NO331559B1 - System for reduksjon av utslipp fra flyktig flytende last - Google Patents

Description

System for reduksjon av utslipp fra flyktig flytende last

Den foreliggende oppfinnelsen angår et system for å redusere utslipp fra flyktig flytende last i forbindelse med lasting av tank, for eksempel, og særlig for å unngå en konvensjonell utlufting av hydrokarbongass frigjort i både fra rørsystem og lastetanker ut i atmosfæren forårsakende miljøproblemer og økonomisk tap. Følgelig er typiske anvendelsesområder råoljetankere, flytende lagringsenheter, og landbasert ventilerte tanker hvor et rørsystem leder flyktig flytende last inni lastetankene ovenifra.

Damp frigjøres innledningsvis inne i rørsystemet der rørsegmenter er plassert i høye høydenivå i forhold til lastetanken som mottar lasten. Da farkosten noen ganger er utstyrt med lastearmer, eller rørsegmenter plasseres over baugen, er det ofte mer enn 35m fra det høyeste punktet av rørsystemet ned til tank nivået. Forutsatt fri strøm til lastetankene er resultatet opplagt forekomsten av et trykkfall. Følgelig dannes et vakuum under gassmetningstrykket (boblepunkt) av lasten og lette fraksjoner av gassen hurtigfordampes. Slike gassfraksjoner transporteres sammen med den flytende lasten til lastetankene og kan til en hvis grad reabsorberes når utsatt for høyere trykk på vei til tanken. Derimot vil noe gas unnslippe og frigjøres i lastetankene. Gassutslippingen må håndteres når tankene fylles, for eksempel utluftet til atomsfæren.

Det eksisterer systemer som er konstruert for å redusere utslipp av gass under lasting av flyktig flytende last. En løsning fremgår av US 7 597 115 B2, som omfatter anvendelse av vertikal orientert dropprør eller farkost inni en lastetank som innehar større diameter hvilket er komplisert og dyrt å installere, og det er ingen innretninger for å sikre forholdene inne i rørsystemet oppstrøms dropprøret eller farkosten.

Det er følgelig behov for en løsning som eliminer slike ulemper og gir en forbedret ytelse.

Dette behovet dekkes ved hjelp av et system for reduksjon av utslipp fra flyktig flytende last inni et rørsystem som leder last til en lastetank, der rørsystemet omfatter en øvre rørsegment og en nedre rørsegment i form av et hovedsakelig vertikalt dropprør som ender nær bunnen av lastetanken, og som omfatter anordning for styring av trykket inne i rørsystemet under lasting, hvori en anordning for strømningsbegrensning er installert i den øvre rørsegmente foran dropprøret for å sikre positivt trykk gjennom det øvre rørsegmentet, og hvori dropprøret omfatter et perforert trykkutligningsrør og en fri strøm dempningsanordning omsluttende trykkutligningsrøret, den øvre del av dropprøret over det øvre rørsegmentet omfatter en toppdel for slik å danne en gassoppsamling samt som en trykkovervåkning og volumstyring kommuniserende med trykkutligningsrøret.

Flytbegrensninganordningen kan fordelaktig være vær i form av en strupeventil styrende oppstrømsforhold inne i øvre rørsegment.

For aktiv styring av trykk inne i dropprøret kommuniserer toppdelen med en gasskompresjonsenhet. Når påkrevd for å holde trykket over lastens gassmetningstrykk kan gasskompresjonsenheten levere komprimert inert gass hentet fra en øvre posisjon i lastetanken til topp delen og trykkutligningsrør.

Videre ytterigere trykkstyring behøves leverer gasskompresjonsenheten komprimert gass trukket ut av topp delen inn i flytende last i lasttanken eller anvendes som brennstoff i en termisk forbrenningsenhet. I et slikt tilfelle kan komprimert gass leveres inn i lastetanken via en absorberingsenhet som er plassert i tankens bunn, nedsunket i flytende last.

Fri strøm dempninganordingen er fortrinnsvis i formen av en kontinuerlig eller segmentert helisk strømningsoverflate, der en strømningsstabilisator er anordnet på dropprørets utgang.

