BR112013030284B1

BR112013030284B1 - método e sistema para tratar vapores de carga de tanques de produtos de óleo bruto e de petróleo para produzir eletricidad

Info

Publication number: BR112013030284B1
Application number: BR112013030284-4A
Authority: BR
Inventors: Knut Brødreskift
Original assignee: Wärtsilä Oil & Gas Systems As
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2021-01-26
Also published as: EP2715208A1; EP2715208B1; CN103608620A; EP2715208A4; CN103608620B; BR112013030284A2; ES2598904T3; SA112330565B1; DK2715208T3; WO2012165968A1; PT2715208T; PL2715208T3

Abstract

MÉTODO E SISTEMA PARA TRATAR VAPORES DE CARGA DE TANQUES DE PRODUTOS DE ÓLEO BRUTO E DE PETRÓLEO PARA PRODUZIR ELETRICIDADE. A presente invenção refere-se a um sistema e a um método para tratar vapores de carga de tanques de produtos de óleo bruto e de petróleo (2), para gerar energia elétrica são fornecidos. O sistema e o método compreendendo as etapas: separar os vapores de carga em compostos orgânicos voláteis líquidos (LVOC) e gás excedente comprimido em uma instalação de recuperação VOC (1). Fornecer uma turbina a gás (6) tendo um compressor (7), uma câmara de combustão (8) e um expansor (9). Alimentar o gás excedente comprimido para a câmara de combustão (8). Alimentar os compostos orgânicos voláteis líquidos (LVOC) para a câmara de combustão (8) como combustível piloto. Alimentar ar para o compressor (7) operado pelo expansor (9), onde fornecer o ar comprimido para a câmara de combustão (8) é reduzido proporcionalmente à alimentação do gás excedente, e queimar o ar comprimido, o gás excedente e os compostos orgânicos voláteis líquidos (LVOC) na câmara de combustão (8) e utilizar a combustão para operar um gerador (12) com a turbina a gás (6) para gerar energia elétrica.

Description

MÉTODO E SISTEMA PARA TRATAR VAPORES DE CARGA DE TANQUES DE PRODUTOS DE ÓLEO BRUTO E DE PETRÓLEO PARA PRODUZIR ELETRICIDAD

Campo Técnico

[0001] A presente invenção refere-se a um método e sistema para tratar vapores de carga de tanques de produtos de óleo bruto e de petróleo para produzir energia elétrica.

Técnica Antecedente

[0002] Em tanques para armazenar produtos de óleo bruto, vapores de carga são emitidos pelo óleo bruto, o que é um problema ambiental.

[0003] Para agir contra esse problema, quase todos os navios tanques de produtos de óleo bruto e de petróleo são equipados com tubos de retorno de vapor para enviar os vapores de carga para um coletor comum e daí de volta para terminais de óleo de apoio. Nestes terminais de óleo algumas tecnologias estão disponíveis para tratar os vapores de carga. Métodos são baseados principalmente em reabsorção de hidrocarbonetos (HC) na carga. A eficiência destes sistemas está somente na faixa de 70%-90% de recuperação de compostos orgânicos voláteis não de metano (NMVOC), e metano não é recuperado.

[0004] Um sistema conhecido trabalha baseado em separação de gás por membrana e reabsorção de vapores de carga para óleo bruto. Em um outro sistema conhecido vapores de carga são absorvidos com um Processo Absorvedor de Líquido Frio. Também em um outro sistema, um processo de adsorção usa carvão ativo e regeneração de balanço de pressão. Entretanto, estes sistemas têm algumas desvantagens. Uma desvantagem é que eles exigem energia externa para operação. Também, a regeneração pode ser questionável, por causa de o hidrocarboneto (HC), o qual é reabsorvido pelo óleo bruto sendo carregado para um navio, poder vaporizar em um estágio posterior. Assim, a eficiência destes sistemas está somente na faixa de 70%-90% de recuperação de compostos orgânicos voláteis não de metano (NMVOC), e metano não é recuperado.

