化工设备的设计范文

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一、前言

化工工业生产离不开“软”、“硬”两个系统，即化工工艺和化工设备，二者密不可分、相辅相成，共同为化工工业生产提供稳定的支持。当前环保、节能成为时代的主题，化工工业也应该践行这一思想，应该通过化工工艺的改造和化工设备的更新达到对趋势的适应，满足社会的需要，达到在长远的角度上为化工工业发展服务的目标。当前，我们应该将化工工艺的重要参数、设备结构以及安全措施进行综合考量，同时，要对化工设备展开适应性的再设计，达到化工设备在安全、环保、低能耗的状态下稳定地发挥出设计的功能，完成化工工业在新时期发展的目标，促进整个生产和行业实现再次腾飞。

二、新时期化工工艺设计的要求

化工工艺是一种“软实力”，是实现化工生产高效、安全的技术和工艺基础。根据国际化工产业经验，化工工艺设计水平的高低直接反应着一个国家化工产业的水平，也直接决定着这个国家化工产业的发展潜力，当前我国化工工艺还存在相当大的差距，特别在设计方面，还存在着很多问题和不足，应该从化工工艺的实际出发，在关键步骤和内容取得突破，形成对化工产业发展的促进作用。

1.化工工艺关键参数的控制

工艺参数是化工工艺的关键数据，在整个化工生产中具有重要的价值，化工工艺参数一般由原材料配比比值，化工加工温度，化工加工压力，工序时间等主要数据组成，如果对参数控制得力，参数始终在正常范围内浮动，这就能够确保化工生产高质量、高速度和安全，而对参数控制出现问题，则会造成危险、破坏、事故，造成经济上、环境上、生命上的损失。

2.设备结构的设计

化工生产中设备处于高压、高温、高腐蚀的运行状况，必须做好设备的防护，在一些特殊化工工艺中要考虑到设备的结构和防腐蚀的问题，这样才能确保化工工艺的正常进行，也才能实现化工工业生产的目标。例如：很多化工生产中会用到烧碱，烧碱的使用一般会带来巨大的放热效应和剧烈地反应，因此，必须将烧碱的器材设计成反流降膜，利用这样的方法可以有效利用重力的作用对所要加热的材料向下进行加速。碱液在管内流动的过程中会向下涌动，经过的液体会随着管内壁的温度而发生变化，从而可以保证其传热的效果。在进行烧碱的过程中化工设备的防腐性对整个化工生产具有重要的把关作用。由于镍和镍合金的强度高，韧度较强，因此在强碱性的液体中会形成一个坚硬的防护层。即使在高温的条件下，化工设备也不容易发生变形和损坏。

3.化工工艺的安全

安全是化工生产的第一要素，在化工工艺中必须强化安全生产目标的实现，在化工生产中可靠的化工工艺和化工设备可以满足安全生产的需要，在确保化工生产中设备和生产安全的基础上，维护操作者生命的安全。在化工生产中压力容器是常见的设备，在压力容器中进行着不同种类和不同程度的化学变化，化学反应中压力、温度、腐蚀程度的变化会让压力容器产生形变、裂缝、移动、泄露等一系列问题，不仅会造成对化工工艺和化工生产的影响，甚至能够引发爆炸和严重的污染事件。从确保化工工艺和化工生产安全的角度上看，在设计时应该结合实际情况，从化工设备的结构、特点和性能方面入手，合理规划出化工工艺的重点，调整化工工艺的环节，达到充分利用化工设备，提升工作效率，降低安全事故概率，减轻污染和能耗等综合目标。

三、新时期化工设备适应性的设计要求

如果说化工工艺是“软”条件，那么化工设备就是“硬”实力，决定着一个国家整体化工产业的发展潜力，当前应该加强对化工设备适应性设计的研究，在拓宽化工设备的功能的基础上，加速化工生产在时期取得新成果。

1.保证设备结构的安全性

化工设备在运行的过程中要做到耐高温和高压以及防止爆炸等性能的要求，必须用椭圆形的垫子等特殊的结构设备对接口进行良好的密封，化工设备才能够更好地为化工工艺服务。

2.设备结构设计尽量环保

管束在振动的过程中会产生噪音。因此，为了将工业噪音控制在80分贝以下，可以采用U型管束以及通过对尺寸大小进行调整和加固零部件来控制管束的振动噪音，合理地改进每一个设备的结构。

