石油化工装置中止回阀的选用

吕纯平 张峰

摘要：止回阀是石油化工装置最常用的阀门之一，选用止回阀时，应根据工艺要求、使用工况、安装位置、安装空间以及经济性综合考虑，此外在石油化工装置设计中还要明确止回阀的材质、端面连接型式、压力等级及执行标准等相关技术参数。为了使选用的止回阀能够满足工艺条件的要求，建议在石油化工装置设计过程中应针对止回阀提出详细的技术规格书。从而使止回阀的选用能够达到最佳综合使用效果。文中，对石油化工装置中止回阀概述，分析影响止回阀类型选用的因素，提出止回阀选用的其他技术指标，以期为石油化工装置中止回阀的选用提供借鉴。

关键词：石油化工装置；止回阀；选用

止回阀是石油化工装置中较常见的阀门类型，石油化工装置中常用的止回阀根据结构型式主要分为升降式止回阀、旋启式止回阀、斜盘式止回阀、双板式止回阀以及轴流式止回阀等，在密封效果、启闭噪音、压力降及生产成本等方面各有不同的优缺点。在石油化工装置设计过程中，影响止回阀选用的因素主要有工艺要求、操作工况、安装空间以及经济性等，此外，还应考虑止回阀材质、端面连接型式、压力等级和执行标准等主要技术指标。止回阀的选用，应综合考虑以上因素，从而达到最佳的使用效果。

1 石油化工装置中止回阀概述

阀门是石油化工装置中重要的管道承压元件，其数量和种类较多，其中止回阀是最常用的阀门类型之一：一般情况下，一套石油化工装置有数千台阀门，其中止回阀的数量约占工艺阀门数量的5%，表1为某10 Mt/a常减压装置用工艺阀门的统计数据。

止回阀的主要功能是防止管道内流体介质倒流，介质顺向流动时阀瓣自动开启，介质逆向流动时阀瓣自动关闭，因此止回阀又称单向阀。石油化工装置中止回阀主要用于以下防止流体倒流的部位：①离心泵和旋涡泵出口管道；②压缩机出口管道；③背压式汽轮机乏汽管道；④进出装置的工艺介质管道（兼做开工引油、停工退油的管道除外）；⑤与可燃气体、液化烃和可燃液体管道、设备连接的公用工程管道；⑥塔顶馏出线注入其他介质（如氨、缓蚀剂、水）的管道；⑦加热炉炉管注入水或蒸汽的管道。

2影响止回阀类型选用的因素

由于止回阀的种类较多，在进行石油化工装置管道设计时，不可避免要涉及到止回阀的选用。止回阀类型的选用是否合理，不仅影响工程建设的投资和装置的正常生产，还会影响管道系统以及设备的安全性。因此，止回阀的选用非常重要，影响止回阀类型选用的主要因素如下：

（1）首先应理解工艺设置止回阀的目的，满足工艺要求。当工艺对止回阀的结构有特殊要求时，一般应在PID（工艺管道仪表流程图）中注明。如往复式压缩机出口管道，工艺会要求采用无冲击式止回阀，其目的是避免由于往复式压缩机的出口压力频繁波动，导致止回阀的阀瓣频繁开启和受到冲击，从而造成止回阀损坏。而对于出口与人口压差大于4.0 MPa的离心泵，工艺一般要求在泵出口管道上设置型式不同的双止回阀。这是由于泵出、人口压差较大，泵突然停止运转的情况下，止回阀的泄漏量较大，为了降低止回阀的泄漏量，同时降低止回阀损坏失效的机率，所以采用两个不同类型的止回阀。

（2）应满足压力降的要求。有些管道对压力降要求特别严格，这些管道上的止回阀就要采用低压力降止回阀，常用的有双板式止回阀等。必要时，还需要进行模拟计算以确定压力降是否满足设计要求。

（3）操作压力要求。对于操作压力特别低的大口径止回阀，若选用标准压力等级的旋启式止回阀或升降式止回阀，可能会由于阀瓣较重，导致正常操作条件下，阀瓣无法打开。而对于操作压力较高的高压止回阀，可选用压力密封阀盖的止回阀。

