簡述了在尿素生產過程中，P4調節(jié)閥的作用，普通P4調節(jié)閥使用壽命短的原因，介紹了兗礦嶧化公司采用HTP新型調節(jié)閥的應用情況。

1、前言

　　采用水溶液全循環(huán)法進行尿素生產的裝置，在儀控系統(tǒng)中有一個非常重要的調節(jié)閥，那就是尿素合成塔出口壓力調節(jié)閥，即我們通常所說的P4閥。它安裝在尿素合成塔頂出口管線上，尿素合成塔的反應混合物(內含有尿素、甲銨、氨、水、二氧化碳等)在20MPa壓力下經(jīng)此調節(jié)閥減壓至1.77MPa后進入預蒸餾塔。

　　尿素工藝生產條件決定了P4閥的結構特點。合成塔內壓力約為20MPa，化學反應劇烈，壓力波動大，而且受到入塔物料壓力的影響;介質流速高，波動影響大;介質溫度較高，但溫度降低后易結晶，不宜設置旁路閥;塔體及管線在生產中有一定振動;壓力從20MPa驟減至1.77MPa，壓差高達18.23MPa，帶來嚴重的閃蒸和氣蝕現(xiàn)象;介質中的甲銨具有強烈的腐蝕性;在線維護風險大，閥門如大幅度開關會造成合成塔超壓或中壓系統(tǒng)超壓，引起大范圍的工藝波動甚至引發(fā)事故等等。生產過程中對調節(jié)閥的影響因素，其中氣蝕和腐蝕的影響最大。真空技術網(wǎng)(http://www.mp99x.cn/)認為這些條件要求所選用的P4調節(jié)閥應具有耐高壓、耐高溫、抗振動、耐沖刷、耐腐蝕、密封性好和可好維護等特點，另外還要配備高效齊全的附件，如定位器和手輪機構等。

　　高壓調節(jié)閥通常是指PN≥16MPa的閥，該閥使用中存在的主要問題不是壓力特別大，而是壓差特別大時，對閥芯、閥座產生嚴重的氣蝕和腐蝕，P4閥的閥芯材質經(jīng)歷了多次的換代更新，仍然不能完全保證抗腐蝕性能，每次大修必須拆檢。

2、P4調節(jié)閥壽命短的主要原因

　　整閥的壽命極短，一般的閥僅能用上1～2個月。

　　(1)沖蝕：在節(jié)流口，介質高速流動，具有強大動能，它可以很快將閥芯、閥座沖出流線型的細槽。尤其在小開度時，節(jié)流間隙小，節(jié)流速度達到最大值，巨大的沖刷作用會破壞鈍化型金屬的表面鈍化膜，并妨礙其再鈍化，腐蝕速度急劇增加。

　　(2)氣蝕：當介質流過節(jié)流口時，其速度急劇增加，壓力急劇下降，當壓力低于飽和蒸汽壓時，液體就會閃蒸出氣體來，形成氣液雙相流動，氣體裹夾著未氣化的液滴，以極高的速度撞擊閥芯，對閥芯造成了巨大的破壞，使閥芯表面產生蜂窩狀的凹坑，從而在很短的時間內造成嚴重的物理性損傷。并且整個過程伴隨有較大的振動和噪聲。

3、兗礦嶧化公司使用P4閥的情況

　　3.1、原來所用ZMBS高壓P4閥存在的問題

　　(1)該P4閥均采用平面密封，密封主要靠石棉、四氟密封墊，由于該閥的閥前閥后壓差較大，常常導致上、下閥蓋與閥體的密封面以及導向套的下密封面和閥座的上密封面與閥體接觸面產生滲漏，墊片破損后甚至發(fā)展為噴漏。

　　(2)該P4閥的導向套為單一功能的過渡導向，且較短，在入口壓力較大的情況下，閥芯的導向不穩(wěn)定，使閥芯和閥座摩擦發(fā)卡、嚴重偏磨凹陷，直接影響調節(jié)品質。

　　(3)該P4閥的閥桿較細，在壓差較大的情況下易產生彎折，甚至在閥芯和閥桿連接處斷裂，嚴重時可能造成合成塔超壓的不良后果。

　　(4)尿液結晶較為常見，一般發(fā)生在填料函處，從而造成閥桿動作不靈活，致使P4閥無法正常運行。

　　3.2、采用HTP新型P4調節(jié)閥的情況

　　2007年，公司相繼對兩套尿素生產裝置中的關鍵設備尿素合成塔進行更換，安裝了直徑1400mm、40m3的新尿塔，借此機會，經(jīng)過多次考察對比，認真考慮反復衡量，選用了重慶南坪自動化儀表廠生產的HTP-320K型新一代尿素專用高壓調節(jié)閥。

　　HTP新型尿素專用調節(jié)閥是該廠集多年生產高壓P4閥的經(jīng)驗，并在消化吸收引進大化肥裝置先進技術基礎上研制開發(fā)具有自主知識產權的專利產品，與原P4閥比較，具有抗震性能好，噪音低、耐沖刷、抗腐蝕、能承受高壓差、壽命長、使用可靠、維修方便等諸多優(yōu)點。

　　(1)執(zhí)行機構：執(zhí)行機構采用國外技術，結構更緊湊輕巧、輸出力大、運行平穩(wěn)、強度更好，而且減少了高度、質量，安裝維護更加方便。

　　(2)閥內組件：閥內組件采用雙導向結構，導向套和籠式為一體式，伸長了導向距離，保證了在運行中閥芯、閥座的同軸度。利用籠式分散節(jié)流，起到了多級降壓、抑制渦流的作用。同時閥桿的加粗，更增強了抗沖擊能力，克服了在瞬間高壓差下導致閥桿彎折現(xiàn)象。

　　(3)閥體和組件的密封：將所有的平面密封設計為斜面SR球面線密封，不再使用密封墊。使上述各密封面不再產生滲漏與噴漏，更換任何一個零件很容易達到不滲漏，保證了在高壓狀態(tài)下密封的可靠性。更換、維護閥內組件更為方便，減少了工作強度。

　　(4)閥芯、閥座材質：決定高壓P4閥抗沖刷、耐腐、耐高壓差的主要因素是閥芯、閥座材質和金屬的物理處理。目前，國內化肥行業(yè)中使用的P4閥，閥內組件材質均采用A4鋼，這種材料在該閥上使用，開車工況較好的狀態(tài)下，閥芯、閥座使用壽命一般在一個大修周期，有的會長些。而采用新材料U3鋼材用于P4閥的芯、座制作，在同工況下使用，壽命可延長一倍或一倍以上，降低了使用成本。U3鋼除具有A4鋼的所有元素成分外，又新增加了耐尿液元素，更具有抗沖刷、耐蝕能力。

　　另外，針對北方寒冷的天氣，尿液在低溫下易結晶的實際情況，該閥可以制造成帶保溫夾套式結構，使介質溫度不致于降低到結晶點，從而保證了調節(jié)閥運行的靈活性。

　　自2007年投運以來，新型P4閥真正體現(xiàn)出了上述優(yōu)點，達到了操作自如、彈性較大、運行周期較長、適應性強、安全可靠和系統(tǒng)穩(wěn)定的工藝技術要求，沒有因為閥本身的原因造成影響生產的情況發(fā)生，保證了尿素生產的穩(wěn)定運行，閥內件使用周期大大延長，大大降低了維護工作量，給公司帶來了一定的經(jīng)濟效益。