Тематическое исследование: 2003 г. Завод HFC-134a в Сиань Цзиньчжу – шаровые краны YNTO в действии

Компания Guangdong Yuantong Industrial Technology (YNTO) была привлечена в качестве поставщика клапанов для этого проекта, и ей было поручено предоставить клапаны, способные выдерживать суровые условия эксплуатации. Роль YNTO заключалась в определении соответствующих типов клапанов и материалов для различных секций производственной установки HFC-134a. В этом тематическом исследовании показано, как химически стойкие шаровые краны YNTO применялись для решения ключевых проблем на предприятии в формате «проблема-решение-результат».

Проблема: коррозионная HF-кислота и неумолимые условия

Одним из наиболее сложных аспектов производства HFC-134a является работа с фтористым водородом (HF). HF является необходимым реагентом при фторировании органического сырья, но это также печально известная коррозионная и токсичная кислота. Он легко разрушает многие металлы (даже нержавеющие стали) и даже может повредить стекло и некоторые пластмассы. На заводе в Сиань Цзиньчжу ГЧ присутствовал в различных потоках – от трубопроводов питания реактора до сточных вод. Клапаны в этих секциях должны были подвергаться воздействию высокочастотной атмосферы и должны были надежно работать для непрерывной работы установки.

Конкретные проблемы включали в себя:

 ·Сильная коррозия материалов клапанов: Традиционные материалы клапанов (например, стандартная нержавеющая сталь или бронза) не подходили, поскольку HF быстро разъедал бы их, что могло привести к утечкам. Предприятию требовались клапаны, изготовленные из или защищенные материалами, которые ВЧ не могут быть легко повреждены. Предыдущий опыт работы в отрасли показал, что для работы в ВЧ часто требуются клапаны из хастеллоя или футерованные фторполимерами . Сложность заключалась в том, чтобы найти экономически эффективные решения для клапанов, учитывая, что в некоторых частях завода десятки клапанов подвергались воздействию HF.

 ·Риск утечек и неорганизованных выбросов: ВЧ не только коррозионный, но и опасный для персонала и окружающей среды. Любые проблемы с уплотнением клапана (через уплотнение штока, утечка седла и т. д.) могут привести к выделению высоковольтных паров. Протоколы безопасности завода требовали использования клапанов с герметичным перекрытием и надежной герметизацией при работе с ВЧ. Стандартные сальники клапанов могут деградировать в HF. Возникла потребность в специальных материалах седел клапанов и уплотнений (таких как ПТФЭ, ПХТФЭ или другие полимеры, устойчивые к галогенам) для поддержания герметичности уплотнений.

Эксплуатационные требования: Многие клапаны в процессе были автоматизированы в контурах управления или требовали частой эксплуатации. Например, клапаны регулирования потока, регулирующие подачу ВЧ в реакторы, должны были точно дросселировать, выдерживая кислотность. С другой стороны, некоторые клапаны предназначались для аварийной изоляции – они могли работать редко, но должны работать по требованию. Разнообразные эксплуатационные требования означали, что выбранные клапаны должны были сочетать в себе коррозионную стойкость с высокими эксплуатационными характеристиками (например, сохранение крутящего момента и целостности уплотнения в течение долгого времени, несмотря на воздействие HF).

Ограниченное пространство для установки и модернизации: Как и на многих химических заводах, пространство было ограничено, а схема трубопроводов была сложной. Проект отдавал предпочтение шаровым кранам для многих областей применения благодаря их компактным размерам и быстрому использованию в четверть оборота. Шаровые краны также обеспечивают прямоточный поток (важно для минимизации перепада давления в трубопроводах хладагента) и надежное перекрытие. Однако обычные шаровые краны не обладали необходимой коррозионной стойкостью для этого сценария, поэтому требовалось решение, чтобы получить «химический шаровой кран», который соответствовал бы всем требованиям.

