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化工反应釜底放料阀
上海申弘阀门有限公司
1、化工反应釜底放料阀前言
之前介绍HTDQ96P1W电动超高温蝶阀技术参数，现在介绍釜底阀顾名思义，是安装在反应釜、储罐和其他容器的底部作排料用。因为自动化水平的日益提高，釜底阀也从原本手动控制发展到自动控制，其除了原有的切断功能外现在还可以进行调节控制，在关键的工艺场所还参与联锁控制。釜底阀现在化工、石油、冶金、制药、农药、染料、食品加工等行业广泛使用。本文旨在介绍釜底阀的结构特点、选型的参考、一些特殊的应用以及一些设计注意事项。
2、化工反应釜底放料阀结构特点
釜底阀是借助于阀门底部法兰(凸缘)焊接或法兰连接于反应釜或储罐和其它容器的底部，因此，消除工艺介质通常在容器出口的残留现象，实现排空、排净的功能。釜底阀是由阀体、阀芯、阀杆、阀座、密封圈、执行机构(电动、气动)等组成。其原理通过阀杆推动阀瓣上升或者下降，从而达到开启与关闭的目的。上展式罐底阀是阀杆上升，阀门开启；下展式罐底阀阀杆上升，阀门关闭。(正常情况下阀门都为关闭状态)。图1结构为示意图：
上展示和下展示结构示意图
图1 上展示和下展示结构示意图
3、品牌釜底阀的优势
在某制药厂的设计中就遇到了需要使用釜底阀的情况。鉴于釜底阀的实际操作情况(经常开启、关闭)以及工艺方面的要求，我们选择了Flowserve和GUICHON公司的釜底阀门以保证出料阀门的安全性、可靠性。上述釜底阀的优势具体表现为：平接釜底阀(桶底阀)主要用于反应器，储罐和其它容器的底部排料和无死区关闭。
无死区的实现借助于阀座与容器底部平行连接，因此消除工艺介质通常在容器出口的残留现象。
同时，采取短行程阀瓣的设计，节省气缸执行器的气源消耗。
柱塞型为聚合物过程。
特氟隆涂层或内衬
有助于防腐，耐化学污染以及杂质粘结，除应用在聚合物系统外，也可应用在医药和食品工业。
下载阀门标准图
主要特性
左：提升型 / 右：下降型
两种阀瓣可供选择。
左：提升型
右：下降型
多种结构设计，可与各种容器配接
提供提升和下降两种工作方式阀瓣
下降式阀瓣可与容器壁实现精密接口
提升式阀瓣可突破硬壳类物体的阻挡
阀门内置传感器(温度计)，可测量容器内的温度
各种操作方式壳供选择，例如手动，气动（弹簧复位式，双作用式、带手轮和不带手轮）电动，液动等
(1)其密封形式可以有软密封和硬密封。根据需要时封面均可堆焊有硬质合金，硬度可达到HRC44。其金属硬密封(锥形密封面)可以保证密封等级达到Ⅵ。
(2)其结构形式实现了*运行、全通径、低压降。
(3)采用螺栓加蝶簧结构，可以自动调整来实现填料始终被压紧。
(4)阀杆只升降不旋转，减少了填料的损耗。
(5)阀座可以选择可更换型，更换更方便。
(6)抛光的阀芯表面保证了无滞留区。
(7)阀门采用了防火安全的设计。
(8)如果安装空间不够，执行机构可安装在侧面。
(9)其它可选功能如下：
1)阀芯带综合温度传感器，在下文中有实际应用。
2)波纹管密封阀杆，应用波纹管是为了阀杆与阀体内的工艺流体之间提供一个可轴向变形的金属隔套、形成动密封，以消除阀杆处的泄露。
3)阀体带清洗或排放喷嘴，可以对阀门进行清洗、排堵，增加了阀门的可靠性。
4)保温夹套，可以根据工艺要求保护阀内介质不会在常温下凝固或结晶。
