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天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤，空乏其身，行拂乱其所为。——《孟子》

分子筛系统控制阀的选型与应用

摘要：本文探索并分析了煤化工液氮洗装置分子筛系统控制阀门的设计要

求，选型，及应用效果。详细剖析了提升杆轨道球阀的结构原理特点，从实际应

用的角度，详述了使用中对阀门维修过程，及应用中阀门定期保养和需注意事项。

关键词：分子筛轨道球阀阀门维修

一、概述

在现代化煤化工装置系统中，原料气净化多采用低温甲醇洗，液氮洗工艺系

统完成。经低温甲醇洗处理后，原料气体中仍含有微量的二氧化碳和甲醇，为防

止其在液氮洗低温下凝结堵塞冷箱内板翅式换热器。因此，在原料气进入液氮洗

系统冷箱前，需先脱除工艺气体中的甲醇和二氧化碳。一般采用分子筛系统进行

吸附脱除，分子筛装填在吸附器内，一般设两套。一套吸附工作，一套再生，交

替运行，切换周期为24小时。由DCS系统通过程序控制现场多台阀门的运行，

实现两台分子筛的自动切换。吸附器的工作温度为-61.5℃/200℃，工作压力

5.35/0.42MPa，再生气量为4500Nm3/h。分子筛系统能否正常工作，主要决定因

素系控制阀门的稳定可靠运行，由于工艺的高温高压等特点，因此对阀门提出了

更高要求。

二、分子筛系统控制阀门的选型

1.分子筛系统对阀门的技术要求

1.1频繁动作：其阀门要求每天开启数次，无间断运行1至2年；

1.2温度变化大：每个开关行程，系统温度都要历经从零下到几百度的变化。

1.3磨蚀现象：系统正常运行的情况下，干燥剂等会产生的粉尘将引起运动

部件的过早磨损；

1.4绝对的紧密封：任何一个工艺阀门的泄漏都将给分子筛操作带来不利的

影响，能源将会由于热的再生气体漏到吸咐循环而被浪费，或者当湿气漏到再生

循环使系统失去效率而导致整个循环过程延长。

1.5低压差条件下的密封性：为了避免损坏吸咐床，开关阀常在低压差条件

下操作，弹簧加载或靠管线压力帮助密封的阀门在这种条件下将产生泄漏。

2.阀门的选型

由于分子筛系统工艺控制要求苛刻，能满足工艺要求的阀门较少。普通调节

阀因主要用于通过流体的压力或流量的调节控制，此类阀门应用在分子筛系统无

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法满足零泄露的要求；气动蝶阀密封性能差，部分工厂选择三偏心蝶阀，控制精

度差；球阀基本能满足使用要求，化工装置中常用球阀一般有两种结构：一种为

浮动球阀，另一种为固定球阀。美国喀麦隆公司生产的ORBIT系列轨道球阀，

因其制造工艺技术先进，设计独特，经久耐用，市场占有率很高。下文将以此阀

为例，详细介绍轨道球阀的结构原理、特点及应用。

3.轨道球阀的结构原理

阀杆提升式轨道球阀的技术关键在于其独特的构造，如图一所示：主要部件

由阀芯、阀体、阀座、阀杆、阀杆导向销、销钉、阀盖等构成。其阀杆上有螺旋

槽，下端为前后平行的楔形面。

当阀杆受作用力向上提升时，此时阀杆导销与阀杆上螺旋形导槽直行程段限

制阀杆只做上升运动，使阀球向左偏移某一角度，阀球与阀座脱离。阀杆继续上

升，使阀杆做90度旋转，同时带动阀杆下部的楔面与阀芯销钉配合带动阀芯做

90度旋转，阀门开启。相反，当执行机构输出力向下，此时阀杆导销与阀杆螺

旋槽配合，使阀杆做90度转动，带动阀杆下部楔面与阀芯销钉配合使阀球做90

度旋转。此时，阀球密封面正对密封槽，随着阀杆继续下降，阀杆下部楔面与阀