Minimisez les coûts des émissions fugitives grâce aux vannes à faible émissivité

Minimiser les coûts des émissions fugitives avec les vannes Low-E

Sean Hunsicker, responsable de marché

Les émissions fugitives sont un nouveau sujet de discussion dans les installations de traitement et de raffinage chimiques, mais un sujet important. Les émissions fugitives peuvent avoir un impact négatif sur la rentabilité de votre entreprise si elles ne sont pas contrôlées, et le respect des réglementations actuelles en matière d'émissions peut nécessiter des modifications de votre chaîne d'approvisionnement et des projets de mise à niveau. Alors que les organismes de réglementation tels que l'Agence de protection de l'environnement (EPA) et les entreprises propriétaires concluent des accords pour réduire les émissions fugitives, il n'y a jamais eu de meilleur moment pour renforcer vos connaissances dans ce domaine.

Que vous soyez nouveau dans l'idée des émissions fugitives ou que vous ayez une bonne compréhension du sujet, mais que vous ayez besoin de conseils pour minimiser leurs coûts associés, cet article couvrira les bases de ce que vous devez savoir.

Que sont les émissions fugitives ?

Les émissions fugitives sont des émissions incontrôlées de gaz provenant d'équipements de traitement, principalement dues à des fuites indésirables. Les composés organiques volatils (COV), tels que le benzène, le méthane et l'éthanol, sont les principaux gaz préoccupants. Les COV peuvent compromettre la qualité de l'air et contribuer à la formation d'ozone. En conséquence, les agences gouvernementales fixent des limites sur les émissions fugitives, et la violation de ces réglementations peut entraîner de lourdes amendes.

Les joints dynamiques et statiques sur les vannes, les pompes et les raccords à bride sont les principales sources d'émissions fugitives, les vannes étant responsables d'environ 62 % des émissions totales de COV non contrôlées dans une installation typique. L'installation de vannes à faibles émissions (Low-E), démontrée par des tests pour minimiser les émissions fugitives, est une solution courante utilisée dans l'ensemble de l'industrie. L'achat de vannes Low-E pour une installation peut être une exigence de décrets de consentement, un accord juridique entre une usine de traitement et l'EPA aux États-Unis, souvent à la suite d'une affaire civile.

Décrets de consentement de l'EPA

L'EPA est chargée d'aider les entreprises à se conformer aux exigences, lois et réglementations environnementales en vigueur, telles que la Clean Water Act et la Clean Air Act. Bien que la conformité volontaire soit préférée, l'EPA engagera une action en justice pour assurer la conformité si nécessaire. Bien qu'il existe plusieurs types de mesures d'exécution à la disposition de l'EPA, pour les usines chimiques et les raffineries, l'action prend souvent la forme d'un décret de consentement.

Un décret de consentement typique contiendra un langage qui énumère les mesures spécifiques à prendre dans un délai spécifié par le propriétaire d'un actif afin de se mettre en conformité environnementale. Le non-respect du décret de consentement peut entraîner des sanctions civiles, y compris des amendes élevées. Une accumulation d'amendes démontre le non-respect du décret de consentement qui peut entraîner des ramifications juridiques supplémentaires. Bien qu'il existe de nombreuses méthodes pour réduire les émissions fugitives, une stipulation trouvée dans certains décrets de consentement est une exigence que l'usine mette en place un programme amélioré de détection et de réparation des fuites (LDAR) et ne se procure que des vannes à faible émissivité.

Vannes LDAR et Low-E améliorées

Les programmes LDAR améliorés cherchent à imiter les méthodes périodiques de détection et de surveillance des fuites de l'EPA. Pour les vannes, un audit EPA consiste à la fois en un audit papier et en des tests sur le terrain pour les émissions. Les usines mettant en œuvre un programme LDAR amélioré cherchent principalement à réduire les émissions fugitives par les méthodes suivantes :

• Mettre en place un plan complet permettant d'identifier les fuites grâce à des tests in situ des vannes et autres connexions à l'aide de la méthode 21 de l'EPA
• Identifier, documenter et réparer les fuites dans un délai défini
• Abaissement des limites de fuite autorisées pour les vannes, les raccords et les pompes

