发布时间：2023-12-20 10:44:56
绪论：一篇引人入胜的化工设备的设计，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
关键词：
化工设备；腐蚀；问题；危害；对策
中图分类号：
TB
文献标识码：A
文章编号：16723198（2014）22018901
1化工设备腐蚀的分类
化工设备腐蚀种类繁多，如果我们所选择的分类标准不同，那么其种类也就不一样：
如果以腐蚀表面形貌为依据，那么化工设备的腐蚀通常可分为如下两种：其一，全面腐蚀；其二，局部腐蚀，同时局部腐蚀又可以分为若干小类，比方说小孔腐蚀、缝隙腐蚀及磨损腐蚀等等；
如果以腐蚀材料种类分类，那么化工设备腐蚀一般可分为如下两种：其一，金属腐蚀；其二，非金属腐蚀；其中金属腐蚀又可分成如下小类：其一，物理腐蚀；其二，化学腐蚀；其三，电化学腐蚀等等。物理腐蚀系由单纯的物理作用造成的设备损害，通常因溶解及渗透造成；化学腐蚀系由金属和非电解质直接进行化学反应而造成的设备损坏；而电化学腐蚀则是因金属和电解质溶液进行电化学反应而造成的设备损坏。
2腐蚀对化工设备的危害分析
通常情况下，化工设备均具有易腐蚀的特性，对化工设备的分析理应自其设计阶段开始便给予其防腐问题充分的重视，否则化工设备以后的正常运转势必将受到严重的影响。此外，化工设备在工作的过程中也特别容易因受化学物品腐蚀的影响而造成设备某些性能及功能受损的情况出现。
如果化工设备在设计的过程中便存在不足，那么此种不足在后续的环节中是很难得到解决的。一般情况下，如果设计单位工作方面存在失误，进而导致设计方案存在缺陷，那么以此设计方案为标准生产的设备便存在巨大的安全隐患。此外，设计人员为了让设备尽早地投入使用，他们甚至会做出降低对化工设备设计要求的事情，最终造成化工设备防腐性能低下的局面出现。诸如此类因素的存在对于化工设备的正常运转是特别不利的，它不但会加大化工企业的生产成本，同时还会对其可持续发展造成巨大的负面影响。
3提高化工设备防腐能力的对策
3.1采用恰当的材料，改善设计方法
化工设备腐蚀几率的高低与其材料选用的恰当与否有着密不可分的联系，相关人员在进行化工材料的挑选时理应结合腐蚀出现的情况，对所选材料的性质及运行压力等诸方面进行全面的考虑。设计人员理应以化工材料的要求为依据展开设备结构及类型的设计，设备结构的设计理应充分考虑其运转时的生产要求及应力特性，在设计时我们理应注意如下几方面：其一，设备的结构要求必须和进行化工生产的耐腐蚀要求一致；其二，给予设备运转稳定性及流畅性充分的重视，避免出现负荷分配不均及腐蚀产物堆积等情况；其三，重视对外力的保护，避免由于交应变力而造成的疲劳腐蚀出现。
3.2表面涂层防腐方法
涂漆系化工设备最直观的防腐对策，而油料涂漆则是化工设备使用频率特别高的防腐漆，例如环氧树脂等。为了更好地提高化工设备的防腐能力，人们在给化工设备涂漆时不但应对漆膜的防锈水平及老化性质等展开严格的要求，同时还应对涂漆化工设备的性质及使用环境等方面进行充分的了解。除了涂漆防腐外，借助金属覆盖层达到防腐的目的也是设计人员经常用到的一种化工设备防腐方法。一般情况下，金属覆盖层可分为如下两种：其一，于覆盖层材料里采用塞焊及金属复合法，此种措施由于覆盖层防腐性特别强且非常厚，所以其使用寿命相对较长，不过其工艺要求却特别严格；其二，借助牺牲阳极实现设备的防腐，这种方法通常由如下三种方法构成：（1）均匀镀铅法；（2）热浸镀法；（3）喷镀法。鉴于此类方法加工效率特别低，覆盖层非常薄，使用时局部防腐时间短，因此此法在现实生活中使用频率也比较小。
