蒽油加工專用三通放料閥組的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

摘要：本文綜述了蒽油及粗蒽加工項(xiàng)目所用放料閥組的傳統(tǒng)技術(shù)及其缺點(diǎn)，并就此缺點(diǎn)進(jìn)行分析和改進(jìn)，根據(jù)蒽油的產(chǎn)品特點(diǎn)和生產(chǎn)過程中的工藝條件，設(shè)計(jì)出符合蒽油精加工用的新型專用三通放料閥組。
ABSTRACT: It is hereby discussed the traditional technology and its disadvantages of  feeding valve group used in refined anthracene crystallization, defect analysis to improve, and then designing a new type of Special Three-way Feeding Valve Group according to characteristics of anthracene oil products and the process conditions.

關(guān)鍵詞：蒽油 保溫夾套 新型專用 三通閥放料閥組
Key words: Anthracene oil, Heating jacket, New special,  Three-way Feeding Valve Group
1、引言
　　蒽油是蒽、菲、咔唑等重要化工產(chǎn)品的主要原料。蒽經(jīng)過氧化得到蒽酮，蒽酮經(jīng)過處理可得到蒽酮系酸性染料、還原染料等廣泛的染料中間體；菲可作為合成染料、液晶、醫(yī)藥和表面活性劑的化工原料；咔唑主要用于合成染料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、光電新材料和合成樹脂等領(lǐng)域。而對這些產(chǎn)品的需求，隨著化學(xué)工藝的不斷發(fā)展進(jìn)步，正在日益增加。所以，如何提高蒽油的產(chǎn)量是工業(yè)上一個(gè)很重要的課題，而對蒽油深加工技術(shù)的改進(jìn)對提高蒽油產(chǎn)品的產(chǎn)量意義重大。
　　蒽油具有易結(jié)晶的特點(diǎn)。在寧夏西泰蒽油及粗蒽加工項(xiàng)目中，精蒽的獲取方法采用結(jié)晶法，其中放料溫度對晶體回收有重要影響。一般放料溫度控制在32～38℃，如果放料溫度太低，則粘度增大，不利于之后的離心分離，甚至可能出現(xiàn)結(jié)晶狀況；如果放料溫度太高，則離心分離后晶體回收率降低。
　　基于蒽油加工產(chǎn)品的特性，在蒽油加工完成后，收集成品的環(huán)節(jié)，需保證產(chǎn)品的狀態(tài)為液態(tài)，使得成品利于收集且不堵塞管道。故對放料閥組進(jìn)行保溫處理，對生產(chǎn)的順利進(jìn)行有著至關(guān)重要的影響。
2、現(xiàn)場工藝
　　現(xiàn)場鋪設(shè)一主管道，一端為進(jìn)口，一端為盲板，同時(shí)有六個(gè)平行的管道與主管道垂直。生產(chǎn)好的蒽油通過主管道經(jīng)由六個(gè)分管道進(jìn)入下一工藝環(huán)節(jié)，六管道可以同時(shí)工作或單獨(dú)工作。這樣，六個(gè)分管道就需有閥門來控制。
3、傳統(tǒng)技術(shù)及缺點(diǎn)
    此種工況或相似工況利用的閥組一直都是從國外進(jìn)口，如圖1所示。其缺點(diǎn)是：1）、閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜  國外進(jìn)口三通閥組的閥座都是從旁路裝進(jìn)，再用接管法蘭和閥體通過螺栓壓緊固定，安裝繁瑣，而且一旦閥門出現(xiàn)問題需要檢修時(shí)，需要拆掉上閥蓋與閥體間的螺栓、螺母才能取出閥芯、閥桿，卸下旁路法蘭才能拆掉閥座；2)、閥體外部沒有保溫設(shè)備，用電熱絲纏繞伴熱，由于閥體外形不規(guī)則，電熱絲纏繞不均勻，這樣造成加熱啟動(dòng)時(shí)間長、熱量傳遞率降低、加熱不均勻和資源浪費(fèi)，從而影響了出料質(zhì)量。 

4、新型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
　　我公司本次設(shè)計(jì)的新型專用放料閥組閥體外采用保溫夾套形式，對放料閥組中的每一臺閥分別焊接保溫夾套，這樣有利于分體測試各個(gè)閥門的性能，從而保證各閥焊接在一起時(shí)的整體性能。如圖2所示，六臺閥焊接在主管道上。其中，每臺閥進(jìn)口或出口共有三個(gè)，相鄰的兩臺閥焊接在一起，六臺閥閥體內(nèi)部相通，由閥座來控制分管道的啟閉。這樣，六臺閥共同構(gòu)成一個(gè)放料閥組，位于兩側(cè)閥組的的兩個(gè)三通閥分別焊接有連接法蘭或盲板。現(xiàn)場根據(jù)工藝需要控制各臺閥上的電磁閥，電磁閥再控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)來帶動(dòng)閥芯上下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)閥組中各閥的連鎖開啟或關(guān)閉。
    此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：1)、閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單。如圖3所示，閥組中每個(gè)閥門結(jié)構(gòu)都是單座形式，閥座和閥體用螺紋連接，為了保證規(guī)定的泄漏等級，在閥座和閥體接觸的臺面上放一個(gè)薄銅墊。由于蒽油在液體狀況下粘度較大，所以要確保閥腔內(nèi)除閥桿外無任何其他阻礙物，這樣介質(zhì)在閥腔內(nèi)流動(dòng)更流暢，不會出現(xiàn)阻尼現(xiàn)象，設(shè)計(jì)時(shí)，保證了閥座上端面和閥內(nèi)主通道內(nèi)圓下母線保持在一條直線上。 維修時(shí)，只要打開上閥蓋就可輕松取出閥芯和閥座進(jìn)行處理，無需卸下旁路管道。 2)、閥體外部自帶保溫夾套，當(dāng)需要保溫時(shí)，給保溫夾套內(nèi)通入導(dǎo)熱油即可。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是：伴熱均勻，加熱啟動(dòng)時(shí)間短、熱量傳遞率高、既節(jié)約了能源，又保證了出料質(zhì)量。

