A válvula globo em aplicação de amônia

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. possui excelente resistência à corrosão por gás de amônia, amônia líquida e água de amônia. O ferro fundido e o aço carbono também têm boa resistência à corrosão por gás de amônia ou amônia líquida; a taxa de corrosão geralmente é inferior a 0.1 mm / ano; portanto, o equipamento de produção e armazenamento de amônia é geralmente feito de aço da perspectiva do custo.

A válvula de retenção, a válvula globo, a válvula de esfera e outras válvulas podem ser usadas no sistema de tubulação de amônia e amônia líquida. Essas válvulas reduzem a pressão do gás para um nível seguro e a passam por outras válvulas para o sistema de serviço. Entre eles, o mais utilizado é a válvula globo. A válvula globo de amônia é um tipo de válvula de força de vedação, ou seja, quando a válvula é fechada, a pressão deve ser aplicada ao 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 do empanque e a pressão do meio. A força do fechamento da válvula é maior que a da abertura da válvula; portanto, o diâmetro da haste deve ser grande ou a dobra da haste. O fluxo da válvula globo globo de gás de amônia auto-vedante geralmente é de cima para baixo, que é o meio na cavidade da válvula da parte superior do disco; então, sob a pressão do meio, a força do fechamento da válvula é pequena e a abertura da válvula é grande, o diâmetro da haste pode ser correspondentemente reduzido. Quando a válvula globo está aberta, quando a altura de abertura do disco é de 25% a 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 deve ser determinada pelo deslocamento do disco. Então, quais são as características das válvulas globo para aplicação de amônia?

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

A válvula de bloqueio de emergência também é conhecida como válvula de desligamento de emergência (ESDV) ou válvula de isolamento de emergência (EIV). A 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 maneira: “As válvulas de bloqueio de emergência são projetadas para controlar um incidente perigoso. Estas são válvulas para isolamento de emergência e foram projetadas para impedir a liberação descontrolada de materiais inflamáveis ​​ou tóxicos. Qualquer válvula na zona de incêndio que manipule líquidos inflamáveis ​​deve ser à prova de fogo.

Geralmente, um válvula de esfera com sede em metal, válvula de gaveta, válvula borboleta pode ser usada como um EBV para cortar ou isolar. 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 petróleo liquefeito de petróleo e outros armazenamentos de gás combustível, transporte, etc.

A válvula de bloqueio de emergência é instalada na tubulação de entrada e saída do tanque esférico de hidrocarboneto liquefeito. API 2510 "projeto e construção de instalações de gás liquefeito de petróleo (GLP)" prevê que a válvula de bloqueio na tubulação de hidrocarboneto liquefeito 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 hidrocarboneto liquefeito de 38 m³ (10,000 galões) estiver em chamas por 15 min, todas as válvulas de bloqueio localizadas na tubulação abaixo do nível de líquido mais alto do tanque devem 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. O API RP2001 “prevenção de incêndio em refinaria de petróleo” exige explicitamente que “válvulas de bloqueio de emergência sejam instaladas nos bocais abaixo do nível de líquido dos 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 a 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 geralmente é necessária para equipamentos de alto fogo e zona de fogo.

 

O equipamento de alto fogo inclui:

Um contêiner maior que 7.571m (2,000 galões);

Tanques de armazenamento de GPL maiores que 15.5 m (4 000 galões);

Um recipiente ou trocador de calor cuja temperatura interna do líquido combustível exceda 315 ℃ ou cuja temperatura tenha excedido a combustão espontânea;

A capacidade de transportar líquidos combustíveis, como hidrocarbonetos, excede 45 m / 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 do forno;

A pressão interna é superior a 3.45 mpa e o modo é um reator de hidrocarboneto exotérmico.

Zona de fogo:

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

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

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

O flange de auto-aperto de alta pressão é um conector preso para processos de alta pressão (1500CL-4500CL), alta temperatura e altamente corrosivo. É selado pela elasticidade do anel de metal reutilizável. É mais leve que o flange universal, mas possui um melhor efeito de vedação, economizando peso e espaço, tempo e custo de manutenção. É amplamente utilizado em petroquímica, exploração de petróleo e gás, produção industrial de gás, 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 conexões críticas de tubulação e embarcação de serviço.

