高压加氢闸阀 上海良工阀门厂有限公司
高压加氢装置是石油工业深加工的一种重要手段，通过加氢工艺，不但可以提高轻油回收率，而且能够提高燃料油的质量，从而提高炼油厂的整体效益。
根据原料油的不同，加氢工艺分为***加氢、柴油加氢、煤油加氢、渣油加氢等。由于介质的特殊性，加氢工艺一般具有高压和临氢状态，并且伴随有***气体的产生，不仅操作压力很高（一般在15～20MPa），而且介质为氢气，******。高压氢气具有很大的能量，一旦阀门出现问题，将产生不可挽回的损失，甚至导致重大事故的发生。
1 高压加氢闸阀使用工况分析
加氢装置中使用的高压加氢闸阀，主要功能为紧急切断和紧急放空。紧急切断的介质为原料油、高低分液、高低分气；紧急放空的介质为高分气。原料油或高低分液都含有大量的氢气和***气体，压力为6.2～17.2MPa左右，有时会伴随着高温。因为需要紧急处理，所以要求闸阀动作速度非常快，在10s以内，而且要求实现零泄漏。
目前这类阀门主要依赖进口，一方面是由于位置重要，一般不敢尝试使用国内产品；另一方面是国内很少有厂家能够提供与国外产品性能相当的产品，包括材料选择，加工制造，结构设计等。上海耐派阀门生产高压加氢闸阀达到了进口产品质量及水平，完全可以替代国外进口产品。
2 阀门结构选择原则
该公司参照国外的做法，采用气动闸阀的结构。国内闸阀大体有两种结构：楔形和平行闸阀，表1针对每种结构的具体特点进行分析，以选择***理想的闸阀结构。
表1 楔形和平行闸阀的比较
根据这四种闸阀的结构特点和加氢装置的实际工况，该公司采用双平行闸阀结构，阀体阀盖采用自密封结构，可以满足零泄漏、动作速度快、耐高温高压等要求。下面针对以上四种结构特点具体分析选择平行闸阀的原因。
3 各种闸阀具体结构特点
3.1 常压楔形闸阀（垫圈密封型阀盖）
常压楔形闸阀（垫圈密封型阀盖）的结构如图1所示。
图1 楔形闸阀（垫圈密封型阀盖）
执行机构的力作用在阀板上与阀座产生密封比压，从而达到密封效果。阀盖与阀体靠垫圈密封，密封压力不大于4.1MPa，可设计上密封结构。当温度高于400℃时，由于阀板的膨胀导致阀杆的向上膨胀，此时需要选择气动执行机构；如果选择电动执行机构，则阀杆很容易出现弯曲或动作不良现象。
在高温、长期关闭状态下，阀打开时容易出现卡死现象，这是由于内外膨胀的不均匀性所致。该阀不可应用于***性介质，如氢气等，当快速关闭时阀板对阀座会产生极大的冲击力，容易产生火花而出现***状况。
3.2 楔形闸阀（自密封型阀盖）
楔形闸阀（自密封型阀盖）的结构如图2所示。
图2 楔形闸阀（自密封型阀盖）
自密封结构可承受6.2MPa以上的压力，采用上密封结构，其他特点和楔形闸阀（垫圈密封型阀盖）相同。
3.3 平行闸阀（楔形转平行）
平行闸阀（楔形转平行）的结构如图3所示。
执行机构推动右侧阀板通过楔形面，从而使平行阀板与阀座产生密封比压，达到密封效果。可做成上密封结构和自密封阀盖结构，以承受更高压力。但是闸阀在关闭时不能承受高温，也不能长期在高温下关闭，这一点与楔形闸阀相同。
图3 平行闸阀（楔形转平行）
3.4 平行闸阀（平行闸阀）
平行闸阀（平行闸阀）的结构如图4所示。
依靠介质压力推动前阀板，压缩后阀板，后阀板与阀座产生密封比压，达到严密关断效果。阀前压力越大，密封效果越好，特别适用于高温高压场合。因为该阀关闭时阀前与型腔贯通，所以可长期高温关闭。此外，该阀没有冲击密封力，可用于***介质开关，动作平稳。因为阀板可上下自由膨胀，所以可配置电动执行机构，不会出现卡死现象；该结构已经获得发明专利。
图4 平行闸阀
4 阀体及阀内件材料的选择及制造
因为介质基本上为氢气或含氢介质，同时也伴随***气体，所以所有材料的选择应特别慎重，必须符合NACE MR0175抗硫化物腐蚀材料标准中的规定，特别是与介质接触的零部件。
对于加氢装置中介质的特点，公司认为采用锻造的阀体结构***合理。铸造结构的阀体，一方面其铸造壁厚余量不大，另一方面容易出现铸造缺陷，如金属夹杂、气孔、裂纹等缺陷，导致氢气的积聚，诱发裂纹，同时也容易出现氢脆现象；在高温情况下还容易出现脱碳现象，从而加速氢腐蚀的进程。另外，大壁厚的铸造在国内还不成熟，很难避免出现以上问题。因此，公司采用锻造方式。
除了采用锻造结构外，应该对***的金属元素S，P进行控制，将其质量分数控制在0.02%以内，质量分数只能放宽到0.03%；非金属夹杂物要求不高于2.5级；晶粒度：碳钢与合金钢不低于5级，不锈钢不低于8级，厚度大于100mm时不低于6级。
除了对承压件的材料控制外，对生产过程中的氯离子也应该严格控制，尤其是填料和产品试压时，氯离子质量分数应小于5×10-5，应采用氮氢混合气进行试压。即使采用水压进行试验，也一定要控制水中的氯离子，使其质量分数合格后方可进行。
所有的材料及焊接部位，都要严格进行UT探伤，探伤合格级别为I级。
阀门选择的主要材料有A105碳钢，304，316，321，347不锈钢等。其中阀板、阀座、自密封部分选用硬质司太立合金材料，堆焊材料牌号分别为STL12，STL6，STL21，从而确保了不同零件的硬度使用要求，而且所有的堆焊层厚度不得小于2mm。经过以上的材料控制和生产控制，完全能够满足加氢装置的要求。
5 高压加氢闸阀作用
加氢装置使用的紧急切断和紧急放空闸阀，应根据不同的工况进行选择，不可盲目地选择闸阀结构。如在高温高压的情况下，不可选择楔形闸阀，只能选择平行闸阀结构。同时，在高温高压下选择执行机构时，也需要注意高温膨胀性，选择气动执行机构来进行高温膨胀补偿。若一定要选择电动执行机构，则必须选择平行闸阀结构.
技术快讯：
本实用新型涉及一种用于真空炉进料系统的阀门装置，包括阀门体，所述阀门体的进口连接化料系统，所述阀门体的出口连接真空炉，还包括加热元件和测温元件，所述加热元件处于所述阀门体的进口处，所述阀门体外包裹有保温材料，所述测温元件穿过保温材料的预留孔后测定所述阀门体的温度，并且所述测温元件与所述加热元件逻辑串联以达到自动保持阀门体内温度高于熔体的熔点。本实用新型的有益效果是防止真空炉进料过程，因反复使用氧枪加热阀门体，阀门体由于骤热骤冷变形以及腐蚀泄漏，导致真空炉进料系统故障失效发生，保证真空炉进料稳定、均匀，提高真空炉处理能力及使用寿命。