3.化工设备的耐用性设计

在进行化工设备的设计时候要对其结构的耐用性进行适当地考虑。在进行零部件的更换和维修的时候，操作人员要对零部件的周期性进行考量，尤其是个别零部件的寿命。

4.化工设备的低耗能设计

操作人员和工程技术人员在进行化工工艺和设备的适用性设计的时候，要采用科学合理的方案减少每个设备的能源消耗，做到清洁生产和低消耗生产。这不仅仅是科学生产技术水平的要求，同时也是遵守生产职业道德的体现。“在化学工艺的生产过程中，如果可以利用高效率的传热设备，就能够提高其在传热过程中的参考系数以及传热能力，同时还可以尽量地减少热量的损失和节约更多的能源”。只有这样，化工生产的各项设备操作才能够取得最佳的使用效果。

四、结语

综上所述，化工工业随着社会经济的快速发展表现出更多的节能化和环保化进步趋向，各种新的要求和规定要求化工设备必须加快改造和升级的进程，从效率和性能上满足社会和化工工业进步的需要。当前应该加强化工工艺的优化与设备适应性的设计出发，通过对工艺和设备的优化达到节能、环保、安全、耐用等效果，形成对化工工业迅速成长的保障。

参考文献

[1]王硕，欧阳洋，马晶，孙威.化工工艺与设备适应性设计[J].辽宁化工.2012（02）

[2]沈红.化工工艺中的设备安装设计问题研究[J].化学工程与装备.2012（02）

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近几年来，化工设备的故障问题频发，尤其是在生产装备的应用中，往往存在着一些常见的隐患。由于化工工作的起点就是化工工艺。因此，只有将工艺和设备的协调性进行整合，才能够创造更多的利益价值，并减轻人员的工作量。同时，技术人员也要从设备结构的关联性入手，以低能耗为基础目标，体现设计的适应性。

1 适应性设备的要求

1.1 参数控制

适应性设备的要求主要体现在以下几个方面：第一，要注重化学工艺中的参数制定。首先，工作人员要选择适当的应用器材，ι璞钢泄丶部件的位置进行调整。其次，要将系统的运行状况考虑进去，在物质材料配比的基础上控制生产温度与设备承压力。只有能够满足以上条件，才能够体现生产的连续性。第二，尤其在重沸器的设定上，工作人员要通过电流量的控制，来对热管的温度进行调整，并以温度的稳定性作为监测方向，看设备是否出现了线损情况。如果参数出现了来回波动的现象，则说明内部管线的实际温度要高于预定温度，需要工作者进行重新规划。

1.2 设备材质规划

由于化工工艺中会排放出大量的腐化液体。因此，在设备机构的设计中，一定要注重防腐材料的使用。以“蒸发工艺”为例，如果不采取相应的保护措施，烧碱溶液会沿着纵向管道向下流动，并使管壁两侧的温度和压力上升，发生膨胀现象，直至设备被腐蚀。对于这种情况，操作人员要在内壁中附着上一层强力防腐薄膜，在设备外层加入强度较好的镍合金，这样才能够起到双重保护的作用，不使设备变形。

2 化工工艺与适应性设计

2.1 工艺参数的控制以及优化方法

工艺参数控制即是化工生产的必要条件，也是设备保护的关键保障。因此，工作人员要对控制过程进行管理，以满足物料配备的基础条件。第一，工艺参数的设定是指以化工生产的压力调整为主，以温度监控和物料配备比例整合为实际方向的化工操作行为。但在设计过程中也要对具体行为有一定的约束。例如：在物料的供给中要保持工艺的平衡性转换，在系统循环的条件下控制反应速度，体现相态性，进而满足工艺生产的创新。另外，在工艺方法设定的状况下，技术人员要注重烧碱蒸发装置的调整，对蒸发器中的实际温度进行测量，来实现压力的规划。

1、温度参数控制

化工生产中重要的控制要素就是温度。由于化工厂中的化学元素繁杂，不同溶液或气体融合下会出现不同的反应，对温度产生一定的影响。如果温度升高会出现设备内压提升，甚至出现爆炸的情况。因此，工作人员要在生产过程中设定每一种物料的配备比例，在调和后进行二次测量，保证不会出现因物料累积过多而出现的膨胀现象。因此，以温度为主的参数控制在化工工艺设计中相对重要。

2、压力参数控制

压力参数控制与温度有着极强的相关性。压力过高的情况主要表现在设备对材料的限制不当，内蒸汽出现饱和状态，影响了蒸发器的工作效率。一般情况下，工作人员会采用真空蒸发的手段来降低气耗，将空压器的外层加入冷凝装备。系统会随时对压力数值进行感应，并在蒸汽过高时发送冷凝信号，在设备中注入一部分水量，通过减少设备表面回温量的方式来达到控制的目的。另外，还能够通过水环真空泵的排出方法来降低酸碱度，根据化工工艺的生产要求对排水管线进行布局，在表面凝聚器的两端设定衔接口，以保障设备压力能够得到缓解。

