Il

recupero del gas di torcia è una tecnologia collaudata che recupera il gas di sfiato della torcia e lo comprime nel sistema di alimentazione dell'impianto. Invece di bruciare in torcia l'energia dei gas di sfiato, tale energia viene rilasciata nei forni e nelle caldaie, riducendo la quantità di combustibile necessaria per un processo, che a sua volta riduce le emissioni complessive di CO2 di un impianto. Un sistema di recupero dei gas di torcia (FGRS) ben progettato può ridurre la quantità di gas bruciato del 90% o più. Un altro vantaggio della combustione dei gas di sfiato in un forno/caldaia è una migliore efficienza di distruzione e una riduzione delle emissioni di NOx.

Discussione rapida sul metano Il

metano è un componente comune del gas di sfiato nell'industria di produzione, raffinazione e petrolchimica. L'EPA degli Stati Uniti ha stimato che il potenziale di riscaldamento globale (GWP) del metano è compreso tra 27 e 30 in un periodo di 100 anni. Ciò significa che 1 tonnellata di metano nell'atmosfera  avrà un effetto di cattura del calore simile a quello di 27-30 tonnellate di CO2 in 100 anni. Mentre la CO2 rimarrà nell'atmosfera per migliaia di anni, il metano in media rimane nell'atmosfera solo per 10 anni. Ciò significa che il GWP del metano in un periodo di 10 anni è compreso tra 270 e 300. Quando il metano brucia completamente, produce circa 2,74 unità di massa di CO2 per unità di massa di metano. Di conseguenza, quando il metano fuoriesce nell'atmosfera, cattura circa 10 volte (29/2,74 = 10,6) più calore che se fosse stato bruciato in CO2 in un periodo di 100 anni. Il metano rappresenta circa l'11% di tutte le emissioni di gas serra degli Stati Uniti.

Discussione rapida su NO2

L'NO2 è un altro gas serra e si stima che l'EPA abbia un GWP di 273 in 100 anni. L'NO2 rimane nell'atmosfera per più di 100 anni. Le emissioni di NOx dalle torce sono in genere sconosciute e non misurabili. L'NO2 rappresenta circa il 7% di tutte le emissioni di gas serra degli Stati Uniti. (Nota: la maggior parte degli NOx che si formano durante la combustione sono NO, ma una volta nell'atmosfera si convertono in NO2.)

Molti razzi negli Stati Uniti sono consentiti con un'efficienza di distruzione (DE) presunta del 98%. Se questa ipotesi è corretta, il 2% dei gas di sfiato viene scaricato nell'atmosfera. Ipotizzando una composizione del gas di sfiato del 100% di metano, il 2% di sfiato significa che la capacità di assorbimento del calore delle emissioni di torcia passa da 2,74 unità di massa di CO2 per massa di metano a circa 3,27 unità di massa di CO2 equivalente (2,74 x 0,98 + 29 x 0,02) per massa di metano, con un aumento del 19%. La combustione in un forno o in una caldaia è monitorata e la quantità di idrocarburo incombusto che esce da un forno è in genere molto bassa. Semplicemente bruciando il gas di sfiato in un ambiente più controllato, le emissioni di gas serra vengono ridotte di circa il 16% (1 -2,74/3,27) in base alla composizione presunta di DE e gas di sfiato.

Oltre a una maggiore efficienza di distruzione, i forni/caldaie hanno un migliore controllo sulle emissioni di NOx. Ciò si ottiene in genere utilizzando la tecnologia dei bruciatori a basso NOx, ma alcuni sistemi utilizzano anche l'abbattimento degli NOx a valle, come la riduzione catalitica selettiva (SCR) e la riduzione selettiva non catalitica (SNCR).

