Den kemiska industrin är extremt mångsidig, med över 60 000 kända produkter, och kemiska ämnen kan påverka val, struktur eller design av ventilmaterial. Som med alla industrisektorer kräver konstruktion och tillverkning av ventiler för kemiska tillämpningar hänsyn till faktorer som säker, effektiv och tillförlitlig processdrift.
Petrokemi och polymersektorn
Inom den kemiska industrin representerar petrokemiska produkter ett av de största marknadssegmenten, som omfattar olefiner (eten, propen, butadien) och aromater (bensen, toluen, xylen). Dessa används för att tillverka ett brett utbud av produkter, såsom eten som produceras via ångkrackning, som polymeriseras ytterligare för att ge polyeten och andra etenbaserade derivat.
Innan eten kommer in i den kalla zonen, torkas det vanligtvis med hjälp av molekylsilbäddar. Ventilerna runt dessa torkbäddar utsätts för olika termiska förhållanden under adsorptions- och regenereringscyklerna. I den kalla zonen måste ventiler tåla låga temperaturer och höga tryckfall. För styrning av bränslegas är klotventiler den primära lösningen, men segmenterade kulventiler är också ett gångbart alternativ när faktorn justerbart område beaktas. Inom den kalla zonen krävs ventiler som kan hantera applikationer med låg temperatur och högt tryck. Här används klotventiler utrustade med flerstegs trim för att hjälpa till att eliminera buller och kavitation.
Flerstegs anti-kavitationsventil inre för klotventiler
Metalltätade kulventiler är den idealiska lösningen för torktumlare i ångkrackningsenheter. Dessa ventiler kan hantera betydande temperaturfluktuationer och frekventa cykler. Jämfört med andra ventilkonstruktioner är roterande ventiler enkla att använda, har en kompakt struktur och erbjuder flera riktningsalternativ.
Polymerisationsprocessen involverar hantering av flytande media som innehåller polymer-, harts- och katalysatorrester. Dessa vätskor ackumuleras i ventilhåligheter, vilket försämrar ventilens funktionalitet och orsakar processavbrott som resulterar i betydande förluster för anläggningen. Dessutom utgör höga cykler (upp till 1,5 miljoner cykler årligen) en stor utmaning. Ventiler som omger katalysatorsystem som hanterar torra katalysatorer möter allvarlig korrosion av interna komponenter. Att åtgärda flyktiga utsläpp och sätesläckage är också avgörande på grund av säkerhets- och miljöhänsyn.
På liknande sätt ger metalltätade kulventiler med anti-solid sätesfunktioner enastående prestanda. Den anti-solida sätesdesignen hjälper till att förhindra att media tränger in i sätesområdet. Den täta kontakten mellan ventilhuset och sätet, i kombination med en skrapande sätesdesign, hjälper till att ta bort ansamlade partiklar. Följaktligen visar sig segmenterade kulventiler vara mycket effektiva för polymeruppslamning.
Kulventil med solid-resistent säte och spänningssatt packning
Aromatiska enheter som hanterar vanliga media som paraxylen kan avsättas på ventilytor, vilket ökar friktionen och accelererar slitaget. I vissa separationsprocesser genomgår ventiler frekventa öppnings- och stängningscykler, vilket kräver exakt kontroll. Typiska lösningar inkluderar metalltätade kulventiler med skrapande sätesdesign, såväl som segmenterade kulventiler och excentriska roterande pluggventiler med specialiserade beläggningsmaterial för att motstå svår erosion. Trippelförskjutna vridspjällsventiler är också lämpliga för lösningar i bensen- och toluenextraktionsprocesser.
Gödselmedel och agrokemisk sektor
Inom sektorn för jordbrukskemikalier står kvävegödselmedel för över 50 % av marknadsandelen, med ammoniak som en nyckelkomponent. Syntesen av ammoniak kräver kväve och väte. En blandning av väte från ångreformatorer och kväve kommer in i syntesslingan, där den genomgår tvåstegskomprimering till ett syntestryck på 2200-4400 psi (150-300 bar). Ammoniakomvandlingsprocessen kräver en balans mellan temperatur och tryck. För att säkerställa katalysatoreffektivitet krävs en temperatur på 750°F (400°C).
