時(shí)間：2023-03-30 11:35:34
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關(guān)鍵詞：化工工藝；安全設(shè)計(jì)；危險(xiǎn)因素；解決對(duì)策
在現(xiàn)階段的化工工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于化工工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中的安全性越來(lái)越重視，在實(shí)踐中要對(duì)相關(guān)工藝安全設(shè)計(jì)存在的危險(xiǎn)因素進(jìn)行系統(tǒng)的分析，對(duì)其存在的問(wèn)題進(jìn)行探究，進(jìn)而提出具有一定實(shí)踐意義的解決對(duì)策。
1化工工藝設(shè)計(jì)的主要類(lèi)別
1.1概念設(shè)計(jì)
所謂的概念設(shè)計(jì)就是通過(guò)模擬具體的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備狀況開(kāi)展實(shí)施的一種技術(shù)手段。概念設(shè)計(jì)一般會(huì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中開(kāi)展并實(shí)施，其主要目的就是要提升整體的工藝條件以及相關(guān)生產(chǎn)路線的合理性。
1.2中試設(shè)計(jì)
中試內(nèi)容與相關(guān)任務(wù)主要就是對(duì)小試中已經(jīng)確立的相關(guān)條件以及工藝路線進(jìn)行系統(tǒng)的檢查，對(duì)于具體的產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)的考核，了解其主要性能，對(duì)于具體的工藝系統(tǒng)的持續(xù)性以及可靠性進(jìn)行探究，進(jìn)而收集到相關(guān)工藝需求的數(shù)據(jù)，這些內(nèi)容與系列內(nèi)容可以作為整個(gè)檢驗(yàn)部分，也可以對(duì)其進(jìn)行部分的檢驗(yàn)，具體操作要根據(jù)實(shí)際情況開(kāi)展。
1.3初步設(shè)計(jì)
初步設(shè)計(jì)就是基于相關(guān)化工項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的初始階段進(jìn)行優(yōu)化，其主要成果為總概算書(shū)以及初步設(shè)計(jì)的說(shuō)明書(shū)。主要是對(duì)相關(guān)化工工藝的設(shè)計(jì)的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)進(jìn)行計(jì)算。
1.4施工圖設(shè)計(jì)
主要就是根據(jù)相關(guān)審批意見(jiàn)，將初步設(shè)計(jì)過(guò)程的具體設(shè)計(jì)計(jì)劃與原則進(jìn)行確定，在實(shí)踐中要基具體的操作要求，明確具體的布置以及施工方式，明確具體的方法，解決各種初步設(shè)計(jì)問(wèn)題。
2化工工藝設(shè)計(jì)中的安全問(wèn)題與對(duì)策
化工工藝設(shè)計(jì)中主要存在的安全問(wèn)題就是在生產(chǎn)過(guò)程中存在的各種安全隱患以及一些可以造成安全損失的不穩(wěn)定要素。對(duì)此要提升對(duì)整個(gè)化工工藝設(shè)計(jì)的重視，加強(qiáng)對(duì)其危險(xiǎn)意識(shí)的重視，通過(guò)科學(xué)的方式與手段，對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的控制，避免各種安全隱患問(wèn)題的出現(xiàn)，在操作過(guò)程中，要盡可能的應(yīng)用一些具有一定安全性的工藝技術(shù)與手段，要避免危險(xiǎn)產(chǎn)品的應(yīng)用，同時(shí)，在化工工藝設(shè)計(jì)中要采取與其相匹配的安全措施。
2.1化工工藝相關(guān)物料中存在的安全問(wèn)題與控制對(duì)策
化工工藝在生產(chǎn)過(guò)程中要使用不同的原材料與半成品，這些物料應(yīng)用中都是通過(guò)各種不同狀態(tài)存在的，主要可以分為氣態(tài)、液態(tài)以及固態(tài)三種形式。在相關(guān)物質(zhì)具備特定的物質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)與特定的狀態(tài)之下，才可以判定其是否具有危害。因此，要對(duì)一些具有一定危害特征的物質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的分析，對(duì)其具體狀態(tài)進(jìn)行了解與掌握，進(jìn)而了解此種物質(zhì)的穩(wěn)定性與化學(xué)反應(yīng)，對(duì)其毒性進(jìn)行識(shí)別，通過(guò)科學(xué)的分析與評(píng)價(jià)，在一定程度上降低各種危險(xiǎn)問(wèn)題發(fā)生。
2.2化工工藝設(shè)計(jì)路線存在的安全問(wèn)題與控制對(duì)策
化工工藝設(shè)計(jì)中的一種反應(yīng)會(huì)對(duì)多種不同的工藝路線產(chǎn)生影響，對(duì)此在相關(guān)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要對(duì)其進(jìn)行綜合考量，選擇較為合適的生產(chǎn)路線，要盡可能的將各種危害降低到最小。工藝設(shè)計(jì)要對(duì)相關(guān)物料以及生產(chǎn)條件與設(shè)施等因素進(jìn)行綜合考量，要盡可能的使用一些危害相對(duì)較低的物料。同時(shí)要通過(guò)各種全新的設(shè)施與技術(shù)手段，降低廢氣、廢水以及廢渣的總排放量，要在合理范圍之內(nèi)對(duì)其進(jìn)行回收時(shí)候，提升資源的最大利用率，進(jìn)而避免對(duì)環(huán)境造成過(guò)度的污染。
