焦化器应用阀门要求，第1部分

长寿命的弹性阀有助于防止过早失效和潜在的炼油厂停机时间
摘自https://www.flowcontrolnetwork.com/

Gobind Khiani

这个由两部分组成的系列文章的第1部分讨论了焦化过程及其对阀门和执行器的要求。焦化是一种精炼装置，可将常压蒸馏塔或减压蒸馏塔的塔底物料升级为高价值产品。顾名思义，最终产品是石油焦（一种煤状材料）。

焦化类型

存在两种类型的焦化过程-延迟焦化和流化焦化。两者都是在略高于大气压的压力下以及在高于900^oF (485^oC) 的温度下发生的物理过程，这些过程会将原料热裂解为石脑油和馏出物等产品，从而留下石油焦炭。

对于延迟的焦化，在裂化发生时，使用两个或多个称为焦炭鼓的大型反应器来保持或延迟加热的原料。当较轻的产品通过塔顶蒸气管线泵回分馏器时，焦炭以固体形式沉积在焦炭罐中。该固体焦炭积聚在焦炭塔中，并通过用水将焦炭水力切割来除去。为了促进焦炭的去除，将热进料从一个焦炭鼓转移到另一个焦炭鼓，在焦炭去除和该工艺的裂化部分之间交替改变焦炭鼓。

通过流体焦化，将原料装入加热的反应器中。发生裂化，并将形成的焦炭作为流化固体转移到加热器中，在其中燃烧其中一些以提供裂化过程所需的热量。剩余的焦炭被收集起来出售。

极端条件

在任何炼油厂的延迟焦化装置中，操作都是极其严酷的，可能是任何炼油厂操作中最苛刻的，因为该工艺具有间歇性，每天从非常高的温度变化到环境温度，高振动以及结焦的巨大潜力在设备中。随着时间的流逝，取决于蒸汽吹扫系统的可靠性和有效性，焦炭可能会积聚在阀门中，阀门的操作扭矩可能会相应增加。扭矩增加会给这些球阀和操作它们的电动执行器带来额外的压力。设计坚固的阀门并在选择这些执行器时提供足够的安全系数，对于确保计划的周转之间的连续运行至关重要。随着工作鼓充满焦炭，阀内件上的扭矩趋于增加，从而给传输线球阀增加了额外的应力，而电动执行器上的扭矩也有所增加。

在除焦过程中，会有很多振动。用于从汽包内部钻出和切割焦炭的高压水管线产生的压力超过4,000 psi。蒸汽和急冷水的快速膨胀以及冷凝水的温度波动通常会产生水锤现象。此外，微量的硫磺腐蚀与设备的冲洗水结合在一起，会产生大量的空气中磨蚀性粉尘。这些灰尘会覆盖感光鼓及其周围的所有表面。

焦炭粉尘会产生腐蚀的机会。它还会在缝隙中堆积，阻碍功能。苛刻，高温和潜在危险条件要求使用更高奇特的合金，以提供额外的保护和保持功能。

阀门要求

焦化过程中的每个鼓都需要10到12个阀门，用于再循环，转换，淬火，汽提，洗涤和再加热蒸汽。在过去的几年中，由于最终用户希望增加吞吐量和产量，阀门的尺寸和压力等级已显着提高。焦化器操作的这些严酷和苛刻的条件通常会对这些阀和操作它们的执行器产生不利影响。更加关键的是，阀必须按顺序的行程计划工作，以在精确定时的事件中转向。

阀门的（操作）顺序通过分布式控制系统或独立的专用可编程逻辑控制器（较旧的单元有时仍依赖于继电器驱动的面板）和执行器进行控制。阀和执行器单元必须具有安全联锁装置，这些联锁装置通过限位开关限制其打开和关闭，限位开关提供正的位置反馈，以保持安全的过程控制。必须迅速恢复无法操作的阀门执行器，以使系统继续运行。如果执行器发生故障，则阀门应能够手动打开（通常，这种手动操作费力且费时，因此不是首选）。

在焦化应用中，尽管可以更换阀门进行维护，但执行器需要可靠并且需要很少的维护。在这种要求苛刻的应用程序上，平均故障间隔时间短可能会造成很大的成本。

阀门可能由于多种原因而失效，包括以下原因：

• 水锤
• 振动
• 内部零件损坏
• 执行机构组件损坏
• 断开电机
• 关键区域的焦炭粉尘渗透
• 堵塞
• 腐蚀

需要安装坚固的阀门和执行器解决方案，以延长使用寿命，从而延长焦化等关键性严重服务的寿命。

阀门解决方案

长寿命，弹性焦化阀的重要性不可低估。这是一个批处理过程，焦化器可能成为连续精炼操作中的潜在瓶颈。如果关键焦炭鼓的装料，转换和除焦计划中断，则可能会影响整个炼油厂的生产。炼油厂的生产能力可能会受到干扰，最终用户每天要损失数百万美元的生产成本。

阀门执行器在整个过程中看似很小，但对延迟的焦化操作具有重要的意义和巨大的影响。过早的故障可能会导致操作员加班的额外费用，手动阀操作的额外人力（手动操作的安全方面），更换费用以及潜在的炼油厂停机时间。

坚固，耐腐蚀的解决方案是带有碳化钨或更硬的材料覆盖层的金属座球阀。执行器应经过现场验证，延展性，铁外壳和粉末涂层。它应该具有紧凑的尺寸，独特的内部电路配置和经过修改的硬线操作，这可以节省大量成本，并防止精炼厂中的这一关键操作单元停机。

Gobind Khiani是一位专业工程师，在石油行业拥有超过22年的经验，并且是流量控制编辑咨询委员会的成员。他曾在运营公司以及工程，采购和建筑公司担任工程和项目管理职位的首席工程师。 Khiani拥有印度浦那大学的科学学士学位和阿尔伯塔省卡尔加里大学的工程学硕士学位。可以通过gobindkhiani@gmail.com与他联系，或通过LinkedIn与他联系。