近幾年來精對苯二甲酸（PTA）產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)得到迅猛發(fā)展，尤其是國內(nèi)的民營企業(yè)進(jìn)入該產(chǎn)業(yè)后，不僅將PTA的整體產(chǎn)能推高，而且使得單套裝置的生產(chǎn)能力迅速突破百萬噸級，甚至達(dá)到2Mt/a以上。單套裝置生產(chǎn)能力的增加需要更大尺寸的管道和更大容積的設(shè)備，而在過程控制方面也就需要更大尺寸的控制閥。在PTA生產(chǎn)裝置中，主工藝介質(zhì)自氧化反應(yīng)器開始就多以漿料的形態(tài)存在于流程當(dāng)中。因漿料本身的黏稠和易結(jié)晶特性，用于漿料控制的閥門多采用一種特殊結(jié)構(gòu)的角閥———貼壁角閥。在PTA生產(chǎn)工藝中使用高腐蝕性的醋酸作為溶劑，并且在一些工段操作溫度較高，普通不銹鋼材質(zhì)的閥門已經(jīng)不能滿足過程控制的需求，需要采用一些特殊的材料來加工閥體和閥門內(nèi)件，比如鈦材、哈氏合金、雙相鋼及317L奧氏體不銹鋼等。特殊的結(jié)構(gòu)，較大的尺寸和特殊的材質(zhì)使得貼壁角閥成為PTA裝置儀控設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，貼壁角閥設(shè)計(jì)選用的好壞往往會影響整套裝置的試車工期。
1 貼壁角閥的分類和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1.1 分類
貼壁角閥按安裝位置，可分為罐壁安裝角閥和管道壁安裝角閥兩類，其中安裝在罐壁上的又可分為側(cè)壁安裝和罐底安裝，不同的安裝位置對應(yīng)的角閥的功能也不同。貼壁角閥按功能，可分為泄料閥、沖洗閥（部分閥門具有泄料和沖洗兩種功能）及液位控制閥。泄料閥、沖洗閥一般安裝在設(shè)備或管道的底部，而液位控制閥多安裝在設(shè)備的側(cè)壁。
1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
貼壁角閥的閥座位于同設(shè)備或主管連接的一側(cè)，閥座外露。普通角閥和直通閥在安裝時(shí)基本都是閥門法蘭和管道法蘭進(jìn)行面對面的連接，而貼壁角閥和設(shè)備或主管道一側(cè)的連接采用的是侵入式連接，即在設(shè)備或主管道上配置一個(gè)凸緣法蘭（也稱為鞍座），貼壁角閥的閥座插入凸緣法蘭內(nèi)，并且同設(shè)備或主管道的內(nèi)壁齊平，以保證閥門和設(shè)備連接處無多余空間，不留漿料積存的死角。同支管一側(cè)的連接采用法蘭和法蘭之間的連接，但支管要斜向下，以使內(nèi)部物料可在重力作用下排出。貼壁角閥在很多場合被稱作“Y”型角閥，有135°角閥，指閥體接管部分的中心線和設(shè)備罐壁或管壁部分的中心線夾角，也有人稱其為45°角閥，指閥體接管部分的中心線同閥桿中心線間的夾角。有些裝置選用的角閥是120°角（或者60°角），其閥體形似一個(gè)135°（或120°）的彎頭，其轉(zhuǎn)彎處平滑無任何死角，可以確保漿料順暢流通。
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2 貼壁角閥的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
2.1 閥門的選材
在PTA裝置的氧化單元物料中含有醋酸和少量氫溴酸，若溫度不高（小于100℃），閥體和閥內(nèi)件材質(zhì)可選用316L不銹鋼，閥芯表面用司太萊堆焊硬化處理。對于中等溫度的物料（100～135℃），閥體和閥內(nèi)件材質(zhì)可選用317L不銹鋼、雙相鋼或哈氏C合金，閥芯表面也要硬化處理。對于較高溫度的物料（135℃以上），閥體和閥內(nèi)件材質(zhì)要選用鈦材（含微量雜質(zhì)的Ti2或Ti3），閥桿因硬度的關(guān)系則選用鈦合金Ti5，鈦材閥內(nèi)件需硬化處理時(shí)推薦采用陽極氧化處理法，不推薦滲氮法加硬處理方法，滲氮后的鈦材會降低耐腐蝕性。在精制單元，除了加氫反應(yīng)部分，其他工段物料中所含醋酸已經(jīng)很少，閥體材質(zhì)可選用304L不銹鋼，閥內(nèi)件材質(zhì)選用316L不銹鋼，閥芯表面用司太萊堆焊硬化處理。
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2.2 閥芯的類型和閥門的作用形式
安裝在罐體外壁上用于調(diào)節(jié)的貼壁角閥，閥芯近似于倒錐形，錐面曲線依據(jù)閥門的固有流量特性設(shè)計(jì)；而用于開關(guān)的貼壁角閥，閥芯近似于碟片。為了防止?jié){料阻塞閥門，安裝在罐體外壁上的角閥一般選用反作用形式，閥芯伸向罐內(nèi)閥門打開，該設(shè)計(jì)還可以減少閥門的行程，縮小執(zhí)行機(jī)構(gòu)的體積，節(jié)省安裝空間，降低成本。但另一方面存儲漿料的設(shè)備都帶有攪拌器，旋轉(zhuǎn)流動的漿料會沖刷伸到設(shè)備內(nèi)的閥芯，減少閥芯的使用壽命。安裝在管道外壁上小尺寸的貼壁角閥無論是用于調(diào)節(jié)還是開關(guān)，閥芯一般都選用柱塞式，依照所需流量特性，柱塞頂端加工成相應(yīng)的曲面，開關(guān)閥的閥芯則是圓柱形的柱塞，頂端加工成同主管內(nèi)壁等半徑的弧度，尺寸較大的則與安裝在設(shè)備上的貼壁角閥相似。安裝在管道外壁上的貼壁角閥一般選用正作用形式，閥芯向閥的腔體內(nèi)回縮閥門打開。這主要是管道內(nèi)漿料的流速更快，若閥芯伸到主管內(nèi)，所受的沖刷會更厲害；另一方面，閥芯伸到主管內(nèi)，會減小主管的流通面積，降低主管的流通能力。 |
