当原油储存罐(在陆地上、在船或海上设施上)装载原油时，罐中的蒸气从罐中转移。根据罐中的初始条件(例如，压力、温度和蒸气成分)，还可能产生另外的蒸气。这种合并的转移的和产生的蒸气从原油罐中被移除，以便将罐压力保持在设计极限内。
这种蒸气通常是惰性气体和挥发性有机化合物(通常是烃)(下文中称为“voc”)的混合物，该混合物如果它们被释放到大气中会造成环境问题，并且还意味着产品或货物的潜在损失。
目前，这些转移的和产生的蒸气或者被燃烧以使烃释放最小化，或者通过增压和冷凝为“液化voc”(下文中称为“lvoc”)而部分地回收，或者是它们的某种组合。lvoc是来自转移的和产生的蒸气的烃的混合物，通常是丙烷和比重更大的烃。通常会有一部分蒸气在用于生成lvoc的压力和温度下不能被冷凝。
在lvoc被回收之后，lvoc可以在其它地方使用(例如，作为燃料)，或者可选地，lvoc可以在原油随后从罐中排出时被再蒸发并且作为覆盖气体重复使用。这具有在罐蒸气空间中保持较高烃浓度的优点，从而减少了从下一次油装载产生的另外的voc。但如果只有一部分蒸气作为lvoc回收，则lvoc将不足以填充整个原油罐容积。此外，一些lvoc仍可被吸收到原油中。
这两个因素还将导致lvoc来源的覆盖气体的不足，覆盖气体的剩余部分必须由惰性气体来弥补。引入的惰性气体越多，将lvoc重复用作覆盖气体的益处就越低。
因此，在本领域中需要改善油储存罐条件。
发明概述
本发明涉及压缩的挥发性有机化合物(voc)，压缩的挥发性有机化合物作为用于油储存罐中的覆盖气体的源。
可选地，压缩的voc完全地或基本上由一个或更多个油储存罐提供的voc的源提供，可选地该一个或更多个油储存罐包括使用覆盖气体的一个或更多个油储存罐。
可选地，压缩的voc完全地或基本上包括由一个或更多个油储存罐提供的未冷凝的voc。
可选地，压缩的voc部分地包括由一个或更多个油储存罐提供的冷凝的voc的蒸气。
可选地，压缩的voc来自由一个或更多个油储存罐提供的冷凝的和分离的voc的源，可选地包括使用覆盖气体的一个或更多个油储存罐。
可选地，压缩的voc储存在压缩的voc罐中。
可选地，油储存罐是包括以下的组中的一个：包括原油运输船(crudeoilcarrier)的海船的货罐；包括石油平台的海上设施上的油储存罐；浮式储存和卸载(fso)单元上的油储存罐；浮式生产储存和卸载(fpso)单元上的油储存罐；或陆基石油处理设备(land-basedoilprocessingfacility)中的油储存罐。
本发明还提供了一种压缩的挥发性有机化合物(voc)作为油储存罐中的覆盖气体的源的用途。
可选地，压缩的voc作为如在本文中限定的源使用。例如，压缩的voc完全地或基本上由一个或更多个油储存罐提供的voc的源提供，可选地该一个或更多个油储存罐包括使用覆盖气体的一个或更多个油储存罐。可选地，压缩的voc完全地或基本上包括由一个或更多个油储存罐提供的未冷凝的voc。
本发明还提供了一种用于在油储存罐中使用的覆盖气体，所述覆盖气体部分地、基本上完全地基于压缩的挥发性有机化合物(voc)。
可选地，覆盖气体部分地、基本上完全地基于压缩的voc和液化挥发性有机化合物(lvoc)。
可选地，在覆盖层中使用的压缩的voc如在本文中所限定的。
本发明提供了一种提供用于在一个或更多个油储存罐中使用的覆盖气体的方法，该方法至少包括以下步骤：
(a)提供压缩的voc的供应器(supply)；
(b)加热压缩的voc；
(c)降低压缩的voc的压力；和
(d)将减压的voc提供给一个或更多个油储存罐。
可选地，压缩的voc从作为压缩的voc的供应器的分离的源(即，与提供待被压缩的voc的一个或更多个油罐分离的源)供应。
可选地，该方法还包括以下步骤：
(e)将来自一个或更多个油储存罐的voc回收为回收的voc流；
