높은 자본 비용은 저장 작업자가 오래된 증기 회수 장치가 배출을 준수하도록 보장하는 데 있어 중요한 과제입니다. 증기 회수 장치 개편은 장치가 최신 규정을 준수하는지 확인하는 비용 효율적인 솔루션입니다.
전 세계적으로 증기 회수 시스템은 정유 공장, 유통 터미널 및 탱크 저장 시설에서 흔히 볼 수 있으며, 휘발유에서 벤젠 및 자일렌과 같은 방향족제에 이르기까지 다양한 제품의 이송을 처리하고 점점 더 원유를 처리합니다.
탄화수소가 선박, 철도, 도로 유조선 및 저장 탱크 사이에서 이송 될 때, 제품의 일부는 일반적으로 증기로 방출됩니다. 분율은 작을 수 있지만, 누적 방출은 다량의 제품(일반적으로 10,000m3/hr ~ 1000m3/hr)과 해양 적재 응용 분야에서 일반적으로 사용되는 더 높은 증기 흐름으로 인해 상당할 수 있습니다. 증기 제어 기술을 사용하지 않는 한, 증기는 환경, 건강 및 이웃 인프라에 해로운 영향을 미치는 대기로 방출됩니다.
활성탄 증기 회수(그림 1)는 대부분의 응용 분야에서 선호되는 기술로 남아 있으며, 종종 최상의 사용 가능한 기술(BAT)이라고 합니다. 이 시스템은 작업자에게 최대한의 유연성을 제공하고 광범위한 제품을 취급하며 설계 흐름 및 입구 농도의 0 % ~ 100 %의 넓은 턴 다운 비율을 특징으로합니다.
그림 1. 일반적인 습식 VRU는 두 개의 탄소 베드, 두 개의 액체 링 진공 펌프, 글리콜 분리기 용기 및 흡수기 컬럼을 갖추고 있습니다.
전 세계 입법자들은 운영자와 시스템 설계자에게 더 많은 배출 제어 기능을 지속적으로 요구하고 있습니다. 현재 요구 사항은 이제 유럽 일부 지역에서 한 시간의 평균 배출량에 대해 50mg (HC) /Nm3 만큼 낮게 설정됩니다. 당연히 시스템 공급자는 이러한 새로운 규정과 요구를 충족하기 위해 설계를 조정하고 개발해야 합니다. 환경 오염 법안은 배출 요구 사항 위반에 대한 재정적 처벌이 크기 때문에 증기 회수 기술 개발 및 운영자 자본 투자의 원동력으로 항상 남아있을 것입니다. 그러나 대규모 자본 투자가 저렴하지 않은 상황에서 운영자는 새로운 규제에 직면하거나 터미널 처리량을 늘릴 때 어떤 옵션을 가지고 있습니까?
증기 회수 단위는 증기 흐름, 증기 농도 및 원하는 배출 목표에 맞게 올바르게 크기가 조정되어야합니다. 이전 장치는 처리량 증가 또는 새로운 규정에 직면하여 유지하지 못할 수 있습니다. 낮은 방출 출력과 증가 된 용량을 위해 특별히 설계된 새로운 증기 회수 장치가 하나의 해결책입니다. 그러나 이들은 높은 자본 비용과 긴 리드 타임을 가지고 있습니다. 또는 현장에서 기존 증기 회수 장치를 개조, 갱신 및 업그레이드하여 자본 비용, 리드 타임 및 플랜트 가동 중단 시간을 최소화 할 수 있습니다.
증기 회수 장치는 최종 사용자의 요구 사항에 따라 다양한 방법으로 개선 및 업그레이드할 수 있습니다. 기본적으로, 더 많은 활성탄과 증가된 진공 유량이 요구됩니다. 그러나 활성탄을 추가하는 것이 항상 가능하지는 않습니다. 일반적으로 활성탄 용기는 사용 가능한 여유 용량이 없습니다. 탄소 베드 용기를 더 큰 단위로 교체할 수 없는 경우, 각 용기가 흡착 단계에 있는 시간을 설계 한계 내에서 조정하여 배출 한계가 각 사이클의 끝 근처에서 초과되지 않도록 보장할 수 있습니다.
많은 시나리오에서 '습식' 액체 링 진공 펌프(LRVP)를 대체하고 유체 시스템을 '건식' 개조로 밀봉하는 것이 유리해지고 있습니다. 이는 LRVP(그림 3에서 모델링)를 일반적으로 공정 및 현장에 존재하는 물리적 조건에 특별히 일치하는 건식 스크류 또는 회전식 베인 펌프로 대체합니다. 일단 견고한 형태의 진공 공급으로 여겨지면, '습식' 시스템은 씰 유체가 올바르게 작동하려면 일정한 조성으로 유지되어야하기 때문에 일반적으로 더 많은 유지보수가 필요합니다. 이제 설계 및 기능의 발전으로 인해 건식 시스템 진공 펌프는 온도 관리를 위한 가솔린 주입 또는 열 추적으로 인해 극한 조건과 다양한 온도에서 안정적으로 수행할 수 있는 기능으로 더욱 다재다능해지고 있습니다. 이러한 추가 시스템을 통합하기에 이상적인 시기는 VRU 개편 시기입니다. 작업자가 LRVP를 제거하고 스크류 펌프로 교체하는 또 다른 동기는 에탄올 혼합 가솔린의 사용 증가입니다. LRVP 씰 유체는 사용 중에 에탄올로 오염되며 신속하게 수준으로 희석되어 펌프의 유효 용량을 줄입니다. 건식 스크류 펌프는 이러한 문제로 고통받지 않습니다.