[0005] Adicionalmente, instalações de incineração são conhecidas, as quais retornam os vapores de carga para fornos fechados. Os fornos são providos com combustível piloto de propano para queimar com segurança o hidrocarboneto (HC). Entretanto, uma incineração como esta é cara já que ela exige combustível piloto, isto é, combustível é acrescentado ao combustível de queima, e ele pode aumentar emissões de dióxido de carbono (CO2).

[0006] A Hamworthy Oil & Gas Systems AS tem desenvolvido e entregue diversos sistemas de recuperação de compostos orgânicos voláteis (VOC) de alta capacidade que são instalados a bordo de navios petroleiros. Este sistema está descrito no pedido de patente WO 2003/011420 Al. Este processo corrente recupera compostos orgânicos voláteis (VOC) por meio de condensação. Estes compostos orgânicos voláteis liquefeitos (LVOC) são usados como combustível para operar uma caldeira de vapor, além dos gases excedentes da instalação de recuperação VOC. Turbinas a vapor são usadas para produzir energia. Entretanto, o sistema é particularmente grande em tamanho e assim de alto custo. Como eletricidade é uma energia mais prática de transportar do que vapor é desejado desenvolver um sistema para produção de energia elétrica queimando diretamente LVOC e gás excedente que é menor, mais barato e mais eficiente.

Sumário da Invenção

[0007] Portanto, é um objetivo da invenção fornecer um método e sistema para tratar vapores de carga de tanques de óleo bruto, os quais abordam pelo menos um dos problemas mencionados anteriormente.

[0008] Este objetivo é alcançado com um método e sistema para tratar vapores de carga de tanques de óleo bruto de acordo com as reivindicações independentes. Desenvolvimentos vantajosos adicionais são delineados nas reivindicações dependentes.

[0009] A invenção é baseada em uma técnica conhecida de separar os vapores de carga em compostos orgânicos voláteis líquidos (LVOC) e gás excedente em uma instalação de recuperação VOC do tipo condensação; uma turbina a gás será então usada para produção de eletricidade. Normalmente uma turbina a gás tem uma eficiência muito baixa quando comparada com motores de combustão. O motivo para isto é a exigência de ar, e o trabalho de compressão exigido para manusear ar para câmara de combustão. O alto fornecimento de ar é exigido por causa do fluxo de massa necessário na turbina, e por esta razão a turbina não usa todo O2 no fornecimento de ar.

[00010] Um dos conceitos por trás desta invenção é reduzir a carga de trabalho de compressores de gás substituindo o fornecimento de ar por gás excedente da instalação de recuperação VOC.

[00011] Fornecer gás excedente diretamente para a câmara de combustão sob condições pressurizadas reduzirá a carga de trabalho de compressor e aumentará então a eficiência de compressor.

[00012] Além do mais o uso de HC remanescente no gás excedente como combustível resolverá um problema ambiental.

[00013] Com um método como este, o trabalho de compressão de gás aplicado à instalação de recuperação VOC pode ser recuperado ao substituir uma parte principal do fluxo de ar que usualmente seria exigido na turbina a gás por gás excedente. Isto melhora a eficiência total do sistema já que a eficiência de turbina a gás aumenta por 20%-40%.

