Запорная арматура для газообразного водорода

Водород представляет собой очень важный вид химического сырья.

Примерно половина всего объема его добычи используется на производство аммиака, четверть – на производство метанола, остальная часть – в гидрогенизационных процессах нефтепереработки.

Производство водорода осуществляется двумя методами:

• каталитическая паровая конверсия с использованием водяного пара;
• окислительная конверсия с использованием кислорода воздуха.

Часто эти процессы совмещают, включая дополнительно разные виды очистки сырья, для получения технического водорода, который впоследствии идет на производство аммиака.

Каталитическая паровая конверсия протекает с поглощением тепла при температуре _~ 850⁰ и давлении 2-2,5 МПа.

Окислительная конверсия метана для получения водорода протекает с большим выделением тепла. Сырьем может служить любое углеводородное сырье, вплоть до тяжелых нефтяных остатков. В этом случае получают сырьевую смесь H₂+H₂ или H₂+CO.

То есть, весь процесс производства водорода протекает по схеме:

• очистка сырья от примесей серы;
• каталитическая конверсия метана;
• каталитическая конверсия CO (протекает в два этапа);
• очистка водорода от примесей (CO, CO₂ и метана);
• компримирование водорода.

Компримирование (или повышение давления газа) необходимо для дальнейшей транспортировки по трубопроводам, закачки на газонаполнительные компрессорные станции для заправки автомобилей и т.д.

Водород используется в промышленных процессах:

• для охлаждения турбогенераторов в электроэнергетике благодаря своей высокой теплопроводности;
• в металлургии для получения чистых металлов благодаря тому, что водород умеет «восстанавливаться», притягивая к себе атомы кислорода из оксидов металлов. Например, при производстве вольфрама, молибдена, меди водород просто необходим.
• пищевая промышленность, производство маргаринов, упаковка;
• мыловаренные заводы;
• фармацевтика, всем известная перекись водорода;
• космос, благодаря тому, что при сгорании водород освобождает колоссальное количество энергии.

Удивительные свойства водорода привели к тому, что ученые стали его рассматривать, как основной источник энергии в будущем. Ведь ресурсы газа и нефти постепенно истощаются, а водород можно получать в любых количествах.

В смысле экологии водород совершенно безвреден, единственным продуктом сгорания является вода, которую опять-таки можно запустить на производство водорода…

Но есть одно «но»…

Водород очень взрыво- и пожароопасен.

Арматура, используемая для подачи и перекачки водорода должна обладать целым рядом специфических свойств.

Требования к ней:

• надежность (легкость закрытия после длительного нахождения в открытом состоянии);
• долговечность;
• герметичность по штоку.
• обслуживающая арматура должна быть взрывобезопасной;
• герметичность в затворе;
• коррозионная стойкость корпусных деталей.

Когда мы говорим о герметичности в закрытых помещениях, то более важным становится герметичность прокладочных соединений, сальников или сильфонов. Газ, просочившийся сквозь неплотные сальники, в определенной концентрации может быть взрывоопасен (возгорается при контакте с кислородом), вреден для обслуживающего персонала и нарушает коррозионную стойкость оборудования.

Для герметизации фланцев конструктивно используют соединение «шип – паз» или «выступ-впадина». За счет такой комбинации создается абсолютная герметичность соединения.

Зазор подвижного соединения шпиндель-корпус (или уплотнение по штоку) уплотняется сильфоном. Сильфон исключает утечки по штоку и является обязательным требованием для таких сред, как водород.

Долговечность сильфона определяется его напряженно-деформированным состоянием. Для запорного клапана ARI-FABA сильфон изготовлен из высоколегированной стали X 6 Cr Ni Mo Ti 17122. В маркировке стали буква X обозначает, что это высоколегированная сталь, следующая цифра показывает содержание углерода, последующие знаки показывают химические легирующие элементы. Более того, сильфон уплотнен дополнительным сальником. В ARI-FABA – SUPRA сильфон дополнительно одевают в защитный стальной кожух, что дает возможность работать запорному клапану в особо агрессивных средах.

Материал корпуса для запорной арматуры на газопровода выбирается из расчета среды с Ph 8-13, т.е. щелочная. Поэтому лучше всего использовать высоколегированные коррозионностойкие стали. Для более нейтральной среды можно использовать ковкий чугун.

Если требуется автоматизация управления арматурой применяются приводы.

Дополнительным приводом может служить электрический и пневматический привод.

Требования к приводам и навесному оборудованию для водорода:

• открытие и закрытие запорной арматуры при конкретном перепаде давления;
• сигнализация о крайних положений запорной арматуры;
• возможность автоматического управления запорной или регулирующей арматурой; в т.ч. дистанционного управления;
• при отсутствии электроэнергии или пневмопитания возможность ручного управления;
• взрывобезопасное исполнение приводов и навесного оборудования.

ARI-Armaturen может предложить электрические и пневматические приводы. На электрических приводах, для предотвращения привода от действия высокой температуры, устанавливают специальные термовыключатели или РТС термисторы. Термовыключатели разрывают электрическую цепь при превышении температуры обмотки 140C. Время задержки в этом типе приводов сведен к min, для этого в электропривод встраивают систему AUMA MATIС, благодаря которой двигатель немедленно отключается. Штекерное соединение снабжено взрывонепроницаемой оболочкой. Приводы и навесное оборудование должно быть выполнено по требованию ЕЕх d (взрывонепроницаемая оболочка).

Для обеспечения безопасной работы арматуры, на корпусе ( приводах) обязательно ставят соответствующие маркировки.

Завод ARI-EPMATUREN может предложить большой ассортимент арматуры для агрессивных сред, таких как аммиак, водород, пара, жидких сред, масел.

Вы можете обратиться за помощью к нашим инженерам в любое время по адресу эл. почты: info@nomitech.ru