Клапаны для нефтехимических процессов: области применения, типы и руководство по выбору
Клапаны для нефтехимических процессов служат для изоляции оборудования, регулирования расхода, предотвращения обратного потока и обеспечения аварийного отключения на нефтеперерабатывающих и химических производственных установках. Выбор подходящего клапана должен учитывать характер рабочей среды, давление, температуру, риск коррозии, требования к выбросам и частоту эксплуатации.
Клапан WDL поставляет шаровые, задвижки, глобусные, обратные, дроссельные, клапаны типа «бабочка», заглушки и регулирующие клапаны для углеводородов, газов, пара, кислот, растворителей и инженерных сред.
Где используются клапаны на нефтехимических заводах?
На нефтехимических заводах клапаны используются повсеместно — от систем хранения сырья и реакционных установок до систем сепарации, теплообмена, компрессии, транспортировки продукции и инженерных сетей. Каждая технологическая зона предъявляет свои требования к герметичности, материалам, перепаду давления и приводам.
| Область процесса | Типичные носители информации | Нагрузка клапана | Распространенные типы клапанов |
|---|---|---|---|
| Подача и перемещение | Сырая нефть, нафта, промежуточные продукты и растворители | Изоляция, маршрутизация и аварийное отключение | Шаровые, задвижки, пробковые и обратные клапаны |
| Реакторы и технологические установки | Углеводороды, водород, катализаторы и химические вещества | Регулирование давления, температуры и расхода | Глобусы, шаровые и регулирующие клапаны |
| Дистилляция и фракционирование | Пары углеводородов, жидкость и рефлюкс | Изоляция, регулирование уровня и дросселирование | Запорные, шаровые, куловые и регулирующие клапаны |
| Пар и теплопередача | Пар, конденсат и горячие технологические жидкости | Изоляция, регулирование и обратный клапан | Gate, industrial globe valves, check and control valves |
| Кислотные и химические системы | Кислоты, щелочи, добавки и растворители | Коррозионно-стойкая изоляция и дозирование | Шаровые, пробковые, шаровые и клапаны с футеровкой |
| Факел и топливный газ | Топливный газ, сбросный газ и пары | Надежное перекрытие и безопасное регулирование давления | Шаровые, задвижки, обратные и регулирующие клапаны |
Клапаны WDL для нефтехимической промышленности
Данные изделия WDL демонстрируют конструкции клапанов, предназначенные для компактного отсечения, работы в условиях повышенных температур, с средами с системой обогрева и для технологических систем с поворотом на четверть оборота. Окончательный выбор необходимо сверить с техническим заданием проекта и классом материала трубопроводов.
Какие типы клапанов используются на нефтехимических заводах?
Шаровые краны
Шаровые краны обеспечивают быстрое срабатывание, низкие потери давления и герметичное перекрытие. Тип конструкции (с плавающим шаром или на цапфе), мягкие или металлические седла, система сброса давления в полости и противопожарные функции выбираются в зависимости от размера, давления и условий эксплуатации.
Задвижки
Задвижки используются для полного открытия или полного закрытия в системах транспортировки углеводородов, пара и инженерных сетей. Благодаря прямолинейному прохождению потока они обеспечивают низкие потери давления, однако стандартные клиновые задвижки не следует использовать для непрерывного регулирования расхода.
Глобусы и регулирующие клапаны
Глобусы и регулирующие клапаны служат для регулирования расхода, давления, температуры и уровня. При проектировании внутренних узлов необходимо учитывать кавитацию, испарение, газовые шумы, эрозию, диапазон регулирования и требуемый класс герметичности седла.
Обратные клапаны
Обратные клапаны предотвращают обратный поток через насосы, компрессоры и технологические линии. Правильный подбор размера и характеристик закрытия помогают снизить силу удара клапана, вибрацию и скачки давления.