3.3环境防腐处理措施
环境防腐处理措施通常有如下几种：其一，消除操作范围内的腐蚀性物质。比方说空气中的水分、氧气及别的有害成分。例如氧气，便可借助脱氧剂去除。其二，加入具有防腐作用的添加剂。当操作人员在化工设备表面加入防腐剂后，设备表面便会形成一层具有一定保护作用的膜，该膜会阻止设备表面金属与空气中的化学物质发生化学反应，进而起到防腐的作用。日常生活中，人们见得比较多的防腐剂有亚硝酸盐及硫基苯等。在选用此类添加剂时，有一点大家必须注意，即添加的深度必须严格按照规定执行。
3.4正确操作，降低腐蚀几率
除了材料的挑选及防腐手段的选择外，正确的设备操作方法也能起到防腐的作用。在日常的工作中，各化工企业理应定期组织操作人员参加操作培训，以促进其安全生产意识及正确操作能力的提升。此外，化工企业还必须给予日常的维护及修理应有的重视，将那些腐蚀性能不高及压力容器列为重点研究对象，并创建设备使用及维护档案，实现化工设备的动态管理，促进设备防腐性能的提升。
4结束语
总而言之，设备的防腐问题是化工设备设计过程中必须考虑的细节，同时它也是一个特别难解决的问题。为了更好地提高化工设备的使用性能，各化工设备设计企业理应采取一系列行之有效的措施，以促进化工设备防腐程度的提高，最终实现自身的可持续发展。
参考文献
中图分类号：TE972 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）10-0082-02
大型低温化工设备的类型很多，常见的如低温冷箱、低温常压储罐、低温冷柜等。这些设备的直径或高度通常达几十米，储存容积从几千立方米到十几万立方米不等。设备运行时的工作温度可到-165℃甚至更低。如液氮储罐的工作温度达-196℃。由于设备的工作温度与环境温度存在巨大的温差，同时大型低温化工设备的体积庞大，如保冷效果不佳势必造成冷量的大量泄漏，使得设备的能耗大大增加，运行费用急剧升高，对经济效益带来很大的负面影响。同时，这些设备储存的介质有很多是易燃易爆物质，一旦介质泄漏，大型低温化工设备就是一个巨大的危险源。因此，良好的设备保冷设计对设备的经济性和安全性有重大影响。
1 典型大型低温化工设备的热量传递原理及保冷结构设计
以20000m3液化天然气（LNG）储罐为例，储罐为双层金属吊顶单容罐，固定拱顶结构。储罐外罐参数如下：设计压力29Kpa，设计温度-20/50℃，直径35000mm，筒体高度25500mm，腐蚀余量1.5mm；储罐内罐参数如下：设计压力为0 Kpa，设计温度-165℃，容积20000m3，罐腐蚀余量0mm，直径33000mm，筒体高度28030mm[1]。
1.1 典型大型低温化工设备的热量传递原理
热力学第二定律指出，凡是有温差存在的地方，就必然有热量的传递，大型低温化工设备的工作温度与环境温度的温差更大，以液化天然气（LNG）工作温度-162℃，环境温度20℃计算，两者的温差为-182℃，这么大的温差导致热传递的动能极大，冷量很容易损失。因此，必须采取措施削弱低温介质的热传递，以减少冷量损失。
