Dix types courants de sélection des conditions de fonctionnement des vannes

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Vanne spéciale pour unité d'hydrocraquage et de cokéfaction en raffinerie

L'unité de cokéfaction retardée de raffinerie est un procédé dans lequel le résidu sous vide est craqué thermiquement en profondeur pour générer du gaz, de l'huile légère distillée et du coke. C'est un moyen important pour les raffineries d'améliorer le rendement en huile légère et de produire du coke de pétrole.

Le procédé est divisé en deux parties :

1. Cokéfaction – production continue
2. Décoquage – production discontinue

L'entrée et la sortie du four de chauffage et le tambour de coke sont connectés à une vanne à quatre voies. La vanne à quatre voies est un canal important pour commuter le four de chauffage dans le tambour de coke. C'est une vanne spéciale utilisée dans les occasions à haute température. Sa qualité affecte directement la capacité de production de l'appareil. Les nouveaux équipements et les anciens appareils en Chine utilisent principalement des vannes à boisseau à quatre voies importées, mais elles sont coûteuses.

La vanne à quatre voies domestique présente généralement des problèmes de structure déraisonnable, de qualité instable et de défaillance facile.

L'hydrocraquage de raffinerie est l'un des principaux procédés de raffinage du pétrole brut. Comme l'unité d'hydrocraquage fonctionne à haute température et haute pression, le milieu est de l'hydrogène et des hydrocarbures inflammables et explosifs, et les conditions de travail sont spéciales, l'étanchéité doit donc être fiable. Par conséquent, des exigences plus élevées sont placées sur la conception et la structure de la vanne. Actuellement, la plupart des vannes à soupape à coin en acier inoxydable domestiques Vannes à opercule et des vannes à soupape DC sont utilisées.

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Vanne spéciale pour le pétrole et le gaz

Afin de contrôler le débit d'huile et de gaz, la vanne spéciale pour l'huile et le gaz doit posséder les propriétés de base suivantes : étanchéité, résistance à la compression, sécurité, ajustabilité, débit de fluide et flexibilité de commutation.

Pour les fluides pétroliers et gaziers à haute pression, inflammables et explosifs, le problème d'étanchéité doit d'abord être résolu, et les conditions de travail spéciales des vannes spéciales pour pétrole et gaz doivent être prises en compte :

1. Dans le gaz naturel humide contenant du sulfure d'hydrogène et du dioxyde de carbone, des exigences spéciales sont formulées pour le matériau du corps de vanne.

2. Il y a de la saumure, de l'acide résiduel et d'autres milieux corrosifs dans le dispositif de tête de puits et le système de collecte et de transport, d'où la sélection des matériaux du corps de vanne et les exigences anticorrosion.

3. La poussière et les particules solides accélèrent l'érosion et l'usure des pièces de fermeture de la vanne. Cela entraîne une défaillance rapide de la paire d'étanchéité.

4. En extérieur sur les plateaux, les déserts et les régions alpines, la fragilisation par basse température de matériaux des vannes, déformation par flexion, etc.

5. Les vannes spéciales pour pétrole et gaz utilisées dans les pipelines de transport longue distance nécessitent la même durée de vie que le pipeline et ne seront pas remplacées pendant des décennies.

Tout cela montre que les vannes spéciales pour pétrole et gaz sont différentes des vannes ordinaires et ont une fiabilité élevée  dans des conditions difficiles, et répondent aux exigences de haute résistance et de non-fuite.

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Conditions de travail contenant du chlore

La sélection des vannes pour les conditions contenant du chlore doit se référer au “ Système de pipeline de gaz de chlore sec ” compilé par l'American Chlorine Society.

Le service avec du chlore gazeux ou liquide est un service hautement corrosif, surtout si le service contient de l'eau. Le HCl (acide chlorhydrique) formé par le mélange de chlore et d'eau corrodera le corps et la garniture de la vanne.

En raison du coefficient de dilatation thermique élevé du chlore, si du chlore liquide est scellé dans la cavité de la vanne, la pression dans la cavité de la vanne augmentera rapidement. Les vannes utilisées dans ces conditions doivent avoir une fonction fiable de décharge de pression de la cavité médiane.

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Conditions de travail par grand froid (basse température)

Bien que les vannes pour service cryogénique soient basées sur la norme ASME B16.34 et les normes API, ces vannes comportent également d'autres caractéristiques de conception pour assurer un fonctionnement fiable dans les services cryogéniques. De telles vannes peuvent également intégrer une extension de chapeau qui augmente la distance entre le presse-étoupe et le mécanisme de commande par rapport aux fluides cryogéniques, permettant ainsi au presse-étoupe de la tige de fonctionner à une température plus élevée et garantissant que le mécanisme de commande de la vanne ne gèle pas pendant le service. La norme MISS SP-134 fournit certains détails, y compris la conception de l'extension de chapeau.

