อุตสาหกรรมเคมีมีความหลากหลายอย่างมาก โดยมีผลิตภัณฑ์ที่รู้จักมากกว่า 60,000 รายการ และสารเคมีสามารถมีอิทธิพลต่อการเลือก โครงสร้าง หรือการออกแบบวัสดุวาล์ว เช่นเดียวกับภาคอุตสาหกรรมทั้งหมด การออกแบบและการผลิตวาล์วสำหรับการใช้งานทางเคมีจำเป็นต้องคำนึงถึงปัจจัยต่างๆ เช่น การทำงานของกระบวนการที่ปลอดภัย มีประสิทธิภาพ และเชื่อถือได้
ภาคปิโตรเคมีและโพลีเมอร์
ในอุตสาหกรรมเคมี ผลิตภัณฑ์ปิโตรเคมีเป็นหนึ่งในกลุ่มตลาดที่ใหญ่ที่สุด ครอบคลุมโอเลฟินส์ (เอทิลีน โพรพิลีน บิวทาไดอีน) และอะโรเมติกส์ (เบนซีน โทลูอีน ไซลีน) สิ่งเหล่านี้ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่หลากหลาย เช่น เอทิลีนที่ผลิตผ่านการแตกร้าวด้วยไอน้ำ ซึ่งถูกทำให้เป็นโพลีเมอร์เพิ่มเติมเพื่อให้ได้โพลีเอทิลีนและอนุพันธ์จากเอทิลีนอื่นๆ
ก่อนที่เอทิลีนจะเข้าสู่เขตเย็น โดยทั่วไปจะถูกทำให้แห้งโดยใช้ตะแกรงโมเลกุล วาล์วรอบๆ เบดเครื่องเป่าเหล่านี้อยู่ภายใต้สภาวะความร้อนต่างๆ ในระหว่างรอบการดูดซับและการฟื้นฟู ในเขตเย็น วาล์วจะต้องทนต่ออุณหภูมิต่ำและแรงดันตกคร่อมสูง สำหรับการควบคุมก๊าซเชื้อเพลิง โกลบวาล์วคือวิธีแก้ปัญหาหลัก อย่างไรก็ตาม บอลวาล์วแบบแบ่งส่วนยังนำเสนอทางเลือกที่เป็นไปได้เมื่อคำนึงถึงปัจจัยของช่วงที่ปรับได้ ภายในเขตเย็น จำเป็นต้องมีวาล์วที่สามารถจัดการกับการใช้งานที่มีอุณหภูมิต่ำและความดันสูงได้ ในที่นี้ โกลปวาล์วที่ติดตั้งอุปกรณ์ตัดแต่งหลายขั้นถูกนำมาใช้เพื่อช่วยกำจัดเสียงรบกวนและการเกิดโพรงอากาศ
วาล์วป้องกันการเกิดโพรงอากาศแบบหลายขั้นตอนภายในสำหรับโกลปวาล์ว
บอลวาล์วติดโลหะเป็นโซลูชั่นที่ดีเยี่ยมสำหรับเครื่องทำลมแห้งในหน่วยแยกไอน้ำ วาล์วเหล่านี้สามารถรองรับความผันผวนของอุณหภูมิอย่างมีนัยสำคัญและการหมุนเวียนบ่อยครั้ง เมื่อเปรียบเทียบกับการออกแบบวาล์วอื่นๆ วาล์วแบบหมุนนั้นใช้งานง่าย มีโครงสร้างที่กะทัดรัด และมีตัวเลือกหลายทิศทาง
กระบวนการโพลีเมอไรเซชันเกี่ยวข้องกับการจัดการตัวกลางของเหลวที่มีโพลีเมอร์ เรซิน และตัวเร่งปฏิกิริยาตกค้าง ของเหลวเหล่านี้จะสะสมอยู่ภายในโพรงวาล์ว ทำให้การทำงานของวาล์วลดลง และทำให้เกิดการหยุดชะงักของกระบวนการซึ่งส่งผลให้โรงงานสูญเสียอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ จำนวนรอบที่สูง (มากถึง 1.5 ล้านรอบต่อปี) ถือเป็นความท้าทายที่สำคัญ วาล์วที่อยู่รอบๆ ระบบตัวเร่งปฏิกิริยาที่จัดการตัวเร่งปฏิกิริยาแบบแห้งต้องเผชิญกับการกัดกร่อนอย่างรุนแรงของส่วนประกอบภายใน การจัดการกับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและการรั่วไหลของที่นั่งก็มีความสำคัญเช่นกันเนื่องจากข้อกังวลด้านความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อม
ในทำนองเดียวกัน บอลวาล์วที่นั่งโลหะพร้อมคุณสมบัติป้องกันการแข็งตัวให้ประสิทธิภาพที่โดดเด่น การออกแบบเบาะนั่งแบบป้องกันการแข็งตัวช่วยป้องกันไม่ให้สื่อเข้าไปในบริเวณที่นั่ง การสัมผัสกันอย่างแน่นหนาระหว่างตัววาล์วและบ่าวาล์ว ผสมผสานกับการออกแบบบ่าแบบขูด ช่วยในการขจัดอนุภาคที่สะสมอยู่ ด้วยเหตุนี้ บอลวาล์วแบบแบ่งส่วนจึงมีประสิทธิภาพสูงสำหรับสารละลายโพลีเมอร์
