滑板切断阀在环乙醇装置 —— 加氢催化剂工况上的成功应用案例

滑板切断阀在环乙醇装置

——加氢催化剂工况上的成功应用案例

 

如下图所示为我公司提供，用在神马万里化工环乙醇装置，加氢催化剂工况上的滑板切断阀。成功地解决了困扰企业因阀门使用寿命短，最 长仅3个月，而不得不频繁更换阀门的技术难题。滑板切断阀自安装至今已有4年时间无检修，使用寿命是其它（原使用阀门）阀门的16倍。

 

 

此工况介质为加氢催化剂（DH浆液），因介质中存在ZnSO4水溶液，含量3-5%；氧化锆颗粒，含量3-5%；钌锌母液；Zn（OH）2 ；Fe；和具有强腐蚀的稀H2SO4，PH值为5.5。

 

一、阀门介质工艺参数：

    泄漏等级：ANSI B16.104 VI级

    介质温度：160℃

    关闭压差：5.5MPa

    工作压差：2.5MPa

    公称口径：3/4”

    公称压力：1500LB

 

二、阀门工况技术难点

介质中因氧化锆颗粒物具有极 高的硬度，在介质压差作用下，对阀门内件造成非常严重的冲刷磨损；ZnSO4水溶液在条件成熟下产生的结晶体附着在阀门腔体、阀杆、阀座上，造成阀门启闭困难；因稀硫酸具有很强的腐蚀性。总体来说，介质工况存在介质冲刷、介质腐蚀和介质结晶卡阻阀门正常启闭的技术难题。要使阀门获得长的使用寿命和密封性能，必 须解决冲刷、腐蚀和卡阻的技术难题。

 

三、重庆川武仪表公司提供的解决方案

针对此种极 其严苛的介质工况，我公司的解决方案是采用结构防冲刷的滑板切断阀。

1、 解决介质腐蚀方面

阀体采用耐稀硫酸腐蚀的哈氏合金材料，阀内件采用具有耐酸碱和高硬度特性的陶瓷材料。

2、 解决介质冲刷方面

滑板阀采用直通流道，具有隐藏密封面功能的结构设计，当阀门在全开和全关时，密封面都被隐藏起来，完全不与介质接触，起到结构防冲刷的功能。

3、 解决介质卡阻方面

滑板阀采用动作方向与介质流向垂直的启闭方式，可形成强有力的剪切功能，在执行器的推力下可直接剪断附着的结晶物，而不损伤阀门密封面。

四、滑板切断阀的结构特点

1、滑板阀采用隐藏式密封面结构，结构防冲刷。

滑板阀

 

球阀

 

如上图所示，为仿真模拟介质在滑板切断阀、球阀半开时腔体内流动状态分布图。因滑板阀密封面与介质流向垂直，且采用直通式的流道，对介质流向改变小，阀腔内不会产生介质涡流冲刷磨损。介质只能沿密封面外沿流过，冲刷角度要么接近90°，要么接近0°，这两种角度都不会对阀内件造成冲刷损伤，介质冲刷磨损很小；另外在阀门全开和全闭时，阀门密封面被全部隐藏，故滑板切断阀具有结构防冲刷特性。解决了加氢催化剂工况下的颗粒物冲刷磨损的技术难题。对于球阀在半开状态时，因介质需要改变三次流向，才能通过阀门，会产生很激烈的涡流现象，介质冲刷角度在0～90°之间，这种角度会对阀内件造成极 大的冲刷磨损。这就是球阀结构不适合于在此工况上使用的原因。

 

2、滑板阀具有剪切、自洁和自研磨特性。

 

滑板阀启闭示意图

 

球阀启闭示意图

 

球阀损伤部位实物图

 

如上图所示，滑板阀的启闭方向与介质流向成90°，阀门动作时，阀板与阀座形成剪刀原理。假设有颗粒物或结晶物附着在密封面周围，当阀门动作时，阀板可轻松剪断（刮落/自洁）附着的颗粒物，而不损伤密封面（因密封面与受力面垂直）。自洁、剪切结构解决了ZnSO4结晶造成阀门密封面损坏或卡阻的技术难题。对于球阀来说，因阀门动作时，球心与阀座相对位移角度在0～45°之间（根据颗粒附着点或大小，距离阀座密封面的距离大小不同而不同）。这种角度非常容易造成密封面被颗粒物划伤或使阀门卡阻的现象产生。

 

3、滑板阀具有自动补偿机械磨损的功能，可实现持久密封性能。

 

 

滑板阀阀杆与阀板的连接为活动销连接，滑板可以在介质流动方向自由补偿因阀门正常启闭造成的机械磨损余量。此结构保证了阀板与阀座持久严密贴合，可实现持久的密封性能。

 

4、介质压力密封，阀前压力越大，密封力越大，越有利于阀门密封。

滑板阀采用面密封结构，阀板、阀座经过研磨，对研磨等工艺处理，密封面粗糙度可达镜面级，平面度达 0.2 微米以下，泄漏等级可达 ANSI B16.4 VI以上。另外，阀门的密封力来自于介质压力作用到阀板前后的静压力差进行密封，阀前压力越大，密封力越大，越有利于阀门密封。

 

四、结束语

因滑板切断阀具有的特性，通过生产实践，不仅能够在在加氢催化剂工况上使用，同样也可以在其它工况下使用且取得了很好的使用效果。如气固介质（冲刷+卡阻）、液固介质（冲刷+卡阻）、结晶结焦介质（卡阻）等工况使用。

 

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