化工工艺设计的研究论文

化工工艺设计安全问题及控制论文

摘要： 在我们常见的化工生产中，所使用的大部分材料都是危险化学品，特别是在一些化工工艺有高温高压为反应条件的生产中，反应相对激烈，而且还会释放出大量的热量，产生气体，由此很容易引发一些安全事故，如火灾、化学材料泄露、爆炸等事故，所以在化学生产中，我们需要一些措施来尽可能的避免安全事故的发生，在本文中，我们对各种有可能出现的事故的安全问题进行分析。

关键词： 化工工艺；安全问题；工艺设计

我们目前很多化工工艺的设计在生产过程中都存在着安全问题，而化工生产的工艺设计中，化工工艺是影响的安全的关键因素，所以在化工工艺设计中应该对生产中的安全问题进行有效的控制，在化工工艺设计与生产过程中一定要按照相关政策严格执行，对化工工艺设计中可能存在的安全问题进行有效的控制，并且对化工工艺设计要严格控制，这样才能保证化工工艺设计的发展快速稳定。

1、关于化工工艺设计

1.1化工工艺设计的内容

化工工艺设计主要包括三个方面：工艺流程、设备布置、管道布置，首先设计人员要对工艺流程有一定的了解，之后根据工艺进行计算并绘制流程图，然后通过工艺计算和流程图提出设备需要具备的条件，然后交给设备专业的人员，并且提供出设计所需的相关参数，而且还要提供工艺控制方面的参数，以此来作为自控专业仪表选型的依据，然后工艺在根据工艺流程图来进行设备的初步布置，最后在有管道专业根据设备布置图配管完成最终的管道布置。

1.2化工工艺设计的特点

化工工艺的种类有很多，而且规格更是大相径庭，这样的话对于设备的选用就提出了很高的要求，所以化工工艺设计的工作量是非常大的，但是在时间方面又不能太过拖延，这也是化工工艺设计的一个特点，一般来说，化工工艺的总体投资都是非常多的，像反应装置、设备系统等项目都是非常复杂的，热切化工工艺中所使用的材料也是非常特殊的，为了可以更快的投入生产和使用，并且在短期内就可以占领市场，化工工艺的设计必须要具有较高的工作效率，在很多化工企业为了减少设计周期，大多是采用边生产，边设计的方式，这种方式虽然减少了工作周期，往往忽视了安全问题，因此对化工生产中的各个环节埋下了很多的安全隐患，因为各种化工生产规模不同，为了减少化工工艺设计的经费，在一些设计和实际操作没能按照相关规定进行，有的时候为了获得需要的工程数据，化工工艺设计的规模也会进行一定程度的增长，化工工艺设计要考虑最多的问题就是安全问题，对平常生产过程中各个阶段存在的安全隐患都要进行严格的识别和控制，尽可能的将各种隐患都做好相应的安全预案，以此来保证化工生产的安全性。

2、化工工艺设计中的安全问题

2.1化工反应装置的安全问题

化工反应时化工产品的核心，在化工反应中，会出现各种各样的安全隐患，在生产过程中很容易产生安全事故，尤其是在化工反应装置方面，存在着很多不可控制的因素，在反应装置设计时，必须要进行准确的计算和严格的分析，化工工艺设计时要考虑到各个反应物的反应速率和化学反应时产生的热效应，为了准确的控制化学反应，在工艺设计时要严格控制各个材料的进料量，对于反应的热量要准确的控制好，对于设备的冷却能力也要有较高的要求，在控制反应速率方面我们可以设计成多级反应的.模式，然而在我们实际的生产过程中，由于各种原因，无法达到设计时的理论数据，所以在生产时经常会对设备产生一定的损害，往往会因为超压或者超温致使化工设备变形，如果这种问题不能及时的解决，那么很容易产生安全事故，针对这一问题，我们在对于化工设备的设计时应该加入适当的压力释放装置。

