化工工程的設備布置與管道材料優化設計

胡恩杰 韋兵兵

摘要：本文對化學工程設備和管道布置的相關細節進行了詳細的分析和探討，對實際的設計工作提供一定的參考和借鑒。

關鍵詞：化工工程；設備布置；管道材料；優化設計

一、化工工程的設備和管道布置

（一）設備布置的原則

化工工程的設備布置非常的重要，在進行化工工程的設備布置的時候主要要遵循以下幾個原則：首先，設備在進行布置的時候要滿足化工工藝設計的要求：在設備進行布置的時候要按照生產流程的順序進行布置，而且同類設備在布置的時候要適當的集中并且滿足化工生產過程中對位差的要求。其次，設備要按照功能的不同進行分區布置。設備的輔助設施以及主要的裝置在進行布置的時候，一般輔助設施都位于主要裝置的下風向，并且要在安全的范圍內原理爆炸區。第三，設備在使用的過程中，難免會出現損壞等情況，所以設備在布置的過程中一定要滿足設備的檢修、操作、施工方面的要求，經常使用的梯子最好是斜梯。第四，設備布置要滿足外觀方面的要求。設備外觀布置的整齊可以減少操作過程中的誤差率，化工工程中的容器在擺放的時候，要按照容器的大小依次排列整齊。第五，設備的布置要盡量的露天化，這樣在生產的過程中不僅可以節省土地還有利于通風和消防工作。

（二）管道布置的原則

化工工程中的管道布置主要遵循的原則是：首先，管道布置也要滿足工藝的流程，并且在布置的過程中管道要盡量的架空。其次，管道在布置的過程中要保持適當的距離，管道的凸出部位之間的距離要在25mm以上。第三，管道在布置的時候氣體一般要從主管道的上方進入，管道不能布置在吊裝孔內和拆卸區。第四，沿著底面的管道在布置的時候不能違者工藝裝置進行布置，不能夠跨越或者穿越其他的設備以及建筑物。第五，對于一些固體物料的管道它的彎曲半徑不能小于管道工程直徑的5倍。而且排放氣體的管道要符合相關的的規定。

二、化工工程的管材選擇

化工設計中管道材料的選用是否合理將直接影響到整個化工設計質量，因此，必須保證管道材料選用的合理性，需嚴格遵循著如下幾方面選用原則：第一，設計過程中要充分考慮管道材料的性質，比如，在運輸一些高度危險的液化炔等危險介質過程中，則管道材料的選取應以優質鋼為主，如果是在運輸一些可燃性介質時，則不能采用沸騰鋼材料，以免影響到介質運輸的安全性。第二，管道材料的選擇應嚴格按照規定設計流程進行，而且，在化工設計管道選材之后還需要進行后續環節，如，制造、焊接、熱處理、檢驗等，必須保證最后使用的管道材料與設計的相符。第三，很多化學介質溫度偏高，這些介質對管道材料的要求也很高，當然也會有低溫的化學介質運輸，要求材料必須具有抗低溫的特性，為保證化學介質能夠在管道中順利運輸，需要結合實際設計管道材料的溫度規定，并在運輸使用中不能超過規定的最高溫度及最低溫度。第四，管道壁厚度的設計必須合理，尤其是在運輸腐蝕性化學介質中，設計的管道壁厚度需本著合理性原則。

（一）低溫管材的選用

在進行化工生產的時候，也會存在低溫生產的時候，在對化工管道材料設計和選用的時候就應該按照實際溫差進行。比如說，如果溫度在零下二十攝氏度至零下四十攝氏度之間時，不能使用碳素鋼管。溫度在零下四十攝氏度至零下七十攝氏度的時候，不能使用低合金鋼管。溫度在零下七十攝氏度一下的時候，不能夠使用合金鋼材料。溫度較低時，鐵素鋼管的脆性非常大，這樣就有可能在低溫運輸化學物質的時候出現問題，導致嚴重的生產事故。

（二）高溫管材的選用

化工生產中的高溫環境就是至溫度達到三百五十攝氏度，在這個溫度下，管道材料都會出現一定的腐蝕，所以，在針對高溫環境下進行化工生產的管道材料進行設計和選

擇的時候，應保證其具有非常強的耐腐蝕性。高溫管道材料也具有臨界點，比如碳素鋼材在四百五十攝氏度的時候，就會出現石墨化，所以，必須在其中加人一定的合金材料，進而避免其出現石墨化，提高碳素鋼材的穩定性。

（三）主要的特殊介質材料的選用

1.塑料襯里材料

在進行化工生產的過程中，如果想保證管道內部的溫度低于一百二十攝氏度，就應針對塑料襯里的材料進行優化選擇，目前基本上都是使用聚四氟或聚丙烯。

2.苛性鈉堿液管材

針對這種管道材料進行設計和選用的時候，應針對腐蝕物質和產生的應力進行充分考慮，如果管道材料不符合相應要求，那么就會造成管道破裂的危害。所以，應針對氫氧化鈉的濃度和溫度進行調節，進而確保化工生產過程中的工作人員的安全性。

3.硫酸管材

化工生產中的硫酸類化學產品因具備較強的腐蝕性，必須選擇抗腐蝕性較強的運輸管道。總體而言，當硫酸濃度在百分之九十五至百分之九十八時，應盡可能將管道溫度保持在200左右、壓力控制在1.6aP左右。在硫酸物質的輸送過程中，硫酸亞鐵保護膜直接決定了其碳鋼管材抗腐蝕性的強弱。因此，為了確保保護膜的完整、不被破壞，需將其所運輸硫酸的流速掌握在合理范圍內。同時，對于不同溫度條件下的硫酸運輸，所選用的管道材料型號也不同，應根據實際情況而定。

（四）抗性材料的選用

化工設計過程中對管道材料的選用要求很高，所選材料需符合實際使用要求，而其中抗性材料就是化工設計管道材料選用的重點考慮對象之一[3]。抗性材料主要指抗高溫、抗低溫、抗氧化等材料，化工管道在使用過程中經常會處于高溫、低溫的環境中，同時，在使用過程中很多化工材料也具有較強的氧化性，這對化工管道材料的抗氧化性要求頗高。一些介質只有在-20℃～-196℃低溫環境下才能保存，這對化工管道材料的抗低溫性要求很高，因此，在化工設計過程中必須合理選用抗低溫材料，而且每個低溫區對材料的要求也有所不同。例如，在-20℃～-40℃區間，不應選取碳素鋼等材料，在-40℃～-70℃區間，管道材料不易選擇低合金鋼材料，而在-70℃～196℃區間內，管道材料禁止選用合金鋼材料，主要因這些材料的管道在低溫中性能會急劇下降。

三、結束語

在經濟的快速發展下，化工產業取得了快速的進步，對生產建設起著非常關鍵的作用。在化工工程的生產過程中，必須充分認識到設備布置和管道材料選取的重要性，需要遵循嚴格的標準，按照規定的流程，加強專業人員的技能，提高材料選取的科學性和合理性。結合生產的實際情況，選擇性價比最高的材料，在促進生產順利進行的同時，對員工的生命安全提供最大程度的保障，促進化工產業的健康穩定發展，實現更大的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]李逸超.化工工程設計中安全問題的研究[J].化工管理，2018（02）.