【收藏】阀门在化学工业中的应用大盘点！

 

化学工业极其多样化，已知产品超过 60000 种，而化学物质可能会影响阀门材料的选择、结构或设计。与所有工业领域一样，设计制造应用于化学工业的阀门，需要考虑安全、高效和可靠的过程操作等因素。

本文探讨在化学工业领域当中所应用的阀门种类以及注意事项等，为阀企及应用单位提供参考。

石化和聚合物领域

在化学工业中，石化产品是最大的细分市场之一，包括烯烃（乙烯、丙烯、丁二烯）和芳烃（苯、甲苯、二甲苯），并用于生产各种产品，比如由蒸汽裂化工艺生产的乙烯，进一步通过聚合生产聚乙烯和其他基于乙烯的衍生物。

在乙烯进入冷区之前，通常会使用分子筛床对其进行干燥。这些干燥床周围的阀门在吸附和再生过程中会受到各种热条件的影响。冷区的阀门需要应对低温和高压降。对于燃气控制来说，截止阀是主要的解决方案，但如果把可调范围这个因素考虑进去，那么分段球阀也是一个比较好的选择。在冷区，需要能够处理低温和高压降应用的阀门，而具有多级阀内件的截止阀有助于消除噪音和气蚀。

截止阀 Omega 多级防气蚀阀内件

金属阀座球阀是蒸汽裂解装置中干燥机的理想解决方案。这类阀门可以处理较大的温度波动和较为频繁的循环。与其他阀门设计相比，旋转阀易于操作、结构紧凑，而且还可以提供多种方向选择。

聚合过程需要处理含有聚合物、树脂和催化剂残留物的流体介质。这些流体介质会积聚在阀体腔中，影响阀门的使用，导致过程中断，从而给工厂造成相当大的损失。此外，高循环次数（每年高达 150 万次循环）也是需要面临的一个难题。处理干催化剂的催化剂系统周围的阀门会面临严重的阀内件腐蚀。考虑到安全和环保的重要性，还需要解决阀门的逸散排放和阀座泄漏问题。

同样，具有防固体阀座的金属阀座球阀具有优异的性能。防固体阀座有助于防止介质进入阀座区域。阀体和阀座之间紧密接触，与刮削式阀座设计，有助于去除积聚的颗粒。因此，对于聚合物浆料，分段球阀是非常有效的。

带防固体阀座和活载填料的球阀

带有对二甲苯等干流介质的芳烃装置会粘附在阀件表面，从而增大摩擦并加剧磨损。在一些分离过程中，阀门会进行大量启闭动作，因此需要精确控制。典型的解决方案包括采用刮削式阀座设计的金属阀座球阀，以及采用特殊涂层材料的分段球阀和偏心旋转旋塞阀，以应对强冲刷。三偏心蝶阀也可以适用于苯和甲苯萃取过程中的溶液。

化肥和农化领域

在农用化学品领域，氮肥占市场份额的50%以上，其中氨是关键成分，而氨的合成会用到氮和氢。来自蒸汽重整器的氢和氮的混合物进入到合成回路当中，分两个阶段压缩到2200-4400 psi (150-300 bar)的合成压力。氨转化过程需要温度和压力达到平衡。为了使催化剂有效，至少需要750°F(400°C)的温度。

氢气和氨气的高温高压对任何阀门来说都是一个严峻的挑战。由于所处理的介质具有毒性，因此排放控制至关重要。三偏心蝶阀为氨合成回路隔离和控制提供了最佳解决方案。这种设计能够减少磨损，并延长使用寿命，即便是在最恶劣的条件下，也能实现紧密关闭。

三偏心金属阀座蝶阀

采用硬质合金阀座可以减缓阀座磨损，实现最高流速。而且阀座通常是可互换的，不需要拆卸阀板和轴。活载荷阀杆密封是标准配置，阀门需要经过防火测试以及紧急关闭认证，达到安全完整性等级SIL3。

特种化学品的兴起

太阳能产业的蓬勃发展，极大地提高了对以多晶硅为关键原材料的光伏板的需求。多晶硅一直是半导体设备的原材料，典型的多晶硅工艺以SiO2（石英砂）为原料生产冶金级硅，也称为MG-Si。MG-Si是碳存在下在电弧炉中获得的。在这个过程中，原料、中间产物和副产物包括硅粉、氯气、氢气、氯化氢、三氯硅烷、二氯氢硅、氯化硅。氢气和三氯硅烷易燃，氯化氢具有极强的腐蚀性，四氯化硅是剧毒物质，因此，阀门的设计必须能够处理这些比较特殊的介质，尤其是高磨蚀性的硅粉。所有这些化学品都需要被捕获和回收，以减少原材料消耗并提高整体效率。

旋转阀杆操作、活载荷压盖填料和固有的防火安全设计，需要符合所有最新的排放和防火安全标准。软阀座球阀采用聚合物柔性唇密封设计，采用分子增强聚四氟乙烯作为阀座材料，即使在高循环操作下也能提供长期解决方案。

高要求的无机化学工艺

二氧化钛(TiO2)是另一种对阀门要求很高的应用。该材料通常用作涂料制造、造纸、塑料、橡胶、陶瓷和织物中的白色颜料。二氧化钛由钛铁矿或天然或合成金红石矿石生产。湿法硫酸法通常使用钛铁矿基原料，而高温氯化物法通常使用金红石基原料。

整个生产过程会让阀门暴露在高温、磨料浆和腐蚀的环境中。具有硬质合金涂层和波纹管阀座的金属阀座球阀最适合在高温下进行切断。在处理磨料浆料时，具有卓越弹性体技术的重型夹管阀是系统内截止和控制应用的理想选择。通过锥形套筒和智能定位器可以进一步提高其可控性，有助于延长维修间隔并显着降低维护成本。

夹管阀

氯碱也是阀门应用需要克服的难点之一。氯经过液化用于储存和运输，并通过汽化用于加工。对于液氯来说，建议使用带有 CS 阀体和蒙乃尔合金内件的阀门。而带有活载荷填料的双偏心蝶阀通常用于避免逸散性泄露。

将氯气液体转化为蒸气的过程需要在受控条件下施加热量，并通过调节热水或蒸汽来维持汽化器部分产生蒸汽的温度。尽管许多排水阀和隔离阀几乎用的都是螺纹端部球阀，但是如果要用于调节温度时，则会用到旋转球阀。

此外，PFA 衬里球阀、蝶阀以及隔膜阀广泛应用于盐水制备和烧碱生产中，以防止出现腐蚀的情况。

技术让化学工艺更安全

智能控制器与安全可靠的阀门和执行器完美结合，开创了一个增强安全性和可用性的时代。经过SIL3认证的智能电磁阀具有部分行程测试功能，能够确保紧急关闭阀能够在关键时刻稳定发挥作用。先进的智能开关和调制控制器可以确保高定位精度和快速响应。现代阀门选择和选型程序可以确保最佳的阀门性能和过程控制。

NDX阀控制器

基于 FDT/DTM 的开放式技术可实现控制器与设备管理和状态监测系统之间的无缝连接。收集并分析阀门性能趋势的相关数据，有助于预测性维护并减少计划外停机的时间。 

与所有其他行业一样，化工行业也在竞相实现第26届联合国气候变化大会上所设定的净零排放目标。各个企业都在积极布局能源优化、替代能源的使用和实现脱碳目标，这将在未来几年持续为阀门企业带来新的机遇和挑战。

 --------来源于《阀门公众号》