从经济角度来看，石油和天然气生产商总是希望在油田中捕获或回收尽可能多的产品。在生产过程中排放到大气中或燃烧的任何蒸汽都不再销售，或者不值得回收它们所需的时间和人力。现在，生产商优化蒸汽回收作业能力的一个更有说服力的理由是存在的。
2011年8月，美国环境保护署(EPA)推出了新源性能标准40 CFR，第60部分，子部分OOOO，或“Quad O”法规。2012年10月，Quad O成为法律，并开始影响全国各地的石油和天然气储存设施、天然气加工厂和气井。
Quad O建立了挥发性有机化合物(VOC)和二氧化硫(SO2)排放控制的排放标准和合规时间表，用于临时储存石油和天然气生产过程中产生的液体的储罐电池。
更具体地说，Quad O要求将含原油、凝析油、采出水和其他未精炼石油液体的储罐的VOC排放量限制在每年6吨(tpy)以下——相当于每天33磅。
无油往复式气体压缩机帮助石油和天然气生产商和处理商满足Quad O要求。根据Quad O法规的法令，储罐分为两个不同的组:
- 组1- 2011年8月23日之后但2013年4月12日之前建造、改造或改装的任何储油船
- 组2- 2013年4月12日之后或启动后60天内建造、重建或修改的任何存储船，以较晚者为准
2014年4月15日，所有第2组储罐必须完全符合Quad O标准，而所有第1组储罐必须在2015年4月15日之前达到Quad O标准。
这导致石油和天然气生产商急于升级他们的蒸汽回收能力，以便他们的油箱电池排放的VOCs和SO2低于允许的6吨/年。
本文将演示如何使用一种特定类型的压缩机技术——无油往复气体压缩——来最大限度地提高存储设施中的蒸汽回收装置的性能，最终目标是满足EPA Quad O法规的排放限制。
所面临的挑战
原油储罐经常存在气体蒸汽逸出的问题，尽管大多数储罐都有各种类型的门舱口、垫圈和低压弹出式排气阀，这些阀门的设计目的是控制和限制产品蒸汽的逸出量。
采用无油往复式气体压缩机的蒸汽回收装置是控制原油储罐电池中蒸发到大气中的蒸汽量的可靠方法。由于没有任何严格的环境法规限制这种排放，许多储罐过去和现在的状况都很糟糕，舱口和安全阀都有问题，泄漏严重。在某些情况下，操作人员甚至没有关闭舱门，或者油箱的垫圈有问题，导致蒸汽不受控制地泄漏。在许多情况下，气体的释放仅仅是因为储罐内蒸汽压的积聚，这将导致储罐的安全阀打开并释放多余的蒸汽压。
Quad O要求现在95%的蒸汽排放被控制、燃烧或回收。几种类型的压缩机在回收过程中很受欢迎。回转叶片、回转螺杆、往复活塞压缩机均采用。根据总体运行条件(所需流量和排放压力)，将选择特定的压缩机技术。
然而，无油往复式气体压缩机非常适合排气压力在50 psig (3.4 barg)左右的应用，在某些极端情况下可以超过500 psig (34.4 barg)。原油储罐的典型排放压力通常小于200 psig (13.8 barg)。
压缩设备面临的挑战是，传统的润滑活塞压缩机和一些旋转设计不具有密封性，也不能处理压缩机中可能形成的少量冷凝液体(冷凝液)。这种冷凝物聚集在一些往复式压缩机的曲轴箱中，污染润滑油，导致极其频繁的换油，在许多情况下，对轴承和轴造成严重的动力框架损坏。在许多情况下，当损坏相当大时，频繁更换完整压缩机被认为是“可以接受的”。
采用距离片设计的无油往复式气体压缩机技术具有独特的特点，可以在压缩机的距离片上收集和控制冷凝水，使其远离可能发生损坏的关键功率框区域。无油设计的额外好处是，它有两组杆密封密封的气体在距离片，减少气体蒸汽的数量，可以通过曲轴箱逃逸到环境中。这是典型的在大多数类型的往复式机器。
