Какие клапаны используются в химической промышленности?

Клапаны играют важнейшую роль в химической промышленности, выполняя множество функций, помимо точного контроля и дозирования. В их обязанности входит контроль давления, защита другого оборудования и обеспечение совместимости с текучей средой. Следовательно, клапаны должны соответствовать своему назначению. В этой статье мы рассмотрим распространенные типы клапанов, используемых в химической промышленности, изучим важность совместимости материалов с технологическими средами и проясним принцип работы клапанов для впрыска химических веществ.

Распространенные клапаны в химической промышленности

Шаровые краны

Шаровой кран состоит из шара с отверстием в центре, который можно поворачивать для управления потоком и давлением в клапане. Для полного открытия или закрытия крана требуется повернуть его на 90°, что обеспечивает скорость срабатывания и упрощает автоматизацию процесса.

Шаровые краны просты в использовании и обслуживании, имеют низкое сопротивление потоку. Еще один аспект, который делает эти краны популярными в химическом секторе, - герметичность, которую они обеспечивают в закрытом состоянии. Они остаются герметичными даже после длительного бездействия и эффективно перекрывают поток едких и агрессивных жидкостей. Герметичное закрытие подходит для использования в ситуациях, требующих высокой точности, например, при распределении газа.

Шаровые клапаны

Как и шаровые краны, шаровые клапаны также эффективно регулируют потоки жидкостей и газов. Кроме того, они отличаются высокой надежностью и способны выдерживать высокие температуры и давление. Основное преимущество использования этих клапанов - точное регулирование потока, хотя они эффективны и в запорных устройствах.

Поскольку направление потока через клапан меняется по меньшей мере дважды, шаровые клапаны связаны с относительно высокими потерями давления. Шаровые клапаны эффективно регулируют поток коррозионных и абразивных химических растворов, липких суспензий и взвешенных твердых частиц. Именно поэтому они часто используются в насосах и других системах, где требуется дросселирование.

Заслонки

Поворотные затворы подходят для применения в крупногабаритных трубопроводах, поскольку они легки и просты в установке. Они имеют простую конструкцию, состоящую из диска, который вращается вокруг оси, перпендикулярной потоку, чтобы пропускать или перекрывать его. В результате они представляют собой четвертьоборотные клапаны, которые отлично подходят для дросселирования и просты в автоматизации. Кроме того, поворотные затворы подходят для работы с агрессивными жидкостями при низких температурах и давлении. Если же достаточная герметичность вызывает серьезные опасения, следует рассмотреть другие типы клапанов, особенно в долгосрочной перспективе.

Задвижки

Задвижка имеет диск, который поворачивается перпендикулярно потоку, чтобы пропускать или предотвращать его. Эти клапаны обычно работают только в полностью открытом или закрытом положении. Из-за воздействия давления потока на затвор/диск частичное открытие подвергает износу внутренние компоненты.

Задвижки занимают мало места на оси трубопровода и не создают препятствий для потока, что приводит к минимальной потере давления через задвижку. Задвижки в основном используются для разделения потоков жидкости в химической промышленности, хотя они также могут применяться в некоторых случаях, когда в качестве рабочей среды используется газ или твердые частицы.

Обратные клапаны

Обратные клапаны - это самодействующие двухпортовые клапаны, которые открываются и закрываются в зависимости от скорости потока/давления. Первое отверстие пропускает поток внутрь клапана, а второе - наружу. Таким образом, они всегда подбираются в соответствии с уникальными потребностями потока.

Они позволяют жидкости или газу течь только в одном направлении, предотвращая обратный поток. Обратные клапаны широко используются в химических насосах, компрессорах и резервуарах для хранения благодаря функции одностороннего потока. В газовых системах низкого давления они также работают как предохранительные клапаны, предотвращая загрязнение или повреждение оборудования, расположенного ниже по потоку.

Мембранные клапаны

Эти двунаправленные дроссельные клапаны регулируют поток жидкости, ограничивая количество среды, которая может входить и выходить из клапана. Благодаря своей уникальной конструкции они подходят для ограничения потока едких и опасных химических веществ. Мембранные клапаны чрезвычайно надежны и не требуют особого обслуживания. Благодаря своим характеристикам они популярны в химической промышленности для дренажа, фильтрации и дозирования.