O flange de auto-aperto 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 suave convencional, ou seja, a deformação plástica da gaxeta para obter a vedação, o flange de auto-aperto de alta pressão depende do cubo da deformação elástica do anel de vedação (braço T) para vedar, ou seja, o selo de metal para metal. A combinação de junta, braçadeira e anel de vedação torna a resistência da junta muito maior que a resistência do material à base de tubo. Pressionado, o elemento de vedação é vedado não apenas pela força exercida pela conexão externa, mas também pela pressão do próprio meio. Quanto maior a pressão média, maior a força de compressão é exercida no elemento de vedação.

Anel de vedação metálico: O anel de vedação é a parte central do flange de auto-aperto de alta pressão e sua seção transversal tem aproximadamente a forma de “T”. O anel de vedação é preso pela face de extremidade de dois conjuntos de cubo para formar um todo com o tubo de base, o que melhora muito a resistência das peças de conexão. Os dois braços da seção em forma de “T”, que é 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 divergente retorna a carga da superfície de vedação no interior do cubo de volta para a borda do anel de vedação, formando uma vedação elástica auto-aprimorada.

Grampo: O grampo pode ser ajustado livremente na direção de 360 ​​° para facilitar a instalação.

Porca / parafuso com face esférica: Geralmente, cada conjunto de flange de aperto automático de alta pressão precisa apenas de quatro conjuntos de parafusos esféricos de alta pressão para obter a força geral.

 

O recurso de um flange de aperto automático de alta pressão

  • Boa resistência à tração: Na maioria dos casos, o flange de auto-aperto de alta pressão na conexão pode suportar melhor a carga de tração 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 esse flange não vaza ou afrouxa quando está sob uma grande carga de flexão. Os testes reais mostram que o flange de aperto automático de alta pressão DN15 foi submetido a muitas dobras a frio na tubulação e suas juntas não apresentam vazamentos e não estão soltas.
  • Boa resistência à compressão: o flange de alta pressão e auto-aperto não suporta compressão por sobrecarga na tubulação normal; A carga máxima do flange em cargas de compressão mais altas é determinada pela resistência máxima do tubo.
  • Boa resistência ao impacto: tamanho pequeno, estrutura compacta, pode suportar o impacto que o flange de alta pressão tradicional não pode suportar; A vedação de metal com metal aumenta muito sua resistência ao impacto.

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A taxa de fluxo do meio comum através de uma válvula

O fluxo da válvula e a taxa de fluxo dependem principalmente do tamanho, estrutura, pressão, temperatura e concentração média da válvula, resistência e outros fatores. A vazão 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, o que faz com que a válvula seja fácil de danificar. Uma grande vazão produzirá eletricidade estática para meios inflamáveis ​​e explosivos; No entanto, uma baixa vazão significa baixa eficiência de produção. Recomenda-se escolher uma taxa de fluxo baixa (0.1-2 m / s) de acordo com a concentração para meios grandes e explosivos, como óleo.

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

Médio Formato Condições Velocidade de fluxo, m / s
Steam 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 pressão média P = 1.0 ~ 4.0 20 40 ~
Vapor de alta pressão P = 4.0 ~ 12.0 40 60 ~
Gas 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 manômetro) Ρ = 0.1 ~ 0.15 10 15 ~
Gás natural   30
Gás nitrogênio (pressão absoluta) Vácuo / Ρ = 5 ~ 10 15 25 ~
Gás de amônia (pressão manométrica) < 0.3 8 15 ~
< 0.6 10 20 ~
Ρ≤2 3 8 ~
Outro meio Gás de acetileno P < 0.01 3 4 ~
P < 0.15 4 8 ~
P < 2.5 5
Cloreto Gas 10 25 ~
Líquido 1.6
 Hidreto de cloro Gas 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 circulação de água de aquecimento 0.3 1 ~
Água condensada Fluxo automático 0.2 0.5 ~
Água do mar, água ligeiramente alcalina < 0.6 1.5 2.5 ~

