Kemijska industrija iznimno je raznolika, s više od 60 000 poznatih proizvoda, a kemijske tvari mogu utjecati na odabir, strukturu ili dizajn materijala ventila. Kao i u svim industrijskim sektorima, projektiranje i proizvodnja ventila za kemijske primjene zahtijeva razmatranje čimbenika kao što su siguran, učinkovit i pouzdan rad procesa.
Sektor petrokemije i polimera
U kemijskoj industriji petrokemijski proizvodi predstavljaju jedan od najvećih tržišnih segmenata koji obuhvaća olefine (etilen, propilen, butadien) i aromate (benzen, toluen, ksilen). Oni se koriste za proizvodnju širokog spektra proizvoda, kao što je etilen proizveden krekiranjem parom, koji se dalje polimerizira kako bi se dobio polietilen i drugi derivati na bazi etilena.
Prije nego što etilen uđe u hladnu zonu, obično se suši pomoću slojeva molekularnih sita. Ventili oko ovih slojeva za sušenje podvrgnuti su različitim toplinskim uvjetima tijekom ciklusa adsorpcije i regeneracije. U hladnoj zoni ventili moraju izdržati niske temperature i visoke padove tlaka. Za kontrolu gorivnog plina, kuglasti ventili su primarno rješenje, međutim, segmentirani kuglasti ventili također predstavljaju održivu alternativu kada se uzme u obzir faktor podesivog raspona. Unutar hladne zone potrebni su ventili koji mogu podnijeti aplikacije s niskom temperaturom i visokim pritiskom. Ovdje se koriste kuglasti ventili opremljeni višestupanjskim trimom koji pomažu u uklanjanju buke i kavitacije.
Unutrašnji dijelovi višestupanjskog antikavitacijskog ventila za kuglaste ventile
Kuglasti ventili s metalnim sjedištem idealno su rješenje za sušare u jedinicama parnog krekiranja. Ovi ventili mogu podnijeti značajne fluktuacije temperature i česte izmjene. U usporedbi s drugim izvedbama ventila, rotirajući ventili jednostavni su za rukovanje, imaju kompaktnu strukturu i nude više mogućnosti usmjeravanja.
Proces polimerizacije uključuje rukovanje tekućim medijima koji sadrže ostatke polimera, smole i katalizatora. Te se tekućine nakupljaju unutar šupljina ventila, oštećujući funkcionalnost ventila i uzrokujući prekide procesa koji rezultiraju značajnim gubicima za postrojenje. Osim toga, velik broj ciklusa (do 1,5 milijuna ciklusa godišnje) predstavlja veliki izazov. Ventili koji okružuju sustave katalizatora koji rukuju suhim katalizatorima suočavaju se s ozbiljnom korozijom unutarnjih komponenti. Rješavanje fugitivnih emisija i curenja sjedala također je kritično zbog zabrinutosti za sigurnost i okoliš.
Slično tome, kuglasti ventili s metalnim sjedištem sa značajkama protiv čvrstog sjedišta pružaju izvanredne performanse. Dizajn sjedala protiv čvrstoće sprječava ulazak medija u područje sjedala. Čvrsti kontakt između tijela ventila i sjedišta, u kombinaciji s dizajnom sjedišta za struganje, pomaže u uklanjanju nakupljenih čestica. Posljedično, segmentirani kuglasti ventili pokazali su se vrlo učinkovitima za polimerne kaše.
Kuglasti ventil sa sjedištem otpornim na čvrstoću i brtvljenjem pod opterećenjem
Aromatične jedinice koje rade s glavnim medijima kao što je paraksilen mogu se taložiti na površinama ventila, povećavajući trenje i ubrzavajući trošenje. U određenim procesima odvajanja, ventili prolaze kroz česte cikluse otvaranja i zatvaranja, zahtijevajući preciznu kontrolu. Tipična rješenja uključuju kuglaste ventile s metalnim sjedištem s dizajnom strugajućeg sjedišta, kao i segmentirane kuglaste ventile i ekscentrične rotacijske ventile sa specijaliziranim premaznim materijalima koji izdržavaju jaku eroziju. Trostruki pomak leptir ventili također su prikladni za rješenja u procesima ekstrakcije benzena i toluena.
Sektor gnojiva i agrokemije
U sektoru poljoprivrednih kemikalija, dušična gnojiva čine više od 50% tržišnog udjela, a amonijak je ključna komponenta. Za sintezu amonijaka potrebni su dušik i vodik. Mješavina vodika iz parnih reformatora i dušika ulazi u petlju sinteze, gdje prolazi dvostupanjsku kompresiju do tlaka sinteze od 2200-4400 psi (150-300 bara). Proces pretvorbe amonijaka zahtijeva ravnotežu temperature i tlaka. Kako bi se osigurala učinkovitost katalizatora, potrebna je temperatura od 750°F (400°C).
