夾套閥在聚甲醛裝置中的應用

　　伴熱的主要目的是保證在環(huán)境溫度低時(shí)，介質(zhì)輸送管道及檢測過(guò)程能正常運行。闡述了伴管伴熱及夾套管伴熱的區別及選用原則；分析了夾套閥的原理和常見(jiàn)的幾種形式，以及現場(chǎng)安裝過(guò)程中夾套閥跨接管線(xiàn)的連接和安裝注意事項;結合實(shí)際工程應用介紹了聚甲醛裝置中所用的兩種不同類(lèi)型的夾套閥，為其他工程中夾套閥的設計提供一定的參考。

　　在石化、化工生產(chǎn)中，夾套管被廣泛用于凝固點(diǎn)高或需保持高黏度流體溫度的場(chǎng)合(如硫磺，三聚甲醛等介質(zhì))。筆者以某60kT/A聚甲醛項目為例，介紹夾套閥的應用。該項目采用共聚甲醛技術(shù)，利用精甲醇作為原料生產(chǎn)共聚甲醛，共聚甲醛主要由三聚甲醛和其他單體共聚制備。質(zhì)量分數為60%～70%的甲醛，在濃硫酸或陽(yáng)離子交換樹(shù)脂催化下得到三聚甲醛并精制為高純品，然后與少量共聚單體(如二氧戊環(huán))在路易斯酸存在條件下開(kāi)環(huán)聚合為共聚甲醛，再加入抗氧劑等助劑，造粒成共聚甲醛產(chǎn)品，其中三聚甲醛凝固點(diǎn)較高，需夾套保溫系統。

1、伴管伴熱與夾套管伴熱

　　按伴熱介質(zhì)分類(lèi)，常見(jiàn)的伴熱形式有蒸汽伴熱、熱水伴熱、熱油伴熱、電伴熱等。從伴熱方式上，可分為伴管伴熱和夾套管伴熱。所謂夾套管伴熱就是在夾套管中的內管輸送工藝介質(zhì)，內管和外管間隙中通以蒸汽、熱油或熱水等熱介質(zhì)，對介質(zhì)輸送管加熱保溫的伴熱方式。夾套管常用于高凝固點(diǎn)介質(zhì)的輸送。

　　SH/T3040-2002提到的伴管伴熱與夾套管伴熱的伴熱方式選用原則：對于輸送介質(zhì)的終端溫度或環(huán)境溫度接近或低于其凝固點(diǎn)的管道，介質(zhì)凝固點(diǎn)低于50℃時(shí)，宜選用伴管伴熱;介質(zhì)凝固點(diǎn)為50～100℃時(shí)，宜選用夾套管伴熱;介質(zhì)凝固點(diǎn)高于100℃時(shí)，應選用內管焊縫隱蔽型夾套管伴熱。

　　另外，在確定選用夾套管之前，必須滿(mǎn)足下列要求：輸送介質(zhì)凝固點(diǎn)大于50℃;夾套管的介質(zhì)溫度不低于被伴熱介質(zhì)溫度，但溫差不宜超過(guò)50℃。

　　由于聚甲醛裝置中，介質(zhì)三聚甲醛的質(zhì)量分數在15%以上，溫度低于65℃則凝固，故需80℃熱水夾套保溫系統。通常夾套管上的閥門(mén)、法蘭、過(guò)濾器等也都為夾套型。以下針對與儀表設計密切相關(guān)的夾套閥進(jìn)行探討。

2、夾套閥

　　夾套閥的閥體為雙層結構，其間可以流通一定溫度的介質(zhì)，以維系閥門(mén)內介質(zhì)的溫度。當工藝介質(zhì)的結晶溫度或因流體溫度降低而造成黏度增加或流體凝固時(shí)，需在調節閥閥體和上閥蓋處增設保溫夾套裝置，使工藝過(guò)程按要求自動(dòng)進(jìn)行。閥體部分采用的形式根據其工作條件而定。夾套法蘭是一種常用于夾套管上的法蘭，其技術(shù)要求詳見(jiàn)SH/T501—1997。

2.1、夾套閥的常見(jiàn)形式

　　2.1.1、部分夾套形式

　　在需要標準法蘭尺寸，并且不需要全夾套形式的情況下，一般選用部分夾套形式。在半夾套設計中只有中間閥體部分包含在夾套中，連接法蘭尺寸為閥門(mén)標準法蘭尺寸，夾套閥體與法蘭之間有小段距離沒(méi)有夾套，適用于縮頸夾套管或管道配對法蘭為標準尺寸的情況，如圖1所示。

