Diez tipos comunes de selección de condiciones de trabajo de válvulas

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Válvula especial para unidades de hidrocraqueo y coquización de refinerías

La unidad de coquización retardada de refinería es un proceso en el que el residuo de vacío se craquea térmicamente en profundidad para generar gas, aceite ligero destilado y coque. Es un medio importante para que las refinerías mejoren el rendimiento de aceite ligero y produzcan coque de petróleo.

El proceso se divide en dos partes:

1. Coquización – producción continua
2. Descoquización – producción discontinua

Las entradas y salidas del horno de calentamiento y los tambores de coque están conectadas con una válvula de cuatro vías. La válvula de cuatro vías es un canal importante para conmutar el horno de calentamiento al tambor de coque. Es una válvula especial y se utiliza en ocasiones de alta temperatura. Su calidad afecta directamente la capacidad de producción del dispositivo. Tanto los diseños nuevos como los dispositivos antiguos en China utilizan principalmente válvulas de tapón de cuatro vías importadas, pero son caras.

La válvula de cuatro vías doméstica generalmente tiene problemas de estructura irrazonable, calidad inestable y fácil falla.

El hidrocraqueo de refinería es uno de los principales procesos de refinación de petróleo crudo. Debido a que la unidad de hidrocraqueo opera a alta temperatura y alta presión, el medio es hidrógeno y hidrocarburos inflamables y explosivos, y las condiciones de trabajo son especiales, por lo que el sellado debe ser confiable. Por lo tanto, se imponen requisitos más altos al diseño y la estructura de la válvula. Actualmente, la mayoría de las cuñas de acero inoxidable nacionales válvulas de compuerta y las válvulas de globo DC son las que se utilizan.

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Válvula especial para petróleo y gas

Para controlar el flujo de petróleo y gas, la válvula especial para petróleo y gas debe tener las siguientes propiedades básicas: sellado, resistencia a la compresión, seguridad, ajustabilidad, flujo de fluido y flexibilidad de conmutación.

Para medios de petróleo y gas inflamables y explosivos de alta presión, primero se debe resolver el sellado y considerar las condiciones especiales de trabajo de las válvulas especiales para petróleo y gas:

1. En el gas natural húmedo que contiene sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono, se plantean requisitos especiales para el material del cuerpo de la válvula.

2. Existen salmuera, ácido residual y otros medios corrosivos en el dispositivo de cabezal de pozo y el sistema de recolección y transporte, por lo que la selección de materiales del cuerpo de la válvula y los requisitos anticorrosión.

3. El polvo y las partículas sólidas aceleran la erosión y el desgaste de las partes de cierre de la válvula. Provocan el fallo rápido del par de sellado.

4. En exteriores en mesetas, desiertos y regiones alpinas, la fragilización por baja temperatura de materiales de la válvula, deformación por flexión, etc.

5. Las válvulas especiales para petróleo y gas utilizadas en tuberías de transporte a larga distancia requieren la misma vida útil que la tubería y no se reemplazarán durante décadas.

Todo esto demuestra que las válvulas especiales para petróleo y gas son diferentes de las válvulas ordinarias y tienen una alta fiabilidad.  en condiciones adversas, y cumplen los requisitos de alta resistencia y ausencia de fugas.

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Condiciones de trabajo con cloro

La selección de válvulas para condiciones con cloro debe referirse al “Sistema de Tuberías de Gas Cloro Seco” compilado por la Sociedad Americana del Cloro.

El servicio con gas cloro o cloro líquido es un servicio altamente corrosivo, especialmente si el servicio contiene agua. El HCl (ácido clorhídrico) formado por la mezcla de cloro con agua corroerá el cuerpo y los internos de la válvula.

Debido al alto coeficiente de expansión térmica del cloro, si el cloro líquido se sella en la cavidad de la válvula, la presión en la cavidad de la válvula aumentará rápidamente. Las válvulas utilizadas en esta condición deben tener una función fiable de alivio de presión de la cavidad intermedia.

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Condiciones de trabajo de congelación (baja temperatura)

Aunque las válvulas para servicio criogénico se basan en ASME B16.34 y normas API, estas válvulas también tienen otras características de diseño para garantizar un funcionamiento fiable en servicio criogénico. Dichas válvulas también pueden incorporar un diseño de extensión de bonete que extiende la distancia del empaque y el mecanismo de operación de los fluidos criogénicos, permitiendo así la operación del empaque del vástago a una temperatura más alta y asegurando que el mecanismo de operación de la válvula no se congele durante el servicio. La norma MISS SP-134 proporciona algunos detalles, incluido el diseño de la extensión del bonete.

