Van trong ngành hóa chất tinh khiết: 7 yếu tố cần xem xét khi lựa chọn

Van trong ngành hóa chất tinh khiết không chỉ đơn thuần đảm bảo chức năng cách ly đường ống. Trong sản xuất hóa chất chuyên dụng, ngay cả một sự thay đổi nhỏ về lưu lượng, áp suất, nhiệt độ hoặc mức độ ô nhiễm cũng có thể ảnh hưởng đến tính ổn định của phản ứng, tính nhất quán của từng mẻ sản xuất, chất lượng sản phẩm và an toàn nhà máy.

Van bướm được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy hóa chất tinh khiết vì chúng kết hợp cấu trúc nhỏ gọn với công suất dòng chảy cao, khả năng vận hành nhanh chỉ với một phần tư vòng quay và tính năng tự động hóa thuận tiện. Tuy nhiên, hiệu suất đáng tin cậy phụ thuộc vào việc lựa chọn đúng kiểu van, vật liệu thân van, vật liệu đĩa van, đế van, phớt trục và bộ truyền động phù hợp với điều kiện quá trình thực tế.

Công ty TNHH Sản xuất Van JST Phúc Kiến có gần 33 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực kỹ thuật van công nghiệp. JST Valve chuyên cung cấp các giải pháp chống ăn mòn và chịu điều kiện làm việc khắc nghiệt dành cho axit, kiềm, muối, dung môi, bùn, tro, chất lỏng nhiệt độ cao và các môi trường quá trình đòi hỏi khắt khe khác.

Van trong ngành hóa chất tinh khiết là gì?

Van công nghiệp hóa chất tinh khiết được sử dụng để cách ly, điều tiết, chuyển hướng, lấy mẫu, xả và bảo vệ môi trường quá trình trong các hệ thống sản xuất hóa chất chuyên dụng. Các ứng dụng điển hình bao gồm các chất trung gian dược phẩm, hóa chất nông nghiệp, thuốc nhuộm, bột màu, chất phụ gia, hóa chất điện tử, chất xúc tác, hóa chất có độ tinh khiết cao, hương liệu và polyme chuyên dụng.

Khác với các van công nghiệp thông thường, các van được sử dụng trong sản xuất hóa chất tinh khiết có thể phải đối mặt với các yếu tố như thành phần môi trường thay đổi, nhiều công thức sản xuất theo mẻ, chu kỳ vận hành thường xuyên, điều kiện chân không, dung dịch tẩy rửa có tính ăn mòn, chất rắn lơ lửng, quá trình kết tinh hoặc sự thay đổi nhiệt độ đột ngột.

Do đó, cần phải lựa chọn van phù hợp dựa trên dữ liệu quy trình đầy đủ, thay vì chỉ dựa vào kích thước danh nghĩa của ống và cấp áp suất. Cần đánh giá toàn diện các yếu tố như tính tương thích vật liệu, độ kín khít, khả năng vệ sinh, tần suất vận hành, phản ứng của bộ truyền động và tuổi thọ dự kiến.

Tại sao các van trong ngành hóa chất tinh khiết thường sử dụng thiết kế van bướm?

Van bướm sử dụng một đĩa xoay để mở, đóng hoặc điều tiết dòng chảy. Cơ chế xoay một phần tư vòng của van này cho phép vận hành nhanh chóng và có thể kết hợp với các hệ thống truyền động bằng tay, khí nén, điện hoặc điện-khí nén.

Van bướm thường được xem xét sử dụng trong các ứng dụng hóa chất tinh khiết đòi hỏi:

• Cách ly các đường ống công nghệ và đường ống tiện ích
• Điều chỉnh lưu lượng trung bình hoặc cao
• Lắp đặt gọn nhẹ trong các khu vực nhà máy có không gian hạn chế
• Giải trình tự hàng loạt tự động
• Ngắt khẩn cấp hoặc ngắt quy trình nhanh chóng
• Giảm trọng lượng van trong hệ thống đường ống có đường kính lớn
• Ngắt hai chiều khi có yêu cầu

So với nhiều kiểu van cổng, van cầu hoặc van bi có cùng kích thước danh nghĩa, van bướm có thể chiếm diện tích lắp đặt nhỏ hơn. Điều này mang lại lợi thế trong các đơn vị xử lý mô-đun, khu vực lò phản ứng, giá đỡ đường ống, hệ thống tiện ích và các dây chuyền sản xuất được bố trí chật hẹp.

