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摘要：近年来，我国化工行业向着大规模不断的发展，引进先进的生产设备，使现在的生产装置规模化，大型化。也正因为如此，生产能力也会进一步的提高，单线的工艺产能不断扩大，因此，为适应化工设备的发展，与化工设备密切相关的方面也应根据需要进行适当调整以及改进。本文介绍了几种化工设备的局部设计形式，并对设备结构设计及选材进行分析，并在此基础上介绍如何优化设备结构设计以及选材。
关键字：化工设备 结构形式 选优设计
中图分类号：TQ 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-609-01
化工设备的局部结构形式多种多样，每一种功能都会对应一种或多种结构形式，但是在众多的结构形式中，哪种更能适应设备的需要，提高设备整体的产值，这就需要通过大量的实践以及研究，多方面考虑，从而进行优选。
对于化工设备的结构形式选优，其主要目的即易于制造、降低制造成本、有利于设备的安全运行和易于日常的维护。其中化工设备中主要有12个局部设计对化工设备的整体使用有着重要的影响以及意义。
一、加长颈法兰的应用
化工设备中有许多短节连接处，这个连接多数用到的为法兰连接的形式，因此在进行设备设计时要尤其注意其中相关标准，以为通常设备连接处为一个相对薄弱的地方，稍有不慎就会影响整个设备的使用，甚至会出现安全问题。据相关国家标准的规定，连接处的筒节长度应不少于300㎜。在进行连接时，若分别用用短节和加长颈法兰进行连接时，加长颈法兰可以缩短连接长度，那么热介质在此处可以增大壳程蒸发空间，避免因短节连接而引起的局部过热现象，除此之外运用加长颈法兰连接还可以减少由于短节带来的纵焊缝和横焊缝。
二、喷洒分布器
喷洒分布器在化工设备中很常见，主要的连接方式有如图2a的连接方式，这种连接方式相比于图2b中的连接方式有很多的优点。这种直通的连接方式可减少压降，但是由于各种原因实际的生产条件并不能满足这样既图2a的连接方式，那么还可以采用虾米弯或其他的角接形式，而图2b是最不可取的连接方式，这种连接方式既占用空间又因为形状原因还会对设备制作和采购带来不必要的麻烦。因此在使用喷三分布器时要根据实际情形选择适当的形式。
三、空冷器的管箱设计
空冷器在使用时，由于对管头的检查需要，因此管箱的设计为可拆卸部件。具体有两种设计方式，如图3。首先图3a中连接方式很容易对管头进行检修，但是若使用图3a的设计，管板与壳体和管子进行焊接时难免会产生变形，对于密封性就会产生影响，同时焊后对管板密封面重新加工不便，因此为避免这种情况的发生可采取相关改进措施，其一可凭借经验和在一定成本的控制下加厚管板的厚度，如此便可以提高管板的抗变形能力；其二是将密封面移至 管箱端盖处，但是这样不方便对管头的检修，但是却可以提高管箱的密封质量。
四、圆筒体与方截面椎体的连接
圆筒体和方截面椎体的连接形式主要有两种。如图4a，由于有了过渡段，构件在制作时需要一套模具进行压制成型，那么这就增加了成型的难度，而用图4b的连接方式时，所使用的模具便简单一些，不需要做过渡段，圆筒体和方截面椎体的连接面只是相贯线，要比使用过渡段简易很多。
五、管壳式换热器的联接
为方便拆卸，管箱法兰、固定管板和壳体法兰之间可进行特别设计，如图5。这种三种设计方案都可使管壳式换热器在管程和壳程其中之一带介质的时候进行另一侧的拆检，方便了用户的使用。首先图5a为管板螺栓孔带贯通的整体螺纹，但是因为加工技术等原因，在加工时往往不能完全满足装配标准，因此这种方法在实际使用就会有一定的限制。其次图5 b中则是管板螺栓孔通过厚度中间的退刀槽分开，相对于图5a的方式这种方法要更理想一些。最后图5c中通过一大一小的螺栓圆直径进行分开，这样可使管板与管箱法兰连接，这是方式的好吃可使管箱的直径得到一定程度的缩小。
六、矩形截面容器相邻两面的焊接
