Industria chimică este extrem de diversă, cu peste 60.000 de produse cunoscute, iar substanțele chimice pot influența selecția, structura sau proiectarea materialelor supapelor. Ca și în cazul tuturor sectoarelor industriale, proiectarea și fabricarea supapelor pentru aplicații chimice necesită luarea în considerare a unor factori precum funcționarea sigură, eficientă și fiabilă a procesului.
Sectorul Petrochimic și Polimeri
În industria chimică, produsele petrochimice reprezintă unul dintre cele mai mari segmente de piață, cuprinzând olefine (etilenă, propilenă, butadienă) și aromatice (benzen, toluen, xilen). Acestea sunt utilizate pentru fabricarea unei game largi de produse, cum ar fi etilena produsă prin cracare cu abur, care este ulterior polimerizată pentru a produce polietilenă și alți derivați pe bază de etilenă.
Înainte ca etilena să intre în zona rece, este de obicei uscată folosind paturi de sită moleculară. Supapele din jurul acestor paturi de uscător sunt supuse la diferite condiții termice în timpul ciclurilor de adsorbție și regenerare. În zona rece, supapele trebuie să reziste la temperaturi scăzute și la căderi mari de presiune. Pentru controlul gazului combustibil, supapele cu glob sunt soluția principală, cu toate acestea, supapele cu bilă segmentate prezintă, de asemenea, o alternativă viabilă atunci când se ia în considerare factorul de gamă reglabilă. În zona rece, sunt necesare supape capabile să gestioneze aplicații de temperatură joasă și cădere de presiune ridicată. Aici, supapele cu glob echipate cu garnitură în mai multe etape sunt folosite pentru a ajuta la eliminarea zgomotului și cavitației.
Interne de supapă anti-cavitație în mai multe etape pentru supape cu glob
Supapele cu bilă cu scaun metalic sunt soluția ideală pentru uscătoarele din unitățile de cracare cu abur. Aceste supape pot face față fluctuațiilor semnificative de temperatură și ciclurilor frecvente. În comparație cu alte modele de supape, supapele rotative sunt ușor de operat, au o structură compactă și oferă mai multe opțiuni direcționale.
Procesul de polimerizare implică manipularea mediilor fluide care conțin reziduuri de polimer, rășină și catalizator. Aceste fluide se acumulează în cavitățile supapelor, afectând funcționalitatea supapei și provocând întreruperi ale procesului care au ca rezultat pierderi semnificative pentru instalație. În plus, numărul mare de cicluri (până la 1,5 milioane de cicluri anual) reprezintă o provocare majoră. Supapele care înconjoară sistemele catalizatoare care manipulează catalizatori uscati se confruntă cu coroziune severă a componentelor interne. Abordarea emisiilor fugitive și a scurgerilor din scaune este, de asemenea, esențială din cauza preocupărilor legate de siguranță și de mediu.
În mod similar, supapele cu bilă cu scaun metalic cu caracteristici de scaun anti-solid oferă performanțe remarcabile. Designul scaunului anti-solid ajută la prevenirea pătrunderii media în zona scaunului. Contactul strâns dintre corpul supapei și scaun, combinat cu un design al scaunului de răzuire, ajută la îndepărtarea particulelor acumulate. În consecință, supapele cu bilă segmentate se dovedesc foarte eficiente pentru șlamurile de polimeri.
Supapă cu bilă cu scaun rezistent solid și ambalaj cu încărcare sub tensiune
Unitățile aromatice care manipulează mediile principale, cum ar fi paraxilenul, se pot depune pe suprafețele supapelor, crescând frecarea și accelerând uzura. În anumite procese de separare, supapele suferă cicluri frecvente de deschidere și închidere, necesitând un control precis. Soluțiile tipice includ supape cu bilă cu scaun metalic cu design de scaun răzuit, precum și supape cu bilă segmentate și robinete rotative excentrice cu materiale de acoperire specializate pentru a rezista la eroziune severă. Supapele fluture cu decalaj triplu sunt, de asemenea, potrivite pentru soluții în procesele de extracție cu benzen și toluen.
Sectorul îngrășăminte și agrochimic
În sectorul produselor chimice agricole, îngrășămintele cu azot reprezintă peste 50% din cota de piață, amoniacul fiind o componentă cheie. Sinteza amoniacului necesită azot și hidrogen. Un amestec de hidrogen din reformatoarele cu abur și azot intră în bucla de sinteză, unde suferă o compresie în două etape la o presiune de sinteză de 2200-4400 psi (150-300 bar). Procesul de conversie a amoniacului necesită un echilibru între temperatură și presiune. Pentru a asigura eficacitatea catalizatorului, este necesară o temperatură de 750°F (400°C).
