CN102791615A - 用于减少来自挥发性液体货物的排放的系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于减少来自将货物供应至货物舱中的管道工件内的挥发性液体货物的排放的系统，该管道工件包括上部管道节段（1.1）和下部管道节段，所述下部管道节段呈终止于所述货物舱的底部附近的大体竖直的升降管道（1.4）的形式，并且具有在装载期间控制所述管道工件内的压力的装置。根据本发明，在所述升降管道（1.4）之前、在上部管道节段（1.1）中安装有流体限制装置以便确保整个上部管道节段的正压力，并且，所述升降管道（1.4）设置有穿孔的压力均衡管道（1.7）以及围绕压力均衡管道的自由流动阻尼装置（1.6），所述升降管道的位于上部管道节段（1.1）之上的上部部分设置有顶部区段（1.5），以便形成气体收集以及压力监测和控制空间，该空间与挥发性液体货物的排放物的压力均衡管道连通。

Description

用于减少来自挥发性液体货物的排放的系统
技术领域
本发明涉及一种用于例如在对货物舱进行装载时减少来自挥发性液体货物的排放的系统，并且特别地避免引起环境问题和经济损失的、从管道工件和货物舱释放到大气中的烃类气体的传统的通风。因此，有用于原油油轮、漂浮贮藏单元和地面基地的通风舱的一些典型的应用，其中，供应管道工件将这种挥发性液体从顶部引导至货物舱中。
背景技术
当管道节段对于接收货物的货物舱在高的高度水平排布时，蒸汽最初释放于管道工件内。由于有时容器装备有装载臂，或者在船头上方排布管道节段，从管道工件的最高点向下直至舱的水平面通常大于35m。如果是朝向货物舱的自由流动，结果明显地为压力下降的发生。因此，在货物的真实的蒸汽压力（起泡点）下形成真空并且轻的气体馏分急骤蒸发。这样的气体馏分与液体货物被一起带向货物舱并且在它去往舱的过程中暴露于较高的压力时在一定程度上被重吸收。然而，一些气体在货物舱中逃离并被释放。随着舱被充填，不得不对气体排放物进行处理，例如，将其排出到大气。
存在被构造为在挥发性液体货物的装载期间减少气体的释放的系统。US-B27,597,115所示出的一个方案涉及到在具有大的直径货物舱中使用竖直定向的升降管或容器，这在安装上较为复杂和昂贵，并且没有手段确保升降管或容器上游的管道工件内的条件。
因此，需要消除这些缺陷并提供改进性能的方案。
发明内容
通过一种用于减少来自将货物供应至货物舱中的管道工件内的挥发性液体货物的排放的系统而满足此需要，该管道工件包括上部管道节段和下部管道节段，下部管道节段呈终止于货物舱的底部附近的大体竖直的升降管道的形式，并且具有在装载期间控制管道工件内的压力的装置，其中，在升降管道之前、在上部管道节段中安装有流体限制装置，以便确保整个上部管道节段的正压力，并且，升降管道设置有穿孔的压力均衡管道以及围绕压力均衡管道的自由流动阻尼装置，升降管道的位于上部管道节段之上的上部部分设置有顶部区段，以便形成气体收集以及压力监测和控制空间，该空间与压力均衡管道连通。
该流动限制装置优选地呈节流阀的形式，该节流阀控制上部管道节段内的上流条件。
为了积极地控制在升降管道内的压力，顶部区段与气体压缩单元连通。当需要将压力维持在起泡点之上时，气体压缩单元将从货物舱的上部部分收取的、压缩的惰性气体供应至顶部区段和压力均衡管道中。
此外，当需要额外地控制压力时，气体压缩单元将从顶部区段抽吸的、压缩的气体供应至货物舱内液体货物中，后者该压缩的气体被用作热力燃烧单元的燃料。在这些情形中，压缩的气体能够经由位于舱的底部、淹没在液体货物中的吸收器供应至货物舱中。
该自由流动阻尼装置优选地为连续的或分段的螺旋流动表面的形式，并且流动稳定器设置在升降管道的出口处。
因此，提供了一种主要地消除在用于货物舱的供应管道工件内的挥发性碳氢化合物的释放的系统。该系统还能够在货物进入舱之前稳定该货物以便使货物舱内部的进一步的排放最小化。现存的对于舱的装载供应管道元件能够用作本发明的一部分。
当货物进入货物舱的顶部上的区域时，在沿着上部管道节段的一些位置处经常会存在高点。这样的高点会引起——特别是在装载的初期——在管道工件中的货物舱和高点之间的静压差以及引起急聚蒸发的发生。为了避免该情况的发生，在竖直地降落至货物舱中的管道工件之前安装一种专门研发的节流阀。该阀维持上游的正压力并防止在管道工件中的气体在高点处释放。该阀专门设计用于通过在不产生急聚蒸发的情况下渐进地减少压力而执行节流。
此外，升降管道装备有自由流动限制器和压力均衡管道。通过抑制向下的流动速度，避免了真空的产生和气体的释放。在升降管道的中央的穿孔的管道使得压力均衡以便防止局部真空的产生。
