NL9120012A - Werkwijze voor het beletten van schadelijke uitstromingen bij het aan de grond lopen van tankers en laadreservoirstelsel bestemd om bij deze werkwijze te worden toegepast. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het beletten van schadelijke uitstromingen bij het aan de grond lopen van tankers en laadreservoirstelsel bestemd om bij deze werkwijze te worden toegepast.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het reduceren of beletten van uitstromingen, die een gevolg zijn van het aan de grond lopen van tankers, die vloeistoffen, welke koolwaterstoffen bevatten bijvoorbeeld ruwe olie vervoeren, en een laadreservoirstelsel voor het transporteren van de bovengenoemde vloeistoffen.

Momenteel bezitten de meeste tankers, welke ruwe olie vervoeren, laadreservoirs met een enkele bodem. Gedurende de laatste jaren hebben ongevallen aangetoond, dat constructies van dit type niet in staat zijn om uitstromingen, die een gevolg zijn van aan de grond lopen, zelfs bij een zeer geringe snelheid, te beletten. Bij het aan de grond lopen wordt de bodem - of worden delen daarvan - opengescheurd en zal de olie in zee stromen totdat een hydrostatisch evenwicht tussen de druk in het laadreservoir en de druk in de hoeveelheid zeewater/uitgelo-pen olie buiten het reservoir optreedt. De enorme hoeveelheden van uit-stroming hebben een bijzonder slechte invloed op de omgeving en vormen bovendien belangrijke verliezen voor diegene, welke voor de lading tijdens het transport verantwoordelijk is.

Als een mogelijke oplossing voor het probleem is in de Verenigde Staten van Amerika een wetsontwerp ingediend, waarin wordt voorgesteld, dat in de toekomst alle schepen met bestemming Verenigde Staten van Amerika in de laadreservoirs daarvan dubbele bodems dienen te hebben. Internationale organisaties opperen, dat de hoogte van de dubbele bodem tenminste B/15 - waarbij B de breedte van het schip is -dient te zijn waarbij 2,0 m de ondergrens vormt. Het is niet zeer waarschijnlijk, dat door deze eisen de gewenste beveiliging tegen uitstromingen wordt bereikt. Berekeningen, welke zijn uitgevoerd door de "U.S. Coast Guard" tonen aan, dat bij het catastrofaal aan de grond lopen van de "Exxon Valdez", buiten de kust van Alaska, een dubbele bodem, die aan deze eisen voldoet, nog steeds leidt tot uitstromingen van 100.000 - 200.000 barrel. Verder is het twijfelachtig of een vergroting van de hoogte van de dubbele bodem de problemen zou hebben opgelost aangezien de binnenste bodem met de buitenste bodem is verbonden via gelaste stalen onderdelen, zowel in langs- als dwarsrichting. Bij aan de grond lopen is het zeer waarschijnlijk, dat de gelaste verbindingen de binnenste bodem zullen doen scheuren of de stalen onderdelen tegen de binnenste bodem zullen worden gedrukt en door deze bodem zullen dringen. Bovendien tonen ervaringen aan, dat het zeer lastig is de vorming van scheuren in de rompconstructie te beletten en dat het derhalve lastig zal zijn om te beletten, dat olie in de lege ruimte tussen de twee stalen bodems lekt. De warmte, welke optreedt bij een aan de grond lopen, kan derhalve tot grote explosies leiden. Voorts is de constructie van de dubbele bodem bij bestaande schepen zeer duur en zullen de eigenaren grote verliezen aan inkomen leiden aangezien de schepen gedurende de lange periode, welke nodig is voor de herconstructie van het schip, inactief zullen zijn.

Een ander voorstel voor het oplossen van het probleem is gebaseerd op organen om de onderdruk, die in de ongevulde ruimte tengevolge van een afname van het laadniveau wordt opgebouwd, te onderhouden. Dit geschiedt door middel van door water aangedreven uitstootonderdelen, die aan de bovenzijde van het laadreservoir zijn aangebracht. De gedachte is het verkrijgen van een hydrostatisch evenwicht tussen de druk in het laadreservoir en de druk aan de buitenzijde teneinde de uitstromingen te reduceren. De werkwijze leidt aan het feit, dat er een tijdvertraging aanwezig zal zijn vanaf het moment, waarop het signaal van de val in het laadniveau aanwezig is, tot het moment, waarop de uitstootonderdelen de vereiste onderdruk hebben veroorzaakt, en in het geval van grote beschadigingen in de bodem zullen grote hoeveelheden olie weglekken.

