如何通過改進(jìn)罐頂閥門來減少VOC排放

    石油天然氣產(chǎn)業(yè)面臨著雙重挑戰(zhàn)，即向低碳能源過渡時減少空氣污染和氣候變化風(fēng)險，同時需要擴(kuò)大石油能源為全球人口提供經(jīng)濟(jì)和社會效益。

    隨著VOC治理政策的推行，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷趨嚴(yán)，減少排放面臨越來越大的挑戰(zhàn)。越來越多的用戶開始監(jiān)測排放值，控制排放量，以達(dá)到環(huán)保要求。而在罐區(qū)排放控制技術(shù)中，升級改造罐頂閥門，可以減少揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)和有毒有害氣體的排放，幫助用戶合規(guī)運(yùn)行。

    罐區(qū)現(xiàn)場問題之VOC排放問題

    石油天然氣產(chǎn)品是多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔?。在石油的開采、煉制、儲運(yùn)等過程中，石油天然氣、石化企業(yè)都需要儲罐儲存原油、中間原料、成品油等液體，在裝載、泵入泵出及溫度變化過程中，一部分較輕的低碳組分會揮發(fā)到大氣中，而這些揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）排放是大氣污染的主要來源之一。

    以原油儲運(yùn)為例，當(dāng)原油從分離器到原油儲罐傳輸時，原油壓力下降并閃蒸釋放出甲烷等輕質(zhì)組分，并在原油儲罐的液位上升或溫度上升時，排放揮發(fā)性氣體。如果疏于管理這些VOC氣體排放，會造成大氣污染。

    解決方案

    為了更好的實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境、節(jié)能減排的目標(biāo)，用戶需要優(yōu)化儲罐的壓力控制方案，可以從以下三方面著手：

    (1)檢查現(xiàn)場罐頂閥門參數(shù)，找到優(yōu)化升級的突破口

    • 氮封閥、蒸發(fā)氣回收閥、呼吸閥、緊急泄放閥等是否能嚴(yán)密關(guān)斷？呼吸閥在設(shè)定值的75%和90%時的泄露量時多少？     

    • 氮封閥、蒸發(fā)氣回收閥、呼吸閥、緊急泄放閥等選型是否合理？是否額定流量過大造成頻繁開啟？

    • 所用產(chǎn)品是否性能可靠，是否有泄露，所用材料是否符合工況要求？呼吸閥閥座是否由于結(jié)晶導(dǎo)致無法正常開啟？

    • 呼吸閥選用聚苯硫醚(PPS)材質(zhì)的閥塞和閥座可以適用嚴(yán)寒地區(qū)或易結(jié)晶工況。

    雙導(dǎo)向設(shè)計和PPS材質(zhì)閥塞和閥座保證呼吸閥優(yōu)良密封性并具有優(yōu)良的抗化學(xué)腐蝕性能及防凍防凝結(jié)特

    (2)檢查罐頂閥門的設(shè)定點(diǎn)及工作區(qū)間是否合理，確保氮封閥、蒸發(fā)氣回收閥、呼吸閥、緊急泄放閥的工作區(qū)間無重疊

    • 罐頂各閥門壓力設(shè)定依次升高，檢查所用閥門各層級的設(shè)計和選用是否合理？

    • 呼閥的回座壓力是否高于蒸發(fā)氣回收閥的工作壓力？

    • 各級閥門設(shè)定值是否合理？達(dá)到需要的流量時候的壓力值是否在下一級壓力設(shè)定值的75%以下。

    (3)制定升級改造計劃

    • 如所用閥門出現(xiàn)異常泄露、工作區(qū)間重疊或頻繁開啟等問題，需升級涉及閥門

    • 收集升級閥門的工況參數(shù)數(shù)據(jù)，確保層級保護(hù)設(shè)計合理，并選擇合適的替換方案

    • 如需要對罐頂閥門進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測，考慮增加無線儀表對現(xiàn)場機(jī)械閥門進(jìn)行異常情況監(jiān)測。

    • 定期對儲罐進(jìn)行系統(tǒng)化調(diào)研，確保各閥門儀表穩(wěn)定運(yùn)行以保證運(yùn)營效率?