บอลวาล์วพร้อมที่นั่งแบบแข็งและการบรรจุแบบ Live-Loaded
หน่วยอะโรเมติกส์ที่จัดการกับตัวกลางกระแสหลัก เช่น พาราไซลีน สามารถสะสมบนพื้นผิววาล์ว เพิ่มแรงเสียดทาน และเร่งการสึกหรอ ในกระบวนการแยกบางอย่าง วาล์วจะมีรอบการเปิดและปิดบ่อยครั้ง จึงต้องอาศัยการควบคุมที่แม่นยำ วิธีแก้ปัญหาทั่วไป ได้แก่ บอลวาล์วที่นั่งโลหะพร้อมการออกแบบที่นั่งแบบขูด เช่นเดียวกับบอลวาล์วแบบแบ่งส่วนและวาล์วปลั๊กโรตารีประหลาดที่มีวัสดุเคลือบพิเศษเพื่อทนต่อการกัดเซาะที่รุนแรง วาล์วปีกผีเสื้อแบบเยื้องสามทางยังเหมาะสำหรับสารละลายในกระบวนการสกัดเบนซีนและโทลูอีนอีกด้วย
ภาคปุ๋ยและเคมีเกษตร
ในภาคส่วนเคมีเกษตร ปุ๋ยไนโตรเจนมีส่วนแบ่งตลาดมากกว่า 50% โดยมีแอมโมเนียเป็นส่วนประกอบสำคัญ การสังเคราะห์แอมโมเนียต้องใช้ไนโตรเจนและไฮโดรเจน ส่วนผสมของไฮโดรเจนจากตัวปฏิรูปไอน้ำและไนโตรเจนจะเข้าสู่วงจรการสังเคราะห์ โดยจะผ่านการบีบอัดสองขั้นตอนจนมีแรงดันการสังเคราะห์ที่ 2200-4400 psi (150-300 บาร์) กระบวนการแปลงแอมโมเนียต้องการความสมดุลของอุณหภูมิและความดัน เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา ต้องใช้อุณหภูมิ 750°F (400°C)
อุณหภูมิและความดันที่สูงของไฮโดรเจนและแอมโมเนียทำให้เกิดความท้าทายอย่างรุนแรงสำหรับวาล์วใดๆ เมื่อพิจารณาถึงความเป็นพิษของอาหารแปรรูป การควบคุมการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจึงเป็นสิ่งสำคัญ วาล์วปีกผีเสื้อแบบเยื้องสามทางเป็นทางออกที่ดีเยี่ยมสำหรับการแยกและการควบคุมในวงจรการสังเคราะห์แอมโมเนีย การออกแบบนี้ช่วยลดการสึกหรอและยืดอายุการใช้งาน ช่วยให้ปิดเครื่องได้อย่างแน่นหนาแม้ในสภาวะที่มีความต้องการสูง
วาล์วผีเสื้อนั่งโลหะประหลาดสามชั้น
การใช้บ่าวาล์วคาร์ไบด์ช่วยลดการสึกหรอและให้อัตราการไหลที่ความเร็วสูงเป็นพิเศษ โดยทั่วไปเบาะนั่งเหล่านี้สามารถใช้แทนกันได้โดยไม่ต้องถอดชิ้นส่วนแผ่นวาล์วและเพลา ซีลก้านแบบโหลดอยู่เป็นอุปกรณ์มาตรฐาน และวาล์วผ่านการทดสอบอัคคีภัยและการรับรองการปิดฉุกเฉินเพื่อให้ได้ระดับความสมบูรณ์ด้านความปลอดภัย SIL3
การเพิ่มขึ้นของสารเคมีชนิดพิเศษ
การเติบโตอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ทำให้ความต้องการแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพิ่มขึ้นอย่างมาก โดยมีโพลีซิลิคอนเป็นวัตถุดิบที่สำคัญ โพลีซิลิคอนเป็นองค์ประกอบสำคัญในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์มายาวนาน กระบวนการผลิตโพลีซิลิคอนทั่วไปใช้ SiO₂ (ทรายควอทซ์) เป็นวัตถุดิบในการผลิตซิลิคอนเกรดโลหะวิทยา หรือที่เรียกว่า MG-Si MG-Si ได้มาจากเตาอาร์คไฟฟ้าที่มีคาร์บอน ในกระบวนการนี้ วัตถุดิบ ผลิตภัณฑ์ขั้นกลาง และผลพลอยได้ ได้แก่ ผงซิลิกอน ก๊าซคลอรีน ก๊าซไฮโดรเจน ไฮโดรเจนคลอไรด์ ไตรคลอโรซิเลน ไดคลอโรซิเลน และซิลิคอนคลอไรด์ ไฮโดรเจนและไตรคลอโรซิเลนเป็นสารไวไฟ ไฮโดรเจนคลอไรด์มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง และซิลิคอนเตตราคลอไรด์เป็นพิษเฉียบพลัน ดังนั้น การออกแบบวาล์วจึงต้องจัดการกับตัวกลางพิเศษเหล่านี้ โดยเฉพาะผงซิลิกอนที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง สารเคมีทั้งหมดเหล่านี้จำเป็นต้องดักจับและนำกลับมาใช้ใหม่เพื่อลดการใช้วัตถุดิบและเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวม
