化工工程设备管道与材料优化设计

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前言

随着我国社会经济的快速发展，化工工程的发展规模变得越来越大，在进行化工工程建设的过程中，相关企业一定要严格把控设备管道和管道材料的质量，在前期做好相应的优化设计工作，如果设备管道和管道材料的优化设计工作做的不到位，将会直接影响后期化工工程的建设质量。由此可见，想要保证化工工程的建设质量则必须要从上述两个方面入手，根据实际发展情况，做好相应的优化设计工作，对于设备管道的质量进行实时监督，一旦发现设备管道质量存在问题，则要进行第一时间的处理，这样才能有效避免泄漏问题的出现。

1.化工优化设计的内容及特点分析

化工优化设计简单来说就是对整个化工生产流程的各个环节进行科学合理的设计，通过优化设计来保证化学品的生产质量。从当前的实际发展情况来看，对反映原材料化学品反应条件、化学工艺设备以及整个工艺流程进行设计都属于化工优化设计中的环节。在进行优化设计的过程中，需要重点关注设备的布置，工艺流程的设计以及管道布置这三个方面。工作人员需要根据实际情况对工艺流程进行提前制定，然后对设备和仪器进行科学合理的选用，根据工艺流程的实际情况来对设备进行布置，最后则需要对管道进行合理的配备。化工优化设计具有十分鲜明的特点，创意性、差异性以及系统性是最为主要的三个特点。系统性主要是指化工优化设计由多个环节共同构成，其中每个环节都环环相扣，任何一个环节出现问题都会影响最终的化工优化设计质量。差异性主要是指对于不同的化工工艺需要采用不同的优化设计方案。创新性则是指在进行优化设计的过程中，设计人员需要勇于创新，积极采用先进的理念和设计方法，这样才能达到更好的优化设计效果。

2.化工设备管道安装问题危害

近几年我国石油生产量呈现出逐年增长的趋势，在这样的前提背景下，对于我国石油化工设备管道的安装水平有了更加严格的要求，只有保障设备管道的科学有效安装才能保证对石油的稳定运输，但是在设备管道进行安装的过程中存在各种各样的问题，其中最为主要的就是前期的设计不够合理，在安装的过程中没有展开科学有效的管理工作，这就直接导致由于安装不合理而引发的安全事故。如果管道的安装出现问题，则会导致油气的泄漏，油气一旦泄漏，不仅会造成经济上的损失，同时还会对周围的环境造成严重的污染。由于油气的毒性都较大，如果扩散到外部环境中，则很容易出现爆炸事件，这会对工作区域内工作人员的生命财产安全构成极大的威胁，因此必须要做好设备管道的安装工作在前期进行科学合理的设备管道与材料优化设计工作。

3.化工工程设备与管道布置

(1)设备布置原则

化工和设备的联系比较紧密，另外化工设备的应用越来越广泛，很多的化工设备要放置在合适的位置，不能胡乱堆放。想要尽快实现这个合理的目标，应该按照具体的原则去执行，这样会确保项目正常运行。

第一，在布置设备时要严格按照化学工艺设计规定的一些要求，不能随意选择生产工艺。

第二，要按照设备的一些功能来做好相应的布置工作，在布置重要设备和其他的辅助设施时，应该把辅助设施放在重要设备下面的通风位置，要远离危险的爆炸区域，尽可能在安全范围内。

第三，在使用化工设备的时候，经常会出现一些损坏的问题，这些问题都是不可避免的，所以在布置化工设备时需要考虑后期的维修和保养方面。在规范施工操作和具体的要求时，通常情况下要选择带有坡道的梯子。

第四，化工设备在布置时要尽量满足外观的基本要求。干净、整洁的布置化工设备的外观能够降低在使用过程中出现的一些误差，化工容器的尺寸要合理，按照规定的要求选择和布置化工设备，泵也需要进行标准化的、合理的布置，还要整齐、科学的布置泵的相关出口管道。

第五，设备布置应该选择开放式的，这样可以节约空间，还可以方便操作过程中的一些其他工作。

(2)管道布置的基本原则

设备布置需要有一定的原则，而在化工工程的建设过程中另外一个非常重要的布置，就是管道的合理布置。一般情况下，在布置管道时需要遵循几个关键的布置原则：

第一，管道布置的基本流程。相关工作人员在布置管道的过程中一定要严格遵循基本的化工工艺流程，可以减少设备占用的面积和空间，还可以方便工作人员后期对管道进行定期的维修和相关检查工作，在具体布置管道时要尽可能的把管道进行架空。

