淺論我國化工設備技術的發展

　　摘 要： 本文著重介紹了化工設備技術，如塔器技術、換熱器技術、壓力容器技術的發展趨勢，提出了石油和化工行業中化工設備技術的發展方向和發展前景。
　　關鍵詞： 化工設備 技術 發展
　　
　　化工機械源于化學工業，隨著我國經濟的發展，石油石化等化工產業技術突飛猛進，使得化工機械不斷為適應時代發展產生新的變化，在化工技術方面取得了很大的成就，而且隨著時代的發展，技術水平也不斷提高。目前，在石油和化工行業投資不斷增加的大好形勢下，我國化工機械行業為適應石油和化工等行業需求的新變化，正悄然進行由量的擴張向質的提升的新一輪戰略轉變。傳統的化工機械主要包括化工機器（如壓縮機、離心機、風機、泵等）和化工設備（如各種塔器、換熱器、反應器等）兩大類，本文主要介紹化工設備技術的發展。
　　1.塔器技術的發展
　　近年來，我國塔器技術有了很大的提高，新型塔板試驗引進工作開展得十分活躍。在借鑒國外技術的基礎上，我國又開發出了一批新型塔板，如華東理工大學開發的導向浮閥塔板、鄭州工業大學開發的高效吸收噴旋塔、上海科技大學研制的網角塔板等都各有創新，大多取得了較好的效益。其中新型垂直篩板塔乃是世界上第三代板式塔設計技術之一，具有傳質效率高、處理能力大、阻力小、操作彈性好等優異性能。在塔板性能方面的研究，如通過流動狀況來探討塔板上傳質機理是國內研究的重要課題之一。而化工塔器的優化匹配，如工藝和塔器的優化匹配、塔內構件的優化匹配更是設計、研究的重要課題，如乙烯裂解氣體油洗塔的技術改造等。目前，塔器已向復合塔和并流塔板等方面發展。另外在填料塔的使用過程中，為降低填料層的阻力和持液量，以達到節能的效果，規整填料就應運而生。目前，可根據需要，制成金屬波紋填料、金屬絲網填料、塑料及陶瓷波紋填料等［１］。
　　2.換熱器技術的發展
　　目前，除少數特殊高性能品種外，從傳熱、流動性能計算到結構設計與加工制造，基本上都可立足于國內。在強化傳熱方面，更有不斷地創新發展，如應用最廣的管殼式換熱器開發了許多傳熱性能優異的傳熱管元件，有螺旋槽管（傳熱系數提高60%）、橫紋管（傳熱系數提高85%）、非圓形管（螺旋扁管可提高傳熱系數40%）、多孔表面管（提高沸騰給熱系數4—10倍）、管外用縱槽結合管內用多孔表面（提高冷凝給熱系數4—5倍）；殼程用折流桿柵可提高傳熱系數20%，壓降低50%，還可防流體誘振。殼程用螺旋形折流板可提高傳熱能力30%—40%。新發展的板殼式換熱器的傳熱系數一般是管殼式換熱器的2—3倍，而且壓降小，結垢傾向小，易清洗維修，特別適用于高溫高壓工作條件，單臺傳熱面積最大已達3000平方米；此外，我國在板式換熱器方面的發展也較快，已可生產面積為4000平方米的板式換熱器，各類空冷器則均已全部立足于國內［2］。
　　3.壓力容器技術的發展
　　壓力容器是一個涉及多行業、多學科的綜合性產品，其建造技術涉及冶金、機械加工、腐蝕與防腐、無損檢測、安全防護等眾多行業。隨著冶金、機械加工、焊接和無損檢測等技術的不斷進步，特別是以計算機技術為代表的信息技術的飛速發展，帶動了相關產業的發展，在投入了大量人力、物力進行深入的研究的基礎上，壓力容器技術領域也取得了相應的進展［3］。
　　近年來，壓力容器產品大型化、高參數化的趨勢日益明顯，千噸級的加氫反應器、二千噸級的煤液化反應器、一萬立方米的天然氣球罐（日本最大的天然氣球罐為三萬立方米）等已經在我國大量應用。壓力容器在石油化工、核工業、煤化工等領域中的應用場合也日益苛刻。因此，耐高溫、高壓和耐腐蝕的壓力容器用的材料的研制與開發，一直是壓力容器行業所面臨的重大課題。目前，壓力容器用的材料主要研究成果和技術進步表現在以下幾個方面。
　　（1）材料的高純凈度：冶金工業整體技術水平和裝備水平的提高，極大地提高了材料的純凈度，提高了壓力容器用材料的力學性能指標，提高了壓力容器的整體安全性。
　　（2）材料的介質適用性：針對各種腐蝕性介質和操作工況，已研究開發出超級不銹鋼、雙相鋼、特種合金等金屬材料，使之適合各種應用條件，給設計者以更多選擇的空間，為長周期的安全生產提供了保證。
　　（3）更高強度材料的應用：在設備大型化的要求下，傳統的材料已經無法解決，諸如3萬立方米天然氣球罐、鋼廠的大型球罐、20萬立方米原油儲罐及超高壓容器的選材問題。目前σb≥800MPa高強材料的應用引起了國內研究人員的廣泛關注。
　　4.計算機和信息技術的應用
　　隨著計算機技術，以及以其為核心的信息技術的快速發展，計算機技術已經廣泛用于分析壓力容器失效，以及對其安全進行評定、診斷，排除化工過程機器的故障。除此之外，以計算機為核心的信息技術還在計算與模擬過程設備復雜的反應過程中被廣泛使用，從而滿足過程設備優化設計結構的需要。此外，計算機輔助設計通過對過程裝備的應力應變場、溫度場、流場等環境進行即時演算，能夠生動地進行模擬，為過程裝備的設計與制造提供直接的依據。將計算機X射線斷層掃描技術輔之以人工智能技術，可以實現過程設備內部的多相流時空變化過程的實時反映，可以對過程設備中存在問題，以及缺陷進行準確的檢測，為延長其使用壽命做出幫助。在過程設備中，整合具有不同功能與作用的其他設備，從而實現原有設備功能的擴展，形成一個高度集成化、功能多樣化地及智能化的綜合系統，從而實現過程裝備的效率最大化［4］。
　　5.結語
　　化工設備的進步與發展，對于整個化工行業來說，是必不可少的條件。各種設備的更新換代可以催生出新的化學工藝，為其誕生打下堅實的基礎，有利于長時間高效穩定運行，保持化工生產過程的連續不中斷。此外，新的化工設備往往都能在很大程度上節能減排，有利于環境保護，因此，化工設備的發展創新，對于整個化工行業來說必不可少。
　　
　　參考文獻：
　　［1］伍廣.過程裝備技術的發展.淮南師范學院學報，2004，（03）：16-17.
　　［2］時銘顯.我國過程裝備技術的發展與展望.當代石油化工，2005，（13）：3-6.
　　［3］佚名.壓力容器的發展趨勢.中國壓力容器網http://www.phmacn.com，2011-8-18.
　　［4］邵珠群.綜述國內化工過程裝備技術法發展與展望.中國新技術新產品，2011，（20）：226.