การทำงานของก้านแบบหมุน การบรรจุต่อมแบบมีกระแสไฟฟ้า และการออกแบบความปลอดภัยจากอัคคีภัยโดยธรรมชาติจะต้องเป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยมลพิษและความปลอดภัยจากอัคคีภัยในปัจจุบันทั้งหมด บอลวาล์วแบบนั่งนุ่มมีการออกแบบซีลปากแบบโพลีเมอร์ที่ยืดหยุ่น โดยมี PTFE เสริมโมเลกุลเป็นวัสดุที่นั่ง ให้การแก้ปัญหาในระยะยาวแม้ภายใต้การทำงานรอบสูง
กระบวนการเคมีอนินทรีย์ที่มีความต้องการสูง
ไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO₂) เป็นอีกหนึ่งการใช้งานที่มีข้อกำหนดวาล์วที่เข้มงวด วัสดุนี้มักใช้เป็นเม็ดสีขาวในการผลิตสี การผลิตกระดาษ พลาสติก ยาง เซรามิก และสิ่งทอ ไทเทเนียมไดออกไซด์ผลิตจากแร่อิลเมไนต์หรือแร่รูไทล์ธรรมชาติหรือสังเคราะห์ โดยทั่วไปกระบวนการกรดซัลฟิวริกเปียกจะใช้วัตถุดิบตั้งต้นที่มีอิลเมไนต์เป็นหลัก ในขณะที่กระบวนการคลอไรด์ที่อุณหภูมิสูงมักใช้วัตถุดิบตั้งต้นที่มีรูไทล์เป็นส่วนประกอบหลัก
กระบวนการผลิตทั้งหมดทำให้วาล์วสัมผัสกับอุณหภูมิสูง สารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน บอลวาล์วที่นั่งโลหะพร้อมการเคลือบคาร์ไบด์และที่นั่งแบบเบลโลว์ เหมาะสำหรับการใช้งานปิดที่อุณหภูมิสูง เมื่อจัดการกับสารกัดกร่อนที่มีฤทธิ์กัดกร่อน วาล์วบีบสำหรับงานหนักพร้อมเทคโนโลยีอีลาสโตเมอร์ขั้นสูงเป็นตัวเลือกที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานปิดและควบคุมภายในระบบ ความสามารถในการควบคุมได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมด้วยปลอกเรียวและเครื่องกำหนดตำแหน่งอัจฉริยะ ซึ่งช่วยยืดระยะเวลาการบำรุงรักษาและลดต้นทุนการบำรุงรักษาลงอย่างมาก
หยิกวาล์ว
คลอร์อัลคาไลยังเป็นหนึ่งในการใช้งานที่ท้าทายสำหรับวาล์วอีกด้วย คลอรีนจะถูกทำให้เป็นของเหลวเพื่อการจัดเก็บและขนส่ง จากนั้นจึงระเหยเพื่อแปรรูป สำหรับคลอรีนเหลว แนะนำให้ใช้วาล์วที่มีตัววาล์ว CS และด้านในเป็นโลหะผสม Monel วาล์วปีกผีเสื้อเยื้องคู่พร้อมบรรจุภัณฑ์แบบโหลดสดมักใช้เพื่อป้องกันการรั่วไหลที่หลบหนี
กระบวนการเปลี่ยนคลอรีนเหลวให้เป็นไอต้องใช้ความร้อนภายใต้สภาวะที่ได้รับการควบคุม โดยรักษาอุณหภูมิของไอที่เกิดขึ้นในส่วนเครื่องสร้างไอระเหยโดยการควบคุมน้ำร้อนหรือไอน้ำ แม้ว่าบอลวาล์วปลายเกลียวจะใช้กับวาล์วเดรนและวาล์วแยกส่วนส่วนใหญ่ แต่บอลวาล์วโรตารีจะใช้เมื่อจำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิ
นอกจากนี้ บอลวาล์วบุด้วย PFA วาล์วปีกผีเสื้อ และวาล์วไดอะแฟรมยังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเตรียมน้ำเกลือและการผลิตโซดาไฟเพื่อป้องกันการกัดกร่อน