2.2 设备结构与防腐工艺的设定

逆流降膜工艺是许多烧碱蒸发中采用的方法。工作人员主要在蒸发器内包上一层降解膜，使酸碱值不恒定的溶液沿着管壁的一侧流通，形成液膜状的热蒸发气体。在高温的情况下，蒸发器中的物料会在加注压力的基础上进行加速，并克服压头中沸点过高的情况，形成较为明显的传热效能。但如果溶液不能够均匀的分布在管线之中，则很可能会出现设备顶部烧裂的情况。针对以上问题，设计人员应该利用造模器对能量进行吸引，在蒸发时间延长的基础上提升传感效应，使溶液能够在进入分离器时进行自动调整，实现化学元素的浓度降解。同时，设计者也要通过分离室的侧面排出网将底部的浓缩液抽出，达到合理设计的目的。

在化学工艺的制碱工业中，防腐材料的利用使必不可少的。一般情况下，设计人员会在化工设备外加入一面保护层，并涂抹上镍合金对外部强度进行加固。由于合金的可塑性较强，在高温下也不会出现弯曲变形等情况。因此，在化学设备中的换热器、管道内壁中都要进行涂抹，以体现内部结构的紧密性。

2.3 设备结构安全与检验

设备结构的安全检验也是化工工艺适应性设计的主要方式。首先，工作人员要根据具体的生产环境进行结构检验。例如：工艺设备中的压力容器有着一定的特殊性，如果内部元件缺失，则会在化学溶液的流向下发生一定的物理反应。因此，工作人员要对零件进行加固，利用换热器尺寸的调整方式来达到工艺改进的目的。同时，也可以在管道的弯曲部分加设一层椭圆形的方垫，以此来起到防震的作用，避免工业生产中管道内部浮动的情况出现，稳定设备的传热速度。同时，也可以利用一些无污染、能耗低的物质进行物料的配备，体现设备结构的合理规划。

3 结语

综上所述，化学工艺与化工设备的适应性设计在生产中是非常重要的。工作人员应该在参数制定的基础上使内部温度及压力得到控制，并通过设备结构的设计来保证系统的安全运行，体现化工工艺中的节能与环保性，为化工产业的可持续性发展奠定基础。

参考文献

[1]刘迅升，姜澄. 对化工工艺中设备安装设计的思考[J].化学工程与装备，2015（11）.

[2]陈华燕，陶娟娟，贺家伟，应俊强.化工工艺与化工设备的适应性设计[J].化工管理，2016（11）.

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中图分类号：TE972 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）10-0082-02

大型低温化工设备的类型很多，常见的如低温冷箱、低温常压储罐、低温冷柜等。这些设备的直径或高度通常达几十米，储存容积从几千立方米到十几万立方米不等。设备运行时的工作温度可到-165℃甚至更低。如液氮储罐的工作温度达-196℃。由于设备的工作温度与环境温度存在巨大的温差，同时大型低温化工设备的体积庞大，如保冷效果不佳势必造成冷量的大量泄漏，使得设备的能耗大大增加，运行费用急剧升高，对经济效益带来很大的负面影响。同时，这些设备储存的介质有很多是易燃易爆物质，一旦介质泄漏，大型低温化工设备就是一个巨大的危险源。因此，良好的设备保冷设计对设备的经济性和安全性有重大影响。

1 典型大型低温化工设备的热量传递原理及保冷结构设计

以20000m3液化天然气（LNG）储罐为例，储罐为双层金属吊顶单容罐，固定拱顶结构。储罐外罐参数如下：设计压力29Kpa，设计温度-20/50℃，直径35000mm，筒体高度25500mm，腐蚀余量1.5mm；储罐内罐参数如下：设计压力为0 Kpa，设计温度-165℃，容积20000m3，罐腐蚀余量0mm，直径33000mm，筒体高度28030mm[1]。

1.1 典型大型低温化工设备的热量传递原理

热力学第二定律指出，凡是有温差存在的地方，就必然有热量的传递，大型低温化工设备的工作温度与环境温度的温差更大，以液化天然气（LNG）工作温度-162℃，环境温度20℃计算，两者的温差为-182℃，这么大的温差导致热传递的动能极大，冷量很容易损失。因此，必须采取措施削弱低温介质的热传递，以减少冷量损失。

