基于化工工藝及化工設備適應性設計

劉燕

摘 要：隨著化工行業的不斷發展，在保證化工生產效率和質量的同時，還需要具有更好的安全性和節能環保性。化工工藝和化工設備作為化工生產中的軟件和硬件，具有不可忽略的重要性意義。如果化工工業和化工設備具有很好的適應性，在很大程度上能夠提高化工生產的綜合性能。所以文章將主要研究化工工藝和設備適應性設計，通過對兩者進行適應性設計，不僅能夠對化工工藝和化工設備進行改進，而且能夠從總體上增強化工生產效果，使得化工行業最大限度滿足社會發展需求。

關鍵詞：化工工藝;化工設備;適應性設計

中圖分類號：TQ02;TQ050.2 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）06-0128-04

Abstract：With the continuous development of the chemical industry， while ensuring the efficiency and quality of chemical production， it also needs to have better safety， energy conservation and environmental protection. As the software and hardware in chemical production， chemical process and chemical equipment are of great importance. If the chemical industry and chemical equipment have good adaptability， the overall performance of chemical production can be improved to a large extent. Therefore， this paper will mainly study the adaptive design of chemical process and equipment. Through adaptive design of both， not only can the chemical process and chemical equipment be improved， but also the overall effect of chemical production can be enhanced， so that the chemical industry can meet the needs of social development to the maximum extent.

Key words：chemical process; chemical equipment; adaptive design

在化工生產中設備和工藝相當于其硬件和軟件，在化工中具有非常重要的意義，任何一方的不足都會影響到另一方的發展，所以需要對化工工藝和化工設備進行綜合分析，使其具有很好的適應性，化工生產才具有更大的價值，才能保障生產的效率和質量[1-2]。然而在實際的化工生產中，因為化工原料的變化，對工藝有著更高的要求，當有更高的生產工藝之后，一般的生產設備將無法滿足工藝要求，需要對化工設備進行改進和提升，往往在這個相互配合中無法達到很好的適應性，從而影響到化工生產的效率和質量。造成化工工藝和設備之間不協調的因素比較多，其中最主要、最重要的因素就是化工工藝和設備的設計上存在問題，由于設計上的不合理，或者因為工作人員的疏忽導致設計出現問題，就會嚴重影響到化工工藝和設備之間的配合度。所以為了解決這個問題，需要對化工工藝和設備進行適應性設計，該適應性設計也符合當前化工行業的發展需求。所以文章將主要針對化工工藝及其設備的適應性設計進行分析，希望能夠增強化工工藝和化工設備之間的吻合度、配合度和協調性。

1 化工工藝和設備的簡介

化工工藝屬于化工工程設計的首要階段，可以直接影響到化工設備的結構和性能設計，所以首先對化工工藝進行分析。化工工藝就是將原材料經過一系列的化學反應，然后將其轉變為產品的方法和過程，其中還包含原材料變為產品這一轉變所用的方法措施[3]。從該定義來看，化工工藝看似簡單，但是其中經歷了一段比較復雜的變化。化工工藝可以簡要分為三個步驟，首先就是對原材料進行預處理，比如對材料進行凈化、混合、粉碎和提濃等操作，目的在于使得原材料能夠復合化學反應的要求;然后就是進行化學反應，該步驟屬于化工工藝中最為重要的環節，該步驟就是在一定反應條件之下，對經過處理的原材料進行不同形式的化學反應，可以是氧化反應、還原反應、聚合反應、復分解反應等，然后生成產物;最后一步就是對生成的產物進行精煉和提純，因為經過化學反應之后獲得的產物其中包含很多雜質，需要對其進行處理之后才能得到符合規范的產品[4-5]。通過對化工工藝步驟分析，可以看出化工工藝就是將原材料變為產品所需要使用的操作方式，小到包含原材料的大小設計，大到包含原材料使用何種化學反應，總之化工工藝直接決定著產品的質量，所以在設計化工工藝時需要面面俱到，綜合考慮不同因素之后，設計出符合要求的化工工藝。

化工設備在化工生產中比較簡單，就是化工生產的整個過程中所需要使用的各種設施設備。在化工生產中，化工設備包含兩個部分，首先就是化工機器，其主要特點在于主要部件是運動的機械，比如壓縮機、各種泵、風機、烘干機等;然后第二種化工設備就是部件處于靜止的機械，比如各種容器、分類設備、反應器等[6]。化工設備的種類十分豐富，每種設備的用途存在差異，在化工生產過程中需要根據化工工藝的要求選擇最為合適的化工設備，所以在化工設備的設計中需要綜合考慮化工工藝的需求，然后設計出更加科學、合理的化工設備。

2 化工工藝和化工設備適應性設計的必要性

化工工藝和化工設備適應性設計符合當前化工生產的要求，因為將化工工藝和設備進行適應性設計具有非常多的意義，能夠提高生產效率、提高設備實用性、提高設備養護效果、提高化工產品質量等，正因為這些優勢，所以有必要對化工工藝和設備進行適應性設計。