在升降管道的顶部区段中的气体压力在控制排放中作为减小或消除急聚蒸发的增加的压力而被积极地使用，而压力的减小增加了急聚蒸发以便使货物稳定。通过使用气体压缩单元（GCU）影响压力控制。GCU将气体供给到货物舱中的吸收器或供给至例如热力燃烧机器的气体消耗装置，使气体作为纯燃料使用。如果压力需要增加，GCU从货物舱中抽吸气体并供应气体至升降管道的顶部以增大压力。货物还通过重力供给但受限于加速度并平稳地供给至货物舱中，并且没有货物蒸汽的进一步的释放。
附图说明
现在将参考附图，更详细地讨论本发明，在附图中：
图1为本系统的示意图；以及
图2分别为在本系统中使用的节流阀的以横截面和侧视图呈现的示意图。
具体实施方式
如图1所示，装载管道工件包括上部管道节段1.1。在装载管道工件上的高点1.2能够通过特殊的装载臂形成，或者通过在船的头端或尾端上排布的管道形成。在升降管道1.4进入货物区域1.20之前，将节流阀1.3安装在位于货物舱1.20的顶部上的上部管道节段中。货物区域有利地能够细分为至少两个分开的容积/空间。
节流阀1.3被设计为提供渐进的压力下降以便避免通过该阀的局部的急骤蒸发。节流阀控制上游条件以确保在高点1.2处的正压力。如图2所示，节流阀优选地为装备有两个壁1.31、1.32的两级阀形式，其具有一定厚度，并被许多喷嘴穿透从而具有孔口1.33、1.34。由于喷嘴的长度，它们具有由在孔口中的摩擦力所引起的限定的且渐进的压力损失。孔口平行地工作。由闸门1.35打开的数量限定排量。使用线性致动器1.36操作该闸门。与穿过短距离的单个节流点相比，这带来了使得局部压力下降最小化的作为闸门位置的函数的总线性流量。结果是局部的高液体速度，进而低的静压力。
在节流阀之后，货物进入下部管道节段，其为大体竖直的升降管道1.4的形式，从而经由分配管道1.19将货物供给到货物舱中。由于从进口至出口的高度差，并且由于货物舱的阀通常是打开的，重力使货物加速，导致低压力以及急聚蒸发的发生。为了避免这样的急聚蒸发，为升降管道设置顶部区段1.5，用于气体的收集以及压力监测和控制。自由流动阻尼装置1.6确保在升降管道中平稳地向下流动向液体表面1.4，液体表面1.4的顶部具有气体环境。该自由流动阻尼装置优选地为连续的或分段的螺旋流动表面形式。升降管道作为大的分离器。基于以下两个标准控制在顶部中的气体环境的压力：
-通过将压力完全保持在货物起泡点压力之上而消除急聚蒸发，这通过使用气体压缩单元1.10以将气体供给到升降管道的顶部之中以及将惰性气体从货物舱中吸出而实现。
-通过将压力减小至或低于挥发性液体货物的起泡点，稳定挥发性液体货物，例如，原油。
因此，通过用GCU1.10从升降管道1.4和顶部区段1.5抽吸气体，实现受控的急聚蒸发。接着，气体经由管道1.18和位于液面之下的吸收器1.21返回到货物舱中，或者，经由管道1.19作为燃料——例如2-3巴的纯烃气——被送至热力燃烧单元1.22——通常为锅炉或气体发动机。
可以以任何适合的方式构造GCU1.10，并且，在呈现于此的实施方式中包括缓冲罐1.101、正排量类型的压缩机1.102以及设置有空气风扇1.104的冷却器1.103，冷却器可选地设置为通过水冷却。排出的蒸汽经由管道1.15供给到GCU中。当需要时，来自货物舱的惰性气体经由管道1.16供给到GCU中，并且所形成的压缩的惰性气体经由管道1.17供应到顶部区段之中。缓冲罐1.101如同分离器起作用，其将可能的液滴和颗粒从排出的蒸汽中移除，以利于进一步的处理。
有利地，吸收器1.21为NO20093784中所示出的类型，其具有底部排出器、中间混合器和上部分配器。可通过排出器倾斜地从侧部或从下方供给蒸汽，并向上到达混合器和分配器中。由于液体货物通过吸收器自身的驱动，流动到吸收器中，竖直设计、特别是混合器和分配器的竖直设计，以及位置是很重要的。此外，排出器形成为具有节流和扩散节段，其具有狭窄的横截面，以及被液体入口包围的蒸汽入口。混合器以任何适合的方式适于机械地混合流自排出器的蒸汽和液体货物。分配器形成为具有许多锥体，锥体被布置为围绕彼此，并在倾斜于吸收器的纵向的方向中被向外定向。分配器的主要目的是将原油的表面暴露于任何残留的蒸汽以获得蒸汽的最终的吸收。而且，相邻的锥体之间的横截面被最优化以促进沿上游方向在出口处的流量。分配器具有布置于与混合器的过渡处的货物入口。为了防止任何蒸汽从吸收器中逸出，锥体形成为具有突出部，该突出部混合液体货物流以及残留的蒸汽流，用于最终的吸收。突出部以相互间的距离彼此间隔在每个锥体的相应侧上，并且优选地绕着锥体表面的周边延伸。
