气阀和丙烷气体的流量控制方法与流程

1.本公开涉及气阀和丙烷气体的流量控制方法。


背景技术：

2.已知有丙烷脱氢工厂(参照hisham a.maddah、“a comparative study between propane dehydrogenation(pdh)technologies and plants in saudi arabia”、american scientific research journal for engineering,technology,and science、2018年7月24日、vol.45no.1、p.49-63(非专利文献1))。在丙烷脱氢工厂中，向脱氢反应器导入丙烷气体。在脱氢反应器中，使丙烷气体脱氢化而获得丙烯气体。
3.现有技术文献
4.非专利文献
5.非专利文献1：hisham a.maddah、“a comparative study between propane dehydrogenation(pdh)technologies and plants in saudi arabia”、american scientific research journal for engineering,technology,and science、2018年7月24日、vol.45no.1、p.49-63


技术实现要素：

6.在丙烷脱氢工厂中，为了控制向与脱氢反应器连接的多个配管流动的多种气体的流量，在多个配管配置有阀。这些所配置的阀中的、配置于供丙烷气体流动的配管中的阀的寿命特别短。无法使丙烷脱氢工厂在长期间内连续运转。本公开是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供具有更长寿命的气阀、和能够在更长期间内控制丙烷气体的流量的丙烷气体的流量控制方法。
7.本公开的气阀具备阀箱和可动阀。阀箱包括：主体，其形成有供具有500℃以上且800℃以下的温度的丙烷气体流动的流路；和主体座环，其固定于主体。可动阀能使流路开放或关闭。可动阀包括阀杆、与阀杆连结的阀盘、以及盘座环。盘座环包括环基础构件和第1覆盖层。环基础构件使用螺栓固定于阀盘。第1覆盖层设置于环基础构件上，并且由具有比环基础构件高的硬度的材料形成。在可动阀使流路关闭之际，盘座环的第1覆盖层与主体座环气密地接触。阀盘由含有17.0质量％以上且21.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且13.0质量％以下的ni的第1奥氏体不锈钢形成。环基础构件由含有17.0质量％以上且20.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且15.0质量％以下的ni的第2奥氏体不锈钢形成。
8.在本公开的丙烷气体的流量控制方法中，使用了本公开的气阀。
9.发明效果
10.本公开的气阀具有更长的寿命。另外，在本公开的丙烷气体的流量控制方法中使用了本公开的气阀，因此，本公开的丙烷气体的流量控制方法能够在更长期间内控制丙烷气体的流量。
附图说明
11.图1是实施方式的丙烷脱氢系统的概略框图。
12.图2是实施方式的气阀的概略局部放大剖视图。
13.图3是实施方式的气阀(全闭状态)的概略局部放大剖视图。
14.图4是实施方式的气阀(全开状态)的概略局部放大剖视图。
15.图5是实施方式的气阀的、图3所示的区域v的概略局部放大剖视图。
16.图6是实施方式的气阀的、图5所示的区域vi的概略局部放大剖视图。
17.图7是实施方式的气阀的、图2所示的剖面线vii-vii处的概略局部放大剖视图。
18.图8是实施方式的气阀的概略局部放大侧视图。
19.图9是表示实施方式的丙烷气体的流量控制方法的流程图的图。
20.图10是示出图表的图，该图表表示实施例的气阀和比较例的气阀的、阀盖内的压力的经时变化。
具体实施方式
21.以下，说明本公开的实施方式。此外，对同一结构标注同一参照编号，且不反复进行其说明。
22.参照图1，说明实施方式的丙烷脱氢系统1。丙烷脱氢系统1具备脱氢反应器2、配管3、5、8、11、13、15、气阀6、以及阀4。
23.配管3与脱氢反应器2连接。热空气通过配管3而向脱氢反应器2流动。热空气例如具有800℃以上且1000℃以下的温度。阀4设置于配管3。阀4使配管3的流路开放或关闭而控制热空气的流量。配管5与配管3连接。丙烷气体通过配管3、5而向脱氢反应器2流动。丙烷气体例如具有500℃以上且800℃以下的温度。气阀6设置于配管5。气阀6使配管5的流路开放或关闭而控制丙烷气体的流量。配管8与配管3连接。水蒸气或还原气体这样的气体通过配管3、8而向脱氢反应器2流动。
24.脱氢反应器2包括cr2o3/al2o3这样的催化剂。在脱氢反应器2中，流入到脱氢反应器2的丙烷(c3h8)气体被脱氢而生成丙烯(c3h6)气体。在脱氢反应器2内，例如，进行catofin(注册商标)工艺。脱氢反应器2例如是catofin(注册商标)反应器。
25.配管11与脱氢反应器2连接。排出空气通过配管11而被从脱氢反应器2排出。配管13与脱氢反应器2连接。丙烯气体通过配管13而被从脱氢反应器2排出。配管15与配管11连接。在对脱氢反应器2进行真空排气之际，脱氢反应器2内的气体通过配管11、15而被从脱氢反应器2排出。
26.参照图2～图8来说明本实施方式的气阀6。气阀6具备阀箱20、可动阀40、非活性气体供给器36、配管37、阀38以及压力计39。
27.阀箱20包括主体21、主体座环(seat ring)26a、26b、阀座33以及阀盖35。
28.在主体21形成有供具有500℃以上且800℃以下的温度的丙烷气体流动的流路22。具体而言，主体21的内表面规定流路22。流路22沿第1方向(x方向)延伸。丙烷气体沿着第1方向(x方向)在流路22中流动。流路22的直径例如是1.0m以上且3.0m以下。在主体21形成有筒构件21b。筒构件21b例如在与第1方向(x方向)垂直的第2方向(y方向)上延伸。筒构件21b在可动阀40的移动方向(第2方向(y方向))上延伸。如图4所示，筒构件21b的空腔与流路22
