化工工程的设备布置与管道材料优化设计

胡恩杰 韦兵兵

摘要：本文对化学工程设备和管道布置的相关细节进行了详细的分析和探讨，对实际的设计工作提供一定的参考和借鉴。

关键词：化工工程；设备布置；管道材料；优化设计

一、化工工程的设备和管道布置

（一）设备布置的原则

化工工程的设备布置非常的重要，在进行化工工程的设备布置的时候主要要遵循以下几个原则：首先，设备在进行布置的时候要满足化工工艺设计的要求：在设备进行布置的时候要按照生产流程的顺序进行布置，而且同类设备在布置的时候要适当的集中并且满足化工生产过程中对位差的要求。其次，设备要按照功能的不同进行分区布置。设备的辅助设施以及主要的装置在进行布置的时候，一般辅助设施都位于主要装置的下风向，并且要在安全的范围内原理爆炸区。第三，设备在使用的过程中，难免会出现损坏等情况，所以设备在布置的过程中一定要满足设备的检修、操作、施工方面的要求，经常使用的梯子最好是斜梯。第四，设备布置要满足外观方面的要求。设备外观布置的整齐可以减少操作过程中的误差率，化工工程中的容器在摆放的时候，要按照容器的大小依次排列整齐。第五，设备的布置要尽量的露天化，这样在生产的过程中不仅可以节省土地还有利于通风和消防工作。

（二）管道布置的原则

化工工程中的管道布置主要遵循的原则是：首先，管道布置也要满足工艺的流程，并且在布置的过程中管道要尽量的架空。其次，管道在布置的过程中要保持适当的距离，管道的凸出部位之间的距离要在25mm以上。第三，管道在布置的时候气体一般要从主管道的上方进入，管道不能布置在吊装孔内和拆卸区。第四，沿着底面的管道在布置的时候不能违者工艺装置进行布置，不能够跨越或者穿越其他的设备以及建筑物。第五，对于一些固体物料的管道它的弯曲半径不能小于管道工程直径的5倍。而且排放气体的管道要符合相关的的规定。

二、化工工程的管材选择

化工设计中管道材料的选用是否合理将直接影响到整个化工设计质量，因此，必须保证管道材料选用的合理性，需严格遵循着如下几方面选用原则：第一，设计过程中要充分考虑管道材料的性质，比如，在运输一些高度危险的液化炔等危险介质过程中，则管道材料的选取应以优质钢为主，如果是在运输一些可燃性介质时，则不能采用沸腾钢材料，以免影响到介质运输的安全性。第二，管道材料的选择应严格按照规定设计流程进行，而且，在化工设计管道选材之后还需要进行后续环节，如，制造、焊接、热处理、检验等，必须保证最后使用的管道材料与设计的相符。第三，很多化学介质温度偏高，这些介质对管道材料的要求也很高，当然也会有低温的化学介质运输，要求材料必须具有抗低温的特性，为保证化学介质能够在管道中顺利运输，需要结合实际设计管道材料的温度规定，并在运输使用中不能超过规定的最高温度及最低温度。第四，管道壁厚度的设计必须合理，尤其是在运输腐蚀性化学介质中，设计的管道壁厚度需本着合理性原则。

（一）低温管材的选用

在进行化工生产的时候，也会存在低温生产的时候，在对化工管道材料设计和选用的时候就应该按照实际温差进行。比如说，如果温度在零下二十摄氏度至零下四十摄氏度之间时，不能使用碳素钢管。温度在零下四十摄氏度至零下七十摄氏度的时候，不能使用低合金钢管。温度在零下七十摄氏度一下的时候，不能够使用合金钢材料。温度较低时，铁素钢管的脆性非常大，这样就有可能在低温运输化学物质的时候出现问题，导致严重的生产事故。

（二）高温管材的选用

化工生产中的高温环境就是至温度达到三百五十摄氏度，在这个温度下，管道材料都会出现一定的腐蚀，所以，在针对高温环境下进行化工生产的管道材料进行设计和选

择的时候，应保证其具有非常强的耐腐蚀性。高温管道材料也具有临界点，比如碳素钢材在四百五十摄氏度的时候，就会出现石墨化，所以，必须在其中加人一定的合金材料，进而避免其出现石墨化，提高碳素钢材的稳定性。

（三）主要的特殊介质材料的选用

1.塑料衬里材料

在进行化工生产的过程中，如果想保证管道内部的温度低于一百二十摄氏度，就应针对塑料衬里的材料进行优化选择，目前基本上都是使用聚四氟或聚丙烯。

2.苛性钠碱液管材

针对这种管道材料进行设计和选用的时候，应针对腐蚀物质和产生的应力进行充分考虑，如果管道材料不符合相应要求，那么就会造成管道破裂的危害。所以，应针对氢氧化钠的浓度和温度进行调节，进而确保化工生产过程中的工作人员的安全性。

3.硫酸管材

化工生产中的硫酸类化学产品因具备较强的腐蚀性，必须选择抗腐蚀性较强的运输管道。总体而言，当硫酸浓度在百分之九十五至百分之九十八时，应尽可能将管道温度保持在200左右、压力控制在1.6aP左右。在硫酸物质的输送过程中，硫酸亚铁保护膜直接决定了其碳钢管材抗腐蚀性的强弱。因此，为了确保保护膜的完整、不被破坏，需将其所运输硫酸的流速掌握在合理范围内。同时，对于不同温度条件下的硫酸运输，所选用的管道材料型号也不同，应根据实际情况而定。

（四）抗性材料的选用

化工设计过程中对管道材料的选用要求很高，所选材料需符合实际使用要求，而其中抗性材料就是化工设计管道材料选用的重点考虑对象之一[3]。抗性材料主要指抗高温、抗低温、抗氧化等材料，化工管道在使用过程中经常会处于高温、低温的环境中，同时，在使用过程中很多化工材料也具有较强的氧化性，这对化工管道材料的抗氧化性要求颇高。一些介质只有在-20℃～-196℃低温环境下才能保存，这对化工管道材料的抗低温性要求很高，因此，在化工设计过程中必须合理选用抗低温材料，而且每个低温区对材料的要求也有所不同。例如，在-20℃～-40℃区间，不应选取碳素钢等材料，在-40℃～-70℃区间，管道材料不易选择低合金钢材料，而在-70℃～196℃区间内，管道材料禁止选用合金钢材料，主要因这些材料的管道在低温中性能会急剧下降。

三、结束语

在经济的快速发展下，化工产业取得了快速的进步，对生产建设起着非常关键的作用。在化工工程的生产过程中，必须充分认识到设备布置和管道材料选取的重要性，需要遵循严格的标准，按照规定的流程，加强专业人员的技能，提高材料选取的科学性和合理性。结合生产的实际情况，选择性价比最高的材料，在促进生产顺利進行的同时，对员工的生命安全提供最大程度的保障，促进化工产业的健康稳定发展，实现更大的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]李逸超.化工工程设计中安全问题的研究[J].化工管理，2018（02）.