化工工程设备布道与管道材料优化设计

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在化工工程的建设过程中，设计工作非常的重要，因为在化工工程生产的过程中，常常会有一些有毒的或者易爆的或者是易腐蚀的物质出现，这些物质如果处理不好，对人体会有很大的危害。在化工工程的设计内容中主要包括的是化工工程的设备布置、管道的布置、管道的温度设计、管道的材料等方面。我们下面主要讲一下在化工工程中的设备布置以及管道材料的优化设计。

1化工工程的设备布置以及管道布置

1.1设备布置的基本原则

化工工程的设备布置非常的重要，在进行化工工程的设备布置的时候主要要遵循以下几个原则：首先，设备在进行布置的时候要满足化工工艺设计的要求：在设备进行布置的时候要按照生产流程的顺序进行布置，而且同类设备在布置的时候要适当的集中并且满足化工生产过程中对位差的要求。其次，设备要按照功能的不同进行分区布置。设备的辅助设施以及主要的装置在进行布置的是时候，一般辅助设施都位于主要装置的下风向，并且要在安全的范围内原理爆炸区。第三，设备在使用的过程中，难免会出现损坏等情况，所以设备在布置的过程中一定要满足设备的检修、操作、施工方面的要求，经常使用的梯子最好是斜梯。第四，设备布置要满足外观方面的要求。设备外观布置的整齐可以减少操作过程中的误差率，化工工程中的容器在摆放的时候，要按照容器的大小依次排列整齐；泵群也要排列规范，一般在布置的时候，泵的出口管要取齐。第五，设备的布置要尽量的露天化，这样在生产的过程中不仅可以节省土地还有利于通风和消防工作。

1.2管道布置的基本原则

化工工程中的管道布置主要遵循的原则是：首先，管道布置也要满足工艺的流程，并且在布置的过程中管道要尽量的架空。其次，管道在布置的过程中要保持适当的距离，管道的凸出部位之间的距离要在25mm以上。第三，管道在布置的时候气体一般要从主管道的上方进入，管道不能布置在吊装孔内和拆卸区。第四，沿着底面的管道在布置的时候不能违者工艺装置进行布置，不能够跨越或者穿越其他的设备以及建筑物。第五，对于一些固体物料的管道它的弯曲半径不能小于管道工程直径的5倍。而且排放气体的管道要符合相关的的规定。

1.3以某公司醋酸为例的设备布置

醋酸是一种非常常用的化学反应溶剂，在许多产品的生产中都有非常重要的作用，它的衍生物有很多种，广泛地应用在化工、医药、农药、食品等众多的领域。我们现在就以醋酸为例具体讲解一下醋酸生产过程中的设备布置。根据醋酸工艺的原理以及生产的流程，在进行设备布置的时候，首先要多设备进行分区布置，醋酸的生产流程主要有四道工序，分别是反应、精馏、吸收、催化剂等4道工序，根据这四道工序，在进行设备布置的时候首先可以分为五个区，分别是反应区、精馏区、催化剂区、CO压缩/蒸汽区、中间管廊区。在它的催化区，由于碘的有机蒸汽属于有危害的物质，为了减少蒸气对人的危害，在进行设备布置的时候需要把催化剂区放在一个单独的房间，并且房间的通风要好。同时房间内又要设置吊装孔以便方便催化剂物料的吊装。在它的反应区进行布置的时候反应器的排列要紧密，而且为了方便反应器的操作以及检修工作，反应器需要支撑在10米高的钢梁上面。对于压缩机以及蒸汽机的布置，在布置的时候主要要保证机器与明火设备以及非防爆装置的距离。在它的吸收工序中，要根据吸收装置的特点，可以将部分放在反应区，这样在管道连线的时候比较方便。同时要充分利用空间，塔布置的位置需要靠近道路的一边，方便设备的安装以及操作。在精馏区，主要的布置就是塔的布置，它的布置主要需要考虑到塔的间距、高度、管口、塔的平台、梯子的设置。在管口布置的时候主要需要考虑到塔盘溢流堰的方位问题，在确定方位的时候，其他管道的回流口、取样口、进料口等都与塔盘的关系密切，在设置的时候一定不能出错。塔的布置方式中，脱氢塔、脱水塔、成品塔这三个比较关键的塔的直径都不小于1000mm，通常在布置的时候都是在框架之外进行独立的布置；对于塔的间距，如果从塔体上的管口方面考虑的话，它的设备间距要大于800mm，塔周围的的空间至少得是1000mm；对于塔的高度，首先在满足工艺流程的前提下，根据再沸器的条件以及操作要求，楼层的高度至少是6000mm；塔的再沸器是立式的，他与塔之间的管道线是越短越好，尽量靠近塔的装置；在设备布置完后，就要对管道的管口方位进行布置，在管口方位布置的时候，要对工艺流程，以及它的内部结构有一个很详细的了解，根据塔的结构配置出最优的位置方便塔的管道设计以及管道检修位置；在塔的平台以及梯子的设置过程中，平台的设计是为了便于仪表、阀门以及一些特殊零件的维修与操作。在布置塔的平台的时候，脱水塔以及成品塔的高度相近，所以，在布置的时候一般他们两个布置在一起，这两台塔是在框架内的，不需要设置平台了。当管口的操作高度高于一定的范围的时候，就需要加设小平台了。对于梯子进行布置的时候，梯子的方位是人面向塔壁的方向，梯子的高度在3~10米之间是最合适的，当梯子的高度超过12米的时候，就应该在中间设置一个小平台用来休息。