[00014] Assim, o método alcança um trabalho de colaboração entre o trabalho da instalação de recuperação VOC ao comprimir gás para condensação, acoplado com a necessidade da turbina a gás para gás comprimido durante o processo de combustão que resulta em eficiência melhorada. De acordo com um aspecto da invenção é fornecido um método para tratar vapores de carga de tanques de óleo bruto, compreendendo as etapas de separar os vapores de carga em compostos orgânicos voláteis líquidos (LVOC) e gás excedente em uma instalação de recuperação VOC do tipo condensação; uma turbina a gás tendo um compressor, uma câmara de combustão e um expansor; fornecer o gás excedente para a câmara de combustão; fornecer os compostos orgânicos voláteis líquidos (LVOC) para a câmara de combustão; fornecer ar para o compressor operado pelo expansor, e fornecer o ar comprimido para a câmara de combustão, e queimar o ar, gás excedente e os compostos orgânicos voláteis líquidos (LVOC) na câmara de combustão; e operar um gerador com a turbina a gás para gerar energia elétrica. Este método fornece um arranjo de duplo combustível em um tamanho compacto que elimina hidrocarboneto. Com um método como este, parte da energia aplicada aos vapores de carga durante processamento do gás na instalação de recuperação VOC pode ser recuperada ao substituir uma parte principal do fluxo de ar, o qual usualmente seria exigido para passar pela turbina a gás, por gás excedente. Isto melhora a eficiência total do sistema. Assim, o método alcança um trabalho de colaboração entre o trabalho da instalação de recuperação VOC ao comprimir gás para condensação, acoplado com a necessidade da turbina a gás para gás comprimido durante o processo de combustão que resulta em eficiência melhorada.

[00015] De acordo com uma outra modalidade, o método é conduzido de tal maneira que, na etapa de fornecer o gás excedente para a câmara de combustão, gás excedente comprimido pela instalação de recuperação VOC é transportado para a câmara de combustão. Isto proporciona a vantagem em que a energia de pressão do gás excedente e do VOC liquefeito pode ser utilizada.

[00016] De acordo também com uma outra modalidade da invenção, o método compreende adicionalmente a etapa de armazenar os compostos orgânicos voláteis liquefeitos (LVOC) em um tanque de combustível VOC em uma pressão de 600 a 800 kPa (6 a 8 barg). Enchimento do tanque de óleo pode ser intermitente, entretanto preferivelmente ele é para operar a turbina a gás continuamente. VOC liquefeito será acumulado durante carregamento, e usado quando carregamento não acontece. Como este combustível é armazenado em um nível de pressão similar ao nível de pressão de operação da turbina a gás, o combustível pode ser fornecido diretamente para a turbina a gás sem compressão adicional.

[00017] Adicionalmente, em uma outra modalidade da invenção, o método compreende adicionalmente a etapa de controlar o suprimento de ar, gás excedente e/ou compostos orgânicos voláteis líquidos (VOC) fornecido para a turbina a gás dependente do índice de Wobbe do gás excedente. Isto assegura que a turbina a gás é provida com a mistura de combustão correta e operada no ponto de trabalho correto.

[00018] De acordo com uma modalidade adicional da invenção, o método compreende adicionalmente a etapa de desviar parte do ar comprimido em volta da câmara de combustão para influenciar a temperatura de entrada de expansor. Este ar de contorno serve para controlar a temperatura na entrada do expansor em um nível aceitável, isto é, ele resfria o expansor. Também em uma outra modalidade da invenção, o gás excedente compreende um nível baixo de conteúdo de oxigênio (O2). Isto não é suficiente para combustão estequiométrica e, portanto, ar adicional é fornecido por meio do compressor que é operado pelo expansor. Entretanto, ao substituir parte do ar, o qual seria exigido por uma turbina a gás padrão, por gás excedente (que tem que ser eliminado de qualquer modo) já estando em um nível de pressão adequado, a carga de trabalho do compressor pode ser reduzida e a eficiência de turbina a gás total pode ser aumentada por 20% a 40%.

[00019] De acordo com uma modalidade da invenção, o gás excedente compreende adicionalmente um nível alto de conteúdo de nitrogênio (N2), um nível baixo de conteúdo de dióxido de carbono (CO2) e um nível baixo de conteúdo hidrocarboneto (HC).

[00020] De acordo com uma modalidade adicional da invenção, o método compreende adicionalmente a etapa de controlar o suprimento de ar e gás excedente fornecido para a turbina a gás dependente do teor de oxigênio na mistura de gases entrando na câmara de combustão. Isto permite operar a turbina a gás em um ponto de operação adequado.

