分析化工工艺与化工设备的适应性设计

郭冬梅

摘 要：社会经济的逐步发展，化学工业的生产过程中对能源节约和环境保护的要求越来越高。化工设备的完善和升级以及改造会对整个生产过程的效率产生影响。因此，只有对化工工艺以及化工设备进行适应性设计，才能促进工艺及其设备的高效和安全运行。

关键词：化工工艺；化工设备；适应性设计

为了满足化工工艺发展与时俱进的要求，就必须加快对化工工业的优化和化工设备改造及升级的进程，从而实现化工企业高效安全生产的目标。

1、化工工艺与适应性设计

1.1工艺参数的控制以及优化的方法

（1）温度是化工生产中重要的控制参数之一，每个化学反应都会有其适宜的反应温度，正确的控制反应和温度是对保证质量、降低消耗有着重要的意义。升温过快或冷却降温设施发生故障，都有可能引起剧烈反应，甚至导致爆炸，而反应温度过低有时会造成反应速度的减慢或停滞，当反应温度恢复正常时，未反应的物料由于积累过多而发生剧烈反应从而导致爆炸，所以温度的控制在化工生产和安全中是非常必须和重要的。如果没有进行科学的参数控制，那么化工工艺的适应性就很难保证。因此只有采取科学的参数控制，才能保证生产在安全的前提下进行。

（2）压力也是化工工艺中重要的控制参数之一，压力的高与低对工艺物料的物性参数、温度以及化工工艺的正常运行具有重要的意义。在烧碱蒸发工艺中，为了降低烧碱的蒸发温度，降低对设备材料的限制，降低二次蒸汽的饱和温度，从而提高蒸发器中的有效温差，降低汽耗，通常采用真空蒸发的方法。其中表面冷凝器的真空度是整个系统中最为关键的指标，而影响真空度的因素很多，其中包括：1）控制表面冷凝器的回水温度，由于水的饱和蒸汽压随着温度升高而增大，不同季节中表面冷凝器中的循环水量也是不同。在夏季，由于环境温度的升高可增大表面冷凝器中的循环水量，而在秋冬季，环境温度较低时，可适当的减小表面冷凝器的循环水量。2）排除表面冷凝器中的不凝气，不凝气在表面冷凝器中长时间的聚集会使真空度达不到生产要求，降低成品碱浓度，增大气耗量，所以应将表面冷凝器中不凝气排放管线连接至水环真空泵入口管线上，通过水环真空泵排出。

1.2设备的结构、防腐在工艺中的优化设计

在很多烧碱蒸发工艺中，采用逆流降膜蒸发的工艺，蒸发器采用立式降膜蒸发器，碱液从蒸发器顶部进入，在重力作用下，沿着换热管内壁向下流动并形成液膜状，在降膜蒸发器中由于物料向下加速，克服加速压头比升膜式蒸发器小，沸点升高也小，蒸汽与料液温差加大，所以传热效果较好。为了使碱液能够均匀地分布于各管，沿管内壁流下形成膜状，提高传热系数，所以在管的顶部或管头处安装降膜分布器。碱液在管内壁向下流动经蒸发后，流下的液体要达到需要的浓度，管子要有足够的长度，这样才能保证其传热效果。碱液经过加热形成气液两相进入蒸发分离室进行气液分离，二次蒸汽经丝网除沫器由分离室侧面排出，浓缩后的碱液则由底部抽出。在制碱工业中，工作介质为强腐蚀性烧碱时，设备的耐腐蚀性能是生产中最重要的难题。而镍和镍合金的强度高，塑性和韧性好，冷加工性能和焊接性能好，并且能耐强腐蚀性的特点使得镍材在烧碱工艺设备所用材料中占得首选地位，由于镍在强碱溶液中表面容易形成一种坚固的保护层，甚至在高温下也非常稳定。因此，可用于制造烧碱生产中的蒸发器、换热器、储罐、管道、泵和阀等设备。

2、化工工艺设备适应性的设计

2.1将化工设备中的相关参数控制在合理的范围之内

在实际化工生产的过程中，设备相关参数调整其其中的一项重要的环节。例如对重沸器进行参数调整的过程中，应先在设备中加入相关物质，之后对该设备进行充分的加热，在重沸器的出口管道处观察液态水的体积，通过控制液化水体的体积来调节被加热物质的温度。然而在实际生产的过程中，其管道出口处出现液化水体的体积明显小于该设备入口处水蒸气的体积，因此运用该方法对被加热的物质温度进行调节相对较为困难。同时，运用该方法对被加热的物质温度进行控制的过程中，往往会在重沸器内形成水锤现象，这就会对该设备的部分管道擅胜较为严重的影响，致使管道出现不同程度的损坏。因此，在实际生产的过程中，应采用控制相关介质流量的方式，对被加热的物质温度进行调节。

2.2最大限度的防止相关设备出现腐蚀的情况

化工领域的实际生产过程中，具有腐蚀性的物质相对较多。例如在对裂化装置进行设计的过程中，如果对原料的设计比例相对较大时，就会直接影响到裂解的效果，进而对化工企业的生产效率产生较大的负面影响。因此，在对该设备进行设计的过程中，应在其上部添加悬阀塔盘装置，下部结构采用固舌塔盘结构，不仅能够满足化工生产的要求，也能够最大限度的提高生产效率。当化工原料出现变化时，则将生产设备进行相应的调整，以适应更改后生产工艺的要求。而在对乙烯进行裂解的生产过程中，在对原料进行加热时，设备的上部管道出现不同程度的损坏，进而出现原料泄漏的现象。在对故障原因进行检查分析的过程中，发现导致管道出现损坏的原因在于烟气中含有大量的硫等具有腐蚀性质的元素，在一定条件的作用下，对设备的上部管道差生腐蚀作用，致使管道损坏。因而在对设备进行处理的过程中，将进料口与出料口进行调换，从而杜绝了烟气对管道的腐蚀现象。

2.3耐用性设计

在对化工设备进行设计时，必须考虑到耐久性问题。化工设备的耐久性取决于设计质量、制造质量以及后期维护保养。在设计时，需要从企业应用实际情况入手，拟定设备使用要求，保证设备设计指标可以满足日后使用需求。在零部件更换及零部件维修时，相关工作人员都需要对零部件周期性进行思考，明确各个零部件的使用寿命，通过一些维护与保养方式，提升设备的实际使用寿命。企业方面需要设置专业的设备管理人员，定期对设备进行检查、维护，保证设备始终处于正常工作状态，提升化工工艺与化工设备的适应性，为工作的正常开展奠定前提条件。

2.4低能耗设计

作为化工企业来说，更加应该注重设备能耗控制问题，以低能耗作为基础设计目标。设备操作人员与工程技术人员在对化工工艺及设备适用性进行设计时，必须要从设备所有零部件上入手，秉承低能耗理念，采用科学合理的设计方式来控制设备能源消耗，实现清洁生产及低能耗生产。低能耗不仅是科学生产的基本要求，同时也可以从侧面体现出企业的基本职业道德观念。在化学工艺生产中，可以通过使用高效传导设备等方式，保证传到过程中参考系数和传热能力满足生产需求，与此同时还可以最大化的控制热量损失，进而节约更多的能源。

结语

当前应该加强化工工艺的优化与设备适应性的设计出发，通过对工艺和设备的优化达到节能、环保、安全、耐用等效果，形成对化工工业迅速成长的保障。相关技术人员应对实际生产过程进行充分观察，并结合自身的实践经验，对设备进行优化改造，增强其适应性能。

参考文献：

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