Kemianteollisuus on erittäin monipuolinen, yli 60 000 tunnettua tuotetta ja kemialliset aineet voivat vaikuttaa venttiilimateriaalien valintaan, rakenteeseen tai suunnitteluun. Kuten kaikilla teollisuuden aloilla, kemiallisten sovellusten venttiilien suunnittelu ja valmistus edellyttää sellaisten tekijöiden huomioon ottamista, kuten turvallinen, tehokas ja luotettava prosessin toiminta.
Petrokemian ja polymeerisektori
Kemianteollisuudessa petrokemian tuotteet ovat yksi suurimmista markkinasegmenteistä, joihin kuuluvat olefiinit (eteeni, propeeni, butadieeni) ja aromaattiset aineet (bentseeni, tolueeni, ksyleeni). Niistä valmistetaan monenlaisia tuotteita, kuten höyrykrakkauksella valmistettua eteeniä, joka polymeroidaan edelleen polyeteeniksi ja muille eteenipohjaisille johdannaisille.
Ennen kuin eteeni tulee kylmälle vyöhykkeelle, se tyypillisesti kuivataan molekyyliseulapeteillä. Näiden kuivauskerrosten ympärillä olevat venttiilit altistuvat erilaisille lämpöolosuhteille adsorptio- ja regenerointijaksojen aikana. Kylmällä vyöhykkeellä venttiilien on kestettävä alhaisia lämpötiloja ja suuria painehäviöitä. Polttokaasun ohjauksessa palloventtiilit ovat ensisijainen ratkaisu, mutta segmentoidut palloventtiilit ovat myös varteenotettava vaihtoehto, kun säädettävä alue otetaan huomioon. Kylmällä alueella tarvitaan venttiileitä, jotka pystyvät käsittelemään matalan lämpötilan ja korkean paineen pudotussovelluksia. Täällä käytetään monivaiheisella trimmillä varustettuja maapalloventtiilejä, jotka auttavat poistamaan melua ja kavitaatiota.
Monivaiheiset antikavitaatioventtiilin sisäosat palloventtiileille
Metallitiivisteiset palloventtiilit ovat ihanteellinen ratkaisu höyrykrakkausyksiköiden kuivaimiin. Nämä venttiilit kestävät merkittäviä lämpötilanvaihteluita ja toistuvaa pyöräilyä. Muihin venttiilimalleihin verrattuna pyörivät venttiilit ovat helppokäyttöisiä, niissä on kompakti rakenne ja useita suuntavaihtoehtoja.
Polymerointiprosessiin kuuluu nestemäisten väliaineiden käsittely, jotka sisältävät polymeeri-, hartsi- ja katalyyttijäämiä. Nämä nesteet kerääntyvät venttiilin onteloihin heikentäen venttiilin toimivuutta ja aiheuttaen prosessin keskeytyksiä, jotka aiheuttavat merkittäviä häviöitä laitokselle. Lisäksi korkea syklien määrä (jopa 1,5 miljoonaa sykliä vuodessa) muodostaa suuren haasteen. Kuivia katalyyttejä käsitteleviä katalyyttijärjestelmiä ympäröivät venttiilit kohtaavat vakavan sisäosien korroosion. Hajapäästöjen ja istuinvuotojen torjunta on myös kriittistä turvallisuus- ja ympäristönäkökohtien vuoksi.
Samoin metalli-istukeiset palloventtiilit, joissa on kiinteyttä estävät istukkaominaisuudet, tarjoavat erinomaisen suorituskyvyn. Kiinteä istuinrakenne auttaa estämään materiaalin pääsyn istuinalueelle. Venttiilin rungon ja istukan välinen tiivis kosketus yhdistettynä raapuvaan istukan muotoiluun auttaa poistamaan kerääntyneet hiukkaset. Näin ollen segmentoidut palloventtiilit osoittautuvat erittäin tehokkaiksi polymeerilietteisiin.
Palloventtiili, jossa on kiinteästi kestävä istukka ja kuormitettu tiiviste
Aromaattiset yksiköt, jotka käsittelevät yleisiä aineita, kuten paraksyleeniä, voivat kerääntyä venttiilien pinnoille, mikä lisää kitkaa ja nopeuttaa kulumista. Tietyissä erotusprosesseissa venttiilejä avataan ja suljetaan usein, mikä vaatii tarkkaa ohjausta. Tyypillisiä ratkaisuja ovat metallitiivisteiset palloventtiilit, joissa on kaavintiiviste, sekä segmentoidut palloventtiilit ja epäkeskiset pyörivät tulppaventtiilit, joissa on erikoispinnoitemateriaaleja, jotka kestävät kovaa eroosiota. Triple-offset-läppäventtiilit soveltuvat myös bentseenin ja tolueenin uuttoprosessien ratkaisuihin.
Lannoite- ja maatalouskemikaaliala
Maatalouskemikaalialalla typpilannoitteiden osuus markkinaosuudesta on yli 50 %, ja ammoniakki on keskeinen komponentti. Ammoniakin synteesi vaatii typpeä ja vetyä. Höyryreformerien vedyn ja typen seos tulee synteesisilmukkaan, jossa se puristetaan kaksivaiheisesti synteesipaineeseen 2200-4400 psi (150-300 bar). Ammoniakin muunnosprosessi vaatii lämpötilan ja paineen tasapainon. Katalyytin tehokkuuden varmistamiseksi vaaditaan 750 °F (400 °C) lämpötila.