根据传热机理的不同，热的传递有三种基本方式：热传导、对流传热和热辐射。热传递可以以一种方式进行，也可以以两种或三种方式同时进行。对于大型低温化工设备，通常热传递的三种方式都存在。由温差导致的对大气环境的热传导，由太阳辐射引起的热辐射以及有大气气流引起的对流传热。在这三种方式中热传导是主要热量传递的方式，因此，这里主要对热传导进行讨论[2]。

热量不依靠宏观运动而从物体中的高温区向低温区移动的过程叫热传导。热传导在固体、液体和气体中都可以发生，但它们的导热机理各有不同。气体热传导是气体分子作不规则运动时相互碰撞的结果。温度代表着分子的动能，高温区的分子运动速度比低温区的大，能力高的分子与能量低的分子相互碰撞的结果，宏观上表现为热量由高温处传到低温处。液体热传导的肌理与气体类似，但由于液体分子间距小，分子力场对分子碰撞过程的能量交换影响很大，故变得更加复杂。固体以两种方式传导热能，自由电子的迁移和晶格震动。大型低温化工设备的固体传热主要为外层钢板，钢铁合金为良好的导电体，自由电子的流动可将热量由高温区快速向低温区转移。而保温介质膨胀珍珠岩和玻璃砖是非金属，不导电，热传导是通过晶格结构的振动来实现的，通常通过晶格振动传递的能量要比自由电子传递的能量小。

1.2 典型大型低温化工设备的保冷设计

以20000m3LNG储罐为例，该设备储存的介质为液化天然气（LNG），介质的工作温度通常在-162℃左右，设备采用双层壳体设计，内层壳体盛装低温介质LNG，内层与外层壳体的夹层盛装保冷材料，以防止低温介质的冷量通过热交换，散失到自然环境中。LNG储罐采用圆筒设计，整个筒体的表面积占整个设备的大部分。因此，筒体部位的冷量损失也是最大的，做好筒体的保冷措施对整个设备的热效率起着举足轻重的作用。内外层壳体的夹层空间间距橐幻祝夹层中填充的保冷材料采用膨胀珍珠岩。膨胀珍珠岩为闭孔型保冷材料，颗粒度小，易填充，导热系数≤0.047W/mK，堆积密度：≤70kg/m3。低的导热系数和较轻的密度成为设备保冷的理想材料。

该储罐内罐底和外罐底之间采用玻璃砖作保冷。对大型设备而言，由于尺寸大，重量重，底部受力较大，要求保冷材料有一定的强度。20000m3LNG储罐的内罐重量在满载的状态下能达到一万吨左右，对此保冷材料需兼顾强度和导热性能。因此，玻璃砖及加强改进型玻璃砖成为设备底部保冷的首选。20000m3LNG低温储罐内层罐顶部上方设置800mm厚的玻璃棉用于低温液体的绝热保冷防护。采用玻璃棉主要考虑材料的密度和导热性能。玻璃棉的密度一般在12kg/m3，导热系数小于等于0.0384W/m・K。由于玻璃棉需要悬挂在内罐顶的上方，质量过大可能会掉落，其良好的绝热性能可以阻挡大部分储罐顶部的热量进入内罐，从而减少低温的液体蒸发。

1.3 典型大型低温化工设备的保冷计算

以20000m3LNG低温储罐为例，设备的热量来源主要有两部分：（1）太阳辐射；（2）大气环境温度的热传导。单位面积热量传递的计算公式为：

Q=I×ε×Kr×cosθ （a）

Q1=α×（ts-ta） （b）

Q2=Q-Q1 （c）

符号的意义为：Q-太阳辐射热W/m2；I-太阳辐射强度W/m2；ε-表面黑度；Kr-灌顶截面积与水平投影面积比值；θ-太阳辐射角度；Q1-储罐拱顶吸收热量W/m2；ts-储罐拱顶外表面温度℃；ta-环境温度℃；Q2-储罐内介质吸收热量W/m2。

2 大型低温化工设备绝热材料的选用

低温化工设备绝热性能取决于绝热保冷材料材料性能的好坏。而评定绝热保冷材料的好坏的主要指标为材料的导热系数。一般情况下，我们把导热系数低于0.064W/m・K的材料称为保冷材料。低温、超低温设备的保冷材料的导热系数比0.064W/m・K来得更低。优异的材料性能材料保证大型低温化工设备的稳定高效运行，保证设备的经济效益。主要的绝热保冷材料有膨胀珍珠岩、泡沫玻璃砖、玻璃棉和PIR等。PIR（聚氨酯）常用于低温管道的保冷，这里不做讨论[3]。