连通。
29.主体21由含有17.0质量％且以上且21.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且13.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成。形成主体21的奥氏体不锈钢例如是铸钢。形成主体21的奥氏体不锈钢例如是astm a351的牌号(grade)cf3、cf3a、cf8、cf8a、cf3m、cf3ma、cf8m、cf3mn、cf8c、cf10或cf10m。
30.主体21包括覆盖层23。覆盖层23设置于主体21的内表面上。具体而言，覆盖层23焊接于主体21的内表面。覆盖层23由含有比主体21多的cr和比主体21多的ni的材料形成。覆盖层23例如由含有24.0质量％以上且26.0质量％以下的cr、19.0质量％以上且22.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成。
31.如图2～图6所示，阀座33固定于主体21。在可动阀40使流路22关闭之际，可动阀40的阀盘44a、44b与阀座33抵接而被压靠于阀座33。
32.如图2～图4所示，阀盖35与主体21的筒构件21b连接。阀盖35例如使用螺栓固定于筒构件21b。在可动阀40使流路22开放或关闭之际，阀盘44a、44b在由筒构件21b和阀盖35形成的内部空腔内移动。在可动阀40使流路22开放之际，阀盘44a、44b的至少一部分收容于由筒构件21b和阀盖35形成的内部空腔内。
33.参照图3和图4，非活性气体供给器36例如包括箱(未图示)和泵(未图示)。箱储藏氮气这样的非活性气体。泵使非活性气体从箱向配管37流动。这样一来，非活性气体从非活性气体供给器36向由筒构件21b和阀盖35形成的内部空腔供给。由筒构件21b和阀盖35形成的内部空腔内的非活性气体的压力比在流路22中流动的丙烷气体的压力高。因此，能防止丙烷气体进入由筒构件21b和阀盖35形成的内部空腔。能防止丙烷气体绕过由筒构件21b和阀盖35形成的内部空腔而从气阀6的上游侧向气阀6的下游侧流动。
34.阀38设置于配管37。能使用阀38调整由筒构件21b和阀盖35形成的内部空腔内的非活性气体的压力。压力计39计量由筒构件21b和阀盖35形成的内部空腔内的非活性气体的压力。
35.如图3～图6所示，主体座环26a、26b固定于主体21。主体座环26a在第1方向(x方向)上相对于可动阀40配置于流路22的上游侧。主体座环26b在第1方向(x方向)上相对于可动阀40配置于流路22的下游侧。在可动阀40使流路22关闭之际，主体座环26a与阀盘44a的盘座环50a气密地接触，并且主体座环26b与阀盘44b的盘座环50b气密地接触。
36.主体座环26a、26b能够使用治具(未图示)从主体21拆卸。主体座环26a、26b是可更换零部件。在气阀6的维修之际，已使用过的主体座环26a、26b能更换成新的主体座环26a、26b。
37.主体座环26b具备与主体座环26a相同的结构。以下，说明主体座环26a的结构。主体座环26a包括环基础构件27、覆盖层28以及覆盖层29。
38.环基础构件27固定于主体21。例如，环基础构件27在焊接部30、31处焊接于主体21。环基础构件27由含有17.0质量％以上且20.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且15.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成。形成环基础构件27的奥氏体不锈钢例如是锻造钢。形成环基础构件27的奥氏体不锈钢例如是astm a182的牌号f304n、f304ln、f317、f317l、f321、f321h、f347或f347h。
39.覆盖层29设置于环基础构件27上。覆盖层29也可以隔着覆盖层28设置于环基础构
件27上。覆盖层29由具有比环基础构件27高的硬度的材料形成。覆盖层29例如由tribaloy(注册商标)t-800这样的钴-钼-铬系合金形成。在可动阀40使流路22关闭之际，覆盖层29与盘座环(覆盖层53)气密地接触。
40.覆盖层28设置于与主体21的内表面连接的主体座环26a的内表面上。具体而言，覆盖层28焊接于主体座环26a的内表面。也可以是，覆盖层28还设置于主体21与覆盖层29之间。覆盖层28由含有比环基础构件27多的cr和比环基础构件27多的ni的材料形成。覆盖层28由含有24.0质量％以上且26.0质量％以下的cr、19.0质量％以上且22.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成。
41.如图2～图7所示，可动阀40能使流路22开放或关闭。可动阀40包括阀杆41、楔构件42、阀盘44a、44b、覆盖层45、盘座环50a、50b、以及突出部47a、47b。
42.阀杆41能使用驱动机构(未图示)在第2方向(y方向)上移动。在阀杆41的接近流路22的端部安装有楔构件42。楔构件42具有随着接近阀座33而变得尖细的形状。楔构件42包括一对倾斜面。阀盘44a、44b与阀杆41连结。在可动阀40使流路22关闭之际，楔构件42的一对倾斜面与阀盘44a、44b接触且楔构件42按压阀盘44a、44b。安装于阀盘44a、44b的盘座环50a、50b与主体座环26a、26b气密地接触。
43.阀盘44a、44b由含有17.0质量％以上且21.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且13.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成。形成阀盘44a、44b的奥氏体不锈钢例如是铸钢。形成阀盘44a、44b的奥氏体不锈钢例如是astm a351的牌号cf3、cf3a、cf8、cf8a、cf3m、cf3ma、cf8m、cf3mn、cf8c、cf10或cf10m。
