Ngành công nghiệp hóa chất vô cùng đa dạng, với hơn 60.000 sản phẩm được biết đến và các chất hóa học có thể ảnh hưởng đến việc lựa chọn, cấu trúc hoặc thiết kế vật liệu van. Giống như tất cả các lĩnh vực công nghiệp, việc thiết kế và sản xuất van cho các ứng dụng hóa học đòi hỏi phải xem xét các yếu tố như vận hành quy trình an toàn, hiệu quả và đáng tin cậy.
Lĩnh vực hóa dầu và polymer
Trong ngành hóa chất, các sản phẩm hóa dầu đại diện cho một trong những phân khúc thị trường lớn nhất, bao gồm olefin (ethylene, propylene, butadiene) và chất thơm (benzen, toluene, xylene). Chúng được sử dụng để sản xuất nhiều loại sản phẩm, chẳng hạn như ethylene được sản xuất bằng phương pháp Cracking hơi nước, chất này được polyme hóa thêm để tạo ra polyethylene và các dẫn xuất gốc ethylene khác.
Trước khi ethylene đi vào vùng lạnh, nó thường được làm khô bằng cách sử dụng các lớp sàng phân tử. Các van xung quanh các giường máy sấy này phải chịu các điều kiện nhiệt khác nhau trong chu trình hấp phụ và tái sinh. Ở vùng lạnh, van phải chịu được nhiệt độ thấp và giảm áp suất cao. Để kiểm soát khí nhiên liệu, van cầu là giải pháp chính, tuy nhiên, van bi phân đoạn cũng là một giải pháp thay thế khả thi khi xem xét hệ số phạm vi điều chỉnh. Trong vùng lạnh, cần có các van có khả năng xử lý các ứng dụng giảm nhiệt độ thấp và áp suất cao. Ở đây, các van cầu được trang bị viền nhiều tầng được sử dụng để giúp loại bỏ tiếng ồn và bọt khí.
Bộ phận bên trong van chống xâm thực nhiều giai đoạn dành cho van cầu
Van bi mặt tựa bằng kim loại là giải pháp lý tưởng cho máy sấy trong các bộ phận nứt bằng hơi nước. Những van này có thể xử lý các biến động nhiệt độ đáng kể và đạp xe thường xuyên. So với các thiết kế van khác, van quay dễ vận hành, có cấu trúc nhỏ gọn và cung cấp nhiều tùy chọn hướng.
Quá trình trùng hợp bao gồm việc xử lý môi trường chất lỏng có chứa cặn polyme, nhựa và chất xúc tác. Những chất lỏng này tích tụ trong các khoang van, làm suy giảm chức năng của van và gây ra sự gián đoạn quá trình dẫn đến tổn thất đáng kể cho nhà máy. Ngoài ra, số lượng chu kỳ cao (lên tới 1,5 triệu chu kỳ hàng năm) là một thách thức lớn. Các van xung quanh hệ thống xúc tác xử lý chất xúc tác khô phải đối mặt với sự ăn mòn nghiêm trọng của các bộ phận bên trong. Việc giải quyết vấn đề phát thải tức thời và rò rỉ chỗ ngồi cũng rất quan trọng do các vấn đề về an toàn và môi trường.
Tương tự, van bi mặt tựa bằng kim loại có tính năng mặt tựa chống rắn mang lại hiệu suất vượt trội. Thiết kế ghế chống vững chắc giúp ngăn chặn phương tiện truyền thông xâm nhập vào khu vực ghế ngồi. Sự tiếp xúc chặt chẽ giữa thân van và mặt tựa, kết hợp với thiết kế mặt tựa có rãnh, hỗ trợ loại bỏ các hạt tích tụ. Do đó, van bi phân đoạn tỏ ra có hiệu quả cao đối với bùn polyme.
Van bi có bệ ngồi chịu lực rắn và đóng gói có tải trực tiếp
Các chất thơm xử lý môi trường chính như paraxylene có thể đọng lại trên bề mặt van, làm tăng ma sát và tăng tốc độ mài mòn. Trong một số quy trình phân tách nhất định, van trải qua chu kỳ đóng mở thường xuyên, đòi hỏi phải có sự kiểm soát chính xác. Các giải pháp điển hình bao gồm van bi mặt tựa bằng kim loại với thiết kế mặt tựa cạo, cũng như van bi phân đoạn và van cắm quay lệch tâm có vật liệu phủ chuyên dụng để chống xói mòn nghiêm trọng. Van bướm bù ba cũng thích hợp cho các dung dịch trong quá trình chiết benzen và toluene.
Lĩnh vực phân bón và hóa chất nông nghiệp
Trong lĩnh vực hóa chất nông nghiệp, phân đạm chiếm hơn 50% thị phần, trong đó amoniac đóng vai trò là thành phần chính. Quá trình tổng hợp amoniac cần có nitơ và hydro. Hỗn hợp hydro từ các máy cải tạo hơi nước và nitơ đi vào vòng tổng hợp, tại đó nó trải qua quá trình nén hai giai đoạn đến áp suất tổng hợp 2200-4400 psi (150-300 bar). Quá trình chuyển đổi amoniac đòi hỏi sự cân bằng giữa nhiệt độ và áp suất. Để đảm bảo hiệu quả của chất xúc tác, cần có nhiệt độ 750°F (400°C).
