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化工工程設備布道與管道材料優(yōu)化設計論文
在化工工程的建設過程中，設計工作非常的重要，因為在化工工程生產的過程中，常常會有一些有毒的或者易爆的或者是易腐蝕的物質出現(xiàn)，這些物質如果處理不好，對人體會有很大的危害。在化工工程的設計內容中主要包括的是化工工程的設備布置、管道的布置、管道的溫度設計、管道的材料等方面。我們下面主要講一下在化工工程中的設備布置以及管道材料的優(yōu)化設計。
1化工工程的設備布置以及管道布置
1.1設備布置的基本原則
化工工程的設備布置非常的重要，在進行化工工程的設備布置的時候主要要遵循以下幾個原則：首先，設備在進行布置的時候要滿足化工工藝設計的要求：在設備進行布置的時候要按照生產流程的順序進行布置，而且同類設備在布置的時候要適當?shù)募胁⑶覞M足化工生產過程中對位差的要求。其次，設備要按照功能的不同進行分區(qū)布置。設備的輔助設施以及主要的裝置在進行布置的是時候，一般輔助設施都位于主要裝置的下風向，并且要在安全的范圍內原理爆炸區(qū)。第三，設備在使用的過程中，難免會出現(xiàn)損壞等情況，所以設備在布置的過程中一定要滿足設備的檢修、操作、施工方面的要求，經(jīng)常使用的梯子最好是斜梯。第四，設備布置要滿足外觀方面的要求。設備外觀布置的整齊可以減少操作過程中的誤差率，化工工程中的容器在擺放的時候，要按照容器的大小依次排列整齊；泵群也要排列規(guī)范，一般在布置的時候，泵的出口管要取齊。第五，設備的布置要盡量的露天化，這樣在生產的過程中不僅可以節(jié)省土地還有利于通風和消防工作。
1.2管道布置的基本原則
化工工程中的管道布置主要遵循的原則是：首先，管道布置也要滿足工藝的流程，并且在布置的過程中管道要盡量的架空。其次，管道在布置的過程中要保持適當?shù)木嚯x，管道的凸出部位之間的距離要在25mm以上。第三，管道在布置的時候氣體一般要從主管道的上方進入，管道不能布置在吊裝孔內和拆卸區(qū)。第四，沿著底面的管道在布置的時候不能違者工藝裝置進行布置，不能夠跨越或者穿越其他的設備以及建筑物。第五，對于一些固體物料的管道它的彎曲半徑不能小于管道工程直徑的5倍。而且排放氣體的管道要符合相關的的規(guī)定。
1.3以某公司醋酸為例的設備布置
醋酸是一種非常常用的化學反應溶劑，在許多產品的生產中都有非常重要的作用，它的衍生物有很多種，廣泛地應用在化工、醫(yī)藥、農藥、食品等眾多的領域。我們現(xiàn)在就以醋酸為例具體講解一下醋酸生產過程中的設備布置。根據(jù)醋酸工藝的原理以及生產的流程，在進行設備布置的時候，首先要多設備進行分區(qū)布置，醋酸的生產流程主要有四道工序，分別是反應、精餾、吸收、催化劑等4道工序，根據(jù)這四道工序，在進行設備布置的時候首先可以分為五個區(qū)，分別是反應區(qū)、精餾區(qū)、催化劑區(qū)、CO壓縮/蒸汽區(qū)、中間管廊區(qū)。在它的催化區(qū)，由于碘的有機蒸汽屬于有危害的物質，為了減少蒸氣對人的危害，在進行設備布置的時候需要把催化劑區(qū)放在一個單獨的房間，并且房間的通風要好。同時房間內又要設置吊裝孔以便方便催化劑物料的吊裝。在它的反應區(qū)進行布置的時候反應器的排列要緊密，而且為了方便反應器的操作以及檢修工作，反應器需要支撐在10米高的鋼梁上面。對于壓縮機以及蒸汽機的布置，在布置的時候主要要保證機器與明火設備以及非防爆裝置的距離。在它的吸收工序中，要根據(jù)吸收裝置的特點，可以將部分放在反應區(qū)，這樣在管道連線的時候比較方便。同時要充分利用空間，塔布置的位置需要靠近道路的一邊，方便設備的安裝以及操作。在精餾區(qū)，主要的布置就是塔的布置，它的布置主要需要考慮到塔的間距、高度、管口、塔的平臺、梯子的設置。在管口布置的時候主要需要考慮到塔盤溢流堰的方位問題，在確定方位的時候，其他管道的回流口、取樣口、進料口等都與塔盤的關系密切，在設置的時候一定不能出錯。