2.3化工工藝設(shè)計(jì)中反應(yīng)設(shè)備存在的安全問(wèn)題與控制對(duì)策
化工反應(yīng)是產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中最為關(guān)鍵的內(nèi)容，在實(shí)踐中主要就是通過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)獲得一定的產(chǎn)物，整個(gè)過(guò)程在操作過(guò)程中存在著諸多的安全性問(wèn)題，如果不足夠的重視，會(huì)導(dǎo)致各種安全事物問(wèn)題的產(chǎn)生，對(duì)此在進(jìn)行相關(guān)反應(yīng)設(shè)備的設(shè)計(jì)與選擇過(guò)中要進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)與分析，避免各種問(wèn)題的出現(xiàn)。在相關(guān)化工設(shè)計(jì)中存在著各種不同種類(lèi)的化學(xué)反應(yīng)，這也就直接給安全控制與管理問(wèn)題帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。同時(shí)，在化工反應(yīng)過(guò)程中也存在一定的反應(yīng)失控危機(jī)，也就是說(shuō)提升對(duì)相關(guān)反應(yīng)物的整體反應(yīng)速度與熱效應(yīng)的控制，是十分重要的。
3結(jié)束語(yǔ)
在化工工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)法律政策，保障操作的標(biāo)準(zhǔn)性，提升整個(gè)工藝設(shè)計(jì)的安全性，加強(qiáng)重視，對(duì)設(shè)計(jì)方案中的漏洞與缺點(diǎn)進(jìn)行完善，在根本上避免各種事故與問(wèn)題的產(chǎn)生。熟練掌握相關(guān)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過(guò)程中存在的各種安全隱患，保障化工工藝的整體安全性。
作者:孟佳 單位:眾一阿美科福斯特惠勒工程有限公司寧夏分公司
參考文獻(xiàn)
危險(xiǎn)等級(jí)的劃分依據(jù)主要是根據(jù)化工生產(chǎn)過(guò)程中所使用的原材料，儲(chǔ)存原材料的環(huán)境、原材料經(jīng)生產(chǎn)加工后所形成的新的產(chǎn)品特性，如物理性、化學(xué)性等。根據(jù)不同危險(xiǎn)等級(jí)的化工產(chǎn)品，確定各種類(lèi)型化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中的防火間距及防爆等級(jí)。進(jìn)而以此為標(biāo)準(zhǔn)，在化工工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中選擇滿足生產(chǎn)需求的操作方式，防火材料及防火設(shè)備。
二、化工工藝設(shè)計(jì)分類(lèi)介紹
1.概念設(shè)計(jì)。
概念設(shè)計(jì)是指抽象性的設(shè)計(jì)，概念設(shè)計(jì)一般是在擬建化工生產(chǎn)裝置前進(jìn)行，概念設(shè)計(jì)的主要目的是為了通過(guò)建立化工生產(chǎn)裝置模型，根據(jù)模型檢查化工生產(chǎn)工藝中存在影響正常生產(chǎn)的因素，包括生產(chǎn)線路的設(shè)置的合理性，生產(chǎn)環(huán)境條件是否滿足安全生產(chǎn)要求等，避免因化工工藝中某個(gè)環(huán)節(jié)存在不合理性給化工生產(chǎn)埋下安全隱患，同時(shí)根據(jù)概念設(shè)計(jì)建立模型檢驗(yàn)所的的數(shù)據(jù)為進(jìn)一步的化工工藝設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)參考。
2.中試設(shè)計(jì)。
中試設(shè)計(jì)是為了檢驗(yàn)小試所確定的工藝路線及相關(guān)運(yùn)行條件。檢測(cè)試制產(chǎn)品的功能穩(wěn)定性；檢驗(yàn)工藝系統(tǒng)的連續(xù)可靠性運(yùn)行；獲得化工生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)所必須的工藝參數(shù)；考察設(shè)計(jì)方案投入生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的雜質(zhì)對(duì)成品的影響等。
3.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。
基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是化工工藝設(shè)計(jì)的重要階段?；A(chǔ)設(shè)計(jì)是化工工藝生產(chǎn)裝置及配套設(shè)備安裝及規(guī)劃設(shè)計(jì)的技術(shù)支持。
4.初步設(shè)計(jì)。
初步設(shè)計(jì)是在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)完成后的精細(xì)化設(shè)計(jì)。初步設(shè)計(jì)的成果是設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和工程總概算書(shū)，也可以說(shuō)是從初步設(shè)計(jì)是化工建設(shè)的指導(dǎo)思想，以此為依據(jù)進(jìn)行化工生產(chǎn)線的構(gòu)建；結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和有關(guān)單位批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、化工廠的選址報(bào)告，從經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性角度出發(fā)，對(duì)化工生產(chǎn)線建設(shè)進(jìn)行總體研究和計(jì)算，滿足化工生產(chǎn)線安全生產(chǎn)的同時(shí)又能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
