化学産業は非常に多様であり、既知の製品が 60,000 を超えており、化学物質はバルブ材料の選択、構造、設計に影響を与える可能性があります。すべての産業分野と同様に、化学用途向けのバルブの設計と製造には、安全、効率的、信頼性の高いプロセス操作などの要素を考慮する必要があります。
石油化学およびポリマー部門
化学産業において、石油化学製品は最大の市場セグメントの 1 つであり、オレフィン (エチレン、プロピレン、ブタジエン) と芳香族化合物 (ベンゼン、トルエン、キシレン) が含まれます。これらは、スチームクラッキングによって生成されるエチレンなどの幅広い製品の製造に使用され、エチレンはさらに重合されてポリエチレンやその他のエチレンベースの誘導体が生成されます。
エチレンはコールドゾーンに入る前に、通常、モレキュラーシーブベッドを使用して乾燥されます。これらの乾燥ベッド周囲のバルブは、吸着および再生サイクル中にさまざまな熱条件にさらされます。コールドゾーンでは、バルブは低温と高い圧力降下に耐える必要があります。燃料ガス制御の場合、グローブ バルブが主なソリューションですが、調整可能な範囲の要素を考慮すると、セグメント化されたボール バルブも実行可能な代替手段となります。コールドゾーン内では、低温および高い圧力損失の用途に対応できるバルブが必要です。ここでは、ノイズとキャビテーションを除去するために多段トリムを備えたグローブバルブが採用されています。
グローブバルブ用多段アンチキャビテーションバルブ内部構造
金属シート付きボールバルブは、蒸気分解ユニットの乾燥機に最適なソリューションです。これらのバルブは、重大な温度変動や頻繁なサイクルに対応できます。他のバルブ設計と比較して、ロータリーバルブは操作が簡単で、コンパクトな構造を特徴とし、複数の方向オプションを提供します。
重合プロセスには、ポリマー、樹脂、触媒残留物を含む流体媒体の取り扱いが含まれます。これらの流体はバルブ キャビティ内に蓄積し、バルブの機能を損ない、プロセスの中断を引き起こし、プラントに重大な損失をもたらします。さらに、サイクル数が多い（年間最大 150 万サイクル）ことが大きな課題となります。乾式触媒を扱う触媒システムを囲むバルブは、内部コンポーネントの深刻な腐食に直面します。安全性と環境への懸念から、逃散排出物やシート漏れに対処することも重要です。
同様に、アンチソリッドシート機能を備えた金属シートボールバルブは、優れた性能を発揮します。非固形シート設計により、シート領域へのメディアの侵入を防ぎます。バルブ本体とシート間の密着性とスクレーピングシート設計の組み合わせにより、蓄積した粒子の除去に役立ちます。その結果、セグメント化されたボールバルブはポリマースラリーに対して非常に効果的であることがわかります。
耐固体シートと活荷重パッキンを備えたボールバルブ
パラキシレンなどの主流媒体を扱う芳香族ユニットはバルブ表面に堆積し、摩擦が増大し、摩耗が加速される可能性があります。特定の分離プロセスでは、バルブの開閉サイクルが頻繁に行われるため、正確な制御が要求されます。一般的なソリューションには、スクレーピングシート設計を備えた金属シート付きボールバルブや、激しい浸食に耐える特殊なコーティング材料を備えたセグメント化されたボールバルブや偏心ロータリープラグバルブが含まれます。トリプルオフセットバタフライバルブは、ベンゼンおよびトルエン抽出プロセスの溶液にも適しています。
肥料・農薬部門
農薬分野では窒素肥料が市場シェアの50％以上を占め、その中でもアンモニアが主要成分となっています。アンモニアの合成には窒素と水素が必要です。水蒸気改質装置からの水素と窒素の混合物は合成ループに入り、そこで 2200 ～ 4400 psi (150 ～ 300 bar) の合成圧力まで 2 段階の圧縮を受けます。アンモニア変換プロセスでは、温度と圧力のバランスが必要です。触媒の有効性を確保するには、750°F (400°C) の温度が必要です。
