A válvula globo na aplicação de amônia

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A amônia é uma importante matéria-prima para a fabricação de ácido nítrico, sal de amônio e amina. A amônia é um gás à temperatura ambiente e pode ser liquefeito sob pressão. A maioria dos metais, como aço inoxidável, alumínio, chumbo, magnésio, titânio, etc., tem excelente resistência à corrosão por gás amônia, amônia líquida e água com amônia. O ferro fundido e o aço carbono também têm boa resistência à corrosão ao gás amônia ou amônia líquida, a taxa de corrosão é geralmente inferior a 0,1 mm/ano, portanto, os equipamentos de produção e armazenamento de amônia são geralmente feitos de aço do ponto de vista do custo.

A válvula de retenção, a válvula globo, a válvula esférica e outras válvulas podem ser usadas em sistemas de tubulação de amônia e amônia líquida. Estas válvulas reduzem a pressão do gás a um nível seguro e passam-na através de outras válvulas para o sistema de serviço. Dentre elas, a mais utilizada é a válvula globo. A válvula globo de amônia é uma espécie de válvula de vedação forçada, ou seja, quando a válvula é fechada, a pressão deve ser aplicada no disco para que a superfície de vedação fique livre de vazamentos.

Quando o meio entra na válvula por baixo do disco, é necessário superar o atrito da haste e da gaxeta e a pressão do meio. A força de fechamento da válvula é maior que a de abertura da válvula, portanto o diâmetro da haste deve ser grande ou a haste deverá dobrar. O fluxo da válvula globo de gás de amônia autovedante é geralmente de cima para baixo, que é o meio para a cavidade da válvula a partir da parte superior do disco, então sob a pressão do meio, a força de fechamento da válvula é pequena e a abertura da válvula for grande, o diâmetro da haste pode ser reduzido correspondentemente. Quando a válvula globo está aberta, quando a altura de abertura do disco é 25% ~ 30% do diâmetro nominal, o fluxo atingiu o máximo, indicando que a válvula atingiu a posição totalmente aberta. Portanto, a posição totalmente aberta da válvula globo será determinada pelo curso do disco. Então, quais são as características das válvulas globo para aplicação de amônia?

  • O cobre reage com o gás amônia e a água com amônia para formar complexos solúveis e produzir perigosas fissuras por corrosão sob tensão. No ambiente de amônia, mesmo pequenas quantidades de amônia podem causar corrosão sob tensão na atmosfera. Válvulas feitas de cobre e liga de cobre geralmente não são adequadas para aplicações de amônia.
  • A válvula globo de amônia tem um design de cone com haste ascendente em comparação com a válvula globo comum. Sua superfície de vedação é principalmente de liga Babbitt e o corpo da válvula é feito de aço inoxidável CF8 ou aço carbono de alta qualidade WCB para ser usado nos requisitos máximos, pode ser resistente à corrosão por amônia, resistência a baixas temperaturas de -40 ℃.
  • O design da face macho e fêmea da conexão do flange garante um desempenho de vedação confiável mesmo quando a pressão da tubulação flutua.
  • O material de vedação multicamadas de PTFE (PTFE) ou liga Babbitt e uma gaxeta macia composta feita de PTFE + butanol + mola) garantem que a caixa da gaxeta da válvula esteja livre de vazamentos durante a vida útil.
  • Juntas simples de PTFE, juntas enroladas em aço inoxidável + grafite, juntas enroladas em aço inoxidável + PTFE também são recomendadas para válvulas de amônia.

 

O volante da válvula globo de amônia é geralmente pintado de amarelo para distingui-lo das válvulas para outras aplicações. Além disso, válvulas de retenção verticais e válvulas de retenção de elevação também estão disponíveis para aplicações de amônia. Seus discos sobem e descem dependendo da pressão diferencial do fluido e do seu próprio peso, parando automaticamente o meio contra a corrente e protegendo o equipamento a montante, adequado para a maioria dos tanques de amônia na tubulação horizontal.

 

Válvula de bloqueio de emergência (EBV) para planta de refinaria

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A válvula de bloqueio de emergência também é conhecida como válvula de desligamento de emergência (ESDV) ou válvula de isolamento de emergência (EIV). API RP 553, especificação de válvulas de refinaria e acessórios para sistemas instrumentados de controle e segurança, definiu a válvula de bloqueio de emergência da seguinte forma: “As válvulas de bloqueio de emergência são projetadas para controlar um incidente perigoso. São válvulas para isolamento de emergência e são projetadas para impedir a liberação descontrolada de materiais inflamáveis ou tóxicos. Qualquer válvula na zona de incêndio que manuseie líquidos inflamáveis deve ser à prova de fogo.