Une exigence supplémentaire est que toutes les vannes achetées pour la maintenance, la réparation et les opérations futures (MRO) ainsi que pour les nouveaux projets doivent être des vannes à faible émissivité. Le libellé de nombreux décrets de consentement de l'EPA laisse la méthode de détermination de ce qui constitue une vanne Low-E à l'usine. Il existe généralement plusieurs méthodes par lesquelles une vanne peut être classée comme vanne Low-E. C'est la décision de l'usine d'accepter le fabricant de la vanne fournissant l'un des éléments suivants :

• Une garantie écrite que la vanne ne fuira pas au-dessus de 100 parties par million pendant cinq ans
• Une garantie écrite, une certification ou une documentation équivalente attestant que la vanne a été testée conformément aux bonnes pratiques d'ingénierie généralement acceptées et qu'il a été constaté qu'elle ne fuit pas plus de 100 ppm

Puisqu'il peut être difficile pour un utilisateur de valve de comprendre la différence entre ces deux options, vous trouverez ci-dessous un aperçu des avantages et des inconvénients de chaque forme de validation de valve Low-E.

Garantie écrite du fabricant

Une solution apparemment simple pour documenter l'achat de vannes Low-E consiste à demander aux fabricants de fournir une garantie écrite que leur vanne ne fuira pas plus de 100 parties par million pendant cinq ans. Cependant, un exploitant d'usine doit tenir compte des ramifications si les vannes fuient. Quelle compensation est disponible en cas de fuite de la vanne ? La garantie se limite-t-elle uniquement au remplacement de la valve qui fuit ? Les coûts associés au remplacement de la vanne sont-ils récupérables ?

Il y a souvent des pénalités financières associées à l'incapacité d'une usine à se conformer à divers aspects des décrets de consentement qui devraient être pris en compte. Les amendes peuvent atteindre 10 000 $ par jour et par incident en cas de non-conformité. Que se passe-t-il si la valve qui fuit déclenche une amende EPA ? L'usine est-elle en mesure de poursuivre le fabricant de vannes pour récupérer ces coûts ?

S'appuyer sur la garantie d'un fabricant laisse une usine ouverte à la possibilité que, volontairement ou non, le fabricant puisse continuer à fournir des vannes qui fuient à plus de 100 parties par million. Dans l'esprit de nombreuses opérations de l'usine, il y a trop d'incertitudes à ne compter que sur la garantie d'un fabricant lorsque des méthodes de test sont disponibles pour déterminer si une vanne répond au taux de fuite requis.

Test de faibles émissions

Le libellé des décrets de consentement de l'EPA permet aux fabricants de vannes de fournir une garantie que la vanne a été testée "conformément aux bonnes pratiques d'ingénierie généralement acceptées et qu'il a été constaté qu'elle ne fuit pas à plus de 100 ppm". Cela signifie que les ingénieurs de l'usine et de l'environnement doivent déterminer ce qui constitue les «bonnes pratiques d'ingénierie généralement acceptées», si le fabricant a effectué le test de bonne foi et si le test reproduit les conditions du processus. Un test développé et réalisé par un fabricant pourrait potentiellement laisser une usine en danger, créant une incertitude pour les professionnels essayant de déterminer si une vanne est effectivement une vanne Low-E.

Heureusement, il existe des tests industriels disponibles auprès de l'American Petroleum Institute (API) et de l'Organisation internationale de normalisation (ISO) pour déterminer si la vanne doit être classée comme « à faibles émissions ».

• API 624, Essais de type des vannes à tige montante équipées d'une garniture en graphite pour les émissions fugitives couvre le test des vannes à tige montante utilisant le méthane comme milieu de test. La vanne doit effectuer 310 cycles ainsi que trois cycles thermiques (lorsque la vanne est testée à température ambiante, une température élevée, puis à nouveau à température ambiante) avec un taux de fuite inférieur à 100 parties par million (ppm) de méthane.
• API 641, Test des vannes quart de tour pour les émissions fugitives , détaille le test des robinets à tournant sphérique utilisant du méthane comme milieu de test. Chaque vanne testée doit effectuer 610 cycles ainsi que trois cycles thermiques avec un taux de fuite inférieur à 100 ppm de méthane.
• ISO 15848-1, Vannes industrielles — Procédures de mesure, d'essai et de qualification pour les émissions fugitives , donne les procédures et les exigences pour les essais de cycles mécaniques et thermiques des vannes avec des essais d'étanchéité en différents points. Le méthane ou l'hélium sont utilisés comme milieux de test.

