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我国化工设备技术的发展

作者:user 来源:  日期:2019-10-03 20:36
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化工机械源于化学工业,随着我国经济的发展,石油石化等化工产业技术突飞猛进,使得化工机械不断为适应时代发展产生新的变化,在化工技术方面取得了很大的成就,而且随着时代的发展,技术水平也不断提高。目前,在石油和化工行业投资不断增加的大好形势下,我国化工机械行业为适应石油和化工等行业需求的新变化,正悄然进行由量的扩张向质的提升的新一轮战略转变。传统的化工机械主要包括化工机器(如压缩机、离心机、风机、泵等)和化工设备(如各种塔器、换热器、反应器等)两大类,本文主要介绍化工设备技术的发展。 

  1.塔器技术的发展 

  近年来,我国塔器技术有了很大的提高,新型塔板试验引进工作开展得十分活跃。在借鉴国外技术的基础上,我国又开发出了一批新型塔板,如华东理工大学开发的导向浮阀塔板、郑州工业大学开发的高效吸收喷旋塔、上海科技大学研制的网角塔板等都各有创新,大多取得了较好的效益。其中新型垂直筛板塔乃是世界上第三代板式塔设计技术之一,具有传质效率高、处理能力大、阻力小、操作弹性好等优异性能。在塔板性能方面的研究,如通过流动状况来探讨塔板上传质机理是国内研究的重要课题之一。而化工塔器的优化匹配,如工艺和塔器的优化匹配、塔内构件的优化匹配更是设计、研究的重要课题,如乙烯裂解气体油洗塔的技术改造等。目前,塔器已向复合塔和并流塔板等方面发展。另外在填料塔的使用过程中,为降低填料层的阻力和持液量,以达到节能的效果,规整填料就应运而生。目前,可根据需要,制成金属波纹填料、金属丝网填料、塑料及陶瓷波纹填料等[1]。 

  2.换热器技术的发展 

  目前,除少数特殊高性能品种外,从传热、流动性能计算到结构设计与加工制造,基本上都可立足于国内。在强化传热方面,更有不断地创新发展,如应用最广的管壳式换热器开发了许多传热性能优异的传热管元件,有螺旋槽管(传热系数提高60%)、横纹管(传热系数提高85%)、非圆形管(螺旋扁管可提高传热系数40%)、多孔表面管(提高沸腾给热系数4—10倍)、管外用纵槽结合管内用多孔表面(提高冷凝给热系数4—5倍);壳程用折流杆栅可提高传热系数20%,压降低50%,还可防流体诱振。壳程用螺旋形折流板可提高传热能力30%—40%。新发展的板壳式换热器的传热系数一般是管壳式换热器的2—3倍,而且压降小,結垢倾向小,易清洗维修,特别适用于高温高压工作条件,单台传热面积最大已达3000平方米;此外,我国在板式换热器方面的发展也较快,已可生产面积为4000平方米的板式换热器,各类空冷器则均已全部立足于国内[2]。 

  3.压力容器技术的发展 

  压力容器是一个涉及多行业、多学科的综合性产品,其建造技术涉及冶金、机械加工、腐蚀与防腐、无损检测、安全防护等众多行业。随着冶金、机械加工、焊接和无损检测等技术的不断进步,特别是以计算机技术为代表的信息技术的飞速发展,带动了相关产业的发展,在投入了大量人力、物力进行深入的研究的基础上,压力容器技术领域也取得了相应的进展[3]。 
  近年来,压力容器产品大型化、高参数化的趋势日益明显,千吨级的加氢反应器、二千吨级的煤液化反应器、一万立方米的天然气球罐(日本最大的天然气球罐为三万立方米)等已经在我国大量应用。压力容器在石油化工、核工业、煤化工等领域中的应用场合也日益苛刻。因此,耐高温、高压和耐腐蚀的压力容器用的材料的研制与开发,一直是压力容器行业所面临的重大课题。目前,压力容器用的材料主要研究成果和技术进步表现在以下几个方面。 
  (1)材料的高纯净度:冶金工业整体技术水平和装备水平的提高,极大地提高了材料的纯净度,提高了压力容器用材料的力学性能指标,提高了压力容器的整体安全性。 
  (2)材料的介质适用性:针对各种腐蚀性介质和操作工况,已研究开发出超级不锈钢、双相钢、特种合金等金属材料,使之适合各种应用条件,给设计者以更多选择的空间,为长周期的安全生产提供了保证。 
  (3)更高强度材料的应用:在设备大型化的要求下,传统的材料已经无法解决,诸如3万立方米天然气球罐、钢厂的大型球罐、20万立方米原油储罐及超高压容器的选材问题。目前σb≥800MPa高强材料的应用引起了国内研究人员的广泛关注。 

  4.计算机和信息技术的应用 

  随着计算机技术,以及以其为核心的信息技术的快速发展,计算机技术已经广泛用于分析压力容器失效,以及对其安全进行评定、诊断,排除化工过程机器的故障。除此之外,以计算机为核心的信息技术还在计算与模拟过程设备复杂的反应过程中被广泛使用,从而满足过程设备优化设计结构的需要。此外,计算机辅助设计通过对过程装备的应力应变场、温度场、流场等环境进行即时演算,能够生动地进行模拟,为过程装备的设计与制造提供直接的依据。将计算机X射线断层扫描技术辅之以人工智能技术,可以实现过程设备内部的多相流时空变化过程的实时反映,可以对过程设备中存在问题,以及缺陷进行准确的检测,为延长其使用寿命做出帮助。在过程设备中,整合具有不同功能与作用的其他设备,从而实现原有设备功能的扩展,形成一个高度集成化、功能多样化地及智能化的综合系统,从而实现过程装备的效率最大化[4]。 

  5.结语 

  化工设备的进步与发展,对于整个化工行业来说,是必不可少的条件。各种设备的更新换代可以催生出新的化学工艺,为其诞生打下坚实的基础,有利于长时间高效稳定运行,保持化工生产过程的连续不中断。此外,新的化工设备往往都能在很大程度上节能减排,有利于环境保护,因此,化工设备的发展创新,对于整个化工行业来说必不可少。 

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