Dieci tipi comuni di selezione delle condizioni operative delle valvole

1

Valvola speciale per unità di hydrocracking e coking in raffineria

L'unità di coking ritardato della raffineria è un processo in cui il residuo sotto vuoto viene sottoposto a cracking termico profondo per generare gas, olio distillato leggero e coke. È un mezzo importante per le raffinerie per migliorare la resa di olio leggero e produrre coke di petrolio.

Il processo è diviso in due parti:

1. Coking – produzione continua
2. Decoking – produzione discontinua

L'ingresso e l'uscita del forno di riscaldamento e del tamburo del coke sono collegati con una valvola a quattro vie. La valvola a quattro vie è un canale importante per commutare il forno di riscaldamento nel tamburo del coke. È una valvola speciale utilizzata in occasioni ad alta temperatura. La sua qualità influisce direttamente sulla capacità produttiva dell'unità. Sia i nuovi progetti che i vecchi impianti in Cina utilizzano per lo più valvole a tappo a quattro vie importate, ma sono costose.

La valvola a quattro vie domestica presenta generalmente problemi di struttura irragionevole, qualità instabile e facile guasto.

L'idrocracking di raffineria è uno dei principali processi di raffinazione del petrolio greggio. Poiché l'unità di idrocracking opera ad alta temperatura e alta pressione, il mezzo è idrogeno e idrocarburi infiammabili ed esplosivi, e le condizioni operative sono speciali, quindi la tenuta deve essere affidabile. Pertanto, vengono posti requisiti più elevati sulla progettazione e sulla struttura della valvola. Attualmente, la maggior parte delle cunei in acciaio inossidabile domestiche valvole a saracinesca e valvole a globo DC sono utilizzate.

2

Valvola speciale per petrolio e gas

Per controllare il flusso di petrolio e gas, la valvola speciale per petrolio e gas deve possedere le seguenti proprietà di base: tenuta, resistenza alla compressione, sicurezza, regolabilità, flusso del fluido e flessibilità di commutazione.

Per fluidi di petrolio e gas infiammabili ed esplosivi ad alta pressione, è necessario risolvere innanzitutto la tenuta e considerare le condizioni operative speciali delle valvole speciali per petrolio e gas:

1. Nel gas naturale umido contenente idrogeno solforato e anidride carbonica, vengono poste esigenze speciali per il materiale del corpo valvola.

2. Ci sono salamoia, acido residuo e altri fluidi corrosivi nel dispositivo di testa pozzo e nel sistema di raccolta e trasporto, quindi la selezione dei materiali del corpo valvola e i requisiti anticorrosione.

3. Polvere e particelle solide accelerano l'erosione e l'usura delle parti di chiusura della valvola. Ciò causa il rapido cedimento della coppia di tenuta.

4. All'esterno su altipiani, deserti e regioni alpine, l'infragilimento a bassa temperatura di materiali delle valvole, deformazione per flessione, ecc.

5. Le valvole speciali per petrolio e gas utilizzate nelle condotte di trasporto a lunga distanza richiedono la stessa durata della condotta e non verranno sostituite per decenni.

Tutto ciò dimostra che le valvole speciali per petrolio e gas sono diverse dalle valvole ordinarie e hanno un'elevata affidabilità  in condizioni difficili e soddisfano i requisiti di elevata resistenza e assenza di perdite.

3

Condizioni operative con presenza di cloro

La selezione delle valvole per condizioni contenenti cloro dovrebbe fare riferimento al “Sistema di condotte per gas cloro secco” compilato dall'American Chlorine Institute.

Il servizio con cloro gassoso o cloro liquido è un servizio altamente corrosivo, specialmente se il servizio contiene acqua. L'HCl (acido cloridrico) formato dalla miscelazione di cloro con acqua corroderà il corpo valvola e il trim.

A causa dell'elevato coefficiente di dilatazione termica del cloro, se il cloro liquido viene sigillato nella cavità della valvola, la pressione nella cavità della valvola aumenterà rapidamente. Le valvole utilizzate in queste condizioni dovrebbero avere una funzione affidabile di scarico della pressione dalla cavità intermedia.

4

Condizioni operative di congelamento (basse temperature)

Sebbene le valvole per servizio criogenico siano basate sulla norma ASME B16.34 e standard API, queste valvole presentano anche altre caratteristiche di progettazione per garantire un funzionamento affidabile in servizio criogenico. Tali valvole possono anche incorporare un design con estensione del coperchio che allontana la guarnizione e il meccanismo operativo dai fluidi criogenici, consentendo così il funzionamento della guarnizione dello stelo a una temperatura più elevata e garantendo che il meccanismo operativo della valvola non si congeli durante il servizio. La norma MISS SP-134 fornisce alcuni dettagli, inclusa la progettazione dell'estensione del coperchio.

