Minimaliseer de kosten van vluchtige emissies met Low-E-kleppen

Minimaliseer de kosten van vluchtige emissies met Low-E-kleppen

Sean Hunsicker, marktmanager

Vluchtige emissies zijn een nieuw onderwerp van discussie in chemische verwerkings- en raffinage-installaties, maar wel een belangrijke. Vluchtige emissies kunnen een negatieve invloed hebben op de winstgevendheid van uw bedrijf als er niets aan wordt gedaan, en om te voldoen aan de huidige emissievoorschriften kunnen wijzigingen in uw toeleveringsketen en upgradeprojecten nodig zijn. Aangezien regelgevende instanties zoals de Environmental Protection Agency (EPA) en eigenaars overeenkomsten sluiten om vluchtige emissies in te perken, is er nooit een beter moment geweest om uw kennis op dit gebied te vergroten.

Of je nu nieuw bent met het idee van vluchtige emissies of je hebt een goed begrip van het onderwerp, maar hebt tips nodig over het minimaliseren van de bijbehorende kosten, dit bericht behandelt de basisprincipes van wat je moet weten.

Wat zijn voortvluchtige emissies?

Vluchtige emissies zijn ongecontroleerde emissies van gassen uit procesapparatuur, voornamelijk als gevolg van ongewenste lekken. Vluchtige organische stoffen (VOS), zoals benzeen, methaan en ethanol, zijn de belangrijkste gassen die zorgen baren. VOS kunnen de luchtkwaliteit in gevaar brengen en bijdragen aan de vorming van ozon. Als gevolg hiervan stellen overheidsinstanties limieten voor vluchtige emissies, en overtreding van deze regelgeving kan leiden tot hoge boetes.

Dynamische en statische afdichtingen op kleppen, pompen en flensverbindingen zijn belangrijke bronnen van vluchtige emissies, waarbij kleppen verantwoordelijk zijn voor naar schatting 62% van de totale ongecontroleerde VOS-emissies in een typische faciliteit. Het installeren van afsluiters met lage emissie (Low-E), zoals tijdens tests is aangetoond om vluchtige emissies tot een minimum te beperken, is een veelgebruikte oplossing in de hele industrie. De aankoop van Low-E-kleppen voor een faciliteit kan een vereiste zijn van toestemmingsdecreten, een juridische overeenkomst tussen een procesfabriek en de EPA in de Verenigde Staten, vaak als gevolg van een civiele zaak.

EPA-toestemmingsbesluiten

De EPA heeft tot taak bedrijven te helpen te voldoen aan de huidige milieueisen, wet- en regelgeving, zoals de Clean Water Act en de Clean Air Act. Hoewel vrijwillige naleving de voorkeur heeft, zal de EPA juridische stappen ondernemen om naleving te waarborgen wanneer dat nodig is. Hoewel er verschillende soorten handhavingsmaatregelen beschikbaar zijn voor de EPA, voor chemische fabrieken en raffinaderijen, neemt de actie vaak de vorm aan van een toestemmingsbesluit.

Een typisch toestemmingsbesluit zal taal bevatten waarin specifieke acties worden opgesomd die binnen een bepaald tijdsbestek door de eigenaar van een asset moeten worden genomen om te voldoen aan de milieunormen. Het niet naleven van het toestemmingsdecreet kan leiden tot civielrechtelijke sancties, waaronder hoge boetes. Een opeenstapeling van boetes toont niet-naleving van het toestemmingsbesluit aan, wat kan leiden tot extra juridische gevolgen. Hoewel er veel methoden zijn om vluchtige emissies te verminderen, is een bepaling in sommige toestemmingsbesluiten een vereiste dat de fabriek een verbeterd lekdetectie- en reparatieprogramma (LDAR) instelt en alleen Low-E-kleppen aanschaft.