[00021] A invenção também fornece um sistema para tratar vapores de carga de tanques de óleo bruto, o qual basicamente fornece as mesmas vantagens mencionadas anteriormente em conexão com o método. Este sistema compreende uma instalação de recuperação VOC para separar os vapores de carga em compostos orgânicos voláteis líquidos (VOC) e gás excedente em uma instalação de recuperação VOC; uma turbina a gás tendo um compressor, uma câmara de combustão e um expansor; uma linha de gás excedente para fornecer o gás excedente para a câmara de combustão; uma linha de fornecimento para fornecer os compostos orgânicos voláteis (VOC) para a câmara de combustão, e uma linha de fornecimento de ar para fornecer ar para o compressor e daí para a câmara de combustão. A linha de fornecimento inclui preferivelmente uma linha de VOC liquefeito, um tanque de combustível VOC e uma linha de combustível piloto.

[00022] Estes e outros aspectos da invenção estarão aparentes e serão esclarecidos com referência às modalidades preferidas descritas neste documento a seguir.

Breve Descrição das Figuras

[00023] A Figura 1 é uma vista geral esquemática do sistema para tratar vapores de carga de tanques de óleo bruto de acordo com uma modalidade da invenção; e
A Figura 2 é uma vista esquemática mais detalhada do controle do sistema.

Descrição Detalhada de Modalidades Preferidas

[00024] A Figura 1 é uma vista geral esquemática do sistema para tratar vapores de carga de tanques de óleo bruto de acordo com uma modalidade da invenção, e a Figura 2 é uma vista esquemática mais detalhada do controle do sistema. Neste sistema, uma instalação de recuperação VOC 1 é fornecida que separa vapores de carga emitidos por óleo deslocado em um tanque de carga 2, preferivelmente o tanque de carga de um navio petroleiro 3 ou um tanque de um terminal de apoio, em compostos orgânicos voláteis líquidos (LVOC) e gás excedente. A separação em VOC líquido e gás excedente preferivelmente é conduzida por meio de condensação, mas outras técnicas de separação conhecidas também poderiam ser usadas, tais como as técnicas de separação mencionadas na parte introdutória do relatório descritivo. O VOC liquefeito é guiado através de uma linha de VOC liquefeito 4 para um tanque de combustível VOC 5. Adicionalmente, o sistema compreende uma turbina a gás 6 tendo um compressor 7 (turbocompressor), uma câmara de combustão 8 e um expansor 9. A turbina a gás 6 pode ser de um tipo radial (preferivelmente). O expansor 9 é conectado mecanicamente ao compressor 7. A razão de pressão do expansor 9 ao operar preferivelmente é baixa, por exemplo, entre 6,5 : 1 e 7 : 1. A câmara de combustão 8 é provida com o gás excedente por meio de uma linha de gás excedente 10, e com uma pequena quantidade de VOC liquefeito extraído do tanque de combustível VOC 5 por meio de uma linha de combustível piloto 11. Adicionalmente, ar é fornecido para a câmara de combustão, a fim de compensar o gás excedente sendo baixo em oxigênio (O2).

[00025] A ideia é usar gás excedente em combinação com o LVOC como combustível para a turbina a gás 6. Ambos podem ser fornecidos diretamente da instalação de recuperação VOC 1. O gás excedente é fornecido diretamente da instalação de recuperação VOC 1 sob pressão, por exemplo, por meio de um compressor de parafuso de deslocamento, e fornecido para a câmara de combustão 8 sem compressão adicional. O LVOC é usado como combustível piloto garantindo combustão estável, já que o gás excedente normalmente é incapaz de manter sua própria combustão. A energia resultando da combustão na câmara de combustão 8 opera o expansor 9 que opera o compressor 7 por meio de um eixo 13. Adicionalmente, o ganho de energia da turbina a gás 6 é usado para acionar um gerador 12, o qual é conectado mecanicamente ao eixo 13, para gerar energia elétrica. O gás de descarga da turbina a gás 6 que é fornecido para um dispositivo de recuperação de calor 14 por meio da energia de tubo de descarga aplicada ao gás excedente na instalação de recuperação VOC 1 é recuperado ao expandir este gás através da turbina a gás, e substituir uma parte principal do fluxo de ar para a turbina a gás. Na descrição a seguir, as composições dos fluidos neste sistema são descritas com mais detalhes.

