对乙烯工程产生重大影响

乙烯是人体的基本组成部分雷竞技也是化工公司和炼油商之间的主要纽带。乙烯或烯烃工厂主要生产乙烯，但也将原料分解成其他可用的副产品，如丙烯、丁二烯和汽油。

随着乙烯需求的增加，对提供最大可靠性、安全性和性能的阀门解决方案的需求也在增加。除了安全之外，正常运行时间是乙烯工厂能否在竞争日益激烈的全球市场中持续盈利的主要决定因素。一个典型的乙烯装置的投资可达10 - 30亿美元，需要在整个项目的自动化控制和开关阀上投入大量资金。为项目选择哪种阀门的细节非常重要。

本文将从自动化阀门选择的角度来讨论乙烯装置工程。它还考虑要考虑哪些阀门选项来实现设定的可靠性目标并保持项目成本在控制之下。

作用蒸汽和进料控制

乙烯蒸汽裂解装置可接受各种原料，包括石脑油、乙烷、丙烷、气油。原料的选择取决于裂解炉的结构、原料的可获得性、目前的市场价格和所需的最终产品。

稀释蒸汽注入炉管，以保护管道免受污染或形成焦炭。因此，应优化碳氢化合物与蒸汽的比例，以实现最佳的流动条件。蒸汽的流速取决于进料的严重程度。蒸汽也可用于熔炉的除焦。因此，也可能要求阀门控制蒸汽的范围宽。

乙烯裂解装置中的工艺系统必须提供正确数量的原料以生产所需的最终产品。给料供应阀必须能够准确地控制这一点考虑到在某些情况下，原料可以是液体，而在其他情况下，原料可以是气体。这使它成为最重要的控制阀之一。由于低流量和满容量之间的流量差异可能很大，一些乙烯生产商在每种情况下使用单独的阀门。

截止阀在控制裂解炉中稀释蒸汽方面具有很强的优势。从项目工程的角度来看，它们是一种经过考验的技术和经济的。

添加旋转阀例如v口分段或偏心插头，为可靠性和成本优化提供了更多机会。它们是有效的选择，特别是3英寸的尺寸。更大，适用于粘性流动介质和颗粒存在的应用，如焦炭和裂解中较重的碳氢化合物原料。

旋转阀的另一个优点是由于其广泛的适应性，降低了管道、电缆和其他连接的成本，特别是v口分段阀。这样就不需要在管道中使用分离范围控制和二次阀门。

给炉子除焦

由于蒸汽裂解反应发生在高温下(750 - 850°C[1380 - 1560°F])，导致焦炭沉积在炉管上。因为这降低了炉子的效率，所以需要定期进行除焦，通常每炉每两到六个月进行一次，这取决于进料类型和炉子的严重程度。

一个蒸汽裂解厂有几个熔炉。虽然一个熔炉正在进行除焦，但其他熔炉仍在生产。除焦通常用蒸汽或空气进行。当达到运行条件的终点时，停止碳氢燃料的进料，隔离熔炉，调整燃烧器的燃烧速率，并加入一定量的稀释蒸汽和空气以去除焦炭沉积物。去焦废水被输送到去焦桶，在那里焦粉与去焦废水气体分离。

在线蒸汽或空气除焦将允许熔炉和淬火交换器系统通过几个连续的循环运行。由于高温变化，传输管线阀(TLV)和除焦阀(DCV)必须能够承受较高的管道力。下游工艺必须防止焦化废水、高温蒸汽和焦炭，以确保工厂的可操作性和安全性。因此，100%的阀门密封性是必不可少的。

闸阀通常用于输送管线和退焦。闸阀的问题与它们承受焦炭堆积的肮脏的除焦废水的能力有关，这可能会导致阀门卡住。
因为大多数消焦阀都是20英寸。而较大的闸阀则成为安装的重物。此外，它们需要支撑结构，以避免过多的管道应力。

闸阀的另一种选择是双阻塞和排气蝶阀，它可以防止结焦和堵塞，阀门关闭时的超压以及保持阀座区域热的连续蒸汽流动。阀体阀座的钨铬钴合金部件和阀瓣上的阀座密封确保坚硬的焦炭颗粒不会腐蚀阀门的重要元件，保持阀门100%的密封性。旋转设计还消除了轴填料磨损。

由于与闸阀相比，这种阀门的尺寸更紧凑，因此非常经济，降低了与提升、安装和支撑结构相关的成本。它们还能更好地抵抗管道振动。蝶阀的双阻塞和排气特性允许使用单个阀门而不是两个闸阀，从而降低了成本。

燃气

在裂解炉中适当的燃烧可以最大限度地提高热量传递，并使燃气消耗和相关成本最小化。在启动、正常运行、退焦和关闭时，燃料气体成分的变化和不同的操作条件意味着阀门必须控制各种负载，这就要求阀门的范围。这通常使用带有截止阀的分离量程配置来解决。另一种解决方案是使用范围广的v口分段阀。这使得精确控制小流量和大流量的单阀解决方案，而不是两个截止阀。