2.1 ^热保冷材料膨胀珍珠岩

膨胀珍珠岩是珍珠岩矿砂经预热，瞬时高温焙烧膨胀后制成的一种内部为蜂窝状结构的白色颗粒状的材料。珍珠岩矿石经破碎形成一定粒度的矿砂，经预热焙烧，急速加热（1000℃以上），矿砂中水分汽化，在软化的含有玻璃质的矿砂内部膨胀，形成多孔结构，体积膨胀10-30倍的非金属矿产品。膨胀珍珠岩根据其膨胀工艺技术及用途不同分为三种形态：开放孔（open cell），闭孔（closed cell），中空孔（balloon）。用于低温保冷的膨胀珍珠岩为闭孔型（closed cell）。膨胀珍珠岩的特性如下：堆积密度≤70kg/m3，粒度（4.75mm筛孔筛余量：≤2.0%；0.15mm筛孔筛余量：≤2.0%），质量含水率≤2.0%，导热系数为0.044W/m・K，属于阻燃材料。

膨胀珍珠岩的粒度较小，散堆条件下可以压实。因此，一般采用膨胀珍珠岩用作设备保冷材料时应采取措施捣振松散的保冷材料，以便减少膨胀珍珠岩颗粒间隙，保证绝热效果。另外膨胀珍珠岩易受潮，吸水后的膨胀珍珠岩的导热系数会急剧升高，造成低温设备的保冷失效，导致事故的发生。施工前应对保冷材料进行烘干处理，保证材料的质量含水率达标。

2.2 绝热保冷材料泡沫玻璃砖

泡沫玻璃砖是一种以玻璃为主要原料，加入适量发泡剂，通过高温遂道窑炉加热焙烧和退火冷却加工处理后制得，具有均匀的独立密闭气隙结构的新型无机绝热材料。由于它完全保留了无机玻璃的化学稳定性，具有容重低、导热系数小、不透湿、不吸水、不燃烧、不霉变、不受鼠啮、机械强度高却又易加工，能耐除氟化氢以外所有的化学侵蚀。泡沫玻璃不但本身无毒，化学性能稳定，以及能在超低温到高温的广泛温度范围内不会变质的良好隔热性能，而且本身又起到防潮、防火、防腐的作用。它在低温深冷环境下使用时，不但安全可靠，而且经久耐用。泡沫玻璃砖的特性如下：密度约为120 kg/m3，抗压强度约80-160 Mpa，体积吸水率≤2.0%，导热系数为0.0425W/m・K，属于阻燃材料。泡沫玻璃砖易碎，铺设时应进行玻璃砖的防护工作，以避免玻璃砖在施工过程中被损坏。泡沫玻璃砖可以根据需要制成各种规格，施工方便。通常泡沫玻璃砖用作大型低温化工设备的底部保冷，主要是因为泡沫玻璃砖有足够的抗压强度，能保证不会因承受较大的表面压力而坍塌。

2.3 绝热保冷材料玻璃棉

玻璃棉属于玻璃纤维中的一个类别，是一种人造无机纤维。玻璃棉是将熔融玻璃纤维化，形成棉状的材料，化学成分属玻璃类，是一种无机质纤维.具有成型好、体积密度小、热导率怠⒈N戮热、吸音性能好、耐腐蚀、化学性能稳定。玻璃棉的特性如下：密度约为12kg/m3，适用温度范围在232℃～-165℃之间，导热系数为0.0384W/m・K，属于不燃材料。玻璃棉的价格较低，性价比高，化学稳定性好，密度小。在大型低温化工设备的保冷设计中常用作顶部保冷材料，以减少设备元件的受力，降低构件的内应力，同时也可以适当降低设备的造价[4]。

3 结语

大型低温化工设备随着我国化工行业的发展，数量越来越多，体积越来越大，重要性日渐突出。低温设备的安全性和经济性也随着其自身的发展受到挑战。空分行业和液化天然气行业是大型低温设备使用最多的两个行业。这两个行业的工厂规模正在急剧扩大，空分装置目前国内规模可达120000Nm3/h，液化天然气接收站的LNG储罐容积高达1600000m3/台。这些大型低温化工设备每天的能耗高达上万千瓦，对工厂的经济效益产生巨大的影响。另外，大型设备储存的介质数量巨大，这些介质皆是低温液体，很多还是易燃易爆介质。储存的介质泄漏汽化后的体积是液态体积的数百倍，一旦遇明火爆炸，结果是灾难性的。鉴于大型低温化工设备的重要性，对设备的保冷设计及保冷材料的探讨具有现实的意义。

参考文献

[1]李鸿发.设备与管道的保冷与保温[M].北京：化学工业出版社，2002.

