DE602004011956T2

DE602004011956T2 - Flüssigkeitsdichtung zur rückgewinnung von abgefackeltem gas

Info

Publication number: DE602004011956T2
Application number: DE200460011956
Authority: DE
Inventors: Padam Bandra Singh (East)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2004-08-11
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2024-08-12
Also published as: EP1664482B1; WO2005045173A3; EP1664482A2; NO20060684L; EA200600405A1; US7661436B2; DE602004011956D1; EA007916B1; US20070144581A1; WO2005045173A2; ATE386872T1

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Rückgewinnung von abgegebenen Gasen und insbesondere dazu, eine Flüssigkeitssdichtungs-Einrichtung bzw. Flüssigkeitssperre zu schaffen, die eine Vorrichtung bildet, die es ermöglicht, eine maximale Menge von abgeblasenem Gas bzw. Abgas sicher zurückzugewinnen, wie es häufig in Erdöl-Produktionseinrichtungen, Raffinerien, petrochemischen Fabriken und dergleichen abgefackelt wird, und dadurch die Menge des abgefackelten Gases auf null zu reduzieren.
Hintergrund der Erfindung
In einer Kohlenwasserstoff-Industrieanlage wird aus der gesamten Anlage Gas abgeblasen, und dieses Gas stellt ein Sicherheitsrisiko dar. Das Gas wird gesammelt und in einer Fackel verbrannt, um auf diese Weise die Gefahr einer Explosion zu vermindern und auch um sicherzustellen, dass kein unverbranntes Gas in die Atmosphäre abgegeben wird (siehe beispielsweise auch die US-Patentschrift 3,222,259 ). Es sind verschiedene Verfahren verfügbar, durch die das Gas zurückgewonnen werden kann, doch kann nicht das gesamte Abgas zurückgewonnen werden, da die Menge oder die Rate des Abgases nicht konstant ist. Es besteht auch die Gefahr einer Störung in der Industrieanlage, durch welche eine große Menge von Gas freigesetzt wird, die häufig die installierte Rückgewinnungskapazität übersteigt. Ein solches zusätzliches Volumen von verfügbarem Gas, das in der begrenzten Pipeline auftritt, erhöht den Gasdruck, wodurch es schwierig wird, das Gas zurückzugewinnen. Um die Möglichkeit einer Panne zu vermeiden, sind die zur Verfügung stehenden Systeme so konstruiert, dass eine permanente Fackel dadurch aufrechterhalten wird, dass das Abgas verbrannt wird. Das Verbrennen des Abgases führt zu einem beträchtlichen Verlust, da dieses Gas sehr reich an Kohlenwasserstoffen ist und ansonsten zurückgewonnen werden könnte. Das Aufrechterhalten einer permanenten Fackel löst auch das Problem eines plötzlichen und unerwarteten Anwachsens des Volumens des Abgases, da auch dieses Gas in der Fackel verbrannt wird.
Zwar kann das Gas bei einem relativ niedrigen Druck sicher zurückgewonnen werden, doch besteht immer die Gefahr des erwähnten unerwarteten Druckanstiegs, welche den Rückgewinnungsvorgang schwierig und unsicher macht. Ein weiterer, zu berücksichtigender Faktor ist, dass sichergestellt werden muss, dass die Rückgewinnung von Gas nicht zu einem Druckabfall des Gases in der zur Fackel führenden Rohrleitung führt, da dies zu einem Eindringen von Außenluft in das Fackelsystem und zur Erzeugung einer explosiven Mischung in der Fackel selbst führen könnte, wodurch die gesamte Industrieanlage gefährdet würde.
Ein wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine sichere Einrichtung zu schaffen, welche die Rückgewinnung von Gas erlaubt und gleichzeitig die äußerste Sicherheit gewährleistet, und die überdies das Eindringen von Außenluft in den Fackelmechanismus verhindert.
