码头储罐、船舶惰化和油气回收一体化装置的制作方法

[0001]
本发明属于油气储存处理回收领域，特别涉及船舶码头油气储罐、惰化和油气回收一体化装置。


背景技术：

[0002]
船舶油类货物运输的高速发展，极大满足了经济社会发展需求，但也带来了油气的挥发性有机污染物voc，volatile organic compounds对大气的污染。国际海事组织于1997年批准将防止船舶造成大气污染的规则加入《marpol73/78 防污公约》，并于2005年生效实施；世界各国也对防止船舶油气造成大气污染采取了系列应对措施。美国沿岸各州政府自1998年开始要求进港油轮使用油气回收系统，并陆续在各装卸船港口配备voc接收装置；在欧洲地区，许多国家在油船码头装设有油气回收处理装置，在一些穿梭油轮上也装设了船舶油气回收装置。国际海事组织imo也于2009年第59届海事环保会mepc.185(59)上通过了《voc 管理计划编制指南》，并于2010年7月1日起执行，规定了“油品运输船舶必须设置油船货油舱voc收集管系和安全地输送到码头的油气回收装置的管系中”，从而加强了对油船 voc排放控制的管理工作。
[0003]
原油船舶运输是我国原油进口最重要的运输方式，原油在运输及码头装船作业中产生高浓度、大处理量的油气排放，不仅造成巨大的经济损失，而且导致海洋及码头周边地区环境污染，给生产、生活带来潜在安全隐患。2009 年国务院《防治船舶污染海洋环境管理条例》的颁布实施，以及marpol73/78公约附则
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在我国的生效，开启了我国在油气排放方面的强化管理。公约中规定了油品运输船舶必须设置油船货油舱油气voc收集管系和安全地输送到码头的油气回收装置的管系，但公约中并无针对船舶油气排放的具体限制指标。随着港口码头的油气回收系统开始受到重视，油气回收处理系统在原油运输船舶的应用也即将变得十分必要和迫切，将逐步成为原油运输船舶上不可或缺的配套装备。无论从国内外规则条例的强制约束方面，还是从安全、环保和节能的现实需求方面，研制我国具有自主知识产权、成熟可靠、安全高效的原油运输船舶油气回收系统已成为当前需要重点解决的问题。
[0004]
目前已有的油气处理工艺路线，都没有很好地将社会价值与经济价值结合起来，往往会造成资源浪费或为了实现环保丢失更多的经济利益。


技术实现要素：

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1、所要解决的技术问题：原油在运输及码头装船作业中产生高浓度、大处理量的油气排放，不仅造成巨大的经济损失，而且导致海洋及码头周边地区环境污染，给生产、生活带来潜在安全隐患。
[0006]
2、技术方案：为了解决以上问题，本发明提供了码头储罐、船舶惰化和油气回收一体化装置，包括安全界面、油气回收装置、油气处理装置、压缩机、惰气储罐和油气储罐。其中综合式船舶码头
油气回收装置，包括依次连接的脱硫塔、缓冲罐、压缩机、冷干机，所述缓冲罐、压缩机都设有第二出气口，所述缓冲罐、压缩机的第二出气口都和冷凝装置连接，所述冷干机也设有三个出气口，其中一个出气口和冷凝装置连接，一个出气口和船舱连接，一个出气口和吸附装置连接，所述冷凝装置的出气口也和吸附装置连接，所述冷凝装置中液态物质被收集在冷箱中，所述冷箱的出口和油水分离器进口连接，所述油水分离器的出口和储油罐连接，所述吸附装置包括两个并联的吸附罐，油气通过吸附装置的处理直接排空或作为惰气重新入舱内。
[0007]
所述吸附装置中的两吸附罐，其中一个吸附罐用于吸附，另一个吸附罐用于脱附。
[0008]
所述吸附装置还包括一个脱附真空泵，吸附下来的油气通过真空泵打入缓冲罐内，再次进行冷凝回收处理。
[0009]
所述脱硫塔内部布置冷却水盘管。
[0010]
所述脱硫塔中脱硫剂为氧化铁。
[0011]
所述压缩机和冷干机后均设有过滤器。
[0012]
