高压平行闸阀在加氢装置中的应用(1)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com) 无锡市亚迪流体控制技术有限公司 作者:苗同立

  高压加氢装置中使用的高压闸阀,基本用于紧急切断和紧急放空,对产品性能有很高的要求,分为两种结构,即传统的楔形闸阀和平行闸阀。描述了如何在加氢装置中的高温高压工况下选择合适的闸阀;主要介绍了各种闸阀的结构特点和适用范围,从而得出了新结构的高压平行闸阀更加适合在加氢装置中紧急切断和放空场合下适用。

  高压加氢装置是石油工业深加工的一种重要手段,通过加氢工艺,不但可以提高轻油回收率,而且能够提高燃料油的质量,从而提高炼油厂的整体效益。

  根据原料油的不同,加氢工艺分为汽油加氢、柴油加氢、煤油加氢、渣油加氢等。由于介质的特殊性,加氢工艺一般具有高压和临氢状态,并且伴随有硫化氢气体的产生,不仅操作压力很高(一般在15~20MPa),而且介质为氢气,易燃易爆。高压氢气具有很大的能量,一旦阀门出现问题,将产生不可挽回的损失,甚至导致重大事故的发生。

1、高压闸阀使用工况分析

  加氢装置中使用的高压闸阀,主要功能为紧急切断和紧急放空。紧急切断的介质为原料油、高低分液、高低分气;紧急放空的介质为高分气。原料油或高低分液都含有大量的氢气和硫化氢气体,压力为6.2~17.2MPa左右,有时会伴随着高温。因为需要紧急处理,所以要求闸阀动作速度非常快,在10s以内,而且要求实现零泄漏。

  目前这类阀门主要依赖进口,一方面是由于位置重要,一般不敢尝试使用国内产品;另一方面是国内很少有厂家能够提供与国外产品性能相当的产品,包括材料选择,加工制造,结构设计等。真空技术网(http://www.chvacuum.com/)经过调研发现无锡亚迪流体控制技术有限公司于2006年就研发及制造了此类阀门,2007年在陕西神木天元化工有限公司的加氢装置中得到实际验证,使用效果很好,达到了进口产品质量及水平,完全可以替代国外进口产品。

2、阀门结构选择原则

  该公司参照国外的做法,采用气动闸阀的结构。国内闸阀大体有两种结构:楔形和平行闸阀,表1针对每种结构的具体特点进行分析,以选择最理想的闸阀结构。

表1 楔形和平行闸阀的比较

高压平行闸阀在加氢装置中的应用

  根据这四种闸阀的结构特点和加氢装置的实际工况,该公司采用双平行闸阀结构,阀体阀盖采用自密封结构,可以满足零泄漏、动作速度快、耐高温高压等要求。下面针对以上四种结构特点具体分析选择平行闸阀的原因。

3、各种闸阀具体结构特点

3.1、常压楔形闸阀(垫圈密封型阀盖)

  常压楔形闸阀(垫圈密封型阀盖)的结构如图1所示。

高压平行闸阀在加氢装置中的应用

图1 楔形闸阀(垫圈密封型阀盖)

  执行机构的力作用在阀板上与阀座产生密封比压,从而达到密封效果。阀盖与阀体靠垫圈密封,密封压力不大于4.1MPa,可设计上密封结构。当温度高于400℃时,由于阀板的膨胀导致阀杆的向上膨胀,此时需要选择气动执行机构;如果选择电动执行机构,则阀杆很容易出现弯曲或动作不良现象。

  在高温、长期关闭状态下,阀打开时容易出现卡死现象,这是由于内外膨胀的不均匀性所致。该阀不可应用于危险性介质,如氢气等,当快速关闭时阀板对阀座会产生极大的冲击力,容易产生火花而出现危险状况。

3.2、楔形闸阀(自密封型阀盖)

  楔形闸阀(自密封型阀盖)的结构如图2所示。

高压平行闸阀在加氢装置中的应用

图2 楔形闸阀(自密封型阀盖)

  自密封结构可承受6.2MPa以上的压力,采用上密封结构,其他特点和楔形闸阀(垫圈密封型阀盖)相同。

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