Ein weiteres wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dicht- bzw. Verschlusseinrichtung zu schaffen, die bei einem Anstieg des Drucks über eine vorgegebene Grenze hinaus in der Lage ist, augenblicklich zu öffnen, wodurch es dem Gas ermöglicht wird, uneingeschränkt zur Fackelanlage auszutreten und dort sicher verbrannt zu werden.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine totale Rückgewinnung von abgeblasenem Gas zu ermöglichen und dadurch die Menge des abgefackelten Gases während des normalen Betriebs auf null zu vermindern.
Ein weiteres wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, die eine Umleitung von Gas von einem Fackelsystem zu einem anderen Fackelsystem zu ermöglichen, wenn eine Vielzahl von Fackeln verwendet wird, und dabei die Rückgewinnung von Gas an einer zentralisierten Einrichtung zu ermöglichen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Flüssigkeitssperre gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einem U-Rohr, dessen einer Arm mit der Industrieanlage und dessen anderer Arm mit einem Flüssigkeitsbehälter verbunden ist. Der mit der Industrieanlage verbundene Arm ist vorzugsweise länger als der Arm, der mit dem Flüssigkeitsbehälter verbunden ist. Der kürzere Arm öffnet sich am oberen Teil des Flüssigkeitsbehälters oberhalb des Flüssigkeitspegels und in der Nähe zu oder unterhalb des Durchgangs, der den Flüssigkeitsbehälter mit dem Fackelkamin verbindet. Ein mit einem Rückschlagventil ausgerüstetes Rohr verbindet den Boden des U-Rohrs mit dem Boden des Flüssigkeitsbehälters. Es ist ein Abführrohr am Boden des U-förmigen Rohrs vorgesehen, um die Flüssigkeit abzulassen, wenn dies erforderlich ist.
Während des normalen Betriebs wird das gesamte Abgas durch ein Rohr gesammelt und zu einem Abscheidebehälter (knock out drum (KOD)) weitergeleitet. Aufgrund des Vorhandenseins einer Flüssigkeitssperre und eines Rohrverschlusses zwischen dem Abscheidebehälter und dem Fackelkamin ist das Weiterströmen von Gas zum Fackelkamin blockiert. Das Gas strömt vom Abscheidebehälter durch eine Leitung zu einem Rückgewinnungssystem und das gesamte Abgas wird in wirksamer Weise zurückgewonnen. Da kein Gas aus der Industrieanlage zum Fackelkamin austritt, ist es nicht erforderlich, die Fackel am Brennen zu halten.
Wenn der Gasdruck im Gasrohr aufgrund des Ansteigens des Volumens des Abgases oder aufgrund eines Störfalls ansteigt, ergibt sich ein entsprechendes Ansteigen des Gasdrucks innerhalb des U-Rohrs, was zu einer Verschiebung der Flüssigkeit führt. Ein Anwachsen des Drucks über einen vorgegebenen Grenzwert hinaus bewirkt ein vollständiges Verdrängen der Flüssigkeit aus dem U-Rohr, wodurch dieses in den Flüssigkeitsbehälter entleert wird. Dadurch öffnet sich augenblicklich ein Durchgang für das Gas, das aus dem U-Rohr in den Flüssigkeitsbehälter und weiter in die Rohrleitung austreten kann, die zur Fackel führt. In diesem Stadium tritt das Gas aus dem U-Rohr in den Flüssigkeitsbehälter ein und strömt dann weiter zu dem Rohr, das es zum Fackelkamin weiterleitet, wo es verbrannt wird. Wenn eine ausreichende Gasmenge zum Fackelkamin ausgetreten ist, ergibt sich ein entsprechender Druckabfall innerhalb des U-Rohrs, was es der im Flüssigkeitsbehälter vorhandenen Flüssigkeit ermöglicht, aufgrund der Wirkung der Schwerkraft durch das mit einem Rückschlagventil versehene Rohr in das U-förmige Rohr zurückzukehren und dadurch den Durchgang für das Gas vom U-Rohr zu der zum Fackelkamin führenden Rohrleitung abzusperren.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellt sind; in der Zeichnung zeigen:
I die Flüssigkeitssperre im Leerlauf-Zustand,
II die Anwendung einer Flüssigkeitssperre für die Rückgewinnung von Abgas, wenn eine Fackel vorhanden ist,
III die Flüssigkeitssperre, die dem Druck widersteht,
IV die geöffnete Flüssigkeitssperre, die einen freien Durchgang von Gas zum Fackelkamin ermöglicht, und
V die Anwendung einer Flüssigkeitssperre für die Rückgewinnung von Abgas, wenn mehr als eine Fackel verwendet wird.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Obwohl die folgenden Beispiele die Arbeitsweise spezieller Ausführungsformen zeigen, kann der Fachmann ohne weiteres viele Abwandlungen und Variationen vornehmen und somit ist es nicht beabsichtigt, durch diese Beispiele den Schutzumfang der Erfindung einzuschränken.
