鄭建生

(中國天辰工程有限公司 儀表電氣部，天津 300400)

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釜底閥在FMTP項目中的應用

鄭建生

(中國天辰工程有限公司 儀表電氣部，天津 300400)

摘要：針對催化劑儲罐中常規(guī)開關閥結構上存在死區(qū)、易造成設備出料口堵塞的缺陷，采用釜底閥則是良好的解決方案。詳細介紹了釜底閥的結構與特點，并根據該項目的工況特點，選用了下展式釜底閥，采用柱塞型結構，且凸出的閥體部分與設備PAD法蘭尺寸匹配，實現了結構上的無死區(qū)設計；通過采用閥體外硬密封以及閥內件的硬化處理，滿足了密封性與耐磨的要求，有效地克服了介質易黏結的問題，取得了良好的應用效果。

關鍵詞：釜底閥柱塞型黏度密封性閥內件死區(qū)

FMTP科技示范項目采用中國化學工程集團公司與清華大學聯(lián)合研發(fā)的FMTP工藝，由甲醇制得丙烯，再以丙烯為原料，采用美國魯姆斯氣相合成工藝制取聚丙烯。

釜底閥主要用于各類反應釜、反應器、儲罐的底部排料, 打開及關斷的無死區(qū)設計為其主要特點。聚丙烯裝置中，催化劑儲罐出料閥多處采用了釜底閥。

1釜底閥的結構與特點

釜底閥通常由閥體、閥芯、閥桿、閥座、執(zhí)行機構等組成，通過閥桿推動閥芯上升或下降，從而達到開啟與關閉的目的。

1.1結構與分類

釜底閥的結構多樣，通常有兩種分類方式。

1) 上展式與下展式。按照閥門開閉形式的不同，可分為上展式與下展式。閥門正確安裝時，閥桿向上運動，閥門打開，為上展式；閥桿向下運動，閥門打開，為下展式。上展式釜底閥，閥芯在閥門體外動作，其閥門體積更小，但需要設備內有一定的操作空間；下展式釜底閥，閥芯在閥體內動作，閥門體積更大，無需操作空間。

2) 碟片式與柱塞式。碟片式釜底閥閥芯為閥瓣結構，閥桿較細，行程較短，閥門動作時，閥芯始終在流道內動作；物料排放時，閥芯退至流道內的底部，不可避免地將阻礙物料下排，排放不暢。柱塞式釜底閥采用閥芯閥桿一體化設計，閥芯為柱狀結構，閥桿較粗，行程較長，閥門動作時，閥芯可完全退至流道外；物料排放時，閥芯對物料流動無影響，排放更流暢。

1.2無死區(qū)設計

釜底閥最大的優(yōu)點在于無死區(qū)設計，該設計的核心為PAD法蘭與凸出型閥體的配合使用。

普通法蘭由于在設備與法蘭之間存在一段短頸，漿料、粉料等易在其中凝結、黏連，這段短頸便成為死區(qū)。釜底閥無死區(qū)的設計是借助于閥體與容器底部的PAD法蘭連接。PAD法蘭又稱作盤座式法蘭、凸緣法蘭，法蘭片直接焊接在設備底部，設備與法蘭之間不存在短頸；其連接螺紋不是通透的光孔，而是半通透的螺紋孔。該設計使得設備與閥門之間，僅有設備的壁厚與法蘭的厚度之和為死區(qū)。

為克服這段死區(qū)的影響，釜底閥的閥座采用了凸出設計，閥座結構如圖1所示。閥座凸出部分的長度x與外徑d可根據設備管口的尺寸進行制造，與其匹配，確保凸出部分伸入管口內，并且兩者之間的空隙盡可能小。一些優(yōu)秀廠家的釜底閥產品，其柱塞型閥芯與管口內壁的距離最小可達2mm，這就確保了大于2mm的固體顆粒無法進入縫隙，有效防止了閥門的卡澀。

圖1　釜底閥閥座結構示意

1.3密封方式

釜底閥的密封有兩種方式，一種為軟密封，依靠O型環(huán)密封；另一種為硬密封，依靠金屬密封線密封。密封的部位可在閥體內，也可在閥體外與設備接口處。閥體內密封，凸出的部位為閥芯，其尺寸較小，適用于管口內徑較小的設備；閥體外密封，凸出的部位為閥體，凸出部分尺寸較大，但密封處應力較大，密封性強于閥體內的形式。

