دراسة حالة: 2003 مصنع Xi'an Jinzhu HFC-134a - صمامات كروية YNTO أثناء العمل

تم إحضار شركة Guangdong Yuantong Industrial Technology (YNTO) على متن الطائرة كمورد للصمامات لهذا المشروع ، وتم تكليفه بتوفير الصمامات التي يمكنها تحمل ظروف الخدمة القاسية. تضمن دور YNTO تحديد أنواع الصمامات والمواد المناسبة لأقسام مختلفة من وحدة إنتاج HFC-134a. تسلط دراسة الحالة هذه الضوء على كيفية تطبيق الصمامات الكروية المقاومة للمواد الكيميائية من YNTO لحل المشكلات الرئيسية في المصنع ، باتباع تنسيق حل المشكلة والنتيجة. 

المشكلة: حمض HF المسبب للتآكل والظروف التي لا ترحم

أحد أكثر الجوانب تحديا في إنتاج HFC-134a هو التعامل مع فلوريد الهيدروجين (HF). HF هو مادة متفاعلة ضرورية في المواد الأولية العضوية الفلورة ، ولكنه أيضا حمض سام ومسبب للتآكل بشكل مشهور. يهاجم بسهولة العديد من المعادن (حتى الفولاذ المقاوم للصدأ) ويمكن أن يؤدي إلى تحلل الزجاج وبعض المواد البلاستيكية. في مصنع شيان جينتشو ، كان التردد العالي موجودا في تيارات مختلفة - من خطوط تغذية المفاعلات إلى نفايات النفايات السائلة. ستتعرض الصمامات في هذه الأقسام ل HF وتحتاج إلى العمل بشكل موثوق حتى يعمل المصنع باستمرار.

وشملت المشاكل المحددة ما يلي:

· التآكل الشديد لمواد الصمامات: كانت مواد الصمامات التقليدية (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ القياسي أو البرونز) غير مناسبة لأن HF سيتآكلها بسرعة ، مما يخاطر بحدوث تسربات. احتاج المصنع إلى صمامات مبنية أو محمية بمواد لا يمكن مهاجمتها HF بسهولة. أظهرت التجربة السابقة في الصناعة أن الصمامات المصنوعة من Hastelloy أو المبطنة بالبوليمرات الفلورية غالبا ما تكون مطلوبة لخدمة HF. كان التحدي هو إيجاد حلول صمامات فعالة من حيث التكلفة نظرا لأن بعض أجزاء المصنع بها عشرات الصمامات المعرضة للتردد العالي

· خطر التسرب والانبعاثات الهاربة: التردد العالي ليس فقط تآكل ولكنه يشكل أيضا خطرا على الموظفين والبيئة. يمكن أن تؤدي أي مشكلات في ختم الصمام (من خلال تعبئة الجذع ، وتسرب المقعد ، وما إلى ذلك) إلى إطلاق بخار HF. تتطلب بروتوكولات السلامة الخاصة بالمصنع صمامات ذات إغلاق محكم وختم قوي تحت خدمة HF. قد تتحلل عبوات الصمامات القياسية في HF. كانت هناك حاجة إلى مقاعد صمام خاصة ومواد مانعة للتسرب (مثل PTFE أو PCTFE أو بوليمرات أخرى مقاومة للهالوجين) للحفاظ على موانع التسرب الضيقة. 

المتطلبات التشغيلية: تم أتمتة العديد من الصمامات في العملية على حلقات التحكم أو تتطلب تشغيلا متكررا. على سبيل المثال ، كان على صمامات التحكم في التدفق التي تنظم تغذية HF في المفاعلات أن تخنق بدقة مع تحمل الحمض. من ناحية أخرى ، كانت بعض الصمامات مخصصة للعزل في حالات الطوارئ - نادرا ما تعمل ولكن يجب أن تعمل عند الطلب. تعني المتطلبات التشغيلية المتنوعة أن الصمامات المختارة يجب أن تجمع بين مقاومة التآكل والأداء العالي (على سبيل المثال ، الحفاظ على عزم الدوران وسلامة الختم بمرور الوقت ، على الرغم من التعرض للتردد العالي).