塔的布置方式中，脫氫塔、脫水塔、成品塔這三個比較關鍵的塔的直徑都不小于1000mm，通常在布置的時候都是在框架之外進行獨立的布置；對于塔的間距，如果從塔體上的管口方面考慮的話，它的設備間距要大于800mm，塔周圍的的空間至少得是1000mm；對于塔的高度，首先在滿足工藝流程的前提下，根據(jù)再沸器的條件以及操作要求，樓層的高度至少是6000mm；塔的再沸器是立式的，他與塔之間的管道線是越短越好，盡量靠近塔的裝置；在設備布置完后，就要對管道的管口方位進行布置，在管口方位布置的時候，要對工藝流程，以及它的內部結構有一個很詳細的了解，根據(jù)塔的結構配置出最優(yōu)的位置方便塔的管道設計以及管道檢修位置；在塔的平臺以及梯子的設置過程中，平臺的設計是為了便于儀表、閥門以及一些特殊零件的維修與操作。在布置塔的平臺的時候，脫水塔以及成品塔的高度相近，所以，在布置的時候一般他們兩個布置在一起，這兩臺塔是在框架內的，不需要設置平臺了。當管口的操作高度高于一定的范圍的時候，就需要加設小平臺了。對于梯子進行布置的時候，梯子的方位是人面向塔壁的方向，梯子的高度在3~10米之間是最合適的，當梯子的高度超過12米的時候，就應該在中間設置一個小平臺用來休息。
2管道材料的優(yōu)化
2.1材料的選擇
由于在化工工程生產的過程中，生產出來的液體或者氣體具有一定的腐蝕性、易燃性或者毒性，所以在進行管道材料的選擇上要考慮到經(jīng)濟條件和實用性兩方面。在選擇材料的時候要考慮到材料的抗腐蝕性以及材料的可加工情況和經(jīng)濟情況。鋯在醋酸工業(yè)中的應用非常的廣泛。主要應用于設備、容器、管道、塔盤、泵、換熱器等方面。MOMSANTO公司經(jīng)過多年的應用表明，鋯在醋酸生產中的腐蝕率非常的低。在材料的選擇過程中，要結合生產的經(jīng)驗，根據(jù)材料的用途進行分類，保證工藝生產的需求。在一些儀表、蒸汽、軟水、冷凍水、循環(huán)水的工藝無聊中，可以采用一些抗腐蝕性一般的物料或者惰性物料，管道材料在選擇時候可以采用低合金鋼或者碳鋼等物料。在甲醇、工藝水等一些工藝原料進行生產的時候，隨二胺物質不具有腐蝕性，但是為了防止一些鐵離子進入主系統(tǒng)中，管道的材料可以采用不銹鋼304。對于一些混合物料甲醇、醋酸、西醋酸、廢酸塔、氫氧化鉀水溶液等物料，這些醋酸等混合物，在材料的選擇上可以選用不銹鋼316L。在醋酸的合成工序中，除了有醋酸外，另外還有碘化氫、碘甲烷等一些具有腐蝕性的物料，所以在材料的選擇上最還選用耐高溫高壓的R60702。在塔的精餾程序中，物料為醋酸或者是碘甲烷、醋酸、丙酸等的混合物，不僅要考慮到材料的抗腐蝕性，還要考慮到材料的抗磨損能力，此時的管道材料可以采用HastelloyC-276。在工程中的的三個精餾塔，這部分的物料是碘甲烷、醋酸、碘化氫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，這部分工藝的物料是碘化氫，所以管道材料用的是R60702。
2.2管道材料的注意事項
壓力的不同，管道的選擇也不相同，當管道面臨的壓力是GC1級時，管道應該用的是無縫的鋼管，一般情況下會使用GB5310或者GB6479的管道，當時用的是GB/T8163的管道時，所用的管道需要經(jīng)過超聲波的檢查；另外在GC1級的壓力下，管道不能用碳素結構鋼以及鑄鐵；使用碳素鋼、錳礬鋼以及碳錳鋼時的管道所受的溫度不能超過425℃；金屬材料在使用的過程中，應該避免會受到腐蝕的環(huán)境。
3總結
化工工程的生產過程中設備的布置以及管道材料的選取必須引起一定的重視，化工過程中的設備布置不僅僅是生產流程順利運行的保障，也是員工的生命安全的保障�；み^程中會有各種的具有腐蝕性或者毒性的液體以及氣體出現(xiàn)，如果設備布置不合理或者管道材料的選取不當，可能會造成有毒液體或者氣體的泄漏，危害員工的安全。所以，化工工程中的設備布置以及管道材料的選擇必須引起一定的重視。
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