氯工业阀门的解决之道

作者:本网编辑 文章来源:泰科流体控制有限公司 发布时间:2012-12-17

在“通常”状态下,氯是一种黄绿色的气体,在-34°C时呈液态。在现代工业中,氯是一种非常重要的资源。作为最终产品,氯可直接使用(如用于水消毒),也可作为原料生产其它氯化产品(如塑料、药品、杀虫剂等),以及作为中间产品生产其它非氯产品。

氯由于其本身致命的毒性和极强的腐蚀性而被视作恶魔。氯具有吸湿腐蚀性、水分子扩散性、结垢、应力裂解、流动腐蚀性、相变腐蚀性、强氧化性、闪蒸热冲击、对聚四氟乙烯及其它塑料的渗透和膨胀以及造成人体的中毒乃至死亡,因此,在氯的加工处理过程中,需要采取特别的措施防止其对设备、人员以及环境造成破坏。

氯的腐蚀性和结垢所造成的设备损坏和泄漏,一直是化工工业面临的严重问题。氯的化学性非常活泼,对干氯(无水氯)来说,在与金属接触时会因氯的高氧化性迅速将金属表面氧化而形成一层保护膜,可以阻止对金属的进一步侵蚀。然而当遇到水分时,氯就会立即与水分子发生反应,形成腐蚀性非常强的盐酸溶液并迅速将金属腐蚀掉。由于氯具有极强的吸湿性,可以通过任何细小的空隙将水分子“吸”入,进而造成腐蚀的增加并加剧氯的泄漏。

此外,氯工业装置经过长期运行后的管道和设备中的结垢,会给生产设备和装置带来破坏作用,也是造成泄漏和设备损坏的主要原因。图1、2为经过长期在氯介质中使用后的管件和阀门构件,可以看出其腐蚀和结垢的严重程度。因此,对于应用于氯的阀门产品,需要特别加以处理以最大限度减少因腐蚀、泄漏而造成的人员伤亡、生产设施的损坏、维护成本的增加、以及对环境所造成的破坏。

欧洲氯气协会(EuroChlor)关于氯用阀门规范要求

欧洲氯气协会(EuroChlor)作为欧洲氯工业的行业组织,自40年前就开始采取一系列措施,致力于对氯工业的可持续发展和环境保护做出贡献。对于使用于氯介质的阀门产品,欧洲氯气协会从设计、制造、检验等各方面制订了严格的技术规范,凡应用于以氯为介质的阀门都必须符合欧洲氯气协会的技术标准,并且须取得欧洲氯气协会严格的产品认证,方可成为氯工业的合格供应商,以保障氯工业用户的利益。

针对各类不同阀门的特点并综合考虑到氯这一特殊介质的特殊要求,欧洲氯气协会最终推荐采用截止阀作为氯用阀门,而不推荐球阀、旋塞阀和闸阀作为氯用阀门。需要注意的是,欧洲氯气协会只对具体的阀门型号进行认证,而不是对制造厂商进行认证,由此以避免被误导的可能。

关于阀门设计,欧洲氯气协会的规范主要针对下列内容进行了界定:

介质为-40℃~ +120℃之间液氯

DN 25(1") ~ DN 150(6")

PN 40、150 磅 和300磅

阀体的最小壁厚

整体式法兰

不采用螺纹或焊接连接方式

首选凹凸面法兰连接

可更换式阀板全口径阀座

不可更换式整体式阀座一段式非回转阀杆

阀杆圆整度、平直度及表面处理

阀杆/支架润滑润滑剂等级

波纹管为多层焊接,在最大额定压力下保证10000次开关

波纹管须不得伸入流体中

须附加填料密封

限定手轮扭矩

根据GEST 89/140 1997年第8版,氯用阀门的测试和检验标准如表1 所示。

欧洲氯气协会通过上述手段,从技术上保证了应用于氯工业的阀门产品必须满足特定的需要。对用户来说,采用欧洲氯气协会的有关标准可以在众多的供货商中甄别出真正符合要求的产品,从而保障了用户的利益。

作为世界上唯一一家专业生产氯工业用阀门的厂商,Descote 自上个世纪50 年代就开始了氯阀门的研制并参与了欧洲氯气协会有关阀门规范的编撰,并于1983 年就获得了欧洲氯气协会的产品认证,并成为美国氯气学会(Chlorine Institute)的推荐厂商。Descote 以化工行业“处理危险性介质的阀门专家”而闻名于世,其产品除了应用于氯工业外,还广泛应用于其它各种危险、腐蚀、易燃、有毒类介质,如光气、无水氯化氢、无水氟化氢、VOC、HLG、HAP 等,Descote 阀门是应用于氯碱工艺、氟化氢工艺、VCM/PVC 工艺、光气工艺、烷基化装置、ECH 装置、氰化物装置等领域的理想产品。

随着Descote 加入Tyco 集团,汇集Tyco旗下Keystone、BIFFI、Bayard、KTM、Narvik、NeoTecha、Vanessa、V a l v t r o n 、V a r e c 、Yarway 以及Anderson Greenwood Crosby等著名厂商,Tyco 公司可向用户提供真正一揽子的流体控制解决方案。

案例研究

法国ATO 氯碱厂自1974 年就开始使用Descote 阀门。从下面的案例分析中可以了解到,如果采用非认证的普通阀门产品,将会耗费用户更多的额外成本。

该工厂有两个日料罐及一个长期贮罐,两个装置通过180m 的管道相连。如果需要更换这条管线上的阀门,则需采取以下步骤:

1.在整个维修间需降低电解器的产量50%,这是因为单独一台日料罐在整个维修期间无法负担正常产量的供料需求,因此在两个8h 的轮班中产量将损失50%。

2.将管线引至洗涤器,采用干空气冲洗8h。然而在气相状态下,管线中的盲端无法完全被清洗干净,所以需要通过蒸汽进行外部加热,以确保在打开管道之前管线中的氯气被完全清除干净。因此,这些盲端部位的保温层需要拆开以便进行蒸汽加热。

3.阀门部位的保温层也需要拆开。

4.将有问题的阀门拆卸下来并替换上新的阀门。

5.重新对阀门和盲端部位进行保温。

6.再采用干空气洗涤,以去处水分。

7.恢复正常生产。

在整个维修期间,无可避免会有一些水分渗透到阀门中。水分将造成腐蚀并产生氯化物结垢。有时还会在液氯泵的动态密封中发现温度升高的现象,这是因为氯化垢的聚积减小了管道内的净空。

我们已经了解,由于氯化垢的产生而使泵密封温度升高是导致泵体材料在氯气中着火的主要原因。在氯气中,钢的温度达到120℃就会燃烧。

在其它情况下,氯化垢在泵叶轮上的聚积将破坏叶轮的平衡,从而使泵发生振动。在上述两种情况下,都不得不中断管线对泵进行维修,而这样做的结果是,由于再次打开管道,水分再次渗入,形成恶性循环。尽管问题本来源自对阀门的维修,却最终导致泵也产生问题,从而造成不必要的成本支出。

与此相似,氯化垢也会阻塞压力传感器的引入管,水分会导致传感器膜片腐蚀并泄漏,并最终损坏传感器,这在采用普通阀门的类似工况并不罕见。幸运的是,ATO工厂选择了Descote,从而避免了类似情况的发生。

ATO工厂在泵的出口采用Descote的1500型阀门连接输送管线,这些阀门已经运行了近10年而无需任何维护,同样,转速为7000rpm 的涡轮式氯压缩机也已经运行了20 年,至今未因维修而打开过。

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