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化工反應釜底放料閥
上海申弘閥門有限公司
1、化工反應釜底放料閥前言
之前介紹HTDQ96P1W電動超高溫蝶閥技術(shù)參數(shù)，現(xiàn)在介紹釜底閥顧名思義，是安裝在反應釜、儲罐和其他容器的底部作排料用。因為自動化水平的日益提高，釜底閥也從原本手動控制發(fā)展到自動控制，其除了原有的切斷功能外現(xiàn)在還可以進行調(diào)節(jié)控制，在關(guān)鍵的工藝場所還參與聯(lián)鎖控制。釜底閥現(xiàn)在化工、石油、冶金、制藥、農(nóng)藥、染料、食品加工等行業(yè)廣泛使用。本文旨在介紹釜底閥的結(jié)構(gòu)特點、選型的參考、一些特殊的應用以及一些設計注意事項。
2、化工反應釜底放料閥結(jié)構(gòu)特點
釜底閥是借助于閥門底部法蘭(凸緣)焊接或法蘭連接于反應釜或儲罐和其它容器的底部，因此，消除工藝介質(zhì)通常在容器出口的殘留現(xiàn)象，實現(xiàn)排空、排凈的功能。釜底閥是由閥體、閥芯、閥桿、閥座、密封圈、執(zhí)行機構(gòu)(電動、氣動)等組成。其原理通過閥桿推動閥瓣上升或者下降，從而達到開啟與關(guān)閉的目的。上展式罐底閥是閥桿上升，閥門開啟；下展式罐底閥閥桿上升，閥門關(guān)閉。(正常情況下閥門都為關(guān)閉狀態(tài))。圖1結(jié)構(gòu)為示意圖：
上展示和下展示結(jié)構(gòu)示意圖
圖1 上展示和下展示結(jié)構(gòu)示意圖
3、品牌釜底閥的優(yōu)勢
在某制藥廠的設計中就遇到了需要使用釜底閥的情況。鑒于釜底閥的實際操作情況(經(jīng)常開啟、關(guān)閉)以及工藝方面的要求，我們選擇了Flowserve和GUICHON公司的釜底閥門以保證出料閥門的安全性、可靠性。上述釜底閥的優(yōu)勢具體表現(xiàn)為：平接釜底閥(桶底閥)主要用于反應器，儲罐和其它容器的底部排料和無死區(qū)關(guān)閉。
無死區(qū)的實現(xiàn)借助于閥座與容器底部平行連接，因此消除工藝介質(zhì)通常在容器出口的殘留現(xiàn)象。
同時，采取短行程閥瓣的設計，節(jié)省氣缸執(zhí)行器的氣源消耗。
柱塞型為聚合物過程。
特氟隆涂層或內(nèi)襯
有助于防腐，耐化學污染以及雜質(zhì)粘結(jié)，除應用在聚合物系統(tǒng)外，也可應用在醫(yī)藥和食品工業(yè)。
下載閥門標準圖
主要特性
左：提升型 / 右：下降型
兩種閥瓣可供選擇。
左：提升型
右：下降型
多種結(jié)構(gòu)設計，可與各種容器配接
提供提升和下降兩種工作方式閥瓣
下降式閥瓣可與容器壁實現(xiàn)精密接口
提升式閥瓣可突破硬殼類物體的阻擋
閥門內(nèi)置傳感器(溫度計)，可測量容器內(nèi)的溫度
各種操作方式殼供選擇，例如手動，氣動（彈簧復位式，雙作用式、帶手輪和不帶手輪）電動，液動等
(1)其密封形式可以有軟密封和硬密封。根據(jù)需要時封面均可堆焊有硬質(zhì)合金，硬度可達到HRC44。其金屬硬密封(錐形密封面)可以保證密封等級達到Ⅵ。
(2)其結(jié)構(gòu)形式實現(xiàn)了*運行、全通徑、低壓降。
(3)采用螺栓加蝶簧結(jié)構(gòu)，可以自動調(diào)整來實現(xiàn)填料始終被壓緊。