5.施工圖設(shè)計(jì)。
施工圖設(shè)計(jì)是化工工藝設(shè)計(jì)的最后階段，設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)有關(guān)部門(mén)對(duì)初步設(shè)計(jì)的審批意見(jiàn)，結(jié)合初步設(shè)計(jì)中確定的化工工藝方案，以圖樣及文字的形式將化工工藝技術(shù)要點(diǎn)和各個(gè)設(shè)備的原理、布置進(jìn)行一一明確。并對(duì)初步設(shè)計(jì)中待解決的一些問(wèn)題提出科學(xué)合理的解決方案，做到施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)最優(yōu)化，滿足化工產(chǎn)業(yè)安全穩(wěn)定性生產(chǎn)需求。
三、化工工藝設(shè)計(jì)具有的特點(diǎn)
化工工藝設(shè)計(jì)交其他專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)具有明顯的區(qū)別，化工工藝設(shè)計(jì)工藝流程獨(dú)特，生產(chǎn)工藝安全性要求嚴(yán)格，技術(shù)含量高。尤其是針對(duì)化工產(chǎn)業(yè)近些年來(lái)頻發(fā)的安全事故，如化工產(chǎn)品原料在加工過(guò)程中出現(xiàn)的有毒原料泄漏問(wèn)題，嚴(yán)重地污染了人們賴(lài)以生存的環(huán)境，水源的污染，大氣的污染、重金屬污染土壤等。所以國(guó)家的有關(guān)部門(mén)對(duì)化工產(chǎn)業(yè)的化工工藝設(shè)計(jì)提出了更為嚴(yán)格的要求，明確提出在化工工藝設(shè)計(jì)時(shí)要高度重視工藝設(shè)計(jì)在投入生產(chǎn)中的安全性問(wèn)題。但實(shí)際上，化工工藝流程的十分的復(fù)雜，整個(gè)工藝流程涉及的專(zhuān)業(yè)較多，設(shè)備種類(lèi)繁雜，各種管線管道交織在一起，倘若在設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有確定科學(xué)的布線方案可能會(huì)早生產(chǎn)過(guò)程中因?yàn)榫€路故障問(wèn)題，如線路老化搭接引起短路，又因?yàn)榛ぴ隙鄶?shù)具有易燃易爆的特性，很容易引發(fā)火災(zāi)或者更為嚴(yán)重的事故。所以，為了保證化工工藝設(shè)計(jì)的質(zhì)量，化工生產(chǎn)的安全穩(wěn)定性，必須要加強(qiáng)對(duì)化工工藝設(shè)計(jì)危險(xiǎn)的識(shí)別和控制。
四、危險(xiǎn)因素識(shí)別與控制
危險(xiǎn)因素是指在化工生產(chǎn)過(guò)程中雖潛在的不利于安全生產(chǎn)的系列因素，而危險(xiǎn)因素的識(shí)別和控制是指對(duì)化工工藝設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)方案投入到建設(shè)中雖體現(xiàn)出來(lái)的一些不利于安全生產(chǎn)的特征，如化工設(shè)備是否滿足生產(chǎn)的需求，設(shè)備所處的環(huán)境是否滿足安全性生產(chǎn)需求，設(shè)備及相關(guān)附屬裝置的排布方式及安裝方式是否合理等，認(rèn)真考究危險(xiǎn)因素，識(shí)別各種不安全因素的風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)別及等級(jí)，進(jìn)而有針對(duì)性地提出安全風(fēng)險(xiǎn)控制措施。具體來(lái)講可通過(guò)以下措施控制。
（1）物料方面。
化工工藝設(shè)計(jì)人員應(yīng)牢固掌握化工原料的物理特性、化學(xué)特性、化學(xué)反應(yīng)特征以及燃燒爆炸性等方面的知識(shí)，并能準(zhǔn)確地辨識(shí)各種原料之間的反應(yīng)原理。
（2）路線布置。
在化工工藝路線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)廠房的實(shí)際空間位置進(jìn)行工藝路線的選定，盡可能地做到工藝路線不和其他電力線路相鄰，避免因電力線出現(xiàn)安全故障對(duì)工藝路線造成一定程度的影響。
（3）嚴(yán)格控制化學(xué)反應(yīng)裝置。
選擇所需要的各單元設(shè)備和連接方式；確定需要研究的過(guò)程替代方案，列出主要設(shè)計(jì)變量（如原料配比、反應(yīng)時(shí)間、操作溫度、壓力等）；估計(jì)最佳的生產(chǎn)條件；確定最佳的過(guò)程方案；在流程圖上標(biāo)出哪些設(shè)備應(yīng)間歇操作，哪些應(yīng)連續(xù)；哪些生產(chǎn)步驟應(yīng)在一臺(tái)釜內(nèi)進(jìn)行或每一步生產(chǎn)均單獨(dú)釜進(jìn)行；為改善裝置操作的時(shí)間排列，何時(shí)采用并聯(lián)的間歇設(shè)備較為有利；需多少臺(tái)中間貯罐，如何布置；進(jìn)行工程經(jīng)濟(jì)考核決策，如果經(jīng)濟(jì)效益不好，存在潛在效益呈負(fù)值時(shí)，要尋找其他方案或終止項(xiàng)目。
2第二層：確定流程圖輸入-輸出結(jié)構(gòu)（原料-產(chǎn)品）