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适宜的化工设备材料不仅能够保证化工设备的质量和功能，最主要的是保证了设备完成后的安全性，除此之外化工设备的设计还要满足于企业经济效益，经济效益的产生不仅要着眼于现在最主要的是要放眼于未来，为了长久的经济效益着想在设计化工设备的材料选择上就不能只贪一时的便宜，重视化工设备设计中材料的选择和应用的经济性和互换性，促进化工设备设计的可持续发展。

1.化工设备设计中材料选择和应用的重要意义

随着我国工业事业的快速发展，在工业中所需要的一些重要资源逐渐出现短缺现象，在化工设备设计中的材料稀缺问题越来越严重。社会发展中的各种需求剧增导致化工设备设计中的材料应用空间逐渐被缩减，为了应付这种情况化工设备在设计中针对材料的选择就必须要坚持经济性、持久性、适用性和环保性，充分利用有限的资源保证化工设备的可持续发展。

2.化工设备设计中材料选择与应用应该注意的事项

2.1在材料选择和应用中应该注意经济性和适用性

化工设备的材料选择与应用中经济性和适用性应该是其需要注意的事项之一，首先在材料选择中应该考虑到的就是社会材料中的稀缺性，我国工业发展速度非常快致使各种稀有材料的竞争特别大，为了使化工设备能够得到持久性的发展就必须要重视在设计材料中的经济性选择。

化工设备中有许多不同的工艺，制造这些不同化工设备所需要的材料性质也各有不同，不同的化工设备对材料性质的要求也各有不同，因此在化工设备设计中的材料的选择上就要针对不同的化工设备所需要满足的不同的要求进行选择，不然不仅使得化工材料得到浪费还会使所制造出的化工设备达不到应有的应用效果。所以在化工设备设计中材料的选择和应用的适用性显得相当重要。

2.2化工设备设计中材料的选择和应用应该重视绿色环保

绿色环保这一事项也应该被重视。绿色环保这一理念已经被牢牢深入到现在的社会中，不管各行各业要想实现持久性和可循环性发展都必须要首先遵从大自然，实现绿色环保。

环境污染已经成为国际性问题，在化工设备的设计中也应该将环境这一重要理念引入进去，因此在化工设备设计中材料的选择和应用要重视环境保护问题。化工材料一般都具有污染环境的效果，为了改变这一问题，在化工设备的设计中材料选择要遵循低耗能、低成本、高效率和低污染的基本原则，在材料选择和设计中尽可能的减少材料的消耗和能源的使用，以最低的成本消耗实现最高的经济效益，在环保的理念下实现可持续发展的绿色理念。

2.3在化工设备设计中的材料选择和应用中应该始终贯彻可持续发展观

可持续发展观已经成为目前整个世界的世界发展观，各个行业都在遵循着这一观点在进步发展。化工设备的材料选择在这一观点的指引下进行发展能够实现以上所阐述的绿色环保观点，也能有效实现低耗能、高效率的基本原则。使得原本就具有环境污染大源的化工设备继续的存在与工业型社会中，始终坚持贯彻可持续发展观也能促进科学技术的快速发展，充分的挖掘出设计材料的各种可用资源，保证化工设备在应用中的稳定、全面和可持续使用。

3.做好化工设备设计材料选择与应用的几点措施

3.1做好化工设备设计中碳素钢与合金钢材料的选择

在决定化工设备设计材料选择之前要首先了解和清楚材料的各种特质和所需要制造设备需要满足的要求。不仅要了解到各种材料的物理性质和、化学性质还要确保其安全性和经济实用性。

经研究表明碳素钢在加入一定比例的合金元素后能够形成合金钢，这种合金钢在强度和韧度上具有一定的优势而且还具有耐腐蚀、耐高温、耐磨损等方面的重要功能。尽管合金钢具有碳素钢所没有的一些特殊功能，但在化工设备的设计中仍然有合金钢不能完全取代碳素钢的地方，因此在碳素钢与合金钢两种材料的选择中应该根据化工设备具体的需要进行选择，才能使其设备的应用效果达到最佳。

