試論化工工藝設計常見問題綜述及建議

馬民峰

摘 要：我國目前的化工行業發展非常快，目前的化工生產是一個特殊性、復雜的工作生產模式，在化工設計和化工工作中比較容易形成能源的浪費和管理工作上的缺陷，這就要求我們對目前的化工工藝設計比較容易出現的問題進行嚴格的處理和分析，并做出相應的解決措施和預防手段。

關鍵詞：化工工藝設計；化工生產；常見的問題；管道

化工工藝的操作難度相對來說比較大，設計時出現的問題也比較多，同時也極具危險性。為了確保該行業的更好的發展，相關的工作人員應該對化工生產的安全引起高度重視，了解到其中的各個環節所對應的問題，采取有效的預防措施和現場應對措施，解決危險問題的發生，實現化工工藝設計的安全目標。在此基礎之上，化工企業還是要提升相關的化工設計的效率，定期對設計人員進行培訓，提升工作能力和專業素養。安排相關的安全監測員對項目生產的全過程和設備的使用情況進行跟蹤檢查，排查一切生產過程中可能存在的問題。要做到，發現問題及時解決，為化工工藝設計提供安全保障，確保化工工藝安全生產。保障企業的財產安全和工人的生命財產安全。

無論是開發新的化工生產過程，還是設計新的化工裝置，化工工藝設計是直接關系到化工裝置能否順利開車、能否達到預計的生產能力和合格的產品，最終關系到工廠能否獲得最大的經濟效益和社會效益。對于正在運行的化工裝置，化工工藝專業通過工藝分析，了解裝置物料和能量消耗情況，分析設備運行中存在的問題，為制定改進方案、降低原料和能量消耗、提高產品質量以及挖掘生產潛力提供依據。

1 化工工藝設計之前的準備

①熟悉設計任務和設計內容，全面理解課題提出的設計要求；②了解課題所涉及的相關內容，搜集資料，排出設計進度計劃；③查閱文獻資料和工藝路線、工藝流程和重點設備有關資料，并對搜集資料的適用范圍進行篩選；④搜集相關設計資料，深入生產現場調查研究、消化、篩選、吸收并歸類整理。

2 化工工藝設計中安全危險問題和解決建議

化工工藝的設計步驟比較繁瑣，這就要求了化工工藝工程的設計人員在設計開始之初要對相關的步驟進行充分的考量規劃，依據現有的基礎進行設計，對所批準的設計書等對工程設計技術與經濟投入等方面進行綜合研究計算，設計出科學的、安全性高的建設方案，同時，相關的設計人員在設計期間，尤其是設計步驟的分解的時候需要初步的進行設計結果符合相關的項目審查以及施工準備的相關規定符合，達到國家標準。在設計步驟分解中還需要對相關的施工圖紙進行設計，得出最佳的設計方案，為化工工藝設計提供便利的條件。

2.1 安全識別力度的加強

做好安全設計控制工作，在化工安全設計的過程中，需要做好安全問題的識別工作，這就需要設計人員在安全識別期內，對相關的危險性因素進行理解定義，化工設計存在的一般危險性因素是生產過程中存在的隱患，具化到生產中存在的就會導致事故損失的不利條件，此外，設計人員在安全識別過程中，需要對項目進行安全的檢查以及分析出項目生產工藝的整個過程和配套設施，明確之間的安全因素的影響和關系，提高化工工藝設計水平和安全能力。

2.2 對化學反應裝置進行嚴格控制

化學反應裝置是非常嚴重的危險因素，要求工程師對化學反應裝置進行嚴格的控制，明確產品生產的核心是化學反應，對相關的危險因素進行控制，工程師在選擇反應器類型和化工工藝設計的過程中需要對可能出現的事故進行嚴格的考慮，由于存在比較多的化學反應，工程師應該降低其反應速率，達到反應裝置的整體水平。

2.3 重視整體設計工作的實施

在化工工藝設計中要做好安全控制的工作，給園區的整體設計進行高度的重視，相關的企業在園區進行優化過程的時候需要對自身的監管能力和職工的工作水平進行全方位的考慮，避免由于監管力度滯后所導致的安全危險問題出現，需要確保的就是整個監管模式具有一定的標準化和科學化的特性，確保監管模式有相應的管理體系，相關的企業在整體進行優化的時候要盡量控制預防化工工藝設計期間所產生的安全問題，通過創建完整的安全生產標準，實現有效控制安全危險的目標，使化工工藝設計能夠處于安全的環境之內，保障工作人員的生命安全。