5)用于真空工况。现在随着釜底阀的应用越来越多，釜底阀的价格也随之降低很多。在阀门性能、可靠性和诸多可选的功能方面，这些品牌产品还是有较大的优势。
4、釜底阀选型参考
以法国GUICHON阀门为例，介绍一下釜底阀的选型参考。首先，根据阀芯的形式主要可分为碟盘式和柱塞式两种(见图2、图3)。
釜底阀在控制系统中的应用
图2 碟盘式釜底阀示意图 图3 柱塞式釜底阀示意图
(1)图2为碟盘式釜底阀，它可分为上展式和下展式两种。一般可选用上展式，但必须注意上展式需要阀芯向釜内伸长一小段，当釜底结构无法满足上展式这个要求时则选用下展式，让阀芯向阀内动作，当然这样会使阀门体积更大。
(2)图3为柱塞式釜底阀，只有下展式一种。与碟盘式釜底阀相比较，它的下料更通畅，压降更小，阀杆更大更结实，不过行程较长。价格上来说柱塞式的阀门相同口径下一般要比碟盘式的高出3成左右。
釜底阀的出口角度可选择45°、60°、90°，这可根据工艺的要求选择。执行机构可以选择电动和气动的，材质上除了不锈钢外还有特殊的材料产品，如钛、锆、哈氏合金等。产品范围包括了尺寸1/2”到8”、压力等级从ANSI150到ANSI2500。
一,不锈钢反应釜底阀的特点：
1、 结构紧凑，可以确保在狭小的空间内实现安装。
2、 *，可自动排空。阀体由一整体材料精加工而成。
3、 使用于CIP和SIP流程，可高温消毒，阀体内表面采用机械抛光，粗糙度可达0.28μm。
4、 结构不论是从流量，还是从工艺要求来看都很理想，此外在排空的时候不会产生揣流现象。
5、 可提供所有现行标准的接口，如焊接，快装或螺纹接口等。
6、 采用的阀体材料为316L或304不锈钢。
7、 可配备手动、气动/
8、 采用焊接圈设计，减少了罐底的焊接工作的难度。
二,不锈钢反应釜底阀的技术参数：
zui大工作压力：1.0MPa (隔膜为乙丙橡胶，硅胶或氟化胶)
0.6Mpa（隔膜为聚四氟乙烯）
zui大工作温度：150℃（根据使用条件）
阀 体 材 料：铸钢阀体GB/T1220（00Cr17Ni14Mo2）
ASTM/A276 UNS(316LL S31603)
5、特殊应用
5.1、釜底阀带温度测量
当生产上需要测量反应釜底物料的温度，而反应釜底有盘管无法安装温度计，这时我们就选用了带温度测量的釜底阀，具体的结构形式见图4。温度计就安装在阀芯处，能有效地测量釜底物料的温度，这样就很好地满足了工艺的测量要求。
釜底阀在控制系统中的应用
图4 带Pt100的釜底阀结构示意图
5.2、釜底阀带调节功能
在某项目中有这样的工艺状况，某反应器底部物料排放至后端的离心机，这里需要釜底阀对物料的排放有所调节，放缓物料的排放速度。工艺上对调节要求并不是很高，所以，当时我们配置了定位器加两个电磁阀来满足调节要求。釜底阀的功能调节见图5：
釜底阀在控制系统中的应用
图5 带定位器的釜底阀结构示意图
电磁阀1的作用是控制对釜底阀供气排气控制阀门开关，电磁阀2的作用是选择定位器调节阀门还是让电磁阀1来控制开关。
(1)电磁阀1得电，打开进气；电磁阀2得电，选择电磁阀1控制阀门；气路如图5符号①所示，釜底阀得气打开。此时定位器不作用，设置为4mA确保状态切换时阀门保持关断状态。
(2)电磁阀1失电，釜底阀向外排气；电磁阀2得电，选择电磁阀1控制阀门；气路如图5符号②所示，釜底阀失气关闭。此时定位器不作用，设置为4mA确保状态切换时阀门保持关断状态。