（1）提高設備實用性。當化工設備在設計過程中與化工工藝進行了適應性設計，那么能夠綜合解決相關設備的生產問題，增強設備的實用性。因為如果在化工生產過程中，化工設備與化工工藝的適應性比較差，即化工工藝的要求比較高，但是化工設備在設計時不能適應該化工工藝，那么就不能滿足實際的使用需求，將會對化工產品的質量造成直接的影響，還會影響到化工生產效率。所以提升化工工藝和設備之間的適應性非常有必要，能夠全面提升化工設備的實際使用效果。當化工設備具有更好的實用性之后，就會增加化工的經濟效益，因此對化工工藝和設備的適應性設計更加重視。

（2）提高和化工生產能力。在化工行業中，產品的生產效率和質量非常重要，直接關乎著企業的經濟效益，并且化工企業要想有更好的發展，必然也需要朝著產品的生產質量和效率上進行提升。然而在產品質量和效率上的提升，直接和化工工藝和設備相關，產品的化工工藝合理，加之化工設備具有比較好的生產效率，能夠滿足化工工藝要求，那么就能夠提高化工生產能力。所以有必要對化工工藝和化工設備進行全面的融合，使得兩者能夠具有更好的適應性，保證生產質量和效率的整體提升，使得化工企業得到更好的發展。

（3）提搞設備養護效果。化工設備在生產過程中，會存在很大的工作強度，常年會受到各種腐蝕、磨損的影響，導致化工設備容易出現各種問題，從而影響到生產效率和質量，所以在化工設備中會定時對其進行養護和維修處理。如果化工設備和化工工藝之間的適應性比較差，化工產品的生產質量和效率不僅受到影響，而且還會影響到化工設備的維修和養護。在當今化工企業中，化工設備的成本較貴，重要性較大，所以會對其進行嚴格的養護，企業在養護上面的花費就比較高，然而增強化工設備和工藝之間的適應性，即設備可以在滿足要求的情況下順利完成產品的加工，設備自身的損耗程度將會降低，那么就會延長化工設備的使用壽命。所以綜合完成化工工藝和設備的適應性設計，能夠提高化工設備整體的維護效果，使得養護效果更加明顯，還能夠增加設備的使用時間。所以綜合上述分析，化工工藝和化工設備適應性設計十分有必要。

3 化工工藝和化工設備適應性設計的原則

任何設計都需要遵循一定的原則，對于化工工藝和化工設備，其主要作用在于生成有用的產品。由于涉及到化學材料，在生產過程中就會存在一定的危險性，所以在設計過程中最重要的原則為安全原則，然后還有經濟實用原則和節能環保原則等。下面將對適應性設計的原則進行簡要分析。

（1）安全設計原則。在化工生產過程中，其中所涉及到的材料和產品可能會存在腐蝕性、易燃易爆性，總之會存在一些具有危險性的物質，而且產品的加工工藝會有一些特殊要求，比如在高溫或者高壓條件下進行反應，于是就會增加化工生產的危險性。所以對化工工藝和設備進行設計時，首要考慮到安全性原則，尤其在設計化工設備時需要做好設備的密封處理，而且化工工藝不能為了簡單，而增加存在安全隱患的概率[7]。因為化工生產中一旦出現安全事故，將會造成重大的經濟損失和人員傷亡情況。所以在設計過程中一定要通過綜合分析之后，考慮到工藝和設備的安全設計原則。

（2）節能環保原則。隨著能源、環境問題的不斷爆發，各行各業都在強調節能環保的重要性和必要性，所以作為化工行業，勢在必行，而且由于化工行業中存在污染性比較大的物質，所以更應該重視節能環保。在化工工藝和設備適應性設計過程中，減少能源消耗和環境污染的做法比較多，比如在化工工藝設計過程中，盡量降低有害氣體的產生和排放，然后對某些廢料廢渣進行重復利用，或者降低著廢料廢渣的產生，還可以盡量降低化工設備因為空轉而造成的能源消耗[8]。總之，在設計化工工藝及設備過程中，需要在各個方面遵循節能環保原則。

（3）經濟性原則。企業最終目的是追求經濟效益，所以在設計化工工業和設備時，在保證成品生產質量的同時，有必要對設備和工藝的經濟性進行考慮。因為適應性設計的成本越低，那么企業在市場將會占據一定優勢，更有助于企業的發展。所以化工工藝和設備適應性設計有必要將經濟性原則考慮其中，當然在考慮這個原則的基礎上是要能夠保證化工設備的實用性和質量。

4 化工工藝和化工設備的適應性設計

4.1 化工工藝方面的適應性設計

（1）參數設計。化工工藝中涉及到參數設計的地方比較多，而且參數設計十分重要，直接關乎產品的質量。工藝參數設計包含材料配比和溫度、壓力等反應條件設置，通過對這些參數進行優化設計，能夠使得化工生產的質量和效率有所提高[9]。

