试论化工工艺设计常见问题综述及建议

马民峰

摘 要：我国目前的化工行业发展非常快，目前的化工生产是一个特殊性、复杂的工作生产模式，在化工设计和化工工作中比较容易形成能源的浪费和管理工作上的缺陷，这就要求我们对目前的化工工艺设计比较容易出现的问题进行严格的处理和分析，并做出相应的解决措施和预防手段。

关键词：化工工艺设计；化工生产；常见的问题；管道

化工工艺的操作难度相对来说比较大，设计时出现的问题也比较多，同时也极具危险性。为了确保该行业的更好的发展，相关的工作人员应该对化工生产的安全引起高度重视，了解到其中的各个环节所对应的问题，采取有效的预防措施和现场应对措施，解决危险问题的发生，实现化工工艺设计的安全目标。在此基础之上，化工企业还是要提升相关的化工设计的效率，定期对设计人员进行培训，提升工作能力和专业素养。安排相关的安全监测员对项目生产的全过程和设备的使用情况进行跟踪检查，排查一切生产过程中可能存在的问题。要做到，发现问题及时解决，为化工工艺设计提供安全保障，确保化工工艺安全生产。保障企业的财产安全和工人的生命财产安全。

无论是开发新的化工生产过程，还是设计新的化工装置，化工工艺设计是直接关系到化工装置能否顺利开车、能否达到预计的生产能力和合格的产品，最终关系到工厂能否获得最大的经济效益和社会效益。对于正在运行的化工装置，化工工艺专业通过工艺分析，了解装置物料和能量消耗情况，分析设备运行中存在的问题，为制定改进方案、降低原料和能量消耗、提高产品质量以及挖掘生产潜力提供依据。

1 化工工艺设计之前的准备

①熟悉设计任务和设计内容，全面理解课题提出的设计要求；②了解课题所涉及的相关内容，搜集资料，排出设计进度计划；③查阅文献资料和工艺路线、工艺流程和重点设备有关资料，并对搜集资料的适用范围进行筛选；④搜集相关设计资料，深入生产现场调查研究、消化、筛选、吸收并归类整理。

2 化工工艺设计中安全危险问题和解决建议

化工工艺的设计步骤比较繁琐，这就要求了化工工艺工程的设计人员在设计开始之初要对相关的步骤进行充分的考量规划，依据现有的基础进行设计，对所批准的设计书等对工程设计技术与经济投入等方面进行综合研究计算，设计出科学的、安全性高的建设方案，同时，相关的设计人员在设计期间，尤其是设计步骤的分解的时候需要初步的进行设计结果符合相关的项目审查以及施工准备的相关规定符合，达到国家标准。在设计步骤分解中还需要对相关的施工图纸进行设计，得出最佳的设计方案，为化工工艺设计提供便利的条件。

2.1 安全识别力度的加强

做好安全设计控制工作，在化工安全设计的过程中，需要做好安全问题的识别工作，这就需要设计人员在安全识别期内，对相关的危险性因素进行理解定义，化工设计存在的一般危险性因素是生产过程中存在的隐患，具化到生产中存在的就会导致事故损失的不利条件，此外，设计人员在安全识别过程中，需要对项目进行安全的检查以及分析出项目生产工艺的整个过程和配套设施，明确之间的安全因素的影响和关系，提高化工工艺设计水平和安全能力。

2.2 對化学反应装置进行严格控制

化学反应装置是非常严重的危险因素，要求工程师对化学反应装置进行严格的控制，明确产品生产的核心是化学反应，对相关的危险因素进行控制，工程师在选择反应器类型和化工工艺设计的过程中需要对可能出现的事故进行严格的考虑，由于存在比较多的化学反应，工程师应该降低其反应速率，达到反应装置的整体水平。

2.3 重视整体设计工作的实施

在化工工艺设计中要做好安全控制的工作，给园区的整体设计进行高度的重视，相关的企业在园区进行优化过程的时候需要对自身的监管能力和职工的工作水平进行全方位的考虑，避免由于监管力度滞后所导致的安全危险问题出现，需要确保的就是整个监管模式具有一定的标准化和科学化的特性，确保监管模式有相应的管理体系，相关的企业在整体进行优化的时候要尽量控制预防化工工艺设计期间所产生的安全问题，通过创建完整的安全生产标准，实现有效控制安全危险的目标，使化工工艺设计能够处于安全的环境之内，保障工作人员的生命安全。

除了上述所描述的相关情况之外，还需要对工艺物料进行考虑，将理性化思维应用于此，确保物料具有稳定性，确保化学性的灵活，对相关的燃烧和爆炸方面考虑，确保其散发毒性不会影响人身健康，将危险物质控制在最小的范围之内。

3 管道设计

3.1 管道设计压力的確定原则

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0.1 MPa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0.1 MPa。

3.2 管道设计温度

管道设计温度是指工作条件下，在相应设计压力下管道可能达到的材料温度。工艺专业通常按正常操作温度加上一定裕量作为设计温度：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。

3.3 管径选择

①当按预定介质流速来确定管径时，采用下式初选管径，式中：d—管道内径，mm；W—管内介质的质量流量，kg/h；V0—管内介质的体积流量，m3/h；ρ—介质在工作条件下的密度，kg/m3；u—介质在管内的平均流速，m/s。

②当按每100m计算管长的压降控制值（ΔPf100）来选择管径时，采用下式初定管径，式中：μ—介质的动力粘度；Pa·S；ΔPf100—100m计算管长的压力降控制值，kPa。

3.4 管道材料选择

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。

3.5 管道材料选择的注意事项

①铸铁（灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁）、碳素结构钢不得应用于GC1级压力管道；②GC1级压力管道应使用无缝钢管；③输送有毒、可燃介质的管道优先选用优质碳素钢，即使規范允许使用碳素结构钢也要尽量少用，最好不用；④碳素钢、碳锰钢和锰矾钢最高工作温度不得高于425℃，否则碳化物有石墨化的可能性；⑤金属材料应避免材料-腐蚀组合环境。

4 结语

无论是开发新的化工生产过程，还是设计新的化工装置，化工工藝设计是直接关系到化工装置能否顺利开车、能否达到预计的生产能力和合格的产品，最终关系到工厂能否获得最大的经济效益和社会效益。本文主要在两个方面进行了论述，一个是相关的安全问题和处理，一个就是管道设计相关的工作，在分析过程中明确了化工工艺设计是具有一定的独特性，同时该行业的危险性比较大，相关的工作人员需要对相关的设计内容进行充分的考虑，对存在的问题及时解决。

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