技术文章

当前页面: 首页 >技术文章 >控制阀在PTA装置中的应用

控制阀在PTA装置中的应用

供稿:cwp_1950 2011/5/12 16:24:00

0 人气:978

1 引言
                                  
    近年来,聚酯行业在中国发展迅速,因而带动其原料PTA(精对苯二甲酸)行业的发展,很多企业纷纷投资于PTA装置的建设。由于PTA生产工况较为复杂,所以应用的仪表种类繁多,若仪表选型、材质选择错误,轻则造成介质泄漏、仪表损坏,重则引起装置停车甚至发生严重事故,在各类仪表的选型中,尤为重要且较为复杂的当属控制阀。
    在PTA装置中,应用的控制阀种类繁多且材质也不尽相同,其投资占整套装置现场仪表近50%。控制阀的选型不当经常发生,进而影响装置的正常生产,成为PTA生产的瓶颈之一。笔者工作至今,一直从事PTA工程设计中仪表方面的设计工作,现将控制阀选型心得浅述一二。

2 控制阀阀体形式的选择
                                  
    PTA流程由于其介质的多样性和流程的复杂性,装置中应用的阀门种类也较为多样,如某类工艺的PTA装置中就应用了近10种类型的阀门约380台。其中常见的几种类型如下。
    2.1 直通单座控制阀
    这类阀门属于20世纪60年代的产品,由于其调节性能优越、泄漏量小且结构较为简单,所以在各类装置中大量采用,也广泛应用在PTA装置大部分介质的控制中,这些介质绝大部分为洁净的气相或液相介质,如氮气、冷却水、PX(对二甲苯)、醋酸等。固体粉料介质或含有固体颗粒的介质则应避免使用此类阀门,以免造成阀门堵塞甚至因介质破坏密封面而造成泄漏。
    另外值得一提的是,在单座控制阀的基础上发展的直通双座控制阀,这类控制阀的不平衡力小,允许压差大,并且流通能力也比同口径的单座阀大。但是由于受加工限制和温度变化的影响,上下两个阀芯不能完全保证同时密封,所以此类阀门泄漏量大,易引起事故,并且由于其结构复杂,不便于维护及维修。在PTA装置的选型中,尽量避免选择此类阀门。
    2.2 球阀
    主要是指O型球阀,属于角行程类阀门。这类阀门采用双密封结构,其最显著的特点就是密封能力强,泄漏量小,并且响应迅速,执行动作快;阀门口径一般与工艺管道直径相同,流阻低;可调比高但是流量特性并不优越。正是由于上述特点,所以球阀往往用于两位式开关控制。在PTA装置中绝大部分紧急切断及顺序控制的工况都是通过球阀完成的。虽然在很多文献中曾提到球阀的另一个优点是介质流向的任意性,但是笔者在选型的过程中发现并不能完全信任这类说法,可能因为供货厂商的制造理念和工艺的不同而确定了介质流向的惟一性,球阀前后的密封结构不尽相同,这一点在阀门现场安装的过程中尤为值得注意。
    2.3 V型球阀
    V型球阀既优化了流量特性,具有很高的可调比,又保留了O型球阀的其他优点,并且还有其自身一个显著优点,就是V型缺口与阀座之间有剪切作用,特别适用于黏稠性介质、含有固体颗粒的介质或是纤维类介质的控制。这个优点正好满足PTA装置中固体浆料控制的要求,因而V型球阀在PTA装置中得到了大量和广泛的应用,成为继直通单座控制阀之后第二大应用数量的调节类阀门。
    2.4 偏心旋转阀
    亦称为凸轮挠曲阀或3偏心蝶阀,具有密封性能好、流通能力大、使用寿命长、调节性能高等特点,并且还具有一定的自清洁功能,使它更加优于其他类阀门。除此之外偏心旋转阀也具有一定的剪切功能,所以大有取代V型球阀之势。但是由于其密封面的制造工艺要求较高,所以在小口径的情况下,其价格要高于V型球阀。偏心旋转阀在PTA装置中也得到了很多应用,尤其是在大口径、需要实现快速联锁切断的工况下,偏心旋转阀更是成为首选。笔者翻阅了一些文献资料以及厂家样本,部分说法称偏心旋转阀可用于任意流向介质,也有部分说法称推荐安装于流闭工作状态,这样做是为了减少颗粒物对密封面的冲刷从而延长使用寿命。考虑到此种情况,笔者在阀门的选型工作中,参考了后一种说法,对于工艺不要求流闭工作状态的工况,还是优先选择了V型球阀。
    2.5 蝶阀
    结构较为简单,特别适合于大口径、大流量、低差压的工况,由于其同样具有一定的自清洁功能,所以可用于大部分洁净以及有悬浮颗粒物的介质,但是应用时需考虑这类阀门泄漏量大的问题,以及在大压差下工作会出现阀板关死后打不开、小开度下工作易震荡的特点。在PTA装置中,蝶阀主要应用在部分大口径的工况下,特别是一些放空管线以及冷却水、除盐水等的供料总管上。
    2.6 闸板阀
    多用在CTA,PTA等固体粉料的工艺管道上,连接形式可有多种选择,但是一般同蝶阀一样多选用法兰夹持式。此类阀门在选型中应考虑闸板结构形式,有单闸板和双闸板之分,双闸板坚实且不易变形,但是价格较单闸板阀门亦有较大提高。
    2.7 角阀
    角阀因其阀体一般为直角结构形式而得名。这类阀门在PTA装置中虽然数量少但是其投资却丝毫不低于上述任何一类阀门。这类阀门在PTA装置中担负着CTA,PTA浆料管线以及部分反应器、结晶器冲洗管线的控制和切断的任务,这些介质一般都具有高温、高压、腐蚀性强的特点,并且往往是固体悬浮物、气相、液相共存的介质,所以阀门经常面临易堵塞、易气蚀、强腐蚀、强冲刷的苛刻工况,故而其材质、连接方式、连接尺寸、流通能力、防气蚀能力、自清洁能力、密封性能等都成为选择此类阀门需要详细考虑和严格要求的参数,部分参数于下文中将有详细的阐述。
    2.8 套筒阀
    因其阀芯与阀座的特殊设计,可有效降低气蚀现象,并且在减噪性能上明显优于其他类阀门,但不适用于含有固体颗粒物的介质,故而在PTA装置中多用于蒸汽介质的工况。下面就阀门的其他通用参数分别予以介绍。
    

