A vegyipar rendkívül sokrétű, több mint 60 000 ismert termékkel, és a vegyi anyagok befolyásolhatják a szelepanyagok kiválasztását, szerkezetét vagy kialakítását. Mint minden ipari szektorban, a vegyi alkalmazásokhoz használt szelepek tervezése és gyártása olyan tényezők figyelembe vételét igényli, mint a biztonságos, hatékony és megbízható folyamatműködés.
Petrolkémiai és polimer szektor
A vegyiparban a petrolkémiai termékek jelentik az egyik legnagyobb piaci szegmenst, amely magában foglalja az olefinek (etilén, propilén, butadién) és az aromás anyagokat (benzol, toluol, xilol). Ezeket a termékek széles körének gyártására használják, mint például a gőzkrakkolás útján előállított etilént, amelyet tovább polimerizálnak polietilén és más etilén alapú származékok előállítására.
Mielőtt az etilént bejutna a hideg zónába, jellemzően molekulaszita ágyakkal szárítják. A szárítóágyak körüli szelepek különféle hőhatásoknak vannak kitéve az adszorpciós és regenerációs ciklusok során. A hideg zónában a szelepeknek ellenállniuk kell az alacsony hőmérsékletnek és a nagy nyomáseséseknek. A tüzelőanyag-gáz szabályozására a gömbszelepek jelentik az elsődleges megoldást, azonban a szegmentált golyósszelepek is életképes alternatívát jelentenek, ha figyelembe vesszük az állítható tartomány tényezőjét. A hideg zónán belül olyan szelepekre van szükség, amelyek képesek kezelni az alacsony hőmérsékletű és nagy nyomású cseppeket. Itt többfokozatú trimmekkel felszerelt gömbszelepeket alkalmaznak a zaj és a kavitáció kiküszöbölésére.
Többfokozatú kavitációgátló szelep belső részek gömbszelepekhez
A fémültetéses golyóscsapok ideális megoldást jelentenek a gőzkrakkoló egységekben található szárítók számára. Ezek a szelepek képesek kezelni a jelentős hőmérséklet-ingadozásokat és a gyakori ciklusokat. A többi szelepkialakítással összehasonlítva a forgószelepek könnyen kezelhetők, kompakt felépítésűek, és többféle irányítási lehetőséget kínálnak.
A polimerizációs eljárás magában foglalja a polimert, gyantát és katalizátormaradványokat tartalmazó folyékony közegek kezelését. Ezek a folyadékok felhalmozódnak a szelepüregekben, rontva a szelep működését, és megszakításokat okozva a folyamatban, ami jelentős veszteségeket okoz az üzem számára. Ezenkívül a magas ciklusszám (évente akár 1,5 millió ciklus) komoly kihívást jelent. A száraz katalizátorokat kezelő katalizátorrendszereket körülvevő szelepek a belső alkatrészek súlyos korróziójával szembesülnek. A diffúz kibocsátások és az ülésszivárgások kezelése szintén kritikus fontosságú biztonsági és környezetvédelmi szempontok miatt.
Hasonlóképpen, a fémüléses golyóscsapok szilárdsággátló ülékekkel kiváló teljesítményt nyújtanak. A szilárdsággátló üléskialakítás segít megakadályozni, hogy a média bejusson az ülés területére. A szeleptest és az ülés közötti szoros érintkezés a kaparó ülék kialakításával kombinálva segít eltávolítani a felgyülemlett részecskéket. Következésképpen a szegmentált golyóscsapok rendkívül hatékonynak bizonyulnak polimer iszapok esetében.
Golyósszelep szilárd ellenálló üléssel és éles terhelésű tömítéssel
A főáramú közeget, például a paraxilént kezelő aromás egységek lerakódhatnak a szelepfelületeken, növelve a súrlódást és felgyorsítva a kopást. Bizonyos szétválasztási folyamatokban a szelepek gyakori nyitási és zárási ciklusokon mennek keresztül, ami pontos szabályozást igényel. A tipikus megoldások közé tartoznak a fémülékes golyóscsapok kaparóüléses kialakítással, valamint a szegmentált golyóscsapok és az excenteres forgódugós szelepek, amelyek speciális bevonóanyagokkal ellenállnak a súlyos eróziónak. A háromszoros eltolású pillangószelepek alkalmasak benzol- és toluolos extrakciós eljárások megoldására is.
Műtrágya és agrokémiai ágazat
A mezőgazdasági vegyszerek ágazatában a nitrogénműtrágyák a piaci részesedés több mint 50%-át teszik ki, és az ammónia kulcsfontosságú összetevő. Az ammónia szintéziséhez nitrogénre és hidrogénre van szükség. A gőzreformerekből származó hidrogén és a nitrogén keveréke belép a szintéziskörbe, ahol kétlépcsős kompresszión megy keresztül 2200-4400 psi (150-300 bar) szintézisnyomásig. Az ammónia konverziós folyamata megköveteli a hőmérséklet és a nyomás egyensúlyát. A katalizátor hatékonyságának biztosításához 400 °C (750 °F) hőmérséklet szükséges.