每一步反應(yīng)進(jìn)料在加料前是否需要預(yù)處理；副產(chǎn)物是移出還是循環(huán)；是否需要采用氣體循環(huán)和放空；某些反應(yīng)物是否值得回收并循環(huán)；有多少種產(chǎn)品產(chǎn)出；確定輸入-輸出結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)變量（如原料配比、反應(yīng)時(shí)間、操作溫度、壓力等）以及與之相應(yīng)的投資變化；進(jìn)行工程經(jīng)濟(jì)考核決策，如果經(jīng)濟(jì)效益不好，存在潛在效益呈負(fù)值，這時(shí)要尋找另外的方案或終止項(xiàng)目。
3第三層：流程圖的循環(huán)結(jié)構(gòu)
需要多少個(gè)反應(yīng)器系統(tǒng)，反應(yīng)器系統(tǒng)之間是否涉及分離問(wèn)題；需要多少物料循環(huán)使用；在反應(yīng)器進(jìn)料中是否有過(guò)量反應(yīng)物；是否需要?dú)怏w壓縮機(jī)和制氮機(jī)，費(fèi)用幾何；反應(yīng)器是絕熱操作或用直接加熱或冷卻，加熱或冷卻采取何種介質(zhì)；是否考慮改變平衡轉(zhuǎn)化率，如何改變；反應(yīng)器費(fèi)用對(duì)經(jīng)濟(jì)潛力的影響多大，經(jīng)濟(jì)潛力=產(chǎn)品價(jià)值-原料費(fèi)用；最后進(jìn)行工程經(jīng)濟(jì)考核決策，如果經(jīng)濟(jì)效益不好，存在潛在效益呈負(fù)值，這時(shí)要尋找另外的方案或終止項(xiàng)目。
4第四層：分離系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
反應(yīng)器的出料有三種可能：如為液體，需考慮液體分離系統(tǒng)；如為兩相混合物，可把化工反應(yīng)器制成帶有相分離功能；如全是蒸汽，需考慮蒸汽回收系統(tǒng)。（1）蒸汽回收系統(tǒng)①確定最佳位置，是在反應(yīng)器出口直接接冷凝器還是經(jīng)過(guò)一段冷卻管路后接冷凝器。②選擇最經(jīng)濟(jì)的蒸汽回收系統(tǒng)，是依次用循環(huán)水冷卻—新鮮水冷卻—低溫水冷卻；還是一步到位的直接用低溫水冷卻。（2）液體分離系統(tǒng)①如果輕組分會(huì)污染產(chǎn)品，應(yīng)該怎樣將其去除；②這些輕組分去向應(yīng)是什么；③是否需要循環(huán)與反應(yīng)物形成共沸物的組分，或是應(yīng)分割這些共沸物；④蒸餾可以完成哪些分離；⑤采用何種形式的塔，怎樣排列順序；⑥若蒸餾不可行，應(yīng)怎樣完成分離；（3）進(jìn)行工程經(jīng)濟(jì)考核決策，如經(jīng)濟(jì)效益不好，存在潛在效益呈負(fù)值，這時(shí)要尋找其他方案或終止項(xiàng)目。
5第五層：熱交換器網(wǎng)絡(luò)
以能量集成分析為出發(fā)點(diǎn)計(jì)算換熱器網(wǎng)絡(luò)的最低熱量和冷量，熱交換器網(wǎng)絡(luò)其實(shí)就是節(jié)能設(shè)計(jì)。使反應(yīng)系統(tǒng)以最低的加熱量和冷卻量，并以最低能耗和最少換熱器臺(tái)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)最佳的生產(chǎn)目的。其基本過(guò)程為：向高于夾點(diǎn)溫度的過(guò)程供熱；向低于夾點(diǎn)溫度的過(guò)程移出熱量；確定換熱設(shè)備臺(tái)數(shù)；進(jìn)行工程經(jīng)濟(jì)考核決策，如果經(jīng)濟(jì)效益不好，存在潛在效益成負(fù)值，這時(shí)要尋找另外的方案或終止項(xiàng)目。除上述五層分層決策外，還要考慮安全環(huán)保方面的制約條件，只有這些全部滿足經(jīng)濟(jì)考核決策要求，這個(gè)項(xiàng)目才是成功的項(xiàng)目。
6結(jié)論
【關(guān)鍵詞】型鋼混凝土；石油化工；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1引言
型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件具備諸多優(yōu)勢(shì)，比如：受力性能好、截面尺寸小、抗震性能好、自重輕等，在石油化工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具備很優(yōu)越的應(yīng)用價(jià)值。在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要明確方法，遵循《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》《型鋼混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》等[1]。此外，還有必要通過(guò)構(gòu)件的實(shí)際受力情況，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化?？傊捎谛弯摶炷辆邆浜芎玫膽?yīng)用價(jià)值，所以對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行探討意義重大。
2工程實(shí)例分析
在石油化工焦化裝置中，焦炭塔框架屬于核心構(gòu)筑物，操作重量大，裝置支座位置及井架總高度偏高，通常情況下會(huì)有焦溜槽以及樓梯間附帶。整體結(jié)構(gòu)體系較復(fù)雜，設(shè)計(jì)存在一定難度。以某煉油廠為例，其工程延遲焦化裝置焦炭塔框架屬于兩塔結(jié)構(gòu)，焦炭塔單塔自重達(dá)4300kN(430t)，塔外徑為9690mm，單塔最大高度為41.3m。水焦工況最大操作介質(zhì)為3040t，滿焦工況焦炭量達(dá)到1150t。該工程所處場(chǎng)地在地面上10m位置的基本風(fēng)壓為0.5kN/m2，地面粗糙度為B類(lèi)，抗震設(shè)防裂度為7度，工程場(chǎng)地設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.15g[2]。從框架設(shè)計(jì)來(lái)看屬正常，但在結(jié)構(gòu)空間利用方面提出了一些基本建議：（1）盡可能控制主要構(gòu)件截面，使整體平面布置的需求得到有效滿足；（2）確保塔體下方具備充足的空間，能夠設(shè)置冷焦水過(guò)濾器1臺(tái)和別的附屬操作框架；（3）在塔體下方框架位置，有必要對(duì)全封閉設(shè)備操作房進(jìn)行合理設(shè)置；（4）確保型鋼混凝土結(jié)構(gòu)能夠合理、科學(xué)地應(yīng)用，進(jìn)而發(fā)揮型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的作用。
