Zehn gängige Arten der Auswahl von Ventilen für Betriebsbedingungen

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Spezialventil für Raffinerie-Hydrocracking- und Verkokungsanlagen

Die verzögerte Verkokungseinheit in Raffinerien ist ein Prozess, bei dem Vakuumrückstände thermisch gecrackt werden, um Gas, leichte Destillate und Koks zu erzeugen. Sie ist ein wichtiges Mittel für Raffinerien, um die Ausbeute an Leichtöl zu erhöhen und Petrolkoks zu produzieren.

Der Prozess ist in zwei Teile unterteilt:

1. Verkokung – kontinuierliche Produktion
2. Entkokung – diskontinuierliche Produktion

Der Einlass und Auslass des Heizofens und die Kokstrommeln sind mit einem Vierwegeventil verbunden. Das Vierwegeventil ist ein wichtiger Kanal zum Umschalten des Heizofens in die Kokstrommel. Es ist ein Spezialventil und wird bei hohen Temperaturen eingesetzt. Seine Qualität beeinflusst direkt die Produktionskapazität der Anlage. Sowohl neue Designs als auch alte Anlagen in China verwenden meist importierte Vierwege-Stopfenventile, die jedoch teuer sind.

Das heimische Vierwegeventil hat im Allgemeinen Probleme mit unvernünftiger Struktur, instabiler Qualität und leichtem Versagen.

Das Hydrocracking in Raffinerien ist einer der Hauptprozesse der Rohölraffination. Da die Hydrocracking-Einheit unter hohen Temperaturen und hohem Druck arbeitet, das Medium brennbarer und explosiver Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe ist und die Arbeitsbedingungen speziell sind, muss die Abdichtung zuverlässig sein. Daher werden höhere Anforderungen an das Design und die Struktur des Ventils gestellt. Derzeit werden die meisten heimischen Edelstahl-Keil- Absperrschieber und DC-Durchgangsventile verwendet.

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Spezialventile für Öl und Gas

Um den Fluss von Öl und Gas zu steuern, muss das Spezialventil für Öl und Gas folgende Grundeigenschaften aufweisen: Dichtheit, Druckfestigkeit, Sicherheit, Einstellbarkeit, Flüssigkeitsstrom und Schaltflexibilität.

Für Hochdruck-, brennbare und explosive Öl- und Gasmedien muss zuerst die Abdichtung gelöst werden, und die besonderen Arbeitsbedingungen von Spezialventilen für Öl und Gas müssen berücksichtigt werden:

1. Im nassen Erdgas, das Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid enthält, werden besondere Anforderungen an das Material des Ventilkörpers gestellt.

2. In der Bohrlochkopfvorrichtung und im Sammel- und Transportsystem befinden sich Sole, Restäure und andere korrosive Medien. Daher sind die Auswahl der Ventilkörpermaterialien und die Anforderungen an den Korrosionsschutz zu beachten.

3. Staub und Feststoffpartikel beschleunigen die Erosion und den Verschleiß der Ventil-Schließteile. Dies führt zu einem schnellen Ausfall des Dichtungspaares.

4. Im Freien in Hochebenen, Wüsten und alpinen Regionen, Tieftemperaturversprödung von Ventilmaterial, Biegeverformung usw.

5. Spezialventile für Öl und Gas, die in Fernleitungen eingesetzt werden, erfordern die gleiche Lebensdauer wie die Pipeline und werden jahrzehntelang nicht ausgetauscht.

All dies zeigt, dass Spezialventile für Öl und Gas sich von gewöhnlichen Ventilen unterscheiden und eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen  unter rauen Bedingungen und die Anforderungen an hohe Festigkeit und Dichtheit erfüllen.

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Chlorhaltige Arbeitsbedingungen

Die Auswahl von Ventilen für chlorhaltige Bedingungen sollte sich auf das von der American Chlorine Society herausgegebene “Dry Chlorine Gas Pipeline System” beziehen.

Der Dienst mit Chlorgas oder flüssigem Chlor ist ein stark korrosiver Dienst, insbesondere wenn der Dienst Wasser enthält. HCI (Salzsäure), das durch Mischen von Chlor mit Wasser entsteht, korrodiert den Ventilkörper und die Innengarnitur.

Aufgrund des hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Chlor kann sich der Druck im Ventilhohlraum schnell erhöhen, wenn flüssiges Chlor im Ventilhohlraum eingeschlossen ist. Ventile, die unter diesen Bedingungen eingesetzt werden, sollten über eine zuverlässige Mitteldruckentlastungsfunktion verfügen.

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Vereisungsbedingungen (Tieftemperatur)

Obwohl die Ventile für Tieftemperaturanwendungen auf ASME B16.34 basieren und API-Standards, verfügen diese Ventile auch über andere Konstruktionsmerkmale, um einen zuverlässigen Betrieb bei Tieftemperaturen zu gewährleisten. Solche Ventile können auch eine Haubenerweiterungskonstruktion aufweisen, die den Abstand der Packung und des Betriebsmechanismus von kryogenen Flüssigkeiten vergrößert, wodurch die Stangenpackung bei einer höheren Temperatur betrieben werden kann und sichergestellt wird, dass der Ventilbetriebsmechanismus während des Betriebs nicht einfriert. MISS SP-134 enthält einige Details, einschließlich des Designs der Haubenerweiterung.