2管道材料的优化

2.1材料的选择

由于在化工工程生产的过程中，生产出来的液体或者气体具有一定的腐蚀性、易燃性或者毒性，所以在进行管道材料的选择上要考虑到经济条件和实用性两方面。在选择材料的时候要考虑到材料的抗腐蚀性以及材料的可加工情况和经济情况。锆在醋酸工业中的应用非常的广泛。主要应用于设备、容器、管道、塔盘、泵、换热器等方面。MOMSANTO公司经过多年的应用表明，锆在醋酸生产中的腐蚀率非常的低。在材料的选择过程中，要结合生产的经验，根据材料的用途进行分类，保证工艺生产的需求。在一些仪表、蒸汽、软水、冷冻水、循环水的工艺无聊中，可以采用一些抗腐蚀性一般的物料或者惰性物料，管道材料在选择时候可以采用低合金钢或者碳钢等物料。在甲醇、工艺水等一些工艺原料进行生产的时候，随二胺物质不具有腐蚀性，但是为了防止一些铁离子进入主系统中，管道的材料可以采用不锈钢304。对于一些混合物料甲醇、醋酸、西醋酸、废酸塔、氢氧化钾水溶液等物料，这些醋酸等混合物，在材料的选择上可以选用不锈钢316L。在醋酸的合成工序中，除了有醋酸外，另外还有碘化氢、碘甲烷等一些具有腐蚀性的物料，所以在材料的选择上最还选用耐高温高压的R60702。在塔的精馏程序中，物料为醋酸或者是碘甲烷、醋酸、丙酸等的混合物，不仅要考虑到材料的抗腐蚀性，还要考虑到材料的抗磨损能力，此时的管道材料可以采用HastelloyC-276。在工程中的的三个精馏塔，这部分的物料是碘甲烷、醋酸、碘化氢以及水等一些混合的物料，所以管道的材料采用的是R60702。在催化工序中，这部分工艺的物料是碘化氢，所以管道材料用的是R60702。

2.2管道材料的注意事项

压力的不同，管道的选择也不相同，当管道面临的压力是GC1级时，管道应该用的是无缝的钢管，一般情况下会使用GB5310或者GB6479的管道，当时用的是GB/T8163的管道时，所用的管道需要经过超声波的检查；另外在GC1级的压力下，管道不能用碳素结构钢以及铸铁；使用碳素钢、锰矾钢以及碳锰钢时的管道所受的温度不能超过425℃；金属材料在使用的过程中，应该避免会受到腐蚀的环境。

3总结

化工工程的生产过程中设备的布置以及管道材料的选取必须引起一定的重视，化工过程中的设备布置不仅仅是生产流程顺利运行的保障，也是员工的生命安全的保障。化工过程中会有各种的具有腐蚀性或者毒性的液体以及气体出现，如果设备布置不合理或者管道材料的选取不当，可能会造成有毒液体或者气体的泄漏，危害员工的安全。所以，化工工程中的设备布置以及管道材料的选择必须引起一定的重视。

作者：刘伟 单位：山东新华医药化工设计有限公司