從煤制油工藝探析金屬密封耐磨球閥的選型及應用

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

0 引言

在我國，由于能源表現出煤多油少的總特征，導致我國在發展社會主義市場經濟中出現了不少的阻礙。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。而當今社會經濟發展的一個顯著特點就是以石油能源使用為主的工業化時代，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濟的發展帶來一定程度的阻礙。因此，為了有效解決我國原油生產和消耗之間的差距，我國化工企業就有必要進行煤制油工藝的發展，進而緩解這種石油能源供不應求的局面。而在煤制油工藝中，對金屬密封耐磨球閥選擇和應用又有其特定的標準和要求。基于此，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，探討我國煤制油工藝對金屬密封耐磨球閥的類型和應用的要求。

1 煤制油工藝

煤制油工藝是通過化學技術加工煤炭，使之生產出油類產品的技術。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合、組合形態而已。因此，煤制油通過化學加工過程，完全可以實現。當前煤制油工藝在我國和國際上的發展概況主要由直接液化技術和間接技術為主導。而國內國家政府的調控對煤制油工藝則有著很大的影響力。

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

2 球閥

球閥，顧名思義，是以球體為主要關閉開關，利用驅動裝置驅動球體而實現開和關的閥門。按照使用的球閥結構，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軸一體，這種類型的球閥的優點就是在球閥進行開和關時，不受壓力的影響而使球體向閥門移動的效果。因而，固定式球閥主要應用于高壓、大孔徑設備中。固定球閥在進行工作時，閥前流體壓力在球體上產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，固定球閥的轉矩小、閥座變形小、密封性能穩定、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，并且由于流體所產生的作用力不均勻，使得浮動式球體會出現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]。

在煤制油技術中，球形閥門的使用又有一定的特殊性，主要體現在，煤炭原料和石油產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，另一種則是間接液化技術，這兩種類型的主要區別就在于煤制油工序的差別。煤制油直接液化技術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、催化劑作用下生產油類產品。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，煤制油轉化效率也比較高。但是，煤制油間接液化技術卻存在著投資大、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，可以根據實際情況采用浮動球閥或者是固定球閥。可見，無論是煤制油直接液化技術還是煤制油間接液化技術，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，為了保證液體的質量和煉制效率，必須要加強煤制油設備的密封性。而強調耐磨性主要是因為，在煤制油工藝中，在煤炭經過化學反應之后，會產生大量的介質，即煤渣。煤渣的大量存在，在對球閥產生摩擦后，并使球閥的密封性降低，因此，在強調球閥的作用時，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的，這主要是因為金屬具有耐磨性，質量可靠，可以長久地使用。此外，金屬的質地堅硬，可以有效地防止腐蝕的發生。所以，在煤制油工藝中，金屬密封球閥就成為了球閥應用的主要選擇[3]。

針對煤制油工藝的流程，即間接液化技術和直接液化技術，因為二者的工藝程序不同，因此，在選擇閥門時，就會出現不同的側重。在間接液化技術中，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。之后在反應處理和液化過程中，由于對反應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。

現階段，針對化學工業中所使用的球閥相關處理保護技術，主要是表面硬化處理技術，包括熱噴涂技術、表面鍍鉻技術、超音速噴涂技術等。采用這些表面處理技術，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，還存在腐蝕現象，因此，采用球閥表面保護技術，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備的使用壽命，在一定程度上提高生產的質量和效益。

4 結語

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。在煤制油這種環境比較苛刻的工藝中，只有選擇適當的、使用高質量材料的金屬密封耐磨球閥，才能保證煤制油工藝穩定健康的發展。也只有選擇適當的、高質量的金屬密封耐磨球閥，才能提高煤制油工藝的水平和質量，從而保證煤制油工藝持續為緩解我國能源緊張的不利局面作出貢獻，使我國社會經濟發展暢通無阻，更上一層樓。

[1]劉君瑞，梁濤.煤化工產業及其硬密封球閥的選型運用探討[J].中國高新技術企業，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用[J].閥門，2012.05:15-18.