此外，升降管道1.4在中心具有压力均衡管道1.7。压力均衡管道被穿孔并打开至升降管道1.4的上部区域以便确保在其中的压力的均衡，而没有急聚蒸发的危险。在升降管道的底部具有适当的流动稳定器1.8以便确保朝向货物舱空间1.20平稳地流动进入到分配管道节段1.19。
为了控制升降管道中的情况，通过分别位于低水平处和高水平处的压力传送器（PT）1.11、1.12监测水平面。另外，在顶部安装水平开关（LS）1.13以保护液体在气体压缩单元处于操作中时不会从管道中被吸出。
通过GCU1.10从货物舱供应气体而控制在货物升降管道的上部部分中的压力，并且，因此，保持在升降管道1.4的上部部分中的充足的压力，以消除急聚蒸发，或者如果由于某些原因使得压力增加到预设水平之上，则使气体经由吸收器1.21被抽取并回到货物中。货物能够在进入货物舱中之前稳定于升降管道之中。通过以这样的方式调节在升降管道中的气体压力而实现该稳定：借助GCU经由吸收器将气体从货物舱中吸出气体并将气体返回到货物舱中或者使气体作为燃料被供应至热力发动机1.22而提供受控的急聚蒸发。
虽然在图中至描绘了仅仅一个货物舱和升降管道，应当理解到，这种货物舱和升降管道的任何组合都是可能的，其范围包括所有舱使用一个升降管道以及为每个舱设置一个升降管道。

Claims (10)

1.一种用于减少来自将货物供应至货物舱中的管道工件内的挥发性液体货物的排放的系统，所述管道工件包括上部管道节段（1.1）和下部管道节段，所述下部管道节段呈终止于所述货物舱的底部附近的大体竖直的升降管道（1.4）的形式，并且具有在装载期间控制所述管道工件内的压力的装置，其特征在于，在所述升降管道（1.4）之前、在所述上部管道节段（1.1）中安装有流动限制装置，以便确保整个所述上部管道节段的正压力，并且，所述升降管道（1.4）设置有穿孔的压力均衡管道（1.7）以及围绕压力均衡管道的自由流动阻尼装置（1.6），所述升降管道的位于所述上部管道节段（1.1）之上的上部部分设置有顶部区段（1.5），以便形成与所述压力均衡管道连通的气体收集以及压力监测和控制空间。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流动限制装置呈节流阀（1.3）的形式，所述节流阀（1.3）控制所述上部管道节段（1.1）内的上游条件。
3.根据权利要求1和2所述的系统，其特征在于，所述顶部区段（1.5）与气体压缩单元（1.10）连通。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，当需要时，所述气体压缩单元（1.10）将从所述货物舱的上部部分收取的、压缩的惰性气体供应至所述顶部区段（1.5）和所述压力均衡管道（1.7）中以便将压力维持在货物起泡点压力之上。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述惰性气体经由管道（1.16）从所述货物舱收取，并且压缩的惰性气体经由管道（1.17）供应至所述顶部区段（1.5）和所述压力均衡管道（1.7）中。
6.根据前述权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，当需要时，从所述顶部区段（1.5）抽吸的、压缩的气体被所述气体压缩单元（1.10）供应至所述货物舱内的液体货物中，或者被用作热力燃烧单元（1.22）的燃料。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，压缩的气体经由设置有吸收器（1.21）的管道（1.18）供应至所述货物舱中，所述吸收器位于所述舱的底部处、淹没在液体货物中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述自由流动阻尼装置呈连续的或分段的螺旋流动表面（1.6）的形式。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在所述升降管道（1.4）的出口处设置有流动稳定器（1.18）。
10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述升降管道中的货物水平面由来自两个压力传送器（1.11、1.12）的信号监测，所述两个压力传送器（1.11、1.12）分别位于底部和顶部处。
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