Vedyn ja ammoniakin korkeat lämpötilat ja paineet ovat vakava haaste mille tahansa venttiilille. Käsiteltyjen väliaineiden myrkyllisyyden vuoksi päästöjen hallinta on ratkaisevan tärkeää. Kolminkertaiset läppäventtiilit tarjoavat ihanteellisen ratkaisun ammoniakkisynteesipiirien eristämiseen ja ohjaukseen. Tämä muotoilu minimoi kulumisen ja pidentää käyttöikää varmistaen tiukan sulkemisen myös vaativissa olosuhteissa.
Kolminkertainen eksentrinen metallinen läppäventtiili
Kovametalliventtiilin istukkaiden käyttö vähentää kulumista ja mahdollistaa erittäin nopeat virtausnopeudet. Nämä istukat ovat tyypillisesti vaihdettavissa ilman venttiililevyn ja akselin irrottamista. Jännitekuormitetut karan tiivisteet ovat vakiovarusteita, ja venttiileille tehdään palotestaus ja hätäpysäytyssertifikaatti turvallisuuden eheystason SIL3 saavuttamiseksi.
Erikoiskemikaalien nousu
Aurinkosähköteollisuuden nopea kasvu on lisännyt merkittävästi aurinkopaneelien kysyntää, ja polypii toimii kriittisenä raaka-aineena. Polypii on pitkään ollut avainkomponentti puolijohteiden valmistuksessa. Tyypillisessä polypiin tuotantoprosessissa käytetään SiO₂:ta (kvartsihiekkaa) raaka-aineena metallurgisen piin, joka tunnetaan myös nimellä MG-Si, valmistukseen. MG-Si saadaan valokaariuunissa hiilen läsnä ollessa. Tässä prosessissa raaka-aineita, välituotteita ja sivutuotteita ovat piijauhe, kloorikaasu, vetykaasu, kloorivety, trikloorisilaani, dikloorisilaani ja piikloridi. Vety ja trikloorisilaani ovat syttyviä, kloorivety on erittäin syövyttävää ja piitetrakloridi on akuutisti myrkyllistä. Tästä syystä venttiilirakenteiden on käsiteltävä näitä erikoisaineita, erityisesti erittäin hankaavaa piijauhetta. Kaikki nämä kemikaalit vaativat talteenottoa ja talteenottoa raaka-aineen kulutuksen minimoimiseksi ja yleisen tehokkuuden parantamiseksi.
Pyörivän varren toiminnan, jännitteellä kuormitetun tiivisteen ja sisäisen paloturvallisuussuunnittelun on täytettävä kaikki nykyiset päästö- ja paloturvallisuusstandardit. Pehmeä-istukkaisissa palloventtiileissä on joustava polymeerinen huulitiiviste, jonka istukkamateriaalina on molekyylivahvistettu PTFE, mikä tarjoaa pitkäaikaisen ratkaisun jopa korkean kierron aikana.
Korkean kysynnän epäorgaaniset kemialliset prosessit
Titaanidioksidi (TiO₂) on toinen sovellus, jolla on tiukat venttiilivaatimukset. Tätä materiaalia käytetään yleisesti valkoisena pigmenttinä maalinvalmistuksessa, paperinvalmistuksessa, muovissa, kumissa, keramiikassa ja tekstiileissä. Titaanidioksidia valmistetaan ilmeniitistä tai luonnollisesta tai synteettisestä rutiilimalmista. Märkä rikkihappoprosessi käyttää tyypillisesti ilmeniittipohjaista raaka-ainetta, kun taas korkean lämpötilan kloridiprosessissa käytetään yleensä rutiilipohjaista raaka-ainetta.
Koko tuotantoprosessi altistaa venttiilit korkeille lämpötiloille, hankaaville lietteille ja syövyttäville ympäristöille. Metallitiivisteiset palloventtiilit, joissa on kovametallipinnoite ja paljetiivisteet, sopivat korkean lämpötilan sulkukäyttöön. Kun käsitellään hankaavia lietteitä, raskaat puristusventtiilit edistyneellä elastomeeritekniikalla ovat ihanteellinen valinta järjestelmän sulkemis- ja ohjaussovelluksiin. Ohjattavuutta tehostavat entisestään kartiomaiset holkit ja älykkäät asennoittimet, mikä pidentää huoltovälejä ja pienentää merkittävästi huoltokustannuksia.
Puristusventtiili
Kloori-alkali on myös yksi venttiilien haastavista sovelluksista. Kloori nesteytetään varastointia ja kuljetusta varten, sitten höyrystetään käsittelyä varten. Nestemäiselle kloorille suositellaan venttiilejä, joissa on CS-venttiilirungot ja Monel-metalliseos sisäosat. Kaksoissiirrettyjä läppäventtiilejä jännitteellisellä tiivisteellä käytetään tyypillisesti estämään hajavuodot.
Nestemäisen kloorin muuntaminen höyryksi vaatii lämmön käyttöä valvotuissa olosuhteissa, jolloin höyrystinosassa syntyvän höyryn lämpötilaa ylläpidetään säätämällä kuumaa vettä tai höyryä. Kierrepäisiä palloventtiilejä käytetään useimmissa tyhjennysventtiileissä ja eristysventtiileissä, kun taas pyöriviä palloventtiilejä käytetään, kun lämpötilan säätöä tarvitaan.
Lisäksi PFA-vuorattuja palloventtiilejä, läppäventtiilejä ja kalvoventtiilejä käytetään laajalti suolaliuoksen valmistuksessa ja natriumhydroksidin tuotannossa korroosion estämiseksi.