所述冷凝装置包括四级冷凝系统和换热器，所述四级冷凝系统的出气口有两个，其中一个出气口和所述换热器的两个进气口中的一个进气口连接，所述换热器的出气口和四级冷凝系统的进气口连接，组成一个循环。
[0013]
所述第一级冷凝机组冷箱冷却至 2~5℃；冷二级冷箱被冷却至-25~-35℃，三级冷箱被冷却至-70~-80℃，四级冷箱被冷却至-110℃左右。
[0014]
所述码头储罐、船舶惰化和油气回收一体化装置的安全界面是船舶与码头油气回收管线的连接部分。
[0015]
所述码头储罐、船舶惰化和油气回收一体化装置的油气处理装置包括锅炉和igs烟气式惰气系统。或可用igg燃烧式惰气系统代替锅炉和igs烟气式惰气系统。
[0016]
所述码头储罐、船舶惰化和油气回收一体化装置的压缩机用于压缩惰气。
[0017]
所述码头储罐、船舶惰化和油气回收一体化装置的惰气储罐用于储存惰气。
[0018]
所述码头储罐、船舶惰化和油气回收一体化装置的油气储罐用于储存油气。
[0019]
本发明还提供了一种所述的综合式船舶码头油气回收装置进行油气回收的方法，包括以下步骤：步骤s：：系统对从货舱溢出的油气的h2s含量、voc含量等数据进行检测，当h2s含量高于一定值时，油气需流经脱硫塔进行脱硫处理。如h2s含量低于设定值，则油气直接进入进气缓冲罐，所述缓冲罐有两个出气口，一路油气进入压缩机，一路进入冷凝装置，每路的气量均可在0-100%范围内调整；步骤：油气进入压缩机，由常压压至2-8bar以上，从压缩机出来后，油气将分为两路：一路进入冷干机，另一路进入冷凝装置，每路的气量均可在0-100%%范围内调整；步骤s：出冷干机的油气亦可以分为两路，一路进入冷凝装置，另一路进入后续工艺，即如若舱压在设定值以下，则处理后的油气直接返舱；如若舱压在设定值以上，则油气需进入吸附装置进一步处理每路的气量均可在0-100%%范围内调整；步骤s：通过吸附罐拦截冷凝级出口余气中的碳氢化合物，让空气排放，尾气浓度达到排放标准。吸附下来的油气通过真空泵打入缓冲罐内，再次进行冷凝回收处理。
[0020]
冷凝装置将油气从5℃冷却至-110℃，使油气体中的大部分油气进入到油水分离器，进行液化回收，剩余部分油气进入吸附装置；3、有益效果：
本发明根据实际情况，可以多种运行模式，处理后油气排放的放浓度小于5g/m
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，同时部分用于回收利用，部分返舱两次利用，最大限度的对油气进行了处理。
附图说明
[0021]
图1为本发明的结构示意图。
[0022]
图2为发明中码头储罐、船舶惰化和油气回收一体化装置装油结构示意图。
[0023]
图3为发明中码头储罐、船舶惰化和油气回收一体化装置卸油结构示意图。
[0024]
附图标记说明：1.脱硫塔；2.缓冲罐；3.压缩机；4.冷干机；5.冷凝装置；6.吸附装置；7.油水分离器；8.储油罐；9.四级冷凝系统；10.吸附罐；11.真空泵；12.换热器；13.安全界面；14.油气回收装置；15.1gs；16. 惰气储罐；17.锅炉；18.阀门；19.油气储罐；20船舶；21.油气储罐排气管道；22. 储罐惰化管道。
具体实施方式
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下面结合附图来对本发明进行详细说明。
[0026]
发明提供的码头储罐、船舶惰化和油气回收一体化装置，包括安全界面13、油气回收装置14、油气处理装置、压缩机、惰气储罐和油气储罐。其中油气回收装置包括脱硫装置、加压冷却系统、四级冷凝系统、吸附单元、油气存储单元和自动控制系统。
[0027]
所述一体化装置的安全界面13，通过对装船过程中产生的油气压力、温度、流量、含氧量等参数进行在线监测，起到自动自检、自动报警、自动保护的作用。保证氧含量在8%以下。
[0028]
