艾默生工業自動化通過改進罐頂閥門來減少VOC排放

石油天然氣產業面臨著雙重挑戰，即向低碳能源過渡時減少空氣污染和氣候變化風險，同時需要擴大石油能源為全球人口提供經濟和社會效益。

隨著VOC治理政策的推行，環保標準不斷趨嚴，減少排放面臨越來越大的挑戰。越來越多的用戶開始監測排放值，控制排放量，以達到環保要求。而在罐區排放控制技術中，升級改造罐頂閥門，可以減少揮發性有機化合物(VOC)和有毒有害氣體的排放，幫助用戶合規運行。

一、罐區現場問題之VOC排放問題

石油天然氣產品是多種碳氫化合物的混合物。在石油的開采、煉制、儲運等過程中，石油天然氣、石化企業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到大氣中，而這些揮發性有機化合物（VOC）排放是大氣污染的主要來源之一。

以原油儲運為例，當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組分，并在原油儲罐的液位上升或溫度上升時，排放揮發性氣體。如果疏于管理這些VOC氣體排放，會造成大氣污染。

二、解決方案

為了更好的實現保護環境、節能減排的目標，用戶需要優化儲罐的壓力控制方案，可以從以下三方面著手：

1. 檢查現場罐頂閥門參數，找到優化升級的突破口

• 氮封閥、蒸發氣回收閥、呼吸閥、緊急泄放閥等是否能嚴密關斷？呼吸閥在設定值的75%和90%時的泄露量時多少？     

• 氮封閥、蒸發氣回收閥、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晶導致無法正常開啟？

• 呼吸閥選用聚苯硫醚(PPS)材質的閥塞和閥座可以適用嚴寒地區或易結晶工況。

雙導向設計和PPS材質閥塞和閥座保證呼吸閥優良密封性并具有優良的抗化學腐蝕性能及防凍防凝結特

2. 檢查罐頂閥門的設定點及工作區間是否合理，確保氮封閥、蒸發氣回收閥、呼吸閥、緊急泄放閥的工作區間無重疊

• 罐頂各閥門壓力設定依次升高，檢查所用閥門各層級的設計和選用是否合理？

• 呼閥的回座壓力是否高于蒸發氣回收閥的工作壓力？

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

3. 制定升級改造計劃

• 如所用閥門出現異常泄露、工作區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數據，確保層級保護設計合理，并選擇合適的替換方案

• 如需要對罐頂閥門進行遠程監測，考慮增加無線儀表對現場機械閥門進行異常情況監測。

• 定期對儲罐進行系統化調研，確保各閥門儀表穩定運行以保證運營效率?

對于采用固定頂或內浮頂的常壓或低壓儲罐，當液位變化或溫度變化時，需控制儲罐內氣相空間的壓力，通常采用氮封閥、蒸發氣回收閥、呼吸閥、緊急泄放閥控制罐內氣相壓力，防止儲罐超壓，以確保儲罐及人員安全。

儲罐的氮封系統包括氮封閥和蒸發氣回收閥，維持儲罐內的微壓力。呼吸閥的呼閥壓力設定值比蒸發氣回收閥高，吸閥設定比氮封閥設定點低，在氮封系統或儲罐異常時，達到設定點時開啟超壓泄放。緊急泄放閥或緊急吸入閥是最后一道防線，在出現火災或系統故障導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間，選擇合適的產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。呼吸閥的材料和設計應確保其能夠嚴密關斷直到達到設定點的90%開始泄露，減少不必要VOC排放。實踐證明很多現場問題多是所用產品性能不達標，如閥座和密封面設計不當、尺寸過大或與其他閥門設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品，可以大幅度減少VOC排放。

具有不同設定點的罐頂閥門控制儲罐的呼吸，防止出現超壓和負壓

對于罐頂壓力設備進行定期的巡檢，及時發現和解決問題。但是由于設備都安裝在很高的罐頂，人工巡檢很難經常性進行，且巡檢人員的安全性無法保證。如果對緊急泄放閥、呼吸閥、氮封閥等進行自動監測，就可以及時有效的掌握閥門的開啟狀態和動作時間，以及提前預測可能發生事故的故障點。自動監測對于現場工作人員的安全尤其重要，通過降罐頂閥門的數據采集并傳輸到控制室，進行監測和預測性分析，優化了儲罐的日常維護工作。

四、結論

隨著石油和天然氣行業的發展，必須對整個產業鏈中所有潛在排放源進行管理及控制排放。很多企業都在積極采取行動減少揮發性有機化合物VOC和有害物排放，為創造安全環保的環境不斷努力。