NO310843B1 - Fremgangsmåte og anordning for å öke kondensasjonsgraden av komprimert hydrokarbongass - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrører i hovedsak en fremgangsmåte og anordning for i et eller flere trinn å føre komprimert oppfanget hydrokarbongass gjennom en kondensator bestående av en varmeveksler tilført et kjølemedie. Ved å tilsette en væske til den komprimerte gassen under innføring i kondensatoren kan man imidlertid øke kondensasjonsgraden. Dette kan igjen kombineres med at den væske man tilfører er et drivstoff, slik at kondensatet er blandet med et drivstoff og derved kan benyttes i til drift av eksempelvis fremdrifts-maskineri eller hjelpemaskineri på et tankskip som frakter råolje eller oljeprodukter. Videre kan den tilførte væsken være kondensat fra en foregående kondensasjon av hydrokarbongass, særlig dersom fremgangsmåten i følge foreliggende oppfinnelse gjentas i flere trinn. Etterfølgende et kondensasjonstrinn kan det anbringes en separator som skiller kondensat fra gjenværende gassfase. Den gjenværende gassfase kan deretter tilsettes en kontrollert mengde kondensat eller annen væske dersom denne igjen skal føres inn i en kondensator.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å øke kondensasjonsgraden av komprimert hydrokarbongass for utnyttelse som drivstoff i en forbrenningsmotor, hvor den komprimerte hydrokarbongass innføres i en kondensator bestående i hovedsak av en varmeveksler som gjennomsirkuleres med et kjølemedium.

Oppfinnelsen vedrører også en anordning for kondansasjon av komprimert hydrokarbon-gass for utnyttelse som drivstoff i en forbrenningsmotor, hvilken anordning innbefatter en kondensator for gassen, hvilken kondansator i hovedsak består av en varmeveksler som gjennomsirkuleres med et kjølig medium.

Ved behandling og håndtering av råolje og råoljerelaterte produkter, f.eks. ved bøyelasting til havs, vil det til enhver tid dannes avgasser. Disse avgassene består av hydrokarbongasser som bidrar til øket dannelse av bakkenært ozon og utslipp av hydrokarboner som i og for seg også er skadelige for miljøet. Denne avdampingen kan imidlertid potensielt benyttes som drivstoff i form av hydrokarbongass eller som kondensert hydrokarbongass, alene eller sammen med andre egnede brennbare væsker.

Foreliggende oppfinnelse vedrører derfor en fremgangsmåte og anordning for å øke kondensasjonsgraden ved kondensasjon av gass som blir avgitt fra råolje eller relaterte produkter ved håndtering av disse f.eks. ved bøyelasting av olje til råoljetanker eller liknende, hvor kondensatet eksempelvis og i en foretrukket utførelsesform senere skal benyttes som drivstoff, alene eller sammen med andre egnede brennbare væsker.

Problemet rundt benyttelsen av hydrokarbongassen som avdampes relaterer seg bl.a. til frigivelsen av relativt store mengder lette hydrokarboner i området C,-C6+. Dette kan f.eks være i størrelsesorden på rundt 200.000 tonn på årsbasis ved aktiviteter i Nordsjøen. Dette utgjør et økonomisk tap og en miljøtrussel. Hydrokarbonene som avdampes er i hovedsak gasser som ikke uten videre lar seg fange opp med mindre det benyttes relativt komplekse anlegg. I tillegg benyttes i dag inertgasser i tankfartøy for å redusere brann- og eksplosjonsfare ved å fylle tomrommet i tankene over lasten med inertgass. Ved lasting av råolje e.l. frigis denne inertgass sammen med avgassingen av hydrokarbongass, og dette kompliserer ytterligere i en oppsamlings- og gj ennvinningsprosess.

Det er kjent å føre tilbake gassene i lasten.

Som ovenfor nevnt, er imidlertid de tidligere kjente løsninger forholdsvis kompliserte i sin oppfanging og adskillelse av hydrokarboner og inertgass. Det er derfor ønskelig å frembringe en fremgangsmåte for behandling av avdampede hydrokarbongasser for å nyttegjøre seg disse til f.eks. drivstoff, samtidig som de fjernes fra miljøet slik at disse ikke får anledning til å utgjøre en miljøtrussel.

