Aplicación de válvulas de control de oxígeno en unidades de separación de aire

Las unidades de separación del aire, como instalaciones auxiliares clave en la industria petroquímica, suministran oxígeno a las unidades aguas abajo (como las plantas de óxido de etileno) a través de tuberías dedicadas. La válvula de control de oxígeno, un componente central del sistema de administración, afecta directamente el funcionamiento seguro y estable de las unidades aguas arriba y aguas abajo. Su fracaso podría conducir a paradas no planificadas y pérdidas económicas significativas. Por lo tanto, se requiere un control estricto en múltiples dimensiones, incluidos el diseño y la selección, la gestión de aplicaciones y las especificaciones del fabricante.


 

 

Especificaciones de diseño y selección para válvulas de control de oxígeno

 

Configuración de seguridad para volantes del actuador

Las válvulas de control de oxígeno generalmente se instalan dentro de los firewalls por seguridad. Los firewalls aislan los riesgos de deflagración para minimizar el daño al personal y al equipo circundante. El funcionamiento de los volantes dentro de los firewalls es peligroso, ya que la operación rápida puede desencadenar deflagraciones. Por lo tanto, las válvulas de control generalmente están diseñadas sin volantes. Si es necesario un volante, debe instalarse fuera del firewall con posicionamiento preciso. Sin embargo, debido a la dificultad de perforar agujeros en los firewalls de concreto, se prefieren configuraciones no de rueda de mano para evitar riesgos operativos.

 

Principios coincidentes para materiales y velocidad de flujo

En el servicio de oxígeno, las partículas metálicas de alta velocidad pueden causar fácilmente deflagraciones. Por lo tanto, el cuerpo de la válvula y los materiales de acabado deben coincidir estrictamente con la velocidad y la presión del flujo. Según los estándares de la Asociación Europea de Gases Industrial (EIGA), el producto de la presión de oxígeno (presión absoluta) y la velocidad de flujo en las zonas de influencia deben cumplir con límites específicos, como se muestra en la Tabla 1:

 

 

Presión absoluta (MPA)	Límite de velocidad de flujo para materiales no exentos	Límite de velocidad de flujo para materiales exentos
0.3~1.5	Menos de o igual a 30 m/s	Irrestricto
1.5~10.0	Presión × velocidad menor o igual a 45. 0 MPA · M/S	Irrestricto
10.0~20.0	Menos de o igual a 4.5 m/s	Irrestricto
>20.0	No permitido	Irrestricto

 

Los materiales no exentos (por ejemplo, acero inoxidable ordinario) deben usarse con cautela cuando la presión absoluta excede los 2,5 MPa.

Los materiales exentos (por ejemplo, aleaciones a base de níquel) no están restringidos por la velocidad de flujo. Las presiones exentas máximas para materiales exentos comunes se enumeran en la Tabla 2:

 

Grado material	Máxima presión absoluta exenta (MPA)	Grosor mínimo (mm)
Monel K400	20.68	0.762
Monel K500	20.68	0.762
Inconel 600	8.61	3.180
Inconel 625	6.90	1.380

 

 

Selección de tipo de válvula y recorte

 

● Válvulas de control de exportación de oxígeno: Para diferenciales de alto flujo y baja presión, se utilizan válvulas de mariposa de triple desplazamiento, que proporcionan funciones de regulación y cierre con una clase de fuga de al menos ANSI FCI 70.2 Clase V.

● Válvulas de control de ventilación de oxígeno: Para diferenciales de alto flujo y de presión grandes, las válvulas de globo guiadas por la jaula se seleccionan para garantizar una ventilación rápida durante las condiciones anormales.

● Requisitos de recorte: Los tallos y jaulas de la válvula están diseñados para una baja fricción para reducir el desgaste y las fugas. Las juntas deben ser de metal con grafito certificado por cuerpos autorizados. Los componentes con alto tiempo medio de falla (MTTF) se priorizan para garantizar la operación a largo plazo sin válvulas de derivación.

