способ рекуперации углеводородных газов летучих органических соединений и устройство рекуперации углеводородных газов летучих органических соединений

Формула изобретения

1. Способ рекуперации углеводородного газа летучих органических соединений (ЛОС-газ), который образуется во время загрузки углеводородов в резервуар, при этом ЛОС-газ собирают, сжимают, охлаждают и подают в резервуар конденсата ЛОС-газа, отличающийся тем, что конденсат ЛОС-газа используют в качестве топлива для паровой системы; и водяной пар, производимый в паровой системе, используют для работы компрессоров для указанного сжатия ЛОС-газа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водяной пар, получаемый в паровой системе, используют для работы системы охлаждения для указанного охлаждения.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что избыточный газ рекуперации направляют в паровую систему дополнительно к указанному топливу.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что осуществляют теплообмен конденсата ЛОС-газа с водяным паром и его подачу обратно в резервуар в качестве покровного газа.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что осуществляют теплообмен конденсата ЛОС-газа с водяным паром и его подачу обратно в резервуар в качестве покровного газа.

6. Установка для рекуперации ЛОС-газа, образующегося во время загрузки углеводородов в резервуар, содержащая один или более компрессоров (26, 28, 30) для ЛОС-газа, систему охлаждения (30, 31) для сжатого ЛОС-газа и резервуар (8) конденсата ЛОС-газа, отличающаяся тем, что компрессор или компрессоры (26, 28, 30) соединены с соответствующей паровой турбиной (27, 29, 31), резервуар (8) конденсата ЛОС-газа соединен с котлом (35) для получения пара, при этом конденсат ЛОС-газа используется в котле (35) в качестве топлива и котел (35) соединен с паровой турбиной или с турбинами (27, 29, 31).

7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что котел (35) соединен с одной (31) из турбин для приведения в действие компрессора (30) охлаждения для ЛОС-газа.

8. Установка по п.6 или 7, отличающаяся тем, что включает в себя теплообменник (40) для теплообмена между конденсатом ЛОС-газа, поступающего из резервуара (8) конденсата ЛОС-газа, с водяным паром, поступающим из котла (35), для регенерации конденсата ЛОС-газа в соответствующий покровный газ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу рекуперации углеводородного газа летучих органических соединений (ЛОС-газ), раскрываемому в ограничительной части п.1 формулы изобретения.

Изобретение также относится к установке для рекуперации ЛОС-газа, раскрываемой в ограничительной части п.6 формулы изобретения.

Выброс ЛОС-газов из танкеров при загрузке представляет собой экологическую проблему. Для уменьшения или устранения этих выбросов ЛОС-газ конденсируют и сохраняют.

Конденсирование является энергоемким способом, так как для повышения давления газа перед его конденсацией нужно применять компрессоры. В настоящее время для приведения в действие компрессоров используют электродвигатели. Это сложно и дорого. Эта система также загрязняет окружающую среду, поскольку для работы электрогенераторов используется тяжелое дизельное топливо.

Патент NO №176454 раскрывает установку для получения горючего газа из испарений сжиженного газа и любого газа, получающегося при испарении сжиженного газа. Установка использует комбинированный теплообменник, в котором нагреваются испарения и сжиженный газ. Комбинированный поток перегретого газа можно подавать в компрессор через общую смесительную камеру в комбинированном теплообменнике.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ и установка для рекуперации ЛОС-газа, образующегося во время загрузки углеводородов в резервуар, раскрытые в патенте US №5524456. Этот способ включает сбор, сжатие и охлаждение ЛОС-газа и подачу в резервуар его конденсата. Известная установка содержит компрессор для ЛОС-газа, систему охлаждения для сжатого ЛОС-газа и резервуар конденсата ЛОС-газа.

Задача настоящего изобретения заключается в энергетически экономном и экологичном сборе или рекуперации ЛОС-газа.

Поэтому в соответствии с данным изобретением предлагается способ рекуперации углеводородного газа летучих органических соединений (ЛОС-газ), который образуется во время загрузки углеводородов в резервуар; при этом ЛОС-газ собирают, сжимают, охлаждают и подают в резервуар конденсата ЛОС-газа; затем конденсат ЛОС-газа используют в качестве топлива для паровой системы; и водяной пар, производимый в паровой системе, используют для работы компрессоров для указанного сжатия ЛОС-газа. Причем водяной пар, получаемый в паровой системе, используют для работы системы охлаждения для указанного охлаждения, а избыточный газ рекуперации направляют в паровую систему дополнительно к указанному топливу. Предпочтительно осуществляют теплообмен конденсата ЛОС-газа с водяным паром и его подачу обратно в резервуар в качестве покровного газа.

