Минимизируйте затраты на неорганизованные выбросы с помощью низкоэмиссионных клапанов

Минимизируйте затраты на неорганизованные выбросы с помощью низкоэмиссионных клапанов

Шон Хансикер, менеджер по маркетингу

Летучие выбросы — новая тема для обсуждения на предприятиях химической переработки и нефтепереработки, но важная. Неорганизованные выбросы могут негативно сказаться на прибыльности вашей компании, если их не остановить, а соблюдение действующих правил выбросов может потребовать внесения изменений в вашу цепочку поставок и модернизации проектов. По мере того, как регулирующие органы, такие как Агентство по охране окружающей среды (EPA), и компании-владельцы достигают соглашений о сокращении неорганизованных выбросов, сейчас самое подходящее время, чтобы укрепить свои знания в этой области.

Если вы новичок в идее неорганизованных выбросов или хорошо разбираетесь в теме, но нуждаетесь в советах по минимизации связанных с ними затрат, в этом посте будут рассмотрены основы того, что вам нужно знать.

Что такое неорганизованные выбросы?

Летучие выбросы представляют собой неконтролируемые выбросы газов из технологического оборудования, в первую очередь из-за нежелательных утечек. Основными опасными газами являются летучие органические соединения (ЛОС), такие как бензол, метан и этанол. ЛОС могут поставить под угрозу качество воздуха, способствуя образованию озона. В результате государственные органы устанавливают ограничения на летучие выбросы, и нарушение этих правил может привести к крупным штрафам.

Динамические и статические уплотнения на клапанах, насосах и фланцевых соединениях являются основными источниками летучих выбросов, при этом на клапаны приходится примерно 62% общих неконтролируемых выбросов ЛОС на типичном объекте. Установка клапанов с низким уровнем выбросов (Low-E), которые, как показали испытания, минимизируют неорганизованные выбросы, является распространенным решением, используемым во всей отрасли. Покупка низкоэмиссионных клапанов для объекта может быть требованием постановлений об общем согласии, юридического соглашения между технологическим предприятием и Агентством по охране окружающей среды США, часто в результате гражданского дела.

Постановления о согласии Агентства по охране окружающей среды

Перед Агентством по охране окружающей среды поставлена ​​задача помочь компаниям соблюдать текущие экологические требования, законы и правила, такие как Закон о чистой воде и Закон о чистом воздухе. Хотя добровольное соблюдение является предпочтительным, EPA предпримет юридические действия для обеспечения соблюдения, когда это необходимо. Несмотря на то, что Агентство по охране окружающей среды располагает несколькими типами принудительных мер, в отношении химических заводов и нефтеперерабатывающих заводов такие меры часто принимают форму постановления о согласии.

Типичное решение о согласии будет содержать формулировку, в которой перечислены конкретные действия, которые должны быть предприняты владельцем актива в течение определенного периода времени, чтобы обеспечить соответствие экологическим требованиям. Несоблюдение постановления о согласии может привести к гражданско-правовым санкциям, включая крупные штрафы. Накопление штрафов свидетельствует о несоблюдении постановления о согласии, что может привести к дополнительным юридическим последствиям. Несмотря на то, что существует множество методов сокращения летучих выбросов, одним из условий, содержащихся в некоторых постановлениях о согласии, является требование о том, чтобы завод учредил расширенную программу обнаружения и ремонта утечек (LDAR) и закупал только клапаны Low-E.

Усовершенствованные клапаны LDAR и Low-E

Расширенные программы LDAR стремятся имитировать периодические методы обнаружения утечек и контроля Агентства по охране окружающей среды. Для клапанов аудит EPA состоит как из бумажного аудита, так и из полевых испытаний на выбросы. Заводы, реализующие расширенную программу LDAR, в первую очередь стремятся снизить летучие выбросы с помощью следующих методов:

• Внедрение комплексного плана, в соответствии с которым утечки выявляются путем проверки клапанов и других соединений на месте с использованием метода 21 Агентства по охране окружающей среды.
• Выявление, документирование и устранение утечек в установленные сроки.
• Снижение допустимых пределов утечек для клапанов, соединений и насосов.

