釜底阀在FMTP项目中的应用.pdf

第 5 2卷第 1 期 2 0 1 6 年 2 月 石油化工自动化 AUT0M ATI ON I N PE TR0一 CHE MI CAL I NDUS TRY Vo 1 ． 5 2 ，No ． 1 F e b r u a r y，2 0 1 6 釜底阀在 F MTP项 目中的应用 郑建生 中国天辰工程有限公司 仪表电气部， 天津 3 0 0 4 0 0 摘要 针对催化剂储罐中常规开关阀结构上存在死区、 易造成设备出料 口堵塞的缺陷， 采用釜底阀则是 良好的解决方案。详 细介绍了釜底阀的结构与特点， 并根据该项 目的工况特点， 选用了下展式釜底阀， 采用柱塞型结构， 且凸出的阀体部分与设备 P AD法兰尺寸 匹配 ， 实现 了结构 上的无死 区设 计 ； 通过采 用阀体外硬 密封 以及 阀内件 的硬化处理 ， 满 足了密封性 与耐磨 的要 求 ， 有效 地克服了介质易黏结 的问题 ， 取得 了良好 的应用效果 。 关键词 釜底阀柱塞型黏度密封性阀内件死区 中图分类号 T Q O 5 5 ． 8 1 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 7 7 3 2 4 2 0 1 6 0 1 0 0 7 6 0 2 F MT P 科技示范项目采用中国化学工程集团 公司与清华大学联合研发 的 F MTP工艺 ， 由甲醇 制得丙烯， 再以丙烯为原料， 采用美国鲁姆斯气相 合成工艺制取聚丙烯。 釜底阀主要用于各类反应釜 、 反应器 、 储罐 的 底部排料 ，打开及关断 的无死 区设计为其主要特 点。聚丙烯装置中， 催化剂储罐出料阀多处采用了 釜底阀。 1 釜底阀的结构与特点 釜底阀通常由阀体、 阀芯 、 阀杆 、 阀座、 执行机 构等组成， 通过阀杆推动阀芯上升或下降， 从而达 到开启与关闭的 目的。 1 ． 1 结构与分类 釜底阀的结构多样 ， 通常有两种分类方式 。 1 上展式与下展式 。按照 阀门开闭形式 的不 同， 可分为上展式 与下展式。阀门正确安装时 ， 阀 杆 向上运动 ， 阀门打开 ， 为上展式 ； 阀杆 向下运动 ， 阀门打开 ， 为下展式 。上展式釜底 阀， 阀芯在 阀门 体外动作， 其阀门体积更小， 但需要设备内有一定 的操作空间； 下展式釜底阀， 阀芯在阀体内动作， 阀 门体积更大， 无需操作空间。 2 碟片式与柱塞式。碟片式釜底阀阀芯为阀 瓣结 构 ， 阀杆较细 ， 行程较短， 阀门动作时 ， 阀芯始 终在流道内动作 ； 物料排放 时， 阀芯退至流道 内的 底部， 不可避免地将阻碍物料下排， 排放不畅。柱 塞式釜底阀采用阀芯阀杆一体化设计， 阀芯为柱状 结构， 阀杆较粗 ， 行程较长 ， 阀 门动作时 ， 阀芯可完 全退至流道外 ； 物料排放时 ， 阀芯对物料流动无影 响 ， 排放更流畅 。 1 ． 2无死区设计 釜底阀最大 的优点在于无死区设计 ， 该设计的 核心为P A D法兰与凸出型阀体的配合使用。 普通法兰由于在设备与法兰之间存在一段短 颈， 浆料、 粉料等易在其中凝结、 黏连， 这段短颈便成 为死区。釜底阀无死区的设计是借助于阀体与容器 底部的 P A D法兰连接。P A D法兰又称作盘座式法 兰、 凸缘法兰， 法兰片直接焊接在设备底部 ， 设备与 法兰之间不存在短颈 ； 其连接螺纹不是通透的光孔 ， 而是半通透的螺纹孑 L 。该设 计使得设备与 阀门之 间， 仅有设备的壁厚与法兰的厚度之和为死区。 