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Bedingungen mit Flusssäure

Ventile, die für Flusssäure-Dienstbedingungen verwendet werden, sollten auf Ventiltypen beschränkt sein, die sich in der Praxis bewährt haben oder erfolgreich getestet wurden, um diesen Dienst zu bewältigen. Ventile, die im Allgemeinen keine Ansammlung von Feststoffen ermöglichen, sind der bevorzugte Ventiltyp. Die Handhabung von Flusssäure sollte von qualifizierten Technikern durchgeführt werden, die die Ventile auf dem Markt streng kontrollieren. Die Konstruktions- und Materialanforderungen sowie die Details der inneren Geometrie für diese (typische Ventile aus Kohlenstoffstahl mit speziellen Monel-Garnituren oder massiven Monel-Garnituren) sind sehr detailliert und das Ventil sollte so konstruiert sein, dass es gegen Korrosion durch Flusssäure beständig ist. Bei HF-haltigem Dienst sollten die Inspektion und Prüfung des Ventils höher sein als bei typischen Prozessventilen.

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Arbeitsbedingungen mit Wasserstoff

Ventile, die für diesen Dienst verwendet werden, werden oft auf eine hohe Gussqualität im Vergleich zu herkömmlichen Gusslieferungen spezifiziert. Da Wasserstoff ein extrem durchlässiges Fluid ist, reduzieren verschweißte Ventile mit einem Druck von 600 psi oder mehr potenzielle Leckagequellen im Betrieb. API941 behandelt die Auswahl und Verwendung von Materialien für den Wasserstoffdienst.

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Sauerstoffbedingung

Ventile, die für sauerstoffhaltige Anwendungen verwendet werden, sollten, wo zutreffend, dem Compressed Gas Association Standard CGA G4.4-2003 “Oxygen Piping Systems” folgen. Ventile für diesen Dienst sollten vollständig entfettet, sauber und unter sauberen Bedingungen installiert sowie ordnungsgemäß verpackt und versiegelt sein, da Öle und Fette in Gegenwart von Sauerstoff hochentzündlich sind. Anleitungen finden sich in CGA G4.1 Cleaning Equipment for Oxygen Service. Vor der Installation sind eine ordnungsgemäße Handhabung und Lagerung erforderlich. Körper- und Garniturenmaterialien aus Bronze oder Monel, die für sauerstoffhaltige Anwendungen geeignet sind, werden oft verwendet, um Funken und Zündungen durch mechanische Hochleistungsschläge zu verhindern. Es gibt speziell formulierte Silikon-basierte Fette für den Einsatz in sauerstoffhaltigen Anwendungen, da Standard-Kohlenwasserstofföle in Gegenwart von Sauerstoff nicht verwendet werden sollten.

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Pulsierender oder instabiler Durchfluss

Rückschlagventile verwendet in pulsierenden oder instabilen Strömungen, die besondere Berücksichtigung erfordern, wie z. B. bei Hubkolbenkompressoren, können sich schnell öffnen und schließen, was bei Strömungsänderungen zu Druckstößen und Schäden am Ventil führen kann. Es kann unterschiedliche Meinungen über die Arten von Ventilen geben, die in pulsierenden und instabilen Strömungen verwendet werden, aber im Allgemeinen werden Rückschlagklappen, Schrägscheiben-Rückschlagventile und Axialstrom-Rückschlagventile für pulsierende oder instabile Strömungen empfohlen.

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Saurer Einsatzbereich (nasse H2S-Bedingung)

Die Verwendung von Ventilwerkstoffen unter säurehaltigen Bedingungen sollte dem NACEMR0103-Standard entsprechen. Dieser Standard für die nachgeschaltete Kohlenwasserstoffverarbeitungsindustrie begrenzt die Härte aller Stähle; erfordert eine Lösungsglühung von austenitischen Stählen; verbietet die Verwendung bestimmter Materialien für drucktragende Teile (einschließlich Ventilstangen); und schlägt spezielle Anforderungen für Schraubverbindungen, geschweißte Ventile usw. vor. Die Verantwortung des Benutzers in NACE MR0103 sollte beachtet werden, die besagt, dass der Benutzer festlegen muss, ob die Schrauben H2S-haltigen Umgebungen ausgesetzt sind. Sofern nicht vom Benutzer spezifiziert, unterliegen Schrauben, die sich nicht im Ventil befinden, wie z. B. Haubenverbindungsschrauben, oft Produktstandards, und schwefelhaltige Bedingungen sind in solchen Standards nicht enthalten. Schrauben für Körper-Hauben müssen NACE-Anforderungen nicht erfüllen, wenn das für die Schrauben verwendete Material nicht direkt dem Prozessfluid ausgesetzt ist. Wenn eine Schwefelverunreinigung aus schwefelhaltigen Ölen nicht ausgeschlossen oder verdampft werden kann (z. B. bei Absperrschiebern), sollte die Schraubverbindung den NACE-Standards entsprechen. Wenn ein von NACE zugelassenes Material als unnötig erachtet wird, sollte der Schraubverbindung besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Diese auferlegte Härteanforderung führt zu einer Reduzierung der Festigkeit. Die Festigkeit der Haubenbefestigungsschrauben wird reduziert und ist möglicherweise nicht für die gleichen Auslegungsbedingungen wie Standard-Schraubenmaterialien geeignet.

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Viskosität oder Aushärtungsbedingungen

Ventile, die in viskosen oder aushärtenden Medien eingesetzt werden, wie z. B. Flüssigschwefel oder Schweröl, erfordern oft Dampfbeheizung oder Dampfmantel, um ausreichende Betriebstemperaturen für die Ventilleistung aufrechtzuerhalten. Besonderes Augenmerk sollte auf Rückschlagventile gelegt werden, da deren hysteretisches Verhalten zu Betriebsproblemen führen kann.