Дополнительным требованием является то, что все клапаны, приобретаемые для будущего технического обслуживания, ремонта и эксплуатации (ТОиР), а также для новых проектов, должны быть клапанами с низким уровнем выбросов. Язык многих постановлений о согласии Агентства по охране окружающей среды оставляет за предприятием метод определения того, что представляет собой клапан Low-E. Обычно существует несколько методов, по которым клапан можно классифицировать как клапан Low-E. Завод принимает решение принять производителя клапана, предоставляющего одно из следующих условий:

• Письменная гарантия того, что в клапане не будет течи выше 100 частей на миллион в течение пяти лет.
• Письменная гарантия, сертификат или эквивалентная документация о том, что клапан был испытан в соответствии с общепринятыми передовыми инженерными практиками, и было обнаружено, что утечка не превышает 100 частей на миллион.

Поскольку пользователю клапана может быть трудно понять разницу между этими двумя вариантами, ниже приводится обзор преимуществ и недостатков каждой формы проверки клапана Low-E.

Письменная гарантия производителя

Казалось бы, простое решение для документирования покупки низкоэмиссионных клапанов состоит в том, чтобы производители предоставили письменную гарантию того, что их клапан не будет протекать более чем на 100 частей на миллион в течение пяти лет. Тем не менее, оператор установки должен учитывать последствия утечки из клапанов. Какая компенсация доступна в случае протечки клапана? Ограничивается ли гарантия только заменой протекающего клапана? Возмещаются ли затраты, связанные с заменой клапана?

Часто существуют финансовые штрафы, связанные с неспособностью завода соблюдать различные аспекты постановлений о согласии, которые следует учитывать. Штрафы за несоблюдение требований могут достигать 10 000 долларов в день за каждый инцидент. Что, если протекающий клапан вызовет штраф EPA? Способен ли завод преследовать производителя арматуры, чтобы окупить эти затраты?

Полагаясь на гарантию производителя, завод остается открытым для возможности того, что производитель, вольно или невольно, может продолжать поставлять клапаны с утечками, превышающими 100 частей на миллион. По мнению многих операторов предприятий, существует слишком много неопределенностей, когда они полагаются только на гарантию производителя, когда доступны методы испытаний, чтобы определить, соответствует ли клапан требуемой скорости утечки.

Испытания на низкий уровень выбросов

Формулировки постановлений о согласии Агентства по охране окружающей среды США позволяют производителям клапанов гарантировать, что клапан был испытан «в соответствии с общепринятыми передовыми инженерными методами, и было обнаружено, что утечка не превышает 100 частей на миллион». Это означает, что инженеры завода и инженеры-экологи должны определить, что представляет собой «общепринятая передовая инженерная практика», добросовестно ли производитель провел испытание и повторяет ли испытание условия процесса. Испытание, разработанное и проведенное производителем, потенциально может поставить предприятие под угрозу, создавая неопределенность для специалистов, пытающихся определить, действительно ли клапан является клапаном с низким E.

К счастью, Американским институтом нефти (API) и Международной организацией по стандартизации (ISO) доступны отраслевые тесты для определения того, следует ли классифицировать клапан как «с низким уровнем выбросов».

• API 624, Типовые испытания клапанов с выдвижным штоком, оснащенных графитовым уплотнением, на неорганизованные выбросы охватывает испытания клапанов с выдвижным штоком с использованием метана в качестве испытательной среды. Клапан должен выдержать 310 циклов, а также три термических цикла (когда клапан испытывается при температуре окружающей среды, повышенной температуре, затем снова при температуре окружающей среды) с интенсивностью утечки менее 100 частей на миллион (ppm) метана.
• API 641, Испытания четвертьоборотных клапанов на неорганизованные выбросы , подробно описывает испытания шаровых кранов с использованием метана в качестве испытательной среды. Каждый испытанный клапан должен выдержать 610 циклов, а также три термических цикла при скорости утечки менее 100 частей на миллион метана.
• ISO 15848-1, Промышленная арматура. Процедуры измерения, испытаний и квалификации для неорганизованных выбросов , дает процедуры и требования к механическим и термическим испытаниям клапанов с испытаниями на герметичность в различных точках. В качестве испытательной среды используют метан или гелий.