3型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的選擇以及模型的計(jì)算
3.1結(jié)構(gòu)選擇
對(duì)于上述工程的焦炭塔框架設(shè)備支承部分來(lái)說(shuō)，為典型的塔型設(shè)備基礎(chǔ)，即：兩塔板式框架聯(lián)合塔基礎(chǔ)，一共有3層，高為27m，縱向連續(xù)兩跨2.5m×2，橫向?yàn)閱慰?2.5m，出焦井架標(biāo)高為27～117m，屬中心支撐鋼結(jié)構(gòu)框架。
3.2模型計(jì)算
在設(shè)計(jì)中，所使用的是有限元分析軟件STRAT，在利用該軟件進(jìn)行計(jì)算過(guò)程中需由經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員操作，以確保計(jì)算值的精準(zhǔn)性。同時(shí)，在焦炭框架選擇上，選擇高聳組合結(jié)構(gòu)，在建模分析過(guò)程中，有必要對(duì)下部混凝土框架和上部鋼結(jié)構(gòu)的共同作用充分考慮，以此有效模擬結(jié)構(gòu)的具體情況。對(duì)于完整的焦炭塔框架模型來(lái)說(shuō)，需具備：①混凝土框架柱；②井架鋼結(jié)構(gòu)梁；③混凝土框架梁。此外，利用厚殼單元模擬混凝土頂板，利用薄殼單元模擬設(shè)備塔體。
4荷載組合與截面設(shè)計(jì)
4.1荷載組合分析
根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，對(duì)焦炭塔框架設(shè)計(jì)需根據(jù)承載能力極限狀態(tài)最不利的效應(yīng)組合加以設(shè)計(jì)。因此，兩塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的荷載組合為：（1）正常操作工況下：1.2永久荷載＋1.0×1.3×（介質(zhì)荷載＋活荷載）＋1.4×風(fēng)荷載；（2）停產(chǎn)之前：1.2永久荷載＋1.0×1.3×（介質(zhì)荷載＋活荷載）＋1.4×風(fēng)荷載；（3）停產(chǎn)檢修工況下：1.2永久荷載＋1.0×1.3×活荷載＋1.4×風(fēng)荷載；（4）地震作用下：1.2×[永久荷載＋0.5×（介質(zhì)荷載＋活荷載）]＋1.3×水平地震荷載＋1.4×0.2×風(fēng)荷載[3]?？傊?，需合理分析荷載組合，以此為進(jìn)一步截面設(shè)計(jì)以及計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性提供保障。
4.2截面設(shè)計(jì)分析
截面框架柱、框架梁的設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：1）框架柱設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)初始階段，如果外在條件全部一致，為了使框架柱截面的尺寸得到有效保證，可選擇2種框架柱截面尺寸，通常會(huì)選擇1個(gè)大柱尺寸，即：2500mm×2500mm規(guī)模；同時(shí)選取1個(gè)小柱尺寸，即：1800mm×1800mm規(guī)模，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，采取對(duì)比的方法最終選擇適合本工程結(jié)構(gòu)的合理尺寸。在外在條件一致時(shí)，大柱和小柱模型需采取分別進(jìn)行計(jì)算的方法。由于會(huì)受到框架柱截面尺寸差異的影響，進(jìn)而使結(jié)構(gòu)剛度存在很大的差異。針對(duì)此類(lèi)情況，需要利用地震組合工況控制好設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，小柱模型在剛度上偏小，在柔性上較好，基于同樣風(fēng)載或者地震條件作用之下，結(jié)構(gòu)內(nèi)力偏小，便于為構(gòu)件截面設(shè)計(jì)提供有利的條件。2）框架梁設(shè)計(jì)。對(duì)于框架梁來(lái)說(shuō)，因受到工藝設(shè)計(jì)需求的影響，加之標(biāo)高相對(duì)明確，使得調(diào)整的空間偏小。在梁截面上，一般選取為1500mm×2500mm。在對(duì)梁截面剛度進(jìn)行合理增多的條件下，能夠使框架柱的反彎點(diǎn)位置得到有效控制，進(jìn)而使框架梁設(shè)計(jì)彎矩的要求得到有效滿足。基于框架梁內(nèi)部對(duì)H型鋼進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠和框架柱內(nèi)型鋼柱之間組合成為內(nèi)框架體系，從而使結(jié)構(gòu)的整體性得到有效提升[4]。此外，框架頂板屬于設(shè)備的支座層，起到承載塔體荷載的作用，在頂板中間部位需設(shè)置型鋼斜梁，并采取STRAT計(jì)算結(jié)果提取內(nèi)力，對(duì)厚板配筋進(jìn)行計(jì)算?？偨Y(jié)起來(lái)，在設(shè)置斜梁的條件下，能夠使頂板的受力得到有效改善，同時(shí)使傳力路線得到有效簡(jiǎn)化。
5結(jié)語(yǔ)
