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中阀小课堂 | 控制阀在石化行业的应用

发布时间:2022-08-16 收藏 浏览次数:1958 分享到:


控制阀是过程自动化装置中极为重要的设备之一。控制阀工作的好坏,直接关系到DCS控制系统的投运和工艺装置的运行。


1、石化行业


中国炼油工业经过建国60年来的发展,现已形成了较为完整的工业体系,炼油企业加大了结构调整的力度,将发展重点放在提高产品质量、调整布局、调整炼油装置结构和产品结构、节能减排、提高装置适应性等方面。同时,通过改扩建和新建相结合发展大型化、基地化、炼化一体化建设,逐步优化我国炼油工业布局,改变过去布局分散、规模较小、集中度较低的状况,向实现资源利用价值的最大化迈进。以下就以目前单体100万吨炼油装置对控制阀的典型应用做简要介绍。


1.1 常减压蒸馏装置


在这一部分控制阀的主要控制介质是以控制原油、脱盐水、高压燃料气、燃料油、蒸汽、除氧水、净化水为主。在蒸汽管线中最高使用温度达到了400℃,常一、二线,减二、三线及部分燃料油、闪底油温度都达到了250 ℃ 左右。


1.1.1 控制阀主要要求


1)控制阀类型:直通控制阀、三通控制阀,配用带手轮机构的双作用气缸活塞执行机构(原装进口),并备有储气罐。


2)工艺过程中的要求:三通控制阀满足流通能力,调节精度偏差控制在±5%。高达400℃的蒸汽管线及250℃的燃料油、闪底油要求控制阀在中高温下长期运行不失效。


3)注意事项:公称通径较大时,所需执行机构的输出推力较大,响应速度快,快速响应增加了阀门的启动载荷,对阀门整体结构设计要求高,对阀杆的设计强度及选材要求高。


4)材质选择及表面处理:公称通径大,阀内件要求高强度、耐腐蚀,故零部件须做特殊表面硬化处理;由于工艺介质含硫量高,阀体及阀内零部件必须采取特殊的抗硫处理;高达400℃的蒸汽管线及250℃的燃料油、闪底油要求阀内件的表面硬度高,表面硬化层在中高温下长期运行不失效。


1.1.2 控制阀主要技术参数


大口径直通、三通控制阀:DN300、350;压力等级Class 300。


超大口径直通、三通控制阀:DN400、450、500;压力等级Class 300。


高温高压直通控制阀:DN25~DN450;压力等级Class 300、Class 600。


1.1.3 控制阀结构设计的先进性


1)大通径及超大通径直通、三通控制阀的平衡式结构设计需要技术攻关。


2)常高温下的特殊表面硬化处理方式及有效工艺手段需要技术攻关。


3)高温高压下填料等金属和非金属密封副的可靠密封技术需要攻关。


1.2 催化裂化装置


此部分控制阀所控制对象多为蒸汽、凝结水或汽油、柴油等粗产品。腐蚀性较小,但一次蒸汽温度高达450℃。除氧水管线的工作压力最高可以达到5.6~6MPa,虽然压差较小,但其在小开度工况下由于噪音大需要采用低噪音控制阀。


1.2.1 控制阀主要要求


1)控制阀类型:直通控制阀。


2)工艺过程中的要求:要求控制阀在高温下长期运行不失效,低噪音设计。


3)注意事项:高温蒸汽下控制阀运行过程中的爬行及卡涩问题。


4)材质选择及表面处理:高温工况下零部件的特殊表面硬化处理;表面硬化层在中高温下长期运行不失效。


1.2.2 控制阀主要技术参数


高温蒸汽及过热蒸汽用降噪型控制阀:DN40~300;压力等级≥Class 300。


1.2.3 控制阀结构设计的先进性


1)长期高温工况运行下金属和非金属密封副的可靠密封技术需要攻关。


2)高温蒸汽的降噪设计、加工工艺及检测手段需要攻关。


1.3 加氢装置


加氢装置用关键控制阀:口径DN25~300;压力等级Class150、300、400、600、900、1500、2500。


低泄漏率套管阀:口径DN100~300;压力等级Class150、300、400、600;年生产量(达产)1000台。


1.4 催化重整装置


由于此部分较多的介质中都含有氢气或氢分子,所以阀内件基本采用以316L为主的材质,部分高温介质工况既要求抗氢脆又要求较高的表面硬化处理,此部分最高温度可达482℃。

催化装置用关键控制阀:口径DN25~300;压力等级Class150、300、400、600。


1.5 重点装置需求控制阀的规格及技术特点


公称通径 DN40、DN50、DN80、DN100、DN15O、DN200、DN250、DN300、DN350、DN400、DN450、DN 500 DN550、DN600或按用户管道口径要求设计。


公称压力 :C l a s s 1 5 0 、C l a s s 3 0 0 、C l a s s 6 0 0 、Class900、Class1500甚至更高。


控制阀特点:


阀芯是压力平衡式的,即在较高压力下也可以用较小的操作力对大口径阀进行操作。


阀体内腔为流线直通型,流体运动阻力小,可减少对阀体及阀内组件的冲击。


独特的流线型结构使流体压降损失小,更适合对介质压力、流量进行控制。


阀芯运动方向与流道同心,在阀体内同心的流动模式能够克服紊流引起的震动和噪声。


与同口径常规阀体流量相比,轴流阀提高了20%。


采用双重密封结构,其中轴向软密封可达气泡级密封。即使软密封损坏不能起到密封作用,硬密封仍能使阀的泄露量达到Ⅴ级。



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