Resumé van de uitvinding

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een laadreservoirconstructie voor het reduceren of beletten van schadelijke uitstromingen, die een gevolg zijn van het aan de grond lopen van tankers, die vloeistoffen, welke koolwaterstoffen bevatten bijvoorbeeld ruwe olie, vervoeren, doordat een laag, bestaande uit niet-schadelijke vloeistof tussen de vloeibare lading en de bodem van het laadreservoir wordt gebracht, welke vloeistof een grotere dichtheid heeft dan de dichtheid van de vloeistof, welke de lading vormt. De vloeistof omvat bij voorkeur water, dat gemengd is met chemische stoffen welke dienen om een emulsie tussen olie en water te beletten, te beletten, dat bacteria ontstaan in het geval van het optreden van een beperkte emulsie, en te voorzien in een beveiliging tegen corrosie van het laadreservoir.

Bij het aan de grond lopen zal de niet-schadelijke vloeistof in zee stromen totdat een hydrostatisch evenwicht tussen de druk aan de binnenzijde van de bodem en de druk in het zeewater buiten het laadreservoir tot stand is gekomen. Dit hydrostatische drukverschil zal de vereiste hoogte van de laag tussen de lading en de bodem van het laadreservoir bepalen.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: fig. 1 een horizontale doorsnede van een tanker; fig. 2 een verticale doorsnede van een tanker voorzien van een laadreservoir voor het transporteren van ruwe olie, ingericht volgens de uitvinding; fig. 3 een afbeelding van een andere uitvoeringsvorm van het laadreservoir volgens de uitvinding.

Hierna zullen twee voorkeursmethoden voor het toevoeren en afvoeren van de vloeistoflaag en de lading worden toegelicht. Bij het voorbeeld bestaat de lading uit ruwe olie, hierna betiteld als olie.

Een eerste gemeenschappelijke stap voor de beide methoden omvat het berekenen van de vereiste reductie in het niveau van de vloeistof in het laadreservoir teneinde een hydrostatisch evenwicht tussen de binnenzijde en de buitenzijde van de bodem van het reservoir na een uitstromen door een scheur in de bodem te verkrijgen.

Fig. 1 toont een horizontale doorsnede van een tanker 1 met laadreservoirs 2, ballastreservoirs 3 en verontreinigde-/laad-reservoirs (S/L-reservoirs) 4. De ballastreservoirs 3 zijn leeg wanneer het schip lading transporteert; in het andere geval voeren zij ballast. De S/L-reservoirs 4 bevatten water/olie na het reinigen van de reservoirs en zij voeren lading bij de transportreizen.

Fig. 2 toont een verticale doorsnede van een tanker overeenkomstig de in fig. 1 afgeheelde tanker. De olie 5 bevindt zich aan de bovenzijde van de vloeistoflaag 7, welke een grotere dichtheid heeft dan de olie. Er is een lege ruimte - de ongevulde ruimte 10 - tus- sen de olie 5 en het dek 9 aanwezig. Wanneer het schip is geladen, bedraagt de lege ruimte ongeveer 2% van het totale volume in het laadreser-voir 2. Bij de bodem 6 is het laadreservoir 2 voorzien van kleppen 8, welke zijn verbonden met pijpen voor het toeren en afvoeren van de olie 5 en de vloeistoflaag 7. De bovenzijde van het laadreservoir 2 is voorzien van reinigingsluiken 11, waarbij één van de luiken is verbonden met een pijp 20 voor afvoer, een reservoirluik 12 en een druk/vacuumklep (P/V-klep) 13, welke dient om de druk in de ongevulde ruimte binnen een specifiek gebied tijdens het vullen en lossen van het laadreservoir 2 te regelen. De P/V-klep 13 wordt meer in het bijzonder zodanig ingesteld, dat in de ledige ruimte 10 een gasstroom wordt ingelaten wanneer een onderdruk van 0,7 m waterkolom (mwc) wordt gemeten, en een gasstroom uit de lege ruimte 10 wordt gelaten wanneer er een overdruk van 1,5 mwc aanwezig is, waarbij onder-/overdrukken worden vergeleken met de atmosferische druk.