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Condición de ácido fluorhídrico

Las válvulas utilizadas en servicio de ácido fluorhídrico deben limitarse a tipos de válvulas que hayan demostrado en servicio o que hayan sido probadas para manejar con éxito este servicio. Las válvulas que generalmente no brindan una oportunidad para la acumulación de materia sólida son el tipo de válvula preferido. Las operaciones de manejo de ácido fluorhídrico deben ser realizadas por técnicos cualificados que controlen estrictamente las válvulas del mercado. Los requisitos de diseño y material, así como los detalles de la geometría interna para estas (típicamente válvulas de acero al carbono con internos especiales de Monel o internos sólidos de Monel) son muy detallados y la válvula debe diseñarse para ser resistente a la corrosión por ácido fluorhídrico. En servicio que contiene HF, la inspección y prueba de la válvula deben ser superiores a las utilizadas para válvulas de proceso típicas.

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Condiciones de trabajo con hidrógeno

Las válvulas utilizadas en este servicio a menudo se especifican para que sean de alta calidad de fundición en comparación con los suministros de fundición convencionales. Debido a que el hidrógeno es un fluido extremadamente permeable, las válvulas conectadas por soldadura con clasificaciones de presión iguales o superiores a 600 psi reducen las posibles fuentes de fugas en servicio. API941 cubre la selección y el uso de materiales en servicio de hidrógeno.

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Condición de oxígeno

Las válvulas utilizadas en servicio que contiene oxígeno deben seguir la Norma CGA G4.4-2003 de la Compressed Gas Association “Oxygen Piping Systems” cuando sea aplicable. Las válvulas para este servicio deben estar completamente desengrasadas, limpias e instaladas en condiciones limpias y debidamente empaquetadas y selladas, ya que los aceites y grasas son altamente inflamables en presencia de oxígeno. La norma CGA G4.1 Cleaning Equipment for Oxygen Service proporciona orientación. Es necesario un manejo y almacenamiento adecuados antes de la instalación. Los materiales de cuerpo e internos de bronce o Monel adecuados para servicio con oxígeno se utilizan a menudo para evitar chispas e ignición por impactos mecánicos de alta energía. Existen grasas especialmente formuladas a base de silicona para su uso en servicio con oxígeno, ya que los aceites de hidrocarburos estándar no deben utilizarse en presencia de oxígeno.

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Flujo pulsante o inestable

Válvulas de retención utilizadas en flujos pulsantes o inestables, que requieren consideración especial, como las utilizadas en compresores alternativos, pueden abrirse y cerrarse rápidamente con cambios de flujo, lo que puede causar golpes y daños a la válvula. Puede haber opiniones diferentes sobre los tipos de válvulas utilizadas en flujos pulsantes e inestables, pero generalmente se recomiendan válvulas de retención de mariposa, válvulas de retención de plato oscilante y válvulas de retención de flujo axial para flujos pulsantes o inestables.

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Condición ácida (condición de H2S húmedo)

El uso de materiales de válvula en condiciones que contienen ácido debe cumplir con la norma NACE MR0103. Esta norma para la industria de procesamiento de hidrocarburos aguas abajo limita la dureza de todos los aceros; requiere el recocido en solución de aceros austeníticos; prohíbe el uso de ciertos materiales para piezas que contienen presión (incluidos los vástagos de válvula); y propone requisitos especiales para conexiones atornilladas, válvulas soldadas, etc. Se debe prestar atención a la responsabilidad del usuario en NACE MR0103, que establece que el usuario especificará si los pernos están expuestos a entornos que contienen H2S. A menos que lo especifique el usuario, los pernos que no están dentro de la válvula, como los pernos de conexión del bonete, a menudo están sujetos a normas de producto, y las condiciones que contienen azufre no se incluyen en dichas normas. La tornillería de cuerpo-bonete no necesita cumplir los requisitos de NACE si el material utilizado para la tornillería no está directamente expuesto al fluido del proceso. Si no se puede excluir o evaporar ninguna fuga de azufre de aceites que contienen azufre (como las válvulas de bloqueo), entonces la conexión atornillada debe cumplir con las normas NACE. Si se considera innecesario un material permitido por NACE, se debe prestar especial atención al material de la junta atornillada. Este requisito de dureza impuesto resultará en una reducción de la resistencia. La resistencia de los pernos de fijación del bonete se reducirá y puede no ser adecuada para las mismas condiciones de diseño que los materiales de tornillería estándar.

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Condiciones de viscosidad o curado

Las válvulas utilizadas en servicio viscoso o de curado, como azufre líquido o aceite pesado, a menudo requieren serpentines de vapor o camisas de vapor para mantener temperaturas de operación adecuadas para la operabilidad de la válvula. Se debe prestar especial atención a las válvulas de retención, ya que su respuesta histérica puede causar problemas operativos.