مساحة التثبيت والتعديلات التحديثية المحدودة: كما هو الحال مع العديد من المصانع الكيماوية ، كانت المساحة محدودة وكان تخطيط الأنابيب معقدا. فضل المشروع الصمامات الكروية للعديد من التطبيقات نظرا لحجمها الصغير وتشغيلها السريع ربع دورة. توفر الصمامات الكروية أيضا تدفقا مباشرا (مهم لتقليل انخفاض الضغط في خطوط التبريد) وإغلاق موثوق. ومع ذلك ، لم يكن لدى الصمامات الكروية التقليدية مقاومة التآكل اللازمة لهذا السيناريو ، لذلك كانت هناك حاجة إلى حل للحصول على "صمام كروي كيميائي" يناسب الفاتورة.

باختصار ، تطلب مصنع Xi'an Jinzhu HFC-134a صمامات يمكنها البقاء على قيد الحياة HF والمواد الكيميائية المسببة للتآكل الأخرى ، وتضمن أداء عدم التسرب من أجل السلامة ، وتفي بمتطلبات التحكم التشغيلية. يشير مصطلح "الصمامات الكروية الكيميائية" في هذا السياق إلى الصمامات الكروية المصممة خصيصا للخدمة الكيميائية - وعادة ما تشير إلى مواد أو بطانات خاصة للتعامل مع السوائل العدوانية. كان لعدد قليل من الموردين المحليين في أوائل عام 2000 في الصين سجل حافل بمثل هذه الصمامات ، ولهذا السبب تم البحث عن خبرة YNTO.

الحل: الصمامات الكروية الكيميائية المقاومة للتآكل من YNTO

تعاملت YNTO مع المشكلة على جبهات متعددة - اختيار المواد ، وتصميم الصمامات ، وتخصيص ملحقات الصمامات - لإنشاء حل مصمم خصيصا لمصنع HFC-134a. كان جوهر الحل هو نشر الصمامات الكروية المقاومة للمواد الكيميائية من YNTO في جميع مواقع خدمة HF الهامة ، مع استكمالها بصمامات متوافقة للأعمال الأخرى المسببة للتآكل أو الخطرة في المصنع.  وشملت الميزات الرئيسية للحل ما يلي:

· بناء عالي سبائك النيكل: بالنسبة لأشد الخطوط المحتوية على HF ، قدمت YNTO صمامات كروية مصنوعة من Hastelloy C276 (سبيكة من النيكل والموليبدينوم والكروم) لأجسامها وتقليمها. تشتهر Hastelloy C276 بمقاومتها الفائقة لكيمياء الهيدروفلور والفلور. يضمن استخدام Hastelloy الصلب (أو أحيانا الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين مع تقليم Hastelloy الداخلي) أن المكونات المعدنية للصمام لن تلتهم من قبل الحمض. كانت هذه الصمامات ذات تصميم ذو حواف ، وصمامات كروية كاملة التجويف لتبسيط الصيانة والسماح بالخروج في حالة تراكم أي مواد صلبة. تم تجهيزها بمقاعد PTFE ENC (مغلفة) - يوفر PTFE ، وهو خامل ل HF ، ختما محكما بينما أعطت حلقة المقعد المعدنية خلفه قوة ميكانيكية.

· الصمامات الكروية المبطنة PTFE / FEP: في أجزاء من العملية حيث كانت الضغوط معتدلة ، نشرت YNTO صمامات كروية مبطنة بالبوليمر الفلوري. كانت هذه الصمامات تحتوي على هيكل من الفولاذ الكربوني للقوة ولكنها تتميز ببطانة سميكة من PFA على جميع الأسطح الداخلية وكرة مغلفة ب PFA. بشكل أساسي ، سيتصل HF فقط ببطانة البوليمر الفلوري ، وليس المعدن. تعتبر الصمامات المبطنة خيارا ممتازا للخدمات الحمضية وتقدم حلا أكثر اقتصادا من السبائك الغريبة لبعض أجزاء المصنع. زودت YNTO صمامات كروية مبطنة ب DN50-DN200 لخطوط نقل الأحماض المختلفة وعزل خزان التخزين ، حيث يسمح ضغط التشغيل ودرجة الحرارة. تم اختبار كل صمام في المصنع للتأكد من أن البطانة خالية من العيوب. أعطى استخدام الصمامات الكروية المبطنة ب PFA النبات الثقة في أنه حتى لو كانت كمية صغيرة من الحمض في خط ، فلن يؤدي ذلك إلى تآكل الصمام خلال فترات الخمول.