第二，保证管道布置的安全性。管道布置一定要有合理性和安全性，否则会容易出现很多各式各样的问题，为了降低类似问题的不断发生，在布置管道时要特别注意两个方面的问题：一是在安装需要从下面进行穿透的管道时，要考虑多面的因素，不能穿透一些建筑物和其他重要的化工设备，更不能利用一些工艺装置来布置化工管道，这些都是不科学、不合理的。二是不可以在需要拆卸的位置和一些有吊装孔的里面布置化工管道，还要注意气体排出的正确布置位置，应该是从主管道的上方进行排出气体。

第三，距离一定要合理。化工工程在操作过程中需要用到很多的管道，在布置管道时一定要全面的分析和研究管道之间最适合的安全距离，不可以随意的布置管道的距离。第四，要考虑管道的使用材质。管道的材质多种多样，不同管道需要不同的材质，使用固体材质做成的管道需要重点考虑其可以弯曲的半径，而气体管道就有所不同了，需要严格按照国家的相关规定进行布置。

4.化工工艺管道的安装工艺

在安装化工工程中的管道时，需要工作人员做好相应的安装工作，最重要的是工作人员要做好安装前的一些准备工作，要严格按照具体的安装规定合理的对管道进行安装，同时还要制定切实可行的工作计划和完美的安装方案，确保安装的管道要有一定的安全性和较高质量。

第一，布置管道时要有可操作性，布置流程一定要准确和合理，还要注意位置的设置，不可以把管道安装在非常特殊的不易看见的位置上，要尽量远离其他的化工设备，如快要不使用和拆除的设备或者是打算抽出的设备，同时，在安装管道时，不能安装在有危险的位置，要远离吊装孔。

第二，布置管道还有很多重要的管道参数，要严格按照我们国家制定的一些管道安装标准和安装规范来进行合理的安装，也可以把管道排列整齐，需要结合化工工程现场具体的情况，科学的布置管道的正确安装顺序，另外还可以提前设计出安装的具体规划图纸，并把这个图纸作为重要的安装依据，防止在管道布置过程中出现一些问题。只有严格遵循正确的安装工艺，才可以把管道安装的更加具有合理性和科学性。

5.化工工程设备的优化设计

(1)符合化工工程工艺设计要求

在对化工工程设备进行优化的过程中，需要全面了解化工设备的实际情况，这是开展优化设计工作的前提基础。在进行具体的优化设计过程中，需要从以下几个方面入手。首先，优化设计要与化工工程的工艺设计相符合，在具体的设计过程中，首先需要对生产流程顺序进行明确，如果连生产顺序都不了解，所开展的优化设计工作则显得毫无意义。设计人员在对相同类型的设备进行布置的过程中，可以采用集中设计的方式，这样能够提高设计效率，同时还能保证优化设计的质量。

(2)立足于不同的化工工程设备，实现优化设计

在对设备进行布置的过程中，需要遵循相应的布置原则，目前，化工工程设备的主要构成部分有两个，分别是辅助设备和主要设备。在对辅助设备进行布置的过程中，需要将其布置在主要设备的下风方向。除此之外，还要科学合理的设计主动设备和辅助设备的位置，保证其位置设置的安全性，避免将设备设置得过于紧密，这样才能有效避免设备在运行的过程中出现安全事故。最后值得注意的是，在对设备进行布置的过程中，不能将设备布置在爆炸区域中。

(3)充分考虑设备的磨损情况

在进行设备优化设计的过程中，需要充分考虑设备的实际磨损情况，这就要求相关人员需要定期对设备开展养护和维修工作，及时对设备的使用情况进行检查。工作人员在对设备进行检修的过程中，所使用的梯子一般都是斜梯，这样才能更好的满足化工工程的实际设计需求。

(4)设备优化设计要与工程外观相一致

在进行工程设备优化设计的过程中，要保证设备设计与工程外观需求相一致，要保证所有的设备都处在一个整齐的状态下，这样才能构建一个良好的操作环境，避免由于设备随意放置而出现混乱的情况。在具体的优化设计过程中，可以将设备按照由小到大的顺序进行排列，对于一些较为特殊的设备，例如，泵群来件也要按照一定的要求来进行整齐的排列。在进行设备优化设计的过程中，泵出口管要始终保持整齐一致，这样才能方便后续的相关操作，同时能够有效避免一些操作失误情况的出现。

(5)能够满足露天环境要求

在进行化工设备优化设计的过程中，一定要基于露天环境的基础之上，在露天环境的基础之上能够达到良好的通风效果，同时还能有效降低对土地空间的利用。

6.化工工程管道优化设计

(1)严格按照工艺流程进行管道设计

在进行工程管道优化设计的过程中，首先需要严格按照工艺流程来进行优化设计，设计人员在具体的设计过程中，可以根据实际情况采取架空的处理方式，通过这样的方式，既能节约空间同时还能保证管道的质量。