本次研究結(jié)合實(shí)際工程案例，對(duì)型鋼混凝土在石油化工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。在了解工程實(shí)例的條件下，需選擇合理的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，并通過(guò)模型的計(jì)算，進(jìn)一步分析荷載組合，然后在截面設(shè)計(jì)過(guò)程中，注重框架柱的設(shè)計(jì)和框架梁的設(shè)計(jì)。總之，對(duì)于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，對(duì)型鋼和混凝同受力的特性加以應(yīng)用的條件下，使混凝土的抗壓性能以及型鋼的抗彎性能得到有效展現(xiàn)，進(jìn)而使結(jié)構(gòu)的延展性得到有效提升。此外，在合理應(yīng)用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的條件下，能夠提升結(jié)構(gòu)空間的利用效率，進(jìn)而使實(shí)際生產(chǎn)需求得到有效滿足。
作者:冉艷華 單位:中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司
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首先，化工企業(yè)工藝設(shè)計(jì)的時(shí)間相對(duì)比較短，但是任務(wù)量比較大，比較明顯的特點(diǎn)就是整體投資大，而且反應(yīng)設(shè)備和系統(tǒng)龐大及物料管道十分復(fù)雜等。由于化工企業(yè)工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中所應(yīng)用的物料十分特殊，為了能夠在比較短的時(shí)間之內(nèi)占據(jù)市場(chǎng)，就一定要充分考慮化工工藝具體設(shè)計(jì)周期，盡可能爭(zhēng)取早日上市。對(duì)此，大部分化工企業(yè)為了能夠降低建設(shè)周期，常常是邊開(kāi)發(fā)和邊設(shè)計(jì)，出現(xiàn)問(wèn)題就修改，如此繁重的設(shè)計(jì)工作常常導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員忽視安全問(wèn)題，從而埋下安全隱患。其次，化工企業(yè)工藝設(shè)計(jì)十分復(fù)雜，關(guān)系到各個(gè)方面的專(zhuān)業(yè)技術(shù)，要求大量的工程專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員參與。其是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，主要包含了化學(xué)工藝知識(shí)和機(jī)械設(shè)備知識(shí)以及安全工程等方面，各個(gè)專(zhuān)業(yè)和各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員需要密切配合，與合理協(xié)調(diào)。
2化工企業(yè)工藝設(shè)計(jì)安全控制對(duì)策
2.1化工反應(yīng)過(guò)程的安全控制
化工反應(yīng)作為化工工藝生產(chǎn)的主要流程，化工原材料在通過(guò)化工反應(yīng)得到化工產(chǎn)物時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)安全問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生安全事故。對(duì)此，在選取化工反應(yīng)設(shè)備過(guò)程中，一定要科學(xué)、合理分析。同時(shí)各種化工原材料相關(guān)化學(xué)反應(yīng)存在一定差異，加大了化工反應(yīng)穩(wěn)定、安全控制的難度，從而使化工反應(yīng)常常出現(xiàn)反應(yīng)失控安全問(wèn)題，因此化工企業(yè)工藝設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格控制相應(yīng)化工原材料熱效應(yīng)以及反應(yīng)速度。在進(jìn)行化工企業(yè)工藝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該加大冷卻能力或是進(jìn)行多級(jí)化工反應(yīng)，例如設(shè)置外循環(huán)冷卻器，嚴(yán)格控制化工原材料的加熱速度，在一定程度上減小化工反應(yīng)的進(jìn)料量等。除此之外，化工反應(yīng)器在工作時(shí)，常常會(huì)因?yàn)槌瑝寒a(chǎn)生變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞，所以應(yīng)該在化工反應(yīng)器中設(shè)置壓力檢測(cè)和報(bào)警等相關(guān)設(shè)備。
2.2加大工藝物料安全控制
對(duì)于化工工藝生產(chǎn)過(guò)程中的原材料和中間產(chǎn)品以及產(chǎn)品等相關(guān)物資而言，應(yīng)該以相應(yīng)的狀態(tài)存放，也就是固態(tài)、氣態(tài)和液態(tài)。同時(shí)這些物質(zhì)都具備獨(dú)特的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，在某種狀態(tài)下會(huì)造成危害。對(duì)此，針對(duì)一定要掌握此種物質(zhì)的獨(dú)特危害性，并且不斷提升物質(zhì)穩(wěn)定性和化學(xué)反應(yīng)以及毒性等方面的識(shí)別意識(shí)，從而可以科學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)與分析，避免或是減小危害的出現(xiàn)。
2.3加強(qiáng)管道的安全問(wèn)題控制
