JP4219813B2 - 荷積柱を用いる方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、タンクへ充填する間において、例えば、ターミナル、プロダクトプラットホーム、あるいは浮遊荷積装置から船へ荷積する間において、油、特に原油から分離される揮発性有機化合物（VOC）の比率を減じる方法に関する。本発明は、また方法を実施するための装置も含む。この装置は、プロパン、ブタン、エタンおよび液化天然ガスのような単一成分を充填する間においても、ガスの蒸発を減ずるために適用することが可能である。

原油は、所定の圧力および温度において安定する様々な成分から構成される。例えば、圧力の低下あるいは温度の上昇のどちらか一方でも条件が変更された場合、一部の揮発性物質が、分離してガス化する。これらの物質は、例えばメタン、プロパン、ブタンおよびエタンなどの揮発性有機化合物から構成され、ＶＯＣと呼ばれる。上記のガスを除去するために、現在、様々なシステムが存在している。本発明における装置とは異なり、近年のシステムは、蒸発により生じ、排気され得るガスに対して処置を施す工程を有する装置を設けることによって、分離したガスを処理することとしている。これらの装置は複雑であり、ガスを液化すべく圧力および温度を調整するため、多くのエネルギーが必要とされる。

容量の大きなタンクに油がポンプにより送られる場合、通常、多くの量の揮発性有機化合物が蒸発することが知られている。通常の環境下において、貯蔵タンクおよび運送タンクは、１．０５バールから１．０７バール以内の圧力下に維持されている。例えば、タンカーに荷積する際には、油は、通常、ポンプによって、貯蔵タンクから、カーゴタンクの上部に位置する供給管を通って送られ、該送られた所から、タンクの底部へ通じる流下ライン（ダウンカマ）を通って、タンクへ搬送される。このタイプの流下ラインは、何十メートルものオーダーの長さを呈し得る。

油が流下ラインの上端部を流れる際には、重力は、流下ライン中の液体の流れの速度を、加速させる。これによって、供給管および流下ラインの上端部における静圧は、減じられることとなる。上記のパイプにおいて、静圧が蒸気圧より低い箇所では、揮発性有機化合物の蒸発が多く生じ、これらの化合物は、タンク内の圧力が通常の状態に回復しても、わずかな分量しか凝縮して液状に戻されない。

本発明の目的は、かかる先行技術の問題を改善することである。

本発明の目的は、以下の詳細な説明および添付した請求の範囲において記載される本発明の特徴とする事項によって達成される。

貯蔵／運送タンクの中に位置する、あるいは前記２つのタンクと連通されている中空部を有する柱の内部を、入り込む流体が流れる際には、流体からのガスの蒸発が相当な規模において減じられることが、実験により実証されている。

中空部を有する柱は、垂直な荷積柱に形成され、好ましくは、上端部付近に接線方向に向かう吸入口を設け、下端部付近に吐出口を設けることがよい。

吐出口は、貯蔵／運送タンクの底部あるいは配管系に開口させ、大きな負圧によって流れが失われないように、流入して貯蔵／運送タンク内に堆積した流体物内に浸漬させる。

流入した流体が、荷積柱の上端部における吸入口から、荷積柱の底部まで、あるいは貯蔵／運送タンク内における流体面と概ね同じ高さまで、流下した際に、ガスの最初の蒸発が生じる。これを適用したタイプの荷積柱においては、流入した流体は、流下ラインを流下する際において、従来技術を使用した場合のように経験則上定まる値と同程度の静圧下を、流下することはない。荷積柱の内部は、比較的短い時間の流入の後、流入した流体から蒸発したガスによって飽和され、その後は、もはや蒸発は生じることはない。

いわゆるフルード数は、開水路における水力学の理論から求められる。フルード数βは、無次元であり、慣性力と流体に作用している重力との比として定義される。

Ｖはｍ／ｓで表される流体の速度を、ｇはｍ／ｓ^２で表される地球の重力加速度を、ｈ_ｍは水力学的平均深さを示している。

水力学的平均深さｈ_ｍの公式のかわりに荷積柱の直径Ｄを代用することにより、適切な荷積柱の直径を選択する上で、有効な指標とすることができる。

これまで実施された開発研究によって、下式により計算された値が、０．４５未満において、蒸発が減少されることが実証されている。

０．３１において、柱内部における圧力は均衡する。蒸発を低減する効果は、０．１８未満の値において最大限に発揮される。

このように、荷積柱の直径は、流入した流体の流速に影響を与える主な要因となっている。

荷積柱の上部は、好ましくは少なくとも一つの圧力調整バルブを介在させて、充満されている貯蔵／運送タンク、または他のタンクと連通することがよい。この結果、荷積柱と連通するタンクとの間にガスの移動が生じることによって、荷積柱の内部において、いかなる過圧や負圧は、生じることがなく、あるいは均衡され得る。

