化工工艺及化工设备适应性设计分析

化工工艺及化工设备适应性设计分析

程强

山东泰汶盐化工有限责任公司 ， 山东 泰安 271024

摘要：软系统是指化学过程，是化学工业应用和发展的技术支撑。化工生产需要“软系统”和“硬系统”技术的支持。为化工生产提供环境的硬质化工设备是化学工业发展的基础。在物质没有产生反应的时候，就会产生大量的堆积，最后形成爆炸。在温度低的情况下，反应速度就会变的很慢，严重的时候会产生反应会停滞。所以，需要严格控制温度进一步加强化工生产过程的安全性以及可靠性。因此，有必要加强化工工艺设计过程中的参数控制，进一步增强化工工艺的适应性。需要借助化工工艺改进和设备更新来实现长远发展，如化工工艺参数的修改、设备安全、结构力学等方面，需要根据化工生产的要求同步改进。

关键词：化工工艺；化工设备；适应性

引言：

化工生产存在固有的安全隐患，这是由化工行业本身的特点决定的。因此，有必要提高化学工艺和设备的适应性研究和分析，了解它们的实际需求，并与适当的管理方法、操作方法和放置环境相匹配。21世纪不仅是知识的世纪，更是绿色发展的世纪。化工行业的发展趋势是节能和绿色化。经过使用化学工艺和化学设备的适应性设计，就可以进一步提高化学工艺的实际生产质量和效率，不断增强化学设备的使用效果，促进我国化学工业的可持续发展。在人们环保意识越来越明显的今天，化工行业需要应对可持续发展的各种要求。

1 化学工艺和设备

一是化工原料的初步处理，过程是将化工原料提纯或粉碎。二是原料的初始反应，过程是用化学手段和工艺把物料变成所需的产品，这是粗处理，往往需要加入一定量的催化剂通过控制温度来达到目的。第三，精加工，就是用化学设备把材料变成最终的成品^[1]。

2 化工工艺与化工设备适应性设计的意义

2.1 通过化工工艺与化工设备适应性设计可以使设备实用性提高

在传统化工生产当中的化工设备以及化工工艺之间缺乏的是一种对应的关系，这严重的影响了化工设备的应用效果，很难发挥出工艺生产本身的效果。这两者之间的适应性设计就是为了进一步最大化化工设备的应用效果，这样就保证在化工过程应用的安全性以及稳定性。这些对于化工企业来讲，都是可以进一步提高自身的生产效率，进一步保证化工生产中生产需求和经济效益的同步发展^[2]。

2.2 通过化工工艺和化工设备的适应性设计，可以提高化工检修的速度

在我们的现实生活当中看到的物品都是离不开化工生产的，一般的化工公司和企业都会涉及到一些生产业务。然而，在化学工业当中，化工生产品一直都中国经济发展和物质生活的重要保障。一些化工设备的有效性会影响企业在生产过程当中的业务发展。化工设备不适应，就会导致化工设备一直处于高温、高压、高腐蚀的环境当中，所以，我们需要有相应的安全保障措施。这样就可以随时掌握化工设备的详细、有效的效果，就能保证设备的长期稳定运行。例如，浮头换热器用于化工生产设备。

3 化工工艺适应性设计方案

3.1 对工艺参数严格控制

在化工工艺适应性的设计方案当中的化工工艺生产相关参数主要包括了物料的配比、流量、压力等等。所以，只有在严格控制工艺参数的情况下不断优化，这样才能进一步加强化工过程的生产水平，不断提高化工生产过程的安全性以及它的可靠性。同时，这些都是为了更好地确定有关的工艺参数，需要进一步满足材料的实际反应的速度、平衡转化率等要求。特别是在控制烧碱蒸发装置的过程中，主要控制的方面包括蒸发器的压力和温度。从而完全满足加工要求，改善和升级化学工艺。在设计中，蒸发器的压力和温度必须合理分配，以保证化工生产过程的平稳运行^[3]。

3.1.1 温度系数

温度系数是在化工生产过程中的重要控制参数之一，在化工过程的每一个化学反应中都是需要相应的反应温度。温度系数会随着不同的应用领域而变化，如核电、电子或磁性。随着温度逐渐上升。不管温度过高或者是过低，一些相关设备都会出现故障。物体的弹性模量也会随着温度而变化，一般弹性模量会随着温度的升高而降低。所以只有严格控制温度及反应，这样才能更好地保证化工生产的质量，才可以减少大量的能源和资源消耗。然而，温度过高会引起剧烈反应甚至爆炸等安全事故。在这个时候，如果温度恢复到正常的状态，由于物质还没有产生反应，就会形成大量的堆积，最后形成爆炸。如果温度低，反应速度会变慢，严重时反应会停滞。因此，严格控制温度可以加强化工生产过程的安全性和可靠性。因此，有必要加强化工工艺设计过程中的参数控制，进一步增强化工工艺的适应性。