Совместимость материалов технологических сред

Проверка совместимости материала клапана с рабочей средой имеет решающее значение для обеспечения оптимальных характеристик в рабочем диапазоне температур. Детали клапанов обычно изготавливаются из металлов и полимеров, в частности термопластов и эластомеров. Металлы более устойчивы к изменению условий эксплуатации, но они увеличивают трение движущихся частей. Полимеры уменьшают трение и обеспечивают большую гибкость, но при этом они чувствительны к температуре.

Металлы

Металл обычно используется для изготовления таких компонентов клапана, как корпус, колпак, шток, диск и пружины. Различные виды металла выбираются в зависимости от условий процесса.

• Углеродистая сталь: Эффективна для клапанов среднего и высокого давления, работающих при температурах от -29°C до 425°C. Этот материал можно использовать с водой, сжиженным природным газом, сжатым воздухом, маслом, перегретым паром и другими жидкостями.
• Чугун: Используется для клапанов, транспортирующих воду, газ и другие жидкости при температуре от -15°C до 200°C с номинальным давлением не более PN16.
• Нержавеющая сталь серии 400: Нержавеющая сталь 400SS часто используется в штоках клапанов типа "баттерфляй", а также во втулках заднего седла и клиньях в литых стальных клапанах. Они обладают лучшими физико-механическими свойствами, чем углеродистая сталь, и устойчивы к высокотемпературному окислению.
• Нержавеющая сталь серии 300: Эта серия обычно обладает большей пластичностью, чем 400SS, и широко используется в клапанах в качестве материала для штока, корпуса и шара. Распространенные марки включают 304, 317 и 347. Наиболее распространенный вариант, 316SS, обеспечивает хорошую коррозионную стойкость в широком диапазоне сред и не подвержен коррозионному растрескиванию под напряжением.
• Сплав Монель: В основном используется в клапанах, транспортирующих среду плавиковой кислоты.
• Сплав хастеллой: Подходит для разбавления серной кислоты и других агрессивных твердых сред.

Полимеры

Полимеры широко используются в таких компонентах шаровых кранов, как мембраны, кольцевые уплотнения и кольца седла шара.

• Витон: Превосходная устойчивость к хлораминам в системах питьевой воды. При высоких температурах до 400°F он также обладает высокой устойчивостью к воздействию таких веществ, как нефтяные масла, кремниевые жидкости и кислоты.
• Buna-N (нитрил, NBR, HNBR): Устойчивы к воздействию нефтяных соединений, смазочных материалов и воды при температурах от -50 до 200°F. Buna-N не рекомендуется использовать для наружных применений, которые будут подвергаться воздействию озона, солнечного света или погодных условий. Кроме того, высокопрочный нитрил Buna-N совместим с H2S и другими агрессивными жидкостями.
• PEEK (полиэфир кетона): Превосходная водо- и химическая стойкость при температурах от 70 до 500℉. Не пористый, поэтому идеален для работы под высоким давлением и в условиях высокой коррозии.
• EPDM/EPR (этилен-пропилен-диен): Сильная устойчивость к озону, некоторым гидравлическим жидкостям, тормозным жидкостям и воде от -50 до 250℉. Однако он устойчив к жидкостям на нефтяной основе, минеральным маслам и растворителям.
• PTFE (политетрафторэтилен): Сохраняет целостность в системах передачи жидкостей высокой чистоты, например, в пищевой промышленности и производстве напитков. Также эффективен при химической обработке в полупроводниковой и фармацевтической промышленности. PTFE имеет широкий диапазон рабочих температур от -50 до 400°F.

Заключительные размышления

In conclusion, the significance of valves in the chemical industry cannot be overstated, considering their multifaceted roles beyond mere control and dosing. As we’ve explored the common valve types like ball, globe, butterfly, gate, check, and diaphragm valves, it becomes evident that each serves a unique purpose in facilitating precise fluid control while addressing specific challenges associated with corrosive, abrasive, or hazardous chemicals. Moreover, understanding material compatibility is paramount for optimal valve performance, as metals and polymers each offer distinct advantages and limitations. Whether it’s the reliable functionality of metals like carbon steel or the flexibility of polymers like PEEK, selecting the right materials is crucial for seamless operations. When we end up exploring, we know it clearly in this fully dynamic industry. knowing the types and material of the valves carefully are the key parts to ensuring the safety , high efficiency and long life of the chemical industry.