Ventile für petrochemische Prozesse: Anwendungen, Typen und Auswahlhilfe
Ventile für petrochemische Prozesse dienen in Raffinerien und chemischen Produktionsanlagen dazu, Anlagenabschnitte abzuschotten, den Durchfluss zu regulieren, Rückfluss zu verhindern und eine Notabschaltung zu gewährleisten. Das richtige Ventil muss auf das Medium, den Druck, die Temperatur, das Korrosionsrisiko, die Emissionsanforderungen und die Betriebshäufigkeit abgestimmt sein.
WDL-Ventil liefert Kugel-, Absperr-, Kugel-, Rückschlag-, Absperrklappen-, Kegel- und Regelventile für Kohlenwasserstoffe, Gase, Dampf, Säuren, Lösungsmittel und Versorgungsmedien.
Wo werden Ventile in petrochemischen Anlagen eingesetzt?
In petrochemischen Anlagen kommen Ventile in den Bereichen Rohstofflagerung und Reaktionssysteme bis hin zu Trenn-, Wärmeübertragungs-, Kompressions-, Produktfördersystemen und Versorgungsanlagen zum Einsatz. Jeder Prozessbereich stellt unterschiedliche Anforderungen an Dichtheit, Werkstoffe, Druckverlust und Antrieb.
| Prozessbereich | Typische Medien | Ventilbetrieb | Gängige Ventiltypen |
|---|---|---|---|
| Zuführung und Weiterleitung | Rohöl, Naphtha, Zwischenprodukte und Lösungsmittel | Absperrung, Leitungsführung und Notabschaltung | Kugel-, Absperr-, Kegel- und Rückschlagventile |
| Reaktoren und Prozessanlagen | Kohlenwasserstoffe, Wasserstoff, Katalysatoren und Chemikalien | Druck-, Temperatur- und Durchflussregelung | Kugel-, Kugel- und Regelventile |
| Destillation und Fraktionierung | Kohlenwasserstoffdampf, -flüssigkeit und -rückfluss | Isolierung, Pegelregelung und Drosselung | Absperr-, Kugel-, Kugel- und Regelventile |
| Dampf und Wärmeübertragung | Dampf, Kondensat und heiße Prozessflüssigkeiten | Isolierung, Regulierung und Rückschlagventil | Tor, Industrie-Kugelhähne, Absperr- und Regelventile |
| Säure- und chemische Systeme | Säuren, Laugen, Zusatzstoffe und Lösungsmittel | Korrosionsbeständige Isolierung und Dosierung | Kugel-, Kegel-, Kugelventile und ausgekleidete Ventile |
| Fackelgas und Brenngas | Brenngas, Entlastungsgas und Dampf | Dichtes Absperren und sichere Druckregelung | Kugel-, Absperr-, Rückschlag- und Regelventile |
WDL-Ventile für den Einsatz in petrochemischen Prozessen
Diese WDL-Produkte veranschaulichen Ventilkonstruktionen, die für kompakte Absperrungen, Hochtemperaturanwendungen, beheizte Medien und Vierteldrehungs-Prozessanwendungen eingesetzt werden. Die endgültige Auswahl muss anhand des Projektdatenblatts und der Werkstoffklasse der Rohrleitungen überprüft werden.
Welche Ventiltypen werden in petrochemischen Anlagen eingesetzt?
Kugelhähne
Kugelhähne zeichnen sich durch eine schnelle Betätigung, geringe Druckverluste und eine dichte Absperrung aus. Je nach Größe, Druck und Beanspruchung werden schwimmende oder auf Drehzapfen gelagerte Ausführungen, Weich- oder Metallsitze, Druckentlastung im Hohlraum sowie brandsichere Merkmale ausgewählt.
Absperrschieber
Absperrschieber werden zur vollständigen Absperrung in Kohlenwasserstoff-, Dampf- und Versorgungsleitungen eingesetzt. Durch ihren geraden Durchflussweg verursachen sie nur geringe Druckverluste; Standard-Keilabsperrschieber sollten jedoch nicht zur kontinuierlichen Drosselung verwendet werden.
Kugelhähne und Regelventile
Kugel- und Regelventile regeln Durchfluss, Druck, Temperatur und Füllstand. Bei der Auslegung der Ventilinnenteile müssen Kavitation, Verdampfung, Gasgeräusche, Erosion, der Regelbereich und die erforderliche Sitzdichtheitsklasse berücksichtigt werden.
Rückschlagventile
Rückschlagventile verhindern den Rückfluss durch Pumpen, Kompressoren und Prozessleitungen. Die richtige Dimensionierung und die richtigen Schließcharakteristiken tragen dazu bei, das Zuschlagen der Ventile, Vibrationen und Druckstöße zu reduzieren.
