1　引言
                                  
    近年來，聚酯行業在中國發展迅速，因而帶動其原料PTA(精對苯二甲酸)行業的發展，很多企業紛紛投資于PTA裝置的建設。由于PTA生產工況較為復雜，所以應用的儀表種類繁多，若儀表選型、材質選擇錯誤，輕則造成介質泄漏、儀表損壞，重則引起裝置停車甚至發生嚴重事故，在各類儀表的選型中，尤為重要且較為復雜的當屬控制閥。
    在PTA裝置中，應用的控制閥種類繁多且材質也不盡相同，其投資占整套裝置現場儀表近50%。控制閥的選型不當經常發生，進而影響裝置的正常生產，成為PTA生產的瓶頸之一。筆者工作至今，一直從事PTA工程設計中儀表方面的設計工作，現將控制閥選型心得淺述一二。

2　控制閥閥體形式的選擇
                                  
    PTA流程由于其介質的多樣性和流程的復雜性，裝置中應用的閥門種類也較為多樣，如某類工藝的PTA裝置中就應用了近10種類型的閥門約380臺。其中常見的幾種類型如下。
    2.1　直通單座控制閥
    這類閥門屬于20世紀60年代的產品，由于其調節性能優越、泄漏量小且結構較為簡單，所以在各類裝置中大量采用，也廣泛應用在PTA裝置大部分介質的控制中，這些介質絕大部分為潔凈的氣相或液相介質，如氮氣、冷卻水、PX(對二甲苯)、醋酸等。固體粉料介質或含有固體顆粒的介質則應避免使用此類閥門，以免造成閥門堵塞甚至因介質破壞密封面而造成泄漏。
    另外值得一提的是，在單座控制閥的基礎上發展的直通雙座控制閥，這類控制閥的不平衡力小，允許壓差大，并且流通能力也比同口徑的單座閥大。但是由于受加工限制和溫度變化的影響，上下兩個閥芯不能完全保證同時密封，所以此類閥門泄漏量大，易引起事故，并且由于其結構復雜，不便于維護及維修。在PTA裝置的選型中，盡量避免選擇此類閥門。
    2.2　球閥
    主要是指O型球閥，屬于角行程類閥門。這類閥門采用雙密封結構，其最顯著的特點就是密封能力強，泄漏量小，并且響應迅速，執行動作快；閥門口徑一般與工藝管道直徑相同，流阻低；可調比高但是流量特性并不優越。正是由于上述特點，所以球閥往往用于兩位式開關控制。在PTA裝置中絕大部分緊急切斷及順序控制的工況都是通過球閥完成的。雖然在很多文獻中曾提到球閥的另一個優點是介質流向的任意性，但是筆者在選型的過程中發現并不能完全信任這類說法，可能因為供貨廠商的制造理念和工藝的不同而確定了介質流向的惟一性，球閥前后的密封結構不盡相同，這一點在閥門現場安裝的過程中尤為值得注意。
    2.3　V型球閥
    V型球閥既優化了流量特性，具有很高的可調比，又保留了O型球閥的其他優點，并且還有其自身一個顯著優點，就是V型缺口與閥座之間有剪切作用，特別適用于黏稠性介質、含有固體顆粒的介質或是纖維類介質的控制。這個優點正好滿足PTA裝置中固體漿料控制的要求，因而V型球閥在PTA裝置中得到了大量和廣泛的應用，成為繼直通單座控制閥之后第二大應用數量的調節類閥門。
    2.4　偏心旋轉閥
    亦稱為凸輪撓曲閥或3偏心蝶閥，具有密封性能好、流通能力大、使用壽命長、調節性能高等特點，并且還具有一定的自清潔功能，使它更加優于其他類閥門。除此之外偏心旋轉閥也具有一定的剪切功能，所以大有取代V型球閥之勢。但是由于其密封面的制造工藝要求較高，所以在小口徑的情況下，其價格要高于V型球閥。偏心旋轉閥在PTA裝置中也得到了很多應用，尤其是在大口徑、需要實現快速聯鎖切斷的工況下，偏心旋轉閥更是成為首選。筆者翻閱了一些文獻資料以及廠家樣本，部分說法稱偏心旋轉閥可用于任意流向介質，也有部分說法稱推薦安裝于流閉工作狀態，這樣做是為了減少顆粒物對密封面的沖刷從而延長使用壽命。考慮到此種情況，筆者在閥門的選型工作中，參考了后一種說法，對于工藝不要求流閉工作狀態的工況，還是優先選擇了V型球閥。
    2.5　蝶閥
    結構較為簡單，特別適合于大口徑、大流量、低差壓的工況，由于其同樣具有一定的自清潔功能，所以可用于大部分潔凈以及有懸浮顆粒物的介質，但是應用時需考慮這類閥門泄漏量大的問題，以及在大壓差下工作會出現閥板關死后打不開、小開度下工作易震蕩的特點。在PTA裝置中，蝶閥主要應用在部分大口徑的工況下，特別是一些放空管線以及冷卻水、除鹽水等的供料總管上。
    2.6　閘板閥
    多用在CTA，PTA等固體粉料的工藝管道上，連接形式可有多種選擇，但是一般同蝶閥一樣多選用法蘭夾持式。此類閥門在選型中應考慮閘板結構形式，有單閘板和雙閘板之分，雙閘板堅實且不易變形，但是價格較單閘板閥門亦有較大提高。
    2.7　角閥
    角閥因其閥體一般為直角結構形式而得名。這類閥門在PTA裝置中雖然數量少但是其投資卻絲毫不低于上述任何一類閥門。這類閥門在PTA裝置中擔負著CTA，PTA漿料管線以及部分反應器、結晶器沖洗管線的控制和切斷的任務，這些介質一般都具有高溫、高壓、腐蝕性強的特點，并且往往是固體懸浮物、氣相、液相共存的介質，所以閥門經常面臨易堵塞、易氣蝕、強腐蝕、強沖刷的苛刻工況，故而其材質、連接方式、連接尺寸、流通能力、防氣蝕能力、自清潔能力、密封性能等都成為選擇此類閥門需要詳細考慮和嚴格要求的參數，部分參數于下文中將有詳細的闡述。
    2.8　套筒閥
    因其閥芯與閥座的特殊設計，可有效降低氣蝕現象，并且在減噪性能上明顯優于其他類閥門，但不適用于含有固體顆粒物的介質，故而在PTA裝置中多用于蒸汽介質的工況。下面就閥門的其他通用參數分別予以介紹。
    

