這個(gè)由兩部分組成的系列文章的第1部分討論了焦化過程及其對閥門和執(zhí)行器的要求。焦化是一種精煉裝置，可將常壓蒸餾塔或減壓蒸餾塔的塔底物料升級為高價(jià)值產(chǎn)品。顧名思義，最終產(chǎn)品是石油焦（一種煤狀材料）。

焦化類型

存在兩種類型的焦化過程-延遲焦化和流化焦化。兩者都是在高于大氣壓力和高于900 ^o F（485 ^o C）的溫度下發(fā)生的物理過程，這些過程將原料熱裂解為產(chǎn)品，例如石腦油和餾出物，留下石油焦。

對于延遲的焦化，在裂化發(fā)生時(shí)，使用兩個(gè)或多個(gè)稱為焦炭鼓的大型反應(yīng)器來保持或延遲加熱的原料。當(dāng)較輕的產(chǎn)品通過塔頂蒸氣管線泵回到分餾塔中時(shí)，焦炭以固體形式沉積在焦炭罐中。該固體焦炭積聚在焦炭塔中，并通過用水將焦炭水力切割來除去。為了便于除去焦炭，將熱進(jìn)料從一個(gè)焦炭鼓轉(zhuǎn)移到另一個(gè)焦炭鼓，在焦炭去除和過程的裂化部分之間交替改變這些鼓。

通過流體焦化，將原料裝入加熱的反應(yīng)器中。發(fā)生裂化，并將形成的焦炭作為流化固體轉(zhuǎn)移到加熱器中，在其中燃燒其中一些以提供裂化過程所需的熱量。剩余的焦炭被收集起來出售。

焦化裝置的管道和閥門裝置

極端條件

精煉廠延遲焦化裝置的操作極為嚴(yán)苛，可能是任何精煉廠操作中最苛刻的操作，因?yàn)樵摴に嚲哂虚g歇性，每天從非常高的溫度向周圍擺動(dòng)，甲板上的高振動(dòng)以及結(jié)焦的巨大潛力在設(shè)備中。隨著時(shí)間的流逝，取決于蒸汽吹掃系統(tǒng)的可靠性和有效性，焦炭可能會(huì)積聚在閥門中，閥門的操作扭矩可能會(huì)相應(yīng)增加。扭矩增加會(huì)給這些球閥和操作它們的電動(dòng)執(zhí)行器帶來額外的壓力。設(shè)計(jì)堅(jiān)固的閥門并在選擇這些執(zhí)行器時(shí)提供足夠的安全系數(shù)，對于確保計(jì)劃的周轉(zhuǎn)之間的連續(xù)運(yùn)行至關(guān)重要。隨著工作鼓內(nèi)充滿焦炭，氣門閥內(nèi)件上的扭矩趨于增加，

在除焦過程中，會(huì)有很多振動(dòng)。用于從鼓內(nèi)件中鉆出和切下焦炭的高壓水管線產(chǎn)生的壓力超過4,000 psi。蒸汽和急冷水的快速膨脹以及冷凝水的溫度波動(dòng)通常會(huì)產(chǎn)生水錘。此外，微量的硫磺腐蝕與設(shè)備的沖洗水結(jié)合在一起，會(huì)產(chǎn)生大量的空氣中磨蝕性粉塵。這些灰塵會(huì)覆蓋感光鼓及其周圍的所有表面。

焦炭粉塵會(huì)產(chǎn)生腐蝕的機(jī)會(huì)。它還會(huì)在縫隙中堆積，阻礙功能。嚴(yán)酷，炎熱和潛在危險(xiǎn)條件要求使用更高奇特的合金，以提供額外的保護(hù)和保持功能。

閥門要求

焦化過程中的每個(gè)鼓都需要10到12個(gè)閥門，用于蒸汽的再循環(huán)，轉(zhuǎn)換，淬火，汽提，洗滌和再加熱。在過去的幾年中，由于最終用戶希望增加產(chǎn)量和產(chǎn)量，閥門的尺寸和壓力等級已大大提高。焦化器操作的這些嚴(yán)酷和苛刻的條件通常會(huì)對這些閥和操作它們的致動(dòng)器產(chǎn)生不利影響。更為關(guān)鍵的是，閥必須按順序的行程計(jì)劃工作，以在精確定時(shí)的事件中轉(zhuǎn)向。

閥門的（操作）順序通過分布式控制系統(tǒng)或獨(dú)立的專用可編程邏輯控制器（較舊的單元有時(shí)仍依賴于繼電器驅(qū)動(dòng)的面板）和執(zhí)行器進(jìn)行控制。閥門和執(zhí)行器單元必須具有安全聯(lián)鎖裝置，這些聯(lián)鎖裝置通過限位開關(guān)限制其打開和關(guān)閉，限位開關(guān)提供正向位置反饋，以保持安全的過程控制。必須迅速恢復(fù)無法操作的閥門執(zhí)行器，以使系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。如果執(zhí)行器發(fā)生故障，則閥門應(yīng)能夠手動(dòng)打開（通常，這種手動(dòng)操作費(fèi)力且費(fèi)時(shí)，因此不是首選）。

在焦化應(yīng)用中，盡管可以更換閥門進(jìn)行維護(hù)，但執(zhí)行器需要可靠并且需要很少的維護(hù)。在這種要求苛刻的應(yīng)用程序上，平均故障間隔時(shí)間短可能會(huì)造成高昂的成本。

閥門可能由于多種原因而失效，包括以下原因：

• 水錘

• 振動(dòng)

• 內(nèi)部零件損壞

• 釋放執(zhí)行機(jī)構(gòu)

• 斷開電機(jī)

• 關(guān)鍵區(qū)域的焦炭粉塵滲透

• 堵塞

• 腐蝕

需要安裝堅(jiān)固的閥門和執(zhí)行器解決方案，以延長使用壽命，從而延長焦化等關(guān)鍵性嚴(yán)重服務(wù)的壽命。

閥門解決方案

長壽命，有彈性的焦化閥門的重要性不可低估。這是一個(gè)分批過程，焦化器可能會(huì)成為連續(xù)精煉操作中的潛在瓶頸。如果關(guān)鍵焦炭鼓的裝填，轉(zhuǎn)換和除焦計(jì)劃中斷，則可能會(huì)影響整個(gè)煉油廠的生產(chǎn)。精煉廠的生產(chǎn)能力可能會(huì)受到干擾，最終用戶每天要損失數(shù)百萬美元的生產(chǎn)成本。

閥門執(zhí)行器在整個(gè)過程中似乎很小，它具有重要的意義，并且對延遲焦化操作有很大的影響。過早的故障可能會(huì)導(dǎo)致操作員加班的額外成本，手動(dòng)閥操作的額外人力（手動(dòng)操作的安全方面），更換成本以及潛在的煉油廠停機(jī)時(shí)間。

堅(jiān)固，耐腐蝕的解決方案是帶有碳化鎢或更硬的材料覆蓋層的金屬座球閥。執(zhí)行器應(yīng)經(jīng)過現(xiàn)場驗(yàn)證，延展性，鐵外殼和粉末涂層。它應(yīng)具有緊湊的尺寸，獨(dú)特的內(nèi)部電路配置和經(jīng)過修改的硬線操作，這可以節(jié)省大量成本，并防止精煉廠中的這一關(guān)鍵操作單元停機(jī)。