Kegelventile
Kegelventile bieten eine kompakte Absperrung mit einer Vierteldrehung und sind für ausgewählte verschmutzte, viskose oder korrosive Medien geeignet. Geschmierte, mit einer Hülse versehene und ausgekleidete Ausführungen weisen unterschiedliche Druck-, Temperatur-, Wartungs- und Emissionsmerkmale auf.
Absperrklappen
Absperrklappen sind kompakt und wirtschaftlich für große Versorgungs- und Kühlwasserleitungen. Hochleistungsausführungen oder Ausführungen mit dreifachem Versatz kommen in Betracht, wenn die Anforderungen an Druck, Temperatur oder Absperrleistung über den üblichen Einsatzbereich von Klappen mit weichem Sitz hinausgehen.
Wie wirken sich Prozessbedingungen auf die Auswahl von Ventilen aus?
Hohe Temperatur: Erhöhte Temperaturen verringern die Materialfestigkeit und können die Grenzwerte für weiche Sitze überschreiten. Druck- und Temperaturwerte, die Ausführung mit Metallsitzen, die Spindeldichtung, die Dichtungswerkstoffe und die Wärmeausdehnung müssen alle überprüft werden.
Ätzende Chemikalien: Die Materialauswahl hängt von der jeweiligen Chemikalie, der Konzentration, dem Wassergehalt, den Verunreinigungen, dem Druck und der Temperatur ab. Ein Material, das bei Raumtemperatur mit einer verdünnten Säure kompatibel ist, kann in einer heißen oder konzentrierten Lösung versagen.
Feststoffe und Katalysatoren: Partikel können Verkleidungen abtragen, Sitze beschädigen und sich in den Hohlräumen des Gehäuses ansammeln. Durchgangskanäle, Aufschweißungen, ein optimiertes Hohlraummanagement und ein geeignetes Stellmoment können die Zuverlässigkeit verbessern.
Regelmäßiges Radfahren: Automatisierte Ventile erfordern richtig dimensionierte Antriebe, langlebige Lager und Dichtungen, geeignete Lebensdauertests und festgelegte Ausfallmaßnahmen. Dabei müssen Start-, Abschalt- und Notfallzyklen berücksichtigt werden.
Abgabe für emissionsarme Fahrzeuge: Flüchtige organische Verbindungen können durch die Stopfpackung, Gehäuseverbindungen und Anschlüsse entweichen. Die Anordnung der Stopfpackung, die dynamische Belastung, die Oberflächenbeschaffenheit, die Verschraubungen und die Emissionsprüfungen sollten in der Spezifikation festgelegt werden.
Auswahl von Werkstoffen und Ventilsitzen für petrochemische Ventile
| Material oder Sitz | Typische Überlegungen | Auswahlprüfung |
|---|---|---|
| Kohlenstoffstahl | Allgemeine Aufgaben im Bereich Kohlenwasserstoffe, Dampf und Versorgungstechnik | Korrosionszuschlag, Grenzwerte für den Betrieb bei niedrigen Temperaturen und in saurer Umgebung |
| Cr-Mo-Legierungsstahl | Einsatz von Wasserstoff und Dampf bei erhöhten Temperaturen | Temperaturbeständigkeit, Schweißen, Wärmebehandlung und Bewertung von Wasserstoffschäden |
| Edelstahl | Ausgewählte Anwendungen im Bereich Chemikalien, Lösungsmittel und korrosive Stoffe | Güteklasse, Chloridbelastung, Temperatur und Prozessverunreinigungen |
| Duplex oder Nickellegierung | Stärkere Korrosionsbedingungen | Präzise Chemie, Fertigung, galvanische Effekte und Projektspezifikation |
| Weicher Sitz | Dichtes Absperren bei kompatiblen Temperaturen | Chemische Verträglichkeit, Druck, Quellung, Permeation und brandsichere Konstruktion |
| Metallsitz | Hohe Temperaturen, abrasive Feststoffe und starke Zyklusbeanspruchung | Leckageklasse, Aufschweißung, Fressen, Drehmoment und Wärmeausdehnung |
Welche Normen sind für Ventile in der petrochemischen Industrie von Bedeutung?
ASME B16.34 umfasst Druck- und Temperaturwerte, Werkstoffe, Abmessungen, Prüfverfahren und Kennzeichnungen für zahlreiche industrielle Ventilbauarten. In Projektspezifikationen kann auch auf API-Normen für Kugel-, Schieber-, Kegel- und Rückschlagventile, Druckprüfungen, Brandprüfungen und die Qualifizierung hinsichtlich flüchtiger Emissionen verwiesen werden.