3.2化工设备设计材料的选择要以其零部件的制造工艺为参考标准

在化工设备的加工作业中针对于各种工艺有着不同的工艺要求。各种不同工艺中所需要的材料和应用也完全不同，在设备设计中材料的选择就得遵从不同零部件的工艺要求进行，不按照制造标准进行可能会出现设计的设备不满足工艺要求无法正常的完成其工作，在降低设计成本中也要注意选择正确的制造材料，保证制造出适合有用的设备，这样才能使得经济效益达到最大化。在设计中为了尽量的降低生产成本还能尽量使用标准化和通用化的零部件使得设计过程简单化从而达到降低成本的目的。

3.3做好防腐设计

化工设备长期与一些腐蚀性较强的化工原料进行接触，防腐工作就显得相当重要。化工设备在日常的工作中由于受到各种化学物质的接触使得其受腐蚀性的可能相当高，而化工设备的磨损需要修复的费用又相当高，为了做好化工设备的保护措施在日常的防腐工作中就应该引起重视。首先在设计设备的材料选择中就要注重材料的耐腐蚀性，这是针对设备内部的防腐而言，其次就是要注重设备外部的保护，防止因交变应力而导致的疲劳腐蚀。

3.4在设计中应注重环保性与节能性结合

环保和节能这两方面已经受到社会的普遍关注，在化工设备的设计中针对材料的选择也要遵循环保和节能这两点。在材料选择中重视环保节能性能够使化工设备实现可持续发展，也为日后化工设备的应用奠定了良好的应用基础。实现环保节能性能够有效的节省成本降低损耗，实现经济效益最大化。

4.总结

在化工设备设计中材料的选择和应用已经成为普遍关注的重点之一。在材料选择中首先要引起重视的就是材料的环保节能性，环保节能工作的良好完成是实现可持续发展战略的重要基础，因此应该得到格外重视以促进我国社会经济的快速、稳定和可持续发展。

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中图分类号：C93 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）07-0-02

一、引言

融资租赁作为一种新的融资方式，宏观上来说其在扩大内需和引导资本合理配置等方面扮演了重要角色，微观上来说融资租赁对于企业快速获得先进的技术和设备、优化资本结构和避免技术更新导致设备陈旧的风险等方面具有重要的作用，因此有必要站在投资者的角度研究租赁策略。

在实际的租买决策中，由于激烈的市场竞争和快速的技术更新，决策者无法确定需要使用某项资产多长时间。如果一直租赁，当使用时间很长时，则租赁费用可能比直接购买花费更多；但如果一开始就购买，当突然不再需要使用时，决策者可能会付出更大的代价。为了在获得资产的使用权的同时降低使用成本，决策者有必要对租赁策略进行巧妙的设计，也就是说决策者需要在不知道需要使用该设备多长时间的情况下，做出租赁还是购买以及何时购买的决定，这是典型的占线问题。运用优化领域新兴的竞争分析理论解决占线问题受到了越来越多学者的关注，其中供占线决策者选择的策略集为 ，由离线对手发出的序列集为 ，决策者在不完全知道未来信息的条件下设计占线策略，并使之与完全知道未来输入信息的最优离线策略进行比较，在输入为的情况下，占线策略的费用表示为，离线策略的费用表示为，对于成本最小化的问题，如果满足条件，则称A是竞争比为的竞争策略，若某一占线策略的竞争比满足，则称是此问题的最优竞争比。竞争比的大小反应了占线策略的性能，竞争比越小占线费用和最优离线费用的比值就越小，那么占线策略的竞争性能也就越好，如果策略A的竞争比为，意味着对于任意输入，策略A的费用不超过最优策略费用的倍。

运用竞争分析的方法解决占线租赁问题源于Karp[1]提出的“雪橇租赁”模型，之后国内外学者对占线租赁问题进行的进一步研究主要集中在两个方向：一是，考虑租赁活动中存在的各种现实因素，使模型更加贴合实际。二是，改善决策信息和条件，从而改善竞争比性能。以往的研究都假设随着使用时间的结束设备变得毫无价值，但通常情况下企业融资租赁的标的物都是大型设备，而且不再需要使用时，可以选择将其在二手市场上出售来降低使用成本，Zhang（2011）基于传统的竞争分析给出了这类设备占线租赁的确定性策略[2]，但传统的竞争分析在设计策略时假设占线决策者对离线对手一无所知，而离线对手对占线决策者却无所不知，是对最坏情形的一种分析，从本质上来说是风险规避的。而现实中许多投资者希望自己能够管理与控制风险，有时为了获得更大收益，他们愿意承担一定风险。本文针对大型化工设备的特点，从风险-补偿的角度出发设计了其风险策略，使得风险偏好的投资者在预期成功时能够获得更好的收益，预期失败时风险也控制在决策者的承受能力之内。