[00026] Vapores de carga são emitidos por óleo bruto quando óleo é carregado dentro de tanques de armazenamento. Os vapores de carga contêm uma mistura de frações de metano aos pentanos e heptanos mais pesados.

[00027] O VOC liquefeito contém uma mistura de frações de hidrocarboneto de propano aos heptanos mais pesados, e que variam ligeiramente ao longo do tempo. O valor calorífico do VOC liquefeito é mantido mais ou menos constante. O VOC liquefeito é armazenado no tanque de combustível VOC 5 na forma líquida sob uma pressão de aproximadamente 600 a 800 kPa (6 a 8 barg), preferivelmente 750 a 800 kPa (7,5 a 8 barg) ("barg" é a unidade da pressão de medidor, isto é, a pressão absoluta menos a pressão atmosférica). Como enchimento do tanque 2 pode ser intermitente e preferivelmente a turbina a gás 6 é para operar continuamente, liquefazer o vapor de carga durante carregamento acumulará combustível para uso quando enchimento não acontece.

[00028] Durante evaporação dos vapores de carga, frações leves remanescentes de hidrocarbonetos (HC), tais como metano e etano, não são liquefeitas e são emitidas pela instalação de recuperação VOC 1 misturadas com nitrogênio (N2), dióxido de carbono (CO2) e oxigênio (O2) como gás excedente. O índice de Wobbe para este gás excedente variará ligeiramente durante enchimento do tanque 2. O gás excedente basicamente só está presente quando a instalação de recuperação VOC 1 está em operação que por sua vez é o caso somente quando o tanque 2 está sendo enchido. O gás excedente de uma maneira geral contém hidrocarbonetos misturados com O2, N2, CO2, SO2+H2S em diferentes composições. Uma composição exemplar do gás excedente pode consistir de 10% em volume de dióxido de carbono (CO2), 10% em volume de água (H2O), 65% em volume de nitrogênio (N2), 5% em volume de oxigênio (O2) e 10% em volume de hidrocarbonetos (HC).

[00029] A fim de controlar o suprimento da turbina a gás 6 e a combustão na sua câmara de combustão 8, uma unidade de controle 18 é fornecida. Esta unidade de controle 18 é conectada de forma controlável a uma válvula de combustível piloto 19 para controlar o fluxo de volume e assim a pressão do VOC liquefeito fornecido pelo tanque de combustível VOC 5 para a câmara de combustão 8. Adicionalmente, a unidade de controle 18 é conectada de forma controlável a uma válvula de gás excedente 20 para controlar o fluxo de volume e assim a pressão do gás excedente fornecido pela instalação de recuperação VOC para a câmara de combustão 8. A fim de controlar o fluxo de volume de ar fornecido para o compressor 7, a turbina a gás 6 é provida a montante do compressor 7 com as palhetas de porta de entrada 21 que são conectadas à unidade de controle 18 a fim de conduzir tanto controle das palhetas de porta de entrada 21 quanto detecção do fluxo de volume de ar passando por elas. Com relação a sensores, são fornecidos um sensor de índice de Wobbe 22, um sensor de temperatura 23 e um sensor de pressão 24 na linha de gás excedente 10 para transmitir os valores medidos para a unidade de controle 18. O ar comprimido deixando o compressor 7 é detectado por um sensor de temperatura 25 e por um sensor de pressão 26, e os sinais também são transmitidos para a unidade de controle 18. Para obter a velocidade de rotação do expansor 9, existe um sensor de rotação 27 conectado à unidade de controle 18. Um sensor de temperatura de descarga 28 detecta a temperatura de descarga da turbina a gás 6 e envia os sinais para a unidade de controle 18. O número de referência 29 indica uma entrada do ponto de referência de carga ou valor alvo de carga da turbina a gás 6, e o número de referência 30 indica uma entrada do ponto de referência de oxigênio ou o valor alvo de oxigênio do teor de oxigênio na mistura de gases entrando na câmara de combustão 8.