44.覆盖层45设置于阀盘44a、44b的面对流路22的表面。覆盖层45由含有比阀盘44a、44b多的cr和比阀盘44a、44b多的ni的材料形成。覆盖层45例如由含有24.0质量％以上且26.0质量％以下的cr、19.0质量％以上且22.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成。
45.如图3～图6所示，盘座环50a、50b固定于阀盘44a、44b。盘座环50a在第1方向(x方向)上相对于阀盘44a、44b配置于流路22的上游侧。盘座环50b在第1方向(x方向)上相对于阀盘44a、44b配置于流路22的下游侧。在可动阀40使流路22关闭之际，盘座环50a与主体座环26a气密地接触，并且盘座环50b与主体座环26b气密地接触。
46.盘座环50a、50b能够使用治具(未图示)从阀盘44a、44b拆卸。盘座环50a、50b是可更换零部件。在气阀6的维修之际，已使用过的盘座环50a、50b能更换成新的盘座环50a、50b。
47.盘座环50b具备与盘座环50a相同的结构。以下，说明盘座环50a的结构。盘座环50a包括环基础构件51和覆盖层53。也可以是，盘座环50a还包括覆盖层52。
48.环基础构件51固定于阀盘44a。例如，在阀盘44a和环基础构件51形成有螺纹孔46，环基础构件51使用与螺纹孔46螺纹结合的螺栓55固定于阀盘44a。环基础构件51由含有17.0质量％以上且20.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且15.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成。形成环基础构件51的奥氏体不锈钢例如是锻造钢。形成环基础构件51的奥氏体不锈钢例如是astm a182的牌号f304n、f304ln、f317、f317l、f321、f321h、f347或f347h。也可以是，环基础构件51还在焊接部57、58处焊接于阀盘44a。
49.覆盖层53设置于环基础构件51上。覆盖层53也可以隔着覆盖层52设置于环基础构件51上。覆盖层53由具有比环基础构件51高的硬度的材料形成。覆盖层53例如由tribaloy
(注册商标)t-800这样的钴-钼-铬系合金形成。在可动阀40使流路22关闭之际，覆盖层53与主体座环26a(覆盖层29)气密地接触。
50.覆盖层52设置于环基础构件51与覆盖层53之间。覆盖层52由含有比环基础构件51多的cr和比环基础构件51多的ni的材料形成。覆盖层52例如由含有24.0质量％以上且26.0质量％以下的cr、19.0质量％以上且22.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成。
51.如图7所示，突出部47a设置于阀盘44a。突出部47b设置于阀盘44b。突出部47a能够在引导构件70a上滑动。突出部47b能够在引导构件70b上滑动。突出部47b具有与突出部47a相同的结构。以下，说明突出部47a的结构。
52.突出部47a从阀盘44a向与第1方向(x方向)和第2方向(y方向)垂直的第3方向(z方向)突出。突出部47a包括突出基座60、块61以及覆盖层62。
53.突出基座60例如由与阀盘44a相同的材料形成。突出基座60例如与阀盘44a一体地形成。
54.块61固定于突出基座60。具体而言，在突出基座60和块61形成有螺纹孔63，块61使用与螺纹孔63螺纹结合的螺栓64固定于突出基座60。块61能够从突出基座60(阀盘44a)拆卸。块61是可更换零部件。在气阀6的维修之际，已使用过的块61能更换成新的块61。
55.块61由含有17.0质量％以上且20.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且15.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成。形成块61的奥氏体不锈钢例如是锻造钢。形成块61的奥氏体不锈钢例如是astm a182的牌号f304n、f304ln、f317、f317l、f321、f321h、f347或f347h。
56.覆盖层62设置于块61上。覆盖层62由具有比块61和阀盘44a高的硬度的材料形成。覆盖层62例如由tribaloy(注册商标)t-800这样的钴-钼-铬系合金形成。覆盖层62与引导构件70a接触。
57.参照图2～图4、图7以及图8，阀箱20还包括引导构件70a、70b。引导构件70a、70b引导阀盘44a、44b。具体而言，在可动阀40在第2方向(y方向)上移动之际，可动阀40的突出部47a、47b在引导构件70a、70b上滑动，阀盘44a、44b由引导构件70a、70b引导。引导构件70a与可动阀40的突出部47a相对。引导构件70b与可动阀40的突出部47b相对。引导构件70a、70b各自的一端向流路22延伸。引导构件70a、70b各自的另一端延伸到由主体21的筒构件21b和阀盖35形成的内部空腔内。
58.引导构件70a、70b固定于主体21。引导构件70a、70b能够使用治具(未图示)从主体21拆卸。引导构件70a、70b是可更换零部件。在气阀6的维修之际，已使用过的引导构件70a、70b能更换成新的引导构件70a、70b。
59.引导构件70b具有与引导构件70a相同的结构。以下，说明引导构件70a的结构。引导构件70a包括引导基础构件72和覆盖层73。
