這個由兩部分組成的系列文章的第1部分討論了焦化過程及其對閥門和執行器的要求。焦化是一種精煉裝置，可將常壓蒸餾塔或減壓蒸餾塔的塔底物料升級為高價值產品。顧名思義，最終產品是石油焦（一種煤狀材料）。
焦化類型
存在兩種類型的焦化過程-延遲焦化和流化焦化。兩者都是在高于大氣壓力和高于900 o F（485 o C）的溫度下發生的物理過程，這些過程將原料熱裂解為產品，例如石腦油和餾出物，留下石油焦。
對于延遲的焦化，在裂化發生時，使用兩個或多個稱為焦炭鼓的大型反應器來保持或延遲加熱的原料。當較輕的產品通過塔頂蒸氣管線泵回到分餾塔中時，焦炭以固體形式沉積在焦炭罐中。該固體焦炭積聚在焦炭塔中，并通過用水將焦炭水力切割來除去。為了便于除去焦炭，將熱進料從一個焦炭鼓轉移到另一個焦炭鼓，在焦炭去除和過程的裂化部分之間交替改變這些鼓。
通過流體焦化，將原料裝入加熱的反應器中。發生裂化，并將形成的焦炭作為流化固體轉移到加熱器中，在其中燃燒其中一些以提供裂化過程所需的熱量。剩余的焦炭被收集起來出售。
焦化裝置的管道和閥門裝置
極端條件
精煉廠延遲焦化裝置的操作極為嚴苛，可能是任何精煉廠操作中最苛刻的操作，因為該工藝具有間歇性，每天從非常高的溫度向周圍擺動，甲板上的高振動以及結焦的巨大潛力在設備中。隨著時間的流逝，取決于蒸汽吹掃系統的可靠性和有效性，焦炭可能會積聚在閥門中，閥門的操作扭矩可能會相應增加。扭矩增加會給這些球閥和操作它們的電動執行器帶來額外的壓力。設計堅固的閥門并在選擇這些執行器時提供足夠的安全系數，對于確保計劃的周轉之間的連續運行至關重要。隨著工作鼓內充滿焦炭，氣門閥內件上的扭矩趨于增加，
在除焦過程中，會有很多振動。用于從鼓內件中鉆出和切下焦炭的高壓水管線產生的壓力超過4,000 psi。蒸汽和急冷水的快速膨脹以及冷凝水的溫度波動通常會產生水錘。此外，微量的硫磺腐蝕與設備的沖洗水結合在一起，會產生大量的空氣中磨蝕性粉塵。這些灰塵會覆蓋感光鼓及其周圍的所有表面。
焦炭粉塵會產生腐蝕的機會。它還會在縫隙中堆積，阻礙功能。嚴酷，炎熱和潛在危險條件要求使用更高奇特的合金，以提供額外的保護和保持功能。
閥門要求
焦化過程中的每個鼓都需要10到12個閥門，用于蒸汽的再循環，轉換，淬火，汽提，洗滌和再加熱。在過去的幾年中，由于最終用戶希望增加產量和產量，閥門的尺寸和壓力等級已大大提高。焦化器操作的這些嚴酷和苛刻的條件通常會對這些閥和操作它們的致動器產生不利影響。更為關鍵的是，閥必須按順序的行程計劃工作，以在精確定時的事件中轉向。
閥門的（操作）順序通過分布式控制系統或獨立的專用可編程邏輯控制器（較舊的單元有時仍依賴于繼電器驅動的面板）和執行器進行控制。閥門和執行器單元必須具有安全聯鎖裝置，這些聯鎖裝置通過限位開關限制其打開和關閉，限位開關提供正向位置反饋，以保持安全的過程控制。必須迅速恢復無法操作的閥門執行器，以使系統繼續運行。如果執行器發生故障，則閥門應能夠手動打開（通常，這種手動操作費力且費時，因此不是首選）。
在焦化應用中，盡管可以更換閥門進行維護，但執行器需要可靠并且需要很少的維護。在這種要求苛刻的應用程序上，平均故障間隔時間短可能會造成高昂的成本。
閥門可能由于多種原因而失效，包括以下原因：
水錘
振動
內部零件損壞
釋放執行機構
斷開電機
關鍵區域的焦炭粉塵滲透
堵塞
腐蝕
需要安裝堅固的閥門和執行器解決方案，以延長使用壽命，從而延長焦化等關鍵性嚴重服務的壽命。
閥門解決方案
長壽命，有彈性的焦化閥門的重要性不可低估。這是一個分批過程，焦化器可能會成為連續精煉操作中的潛在瓶頸。如果關鍵焦炭鼓的裝填，轉換和除焦計劃中斷，則可能會影響整個煉油廠的生產。精煉廠的生產能力可能會受到干擾，最終用戶每天要損失數百萬美元的生產成本。
閥門執行器在整個過程中似乎很小，它具有重要的意義，并且對延遲焦化操作有很大的影響。過早的故障可能會導致操作員加班的額外成本，手動閥操作的額外人力（手動操作的安全方面），更換成本以及潛在的煉油廠停機時間。
堅固，耐腐蝕的解決方案是帶有碳化鎢或更硬的材料覆蓋層的金屬座球閥。執行器應經過現場驗證，延展性，鐵外殼和粉末涂層。它應具有緊湊的尺寸，獨特的內部電路配置和經過修改的硬線操作，這可以節省大量成本，并防止精煉廠中的這一關鍵操作單元停機。