1.4閥芯形狀

釜底閥的無死區(qū)設計，亦體現在其閥芯形狀上。通常分為平面和弧面兩種，根據管口設備內壁的形狀，選擇閥芯形狀，以確保閥芯與設備內壁平滑相接，避免死區(qū)。

1.5一體化溫度測量解決方案

當工藝要求檢測反應釜底的溫度時，釜底閥可提供一種一體化溫度測量的解決方案。測溫元件及其連接線貫穿執(zhí)行機構、閥桿與閥芯，測溫元件置于閥芯內部，即設備底部，可保證測溫的準確性與連續(xù)性。該一體化設計無需在設備上開孔，也無需拆卸閥門，即可抽取出來，方便拆卸，是一種溫度測量的優(yōu)化方案。

2釜底閥在FMTP項目中的應用

2.1工況特點

FMTP項目聚丙烯裝置內的釜底閥，應用于儲存、排放催化劑介質的預制罐和計量罐等設備。聚丙烯催化劑由固體催化粉末與液體丙烯混合而成，混合后的催化劑為漿狀介質，黏度高，易黏結，并且具有腐蝕性和沖刷性。設備內為防止其黏結，須使用攪拌器攪拌，工況復雜而苛刻。

2.2選型要求

根據催化劑設備的工況特點，罐體的物料出口閥門為防止物料積聚黏結，須要求采用無死區(qū)設計。

常規(guī)的開關閥，如球閥、蝶閥等，都不適用于該工況。球閥在關閉時，物料將存留在閥球內，會黏結并堵死整個閥門；蝶閥在打開時，由于開度有限，會對物料排放產生較大的阻礙。并且這兩種閥門的排放口都須配備法蘭短管，排放后會形成死區(qū)，物料黏結堵死整個流道。

釜底閥可有效解決常規(guī)開關閥的上述問題，其在選型上的要求如下：

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1) 下展式。因閥門管口緊貼攪拌器，因而閥芯不可伸出管口以外，只能選擇在閥體內動作的下展式閥門。

2) 柱塞型。聚丙烯催化劑為高黏度漿體，流通時，流道需通暢；關閉時，閥腔需清潔。采用柱塞式閥芯，在下料時可完全退至流道以外，不會阻礙物料的流出。同時柱塞式閥芯可充滿整個閥體，使其具備自清潔的能力，開閉時，可通過切刮閥腔清除物料，防止?jié){體凝固。而碟片式閥芯在下料時會對漿體形成一定的阻力，由于閥腔較大，且碟片型閥芯不具備自清潔能力，漿體易在腔體內壁凝固。

3) PAD法蘭設計。為避免加工造成的誤差，采用了閥門廠家配備的PAD法蘭。相比設備廠商提供的法蘭，其加工精度更高，匹配性強，可確保閥體與法蘭的縫隙小于2mm，基本杜絕了物料在管口交接處的堵塞，確保了閥門開閉的順暢。

4) 弧形閥芯。由于出料口處罐體內壁為弧形，根據設備圖紙，閥芯設計成弧形，使閥門與設備內壁平齊，避免在閥門與設備內壁交匯處形成死區(qū)。

6) 閥內件硬化處理?？紤]到催化劑漿料的沖刷性，閥門須選用硬閥座，閥座與閥芯采用鎢鉻鈷合金堆焊表面處理和精密加工技術，硬度達到HRC56以上，具有高耐磨、耐腐蝕的性能。

7) 一體化溫度測量。原設計為閥體與溫度變送器獨立設置，采用一體化測量方案后，優(yōu)化了管口設計。

3結束語

釜底閥在工業(yè)中的應用極為廣泛，在聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酯工藝中有良好的應用業(yè)績和使用效果。在PP生產工藝中，釜底閥亦是大量使用。設計中，應根據工藝設備、介質的工況，結合釜底閥不同結構的特點，合理選型，提供良好的解決方案。

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中圖分類號：TQ055.8+1

文獻標志碼：B

文章編號：1007-7324(2016)01-0076-02

作者簡介：鄭建生(1984—)，男，天津人，2008年畢業(yè)于天津大學檢測技術與自動化裝置專業(yè)，獲碩士學位，現就職于中國天辰工程有限公司，主要從事工業(yè)儀表設計工作，任工程師。

稿件收到日期： 2015-11-12，修改稿收到日期： 2015-12-04。