7 yếu tố lựa chọn van cho ngành hóa chất tinh khiết

1. Môi trường quá trình và thành phần hóa học

Việc lựa chọn vật liệu bắt đầu từ thành phần hóa học đầy đủ của môi trường quá trình. Chỉ dựa vào tên hóa học chính là chưa đủ. Nồng độ, hàm lượng nước, muối hòa tan, nồng độ oxy, các chất gây ô nhiễm, chất xúc tác và các sản phẩm phụ của phản ứng đều có thể làm thay đổi tính chất ăn mòn của vật liệu van.

Ví dụ, hai dòng chất lỏng chứa cùng một loại axit có thể cần các loại vật liệu khác nhau khi nồng độ, nhiệt độ, điều kiện sục khí hoặc các thành phần phụ của chúng khác nhau. Do đó, việc lựa chọn Van cho ngành hóa chất tinh khiết cần dựa trên toàn bộ dòng chất lỏng trong quy trình.

Trước khi lựa chọn van bướm dùng trong quy trình hóa học, đội ngũ kỹ sư cần xem xét:

• Phương tiện chính và tất cả các thành phần phụ
• Nồng độ tối thiểu, bình thường và tối đa
• Sự hiện diện của clorua, florua, chất rắn hoặc chất xúc tác
• Khả năng kết tinh, trùng hợp hoặc đóng cặn
• Hóa chất dùng để làm sạch, khử trùng và rửa trôi
• Các điều kiện bình thường và các điều kiện có thể nằm ngoài thông số kỹ thuật

2. Nhiệt độ và áp suất hoạt động

Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn, hiệu suất van, tuổi thọ vật liệu làm kín, mô-men xoắn của bộ truyền động, độ bền lớp phủ và độ bền cơ học. Áp suất và chênh lệch áp suất ảnh hưởng đến thông số kỹ thuật của thân van, độ bền đĩa van, thiết kế trục, tải trọng làm kín và kích thước bộ truyền động.

Thông số kỹ thuật của van cần bao gồm cả điều kiện vận hành bình thường lẫn các giới hạn thiết kế tối đa. Ngoài ra, cũng cần xem xét các yếu tố như khởi động, ngừng hoạt động, vận hành trong môi trường chân không, làm sạch bằng hơi nước, chu kỳ nhiệt, các tình huống khẩn cấp và những dao động áp suất tạm thời.

3. Thiết kế van bướm

Các cấu trúc van bướm khác nhau mang lại các mức độ kín khít, hiệu suất điều khiển, tuổi thọ chu kỳ và khả năng chống mài mòn khác nhau. Cấu trúc được lựa chọn cần phù hợp với điều kiện vận hành thực tế của Van cho ngành hóa chất tinh khiết.

• Van bướm đồng tâm: thường được lựa chọn cho các ứng dụng trong lĩnh vực tiện ích và các ứng dụng có tải trọng vừa phải.
• Van bướm hai điểm bù: giúp giảm tiếp xúc giữa van và đế trong quá trình mở và đóng, từ đó góp phần giảm ma sát, mài mòn và mô-men xoắn vận hành.
• Van bướm ba độ lệch: sử dụng một độ lệch hình học bổ sung và thường được xem xét sử dụng trong các ứng dụng có nhiệt độ cao, áp suất cao hoặc có đệm kim loại.
• Van bướm có lớp lót: cách ly các bộ phận kim loại được chỉ định khỏi môi trường quá trình ăn mòn thông qua một hệ thống lớp lót phù hợp.