· صمامات اللدائن الحرارية للأنظمة المساعدة: تتضمن عملية HFC-134a أيضا تيارات المرافق مثل تبريد المياه أو تحييد النفايات حيث يمكن تخفيف الأحماض. قدمت YNTO صمامات كروية بلاستيكية UPVC و PVDF في بعض هذه الأنظمة المساعدة ، على سبيل المثال في وحدة الغسيل HF وزلاجات تحييد حمض النفايات.  تم اختيار الصمامات الكروية UPVC الهوائية (بما في ذلك بعض التصميمات ثلاثية الاتجاهات) لمقاومتها العالية للتآكل أمام HF والفلورايد منخفض التركيز.  كانت هذه الصمامات البلاستيكية أخف وزنا وأسهل في التركيب على أنابيب التجويف الصغيرة. تم تشغيلها بواسطة مشغلات تعمل بالهواء المضغوط من YNTO مع أجزاء داخلية مغلفة ب PTFE لمنع أي ضرر تآكل في المشغل في حالة وجود أبخرة طفيفة. على الرغم من أن هذه الصمامات كانت قوية ، إلا أنها كانت قوية: يتميز تصميم الصمام الكروي البلاستيكي الهوائي بمسار تدفق على شكل حرف L أو على شكل حرف T لتحويل الخدمة وهو مصمم ليكون سهل الصيانة (كما هو موضح في مشغله المدمج والقابل للإزالة بسهولة وعدد قليل من الأجزاء المعدنية). 

· الختم والتعبئة المخصصة: بالنسبة لجميع الصمامات الموردة ، أولت YNTO اهتماما خاصا للأختام الجذعية وحشيات الجسم. استخدموا عبوات PTFE الخالية من الجرافيت على الصمامات الكروية المصنوعة من السبائك لتجنب الجرافيت (وهو غير مناسب للمؤكسدات القوية مثل الفلور).  تحتوي بعض الصمامات على غسالات زنبركية محملة بشكل مباشر على الغدة للحفاظ على توتر التعبئة حيث يمكن أن يتسلل PTFE بمرور الوقت.  كانت حشوات الجسم مصنوعة من PTFE معدل يمكنه التعامل مع HF دون تدفق بارد. بالإضافة إلى ذلك ، عند الحاجة ، أضافت YNTO منافذ نزيف أمان وأغطية تمديد على الصمامات للحفاظ على منطقة التعبئة بعيدا عن سائل العملية (هذا نهج شائع في خدمة الحمض الشديد - يمكن لغطاء التمديد تخفيف وتبريد أي أبخرة ، مما يحمي التعبئة).

· أتمتة الصمامات وتكامل التحكم: تطلب المشروع ربط العديد من الصمامات بنظام التحكم الموزع (DCS) بالمصنع. زودت YNTO مشغلات تعمل بالهواء المضغوط (من الأنواع مزدوجة المفعول وعودة الزنبرك) للصمامات الكروية ، جنبا إلى جنب مع فلاتر الهواء ، وأجهزة تحديد المواقع ، وصناديق مفاتيح الحد المناسبة للمناطق الخطرة.   كانت المحركات المختارة عبارة عن ألومنيوم مؤكسد مع طلاء خارجي إيبوكسي سميك - يكفي للبيئة الخارجية - وكانت جميع الأجزاء الداخلية متوافقة مع آثار HF (مثبتات الفولاذ المقاوم للصدأ ، حلقات viton O ، إلخ). بالنسبة لصمامات التحكم (مثل التحكم في تغذية HF) ، قدمت YNTO محدد موضع عالي الدقة لضمان اختناق الصمام بدقة. كان لدى محددات الموضع الذكية هذه أيضا ملاحظات لتنبيه في حالة زيادة عزم دوران الصمام (مما قد يشير إلى تلوث أو تآكل مبكر ، وبالتالي يعمل كأداة صيانة تنبؤية). من خلال دمج هذه الصمامات في نظام التحكم ، يمكن لمشغلي المصنع تشغيل صمامات العزل الحرجة عن بعد ومراقبة مواضع الصمامات باستمرار ، وهو أمر ضروري في عملية خطرة للاستجابة السريعة.

