SE409314B - Kontrollerad avgasning av raolja i lasttankarna hos ett fartyg - Google Patents

Description

vanzssz-s Under en lastresa sker en förgasning av de mest lågkokande i komponenterna i lasten. Genom att hålla ett visst övertryck (O,l~0,2 kp/cmz) i tankarna kan denna avkokning reduceras till mellan l0O-300 ton beroende på oljans gasinnehåll. På grund av gasens höga förbränningsvärme motsvarar denna gasmängd ca- l20-360 ton bunkerolja till ett värde av H0-l20.000 kronor eller ca 2-8% av bunkerkostnaden. Idag släpps den från lasten avkokade gasen ut i luften, ofta via ventiler på däck. Under ogynnsamma vindförhållanden förorsakar den en allvarlig försämring av luftkvaliteten för de ombordanställda. I När råoljan pumpas upp vid oljefälten innehåller den betydande mängder av gasformiga komponenter. För närvarande avdrivs delar av denna gas ur råoljan innan den pumpas till utlastningsplatserna.

Man har sällan möjligheter att ta tillvara gasen. Trots att den besitter ett stort energivärde förbränns därför stora gas- mängder i öppna facklor ntan att utvecklad energi tas omhand. Även vid vissa raffinaderier gäller att mer gas erhålles under lagring, pumpning och raffinering av råoljan än vad som effek- tivt kan utnyttjas. Gas användes för framställning av s.k. flaskgas och för produktion av för processen erforderlig energi.

Ett överskott på gas föreligger alltså hos producenterna och 'i vissa fall även hos konsumenterna av råolja. Om man kan till- varata gasen utan att kostsamma likvifieringsprocesser behöver vidtagas bör alltså dess pris vara lågt.

Råoljor innehåller normalt 1-2 viktsprocent och i vissa fall 2-4 viktsprocent gasformiga komponenter (metan till butan).

Som tidigare angivits motsvarar bunkerförbrukningen under en lastresa l-2% av lasten. En betydande del av för framdrivningen erforderlig bunkerolja torde därför kunna ersättas med gas vilken tages ombord och lagras löst i råoljelasten.

I tankfartyg för transport av gas i kondenserad form utnyttjas den avkokade gasen för framdrivningen. Teknologin för omhänder- tagande och förbränning av gas från lasten finns alltså fram- tagen. 7803962-5 De fyra lättaste kolväteföreningarna av alkantvp är metan CHR, etan CQH6, propan CBHS och butan CuHlo. De har kokpunkter under 0°C och förekommer därför i gasform vid normala temperaturer.

De är emellertid lösliga i tyngre flytande kolväteföreningar, varför de kan förekomma i en flytande fas även vid normala' omgivningstemperaturer.

I ett system där en flytande ooh en gasformig gas står i jäm- vikt med varandra beror ingående föreningars partialtryck Pi i gasfasen av dess koncentration Ci i vätskefasen och vice versa. Enligt Henrys lag kan detta samband skrivas Pi/Ci=Ki, där Ki är föreningen i's fasfördelningskonstant.

Nettotransporten mellan gasfasen och vätskefasen kan alltså påverkas t.ex. genom att gasfasens sammansättning varieras.

Med en gasrik olja menas en olja, som stått i jämvikt med en gasfas med höga partialtryck av lågkokande föreningar. Om man önskar minska mängden lâgkokande komponenter i en råolja kan man alltså åstadkomma detta genom att tillse att den omgivande gasfasen har en låg koncentration av dessa komponenter.

Då råoljan i tankfartygen lagras i mycket stora tankar (l5000-50000 m3) och transporten av lâgkokande komponenter i vätskefasen är långsam kommer emellertid avgasningen att ske relativt långsamt. För att öka avgasningshastigheten fordras, förutom att gasfasen ventileras, en omrörning av vätskefasen och en ökning av gränsytan, genom vilken en transport av låg- kokande komponenter kan ske.