一般情況下，管道輸送的物料是易燃和易爆或是存在毒性的物品，若是管道某個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生泄漏，就會(huì)造成有毒有害物質(zhì)流出，不但對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染，還對(duì)化工生產(chǎn)造成嚴(yán)重安全問(wèn)題。對(duì)此，在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時(shí)，一定要綜合考慮與分析管道材料選取和設(shè)置以及應(yīng)力等問(wèn)題，比如管徑和材料質(zhì)量等的科學(xué)選取，一定要高度重視管道連接位置與拐彎位置的彎頭材料與管徑科學(xué)選取。不管是在室外或是室內(nèi)，管道一定要安全、可靠的和地面進(jìn)行連接。
2.4合理控制化工工藝路線
化工企業(yè)工藝設(shè)計(jì)常常存在許多工藝路線，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一定要選擇更為安全和可靠的工藝生產(chǎn)路線，從而在一定程度上有效減小化工生產(chǎn)危險(xiǎn)性。對(duì)此在進(jìn)行化工生產(chǎn)時(shí)必須深入考慮化工設(shè)備和生產(chǎn)條件以及物料應(yīng)用，綜合考慮化工危險(xiǎn)物質(zhì)的應(yīng)用量，盡可能應(yīng)用低危險(xiǎn)性或是無(wú)害化工物料，對(duì)化工生產(chǎn)條件進(jìn)行優(yōu)化，有效緩解化工材料的激烈化學(xué)反應(yīng)，大力引進(jìn)新技術(shù)與新設(shè)備，降低廢氣、廢液以及廢固的排放，強(qiáng)化三廢可回收和循環(huán)應(yīng)用，在一定程度上降低對(duì)大氣環(huán)境的污染。
3結(jié)語(yǔ)
自動(dòng)化儀表的設(shè)計(jì)和施工
1施工前策劃階段
首先要準(zhǔn)備好資料和相關(guān)物品。資料包括安裝資料和施工技術(shù)準(zhǔn)備。安裝資料包括施工圖、標(biāo)準(zhǔn)圖、廠家安裝圖、質(zhì)量評(píng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)等。對(duì)施工方案、質(zhì)量計(jì)劃、技術(shù)要點(diǎn)要合理編寫(xiě)，做好施工技術(shù)準(zhǔn)備。物質(zhì)準(zhǔn)備包括施工圖上用到的各種自動(dòng)化儀表設(shè)備和材料。要準(zhǔn)備出記錄施工過(guò)程和質(zhì)量記錄的表格，便于調(diào)試儀表。
2施工組織設(shè)計(jì)階段
自動(dòng)化儀表安裝是一種流動(dòng)性強(qiáng)、環(huán)境多變、施工內(nèi)容和難度差別較大的工作，要求針對(duì)具體的施工任務(wù)，制定出相應(yīng)的施工組織設(shè)計(jì)。對(duì)施工現(xiàn)象設(shè)施的要求，需要測(cè)算出水、電、所需機(jī)械設(shè)備、數(shù)量、材料、人工等具體安排，做好相關(guān)環(huán)節(jié)的計(jì)劃安排，不影響物耗和工期，為企業(yè)合理節(jié)約成本。制定出協(xié)調(diào)各專(zhuān)業(yè)交叉作業(yè)的方案，防止專(zhuān)業(yè)不同造成待工，延誤工期。對(duì)工人進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，根據(jù)工作能力和操作熟練程度，合理搭配人員，分成班組落實(shí)工作量，將具體工作安排做好分配，降低勞動(dòng)量消耗的同時(shí)提高工作效率。施工之前與自動(dòng)化儀表專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)配合，做好預(yù)埋件、預(yù)留孔、電纜溝、地面防腐層等基礎(chǔ)工作，為施工階段做好前期準(zhǔn)備工作，對(duì)控制室的要求需特別注意，后期要及時(shí)協(xié)調(diào)更改設(shè)計(jì)遺漏問(wèn)題。
3自動(dòng)化儀表施工過(guò)程
施工階段是自動(dòng)化儀表制作的重要階段，為確保施工質(zhì)量，在施工前要成立領(lǐng)導(dǎo)小組，監(jiān)督管理施工過(guò)程。自動(dòng)化儀表施工階段，任何施工環(huán)節(jié)都不能馬虎，越是小細(xì)節(jié)越不能疏忽，要仔細(xì)、反復(fù)檢查，防止留下隱患造成危險(xiǎn)事故。根據(jù)設(shè)備材料計(jì)劃，對(duì)所有自動(dòng)化儀表設(shè)備規(guī)格型號(hào)及附屬件等技術(shù)參數(shù)做好復(fù)核，保存好相關(guān)說(shuō)明書(shū)和合格證方便后期維護(hù)更換時(shí)查閱。校核儀表設(shè)備，將不合格或損壞的設(shè)備及配件，及時(shí)更換。配合其它專(zhuān)業(yè)進(jìn)行施工，尤其是設(shè)備上用到的控制閥、調(diào)節(jié)閥、法蘭底座等要由專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍施工。按照施工設(shè)計(jì)圖紙，合理安排人員，嚴(yán)格遵守施工技術(shù)要求和安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。高質(zhì)量、快速安全地完成施工任務(wù)。在進(jìn)行化工企業(yè)中自動(dòng)化儀表施工時(shí)，安全管理不能忽視，不能出現(xiàn)任何問(wèn)題。綜合石油化工企業(yè)出現(xiàn)的施工安全問(wèn)題，導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因就是不健全的施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理制度。所以要保證施工質(zhì)量，必須重視施工的安全管理制度，保障施工順利進(jìn)行。
教學(xué)模式的更新與豐富