Geralmente, um válvula de esfera com sede metálica, válvula gaveta e válvula borboleta podem ser usadas como EBV para corte ou isolamento. Geralmente é instalado entre a fonte de pressão de entrada e o regulador. Quando a pressão do sistema protegido atingir um valor especificado, a válvula será rapidamente fechada, cortada ou isolada para evitar a ocorrência de incêndio, vazamento e outros acidentes. É adequado para gás, gás natural e gás liquefeito de petróleo e outros gases combustíveis, armazenamento, transporte, etc.

A válvula de bloqueio de emergência é instalada na tubulação de entrada e saída do tanque esférico de hidrocarbonetos liquefeitos. API 2510 “projeto e construção de instalações de gás liquefeito de petróleo (GLP)” estabelece que a válvula de bloqueio na tubulação de hidrocarbonetos liquefeitos deve estar o mais próximo possível do corpo do tanque, de preferência perto do flange de saída do tubo da parede do tanque para fácil operação e manutenção . Quando um tanque de hidrocarbonetos liquefeitos de 38 m³ (10.000 galões) estiver em chamas por 15 minutos, todas as válvulas de bloqueio localizadas na tubulação abaixo do nível de líquido mais alto do tanque deverão ser capazes de fechar automaticamente ou operar remotamente. O sistema de controle da válvula de bloqueio deve ser à prova de fogo e operado manualmente. A API RP2001 “prevenção de incêndio em refinarias de petróleo” exige explicitamente que “válvulas de bloqueio de emergência sejam instaladas nos bicos abaixo do nível do líquido de recipientes contendo uma grande quantidade de líquido inflamável.

API RP553 especifica os princípios básicos de configuração de válvulas de bloqueio de emergência para compressores, bombas, fornos de aquecimento, contêineres, etc. Está intimamente relacionado ao tamanho do volume do equipamento, meio, temperatura, bem como à potência e capacidade da bomba. De acordo com os requisitos e casos de projeto, a válvula de corte de emergência EBV deve ser instalada na linha de saída (ou entrada) adjacente ao equipamento de alto risco de incêndio e totalmente isolada para impedir a liberação de materiais inflamáveis ou tóxicos. A válvula de bloqueio de emergência é geralmente necessária para equipamentos de alto risco e zonas de incêndio.

 

O equipamento de alto incêndio inclui:

Um contêiner maior que 7.571 m (2.000 galões);

Tanques de armazenamento de GLP maiores que 15,5 m (4.000 galões);

Um recipiente ou trocador de calor cuja temperatura interna do líquido combustível exceda 315°C ou cuja temperatura exceda a combustão espontânea;

A capacidade de transporte de líquidos combustíveis como hidrocarbonetos ultrapassa 45 m3/h;

A potência do compressor de gás combustível é superior a 150 kW;

Um forno de aquecimento no qual o líquido combustível é aquecido através de um tubo de forno;

A pressão interna é superior a 3,45 mpa e o modo é um reator exotérmico de hidrocarbonetos.

Zona de fogo:

Uma área dentro de 9 m na horizontal ou 12 m na vertical de equipamentos de alto risco de incêndio;

A área dentro de 9 m do tanque esférico contendo meio combustível, etc.

O que é flange de auto-aperto de alta pressão (Flange Grayoc)?

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O flange de autoaperto de alta pressão é um conector fixado para processos de alta pressão (1500CL-4500CL), alta temperatura e altamente corrosivos. É selado pela elasticidade do anel metálico reutilizável. É mais leve que o flange universal, mas tem melhor efeito de vedação, economizando peso e espaço, tempo e custo de manutenção. É amplamente utilizado na petroquímica, exploração de petróleo e gás, produção de gás industrial, refino de petróleo, processamento de alimentos, indústria química, engenharia ambiental, energia mineral e nuclear, aeroespacial, construção naval, processamento de combustível sintético, oxidação e liquefação de carvão e outros campos. Os conectores GRAYLOC são reconhecidos como o padrão de produção para tubulações de serviços críticos e conexões de vasos.

