從煤制油工藝探析金屬密封耐磨球閥的選型及應(yīng)用

李曉光(中國神華煤化工有限公司鄂爾多斯分公司,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209)

0 引言

在我國，由于能源表現(xiàn)出煤多油少的總特征，導致我國在發(fā)展社會主義市場經(jīng)濟中出現(xiàn)了不少的阻礙。在我國，已探明的煤炭總儲量達到了一千二百萬億噸，已探明的石油總儲量為三十多億噸，僅為煤炭總儲量的四百萬分之一。而當今社會經(jīng)濟發(fā)展的一個顯著特點就是以石油能源使用為主的工業(yè)化時代，我國每年原油的開采水平僅為1.5億噸左右，而我國原油消耗量每年在3億噸左右，出現(xiàn)了巨大的差距。可見，我國煤多油少的局面必然會對我國社會經(jīng)濟的發(fā)展帶來一定程度的阻礙。因此，為了有效解決我國原油生產(chǎn)和消耗之間的差距，我國化工企業(yè)就有必要進行煤制油工藝的發(fā)展，進而緩解這種石油能源供不應(yīng)求的局面。而在煤制油工藝中，對金屬密封耐磨球閥選擇和應(yīng)用又有其特定的標準和要求?；诖?，本文從分析煤制油工藝、金屬密封耐磨球閥的作用和類型出發(fā)，探討我國煤制油工藝對金屬密封耐磨球閥的類型和應(yīng)用的要求。

1 煤制油工藝

煤制油工藝是通過化學技術(shù)加工煤炭，使之生產(chǎn)出油類產(chǎn)品的技術(shù)。煤制油工藝之所以可行，是因為煤炭和石油都是化石燃料，都是由碳、氫、氧等化學元素構(gòu)成，在一定程度上來說，煤炭和石油只是碳、氫等化學元素不同結(jié)合、組合形態(tài)而已。因此，煤制油通過化學加工過程，完全可以實現(xiàn)。當前煤制油工藝在我國和國際上的發(fā)展概況主要由直接液化技術(shù)和間接技術(shù)為主導。而國內(nèi)國家政府的調(diào)控對煤制油工藝則有著很大的影響力。

煤制油工藝目前發(fā)展的良好狀況，不得不歸功于黨中央、國務(wù)院以及發(fā)改委的有力、高效地政策調(diào)控。從2006年到2011年這五年期間，國家發(fā)改委通過政策指導和調(diào)控，一方面在抑制煤制油小型項目的發(fā)展，一方面又在鼓勵煤制油工藝的發(fā)展。這不僅有利于我國煤制油高效健康的發(fā)展，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的突破，還抑制了煤制油產(chǎn)業(yè)的盲目發(fā)展，避免了產(chǎn)能過剩而造成的資源浪費，保證了我國煤制油產(chǎn)業(yè)的科學可持續(xù)發(fā)展，從而促進了我國社會主義市場經(jīng)濟能源需求的平衡發(fā)展[1]。

2 球閥

球閥，顧名思義，是以球體為主要關(guān)閉開關(guān)，利用驅(qū)動裝置驅(qū)動球體而實現(xiàn)開和關(guān)的閥門。按照使用的球閥結(jié)構(gòu)，可以分為固定式球閥和浮動式球閥。固定式球閥之所以成為固定式球閥，原因則在于球體是和轉(zhuǎn)軸一體，這種類型的球閥的優(yōu)點就是在球閥進行開和關(guān)時，不受壓力的影響而使球體向閥門移動的效果。因而，固定式球閥主要應(yīng)用于高壓、大孔徑設(shè)備中。固定球閥在進行工作時，閥前流體壓力在球體上產(chǎn)生的作用力全部傳遞給軸承，不會使球體向閥座移動，因而閥座不會承受過大的壓力，所以，固定球閥的轉(zhuǎn)矩小、閥座變形小、密封性能穩(wěn)定、使用壽命長，因而能適用于高壓、大孔徑場合。浮動式球閥，主要包括驅(qū)動裝置、閥桿、閥座、球體、閥體等幾個部分，這種類型的球體由于沒有轉(zhuǎn)軸連接，只是受閥座支撐，與閥桿連接，當受到流體較大的作用力時，會向閥門出口浮動，從而實現(xiàn)密封閥門的效果。但是浮動式球閥的使用場合有限，這是因為隨著閥門孔徑的增大，球體直徑也會隨著增大，導致球體的重量增加，并且由于流體所產(chǎn)生的作用力不均勻，使得浮動式球體會出現(xiàn)密封效果不好的情況。因此，浮動式球閥只適合閥門孔徑不超過20厘米的場合[2]。

在煤制油技術(shù)中，球形閥門的使用又有一定的特殊性，主要體現(xiàn)在，煤炭原料和石油產(chǎn)品都具有一定的腐蝕性、沖蝕性、氣蝕性等，使得球閥在使用過程中也會出現(xiàn)摩擦，造成球閥一定的損失。因此，在煤制油過程中，選擇一個合適的球閥就有了充分的必要。