根据传热机理的不同，热的传递有三种基本方式：热传导、对流传热和热辐射。热传递可以以一种方式进行，也可以以两种或三种方式同时进行。对于大型低温化工设备，通常热传递的三种方式都存在。由温差导致的对大气环境的热传导，由太阳辐射引起的热辐射以及有大气气流引起的对流传热。在这三种方式中热传导是主要热量传递的方式，因此，这里主要对热传导进行讨论[2]。
热量不依靠宏观运动而从物体中的高温区向低温区移动的过程叫热传导。热传导在固体、液体和气体中都可以发生，但它们的导热机理各有不同。气体热传导是气体分子作不规则运动时相互碰撞的结果。温度代表着分子的动能，高温区的分子运动速度比低温区的大，能力高的分子与能量低的分子相互碰撞的结果，宏观上表现为热量由高温处传到低温处。液体热传导的肌理与气体类似，但由于液体分子间距小，分子力场对分子碰撞过程的能量交换影响很大，故变得更加复杂。固体以两种方式传导热能，自由电子的迁移和晶格震动。大型低温化工设备的固体传热主要为外层钢板，钢铁合金为良好的导电体，自由电子的流动可将热量由高温区快速向低温区转移。而保温介质膨胀珍珠岩和玻璃砖是非金属，不导电，热传导是通过晶格结构的振动来实现的，通常通过晶格振动传递的能量要比自由电子传递的能量小。
1.2 典型大型低温化工设备的保冷设计
以20000m3LNG储罐为例，该设备储存的介质为液化天然气（LNG），介质的工作温度通常在-162℃左右，设备采用双层壳体设计，内层壳体盛装低温介质LNG，内层与外层壳体的夹层盛装保冷材料，以防止低温介质的冷量通过热交换，散失到自然环境中。LNG储罐采用圆筒设计，整个筒体的表面积占整个设备的大部分。因此，筒体部位的冷量损失也是最大的，做好筒体的保冷措施对整个设备的热效率起着举足轻重的作用。内外层壳体的夹层空间间距橐幻祝夹层中填充的保冷材料采用膨胀珍珠岩。膨胀珍珠岩为闭孔型保冷材料，颗粒度小，易填充，导热系数≤0.047W/mK，堆积密度：≤70kg/m3。低的导热系数和较轻的密度成为设备保冷的理想材料。
该储罐内罐底和外罐底之间采用玻璃砖作保冷。对大型设备而言，由于尺寸大，重量重，底部受力较大，要求保冷材料有一定的强度。20000m3LNG储罐的内罐重量在满载的状态下能达到一万吨左右，对此保冷材料需兼顾强度和导热性能。因此，玻璃砖及加强改进型玻璃砖成为设备底部保冷的首选。20000m3LNG低温储罐内层罐顶部上方设置800mm厚的玻璃棉用于低温液体的绝热保冷防护。采用玻璃棉主要考虑材料的密度和导热性能。玻璃棉的密度一般在12kg/m3，导热系数小于等于0.0384W/m・K。由于玻璃棉需要悬挂在内罐顶的上方，质量过大可能会掉落，其良好的绝热性能可以阻挡大部分储罐顶部的热量进入内罐，从而减少低温的液体蒸发。
1.3 典型大型低温化工设备的保冷计算
以20000m3LNG低温储罐为例，设备的热量来源主要有两部分：（1）太阳辐射；（2）大气环境温度的热传导。单位面积热量传递的计算公式为：
Q=I×ε×Kr×cosθ （a）
Q1=α×（ts-ta） （b）
Q2=Q-Q1 （c）
符号的意义为：Q-太阳辐射热W/m2；I-太阳辐射强度W/m2；ε-表面黑度；Kr-灌顶截面积与水平投影面积比值；θ-太阳辐射角度；Q1-储罐拱顶吸收热量W/m2；ts-储罐拱顶外表面温度℃；ta-环境温度℃；Q2-储罐内介质吸收热量W/m2。