解决方案
由于认识到油田蒸汽回收技术尚未开发的潜力，密歇根州的一家泵制造商提供的压缩机产品覆盖了广泛的市场，包括油田蒸汽回收应用。
泵制造商的几个系列无油往复式气体压缩机设计用于处理危险，有毒或可燃气体。它们的无油设计提供了独特的功能，这些功能在天然气市场上曾经被认为是不必要和不重要的。这些特点具有很强的环保吸引力，同时提供了最好的蒸汽回收机制和密封技术。这些特性的好处包括:
- 无油设计不会对正在处理或回收的气体增加额外的污染。
- 最大限度地控制压缩机的气体泄漏，因为压缩机的全距离片室和活塞杆密封。两组杆密封创建一个隔间之间的过程气体和润滑曲轴箱，这提供泄漏控制和最大限度地减少任何泄漏曲轴箱或大气。
- 球墨铸铁结构的所有压力部件导致更大的阻力有害的热和机械冲击。
- 由聚醚醚酮制成的高效阀门具有自润滑功能，并提供高质量的密封特性和耐久性。
- 重型，精密地面曲轴特点滚子轴承和整体配重，以确保平稳，安静的操作。
这些设计的进步使这些压缩机对环境友好，是一种安全的移动和回收气体蒸汽的方法。在高度调节的油罐蒸汽回收应用中，这些重要特性有助于油田作业者和生产商更加放心。
无油往复式气体压缩机的距离片设计特点是至关重要的，因为由于在气体流中经常发现碳氢化合物的广泛混合，压缩机内部会形成冷凝水。
压缩机内部形成冷凝水绝不是好事。当气体被压缩时，可以形成较重的碳氢化合物和少量的水蒸气。没有距离片的压缩机允许冷凝液直接泄漏到曲轴箱。它会损害润滑油的质量，并导致轴承的严重损坏或动力框架的完全故障。
无油往复式气体压缩机无油往复式气体压缩机有助于控制可能形成的凝析油。他们的设计有助于控制少量冷凝水收集在距离片隔间。
易于操作人员进入这个隔间，最终用户可以定期清空它。距离片也可以排气到一个安全的处置区域时，可用。虽然单室距离件设计通常可以满足大多数设计要求，但泵制造商还提供了三室(两室距离件)模型，用于泄漏控制极其关键的应用。这些设计已经在工业和化工厂应用了很多年。
单级型号，推荐用于低到中等压缩比的应用，有七种尺寸，活塞排量可达125立方英尺/分钟(212立方米/小时)，工作压力可达1000 psia (69 bara)。三，两级模型，可用于更高的压缩比要求，提供活塞排量高达53.7立方英尺/分钟(91.2立方米/小时)在工作压力高达615 psia (42.4 bara)。
结论
今年1月，北达科他州石油委员会的燃除任务小组向北达科他州工业委员会报告说，它相信该州的石油和天然气行业可以在两年内将天然气捕获量提高到总产量的85%，到2020年提高到90%，在未来十年内提高到95%。然而，要达到这些水平，需要许多实体的全面参与，最显著的是在该州运营的石油和天然气公司。
这些石油和天然气公司的工艺系统设计师和环境合规经理——以及全国各地的其他公司——将继续采用改进的蒸汽控制技术，最大限度地减少在储罐电池位置释放到大气中的蒸汽和VOCs的数量，从而提高95%的天然气捕获几率。
无油往复式气体压缩机设计为控制潜在危险的蒸汽排放提供了一种安全有效的方法。除了对环境友好的好处外，它们还为运营商提供了经济优势，因为它们能够有效地从不同类型的储罐中回收气体。这导致了更高数量的可销售最终产品，同时保护了大气。当用于许多坦克电池应用时，蒸汽回收单元设备将有一个有利可图的回收期。