Gemäß I umfasst die Flüssigkeitssperre ein gebogenes Rohr, das vorzugsweise U-förmig mit Armen unterschiedlicher Länge ist, wie z. B. ein U-Rohr, das vorzugsweise einen längeren Arm 1 besitzt, der mit dem Rohr 8 verbunden ist, das zur Industrieanlage führt, und einem kürzeren Arm 2, der mit dem oberen Teil des Flüssigkeitsbehälters 5 oberhalb des Flüssigkeitspegels verbunden ist. Ein Rohr 6, das mit dem Flüssigkeitsbehälter 5 verbunden ist, ist auch mit dem Rohr 9 verbunden, das einen Strömungsweg bildet, der zum Fackelkamin führt, wobei die Öffnung des U-Rohrs im Inneren des Flüs sigkeitsbehälters in der Nähe oder unter einem solchen Strömungsweg angeordnet ist, während eine Rohrleitung 4, die mit einem Rückschlagventil 10 ausgestattet ist, mit dem Boden des U-förmigen Rohrs verbunden ist. Ein Ablassrohr 3, das mit einem Ventil versehen ist, ist am Boden des U-förmigen Rohrs vorgesehen. Das zur Fackel führende Rohr ist mit einer Sperre 11 versehen, um den Durchgang von Gas von der Industrieanlage zum Fackelkamin zu blockieren und somit dieses Rohr zu unterteilen; hierdurch werden die Rohre 8 und 9 gebildet.
Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Rohr 7 vorgesehen, welches die Spitze des Arms 1 mit dem Rohr 6 verbindet, um eine begrenzte Menge von Gas dem Fackelkamin zuzuführen, um für einen Ausgleich zu einem Zeitpunkt zu sorgen, in welchem das System nach Wartungsarbeiten wieder gestartet wird.
Die Flüssigkeitssperren-Anordnung kann entweder einen Teil des Rohrs bilden, der zum Fackelkamin führt, oder kann mit diesem so verbunden sein, wie in II dargestellt, in welcher es zwischen dem Abscheidebehälter 13 und dem Fackelkamin 15 angeordnet ist.
Gemäß II sammelt eine Leitung 8A das gesamte Abgas aus der Industrieanlage und ist mit einem Abscheidebehälter 13 verbunden. Eine Flüssigkeitssperre L1 ist hinter dem Abscheidebehälter 13 angeordnet und ein Rohr 9 verbindet die Flüssigkeitssperre mit dem Fackelkamin 15. Eine Leitung 12 ist vorgesehen, die zwischen dem Abscheidebehälter 13 und der Flüssigkeitssperre L1 entspringt und sich zu dem Rückgewinnungssystem 14 erstreckt.