Fig. 3 toont een verticaal instelbare zuigpijphouder 17, welke is voorzien van hydraulische organen 18 voor afstandsbesturing, gemonteerd aan de binnenzijde van de bodem 6 van het reservoir, voor een verticale besturing van de zuigpijphouder 17, die bij voorkeur als een telescoperende pijp is uitgevoerd. De zuigpijphouder 17 is verbonden met een pijp 19, welke met pompen voor toevoer en afvoer is verbonden.

Gebaseerd op de afmetingen van de tanker M/T "Exxon Valdez" worden bij de afbeelding de volgende veronderstellingen gedaan ten aanzien van de wijze waarop de vereiste hoogte 14 van de laag wordt berekend:

Hoogte 16 van het laadreservoir 2 : 28,30 m

Diepgang 15 van het schip : 19,66 m

Dichtheid van de olie : 0,880 kg/dm3

Dichtheid van zeewater : 1,025 kg/dm3

Mate van belasting : 0,98

Druk in de lege ruimte 10 : 10,2 mwc (1 atm)

Onderdruk waarbij de P/V-klep opent : 0,7 mwc

Vloeistof, gebruikt in de laag : zeewater

Het hydrostatische drukverschil tussen de binnenzijde en buitenzijde van de bodem 6 van het reservoir wordt nu als volgt be- rekend:

Druk aan de binenzijde : 28,30*0,98*0,880 = 24,40 mwc - Druk aan de buitenzijde: 19,66*1,025 = 20,15 mwc = Hydrostatisch drukverschil: = 4,25 mwc.

Wanneer de vloeistof het laadreservoir verlaat zal in de lege ruimte 10 een onderdruk worden opgebouwd, welke onderdruk zal worden gestabiliseerd bij een niveau, dat overeenkomt met de laagste waarde van de onderdruk waarbij de P/V-klep 13 zal openen en het hydrostatische drukverschil tussen de binnenzijde en buitenzijde van de bodem 6 van het reservoir wanneer het reservoir wordt gevuld; in dit geval zal een stabilisatie optreden bij de openingsdruk van de P/V-klep 13. Derhalve zal het drukniveau in een waterkolom, bestaande uit de vloeistof, die in de laag wordt gebruikt, met een niveau, dat overeenkomt met de vereiste hoogte van de laag, gelijk moeten zijn aan het hydrostatische drukverschil bij gevulde reservoirs minus de onderdruk, waarbij de P/V-klep zal openen:

Vereiste hoogte van de laag: (4,25 mwc - 0,7 mwc)/1,025 = 3,46 m.

Door de instelling van de P/V-klep zodanig in te stellen, dat deze opent bij een onderdruk van 2,5 mwc, wordt de vereiste hoogte 14 van de laag aanzienlijk gereduceerd:

Vereiste hoogte van de laag: (4,25 mwc - 2,5 mwc)/l,025 = 1,71 m.

Vanuit een economisch oogpunt verdient het de voorkeur te trachten een vereiste hoogte van de laag te verkrijgen, die zo gering mogelijk is aangezien de laag ruimte inneemt, welke anders met lading zou kunnen zijn gevuld. Uit de bovenstaande berekeningen volgt, dat het beschikbare laadvolume wordt vergroot door de grens ten aanzien van de toelaatbare onderdruk in de lege ruimte 10 te vergroten. Moderne schepen zijn zodanig ontworpen, dat deze weerstand kunnen bieden aan een onderdruk van 2,5 mwc, doch het is enigszins twijfelachtig of bestaande schepen dezelfde druk zullen kunnen uithouden. De instelling van de openingsdruk van de P/V-klep zal derhalve in aanmerking moeten worden geno- men afhankelijk van het betreffende schip.