60.引导基础构件72固定于主体21。例如，引导基础构件72在焊接部74处焊接于主体21。引导基础构件72由含有17.0质量％以上且20.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且15.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成。形成引导基础构件72的奥氏体不锈钢例如是锻造钢。形成引导基础构件72的奥氏体不锈钢例如是astm a182的牌号f304n、f304ln、f317、f317l、f321、f321h、f347或f347h。
61.覆盖层73设置于引导基础构件72上。引导构件70a的覆盖层73与突出部47a的覆盖
层62相对。覆盖层73由具有比引导基础构件72高的硬度的材料形成。覆盖层73由含有24.0质量％以上且26.0质量％以下的cr、19.0质量％以上且22.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成。覆盖层73例如由tribaloy(注册商标)t-800这样的钴-钼-铬系合金形成。引导构件70a的覆盖层29与突出部47a的覆盖层62接触。
62.引导构件70a、70b分别包括多个引导部分71。多个引导部分71分别包括引导基础构件72和覆盖层73。多个引导部分71以彼此隔开间隙的方式排列在可动阀40的移动方向即第2方向(y方向)上。焊接部74包括多个焊接部分75。多个引导部分71在所对应的焊接部分75处焊接于主体21。多个焊接部分75彼此隔开间隔。
63.参照图9对使用了气阀6的本实施方式的丙烷气体的流量控制方法进行说明。
64.本实施方式的丙烷气体的流量控制方法包括使具有500℃以上且800℃以下的温度的丙烷气体向在气阀6的阀箱20的主体21形成的流路22流动(s1)。具体而言，使具有500℃以上且800℃以下的温度的丙烷气体向配管5(参照图1)流动。具有500℃以上且800℃以下的温度的丙烷气体在形成于气阀6的阀箱20的主体21的流路22中流动。本实施方式的丙烷气体的流量控制方法包括使气阀6的可动阀40动作而使流路22开放或关闭(s2)。通过可动阀40(阀盘44a、44b)使流路22开放或关闭，能控制丙烷气体的流量。
65.参照图10，一边对比作为本实施方式的一个例子的实施例的气阀6和比较例的气阀，一边说明本实施方式的气阀6的作用。
66.在实施例的气阀6中，主体21、阀盖35以及阀盘44a、44b由astm 351的牌号cf8c的奥氏体不锈钢形成。astm 351的牌号cf8c的奥氏体不锈钢含有18.0质量％以上且21.0质量％以下的cr、9.0质量％以上且12.0质量％以下的ni。在实施例的气阀6中，主体座环26a、26b、盘座环50a、50b、块61以及引导基础构件72由astm a182的牌号f321h的奥氏体不锈钢形成。astm a182的牌号f321h的奥氏体不锈钢含有17.0质量％以上且19.0质量％以下的cr、9.5质量％以上且12.0质量％以下的ni。
67.比较例的气阀具备与本实施方式的气阀6同样的结构，但在以下方面不同。在比较例的气阀中，主体21、阀盖35以及阀盘44a、44b由astm 217的牌号c5的低合金钢形成。astm 217的牌号c5的低合金钢含有4.0质量％以上且6.5质量％以下的cr、0.5质量％以下的ni。在比较例的气阀中，主体座环26a、26b、盘座环50a、50b、块61以及引导基础构件72由astm a182的牌号f5a的低合金钢形成。astm a182的牌号f5a的低合金钢含有4.0质量％以上且6.0质量％以下的cr、0.50质量％以下的ni。
68.如图10所示，实施例的气阀6具有比比较例的气阀长的寿命。实施例的气阀6在比比较例的气阀长的期间内具有比2.0bar高的阀盖压力。阀盖压力是由主体21的筒构件21b和阀盖35形成的内部空腔内的非活性气体的压力。阀盖压力使用压力计39测定。
69.具体而言，比较例的气阀中的阀盖压力在从比较例的气阀的使用开始直到约28个月后为止的期间内比2.0bar高，但在距比较例的气阀的使用开始约34个月后暴跌。这意味着，在距比较例的气阀的使用开始约28个月后的时间点与距比较例的气阀的使用开始约34个月后的时间点之间，非活性气体从比较例的气阀漏出。比较例的气阀最迟需要在直到距比较例的气阀的使用开始约34个月后为止的期间内更换。与此相对，实施例的气阀6即使从实施例的气阀6的使用开始经过38个月之后，仍具有比2.0bar高的阀盖压力。实施例的气阀6至少在38个月以上的期间内无需更换成新的气阀6，能够继续使用。
70.本案发明人对实施例的气阀6和比较例的气阀进行了分析。其结果，本案发明人发现了如下内容：在比较例的气阀产生了焦化(coking)，因此，比较例的气阀的寿命变短。焦化是由于烃的热分解而生成碳、且在金属的表面析出并堆积的现象。本案发明人首次发现了如下内容：在设置于与丙烷脱氢反应器连接且供丙烷气体流动的配管中的气阀产生焦化，该焦化影响阀内部的构件的损伤。
71.具体而言，焦化主要产生在了螺纹孔46中(螺栓55与阀盘44a、44b之间的间隙、和螺栓55与环基础构件51之间的间隙)、主体21与引导构件70a、70b之间的间隙、以及主体21与覆盖层23之间的间隙。
72.由于在螺纹孔46中(螺栓55与阀盘44a、44b之间的间隙、和螺栓55与环基础构件51之间的间隙)产生的焦化，螺栓55松动、或者螺栓55脱落。盘座环50a、50b相对于主体座环26a、26b倾斜。在盘座环50a、50b与主体座环26a、26b之间产生间隙。非活性气体通过该间隙而从由筒构件21b和阀盖35形成的内部空腔漏出。
73.在比较例的气阀的使用开始时，在主体21与引导构件70a、70b(引导基础构件72)之间没有间隙。然而，在使用比较例的气阀的期间内，对主体21和引导构件70a、70b(引导基础构件72)反复施加热应力。因此，在使用比较例的气阀的期间内，在位于主体21与引导构件70a、70b(引导基础构件72)之间的焊接部74产生龟裂这样的间隙。在该间隙产生焦化。由于该焦化，引导构件70a、70b相对于主体21倾斜，或者从主体21脱落。引导构件70a、70b引导阀盘44a、44b。固定于阀盘44a、44b的盘座环50a、50b相对于主体座环26a、26b倾斜。在盘座环50a、50b与主体座环26a、26b之间产生间隙。非活性气体通过该间隙而从由筒构件21b和阀盖35形成的内部空腔漏出。