Den ovenfor nevnte problemstilling er i hovedsak løst ved foreliggende oppfinnelse ved fremgangsmåten som angitt i søknadens selvstendige krav 1, med alternative utførelsesformer som angitt i de etterfølgende uselvstendige krav 2 til 5, samt en anordning som angitt i det selvstendige krav 8 med tilhørende uselvstendige krav 7-9.

Oppfinnelsen går i hovedsak ut på i et eller flere trinn å føre komprimert oppfanget hydrokarbongass gjennom en kondensator bestående av en varmeveksler tilført et kjølemedium. Ved å tilsette et væskeformet drivstoff til den komprimerte gassen under innføring i kondensatoren kan man imidlertid øke kondensasjonsgraden. Kondensatet blandes med et drivstoff og kan derved benyttes til drift av eksempelvis fremdrifts-maskineri eller hjelpemaskineri på et tankskip som frakter råolje eller oljeprodukter. Videre kan den tilførte væsken være kondensat fra en foregående kondensasjon av hydrokarbongass, særlig dersom fremgangsmåten i følge foreliggende oppfinnelse gjentas i flere trinn.

Etterfølgende et kondensasjonstrinn kan det anbringes en separator som skiller kondensat fra gjenværende gassfase. Den gjenværende gassfase kan deretter tilsettes en kontrollert mengde kondensat eller annen væskefase dersom denne igjen skal føres inn i en kondensator. Etter hvert kondensasjonstrinn (ved et eller flere etterfølgende kondensasjonstrinn) kan kondensat iblandet den tilførte væske føres til en tank før dette eventuelt benyttes som drivstoff.

Dersom det ferdige kondensat skal benyttes til drivstoff, kan det for å sikre at det ferdige kondensat har riktig sammensetning benyttes eksempelvis en tilsetning med skipets vanlige drivstoff før kondensatoren, slik at man i tillegg til å øke kondensasjonsgraden fremskaffer en drifstoffegnet blanding.

Oppfinnelsen er i det etterfølgende beskrevet i nærmere detalj i relasjon til vedlagte tegningsfigur som viser en foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse.

I tegningsfiguren er avgasset hydrokarbongass samlet opp og komprimert (ikke vist) og videre i komprimert form ført til et tilførselsrør 1 hvor det tilsettes en væske 9 før innføring av blandingen til kondensatoren 2, bestående av en varmeveksler som kjøles av et kjølemedium 3.1 kondensatoren 2 blir det derved fremstilt en blanding av et kondensat og gjenværende gassfase 10 som videre føres inn i separatoren 4 og der skilles i de to faser, henholdsvis gassfase 11 og kondensat 5. Den kondenserte hydrokarbongassen 5 med væsketilsetningen kan føres til en lagertank eller dersom kondensasjonsprosessen skal gjentas kan dette alternativt helt eller delvis videre tilsettes ved innføring av hydrokarbongass inn i den neste kondensatoren 6.

I figuren føres den gjenværende hydrokarbongassen fra separatoren 4 til kondensatoren 6 under ytterligere tilsetning av væske 9 i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, i likhet med varmeveksleren 2 og kjøles der av det tilførte kjølemidlet 7. Det produserte kondensat i varmeveksleren 6 føres deretter i figur 1 til en tank 8 for så å bli benyttet som drivstoff gjennom ledningen 13.

Før det produserte kondensatet eventuelt kan benyttes for forbrenning i dieselmotorer, vil det under vanlige omstendigheter være nødvendig med en tilsetning av vanlig drivstoff på opptil 10%. I stedet for å injisere dette drivstoff over separate injeksjonsenheter, så tilsettes det nå sammen med kondensatet i den nevnte prosess. Dette kan skje før varmeveksleren 2 eller før varmeveksleren 6.

Ved tilsetning av et drivstoff 9 i væskeform til den hydrokarbongass som skal kondenseres, øker man løseligheten av hydrokarbongass med mengden av kondensert væskefase. Da kondensatet skal benyttes som drivstoff i f.eks. en dieselmotor, er den tilførte væske f.eks. et drivstoff. Ved denne tilføringen øker væskefasen i varmeveksleren og den totale virkningsgraden av anlegget øker uten et merforbruk av energi, hvilket møter hensikten med foreliggende oppfinnelse og som i forhold til tidligere kjente løsninger gir høyere grad av kondensering i varmeveksleren.