Thiết kế cuối cùng phụ thuộc vào các yêu cầu về rò rỉ, tần suất chu kỳ, nhiệt độ quá trình, chênh lệch áp suất, độ sạch của môi trường, hướng lắp đặt và chiến lược bảo trì.

4. Vật liệu làm ghế, đóng gói và niêm phong

Thân van có thể có khả năng chống ăn mòn đủ tốt, trong khi đó các bộ phận như đế van, gioăng, vòng O, ổ trục hoặc các bộ phận của trục van lại bị hỏng sớm. Do đó, mọi bộ phận tiếp xúc với chất lỏng, có chức năng làm kín và giữ áp suất đều cần được đánh giá như một phần của cụm van hoàn chỉnh.

Tùy thuộc vào quy trình, vật liệu làm kín có thể bao gồm PTFE, PTFE gia cố, PFA, một số loại cao su tổng hợp, than chì hoặc đế kim loại. Phải kiểm tra tính tương thích dựa trên nồng độ hóa chất, áp suất, nhiệt độ và quy trình làm sạch thực tế.

Đối với các chất lỏng dễ bay hơi, độc hại, có mùi hoặc nhạy cảm với môi trường, cần quy định rõ thiết kế làm kín thân van và các yêu cầu về phát thải không kiểm soát ngay từ giai đoạn lập báo giá kỹ thuật.

5. Yêu cầu về điều khiển lưu lượng và tự động hóa

Các nhà máy hóa chất tinh chế thường sử dụng van tự động cho các công đoạn nạp nguyên liệu theo mẻ, cấp nguyên liệu vào bình phản ứng, đường ống chuyển tải, chu trình làm sạch, xả sản phẩm và cách ly khẩn cấp. Kích thước của bộ truyền động cần được lựa chọn dựa trên mô-men xoắn của van, áp suất chênh lệch, tốc độ vận hành, hệ số an toàn, tần suất chu kỳ và nguồn điện sẵn có.

Các tùy chọn phổ biến về bộ truyền động và hệ thống điều khiển bao gồm:

• Bộ truyền động khí nén hai chiều
• Bộ truyền động khí nén có cơ chế tự hồi vị bằng lò xo
• Bộ truyền động điện
• Bộ định vị điện-khí nén
• Công tắc giới hạn và tín hiệu phản hồi vị trí
• Van điện từ và bộ lọc điều áp
• Cấu hình “mở khi hỏng”, “đóng khi hỏng” hoặc “giữ nguyên trạng thái khi hỏng”

Đối với dịch vụ điều chỉnh, các yếu tố như đặc tính van, phản ứng của bộ truyền động, độ chính xác của bộ định vị, dải điều khiển yêu cầu và hành vi áp suất của hệ thống cần được đánh giá như một tổng thể thống nhất.

6. Độ tinh khiết của sản phẩm, khả năng làm sạch và nguy cơ nhiễm bẩn

Một số sản phẩm hóa chất tinh khiết có các giới hạn nghiêm ngặt về ô nhiễm kim loại, ô nhiễm chéo giữa các lô, thể tích chết và lượng nguyên liệu còn sót lại trong quá trình sản xuất. Do đó, các yếu tố như khoang van, tình trạng bề mặt, hình dạng ghế van, hệ thống thoát nước, khả năng xả rửa và phương pháp làm sạch có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

Trong những trường hợp mà vấn đề vệ sinh là yếu tố then chốt, người mua cần xác định:

• Yêu cầu về tình trạng bề mặt bên trong
• Thể tích giữ lại chấp nhận được và không gian chết
• Các quy trình làm sạch, xả rửa hoặc tiệt trùng
• Các chất bôi trơn và vật liệu làm kín bị cấm
• Các yêu cầu về truy xuất nguồn gốc nguyên liệu
• Các yêu cầu đặc biệt về đóng gói và bảo quản

7. Chi phí vòng đời và khả năng bảo trì

Giá van ban đầu thấp nhất không phải lúc nào cũng dẫn đến chi phí dự án thấp nhất. Hiện tượng ăn mòn sớm, hư hỏng đế van, hỏng bộ truyền động, rò rỉ trong quá trình vận hành và các đợt ngừng hoạt động ngoài kế hoạch có thể gây ra chi phí cao hơn đáng kể so với giá ban đầu của van.