（4）阀门尺寸的影响。一般，公称直径小于DN50的止回阀常用升降式止回阀；公称直径大于等于DN50、小于DN400时，可选用旋启式止回阀；公称直径大于DN400、小于DN600时，可选用斜盘式止回阀；公称直径大于DN50、小于DNl200时，可选用双板式止回阀。

（5）安装方向的影响。不带弹簧的升降式止回阀应安装在水平管道上；旋启式止回阀和斜盘式止回阀一般安装在水平管道上，也可以安装在介质由下向上流动的垂直管道或倾斜管道上；双板式止回阀、轴流式止回阀则既可以水平安装也可以垂直安装。

（6）安装空间的影响。对于较大口径的止回阀，当安装空间较小时，可以选用对夹双式板止回阀。

（7）经济性的影响。当多种止回阀均能满足要求时，应优先选用结构简单、价格低廉的止回阀。石油化工装置中，用量最大的是升降式止回阀和旋启式止回阀。止回阀的选用，不能只考虑单一因素的影响，往往是多种因素综合考虑的结果。

3止回阀选用的其他技术指标

止回阀的选用除了结构类型外，还要明确其他一些主要技术指标。如材质、端面连接型式、压力等级、执行标准等。

止回阀的阀体、阀盖材质一般与主管一致或相当，当公称直径小于DN50时，阀体、阀盖一般采用锻件；当公称直径大于或等于DN50时，阀体、阀盖一般采用铸件，当然对于苛刻工况，也常采用锻件。阀座密封面和阀瓣密封面材质一般采用不锈钢或硬质合金，当采用带弹簧的止回阀时，还需要明确弹簧材质。阀门材料的化学成分、力学性能、热处理状态、晶粒度、非金属夹杂物、无损检测、耐腐蚀性能等指标应根据使用工况，由设计提出限制和附加要求，以满足特定工况的要求。

止回阀的端面连接型式常用的有法兰连接、承插焊连接、对焊连接和螺纹连接。对于石油化工装置，承插焊连接和螺纹连接一般仅用于公称直径小于DN50的管道，且不得用于发生缝隙腐蚀介质的管道。对于压力等级大于等于CL900的阀门，为减少泄漏点一般采用承插焊连接（公称直径小于DN50）和对焊连接（公称直径大于等于DN50）。止回阀的压力等级一般与管道系统的压力等级一致，当采用螺纹或承插焊连接时，阀门压力等级最小采用CL800。

石油化工装置用止回阀一般采用美国标准或英国标准，常用标准有API 602--2009《石油和天然气工业用公称尺寸小于和等于DNl00的钢制闸阀、截止阀和止回阀》，API 594--2010《对夹式，凸耳对夹式和双法兰式止回阀》，ASMEB16.34_2009《法兰、螺纹和焊接端连接的阀门》以及BS 1868--1975（石油、石化及联合工业用钢制止回阀（有法兰及对焊端）用规范》等。

为了保证止回阀设计的需要和制造质量，从而满足止回阀对使用工况条件的要求，建议在石油化工装置设计过程中针对止回阀提出技术规格书，且规格书的内容应至少包括阀门结构、执行标准、阀门规格、压力等级、阀体材质、阀芯材质、工作温度、工作压力、介质及介质特性、允许压力降、安装位置以及工艺特殊要求等。制造商应根据上述条件和要求，进行止回阀的设计，必要时通过分析计算、计算机流体模拟分析或模拟试验、型式试验等方法验证止回阀的性能，以确保止回阀满足使用工况的要求。

综上所述，止回阀虽然仅仅是一个附件，似乎对系统影响不大，在选型设计和实际采购上普遍不受重视，但通过本文的分析，止回阀的选型设计必须引起给设计师的高度重视，在不同的情况下选用适当的止回阀。

参考文献：

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[3]王兰喜，胡江平.气化炉烧嘴前高压氧气止回阀的选用[J].石油化工设计，2017年2期