2 大型低温化工设备绝热材料的选用
低温化工设备绝热性能取决于绝热保冷材料材料性能的好坏。而评定绝热保冷材料的好坏的主要指标为材料的导热系数。一般情况下，我们把导热系数低于0.064W/m・K的材料称为保冷材料。低温、超低温设备的保冷材料的导热系数比0.064W/m・K来得更低。优异的材料性能材料保证大型低温化工设备的稳定高效运行，保证设备的经济效益。主要的绝热保冷材料有膨胀珍珠岩、泡沫玻璃砖、玻璃棉和PIR等。PIR（聚氨酯）常用于低温管道的保冷，这里不做讨论[3]。
2.1 ^热保冷材料膨胀珍珠岩
膨胀珍珠岩是珍珠岩矿砂经预热，瞬时高温焙烧膨胀后制成的一种内部为蜂窝状结构的白色颗粒状的材料。珍珠岩矿石经破碎形成一定粒度的矿砂，经预热焙烧，急速加热（1000℃以上），矿砂中水分汽化，在软化的含有玻璃质的矿砂内部膨胀，形成多孔结构，体积膨胀10-30倍的非金属矿产品。膨胀珍珠岩根据其膨胀工艺技术及用途不同分为三种形态：开放孔（open cell），闭孔（closed cell），中空孔（balloon）。用于低温保冷的膨胀珍珠岩为闭孔型（closed cell）。膨胀珍珠岩的特性如下：堆积密度≤70kg/m3，粒度（4.75mm筛孔筛余量：≤2.0%；0.15mm筛孔筛余量：≤2.0%），质量含水率≤2.0%，导热系数为0.044W/m・K，属于阻燃材料。
膨胀珍珠岩的粒度较小，散堆条件下可以压实。因此，一般采用膨胀珍珠岩用作设备保冷材料时应采取措施捣振松散的保冷材料，以便减少膨胀珍珠岩颗粒间隙，保证绝热效果。另外膨胀珍珠岩易受潮，吸水后的膨胀珍珠岩的导热系数会急剧升高，造成低温设备的保冷失效，导致事故的发生。施工前应对保冷材料进行烘干处理，保证材料的质量含水率达标。
2.2 绝热保冷材料泡沫玻璃砖
泡沫玻璃砖是一种以玻璃为主要原料，加入适量发泡剂，通过高温遂道窑炉加热焙烧和退火冷却加工处理后制得，具有均匀的独立密闭气隙结构的新型无机绝热材料。由于它完全保留了无机玻璃的化学稳定性，具有容重低、导热系数小、不透湿、不吸水、不燃烧、不霉变、不受鼠啮、机械强度高却又易加工，能耐除氟化氢以外所有的化学侵蚀。泡沫玻璃不但本身无毒，化学性能稳定，以及能在超低温到高温的广泛温度范围内不会变质的良好隔热性能，而且本身又起到防潮、防火、防腐的作用。它在低温深冷环境下使用时，不但安全可靠，而且经久耐用。泡沫玻璃砖的特性如下：密度约为120 kg/m3，抗压强度约80-160 Mpa，体积吸水率≤2.0%，导热系数为0.0425W/m・K，属于阻燃材料。泡沫玻璃砖易碎，铺设时应进行玻璃砖的防护工作，以避免玻璃砖在施工过程中被损坏。泡沫玻璃砖可以根据需要制成各种规格，施工方便。通常泡沫玻璃砖用作大型低温化工设备的底部保冷，主要是因为泡沫玻璃砖有足够的抗压强度，能保证不会因承受较大的表面压力而坍塌。
2.3 绝热保冷材料玻璃棉