74.在比较例的气阀的使用开始时，在主体21与覆盖层23之间没有间隙。不过，在使用比较例的气阀的期间内，对主体21和覆盖层23反复施加热应力。因此，在使用比较例的气阀的期间内，在主体21与覆盖层23之间的焊接部产生龟裂这样的间隙。在这些间隙产生焦化。由于焦化，在焊接部30、31产生裂纹，由于焦化，主体21和主体座环26a、26b变形。主体座环26a、26b相对于盘座环50a、50b倾斜。在盘座环50a、50b与主体座环26a、26b之间产生间隙。非活性气体通过该间隙而从由筒构件21b和阀盖35形成的内部空腔漏出。
75.在实施例中，阀盘44a、44b由含有17.0质量％以上的cr、8.0质量％以上的ni的奥氏体不锈钢形成。环基础构件51由含有17.0质量％以上的cr、8.0质量％以上的ni的奥氏体不锈钢形成。实施例的阀盘44a、44b和环基础构件51含有比比较例的阀盘44a、44b和环基础构件51多的比例的cr。因此，能够使在螺纹孔46中(螺栓55与阀盘44a、44b之间的间隙、和螺栓55与环基础构件51之间的间隙)产生的焦化消失或大幅度地减少。另外，实施例的阀盘44a、44b和环基础构件51含有比比较例的阀盘44a、44b和环基础构件51多的比例的ni。因此，即使使阀盘44a、44b和环基础构件51的cr含量增加，也能够使形成阀盘44a、44b和环基础构件51的不锈钢的奥氏体组织稳定化。实施例的气阀6具有比比较例的气阀长的寿命。
76.在流路22中流动的烃气体是丙烷气体的情况下，每单位时间在螺纹孔46中(螺栓55与阀盘44a、44b之间的间隙、和螺栓55与环基础构件51之间的间隙)产生的焦化的量较少。因此，即使阀盘44a、44b由含有21.0质量％以下的cr的奥氏体不锈钢形成、并且环基础构件51由含有20.0质量％以下的cr的奥氏体不锈钢形成，也能够使在螺纹孔46中(螺栓55与阀盘44a、44b之间的间隙、和螺栓55与环基础构件51之间的间隙)产生的焦化消失或大幅
度地减少。另外，形成阀盘44a、44b的不锈钢的cr的含量是21.0质量％以下，形成环基础构件51的不锈钢的cr的含量是20.0质量％以下，因此，即使形成阀盘44a、44b的不锈钢的ni的含量是13.0质量％以下、形成环基础构件51的不锈钢的ni的含量是15.0质量％以下，也能够使形成阀盘44a、44b和环基础构件51的不锈钢的奥氏体组织稳定化。实施例的气阀6具有比比较例的气阀长的寿命。
77.另外，由于阀盘44a、44b由含有21.0质量％以下的cr、13.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成，并且环基础构件51由含有20.0质量％以下的cr、15.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成，所以可降低阀盘44a、44b和环基础构件51的成本。由于阀盘44a、44b由含有21.0质量％以下的cr、13.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成，所以阀盘44a、44b能通过铸造来制造。
78.在实施例中，主体21由含有17.0质量％以上的cr、8.0质量％以上的ni的奥氏体不锈钢形成。引导基础构件72由含有17.0质量％以上的cr、8.0质量％以上的ni的奥氏体不锈钢形成。实施例的主体21和引导基础构件72与比较例的主体21和引导基础构件72相比含有更多比例的cr和更多比例的ni。因此，能够使在主体21与引导构件70a、70b之间的间隙(例如，主体21与引导基础构件72之间的焊接部74的龟裂)产生的焦化消失或大幅度地减少。另外，实施例的主体21和引导基础构件72与比较例的主体21和引导基础构件72相比含有更多比例的ni。因此，即使使主体21和引导基础构件72的cr含量增加，也能够使形成主体21和引导基础构件72的不锈钢的奥氏体组织稳定化。实施例的气阀6具有比比较例的气阀长的寿命。
79.在流路22中流动的烃气体是丙烷气体的情况下，每单位时间在主体21与引导构件70a、70b之间的间隙(例如，主体21与引导基础构件72之间的焊接部74的龟裂)产生的焦化的量较少。因此，即使主体21由含有21.0质量％以下的cr的奥氏体不锈钢形成、并且引导基础构件72由含有20.0质量％以下的cr的奥氏体不锈钢形成，也能够使在主体21与引导构件70a、70b之间的间隙(例如，主体21与引导基础构件72之间的焊接部74的龟裂)产生的焦化消失或大幅度地减少。另外，由于形成主体21的不锈钢的cr的含量是21.0质量％以下、形成引导基础构件72的不锈钢的cr的含量是20.0质量％以下，所以即使形成主体21的不锈钢的ni的含量是13.0质量％以下、形成引导基础构件72的不锈钢的ni的含量是15.0质量％以下，也能够使形成主体21和引导基础构件72的不锈钢的奥氏体组织稳定化。实施例的气阀6具有比比较例的气阀长的寿命。
80.另外，由于主体21由含有21.0质量％以下的cr、13.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成，并且引导基础构件72由含有20.0质量％以下的cr、15.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成，所以可降低主体21和引导基础构件72的成本。由于主体21由含有21.0质量％以下的cr、13.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成，所以主体21能通过铸造来制造。
