石油化工装置阀门应用现状与发展趋势研究

    阀门是石油化工装置中重要的压力管道元件之一，其中工艺阀门用量比较大,主要起到启闭、节流等作用。工艺阀门是管道元件中相对较复杂的、技术含量相对较高的由多个零部件装配而成的机械产品。
1.技术要求 

     1.1装置大型化对阀门的要求

     随着装置的大型化，工艺管道的规格也越来越大，随之带来阀门的数量也越来越多，同时阀门的规格也越来越大。以某项目380万t/a连续重整装置为例，工艺阀门的数量、规格等参数见表1。

     从连续重整装置(380万t/a)工艺阀门统计数据可以看出,一套大型连续重整装置的工艺阀门约6000余台，阀门最大规格达到DN1400。需要说明的是，由于产品方案和工艺技术的存在着一些差异, 对于不同项目这些数据会有所不同, 但大致的比例关系和趋势基本相同。大规格阀门的应用，对管道布置、阀门选型、阀门设计、制造、安装、维护、使用等都带来了一系列挑战。其中，管道（DN1400）中的介质具有高温、毒性、易燃等特性，所以要求阀门关闭时，必须保证阀门的密封可靠且要求双向密封，不允许介质泄漏。

     考虑到工况系统的要求，在管道上采用了闸阀，但由于闸阀安装尺寸大、高自重，给管道布置带来了很多困难，而如果能采用耐高温、密封性能可靠的蝶阀将使上述情况得到缓解。从表2列出的同规格闸阀与蝶阀自重与尺寸对比的数据可知，在同等条件下，蝶阀的结构长度、阀门高度以及自重都远远小于闸阀。与闸阀相比，蝶阀具有节省材料、安装空间小、操作简单的优点，同时其生产成本低，更符合节能减排及降低投资的要求。随着装置的大型化的发展趋势，需要阀门设计、制造、使用等单位加强沟通、交流和技术攻关，开发出既能满足工况使用要求，操作轻便，同时投资经济的的高性能阀门。

     1.2装置对阀门的质量要求

     随着阀门行业整体制造能力的提高，阀门的质量整体上取得了较大的进步。但是，通过调查近期几个大型石化项目的供货情况，阀门质量仍然存在一些问题。

     主要集中在几个方面：

    （1）阀体、阀盖等铸件外观质量差，存在超标缺陷。

    （2）螺栓、垫片等外购零件化学成分、机械性能等不符合要求。

    （3）阀门密封面材料与技术附件不一致。

    （4）阀门密封面泄漏。

    （5）阀杆填料处泄漏。

    （6）操作扭矩过大，发生卡塞甚至无法操作的情况。

    （7）阀门标志、标识信息不完整、不清晰。

    （8）包装防护不良导致运输、储存过程中造成机械损伤、锈蚀或异物进入阀腔。

    （9）阀门实物与交货资料不符，产品质量缺乏可追溯性。

     阀门出现质量问题的原因既有技术因素也有质量管理因素，总体来看，管理因素是主要因素，阀门出现的质量问题多数缘于企业的管理工作没有做到位。因此，阀门制造企业需应进一步提高质量意识，加强全过程质量管理，形成自身完善的质量管理体系，以确保提供优质的阀门产品。

     1.3对阀门使用提供服务的要求

     新型石化系统装置具有的特点：

    （1）生产规模大、资金投入高。

    （2）工程量大，建设工期短。

    （3）产品采购价格较低，供货周期短，但产品质量要求较高。

    （4）专业固定人员较少，且流动性大。

    （5）项目投产后，装置运行负荷大，运行周期长。

    （6）停工时间短，专业检修人员缺乏。

     分析新型石化系统装置的要求和特点，阀门企业必须具有快速响应能力和较强的主动服务意识。由于新建装置缺少专业的阀门维修、保养人员和专业技术支持，阀门的使用种类多、数量大，因此提供专业的阀门维保服务成为新的需求，同时也给阀门制造企业带来了新的机遇。

     另外，目前石化装置投用后的阀门更换和维修，更多的是依靠装置操作中的经验来判断，缺乏科学性、系统性和统一的标准，存在维修更换不及时或造成生产、安全事故的风险，同时也存在维修更换过度，造成不必要的浪费的情况。因此如果能够提供在役阀门的检测、评估服务，及时发现潜在问题，甚至提前预警，做到有计划、有重点的检修、更换阀门，既能保证安全生产又节省了费用。

     因此，阀门企业在提供阀门产品的同时，再向阀门产品检测、维保服务延伸，由阀门制造企业提供服务将会具有产业基础和技术优势，同时可以成为阀门制造业未来的发展趋势和新的业务增长点。

     石化行业的特殊性决定了其对阀门的特殊要求会不断增加，同时对质量的要求也不断的提高。石化行业还提出了环境更加优美、操作更加人性化、运行成本更低以及工厂数字化智能化的需求。随着对健康、安全、环境的重视和要求的提高，相关标准对有毒物、易燃介质、挥发性有机物介质管道用阀门的泄漏提出了更高的要求，如标准GB/T 20801.3-2020 压力管道规范[3]规定，用于GC1级（毒性、易燃性）以及挥发性有机物（VOC）的阀门应采用低逸散结构，控制阀杆填料处的泄漏，且符合ISO 15848-1(型式试验)和GB/T 26481（阀门检验）的相应要求。这是我国工业管道国家标准首次对阀杆填料处的泄漏提出低泄漏要求，石油化工系统装置将按照标准规定对阀门提出对应的低泄漏要求。

     目前，新的石化装置向着大型化发展，装置的操作、维保的编制更为科学合理，所以，在阀门结构设计、操作机构选用时，除保证使用质量外，也应考虑人性化操作的需求，提供操作轻便、快捷的阀门。

     近年来，石化行业提出了建设数字化项目、智能化工厂的目标，新建的项目大多要求数字化交付。阀门作为数量最多的承压设备，是石化项目数字化交付的重要组成部分，需要承担相应的产品数字化交付服务和资料。

     由于管道工厂化预制、模块化施工具有节省材料，提高效率，缩短工期，施工环境好，施工质量优等优势，成为近年来石化项目建设管道施工的发展方向。阀门企业可结合自身产品特点，延伸产业链，提供具有特色的模块化撬装集成产品和服务，如部分疏水阀制造企业，已经从提供单一的疏水阀发展到可以提供蒸汽集成伴热站，这些产品的集成和服务适应了石化装置的要求，提高了产品的附加值。