5

Condizione di acido fluoridrico

Le valvole utilizzate per il servizio con acido fluoridrico dovrebbero essere limitate ai tipi di valvole che hanno dimostrato in servizio o sono state testate per gestire con successo questo servizio. Le valvole che generalmente non offrono un'opportunità di accumulo di materia solida sono il tipo di valvola preferito. Le operazioni di manipolazione dell'acido fluoridrico devono essere eseguite da tecnici qualificati che controllano rigorosamente le valvole sul mercato. I requisiti di progettazione e materiali e i dettagli della geometria interna per queste (tipiche valvole in acciaio al carbonio con trim speciali in Monel o trim solidi in Monel) sono molto dettagliati e la valvola deve essere progettata per essere resistente alla corrosione da acido fluoridrico. Nel servizio contenente HF, l'ispezione e il collaudo della valvola dovrebbero essere superiori a quelli utilizzati per le valvole di processo tipiche.

6

Condizioni di lavoro con idrogeno

Le valvole utilizzate in questo servizio sono spesso specificate per essere di alta qualità di fusione rispetto alle forniture di fusione convenzionali. Poiché l'idrogeno è un fluido estremamente permeabile, le valvole con connessione saldata con classi di pressione pari o superiori a 600 psi riducono le potenziali fonti di perdite in servizio. L'API 941 copre la selezione e l'uso dei materiali nel servizio con idrogeno.

7

Condizioni di ossigeno

Le valvole utilizzate nel servizio contenente ossigeno devono seguire lo standard CGA G4.4-2003 della Compressed Gas Association “Oxygen Piping Systems” quando applicabile. Le valvole per questo servizio devono essere completamente sgrassate, pulite e installate in condizioni pulite e adeguatamente imballate e sigillate, poiché oli e grassi sono altamente infiammabili in presenza di ossigeno. La norma CGA G4.1 Cleaning Equipment for Oxygen Service fornisce indicazioni. È necessaria una corretta manipolazione e conservazione prima dell'installazione. Materiali del corpo e del trim in bronzo o Monel adatti al servizio contenente ossigeno sono spesso utilizzati per prevenire scintille e accensioni da impatti meccanici ad alta energia. Esistono grassi a base di silicone appositamente formulati per l'uso in servizi contenenti ossigeno, poiché gli oli idrocarburici standard non devono essere utilizzati in presenza di ossigeno.

8

Flusso pulsante o instabile

Valvole di ritegno utilizzate in flussi pulsanti o instabili, che richiedono una considerazione speciale, come quelle utilizzate nei compressori alternativi, possono essere aperte e chiuse rapidamente con variazioni di flusso, il che può causare martellamento e danni alla valvola. Possono esserci opinioni divergenti sui tipi di valvole utilizzate in flussi pulsanti e instabili, ma generalmente valvole di ritegno a farfalla, valvole di ritegno a piatto oscillante e valvole di ritegno a flusso assiale sono raccomandate per flussi pulsanti o instabili.

9

Condizione acida (condizione H2S umido)

L'uso di materiali per valvole in condizioni contenenti acidi deve essere conforme allo standard NACE MR0103. Questo standard per l'industria di trasformazione degli idrocarburi a valle limita la durezza di tutti gli acciai; richiede il trattamento di solubilizzazione degli acciai austenitici; proibisce l'uso di alcuni materiali per parti contenenti pressione (inclusi gli steli delle valvole); e propone requisiti speciali per connessioni imbullonate, valvole saldate, ecc. È necessario prestare attenzione alla responsabilità dell'utente in NACE MR0103, che afferma che l'utente deve specificare se i bulloni sono esposti ad ambienti contenenti H2S. Salvo diversa indicazione dell'utente, i bulloni che non si trovano all'interno della valvola, come i bulloni di connessione del coperchio, sono spesso soggetti a standard di prodotto e le condizioni contenenti zolfo non sono incluse in tali standard. Il bulloneria corpo-coperchio non necessita di soddisfare i requisiti NACE se il materiale utilizzato per il bulloneria non resiste direttamente al fluido di processo. Se non è possibile escludere o far evaporare alcuna perdita di zolfo da oli contenenti zolfo (come le valvole di blocco), allora la connessione imbullonata deve essere conforme agli standard NACE. Se un materiale consentito da NACE è ritenuto non necessario, allora si dovrebbe prestare particolare attenzione al materiale del giunto imbullonato. Questo requisito di durezza imposto comporterà una riduzione della resistenza. La resistenza dei bulloni di fissaggio del coperchio sarà ridotta e potrebbe non essere adatta alle stesse condizioni di progettazione dei materiali di bulloneria standard.

10

Condizioni di viscosità o polimerizzazione

Le valvole utilizzate in servizi viscosi o di polimerizzazione, come zolfo liquido o olio pesante, spesso richiedono un tracciamento a vapore o camicie a vapore per mantenere temperature operative adeguate per la funzionalità della valvola. Particolare attenzione dovrebbe essere prestata alle valvole di ritegno poiché la loro risposta isteretica può causare problemi operativi.