81.在实施例中，主体21由含有17.0质量％以上的cr、8.0质量％以上的ni的奥氏体不锈钢形成。覆盖层23由含有比主体21多的cr和比主体21多的ni的材料形成。实施例的主体21和覆盖层23与比较例的主体21和覆盖层23相比含有更多比例的cr和更多比例的ni。因此，能够使在主体21与覆盖层23之间的间隙(例如，主体21与覆盖层23之间的焊接部的龟裂)产生的焦化消失或大幅度地减少。另外，实施例的主体21和覆盖层23与比较例的主体21和覆盖层23相比含有更多比例的ni。因此，即使使主体21和覆盖层23的cr含量增加，也能够
使形成主体21和覆盖层23的不锈钢的奥氏体组织稳定化。实施例的气阀6具有比比较例的气阀长的寿命。
82.在流路22中流动的烃气体是丙烷气体的情况下，每单位时间在比较例的气阀的主体21与覆盖层23之间的间隙(例如，主体21与覆盖层23之间的焊接部的龟裂)产生的焦化的量较少。因此，即使主体21由含有21.0质量％以下的cr的奥氏体不锈钢形成，也能够使在主体21与覆盖层23之间的间隙产生的焦化消失或大幅度地减少。另外，由于形成主体21的不锈钢的cr的含量是21.0质量％以下，所以即使形成主体21的不锈钢的ni的含量是13.0质量％以下，也能够使形成主体21的不锈钢的奥氏体组织稳定化。实施例的气阀6具有比比较例的气阀长的寿命。
83.另外，由于主体21由含有21.0质量％以下的cr、13.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成，所以可降低主体21的成本。由于主体21由含有21.0质量％以下的cr、13.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成，所以主体21能通过铸造来制造。
84.说明本实施方式的气阀6和丙烷气体的流量控制方法的效果。
85.本实施方式的气阀6具备阀箱20和可动阀40。阀箱20包括：主体21，其形成有供具有500℃以上且800℃以下的温度的丙烷气体流动的流路22；和主体座环26a、26b，其固定于主体21。可动阀40能使流路22开放或关闭。可动阀40包括阀杆41、与阀杆41连结的阀盘44a、44b、以及盘座环50a、50b。盘座环50a、50b包括环基础构件51和第1覆盖层(覆盖层53)。环基础构件51使用螺栓55固定于阀盘44a、44b。第1覆盖层(覆盖层53)设置于环基础构件51上，并且由具有比环基础构件51高的硬度的材料形成。在可动阀40使流路22关闭之际，第1覆盖层(覆盖层53)与主体座环26a、26b气密地接触。阀盘44a、44b由含有17.0质量％以上且21.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且13.0质量％以下的ni的第1奥氏体不锈钢形成。环基础构件51由含有17.0质量％以上且20.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且15.0质量％以下的ni的第2奥氏体不锈钢形成。
86.因此，能够使在螺栓55所插入的螺纹孔46中(螺栓55与阀盘44a、44b之间的间隙、和螺栓55与环基础构件51之间的间隙)产生的焦化消失或大幅度地减少。本实施方式的气阀6具有更长的寿命。阀盘44a、44b能以廉价且制造容易的铸造形成。气阀6能廉价地且以高生产率生产。
87.在本实施方式的气阀6中，第1奥氏体不锈钢是铸钢。第2奥氏体不锈钢是锻造钢。因此，本实施方式的气阀6具有更长的寿命。气阀6能廉价地且以高生产率生产。
88.在本实施方式的气阀6中，环基础构件51焊接于阀盘44a、44b。环基础构件51更牢固地固定于阀盘44a、44b。在气阀6的使用中，环基础构件51难以相对于阀盘44a、44b倾斜，并且难以从阀盘44a、44b脱落。气阀6具有更长的寿命。
89.在本实施方式的气阀6中，阀箱20还包括引导阀盘44a、44b的引导构件70a、70b。引导构件70a、70b包括引导基础构件72和第2覆盖层(覆盖层73)。引导基础构件72焊接于主体21。第2覆盖层(覆盖层73)设置于引导基础构件72上，与阀盘44a、44b相对，并且由具有比引导基础构件7高的硬度的材料形成。主体21由含有17.0质量％以上且21.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且13.0质量％以下的ni的第3奥氏体不锈钢形成。引导基础构件72由含有17.0质量％以上且20.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且15.0质量％以下的ni的第4奥氏体不锈钢形成。
90.因此，即使在气阀6的使用中在主体21与引导构件70a、70b之间产生间隙(例如，主体21与引导基础构件72之间的焊接部74的龟裂)，也能够使在该间隙产生的焦化消失或大幅度地减少。气阀6具有更长的寿命。主体21能以廉价且制造容易的铸造形成。气阀6能廉价地且以高生产率生产。
91.在本实施方式的气阀6中，第3奥氏体不锈钢是铸钢。第4奥氏体不锈钢是锻造钢。因此，气阀6具有更长的寿命。气阀6能廉价地且以高生产率生产。
92.在本实施方式的气阀6中，引导构件70a、70b包括多个引导部分71。多个引导部分71分别包括引导基础构件72和第2覆盖层(覆盖层73)。多个引导部分71以彼此隔开间隙的方式排列在可动阀40的移动方向上。
93.因此，即使在气阀6的使用中对主体21和引导构件70a、70b(引导基础构件72)反复施加热应力，也能使在主体21与引导构件70a、70b(引导基础构件72)之间施加于焊接部的应力应变降低。引导构件70a、70b(引导基础构件72)难以相对于主体21倾斜，并且难以从主体21脱落。引导构件70a、70b能在更长的期间内引导阀盘44a、44b。气阀6具有更长的寿命。
94.在本实施方式的气阀6中，主体21包括第3覆盖层(覆盖层23)，该第3覆盖层(覆盖层23)焊接于规定流路22的主体21的内表面。第3覆盖层(覆盖层23)由含有比主体21多的cr和比主体21多的ni的材料形成。