Während des normalen Betriebs wird das gesamte Abgas durch die Leitung 8A gesammelt und zum Abscheidebehälter 13 weitergeleitet. Wegen des Vorhandenseins der Flüssigkeitssperre L1 und der Rohrleitungssperre 11 zwischen dem Abscheidebehälter 13 und dem Fackelkamin 12 ist das Hindurchströmen von Gas zum Fackelkamin blockiert. Das Gas strömt vom Abscheidebehälter 13 durch die Leitung 12 zum Rückgewinnungssystem 14 und es wird praktisch das gesamte Gas zurückgewonnen. Da kein Gas von der Industrieanlage zum Fackelkamin hin austritt, besteht keine Notwendigkeit, die Fackel am Brennen zu halten.
Wenn die Flüssigkeitssperre arbeitet, wie in III gezeigt, wird durch das Gas ein Druck auf die Oberfläche der Flüssigkeit im Arm 1 des U-Rohrs ausgeübt, der die Flüssigkeit nach unten drückt. Es ergibt sich ein entsprechender Pegelanstieg der Flüssigkeit im Arm 2. Die Gesamtlänge des Rohrs ist gemäß dem vorbestimmten Druckwert berechnet, der gehandhabt werden soll, und auch, um sicherzustellen, dass sogar die Erzeugung eines Unterdrucks an der Rückgewinnungsanordnung nicht in der Lage ist, die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitssperre herauszuheben. Im Fall einer Störung in der Industrieanlage oder dann, wenn das Volumen des Abgases die installierte Rückgewinnungskapazität übersteigt, steigt der Gasdruck im Rohr 8 an. Wenn aufgrund eines starken Anwachsens des Volumens des abgegebenen Gases oder einer Störung in der Industrieanlage der Druck auf die Oberfläche der Flüssigkeit im Arm 1 größer als dieser vorbestimmte Wert wird, dann ist die Gesamtflüssigkeit in dem U-Rohr nicht mehr in der Lage, einen entgegengesetzten Druck auf das Gas auszuüben und in Folge hiervon wird die Flüssigkeitssäule vollständig in den Flüssigkeitsbehälter 5 verschoben, wodurch der dichte Verschluss augenblicklich geöffnet wird, wie in Figur IV gezeigt. Dies entleert das U-Rohr von Flüssigkeit; wodurch ein freier Durchgang für das Gas entsteht, das durch das U-förmige Rohr zum Flüssigkeitsbehälter 5 und dann durch das Rohr 6 zum Rohr 9 und schließlich zum Fackelkamin austreten kann. Das überschüssige Gas tritt aus dem Rohr 8 zum Rohr 9 durch die nun geöffnete Flüssigkeitssperre L1 und am Ende zum Fackelkamin 15 hin aus. Um die Freigabe von nicht verbranntem Gas in die Atmosphäre zu verhindern, zündet ein Zündsystem die Fackel, wodurch das gesamte austretende Gas verbrannt wird.
Somit wird unter hohem Druck stehendes Gas, das bisher nur schwierig zu handhaben und/oder zurückzugewinnen war, sicher zum Fackelkamin hin abgegeben.
Aufgrund der Wirkung der Schwerkraft versucht die Flüssigkeit im Flüssigkeitsbehälter 5 durch das mit einem Rückschlagventil 10 versehene Rohr 4 in das U-Rohr zurückzukehren. Der hohe Druck des Gases innerhalb des U-Rohrs arbeitet gegen den durch diese Flüssigkeit ausgeübten Druck und hindert es daran, in das U-Rohr einzutreten.
Sobald eine ausreichende Menge von Gas zum Fackelkamin ausgetreten ist oder bei einer Normalisierung der Vorgänge ergibt sich ein Abfall des Gasdrucks im Arm 1 und sobald dieser Druck unter eine vorgegebene Grenze abfällt, tritt Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter 5 durch das Rohr 4 in das U-Rohr ein und füllt dieses Rohr und dichtet es ab, wodurch das Hindurchströmen von Gas aus dem U-Rohr zur Fackel blockiert wird; dadurch wird das System in die in III gezeigte Situation zurück gebracht. Dies schneidet in wirksamer Weise die Zufuhr von Gas zur Fackel ab und diese erlischt bald.