Følgelig er det etablert et system for hovedsakelig å eliminere utslipp av flyktige

hydrokarboner inne i rørsystemet for lasting av lastetanker. Systemet har også mulighet til å stabilisere lasten før den når tanken for slik å minimere videre utslipp i lastetanken. Eksisterende rørelementeter som anvendes ved lasting av tankene kan anvendes som en del av oppfinnelsen.

Når lasten kommer inn i området av lastetankens topp, er det ofte et høyt punkt et stet langs det øver rørsegmentet. Et slikt høydepunkt skaper, spesielt i begynnelsen av lasting, statisk trykkdifferanse mellom lastetanken og høydepunktet i rørsystem og forekomsten av hurtigfordampning. For å unngå denne situasjonen er en spesielt utviklet strupeventil anordnet før rørsystemet vender vertikalt inn i lastetanken. Ventilen opprettholder et positivt trykk oppstrøms og hindrer frigjøring av gass inn i rørsystemet ved høydepunktene. Ventilen er spesielt utformet for å utføre struping ved å redusere trykket gradvis uten hurtigfordampning.

Videre er dropprøret utstyrt med en fri strøm restriktor og en trykkutjevningsventil. Ved å dempe farten på strømmen nedover unngås generering av vakuum og utslipp av gass. Det perforerte røret sentrert i droprøret utjevner trykket for slik å forhindre at lokalt vakuum genereres.

Gasstrykket i toppdelen av dropprøret anvendesaktivt i styring av utslipp slik som øking av trykk reduserer eller eliminerer hurtigfordampning, mens derimot en reduksjon av trykk øker hurtigfordampning for slik å stabilisere lasten. Trykkstyring er påvirket ved anvendelse av gasskompresjonsenhet (GCU). Gasskompresjonsenheten mater gassen til en absorberingsenhet i lastetanken eller til en gassforbruker slik som en termisk forbrenningsmaskin for anvendelse som rent brennstoff. Hvis trykket trenger å bli økt trekker gasskompresjonsenheten gass fra lastetanken og levere gass til toppen av dropprørter slik at trykk bygger seg opp. Lasten mates videre av tyngdekraften men begrenses i akselrasjon og mates jevnt inn i lastetankene uten noen yterligere utslipp av lastedamp.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Den foreliggende oppfinnelsen blir nå beskrevet i mer detalj med henvisning til de tilhørende tegninger.

Fig. 1 viser en skjematisk fremstilling av foreliggende system.

Fig. 2 viser en skjematisk fremstilling av en strupeventil anvendt i det foreliggende system, her i form av et tverrsnitt og et sideriss.

Som vist i Fig. 1, lasterørsystemet omfatter en øvre rørsegmen 1.1. Et høyt punkt 1.2 på lasterørsystemet kan bli dannet av spesial lastearm eller fra rør ledet over baugen eller akterspeilet på båten. En strupeventil 1.3 er anordner i øvre rørsegment på toppen av en lastetank 1.20 før et dropprør 1.4 ledes inn i lasteområdet 1.2. Laste området kan fordelaktig deles inn i to separate volum.

Strupeventilen 1.3. er designet for å gi en gradvis trykkfall foT å unngå lokal hurtigfordampning gjennom ventilen. Strupeventilen styrer oppstrømsforholdene for å sikre positivt trykk ved det høye punktet 1.2. Som illustrert i Fig. 2, strupeventilen er fordelaktig i formen av en totrinns ventil utstyrt med to vegger 1.31,132 av en gitt tykkelse perforert med et antall dyser med munning 1.33,1.34. På grunn av lengden, har dysene et definert og gradvis trykktap forårsaket av friksjon i munningene. Munningene arbeider parallelt. Antallet åpnet av en sluse 1.35 definerer kapasiteten. Slusen er drevet av en lineær aktuator 1.36. Dette gir en generell lineær strømningsrate som en funksjon av slusens posisjon hvilket minimerer det lokale trykk fallet sammenliknet med en singel strupnings punkt over en kort distanse. Resultatet er en lokal høy væskeflyt og følgelig lav statisk trykk.