[00030] A fim de controlar a temperatura de entrada do expansor 9, a turbina a gás 6 é equipada com um contorno 31 para desviar ar comprimido em volta da câmara de combustão 8 para diluição com o gás de descarga de combustão a fim de controlar ou estabilizar a temperatura de entrada de expansor preferivelmente em 1.000°C.

[00031] Como o gás excedente tem baixos níveis de oxigênio (O2), por exemplo, 0% a 10% em volume, e contém primariamente nitrogênio (N2) e dióxido de carbono (CO2), ar adicional necessita ser fornecido para a câmara de combustão 8 por meio do compressor 7 para tornar combustão eficiente. A combustão necessita queimar o hidrocarboneto (HC) remanescente no gás excedente. Um desafio para alcançar isto é ajustar a composição de gás na câmara de combustão 8. Esta composição tem que ser ajustada dependendo do teor de hidrocarboneto (HC) no gás excedente. Este teor pode ser determinado a partir do índice de Wobbe que varia na faixa de 5 a 60 MJ/Nm3. Portanto, a unidade de controle 18 monitora o índice de Wobbe do gás excedente e ajusta desta maneira os arranjos dos dispositivos de controle (válvulas, palhetas) mencionados anteriormente. O gás excedente tem que ser misturado com o ar em uma razão adequado para formar um gás adaptado ao entrar na câmara de combustão 8. Para este propósito, a unidade de controle 18 é provida com um mapa definindo um padrão de fluxo de mistura para ar e gás excedente. Como o fluxo de gás excedente por si mesmo pode não ser inflamável, uma chama piloto baseada em combustível piloto queimando que é o VOC liquefeito armazenado no tanque de combustível VOC 5 é usada para manter a combustão.

[00032] Um parâmetro de prioridade para controlar o fornecimento de combustível duplo é o teor de oxigênio na mistura de gases entrando na câmara de combustão 8. Para controlar este parâmetro, o ponto de referência de oxigênio é estabelecido para um valor maior que 12% para garantir combustão estável; entretanto é importante que o ponto de referência de oxigênio não seja estabelecido muito alto já que isto criaria uma carga desnecessária no estágio de compressor de ar e deslocaria o gás excedente. Retorno para este controle é fornecido por um amostrador de conteúdo de oxigênio que é uma parte da unidade de controle 18 e que determina o teor de oxigênio na mistura de gases entrando na câmara de combustão 8 com base em valores detectados. Variação deste parâmetro é conduzida por meio de acionamento da válvula de gás excedente 20.

[00033] A turbina a gás é de velocidade controlada para manter uma frequência/tensão correta junto a uma rede elétrica. Demandas de combustível são moduladas entre gás excedente e combustível piloto, em uma prioridade para usar gás excedente como o combustível principal. Temperatura de descarga é monitorada e controlada por meio de ar de diluição para manter a temperatura em um nível seguro.

[00034] Na descrição a seguir são dados valores exemplares para os parâmetros de uma operação exemplar.