3 煤制油工藝中金屬密封耐磨球閥的選型及應(yīng)用

目前，我國煤制油工藝主要有兩種類型，一種是直接液化技術(shù)，另一種則是間接液化技術(shù)，這兩種類型的主要區(qū)別就在于煤制油工序的差別。煤制油直接液化技術(shù)主要是通過在煤液化中直接加氫來完成液化，而煤制油間接液化技術(shù)主要是把煤氣化，再凈化，之后再高溫、高壓、催化劑作用下生產(chǎn)油類產(chǎn)品。因此，這兩種類型的煤制油工藝就要求使用不同類型的球閥。煤制油直接液化技術(shù)工序便捷、反映條件比較溫和，主要是氣體和液體等，因而在選用球閥時，應(yīng)該選用固定球閥，進而增強其密封性。而煤制油間接液化的對煤種的要求不高，對任何一種煤種都可以液化，而且合成條件要求不高，煤制油轉(zhuǎn)化效率也比較高。但是，煤制油間接液化技術(shù)卻存在著投資大、加工過程、工序復雜等不利因素，而且間接液化比直接液化多出了兩個問題，即腐蝕問題和摩擦問題。因而，在選用球閥方面，可以根據(jù)實際情況采用浮動球閥或者是固定球閥?？梢姡瑹o論是煤制油直接液化技術(shù)還是煤制油間接液化技術(shù)，在煤制油工藝中，對球閥的要求是密封性要好、耐磨性要好。這主要是因為，在煤制油過程中會產(chǎn)生大量的氣體和液體，尤其是在液化過程中，為了保證液體的質(zhì)量和煉制效率，必須要加強煤制油設(shè)備的密封性。而強調(diào)耐磨性主要是因為，在煤制油工藝中，在煤炭經(jīng)過化學反應(yīng)之后，會產(chǎn)生大量的介質(zhì)，即煤渣。煤渣的大量存在，在對球閥產(chǎn)生摩擦后，并使球閥的密封性降低，因此，在強調(diào)球閥的作用時，耐密性也就成為了必須考慮的因素之一，也就成為選擇球閥的標準之一。而球閥之所以選擇金屬性質(zhì)的，這主要是因為金屬具有耐磨性，質(zhì)量可靠，可以長久地使用。此外，金屬的質(zhì)地堅硬，可以有效地防止腐蝕的發(fā)生。所以，在煤制油工藝中，金屬密封球閥就成為了球閥應(yīng)用的主要選擇[3]。

針對煤制油工藝的流程，即間接液化技術(shù)和直接液化技術(shù)，因為二者的工藝程序不同，因此，在選擇閥門時，就會出現(xiàn)不同的側(cè)重。在間接液化技術(shù)中，由于先要把煤炭氣化之后再凈化，得到的是氣體(氫氣和一氧化碳)，因此，在選擇金屬密封耐磨球閥時，就應(yīng)該選用能保證密封達到理想效果的固定式球閥。之后在反應(yīng)處理和液化過程中，由于對反應(yīng)處理的密封效果要求不高，因此可以選用浮動式球閥，而液化過程是產(chǎn)品成油的最后階段，為了保存效果和控制效果，通常會選用孔徑較大的閥門，這就使得這一階段必須選擇固定式球閥。而在直接液化技術(shù)中，由于是直接加氫完成液化，因此，在這一過程中，就必須使用固定式球閥。

現(xiàn)階段，針對化學工業(yè)中所使用的球閥相關(guān)處理保護技術(shù)，主要是表面硬化處理技術(shù)，包括熱噴涂技術(shù)、表面鍍鉻技術(shù)、超音速噴涂技術(shù)等。采用這些表面處理技術(shù)，可以增加球閥的表面的耐磨性，提高球閥的密封性，而且，在煤制油過程中，還存在腐蝕現(xiàn)象，因此，采用球閥表面保護技術(shù)，也有利于防止球閥的腐蝕。而更為重要的一點是，金屬密封耐磨球閥的選擇，可以增強整個液化設(shè)備的使用壽命，在一定程度上提高生產(chǎn)的質(zhì)量和效益。

4 結(jié)語

綜上所述，我們可以看到，煤制油工藝有效地緩解了我國煤多油少的局面，而金屬密封耐磨球閥完全可以滿足煤制油工藝的各種要求和標準。在煤制油這種環(huán)境比較苛刻的工藝中，只有選擇適當?shù)?、使用高質(zhì)量材料的金屬密封耐磨球閥，才能保證煤制油工藝穩(wěn)定健康的發(fā)展。也只有選擇適當?shù)摹⒏哔|(zhì)量的金屬密封耐磨球閥，才能提高煤制油工藝的水平和質(zhì)量，從而保證煤制油工藝持續(xù)為緩解我國能源緊張的不利局面作出貢獻，使我國社會經(jīng)濟發(fā)展暢通無阻，更上一層樓。

[1]劉君瑞，梁濤.煤化工產(chǎn)業(yè)及其硬密封球閥的選型運用探討[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015.04:84-85.

[2]張娜，丁紅，樂精華，張滿栓.PTA裝置用高溫耐磨金屬密封球閥的研究[J].閥門，2013.05:25-26.

[3]王樹宏，楊效禮，樂精華.煤化工用金屬密封球閥的選型及應(yīng)用[J].閥門，2012.05:15-18.