(4)閥桿只升降不旋轉(zhuǎn)，減少了填料的損耗。
(5)閥座可以選擇可更換型，更換更方便。
(6)拋光的閥芯表面保證了無滯留區(qū)。
(7)閥門采用了防火安全的設計。
(8)如果安裝空間不夠，執(zhí)行機構(gòu)可安裝在側(cè)面。
(9)其它可選功能如下：
1)閥芯帶綜合溫度傳感器，在下文中有實際應用。
2)波紋管密封閥桿，應用波紋管是為了閥桿與閥體內(nèi)的工藝流體之間提供一個可軸向變形的金屬隔套、形成動密封，以消除閥桿處的泄露。
3)閥體帶清洗或排放噴嘴，可以對閥門進行清洗、排堵，增加了閥門的可靠性。
4)保溫夾套，可以根據(jù)工藝要求保護閥內(nèi)介質(zhì)不會在常溫下凝固或結(jié)晶。
5)用于真空工況。現(xiàn)在隨著釜底閥的應用越來越多，釜底閥的價格也隨之降低很多。在閥門性能、可靠性和諸多可選的功能方面，這些品牌產(chǎn)品還是有較大的優(yōu)勢。
4、釜底閥選型參考
以法國GUICHON閥門為例，介紹一下釜底閥的選型參考。首先，根據(jù)閥芯的形式主要可分為碟盤式和柱塞式兩種(見圖2、圖3)。
釜底閥在控制系統(tǒng)中的應用
圖2 碟盤式釜底閥示意圖 圖3 柱塞式釜底閥示意圖
(1)圖2為碟盤式釜底閥，它可分為上展式和下展式兩種。一般可選用上展式，但必須注意上展式需要閥芯向釜內(nèi)伸長一小段，當釜底結(jié)構(gòu)無法滿足上展式這個要求時則選用下展式，讓閥芯向閥內(nèi)動作，當然這樣會使閥門體積更大。
(2)圖3為柱塞式釜底閥，只有下展式一種。與碟盤式釜底閥相比較，它的下料更通暢，壓降更小，閥桿更大更結(jié)實，不過行程較長。價格上來說柱塞式的閥門相同口徑下一般要比碟盤式的高出3成左右。
釜底閥的出口角度可選擇45°、60°、90°，這可根據(jù)工藝的要求選擇。執(zhí)行機構(gòu)可以選擇電動和氣動的，材質(zhì)上除了不銹鋼外還有特殊的材料產(chǎn)品，如鈦、鋯、哈氏合金等。產(chǎn)品范圍包括了尺寸1/2”到8”、壓力等級從ANSI150到ANSI2500。
一,不銹鋼反應釜底閥的特點：
1、 結(jié)構(gòu)緊湊，可以確保在狹小的空間內(nèi)實現(xiàn)安裝。
2、 *，可自動排空。閥體由一整體材料精加工而成。
3、 使用于CIP和SIP流程，可高溫消毒，閥體內(nèi)表面采用機械拋光，粗糙度可達0.28μm。
4、 結(jié)構(gòu)不論是從流量，還是從工藝要求來看都很理想，此外在排空的時候不會產(chǎn)生揣流現(xiàn)象。
5、 可提供所有現(xiàn)行標準的接口，如焊接，快裝或螺紋接口等。
6、 采用的閥體材料為316L或304不銹鋼。
7、 可配備手動、氣動/
8、 采用焊接圈設計，減少了罐底的焊接工作的難度。
二,不銹鋼反應釜底閥的技術(shù)參數(shù)：
zui大工作壓力：1.0MPa (隔膜為乙丙橡膠，硅膠或氟化膠)
0.6Mpa（隔膜為聚四氟乙烯）
zui大工作溫度：150℃（根據(jù)使用條件）
閥 體 材 料：鑄鋼閥體GB/T1220（00Cr17Ni14Mo2）
ASTM/A276 UNS(316LL S31603)
5、特殊應用
5.1、釜底閥帶溫度測量
當生產(chǎn)上需要測量反應釜底物料的溫度，而反應釜底有盤管無法安裝溫度計，這時我們就選用了帶溫度測量的釜底閥，具體的結(jié)構(gòu)形式見圖4。溫度計就安裝在閥芯處，能有效地測量釜底物料的溫度，這樣就很好地滿足了工藝的測量要求。
