化工工艺设计中应注意的问题探讨.doc

1、化工工艺设计中应注意的问题探讨摘要：化工工艺设计是根据化学反应或过程设计生产流程，化工工艺设计是化工设计的一部分，同时是整个化工设计的核心，我们要重视化工工艺设计，就必须要关注化工工艺设计应注意的问题。本文首先首先对化工工艺设计的理论进行了概述，然后详细探讨了四个化工工艺设计中应注意的问题，最后对化工工艺设计的发展提出了建议。 关键词：化工工艺设计；安全阀；管道；阻火器 Abstract: the chemical process design is based on a chemical reaction or process design and production process, c

2、hemical process design is part of the chemical engineering design, is the core of the whole chemical engineering design at the same time, we should attach importance to chemical process design, it is necessary to focus on chemical process design problems should be paid attention to. At first, this p

3、aper first theory to the design of chemical process are reviewed, and then discusses in detail the four problems should be paid attention to in the design of chemical process, and finally puts forward some Suggestions on the development of chemical process design. Key words: chemical process design;

4、 The relief valve; Pipeline; Flame arrester 中图分类号：F407.45 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 化工工艺设计的理论概述 化工工艺设计的过程中主要包括三个方面，分别是设备的布局、工艺流程以及管道的布控。其设计的具体内容是运用计算编制的工艺流程图，为设备的专业绘制图纸提供相关的有效参数，同时为自控专业仪表的选型提供工艺控制方面的有效参数，然后工艺专业就可以运用工艺流程图来完成设备布置图的初步设计，最后，管道专业通过设备的布置图实施管道的配管，并且完成布置图的收尾工作。其设计种类主要有概念设计、中试设计、基础设计、初步设计

5、和施工图没计等。化工工艺的设计过程中本身就具有较多的特点，而这些特点也恰恰决定了设计的安全性，因此逐渐引起了人们的重视。其中主要的安全问题有： （1）没有充足的基础设计资料，并且数据具有的完整性以及可靠性还不抵常规装置； （2）由于工艺设备的规格较为特殊并且种类也比较繁多，所以在设计与选用上也有着比较特殊的要求； （3）在进行管道设计的时候要进行特殊的考虑，并且整体工作量较大； （4）为了能够迅速占领市场，所以设计周期比较短。以上的种种特点无疑会给安全带来严重的隐患。 化工工艺设计应注意的问题 （一）管道设计压力和设计温度的确定 1、管道设计压力的原则 工作条件下管道温度组合中最苛刻条件下的压

6、力和管系中可能碰见的工作压力，就是管道设计压力。该压力的设计原则是: （1）管道设计压力不低于最大工作压力。 （2）装有安全泄放装置的管道其设计压力不得低于安全泄放装置的开启压力（或爆破压力） 。 （3）所有与设备相连接的管道，其设计压力应不小于所连接设备的设计压力。 （4）输送制冷剂、液化气等沸点低的介质的管道，应按阀关闭或介质不流动时介质可能达到的最大饱和蒸汽压力作为设计压力。 （5）离心泵出口管道的设计压力应不小于泵的关闭压力。 （6）往复泵出口管道的设计压力应不小于泵出口安全泄放装置的设定压力。 （7）压缩机排出管道的设计压力应不小于安全泄放装置的设定压力和压缩机出口至安全泄放装置之间

7、最大流量下的压降之和。 （8）装有安全控制装置的真空管道设计压力取最大压差的 1.25 倍或 0.1MPa 的较小值，并按外压条件进行设计；对于没有安全控制装置的真空管道，设计压力取 0.1MPa。 2、管道设计温度的原则 工作条件下，管道材料在相应设计压力下可能到达的温度，就是管道设计温度。在正常操作温度下，加上一定裕量就是工艺专业确定设计温度的确定方法，以下是裕量的取值原则。 （1）流体正常操作温度 300时，裕量不小于 30。 （2）流体正常操作温度300时，裕量不小于 15。 （3）流体温度低于 0时，设计温度等于流体最低温度。 （4）室外管道应按当地冬季绝对最低气温。 3、管道材料的

8、选择 管道材料选择要求设计人员必须灵活运用工程学、材料学、腐蚀学等方面的知识定性定量综合判断。管道材料选择通常根据介质的特性（腐蚀性、毒性、燃烧性等）和操作条件（温度、压力等） ，按照既适用又经济的原则来考虑。 常用材料有铸铁（灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁） 、普通碳素钢、优质碳素钢、低合金钢、高合金钢、特种合金钢等。 （二）阻火器的设计 1、常见的阻火器种类 安全防备流体通过时火焰蔓延和传播的设备，就是阻火器。阻火器在化工工艺设计中可以按照使用途径进行分类，主要分为阻爆型和阻爆燃型阻火器。按照使用场所进行分类，主要分为管道阻火器和防空阻火器。按照结构进行分类，主要可以分为波纹型、液封型、版型、