مثال على الرابط الداخلي: العديد من المبادئ المستخدمة في هذا المشروع هي الآن ممارسة قياسية في عروض منتجات YNTO. على سبيل المثال ، تتوفر نفس السلسلة من الصمامات الكروية ثلاثية الاتجاهات البلاستيكية الهوائية المستخدمة في نظام الغسيل عالي التردد للعملاء الآخرين الذين يحتاجون إلى تحويل التدفق المقاوم للتآكل.  وبالمثل ، توضح الصمامات المصنوعة من السبائك ذات التصميم الرقيق الجدار (على غرار الصمامات الكروية الهوائية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ من YNTO) كيف يمكن بناء صمام خفيف الوزن وعالي القوة للعمل الكيميائي.

النتيجة: تشغيل موثوق به ونجاح المصنع على المدى الطويل

بفضل الحل الذي تم تنفيذه ، حقق مصنع Xi'an Jinzhu HFC-134a العديد من النتائج الإيجابية:

· الموثوقية: تعمل الصمامات الكروية الكيميائية YNTO منذ بدء التشغيل في عام 2003 بسجل موثوقية ممتاز. في السنوات الثلاث الأولى من التشغيل ، لم يشهد المصنع تسرب أو فشل واحد في الصمام المرتبط بالديموموكلور العالي في المناطق التي تم فيها تركيب صمامات YNTO. هذا إنجاز رائع بالنظر إلى الطبيعة العدوانية ل HF. أظهرت عمليات التفتيش المنتظمة عدم وجود ترقق أو تأليب كبير على صمامات Hastelloy ، وظلت بطانات PTFE في الصمامات المبطنة سليمة وخالية من البثور. تجاوز متوسط الوقت بين الصيانة (MTBM) لهذه الصمامات بشكل كبير متوسط الوقت بين بعض الصمامات السابقة التي استخدمها العميل في خدمات أقل عدوانية.

· السلامة: احتفظ المصنع بسجل أمان ممتاز فيما يتعلق باحتواء HF. أفاد المشغلون أن الفحوصات الروتينية لغدة الصمام ومراقبة المنطقة لم تكتشف أبدا أبخرة HF حول صمامات YNTO. منع الختم المحكم الذي توفره مقاعد وحزم PTFE الانبعاثات الهاربة. كان هذا المستوى من الاحتواء حاسما في حماية العمال. كما أبقى المصنع متوافقا مع اللوائح البيئية (HF هو ملوث منظم). في عام 2005 ، عندما ضاعف المصنع القدرة الإنتاجية (مضيفا 5,000 طن / سنة أخرى) ، فإن الأداء المثبت لصمامات YNTO جعل من السهل على المصنع اختيار YNTO كمورد للصمامات للتوسع أيضا. في الواقع ، أصبح المشروع الأولي حالة مرجعية تتحقق من صحة تقنية الصمامات الكيميائية الخاصة ب YNTO لخدمة HF. 

