化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)核心思路

舒晨

摘要：本文簡(jiǎn)要論述了化工過(guò)程設(shè)計(jì)中的安全問(wèn)題，并提出了安全控制策略。從技術(shù)角度看，造成安全問(wèn)題的主要因素有：化工設(shè)備、化工廢物、工藝路線(xiàn)、管道安全等，為避免工藝安全問(wèn)題的發(fā)生，加強(qiáng)工藝設(shè)計(jì)控制具有重要意義。因此結(jié)合具體研究， 進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：化工工藝;工藝設(shè)計(jì);安全問(wèn)題;化工設(shè)備

導(dǎo)言：隨著我國(guó)科技水平的不斷提高，社會(huì)形勢(shì)和工業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生了很大變化。我國(guó)化工裝備正處于轉(zhuǎn)型升級(jí)階段，逐步從原來(lái)過(guò)分強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)效益轉(zhuǎn)向生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)調(diào)發(fā)展，這為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的良好發(fā)展提供了重要支撐。分析了我國(guó)化工設(shè)備的技術(shù)現(xiàn)狀、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和設(shè)計(jì)技術(shù)，以期為我國(guó)化工設(shè)備行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1化工工藝設(shè)計(jì)中的安全問(wèn)題

1.1 化工原料

化工生產(chǎn)是利用化工原料，在高溫、高壓、催化劑等條件下，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和各種物理操作而生產(chǎn)出的化工產(chǎn)品。一般來(lái)說(shuō)，化工生產(chǎn)作業(yè)需要使用多種化工原料。因?yàn)槭褂玫幕瘜W(xué)品種類(lèi)不同，危害也不同。比如酸堿有腐蝕性，很多石化產(chǎn)品易燃易爆，有些化學(xué)品需要低溫儲(chǔ)存，有些化學(xué)品需要伴熱，有些化學(xué)品需要用氮?dú)饷芊?，以防止自聚集。如果?duì)化學(xué)品的儲(chǔ)存和運(yùn)輸考慮不當(dāng)，可能會(huì)發(fā)生安全事故。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)。

1.2工藝設(shè)備

化工生產(chǎn)中，設(shè)備、管道、安全附件（壓力表、安全閥、液位計(jì)、溫度計(jì)等）的設(shè)計(jì)、選型或安裝不合理，或制造質(zhì)量差或材料不符合要求，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題，管道及其安全附件，造成易燃易爆物品泄漏，遇明火、高熱等火源，會(huì)引發(fā)火災(zāi)或爆炸事故。如果設(shè)備基礎(chǔ)不牢固、下沉或其他原因，導(dǎo)致設(shè)備、管道破裂、化學(xué)泄漏，也存在火災(zāi)、爆炸的危險(xiǎn)。壓力容器、壓力管道及其安全附件的設(shè)計(jì)、安裝、選型不合理;制造質(zhì)量差;材料不符合要求;因腐蝕、延長(zhǎng)使用而降低承壓能力;安全附件損壞或者失效的未按規(guī)定進(jìn)行定期檢查，或工作人員操作不當(dāng)造成設(shè)備過(guò)熱或超壓，可能造成物理爆炸。

1.3生產(chǎn)工藝

化工產(chǎn)品的生產(chǎn)往往有多種不同的原料和工藝技術(shù)路線(xiàn)，不同的工藝路線(xiàn)會(huì)有不同的設(shè)備、操作條件、安全環(huán)保要求，這必然會(huì)影響產(chǎn)品成本和項(xiàng)目投資。工藝路線(xiàn)選擇的首要原則是可靠性。如果企業(yè)為了降低成本、節(jié)約投資，選擇不成熟的生產(chǎn)工藝或落后淘汰的生產(chǎn)工藝，將在生產(chǎn)中產(chǎn)生很大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

1.4化學(xué)廢物

化工生產(chǎn)作業(yè)中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的廢棄物，如果處理不當(dāng)，很容易引發(fā)安全問(wèn)題。具體分析如下：（1）化學(xué)廢物除產(chǎn)生有害氣體外，還可能造成放射性污染。如果清潔和運(yùn)輸環(huán)節(jié)得不到很好的保護(hù)，就會(huì)威脅到員工的安全。（2） 化工加工環(huán)節(jié)，很容易產(chǎn)生相應(yīng)的有害氣體，如果發(fā)生煤氣泄漏事故，很容易產(chǎn)生很大的污染。（3） 廢棄物深埋處理時(shí)必須嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行處理。如果處理不當(dāng)，會(huì)造成環(huán)境污染。

2 化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展

目前，我國(guó)石化企業(yè)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展，在設(shè)計(jì)技術(shù)和管理模式上逐步朝著深加工、集成化、節(jié)能化的方向發(fā)展。同時(shí)，我國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展水平逐步提高，在人工智能、科學(xué)模擬、三維實(shí)體測(cè)試等方面都取得了非常明顯的進(jìn)步。為了適應(yīng)這種情況，我國(guó)化工設(shè)備設(shè)計(jì)正朝著應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、綜合管理和現(xiàn)代化方向發(fā)展。中國(guó)現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展具有一定的多學(xué)科性和綜合性。化工設(shè)備技術(shù)也已成為一門(mén)綜合性、多學(xué)科的技術(shù)。其主要內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、化學(xué)技術(shù)、力學(xué)、管理技術(shù)等，并與現(xiàn)代技術(shù)有效結(jié)合。目前，化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要分為以下幾個(gè)方面。