3　控制閥材質的選擇
    

    材質作為控制閥一項重要參數，在選型時應引起高度重視，盡量做到既不低選引起嚴重腐蝕，又不高選增加投資。PTA裝置中工況復雜，介質類型較多，所以材質的選擇有很大難度，以下筆者僅結合在選型工作中的經驗淺述自己的觀點和看法。
    控制閥材質選擇的總體原則是閥體材質與所連接的工藝管道材質相同或高出一個等級，閥芯、閥座、閥桿等與介質接觸的關鍵部件材質至少與閥體材質相同或高出一個等級，執行機構、定位器外殼等非接液部件的材質根據環境狀況適當選擇。在PTA裝置中，導致腐蝕的主要介質是含有氫溴酸以及醋酸的介質，并且其腐蝕性隨著溫度的升高而增強，所以用于這類介質的控制閥材質也因溫度的不同而不同。筆者在進行選型工作中大致參考的原則：溫度小于100℃時選擇不銹鋼316L；溫度在100～135℃之間時選擇雙相鋼2205或哈氏合金C276；溫度大于135℃時選擇鈦材。對于其他介質，控制閥材質的選擇詳見表1所列。由于各國材料牌號標準以及各生產廠家遵循的牌號標準各不相同，這也給控制閥的選型工作帶來了一定麻煩，表1中另列出了幾種在PTA裝置中常用的材質及其在幾個不同國家的牌號。
                              表1　PTA裝置控制閥材質選擇及材料牌號對照表

                                 
    表1列舉的材質在一套PTA裝置中不一定全都會采用，每一種介質適用的材質也并不一定是惟一的，具體使用哪一種材質與裝置投資、日常維護等因素都有關系，為此在表1的基礎上另有如下補充。
    a)304/304L，316/316L的區別與選擇。316和316L不銹鋼是含鉬不銹鋼種，316L不銹鋼中的鉬含量略高于316不銹鋼，由于鋼中的鉬元素，使得316/316L不銹鋼總的性能優于304/304L不銹鋼；此外316/316L不銹鋼還具有良好的耐氯化物侵蝕的性能；316L不銹鋼的耐碳化物析出的性能比316不銹鋼更好，因而相比316不銹鋼，316L不銹鋼可用于更高溫的狀況；316/316L不銹鋼都具有良好的焊接性能，但是316不銹鋼的焊接斷面需要進行焊后退火處理，而316L不銹鋼則不需要進行焊后退火處理。根據上述特點，在PTA裝置中，對于閥芯、閥座、閥桿等關鍵部件還應盡量保證其最低選擇材質為316L不銹鋼。
    b)考慮各種可能發生的工藝狀況選擇閥門材質。
    在工藝專業提交給儀表專業的條件表中，其工藝參數往往只是正常生產情況<