3 控制阀材质的选择
    

    材质作为控制阀一项重要参数,在选型时应引起高度重视,尽量做到既不低选引起严重腐蚀,又不高选增加投资。PTA装置中工况复杂,介质类型较多,所以材质的选择有很大难度,以下笔者仅结合在选型工作中的经验浅述自己的观点和看法。
    控制阀材质选择的总体原则是阀体材质与所连接的工艺管道材质相同或高出一个等级,阀芯、阀座、阀杆等与介质接触的关键部件材质至少与阀体材质相同或高出一个等级,执行机构、定位器外壳等非接液部件的材质根据环境状况适当选择。在PTA装置中,导致腐蚀的主要介质是含有氢溴酸以及醋酸的介质,并且其腐蚀性随着温度的升高而增强,所以用于这类介质的控制阀材质也因温度的不同而不同。笔者在进行选型工作中大致参考的原则:温度小于100℃时选择不锈钢316L;温度在100~135℃之间时选择双相钢2205或哈氏合金C276;温度大于135℃时选择钛材。对于其他介质,控制阀材质的选择详见表1所列。由于各国材料牌号标准以及各生产厂家遵循的牌号标准各不相同,这也给控制阀的选型工作带来了一定麻烦,表1中另列出了几种在PTA装置中常用的材质及其在几个不同国家的牌号。
                              表1 PTA装置控制阀材质选择及材料牌号对照表

 

                                 
    表1列举的材质在一套PTA装置中不一定全都会采用,每一种介质适用的材质也并不一定是惟一的,具体使用哪一种材质与装置投资、日常维护等因素都有关系,为此在表1的基础上另有如下补充。
    a)304/304L,316/316L的区别与选择。316和316L不锈钢是含钼不锈钢种,316L不锈钢中的钼含量略高于316不锈钢,由于钢中的钼元素,使得316/316L不锈钢总的性能优于304/304L不锈钢;此外316/316L不锈钢还具有良好的耐氯化物侵蚀的性能;316L不锈钢的耐碳化物析出的性能比316不锈钢更好,因而相比316不锈钢,316L不锈钢可用于更高温的状况;316/316L不锈钢都具有良好的焊接性能,但是316不锈钢的焊接断面需要进行焊后退火处理,而316L不锈钢则不需要进行焊后退火处理。根据上述特点,在PTA装置中,对于阀芯、阀座、阀杆等关键部件还应尽量保证其最低选择材质为316L不锈钢。
    b)考虑各种可能发生的工艺状况选择阀门材质。
    在工艺专业提交给仪表专业的条件表中,其工艺参数往往只是正常生产情况<

手机扫描二维码分享本页

工控网APP下载安装

 

我来评价

评价:
一般