Таким образом, на заводе HFC-134a в Сиане в Цзиньчжу требовались клапаны, которые могли бы противостоять HF и другим коррозионным химическим веществам, обеспечивать нулевую утечку для безопасности и соответствовать требованиям оперативного контроля. Термин «шаровые краны для химической промышленности» в данном контексте относится к шаровым кранам, специально разработанным для работы в химической промышленности – обычно это подразумевают специальные материалы или футеровки для работы с агрессивными жидкостями. В начале 2000-х годов в Китае мало кто из отечественных поставщиков имел опыт работы с такими клапанами, поэтому был востребован опыт YNTO.

Решение: коррозионностойкие химические шаровые краны YNTO

Компания YNTO подошла к решению этой проблемы по нескольким направлениям — выбор материалов, проектирование клапанов и настройка аксессуаров для клапанов — чтобы создать решение, адаптированное для установки HFC-134a. В основе решения лежало развертывание химически стойких шаровых кранов YNTO во всех критически важных местах обслуживания HF, а также совместимых клапанов для других коррозионных или опасных задач на заводе. Ключевые особенности решения включали:

 ·Конструкция из сплава с высоким содержанием никеля: Для самых тяжелых линий, содержащих HF, YNTO предоставила шаровые краны из Hastelloy C276 (никель-молибден-хромовый сплав) для корпусов и отделки. Hastelloy C276 известен своей выдающейся стойкостью к HF и химии фтора. Использование цельного Hastelloy (или иногда дуплексной нержавеющей стали с внутренней отделкой Hastelloy) гарантировало, что металлические компоненты клапана не будут разъеданы кислотой. Эти клапаны имели фланцевую конструкцию, полнопроходные шаровые краны для упрощения технического обслуживания и обеспечения возможности удаления стержней в случае скопления твердых частиц. Они были оснащены седлами из ENC (инкапсулированные) из ПТФЭ – ПТФЭ, который инертен к HF, обеспечивал герметичное уплотнение, в то время как металлическое кольцо седла за ним придавало механическую прочность.

 ·Шаровые краны с футеровкой из ПТФЭ/ФЭП: На участках технологического процесса, где давление было умеренным, YNTO использовала шаровые краны с фторполимерной футеровкой.  Эти клапаны имели корпус из углеродистой стали для прочности, но имели толстую футеровку из PFA на всех внутренних поверхностях и шар, инкапсулированный PFA. По сути, HF будет контактировать только с фторполимерным вкладышем, а не с металлом. Футерованные клапаны являются отличным выбором для работы в кислотных условиях и предлагают более экономичное решение, чем экзотический сплав для некоторых частей завода. Компания YNTO поставила шаровые краны с футеровкой DN50–DN200 для различных линий перекачки кислоты и изоляции резервуаров для хранения, где это позволяли рабочее давление и температура. Каждый клапан был протестирован на заводе-изготовителе, чтобы убедиться в отсутствии дефектов футеровки. Использование шаровых кранов с футеровкой PFA дало предприятию уверенность в том, что даже при наличии небольшого количества кислоты в трубопроводе она не будет разъедать клапан во время простоя.

 ·Термопластичные клапаны для вспомогательных систем: Процесс HFC-134a также включает в себя вспомогательные потоки, такие как водяное охлаждение или нейтрализация отходов, где кислоты могут быть разбавлены. Компания YNTO поставила шаровые краны из ПВХ и ПВДФ из пластика в некоторые из этих вспомогательных систем, например, в скруббере HF и блоках для нейтрализации отработанной кислоты.  Пневматические шаровые краны из ПВХ (в том числе некоторые трехходовые конструкции) были выбраны из-за их высокой коррозионной стойкости к низким концентрациям HF и фторидов. Эти пластиковые клапаны были легче и их было проще устанавливать на трубопроводы малого диаметра. Они приводились в действие пневматическими приводами YNTO с внутренними компонентами с покрытием из ПТФЭ для предотвращения коррозионного повреждения привода в случае незначительного испарения. Несмотря на пластик, эти клапаны были прочными: пневматическая пластиковая конструкция шарового крана имеет L-образный или Т-образный проточный канал для отвода обслуживания и сконструирована таким образом, чтобы быть удобной в обслуживании (о чем свидетельствует компактный, легко снимаемый привод и небольшое количество металлических деталей).