9、充填型、金属网型阻火器。 2、化工工艺设计中的阻火器设置 输送的混合气体如果具体爆轰或者爆燃性、气体具有自行分解导致爆炸引起火焰蔓延、连接明火设备减压后的管道，都必须在指定位置安装阻火器。 3、化工工艺设计中的阻火器选用原则 化工工艺设计中的阻火器选择，要根据使用场所决定选择管道阻火器还是防空阻火器； 根据潜在点火源的方向和设置位置，决定使用单向阻火器还是双向阻火器；根据蒸汽的爆炸分级 MESG 或工艺气体，确定选择阻火元件的允许间隙要小于蒸汽的 MESG 值或工艺气体的 M ESG 值；要根据阻火器入口的火焰传播速度选择阻轰还是爆燃阻火器。 （三）安全阀的设计 1、安全阀的分类 诱导阀或弹簧

10、作用控制的阀门，就是化工工艺设计中的安全阀。化工工艺设计中的安全阀按照安全阀的国标分类，可以分为带动力辅助装置式、直接荷载式、先导式、带补充再和式。按照阀片开启高度可以分为微启式和全启式。按照结构可以分为带散热片和不带散热片、带扳手和不带扳手、平衡和不平衡、封闭和不封闭弹簧式安全阀。按照平和内压方式不同还可以分为，先导式、弹簧式、杠杆式安全阀。 2、安全泄放装置（安全阀、爆破片装置）设置场所 （1）设计压力小于外部压力源的压力，出口可能被关断或堵塞的设备和管道系统； （2）出口可能被关断的容积式泵和压缩机的出口管道； （3）因冷却水或回流中断，或再沸器输入热量过多而引起超压的蒸馏塔顶的气相管道

11、； （4）因不凝气体积聚产生超压的设备和管道系统； （5）加热炉出口管道中切断阀或调节阀的上游管道； （6）因两端切断阀关闭，受环境温度、阳光照射或伴热影响面产生热膨胀或汽化的管道系统； （7）放热反应可能失控的反应器出口处切断阀上游的管道系统； （8）凝汽式汽轮机的蒸汽管道出口； （9）蒸汽发生器等产汽设备的出口管道； （10）低沸点液体（液化气等）容器的出口管。 3、安全阀压力的设定 化工工艺设计中，当只安装一个安全阀时，安全阀压力要在小于系统设计压力的前提下，不大于系统设计压力的 20kPa 和 10% 中的较大者；当安装多个安全阀时，必须保证有一个安全阀压力不大于系统设计压力，其余安全

12、阀设计压力小于系统压力的 5% ，统设计压力的，且安全阀最大泄放压力均应不大于系统设计压力的 30kPa 或 12% 中的较大者。为防止火灾事故发生而安装的安全泄放装置，且最大泄放压力应不大于系统设计压力的 16%。 （四）工艺计算的方法 随着电子技术的飞速发展，计算机辅助技术也被广泛的应用到了我国的炼油以及化工工程的设计之中，因此，在绘图的准确性以及绘图效率上得到了显著的提高，降低了设计者的人力输出，并且改善了工作效率，尤其是为图形修改方面提供了巨大的便利，将之称为绘图领域中的工业革命化一点也不为过。 工艺计算包括物料和能量衡算，物料、能量联合衡算，有效计算以及其它计算。通过物料衡算、能量衡

13、算、过程速率以及物性计算等方程在结合数学的运算方法利用计算机的高级语言来编写相应的计算程序。不论何种工艺过程，其组成都是一些基本单元，为了使方案变得更加完善，通常可以采用基本单元模块化的方式编制成计算程序，然后将这些小的单元模块通过设计方案实行不同的组合连接，这样一来就能够有效的完成不同种类的工艺流程计算，也因此而获得各种自变量的变化对于因变量的影像信息，进而挑选出最为优质的设计方案。 三、对化工工艺设计的建议 （一）要充分的考虑能源消耗问题 在生产过程中能源占总成本的很大一部分，所以在工艺设计与研究的过程中应该对于降低能源消耗的问题进行充分的考虑。 （二）要体现基建投资的降低 化工属于资本密

14、集型的行业，若非在技术上有了重大的突破使得产品工艺得到更新升级进而代替原有的产品，通常只能是利用瓶颈问题的突破、对现有的改造以及提高产能等用以达到改进的目的。通过工艺优化、降低设备尺寸，可显著节约投资。但在其实施方面，有两个因素会对其造成一定的影响： 一是若想径向缩小设备就必须要自旋转子，但是自旋是需要电力支持的，所以增加了能源的费用。 二是蒸馏塔的辅助件一般不需要变动。正是以上两个因素使得 Higee设备只能应用在少数的装置上。 还有一种方法，就是减少在工艺过程中设备的应用，尽可能讲多功能集中于一台设备上完成相关工作。 结语 综上，化工工艺设计是化工设计的核心，在整个设计中起主导作用。我们必须了解化工工艺设计的特点，充分考虑化工工艺设计中容易出现的问题，重视安全为先问题和设备安装设计问题，保证化工工艺设计的安全性，保证化工工艺设计的完善性，从而更好的主导化工设计。 参考文献 1姚慧.化工工艺设计中的安全问题及控制J.企业技术开发，2012.10. 2魏国清，钟彦宇.关于化工工艺设计中的相关问题的探讨J.经济技术协作信息，2012.18. 3鞠学贞.化工工艺设计中的思考与建议J.浙江化工，2004.12.