La necessità di torce non viene eliminata con l'installazione di un FGRS per un paio di motivi. In primo luogo, non è pratico progettare un FGRS per casi di emergenza molto grandi. La frequenza di tali casi di grandi dimensioni è bassa e l'aumento del costo del capitale del FGRS per gestire tali portate non è giustificato. In secondo luogo, un'interruzione di corrente (spesso uno dei più grandi scenari di sollievo) disabiliterà anche un FGRS. Quindi una riacutizzazione è sempre associata a una FGRS. Un metodo comune per collegare una torcia al collettore della torcia è con una guarnizione liquida, ma a questo scopo possono essere utilizzate anche le valvole. Una torcia che fa parte di un sistema contenente un FGRS è definita una torcia "stand-by". Le torce di riserva offrono un paio di opportunità per ridurre le emissioni di gas serra.

Torce di stand-by e spurgo dell'azoto

Le torce di stand-by in genere non ricevono gas di sfiato. Poiché la torcia non riceve gas di sfiato, gli svantaggi di uno spurgo di azoto sono mitigati. La preoccupazione principale con l'uso dell'azoto come gas di spurgo è la possibilità di generare miscele di gas magre che non bruciano bene, scaricando alcuni o tutti gli idrocarburi. Se la torcia non riceve alcun gas di sfiato, non c'è il rischio di creare una miscela magra e l'azoto può essere utilizzato per mantenere l'ossigeno fuori dal camino. Il problema della miscela di gas magro si verificherebbe di nuovo se piccole portate di gas di sfiato venissero scaricate nel camino di torcia spurgato con azoto. Se la punta della torcia di stand-by è assistita da vapore, un altro vantaggio dello spurgo dell'azoto è la capacità di ridurre il flusso di vapore minimo a quello necessario per mantenere calde le linee (velocità di riscaldamento) che è inferiore alla velocità di raffreddamento tradizionale. Se la punta della torcia di stand-by è assistita ad aria, un altro vantaggio dello spurgo dell'azoto è la capacità di spegnere tutte le soffianti, risparmiando energia.

I razzi di stand-by e i torce di

stand-by Primus offrono anche l'opportunità di ridurre le emissioni dei piloti. La tecnologia Primus è un sistema di accensione rapida del pilota sviluppato da JZ che accende rapidamente (5 secondi o meno) un pilota anche se il carburante in un tubo del carburante è stato spostato con l'aria. Il problema di tale tecnologia è l'affidabilità, data l'importanza dell'accensione a torcia. Un approccio per ridurre questa preoccupazione consiste nel lasciare acceso un pilota e spegnere gli altri. Ogni giorno, un pilota verrà acceso e, una volta verificato, il pilota precedentemente acceso verrà spento. L'entità della riduzione delle emissioni dei piloti dipenderà dal numero di piloti. (Una punta di torcia con tre piloti sperimenterebbe una riduzione delle emissioni del 66%.) Ciò consente di verificare il funzionamento di ogni pilota equipaggiato con Primus una volta ogni pochi giorni. Se la pressione della testata a monte della torcia di stand-by raggiunge una pressione elevata, tutti i piloti verrebbero accesi.

Anche

se non è installato un FGRS, ci sono vantaggi nella messa in scena. Un sistema di torcia a stadi è costituito da una piccola torcia che riceve le normali tariffe giornaliere e da una grande torcia di stand-by di emergenza collegata alla testata tramite una guarnizione liquida o valvole. La torcia primaria più piccola ha requisiti di spurgo inferiori ed è più efficiente nella combustione senza fumo del gas di sfiato rispetto a un singolo ugello di torcia grande progettato per l'intera gamma di funzionamento. Il numero di piloti aumenterà con un flare graduale. Il razzo di emergenza può avere da tre a quattro piloti, mentre il torciato primario ne avrà in genere due o più. L'uso del Primus sul razzo di emergenza potrebbe ridurre il numero di piloti in funzione per essere uguale o leggermente inferiore a un singolo grande razzo di grandi dimensioni. La torcia di emergenza grande può sfruttare tutti i vantaggi di una torcia di stand-by (spurgo N2, Primus).