 

Requisitos especiales para el capó y la lubricación

Los ferrajes de la válvula deben sellarse bien para evitar que los lubricantes se filtren en el interior de la válvula de las cajas de cambios o los yugos. Los lubricantes utilizados en los actuadores deben ser certificados por organizaciones como el BAM de Alemania o el WHA de los Estados Unidos para garantizar la compatibilidad de oxígeno. Los componentes no metálicos (por ejemplo, juntas, embalaje) también deben cumplir con los estándares de compatibilidad de oxígeno.

 

Reducción de ruido y diseño de ruta de flujo para las salidas de válvulas

Oxygen vent valves often operate with large pressure differentials (>2. 0 MPA) y requieren silenciadores para controlar el ruido (típicamente menos o igual a 11 0 db). Los silenciadores deben manejar 0. 8 ~ 1.0 MPa de presión diferencial. Para una baja presión diferencial del silenciador, las válvulas de control pueden usar un diseño reductor (entrada más pequeña, salida más grande) para minimizar la turbulencia de la ruta de flujo y reducir el número de reductores de tuberías.

 

Requisitos de gestión de aplicaciones

 

Estándares centrales para la limpieza de oxígeno

 

Los sistemas de oxígeno prohíben estrictamente los residuos de petróleo. Las válvulas de control deben someterse a una limpieza rigurosa de oxígeno (desplazamiento) para garantizar:

Contenido de aceite menor o igual a 125 mg por metro cuadrado, sin impurezas que excedan 1 mm de diámetro.

La limpieza se realiza antes del ensamblaje utilizando solventes como tetracloruro de carbono. Los componentes limpios deben secarse al aire, almacenarse por separado y manejarse sin contaminación del aceite durante el ensamblaje.

 

Inspección y mantenimiento después de la limpieza

● Métodos de inspección: Pruebas ultravioletas o limpieza con paños sin pelusa para verificar el cumplimiento del contenido de aceite.

● Mantenimiento posterior: Después de pasar la inspección, el ensamblaje y las pruebas deben mantener condiciones libres de aceite. La contaminación requiere una recleación.

 

Especificaciones para envases, transporte e instalación

● Embalaje: Embalaje independiente con etiquetas claras de "limpieza de oxígeno", separadas de los materiales que contienen aceite.

● Transporte y almacenamiento: Almacenado en áreas sin aceite dedicadas para evitar la contaminación.

● Requisitos de instalación: Señales de advertencia en el sitio para la prohibición del petróleo; Los instaladores y herramientas deben estar libres de aceite. Si los lubricantes son necesarios, solo se permiten productos certificados compatibles con oxígeno. Después de la instalación, las válvulas deben etiquetarse como libres de aceite, con acceso restringido a los no profesionales.

 

Requisitos técnicos para los fabricantes

 

Para garantizar la calidad de la válvula, los fabricantes deben proporcionar los siguientes documentos:

Dibujos de componentes detallados, que indican nombres de piezas y cantidades de componentes no metálicos.

Listas completas de materiales no metálicos y lubricantes.

Informes de certificación de compatibilidad de oxígeno para materiales no metálicos y lubricantes.

Procedimientos de limpieza (incluidos métodos para la limpieza, ensamblaje, pruebas e inspección de limpieza).

Planes de inspección y prueba (incluidos informes de limpieza de componentes y protocolos de almacenamiento).

 

Conclusión

La operación segura y estable de las válvulas de control de oxígeno depende de la estricta adherencia a los estándares a lo largo del diseño, selección de materiales, limpieza, inspección, instalación, mantenimiento y supervisión del fabricante. El cumplimiento integral en estas etapas garantiza la confiabilidad a largo plazo de las unidades de separación del aire y los sistemas posteriores, minimizando los riesgos de seguridad y las pérdidas económicas.