(3)电磁阀2失电，选择定位器来调节阀门；阀门定位器得4mA~20mA信号来控制阀门；气路如图5符号③所示，釜底阀进行调节控制；此时电磁阀1失电向外排气，确保状态切换时阀门保持关断状态。
这种方法调节性能并不是太好主要因为是只选用了一般结构的釜底阀，它的结构形式并不具备调节特性而只是靠定位器做了简单的调节，这也是考虑到工艺上调节要求并不是很高。确实釜底阀主要作为放料卸料用，普遍的还是用于开关阀的作用。釜底阀厂家介绍了有一种专门型号的釜底阀用于调节作用，这种调节性的釜底阀现用于PTA的项目中。这种特殊阀门的价格非常昂贵加之需要调节卸料的场合很少所以这种阀门现在使用的比较少。
6、注意事项
釜底阀作为一种结构特殊的阀门在安装方面需要特别的注意：
(1)釜底阀的开口尺寸大小、压力等级以及所用的标准都需与设备上的法兰一致。
(2)釜底阀的阀芯表面需与釜底面相平。
(3)如选用上展式阀门需确保釜底有足够空间满足阀芯行程范围。
(4)反应釜材质为搪玻璃。鉴于搪玻璃材质的特殊性，安装釜底阀时容易使搪玻璃表面损伤，所以，采取让设备制造厂商统一集成釜底阀的措施，来减少安装上可能带来的麻烦，而釜底阀的性能由设计来确定。
腐蚀问题是影响反应釜使用寿命的一个主要因素，本文小编将向大家介绍一下反应釜经常容易遭受腐蚀的部位、原因及解决方案
清理问题，应注意以下几点：
1首先要经常注意整台设备和减速器的工作情况；
2电加热介质油每半年要进行更换；
3减速器润滑油不足应立即补充；
4对夹套和锅盖上等部位的安全阀、压力表、温度表、蒸馏孔、电热棒、电器仪表等要应定期检查：如果有故障要即时调换或修理，
5设备不用时，一定用温水在容器内外壁全面清洗，经常擦洗锅体，保持外表清洁和内胆光亮，达到耐用的目的。
人工进釜手工清除：成本低是其zui大*性，但是进釜之前需要数小时的通风换气，清除过程中还须随时监视釜内氧气浓度，有缺氧的危险;同时人工刮铲除了不能*清理之外，还会造成反应釜内壁的滑伤，这些滑痕客观上造成了残留物的进一步附着。人进釜清理也会造成产品卫生上的问题。反应釜一般来说，清理一台釜所需时间约为半天至一天。
1孔蚀
1．1孔蚀的形成
孔蚀是在金属上产生小孔的一种极为局部的腐蚀形态，也是破坏性和安全隐患zui大的腐蚀形态之一。它是一种局部的和剧烈的腐蚀形态，在局部形成一个或一些小孔，一般孔径小于孔深，由于小孔向纵深发展因而易使金属穿孔，经常在突然问造成事故。因容器或管道突然穿孔，可燃性介质外泄，经常造成巨大事故。所以，它是一种比大面积均匀腐蚀更为危险的腐蚀形态．有一台由爱尔兰制造的，至今已经使用了8年的反应釜，制造规范为ASMEVUl，全面检验时发现，上封头人孔圈及向周边扩展约500mm范围内存在大量的孔蚀现象，在人孔圈及其边缘区域zui为严重，有深度约1．0-3．0mm呈蜂窝状的腐蚀坑。腐蚀较严重的区域基本集中在上部的气相空间，该区域介质易滞流，即介质的流动性相对较差。
1．2孔蚀原因
对于反应釜上部气相部位的金属表面，介质是以气液二态形式共存的，即附着在金属表面上有液滴和气态的介质，它们的流动性相对较差，其中液滴更容易粘附。液滴中的高浓度腐蚀介质使金属表面的钝化膜遭到破坏。在其遭到破坏的区域，金属表面与液滴中活性离子接触形成腐蚀的起始点，即形成初始腐蚀坑，随着时间的推延，逐渐形成腐蚀状况。