Verbeterde LDAR- en Low-E-kleppen

Verbeterde LDAR-programma's proberen de periodieke lekdetectie- en toezichtmethoden van de EPA na te bootsen. Voor afsluiters bestaat een EPA-audit uit zowel een papieren audit als veldtesten op emissies. Fabrieken die een verbeterd LDAR-programma implementeren, proberen voornamelijk de vluchtige emissies te verminderen door middel van de volgende methoden:

• Een uitgebreid plan opstellen waarbij lekken worden geïdentificeerd door in-situ testen van kleppen en andere verbindingen met behulp van EPA-methode 21
• Identificeren, documenteren en repareren van lekken binnen een bepaald tijdsbestek
• Verlaging van toegestane leklimieten voor kleppen, aansluitingen en pompen

Een aanvullende vereiste is dat alle kleppen die worden aangeschaft voor toekomstig onderhoud, reparatie en operaties (MRO) en voor nieuwe projecten, Low-E-kleppen moeten zijn. De taal in veel EPA-toestemmingsbesluiten laat de methode om te bepalen wat een Low-E-klep is, over aan de fabriek. Er zijn meestal verschillende methoden waarmee een klep kan worden geclassificeerd als een Low-E-klep. Het is de beslissing van de fabriek om de fabrikant van de klep te accepteren die een van de volgende zaken levert:

• Een schriftelijke garantie dat de klep gedurende vijf jaar niet meer dan 100 delen per miljoen zal lekken
• Een schriftelijke garantie, certificering of gelijkwaardige documentatie dat de klep is getest in overeenstemming met algemeen aanvaarde goede technische praktijken en dat er is vastgesteld dat deze lekt bij niet meer dan 100 ppm

Aangezien het voor een klepgebruiker moeilijk kan zijn om het verschil tussen deze twee opties te begrijpen, volgt hieronder een overzicht van de voor- en nadelen van elke vorm van Low-E klepvalidatie.

Schriftelijke garantie door fabrikant

Een schijnbaar eenvoudige oplossing voor het documenteren van de aankoop van Low-E-kleppen is om fabrikanten een schriftelijke garantie te geven dat hun klep gedurende vijf jaar niet meer dan 100 delen per miljoen zal lekken. Een exploitant van een fabriek moet echter rekening houden met de gevolgen als de kleppen lekken. Welke compensatie is beschikbaar als de klep lekt? Is de garantie alleen beperkt tot vervanging van de lekkende klep? Zijn de kosten verbonden aan het vervangen van de klep verhaalbaar?

Er zijn vaak financiële sancties verbonden aan het onvermogen van een fabriek om te voldoen aan verschillende aspecten van toestemmingsbesluiten waarmee rekening moet worden gehouden. Boetes kunnen oplopen tot $ 10.000 per dag per incident voor niet-naleving. Wat als de lekkende klep een EPA-boete veroorzaakt? Is de fabriek in staat om de klepfabrikant te vervolgen om deze kosten terug te verdienen?

Vertrouwen op een fabrieksgarantie laat een fabriek open voor de mogelijkheid dat de fabrikant, vrijwillig of niet, kleppen kan blijven leveren die meer dan 100 delen per miljoen lekken. In de geest van veel fabrieken zijn er te veel onzekerheden om alleen te vertrouwen op een fabrieksgarantie wanneer testmethoden beschikbaar zijn om te bepalen of een klep aan de vereiste leksnelheid voldoet.

Testen met lage emissies

De taal in EPA-toestemmingsbesluiten stelt klepfabrikanten in staat om een ​​garantie te geven dat de klep is getest "volgens algemeen aanvaarde goede technische praktijken en dat er is vastgesteld dat deze niet meer dan 100 ppm lekt." Dit betekent dat fabrieks- en milieu-ingenieurs worden overgelaten om te bepalen wat "algemeen aanvaarde goede technische praktijken" zijn, of de fabrikant de test te goeder trouw heeft uitgevoerd en of de test de procesomstandigheden repliceert. Een door een fabrikant ontwikkelde en uitgevoerde test zou een fabriek in gevaar kunnen brengen, waardoor er onzekerheid ontstaat voor professionals die proberen te bepalen of een klep inderdaad een Low-E-klep is.

Gelukkig zijn er industriële tests beschikbaar van het American Petroleum Institute (API) en de International Standards Organization (ISO) om te bepalen of de klep moet worden geclassificeerd als "lage emissies".

• API 624, Typetest van stijgbuisventielen uitgerust met grafietpakking voor vluchtige emissies, omvat het testen van stijgende spindelkleppen met methaan als testmedium. De klep moet 310 cycli uitvoeren, evenals drie thermische cycli (wanneer de klep wordt getest bij omgevingstemperatuur, een verhoogde temperatuur en dan weer bij omgevingstemperatuur) met een leksnelheid van minder dan 100 delen per miljoen (ppm) methaan.
• API 641, Test van kwartslagkleppen op vluchtige emissies , beschrijft het testen van kogelkranen met methaan als testmedium. Elke geteste klep moet 610 cycli uitvoeren, evenals drie thermische cycli met een leksnelheid van minder dan 100 ppm methaan.
• ISO 15848-1, Industriële afsluiters — meet-, test- en kwalificatieprocedures voor vluchtige emissies , geeft de procedures en vereisten voor de mechanische en thermische cyclustesten van kleppen met lektests op verschillende punten. Als testmedia wordt methaan of helium gebruikt.

