基于金属材料理化特性化工设备节能工艺的研究

研究金属材料的理化特性是研究化工设备节能的重要一部分，结合金属理化特性加强对化工设备节能装置的研发对促进化工设备节能具有积极意义。金属有很多的理化特性，金属的理化特性可以帮助区分各种金属的不同，不同的金属对化工设备的节能有不同的作用，通过研究金属特性研究化工设备是化工设备节能工艺研究的一个重要手段。
1　金属材料理化特性
金属理化特性包括：金属光泽，大多数金属都具有金属光泽，如银的银白色，金的金黄色；导电性，如：铜和银都有很好的导电性；导热性，金属都具有很好的传热性即导热性，银的导热性；延展性，大多数金属都具有延性和展性，金的延展性，可以拉伸为金丝，可以压成金箔；金属有自己的颜色，如：铜是红色的，铁是黑色的，镁是浅灰色的。金属的状态：常温下除汞外都是固体。钨是熔点最高的金属，最硬的金属是铬，最软的是铯。
金属材料的物理性质和化学性质对化工设备都具有影响。金属材料的物理性能对化工设备的加工工艺也有一定的影响。例如，高速钢的导热性较差，锻造时应采用低的速度来加热升温，否则容易产生裂纹；金属材料的化学性能主要是指在常温或高温时，金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力，如耐酸性、碱性、抗氧化性等。
2　金属材料对化工设备节能工艺的影响
2.1　研究金属热处理对化工设备节能的影响
金属材料的热处理是指将金属材质的工件放在一定的介质中，对其进行加热、保温、冷却等处理，通过这些方式改变金属材料表面或内部的组织结构来控制金属性能的工艺方法。将被处理过的已改变性质结构的金属材料用在化工设备上，达到节约能源的作用。如：将经过外加电源保护法的金属放在化工设备内，减少设备产生的腐蚀面，降低对化工设备处理的费用，延长化工设备的使用寿命。
2.2　化工设备常用金属材料加工工艺
化工设备常用的金属材料的加工分为冷加工和热加工。冷加工主要包括钳、刨、磨等。化工设备的热加工主要为铸造和锻压，锻压分为锻造和冲压。锻造和冲压都属于变形加工。锻造加工的历史比较长。锻造是用捶打和挤压的方式把金属锻造成型。冲压即冲击和挤压，冲压的加工方式主要应用于加工无烟囱锥度要求获得一定规格的零件。这种方式生产成本低，非常高效。
2.3　化工工艺可能用到的金属处理方法
（1）金属铸造工艺。金属铸造是指将熔融到一定程度的金属熔液倒入铸型中，经过冷却和凝结后得到预定形状铸件的工艺。金属铸造工艺可以避免使用机械化加工而产生的能量损耗。金属铸件的稳定性高，表面粗糙度低，易于人工掌握。
（2）金属材料切割。金属材料切割是指用机床等对坯料或工件进行切割，让工件成为所需的尺寸。金属材料的切削加工是机械制造工艺中的重要加工方法，可以达到工件所需的精度和表面粗糙度，在机械制造工艺中一直占有重要的作用。
（3）粉末冶金。粉末冶金是用金属或非金属为原材料经过一系列复杂的化工工艺形成金属材料，复合材料等。粉末冶金可以减少金属成分偏聚、不均匀等缔结问题。粉末冶金技术在化工工业、材料制备、纳米科技、新材料等领域都具有举足轻重的作用。
（4）金属焊接。金属的焊接是指在高温、高压或加热的方式下对金属或其他热塑性材料进行接合的制造工艺。好的焊接技术是机械制造的根本，如果焊接不恰当会直接影响产品的性能。好的金属焊接也可以提升化工设备的质量，增加化工设备的使用时间。
3　化工设备工艺的研究
金属材料对化工设备工艺的影响。金属材料的热膨胀性和磁性都会影响化工设备的正常使用，正确合理的使用金属材料，控制金属的热膨胀和磁性可以影响化工设备的准确性、稳定性和使用寿命。
在金属热加工和热处理的过程中控制金属热膨胀性，可以减少化学设备工件的变形和开裂。金属材料导磁的性能可以逐渐变为磁性，顺磁性材料在外磁场中可以被微弱的磁化，削弱外磁场对材料的影响。所以在有需要削弱磁场的仪器时，可以通过金属材料导磁化达到需要的目的。
4　化工设备节能减耗的方法
4.1　化工设备减耗方法
化工设备的主体材料对酸碱性的要求都很高，适合用于化工设备主体材料的金属有很多，但是那些金属的造价高，用于化工设备的制造并不符合化工工艺发展的合理性。为了找到适合代替昂贵金属的化工设备的金属材料，可以对一些金属材料进行处理。例如，利用化学腐蚀的原理对化工主体设备进行钝化或者电镀处理，阻止反应物对化工设备的腐蚀，降低化工设备的损耗。
4.2　化工设备节能方法
利用金属具有导热性的理化特性，对化工设备工作过程中产生的热量进行收集和贮存。导热性好的金属散热性也好，导热性的金属是银，铜和锌次之，可以用来收集化学反应过程中产生的热量。如：用导热性好的金属制作散热器、热交换器等化工设备的零件。提高能量的利用率，增加化工设备节能的效果。
5　化工工艺节能减耗的方法
5.1　加快化工工艺反应的时间
热管换热器可以加快化工工艺反应的时间，减少化工设备中反应进行的时间和热量的损耗，减少化工工艺冷热水交换时物质分离所造成的能量损耗。热交换管可以提高整个化工设备的能量运用率。热交换管在化工反应中灵活性很大，热交换管可以用作分离提纯。在化工工艺的热分馏中，采用热蒸馏的方法，可以解决堵灰和能量流失等问题。
5.2　减少化工工艺过程中的能量损耗
使用化工设备减少化工工艺反应过程中的能量损耗，利用金属的性质加强热泵的热收集能力，使化工设备工艺更加节能。例如，热泵。热泵可以利用自身的能量，凝聚介质中的热量。可以降低化工产品分离过程中的能量损耗，避免化工工艺发生过程中热循环系统逐渐升温而造成的体系不稳定问题，减少能量的流失。
6　结语
综上所，研究金属材料的理化特性对化工设备节能工艺的发展具有促进作用，例如：用一些导热性能好的金属材料可以收集化工设备工作中产生的热量，将收集的热量用作对某些设备的预热或者对需要加热的反应物进行加热处理。结合金属的理化特性发展化工设备的节能工艺，将减少财力和资源的损耗，在降低生产成本的同时提高能量的利用率。促进金属材料在化工设备发展中的作用。