Nhiệt độ và áp suất cao của hydro và amoniac đặt ra thách thức nghiêm trọng đối với bất kỳ loại van nào. Do tính độc hại của môi trường đã qua xử lý nên việc kiểm soát khí thải là rất quan trọng. Van bướm bù ba cung cấp giải pháp lý tưởng để cách ly và kiểm soát trong mạch tổng hợp amoniac. Thiết kế này giảm thiểu hao mòn và kéo dài tuổi thọ sử dụng, đảm bảo tắt chặt ngay cả trong những điều kiện khắt khe.
Van bướm ngồi kim loại lệch tâm ba
Việc sử dụng đế van cacbua giúp giảm mài mòn và mang lại tốc độ dòng chảy cực cao. Những ghế này thường có thể thay thế cho nhau mà không cần tháo tấm van và trục. Vòng đệm thân nạp trực tiếp là thiết bị tiêu chuẩn và các van trải qua quá trình thử nghiệm cháy và chứng nhận tắt khẩn cấp để đạt được Mức độ toàn vẹn an toàn SIL3.
Sự trỗi dậy của hóa chất đặc biệt
Sự tăng trưởng nhanh chóng của ngành năng lượng mặt trời đã làm tăng đáng kể nhu cầu về các tấm quang điện, trong đó polysilicon đóng vai trò là nguyên liệu thô quan trọng. Polysilicon từ lâu đã là thành phần quan trọng trong sản xuất chất bán dẫn. Quy trình sản xuất polysilicon điển hình sử dụng SiO₂ (cát thạch anh) làm nguyên liệu để sản xuất silicon cấp luyện kim, còn được gọi là MG-Si. MG-Si thu được trong lò hồ quang điện với sự có mặt của carbon. Trong quá trình này, nguyên liệu thô, sản phẩm trung gian và sản phẩm phụ bao gồm bột silicon, khí clo, khí hydro, hydro clorua, trichlorosilane, dichlorosilane và silicon clorua. Hydro và trichlorosilane dễ cháy, hydro clorua có tính ăn mòn cao và silicon tetrachloride có độc tính cấp tính. Do đó, thiết kế van phải xử lý được các chất liệu chuyên dụng này, đặc biệt là bột silicon có độ mài mòn cao. Tất cả các hóa chất này yêu cầu thu hồi và thu hồi để giảm thiểu tiêu thụ nguyên liệu thô và nâng cao hiệu quả tổng thể.
Hoạt động của trục quay, đệm đệm có động cơ và thiết kế an toàn cháy nổ vốn có phải tuân thủ tất cả các tiêu chuẩn an toàn về khí thải và cháy nổ hiện hành. Van bi mặt ngồi mềm có thiết kế phớt môi linh hoạt bằng polyme với vật liệu mặt tựa là PTFE được gia cố phân tử, cung cấp giải pháp lâu dài ngay cả khi vận hành chu kỳ cao.
Quy trình hóa học vô cơ có nhu cầu cao
Titanium dioxide (TiO₂) là một ứng dụng khác có yêu cầu nghiêm ngặt về van. Vật liệu này thường được sử dụng làm chất màu trắng trong sản xuất sơn, sản xuất giấy, nhựa, cao su, gốm sứ và dệt may. Titanium dioxide được sản xuất từ quặng ilmenit hoặc rutile tự nhiên hoặc tổng hợp. Quá trình axit sulfuric ướt thường sử dụng nguyên liệu gốc ilmenit, trong khi quy trình clorua nhiệt độ cao thường sử dụng nguyên liệu gốc rutile.
Toàn bộ quá trình sản xuất khiến van tiếp xúc với nhiệt độ cao, bùn mài mòn và môi trường ăn mòn. Van bi mặt tựa bằng kim loại có lớp phủ cacbua và mặt tựa ống thổi thích hợp cho các ứng dụng ngắt ở nhiệt độ cao. Khi xử lý bùn mài mòn, van kẹp công suất lớn với công nghệ đàn hồi tiên tiến là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng ngắt và điều khiển trong hệ thống. Khả năng kiểm soát được tăng cường hơn nữa thông qua các ống côn và bộ định vị thông minh, góp phần kéo dài thời gian bảo trì và giảm đáng kể chi phí bảo trì.
Van kẹp
Clor-kiềm cũng là một trong những ứng dụng đầy thách thức đối với van. Clo được hóa lỏng để lưu trữ và vận chuyển, sau đó được hóa hơi để xử lý. Đối với clo lỏng, nên sử dụng các van có thân van CS và phần bên trong bằng hợp kim Monel. Van bướm bù đắp kép với lớp đệm kín thường được sử dụng để ngăn chặn rò rỉ tức thời.
Quá trình chuyển clo lỏng thành hơi đòi hỏi phải sử dụng nhiệt trong điều kiện được kiểm soát, nhiệt độ của hơi sinh ra trong bộ phận hóa hơi được duy trì bằng cách điều chỉnh nước nóng hoặc hơi nước. Trong khi van bi cuối có ren được sử dụng cho van xả đa số và van cách ly, thì van bi quay được sử dụng khi cần điều chỉnh nhiệt độ.
Ngoài ra, van bi, van bướm và van màng có lớp lót PFA được sử dụng rộng rãi trong quá trình chuẩn bị nước muối và sản xuất xút để chống ăn mòn.