为克服这段死区的影响 ， 釜底阀的阀座采用了 凸出设计 ， 阀座结构如图 1 所示。阀座凸出部分的 长度 z与外径 d可根据设备管 口的尺寸进行制 造， 与其匹配， 确保凸出部分伸入管口内， 并且两者 之间的空隙尽可能小。一些 优秀厂家 的釜底阀产 品， 其 柱 塞型 阀芯 与管 口内壁 的距 离 最小 可 达 2 mm， 这就确保 了大于 2 mm 的固体颗粒无法进 入缝隙， 有效防止了阀门的卡涩。 图 1 釜底阀阀座结构示意 1 ． 3 密封方式 釜底阀的密封有两种方式 ， 一种为软密封 ， 依 稿件收到 日期 2 0 1 5 1 11 2 ， 修 改稿收 到日期 2 0 1 5 1 20 4 。 作者简介 郑建生 1 9 8 4 一 ， 男， 天津人， 2 0 0 8 年毕业于天津大学 检测技术与自动化装置专业 ， 获硕士学位， 现就职于中国天辰工程 有限公司 ， 主要从事工业 仪表设 计工作 ， 任工程师 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 郑建生．釜底阀在 F MTP项 目中的应用 靠 。型环密封； 另一种为硬密封， 依靠金属密封线 密封 。密封的部位可在阀体 内， 也可在阀体外与设 备接 口处。阀体内密封， 凸出的部位为阀芯， 其尺 寸较小， 适用于管口内径较小的设备； 阀体外密封， 凸出的部位为阀体 ， 凸出部分尺寸较大 ， 但密封处 应力较大 ， 密封性强于阀体内的形式。 1 ． 4 阀芯形状 釜底阀的无死 区设计 ， 亦体现在 其 阀芯 形状 上。通常分为平面和弧面两种， 根据管口设备内壁 的形状， 选择阀芯形状， 以确保阀芯与设备内壁平 滑相接， 避免死区 。 1 ． 5 一体化温度测量解决方案 当工艺要求检测反应釜底 的温度时， 釜底阀可 提供一种一体化温度测量 的解决方案。测温元件 及其连接线贯穿执行机构 、 阀杆与 阀芯 ， 测温元件 置于阀芯内部， 即设备底部， 可保证测温的准确性 与连续性 。该一体化设计无需在设备上开孔 ， 也无 需拆卸 阀门， 即可抽取出来 ， 方便拆卸 ， 是一种温度 测量的优化方案 。 2 釜底阀在 F M T P项目中的应用 2 ． 1 工况特点 F MT P项 目聚丙烯装置 内的釜底 阀， 应用 于 储存、 排放催化剂介质的预制罐和计量罐等设备。 聚丙烯催化剂由固体催化粉末与液体丙烯混合而 成， 混合后 的催化剂为浆状介质 ， 黏度高 ， 易黏结 ， 并且具有腐蚀性和冲刷性。设备内为防止其黏结， 须使用搅拌器搅拌 ， 工况复杂而苛刻。 2 ． 2 选型要求 根据催化剂设备的工况特点， 罐体的物料出口阀 门为防止物料积聚黏结， 须要求采用无死区设计。 常规的开关 阀， 如球阀、 蝶 阀等 ， 都不适用于该 工况 。球阀在关闭时， 物料将存 留在阀球 内， 会黏 结并堵死整个阀f 1； 蝶阀在打开时， 由于开度有限 ， 会对物料排放产生较大的阻碍 。并且这两种 阀门 的排放 口都须配备法 兰短管 ， 排放后会形成死区 ， 物料黏结堵死整个流道。 釜底阀可有效解决常规开关阀的上述问题 ， 其 在选型上的要求如下 1 下展式。因阀门管 口紧贴搅拌器， 因而阀 芯不可伸出管口以外， 只能选择在阀体内动作的下 展式阀门。 2 柱塞型 。聚丙烯催化剂 为高黏度 浆体 ， 流 通时， 流道需通畅 ； 关闭时， 阀腔需清洁。采用柱塞 式阀芯， 在下料时可完全退至流道以外， 不会阻碍 物料的流出。