I brillamenti

multipunto a terra multipunto (MPGF) o, nel gergo di John Zink, (Linear Relief Gas Oxidizer – LRGO) presentano diversi vantaggi. Un MPGF è un torciato composto da molti bruciatori raggruppati in stadi. Questi gruppi di bruciatori vengono messi in servizio e messi fuori servizio a seconda del tasso di sgravio. In genere, ogni fila di bruciatori avrà due piloti con il primo stadio che potrebbe avere un pilota su ogni bruciatore. Il primo stadio di un MPGF avrà un basso requisito di spurgo. Spesso la velocità di spurgo è impostata dalla velocità di scansione desiderata dall'utente finale all'interno dell'intestazione e non dalla velocità necessaria per mantenere l'ossigeno fuori dal primo stadio. Quando gli stadi vengono messi fuori servizio, vengono spurgati con azoto. Ci sono molti piloti associati a un MPGF. La tecnologia Primus potrebbe essere applicata a un MPGF riducendo il numero di piloti in servizio. Il più grande vantaggio di un MPGF è l'altissima efficienza di distruzione associata a tali torce. Molti bruciatori MPGF sono stati testati per le emissioni. Non è insolito che le autorità di regolamentazione permettano tali torce per un'efficienza di distruzione del 99,5%. (La maggior parte dei dati dei test mostra efficienze di distruzione superiori al 99,5%.) Il 99,5% di DE è una riduzione del 75% delle emissioni di idrocarburi incombusti rispetto al 98% di DE. Lo svantaggio di un MPGF è la necessità che il potere calorifico del gas di sfiato sia relativamente alto (tipicamente 800 Btu/scf). Se i gas di sfiato da bruciare hanno un basso potere calorifico, è necessario utilizzare un gas supplementare per aumentarlo. Questo requisito di solito limita gli MPGF alle applicazioni che hanno un potere calorifico di sfiato costantemente elevato.

Dispositivi di riduzione dello spurgo

Da decenni, John Zink fornisce dispositivi di riduzione dello spurgo. Questi dispositivi sono disponibili in due tipi: sigillo di velocità (nome commerciale Airrestor) e sigillo di galleggiamento (nome commerciale Molecular Seal). Questi dispositivi riducono la quantità di spurgo necessaria per mantenere accettabili i livelli di ossigeno all'interno della pila. Riduzione dello spurgo significa riduzione delle emissioni.

Combustibile a idrogeno

L'uso dell'idrogeno sta diventando sempre più diffuso man mano che le aziende lavorano per ridurre le emissioni di CO2. L'unico prodotto della combustione dell'idrogeno è l'acqua. John Zink ha fornito per decenni piloti di flare al 100% all'idrogeno, fornendo tali piloti per le strutture di lancio di veicoli spaziali. Si tratta di una tecnologia collaudata.

John

Zink ha sviluppato un sistema di accensione a scintilla diretta per le punte delle torce (Stella). Lo scopo dello sviluppo era quello di creare torce a fossa situate in località remote che non avevano accesso alle utenze. Utilizzando sistemi di batterie solari, una modifica a una torcia per tubi ha permesso a una scintilla ad alta tensione di accendere in modo affidabile la punta della torcia. I test sono stati condotti su una gamma di velocità di uscita del gas di sfiato (da molto bassa a Mach 1), una gamma di velocità del vento, direzioni del vento, con e senza pioggia. La tecnologia è stata testata sia con orientamento orizzontale (tipico orientamento della torcia ai box) che con orientamento verticale e l'affidabilità dell'accensione è risultata elevata per tutte le configurazioni. (Nota: le normative specifiche del paese potrebbero impedire l'uso di questa tecnologia.) Il vantaggio di questa tecnologia è l'assenza di gas pilota e le emissioni associate.

Il

modo più vantaggioso per ridurre le emissioni di CO2 derivanti dalle torce è quello di prevenire i disturbi del processo che innescano eventi di flaring. La maggior parte dei principali operatori dispone di capacità analitiche in grado di utilizzare i dati storici per prevedere potenziali eventi di flaring,  consentendo di ridurre o evitare del tutto gli eventi.  

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