Visoke temperature i tlakovi vodika i amonijaka predstavljaju ozbiljan izazov za svaki ventil. S obzirom na toksičnost obrađenog medija, kontrola emisije je kritična. Trostruki offset leptir ventili pružaju idealno rješenje za izolaciju i kontrolu u krugovima sinteze amonijaka. Ovaj dizajn smanjuje trošenje i produljuje životni vijek, osiguravajući čvrsto zatvaranje čak i pod zahtjevnim uvjetima.
Trostruki ekscentrični leptir ventil s metalnim sjedištem
Korištenje karbidnih sjedišta ventila smanjuje trošenje i omogućuje ultra velike brzine protoka. Ova su sjedišta obično međusobno zamjenjiva bez potrebe za rastavljanjem ploče ventila i osovine. Brtve vretena pod opterećenjem su standardna oprema, a ventili su podvrgnuti ispitivanju požara i certificiranju zatvaranja u hitnim slučajevima kako bi se postigla razina sigurnosnog integriteta SIL3.
Uspon specijalnih kemikalija
Brzi rast solarne industrije značajno je povećao potražnju za fotonaponskim panelima, pri čemu je polisilicij ključna sirovina. Polisilicij je dugo bio ključna komponenta u proizvodnji poluvodiča. Tipični proces proizvodnje polisilicija koristi SiO₂ (kvarcni pijesak) kao sirovinu za proizvodnju silicija metalurške kvalitete, također poznatog kao MG-Si. MG-Si se dobiva u elektrolučnoj peći u prisutnosti ugljika. U ovom procesu sirovine, međuproizvodi i nusproizvodi uključuju silicijev prah, plinoviti klor, plinoviti vodik, klorovodik, triklorosilan, diklorosilan i silicij klorid. Vodik i triklorosilan su zapaljivi, klorovodik je vrlo korozivan, a silicij tetraklorid je akutno otrovan. Posljedično, konstrukcije ventila moraju podnijeti ove specijalizirane medije, posebno visoko abrazivni prah silicija. Sve ove kemikalije zahtijevaju hvatanje i oporabu kako bi se smanjila potrošnja sirovina i povećala ukupna učinkovitost.
Rad s rotirajućim vretenom, brtvljenje pod pokretnim opterećenjem i inherentna konstrukcija zaštite od požara moraju biti u skladu sa svim važećim standardima emisije i sigurnosti od požara. Kuglasti ventili s mekim sjedištem imaju dizajn fleksibilne usne brtve od polimera s molekularno ojačanim PTFE-om kao materijalom sjedišta, pružajući dugoročno rješenje čak i pri visokom ciklusu rada.
Visoko zahtjevni anorganski kemijski procesi
Titanijev dioksid (TiO₂) još je jedna primjena sa strogim zahtjevima za ventile. Ovaj materijal se obično koristi kao bijeli pigment u proizvodnji boja, papira, plastike, gume, keramike i tekstila. Titanijev dioksid se proizvodi iz ilmenita ili prirodne ili sintetičke rutilne rude. Mokri postupak sumporne kiseline obično koristi sirovinu na bazi ilmenita, dok visokotemperaturni kloridni proces obično koristi sirovinu na bazi rutila.
Cijeli proizvodni proces izlaže ventile visokim temperaturama, abrazivnim muljevitima i korozivnim okruženjima. Kuglasti ventili s metalnim sjedištem s karbidnim premazima i sjedištima s mijehom prikladni su za zatvaranje na visokim temperaturama. Prilikom rukovanja abrazivnim muljem, klizni ventili za teške uvjete rada s naprednom tehnologijom elastomera idealan su izbor za zatvaranje i upravljanje unutar sustava. Upravljivost je dodatno poboljšana kroz sužene rukavce i inteligentne pozicionere, pridonoseći produljenim intervalima održavanja i značajno smanjenim troškovima održavanja.
Stezni ventil
Klor-alkalije su također jedna od izazovnih primjena za ventile. Klor se pretvara u tekućinu za skladištenje i transport, zatim isparava za obradu. Za tekući klor preporučuju se ventili s kućištima ventila CS i unutarnjim dijelovima od legure Monel. Dvostruko pomaknuti leptir ventili s brzo opterećenim pakiranjem obično se koriste za sprječavanje nekontroliranog curenja.
Proces pretvaranja tekućeg klora u paru zahtijeva primjenu topline u kontroliranim uvjetima, pri čemu se temperatura pare koja se stvara u dijelu isparivača održava reguliranjem tople vode ili pare. Dok se kuglasti ventili s navojem koriste za većinu odvodnih ventila i izolacijskih ventila, rotacijski kuglasti ventili koriste se kada je potrebna regulacija temperature.
Osim toga, kuglasti ventili obloženi PFA-om, leptir ventili i membranski ventili naširoko se koriste u pripremi slane otopine i proizvodnji kaustične sode za sprječavanje korozije.
