Den kemiske industri er ekstremt forskelligartet med over 60.000 kendte produkter, og kemiske stoffer kan have indflydelse på valg, struktur eller design af ventilmaterialer. Som med alle industrisektorer kræver design og fremstilling af ventiler til kemiske anvendelser hensyntagen til faktorer som sikker, effektiv og pålidelig procesdrift.
Petrokemisk og polymersektor
I den kemiske industri repræsenterer petrokemiske produkter et af de største markedssegmenter, der omfatter olefiner (ethylen, propylen, butadien) og aromater (benzen, toluen, xylen). Disse bruges til at fremstille en lang række produkter, såsom ethylen fremstillet via dampkrakning, som yderligere polymeriseres til polyethylen og andre ethylenbaserede derivater.
Før ethylen kommer ind i den kolde zone, tørres det typisk ved hjælp af molekylsigter. Ventilerne omkring disse tørrelejer udsættes for forskellige termiske forhold under adsorptions- og regenereringscyklusserne. I den kolde zone skal ventiler modstå lave temperaturer og høje trykfald. Til brændstofgasstyring er kugleventiler den primære løsning, men segmenterede kugleventiler er også et levedygtigt alternativ, når faktoren for justerbar rækkevidde tages i betragtning. Inden for den kolde zone kræves ventiler, der er i stand til at håndtere lavtemperatur- og højtryksfald. Her anvendes globeventiler udstyret med flertrins trim for at hjælpe med at eliminere støj og kavitation.
Flertrins anti-kavitationsventil indvendigt til kugleventiler
Metalsiddende kugleventiler er den ideelle løsning til tørretumblere i dampkrakningsenheder. Disse ventiler kan håndtere betydelige temperaturudsving og hyppige cyklusser. Sammenlignet med andre ventildesigner er roterende ventiler nemme at betjene, har en kompakt struktur og tilbyder flere retningsbestemte muligheder.
Polymerisationsprocessen involverer håndtering af flydende medier, der indeholder polymer-, harpiks- og katalysatorrester. Disse væsker akkumuleres i ventilhulrum, hvilket forringer ventilfunktionaliteten og forårsager procesafbrydelser, der resulterer i betydelige tab for anlægget. Derudover udgør høje cyklustællinger (op til 1,5 millioner cyklusser årligt) en stor udfordring. Ventiler omkring katalysatorsystemer, der håndterer tørre katalysatorer, står over for alvorlig korrosion af interne komponenter. Afhjælpning af flygtige emissioner og sædelækage er også kritisk på grund af sikkerheds- og miljøhensyn.
På samme måde leverer metalsiddende kugleventiler med anti-solid sædefunktioner enestående ydeevne. Det anti-solide sædedesign hjælper med at forhindre, at medier trænger ind i sædeområdet. Den tætte kontakt mellem ventilhuset og sædet, kombineret med et skrabesædedesign, hjælper med at fjerne ophobede partikler. Som følge heraf viser segmenterede kugleventiler sig meget effektive til polymeropslæmninger.
Kugleventil med solidt modstandsdygtigt sæde og strømførende pakning
Aromatiske enheder, der håndterer almindelige medier, såsom paraxylen, kan aflejres på ventiloverflader, hvilket øger friktion og accelererer slid. I visse separationsprocesser gennemgår ventiler hyppige åbnings- og lukkecyklusser, hvilket kræver præcis kontrol. Typiske løsninger omfatter metalsiddende kugleventiler med skrabesædedesign, såvel som segmenterede kugleventiler og excentriske roterende propventiler med specialiserede belægningsmaterialer til at modstå alvorlig erosion. Tredobbelt offset sommerfugleventiler er også velegnede til løsninger i benzen- og toluenekstraktionsprocesser.
Gødnings- og agrokemisk sektor
I sektoren for landbrugskemikalier tegner kvælstofgødning sig for over 50 % af markedsandelen, med ammoniak som en nøglekomponent. Syntesen af ammoniak kræver nitrogen og brint. En blanding af brint fra dampreformere og nitrogen kommer ind i syntesesløjfen, hvor den gennemgår to-trins kompression til et syntesetryk på 2200-4400 psi (150-300 bar). Ammoniakomdannelsesprocessen kræver en balance mellem temperatur og tryk. For at sikre katalysatoreffektivitet kræves en temperatur på 750°F (400°C).
