浅谈化工工艺设备的结构适应性设计的重要性

摘要；本文根据作者多年的工作经验，通过生产实践的具体实例探讨了适应性设计的科学理念及实用性策略，对促进化工设备实现安全、环保、高能耗、低能效的创新设计中积极有效的促进作用。

关键词：化工工艺设备；结构；适应性

Abstract：According to the author's work experience, through the production practice of the specific examples explores the scientific idea of the adaptive design and practical strategies to promote the realization of chemical equipment safety, environmental protection, high energy consumption, and low efficiency in the design of innovation actively effective stimulative effect.

Keywords: chemical process equipment; Structure; adaptability

中图分类号：TU318 文献标识码：A文章编号：

一、前言

在工程设计实践中我们不难发现，一些化工产品的质量、化工装置的生产效率及化工设备的安全性操作均存在这样或那样的不良问题，究其原因不难看出，生产设备、生产工艺之间无法相互协调、相互适应的开展施工生产是导致效能不高的主要因素。在现实化工工程建设中，化工工艺设计是首先进行的环节，而化工设备及结构性设计则是随后进行的环节，由此不难看出生产设备的设计是为生产工艺服务的，只有科学的设备才能体现生产工艺的先进性与实用性。因此笔者本着适应性、创新性的目标展开了对化工工艺的设备结构适应性设计探讨，意图通过完善、合理的设计原则、设计目标及科学的设计理念使化工工艺的设备结构更加合理，更能辅助体现化工生产工艺的完善优势与综合性能。

二、化工工艺适应性设计策略

2．1科学的参数控制必不可少

在化工工艺生产实践中，我们选择某重沸器的加热过程进行科学参数控制必要性探讨。首先该重沸器利用壳程蒸汽进行对物料管程的持续加热，并通过对重沸器出口的凝结水蒸气流量控制来调节加热媒介的温度范围。由此过程我们不难看出，重沸器在其出口的凝结水总流量要比其入口的蒸汽总流量少出许多，因此想要实现通过控制小流量的介质来稳定调节被加热媒介的现实温度显然其控制难度是巨大的。因此在该情况下会形成对操作控制压力的较大波动影响，并在重沸器的内部形成水锤效应，造成对管束壁的较大冲击，并进一步引发其形成震动性的损伤。因此基于这一现象，我们应从科学控制担负主要作用的介质流量参数来实现调节温度的有效目的。如果没有进行科学的参数控制，那么化工工艺的适应性就很难保证。因此我们只有采取科学的参数控制，避免介质较早或提前在换热管内形成结晶，才能有效的杜绝换热管磨损破坏、阻碍换热空间等不良生产现象的发生。

2．2切实提高操作弹性、避免化工设备结构发生腐蚀现象

在重油催化及裂化装置的设计实践中，如果原料设计环节较重，则无法使装置实现较好的裂解效果，从而导致液化气及产生汽油等能源物质的回收率相对下降。基于这一现象我们可利用缩径结构原理在生产设备分馏塔的上方及缩经以上设计浮阀塔盘结构，并在缩径以下设计固舌塔盘的工艺结构，这样便可充分适应化工工艺原料的加工方案需求，并形成良好的能源回收效果。如果原材料组成发生了任何变化，那么还将使化工产品的反应分布情况随之变化，并进一步阻碍分馏操作的合理开展，令分馏塔装置中的上方塔部发生较严重的夹带塔板雾沫现象，使冲塔现象发生的越来越多、越来越频繁，并最终导致分流效果的下降。

