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摘要：化工工艺设计要紧跟时代发展也要理论和实际有机结合起来，只有这样才能发挥其巨大的功效。一些化工工艺设计初学者通常根据已知的工作温度和工作压力很随意地确定设计温度和设计压力，过小会造成材料浪费，过大则会造成安全隐患，甚至导致事故发生。
关键词：化工；工艺设计；管道；阻火器；安全阀
前言
对化工工艺的概念、特点及分类进行阐述，并分析化工工艺设计中工艺物料、工艺路线、反应装置、管道方面的安全问题及其控制，并提出通过降低能源消耗量、积极改善生产环境、工艺设计理论研究与实践协调发展等途径提高化工工艺生产的高效运转，促进化工工业的良性发展。
1化工工艺设计理论概述
设备布置、工艺流程和管道布置是化工工艺设计的3个重要方面。化工工艺设计的主要内容是通过工艺计算绘制工艺流程图，提供给设备专业绘制设备图纸的相关参数，并提出工艺控制方面的参数供自控专业仪表选型，然后工艺专业根据工艺流程图完成初步的设备布置图，最后由管道专业结合设备布置图进行管道配管并完成最终的管道布置图纸。化工工艺设计包括不同的种类，主要有概念设计、中试设计、基础设计、初步设计和施工图设计等。
这些不同种类的设计在化工工艺的实践中都发挥着重要的作用。化工工艺设计本身具有很多特点，这些特点对化工设计的安全有很大的影响，也是引发化工工艺设计安全问题的重要因素，也越来越受到人们的重视。安全问题主要有：设计的基础资料不完整，数据的可靠性和完整性不如常规装置;化工工艺设备种类繁多，规格特殊，对设备的设计和选用都提出了特殊要求;化工工艺设计工作量大，管道设计要作特殊考虑;设计周期短，为尽快占领市场，化工工艺设计往往边开发边设计，边建设边更改设计;规模大小不一，为节约投资，某些设计不可能完全按照规定去做。这些特点无疑会造成化工工艺设计的安全隐患。
2化工工艺设计的主要内容
化工设计包括三种设计类型：新建工厂设计；原有工厂的改建和扩建设计；厂房的局部修建设计。每种化工设计通常分为以工厂为单位和以车间为单位的两种设计。
2.1化工总体设计：厂址选择、总图设计、总工艺设计、非工艺设计、设计说明书及概（预）算书等。
2.2化工工艺设计：生产方法选择、工艺流程设计、工艺计算、设备设计与选型、设备布置、管道设计、对非工艺设计提条件、设计说明书及概（预）算书。
2.3非工艺设计：机械工程、土建工程、供排水工程、供配电工程、供热供汽工程、仪表及自动化、分析及卫生工程等。
2.4化工设计须具备的知识：化工设计是由不同专业组成的，以工艺专业为主体并涉及政治、经济、国策、化学、设备、土建、给排水、总图运输、采暖通风、电气和仪表专业。各专业之间既有密切联系，又有不同任务和分工，使得化工设计具有很强的专业性以及综合性。因此化工设计需至少要具备工艺方面的知识、工程方面的知识以及设计方面的知识。
3管道设计压力和设计温度的确定
3.1管道设计压力
管道设计压力是指工作条件下，管系中可能遇到的工作压力和工作温度组合中最苛刻条件下的压力。管道设计压力的确定原则：管道设计压力不低于最大工作压力；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）；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；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；离心泵出口管道的设计压力应不小于泵的关闭压力；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；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；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0.1MPa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0.1MPa。
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。流体正常操作温度≤300℃时，裕量不小于30℃；流体正常操作温度>300℃时，裕量不小于15℃；流体温度低于0℃时，设计温度等于流体最低温度；室外管道应按当地冬季绝对最低气温。
3.3管径选择
当按预定介质流速来确定管径时，采用下式初选管径：或式中：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。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：或式中：μ-介质的动力粘度；Pa・S；ΔPf100-100m计算管长的压力降控制值，kPa。
4阻火器
4.1阻火器定义阻，火器是一种允许流体通过，又能阻止火焰传播和蔓延的安全防护设备。
4.2阻火器分类
按性能分类，分为阻爆燃型阻火器和阻爆轰型阻火器；按使用场所分类，分为放空阻火器和管道阻火器；按结构分类，分为充填型、板型、金属网型、液封型、波纹型等。
4.3阻火器设置
以下管道系统的指定位置应设置管道阻火器：输送有可能产生爆燃或者爆轰的混合气体管道；输送能自行分解导致爆炸并且引起火焰蔓延的气体管道；与明火设备连接的可燃气体减压后的管道（特殊情况可设置水封装置）；进入火炬头的排放气管道。
5促进化工工艺设计良性发展的建议
5.1化工工艺设计要注重降低能源消耗量
能源成本是化工生产总成本中的一个重要的组成部分，采用先进的技术手段降低能源消耗量是化工工艺设计和研究的重要方面。从源头上控制能源的消耗，其次在工艺设计上要求流程简练、设备选型合理、布置紧凑、能量利用合理，同时还应尽可能采取物物换热设计，实现能量的分级使用和回收，以节约能源的消耗，根据工艺参数选择最佳的流程和最适宜的管径，降低流体输送阻力损失，降低能耗。
5.2积极改善生产环境
当前化工污染问题不可忽视，解决污染问题就要减少污染源并对废物进行回收利用。从工艺过程上要减少污染就必须重视现有装置的更新和污染物的终端处理两个问题。针对这两种情况就要不断提高化学反应和能源分离效率，提高能源利用率、减少能源转化率在生产过程中的损失，这不仅能增加产业效益而且能减少处理废物时的费用。
结语
在当前化工工艺设计中，工艺的安全问题越来越受到化工行业的重视，因此在设计中安全环节的控制显得越来越重要。化工工艺设计与生产过程中在实践运用上有许多必要条件，不仅要严格规范且正确执行相关的政府法律法规，而且还应该研究化工工艺设计的安全问题及控制方法，对化工工艺设计进行严格把关，促进化工工业的不断发展。
参考文献：
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