· الأداء: ساهم استخدام صمامات التحكم في التدفق عالية الجودة في التحكم المستقر في العملية. على سبيل المثال ، سمح صمام التحكم في التغذية عالي التردد (صمام كروي Hastelloy C مع محدد موضع ذكي) للمحطة بالحفاظ على تركيزات المفاعل HF داخل نطاق ضيق ، مما أدى إلى تحسين كفاءة التفاعل. أدى التحكم المحسن إلى تقليل تكوين المنتجات الثانوية ومساعدة المصنع على تحقيق نقاء الإنتاج المستهدف في التمريرة الأولى. كان لهذا فائدة اقتصادية: إعادة معالجة أقل للمواد غير المطابقة للمواصفات وانخفاض استهلاك المواد الخام. وأشار مديرو المصنع إلى أن الاستثمار في الصمامات الموثوقة منع "القطرات الصغيرة" التي يمكن أن تتحول إلى خسائر كبيرة في العمليات الكيميائية المستمرة. كل صمام لم يتسرب أو يتطلب إيقاف التشغيل للإصلاح ترجم إلى مزيد من وقت التشغيل والإنتاجية للمنشأة.

· الصيانة والدعم: لم تنته مشاركة YNTO عند التكليف. لقد قدموا تدريبا لفريق الصيانة في المصنع حول كيفية خدمة الصمامات بأمان (على سبيل المثال ، كيفية إعادة تعبئة الجذع على صمامات Hastelloy إذا لزم الأمر ، وكيفية فحص البطانة على صمام مبطن). على مر السنين ، تم إجراء بعض الصيانة الوقائية: تم تبديل عدد قليل من الأختام الناعمة خلال فترة تحول مجدولة بعد 5 سنوات ، كإجراء احترازي. يضمن توافر YNTO لقطع الغيار والاستجابة السريعة للخدمة (كان لديهم ممثل محلي في الصين) إمكانية إجراء أي صيانة بسرعة ، دون توقف طويل عن انتظار قطع الغيار. كما أن قابلية التبادل بين بعض المكونات (مثل مجموعات المشغل) جعلت الصيانة أسهل - استخدمت YNTO تركيب المشغل القياسي ، لذا كان تبديل المشغل مهمة توصيل وتشغيل.

بشكل عام ، توضح الحالة كيف أن اختيار الصمام المناسب هو المفتاح للتغلب على تحديات التآكل في التصنيع الكيميائي. من خلال استخدام الصمامات الكروية الكيميائية المتخصصة من YNTO ، لم يحل مصنع Xi'an Jinzhu HFC-134a مشاكل التآكل الفورية فحسب ، بل أعد نفسه أيضا للتشغيل المستدام على المدى الطويل. أصبح المشروع عرضا ل YNTO في الصناعة الكيميائية في الصين ، مما يثبت أن تكنولوجيا الصمامات المحلية يمكن أن تلبي المعايير العالمية للتطبيقات الصعبة.

استنتاج

تؤكد دراسة حالة Xi'an Jinzhu Modern Chemical على أهمية الشراكة مع موردي الصمامات ذوي الخبرة للتطبيقات الحرجة للتآكل. من خلال اختيار الصمامات الكروية الكيميائية من YNTO ، استفاد المصنع من المواد والتصميم المصمم خصيصا لاحتياجات العملية - مما يتيح الإنتاج الآمن والمستمر لغاز التبريد HFC-134a. تم تجنب المشاكل التي كان من الممكن أن تؤدي إلى انقطاع متكرر أو حوادث السلامة من خلال البصيرة الهندسية ومعدات الجودة. بالنسبة للمهندسين الصناعيين وفرق المشتريات ، تعزز قصة النجاح هذه درسا رئيسيا: في الخدمات المسببة للتآكل ، لا تكمن القيمة الحقيقية للصمام في سعر شرائه فحسب ، بل تكمن في أدائه بمرور الوقت. الاستثمار في الصمامات المناسبة - مثل حلول YNTO - يحقق أرباحا في الموثوقية والسلامة وكفاءة العمليات.

لمزيد من المعلومات حول صمامات الخدمة الكيميائية من YNTO ، يمكن للقراء الرجوع إلى صفحات المنتج المرتبطة أعلاه أو الاتصال ب YNTO للحصول على دراسات حالة ومراجع مفصلة. مصنع HFC-134a هو مجرد مثال واحد - تعمل حلول صمامات YNTO المماثلة على تشغيل مناولة السوائل المسببة للتآكل في صناعات تتراوح من البتروكيماويات إلى المستحضرات الصيدلانية.