除了上述所描述的相關情況之外，還需要對工藝物料進行考慮，將理性化思維應用于此，確保物料具有穩定性，確保化學性的靈活，對相關的燃燒和爆炸方面考慮，確保其散發毒性不會影響人身健康，將危險物質控制在最小的范圍之內。

3 管道設計

3.1 管道設計壓力的確定原則

①管道設計壓力不低于最大工作壓力；②裝有安全泄放裝置的管道其設計壓力不得低于安全泄放裝置的開啟壓力（或爆破壓力）；③所有與設備相連接的管道，其設計壓力應不小于所連接設備的設計壓力；④輸送制冷劑、液化氣等沸點低的介質的管道，應按閥關閉或介質不流動時介質可能達到的最大飽和蒸汽壓力作為設計壓力；⑤離心泵出口管道的設計壓力應不小于泵的關閉壓力；⑥往復泵出口管道的設計壓力應不小于泵出口安全泄放裝置的設定壓力；⑦壓縮機排出管道的設計壓力應不小于安全泄放裝置的設定壓力和壓縮機出口至安全泄放裝置之間最大流量下的壓降之和；⑧裝有安全控制裝置的真空管道設計壓力取最大壓差的 1.25倍或0.1 MPa的較小值，并按外壓條件進行設計；對于沒有安全控制裝置的真空管道，設計壓力取0.1 MPa。

3.2 管道設計溫度

管道設計溫度是指工作條件下，在相應設計壓力下管道可能達到的材料溫度。工藝專業通常按正常操作溫度加上一定裕量作為設計溫度：①流體正常操作溫度≤300℃時，裕量不小于30℃；②流體正常操作溫度>300℃時，裕量不小于15℃；③流體溫度低于0℃時，設計溫度等于流體最低溫度；④室外管道應按當地冬季絕對最低氣溫。

3.3 管徑選擇

①當按預定介質流速來確定管徑時，采用下式初選管徑，式中：d—管道內徑，mm；W—管內介質的質量流量，kg/h；V0—管內介質的體積流量，m3/h；ρ—介質在工作條件下的密度，kg/m3；u—介質在管內的平均流速，m/s。

②當按每100m計算管長的壓降控制值（ΔPf100）來選擇管徑時，采用下式初定管徑，式中：μ—介質的動力粘度；Pa·S；ΔPf100—100m計算管長的壓力降控制值，kPa。

3.4 管道材料選擇

管道材料選擇要求設計人員必須靈活運用工程學、材料學、腐蝕學等方面的知識定性定量綜合判斷。管道材料選擇通常根據介質的特性（腐蝕性、毒性、燃燒性等）和操作條件（溫度、壓力等），按照既適用又經濟的原則來考慮。常用材料有鑄鐵（灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵）、普通碳素鋼、優質碳素鋼、低合金鋼、高合金鋼、特種合金鋼等。

3.5 管道材料選擇的注意事項

①鑄鐵（灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵）、碳素結構鋼不得應用于GC1級壓力管道；②GC1級壓力管道應使用無縫鋼管；③輸送有毒、可燃介質的管道優先選用優質碳素鋼，即使規范允許使用碳素結構鋼也要盡量少用，最好不用；④碳素鋼、碳錳鋼和錳礬鋼最高工作溫度不得高于425℃，否則碳化物有石墨化的可能性；⑤金屬材料應避免材料-腐蝕組合環境。

4 結語

無論是開發新的化工生產過程，還是設計新的化工裝置，化工工藝設計是直接關系到化工裝置能否順利開車、能否達到預計的生產能力和合格的產品，最終關系到工廠能否獲得最大的經濟效益和社會效益。本文主要在兩個方面進行了論述，一個是相關的安全問題和處理，一個就是管道設計相關的工作，在分析過程中明確了化工工藝設計是具有一定的獨特性，同時該行業的危險性比較大，相關的工作人員需要對相關的設計內容進行充分的考慮，對存在的問題及時解決。

參考文獻：

[1]陳石義，張壽庭.我國氟化工產業中螢石資源利用現狀與產業發展對策[J].資源與產業，2013（02）.

[2]趙永剛.化工工藝設計中存在的問題研究[J].科技創新與應用，2014（12）.

[3]李志.化工工藝中常見的節能降耗技術措施[J].科技創新與應用，2014（09）.

[4]楊寧波，呂曉倩，孫新蕊.制藥潔凈廠房設備設施表面甲醛殘留的測定[J].醫藥工程設計，2011（04）.

[5]殷鑒強.制藥、化工行業工藝用加熱、冷卻換熱系統中傳熱介質的創新變革[J].醫藥工程設計，2011（06）.