Запорные клапаны
Клапаны с пробковым затвором представляют собой компактные запорные устройства с поворотом на четверть оборота и способны работать с определенными загрязненными, вязкими или коррозионно-активными средами. Конструкции со смазкой, втулкой и футеровкой отличаются по параметрам давления, температуры, технического обслуживания и выбросов.
Дисковые затворы
Поворотные заслонки отличаются компактностью и экономичностью при использовании в крупных магистралях технических жидкостей и охлаждающей воды. В случаях, когда требования к давлению, температуре или герметичности превышают стандартные условия эксплуатации с мягким седлом, можно рассмотреть возможность применения высокопроизводительных моделей или конструкций с тройным смещением.
Как условия технологического процесса влияют на выбор клапана?
Высокая температура: Повышенная температура снижает прочность материала и может превышать пределы, допустимые для мягких седел. Необходимо проверить номинальные значения давления и температуры, конструкцию металлических седел, уплотнение штока, материалы прокладок и коэффициент теплового расширения.
Коррозионные химические вещества: Выбор материала зависит от конкретного химического вещества, его концентрации, содержания воды, примесей, давления и температуры. Материал, который подходит для работы с разбавленной кислотой при комнатной температуре, может выйти из строя при использовании в горячем или концентрированном растворе.
Твердые вещества и катализаторы: Частицы могут вызывать эрозию обшивки, повреждать сиденья и скапливаться в полостях корпуса. Полностью открытые каналы потока, наплавка износостойким покрытием, контроль состояния полостей и подходящий крутящий момент привода могут повысить надежность.
Частые поездки на велосипеде: Автоматические клапаны требуют применения приводов соответствующего размера, износостойких подшипников и уплотнений, проведения надлежащих испытаний на ресурс и определения действий в случае отказа. Необходимо предусмотреть циклы запуска, остановки и аварийного режима.
Сбор за низкий уровень выбросов: Летучие органические соединения могут проникать наружу через набивку ствола, стыки корпуса и соединительные элементы. В техническом задании должны быть указаны: схема укладки набивки, динамическая нагрузка, качество поверхности, крепление болтами и испытания на выбросы.
Выбор материала и седла клапанов для нефтехимической промышленности
| Материал или сиденье | Типичные соображения | Проверка выбора |
|---|---|---|
| Углеродистая сталь | Общие обязанности, связанные с углеводородами, паром и инженерными сетями | Коэффициент коррозии, предельные значения для эксплуатации при низких температурах и в средах с содержанием сернистых соединений |
| легированная сталь Cr-Mo | Эксплуатация в условиях повышенной температуры с использованием водорода и пара | Температурные характеристики, сварка, термическая обработка и оценка повреждений, вызванных водородом |
| Нержавеющая сталь | Отдельные виды работ с химическими веществами, растворителями и коррозионно-активными веществами | Качество, воздействие хлоридов, температура и технологические примеси |
| Дуплекс или никелевый сплав | Более суровые условия коррозии | Точная химия, изготовление, гальванические эффекты и технические требования проекта |
| Мягкое сиденье | Герметичное перекрытие при совместимых температурах | Химическая совместимость, давление, набухание, проникновение и пожаробезопасная конструкция |
| Металлическое сиденье | Высокая температура, абразивные твердые частицы и интенсивные циклические нагрузки | Класс утечки, наплавка, задир, крутящий момент и тепловое расширение |
Какие стандарты имеют значение для арматуры, используемой в нефтехимической промышленности?
ASME B16.34 включает в себя номинальные значения давления и температуры, материалы, размеры, испытания и маркировку для многих типов промышленных арматур. В проектных спецификациях также могут содержаться ссылки на стандарты API, касающиеся шаровых, задвижек, пробковых и обратных клапанов, испытаний под давлением, испытаний на огнестойкость и аттестацию по утечкам.
