聚丙烯裝置環管反應器安全閥設計

鑒于聚丙烯裝置環管反應器本身的結構特征和介質特性，環管反應器安全閥的結構設計與其他普通安全閥有著很大的不同，具體如下四個方面。 
入口閥座結構設計 
聚丙烯安全閥閥座，與普通安全閥噴管形流道設計*不同，為保證介質物料在環管中反應過程連貫通暢，其對接面的形狀與管道*銜接，閥座入口處設計成與設備主管路的弧度一致的圓弧狀尺寸，以此避免由于安全閥局部結構的變化，使得管道流通出現拐點，造成易產生介質凝結的流道死區，介質流經安全閥入口時，易產生凝聚、堆積，或堵塞安全閥入口，影響安全閥和設備的正常工作。聚丙烯裝置環管反應器安全閥入口連接尺寸設計需參照實際工況中管線及設備的連接數據而定，聚丙烯環管裝置反應器的典型安裝如下圖所示。 
聚丙烯裝置環管反應器安全閥安裝示意圖 
密封結構設計 
聚丙烯環管反應器用安全閥密封結構采用軟密封分體結構，主要原因是聚丙烯顆粒介質極易造成在金屬密封面上滯留，從而不能很好的保證密封性能。選擇軟密封可有效保證閥門的在線密封，大程度消除介質對閥門密封的影響。 
軟密封分體結構，將密封結構設計成為分體螺紋緊固式結構，分為閥瓣、密封圈、壓塊三個零件，密封圈被固定在可拆卸的金屬壓塊與閥瓣形成的溝槽中，整體包覆式設計可有效防止密封圈被吹出，檢維修時可以通過拆卸壓塊，較為簡易的完成密封圈的更換，具體如下圖所示。 
聚丙烯環管反應器安全閥密封副結構示意圖 
將密封副處結構設計成為斜面密封型式，利用閥座斜面與非金屬材料的密封圈斜面，形成密封副，有效避免聚丙烯介質凝集在密封面上，影響閥門密封。由于此安全閥閥瓣結構屬于連接式細長桿結構，在閥門起跳過程中對中性不易保證，在閥座閥瓣密封副設計時采用了不同錐角設計，即閥瓣與水平面夾角比閥座與水平面形成一定的夾角，同時保證了多次起跳的密封性能。 
升力結構設計 
聚丙烯裝置環管反應器安全閥喉徑處流道結構與安全閥不同，入口與密封副十分接近，在環管部分設計為環形流道，以及特殊的節流設計，閥瓣開啟可迅速升壓，使安全閥在不影響排放性能的情況下，能夠獲得較好的升力，如下圖所示。根據經驗數據和試驗結果，協調流道零部件的比例關系，設計出合理的反沖盤反沖面積和反沖角度，使其獲得足夠的升力，保證閥門的準確開啟、穩定排放。 
聚丙烯環管反應器安全閥內部結構示意圖 
同時，為考慮調節回座壓力的需求，設計調節圈和定位螺釘。通過調節調節圈的齒數，可對安全閥的回座壓力進行調節，使安全閥在獲得足夠的升力的前提下，能夠迅速回座，避免介質的過量流失、浪費。 
波紋管背壓保護裝置設計 
聚丙烯環管反應器安全閥，為防止背壓影響，依據背壓進行波紋管設計，高背壓時采用多層波紋管設計，但由于環管反應器介質中含有大量固體顆粒，在排放時，固體顆粒高速從流道噴出瞬間，可能沖擊到波紋管，造成波紋管破損或是進入波紋管的波間間隙，聚集、結晶，從而影響波紋管的工作性能，所以要設計專門的背壓保護裝置。如上圖所示，安全閥波紋管保護套包裹于波紋管外圍，末端與波紋管下接頭間間隙極小，在不影響波紋管及閥門的正常工作情況下，將排放時介質的影響降到低，避免介質中的固體顆粒損壞波紋管或影響其正常工作，可以大限度保護波紋管。 
轉載于《閥門用戶》2018年7月號總第49期。