Høje temperaturer og tryk af brint og ammoniak udgør en alvorlig udfordring for enhver ventil. I betragtning af toksiciteten af de behandlede medier er emissionskontrol kritisk. Tredobbelt offset sommerfugleventiler giver den ideelle løsning til isolering og kontrol i ammoniaksyntesekredsløb. Dette design minimerer slid og forlænger levetiden, hvilket sikrer tæt afspærring selv under de krævende forhold.
Tredobbelt excentrisk metalsiddende sommerfugleventil
Brugen af ventilsæder i hårdmetal reducerer slid og muliggør ultrahøjhastighedsstrømningshastigheder. Disse sæder er typisk udskiftelige uden at kræve adskillelse af ventilplade og aksel. Spændende spindeltætninger er standardudstyr, og ventilerne gennemgår brandprøvning og nødstopcertificering for at opnå sikkerhedsintegritetsniveau SIL3.
Fremkomsten af specialkemikalier
Den hurtige vækst i solcelleindustrien har øget efterspørgslen efter fotovoltaiske paneler markant, hvor polysilicium fungerer som et kritisk råmateriale. Polysilicium har længe været en nøglekomponent i halvlederfremstilling. Den typiske polysiliciumproduktionsproces bruger SiO₂ (kvartssand) som råmateriale til fremstilling af silicium af metallurgisk kvalitet, også kendt som MG-Si. MG-Si opnås i en lysbueovn i nærvær af kulstof. I denne proces omfatter råmaterialer, mellemprodukter og biprodukter siliciumpulver, klorgas, hydrogengas, hydrogenchlorid, trichlorsilan, dichlorsilan og siliciumchlorid. Hydrogen og trichlorsilan er brandfarlige, hydrogenchlorid er stærkt ætsende, og siliciumtetrachlorid er akut giftigt. Følgelig skal ventildesign håndtere disse specialiserede medier, især det stærkt slibende siliciumpulver. Alle disse kemikalier kræver opsamling og genvinding for at minimere forbruget af råmaterialer og øge den samlede effektivitet.
Roterende spindeldrift, spændingsfyldt pakning og iboende brandsikkerhedsdesign skal overholde alle gældende emissions- og brandsikkerhedsstandarder. Blødtsiddende kugleventiler har et fleksibelt polymerlæbetætningsdesign med molekylært forstærket PTFE som sædemateriale, hvilket giver en langsigtet løsning selv under højcyklusdrift.
Uorganiske kemiske processer med høj efterspørgsel
Titaniumdioxid (TiO₂) er en anden applikation med strenge ventilkrav. Dette materiale bruges almindeligvis som et hvidt pigment i malingfremstilling, papirfremstilling, plast, gummi, keramik og tekstiler. Titandioxid er fremstillet af ilmenit eller naturlig eller syntetisk rutilmalm. Den våde svovlsyreproces bruger typisk ilmenitbaseret råmateriale, mens højtemperaturchloridprocessen almindeligvis anvender rutilbaseret råmateriale.
Hele produktionsprocessen udsætter ventiler for høje temperaturer, slibende slam og korrosive miljøer. Metalsiddende kugleventiler med hårdmetalbelægninger og bælgsæder er velegnede til applikationer med højtemperaturspærring. Ved håndtering af slibende slam er kraftige klemventiler med avanceret elastomerteknologi det ideelle valg til afspærrings- og kontrolapplikationer i systemet. Styrbarheden er yderligere forbedret gennem tilspidsede ærmer og intelligente positioneringsanordninger, hvilket bidrager til forlængede vedligeholdelsesintervaller og væsentligt reducerede vedligeholdelsesomkostninger.
Klemventil
Chlor-alkali er også en af de udfordrende applikationer til ventiler. Klor gøres flydende til opbevaring og transport og fordampes derefter til forarbejdning. Til flydende klor anbefales ventiler med CS-ventilhuse og Monel-legeringer. Dobbelt-offset sommerfugleventiler med strømfyldt pakning bruges typisk til at forhindre flygtig lækage.
Processen med at omdanne flydende klor til damp kræver anvendelse af varme under kontrollerede forhold, hvor temperaturen af dampen, der genereres i fordamperdelen, opretholdes ved at regulere varmt vand eller damp. Mens kugleventiler med gevindende bruges til de fleste drænventiler og isoleringsventiler, bruges roterende kugleventiler, når temperaturregulering er påkrævet.
Derudover er PFA-forede kugleventiler, sommerfugleventiler og membranventiler i vid udstrækning brugt til fremstilling af saltlage og kaustisk soda for at forhindre korrosion.