纵向生长是蚀孔的分布特征，并在一段很长的孕育期——数月或数年后才会出现可见的蚀孔，这主要取决于金属材料和腐蚀介质的种类。当pH值增高时，出现高度局部孔蚀(呈加速趋势)，它是阳极反应的一种*形态，是一种自催化过程，在蚀孔内腐蚀过程产生的条件既促进又足以维持蚀孔的活性。金属在蚀孔内的迅速溶解会引起蚀孔内产生过多的正电荷，其结果就使氯离子迁入以维持电中性。蚀孔内高浓度的氯化物水解，其结果会产生高浓度的氢离子。以上这两种离子都足以促进大多数金属和合金的溶解，其微小破损暴露的金属表面成为阳极，未破损处成为阴极，阳极电流高度集中，使腐蚀迅速向内发展形成蚀孔，通过自身的促进作用，蚀孔快速生长。因此，介质易滞留的部位是孔蚀的多发区。对于上部的气相空间，孔蚀多发于此，因为其视镜和人孔部位等接管本身拥有一定的非流通空间，氢离子和氯离子可以在此处有较长时间的滞留，从而产生剧烈的孔蚀。蚀孔中留有高浓度的化合物盐，由于氧在浓缩溶液中的溶解度实际上等于零，所以蚀孔内不存在氧的还原。随着蚀孔的加深，其介质浓度越来越高，滞留时间越长，腐蚀速率也越快，而蚀孔附近的表面产生阴极氧还原使它不受腐蚀。综上所述，在介质静滞的条件下，尤其是有覆盖物的表面上，不锈钢孔蚀通常多发生于此，然而在有流速的环境中，通常会使孔蚀减轻或基本停止，从而减轻反应釜的腐蚀。
1．3防腐措施
1)应充分考虑反应釜设计上的结构合理性及其选材适用性等。在结构上，应尽量减少易滞留腐蚀介质的空间，同时增加介质的流动性．特别是水平面上的封闭式接管，如人孔等，这些管孔尽量设计在垂直的表面上。因为在釜的顶部一般都以气相介质存在，在人孔圈这一部分空间里，介质相对静止，介质蒸气里的液滴倒挂在容器壁上，形成了一个局部腐蚀环境，液滴中活性离子在此表面附着，形成了一个孔蚀起始点，之后孔蚀逐渐发展。
2)在各金属的连接处，应加工得更光滑圆润些，如情况允许，可经钝化处理，从而使得致密的钝化膜能更有效地防止腐蚀。
2下封头应力腐蚀
2．1腐蚀开裂原因
反应釜封头可通过旋压或冲压形成封头，但通常采用旋压封头．但旋压法生产的封头，由于冷加工过程中会形成不均匀的塑性变形，从而产生冷加工残余应力。内表面受拉，外表面受压．旋压封头冷加工成型，加工硬化使材料塑性降低，而此时的残余应力将对封头的脆断倾向、疲劳寿命及应力腐蚀开裂产生较大的影响，尤其是对奥氏体不锈钢，还将使其耐晶间腐蚀的性能降低。夹套内介质为水蒸汽或冷却水，用户位于沿海地区，水中含盐量较高。在夹套废弃不用时，由于结构原因，夹套中的水无法排净，夹套长期积液，因受釜内料液的加热，一部分水蒸发，水中氯离子浓度不断增加，至使下封头浸泡在腐蚀介质中。下封头外壁呈锈色，裂纹纵横，而内壁仍为不锈钢原本的颜色，这就充分说明了存在腐蚀环境。
2．2防腐措施
1)去除夹套或改善夹套结构。由于腐蚀是在夹套内腐蚀介质形成积液，而且长时间未被排尽，因此可去除夹套，改用内置式盘管，或改善夹套结构，在夹套zui低处开设排污口，从而有利于积液的排除。
2)夹套用水含氯离子浓度应小于25mg／L。
3)喷丸处理．对于有大小和正负之别的残余应力，当其与外力叠加时，有可能成为适宜于应力腐蚀开裂的状态，也有可能是相反的状态．就残余应力而言，如压缩残余应力存在于与腐蚀介质相接触的部位，防止应力腐蚀开裂，此法是非常有效的。
3不锈钢衬里的腐蚀
3．1腐蚀原因