2.2设备管道的安全问题

在化工生产的过程中，管道运输的材料一般都是易燃易爆、腐蚀性强的物品，如果管道在运输的过程中出现泄露的话，有毒有害的化学物质将会暴露在自然环境中，对环境的危害是非常大的，而且这种情况对化工生产也是很大的安全隐患，如果因为管道泄露而造成化学反应中各成分不能按照设计比例进行反应，那么很容易就会出现一系列的不合格产品，甚至在一些关键的反应中有可能出现超高温甚至是爆炸的情况，在管道方面为了尽量保证安全性，这就对管道的材料和接头、拐弯处选用合适的直径和正确的材料，在这些容易出现泄露的地方都是应该重点关注的，在这些地方不仅材料要有针对性的选择，而且在施工的过程中也要严格按照有关规定来执行，一定不能偷工减料，而且在管道的设计中，应该加入避免出现水锤、气液共存现象而导致危害管道安全的情况出现。

3、加强化工工艺设计安全控制的措施

3.1加强化工工艺路线安全设计

化工生产的连续性是非常强的，而且施工工艺也非常复杂，所以说化工生产中各种生产环节在安全性上都应该做到最好，将危险的可能性降到最低，而且一个环节出现问题那么很可能会影响到整个生产的线路，在化工工艺设计时应尽可能地选择低危险性的物料和反应方式，在可以选择多种方案是应该以安全性最高的情况方式选择，并且在可能的情况下尽量避免危险性高的线路。

3.2化工工艺反应装置的选择

在化工生产过程中，一般都会涉及到多个化学反应类型，如置换反应、取代反应、裂解、聚合、氧化、还原、缩合反应等等，不同的反应有不同的特点，所以在设计时应该有针对性的选择材料，而且在设计时必须要考虑到高温、高压等反应时，容器可以承受的程度，所以说在材料强度和稳定性都是反应装置的设计方面必须要考虑的问题。

4、结束语

化学生产的过程中，常常会涉及到一些危险品，而且化学生产的反应过程大多是高温、高压的条件下进行的，而且在生产过程中还涉及到管道运输的问题，如果在管道的方面出现安全问题那么对整个生产线都有很大的隐患，所以在设计时因该在保证生产线安全的情况下保证设计的快速，高效以及稳定的生产线，只有更快、更稳定的发展，才能为企业创造出更多的效益，并且可以有效的推动我国化工工艺的作用。

参考文献：

[1]李跃云,董喜红.浅析化工工艺设计中安全危险的识别与控制[J].黑龙江科技信息,2010(09):23-27.

