化工工程的設(shè)備布道與管道材料優(yōu)化設(shè)計(jì)

陳白雪

1 設(shè)備布置以及管道材料設(shè)計(jì)對(duì)化工工程的重要性

1.1 設(shè)備與管道布置的重要性

在化工工程的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)備與管道的布置是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)的，因而設(shè)備的功能、管道與主要設(shè)備和儀表等附件之間的連接關(guān)系等都需要滿足生產(chǎn)工藝流程的需要。此外，由于化工工程生產(chǎn)的特殊性，存在很多危險(xiǎn)的化學(xué)物質(zhì)和壓力容器與管道，因此設(shè)備和管道布置又必須滿足安全生產(chǎn)的要求，對(duì)不同類型的容器、設(shè)備和管道進(jìn)行合理的分區(qū)，設(shè)置必要的安全保護(hù)裝置和防護(hù)設(shè)施。此外，設(shè)備和管道布置的設(shè)計(jì)方案還決定了工程的經(jīng)濟(jì)性，一方面化工工程中設(shè)備和管道材料的成本在工程的總投資中占據(jù)了很大比例，因而對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行必要的優(yōu)化可以有效減少工程的投資[1]。

1.2 管道材料設(shè)計(jì)的重要性

在化工工程中，管道是連接各種設(shè)備、儀表以及容器并輸送介質(zhì)的關(guān)鍵設(shè)施，因此不同位置的管道需要接觸具有不同物理形態(tài)、化學(xué)性質(zhì)和相應(yīng)溫度、壓力的介質(zhì)。而由于化工企業(yè)生產(chǎn)所用的原材料、中間產(chǎn)物以及最終產(chǎn)品通常具有較強(qiáng)的腐蝕性，加之生產(chǎn)工藝下的高溫高壓等特殊條件，使管道材料需要具備一定的抗腐蝕性，才能確保生產(chǎn)的安全。此外，化工工程的管道大部分架空布置，加之管道內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)和壓力管道需要承受較大的工作壓力，所以管道材料還要具有良好的物理性能。

2 化工工程設(shè)備與管道布置應(yīng)遵循的一般準(zhǔn)則及其優(yōu)化

2.1 化工工程設(shè)備布置的一般準(zhǔn)則

化工工程的設(shè)備布置應(yīng)同時(shí)滿足生產(chǎn)安全、工藝流程、施工和運(yùn)維檢修的要求，首先由于化工工程所使用的設(shè)備功能和安全等級(jí)不同，根據(jù)相關(guān)規(guī)范的要求應(yīng)進(jìn)行合理的分區(qū)布置。確保不同設(shè)備之間以及設(shè)備分區(qū)與消防通道之間保持符合規(guī)范要求的距離，并且根據(jù)氣象特點(diǎn)設(shè)計(jì)設(shè)備和設(shè)施之間的位置關(guān)系，以防在發(fā)生火情時(shí)因熱輻射或風(fēng)向?qū)е孪噜徳O(shè)備被引燃[2]。其次，在安排設(shè)備的相鄰關(guān)系和具體空間位置時(shí)，要考慮根據(jù)工藝流程需要的設(shè)備之間管口的承接關(guān)系，使其滿足工藝要求。

2.2 化工工程管道布置的一般準(zhǔn)則

化工工程的管道錯(cuò)綜復(fù)雜，其布置方案首先必須滿足相關(guān)規(guī)范的要求，管道之間保持規(guī)范的距離，并且在空間位置的關(guān)系上不得存在沖突。其次，管道的走向和管口位置要與相關(guān)設(shè)備、儀表等的安裝要求相匹配，以便滿足生產(chǎn)工藝的要求。最后，在管道的空間布置上要避免與設(shè)備和建筑物出現(xiàn)矛盾，也要避開拆卸區(qū)和吊裝孔。

2.3 化工工程設(shè)備與管道布置的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在依據(jù)前文所述的準(zhǔn)則初步確定了化工工程的設(shè)備和管道布置方案后，要由施工、工藝以及生產(chǎn)等各方面的專業(yè)工程技術(shù)人員對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行深入分析，充分論證方案的科學(xué)性、可行性和經(jīng)濟(jì)性，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和深化設(shè)計(jì)。首先，在滿足安全技術(shù)規(guī)范和施工需要的前提下，管道的起止點(diǎn)間距盡量縮短，并且復(fù)核管道的規(guī)格、取樣口、回流口以及與設(shè)備儀表之間接口的位置和方向。其次，功能相同和相似的設(shè)備盡量相鄰布置，提高其可操作性并便于管理。最后，對(duì)于需要利用高度差實(shí)現(xiàn)自流的設(shè)備，盡量利用施工現(xiàn)場(chǎng)的天然地勢(shì)布置，可降低施工成本。

3 化工工程管道材料的設(shè)計(jì)與選擇

3.1 常用的化工工程管道材料及其適用范圍

根據(jù)不同的設(shè)計(jì)壓力、溫度和生產(chǎn)工藝，化工工程的管道材料有完善的國家標(biāo)準(zhǔn)體系，因此在設(shè)計(jì)過程中可以通過分析和計(jì)算，確定管道的直徑、壁厚和長(zhǎng)度等技術(shù)參數(shù)，之后根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇相應(yīng)的管道材料[3]。除了鋼管之外，目前化工工藝管道常用的管道材質(zhì)還有聚丙烯、化工玻璃以及復(fù)合型管材，具有不同的耐腐蝕特點(diǎn)，可以根據(jù)工藝管道的生產(chǎn)工藝需要進(jìn)行選擇。

3.2 工藝管道材料的設(shè)計(jì)選擇及其優(yōu)化

管道材料的設(shè)計(jì)和選擇包括管道材質(zhì)選擇、管道的連接以及附件的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案是否合理決定了工藝管道運(yùn)行的安全性和可靠性。因此，首先要確保相關(guān)材料可以滿足生產(chǎn)的溫度、壓力和介質(zhì)輸送要求，管道和附件的材質(zhì)要具有足夠的耐腐蝕性。其次，管道材料的選擇要考慮其加工性能，能夠滿足工程的管道布置要求，并且材料的選擇要確保經(jīng)濟(jì)性。因此，在確定管道的材質(zhì)和相關(guān)附件標(biāo)準(zhǔn)體系的過程中，除了根據(jù)工藝管道的級(jí)別確定相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，還要充分利用設(shè)計(jì)人員的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)管道的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，深入分析設(shè)計(jì)的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)語

由于化工工程設(shè)備和管道布置與生產(chǎn)工藝要求和施工進(jìn)程關(guān)系密切，因此有必要在施工前對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行反復(fù)論證和優(yōu)化，確保施工過程的順利和工程的質(zhì)量可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。