    對于采用固定頂或內(nèi)浮頂?shù)某夯虻蛪簝蓿?dāng)液位變化或溫度變化時，需控制儲罐內(nèi)氣相空間的壓力，通常采用氮封閥、蒸發(fā)氣回收閥、呼吸閥、緊急泄放閥控制罐內(nèi)氣相壓力，防止儲罐超壓，以確保儲罐及人員安全。

    儲罐的氮封系統(tǒng)包括氮封閥和蒸發(fā)氣回收閥，維持儲罐內(nèi)的微壓力。呼吸閥的呼閥壓力設(shè)定值比蒸發(fā)氣回收閥高，吸閥設(shè)定比氮封閥設(shè)定點(diǎn)低，在氮封系統(tǒng)或儲罐異常時，達(dá)到設(shè)定點(diǎn)時開啟超壓泄放。緊急泄放閥或緊急吸入閥是最后一道防線，在出現(xiàn)火災(zāi)或系統(tǒng)故障導(dǎo)致的壓力驟升或驟降時超壓泄放。

    每個閥門控制不同的壓力區(qū)間，選擇合適的產(chǎn)品可靠工作則尤為中要。氮封閥建議選擇專門適用氮封工況的氮封閥。呼吸閥的材料和設(shè)計應(yīng)確保其能夠嚴(yán)密關(guān)斷直到達(dá)到設(shè)定點(diǎn)的90%開始泄露，減少不必要VOC排放。實(shí)踐證明很多現(xiàn)場問題多是所用產(chǎn)品性能不達(dá)標(biāo)，如閥座和密封面設(shè)計不當(dāng)、尺寸過大或與其他閥門設(shè)定值沖突等原因造成了不必要的泄漏。因此，確保選擇合適的閥門產(chǎn)品，可以大幅度減少VOC排放。

    具有不同設(shè)定點(diǎn)的罐頂閥門控制儲罐的呼吸，防止出現(xiàn)超壓和負(fù)壓

    對于罐頂壓力設(shè)備進(jìn)行定期的巡檢，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。但是由于設(shè)備都安裝在很高的罐頂，人工巡檢很難經(jīng)常性進(jìn)行，且巡檢人員的安全性無法保證。如果對緊急泄放閥、呼吸閥、氮封閥等進(jìn)行自動監(jiān)測，就可以及時有效的掌握閥門的開啟狀態(tài)和動作時間，以及提前預(yù)測可能發(fā)生事故的故障點(diǎn)。自動監(jiān)測對于現(xiàn)場工作人員的安全尤其重要，通過降罐頂閥門的數(shù)據(jù)采集并傳輸?shù)娇刂剖?，進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)測性分析，優(yōu)化了儲罐的日常維護(hù)工作。

    結(jié)論

    隨著石油和天然氣行業(yè)的發(fā)展，必須對整個產(chǎn)業(yè)鏈中所有潛在排放源進(jìn)行管理及控制排放。很多企業(yè)都在積極采取行動減少揮發(fā)性有機(jī)化合物VOC和有害物排放，為創(chuàng)造安全環(huán)保的環(huán)境不斷努力。

    罐區(qū)排放控制技術(shù)中，通過檢查現(xiàn)場閥門參數(shù)及工作狀態(tài)，升級改造罐頂閥門，選擇優(yōu)化儲罐的壓力控制方案，可以有效減少揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)和有毒有害氣體的排放。采用先進(jìn)的儲罐壓力控制方案，大大減少罐內(nèi)的產(chǎn)品損失，減少過量排放造成的罰款，有效幫助企業(yè)達(dá)到標(biāo)桿企業(yè)績效。