在參數設計中非常重要的就是溫度設計和壓力設計，首先對溫度設計進行分析。因為每個化學反應都需要在比較適合的溫度條件下進行反應，才有利于化學反應的進程。而且對溫度進行科學準確的控制，還有利于提高產品質量，降低能源消耗。在設計溫度過程中，需要將其設置在合理的范圍內，甚至某一個特定溫度值，如果溫度過低，就會降低化學反應的速度，其中物料就會存在堆積現象，當溫度正常之后，這些集聚的物料就會同時發生反應，從而對生成的產品質量會造成影響;如果溫度過高，那么就會在增加反應的速度，當化學反應過于強烈之后，可能會引發爆炸，所以需要對溫度進行合理的設計。另外，由于溫度會受到很多因素的影響而發生變化，所以為了增強溫度的穩定性，可以通過使用重沸器對溫度進行控制，重沸器裝置如圖1所示，該裝置可以使用小流量對溫度進行控制，從而提高溫度的穩定性[10]。

（2）防腐工藝設計。化工生產過程中，由于需要使用到化學物質，其中會存在腐蝕性物質，這些物質在使用過程中，如果沒有得到比較好的控制，將會造成生產設備出現腐蝕現象，從而影響到設備的使用性能。因為防腐工藝設計不到位，比如將原材料比例設計得比較大，在裂化裝置中發生裂解反應，其效果將會無法達到理想的效果，而且由于原材料比較多，對設備的影響也會比較劇烈，設備出現腐蝕現象將會有所增加。所以在工藝設計中為了設備實現更好的防腐效果，在對原材料進行配比時需要考慮到綜合因素，化工工藝設計中不僅原材料配比需要考慮設備的防腐蝕，而且在其他方面工藝設計中也需要考慮到，盡量能夠降低設備受到腐蝕的影響程度。當然作為設備自身也需要進行相應的防腐蝕設計，下文將對其進行分析。

（3）簡化操作工藝設計。在化工設備中進行化工生產時，由于某些原材料的設計比重比較重，導致無法進行裂解，就會導致原材料不能完全進行反應，對化工成品的質量和效率都會造成一定的影響，而且還會增加工藝的復雜性。為了解決這些問題，不僅能夠對化工設備進行改進設計，而且還可以對工藝設計進行改變，通過對工藝進行改進，使之能夠符合設備的生產要求，并且還能夠簡化操作方式，那么通過改進之后的化工工藝將有助于提高生產效率，操作員工的工作將會變得更加得心應手。

4.2 化工設備方面的適應性設計

（1）設備的防腐設計。化工生產中存在各種不同具有腐蝕性的物質，為了增強設備的使用壽命，需要對其進行防腐蝕設計，上文中已經對工藝設計中防腐蝕進行分析，作為設備本身更應該進行防腐蝕設計，通過將工藝和設備進行綜合防腐蝕設計，將會實現更好的防腐蝕效果。燒堿屬于常見的具有腐蝕性的物質，在反應過程中會釋放大量的熱，還會影響到設備的腐蝕性，為了降低設備出現腐蝕，可以將燒堿器材設計成反流降膜模式，其原理就是使用基于重力的原因，材料加熱之后會反回，堿液會下移，并且使用鎳合金，具有比較好的強度，這樣的設計方式將有利于提高設備的防腐蝕性能，燒堿蒸發器如圖2所示[10]。

（2）節能環保設計。近年來環境破壞、資源緊缺等問題使得人類意識到節能環保的重要性，于是在各行各業中提倡節能環保，將節能環保應用到實際的生產和生活中，從而實現節能環保的效果。化工行業對資源消耗量大，而且還會造成環境受到污染，所以對于化工行業來講，為了實現可持續發展、綠色發展，非常有必要進行節能環保，從而符合當前時代的發展需求。化工工藝和化工設備作為化工行業重要的部分，對其進行設計時需要有良好的適應性和切合性，然后將節能環保考慮其中，比如對設備進行設計時，降低其噪音污染，使用節能環保的材料。總之將節能環保考慮到化工設計中屬于時代發展要求。

（3）耐用性設計。化工設備的購買成本比較高，但是由于化工生產的環境比較嚴苛，而且化工設備經常進行高強度的運轉，難免會造成不同程度的磨損等問題，這些問題就會導致化工設備的生產質量和生產效率變低。為了能夠與化工工藝進行適應性設計，有必要增強化工設備的耐用性和性能，使得化工設備在能夠滿足化工工藝需求的同時，能夠具有更久的耐用性，對于企業來講有助于降低設備的維修成本和購買成本。化工設備的耐久性設計主要包含結構設計、材料設計和后續維修保養設計等，所以對這些方面進行良好的設計，能夠綜合考慮不同因素，然后設計出科學、合理的化工設備，將有助于提高設備的耐久性。

5 結語

化工行業的競爭非常激烈，而且化工行業有助于我國的經濟發展，大力發展化工行業對我國社會具有重要意義。在快速發展的進程中，需要不斷對化工工業和化工設備進行優化和改進。因為化工工藝和化工設備具有相互獨立和相互促進的作用，對兩者進行適應性設計將會實現大于三的作用。所以通過上文對化工工藝和設備適應性設計分析，主要設計方面為參數設計、安全設計、防腐蝕設計、節能環保設計、性能設計等，通過對這些方面進行設計，將會有助于提高化工工藝和設備的適應性，使兩者相得益彰。

參考文獻

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