玻璃棉属于玻璃纤维中的一个类别，是一种人造无机纤维。玻璃棉是将熔融玻璃纤维化，形成棉状的材料，化学成分属玻璃类，是一种无机质纤维.具有成型好、体积密度小、热导率怠⒈N戮热、吸音性能好、耐腐蚀、化学性能稳定。玻璃棉的特性如下：密度约为12kg/m3，适用温度范围在232℃～-165℃之间，导热系数为0.0384W/m・K，属于不燃材料。玻璃棉的价格较低，性价比高，化学稳定性好，密度小。在大型低温化工设备的保冷设计中常用作顶部保冷材料，以减少设备元件的受力，降低构件的内应力，同时也可以适当降低设备的造价[4]。
3 结语
大型低温化工设备随着我国化工行业的发展，数量越来越多，体积越来越大，重要性日渐突出。低温设备的安全性和经济性也随着其自身的发展受到挑战。空分行业和液化天然气行业是大型低温设备使用最多的两个行业。这两个行业的工厂规模正在急剧扩大，空分装置目前国内规模可达120000Nm3/h，液化天然气接收站的LNG储罐容积高达1600000m3/台。这些大型低温化工设备每天的能耗高达上万千瓦，对工厂的经济效益产生巨大的影响。另外，大型设备储存的介质数量巨大，这些介质皆是低温液体，很多还是易燃易爆介质。储存的介质泄漏汽化后的体积是液态体积的数百倍，一旦遇明火爆炸，结果是灾难性的。鉴于大型低温化工设备的重要性，对设备的保冷设计及保冷材料的探讨具有现实的意义。
参考文献
[1]李鸿发.设备与管道的保冷与保温[M].北京：化学工业出版社，2002.
一、搅拌器装置的分类、构成和功能
（一）分类
1．立式容器中心搅拌。将搅拌装置安装在立式设备筒体的中心线上，驱动方式一般为皮带传动和齿轮传动，用普通电机直接联接或与减速机直接联接。
2．偏心式搅拌。搅拌装置在立式容器上偏心安装，能防止液体在搅拌器附近产生“圆柱状回转区”，可以产生与加挡板时相近似的搅拌效果。
3．倾斜式搅拌。为了防止涡流的产生，对简单的圆筒形或方形敞开的立式容器，可将搅拌装置用夹板安装在设备筒体的上边缘，搅拌轴直接插到筒体内。，设备。
4．卧式容器搅拌。搅拌装置安装在卧式容器上，可以降低安装高度，提高搅拌设备的抗震性，改进悬浮液的状态等。
5．卧式双轴搅拌。这种搅拌装置主要应用在高黏液体。采用卧式双轴搅拌设备的目的是要获得自清洁效果。
6．底搅拌。搅拌装置在设备底部，称为底搅拌设备。
7．组合式搅拌。有时为了提高混合效率，需要将两种或两种以上形式不同、转速不同的搅拌装置组合起来使用，称为组合式搅拌设备。
8．旁入式搅拌。旁入式搅拌装置是将搅拌装置安装在设备筒体的侧壁上。对于旁入式搅拌利用推进式搅拌器，在消耗同等功率情况下，能得到最高的搅拌效果。
（二）构成
搅拌器装置一般是由传动装置、联轴器、机架、搅拌轴、轴封、搅拌器等部分构成的。如图1：
（三）功能及其影响因素
搅拌器的功能简单的说就是提供搅拌过程所需要的能量和适宜的流动状以达到搅拌过程的目的。，设备。这一作用由运动着的叶轮所产生，因此，叶轮的外形、尺寸、数量还有转速对搅拌器的功能形成了直接的影响。同时搅拌器的功能发挥还与搅拌介质的物性和工作环境有关。另外，搅拌罐的形状、尺寸、挡板的设置情况、物料在罐中的进出方式都属于工作环境的范畴，以及搅拌器在罐内的安装位置，种种因素都能对搅拌器的功能形成不同程度的影响。
搅拌功率是搅拌过程进行时需要的动力，包含搅拌器功率和搅拌作业功率，内涵不同却又有联系的。能够使搅拌器连续运转所需要的功率就是搅拌器功率。而把搅拌器使搅拌罐中的液体以最佳方式完成搅拌过程所需要的功率就是搅拌作业功率。最理想的状况是搅拌器的功率等于搅拌作业功率。