[2]赵强.浅谈对化工工艺设计中危险因素控制的思考[J].化工管理,2013(22):18-26.科学技术

MATLAB在化学工程与工艺实验数据处理中的应用*摘要]本文对MATLAB在化学工程与工艺实验中的应用进行了初步的尝试,传统的化工实验的数据处理是相当复杂的,需要花费大量的人力物力,由于化工实验需要平行实验,数据处理过程的重复性也非常大。借助MATLAB软件的应用,可以使人们从大量的数据处理当中解脱出来。本文以“化工原理”实验为例,利用MATLAB软件编写一个数据处理程序:只需输入任意一组原始数据,就可以把实验结果,数据模型以及作图一起显示出来。[关键词]化学工程与工艺;专业实验;数据处理;Matlab一、引言化学工程与工艺专业实验是初步了解、学习和掌握化学工程与工艺科学实验研究方法的一个重要的实践性环节。专业实验不同于基础实验,其目的不仅仅是为了验证一个原理、观察一种现象或是寻求一个普遍适用的规律,而应当是为了有针对性地解决一个具有明确工业背景的化学工程与工艺问题。[1]化工实验的特点流程较长,规模较大,数据处理也较为复杂。因此依靠计算机处理数据会使繁琐的数据处理过程变得简单快捷,大大提高工作效率。数据处理是每一个化学工程实验必不可少的步骤,也是至关重要的一个步骤。通过实验可以建立过程模型、分析工艺技术的可行条件。但是化工实验数据的处理往往并不是那么简单,它需要通过复杂的数学计算,若仅仅依靠手工计算则需要花费大量的时间,而且化工实验数据的处理量很大、重现性很高,因此应用计算机来处理实验数据可以大大提高工作效率。化学工程与工艺专业是一个以实验为基础的专业学科。实验的目的是通过有限的实验点去寻找某一对象或某一过程中各参数之间的定量关系,从而揭示某化工过程所遵循的客观规律。由于人力、物力、时间等条件的限制,任何实验所能完成的实验点都是有限的,如何根据这些有限的实验点归纳出各参数之间的关系,便是实验数据的处理问题。由于化工过程的复杂性,实验过程中各参数之间的关系往往是非线性的,数据处理或数据拟合的工作量往往比较大,且计算过程也比较繁琐。若能利用计算机进行数据处理,不仅处理结果的准确度很高,而且还会省下很多不必浪费的人力和时间,大大提高了工作效率。Matlab是集数学计算、结果可视化和编程于一身,能够方便地进行科学计算和大量工程运算的工程软件。它具有简单易用、人机界面良好,能使繁琐的科学计算和编程变得日益简单和准确有效。[2]本文以两个化工原理实验为例,阐述利用Matlab软件处理化工实验数据与人工处理相比较带来的方便,而且数据的结果更精确,误差更小。Matlab软件是一种简单易学的编写语言。它具有支持多平台操作系统(Windows、Unix等)、编写效率高、用途广泛、功能超强、程序极容易维护等等优点。二、数据处理程序的设计(一)程序框图由于化工实验有很多,而且每一个实验数据的处理的步骤、公式都不一样,所以很难用一个程序来描述。但是,每一个实验都有类似之处,因此每一个程序都可以用如图2-1来描述。这样则可以利用Matlab中的polyfit()函数进行线性拟合,此即为本文编写数据处理程序的基本原理。3.基本数据库从文献中只能查出特殊温度下的物性数据。例如:10℃、20℃、30℃等。但是工业生产中的温度就不可能那么凑巧和文献符合,因此,需要我们进行计算。平时学习中遇到这样的问题,我们往往是选两个相近的数据近似认为它们是线性关系,然后采用内插或外推法计算出工作温度下的物性常数。本文中所编写的程序把温度与密度、温度与粘度进行多项式拟合,使它们之间有两两对应关系。即在程序运行后,只需输入工作温度,程序就可以得到该温度下所需的物性常数。(三)程序的调试与运行结果1.流体阻力原始数据输入三、结论在化学工程与工艺实验中用Matlab软件处理实验数据是很有必要的。以本文中的化工原理实验为例,每一次实验都有大量的数据要处理,我们只要处理自己的原始数据,但教师在批改时就要把我们所有的实验数据都要计算,这个工作量是很大的。有了数据处理程序,教师只需要输入原始数据,运行程序后,就可了解学生的实验是否做得好、实验数据处理结果是否准确,这就可以节省很多的时间。在实际工程中,需要处理的数据更多,计算公式更加复杂,有时为了导出计算公式,还需要建立复杂的数学模型,手工计算基本是不可能完成的。因此,把Matlab软件应用到化学工程与工艺实验中进行实验数据的处理是十分必要的。(责任编辑:张明德)参考文献:[1]房鼎业,乐清华,李福清主编.化学工程与工艺专业实验[M].北京:化学工业出版社,2000.[2]李丽,王振领编著.MATLAB工程计算机应用[M].北京:人民邮电出版社,2001.[3]黄华江编著.实用化工计算机模拟———MATLAB在化学工程中的应用[M].北京:化学工业出版社,2004.[4]姚玉瑛主编.化工原理(新版)(上册)[M].天津:天津大学出版社,2003.