排放閥填料技術不斷發(fā)展，可減少甲烷泄漏
甲烷（CH 4）是美國排放的第二大溫室氣體。2013年，CH 4占美國人類活動溫室氣體排放總量的約10％。甲烷在大氣中的半衰期比二氧化碳（CO 2）短得多。但是，它在捕獲輻射方面效率更高。一磅一磅，在100年中，CH 4對氣候變化的相對影響是CO 2的 25倍。
導致CH 4升高的一個原因是石油和天然氣領域的設備泄漏。造成這種泄漏的主要因素是閥門從腺體泄漏出CH 4和稱為揮發(fā)性有機化合物（VOC）的亞衍生物。
在過去的30年中，政府機構與行業(yè)領導者合作，通過增加新技術的實施來解決這些漏洞。這種關注促使包裝制造商加大了對新材料的研究和開發(fā)。州和聯(lián)邦機構還嚴格了VOC值最大泄漏率測量的標準，從20年前的10,000 ppm（百萬分之一）到如今在美國大部分地區(qū)的100 ppm。相比之下，這就像將公司對汽車的平均每加侖英里（mpg）的平均燃油經濟性（CAFE）限制從1990年的27.5 mpg的水平更改為2750 mpg的水平一樣。
業(yè)界需要克服的主要挑戰(zhàn)之一是缺乏統(tǒng)一的測試標準。二十五年前，許多煉油廠和包裝制造商使用了自己的測試標準，這些測試標準使用了不同的介質（不同濃度的氮氣，氦氣或甲烷），溫度范圍和熱循環(huán)。這些變化使得難以比較閥排放填料的有效性。一些標準組織針對此問題創(chuàng)建了閥門排放測試。
美國石油學會（API）是一個專門研究甲烷填充性能的詳細測試程序的組織。由于多種原因，API 622標準已成為美國包裝性能的基準，其中包括環(huán)境保護署（EPA）堅持使用甲烷代替其他氣體進行包裝性能測試。該標準成為了研發(fā)工作的催化劑，以創(chuàng)建可以滿足低于100 ppm要求的閥門填料。
使用甲烷作為測試氣體，API 622需要從環(huán)境溫度到260攝氏度（500華氏度）的五個熱循環(huán)以及1,510個機械循環(huán)。熱循環(huán)每天完成一次，分為300個機械循環(huán)（在環(huán)境溫度下為150，在260°C下為150）。在環(huán)境溫度下完成最后的10個機械循環(huán)，然后進行最終的泄漏測量。該測試需要大量的機械和熱循環(huán)，旨在挑戰(zhàn)包裝制造商以提高開發(fā)效率。
在2015年ISA泄漏檢測與維修（LDAR）研討會上，Sage Environmental的Buzz Harris發(fā)表了一篇論文，重點關注煉油廠泄漏的排放因子。他的主要工作是將API 622的測試數(shù)據(jù)與當前的通用限制進行比較。他得出的結論是，在精煉氣和蒸氣服務中，排放因子將從2.6 x 10 -2減少到1.0 x 10 -5 kg /小時/源-減少了1000倍以上。
重要的一點是，API 622不是閥門測試，而是填料測試。假設所有閥門在相同的填料下都具有相同的性能，那將是一個錯誤。這是因為所有閥門都有其獨特的設計特征，這些特征會影響整體密封，主要是公差和獨特的閥門設計特征。結果，API創(chuàng)建了一個測試協(xié)議API 624，該協(xié)議側重于閥門設計和閥門制造商的排放能力（參見圖1）。
圖1.閥門測試
閥門測試要注意的另一個重要標準是國際標準化組織（ISO）15848。
該標準最初指定將氦氣作為測試氣體，并將質量流量作為測量協(xié)議，但在今年早些時候進行了修改，包括使用濃度測量方法對甲烷氣體進行測試。
API標準通常相互補充，并以先前的工作為基礎。對于API 624，先決條件之一是所用的包裝材料已經過API 622標準的測試。這是API 624具有比API 622更少的熱循環(huán)和閥桿致動的原因之一（624測試程序需要310個機械循環(huán)和三個熱循環(huán)，達到260 C [500 F]）。API還發(fā)布了其他類型閥門的設計標準（例如API 600和602）。這些標準是現(xiàn)成的文件，通過審核后，它們還將參考低排放閥的API 622和API 624標準。這對幫助石油行業(yè)減少整體甲烷排放具有重要意義。
從API 624汲取的一些教訓集中在組件的加工公差上。與蒸汽和其他介質相比，甲烷分子相對較小，并且會通過較小的間隙迅速泄漏。這意味著用戶不應在排放應用中為蒸汽服務使用標準的壓蓋和閥門尺寸。需要關注的主要領域是閥桿和閥箱尺寸公差，填料函與填料函和閥桿之間的填料壓蓋間隙以及閥桿與填料函底部的內徑之間的間隙。所有這些尺寸對于成功密封排放至關重要（見圖1）。