O flange de autoaperto de alta pressão é composto por braçadeira de segmento, cubo de solda de topo, anel de vedação e parafuso. Comparado com o flange de vedação macio convencional, ou seja, a deformação plástica da gaxeta para obter a vedação, o flange de autoaperto de alta pressão depende da deformação elástica do cubo do anel de vedação (braço em T) para vedar, ou seja, a vedação metal com metal. A combinação de junta, braçadeira e anel de vedação torna a resistência da junta muito maior do que a resistência do material à base do tubo. Uma vez pressionado, o elemento de vedação é vedado não apenas pela força exercida pela conexão externa, mas também pela pressão do próprio meio. Quanto maior for a pressão média, maior será a força de compressão exercida no elemento de vedação.

Anel de vedação de metal: O anel de vedação é a parte central do flange autoapertado de alta pressão e sua seção transversal tem aproximadamente o formato de “T”. O anel de vedação é preso pela face final de dois conjuntos de cubos para formar um todo com o tubo base, o que melhora muito a resistência das peças de conexão. Os dois braços da seção em forma de “T”, que é o lábio de vedação, que gera uma superfície cônica interna da área de vedação com o encaixe, que se estende livremente para formar a vedação sob a ação de forças externas (dentro do limite de escoamento).

Cubo: Depois que as duas juntas do cubo são fixadas, a força é exercida no anel de vedação e o lábio de vedação se desvia da superfície de vedação interna do cubo. Essa elasticidade desviante retorna a carga da superfície de vedação dentro do cubo de volta para a borda do anel de vedação, formando uma vedação elástica auto-reforçada.

Braçadeira: A braçadeira pode ser ajustada livremente na direção de 360° para fácil instalação.

Porca/parafuso com face esférica: Geralmente, cada conjunto de flange autoapertável de alta pressão precisa apenas de quatro conjuntos de parafusos esféricos de alta pressão para atingir a resistência geral.

 

A característica de um flange auto-apertável de alta pressão

  • Boa resistência à tração: Na maioria dos casos, o flange de auto-aperto de alta pressão na conexão pode suportar a carga de tração melhor do que o próprio tubo. O teste destrutivo prova que o flange ainda está intacto sem vazamentos após a falha do tubo sob carga de tração.
  • Boa resistência à corrosão: Diferentes materiais de flange podem atender aos requisitos especiais de proteção contra corrosão de diferentes ambientes.
  • Boa resistência à flexão: Um grande número de testes mostra que este flange não vazará ou se soltará quando estiver sob uma grande carga de flexão. Os testes reais mostram que o flange autoapertado de alta pressão DN15 foi submetido a muitas curvas a frio na tubulação e suas juntas não apresentam vazamentos e nem estão soltas.
  • Boa resistência à compressão: O flange de auto-aperto de alta pressão não suportará compressão de sobrecarga na tubulação normal; A carga máxima do flange em cargas de compressão mais altas é determinada pela resistência última do tubo.
  • Boa resistência ao impacto: Tamanho pequeno, estrutura compacta, pode suportar o impacto que o flange tradicional de alta pressão não consegue suportar; A vedação metal com metal aumenta muito sua resistência ao impacto.

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A taxa de fluxo do meio comum através de uma válvula

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O fluxo e a vazão da válvula dependem principalmente do tamanho da válvula, estrutura, pressão, temperatura e concentração média, resistência e outros fatores. O fluxo e a vazão são interdependentes, sob a condição de um valor de vazão constante quando a vazão aumenta, a área da porta da válvula é pequena e a resistência do meio é grande, fazendo com que a válvula seja fácil de danificar. Uma grande vazão produzirá eletricidade estática em meios inflamáveis e explosivos; No entanto, uma taxa de fluxo baixa significa baixa eficiência de produção. Recomenda-se escolher uma vazão baixa (0,1-2 m/s) de acordo com a concentração para meios grandes e explosivos, como o óleo.

O objetivo do controle da vazão na válvula r é principalmente evitar a geração de eletricidade estática, que depende da temperatura e pressão críticas, da densidade e das propriedades físicas do meio. Em geral, conhecendo a vazão e a vazão da válvula, você pode calcular o tamanho nominal da válvula. O tamanho da válvula é a mesma estrutura, a resistência ao fluido não é a mesma. Nas mesmas condições, quanto maior o coeficiente de resistência da válvula, maior será a vazão através da válvula e menor será a vazão; Quanto menor o coeficiente de arrasto, menor será a taxa de fluxo através da válvula. Aqui está a vazão de algum meio comum através da válvula para sua referência.