圖1　部分夾套形式

注：A———同口徑閥門(mén)標準長(cháng)度;B———同口徑閥門(mén)標準法蘭尺寸

　　2.1.2、全夾套形式之一

　　夾套包含閥體，并且延伸到法蘭之間。采用該種夾套形式的閥門(mén)需要增加其閥體長(cháng)度及法蘭尺寸，其法蘭的面-面尺寸要與增加后的法蘭尺寸對應的標準閥門(mén)法蘭的面-面尺寸一致。比如：7.62cm×10.16cm(3″×4″)的夾套球形閥門(mén)采用該種夾套形式，其法蘭尺寸要增大到10.16cm。

　　該夾套閥門(mén)法蘭相應的面-面尺寸要與10.16cm閥門(mén)法蘭的標準面-面尺寸相同。該種夾套閥門(mén)適用于配合標準夾套管使用的情況，如圖2所示。

圖2　全夾套形式之一

注：A———夾套閥門(mén)長(cháng)度;B———按照夾套尺寸增大的法蘭尺寸

　　2.1.3、全夾套形式之二

　　夾套包含閥體，并且延伸到法蘭之間。夾套終點(diǎn)位于法蘭的邊緣，法蘭的螺栓孔嵌在夾套中，需通過(guò)單頭螺栓與管道配對法蘭連接。該種夾套閥門(mén)適用于縮徑夾套管或配合標準尺寸管道配對法蘭使用的情況，如圖3所示。

圖3　全夾套形式之二

注：A———同口徑閥門(mén)標準長(cháng)度;B———同口徑閥門(mén)標準法蘭尺寸

　　2.1.4、全夾套形式之三

　　夾套包含閥體，并且延伸到法蘭之間。采用該種夾套形式的閥門(mén)需要增加其法蘭尺寸，其法蘭的面-面尺寸為標準閥門(mén)法蘭的面-面尺寸，閥體尺寸隨著(zhù)夾套法蘭的尺寸有所變化。比如：7.62cm×10.16cm的球形閥門(mén)采用該種夾套形式，其法蘭尺寸要增大到10.16cm，該閥門(mén)法蘭相應的面-面尺寸仍為7.62cm閥門(mén)法蘭的標準面-面尺寸。該種夾套閥門(mén)適用于配合標準夾套管且管道系統安裝空間較小的場(chǎng)合，如圖4所示。

圖4　全夾套形式之三

注：A———同口徑閥門(mén)標準長(cháng)度;B———按照夾套尺寸增大的法蘭尺寸

2.2、夾套閥的跨接管線(xiàn)

　　該裝置夾套管線(xiàn)中使用的閥門(mén)均為法蘭連接的全夾套閥。根據文獻，套管上應使用跨接管串接，跨接管宜采用法蘭連接。夾套閥門(mén)的跨接管線(xiàn)如圖5，圖6所示。

圖5　水平管道上夾套閥門(mén)的跨接管

圖6　垂直管道上夾套閥門(mén)的跨接管

　　這些跨接管線(xiàn)的安裝方向有一定要求。比如，水平管道上帶夾套閥門(mén)的跨接管若是蒸汽跨接管，應高進(jìn)低出;若是熱水跨接管，應低進(jìn)高出�？缃庸苓B接應防止積液和堵塞，并考慮安裝空間。另外，套管、內管、跨接管等的尺寸也有一定關(guān)系，見(jiàn)表1所列。

2.3、夾套閥在聚甲醛裝置中的應用

　　該項目聚甲醛裝置中，由于用戶(hù)要求采用了兩種形式的全夾套閥門(mén)。第一種為圖2所示的標準全夾套形式;第二種是圖3所示的全夾套形式之二，即法蘭尺寸為標準閥門(mén)尺寸，夾套包含閥體，并且延伸到法蘭之間，其與管道配對法蘭連接的單頭螺栓由閥門(mén)廠(chǎng)家自帶。與夾套管的跨接管線(xiàn)連接口通常為法蘭連接，跨接管與夾套管的對應關(guān)系見(jiàn)表1。閥門(mén)廠(chǎng)商內部的跨接管線(xiàn)連接口的連接形式通常由廠(chǎng)商選定。

表1　夾套管組合尺寸 mm

　　對于同一項目，筆者認為夾套閥門(mén)的形式應盡量保持統一，便于和夾套管道連接形式一致，以免現場(chǎng)安裝時(shí)出現不必要的麻煩。在設計時(shí)應根據不同的工況，選擇合適的夾套閥，并在數據表中標注清楚。另外，夾套法蘭與夾套管的連接尺寸以及跨接線(xiàn)連接口尺寸也需倍加關(guān)注。

3、結束語(yǔ)

　　聚甲醛裝置中的夾套設計是一大難點(diǎn)，夾套關(guān)系比較復雜，儀表的夾套種類(lèi)繁多，涉及面比較廣泛，其設計的好壞直接影響到裝置能否安全、長(cháng)周期運行。筆者僅對夾套閥門(mén)進(jìn)行了初步探討，其他夾套儀表如夾套流量計等的基本原理與此類(lèi)似。