Тестирование API дает простой результат «пройдено или не пройдено». Клапан либо сертифицирован как клапан Low-E, либо нет. Тем не менее, покупатели клапанов должны знать, что методология испытаний ISO допускает различные рейтинги «классов» клапанов в зависимости от того, как они работают во время испытаний. Классы ISO могут допускать, чтобы клапан считался и маркировался как «Low-E», но не соответствовал требованиям Агентства по охране окружающей среды (EPA) к скорости утечки «100 ppm или менее». Класс герметичности CM, например, описывает клапан с «низким уровнем выбросов», пропускающий более 100 частей на миллион метана, но менее 500 частей на миллион метана.

Кроме того, в соответствии с ISO «не предполагается никакой корреляции между классами герметичности, когда испытательной жидкостью является гелий (классы AH, BH, CH) и когда испытательной жидкостью является метан (классы AM, BM, CM). Частично это связано с тем, что собранные данные испытаний различаются для разных жидкостей. Если клапан испытывается с использованием гелия, а не метана, результаты представляются как скорость утечки, пропорциональная диаметру штока. Этот расход выражается в атмосферных кубических сантиметрах в секунду (атм-см3/с), и хотя этот показатель более правильно определить как скорость утечки, чем измеренную концентрацию частей на миллион (ч/млн), метод преобразования атм-см3 /с до наблюдаемой концентрации частей на миллион не существует. Это затрудняет интерпретацию того, соответствует ли кто-либо формулировке EPA «100 частей на миллион или меньше» при тестировании с гелием.

В идеале эти тесты должны проводиться в сторонней лаборатории, а не производителем клапана. Когда изготовитель клапана привлекает к проведению испытаний независимую третью сторону, это свидетельствует о подтверждении беспристрастным органом того, что клапаны соответствуют требованиям стандарта испытаний. Сертификация клапана должна быть предоставлена ​​производителем клапана в качестве документации, включая печать сторонней лаборатории, место проведения испытаний и результаты.

Опередите требования к выбросам

Разрабатываете ли вы новые системы или хотите улучшить свою программу LDAR, выбирайте клапаны с сертификатом Low-E для борьбы с летучие выбросы. Активность и указание сертифицированных клапанов с низким уровнем выбросов до принятия каких-либо мер по охране окружающей среды предотвращает дорогостоящую головную боль при модернизации и помогает вам соблюдать современные передовые методы защиты окружающей среды. Наличие четких инструкций и процедур о том, какие клапаны заказывать для обслуживания VOC, также помогает защитить как окружающую среду, так и вашу эксплуатационную надежность.

Работая над решением существующих проблем с неконтролируемыми выбросами или просто стремясь предотвратить будущие утечки, ознакомьтесь с нашим сообщением в блоге о важности сокращения утечек на нефтеперерабатывающих заводах. Чтобы определить, какие низкоэмиссионные решения могут подойти для ваших операций, рассмотрите возможность сотрудничества с опытными специалистами по жидкостным системам через оценочные и консультационные услуги Swagelok.

Наконец, Swagelok предлагает широкий ассортимент технологических, инструментальных, шаровых, игольчатых, подъемных пробковых и выпускных клапанов с сертификацией Low-E, которые прошли соответствующие испытания API на низкий уровень выбросов без каких-либо модификаций конструкции, никогда не допуская утечки метана, превышающей 100 частей на миллион во время эксплуатации. тестирование. Если вы планируете интегрировать какой-либо из этих продуктов в свои жидкостные системы, не стесняйтесь обращаться в авторизованный центр продаж и обслуживания для получения применимых сертификатов Low-E или любой другой поддержки, которая может вам понадобиться.