釜底閥在控制系統(tǒng)中的應用
圖4 帶Pt100的釜底閥結(jié)構(gòu)示意圖
5.2、釜底閥帶調(diào)節(jié)功能
在某項目中有這樣的工藝狀況，某反應器底部物料排放至后端的離心機，這里需要釜底閥對物料的排放有所調(diào)節(jié)，放緩物料的排放速度。工藝上對調(diào)節(jié)要求并不是很高，所以，當時我們配置了定位器加兩個電磁閥來滿足調(diào)節(jié)要求。釜底閥的功能調(diào)節(jié)見圖5：
釜底閥在控制系統(tǒng)中的應用
圖5 帶定位器的釜底閥結(jié)構(gòu)示意圖
電磁閥1的作用是控制對釜底閥供氣排氣控制閥門開關(guān)，電磁閥2的作用是選擇定位器調(diào)節(jié)閥門還是讓電磁閥1來控制開關(guān)。
(1)電磁閥1得電，打開進氣；電磁閥2得電，選擇電磁閥1控制閥門；氣路如圖5符號①所示，釜底閥得氣打開。此時定位器不作用，設置為4mA確保狀態(tài)切換時閥門保持關(guān)斷狀態(tài)。
(2)電磁閥1失電，釜底閥向外排氣；電磁閥2得電，選擇電磁閥1控制閥門；氣路如圖5符號②所示，釜底閥失氣關(guān)閉。此時定位器不作用，設置為4mA確保狀態(tài)切換時閥門保持關(guān)斷狀態(tài)。
(3)電磁閥2失電，選擇定位器來調(diào)節(jié)閥門；閥門定位器得4mA~20mA信號來控制閥門；氣路如圖5符號③所示，釜底閥進行調(diào)節(jié)控制；此時電磁閥1失電向外排氣，確保狀態(tài)切換時閥門保持關(guān)斷狀態(tài)。
這種方法調(diào)節(jié)性能并不是太好主要因為是只選用了一般結(jié)構(gòu)的釜底閥，它的結(jié)構(gòu)形式并不具備調(diào)節(jié)特性而只是靠定位器做了簡單的調(diào)節(jié)，這也是考慮到工藝上調(diào)節(jié)要求并不是很高。確實釜底閥主要作為放料卸料用，普遍的還是用于開關(guān)閥的作用。釜底閥廠家介紹了有一種專門型號的釜底閥用于調(diào)節(jié)作用，這種調(diào)節(jié)性的釜底閥現(xiàn)用于PTA的項目中。這種特殊閥門的價格非常昂貴加之需要調(diào)節(jié)卸料的場合很少所以這種閥門現(xiàn)在使用的比較少。
6、注意事項
釜底閥作為一種結(jié)構(gòu)特殊的閥門在安裝方面需要特別的注意：
(1)釜底閥的開口尺寸大小、壓力等級以及所用的標準都需與設備上的法蘭一致。
(2)釜底閥的閥芯表面需與釜底面相平。
(3)如選用上展式閥門需確保釜底有足夠空間滿足閥芯行程范圍。
(4)反應釜材質(zhì)為搪玻璃。鑒于搪玻璃材質(zhì)的特殊性，安裝釜底閥時容易使搪玻璃表面損傷，所以，采取讓設備制造廠商統(tǒng)一集成釜底閥的措施，來減少安裝上可能帶來的麻煩，而釜底閥的性能由設計來確定。
腐蝕問題是影響反應釜使用壽命的一個主要因素，本文小編將向大家介紹一下反應釜經(jīng)常容易遭受腐蝕的部位、原因及解決方案
清理問題，應注意以下幾點：
1首先要經(jīng)常注意整臺設備和減速器的工作情況；
2電加熱介質(zhì)油每半年要進行更換；
3減速器潤滑油不足應立即補充；