95.因此，即使在气阀6的使用中在主体21与第3覆盖层(覆盖层23)之间产生间隙(例如，主体21与第3覆盖层(覆盖层23)之间的焊接部的龟裂)，也能够使在该间隙产生的焦化消失或大幅度地减少。气阀6具有更长的寿命。主体21能以廉价且制造容易的铸造形成。气阀6能廉价地且以高生产率生产。
96.在本实施方式的气阀6中，第3覆盖层(覆盖层23)由含有24.0质量％以上且26.0质量％以下的cr、19.0质量％以上且22.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成。
97.因此，即使在气阀6的使用中在主体21与第3覆盖层(覆盖层23)之间产生间隙(例如，主体21与第3覆盖层(覆盖层23)之间的焊接部的龟裂)，也能够使在该间隙产生的焦化消失或大幅度地减少。气阀6具有更长的寿命。
98.本实施方式的气阀6具备阀箱20和可动阀40。阀箱20包括：主体21，其形成有供具有500℃以上且800℃以下的温度的丙烷气体流动的流路22；和引导构件70a、70b。可动阀40能使流路22开放或关闭。可动阀40包括阀杆41和与阀杆41连结的阀盘44a、44b。引导构件70a、70b引导阀盘44a、44b。引导构件70a、70b包括引导基础构件72和覆盖层73。引导基础构件72焊接于主体21。覆盖层73设置于引导基础构件72上，与阀盘44a、44b相对，并且由具有比引导基础构件72高的硬度的材料形成。主体21由含有17.0质量％以上且21.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且13.0质量％以下的ni的第1奥氏体不锈钢形成。引导基础构件72由含有17.0质量％以上且20.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且15.0质量％以下的ni的第2奥氏体不锈钢形成。
99.因此，即使在气阀6的使用中在主体21与引导构件70a、70b之间产生间隙(例如，主体21与引导基础构件72之间的焊接部74的龟裂)，也能够使在该间隙产生的焦化消失或大幅度地减少。气阀6具有更长的寿命。主体21能以廉价且制造容易的铸造形成。气阀6能廉价地且以高生产率生产。
100.本实施方式的气阀6具备阀箱20和可动阀40。阀箱20包括：主体21，其形成有供具
有500℃以上且800℃以下的温度的丙烷气体流动的流路22；和主体座环26a、26b，其固定于主体21。可动阀40能使流路22开放或关闭。主体21包括覆盖层23，该覆盖层23焊接于规定流路22的主体21的内表面。可动阀40包括：阀杆41；与阀杆41连结的阀盘44a、44b；以及固定于阀盘44a、44b的盘座环50a、50b。在可动阀40使流路22关闭之际，盘座环50a、50b与主体座环26a、26b气密地接触。主体21由含有17.0质量％以上且21.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且13.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成。覆盖层23由含有比主体21多的cr和比主体21多的ni的材料形成。
101.因此，即使在气阀6的使用中在主体21与覆盖层23之间产生间隙(例如，主体21与覆盖层23之间的焊接部的龟裂)，也能够使在该间隙产生的焦化消失或大幅度地减少。气阀6具有更长的寿命。主体21能以廉价且制造容易的铸造形成。气阀6能廉价地且以高生产率生产。
102.在本实施方式的丙烷气体的流量控制方法中，使用本实施方式的气阀6。因此，能够在更长的期间内控制丙烷气体的流量。
103.本实施方式的丙烷气体的流量控制方法包括：使具有500℃以上且800℃以下的温度的丙烷气体向在气阀6的阀箱20的主体21形成的流路22流动(s1)；和使气阀6的可动阀40动作而使流路22开放或关闭(s2)。阀箱20包括主体21和固定于主体21的主体座环26a、26b。可动阀40包括阀杆41、与阀杆41连结的阀盘44a、44b、以及盘座环50a、50b。盘座环50a、50b包括环基础构件51和覆盖层53。环基础构件51使用螺栓55固定于阀盘44a、44b。覆盖层53设置于环基础构件51上，并且由具有比环基础构件51高的硬度的材料形成。在可动阀40使流路22关闭之际，覆盖层53与主体座环26a、26b气密地接触。阀盘44a、44b由含有17.0质量％以上且21.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且13.0质量％以下的ni的第1奥氏体不锈钢形成。环基础构件51由含有17.0质量％以上且20.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且15.0质量％以下的ni的第2奥氏体不锈钢形成。
104.因此，能够使在螺栓55所插入的螺纹孔46中(螺栓55与阀盘44a、44b之间的间隙、和螺栓55与环基础构件51之间的间隙)产生的焦化消失或大幅度地减少。根据本实施方式的丙烷气体的流量控制方法，能够在更长的期间内控制丙烷气体的流量。
105.本实施方式的丙烷气体的流量控制方法包括：使具有500℃以上且800℃以下的温度的丙烷气体向在气阀6的阀箱20的主体21形成的流路22流动(s1)；和使气阀6的可动阀40动作而使流路22开放或关闭(s2)。阀箱20包括主体21和引导构件70a、70b。可动阀40包括阀杆41和与阀杆41连结的阀盘44a、44b。引导构件70a、70b引导阀盘44a、44b。引导构件70a、70b包括引导基础构件72和覆盖层73。引导基础构件72焊接于主体21。覆盖层73设置于引导基础构件72上，与阀盘44a、44b相对，并且由具有比引导基础构件72高的硬度的材料形成。主体21由含有17.0质量％以上且21.0质量％以下cr、8.0质量％以上且13.0质量％以下的ni的第1奥氏体不锈钢形成。引导基础构件72由含有17.0质量％以上且20.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且15.0质量％以下的ni的第2奥氏体不锈钢形成。