Die Seite des American Petroleum Institute zu Normen für Raffinerieanlagen listet Ventilnormen auf, darunter API 641 für die Typprüfung von Vierteldrehventilen hinsichtlich flüchtiger Emissionen. Die Leitfaden der US-Umweltschutzbehörde (EPA) zu Leckagen an Anlagen nennt Ventile als Bauteile, aus denen unbeabsichtigte Emissionen austreten können, und unterstützt damit eine sorgfältige Auswahl, Prüfung und Wartung der Dichtungen.
Wie sollte ein Ventil für petrochemische Prozesse spezifiziert werden?
- Bestimmen Sie das Medium: Angaben zu Zusammensetzung, Konzentration, Verunreinigungen, Feststoffgehalt und Phase.
- Bedingungen bestätigen: Angabe von Auslegungs-, Betriebs-, Anlauf- sowie Stördruck und -temperatur.
- Definieren Sie die Funktion: Absperrung, Drosselung, Rückschlag, Notabschaltung, Entlüftung oder Entleerung.
- Wählen Sie die Bauweise aus: Ventiltyp, Nennweite, Druckklasse, Anschlussart und Haubenausführung.
- Materialien angeben: Gehäuse, Verkleidung, Sitz, Schaft, Dichtung, Dichtungsring und Verschraubung.
- Staatliche Sicherheitsvorschriften: Anforderungen hinsichtlich Brandschutz, Antistatik, flüchtigen Emissionen und Säurebeständigkeit.
- Definition von „Betätigung“: manuell, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch, einschließlich Endlage und Schließzeit.
- Dokumentation zur Liste: Werkstoffzertifikate, Prüfberichte, Prüfplan und erforderliche Genehmigungen.
Erforderliche Angaben für ein Angebot zu Ventilen
- Ventiltyp, Nennweite, Druckklasse und Anschlussart
- Prozessflüssigkeit, Zusammensetzung, Konzentration und Feststoffgehalt
- Auslegungs- und Betriebsdruck sowie -temperatur
- Erforderliche Materialien für Karosserie, Verkleidung, Sitze, Dichtungen und Befestigungselemente
- Durchfluss, Druckverlust oder Cv-Wert für Regelungsaufgaben
- Antriebstyp, Stromversorgung, Steuersignal und Verhalten bei Ausfall
- Geltende Normen für Konstruktion, Prüfung, Brandschutz und Emissionen
Häufig gestellte Fragen zu Ventilen für petrochemische Prozesse
Welches Ventil eignet sich am besten für die Absperrung von Kohlenwasserstoffen?
Kugelhähne und Schieber sind gängige Optionen. Kugelhähne ermöglichen eine schnelle Betätigung und eine dichte Absperrung, während Schieber einen geraden Durchflussweg bieten. Druck, Temperatur, Brandschutzanforderungen, Feststoffdurchfluss und Schaltfrequenz bestimmen die endgültige Auslegung.
Wann wird ein Ventil mit Metallsitz benötigt?
Ein Metallsitz kann erforderlich sein, wenn Temperatur, abrasive Partikel oder starke Lastwechsel die Grenzen eines Weichsitzes überschreiten. Dabei müssen die Leckageklasse, die Beschichtung oder die Aufschweißung, das Betriebsdrehmoment und die Wärmeausdehnung bewertet werden.
Warum sind Vorschriften zur Vermeidung von diffusen Emissionen wichtig?
Aus Dichtungen und Gehäuseverbindungen können flüchtige Kohlenwasserstoffe oder gefährliche Gase austreten. Emissionsarme Dichtungssysteme, kontrollierte Oberflächenbeschaffenheiten, geeignete Verschraubungen und Qualifizierungsprüfungen tragen dazu bei, Leckagen zu reduzieren.
Was ist der Zweck eines Mantelventils?
Ein Mantel leitet Dampf oder ein anderes Wärmeträgermedium um den Ventilkörper herum, um die Prozesstemperatur aufrechtzuerhalten. Manteldruck, Anschlüsse, Entwässerung und Wärmeausdehnung müssen in der Spezifikation berücksichtigt werden.
Welche Daten benötigt WDL Valve für die Auswahl?
Geben Sie die Zusammensetzung der Flüssigkeit, den Druck, die Temperatur, die Größe, die Klasse, die Ventilfunktion, das Material, den Sitz, die Betätigung, die Anforderungen an die Leckage sowie die geltenden Normen an.
Besprechen Sie Ihre Anwendung für Ventile in der petrochemischen Industrie
WDL Valve kann Ihr Prozessmedium, das Korrosionsrisiko, den Druck, die Temperatur sowie die Emissionsanforderungen prüfen, um Ihnen einen geeigneten Ventiltyp, Werkstoff, eine geeignete Inneneinrichtung, einen geeigneten Sitz und einen geeigneten Antrieb zu empfehlen.
