摘要：近年来，我国的加氢装置有了很大进展，本文介绍了加氢装置大型化新工艺及智能化炼厂建设对高压阀门控制、操作及长周期安全运行的技术要求。分析了加氢装置用高压阀门不同的工况条件下阀门结构设计、材质选择、制造及检验和试验规程。指出了加氢装置用高压阀门国产化需要解决的问题和发展趋势。提出了提高阀门批量生产质量，完善外购配件质量控制，优化产品细节设计和装配工艺，加强阀门加氢新工艺产品研发的改进措施。
关键词：石油化工用阀;加氢装置;国产化;质量;前景
引言
随着中国燃油汽车产业的飞速发展以及国内环保标准的日益提高，加氢装置也在近二十年来得到高速发展。在加氢工艺中加氢精制环节的几个关键位置，都使用了高压角阀。高压角阀的性能和寿命，对整个装置的安全生产周期和效益至关重要。
1概述
在炼油装置中，加氢技术是最重要的炼化技术之一，其是确保油品质量升级和环保的关键技术措施。近年来我国加氢技术的推广应用发展很快，新建和升级改造了很多工业装置。但是炼化企业的加氢装置又具有很典型的腐蚀环境，普遍存在硫化氢、硫化氢氨等等腐蚀环境。阀门是在炼化装置中使用周期较长的管道器材，其在管道器材投资中占比较高，同时很多装置在苛刻条件下使用的阀门中有很多进口产品，投资高，制造周期长。保证阀门的长期可靠是装置长期稳定安全运行的重要保障。加氢装置典型的腐蚀环境包括高温氢腐蚀、高温硫化氢腐蚀、高温硫腐蚀、高温氢损伤、氢脆、氯化铵腐蚀、硫氢化氨腐蚀、湿硫化氢腐蚀等。因此选择具有较强的抗腐蚀能力的阀体材料显得格外重要，其是保证阀门寿命和安全的最关键因素。
2阀门应用现状
我国自20世纪80年代初通过引进国外工艺包，开始建设高压加氢装置，当时这些装置的高压阀门均为国外进口。随后建设的多套加氢装置的高压阀门也都采用的是进口产品，这一现象一直延续到20世纪90年代末。随着国内阀门制造业的不断发展和进步，一些阀门制造厂引进了国外先进管理技术，增强了技术装备和技术储备并取得了API证书，为阀门国产化提供了条件。进入21世纪以后，加氢装置用高压阀门开始逐步国产化，首先从小口径压力为15～42MPa的锻钢闸阀、截止阀、止回阀开始，然后逐步扩展到铸钢闸阀、截止阀(含Y形截止阀)、止回阀等。随着国内冶炼、机械加工、检测和试验技术及装备的进一步发展以及阀门设计水平的提高，中石化开始全面推进加氢装置用高压闸阀、截止阀、止回阀的国产化。自2010年以后中石化建设的加氢装置开始全面应用国产高压闸阀、截止阀(含Y形截止阀)、止回阀，不再引进国外同类产品。随着国产阀门应用业绩的增多，其他工程项目也开始采用国产高压加氢阀门，自此开启了国内加氢装置全面应用国产阀门的局面，解决了长期以来该产品依赖进口的问题。在加氢装置用高压阀门的国产化过程中，针对国内生产制造经验不足的情况，通过吸收国外同类产品的优点，形成了国产化阀门与国外产品的不同特点。从技术标准上分析，原材料化学成分、杂质元素含量、碳当量及非金属夹杂物的指标要求更为严格，无损检测、外泄漏测试、强度试验、密封性试验等对比进口产品要求更高。如在阀门强度试验方面，除了标准规定的液体强度试验外，还增加了高压气体强度试验，外泄漏测试采用氦气进行，并按照标准ISO15848－2规定的B级进行验收。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，针对加氢装置高压阀门国产化的研究与开发，形成了行业标准《高压加氢装置用阀门技术规范》(JB/T11484－2013)，规定了高压加氢装置用阀门的设计、毛坯生产、机械加工、检验及试验等全过程的要求。为我国阀门设计生产和制造、石化装置设计和炼油加工装置提供了统一的标准，为高压加氢装置阀门的生产制造及检验提供了标准。目前，加氢装置用高压阀门的国产化也仅仅是解决了代替进口的问题，这些国产阀门的一些局部指标和进口产品还有一定的差距，国产化过程中也出现了一些质量问题。近年来，随着加氢装置的大型化，以及安全环保要求的提高，一些大型项目用大口径及关键位置的阀门仍采用进口产品。因此，加氢装置高压阀门的国产化需要及时总结经验、优化和加强结构设计和制造过程控制，严格执行检验和试验规程，使阀门的国产化水平有新的提高。