Während dieses gesamten Vorganges kann der Rückgewinnungsprozess ungehindert fortgesetzt werden und nur das die Rückgewinnungskapazität übersteigende Gas tritt zur Fackel hin aus.
Häufig läuft in Kohlenwasserstoff-Produktionsanlagen mehr als ein Prozess ab, was zu einer Vielzahl von Abfackelungssystemen führt. Das folgende Beispiel zeigt die Rückgewinnung von Gas unter Verwendung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer solchen Situation.
Gemäß V sammelt eine weitere Leitung 8B das gesamte Abgas von einem anderen Prozess und ist mit dem Abscheidebehälter 13A verbunden, der mit einer zweiten Flüssigkeitssperre L2 verbunden ist. Eine Leitung 9A verbindet die Flüssigkeitssperre L2 mit dem Fackelkamin 15A. Eine Leitung 12A, die zwischen dem Abscheidebehälter 13A und der Flüssigkeitssperre L2 beginnt, ist mit dem Rückgewinnungssystem 14 verbunden. Eine verengte Öffnung 16 ist in der Leitung 12A vorgesehen.
Im Fall einer Vielzahl von installierten Abfackelungssystemen, wie es in V dargestellt ist, sammelt eine Leitung 8B das gesamte abgegebene Gas von dem zweiten Pro zess. Das Gas wird zu dem Abscheidebehälter 13A geleitet und aufgrund des Vorhandenseins der Flüssigkeitssperre L2 und der Rohrsperre 11 ist das Hindurchtreten dieses Gases zum Fackelkamin 15A blockiert. Dieses Gas wird durch die Leitung 12A zum Rückgewinnungssystem 14 geleitet und alles Gas wird durch das Rückgewinnungssystem 14 zurückgewonnen. Das Gas in der Leitung 12A hat einen höheren Druck als das Gas in der Leitung 12, so dass der Gasstrom durch die Leitung 12A zum Rückgewinnungsprozess 14 durch die Verwendung der eingeschränkten Öffnung 16 kontrolliert wird.
Die Flüssigkeitssperre L2 ist in der Lage, einem höheren Druck zu widerstehen als die Flüssigkeitssperre L1.
Wenn der Gasdruck in der Leitung 8B über einen vorgegebenen Grenzwert ansteigt, dann ergibt sich ein entsprechender Druckanstieg im Rohr 8 und dies öffnet die Flüssigkeitssperre L1, wodurch ein Abfackeln am Fackelkamin 15 beginnt. Bei einer weiteren Erhöhung des Drucks über einen zweiten vorgegebenen Grenzwert öffnet die Flüssigkeitssperre L2, wodurch Gas im Fackelkamin 15A abgefackelt wird.
Bei einem Druckabfall unter den zweiten erwähnten vorbestimmten Grenzwert wird die Flüssigkeitssperre L2 als erste wiederhergestellt, wodurch die Zufuhr von Gas zum Fackelkamin 15A unterbrochen wird, so dass die Fackel am Fackelkamin 15A bald erlischt. Ein weiterer Druckabfall unter den ersten erwähnten vorbestimmten Grenzwert stellt die Flüssigkeitssperre L1 wieder her, wodurch die Zufuhr von Gas zum Fackelkamin 15 unterbrochen wird. Bald erlischt auch die Fackel am Fackelkamin 15 und in diesem Stadium wird wieder das gesamte Abgas zurückgewonnen.