G Den uppfinningsenliga metoden bygger på att inertgas eller tankgas pressas in i lasttankarnas bottennivå via munstycken, vars uppgift är att finfördela gasströmmen, så att små blåsor bildas. Då dessa blåsor stiger genom råoljan förorsakar de en omrörning av denna och en ökning av gasgränsytan gas-olja, varigenom avgasningsprocessen påskyndas. Genom att nämnda gas- flöde kan regleras kan också avgasningsprooessen styras.

Under en lastresas första dygn är antagligen behovet av att .78639-62-5 4 öka avgasningen litet. Gasflödet genom lasten ökas sedan med tiden, så att förångningen utgör en avvägd del av bränsleför- brukningen. Då tillförseln av flytande bränsle kan regleras snabbare torde den del av bränsleflödet som regleras företrädesvis utgöras av bunkerolja.

Inertgasen kommer från s.k. inertgasanläggningar, som moderna råoljetankfartyg ofta är utrustade med. Dessa består av ett arrangemang av rökgastvätt (skrubber), fläkt, rörledningar, ventiler och styrdon, med vars hjälp förbränningsgaser från pannorna skrubbas och förs in i tankarna främst i samband med att lasten lossas. Syftet med detta förfaringssätt är att minska tankgasens syreinnehåll under den gräns vid vilken en förbränning kan underhållas. Inertgasens huvudsakliga beståndsdelar är kvävgas, syrgas (1-5%), koldioxid och vattenånga. Andra kompo- nenter är kväveoxider, kolmonoxid och svaveldioxid. " Inertgasflödet bör ej tillåtas bli för högt. Koncentrationen av kolväten i gasen blir då så låg att dess införande i pannorna innebär en dålig förbränníngsekonomi. Förutom att energi fordras åför uppvärmning av inertgasen medför en alltför omfattande ventilation av råoljan att även vissa mängder av tyngre värdefulla fraktioner bortföres ur råoljan.

För att kunna göra en skattning av erforderliga inertgasflöden har följande antagen gjorts: 1. Bränsleförbrukning ca 6 ton/timma 2. Därav som gas från lasten H ton/timma 3. Gasens medelmolvikt H0 i _ _ Gasmängden H ton motsvarar ÄO00 x 2U/ü0:$ 2500 m5.

Erforderligt inertgasflöde för att avdriva detta flöde av gas- formíga kolväten ur råoljan beror av en mängd faktorer. Några av dessa är: a) Mängden gasformiga kolväten löst i oljan b) önskad koncentration av kolväten i gasfasen c) Oljans temperatur ' ' d) Metodiken med vilken inertgas införes i lasttankarna. In- blåsningsmunstyckenas antal och utformning. 7803962-5 Om gasen då den lämnar tankarna håller ett volymsförhållande kolväte-inertgas mellan 10 till l och 1 till l fordras för att avdriva 2500 m3 kolvätegas per timma ett inertgasflöde mellan 250 och 2500 m5/timma (ca U~üO m5/min.) vid NTF. I tank- fartyg befintliga inertgasanläggningar torde ha en kapacitet av minst 10000 m3/timma.

Genom att lasten rörs om under transporten kommer sedimentationen i tankarna att minska. Detta torde medföra ett minskat behov av crude-spolning och andra tankrengöringsoperationer.

I samband med att lasten pumpas ombord torde det gasflöde som lämnar tankarna motsvara ett energiflöde som överskrider effekt- behovet. Eventuell överskottsgas bör om den ej kan brännas avledas och emitteras på hög höjd exempelvis via pålmaster.

För att förhindra att oljedroppar under lastningens slutskede förs med gasströmmen och kastas upp i luften bör ledningarna förses med någon form av droppavskiljare.

Fördelarna med att utnyttja från lasten avkokad gas för fram- drivning av tankfartyg kan sammanfattas i nedanstående punkter: 1. Utnyttjande av energiinnehållet i den gas som idag lämnar lasttankarna (2-8% av bunkerkostnaden under lastresan). 2. Sänkta bunkerkostnader genom att högvärdigt överskottsbränsle_ utnyttjas utan att dyrbara likvifieringsprocesser och speciella tankar för gas behöver komma till användning. 0 3. Förbättrad luftkvalitet för de ombordanställda.