Etter strupeventilen går lasten inn i en lavere rørsegment i form av et hovedsakelig vertikalt dropprør 1.4 som mater last inn i lastetanken via distribusjonsrør 1.19. Som følge av høyde differansen fra inngang til utgang, og at lastetankens ventiler normalt er åpne, tyngdekraften akselerer lasten som resulterer i et lavt trykk og tilfeller av hurtigfordampning inntreffer. For å unngå den hurtigfordampningen er dropprøret anordnet med en topp del 1.5 for å samle gass så vel som trykkovervåking og -styring. En fri strøm dempningsanordning 1.6 sikrer en jevn strøm nedover til dropprøret til en flytende overflate 1.4 med en gassatmosfære over. Fri strøm dempningsanordningen er fortrinnsvis i formen av en kontinuerlig eller segmentert helisk strømningsoverflate. Dropprøret fungerer som en stor separator. Trykket til gassatmosfæren som er øverst styres basert på to kriterier: - Eliminasjon av hurtigfordampning ved å holde kildetrykket høyere enn boblepunktstrykket, der dette oppnås ved anvendelse av en gasskompresjonsenhet 1.10 til å mate gass inn i toppen av dropprøret og trekke inert gass fra lastetanken. - Stabilisering av flyktig flytende last, for eksempel råolje, ved å redusere trykket til eller under den flyktige lastens boblepunkt.

Ved å trekke gass fra dropprøret 1.4 og toppdelen 1.5 med GCU 1.10 oppnås en styrt hurtigfordampning. Gassen returneres deretter til lastetanken via rør 1.18 og absorbenngsenheten 1.21 som befinner seg under væske nivå, eller anvendes som brennstoff, for eksempel ren hydrokarbongass ved 2-3bar, til en termisk forbrenningsenhet 1.22, typisk en kjele eller en gassmotor via et rør 1.19.

GCUen 1.10 kan konstrueres på enhver hensiktsmessig måte, og er her representert ved en utførelsesform som omfatter en utskillingsbeholder 1.101, en kompressor 1.02 av type positiv fortrengningskompressor, og en kjøler 1.103 med en luftvifte 1.104, eller alternativt vannkjøling. Den avgitte dampen mates inn i GCU via et rør 1.15. Ved behov mates inert gass fra lastetanken er inn i GCU ved et rør 1.16 og resulterende komprimert inert gass leveres inn til toppdelen via et rør 1.17. Utskillingsbeholderen fungerer som en separator, fjerner alle mulige dråper og partikler fra den avgitte dampen for å forenkle videre prosessering.

Absorberingsenheten 1.21 er fortrinnsvis av typen som fremgår av NO 20093784, der absorberingsenheten har en ejektor, og en mellomblander, og en øvre distributør. Dampen kan mates fra under eller skrå fra siden gjennom ejektoren og opp inn i blanderen og distributøren. Når flytende last strømmer inn til absorberingsenheten drevet av absorberingen er den vertikal utformingen, spesielt av blanderen og distributøren, og posisjon viktig. Videre er ejektoren utformet med en strupe- og diffusjonsenhet som har et innsnevret midtparti, og et dampinntak omsluttet av et væskeinntak. På en hensiktsmessig måte er blanderen tilpasset for mekanisk å blande damp med flytende last som strømmer fra ejektoren. Distributøren er formet med et antall av kjegler som omgir hverandre og er orientert i en retning utover rettet langs absorberingsenheten. Hovedhensikten til distributøren er for utsette overflaten av råolje mot gjenværende damp for å oppnå en siste absorbering av damp. Dessuten er midt-partiet mellom nærliggende kjegler optimalisert for å oppnå en optimal strømningsrate ved utgang i oppstrømsretningen. Distributøren har en lastinngang anordnet ved overgangen fra blanderen. For å forhindre utslipp av damp fra absorberingsenheten, er kjeglene formet med fremskyting for blanding av strømning av flytende last og gjenværende damp for en siste absorbering. Fremskytingene er plassert i innbyrdes avstand fra hverandre på den respektive side av hver kjegle, og er fortrinnsvis forlenget rundt kjeglens ytre overflate.

Videre har dropprøret 1.4 et trykkutligningsrør 1.7 i midten. Trykkutligningsrøret er perforert og åpen til den øvre del av dropprøret 1.4 for å sikre trykkutlikning uten fare for hurtigfordampning. Bunnen av dropprøret har en strømningsstabilisator 1.8 som sikrer en jevn strømningsinngang inn til distribusjonsrørsegmentene 1.19 mot lastetankenvolumene 1.20.