Les tests d'API fournissent un simple résultat de réussite ou d'échec. La vanne est soit certifiée comme vanne Low-E, soit non. Les acheteurs de vannes doivent cependant être conscients que la méthodologie de test ISO permet diverses évaluations de "classe" de vannes liées à la façon dont elles fonctionnent pendant les tests. Les classes ISO peuvent permettre à une vanne d'être considérée et étiquetée "Low-E", sans toutefois répondre à l'exigence de taux de fuite "100 ppm ou moins" de l'EPA. La classe d'étanchéité CM, par exemple, décrit une vanne « à faibles émissions » qui fuit plus de 100 ppm de méthane, mais moins de 500 ppm de méthane.

De plus, selon la norme ISO, "il n'y a pas de corrélation prévue entre les classes d'étanchéité lorsque le fluide d'essai est de l'hélium (classes AH, BH, CH) et lorsque le fluide d'essai est du méthane (classes AM, BM, CM). Cela s'explique en partie par le fait que les données de test recueillies sont différentes pour les différents fluides. Si une vanne est testée avec de l'hélium plutôt qu'avec du méthane, les résultats sont rapportés sous la forme d'un taux de fuite proportionnel au diamètre de la tige. Ce débit est exprimé en centimètres cubes atmosphériques par seconde (atm-cm3/s), et bien que cette mesure soit plus correctement définie comme un taux de fuite qu'une concentration mesurée de parties par million (ppm), une méthode pour convertir atm-cm3 /s à une concentration observée de parties par million n'existe pas. Il est donc difficile d'interpréter si l'on est en conformité avec le langage EPA de "100 ppm ou moins" lors des tests avec de l'hélium.

Idéalement, ces tests doivent être effectués dans un laboratoire tiers et non par le fabricant de la vanne. Lorsqu'un fabricant de vannes fait effectuer les essais par un tiers indépendant, il démontre la confirmation par un organisme impartial que les vannes satisfont aux exigences de la norme d'essai. Une certification de la vanne doit ensuite être mise à disposition par le fabricant de la vanne en tant que documentation, y compris un sceau du laboratoire tiers, le lieu de test et les résultats.

 Prenez de l'avance sur les exigences en matière d'émissions

Que vous conceviez de nouveaux systèmes ou cherchiez à améliorer votre programme LDAR, choisissez des vannes certifiées Low-E pour combattre émissions fugitives. Être proactif et spécifier des vannes à faibles émissions certifiées avant toute action d'application de la loi environnementale évite les maux de tête coûteux de la modernisation et vous aide à rester conforme aux meilleures pratiques environnementales actuelles. Avoir des instructions et des procédures claires sur les vannes à commander pour le service VOC aide également à protéger à la fois l'environnement et votre intégrité opérationnelle.

Alors que vous travaillez pour résoudre les problèmes d'émissions fugitives existants ou cherchez simplement à prévenir de futures fuites, consultez notre article de blog sur l'importance de réduire les fuites dans les raffineries. Pour vous aider à déterminer quelles solutions Low-E pourraient convenir à vos opérations, envisagez également de travailler avec des professionnels expérimentés des systèmes de fluides via les services d'évaluation et de conseil de Swagelok.

Enfin, Swagelok propose une large gamme de vannes de process, d'instruments, à bille, à aiguille, à bouchon montant et de purge certifiées Low-E qui ont passé avec succès les tests API applicables sur les faibles émissions sans aucune modification de conception, sans jamais laisser échapper de méthane supérieur à 100 ppm pendant essai. Si vous envisagez d'intégrer l'un de ces produits dans vos systèmes de fluides, n'hésitez pas à contacter votre centre de vente et de service agréé pour obtenir les certificats Low-E applicables ou toute autre assistance dont vous pourriez avoir besoin en cours de route.