Một đánh giá vòng đời đối với Van trong ngành hóa chất tinh khiết cần xem xét các yếu tố sau:

• Tuổi thọ dự kiến
• Tần số chu kỳ van
• Khoảng thời gian thay thế và ngừng hoạt động
• Tình trạng sẵn có của ghế, vật liệu đóng gói và phụ tùng thay thế
• Dễ dàng bảo trì bộ truyền động và hệ thống làm kín
• Thiệt hại về sản lượng trong thời gian ngừng hoạt động
• Hậu quả về môi trường và an toàn do rò rỉ gây ra

Vật liệu đặc biệt dùng cho van trong ngành hóa chất tinh khiết

JST Valve cung cấp van cho ngành hóa chất tinh khiết được chế tạo từ nhiều hệ vật liệu hợp kim đặc biệt và chống ăn mòn. Tính tương thích vật liệu cuối cùng phải luôn được xác nhận dựa trên dữ liệu quy trình đầy đủ.

Trên thiết bị di động, hãy vuốt ngang để xem toàn bộ bảng.

Các ứng dụng điển hình của van trong ngành hóa chất tinh khiết

JST Van cho ngành hóa chất tinh khiết có thể được thiết kế cho:

• Đường ống cấp và xả của lò phản ứng
• Hệ thống chuyển tải axit và kiềm
• Lưu trữ và phân phối dung môi
• Hệ thống sản xuất theo lô
• Chuyển hóa chất ở giai đoạn trung gian
• Hệ thống cấp nước và làm mát cho các công trình công cộng
• Đường ống dẫn nước muối và dung dịch muối
• Hệ thống khí thải và hệ thống xả khí quá trình
• Hệ thống trung hòa nước thải
• Thiết bị lọc và tách
• Cách ly bồn chứa và nạp sản phẩm
• Hệ thống làm sạch và xả tự động

Khi nào nên xem xét sử dụng loại van khác?

Van bướm mang lại những lợi thế quan trọng về không gian, trọng lượng và công suất dòng chảy, nhưng việc lựa chọn một cách có trách nhiệm các loại van cho ngành hóa chất tinh khiết cũng đòi hỏi phải nhận biết được khi nào một thiết kế khác lại phù hợp hơn.

• Van cầu hoặc van điều khiển dành cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao trong việc điều chỉnh lưu lượng.
• Van V-port hoặc van bi phân đoạn dành cho dải điều khiển rộng hơn hoặc các môi trường quá trình chứa chất rắn.
• Van bi dùng để cách ly nhanh chóng và đảm bảo hiệu suất đóng van cao.
• Van màng hoặc van có lớp lót trong các trường hợp cần cách ly quá trình với các thành phần kim loại cụ thể.
• Van xả dành cho lò phản ứng, bình chứa và các ứng dụng ở đáy bể.
• Van điều khiển lưu lượng vi mô để điều khiển chính xác các lưu lượng thấp.

Mục tiêu không phải là sử dụng cùng một loại van trong toàn bộ nhà máy. Mục tiêu là lựa chọn cấu trúc, vật liệu, hệ thống làm kín và bộ truyền động phù hợp nhất cho từng nhiệm vụ công nghệ cụ thể.

Tại sao nên chọn van JST cho ngành hóa chất tinh khiết?

Với gần 33 năm kinh nghiệm trong ngành, JST Valve chuyên sản xuất van công nghiệp dành cho các môi trường quá trình có tính ăn mòn, mài mòn, nhiệt độ cao và các điều kiện khắc nghiệt khác.