[00035] Fornecimento de gás excedente:
Taxa de fluxo de norma = 7.500 Nm3/h;
Pressão = 800-1.000 kPa (8-10 barg);
Temperatura = 60°C - 90°C;
Composição = 10% em volume de dióxido de carbono (CO2), 10% em volume de água (H2O), 65% em volume de nitrogênio (N2), 5% em volume de oxigênio (O2) e 10% em volume de hidrocarbonetos (HC);
Taxa de fluxo de massa de hidrocarboneto = 0,16 kg/s.
Fornecimento de VOC liquefeito:
Taxa de fluxo de massa = 0,06 kg/s.
Fornecimento de ar:
Taxa de fluxo de norma = 12.500 Nm3/h;
Composição = 21% em volume de oxigênio, 78% em volume de nitrogênio;
Temperatura = 20°C;
Pressão = 10 kPa (0,1 barg).
Ar comprimido:
Temperatura = 180°C;
Pressão = 670 kPa (6,7 barg).
Câmara de combustão:
Temperatura = 1.500°C.
Descarga entrando em expansor:
Pressão = 670 kPa (6,7 barg);
Temperatura = 1.000°C.
Saída de turbina a gás:
Carga = 2,0 MW.
Descarga deixando turbina a gás:
Temperatura = 580°C;
Pressão = 1 kPa (0,01 barg).

[00036] A turbina a gás 6 é descrita a seguir com mais detalhes, Figura 3, e especialmente o fornecimento de ar é descrito mais claramente nesta seção. Parte do ar que é comprimido pelo compressor 7 contorna completamente a câmara de combustão 8 e é fornecido diretamente para o expansor 9. Uma outra parte também pode contornar completamente a câmara de combustão 8 e ser guiada ao longo do lado de fora do expansor 9, por exemplo, para os propósitos de resfriamento 32 e 33. Uma outra parte de ar é fornecida para uma extremidade a montante 34 da câmara de combustão 8. E uma outra parte de ar é fornecida para uma extremidade a jusante 35 da câmara de combustão 8. O combustível piloto é injetado na câmara de combustão 8 por meio de um bico de combustível piloto arranjado centralmente 11, enquanto que o gás excedente 10 é injetado na câmara de combustão 8 por meio dos bicos de gás excedente 37 arranjados simetricamente em volta do bico de combustível piloto 36. A fim de misturar o conteúdo de combustão, um redemoinho 38 é fornecido na área dos bicos. As palhetas de guiamento de entrada 24 regulam o rendimento da turbina a gás.

[00037] A Figura 4 é um diagrama mostrando como o ponto de trabalho da turbina a gás 6 pode ser determinado. O eixo vertical do diagrama indica a pressão de combustão na câmara de combustão 8. O eixo horizontal indica tanto a exigência de ar/gás quanto a carga da turbina a gás 6. Os números superiores no eixo horizontal do diagrama indicam a exigência de ar/gás, enquanto que os números inferiores no eixo horizontal do diagrama indicam a carga da turbina a gás 6. Uma primeira curva mostra a curva de resistência de expansor em uma velocidade fixa de 26.000 rpm. Uma segunda curva indica a curva de compressor quando as palhetas de porta de entrada 21 estão inteiramente abertas. Uma terceira curva mostra a curva de compressor quando as palhetas de porta de entrada 21 estão ajustadas consequentemente a fim de ficarem adaptadas corretamente para a taxa de fluxo de gás excedente. O ponto onde a primeira curva e a segunda curva cruzam uma com a outra é o ponto de trabalho da turbina a gás 6, o qual neste caso está em 2,0 MW. O ponto de interseção da linha horizontal através do ponto de trabalho indica a pressão de combustão, a qual é de 670 kPa (6,7 bar) neste caso. A distância horizontal entre o ponto de trabalho e o ponto onde a terceira curva e a linha horizontal através do ponto de trabalho se cruzam dá a taxa de fluxo de gás excedente alcançável máxima, a qual é de 7.500 Nm3/h neste caso.

[00038] Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita detalhadamente nos desenhos e na descrição anterior, tais ilustração e descrição são para ser consideradas ilustrativas ou exemplares e não restritivas e elas não são pretendidas para limitar a invenção às modalidades reveladas. O mero fato de que certas medidas estão relatadas em reivindicações dependentes mutuamente diferentes não indica que uma combinação destas medidas não pode ser usada vantajosamente. Quaisquer símbolos de referência nas reivindicações não devem ser interpretados como limitando o escopo da invenção.