这时我们则可依据模拟分馏塔的设计与计算原理，开发一种新型的浮阀塔盘并对上部塔盘进行结构性能改造，采用鼓泡结构促进其浮阀结构的合理改进，并促进化工设备生产工艺性能的弹性强化，这一改变充分体现了弹性操作设计的科学适应性变革优势，使化工工艺设备在弹性的改进之下实现了良好的预期处理生产效果。在乙烯裂解装置的生产控制实践中，还发生过这样一种状况，一些生产企业在生产中由于突发状况裂解炉必须被迫紧急停炉，而当停炉后工程人员则发现在炉中的原料预热工序阶段，上排的翅片管发生了多处不同等级的泄漏及裂缝情况，排查其中原因发现，在生产排出的烟气中含有大量的硫及氯元素成分，并在该部位产生了巨大的腐蚀应力导致发生了大面积裂纹现象，而紧急停炉又进一步加剧了热冲应力的集中冲击并导致了开裂现象。这时我们则可将裂解炉中原有的高进低出生产结构作适应性改造，将其顶部进口的结构调整为出口管并利用这一时期其温度较高的特性，从而有效的避免炉中翅片管表面温度低的现象，进一步控制了露点腐蚀裂纹的恶性扩大。

2．3充分适应原有结构、促进工艺原料的合理改进及设备结构的适应性简化

在原料煤油的加氢装置生产服务中，其烷基苯的联合装置承担着重要的规范施工生产职能，属于化工生产设备中重要的基础结构部位，在该装置中进行原料煤油的精制加氢及去除有害物质的反应过程。如果对该设备进行扩容改造，我们则可利用原设备具有的轴向式固定床装置反应器，并通过工艺原料改进，加入国产催化剂等方式提升设备空速从而实现有效的挖潜增效作用。当然这一工艺的改进使设备在一定时间的服务运行中，反应器的内部压力会逐步呈现加快上升的趋势。这一时期我们还需要进一步的升级改造处理。首先分析其压力上升的原因在于原料分配的效果逐步下降，并引起了物料的沟流反应，使催化剂在其床层产生了高热点，从而导致进料过程中会在死角部位产生集聚并生成加热生焦现象，使床层进一步发生堵塞现象。这时，我们则可依据反应器的进料气相特点，在其中加入分配器、网篮等结构性能的适应性改进，从而实现使分配效果得到合理的优化改进。对设备结构的适应性简化环节体现在通过工艺的改进，使介质消除传统工艺结构的死角，从而有效的避免发生进料沉淀及堆积的不良现象。由此可见该设备结构设计的适应性简化可为设计人员依据生产工艺需求营造广泛的设计空间并促进设计能力的稳步提升。

三、化工设备结构的创新设计理念

针对化工生产中管束震动装置噪音较大、环境污染较严重的现状我们可通过适应性结构设计的创新设计理念促进管束尺寸的合理调整、各零件部位的加紧牢固完善，并促进各个设备结构的合理改进。尤其应注重对U形管束在弯管阶段的防振控制，例如应用防振夹结构设计原理使管束的噪声振动效应得到良好的控制。为了有效的防止化工生产中的高温、高压、易燃易爆生产环境中法兰接口出现泄漏的不良情况，我们可有效的采用椭圆垫结构设计理念，从而促进接口形成良好的密封性。每一项生产工艺均有其先进性及不适应性的进程与周期，因此在创新设计环节我们还应充分注重对工艺设备结构的耐用性设计，并促进整个设备结构及各个零部件适应性寿命设计的同步一致性及其与设备维修周期的综合适应关联性，从而对设备装置的大修期进行科学合理的适应性指导。

四、结语

作为化工生产的软件及硬件，工艺及设备是关系到化工产业能否高效、安全、充分适应能源供应需求运营的重要因素，因此针对其高度专业性的特征，我们只有通过协调性控制、综合性探讨并根据建设实践经验及新产品开发的充分需求展开调整性、适应性设计，才能充分实现化工工艺的优化改善提升、化工设备的完善升级改造与生产管理水平的综合创新增长。

［参考文献］

[1] 温鹏程.乙烯裂解炉对流段原料预热翅片管开裂原因分析及对策[J].2009.

[2] 夏少青.重力渗混料仓的结构形式及其进展[J].2010.

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