二、搅拌器在化工设备中的设计
（一）设计工序
搅拌器的设计造型要与搅拌作业目的紧密结合。各种不同的搅拌过程需要由不同的搅拌器运行来实现，在设计造型时首先要根据对搅拌作业的目的和要求，确定搅拌器型式、电动机功率、搅拌速度，然后选择减速机、机架、搅拌轴、轴封等各部件。一般而言，化工设备中的搅拌器的设计工序为：设定和确认搅拌的条件→选定搅拌叶轮型式及内构件→确定叶轮尺寸及转速→计算搅拌功率→搅拌装置机械设计。具体设计工序如下：
1.按照工艺条件、搅拌要求和目的，选择搅拌器样式，并充分掌握搅拌器的动力特性和搅拌器在搅拌过程中所产生的流动状态，以及各种与搅拌目的的影响因素和关系。
2.按照所确定的搅拌器型式及搅拌器在搅拌过程中所产生的流动状态，工艺对搅拌混合时间、分散度、沉降速度的控制要求，通过实验手段和计算机模拟设计，确定电动机功率、搅拌速度、搅拌器直径。
3.按照电动机功率、搅拌速度及工艺条件，从减速机选型表中选择确定减速机型号。如果按照实际工作扭矩来选择减速机，则实际工作扭矩必须小于减速机许用扭矩。
4.按照减速机的输出轴头d和搅拌轴系支承方式选择与d相同型号规格的机架、联轴器。
5.按照机架搅拌轴头尺寸、安装容纳空间及工作压力、工作温度选择轴封型式。
6.按照安装形式和结构要求，设计选择搅拌轴结构型式，并校检其强度、刚度；如按刚性轴设计，在满足强度条件下n/nk≤0.7；如按柔性轴设计，在满足强度条件下n/nk>=1.3
7.按照机架的公称心寸、搅拌器轴的搁轴型式及压力的等级、选择安装底盖、凸缘底座或凸缘法兰。
根据SH/T3150-2007《石油化工搅拌器工程技术规定》中要求搅拌器应按照使用寿命至少为20年，预期不间断连续操作2年以上进行设计和制造。，设备。
（二）搅拌器灌结构的设计
1.罐体的长径比。，设备。，设备。罐体长径比对搅拌功率的影响，需要较大搅拌功率的，长径比可以选得小些；罐体长径比对传热的影响，积一定时，长径比越大，表面积越大，越利于传热；并且此时传热面距罐体中心近，物料的温度梯度就越大，有利于传热效果。因此，单纯从夹套传热角度考虑，一般希望长径比大一些。物料特性对罐体长径比的要求，需要足够液料高度的，希望长径比大些。
2．搅拌罐装料量。已知长径比H/Di、
称容积Vg：操作时盛装物料的容积
1）装料系数η
Vg＝V·η
一般取0.6～0.85。物料在反应过程中要起泡沫或呈沸腾状态，装料系数取低值，约为0.6～0.7；物料反应平稳，可取0.8～0.85，物料粘度较大可取大值。
3.顶盖的结构。传动装置包括电动机、减速装置、联轴节及搅拌轴。而轴的计算，其强度指的是：承受扭转和弯曲作用，以扭转为主，工程上只考虑扭矩，然后用增加安全系数以降低材料的许用应力来弥补由于忽略受弯曲作用所引起的误差。，设备。在静载荷作用下，[τ]=(0.5~0.6)[σ]。而轴的刚性计算往往为了防止转轴产生过大的扭转变形，以免在运转中产生震动，造成轴封失败，应该将轴的扭转变形限制在一个允许的范围内。工程上以单位长度的扭转角φo不得超过许用扭转角[φo]作为扭转刚度条件。
参考文献：
【1】王凯编，搅拌设备[M].化学工业出版社，2003
【2】顾芳珍，陈国桓编，化工设备设计基础[M].天津大学出版社，1994
【3】王洪群虞培清，搅拌设计研究[M].机械工程师，2009（9）