荷積柱の吐出口は、油が層流を呈して流れることを確保するために、既知である流体の法則に基づいて設計されることが好ましい。そしてまた、吐出口は、比較的少量の流体が、貯蔵／運送タンクへ充填された後に、流入した流体によって浸漬されることが好ましい。

本発明における方法および装置は、実質的に液体である石油製品を、船および他の巨大なタンクファームへ荷積する際に、用いることが適している。

以下に示す説明は、添付図において示される好ましい装置および方法の例に限定されるものではない。

図１は、荷積柱を有するタンカーの船上に、油をポンプによって送る荷積装置の断面図を概略で示す。螺旋の矢印は、荷積柱の内部へ流入する油の流路を示す。他方、楕円の矢印は、荷積柱の内部におけるガスの通過可能な経路を示す。

図中に示される1は、油が充填される運送タンク２を有する船を示す。タンクが空の際には、船1は、水4に対して、比較的高い位置に浮いている。油は、ポンプ室（図示せず）から荷積パイプ６を通して、荷積柱８の上端部１０の内部を接線方向へ向かって流れる。荷積柱８の断面は、荷積パイプ６の断面よりも、極めて大きい。荷積パイプ６は、例えばパイプ、ホース、または他の中空部を有する適切な形状物によるものとすることが出来る。

本実施形態において、荷積柱８は、船１内の運送タンク２における構成の一部であり、円柱状のサイロに形成され、カバー１２を有する上端部１０と、運送タンク２に開口する吐出口１６を有する下端部１４とを有している。

荷積柱８の上端部１０は、バルブ２２および２４も同様、枝管１８および２０を経由して、運送タンク２と連通して接続される。圧力調整バルブ２２は、予め定められた圧力差が生じた際に、油を荷積柱８からカーゴ倉２へ流すため、開くように設計されている。他方、圧力調整バルブ２４は、予め定められた圧力差が生じた際に、油をカーゴ倉２から荷積柱８へ流すため、開くように設計されている。

比較的に揮発性の成分を含む油は、荷積柱８の上端部１０に、荷積パイプ６を通じてポンプで送られる。そこで、供給管６を荷積柱８に接線方向に向けて接続することによって、螺旋状の流れのパターンを荷積柱８の内部に生じさせる。図1において、螺旋の矢印は、油の流れを示している。

油は、開口部１６が運送タンク２の底部付近に開口することによって、荷積柱８の下端部１４に位置する開口部１６を通して流れ出る。開口部１６において渦が生じることを防止するために、渦を防止する手段を、開口部１６の近くに備え付けることとしてもよい。開口部１６は、比較的少ない量の油１７が運送タンク２にポンプにより搬送されると、浸漬される状態になるように設計されることが好ましい。

油を初めにポンプで送る際に、油に含まれる揮発性の成分の一部は、油が荷積柱８の内部を流れる間、蒸発する。油の比較的少ない量がポンプで送られた後、荷積柱の内部は、揮発性のガスにより飽和される。これにより、油からガスが蒸発することは、殆ど生じなくなる。

荷積が稼動中である間、荷積柱の内部にガスが存在することとなる。図1において、楕円の矢印は、可能な流路を示している。

本発明における効果は、荷積柱８へ接線方向に連結される荷積パイプ６に依存するものではないが、そのような幾何学的配置が有効であることが実験により示されている。

荷積柱を有するタンカーの船上に、油をポンプによって送る荷積装置の断面図を概略で示す。

Claims (3)

1. 実質的に液体である石油製品を、貯蔵または運送タンク（２）へ充填する間、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の蒸発を減らすための装置において、
   供給管（６）は、荷積柱（８）の上端部（１０）において荷積柱（８）の側壁の実質的に接線方向となるように連結され、荷積柱（８）の内部への吐出開口部を有し、前記荷積柱（８）は、前記供給管（６）の断面よりも大きな断面を上端部（１０）の供給管（６）が連結される部位から荷積柱（８）の下端部（１４）に設けられる吐出開口部（１６）まで有し、
   前記荷積柱（８）の上端部（１０）は、前記運送または貯蔵タンク（２）に、前記荷積柱（８）の内部と異なる経路で連通して連結されることを特徴とする装置。
2. 前記荷積柱（８）は、運送または貯蔵タンク（２）の内部に設置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記荷積柱（８）は、前記運送または貯蔵タンク（２）の底部付近において、吐出開口部（１６）を有することを特徴とする請求項１または２に記載の装置。

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