(f)压缩和分离回收的voc流以至少提供lvoc流和未冷凝的voc流；
(g)压缩未冷凝的voc流以提供压缩的voc。
可选地，该方法还包括以下步骤：从随后被提供有减压的voc的相同的一个或更多个油储存罐回收voc。
可选地，该方法包括在压力5barg以上(例如，在10barg-25barg的范围内)且在低于40℃(例如在5℃-37℃的范围内)冷却的情况下，压缩回收的voc流以至少提供lvoc流和未冷凝的voc流，以提供冷凝或冷凝液体。
可选地，冷却用一种或更多种冷却流或流体(例如，水(如海水)或空气)由一个或更多个热交换器提供。
可选地，提供回收的voc流的一个或更多个油储存罐包括被提供覆盖气体的一个或更多个油储存罐。
本发明还提供了一种用于提供在油储存罐中使用的覆盖气体的装置，该装置包括压缩的voc的供应器、用于加热压缩的voc的加热器和用于降低压缩的voc的压力的减压系统。
本发明还提供了一种从一个或更多个油储存罐回收和使用voc的方法，该方法至少包括以下步骤:
(a)将来自所述一个或更多个油储存罐的voc回收为回收的voc流；
(b)压缩所述回收的voc流以提供压缩的回收的voc流；
(c)分离压缩的回收的voc流，以至少提供lvoc流和未冷凝的voc流；
(d)压缩未冷凝的voc流，以提供压缩的voc流；
(e)加热所述压缩的voc流的至少一部分，以提供较暖的压缩的voc流；
(f)降低所述较暖的压缩的voc的压力，以提供减压的voc流；和
(g)将减压的voc流作为覆盖气体提供给一个或更多个油储存罐。
可选地，从一个或更多个油储存罐回收voc在油储存罐装载油时发生，并且减压的voc流作为覆盖气体提供在油储存罐排空油时发生。
可选地，该方法还包括以下步骤：加热至少一部分lvoc流以提供较暖的lvoc流；降低较暖的lvoc流的压力以提供减压的voc流；以及将减压的voc流作为另外的覆盖气体提供给一个或更多个油储存罐。
本发明还提供了一种用于从一个或更多个油储存罐中回收和使用voc的装置，该装置至少包括：
(a)一个或更多个管道，其能够将来自所述一个或更多个油储存罐的voc回收为回收的voc流；
(b)一个或更多个第一压缩机，其能够压缩所述回收的voc流，以提供压缩的回收的voc流；
(c)一个或更多个分离器，其能够分离所述压缩的回收的voc流，以至少提供lvoc流和未冷凝的voc流；
(d)一个或更多个第二压缩机，其能够压缩所述未冷凝的voc流，以提供压缩的voc流；
(e)一个或更多个加热器，其能够加热所述压缩的voc流的至少一部分，以提供较暖的压缩的voc流；
(f)一个或更多个减压器，其能够降低所述较暖的压缩的voc的压力，以提供减压的voc流；和
(g)能够将所述减压的voc流作为覆盖气体提供给一个或更多个油储存罐的一个或更多个管道。
可选地，该装置还包括能够在步骤(e)之前储存压缩的voc流的一个或更多个储存罐。
可选地，所述装置还包括能够储存lvoc流的一个或更多个储存罐。
可选地，该装置还包括：一个或更多个加热器，其能够加热lvoc流的至少一部分，以提供较暖的lvoc流；和一个或更多个减压器，其能够降低较暖的lvoc的压力，以提供减压voc流；以及一个或更多个管道，其能够将减压的voc流作为另外的覆盖气体提供给一个或更多个油储存罐。
可选地，该装置还包括能够将供应的惰性气体作为覆盖气体向一个或多个油储存罐提供的一个或更多个管道。
可选地，该装置布置在海船上，在石油平台上，在浮式储存和卸载(fso)单元上或在浮式生产储存和卸载(fpso)单元上。
本发明提供了一种将油或油产品(包括原油)装载到一个或更多个油储存罐中和从一个或更多个油储存罐卸载油或油产品的方法，该方法至少包括以下步骤：
(a)将所述油或油产品装载到所述一个或更多个油储存罐中；