For å styre situasjonen i dropprøret overvåkes nivået med trykkfølere 1.11, 1.22 respektivt ved lave og høye nivåer. I tillegg er en nivå bryter 1.13 anordnet på toppen for å sikre at væske ikke trekkes ut av rører hvis gasskompresjonsenheten er i drift.

Styring av trykket i den øvre del av dropprøret oppnås ved at GCUen 1.10 tilfører gass fra lastetankene, og sålededes opprettholder tilstrekkelig trykk i den øvre del av dropprøret 1.4 for å eliminere hurtigfordampning, eller hvis for noen grunn at trykket skulle øke over forhåndsnivå ekstraheres gass er og returneres til lasten via absorberingsenheten 1.21. Lasten kan stabiliseres i dropprøret før lasten går til lastetanken. En slik stabilisering kan oppnås ved justering av gasstrykket i dropprøret slik som ved styring av hurtigfordampning ved å anvende GCU, som trekker og returner gass fra og tilbake til lastetanken via absorberingsenheten, eller gass leveres som brennstoff til en termisk motor 1.22.

Selv om bare én lastetank og dropprør er representert i tegningene, er det underforstått at enhver kombinasjon av slike lastetanker og dropprør er mulige, i området fra ett dropprør for alle tanker til ett dropprør for hver tank.

Claims (10)

1. System for reduksjon av utslipp fra flyktig flytende last i et rørsystem for lasting av last til en lastetank, der rørsystemet omfatter en øvre rørsegment (1.1) og et nedre rørsegment i form av et hovedsakelig vertikalt dropprør (1.4) som ender nær bunnen av lastetanken, og som omfatter innretninger for styring av trykket i rørsystemet under lastingkarakterisert vedat en strømningsbegrensningsinnretning er installert i det øvre rørsegmentet (1.1) foran dropprøret (1.4) for å sikre positivt trykk gjennom hele det øvre rørsegmentet, og dropprøret (1.4) er anordnet med et perforert trykkutligningsrør (1.7) og en fri strøm dempmngsanordning (1.6) omslutter trykkutligningsrøret, der den øvre del av dropprøret, over det øvre rørsegmentet (1.1), omfatter en toppdel (1.5) for slik å danne en gassoppsamling så vel som trykkovervåking og volumstyring kommunisererende med trykkutligningsrøret.

2. System ifølge krav 1,karakterisert vedat strømningsbegrensningsinnretningen er en strupeventil (1.3) som styrer oppstøms forhold innen det øvre rørsegmentet (1.1).

3. System ifølge krav 1 og 2,karakterisert vedtopp delen (1.5) kommuniserer med en gasskompresjonsenhet (1.10)

4. System ifølge etthvert av de foregående krav,karakterisert vedat ved behov tilfører gasskompresjonsenheten(l.lO) kompimert inert gass hentet fra en øvre del av lastetanken inn til toppdelen(1.5) og trykkutlikningsrøret(1.7) for å opprettholde trykk over lastens boblepunkttrykk.

5. System ifølge krav 4,karakterisert vedat inert gass hentes fra lastetanken via et rør (1.6) og koprimert inert gass leveres inn til toppdelen (1.5) og trykkuthkningsrøret(1.7) via et rør (1.17).

6. System ifølge etthvert av kravene 1-3,karakterisert vedat ved behov leverer gasskompresjonsenheten(l.lO) gass suget fra toppdelen(1.5) inn i den flytende lasten inne i lastetanken eller anvendes som brennstoff for en termisk forbrenningsenhet (1.22).

7. System ifølge krav 6,karakterisert vedat komprimert gass leveres inn i lastetanken via et rør (1.8) anordnet med en absorberingsenhet (1.21), der absorberingsenheten er plassert i bunnen av tanken, nedsunket i den flytende lasten.

8. System ifølge etthvert av de foregående krav,karakterisert vedat fri strøm dempningsanordningen er en kontinuerlig eller segmentert helisk strømningsoverflate (1.6).

9. System ifølge krav 6,karakterisert vedved at en strømningsstabilisator (1.18) er anordnet utgangen av dropprøret(l .4).

10. System ifølge etthvert av de foregående krav,karakterisert vedat laste nivået i dropprøret blir overvåket med signaler fra to trykkfølere (1.11,1.22), respektivt en i bunnen og en på toppen.