Bij het aan de grond lopen verdient het de voorkeur, dat een gedeelte van de vloeibare laag 17 in het reservoir blijft, en het is duidelijk, dat de vereiste hoogte 14 van de laag, zoals deze boven is berekend, als een absolute ondergrens dient te worden beschouwd. Bovendien suggereren andere praktische redenen, dat een veiligheidsmarge aan de boven berekende hoogte 14 moet worden toegevoegd, en een specialist op dit terrein zal dienen te beslissen welke hoogte moet worden gebruikt.

In verband met het feit, dat de olie 5 en de vloeistof-laag 7 fysisch contact met elkaar maken, kan een ongelukkige menging van de olie en de laag plaatsvinden tengevolge van bewegingen van het laadreservoir 2 tijdens het transport. Chemische stoffen, welke bedoeld zijn om een emulsie tussen de olie en de vloeistoflaag te beletten, dienen aan het water te worden toegevoegd, dat de hoofdcomponent van de laag vormt. Voorts dient de laag degradeerbaar te zijn. Een mengsel van chemische stoffen, dat aan deze eisen voldoet, omvat in gewichtsprocent 2 - 10% diëthylhydroxylamine, 2 - 10% van een filmvormend amine, 5 -20% van een kwaternaire fosfoniumverbinding en water tot een waarde van 100%. Het blijkt, dat het mengsel het meest effectief is wanneer dit 0,02 - 0,06% van het totale gewicht van de laag uitmaakt.

Het boven beschreven chemische mengsel heeft een synergetisch effect doordat het belet, dat een emulsie plaatsvindt. Voorts beschermen het diëthylhydroxylamine en het filmvormende amine de binnenzijde van de bodem 6 van het reservoir tegen corrosie, en belet de kwaternaire fosfoniumverbinding dat zich in de laag 7 bacteriën vormen, welke bacterie-opbouw de neiging heeft om de vorming van de emulsie te stimuleren.

Verwijzende naar de figuren 1 en 2 zal een voorkeursuitvoeringsvorm van het vullen en lossen van de olie en de vloeistof-laag worden toegelicht.

Het vullen wordt ingeleid met het toevoeren van olie aan de lege laadreservoirs 2 en S/L-reservoirs 4. Vervolgens wordt de vloeistoflaag onder de lading 5 op een geregelde wijze naar binnen gepompt teneinde bewegingen in het grensgebied tussen de olie 5 en de laag 7 te vermijden.

Het afvoeren wordt ingeleid door de vloeistoflaag in de S/L-reservoirs 4 onder de olie 5 in de laadreservoirs 2 te pompen. Aangezien de laadreservoirs tot 98% van hun capaciteit zijn gevuld, zal er voldoende ruimte zijn voor het tijdelijk opslaan van de vloeistof uit de S/L-reservoirs. De olie in de S/L-reservoirs wordt afge-voerd, waarop de vloeistoflaag in de helft van de laadreservoirs 2 naar de lege S/L-reservoirs 4 wordt gepompt. Daarna wordt de olie in de laadreservoirs 2 afgevoerd, en wordt de vloeistoflaag in de rest van de laadreservoirs 2 naar of een leeg laadreservoir 2 midscheeps of twee lege laadreservoirs 2 ter weerszijden gepompt. Gelijktijdig met het afvoeren van de rest van de laadreservoirs 2 wordt de vloeistoflaag via de S/L-reservoirs 4 en de laadreservoirs 2 rondgevoerd om olie uit de vloeistoflaag af te scheiden, welke olie in de opzamelreservoirs voor afgewerkte olie wordt opgezameld. De laatste stap van het afvoeren bestaat uit het afvoeren van deze laatste olie uit de opzamelreservoirs.

Bij de ballast-reis wordt de vloeistof, welke later de vloeistoflaag zal vormen, opgeslagen in öf één of twee laadreservoirs 2 öf in gesegregeerde ballastreservoirs 3.

Volgens een andere voorkeursuitvoeringsvorm wordt de olie aan de laadreservoirs 2 na het toevoeren van de vloeistoflaag 7 toegevoerd, en bij het afvoeren wordt de olie uit de laadreservoirs 2 weggepompt terwijl de vloeistoflaag 7 zich nog steeds aan de bodem 6 van het laadreservoir 2 bevindt. Dit geschiedt door middel van instelbare zuigpijphouders 17, als weergegeven in fig. 3. Aangezien de zuig-pijphouder 17 instelbaar is, kan de hoogte 14 van de laag worden gevarieerd bijvoorbeeld als gevolg van het transporteren van olie met verschillende dichtheden.