 ·Индивидуальное уплотнение и уплотнение: Для всех поставляемых клапанов YNTO уделила особое внимание уплотнениям штока и прокладкам корпуса. Они использовали набивку из ПТФЭ без графита на шаровых кранах из сплава, чтобы избежать графита (который не подходит для сильных окислителей, таких как фтор).  Некоторые клапаны имели пружинные шайбы с боевой нагрузкой на сальнике для поддержания натяжения сальника, так как ПТФЭ мог со временем расползаться.  Прокладки корпуса изготавливались из модифицированного ПТФЭ, который мог работать с ВЧ без холодного потока. Кроме того, при необходимости компания YNTO установила предохранительные отверстия для сброса воздуха и удлинительные крышки на клапанах, чтобы зона уплотнения находилась дальше от технологической среды (это распространенный подход при работе с тяжелыми кислотами — удлинительная крышка может разбавлять и охлаждать любые пары, защищая набивку).

 ·Интеграция автоматизации и управления клапанами: Проект требовал, чтобы многие клапаны были подключены к распределительной системе управления (DCS) завода. Компания YNTO поставила пневматические приводы (двойного действия и пружинного типа) для шаровых кранов, а также воздушные фильтры, позиционеры и коробки концевых выключателей, подходящие для взрывоопасных зон. В качестве приводов был выбран анодированный алюминий с толстым эпоксидным наружным покрытием, достаточным для наружной среды, а все внутренние компоненты были совместимы с ВЧ-следами (крепеж из нержавеющей стали, уплотнительные кольца из витона и т. д.). Для регулирующих клапанов (например, для управления высокочастотной подачей) компания YNTO предоставила позиционер с высоким разрешением, обеспечивающий точное дросселирование клапана. Эти интеллектуальные позиционеры также имели обратную связь, предупреждающую об увеличении крутящего момента клапана (что могло указывать на загрязнение или раннюю коррозию, тем самым выступая в качестве инструмента профилактического обслуживания). Интегрировав эти клапаны в систему управления, операторы установки могут дистанционно управлять критически важными запорными клапанами и непрерывно контролировать положение клапанов, что крайне важно в условиях опасной эксплуатации для быстрого реагирования.

Пример внутренней ссылки: Многие из принципов, использованных в этом проекте, теперь являются стандартной практикой в продуктах YNTO. Например, та же серия пневматических пластиковых трехходовых шаровых кранов , используемых в системе высокочастотных скрубберов, доступна и другим клиентам, которым требуется антикоррозийное отвод потока. Кроме того, клапаны из сплава с тонкостенной конструкцией (похожие на пневматические шаровые краны YNTO из нержавеющей стали) демонстрируют, как легкий, но высокопрочный клапан может быть изготовлен для работы в химических условиях.

Результат: надежная работа и долгосрочный успех предприятия

Благодаря внедренному решению завод HFC-134a в Сиань Цзиньчжу добился ряда положительных результатов:

 ·Надежность: Химические шаровые краны YNTO работают с момента запуска в 2003 году с отличными показателями надежности. За первые три года работы на заводе не было ни одной утечки или отказа клапанов, связанных с ВЧ, на участках, где были установлены клапаны YNTO. Это замечательное достижение, учитывая агрессивный характер ВЧ. Регулярные проверки не выявили значительного истончения или точечной коррозии на клапанах Хастеллоя, а вкладыши из ПТФЭ в клапанах с футеровкой остались неповрежденными и свободными от пузырей. Среднее время технического обслуживания (MTBM) для этих клапанов значительно превышало время работы некоторых предыдущих клапанов, которые клиент использовал в менее агрессивных условиях.