4對夾套和鍋蓋上等部位的安全閥、壓力表、溫度表、蒸餾孔、電熱棒、電器儀表等要應定期檢查：如果有故障要即時調(diào)換或修理，
5設備不用時，一定用溫水在容器內(nèi)外壁全面清洗，經(jīng)常擦洗鍋體，保持外表清潔和內(nèi)膽光亮，達到耐用的目的。
人工進釜手工清除：成本低是其zui大*性，但是進釜之前需要數(shù)小時的通風換氣，清除過程中還須隨時監(jiān)視釜內(nèi)氧氣濃度，有缺氧的危險;同時人工刮鏟除了不能*清理之外，還會造成反應釜內(nèi)壁的滑傷，這些滑痕客觀上造成了殘留物的進一步附著。人進釜清理也會造成產(chǎn)品衛(wèi)生上的問題。反應釜一般來說，清理一臺釜所需時間約為半天至一天。
1孔蝕
1．1孔蝕的形成
孔蝕是在金屬上產(chǎn)生小孔的一種極為局部的腐蝕形態(tài)，也是破壞性和安全隱患zui大的腐蝕形態(tài)之一。它是一種局部的和劇烈的腐蝕形態(tài)，在局部形成一個或一些小孔，一般孔徑小于孔深，由于小孔向縱深發(fā)展因而易使金屬穿孔，經(jīng)常在突然問造成事故。因容器或管道突然穿孔，可燃性介質(zhì)外泄，經(jīng)常造成巨大事故。所以，它是一種比大面積均勻腐蝕更為危險的腐蝕形態(tài)．有一臺由愛爾蘭制造的，至今已經(jīng)使用了8年的反應釜，制造規(guī)范為ASMEVUl，全面檢驗時發(fā)現(xiàn)，上封頭人孔圈及向周邊擴展約500mm范圍內(nèi)存在大量的孔蝕現(xiàn)象，在人孔圈及其邊緣區(qū)域zui為嚴重，有深度約1．0-3．0mm呈蜂窩狀的腐蝕坑。腐蝕較嚴重的區(qū)域基本集中在上部的氣相空間，該區(qū)域介質(zhì)易滯流，即介質(zhì)的流動性相對較差。
1．2孔蝕原因
對于反應釜上部氣相部位的金屬表面，介質(zhì)是以氣液二態(tài)形式共存的，即附著在金屬表面上有液滴和氣態(tài)的介質(zhì)，它們的流動性相對較差，其中液滴更容易粘附。液滴中的高濃度腐蝕介質(zhì)使金屬表面的鈍化膜遭到破壞。在其遭到破壞的區(qū)域，金屬表面與液滴中活性離子接觸形成腐蝕的起始點，即形成初始腐蝕坑，隨著時間的推延，逐漸形成腐蝕狀況。
縱向生長是蝕孔的分布特征，并在一段很長的孕育期——數(shù)月或數(shù)年后才會出現(xiàn)可見的蝕孔，這主要取決于金屬材料和腐蝕介質(zhì)的種類。當pH值增高時，出現(xiàn)高度局部孔蝕(呈加速趨勢)，它是陽極反應的一種*形態(tài)，是一種自催化過程，在蝕孔內(nèi)腐蝕過程產(chǎn)生的條件既促進又足以維持蝕孔的活性。金屬在蝕孔內(nèi)的迅速溶解會引起蝕孔內(nèi)產(chǎn)生過多的正電荷，其結(jié)果就使氯離子遷入以維持電中性。蝕孔內(nèi)高濃度的氯化物水解，其結(jié)果會產(chǎn)生高濃度的氫離子。以上這兩種離子都足以促進大多數(shù)金屬和合金的溶解，其微小破損暴露的金屬表面成為陽極，未破損處成為陰極，陽極電流高度集中，使腐蝕迅速向內(nèi)發(fā)展形成蝕孔，通過自身的促進作用，蝕孔快速生長。因此，介質(zhì)易滯留的部位是孔蝕的多發(fā)區(qū)。對于上部的氣相空間，孔蝕多發(fā)于此，因為其視鏡和人孔部位等接管本身擁有一定的非流通空間，氫離子和氯離子可以在此處有較長時間的滯留，從而產(chǎn)生劇烈的孔蝕。蝕孔中留有高濃度的化合物鹽，由于氧在濃縮溶液中的溶解度實際上等于零，所以蝕孔內(nèi)不存在氧的還原。隨著蝕孔的加深，其介質(zhì)濃度越來越高，滯留時間越長，腐蝕速率也越快，而蝕孔附近的表面產(chǎn)生陰極氧還原使它不受腐蝕。綜上所述，在介質(zhì)靜滯的條件下，尤其是有覆蓋物的表面上，不銹鋼孔蝕通常多發(fā)生于此，然而在有流速的環(huán)境中，通常會使孔蝕減輕或基本停止，從而減輕反應釜的腐蝕。