Médio Tipo Condições Velocidade do fluxo, m/s
Vapor Vapor saturado DN > 200 30~40
DN=200~100 25~35
DN < 100 15~30
Vapor superaquecido DN > 200 40~60
DN=200~100 30~50
DN < 100 20~40
Vapor de baixa pressão P<1.0 (pressão absoluta) 15~20
Vapor de média pressão P=1,0~4,0 20~40
Vapor de alta pressão P=4,0~12,0 40~60
Gás Gás comprimido （Pressão manométrica） Vácuo 5~10
P≤0,3 8~12
Ρ=0,3~0,6 10~20
Ρ=0,6~1,0 10~15
Ρ=1,0~2,0 8~12
Ρ=2,0~3,0 3~6
Ρ=3,0~30,0 0,5~3
Oxigênio （Pressão manométrica） Ρ=0~0,05 5~10
Ρ=0,05~0,6 7~8
Ρ=0,6~1,0 4~6
Ρ=1,0~2,0 4~5
Ρ=2,0~3,0 3~4
Gás de carvão   2,5~15
Mond gás （Pressão manométrica） Ρ=0,1~0,15 10~15
Gás natural   30
Gás nitrogênio (pressão absoluta) Vácuo/Ρ=5~10 15~25
Gás amônia （Pressão manométrica） Ρ＜0,3 8~15
Ρ＜0,6 10~20
Ρ≤2 3~8
Outro meio Gás Acetileno P<0,01 3~4
P<0,15 4~8
P<2,5 5
Cloreto Gás 10~25
Líquido 1.6
 Hidreto de cloro Gás 20
Líquido 1.5
amônia líquida (pressão manométrica） Vácuo 0,05~0,3
Ρ≤0,6 0,3~0,8
Ρ≤2,0 0,8~1,5
Hidróxido de sódio (concentração) 0~30% 2
30%~50% 1.5
50%~73% 1.2
Ácido sulfúrico 88%~100% 1.2
ácido clorídrico / 1.5
 

Água

 Água de baixa viscosidade (pressão manométrica） Ρ=0,1~0,3 0,5~2
Ρ≤1,0 0,5~3
Ρ≤8,0 2~3
Ρ≤20~30 2~3,5
Rede de aquecimento circulando água 0,3~1
Água condensada Autofluxo 0,2~0,5
Água do mar, água ligeiramente alcalina Ρ＜0,6 1,5~2,5

 

O coeficiente de resistência ao fluxo e perda de pressão para válvula

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A resistência da válvula e a perda de pressão são diferentes, mas estão tão intimamente relacionadas que, para entender sua relação, você deve primeiro entender o coeficiente de resistência e o coeficiente de perda de pressão. O coeficiente de resistência ao fluxo depende de diferentes estruturas de fluxo, abertura da válvula e vazão média, é um valor variável. De modo geral, a estrutura fixa da válvula em um certo grau de abertura é um coeficiente de fluxo fixo, você pode calcular a pressão de entrada e saída da válvula de acordo com o coeficiente de fluxo, esta é a perda de pressão.

O coeficiente de fluxo (coeficiente de descarga) é um índice importante para medir a capacidade de fluxo da válvula. Representa a vazão quando o fluido é perdido por unidade de pressão através da válvula. Quanto maior for o valor, menor será a perda de pressão quando o fluido flui através da válvula. A maioria dos fabricantes de válvulas inclui os valores do coeficiente de fluxo de válvulas de diferentes classes de pressão, tipos e tamanhos nominais em suas especificações de produto para projeto e uso. O valor do coeficiente de fluxo varia com o tamanho, forma e estrutura da válvula. Além disso, o coeficiente de fluxo da válvula também é afetado pela abertura da válvula. De acordo com as diferentes unidades, o coeficiente de vazão possui diversos códigos e valores quantitativos diferentes, entre os quais os mais comuns são:

 

  • Coeficiente de fluxo Cv: Taxa de fluxo com queda de pressão de 1psi quando a água flui através da válvula a 15,6°c (60°f).
  • Coeficiente de fluxo Kv: A vazão volumétrica quando o fluxo de água entre 5 ℃ e 40 ℃ gera uma queda de pressão de 1bar através da válvula.