Các năng lực của chúng tôi bao gồm:

• Lựa chọn hợp kim đặc biệt và vật liệu chống ăn mòn
• Cấu trúc van và thiết kế kết nối theo yêu cầu
• Các bộ van điều khiển bằng tay, khí nén, điện và tự động
• Van dùng cho axit mạnh, kiềm, muối, bùn, tro và cặn
• Gia công chính xác và hỗ trợ kỹ thuật chuyên biệt cho từng quy trình
• Sản xuất theo mô hình OEM và ODM cho các dự án quốc tế
• Hồ sơ về vật liệu, kiểm tra và thử nghiệm theo yêu cầu của dự án

Tìm hiểu thêm về năng lực sản xuất vật liệu đặc biệt của JST Valve

Thông tin cần thiết để lựa chọn van trong ngành hóa chất tinh khiết

Để nhận được đề xuất và báo giá chính xác cho Van dùng trong ngành hóa chất tinh khiết, vui lòng cung cấp:

• Tên môi trường và thành phần hóa học đầy đủ
• Nồng độ và hàm lượng nước
• Nồng độ và kích thước hạt của chất rắn lơ lửng
• Nhiệt độ hoạt động và thiết kế
• Áp suất vận hành và thiết kế
• Áp suất chênh lệch tối đa
• Kích thước danh nghĩa và cấp áp suất
• Chức năng cần thiết: cách ly hoặc điều tiết
• Yêu cầu về hiệu suất chống rò rỉ hoặc ngắt dòng
• Tiêu chuẩn kết nối và tiếp xúc trực tiếp
• Loại bộ truyền động, tín hiệu điều khiển và vị trí an toàn
• Số lượng, bản vẽ, bảng thông số kỹ thuật và yêu cầu kỹ thuật của dự án

Các câu hỏi thường gặp

Các van trong ngành hóa chất tinh khiết có phù hợp với môi trường ăn mòn không?

Đúng vậy, miễn là cấu trúc van, vật liệu tiếp xúc với chất lỏng, đế van, vật liệu làm kín, trục van và bộ truyền động được lựa chọn phù hợp với thành phần hóa học, nồng độ, nhiệt độ và áp suất thực tế. Không nên cho rằng một van thép không gỉ tiêu chuẩn là tương thích với mọi môi trường hóa chất.

Vật liệu nào là phù hợp nhất để chế tạo van bướm dùng trong ngành hóa chất tinh khiết?

Không có loại vật liệu nào phù hợp với mọi quy trình. Thép không gỉ, thép duplex, Hastelloy, titan, Monel, hợp kim niken, tantali và zirconi đều có những giới hạn riêng về khả năng chống ăn mòn và nhiệt độ. Việc lựa chọn cuối cùng đòi hỏi phải tiến hành đánh giá toàn diện về tính tương thích với quy trình.

Van bướm có thể được sử dụng để điều chỉnh lưu lượng không?

Van bướm có thể điều chỉnh lưu lượng ở mức trung bình và cao. Trong các trường hợp lưu lượng rất thấp, cần điều khiển chính xác trong dải rộng, hiện tượng xâm thực nghiêm trọng, hiện tượng bốc hơi tức thời hoặc điều kiện áp suất không ổn định, có thể cần phải sử dụng loại van điều khiển có thiết kế khác.

Công ty JST Valve có cung cấp van bướm tự động không?

JST Valve có thể cung cấp van bướm đi kèm với bộ truyền động khí nén hoặc điện, bộ định vị, công tắc giới hạn, van điện từ và các phụ kiện điều khiển khác tùy theo chế độ vận hành và vị trí an toàn khi hỏng hóc theo yêu cầu.

Công ty JST Valve có cung cấp các vật liệu và kết cấu theo yêu cầu không?

Đúng vậy. JST Valve phát triển các giải pháp van tùy chỉnh dựa trên môi trường quá trình, điều kiện vận hành, các tiêu chuẩn áp dụng, yêu cầu lắp đặt và tuổi thọ dự kiến.

Tài liệu tham khảo kỹ thuật

Để biết thêm thông tin kỹ thuật, vui lòng tham khảo các nguồn tài liệu độc lập sau đây liên quan đến van bướm hiệu suất cao và các ứng dụng van trong ngành hóa chất