 ·Безопасность: Станция поддерживала выдающиеся показатели безопасности в отношении локализации ВЧ. Операторы сообщили, что регулярные проверки сальников клапанов и мониторинг зоны так и не обнаружили высокочастотных паров вокруг клапанов YNTO. Герметичное уплотнение, обеспечиваемое седлами и уплотнениями из ПТФЭ, предотвращало неорганизованные выбросы. Такой уровень локализации имел решающее значение для защиты работников; Это также обеспечило соответствие завода экологическим нормам (HF является регулируемым загрязнителем). В 2005 году, когда завод удвоил производительность (добавив еще одну линию мощностью 5 000 тонн в год), проверенная производительность клапанов YNTO позволила предприятию выбрать YNTO в качестве поставщика клапанов для расширения. По сути, первоначальный проект стал эталонным случаем, который подтвердил валидацию технологии химических клапанов YNTO для работы в условиях ВЧ.

 ·Производительность: Использование высококачественных клапанов управления потоком способствовало стабильному управлению процессом. Например, регулирующий клапан подачи HF (шаровой кран Hastelloy C с интеллектуальным позиционером) позволил установке поддерживать концентрацию HF в реакторе в узком диапазоне, оптимизируя эффективность реакции. Улучшенный контроль снизил образование побочных продуктов и помог предприятию достичь целевой чистоты производства с первого прохода. Это дало экономическую выгоду: меньше переработки некондиционного материала и меньше расход сырья. Руководство завода отметило, что инвестиции в надежную арматуру предотвратили «небольшие потеки», которые могут обернуться большими потерями в непрерывных химических процессах. Каждый клапан, который не протекал и не требовал отключения для ремонта, увеличивал время безотказной работы и производительность предприятия.

 ·Техническое обслуживание и поддержка: Участие YNTO не закончилось с вводом в эксплуатацию. Они провели обучение команды технического обслуживания завода по безопасному обслуживанию клапанов (например, как перепаковать шток на клапанах Hastelloy, если это необходимо, и как осмотреть вкладыш на клапане с футеровкой). На протяжении многих лет проводилось профилактическое обслуживание: несколько мягких уплотнений менялись во время планового ремонта через 5 лет в качестве меры предосторожности. Доступность запасных частей и быстрое реагирование на запросы сервисной службы YNTO (у них был местный представитель в Китае) гарантировали, что любое техническое обслуживание может быть выполнено быстро, без длительного простоя в ожидании запчастей. Взаимозаменяемость некоторых компонентов (например, комплектов приводов) также упростила обслуживание — YNTO использовала стандартизированное крепление привода, поэтому замена привода была простой задачей.

В целом, этот случай демонстрирует, как правильный выбор клапана является ключом к преодолению проблем с коррозией в химическом производстве. Используя специализированные химические шаровые краны YNTO, завод HFC-134a в Сиань Цзиньчжу не только решил свои непосредственные проблемы с коррозией, но и обеспечил устойчивую долгосрочную эксплуатацию. Проект стал витриной для YNTO в химической промышленности Китая, доказав, что отечественная технология клапанов может соответствовать мировым стандартам для сложных областей применения.

Заключение

В тематическом исследовании компании Xi'an Jinzhu Modern Chemical подчеркивается важность партнерства с опытными поставщиками арматуры для критически опасных для коррозии применений. При выборе шаровых кранов для химических реагентов YNTO компания получила преимущества от материалов и конструкции, адаптированных к технологическим потребностям, что позволило обеспечить безопасное и непрерывное производство хладагента HFC-134a. Проблемы, которые могли бы привести к частым отключениям или инцидентам безопасности, были предотвращены благодаря инженерному предвидению и качеству оборудования. Для промышленных инженеров и специалистов по закупкам эта история успеха подтверждает ключевой урок: в коррозионных условиях истинная ценность клапана заключается не только в его покупной цене, но и в его производительности с течением времени. Инвестиции в правильные клапаны, такие как решения YNTO, приносят дивиденды в плане надежности, безопасности и эффективности процесса.

Для получения дополнительной информации о клапанах YNTO для химической промышленности читатели могут обратиться к страницам продуктов, указанным выше, или связаться с YNTO для получения подробных тематических исследований и справочных материалов. Установка HFC-134a является лишь одним из примеров – аналогичные клапаны YNTO используются для работы с коррозионными жидкостями в различных отраслях промышленности, от нефтехимической до фармацевтической.