3阀门结构型式和内件型式的设计
1）多级降压。由于高压差工况的要求，目前主流的高压角阀制造商，都采用多级降压的阀芯设计。通过合理的多级降压设计，能够有效避免每一级降压的压差过大，使液体的压力始终维持在饱和蒸气压之上，避免闪蒸、气蚀、出口空化，从而减少了介质对阀芯阀座的冲刷破坏，同时也降低了噪音。根据现场使用经验，如果没有采用多级降压、降压级数不够或者阀芯的降压设计不合理，阀门使用一段时间之后，会出现阀门内漏问题。2）防止固体颗粒堵塞。由于介质含有催化剂固体颗粒，在考虑多级降压的情况下，也需要防止固体颗粒堵塞阀芯。特别是在大口径的高压角阀设计中，由于压差大需考虑平衡式阀芯以避免执行机构选择过大，平衡孔的防堵塞设计更需要着重考虑。3）避免阀门开度过低。由于压降要求高，工况复杂，高压角阀在实际使用中会遇到某些工况下阀门开度过低，造成调节性能差、阀门动作不稳定、抖动严重，极容易对阀门产生损伤，也不利于装置的稳定操作。所以在阀门选型时，应该选择可调比大、在小开度情况下有特殊设计的高压角阀，同时阀芯尽可能选择全行程导向，并使用加强型阀杆，保证阀门控制的稳定性。4）阀杆和阀芯连接。由于物料的冲刷强度大，同时具有腐蚀性，因而阀杆和阀芯需要考虑防脱落防抖动设计结构。在阀芯较小的情况下，阀芯阀杆考虑采用一体式结构，避免由于振动而脱落；在阀芯较大的情况下，阀芯阀杆考虑牢固连接的结构，例如采用螺纹连接配合销钉固定的连接形式，可以将销钉设计为盲销，基本避免了脱落的可能。
4阀门国产化分析
高压加氢阀门的国产化为我国石油化工的发展做出了巨大贡献，但必须认识到，阀门国产化仍存在许多不足，主要表现在产品设计、配件质量及工艺创新等几个方面。(1)阀门批量生产的质量稳定性有待进一步提高，主要表现在样机和小批量生产时质量较好，但大批量生产后，个别产品出现质量问题。(2)特别需要加强外购配件的质量控制，阀门制造企业往往注重主要承压件的质量，而忽视了压盖螺栓、垫片等外购配件的质量和管理，从而导致整机的质量问题。(3)需要进一步优化细节设计和装配工艺，提高阀门操作的灵活性和长期使用后密封的可靠性。(4)需要结合加氢新工艺的发展，加强阀门新产品的研发，以满足新的加氢工艺需求，如高温高压金属密封球阀等。(5)原始创新能力不足，产品竞争力不高。
结束语
综上所述，高压加氢阀门使用工况苛刻，因此对其性能和质量要求较高。国产化已经基本能满足需求，但随着装置大型化和新工艺的采用，对加氢高压阀门提出更高要求和挑战。需要进一步加大创新和研发，完善加氢高压阀门设计、制造全过程质量控制和管理，注重产品细节质量，切实提高阀门整体质量水平，积极参与国际竞争，早日实现全面国产化，并走向国际市场。
参考文献
［1］朱小维．加氮装置高压管道配管设计浅谈［J］．石油化工设计，2011，28(2)．
［2］柯松林．加氢裂化、加氢精制装置对阀门的特殊要求［M］．2011首届阀门技术研讨会资料汇编，2011．
［3］王金富．加氢高压阀门国产化的探讨［J］．炼油技术与工程，2010，40(11)．
论文作者:孙洪杰
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/8
标签：阀门论文; 装置论文; 高压论文; 质量论文; 高压阀门论文; 截止阀论文; 工况论文; 《防护工程》2019年第7期论文;