1．3防腐措施
1)應充分考慮反應釜設計上的結(jié)構(gòu)合理性及其選材適用性等。在結(jié)構(gòu)上，應盡量減少易滯留腐蝕介質(zhì)的空間，同時增加介質(zhì)的流動性．特別是水平面上的封閉式接管，如人孔等，這些管孔盡量設計在垂直的表面上。因為在釜的頂部一般都以氣相介質(zhì)存在，在人孔圈這一部分空間里，介質(zhì)相對靜止，介質(zhì)蒸氣里的液滴倒掛在容器壁上，形成了一個局部腐蝕環(huán)境，液滴中活性離子在此表面附著，形成了一個孔蝕起始點，之后孔蝕逐漸發(fā)展。
2)在各金屬的連接處，應加工得更光滑圓潤些，如情況允許，可經(jīng)鈍化處理，從而使得致密的鈍化膜能更有效地防止腐蝕。
2下封頭應力腐蝕
2．1腐蝕開裂原因
反應釜封頭可通過旋壓或沖壓形成封頭，但通常采用旋壓封頭．但旋壓法生產(chǎn)的封頭，由于冷加工過程中會形成不均勻的塑性變形，從而產(chǎn)生冷加工殘余應力。內(nèi)表面受拉，外表面受壓．旋壓封頭冷加工成型，加工硬化使材料塑性降低，而此時的殘余應力將對封頭的脆斷傾向、疲勞壽命及應力腐蝕開裂產(chǎn)生較大的影響，尤其是對奧氏體不銹鋼，還將使其耐晶間腐蝕的性能降低。夾套內(nèi)介質(zhì)為水蒸汽或冷卻水，用戶位于沿海地區(qū)，水中含鹽量較高。在夾套廢棄不用時，由于結(jié)構(gòu)原因，夾套中的水無法排凈，夾套長期積液，因受釜內(nèi)料液的加熱，一部分水蒸發(fā)，水中氯離子濃度不斷增加，至使下封頭浸泡在腐蝕介質(zhì)中。下封頭外壁呈銹色，裂紋縱橫，而內(nèi)壁仍為不銹鋼原本的顏色，這就充分說明了存在腐蝕環(huán)境。
2．2防腐措施
1)去除夾套或改善夾套結(jié)構(gòu)。由于腐蝕是在夾套內(nèi)腐蝕介質(zhì)形成積液，而且長時間未被排盡，因此可去除夾套，改用內(nèi)置式盤管，或改善夾套結(jié)構(gòu)，在夾套zui低處開設排污口，從而有利于積液的排除。
2)夾套用水含氯離子濃度應小于25mg／L。
3)噴丸處理．對于有大小和正負之別的殘余應力，當其與外力疊加時，有可能成為適宜于應力腐蝕開裂的狀態(tài)，也有可能是相反的狀態(tài)．就殘余應力而言，如壓縮殘余應力存在于與腐蝕介質(zhì)相接觸的部位，防止應力腐蝕開裂，此法是非常有效的。
3不銹鋼襯里的腐蝕
3．1腐蝕原因
高壓反應釜的腐蝕破壞，大部分是由于在高溫高壓及強腐蝕介質(zhì)中產(chǎn)生的，不銹鋼襯里的腐蝕表現(xiàn)在破裂后的襯里表面，可見有明顯的點蝕坑，深淺各異且分布不均勻，中間部位較密，其余較；底部有淺而大的蝕坑，可能與氯化鈉晶體沉積有關(guān)．在端部出現(xiàn)點蝕坑，對于破裂泄漏的主裂紋，會在焊縫附近產(chǎn)生樹枝狀小裂紋。近年來，在銹鋼襯里的推廣使用中，極大地改善了設備的耐蝕性能，提高了其使用壽命．南方某化工機械廠生產(chǎn)的1Crl8Ni9Ti襯里反應釜在一般的化工生產(chǎn)中使用情況很好，取得了較好的經(jīng)濟效益。但也有用戶投訴使用一年多甚至不到一年就破裂泄漏，認為該反應釜質(zhì)量不合格而要求賠償。正是由于在高溫高壓下處理含氯物料，才會使得反應釜襯里在短期失效。