如图1所示，一种综合式船舶码头油气回收装置，包括依次连接的脱硫塔1、缓冲罐2、压缩机3、冷干机4，所述缓冲罐2、压缩机3都设有第二出气口，所述缓冲罐2、压缩机3的第二出气口都和冷凝装置5连接，所述冷干机4也设有三个出气口，其中一个出气口和冷凝装置5连接，一个出气口和船舱连接，一个出气口和吸附装置6连接，所述冷凝装置2的出气口也和吸附装置6连接，所述冷凝装置5中液态物质被收集在冷箱中，所述冷箱的出口和油水分离器7进口连接，所述油水分离器7的出口和储油罐8连接，所述吸附装置6包括两个并联的吸附罐10，油气通过吸附装置6的处理直接排空或作为惰气重新入舱内。
[0029]
系统对从货舱溢出的油气的h2s含量、voc含量等数据进行检测，当h2s含量高于一定值时，油气需流经脱硫塔进行脱硫处理。所述脱硫塔1中脱硫剂是以氧化铁为主要活性组份，氧化铁脱硫剂广泛应用于原油气的脱硫净化。添加其它促进剂加工而成的高效气体净化剂。20℃～100℃之间，对硫化氢有很高的脱除性能，对硫醇类有机硫和大部分氮氧化物也有一定脱除效果。氧化铁脱硫剂在使用上具有设备简单、操作方便、净化度高、床层阻力小，适应性强，无二次污染等特点，即便在无氧无氨等苛刻条件下，也能高精度脱除硫化氢。具有脱硫活性稳定、脱硫精度高、反应速度快、工作透穿硫容大、强度好、耐水性好、不破碎、不泥化、适用范围广、使用寿命长等特点。为了防止脱硫过程中产生高温，在脱硫罐内部布置冷却水盘管，使用循环水对脱硫剂进行冷却，确保设备安全。脱硫后的油气进入缓冲罐，缓冲罐有两路出气口，一路油气进入加压冷却系统中的压缩机3，一路进入四级冷凝系统9，每路的气量均可在0-100%范围内调整。
[0030]
油气先经压缩机3压缩，使得油气的压力达到2-8bar以上，过热的油气经压缩机后
冷却器冷却后析出部分高碳烃类，可使c4以上烃类液化。所冷干机4一台防爆冷干机，使得油气的压力露点达到-20℃左右，即可是c3烃类液化。在压缩机3和冷干机4后均设有高效过滤器，可将已液化的烃类较为彻底地去除。油气经解压后进入后续单元。
[0031]
所述冷干机4为两台防爆冷干机，第一台使得油气的压力露点达到2~8℃，第二台使得油气的压力露点达到0~-30℃。
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油气进入压缩机1，由常压压至2-8bar以上，极大地降低了各种烃类的沸点，从而提高油气的回收率。从压缩机1出来后，油气将分为两路：一路进入冷干机4，压力露点达到0~-30℃；另一路经减压或不减压后进入四级冷凝系统9，冷却至-110℃。每路的气量均可在0-100%范围内调整。
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出冷干机4的油气亦可以分为两路，一路经减压或不减压后进入四级冷凝系统9，另一路进入后续工艺管道。每路的气量均可在0-100%范围内调整。两种工艺处理的油气根据实际运行状态选取不同的工艺路线，即如若舱压在设定值以下，则处理后的油气直接返舱；如若舱压在设定值以上，则油气需进入吸附装置进一步处理后排空，确保排放浓度小于5g/m
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。油气进入冷凝装置5进行多级冷凝，各级冷场均可调：工作压力在0-10bar的油气先经换热器12降低油气温度，后经第一级冷凝机组冷箱冷却至 3~5℃；冷凝出大部分油气和水（若系统含水），然后经二级冷箱被冷却至-25~-35℃，再析出部分油气；经三级冷箱被冷却至-70~-80℃，再析出部分油气，最后经四级冷箱被冷却至-110℃左右，析出c3以上烃类和部分c2烃类。冷凝分离后的低温低浓度油气再回到前级换热器12和进气进行回热交换，出换热器12时，温度回升到接近常温，至此，完成了油气气路的冷量回收利用。第二级至第四级冷箱为双通道设置，当冷箱持续运行超过设定压降时切换另一通道。对经过冷凝处理后的油气进行检测，如非甲烷总烃含量超标，则进入吸附装置6。
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对经过冷凝处理后的油气进行检测，如非甲烷总烃含量超标，则进入吸附单元。
[0035]
