陈国杰 师文涛
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摘要：化工工艺是将化学原料加工生产为化学产品的过程，此过程中会涉及较多的专业知识，若是在设计阶段存在误差极易引发严重的安全事故。因此，必须在设计阶段便针对一些常见问题做好设计工作，同时加大各种风险的识别与控制工作，充分确保后续化工工艺生产工作的安全性与有效性。本文介绍伴热在化工装置中的重要作用，阐述伴热的种类和应用条件，重点探讨伴管伴热的设计原则和伴热站设计，结合具体伴热改造项目，详细说明了两个改造方案，同时对两个改造方案优点和不足进行了对比，最终确定按照方案进行改造。
关键词：化工工艺；工艺管道；伴热设计；伴热改造设计
引言
在石油化工装置生产过程中，能源消耗十分巨大，导致严重的环境问题在所难免，但为了维持人类的生存和推进社会的发展，工业发展势在必行，因此在能源消耗和环境问题之间寻找一个平衡点成了亟待解决的问题。从目前发展情况来看，清洁能源尚未成熟，只能开发新的工艺或改造原装置，降低能耗，从而减少能源消耗，以此来缓解环境污染问题。当前，在维持装置正常生产的前提下，选择能耗较低的方式就是比较好的解决办法。在化工装置中，随着工艺介质在工艺管道中流动，必然会有一定量的热量损失，导致温度下降，部分工艺介质对温度要求比较严格，需要从外部补偿管内介质热损失，以维持被输送介质温度，由此，伴热在维持装置平稳运行方面起着至关重要的作用。
1化工工艺管道伴热设计概述
从当前的实际发展情况来看，伴热形式多种多样，但是目前最为常见并且得到广泛应用的伴热形式主要分为三种，分别是夹套管、电伴热带以及伴管的使用，这三种形式各自有各自的优点和缺点，具体选用哪种形式需要根据实际情况而定。对于这三种不同形式的伴热来说，其伴热载体分别为热油、蒸汽以及热水，在不同的情况下，所选用的伴热形式具有唯一性的特点，换句话说就是在进行化工工艺作业的过程中，只能选择唯一一种伴热形式。在进行化工生产的过程中，伴管和夹套管的使用十分广泛，因为这两种伴热形式的使用寿命较长，而且不需要投入过多的成本，因此受到了人们的广泛欢迎。
2化工工艺管道安装的现状
2.1管段安装中的问题
管道装置问题是化学过程管道装置中的常见问题，是非常典型和具体的装置问题，对化学过程管道装置的有效性产生重大影响。因为化学管道装置的特殊性，在装置管段之后，装置人员将查看已完结的管段，同时查看管段和管段的单个图，并且确认在装置管段期间没有问题。您需求保证。确认这一点后，可以继续进行下一个装置。
2.2管道阀安装问题
阀门是化学过程管道安装过程中的必不可少的结构。阀门的功能是控制整个管道系统。如果阀门安装出现问题，将影响整个化学产品。一些阀门组件相对较小，经常被安装人员忽略，从而导致安装质量问题。实际的阀门安装过程需要严格控制安装细节，并仔细注意阀杆的位置，以确保正确的位置。对于一些大型阀门的安装，可以选择一些起重装置代替人工安装，可以有效减轻人员的工作强度，提高安装效果。同时，在阀门安装过程中，工作人员应注意阀门安装错误。如果发生这种情况，工作人员应进行详细分析，以找到合理的解决方案，以提高阀门的安装效果
2.3管道焊接问题
管道焊接是化学进程管道装置中必不可少的重要任务，其质量直接影响装置项目的质量。化学工艺管道的装置触及许多焊接工艺，并且有许多影响因素，例如人员技能水平，焊接环境和焊接材料的质量。
一旦管道焊接工作完成，工作人员将重新检查并利用专家的能力来确保焊接过程完成，焊缝宽度，焊缝缺失有必要检查焊接是否牢固。
3化工工艺管道的伴热改造设计
3.1内伴热管伴热改造设计
化工厂可以把伴热管正确的安装在相应的工艺管道中，不过所说的工艺管道是进行输送资源的最主要的管道，伴热介质所释放的大部分热量都要毫无保留的用在补充工艺管道内部的热量损失。这也就足以说明，内伴热管的设计具有热效率高的特点，而且，蒸汽式散热所使用的一些热源和外伴热管是有明显区别的，能够减少25%的蒸汽耗量。另外，内伴热管在一侧的传热系数和使用管道内部的一些机制的流速，都存在密切的关系。由于伴热管安装在内部，所以化工厂也应适当加厚其内壁，无缝钢管的自然长度应当控制在8～13m之间。但不可否认的是，伴热管的焊缝，不应当在工艺管道内部显现出来，因此化工厂也会选择增加弯管数量这一途径，解决焊缝的问题，这就在无形中增加了自己的工程量和负担。
3.2电伴热改造设计
以前传统管道的伴热很多都是用蒸汽当作相应热源的，根据伴热管来降低能量的一些损失。这种落后的形式没有科学性，并不能完全满足温度控制的需求，甚至会在一定程度上给现场埋下安全隐患和风险，耗热量相对较大，安装和维修的步骤十分繁琐。对此，化工厂也可以使用电伴热的设计方式，有效利用能量，灵活控制管道的运行温度，例如：有感应加热法、电阻加热法等。
3.3外伴热管伴热改造设计
在石油企业的生产过程中，会使用外伴热管作为一种伴热手段，这是较为普遍的使用方式，都是依靠不同的介质，主要是蒸汽和热水等。如果伴热管释放出很多的热量以后，大部的热量补充工艺管道内部的损失，另一部分可以穿过保温层，全部分散到生存的环境当中。外伴热管在大多时候会使用一些保温管壳，这样可以在主要管道和伴热管道中间留出很多的保温空间，伴热管在之后会放出大量的热量，全部用于补充热量的损失。换句话说，就是这种类型的保温结构，可以最大限度的节省热能的消耗，压缩化工企业的生产成本。
3.4半管工作图改造设计
在进行伴管工作图设计的过程中，设计人员需要采用三维立体的设计方式，并且将相应的参数输入到管道图中，参数输入完成以后则可以进行模拟操作。设计人员需要对应用在设计中的理论进行反复的核查，并且积极应用理论来对实践进行验证，从而保证整个设计方案的准确性。设计人员在进行模型设计的过程中不能在伴管的前后，除此之外，对于已经设计好的管线、热源以及热介质都要进行交叉实验，通过该种方式才能选择出最为合适的设计方案。
结束语
近年来，能源消耗日趋严重，国家一直倡导节能工艺，石油化工领域也在积极探索降低能耗的方法和工艺，石油化工装置通过节能工艺对原装置进行改造，已经取得明显效果。化工工艺设计是化工行业中非常重要的一个部分，为了保证化工工艺设计的安全，防止出现安全事故造成人员伤害，应该做好预先防护和检查，将安全隐患及时消除，保证化工工艺安全设计的正常开展。化工工艺管道安装工作对于安全生产影响重大，由于其整个过程极为复杂，在实际作业时必须充分考虑每一项环节，从原材料质量控制到零部件检验，从安装设计到安装技术应用等，每一项细节都不能出现差错。其中，也包括了伴热设计的工艺措施在节能工艺中的应用得到了推广，在装置降低能耗方面起到了重要的作用，今后还要继续深入研究、探索降低能耗的工艺和方法。
参考文献
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［2］童政富,蔡国荣．化工工艺管道的伴热设计剖析[J].化工设计通讯，2018（4）:112-113．
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