(2)控制好管道间的距离

在对管道进行布置的过程中，一定要严格控制好管道之间的距离，由于部分管道较为突出，因此在对其距离进行控制的过程中应该控制在2.5厘米以上，这样才能达到优化设计的目的，如果无法对管道间的距离进行有效控制，就很容易导致由于管道设置过于密集而出现一些安全事故。

(3)科学合理的选择安装位置

在对化工工程管道进行安装的过程中，一定要对安装位置进行科学合理的设计，如果安装位置设计不合理，则很容易导致气体从管道上方进入，为了避免该种情况的出现，在对管道进行安装的过程中则必须要避开吊装孔区域以及拆卸区域。如果在安装的过程中直接将位置安装在这两个区域以内，则很容易导致危险事故的发生，化工工程管道会遭到极大的损坏。

(4)避免出现跨越设备的情况

在对化工工程管道进行安装的过程中，要避免出现跨越设备和建筑物的情况，由于在安装的过程中经常会出现沿地面安装的情况，因此很容易遇到一些设备和建筑物，此时就需要绕开设备和建筑物。

(5)重点控制弯曲半径

在对化工工程管道进行优化设计的过程中，要将重点放在弯曲半径的控制上。一般来说，弯曲半径需要始终保持在管道直径的5倍左右，也就是说如果化工工程的管道直径是5厘米，那么整个弯曲半径至少要在25厘米，这样才能有效保证安装质量。对于管道气和排放气来说，要始终符合国家的相关规定，只有在符合相关规定的基础之上才能保证安全性。

7.化工工程管道材料的优化设计

(1)化工工程管道材料的选择

在对化工工程管道材料进行优化设计的过程中，首先需要对管道材料进行科学合理的选择，化工工程管道的质量会受很多因素的影响，但是其中最为主要的就是管道材料的质量。由于化工工程具有一定的特殊性，在生产发展的过程中经常会遇到具有强烈腐蚀性或是易燃易爆炸性质的物质，因此在对管道材料进行选择的过程中，需要充分考虑这些因素的影响，要保证管道不易被腐蚀，而且具有较大的强度。除此之外，还要将经济实用性充分考虑在内，这样才能选择出最为合适的管道材料。

在围绕仪表和蒸汽进行生产的过程中，化工工程管道的材料必须要具备较强的抗腐蚀性和稳定性，在选择管道材料的过程中可以选用低合金钢和碳钢。一般情况下，甲醇和工艺水在生产的过程中会产生随二胺物质，虽然该种物质不具备腐蚀性，但是为了保证整个生产过程的安全性，在对管道材料进行选择的过程中，仍然需要采用不锈钢304来作为主要材料。如果化工工程管道材料需要长时间接触醋酸和碘甲烷所构成的混合物，那么在进行管道材料选择的过程中，既要考虑管道材料的腐蚀性，同时还要将抗磨损性充分考虑在内。

在对化工工程管道材料进行选择的过程中，不仅要考虑化工工程的主要生产类型，同时还要对涉及的物料进行全面的考虑，只有充分考虑这两方面的内容才能最为科学合理的对管道材料进行选择。简单来说就是，如果所接触的物料具备强腐蚀性的特点，那么在对管道材料进行选择的过程中，则要重点考虑材料的抗腐蚀性。如果物料在生产过程中会产生高温，那么则必须要考虑管道材料的耐高温性。管道材料的选择应该始终具有针对性，这样才能保证管道材料的质量。

(2)化工工程管道材料设计应注意的问题

在进行化工工程管道材料设计的过程中需要注意相应的问题。首先需要根据不同的压力来对管道材料进行选择，如果压力处在GC1级别，那么则可以选择无缝连接的钢管。在应用碳素结构钢材料的过程中，要对温度进行严格的控制，如果温度过高则会影响管道材料的质量，在使用金属材料的过程中需要重点考虑材料的腐蚀特点，防止具有强烈腐蚀性的物质与管道进行接触，这样才能保证管道的安全性。总而言之，只有科学合理的对管道材料进行选择才能更加高效的开展后续的优化设计工作。

8.结束语

综上所述，随着化工工程建设的快速发展，对于设备管道和材料进行优化设计已经是迫在眉睫的工作。在进行优化设计的过程中，工作人员需要充分考虑当前的实际情况，对于设备管道材料进行科学合理的选择，不断提高设备管道设计的安全性，只有做好管道设备与材料的优化设计工作才能在一定程度上推动我国化工工程得到更好的发展。在此基础之上，我国社会经济也能得到更加快速的进步。