3.1.2 压力参数

真空蒸发作为化工过程，尤其是烧碱蒸发过程中最重要的控制参数之一，通常被采用。其主要功能包括增加蒸发器内的有效温差，降低蒸汽消耗，降低二次蒸汽饱和温度，避免对设备和材料的严重限制^[4]。比如表面冷凝器的回水温度会随着水的饱和蒸气压的增加而升高，表面冷凝器在不同的季节也会含有相应的循环水。除此之外，在整个系统中也会受到冷凝器真空度的影响，所以，真空度也是一个比较重要的参数，但是它影响的因素也是很多的。特别是在夏季的时候在高温状态下，是可以增加表面冷凝器中的循环水量的，但是在秋季或者冬季的时候，会因环境的温度影响，在设计过程中可以减少某一冷凝器的循环水量。如果时间长了，表面会聚集更多的冷凝气体，使真空度达不到生产标准，稀释成品中的碱浓度，消耗更多的能量。不凝性气体也会出现在表面冷凝器中。因此，在设计时，不凝气体排放管应与水环真空泵的入口管道连接，最终由水环真空泵排出。

3.2 设备结构方面的适应性设计方案

当碱液加到蒸发器的顶部的时候，仅靠重力是可以沿着换热管内壁向下流动的，等达到一定液膜状态的时候。烧碱蒸发常采用逆流降膜蒸发工艺。蒸发器是垂直降膜蒸发器。碱液向下流动并通过管道内壁蒸发后，为了满足浓度要求，应设计足够长度的管道，以增强传热效果。为了提高每根管子中碱液分布的均匀性，使用了降膜分配器，也称为制膜机。碱液加热后，可以转化为汽液两相，进入蒸发分离室，然后进行汽液分离。再蒸发后，通过丝网除雾器从分离室侧面排出，经浓缩处理后，碱液从底部抽出。对于烧碱行业，当使用腐蚀性烧碱作为主要工作介质时，主要考虑的是设备的耐腐蚀性。镍加入强碱溶液后，表面会形成一层保护层，即使在高温环境下也能保持非常稳定的状态。因此，它将广泛应用于制造烧碱的蒸发器等相应设备中^[5]。

3.3 严格检查设备结构安全

压力容器作为工业设备的重要组成部分，处于特殊的工作环境中，例如高压或者是高温。而且，物料在会一直处于运动的状态中，就会对压力容器产生更多的物理和化学作用，导致容器容易发生腐蚀和泄漏等。所以，不管是设备本身的缺陷还是压力容器在实际使用过程都会有缺陷的，如果不及时发现和解决这些问题，在压力容器的使用过程中都会存在很大的安全隐患。这些原因会降低化工技术的生产水平，危及操作人员的生命安全。因此，应定期检查压力容器，以确保其运行可靠性。

3.4 节能环保设计

化工企业属于污染比较大的企业，因此，随着可持续发展、绿色发展的提出，化工企业也逐步向节能环保的方向迈进，以求实现长远的发展，因此，化工设备与化工工艺的适应性设计也应遵循节能环保理念。在化工工艺设计阶段，除了要考虑设备高温高压等对设备造成的不利影响，还需要对化工设备进行环保性能的设计，实现整个生产流程中的环保生产。比如，考虑节能环保因素，由于生产中换热管管束存在噪声污染，可以通过对尺寸、设备参数值的调整设置等来减小和控制噪声。再比如，U型管束弯管时，采用防震加持设计。化工设备的设计阶段，可以适当地选用环保性能好的材料等，比如保温性能较好、传热储热效果较好的设备材料的等，减少化工产品生产中的热量损失所引起的温室效应等。

3.5 耐用性设计

化工产品生产过程中使用的化工设备一般成本较高，而生产过程中对设备的磨损与破坏等在一定程度上降低了设备的耐久性。因此，要保证化工设备的使用寿命，降低企业成本，必须从耐久性的角度出发，使得设备可以长期使用，最主要的还是要在化工设备的设计阶段进行工艺优化，主要是考虑后期可能存在的磨損、腐蚀等对设备本身的破坏，使用抗磨损、抗腐蚀的材料等，减少后期对设备维修费用。在后期进行维修阶段，也要考虑零部件的使用周期性能因素，从使用年限、维修保养等因素考虑。

4 结论

未来化工行业的主要发展趋势是节能、环保和绿色化。因此，通过采用化学工艺和化学设备的适应性设计，可以大大提高化学工艺的实际生产质量和效率，增强化学设备的使用效果，从而促进我国化学工业的可持续发展。

参考文献：

[1]崔轶群.化工工艺及化工设备适应性设计[J].当代化工研究,2020(19):123-124.

[2]朱健,胡金平.化工工艺及化工设备适应性设计[J].化工设计通讯,2020,46(03):132+136.

[3]钱宏林.探讨化工工艺及化工设备适应性设计[J].科技风,2020(03):169.

[4]李会元,王武凤,王春波,聂仁宾.化工工艺及化工设备适应性设计[J].化工设计通讯,2019,45(11):69-70.

[5]逯全县,吴胜民.探讨化工工艺及化工设备适应性设计[J].智库时代,2018(52):90+92.