2.1化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)朝著多方向的現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)方向發(fā)展

未來(lái)化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)的綜合設(shè)計(jì)特征將更加明顯，并將進(jìn)一步朝著多方向的現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)方向發(fā)展。現(xiàn)代化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)主要包括石化工程數(shù)據(jù)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)技術(shù)、三維實(shí)體設(shè)計(jì)技術(shù)、開(kāi)放式動(dòng)態(tài)分析技術(shù)等。在化工設(shè)備綜合設(shè)計(jì)技術(shù)方面，從最初的簡(jiǎn)單化逐步發(fā)展到包括診斷、設(shè)備報(bào)價(jià)在內(nèi)的全過(guò)程合同?，F(xiàn)代化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)向綜合設(shè)備設(shè)計(jì)方向發(fā)展是必然趨勢(shì)。從廣義上講，化工設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)以產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念為基礎(chǔ)，主要包括設(shè)備的維護(hù)、安裝、銷(xiāo)售、制造、采購(gòu)等全過(guò)程。設(shè)計(jì)人員應(yīng)綜合考慮與化工設(shè)備有關(guān)的橫向和縱向問(wèn)題，并注意環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。目前，美國(guó)的軟件開(kāi)發(fā)公司在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)軟件的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了應(yīng)用于制造廠的設(shè)備報(bào)價(jià)軟件和管道有限元分析軟件，在化工設(shè)備綜合設(shè)計(jì)方面取得了較大進(jìn)展。

2.2.CAE正在向化工設(shè)備發(fā)展

目前，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型正逐步向計(jì)算機(jī)輔助工程CAE方向發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助繪圖技術(shù)也日趨成熟。相關(guān)學(xué)者認(rèn)為，未來(lái)CAD技術(shù)將更加智能化、集成化、開(kāi)放化、標(biāo)準(zhǔn)化和虛擬化，其核心內(nèi)容將向CAE過(guò)渡和發(fā)展。與CAE相比，CAD的概念更直接。同時(shí)，CAE的主要內(nèi)容是充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，全面細(xì)致地分析產(chǎn)品或項(xiàng)目的安全性、可靠性和實(shí)際運(yùn)行性能，科學(xué)地模擬未來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)、準(zhǔn)確、有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的缺陷，提高產(chǎn)品或項(xiàng)目的性能，提高其安全性和安全可靠性。相關(guān)學(xué)者預(yù)測(cè)，PC機(jī)的圖形處理能力將大大提高，硬盤(pán)容量將得到提升，用戶(hù)對(duì)設(shè)計(jì)方案和計(jì)算機(jī)模型的需求將增加，這將促進(jìn)CAE軟件數(shù)據(jù)庫(kù)的進(jìn)一步發(fā)展。

2.3 分析設(shè)計(jì)技術(shù)將會(huì)被普遍采用并實(shí)現(xiàn)深入發(fā)展

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，化工設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益狀況越來(lái)越突出。分析設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用有利于延長(zhǎng)化工設(shè)備的使用壽命，降低化工設(shè)備的綜合成本。為了保證化工設(shè)備的可靠性和安全性，減輕設(shè)備的重量，大型化工設(shè)備常采用應(yīng)力分析設(shè)計(jì)方法。此外，延長(zhǎng)壽命技術(shù)和失效分析是提高化工設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)。其中，壽命延長(zhǎng)技術(shù)可以通過(guò)對(duì)設(shè)備部件和材料的強(qiáng)度進(jìn)行細(xì)致的分析和設(shè)計(jì)，從而延長(zhǎng)化工設(shè)備的使用壽命。失效分析可以有效地預(yù)測(cè)加工生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的缺陷，制定相應(yīng)的解決方案，進(jìn)而有效地提高設(shè)備加工質(zhì)量。這些設(shè)計(jì)方法不僅適用于設(shè)備管理，也適用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

2.4化工設(shè)備設(shè)計(jì)中的環(huán)境與生態(tài)問(wèn)題

環(huán)境和生態(tài)問(wèn)題是化工設(shè)備設(shè)計(jì)中必須考慮的基本問(wèn)題。在現(xiàn)代社會(huì)，環(huán)境保護(hù)意識(shí)越來(lái)越受到重視。社會(huì)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的理念。因此，隨著越來(lái)越多的化工產(chǎn)品進(jìn)入人們的生活，化工設(shè)備的環(huán)境保護(hù)和生態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)引起更多的重視。化工生產(chǎn)由于自身的特點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的物質(zhì)，影響企業(yè)的發(fā)展。因此，化工設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)立足于可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)，實(shí)現(xiàn)化工行業(yè)的綠色生產(chǎn)。同時(shí)，企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)人員的環(huán)保觀念和意識(shí)教育，轉(zhuǎn)變觀念，讓環(huán)保理念貫穿化工設(shè)備設(shè)計(jì)的全過(guò)程，從而促進(jìn)化工企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

結(jié)束語(yǔ)

化工設(shè)備的設(shè)計(jì)在很大程度上影響著化工企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程。在設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮安全、環(huán)保、生態(tài)問(wèn)題和耐腐蝕性，減少化工設(shè)備在生產(chǎn)中的安全隱患，實(shí)現(xiàn)化工企業(yè)的綠色生產(chǎn)。在化工設(shè)備的設(shè)計(jì)中綜合考慮，注重選材和細(xì)節(jié)，才能使化工生產(chǎn)順利進(jìn)行，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，促進(jìn)化工行業(yè)的發(fā)展。

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