Höga temperaturer och tryck av väte och ammoniak utgör en allvarlig utmaning för alla ventiler. Med tanke på toxiciteten hos de bearbetade medierna är emissionskontroll kritisk. Trippelförskjutna vridspjällsventiler ger den idealiska lösningen för isolering och kontroll i ammoniaksynteskretsar. Denna design minimerar slitage och förlänger livslängden, vilket säkerställer tät avstängning även under krävande förhållanden.
Trippel excentrisk metallsittande fjärilsventil
Användningen av ventilsäten i hårdmetall minskar slitaget och möjliggör ultrahöga flödeshastigheter. Dessa säten är vanligtvis utbytbara utan att behöva demontera ventilplattan och axeln. Spännande spindeltätningar är standardutrustning, och ventilerna genomgår brandtestning och nödavstängningscertifiering för att uppnå säkerhetsintegritetsnivå SIL3.
Framväxten av specialkemikalier
Den snabba tillväxten av solcellsindustrin har avsevärt ökat efterfrågan på solcellspaneler, med polykisel som ett kritiskt råmaterial. Polykisel har länge varit en nyckelkomponent i halvledartillverkning. Den typiska polykiselproduktionsprocessen använder SiO₂ (kvartssand) som råmaterial för att producera kisel av metallurgisk kvalitet, även känd som MG-Si. MG-Si erhålls i en elektrisk ljusbågsugn i närvaro av kol. I denna process inkluderar råvaror, mellanprodukter och biprodukter kiselpulver, klorgas, vätgas, väteklorid, triklorsilan, diklorsilan och kiselklorid. Väte och triklorsilan är brandfarliga, väteklorid är mycket frätande och kiseltetraklorid är akut giftigt. Följaktligen måste ventilkonstruktioner hantera dessa specialiserade medier, särskilt det mycket nötande kiselpulvret. Alla dessa kemikalier kräver infångning och återvinning för att minimera råvaruförbrukningen och förbättra den totala effektiviteten.
Roterande spindeldrift, spänningssatt packning av packboxar och inneboende brandsäkerhetsdesign måste uppfylla alla gällande emissions- och brandsäkerhetsstandarder. Mjukt sittande kulventiler har en flexibel läpptätningsdesign av polymer med molekylärt förstärkt PTFE som sätesmaterial, vilket ger en långsiktig lösning även under högcykeldrift.
Högt efterfrågade oorganiska kemiska processer
Titandioxid (TiO₂) är en annan applikation med stränga ventilkrav. Detta material används vanligtvis som ett vitt pigment i färgtillverkning, papperstillverkning, plast, gummi, keramik och textilier. Titandioxid framställs av ilmenit eller naturlig eller syntetisk rutilmalm. Den våta svavelsyraprocessen använder vanligtvis ilmenitbaserad råvara, medan högtemperaturkloridprocessen vanligtvis använder rutilbaserad råvara.
Hela produktionsprocessen utsätter ventiler för höga temperaturer, nötande slam och korrosiva miljöer. Metalltätade kulventiler med hårdmetallbeläggning och bälgsäten är lämpade för avstängningsapplikationer vid hög temperatur. Vid hantering av slipande slam är kraftiga klämventiler med avancerad elastomerteknologi det idealiska valet för avstängnings- och kontrollapplikationer inom systemet. Styrbarheten förbättras ytterligare genom avsmalnande hylsor och intelligenta lägesställare, vilket bidrar till förlängda underhållsintervaller och avsevärt reducerade underhållskostnader.
Klämventil
Klor-alkali är också en av de utmanande applikationerna för ventiler. Klor görs flytande för lagring och transport och förångas sedan för bearbetning. För flytande klor rekommenderas ventiler med CS-ventilhus och Monel-legering invändigt. Dubbelförskjutna vridspjällsventiler med spänningssatt packning används vanligtvis för att förhindra flyktigt läckage.
Processen att omvandla flytande klor till ånga kräver applicering av värme under kontrollerade förhållanden, med temperaturen på ångan som genereras i förångarsektionen upprätthållen genom att reglera hett vatten eller ånga. Medan gängade kulventiler används för de flesta dräneringsventiler och isoleringsventiler, används roterande kulventiler när temperaturreglering krävs.
Dessutom används PFA-fodrade kulventiler, vridspjällsventiler och membranventiler i stor utsträckning vid framställning av saltlösning och kaustiksoda för att förhindra korrosion.
