[發明專利]用于處理來自原油和石油產品罐的貨物蒸氣以發電的方法和系統

有效

• 申請號: 201280026719.1
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN103608620A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 克努特·布羅德雷希夫特
• 申請（專利權）人: 瓦錫蘭油氣系統公司
• 主分類號: F17C11/00
• 分類號: F17C11/00;B67D7/04;F02C3/20;F23G7/06;F25J3/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 顧晉偉;劉媛

技術領域

本發明涉及用于處理來自原油和石油產品罐的貨物蒸氣(Cargo?vapor)以產生電力的方法和系統。

背景技術

在用于儲存原油產品的罐中，從原油中排放出貨物蒸氣，這是一個環境問題。

為了抵消該問題，幾乎所有的原油和石油產品油槽船配備有蒸氣回收管以將貨物蒸氣供給至常用歧管并從這里返回至岸上油庫。在這些油庫中，一些技術可用于處理貨物蒸氣。方法主要基于貨物中烴(HC)的再吸收。這些系統的效率僅在70％至90％非甲烷揮發性有機化合物(NMVOC)回收的范圍中，并且不回收甲烷。

一種已知的系統基于膜氣體分離和貨物蒸氣至原油的再吸收而工作。在另一種已知的系統中，用冷液體吸收工藝吸收貨物蒸氣。在又一種系統中，吸收工藝使用活性炭和變壓再生。然而，這些系統具有一些缺點。一個缺點在于它們需要外電力來運行。另外，再生可能有問題，因為再吸收到裝載至容器的原油中的烴(HC)可在稍后階段閃蒸出來。因此，這些系統的效率僅在70％至90％非甲烷揮發性有機化合物(NMVOC)回收的范圍中，并且不回收甲烷。

此外，焚燒設施是已知的，其將貨物蒸氣返回到封閉的熔爐中。用丙烷引燃燃料供應熔爐以使烴(HC)安全燃燒。然而，由于焚燒需要引燃燃料，即向燃燒燃料中添加燃料，并且其可增加二氧化碳(CO₂)排放，所以這樣的焚燒代價很高。

Hamworthy?Oil&Gas?Systems?AS開發并交付了安裝在油槽船上的幾種高容量揮發性有機化合物(VOC)回收系統。該系統描述于專利申請WO2003／011420A1中。這種現有工藝通過冷凝回收揮發性有機化合物(VOC)。除來自VOC回收裝置的剩余氣體之外，這些液化揮發性有機化合物(LVOC)用作燃料以使蒸氣鍋爐運行。蒸氣輪機用于生產電力。然而，該系統尺寸相當大并且不符合成本效益。由于電力是比蒸氣更加實用的能量載體，所以期望開發直接燃燒LVOC和剩余氣體的、更小、成本更少并且更有效的用于電力生產的系統。

發明簡述

因此，本發明的一個目的是提供用于處理來自原油罐的貨物蒸氣的方法和系統，其設法解決上述問題中的至少一個。

該目的用根據獨立權利要求的用于處理來自原油罐的貨物蒸氣的方法和系統來解決。從屬權利要求中列出了更有利的發展。

本發明基于在冷凝型VOC回收裝置中將貨物蒸氣分離為液態揮發性有機化合物(LVOC)和剩余氣體的已知技術；然后將燃氣輪機用于電生產。與燃燒發動機相比，燃氣輪機通常具有相當低的效率。其原因是需要空氣以及將空氣處理至燃燒室所需的壓縮功。由于輪機中需要質量流而需要高的空氣供應，因此輪機不使用空氣供應中的所有O₂。

支持本發明的想法之一是用來自VOC回收裝置的剩余氣體代替空氣供應來減少氣體壓縮機工作負荷。

在加壓條件下直接向燃燒室供應剩余氣體減少了壓縮機工作負荷，進而增加了壓縮機效率。

此外，使用剩余氣體中殘余的HC作為燃料將解決環境問題。

用這樣的方法，施加于VOC回收裝置的氣體壓縮功可通過用剩余氣體代替燃氣輪機中通常所需空氣流的主要部分來恢復。由于燃氣輪機效率增加了20％至40％，所以這提高了系統的總效率。

因此，所述方法實現了VOC回收裝置對用于冷凝的壓縮氣體的功與燃氣輪機在燃燒工藝下對壓縮空氣的需求之間的協同相互作用，從而導致效率提高。根據本發明的一個方面，提供了用于處理來自原油罐的貨物蒸氣的方法，其包括步驟：在冷凝型VOC回收裝置中將貨物蒸氣分離為液態揮發性有機化合物(LVOC)和剩余氣體；燃氣輪機具有壓縮機、燃燒室和膨脹器；將剩余氣體供給至燃燒室；將液態揮發性有機化合物(LVOC)供給至燃燒室；將空氣供給至通過膨脹器運行的壓縮機，以及將壓縮空氣供給至燃燒室，在燃燒室中燃燒空氣、剩余氣體和液態揮發性有機化合物(LVOC)；以及用燃氣輪機使發電機運行以產生電力。該方法提供了消除烴的緊湊型雙燃料布置。用這樣的方法，在VOC回收裝置中加工氣體期間施加于貨物蒸氣的一些能量可通過用剩余氣體代替流經燃氣輪機通常需要的空氣流的主要部分來恢復。這提高了系統的總效率。因此，所述方法實現了VOC回收裝置對用于冷凝的壓縮氣體的功與燃氣輪機在燃燒工藝下對壓縮空氣的需求之間的協同相互作用，從而導致效率提高。

根據另一個實施方案，實施所述方法使得在將剩余氣體供給至燃燒室的步驟中，來自VOC回收裝置的壓縮剩余氣體被運輸到燃燒室。這提供了可利用剩余氣體和液化VOC的壓力能量的優點。