Claims

Flüssigkeitssperre, die Folgendes umfasst: (a) ein gebogenes, vorzugsweise U-förmiges Rohr mit ungleicher Armlänge und einen Flüssigkeitsbehälter (5), wobei der längere Arm (1) des U-förmigen Rohrs mit einem Leitungsrohr (8) verbunden ist, welches das gesamte Abgas sammelt, das von einer Erdöl-Anlage freigesetzt wird, und dessen kürzerer Arm (2) mit einer Öffnung des Flüssigkeitsbehälters verbunden ist, wobei diese Öffnung im oberen Teil des Flüssigkeitsbehälters (5) oberhalb des Flüssigkeitspegels und in der Nähe oder unterhalb der Mündung eines Durchgangs (9) angeordnet ist, der den Flüssigkeitsbehälter mit einem Fackelkamin (15) verbindet, (b) ein Leitungsrohr, das mit einem Einweg-Ventil (10) versehen ist und den Boden des Flüssigkeitsbehälters (5) mit dem Boden des U-förmigen Rohrs verbindet wobei das U-förmige Rohr und der Flüssigkeitsbehälter (5) eine Struktur bilden, die den einzige Durchgang bildet, der für das Gas zum Austreten von dem das gesamte von der Anlage freigesetzte Abgas sammelnden Leitungsrohr (8) zum Fackelkamin (15) zur Verfügung steht, wobei das Gas von dem das gesamte von der Anlage freigesetzte Abgas sammelnden Leitungsrohr (8) nur dann zum Fackelkamin (15) austritt, wenn die Flüssigkeit in dem U-förmigen Rohr aufgrund des durch dieses austretende Gas ausgeübten Drucks vollständig in den Flüssigkeitsbehälter (5) verschoben worden ist.
Flüssigkeitssperre nach Anspruch 1, bei der das U-förmige Rohr mit einem Ablass (3) versehen ist, der mit einem Ventil ausgestattet und am Boden des U-förmigen Rohrs angeordnet ist.
Flüssigkeitssperre nach Anspruch 1 und 2, bei der ein Leitungsrohr vorgesehen ist, welches die Spitze des längeren Arms (1) des U-förmigen Rohrs mit dem Durchgang (9) verbindet, der den Flüssigkeitsbehälter (5) mit dem Fackelkamin (15) verbindet.
Vorrichtung, die eine Flüssigkeitssperre nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfasst und Folgendes aufweist: (a) eine Leitungsrohreinrichtung (8A), die das gesamte Abgas des Anlagenprozesses sammelt und dieses Gas zu einer Abscheidebehältereinrichtung (13) führt, (b) eine Flüssigkeitssperre und ein Leitungsrohrverschluss, die zwischen der Abscheidebehältereinrichtung (13) und dem Fackelkamin (15) eingebaut sind, (c) eine Leitungsrohreinrichtung, die von einer Stelle zwischen der Abscheidebehältereinrichtung (13) und der Flüssigkeitssperre (L1) ausgeht und das Gas zu einer Rückgewinnungssystemeinrichtung (14) führt, (d) eine Rohreinrichtung, die das gesamte Abgas des zweiten Prozesses sammelt und dieses Gas zu einer zweiten Abscheidebehältereinrichtung (13A) führt, (e) eine zweite Flüssigkeitssperre (L2) und einen zweiten Leitungsrohrverschluss, die zwischen der zweiten Abscheidebehältereinrichtung (13A) und einem zweiten Fackelkamin (15A) eingebaut sind und (f) eine zweite Leitungsrohreinrichtung, die von einer Stelle zwischen der zweiten Abscheidebehältereinrichtung (13A) und der zweiten Flüssigkeitssperre (L2) ausgeht und das Gas zu einer Rückgewinnungseinrichtung (14) führt, wobei diese zweite Leitungsrohreinrichtung mit einer eingeschränkten Öffnung versehen ist, um die Gasströmung aus ihrem Inneren zu der Rückgewinnungseinrichtung (14) zu kontrollieren.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die zweite Flüssigkeitssperre (L2) in der Lage ist, einem höheren Druck zu widerstehen als die erste Flüssigkeitssperre (L1).
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der eine einheitliche Gas-Rückgewinnungseinrichtung für eine Vielzahl von Abfackel-Systemen vorhanden ist.