高压反应釜的腐蚀破坏，大部分是由于在高温高压及强腐蚀介质中产生的，不锈钢衬里的腐蚀表现在破裂后的衬里表面，可见有明显的点蚀坑，深浅各异且分布不均匀，中间部位较密，其余较；底部有浅而大的蚀坑，可能与氯化钠晶体沉积有关．在端部出现点蚀坑，对于破裂泄漏的主裂纹，会在焊缝附近产生树枝状小裂纹。近年来，在锈钢衬里的推广使用中，极大地改善了设备的耐蚀性能，提高了其使用寿命．南方某化工机械厂生产的1Crl8Ni9Ti衬里反应釜在一般的化工生产中使用情况很好，取得了较好的经济效益。但也有用户投诉使用一年多甚至不到一年就破裂泄漏，认为该反应釜质量不合格而要求赔偿。正是由于在高温高压下处理含氯物料，才会使得反应釜衬里在短期失效。
3．2氧化阳极处理防腐措施
对不锈钢试样进行阳极氧化处理试验，阳极氧化处理会使衬里表面重新钝化，减少衬里表面的不均匀性，从而提高材料的耐蚀性能和点蚀电位，这对于防止点蚀及应力腐蚀破裂的发生，起到了至关重要的作用。
阳极氧化的工艺条件为：25-135g／LH2SO，2-5g／LHNO3，0．1-0．3g／LNa2M。O4．温度20-30℃，电流15～30mA／cm，时间20～30min，0．2％(NH)M。0溶液浸30min．将经阳极氧化处理后及未经氧化的试样分别放在不同浓度的NaC1溶液中测定各自的点蚀电位.
经过含MOO24一的硫酸溶液阳极氧化处理后，不锈钢试样会重新生成较厚且均匀含有钼成分的钝化膜，其耐Cl一的点蚀电位提高，即提高了它在含氯介质中的耐蚀性能。将经阳极氧化后的不锈钢试样和未经氧化的试样放在反应釜中进行现场挂片试验，半年后取出观察，经阳极氧化处理后的试样未发现有点蚀，而在未氧化处理的试样中出现明显的锈蚀点。因此提高不锈钢衬里的防腐蚀性应采取：
①对于没有经过表面处理的不锈钢衬里，由于会产生严重的点蚀穿孔甚至应力腐蚀破裂，故高温高压的含氯物料生产是不宜使用的。
②1Cr18Ni9Ti衬里可通过阳极氧化法，从而通过其临界点蚀电位提高的方法，进行表面处理，使得抗氯的耐蚀性能极大地增强。
③衬里材料选用含钼较高的1Crl8Ni9TiMo不锈钢，可以大大提高抗点蚀能力。
上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀,气动截止阀,电动蝶阀,气动蝶阀针对孔蚀、下封头应力腐蚀、不锈钢衬里腐蚀3种反应釜常见的腐蚀问题，根据腐蚀的成因和机理，给出了相应的控制措施。防止孔蚀应尽量减少易滞留腐蚀介质的空间，金属的连接处应加工得光滑些．预防下封头应力腐蚀应去除夹套或改善夹套结构或喷丸处理等。针对不锈钢衬里腐蚀，不宜用于高温高压的含氯物料生产等,反应釜腐蚀的合理保护，不仅增加了反应釜的实际使用年限，也大大降低了维修费用，提高了生产效率，从而极大地提升了经济效益。
7、体会
在釜底阀的选用过程中我觉得仪表设计工作除了关注仪表的适用条件、仪表性能外，必须对仪表的安装十分注意，只有正确合理的安装才能保证仪表的使用。特别是一些特殊的仪表它的安装要求也会比较高，也需要保证操作过程中它的可靠性，这时，需要仪表设计人员和其他专业以及仪表厂商紧密配合，提供一整套合理的安装方案才能使设计更加的合理。
釜底阀今后在控制系统中的应用会越来越多。在了解它的结构特点，一些安装要求后能更好的选用釜底阀来满足设计和安全上的要求。与本文相关的产品有：D941W-1C电动通风蝶阀在新余矿业应用
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