(b)将来自所述一个或多个油储存罐的voc回收为回收的voc流；
(c)压缩所述回收的voc流，以提供压缩的回收的voc流；
(d)分离压缩的回收的voc流以至少提供lvoc流和未冷凝的voc流；
(e)将所述lvoc流储存在一个或更多个lvoc储存罐中；
(f)压缩所述未冷凝的voc流，以提供压缩的voc流；
(g)将所述压缩的voc储存在一个或更多个压缩的voc储存罐中；
(h)从所述一个或更多个油储存罐卸载所述油或油产品；
(i)加热所述压缩的voc流的至少一部分，以提供较暖的压缩的voc流；
(j)降低所述较暖的压缩的voc的压力，以提供减压的voc流；和
(k)将所述减压的voc流作为覆盖气体提供给一个或更多个油储存罐。
可选地，该方法还包括以下步骤：加热至少一部分lvoc流以提供较暖的lvoc流；降低较暖的lvoc流的压力以提供减压的voc流；以及将减压的voc流作为另外的覆盖气体提供给一个或更多个油储存罐。
可选地，本发明的方法在诸如原油运输船的船上，或者在诸如石油平台的海上设施上，或者在浮式储存和卸载(fso)单元上，或者在浮式生产储存和卸载(fpso)单元上执行。
可选地，本发明的方法中的油储存罐是包括以下的组中的一个：包括原油运输船的海船的货罐；包括石油平台的海上设施上的油储存罐；浮式储存和卸载(fso)单元上的油储存罐；浮式生产储存和卸载(fpso)单元上的油储存罐；或陆基石油处理设备中的油储存罐。
本发明提供一种减少或防止覆盖气体再吸收到油储存罐中的油中的方法，该方法以下步骤：将压缩的voc作为油储存罐中覆盖气体的源使用。
本发明提供一种减少由油储存罐中的油生成voc的方法，该方法包括以下步骤：将压缩的voc作为油储存罐中的覆盖气体的源使用。
本发明提供一种减少将惰性气体作为油储存罐中的覆盖气体使用的方法，该方法包括以下步骤：将压缩的voc作为油储存罐中的覆盖气体的源使用。
本发明提供一种voc回收设备，该voc回收设备包括将压缩的voc作为油储存罐中的覆盖气体的源使用。
本发明提供了一种综合设计具有至少一个油储存罐的船的方法，该方法包括以下步骤：
选择用于在船内使用的一个或更多个油罐；
选择第一管道，用于将来自一个或更多个油储存罐的voc回收为回收的voc流；
选择用于压缩所述回收的voc流的一个或更多个压缩机，以提供压缩的回收的voc流；
选择用于分离压缩的回收的voc流的分离器，以至少提供lvoc流和未冷凝的voc流；
选择用于压缩所述未冷凝的voc流的一个或更多个压缩机，以提供压缩的voc流；
选择用于加热所述压缩的voc流的至少一部分的一个或更多个加热器，以提供较暖的压缩的voc流；
选择一个或更多个减压器以降低所述较暖的压缩的voc的压力，以提供减压的voc流；和
选择第二管道，以将所述减压的voc流提供给一个或更多个油储存罐。
本发明提供了一种设计将压缩的voc作为船上的油储存罐中的覆盖气体的源交互使用的方法，该方法包括以下步骤：
设计船，其包括：
选择用于在船内使用的一个或更多个油罐；
选择第一管道，用于将来自一个或更多个油储存罐的voc回收为回收的voc流；
选择用于压缩所述回收的voc流的一个或更多个压缩机，以提供压缩的回收的voc流；
选择用于分离压缩的回收的voc流的分离器，以至少提供lvoc流和未冷凝的voc流；
选择用于压缩所述未冷凝的voc流的一个或更多个压缩机，以提供压缩的voc流；
选择用于加热所述压缩的voc流的至少一部分的一个或更多个加热器，以提供较暖的压缩的voc流；
选择一个或更多个减压器以降低所述较暖的压缩的voc的压力，以提供减压的voc流；和
选择第二管道，以将所述减压的voc流提供给一个或更多个油储存罐。
本发明提供了一种设计用于在油储存罐中将压缩的voc作为覆盖气体的源提供的工艺的方法，该方法包括与本文所述的相同或类似的步骤。