水素とアンモニアの高温と高圧は、どのバルブにとっても重大な課題となります。処理された媒体の毒性を考慮すると、排出制御は重要です。トリプル オフセット バタフライ バルブは、アンモニア合成回路の隔離と制御に理想的なソリューションを提供します。この設計により摩耗が最小限に抑えられ、耐用年数が延長され、厳しい条件下でも確実に遮断されます。
トリプル偏心メタルシートバタフライバルブ
超硬バルブシートの使用により摩耗が軽減され、超高速流量が可能になります。これらのシートは通常、バルブ プレートとシャフトを分解することなく交換可能です。ライブロードステムシールが標準装備されており、バルブは安全性レベル SIL3 を達成するために火災試験と緊急停止認定を受けています。
特殊化学品の台頭
太陽光発電産業の急速な成長により、ポリシリコンが重要な原材料として機能する太陽光発電パネルの需要が大幅に増加しました。ポリシリコンは長い間、半導体製造の重要なコンポーネントでした。典型的なポリシリコン製造プロセスでは、原料として SiO₂ (石英砂) を使用して、MG-Si としても知られる冶金グレードのシリコンを製造します。 MG-Si は、炭素の存在下で電気炉で得られます。この工程では、シリコン粉末、塩素ガス、水素ガス、塩化水素、トリクロロシラン、ジクロロシラン、塩化ケイ素などの原料、中間生成物、副生成物が生成されます。水素とトリクロロシランは引火性があり、塩化水素は腐食性が高く、四塩化ケイ素は急性毒性があります。したがって、バルブの設計では、これらの特殊な媒体、特に研磨性の高いシリコン粉末を処理する必要があります。これらすべての化学物質は、原材料の消費を最小限に抑え、全体の効率を高めるために捕捉および回収する必要があります。
回転ステムの動作、活荷重グランドパッキン、および固有の火災安全設計は、現在のすべての排出ガスおよび火災安全基準に準拠する必要があります。ソフトシートボールバルブは、シート材料として分子強化PTFEを使用したポリマーフレキシブルリップシール設計を特徴としており、ハイサイクル動作下でも長期的なソリューションを提供します。
需要の高い無機化学プロセス
二酸化チタン (TiO₂) は、バルブ要件が厳しいもう 1 つの用途です。この材料は、塗料製造、製紙、プラスチック、ゴム、セラミック、および繊維製品の白色顔料として一般的に使用されます。二酸化チタンは、イルメナイトまたは天然または合成のルチル鉱石から生成されます。湿式硫酸プロセスでは通常、イルメナイトベースの原料が使用されますが、高温塩化物プロセスでは一般にルチルベースの原料が使用されます。
製造プロセス全体で、バルブは高温、研磨剤スラリー、腐食環境にさらされます。超硬コーティングとベローズシートを備えた金属シート付きボールバルブは、高温遮断用途に適しています。研磨スラリーを扱う場合、高度なエラストマー技術を備えた頑丈なピンチバルブは、システム内の遮断および制御用途に理想的な選択肢です。テーパードスリーブとインテリジェントポジショナーにより制御性がさらに向上し、メンテナンス間隔の延長とメンテナンスコストの大幅な削減に貢献します。
ピンチバルブ
クロールアルカリもバルブにとって難しい用途の 1 つです。塩素は保管および輸送のために液化され、その後処理のために気化されます。液体塩素の場合は、CS バルブボディとモネル合金インターナルを備えたバルブを推奨します。ライブロードパッキンを備えたダブルオフセットバタフライバルブは通常、漏洩を防ぐために使用されます。
液体塩素を蒸気に変換するプロセスでは、制御された条件下で熱を加える必要があり、気化器セクションで生成される蒸気の温度は熱水または蒸気を調整することによって維持されます。ねじ付きエンドボールバルブは、大部分のドレンバルブや隔離バルブに使用されますが、温度調整が必要な場合にはロータリーボールバルブが使用されます。
さらに、PFA でライニングされたボール バルブ、バタフライ バルブ、ダイヤフラム バルブは、腐食を防ぐために塩水の調製や苛性ソーダの製造に広く使用されています。
