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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)在還可以進行調節(jié)控制，在關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構特點、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構特點
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(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，閥門關閉。(正常情況下閥門都為關閉狀態(tài))。圖1結構為示意圖：
上展示和下展示結構示意圖
圖1 上展示和下展示結構示意圖
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(經常開啟、關閉)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。
特氟隆涂層或內襯
有助于防腐，耐化學污染以及雜質粘結，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
多種結構設計，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
閥門內置傳感器(溫度計)，可測量容器內的溫度
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。根據需要時封面均可堆焊有硬質合金，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)其結構形式實現(xiàn)了*運行、全通徑、低壓降。
(3)采用螺栓加蝶簧結構，可以自動調整來實現(xiàn)填料始終被壓緊。
(4)閥桿只升降不旋轉，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)行機構可安裝在側面。
(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，可以根據工藝要求保護閥內介質不會在常溫下凝固或結晶。
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伸長一小段，當釜底結構無法滿足上展式這個要求時則選用下展式，讓閥芯向閥內動作，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°，這可根據工藝的要求選擇。執(zhí)行機構可以選擇電動和氣動的，材質上除了不銹鋼外還有特殊的材料產品，如鈦、鋯、哈氏合金等。產品范圍包括了尺寸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、 結構緊湊，可以確保在狹小的空間內實現(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，閥體內表面采用機械拋光，粗糙度可達0.28μm。
4、 結構不論是從流量，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，具體的結構形式見圖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的釜底閥結構示意圖
5.2、釜底閥帶調節(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節(jié)，放緩物料的排放速度。工藝上對調節(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節(jié)要求。釜底閥的功能調節(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構示意圖
電磁閥1的作用是控制對釜底閥供氣排氣控制閥門開關，電磁閥2的作用是選擇定位器調節(jié)閥門還是讓電磁閥1來控制開關。
(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)切換時閥門保持關斷狀態(tài)。
(3)電磁閥2失電，選擇定位器來調節(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)切換時閥門保持關斷狀態(tài)。
這種方法調節(jié)性能并不是太好主要因為是只選用了一般結構的釜底閥，它的結構形式并不具備調節(jié)特性而只是靠定位器做了簡單的調節(jié)，這也是考慮到工藝上調節(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節(jié)作用，這種調節(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
釜底閥作為一種結構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)反應釜材質為搪玻璃。鑒于搪玻璃材質的特殊性，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首先要經常注意整臺設備和減速器的工作情況；
2電加熱介質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換或修理，
5設備不用時，一定用溫水在容器內外壁全面清洗，經常擦洗鍋體，保持外表清潔和內膽光亮，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，經常在突然問造成事故。因容器或管道突然穿孔，可燃性介質外泄，經常造成巨大事故。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)域介質易滯流，即介質的流動性相對較差。
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，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，在蝕孔內腐蝕過程產生的條件既促進又足以維持蝕孔的活性。金屬在蝕孔內的迅速溶解會引起蝕孔內產生過多的正電荷，其結果就使氯離子遷入以維持電中性。蝕孔內高濃度的氯化物水解，其結果會產生高濃度的氫離子。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，所以蝕孔內不存在氧的還原。隨著蝕孔的加深，其介質濃度越來越高，滯留時間越長，腐蝕速率也越快，而蝕孔附近的表面產生陰極氧還原使它不受腐蝕。綜上所述，在介質靜滯的條件下，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構合理性及其選材適用性等。在結構上，應盡量減少易滯留腐蝕介質的空間，同時增加介質的流動性．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存在，在人孔圈這一部分空間里，介質相對靜止，介質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，從而產生冷加工殘余應力。內表面受拉，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。夾套內介質為水蒸汽或冷卻水，用戶位于沿海地區(qū)，水中含鹽量較高。在夾套廢棄不用時，由于結構原因，夾套中的水無法排凈，夾套長期積液，因受釜內料液的加熱，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中。下封頭外壁呈銹色，裂紋縱橫，而內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構。由于腐蝕是在夾套內腐蝕介質形成積液，而且長時間未被排盡，因此可去除夾套，改用內置式盤管，或改善夾套結構，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中產生的，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．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的1Crl8Ni9Ti襯里反應釜在一般的化工生產中使用情況很好，取得了較好的經濟效益。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．將經陽極氧化處理后及未經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中的耐蝕性能。將經陽極氧化后的不銹鋼試樣和未經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對于沒有經過表面處理的不銹鋼襯里，由于會產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構或噴丸處理等。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，提高了生產效率，從而極大地提升了經濟效益。
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。在了解它的結構特點，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。與本文相關的產品有：D941W-1C電動通風蝶閥在新余礦業(yè)應用
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