 

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

A resistência da válvula e a perda de pressão são diferentes, mas estão tão intimamente relacionadas que, para entender seu relacionamento, você deve primeiro entender o coeficiente de resistência e o coeficiente de perda de pressão. O coeficiente de resistência ao fluxo depende da estrutura de fluxo diferente, abertura da válvula e vazão média, é um valor variável. De um 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; essa 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 o valor, menor é 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 nas especificações de seus produtos 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 diferentes unidades, o coeficiente de vazão possui vários códigos e valores quantitativos diferentes, entre os quais os mais comuns são:

 

  • Coeficiente de vazão Cv: vazão na queda de pressão de 1psi quando a água flui através da válvula a 15.6 ° c (60 ° f).
  • Coeficiente de fluxo Kv: a taxa de fluxo de volume quando o fluxo de água entre 5 ℃ e 40 ℃ gera uma queda de pressão de 1 bar através da válvula.

Cv = 1.167Kv

O valor de 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 indicado 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 da forma da cavidade, mais depende do disco, da estrutura da sede. Cada elemento na câmara do corpo da válvula pode ser considerado um sistema de componentes (rotação de fluido, expansão, encolhimento, retorno, etc.) que geram resistência. Portanto, a perda de pressão na válvula é aproximadamente igual à soma da perda de pressão dos componentes da válvula. Em geral, as seguintes circunstâncias podem aumentar o coeficiente de resistência da válvula.

  • A porta da válvula é subitamente aumentada. Quando a porta é subitamente aumentada, a velocidade da parte do fluido é consumida na formação de correntes de Foucault, agitação e aquecimento do fluido, etc .;
  • A expansão gradual da porta da válvula: quando o ângulo de expansão é menor que 40 °, o coeficiente de resistência do tubo redondo em expansão gradual é menor 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 de repente estreita.
  • A porta da válvula é lisa e curva uniforme ou curva de canto.
  • Conexão cônica simétrica da porta da válvula.

 

Em geral, as válvulas de esfera de diâmetro interno e as válvulas de gaveta têm a menor resistência a fluidos devido a não girar e reduzir, quase a mesma do sistema de tubulação, que é o tipo de válvula que oferece a mais excelente capacidade de vazão.

 

Regulador auto-atuado VS Relief Valve

Tanto a válvula de alívio quanto o regulador auto-operado são regulados pela pressão do próprio meio. o válvula de escape é controlado pela mola e a 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 da válvula antes e depois, ou seja, a regulador auto-operado. Existe alguma diferença entre o regulador auto-atuado e uma válvula de alívio?

  1. Finalidade diferente. O regulador auto-operado se destina a regular, enquanto a válvula de alívio é apenas para redução de pressão. O regulador auto-operado é principalmente para manter a estabilidade da pressão e válvula de redução de pressão é principalmente reduzir a pressão a um valor seguro;
  2. A válvula redutora de pressão pode ser ajustada manualmente à pressão. Se a pressão na frente da válvula mudar bastante, é necessário um ajuste frequente. A válvula de controle auto-operada é automática de acordo com um valor objetivo e 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 poderá se ajustar automaticamente à pressão fixa, enquanto o regulador auto-operado poderá manter automaticamente a contrapressão ou a pressão antes que a válvula esteja estável;
  3. A válvula reguladora auto-operada pode não apenas regular a pressão antes e depois da válvula, mas também controlar a pressão diferencial, temperatura, nível do 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 auto-operado 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 um modo geral, o regulador auto-operado é usado principalmente na tubulação abaixo do 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 vazar, ou seja, a válvula globo e a válvula de conexão estão instaladas para manutenção e depuração nas duas extremidades da válvula de controle, válvula de alívio e manômetro deve ser ajustado após a redução da pressão.