所有阀门部件的单一来源供应商和制造责任-包括阀体，执行器和用于燃气燃烧器系统ESD和开关阀门-是评估任何阀门解决方案的操作可用性时的关键问题。经过认证的组件可以在需要调整炉容量或在具有挑战性的工艺条件下必须执行安全操作时轻松启动和可靠关闭。

燃烧器系统阀门预计将在很长一段时间后保持完全运行并完成批准。第三方型式认证，如EN161/ISO 23553-1，意味着整个阀门、执行机构和其他部件都经过了严格的测试，其中涉及数万次启闭循环和频繁的阀座泄漏和无组织排放控制。例如，1英寸。即使在25万次循环后，阀门也需要保持气泡密封。

获得燃烧器紧急关闭和关闭阀确保在试车过程中不会与有关部门发生纠纷。因此，由供应商完成审批可以帮助节省工厂启动的时间，并降低现场检查成本。

压缩干燥

在压缩区，进料分多个阶段进行压缩，这主要是因为压缩机排气温度必须限制在100°C(210°F)以内，以防止发生聚合。在每个阶段之间，由于压力的增加和每次压缩后的冷却而形成的冷凝物被回收。

每台压缩机在每一种转速下都有一个最小容量，低于这个容量运行就不稳定。这种不稳定伴随着一种被称为“抽气”或“喘振”的特征噪声，当压缩机出口的压力高于压缩机产生的压力时，就会发生这种不稳定，从而导致流量暂时逆转。由此产生的气体压力剧烈振荡可在几秒钟内对压缩机造成严重和昂贵的损坏。

为了避免这种情况，可以在压缩机排气口和进气口之间安装一个旁通阀。当检测到出口压力较高时，阀门将在不到一秒的时间内完全打开，将压力释放到进口一侧。压缩机再循环/防喘振阀用于在启动期间或需要较少气体时再循环流量。

供应商与广泛的阀门产品具备应对各种挑战并取得最佳表现的能力。对于高压差，截止阀是典型的选择。对于高量程，旋转阀可以使用，因为它们的容量大。如果防喘振是由两个阀门的分割范围控制，压差较低的阀门也可以是三偏置蝶阀。

压缩后，必须在气体进入低温区之前将水分从裂解气体中排除，因为一旦温度低于15℃(60°F)，夹带的水就会形成冰和天然气水合物，这可能会导致堵塞。干燥是利用分子筛床完成的。这些床必须定期用热气体再生。通常使用两到三张床，并使用开关阀在操作和再生之间切换这些床。

耳轴或阀座支撑球阀是裂化干燥机的典型选择，阀门每2 - 6小时切换一次，温度从环境温度波动到350°C(630°F)，工作压力为20 - 50bar (29 - 725 psi)。这些阀门具有持久的阀座密封性和防止颗粒积聚的功能，并且具有坚固的阀座，在每次阀门操作时都可以清除球体表面的颗粒。与上升阀杆球阀相比，旋转阀提供了一种紧凑、轻便和多种管道方向的选择，易于进行经济的工程和调试。

冷区和分馏

干燥的气体进入冷箱，在冷箱中饲料的温度逐步降低，将不同的成分从饲料中分离出来。通常分为五个阶段，从顶部喷出的气体最低温度约为-165°C。

最后一段产生约95%氢气的气流，可以在变压吸附(PSA)装置中进一步纯化。其他回收的馏分被送到由一组蒸馏塔组成的冷分离列车。不同的蒸汽裂解塔的具体结构不同，但通常由脱甲烷器、脱乙烷器、乙烯-乙烷分离器、脱丙烷器、丙烷-丙烯分离器和减压器组成。

大多数用于冷区分馏的阀门可以被认为是“现成的”产品，与往常一样，应根据尺寸、压力等级和温度进行选择。制冷系统中的控制阀需要特别注意。增强型二元制冷剂(甲烷和丙烯或丙烷的混合物，在气体或液体状态下)会产生高压降的挑战，其中噪音和空化可能是一个问题，再加上-60至-150°C(-70 - -240°F)的低温。

对于要求苛刻的制冷高压降压阀的解决方案是选择具有多级阀内件的平衡旋塞截止阀，以实现降压，有效消除噪声和汽蚀。阀门必须适合低温环境。

结论

与为整个阀门包提供单一来源责任的阀门供应商合作，随着时间的推移会得到回报。对经过试验和测试的阀门解决方案的投资，通过乙烯许可技术的使用验证，并得到第三方的批准和认证，可以在确保乙烯项目在所有项目阶段的灵活执行以及安全和有利可图的商业运营方面发挥真正的作用。

因此，重要的是选择一个广泛的阀门供应和供应商广泛的乙烯项目阀门选择知识．供应商还应能够提供各种解决方案，充分利用滑动蒸汽和旋转控制阀的组合优势。这使得项目工程成本得到控制，并确保工厂能够可靠地投入使用、启动和运行。

文本的海基Voutilainen．

文章“有所作为”最初发表在《碳氢化合物工程》杂志2018年9月/ 10月版。

由于公司名称更改为Valmet，文本已于2022年4月更新。