根据国家相关标准的规定，对于非圆形容器中的矩形截面容器相邻两侧的转角处的焊接接头的无损检测要求按A类焊接接头对待，但是相关标准并没有规定具体的形式。但是根据实际经验表明，图8a中的焊接形式由于其它三种焊接接头。这种连接方式不仅易于加工和焊透，还易于进行超声波破损检验，对于节省成本也有一定的工效。
七、浮头式换热器管箱中短节整体补强
浮头式换热器管箱中的内压较大或者是其进出口径比较大时，可采用在管箱中的圆筒短节考虑一下开孔补强的形式，在这里为避免其它的影响因素，把原来的补强圈改为短节整体补强的形式。但是这种补强形式又会带来新的影响，会使壳壁加厚，因此会影响管箱法兰的连接厚度，采取解决方案为在短节处增加过渡坡口的办法，如图9a所示，同时为安全以及使用方便方面考虑将法兰长颈对焊坡口处的厚度加厚至于短节厚度对称即可，如图9b。
八、省煤器的集箱出口处设计
省煤器多使用在炼油化工装置中，省煤器的集箱出口由于影响小，很容易被忽略，但是由于集箱的集口较多并且都很小，而出口却只有一个，因此出口口径设计的直径就比较大。但是因为设计使用等原因还会出现流程死角，因此出口应尽量靠近集箱端部，如图10a，这种方式要由于图10b，这里的封头应设计为椭圆形的形式改为平盖形式，方便制造且保证质量。
综上所述，本文针对现有的12中比较常见且实用的化工设备局部结构形式进行介绍，通过实践进行比较选优，以此来达到方便设备使用，保证设备安全运行的目的。但是虽然目前这几种方案有一定的好处，但是伴随成产技术的进步，现有的技术并不能一劳永逸，还是需要不断的进行探索和实践以适应新的需要。这就需要技术人员不断的研究和实践，将化工生产设备不断的改进，进而达到提高生产效率的目的。
参考文献：
[1]曹刚，王伟，赵志，煤化工甲醇制烯烃装置大型低温球罐选材[J].石油化工设备，2008，37（S1）
[2]陈刚，宋继红，谢铁军，等，TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》释义[M]. 北京，新華出版社，2009
[3]赵岩，惠州，1200万t/a炼油装置设备及选材[J]，石油化工设备，2012，41（2）
[4]叶文邦，张建荣，曹文辉.压力容器设计指导手册[M].昆明：云南科技出版社，2005
[5]王非，化工压力容器设计[M]，北京化学工业出版社，2009
关键字：化工设备 结构形式 选优设计
中图分类号：TQ 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-609-01
化工设备的局部结构形式多种多样，每一种功能都会对应一种或多种结构形式，但是在众多的结构形式中，哪种更能适应设备的需要，提高设备整体的产值，这就需要通过大量的实践以及研究，多方面考虑，从而进行优选。
对于化工设备的结构形式选优，其主要目的即易于制造、降低制造成本、有利于设备的安全运行和易于日常的维护。其中化工设备中主要有12个局部设计对化工设备的整体使用有着重要的影响以及意义。
一、加长颈法兰的应用
化工设备中有许多短节连接处，这个连接多数用到的为法兰连接的形式，因此在进行设备设计时要尤其注意其中相关标准，以为通常设备连接处为一个相对薄弱的地方，稍有不慎就会影响整个设备的使用，甚至会出现安全问题。据相关国家标准的规定，连接处的筒节长度应不少于300㎜。在进行连接时，若分别用用短节和加长颈法兰进行连接时，加长颈法兰可以缩短连接长度，那么热介质在此处可以增大壳程蒸发空间，避免因短节连接而引起的局部过热现象，除此之外运用加长颈法兰连接还可以减少由于短节带来的纵焊缝和横焊缝。
二、喷洒分布器
喷洒分布器在化工设备中很常见，主要的连接方式有如图2a的连接方式，这种连接方式相比于图2b中的连接方式有很多的优点。这种直通的连接方式可减少压降，但是由于各种原因实际的生产条件并不能满足这样既图2a的连接方式，那么还可以采用虾米弯或其他的角接形式，而图2b是最不可取的连接方式，这种连接方式既占用空间又因为形状原因还会对设备制作和采购带来不必要的麻烦。因此在使用喷三分布器时要根据实际情形选择适当的形式。