所述吸附装置5由两个吸附罐和一个脱附真空泵11组成。每个吸附脱附周期，吸附罐10的执行状态如下：其中一个吸附、其中一个脱附。吸附罐10作用是拦截冷凝级出口余气中的碳氢化合物，让空气排放，尾气浓度达到排放标准。吸附下来的油气通过真空泵打入缓冲罐2内，再次进行冷凝回收处理。装置内有冷却水对真空泵11和解析油气进行冷却。
[0036]
经过吸附单元处理后的油气可直接排空或由油气处理装置15处理后储存或作为惰气重新重入舱内，以防止加快油气挥发。如尾气返舱处理，则可不经过吸附单元直接返舱；若舱压过高，则尾气经检验合格后排空。
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本发明提供了一种所述的综合式船舶码头油气回收装置进行油气回收的方法，包括以下步骤：步骤s01：：系统对从货舱溢出的油气的h2s含量、voc含量等数据进行检测，当h2s含量高于一定值时，油气需流经脱硫塔1进行脱硫处理。如h2s含量低于设定值，则油气直接进入进气缓冲罐2，所述缓冲罐2有两个出气口，一路油气进入压缩机3，一路进入冷凝装置5，每路的气量均可在0-100%范围内调整；步骤02：油气进入压缩机，由常压压至4bar以上，从压缩机出来后，油气将分为两路：一路进入冷干机4，另一路进入冷凝装置5，每路的气量均可在0~100%范围内调整；步骤s03：出冷干机4的油气亦可以分为两路，一路进入冷凝装置5，另一路进入后续工艺，即如若舱压在设定值以下，则处理后的油气直接返舱；如若舱压在设定值以上，则油气需进入吸附装置进一步处理每路的气量均可在0~100%范围内调整；
步骤s04：通过吸附罐10拦截冷凝级出口余气中的碳氢化合物，让空气排放，尾气浓度达到排放标准。吸附下来的油气通过真空泵打入缓冲罐内，再次进行冷凝回收处理。
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冷凝装置5将油气从 5℃冷却至-110℃，使油气体中的大部分油气进入到油水分离器7，进行液化回收，剩余部分油气进入吸附装置6；本发明设定多种运行模式，满足透气阀不起跳的情况下使得系统运行功率最低：第一种模式，系统仅压缩机3作，将80℃的油气压缩处理后以50~60℃排入船舶货舱或大气；第二种模式，系统仅压缩机3、冷干机4工作，将80℃的油气压缩处理，析出大部分c4以上烃类后以排入船舶货舱或大气；第三种模式，系统压缩机3、冷干4机、四级冷凝系统9工作，将80℃的油气处理，析出大部分c2以上烃类后排入船舶货舱或大气；第四种模式，系统压缩机3、冷干机4、吸附装置6工作，将80℃的油气处理，析出大部分c3以上烃类后排入船舶货舱或大气；第五种模式，系统压缩机3、冷干机4、四级冷凝系统13、吸附装置6同时工作，将80℃的油气处理，析出c2及以上烃类后排入船舶货舱或大气；第六种模式，仅四级冷凝系统13工作，将80℃的油气处理，析出大部分c3以上烃类后排入船舶货舱或大气。以上任何模式的处理气量可以调节变频风机的工作状态而改变，四级冷凝系统13工作时可以根据实际船舱压力选择工作的级数，即可以是一级冷凝，也可以是二级、三级、四级投入使用。
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所述油气处理装置，经过油气回收装置14处理的油气通入锅炉17充分燃烧，锅炉产生的烟气经过igs15处理后变成洁净的惰气通过压缩机保存到惰气储罐16中。也可以直接排空，油气浓度保持在毫克级。其中锅炉17配烧和igs技术可以用igg处理技术代替。油气经燃烧处理后的气体中，大部分是n2、co2的惰气，氧含量保持在5%以下。
[0040]
如图2所示，船舶20装油时，油气储罐19的油气储罐排气管道21上的第一阀门18需关闭。
[0041]
如图3所示，船舶卸油时，储罐惰化管道22上的第二阀门需关闭。
[0042]
所述一体化装置可至于码头/库区安全区域，适用于所有液货船，对船舶和储罐进行惰化和油气回收处理。
[0043]
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。