3．2氧化陽極處理防腐措施
對不銹鋼試樣進行陽極氧化處理試驗，陽極氧化處理會使襯里表面重新鈍化，減少襯里表面的不均勻性，從而提高材料的耐蝕性能和點蝕電位，這對于防止點蝕及應力腐蝕破裂的發(fā)生，起到了至關(guān)重要的作用。
陽極氧化的工藝條件為：25-135g／LH2SO，2-5g／LHNO3，0．1-0．3g／LNa2M。O4．溫度20-30℃，電流15～30mA／cm，時間20～30min，0．2％(NH)M。0溶液浸30min．將經(jīng)陽極氧化處理后及未經(jīng)氧化的試樣分別放在不同濃度的NaC1溶液中測定各自的點蝕電位.
經(jīng)過含MOO24一的硫酸溶液陽極氧化處理后，不銹鋼試樣會重新生成較厚且均勻含有鉬成分的鈍化膜，其耐Cl一的點蝕電位提高，即提高了它在含氯介質(zhì)中的耐蝕性能。將經(jīng)陽極氧化后的不銹鋼試樣和未經(jīng)氧化的試樣放在反應釜中進行現(xiàn)場掛片試驗，半年后取出觀察，經(jīng)陽極氧化處理后的試樣未發(fā)現(xiàn)有點蝕，而在未氧化處理的試樣中出現(xiàn)明顯的銹蝕點。因此提高不銹鋼襯里的防腐蝕性應采?。?/p>
①對于沒有經(jīng)過表面處理的不銹鋼襯里，由于會產(chǎn)生嚴重的點蝕穿孔甚至應力腐蝕破裂，故高溫高壓的含氯物料生產(chǎn)是不宜使用的。
②1Cr18Ni9Ti襯里可通過陽極氧化法，從而通過其臨界點蝕電位提高的方法，進行表面處理，使得抗氯的耐蝕性能極大地增強。
③襯里材料選用含鉬較高的1Crl8Ni9TiMo不銹鋼，可以大大提高抗點蝕能力。
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥針對孔蝕、下封頭應力腐蝕、不銹鋼襯里腐蝕3種反應釜常見的腐蝕問題，根據(jù)腐蝕的成因和機理，給出了相應的控制措施。防止孔蝕應盡量減少易滯留腐蝕介質(zhì)的空間，金屬的連接處應加工得光滑些．預防下封頭應力腐蝕應去除夾套或改善夾套結(jié)構(gòu)或噴丸處理等。針對不銹鋼襯里腐蝕，不宜用于高溫高壓的含氯物料生產(chǎn)等,反應釜腐蝕的合理保護，不僅增加了反應釜的實際使用年限，也大大降低了維修費用，提高了生產(chǎn)效率，從而極大地提升了經(jīng)濟效益。
7、體會
在釜底閥的選用過程中我覺得儀表設計工作除了關(guān)注儀表的適用條件、儀表性能外，必須對儀表的安裝十分注意，只有正確合理的安裝才能保證儀表的使用。特別是一些特殊的儀表它的安裝要求也會比較高，也需要保證操作過程中它的可靠性，這時，需要儀表設計人員和其他專業(yè)以及儀表廠商緊密配合，提供一整套合理的安裝方案才能使設計更加的合理。
釜底閥今后在控制系統(tǒng)中的應用會越來越多。在了解它的結(jié)構(gòu)特點，一些安裝要求后能更好的選用釜底閥來滿足設計和安全上的要求。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有：D941W-1C電動通風蝶閥在新余礦業(yè)應用
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