化工過(guò)程設(shè)計(jì)本質(zhì)上是一門(mén)基于理論指導(dǎo)的實(shí)踐教學(xué)課程，理論教學(xué)終究是為實(shí)踐教學(xué)服務(wù)的。同時(shí)，構(gòu)成化工過(guò)程設(shè)計(jì)課程群的各門(mén)課程特點(diǎn)不一。例如，化工過(guò)程分析與合成主要講授化工過(guò)程系統(tǒng)模擬與分析的基本概念與原理，建立化工單元操作與過(guò)程系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及流程模擬的基本方法和過(guò)程系統(tǒng)綜合與能量集成的基礎(chǔ)知識(shí)與策略，內(nèi)容上偏重于數(shù)學(xué)分析；化工安全與環(huán)境則主要講授危險(xiǎn)化學(xué)品的儲(chǔ)運(yùn)、管理和處置，危險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的確立，常見(jiàn)化工安全技術(shù)，安全與環(huán)境保護(hù)管理等方面的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，包含許多法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范方面的內(nèi)容［4－5］。因此，化工過(guò)程設(shè)計(jì)的教學(xué)模式必須與一般的基礎(chǔ)理論課程有所區(qū)別。如果只講授理論不關(guān)心應(yīng)用，教學(xué)時(shí)則容易陷入枯燥乏味的境地；而過(guò)分強(qiáng)調(diào)應(yīng)用，則易導(dǎo)致理論基礎(chǔ)薄弱的后果。
1引入案例教學(xué)模式
筆者引入了案例教學(xué)模式，將理論教學(xué)內(nèi)容依托于工程實(shí)際案例，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)案例進(jìn)行分析、研究和討論，就問(wèn)題做出判斷和決策，從而提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力［6］。例如，在講授化工過(guò)程分析與合成課程的動(dòng)態(tài)模擬部分時(shí)，以甲苯單硝化間歇反應(yīng)器放大模擬、熱危害分析及反應(yīng)器失控模擬為教學(xué)案例，模擬放大過(guò)程中由于熱效應(yīng)而導(dǎo)致的反應(yīng)器內(nèi)溫度在短時(shí)間內(nèi)超限這一動(dòng)態(tài)過(guò)程，提出將反應(yīng)方式改為半連續(xù)操作這一解決方案，并分析了其可行性。在此基礎(chǔ)上，探討了控制閥故障、攪拌器故障、控制系統(tǒng)失效等冷卻系統(tǒng)失效狀況下反應(yīng)器的失控過(guò)程。再比如，講授化工安全與環(huán)境課程的系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)與分析方法時(shí)，以氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)聚氯乙烯過(guò)程中可能發(fā)生的反應(yīng)失控聚合釜爆炸事故為對(duì)象，明確了爆炸原因應(yīng)為體系壓力超過(guò)聚合釜承受能力，繼而分析出導(dǎo)致該事件發(fā)生需同時(shí)滿足的反應(yīng)壓力異常升高、泄壓失效和緊急處理系統(tǒng)失效這三個(gè)原因，再遞進(jìn)分析出導(dǎo)致反應(yīng)異常壓力升高的原因是溫度過(guò)高、攪拌停止或引發(fā)劑過(guò)量，而緊急處理系統(tǒng)失效的原因則為計(jì)算機(jī)控制失效或加終止劑系統(tǒng)失效，由此層層深入，研究了反應(yīng)失控聚合釜爆炸的多層次原因，從而使學(xué)生掌握事故樹(shù)分析這一安全分析方法。案例教學(xué)因?yàn)榫邆渖鷦?dòng)性、趣味性和應(yīng)用性等特點(diǎn)而深受學(xué)生喜愛(ài)，學(xué)生通過(guò)案例可以很好地理解和消化所學(xué)理論。
2引入建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論
筆者引入了建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論［7］，主張學(xué)生在自我學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上建構(gòu)知識(shí)，而不是由教師把知識(shí)簡(jiǎn)單地傳遞給學(xué)生。例如，在化工過(guò)程設(shè)計(jì)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，采用面向模擬設(shè)計(jì)項(xiàng)目的教學(xué)過(guò)程。同時(shí)，參考國(guó)外優(yōu)秀大學(xué)對(duì)專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)模式和教學(xué)資料的使用方式，筆者不指定專(zhuān)用教材，而是提供一組包括國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀教材和工具書(shū)在內(nèi)的參考書(shū)目，并加強(qiáng)了課程網(wǎng)站的建設(shè)，利用Blackboard網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)制作了網(wǎng)絡(luò)課程，添加了多媒體課件、參考資料、習(xí)題答案、模擬測(cè)試題和學(xué)生優(yōu)秀作品等教學(xué)資源。實(shí)踐證明，此方法針對(duì)性地打破了以往學(xué)生死記硬套教材的應(yīng)試學(xué)習(xí)方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成文獻(xiàn)調(diào)研的習(xí)慣，有效鍛煉學(xué)生面對(duì)海量信息時(shí)的決策能力。