I sin enkleste form kan systemet bestå av en varmeveksler, hvor hydrokarbongass føres inn i komprimert form, tilsettes en væske, blandingen kjøles deretter ned i varmeveksleren, hvorpå det dannes kondensat. Den ikke kondenserte VOC vil imidlertid inneholde resterende mengder hydrokarbongass, og det er derfor mulig å anbringe flere varmevekslere i serie med synkende temperatur, fortrinnsvis adskilt med en separator. Ved benyttelse av flere slike varmevekslere adskilt med separatorer, vil den totale virkningsgraden av anlegget øke.

Den væske som tilsettes hydrokarbongassen før varmeveksleren velges bl.a. etter hva som er hensikten med kondensasjonsprosessen. Dersom hensikten ér å benytte de kondenserte hydrokarboner som drivstoff, kan væsketilsetningen 9 f.eks. være drivstoff, og mengden væske 9 som tilsettes velges slik at man oppnår høyest mulig kondensasjon i varmeveksleren basert på teorien om at løseligheten av hydrokarbongass øker mengden av kondensert væskefase (Henrys lov).

Ved komprimering og nedkjøling skilles også hydrokarbongassen fra ikke-kondenserbare gasser som er bestanddeler av inertgass, hvilket derved skiller inertgass og hydrokarbongass. Det er derved mindre problemfylt å samle opp og direkte benytte avdampet hydrokarbongass som er blandet med inertgass.

Figuren viser derfor en utførelsesform hvor det er benyttet to-trinns kondensering med en mellomliggende separator. Det skal imidlertid bemerkes at foreliggende oppfinnelse vedrører det generelle ved tilsetning av en væske til en hydrokarbongass, eventuelt til en blanding av hydrokarbongass og inertgass før denne føres inn i en kondensator, for derved å øke mengden av kondensert væskefase, som angitt i de etterfølgende krav.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for å øke kondensasjonsgraden av komprimert hydrokarbongass for utnyttelse som drivstoff i en forbrenningsmotor , hvor den komprimerte hydrokarbon-gass (1) innføres i en kondensator (2) bestående i hovedsak av en varmeveksler som gjennomsirkuleres med et kjølemedium (3), karakterisert ved at det tilsettes et drivstoff (9) i væskeform under innføringen av den komprimerte hydrokarbongass (1) til kondensatoren (2).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den fra kondensatoren (2) frembragte blanding (10) av kondensat og gass føres inn i en separator (4) som skiller frembragt kondensat (5) og resterende gassfase (11). -i Fremgangsmåte ifølge krav 2. karakterisert ved at resterende gass (11) fra separatoren (4) videre føres inn i en kondensator (6) under tilsetning av det nevnte drivstoff (9).

4. Fremgangsmåte ifølge et eller flere av kravene 1 til 3, karakterisert ved at kondensasjonstrinnet gjentas ved videreføring av den etter hvert kondensasjonstrinn gjenværende gass til et etterfølgende kondensasjonstrinn, til ønsket andel kondensat er oppnådd.

5. Fremgangsmåte ifølge krav ltil4, karakterisert ved at frembragt kondensat føres til en tank (8).

6. Anordning for kondensasjon av komprimert hydrokarbongass (1) for utnyttelse som drivstoff i en forbrenningsmotor. hvilken anordning innbefatter en kondensator (2) for gassen, som består av en varmeveksler som gjennomsirkuleres med et kjølemedium (3). karakterisert ved at en tilførsel for komprimert hydrokarbongass (1) sammen med en tilførsel (9) av drivstoff i væskeform er forbundet med innløpet til kondensatoren (2).

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at utløpet av kondensatoren (2) inneholdende blandingen (10) av kondensat og gjenværende gass, er forbundet med en separator (4) som separerer den tilførte blandingen (10) i kondensat (5) og resterende gass (11).

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at utløpet (11) fra separatoren (4), inneholdende den fra separasjonen resterende gass, sammen med en tilførsel (9) for drivstoff i væskeform, er forbundet med innløpet til en kondensator (6), bestående av en varmeveksler som gjennomsirkuleres med et kjølemedium (7).

9. Anordning ifølge et eller flere av kravene 6 til 8, karakterisert ved at den innbefatter en kjede av henholdsvis kondensatorer (2.6) og separatorer (4).