A hidrogén és az ammónia magas hőmérséklete és nyomása komoly kihívást jelent minden szelep számára. Tekintettel a feldolgozott közeg toxicitására, a kibocsátás szabályozása kritikus fontosságú. A háromszoros eltolású pillangószelepek ideális megoldást kínálnak az ammóniaszintézis áramkörök leválasztására és szabályozására. Ez a kialakítás minimalizálja a kopást és meghosszabbítja az élettartamot, biztosítva a szoros elzárást még nehéz körülmények között is.
Háromszoros excentrikus fémüléses pillangószelep
A keményfém szelepülékek használata csökkenti a kopást, és rendkívül nagy sebességű áramlási sebességet tesz lehetővé. Ezek az ülések jellemzően felcserélhetők anélkül, hogy a szeleplemezt és a tengelyt szét kellene szerelni. Az éles terhelésű szártömítések alapfelszereltség, és a szelepeken tűzteszten és vészleállítási tanúsítványon mennek keresztül a SIL3 biztonsági integritási szint elérése érdekében.
A speciális vegyi anyagok felemelkedése
A napelemipar gyors növekedése jelentősen megnövelte a fotovoltaikus panelek iránti keresletet, a poliszilícium kritikus nyersanyagként szolgál. A poliszilícium régóta kulcsfontosságú eleme a félvezetőgyártásnak. A tipikus poliszilícium gyártási folyamat SiO₂-t (kvarchomokot) használ nyersanyagként kohászati minőségű szilícium, más néven MG-Si előállításához. Az MG-Si-t elektromos ívkemencében állítják elő szén jelenlétében. Ebben az eljárásban a nyersanyagok, a köztes termékek és a melléktermékek közé tartozik a szilíciumpor, a klórgáz, a hidrogéngáz, a hidrogén-klorid, a triklór-szilán, a diklór-szilán és a szilícium-klorid. A hidrogén és a triklórszilán gyúlékony, a hidrogén-klorid erősen maró hatású, a szilícium-tetraklorid pedig akut mérgező. Következésképpen a szelepkonstrukcióknak kezelniük kell ezeket a speciális közegeket, különösen az erősen koptató szilíciumport. Mindezek a vegyszerek befogást és visszanyerést igényelnek a nyersanyag-felhasználás minimalizálása és az általános hatékonyság növelése érdekében.
A forgó szár működésének, a feszültség alatti tömítésnek és az eredendő tűzbiztonsági kialakításnak meg kell felelnie az összes jelenlegi kibocsátási és tűzbiztonsági szabványnak. A lágyülésű golyóscsapok polimer rugalmas ajakos tömítéssel rendelkeznek, molekulárisan megerősített PTFE-vel az ülés anyagával, amely hosszú távú megoldást biztosít még nagy ciklusú működés esetén is.
Nagy igényű szervetlen kémiai eljárások
A titán-dioxid (TiO₂) egy másik alkalmazás szigorú szelepkövetelményekkel. Ezt az anyagot általában fehér pigmentként használják a festékgyártásban, a papírgyártásban, a műanyagokban, a gumiban, a kerámiában és a textíliákban. A titán-dioxidot ilmenitből vagy természetes vagy szintetikus rutilércből állítják elő. A nedves kénsav eljárás jellemzően ilmenit alapú alapanyagot használ, míg a magas hőmérsékletű kloridos eljárás általában rutil alapú alapanyagot használ.
A teljes gyártási folyamat során a szelepek magas hőmérsékletnek, koptató iszapnak és korrozív környezetnek vannak kitéve. A keményfém bevonattal és csőmembrán-ülékekkel ellátott, fémüléses golyóscsapok alkalmasak magas hőmérsékletű elzáró alkalmazásokhoz. A koptató iszapok kezelésekor a fejlett elasztomer technológiával rendelkező nagy teherbírású szorítószelepek ideális választást jelentenek a rendszeren belüli elzárási és vezérlési alkalmazásokhoz. Az irányíthatóságot tovább javítják a kúpos hüvelyek és az intelligens pozicionálók, amelyek hozzájárulnak a karbantartási intervallumok meghosszabbításához és a karbantartási költségek jelentős csökkenéséhez.
Csípőszelep
A klór-alkáli a szelepek egyik kihívást jelentő alkalmazása is. A klórt tárolás és szállítás céljából cseppfolyósítják, majd a feldolgozáshoz elpárologtatják. Folyékony klór esetén CS szeleptesttel és Monel ötvözetből készült belső szelepek javasoltak. A dupla eltolású pillangószelepeket feszültség alatti tömítéssel jellemzően az átfutó szivárgás megelőzésére használják.
A folyékony klór gőzzé alakításának folyamata szabályozott körülmények között hőkezelést igényel, miközben a párologtató részlegben keletkező gőz hőmérsékletét a forró víz vagy gőz szabályozásával tartják fenn. Míg a legtöbb leeresztőszelephez és szigetelőszelephez menetes végű golyóscsapokat használnak, addig forgógolyós szelepeket használnak, ha hőmérsékletszabályozásra van szükség.
Ezenkívül a PFA-val bélelt golyóscsapokat, pillangószelepeket és membránszelepeket széles körben használják sóoldat-előkészítésben és nátronlúg-gyártásban a korrózió megelőzésére.
