Новости

Sep 21, 2023

Указание серьезного

1 мая 2021 г. | Дон Бауэрс, Conval и Дженнифер Джонс, Armor

1 мая 2021 г. | Дон Бауэрс, Conval и Дженнифер Джонс, Armor Valve Ltd.

Чтобы противостоять суровым условиям и потенциальным рискам безопасности, возникающим при использовании мочевины в сельском хозяйстве и других тяжелых условиях эксплуатации, особое внимание необходимо уделить конструкции, характеристикам и установке клапана.

Клапаны для тяжелых условий эксплуатации (SSV) специально разработаны и изготовлены для критически важных применений, в которых потенциальные последствия отказа клапана включают серьезный и дорогостоящий риск для жизни, работы предприятия и имущества. SSV обычно подвергаются воздействию относительно высоких давлений и температур, а также агрессивных или смертоносных сред.

РИСУНОК 1. Производство карбамида требует, чтобы все оборудование, включая клапаны, способно выдерживать суровые условия и воздействие агрессивных сред.

Важным применением SSV в химической промышленности является производство карбамида (рис. 1). Во всем мире более 90% производимого карбамида используется в качестве экономичного азотного удобрения в сельском хозяйстве (рис. 2). Учитывая, что население мира оценивается в восемь миллиардов человек и продолжает расти, глобальный спрос на продукты питания и, следовательно, на удобрения является сильным и устойчивым к экономическим циклам. По данным Expert Market Research (EMR), мировой рынок карбамида в 2020 году составил 187,8 млн тонн. Ожидается, что к 2026 году это число вырастет на 12,61%, до 211,5 млн метрических тонн.

РИСУНОК 2. Гранулированные карбамидные удобрения широко используются во всем мире, и ожидается, что в ближайшие пять лет спрос на них значительно вырастет.

Еще одним применением мочевины является снижение загрязнения воздуха дизельными двигателями, которые работают при высоких температурах и производят высокие концентрации оксида азота. Баки для мочевины теперь являются стандартным оборудованием многих новых дизельных грузовиков, автобусов и легковых автомобилей.

Мочевина производится в результате реакции аммиака и углекислого газа, как правило, при высоком давлении (140 бар; 2031 фунт на квадратный дюйм) и температуре (183°C; 362°F). Для синтеза мочевины были разработаны различные процессы. Один из них включает в себя реактор мочевины, отпарную колонну, конденсатор карбамата высокого давления и скруббер отходящего газа высокого давления (рис. 3). В реакторе CO2 и NH3 частично превращаются в мочевину и воду. В десорбере отделяется остаточный CO2 от NH3, который далее обрабатывается через конденсатор карбамата высокого давления. Скруббер отделяет остаточные инертные газы, такие как кислород и азот. Обратите внимание, что карбамат аммония, промежуточный продукт, обладает высокой коррозионной активностью.

РИСУНОК 3. Типичные процессы синтеза мочевины включают реакцию аммиака и диоксида углерода с последующей стадией отгонки, карбаматного конденсатора и очистки.

При выборе клапанов для тяжелых условий эксплуатации для мочевины наиболее важным аспектом, который следует понимать, является уникальность требуемой металлургии. Эти процессы обычно работают лучше всего, когда содержание кислорода сведено к минимуму, однако многие сплавы требуют присутствия кислорода для образования и поддержания коррозионностойких поверхностей. На протяжении многих лет происходила эволюция сплавов, которые были выбраны производителями карбамида из-за их способности функционировать в этих процессах при все более низких уровнях кислорода. Вначале использовались аустенитные сплавы нержавеющей стали, такие как 316L-Urea (316L-UG или UNS S31603), 316L LN (UNS S31653 или EN 1.4429) и 25-22-2 (UNS S31050), с различной степенью успех. Однако, поскольку даже более низкие уровни технологического кислорода стали более важными, были представлены нержавеющие стали Duplex (DSS) и Super Duplex (SDSS), которые практически не допускали присутствия кислорода, обеспечивая при этом большую прочность. В зависимости от возраста предприятия, условий процесса и лицензиара конкретного процесса выбор сплава может варьироваться. Для производителей клапанов, поставляющих клапаны для обслуживания мочевины, крайне важно строго соблюдать требуемые строгие стандарты сплавов. Чтобы избежать проблем, конечным пользователям лучше всего четко определить и задокументировать требования к материалам, закупкам и проверкам.