三、空冷器的管箱设计
空冷器在使用时，由于对管头的检查需要，因此管箱的设计为可拆卸部件。具体有两种设计方式，如图3。首先图3a中连接方式很容易对管头进行检修，但是若使用图3a的设计，管板与壳体和管子进行焊接时难免会产生变形，对于密封性就会产生影响，同时焊后对管板密封面重新加工不便，因此为避免这种情况的发生可采取相关改进措施，其一可凭借经验和在一定成本的控制下加厚管板的厚度，如此便可以提高管板的抗变形能力；其二是将密封面移至 管箱端盖处，但是这样不方便对管头的检修，但是却可以提高管箱的密封质量。
四、圆筒体与方截面椎体的连接
圆筒体和方截面椎体的连接形式主要有两种。如图4a，由于有了过渡段，构件在制作时需要一套模具进行压制成型，那么这就增加了成型的难度，而用图4b的连接方式时，所使用的模具便简单一些，不需要做过渡段，圆筒体和方截面椎体的连接面只是相贯线，要比使用过渡段简易很多。
五、管壳式换热器的联接
为方便拆卸，管箱法兰、固定管板和壳体法兰之间可进行特别设计，如图5。这种三种设计方案都可使管壳式换热器在管程和壳程其中之一带介质的时候进行另一侧的拆检，方便了用户的使用。首先图5a为管板螺栓孔带贯通的整体螺纹，但是因为加工技术等原因，在加工时往往不能完全满足装配标准，因此这种方法在实际使用就会有一定的限制。其次图5 b中则是管板螺栓孔通过厚度中间的退刀槽分开，相对于图5a的方式这种方法要更理想一些。最后图5c中通过一大一小的螺栓圆直径进行分开，这样可使管板与管箱法兰连接，这是方式的好吃可使管箱的直径得到一定程度的缩小。
六、矩形截面容器相邻两面的焊接
根据国家相关标准的规定，对于非圆形容器中的矩形截面容器相邻两侧的转角处的焊接接头的无损检测要求按A类焊接接头对待，但是相关标准并没有规定具体的形式。但是根据实际经验表明，图8a中的焊接形式由于其它三种焊接接头。这种连接方式不仅易于加工和焊透，还易于进行超声波破损检验，对于节省成本也有一定的工效。
七、浮头式换热器管箱中短节整体补强
浮头式换热器管箱中的内压较大或者是其进出口径比较大时，可采用在管箱中的圆筒短节考虑一下开孔补强的形式，在这里为避免其它的影响因素，把原来的补强圈改为短节整体补强的形式。但是这种补强形式又会带来新的影响，会使壳壁加厚，因此会影响管箱法兰的连接厚度，采取解决方案为在短节处增加过渡坡口的办法，如图9a所示，同时为安全以及使用方便方面考虑将法兰长颈对焊坡口处的厚度加厚至于短节厚度对称即可，如图9b。
八、省煤器的集箱出口处设计
省煤器多使用在炼油化工装置中，省煤器的集箱出口由于影响小，很容易被忽略，但是由于集箱的集口较多并且都很小，而出口却只有一个，因此出口口径设计的直径就比较大。但是因为设计使用等原因还会出现流程死角，因此出口应尽量靠近集箱端部，如图10a，这种方式要由于图10b，这里的封头应设计为椭圆形的形式改为平盖形式，方便制造且保证质量。
综上所述，本文针对现有的12中比较常见且实用的化工设备局部结构形式进行介绍，通过实践进行比较选优，以此来达到方便设备使用，保证设备安全运行的目的。但是虽然目前这几种方案有一定的好处，但是伴随成产技术的进步，现有的技术并不能一劳永逸，还是需要不断的进行探索和实践以适应新的需要。这就需要技术人员不断的研究和实践，将化工生产设备不断的改进，进而达到提高生产效率的目的。
参考文献：
[1]曹刚，王伟，赵志，煤化工甲醇制烯烃装置大型低温球罐选材[J].石油化工设备，2008，37（S1）
[2]陈刚，宋继红，谢铁军，等，TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》释义[M]. 北京，新華出版社，2009
[3]赵岩，惠州，1200万t/a炼油装置设备及选材[J]，石油化工设备，2012，41（2）
[4]叶文邦，张建荣，曹文辉.压力容器设计指导手册[M].昆明：云南科技出版社，2005
[5]王非，化工压力容器设计[M]，北京化学工业出版社，2009