如本文所讨论的设计方法可以结合计算机辅助过程，用于将相关的操作装备(operationalequipment)和控制器结合到整个船构造中，并且可以将相关的成本、操作能力参数结合到方法论和设计中。本文描述的方法可以编码到适于在计算机上读取和处理的介质上。例如，执行本文描述的方法的代码可以被编码到磁性介质或光学介质上，其可以由个人或大型计算机读取并可以复制到个人或大型计算机。然后可以由使用这种个人或大型计算机的设计工程师来执行所述方法。
附图说明
参考下面的详细描述以及附图的图1，可以更好地理解本发明，图1描述了本发明的方法的示意图。
本发明可与任何合适的油储存罐一起使用，所述油储存罐包括：船(例如，原油运输船、穿梭运输船等)的货罐；诸如石油平台的海上设施上的油储存罐；浮式储存和卸载(fso)单元上的油储存罐；浮式生产储存和卸载(fpso)单元上的油储存罐；或者与陆基石油处理设备一起使用的油储存罐。
原油油轮可以在从仅具有一个油罐到具有多个油储存罐的范围内。
本文中所使用的术语“油储存罐”可涉及多于一个油储存罐，并且本发明不限于所述油罐或每个油罐的数量或性质，或者其位置。
术语挥发性有机化合物或voc在本领域中是已知的，并且通常包括包含以下的组中的至少两种或更多种：甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、丁烷、异戊烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷和原油自然地释放的其它烃。
术语“液化挥发性有机化合物”或lvoc包括以下这些voc：这些voc可通过增压至5barg以上(例如，在10barg-25barg的范围内)和冷却至40℃以下(例如，在5℃-37℃的范围内)而液化，以提供冷凝或冷凝的液体，冷凝或冷凝的液体可在环境温度下在10barg-25barg的条件下储存。
术语“压缩的挥发性有机化合物”或“压缩的voc”包括那些不是lvoc的voc，例如那些不能通过对从油储存罐回收的voc进行增压和冷却步骤来液化而提供lvoc的voc。例如，压缩的voc可以是那些通过在5barg以上的增压和在40℃以下的冷却而保持未冷凝的voc。
参照图1，示出了油储存罐25。当油储存罐25(在陆地上、在船或海上设施上)装载原油时，罐中的蒸气从罐25转移。根据罐中的初始条件(例如，压力、温度和蒸气成分)，也可产生另外的蒸气。这种合并的转移的和另外产生的蒸气从油储存罐25被移除，以便将储存罐保持低压。
这种合并的蒸气通常是惰性气体和挥发性有机化合物(下文称为“voc”)的混合物，可选地具有一些水蒸气。大多数voc在罐被装载时生成，因为装载转移了大量气体，并且在没有富烃覆盖层的情况下，产生甚至更多的voc。
经由管道12移除该合并的蒸气，以便在油储存罐25中保持低压。合并的蒸气由一个或更多个气体压缩机1压缩到例如25barg的压力。
然后，压缩的蒸气在热交换器2中冷却，热交换器2可设置有冷却剂，例如海水，在热交换器2中通过冷凝来产生lvoc。根据管道12中蒸气的成分，也可能产生一些液态水。
然而，根据增压和冷却的条件，通常有一部分voc保持未冷凝，并因此保持为未冷凝的蒸气。
lvoc、任何水和未冷凝的蒸气都可以通过管道14进入合适的分离器，例如三相分离器3。在分离器3中，水可以通过第一出口移除，并且经由管道26传送到别处。lvoc从分离器3的另一个下部出口通过，并且经由另一管道15到合适的lvoc储存罐4。
未冷凝的蒸气可以从分离器3的上部出口出来，并通过管道18进入压缩机5，在压缩机5中，未冷凝的蒸气被压缩到更高的压力(通常大于100barg或200barg，例如250barg)以产生压缩的voc流。
可选地，未冷凝的蒸气的一部分可以从分离器3出来并直接进入lvoc储存罐4。