Этот Страница Американского института нефти, посвящённая стандартам на нефтеперерабатывающее оборудование содержит перечень стандартов на арматуру, в том числе API 641, касающихся испытаний клапанов с поворотом на четверть оборота на утечки. В Руководство Агентства по охране окружающей среды США (EPA) по утечкам из оборудования указывает клапаны в числе компонентов, которые могут стать источником непреднамеренных выбросов, что способствует тщательному подбору уплотнений, проведению испытаний и техническому обслуживанию.
Как следует определять технические характеристики клапана для нефтехимических процессов?
- Определите среду: указать состав, концентрацию, примеси, содержание твердых веществ и фазу.
- Подтвердите условия: указать расчетные, рабочие, пусковые и аварийные значения давления и температуры.
- Определите функцию: изоляция, регулирование расхода, обратный клапан, аварийное отключение, сброс давления или слив.
- Выберите конструкцию: тип клапана, внутренний диаметр, класс давления, тип торцевого соединения и конструкция крышки.
- Укажите материалы: корпус, обшивка, сиденье, шток, уплотнение, прокладка и крепеж.
- Государственные требования к безопасности: требования по пожарной безопасности, антистатичности, ограничению неорганизованных выбросов и эксплуатации в условиях сернистой среды.
- Определение термина «привод»: ручное, электрическое, пневматическое или гидравлическое управление, включая положение при сбое и время закрытия.
- Список документации: сертификаты на материалы, протоколы испытаний, план контроля и необходимые разрешения.
Информация, необходимая для составления коммерческого предложения на клапаны
- Тип клапана, номинальный диаметр, класс давления и тип соединения
- Технологическая жидкость, состав, концентрация и содержание твердых веществ
- Расчетные и рабочие давление и температура
- Необходимые детали кузова, отделки, сидений, уплотнительные материалы и крепеж
- Расход, перепад давления или коэффициент Cv для задач регулирования
- Тип привода, источник питания, управляющий сигнал и действие в случае сбоя
- Применимые стандарты в области проектирования, испытаний, пожарной безопасности и выбросов
Часто задаваемые вопросы о клапанах для нефтехимических процессов
Какой клапан лучше всего подходит для изоляции углеводородов?
Часто используются шаровые и задвижки. Шаровые краны обеспечивают быстрое срабатывание и герметичное перекрытие, а задвижки — прямой путь прохождения потока. Окончательная конструкция определяется давлением, температурой, требованиями пожарной безопасности, наличием твердых частиц и частотой циклов работы.
В каких случаях требуется клапан с металлическим седлом?
Металлический седло может потребоваться в тех случаях, когда температура, абразивные частицы или интенсивные циклические нагрузки выходят за пределы допустимых значений для мягкого седла. Необходимо оценить класс герметичности, покрытие или наплавку, рабочий крутящий момент и тепловое расширение.
Почему требования к неконтролируемым выбросам имеют такое большое значение?
Из уплотнений штока и соединений корпуса могут выделяться летучие углеводороды или опасные газы. Системы уплотнений с низким уровнем выбросов, специально обработанные поверхности, подходящие крепежные элементы и квалификационные испытания помогают снизить уровень утечек.
Для чего нужен клапан с рубашкой?
Рубашка обеспечивает циркуляцию пара или другой теплоносителя вокруг корпуса клапана, что способствует поддержанию технологической температуры. В техническом задании необходимо указать давление в рубашке, соединения, слив и коэффициент теплового расширения.
Какие данные необходимы компании WDL Valve для подбора оборудования?
Укажите состав жидкости, давление, температуру, размер, класс, функцию клапана, материал, седло, способ привода, требования к утечке и применимые стандарты.
Обсудите возможности применения ваших клапанов в нефтехимической промышленности
Компания WDL Valve может проанализировать характеристики вашей технологической среды, риск коррозии, давление, температуру и требования к выбросам, чтобы порекомендовать подходящий тип клапана, материал, внутреннее укомплектование, седло и привод.