二、数学符号及确定性策略

令为实际需要使用设备的时间段数；为大型化工设备单位时间内的折旧；为单位时间大型化工设备的租赁费用；大型化工设备在新货市场购买和在二手市场出售都会产生交易费用，这里假定相等且都为。假设：①因为出租方要获得一定的利润则有。②，否则购买设备单位时间的成本始终小于单位时间的租赁成本，决策者会在一开始就将设备买下，无需讨论。③为方便讨论，假设设备的价格保持稳定，即大型化工设备使用结束后在二手市场上的出售价格等于购入时的价格减去总的折旧，也就是说从购入设备到使用结束这段时间，使用成本为折旧费用和交易费用之和。那么，事先知道需要使用时间 的离线成本表示为：

其中。占线决策者事先对一无所知，设占线决策者的策略为时间段之前需要使用一直租赁，时间段及之后还需使用则立即购买设备，则占线成本表示为：

引理1对于大型化工设备，占线租赁最优的确定性策略是租赁时间段后购买，该策略的竞争比也是最优竞争比，具体证明过程参见文献[3]。

三、风险策略

引理1基于传统的竞争分析给出的确定性策略是对最坏情形的一种分析，导致策略过于保守。Al-Binali（1999）首先提出了风险补偿的概念并构建了最初的风险补偿模型[3]，当预测成功时能够获得补偿收益，当预测失败时风险也控制在容忍水平之内，称这种策略为风险策略。令策略A的竞争比为，传统竞争分析得到的最优竞争比为，那么策略A的风险表示为。令占线决策者的风险容忍度为 （，且值越大表明决策者越是风险偏好的），则风险容忍度内的占线策略集合为。令是预期的输入序列，预期成功策略A的约束竞争比为，则有：。预期成功的补偿收益表示为。基于以上分析，在预期下设计大型化工设备的风险策略，可以得到定理1。

定理1 在风险容忍度为的情况下，对于大型化工设备，当预期为时，引理1给出的确定性策略仍然是最优的风险策略，其约束竞争比为1；当预期时，最优的风险策略为租赁 时间段后购买，其约束竞争比为。

证明：根据引理1可知设备的使用时间可能多于也可能少于，那么有以下预期：

预期F1：，这种情况下占线决策者会选择一直租赁，与最优离线策略相同，那么对于任意，此占线策略总在集合中，所以其约束竞争比为1。

预期F2：，假设占线决策者的策略表示前段时间租赁，然后购买。离线对手为了使占线策略的竞争比达到最大，会选择输入为，即占线决策者刚刚购入设备，下一时间段立即不再需要使用该设备，此时占线策略的竞争比最大。那么策略的竞争比可以表示为，另外，当风险容忍度为时，考虑的策略还需满足策略集，进一步分析如下：

①若，即，则有，计算可得：

②若，即，则有，计算可得：，从而有的取值范围是：

若预期2预测成功，最优的离线策略是一开始就购买设备，那么约束竞争比可以表示为：，因为的值越小预期成功后获得的补偿收益越大，且有，再根据式（3）可知 可以使达到最小，带入得：。

四、实例分析

假设某大型化工设备每月的租金为元，该设备每月折旧为元，购买或出售该设备的交易费用为元，根据引理1可以得到最优的确定性策略为租赁个月后购买，其竞争比为。假设决策者的风险容忍度，那么根据定理1可以求得确定预期下的最优风险策略为租赁个月后购买，其约束竞争比为，由此可见风险策略的竞争比小于确定性策略的竞争比，表明风险策略的性能优于确定性策略。

五、总结

不确定条件下对设备租赁策略进行设计是企业运营常见的管理问题，本文针对大型化工设备的特点，将风险-补偿的思想引入到确定性策略，得到了其风险策略，弥补了传统竞争分析所给出的确定性策略过于保守的缺憾，使得投资者可以在预期成功后获得更好的收益，而且风险策略的竞争比小于确定性策略的竞争比，表明风险策略的性能优于确定性策略。值得继续研究内容有：①本文假定设备的价格保持稳定，但现实中由于激烈的市场竞争可能是不断波动的，这一点值得注意。②本文的折旧方法为直线折旧法，那么加速折旧法，即前期折旧多后期折旧少的占线租赁问题该如何考虑。③可以结合考虑利率、税收等更复杂现实因素。

参考文献：

[1] Karp R. K. Online algorithms versus offline algorithms How much is it worth to know the future[C]. //processing of the IFIP 12th world computer on algorithms， software， and architecture information processing.1992.