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国内化工过程装备技术的发展及展望

发布时间:2018-07-05 点击: 发布:论文代发-经典期刊网-论文发表
摘要:介绍化工过程装备发展历程,重点介绍化工过程设备发展趋势,通过对过程设备发展历程及趋势总结分析从而得到现今存在的问题,日后发展所需努力的方向。
关键词:化工过程装备;技术;发展
近几十年间,我国石油化工行业的发展速度日益加快,化工过程装备技术显著的提高,但是与国外先进水平的差距任然较大,还是需要我们去做出更多的工作。
1压力容器方面
在这一方面最有代表性的就是高压容器和超高压容器技术的发展。介于多种类高强度抗氢钢的研发与先进制造技术的迅猛进展,在高压加氢反应器上所用的冷壁技术已逐渐被大型热壁技术所取代。中国一重大连加氢公司已经制造出世界目前最大的加氢裂化装置——1600吨加氢裂化反应器,此反应器长46.337米,直径5.373米。这标志着中国一重设计、制造加氢裂化反应器的实力已经达到世界先进水平,这为我国实现自主化大型容器设计打下了坚实的基础,此举满足了千万吨级大型炼油装置的需要。
大型石油化工设备大多都在高温、高压、腐蚀、易燃易爆等各种苛劣环境下使用,一旦发生事故就势必会造成重大的损失,因此对在役设备的安全评定及延长使用寿命的技术就显得尤为重要。这就需要用到分形、模糊等现代设计方法,将材料性能分析、电光声传感检测、计算机模拟分析和信息处理技术等各种现代化方法综合运用。目前使用较多的的综合评定方法有:综合应用金相定量技术、断裂力学概率评定与模糊论评判等方法的寿命预测和延长使用寿命技术。
2过程设备方面
我们都知道化工工艺新技术的发展与过程设备的发展密不可分,占有很重要的作用。过程设备的种类有很多,其中最有代表性的就是是各种反应设备、换热设备、塔设备以及工业炉等。下面我们简单介绍一下两种比较典型的过程设备。
2.1反应设备
化工工艺的发展很大程度上决定了反应设备的发展,化工工艺一旦改变,反应器必定随之而改变。反应设备的内部具有多相流动与传递的耦合,是相当复杂的非线性问题,因此其结构的开发往往很大程度上滞后于化工工艺,需要经过“冷模、热模、放大比验、工程实际考核”等诸多环节,耗时长并且投资大,通常是新工艺技术开发过程中举足轻重的一步,这就使得我国很难掌握自主的核心技术。
2.2工业炉
例如炼油、石化行业中最常见的管式炉,其中炉管表面平均热强度的提高和全炉热效率的合理增加就显得非常重要。除了特别的制氢转化炉和乙烯裂解炉等复杂高性能类别外,其余绝大多数工业炉的设计与成套制造技术,我国都已掌握,而且研究提出了炉管内外流动、反应、燃烧、传热的数值模拟技术,工业炉现代化设计与运行达到一个新的高度。我国自主研发的热管换热器及防露点腐蚀的ND钢普遍运用到降低排烟温度上,使得全炉热效率较大提高。但在设计制造低NOx的高性能燃烧器上任然主要是引用国外技术,在这一环节上我们的科研人员还需要多花功夫。
3化工过程装备技术的发展趋势
当今过程装备技术发展的主导方向就是要将各种高新技术引入到过程装备的研发中。主要在以下3个方面阐述。
3.1计算机信息技术的应用
计算机信息技术用来对过程机械故障诊断和压力容器失效分析以及风险评估,还广泛应用用于过程装备中复杂的数值模拟分析,实现设备的结构优化设计;在设备的虚拟设计与制造中进行应力场、温度场、流场等三维动态模拟。将断层射线扫描的实时成像技术与人工智能化相结合,实时显示设备内多相流空间变化的过程,从而进行设备缺陷监测和剩余使用年限的评估等;为实现最大程度提高全系效率、降低污染等优化目的,就必须发展多种装备集成优化和数字化优化技术。
3.2新型材料的应用
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中复杂的反应过程中被广泛的使用,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,能够生动的进行模拟,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、功能多样化以及智能化的综合系统,从而实现过程装备的效率最大化。
3.3过程强化部分
过程工业在我们工业生产中的地位越来越明显,国内外学者一直在研究探索如何设计生产出越来越节能、环保、优质的过程设备。由此看来,过程装备领域的重要研究应该仍是过程强化部分。过程强化是使制造工厂越来越小,设备大小变小,但设备却高效节能且可持续发展的一门新的技术。主要形式就是运用高效的传质、传热强化技术以及物理强化技术缩小传统大设备的体积,这样就能够最大化的强化生产能力,提高使用效率,很好的完成节能减排。
4结语
化工过程装备所涉及得范围非常之广,一项新的工艺必须要有新的设备来完成,我们所提倡在生产过程中的节能减排、稳定安全运转的这些要求有更好的装备来完成,从而要加大高新技术的发展。过程装备是化工生产的中必不可少的重要环节,但是有时装备的技术发展赶不上新的工艺的发展,这样就很不利于化工工业的发展,所以必须重视化工过程装备技术的发展。必须重视化工过程与装备的基础性研究,加大使用高新技术来改造传统产业,这样才能让过程装备技术有跨时代的发展,翻开自主创新的新篇章。
参考文献:
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