API-testen zorgen voor een eenvoudig geslaagd of mislukt resultaat. De klep is al dan niet gecertificeerd als een Low-E-klep. Kopers van kleppen moeten zich er echter van bewust zijn dat de ISO-testmethodologie verschillende 'klasse'-classificaties van kleppen mogelijk maakt met betrekking tot hoe ze presteren tijdens het testen. ISO-klassen kunnen het mogelijk maken dat een klep wordt overwogen en gelabeld als "Low-E", maar niet voldoet aan de leksnelheidsvereiste van "100 ppm of minder" voor de EPA. Dichtheidsklasse CM beschrijft bijvoorbeeld een "lage-emissie" klep die meer dan 100 ppm methaan lekt, maar minder dan 500 ppm methaan.

Bovendien is er volgens ISO “geen correlatie bedoeld tussen de dichtheidsklassen wanneer de testvloeistof helium is (klassen AH, BH, CH) en wanneer de testvloeistof methaan is (klassen AM, BM, CM). Dit komt gedeeltelijk omdat de verzamelde testgegevens voor de verschillende vloeistoffen anders zijn. Als een klep wordt getest met helium in plaats van methaan, worden de resultaten gerapporteerd als een leksnelheid die evenredig is met de steeldiameter. Deze stroomsnelheid wordt aangegeven als atmosferische kubieke centimeters per seconde (atm-cm3/s), en hoewel deze metriek correcter is gedefinieerd als een leksnelheid dan een gemeten concentratie van delen per miljoen (ppm), is een methode om atm-cm3 om te rekenen /s tot een waargenomen concentratie van delen per miljoen bestaat niet. Dit maakt het een uitdaging om te interpreteren of men voldoet aan de EPA-taal van "100 ppm of minder" bij het testen met helium.

Idealiter moeten deze tests worden uitgevoerd in een extern laboratorium en niet door de fabrikant van de klep. Wanneer een klepfabrikant een onafhankelijke derde partij de test laat uitvoeren, toont hij aan dat een onpartijdige instantie heeft bevestigd dat de kleppen voldoen aan de eisen van de testnorm. Een klepcertificering moet dan als documentatie beschikbaar worden gesteld door de fabrikant van de klep, inclusief een zegel van het externe laboratorium, de testlocatie en de resultaten.

Voorsprong op emissie-eisen

Of u nu nieuwe systemen ontwerpt of uw LDAR-programma wilt verbeteren, kies Low-E-gecertificeerde kleppen om te bestrijden vluchtige emissies. Door proactief te zijn en gecertificeerde emissiearme afsluiters te specificeren voorafgaand aan milieuhandhavingsacties, voorkomt u dure retrofit-hoofdpijn en kunt u blijven voldoen aan de huidige best practices op milieugebied. Het hebben van duidelijke instructies en procedures over welke kleppen moeten worden besteld voor VOC-service helpt ook om zowel het milieu als uw operationele integriteit te beschermen.

Terwijl u werkt aan het aanpakken van bestaande vluchtige emissieproblemen of gewoon toekomstige lekken probeert te voorkomen, bekijk dan onze blogpost over het belang van het verminderen van lekken in raffinaderijen. Voor hulp bij het bepalen welke Low-E-oplossingen geschikt zijn voor uw activiteiten, kunt u overwegen om ook samen te werken met ervaren vloeistofsysteemprofessionals via de evaluatie- en adviesdiensten van Swagelok.

Ten slotte biedt Swagelok een breed scala aan Low-E-gecertificeerde proces-, instrument-, kogel-, naald-, stijgplug- en ontluchtingsventielen die de toepasselijke API-tests voor lage emissie hebben doorstaan ​​zonder enige ontwerpaanpassingen, en nooit meer dan 100 ppm methaan lekken tijdens testen. Als u van plan bent om een ​​van deze producten in uw vloeistofsystemen te integreren, neem dan gerust contact op met uw geautoriseerde verkoop- en servicecentrum voor toepasselijke Low-E-certificaten of andere ondersteuning die u onderweg nodig heeft.