5、具體設(shè)計(jì)方案
5.1 閥組中單個(gè)閥設(shè)計(jì)方案介紹
　　三通閥，顧名思義就是閥體有三個(gè)通口，它和普通閥門不同的是底部有一通口做為旁路，閥芯位置變化時(shí)可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)通口功能變化，實(shí)現(xiàn)分流或者合流。本次設(shè)計(jì)的三通閥，閥芯只控制旁路的開閉，左右通口在同一水平線上一直相通。當(dāng)閥芯與底部閥座接觸密封時(shí)，旁路出口被堵住，左右通口貫通；當(dāng)閥芯上提時(shí)，旁路出口開始放料。三通閥的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

　　從圖中可見，三通閥由閥體、閥芯、閥座、閥桿、上閥蓋、填料、導(dǎo)向套及保溫夾套組成。每臺三通閥的保溫夾套都由一個(gè)前板、一個(gè)后板、一個(gè)上板、一個(gè)下板及兩個(gè)側(cè)板組成，左右兩側(cè)的板相同，為相同的側(cè)板，這六塊板將三通閥包裹起來利用焊接的形式固定及密封。
　　由于蒽油具有易結(jié)晶的特點(diǎn)，三通閥的結(jié)構(gòu)都要結(jié)合此特點(diǎn)來設(shè)計(jì)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮在不影響閥門功能的前提下保證閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu)盡量簡單，保證流道盡量通暢，無死角。下面重點(diǎn)介紹閥體、閥芯和閥座的設(shè)計(jì)。
　　閥體：由于此項(xiàng)目用三通閥之前公司涉及較少，在設(shè)計(jì)初期存在著兩種方案，即閥體采用鑄件還是鍛件。采用鑄件必須開模，會造成一定的開模費(fèi)用；采用鍛件會采用自由鍛成型方式，節(jié)省了開模費(fèi)用，但加工費(fèi)用高且加工后不可能做到內(nèi)部平滑無死角。最后，由于介質(zhì)壓力相對較低，結(jié)合介質(zhì)特性，我們決定閥體使用鑄件較好。這樣保證了閥體內(nèi)腔的光滑過度，最大限度地消除了內(nèi)部死角，使蒽油盡可能不在閥體內(nèi)部堆積而造成物料浪費(fèi)，同時(shí)也降低了控制閥卡死的風(fēng)險(xiǎn)。
　　閥芯：由于控制閥無流量調(diào)節(jié)要求，所以閥芯采用快開式，并在密封面下留有5mm導(dǎo)向，這樣可以保證閥芯在開啟和關(guān)閉的瞬間有很好的導(dǎo)向，從而避免閥的震蕩和卡死。閥芯與閥桿的連接采用焊接形式，避免了螺紋和銷軸連接造成的內(nèi)部間隙，從而影響整個(gè)閥芯的同軸度。
　　閥座：閥座與閥體之間采用螺紋式而非直壓式，因?yàn)橹眽菏奖仨氂袎禾祝蜁归y內(nèi)腔流道變復(fù)雜，增加了很多死角。閥座與閥芯配車研磨，確保達(dá)到規(guī)定的泄漏等級。
5.2 閥組的成型方式
    5.2.1 為了保證閥體內(nèi)腔的光滑，盡量減少流阻，閥體采用鑄造方式；
    5.2.2 將閥體粗加工后進(jìn)行1.5倍公稱壓力試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后在其外面焊接保溫夾套，然后對保溫夾套以8kgf/cm²的壓力進(jìn)行打壓測試，確保其滿足承壓要求；
　　5.2.3 精加工閥體及其他各零件；
　　5.2.4 對單個(gè)閥門進(jìn)行裝配；
　　5.2.5 單個(gè)閥門裝配好之后進(jìn)行泄漏測試和殼體承壓測試；
　  5.2.6 將單個(gè)控制閥焊接成閥組。如圖2所示。
　　5.2.7 對閥組整體進(jìn)行打壓測試，如有泄漏進(jìn)行配車研磨，確保每臺閥達(dá)到工藝要求的泄漏等級。
    5.2.8 安裝附件，調(diào)試，出廠。如圖4所示。

圖4 待出廠發(fā)貨的閥組

8、小結(jié)
    保溫夾套閥在介質(zhì)保溫方面的應(yīng)用比較普遍，但是在閥組應(yīng)用上還是比較少見的。保溫夾套閥組在設(shè)計(jì)和工藝方面需要考慮的因素很多，有些實(shí)現(xiàn)起來還比較困難。今年嘉泰公司特殊設(shè)計(jì)的蒽油加工專用三通放料閥組在寧夏西泰蒽油精煉項(xiàng)目上成功使用，打破了此類閥門一直靠進(jìn)口的局面，同時(shí)考驗(yàn)并驗(yàn)證了本公司的設(shè)計(jì)能力和生產(chǎn)能力，為以后此類項(xiàng)目的實(shí)施打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)并提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。