Claims

Método de tratar vapores de carga de tanques de produtos de óleo bruto e de petróleo (2) para gerar energia elétrica ao operar uma turbina a gás (6) tendo um compressor (7), uma câmara de combustão (8) e um expansor (9); o método compreendendo a etapa de separar os vapores de carga em compostos orgânicos voláteis líquidos (LVOC) e gás excedente comprimido em uma instalação de recuperação VOC (1); o método sendo caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:
- - fornecer de modo controlável o gás excedente comprimido para a câmara de combustão (8);
- - fornecer os compostos orgânicos voláteis líquidos (LVOC) para a câmara de combustão (8) como combustível piloto;
- - fornecer ar para o compressor (7) operado pelo expansor (9) e fornecer o ar comprimido para a câmara de combustão (8);
- - controlar o fluxo de volume de ar fornecido para o compressor proporcionalmente ao fornecimento do gás excedente; e
- - queimar o ar comprimido, gás excedente e os compostos orgânicos voláteis líquidos (LVOC) na câmara de combustão (8); usar a combustão para operar um gerador (12) com a turbina a gás (6) para gerar energia elétrica.
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente controlar os suprimentos para a câmara de combustão (8) com uma unidade de controle (18).
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de armazenar os compostos orgânicos voláteis liquefeitos (LVOC) em um tanque de combustível LVOC (5) em uma pressão de 600 a 800 kPa (6 a 8 barg).
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de controlar o suprimento de ar, gás excedente e/ou compostos orgânicos voláteis líquidos (VOC) fornecido para a turbina a gás (6) dependente do índice de Wobbe do gás excedente.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de desviar parte do ar comprimido em volta da câmara de combustão (8) para influenciar temperatura de entrada de expansor.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o gás excedente compreende 0% - 10% em volume de oxigênio (O2).
Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o gás excedente compreende adicionalmente hidrocarboneto (HC) misturado com nitrogênio (N2), dióxido de carbono (CO2) e dióxido de enxofre + sulfeto de hidrogênio (SO2+H2S) em diferentes composições.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de controlar o suprimento de ar comprimido e gás excedente fornecido para a turbina a gás (6) dependente do teor de oxigênio na mistura de gases entrando na câmara de combustão (8).
Sistema para tratar vapores de carga de tanques de produtos de óleo bruto e de petróleo (2) para gerar energia elétrica, compreendendo:
- - uma instalação de recuperação VOC (1) para separar os vapores de carga em compostos orgânicos voláteis líquidos (LVOC) e gás excedente em uma instalação de recuperação VOC (1);
- - uma turbina a gás (6) para acionar um gerador (12) sendo conectada mecanicamente a um eixo (13) e tendo um compressor (7), uma câmara de combustão (8) e um expansor (9); o sistema ainda compreendendo:
uma linha de gás excedente (10) para fornecer o gás excedente para a câmara de combustão (8); e
uma linha de fornecimento de ar para fornecer ar para o compressor (7) e daí para a câmara de combustão (8),
o sistema sendo caracterizado pelo fato de que:
uma linha de fornecimento (4, 5, 11) configurada para fornecer os compostos orgânicos voláteis líquidos (LVOC) para a câmara de combustão (8) como combustível piloto; e
palhetas de porta de entrada (21) para controlar um fluxo de ar de volume para dentro do compressor.
Sistema de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a linha de fornecimento de ar compreende adicionalmente palhetas de porta de entrada (21) a montante do compressor (7) para regular um fluxo de volume de ar.
Sistema de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que compreend adicionalmente um sensor de índice de Wobbe (22) para medir o índice de Wobbe na linha de gás excedente (10).
Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um amostrador de teor de oxigênio para determinar o teor de oxigênio na mistura de gases entrando na câmara de combustão (8).
Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma unidade de controle (18) para controlar suprimento da turbina a gás (6).