Согласно изобретению также предлагается установка для рекуперации ЛОС-газа, образующегося во время загрузки углеводородов в резервуар, содержащая один или более компрессоров для ЛОС-газа, систему охлаждения для сжатого ЛОС-газа и резервуар конденсата ЛОС-газа, в которой согласно изобретению компрессор или компрессоры соединены с соответствующей паровой турбиной, и резервуар конденсата ЛОС-газа соединен с котлом для получения пара; при этом конденсат ЛОС-газа используется в котле в качестве топлива, и котел соединен с паровой турбиной или с турбинами. Котел соединен с одной из турбин для приведения в действие компрессора охлаждения для ЛОС-газа. Предпочтительно установка включает в себя теплообменник для теплообмена между конденсатом ЛОС-газа, поступающего из резервуара конденсата ЛОС-газа, с водяным паром, поступающим из котла, для регенерации конденсата ЛОС-газа в соответствующий покровный газ.

Изобретение более подробно описывается ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 показывает танкер во время загрузки сырой нефтью, оборудованный рекуперационной установкой согласно известному уровню техники;

Фиг.2 показывает схему установки для осуществления способа согласно известному уровню техники, применяемой на танкере, показанном на Фиг.1; и

Фиг.3 - новая схема установки способа согласно изобретению.

Для пояснения изобретения ниже приводится более подробное описание примера известного уровня техники со ссылкой на Фиг.1 и 2.

Танкер 1 имеет несколько резервуаров 2, 3, 4 и 5. Резервуар 5 находится в процессе его загрузки с помощью заливочного шланга 6. Резервуары 2 и 4 полностью загружены, и при этом резервуар 3 пустой.

На Фиг.1: установка на танкере 1 для рекуперации ЛОС-газа и инертного газа показана соединенной с резервуаром 5, находящимся в процессе его загрузки. Установка рекуперации содержит установку 7 конденсации и резервуар 8 для хранения конденсированного, т.е. сжиженного ЛОС-газа. В ситуации, показанной на Фиг.1, установка 7 конденсации соединена с резервуаром 5, находящимся в процессе его загрузки. Инертный газ и ЛОС-газ затем поступают в установку 7 конденсации. Конденсированный ЛОС-газ хранится в резервуаре 8 хранения. Инертный газ проходит по трубопроводу 9 в вентиляционный стояк 10.

Эта технологическая установка более подробно показана на Фиг.2, показывающей танкер 1 и резервуар 8 конденсата ЛОС-газа. Резервуары в танкере 1 соединены по трубопроводу 11 с демистером 12 (коллектором тумана), откуда ЛОС-газ поступает в компрессор 13. Компрессор действует от электродвигателя (не показан). Сжатый газ из компрессора 13 поступает в конденсатор 14, охлаждаемый морской водой, и оттуда - в трехфазный сепаратор 15. В сепараторе вода сливается по трубе 16. ЛОС-газ отделяется от воды и перекачивается насосом 17 в резервуар 8 ЛОС-газа.

Сухой газ из сепаратора 15 поступает в двухступенчатый теплообменник (конденсатор) 18. В первой ступени теплообменника 18 избыточный газ и холодный ЛОС-газ из двухступенчатого сепаратора 19 используются в качестве хладагента. Во второй ступени теплообменника 18 в качестве хладагента используется холодный пропилен 20. Морская вода 22 используется для охлаждения системы 21 охлаждения.

Газожидкостная смесь поступает в сепаратор, где такие легкие углеводороды, как этан, пропан и бутан, осаждаются в виде жидкости.

Сжиженный ЛОС-газ перекачивается насосом 23 через теплообменник 18 смешивается с жидкостью из сепаратора 15 и затем входит в резервуар 8 хранения ЛОС-газ, который расположен на палубе танкера 1. Трубопроводы идут от резервуара 8 ЛОС-газа в палубный трубопровод 24.

Энергия для работы поясняемого и описываемого выше технологического оборудования может обеспечиваться собственной энергетической установкой судна, если имеется излишек энергии. Если не имеется, то используется отдельная силовая установка судна.