H. Omvandling av gasrika råoljor till avgasade och därmed lätt processade råoljor. 5. Minskning av mängderna i råoljan löst svavelväte, koldisulfid och merkaptaner. Dessa föreningar medför luftolägenheter kring raffinaderianläggningarna i land. i7803962'5 Avgasningen från råoljan är mest omfattande under lastresans första dygn. I samband med kortare transporter av råolja t.ex. från fälten i Nordsjön till europeiska raffinaderier torde därför en större del av bunkerförbrukningen än de be- räknade 2-8% kunna ersättas enbart med den gasmängd som med nuvarande metodik kommer att strömma ut i luften.

I de bifogade ritníngarna visas i Figur 1 schematiskt ett arrangemang för kontroll av avgas- níngen från råoljan i lasttankarna till ett fartyg, och Figur 2 och 3 visar schematiskt ett system enligt ovanstående som fungerar enligt motströmsprincipen.

I figurerna betecknar B en panna, S en skrubber, FR en flödes- regulator, K en kompressor och D droppavskiljare.

Avgasningen styrs genom att inertgas I och/eller tankgas T förs ned i tankarnas bottennivå. För att åstadkomma detta användes ett system av ejektorer E som monteras i botten av vissa tankar och som drivs av råoljeflöden O. Dessa flöden tas från andra tankar i fartyget och forceras med pumpar P placerade i fartygets pumprum. Ejektorerna suger ned inert- gas från inertgasledningen på däck eller tankgas från tan- karnas ullage utrvmme till bottennívån. Genom att arrangera systemet enligt figur 2 och 3 erhålles ett system som fungerar enligt motströmsprincipen. Detta ger vissa fördelar. ia)-Enhart en del av lasten processas i taget, varvid förgas- ningen lättare kan styras så att produktionen är konstant under resan. b) Lasten processas i motström med gasfasen så att avdrivningen av kolvätegas kan drivas effektivt mot jämvikt; (Den gas som avsugs har i slutsteget varit i kontakt med olja i den process- tank där oljan är processad i minst omfattning och därför är gasrikast). Erforderlig inertgasvolym blir därigenom mindre per producerad enhet frigjord kolvätegas. vsozssz-5 c) Mängden ínertgas som införes i pannan tillsammans med kolvätegasen blir också mindre, vilket ger bättre pann- verkningsgrad. d) Systemet kan konstrueras så att erforderliga arrangemang kan koncentreras till fartygets aktre delar varigenom anläggningskostnaderna minskar.

Claims (3)

7803962-5 P A T E N T K R A V-

1. Förfaringssätt för kontrollerad avgasning av råolja i last- tankarna hos ett fartyg, varvid de frigjorda gaserna är avsedda att exempelvis utnyttjas för fartygets framdrivning, k ä n n e - t e c k n a t d ä r a v, att en gasström inleds i lasttankarna med ett reglerbart flöde, så att dels en omrörning av råoljan samt dels en ökning av fasgränsytan vätska-gas åstadkommas.

2. Förfaringssätt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t d ä r a v, att inertgas och/eller tankgas inleds i last- tankarna.

3. * Förfaringssätt enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t d ä r a v, att gasen pressas in i lasttankarnas bottennivå via munstycken, vilka finfördelar gasströmmen. Å. Förfaringssätt enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k - n a t * d ä r a v, att ejektorer anordnade vid bottnen av vissa tankar suger ned inertgas från fartygets inertgasanläggning och/eller tankgas från lasttankarnas ullage-utrymme. . ï5. Förfaringssätt enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k - n a t d ä r a v, att sagda ejektorer drivs av ráoljeflöden från andra tankar i fartyget och forceras med pumpar placerade i farty- gets pumprum. 6.i Förfaringssätt enligt något eller några av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att lasten processas i motström med gasfasen. s 'ANFöRoA PueuKATIoNsR: sverige 168 140 (65 aïßo), 390 404 <¶B63H 21/20), 395 441 (cozc 1/14), 396 928 (Bssu 21/14)