Cv=1,167Kv

O valor Cv de cada válvula é determinado pela seção transversal do fluxo sólido.

O coeficiente de resistência da válvula refere-se ao fluido através da perda de resistência do fluido da válvula, que é indicada pela queda de pressão (pressão diferencial △P) antes e depois da válvula. O coeficiente de resistência da válvula depende do tamanho da válvula, da estrutura e do formato da cavidade, depende mais do disco, estrutura da sede. Cada elemento da câmara do corpo da válvula pode ser considerado um sistema de componentes (fluido girando, expandindo, contraindo, retornando, etc.) que geram resistência. Portanto, a perda de pressão na válvula é aproximadamente igual à soma das perdas de pressão dos componentes da válvula. Em geral, as seguintes circunstâncias podem aumentar o coeficiente de resistência da válvula.

  • A porta da válvula aumenta repentinamente. Quando a porta é repentinamente ampliada, a velocidade da parte fluida é consumida na formação de correntes parasitas, agitação e aquecimento do fluido, etc .;
  • A expansão gradual da porta da válvula: Quando o ângulo de expansão é inferior a 40 °, o coeficiente de resistência do tubo redondo em expansão gradual é menor do que o da expansão repentina, mas quando o ângulo de expansão é superior a 50 °, o coeficiente de resistência aumenta em 15% ~ 20% em comparação com a expansão repentina.
  • A porta da válvula se estreita repentinamente.
  • A porta da válvula é suave e uniforme em curva ou canto.
  • Conexão cônica simétrica da porta da válvula.

 

Em geral, as válvulas esfera de passagem total e as válvulas gaveta apresentam menor resistência ao fluido por não girarem e reduzirem, quase o mesmo que o sistema de tubulação, que é o tipo de válvula que oferece maior capacidade de vazão.

 

Válvula de alívio VS regulador autoatuado

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Tanto a válvula de alívio quanto o regulador autooperado são regulados pela pressão do próprio meio. O válvula de escape é controlado pela mola e pela área de pressão do núcleo da válvula correspondente a uma pressão relativamente estável, com base na instalação de um tubo de pressão piloto no cilindro da cabeça da válvula pode ajustar com precisão a pressão antes e depois da válvula, ou seja, o regulador auto-operado. Existe alguma diferença entre o regulador autoatuado e uma válvula de alívio?

  1. Finalidade diferente. O regulador auto-operado destina-se a regular enquanto a válvula de alívio serve apenas para redução de pressão. O regulador auto-operado serve principalmente para manter a estabilidade da pressão e válvula de redução de pressão é principalmente reduzir a pressão para um valor seguro;
  2. A válvula redutora de pressão pode ser ajustada manualmente à pressão. Se a pressão na frente da válvula mudar muito, será necessário ajuste frequente. A válvula de controle autooperada é automática de acordo com um valor objetivo definido, a pressão pode ser constante após o ajuste; Se a pressão antes e depois da válvula mudar ao mesmo tempo, a válvula de alívio não pode se ajustar automaticamente à pressão fixa, enquanto o regulador autooperado pode manter automaticamente a contrapressão ou a pressão antes da válvula estável;
  3. A válvula reguladora autooperada pode não apenas regular a pressão antes e depois da válvula, mas também controlar a pressão diferencial, temperatura, nível de líquido, vazão, etc. A válvula de alívio pode reduzir a pressão somente após a válvula, função única;
  4. A precisão de ajuste da válvula de alívio é maior, geralmente 0,5, e o regulador autooperado é geralmente 8-10%;
  5. Aplicação diferente. O regulador auto-operado é amplamente utilizado no petróleo, na indústria química e em outras indústrias. A válvula de alívio é usada principalmente em sistemas de abastecimento de água, controle de incêndio, aquecimento e ar condicionado central.

De modo geral, o regulador autooperado é usado principalmente na tubulação abaixo de DN80 e a válvula reguladora pneumática é maior para o diâmetro do tubo. A válvula de alívio precisa ser equipada com um conjunto fixo de válvulas porque é fácil de vazar, ou seja, a válvula globo e a válvula de conexão são instaladas para manutenção e depuração em ambas as extremidades da válvula de controle, e a válvula de alívio e manômetro deve ser ajustado após a redução da pressão.