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Condition d'acide fluorhydrique

Les vannes utilisées dans le service d'acide fluorhydrique doivent être limitées aux types de vannes qui ont fait leurs preuves en service ou qui ont été testées avec succès pour ce service. Les vannes qui ne permettent généralement pas l'accumulation de matières solides sont le type de vanne préféré. Les opérations de manipulation d'acide fluorhydrique doivent être effectuées par des techniciens qualifiés qui contrôlent strictement les vannes sur le marché. Les exigences de conception et de matériaux, ainsi que les détails de la géométrie interne pour ces vannes (typiquement des vannes en acier au carbone avec des garnitures spéciales en Monel ou des garnitures pleines en Monel) sont très détaillés et la vanne doit être conçue pour résister à la corrosion par l'acide fluorhydrique. Dans les services contenant du HF, l'inspection et les tests de la vanne doivent être plus rigoureux que ceux utilisés pour les vannes de procédé typiques.

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Conditions de travail avec présence d'hydrogène

Les vannes utilisées dans ce service sont souvent spécifiées pour être de haute qualité de coulée par rapport aux approvisionnements de fonderie conventionnels. Parce que l'hydrogène est un fluide extrêmement perméable, les vannes à raccordement soudé avec des classes de pression supérieures ou égales à 600 psi réduisent les sources potentielles de fuite en service. L'API 941 couvre la sélection et l'utilisation des matériaux dans les services d'hydrogène.

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Conditions d'oxygène

Les vannes utilisées dans les services contenant de l'oxygène doivent suivre la norme CGA G4.4-2003 de la Compressed Gas Association “ Oxygen Piping Systems ” le cas échéant. Les vannes pour ce service doivent être entièrement dégraissées, propres et installées dans des conditions propres, correctement emballées et scellées, car les huiles et graisses sont hautement inflammables en présence d'oxygène. Des directives sont fournies dans la norme CGA G4.1 « Cleaning Equipment for Oxygen Service ». Une manipulation et un stockage appropriés sont nécessaires avant l'installation. Les corps et garnitures en bronze ou en Monel adaptés aux services contenant de l'oxygène sont souvent utilisés pour éviter les étincelles et l'inflammation dues à des impacts mécaniques à haute énergie. Il existe des graisses spécialement formulées à base de silicone pour une utilisation dans les services contenant de l'oxygène, car les huiles hydrocarbonées standard ne doivent pas être utilisées en présence d'oxygène.

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Flux pulsé ou instable

Clapets anti-retour Utilisées dans des flux pulsés ou instables, qui nécessitent une attention particulière, comme celles utilisées dans les compresseurs alternatifs, peuvent être ouvertes et fermées rapidement avec des changements de débit, ce qui peut provoquer des coups de bélier et endommager la vanne. Il peut y avoir des opinions divergentes sur les types de vannes utilisés dans les flux pulsés et instables, mais généralement les clapets anti-retour à battant, les clapets à plateau incliné et les clapets anti-retour à flux axial sont recommandés pour les flux pulsés ou instables.

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Condition acide (condition H2S humide)

L'utilisation de matériaux de vanne dans des conditions acides doit être conforme à la norme NACE MR0103. Cette norme pour l'industrie de traitement des hydrocarbures en aval limite la dureté de tous les aciers ; exige le recuit de mise en solution des aciers austénitiques ; interdit l'utilisation de certains matériaux pour les pièces contenant de la pression (y compris les tiges de vanne) ; et propose des exigences spéciales pour les raccords boulonnés, les vannes soudées, etc. L'attention doit être portée à la responsabilité de l'utilisateur dans NACE MR0103, qui stipule que l'utilisateur doit spécifier si les boulons sont exposés à des environnements contenant du H2S. Sauf spécification par l'utilisateur, les boulons qui ne sont pas à l'intérieur de la vanne, tels que les boulons de raccordement du chapeau, sont souvent soumis aux normes de produit, et les conditions contenant du soufre ne sont pas incluses dans ces normes. Le boulonnage corps-chapeau n'a pas besoin de répondre aux exigences NACE si le matériau utilisé pour le boulonnage ne supporte pas directement le fluide de procédé. Si une fuite de soufre provenant d'huiles contenant du soufre ne peut être exclue ou évaporée (comme pour les vannes d'arrêt), alors le raccordement boulonné doit être conforme aux normes NACE. Si un matériau autorisé par NACE est jugé inutile, alors une attention particulière doit être portée au matériau du joint boulonné. Cette exigence de dureté imposée entraînera une réduction de la résistance. La résistance des boulons de fixation du chapeau sera réduite et peut ne pas convenir aux mêmes conditions de conception que les matériaux de boulonnage standard.

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Conditions de viscosité ou de durcissement

Les vannes utilisées dans les services visqueux ou de durcissement, tels que le soufre liquide ou le fioul lourd, nécessitent souvent un traçage à la vapeur ou des chemises à vapeur pour maintenir des températures de fonctionnement adéquates pour la maniabilité de la vanne. Une attention particulière doit être portée aux clapets anti-retour car leur réponse hystérétique peut causer des problèmes opérationnels.