Рекуперированный ЛОС-газ можно снова закачивать в груз (сырую нефть) или направлять на берег для использования в качестве горючего или для последующей обработки (переработки).

Согласно изобретению ЛОС-газ, получаемый во время загрузки, используется для получения водяного пара, который используют для работы паровых турбин, которые в свою очередь приводят в действие газовые компрессоры рекуперационной установки. Конденсат ЛОС-газа и избыточный газ, таким образом, используются в качестве топлива в паровой системе. Помимо этого конденсат ЛОС-газа можно также целесообразным образом использовать в качестве «инертного» бескислородного покровного газа в грузовых резервуарах.

Изобретение далее подробнее излагается со ссылкой на Фиг.3, иллюстрирующую технологическую установку согласно данному изобретению.

Установка 25 рекуперации ЛОС-газа смонтирована на палубе танкера 1. Резервуар 8 конденсата ЛОС-газа также расположен на палубе танкера 1. Вентиляционный стояк 10 проходит от установки 25 рекуперации ЛОС-газа (см. также Фиг.1 и 2).

Установка 25 рекуперации ЛОС-газа содержит первый компрессор 26, работающий от паровой турбины 27; второй компрессор 28, который работает от паровой турбины 29; и компрессор 30 с соответствующей паровой турбиной 31. Компрессор 30 и турбина 31 входят в состав системы охлаждения (см. Фиг.2).

ЛОС-газ проходит по трубопроводу 32 из танкера 1 в установку 25 рекуперации ЛОС-газа. Конденсат ЛОС-газа, получаемый посредством компрессоров 26, 28 и системы охлаждения 30, 31, проходит по трубопроводу 33 в резервуар 8 конденсата ЛОС-газа.

Трубопровод 34 проходит из резервуара 8 конденсата ЛОС-газа в котел 35, где конденсат ЛОС-газа из резервуара 8 используется в качестве топлива (горючего). Воздух и тяжелое дизельное топливо добавляют при необходимости, как указано стрелками 36 и 37.

Избыточный газ выходит через вентиляционный стояк 10, и его можно подавать по патрубку 38 в котел 35 для сжигания в нем. Избыточный газ, проходящий по трубопроводу 38, содержит метан, этан и N₂.

Водяной пар из котла 35 поступает по паровой трубе 39 в турбины 27, 29, 31 и также проходит через теплообменник 40, где конденсат ЛОС-газа из резервуара 8 нагревается, и может быть направлен по трубопроводу 41 в соответствующий грузовой резервуар танкера 1 в качестве покровного газа.

Турбины 27, 29, 31 соединены с конденсатором 42, из которого конденсат поступает в резервуар 43 водоснабжения, и оттуда - в котел 35. Охлаждающая морская вода показана стрелками 44.

При практическом осуществлении резервуар 8 конденсата ЛОС-газа может иметь объем 450 куб. м и работать под давлением 5-12 бар. Турбины 27, 29 могут обеспечивать 1400 кВт, при 3600 об/мин. Турбина 31 в системе охлаждения может, например, обеспечивать 600 кВт при 3600 об/мин. Рабочее давление в конденсаторе может составлять 0,2 бар, абс. Котел 35 может обеспечивать водяной пар под давлением 16 бар, абс, и имеет производительность 38 т/час. В котле 5 можно использовать обычную двухтопливную горелку. Таким образом, настоящее изобретение позволяет использовать конденсат, получаемый при дегазации грузовых резервуаров, в качестве топлива для котла, производящего водяной пар для работы установки рекуперации. Избыточный газ, обычно не рекуперируемый и который в ином случае уходил бы в атмосферу, смешивается с поступающим в котел 35 воздухом и сжигается там.

Поскольку конденсат ЛОС-газа преобразуется в инертный газ, то изначально невозможной будет насыщенная газовая атмосфера, которая снижает дегазацию в резервуарах. При обычном применении инертного газа (N₂+СО ₂) в среде резервуара углеводороды будут легко смешиваться, и образование газа возрастет. Это обстоятельство особо неблагоприятно в начале загрузки, поскольку в инертном газе присутствует большое количество N₂. При этом будет иметься большое количество газа для его переработки, для чего потребуется большее количество энергии. Эти проблемы решаются с помощью данного изобретения.