106.因此，即使在气阀6的使用中在主体21与引导构件70a、70b之间产生间隙(例如，主体21与引导基础构件72之间的焊接部74的龟裂)，也能够使在该间隙产生的焦化消失或大幅度地减少。根据本实施方式的丙烷气体的流量控制方法，能够在更长的期间内控制丙烷气体的流量。
107.本实施方式的丙烷气体的流量控制方法包括：使具有500℃以上且800℃以下的温度的丙烷气体向在气阀6的阀箱20的主体21形成的流路22流动(s1)；和使气阀6的可动阀40动作而使流路22开放或关闭(s2)。阀箱20包括主体21和固定于主体21的主体座环26a、26b。主体21包括覆盖层23，该覆盖层23焊接于规定流路22的主体21的内表面。可动阀40包括：阀杆41；与阀杆41连结的阀盘44a、44b；以及固定于阀盘44a、44b的盘座环50a、50b。在可动阀40使流路22关闭之际，盘座环50a、50b与主体座环26a、26b气密地接触。主体21由含有17.0质量％以上且21.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且13.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成。覆盖层23由含有比主体21多的cr和比主体21多的ni的材料形成。
108.因此，即使在气阀6的使用中在主体21与第1覆盖层(覆盖层23)之间产生间隙(例如，主体21与第1覆盖层(覆盖层23)之间的焊接部的龟裂)，也能够使在该间隙产生的焦化消失或大幅度地减少。根据本实施方式的丙烷气体的流量控制方法，能够在更长的期间内控制丙烷气体的流量。
109.应该认为此次所公开的实施方式在所有方面都是例示，并非限制性的。本公开的范围不是由上述的说明表示，而是由权利要求书表示，意图在于包括与权利要求书同等的意思和范围内的所有改变。
110.附图标记说明
111.1：脱氢系统，2：脱氢反应器，3、5、8、11、13、15：配管，4：阀，6：气阀，20：阀箱，21：主体，21b：筒构件，22：流路，23：覆盖层，26a、26b：主体座环，27：环基础构件，28、29：覆盖层，30、31、57、58、74：焊接部，33：阀座，35：阀盖，36：非活性气体供给器，37：配管，38：阀，39：压力计，40：可动阀，41：阀杆，42：楔构件，44a、44b：阀盘，45：覆盖层，46：螺纹孔，47a、47b：突出部，50a、50b：盘座环，51：环基础构件，52、53：覆盖层，55：螺栓，60：突出基座，61：块，62：覆盖层，63：螺纹孔，64：螺栓，70a、70b：引导构件，71：引导部分，72：引导基础构件，73：覆盖层，75：焊接部分。

技术特征：
1.一种气阀，其具备阀箱和可动阀，所述阀箱包括：主体，其形成有供具有500℃以上且800℃以下的温度的丙烷气体流动的流路；和主体座环，其固定于所述主体，所述可动阀能使所述流路开放或关闭，所述可动阀包括阀杆、与所述阀杆连结的阀盘、以及盘座环，所述盘座环包括：环基础构件，其使用螺栓固定于所述阀盘；和第1覆盖层，其设置于所述环基础构件上，并且由具有比所述环基础构件高的硬度的材料形成，在所述可动阀使所述流路关闭之际，所述第1覆盖层与所述主体座环气密地接触，所述阀盘由含有17.0质量％以上且21.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且13.0质量％以下的ni的第1奥氏体不锈钢形成，所述环基础构件由含有17.0质量％以上且20.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且15.0质量％以下的ni的第2奥氏体不锈钢形成。2.根据权利要求1所述的气阀，其中，所述环基础构件焊接于所述阀盘。3.根据权利要求1或2所述的气阀，其中，所述阀箱还包括引导所述阀盘的引导构件，所述引导构件包括：引导基础构件，其焊接于所述主体；和第2覆盖层，其设置于所述引导基础构件上，与所述阀盘相对，并且由具有比所述引导基础构件高的硬度的材料形成，所述主体由含有17.0质量％以上且21.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且13.0质量％以下的ni的第3奥氏体不锈钢形成，所述引导基础构件由含有17.0质量％以上且20.0质量％以下的cr、8.0质量％以上且15.0质量％以下的ni的第4奥氏体不锈钢形成。4.根据权利要求3所述的气阀，其中，所述引导构件包括多个引导部分，所述多个引导部分分别包括所述引导基础构件和所述第2覆盖层，所述多个引导部分以彼此隔开间隙的方式排列在所述可动阀的移动方向上。5.根据权利要求1～4中任一项所述的气阀，其中，所述主体还包括第3覆盖层，该第3覆盖层焊接于规定所述流路的所述主体的内表面，所述第3覆盖层由含有比所述主体多的cr和比所述主体多的ni的材料形成。6.根据权利要求5所述的气阀，其中，所述第3覆盖层由含有24.0质量％以上且26.0质量％以下的cr、19.0质量％以上且22.0质量％以下的ni的奥氏体不锈钢形成。7.一种丙烷气体的流量控制方法，其使用了权利要求1～6中任一项记载的所述气阀。

技术总结
盘座环(50a、50b)的环基础构件(51)使用螺栓(55)固定于阀盘(44a、44b)。阀盘(44a、44b)由含有17.0质量％以上且21.0质量％以下的Cr、8.0质量％以上且13.0质量％以下的Ni的第1奥氏体不锈钢形成。环基础构件(51)由含有17.0质量％以上且20.0质量％以下的Cr、8.0质量％以上且15.0质量％以下的Ni的第2奥氏体不锈钢形成。成。成。


技术研发人员：吉田泰太郎 谷口诚贵 森向平
受保护的技术使用者：株式会社久保田
技术研发日：2021.02.19
技术公布日：2022/3/8