同时柱塞式阀芯可充满整个阀体， 使 其具备自清洁的能力， 开闭时， 可通过切刮阀腔清 除物料， 防止浆体凝固。而碟片式阀芯在下料时会 对浆体形成一定的阻力 ， 由于阀腔较大， 且碟片型 阀芯不具备自清洁能力， 浆体易在腔体内壁凝固。 3 P AD法兰设计 。为避免加工造成 的误差 ， 采用了阀门厂家配备的 P A D法兰。相 比设备厂 商提供的法兰 ， 其加工精度更高 ， 匹配性强 ， 可确保 阀体与法兰的缝 隙小于 2 mm， 基本杜绝 了物料在 管 口交接处的堵塞 ， 确保 了阀门开闭的顺畅。 4 弧形阀芯。由于出料口处罐体内壁为弧形， 根据设备图纸， 阀芯设计成弧形， 使阀门与设备内壁 平齐， 避免在阀门与设备内壁交汇处形成死区。 5 阀体外硬密封。介质压力较高， 密封性要 求高 ， 采用金属密封线阀体外密封 ， 可获得更优 的 密封效果 。 6 阀内件硬化处理。考虑到催化剂浆料的冲 刷性 ， 阀门须选用硬 阀座 ， 阀座与 阀芯采用钨铬钴 合 金堆 焊 表 面处 理 和精 密加 工 技 术 ， 硬 度达 到 HRC 5 6以上 ， 具有高耐磨 、 耐腐蚀的性能。 7 一体化温度测量。原设计为阀体与温度变 送器独立设置， 采用一体化测量方案后， 优化了管 口设计 。 3 结束语 釜底阀在工业 中的应用极 为广泛 ， 在 聚氯 乙 烯 、 聚碳酸酯 、 聚苯 乙烯 、 聚酯工艺 中有 良好 的应用 业绩和使用效果 。在 P P生产工艺 中， 釜底 阀亦是 大量使用。设计中， 应根据工艺设备、 介质的工况， 结合釜底阀不同结构的特点， 合理选型， 提供良好 的解决方案。 参考文献 [ 1 ] 陆德民， 张振基， 黄步余． 石油化工自动控制设计手册F M] ． 3版． 北京 化学工业出版社 ， 2 0 0 0 ． [ 2 ] 孙晖． 釜底阀在控制系统中的应用I J ] ． 医药工程设计， 2 0 1 0 O 6 3 73 9 ． [ 3 ] 张建结． 兰州焦化塔底阀运行方法及使用总结[ J ] ． 甘肃科 技 ， 2 0 1 0 1 9 3 63 8 ， 1 1 0 ． [ 4 ] 王承杰． 新型釜底阀在 P V C装置中的开发和应用E J ] ． 聚氯 乙烯 ， 2 O O l o 1 6 0 ． [ 5 ] 郑成法， 陈万利． P V C反应釜底阀改进探讨I J ] ． 化学工程与 装备 ， 2 0 1 2 0 8 2 1 ， 8 6 8 7 ． [6 ] 郭选政 ， 姚亚峰 ， 李延 召． P A6 6聚合釜底 阀电气控制 系统的 改进口] ． 工程塑料应用， 2 0 0 6 0 8 6 9 7 0 ． [ 7 ] 武庭杰． 6 O r n 3 聚合釜底阀防泄漏 的探讨 [ J ] ． 大沽化工， 2 0 00 01 212 4 ． [ 8 ] 焦振江， 杨洪斌， 孙学武， 等． 7 O r n 3 聚合釜专用柱塞式放料 阀的进展与应用 _ J ] ． 聚氯乙烯 ， 2 0 0 5 0 6 4 24 2 ． [ 9 ] 佟建萍． 柱塞式进料碟阀在乙炔发生器中的应用[ J ] ． 盐业 与化工 ， 2 0 0 8 0 6 5 35 4 ． E l o 3 王家帮， 孔祥夷， 魏跃杰． 安全阀常见故障的分析与处理 r J 1 ． 化工设备与管道 ， 2 0 1 2 ， 4 9 O 3 7 67 8 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m