Indien de inrichting voor het afvoeren door het aan de grond lopen is beschadigd, kan het afvoeren van olie uit het laadreservoir 2 plaatsvinden door middel van bijvoorbeeld een transportabele luchtof hydraulisch aangedreven pomp. Door middel van een eenvoudig pijpstel-sel 20 kan de pomp naar beneden in het laadreservoir 2 worden ingébracht via een reinigingsluik 11, zie fig. 2.

Zoals uit de bovenstaande beschrijving blijkt, is het installeren van de vereiste inrichting in een tanker voor het toepassen van de uitvinding noch duur noch tijdrovend.

Claims (10)

1. Werkwijze voor het reduceren/beletten van schadelijke uitstromingen bij het aan de grond lopen van tankers met laadtanks voor het transporteren van vloeistoffen, die koolwaterstoffen bevatten, met het kenmerk, dat een laag (7) tussen de lading (5) en de bodem (6) van het laadreservoir (20) wordt gebracht, welke laag niet-schadelijke vloeistof omvat, waarvan de dichtheid groter is dan de dichtheid van de vloeistof, welke de lading vormt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hoogte (14) van de laag (7) vooraf wordt bepaald op basis van het berekende hydrostatische drukverschil tussen het binnen- en buitenoppervlak van de bodem (6) wanneer het laadreservoir is gevuld.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de vloeistoflaag in hoofdzaak uit water bestaat.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat aan de vloeistoflaag een kwaternaire fosfoniumverbinding wordt toegevoegd om de groei van bacteriën in de laag te beletten.

5. Werkwijze volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat aan de laag diëthylhydroxylamine en filmvormend amine worden toegevoegd om corrosie in dat gedeelte van de binnenzijde van het laadreservoir (2), dat zich bij de laag (7) bevindt, te beletten.

6. Werkwijze volgens één der conclusies 3-5, met het kenmerk, dat aan de vloeistoflaag een mengsel van chemische stoffen wordt toegevoegd, welk mengsel in gewichtsprocent omvat 2 - 10% diëthylhydroxylamine, 2 - 10% van een filmvormend amine, 5 - 20% van een kwaternaire fosfoniumverbinding en water tot een totaal van 100%.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het mengsel van chemische stoffen 0,02 - 0,06% van het totale gewicht van de vloeistoflaag uitmaakt.

8. Laadreservoirconstructie bij tankers voor het transporteren van vloeistoffen, die koolwaterstoffen bevatten, met het kenmerk, dat bij de bodem (6) van het laadreservoir (2) een laag (7) wordt gebracht, welke laag een niet-schadelijke vloeistof, bij voorkeur water omvat, waarvan de dichtheid groter is dan de dichtheid van de vloeistof, waaruit de lading bestaat, en waarbij de hoogte (14) van de laag (7) in hoofdzaak overeenkomt met het hydrostatische drukverschil tussen het binnen- en buitenoppervlak van de bodem (6) wanneer het laadreservoir (2) is gevuld.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat een mengsel van chemische stoffen aan de vloeistoflaag wordt toegevoegd, welk mengsel in gewichtsprocent omvat 2 - 10% diëthylhydroxylamine, 2 - 10% van een filmvormend amine, 5 - 20% van een kwaternaire fosfonium-verbinding en water, tot een totaal bedrag van 100%, en waarbij het mengsel 0,02 - 0,06% van het totale volume van de vloeistoflaag uitmaakt.

10. Inrichting volgens tenminste één van de conclusies 8 -9, met het kenmerk, dat de bodem (6) van het laadreservoir is voorzien van in verticale richting instelbare zuigpijphouders (17) , welke zijn verbonden met pompen voor het legen van een laadreservoir (2) met variërende hoogte (14) van de laag, waarbij de zuigpijphouder bij voorkeur de vorm heeft van een telescopeerbare pijp, die in staat is om in verticale richting te worden bewogen door middel van op afstand bestuurde hydraulische organen (18).