此外可选地，lvoc储存罐4中的未冷凝的蒸气的一部分可以经由管道22从lvoc储存罐4传送到压缩机5。
压缩的voc流可以经由管道19传送到压缩的voc储存罐6。压缩的voc包括在与lvoc相同的条件下不能被液化的较轻的组分(通常主要是氮气、甲烷和乙烷)。
因此，在装载油储存罐25期间，生成lvoc和压缩的voc。一旦完成将油装载到油储存罐25中，这通常就停止。这在压缩的voc罐6中提供了准备好使用的压缩的voc的供应器，并且在lvoc储存罐4中提供了lvoc的供应器。
作为单独的阶段，通常在一段时间之后，油储存罐25经历部分的或完全的卸载或排空操作。此时，压缩的voc和可选的任何所需的lvoc可用于在油储存罐25中供应新的覆盖气体。
从某种意义上来讲，本发明是两步式工艺，第一步是在装载油储存罐期间产生压缩的voc和lvoc，并且第二步是在卸载油储存罐期间使用压缩的voc作为要供应到油储存罐的覆盖气体的源。该工艺可以与任何还需要将lvoc作为覆盖气体的使用相关联。
当需要用作覆盖气体的源时，压缩的voc储存罐6中的压缩的voc可以经由管道21提供给voc加热器7和减压系统或减压器8，以便产生可以作为覆盖气体提供到油储存罐25中的低压流，以在油储存罐25中促进或保持正压。
替代地，管道21中的压缩的voc流可以首先经历压力下降或减小，并且然后经历加热。
由于由压缩的voc流提供的覆盖气体包括高比例的轻质烃组分，因此其通常较少被吸收到随后装载到油储存罐25中的油中。这可能部分地取决于生成voc的相关储存罐中的油的组成，以及下一次装载到相关的储存罐中的油的组成，但是假定组成中的任何差异具有足够小的变化。
在使用压缩的voc作为初始覆盖气体的源之后，如果在油储存罐25中需要任何另外的覆盖气体，则来自lvoc储存罐4的供应的lvoc可以被蒸发并经由管道20传送，以在lvoc加热器9中被加热或蒸发，随后经由减压装置10，以便为油储存罐25提供另外的覆盖气体。
通过引入一定量的惰性气体11(可选地来自氮气发生器，可能来自燃烧型惰性气体发生器)，可以提供在油储存罐25中或预期在油储存罐25中的任何另外的不足的覆盖气体，惰性气体11可以引入管道20的后半部分中(或引入到减压的voc管道的后半部分中)以提供平衡。
通过首先将由压缩的voc提供的轻质烃组分引入油储存罐25中，然后随后通过引入任何所需要供应的lvoc，油储存罐25的蒸气空间中的气体成分保持在其可能的最轻质的烃定义下，从而最小化或防止覆盖气体再吸收到原油中。在将轻质组分作为压缩的voc回收时，以及在上述顺序(在回收压缩的voc之后回收lvoc)中，在罐中产生的voc减少，随后的蒸气回收更容易，惰性气体的使用最小化，并且防止蒸气从原油罐排出。
本发明使用压缩的voc作为覆盖气体的源，可选地使用lvoc作为另外的覆盖气体的源。压缩的voc和lvoc两者都可以来源于从需要覆盖气体的相同的油储存罐回收的voc，可选地在使油储存罐装载和卸载油或油产品之间，储存在合适的储存罐中。
本发明被设计成，在从油储存罐卸载期间，实现产生很少的voc或不产生voc，或者来自覆盖气体的voc很少或不(再)吸收到油中。例如，本发明能够实现以下步骤：
-用标称值例如120,000m3的原油填充一个或更多个油储存罐，
-由此将120,000m3的蒸气从油储存罐中转移；
-完全地将这种蒸气捕获为压缩的voc和可选的一些lvoc，并且然后
-排放120,000m3的油，以及
-完全地或基本上用来源于所生成的压缩的voc和可选的lvoc的相同的120,000m3的蒸气替换该体积。
本发明还能够防止或基本上减少捕获的voc再吸收到储存的油中。这意味着在油排放期间更少(并且可能不)添加任何额外的惰性气体，并且下一次油装载到油储存罐中开始于具有烃含量非常高的罐气氛，由此防止在下一次油装载期间形成另外的voc。