Temperaturile și presiuni ridicate ale hidrogenului și amoniacului reprezintă o provocare severă pentru orice supapă. Având în vedere toxicitatea mediului prelucrat, controlul emisiilor este critic. Supapele fluture cu decalaj triplu oferă soluția ideală pentru izolarea și controlul în circuitele de sinteză a amoniacului. Acest design minimizează uzura și prelungește durata de viață, asigurând o închidere strânsă chiar și în condiții solicitante.
Supapă fluture cu scaun metalic triplu excentric
Utilizarea scaunelor supapelor din carbură reduce uzura și permite debite de viteză ultra-înaltă. Aceste scaune sunt de obicei interschimbabile fără a necesita demontarea plăcii supapei și a arborelui. Garniturile de tijă încărcate sub tensiune sunt echipamente standard, iar supapele sunt supuse testării la incendiu și certificării de oprire de urgență pentru a atinge nivelul de integritate de siguranță SIL3.
Ascensiunea produselor chimice de specialitate
Creșterea rapidă a industriei solare a crescut semnificativ cererea de panouri fotovoltaice, polisiliciul servind ca materie primă critică. Polisiliciul a fost mult timp o componentă cheie în fabricarea semiconductoarelor. Procesul tipic de producție de polisiliciu folosește SiO₂ (nisip de cuarț) ca materie primă pentru a produce siliciu de calitate metalurgică, cunoscut și sub numele de MG-Si. MG-Si se obține într-un cuptor cu arc electric în prezența carbonului. În acest proces, materiile prime, produsele intermediare și produsele secundare includ pulbere de siliciu, clor gazos, hidrogen gazos, acid clorhidric, triclorosilan, diclorosilan și clorură de siliciu. Hidrogenul și triclorosilanul sunt inflamabile, clorura de hidrogen este foarte corozivă, iar tetraclorura de siliciu este toxică acut. În consecință, modelele de supape trebuie să gestioneze aceste medii specializate, în special pulberea de siliciu foarte abrazivă. Toate aceste substanțe chimice necesită captare și recuperare pentru a minimiza consumul de materii prime și pentru a spori eficiența generală.
Funcționarea tijei rotative, etanșarea glandei încărcate sub tensiune și designul inerent al siguranței la incendiu trebuie să respecte toate standardele actuale privind emisiile și siguranța la incendiu. Supapele cu bilă cu loc moale au un design de etanșare cu buze flexibile din polimer, cu PTFE armat molecular ca material pentru scaun, oferind o soluție pe termen lung chiar și în condiții de funcționare cu ciclu înalt.
Procese chimice anorganice de mare cerere
Dioxidul de titan (TiO₂) este o altă aplicație cu cerințe stricte de supapă. Acest material este utilizat în mod obișnuit ca pigment alb în fabricarea vopselei, fabricarea hârtiei, materiale plastice, cauciuc, ceramică și textile. Dioxidul de titan este produs din ilmenit sau minereu de rutil natural sau sintetic. Procesul de acid sulfuric umed folosește de obicei materie primă pe bază de ilmenit, în timp ce procesul de clorură la temperatură înaltă utilizează de obicei materie primă pe bază de rutil.
Întregul proces de producție expune supapele la temperaturi ridicate, nămoluri abrazive și medii corozive. Supapele cu bilă cu scaun metalic cu acoperiri din carbură și scaune cu burduf sunt potrivite pentru aplicații de închidere la temperaturi înalte. Atunci când se manipulează nămolurile abrazive, supapele de prindere de mare rezistență cu tehnologie avansată de elastomer sunt alegerea ideală pentru aplicațiile de închidere și control din sistem. Controlabilitatea este îmbunătățită și mai mult prin manșoane conice și poziționare inteligente, contribuind la intervale de întreținere extinse și la reducerea semnificativă a costurilor de întreținere.
Supapă de prindere
Clor-alcali este, de asemenea, una dintre aplicațiile provocatoare pentru supape. Clorul este lichefiat pentru depozitare și transport, apoi vaporizat pentru procesare. Pentru clorul lichid, se recomandă supape cu corpuri de supapă CS și elemente interne din aliaj Monel. Supapele fluture cu decalaj dublu cu garnitură sub tensiune sunt utilizate de obicei pentru a preveni scurgerile fugitive.
Procesul de transformare a clorului lichid în vapori necesită aplicarea căldurii în condiții controlate, cu temperatura vaporilor generați în secțiunea vaporizatorului menținută prin reglarea apei fierbinți sau aburului. În timp ce supapele cu bilă cu capăt filetat sunt folosite pentru cele mai multe supape de scurgere și supape de izolare, supapele cu bilă rotative sunt folosite atunci când este necesară reglarea temperaturii.
În plus, supapele cu bilă căptușite cu PFA, supapele fluture și supapele cu diafragmă sunt utilizate pe scară largă în prepararea saramură și producția de sodă caustică pentru a preveni coroziunea.
