化工工程的设备布道与管道材料优化设计

2020-11-27陈白雪

建材发展导向 2020年10期

陈白雪

1 设备布置以及管道材料设计对化工工程的重要性

1.1 设备与管道布置的重要性

在化工工程的设计过程中，设备与管道的布置是根据生产工艺的要求进行选择和设计的，因而设备的功能、管道与主要设备和仪表等附件之间的连接关系等都需要满足生产工艺流程的需要。此外，由于化工工程生产的特殊性，存在很多危险的化学物质和压力容器与管道，因此设备和管道布置又必须满足安全生产的要求，对不同类型的容器、设备和管道进行合理的分区，设置必要的安全保护装置和防护设施。此外，设备和管道布置的设计方案还决定了工程的经济性，一方面化工工程中设备和管道材料的成本在工程的总投资中占据了很大比例，因而对设计方案进行必要的优化可以有效减少工程的投资[1]。

1.2 管道材料设计的重要性

在化工工程中，管道是连接各种设备、仪表以及容器并输送介质的关键设施，因此不同位置的管道需要接触具有不同物理形态、化学性质和相应温度、压力的介质。而由于化工企业生产所用的原材料、中间产物以及最终产品通常具有较强的腐蚀性，加之生产工艺下的高温高压等特殊条件，使管道材料需要具备一定的抗腐蚀性，才能确保生产的安全。此外，化工工程的管道大部分架空布置，加之管道内介质流动和压力管道需要承受较大的工作压力，所以管道材料还要具有良好的物理性能。

2 化工工程设备与管道布置应遵循的一般准则及其优化

2.1 化工工程设备布置的一般准则

化工工程的设备布置应同时满足生产安全、工艺流程、施工和运维检修的要求，首先由于化工工程所使用的设备功能和安全等级不同，根据相关规范的要求应进行合理的分区布置。确保不同设备之间以及设备分区与消防通道之间保持符合规范要求的距离，并且根据气象特点设计设备和设施之间的位置关系，以防在发生火情时因热辐射或风向导致相邻设备被引燃[2]。其次，在安排设备的相邻关系和具体空间位置时，要考虑根据工艺流程需要的设备之间管口的承接关系，使其满足工艺要求。

2.2 化工工程管道布置的一般准则

化工工程的管道错综复杂，其布置方案首先必须满足相关规范的要求，管道之间保持规范的距离，并且在空间位置的关系上不得存在冲突。其次，管道的走向和管口位置要与相关设备、仪表等的安装要求相匹配，以便满足生产工艺的要求。最后，在管道的空间布置上要避免与设备和建筑物出现矛盾，也要避开拆卸区和吊装孔。

2.3 化工工程设备与管道布置的优化设计

在依据前文所述的准则初步确定了化工工程的设备和管道布置方案后，要由施工、工艺以及生产等各方面的专业工程技术人员对设计方案进行深入分析，充分论证方案的科学性、可行性和经济性，从而及时发现问题和深化设计。首先，在满足安全技术规范和施工需要的前提下，管道的起止点间距尽量缩短，并且复核管道的规格、取样口、回流口以及与设备仪表之间接口的位置和方向。其次，功能相同和相似的设备尽量相邻布置，提高其可操作性并便于管理。最后，对于需要利用高度差实现自流的设备，尽量利用施工现场的天然地势布置，可降低施工成本。

3 化工工程管道材料的设计与选择

3.1 常用的化工工程管道材料及其适用范围

根据不同的设计压力、温度和生产工艺，化工工程的管道材料有完善的国家标准体系，因此在设计过程中可以通过分析和计算，确定管道的直径、壁厚和长度等技术参数，之后根据相关标准选择相应的管道材料[3]。除了钢管之外，目前化工工艺管道常用的管道材质还有聚丙烯、化工玻璃以及复合型管材，具有不同的耐腐蚀特点，可以根据工艺管道的生产工艺需要进行选择。

3.2 工艺管道材料的设计选择及其优化

管道材料的设计和选择包括管道材质选择、管道的连接以及附件的设计，设计方案是否合理决定了工艺管道运行的安全性和可靠性。因此，首先要确保相关材料可以满足生产的温度、压力和介质输送要求，管道和附件的材质要具有足够的耐腐蚀性。其次，管道材料的选择要考虑其加工性能，能够满足工程的管道布置要求，并且材料的选择要确保经济性。因此，在确定管道的材质和相关附件标准体系的过程中，除了根据工艺管道的级别确定相关设计参数，还要充分利用设计人员的生产经验，对管道的设计方案进行优化，深入分析设计的可行性和经济性。