그림 3. LRVP.
VRU의 용량이 증가한 경우, 흡착된 탄화수소가 이제 더 짧은 시간 내에 재생되어야 하기 때문에 일반적으로 진공 펌프 용량을 증가시키는 것이 요구된다. 낮은 방출 증기 회수 장치의 경우, 진공 펌프는 상대적으로 낮은 진공을 달성 할 수 있어야합니다. 50 내지 35mbara, 훨씬 더 짧은 기간에 탄소 층을 재생하는 동안. 이는 기존의 진공 펌프 시스템을 더 큰 용량의 시스템으로 대체함으로써 달성 될 수 있습니다. 감소된 흡착 시간의 부정적인 측면은 주어진 시간에 더 많은 재생 사이클의 결과로서 탄소의 작동 수명이 감소된다는 것이다.
진공 용량의 증가는 진공 펌프에서 증기 회수 장치 다운라인 내의 후속 장비의 변경을 개시한다. 예를 들어, 액체 링 진공 펌프를 특징으로 하는 증기 회수 장치에서, 글리콜 분리기(그림 4)는 또한 증가된 증기 흐름을 수용하도록 크기가 조정된 더 큰 용량의 액체 링 진공 펌프에 의해 요구되는 더 큰 유량 용량을 수용하기 위해 더 큰 용기로 업그레이드되어야 할 것이다.
그림 4. 글리콜 분리기.
흡수기 타워는 또한 더 높은 진공 펌프 용량 또는 흡수제의 특성 (온도 및 증기 압력)의 변화를 수용하기 위해 교체해야 할 수도 있습니다. 흡수 효율은 흡수제의 물리적 특성(온도 및 증기압), 흡수제 및 가스(vapour) 흐름, 흡수제 직경 및 높이와 직접적으로 관련되며, 이들 모두는 더 큰 진공 펌프가 설치될 때 검토되고 잠재적으로 증가될 필요가 있을 것이다.
완전한 흡수기 타워 교체는 비용이 많이 듭니다. 대안적인 옵션은 흡수기 컬럼으로부터 탄소 베드로의 재순환 라인에 압력 제어 밸브를 첨가하는 것을 포함할 수 있다. 이는 흡수탑 내에서 작동 압력을 유지하여 공정의 성능을 향상시키기 위해 크기를 조정할 수 있습니다. 또한 진공 펌프 방전의 온도 상승과 같은 보조 요인을 고려해야 하며, 이는 나중에 가솔린 주입의 형태로 추가 냉각을 필요로 할 수도 있고, 습식 시스템의 경우 설치된 열교환기의 크기가 증가할 수도 있습니다.
용량 증가와 탄화수소 배출 감소뿐만 아니라 증기 회수 장치 개편은 최종 사용자에게 더 큰 제어, 기능, 다양성 및 안전성을 제공 할 수 있습니다. 이것은 중복성을 위해 여분의 진공 펌프를 추가하여 달성 할 수 있습니다. 정확한 배출 모니터링을 위한 새로운 CIM/CEM 업그레이드 및 분석기; 업그레이드 된 밸브 및 액추에이터; 온도, 압력 및 레벨 송신기. 새로운 장비는 맞춤형 제어 이론과 결합된 업그레이드된 PLC/HMI 시스템과 원활하게 통합되어 높은 배출 사고가 발생할 가능성을 줄일 수 있습니다. 기존 장비를 교체할 경우 얻을 수 있는 또 다른 이점은 특히 PLC/HMI 시스템과 관련하여 OEM에서 더 이상 지원하지 않는 장비의 레거시 문제를 제거한다는 것입니다.
그림 6. 파이프 스키드 수정.
개조 된 VRU의 유지보수는 개조 중에 수행 된 올바른 공급 업체 및 후속 엔지니어링의 선택만큼이나 중요합니다. 저배출 VRU의 활성탄은 더 큰 기계적 힘과 경우에 따라 흡착을 금지하는 원치 않는 화학 물질의 영향을받습니다. 따라서 권장 서비스 간격을 준수하고 활성탄을 주기적으로 테스트하여 갑작스런 고장으로 이어질 수있는 지속적인 손상의 위험을 완화해야합니다.
증기 회수 장치 개편은 배출 규정을 준수하면서 터미널 용량을 늘리려는 운영자 또는 새로운 VRU의 자본 지출 없이 새로운 HC 배출 규정 준수를 원하는 운영자에게 강력한 절충안입니다. 필요한 장비의 광범위한 교체에도 불구하고 증기 복구 개조는 많은 시나리오에서 새로운 장치를 설치하는 것보다 여전히 비용 효율적인 솔루션입니다.
VRU 개편이 성공하려면 다음과 같은 상당한 경험이 필요합니다. Zeeco시스템 전반에 걸친 장비의 복잡한 상호 작용으로 인해 VRU 시스템이 매우 다양합니다. Zeeco 또한 원래 공급되지 않은 장비에 대한 서비스를 제공 할 수 있습니다.
추가 정보
이 기사는 기술 판매, 프로젝팅 및 스타트업 엔지니어인 Tom Olver가 작성했습니다. Zeeco 유럽.
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