NO179784B - Oljefrakt - Google Patents

Description

Teknisk område

Foreliggende oppfinnelse omhandler fremgangsmåte for lasting- og lossing av tankskip for transport av rå mine-ralolje/petroleumsprodukter, i det følgende omtalt som olje, fremgangsmåte for transport av olje i tankskip, samt et rør- og ventilsystem ved tankskip for utførelse av fremgangsmåtene.

Teknikkens stilling

Frakt av olje ved hjelp av tankskip består hovedsakelig av fire operasjoner; lasting av olje inn tankskipets lastetanker ved forsyningsstedet, transport av olje fra forsyningssted til leveringssted, lossing av olje fra tankskipets lastetanker ved leveringsstedet og ballastreise, dvs. en reise hvor tankskipet ikke frakter olje, fra leveringssted tilbake til et forsyningssted.

Dagens fremgangsmåter for lasting og lossing av olje kan resultere i tap av olje og store påkjenninger på miljøet ved at deler av oljen omdannes til gass som blir skjøvet ut i atmosfæren. Ved begynnende lasting av olje inn i tanskip-ets lastetanker, leveres oljen med et høyt trykk til tanker med et lavere trykk. Disse tankene er før lasting vanligvis fylt med gasser med lavt trykk og lav konsentrasjon av hydrokarboner, i det følgende omtalt som HC, og oljen vil derfor gasse for å nå en kombinasjon av trykk og HC-konsentrasjon som gir metning ved den angjeldende temperatur i oljen.

Ved lossing av olje fra lastetankene vil oljen ved hjelp av pumper forlate tankene via rørledninger ved bunnen av disse. Dette medfører at oljen kommer i bevegelse samt at volumet over lasten øker og trykket over oljen faller. Oljen vil derved avgi HC-gass inntil metningstrykket er nådd. Når trykket faller under en bestemt verdi, vil ventiler ved toppen av tanken åpne og nøytralgass eller luft tilføres, og det vil over oljen befinne seg en gassblanding med et lavt overtrykk. Denne vekselvirkningen mellom trykkfall, avgassing av oljen og innføring av nøytralgass eller luft vil fortsette under hele lossingen, og ved endt lossing vil det kunne være avgitt relativt store mengder HC-gass til tankatmosfæren. Mengden vil være avhengig av oljens fordampningsegenskaper og oljegassens metningstrykk ved angjeldende temperatur.

Fra US patent nr. 4.233.922 er det kjent en fremgangsmåte for lasting og lossing av et tankskip som gir redusert utslipp av hydrokarbondamper til omgivelsene i bebodde områder. Under lossing blir tankskipets tanker som losses fylt med gass som fortrenges fra tanken på land som fylles. Under lasting blir gass fortrengt fra tankskipets tanker overført til tanker på land eller andre rom i tankskipet. Den fortrengte gass kan gjenvinnes eller slippes ut til havs.

Avgassing av olje kan også være et problem under transportreisen. Av hensyn til en eventuell ekspansjon av oljen underveis, fylles lastetankene vanligvis opp til 98% av lastekapasiteten. Under transport vil tankskipets bevegel-ser forplante seg til oljen. De stadige bevegelsene ved oljens overflate sammen med trykksvingninger i det gassfylte rommet over lasten, vil gjøre at oljen til stadighet vil kunne avgi gasser til den frie luft utenfor tankskipet ved at gasstrykket overstiger innstillingstrykket ved de trykk/vakuum-ventiler som vanligvis er anordnet ved toppen av tankene.

Et annet problem ved transportreisen kan være store oljeutslipp som følge av en eventuell grunnstøting. Forut for grunnstøtingen av et fullastet tankskip vil trykket ved innsiden av tankbunnen være større en trykket fra utsiden; det eksisterer en hydrostatisk trykkdifferanse. Når det som følge av grunnstøtingen dannes en revne i bunnen, vil det renne ut olje fra tankene inntil trykket ved innsiden av bunnen er lik trykket fra utsiden; det er opprettet en hydrostatisk likevekt ved bunnen. Denne likevekten vil være etablert når oljens overflate har sunket til et nivå tilsvarende den hydrostatiske trykkdifferanse som eksisterer ved tankbunnen forut for grunnstøtingen pluss den utvendige trykkreduksjon som følger av at skipets dyptgående vil reduseres når det strømmer olje ut av lastetankene. Dersom det gassfylte rommet over lasten står i forbindelse med atmosfæren, vil det ved etablering av den hydrostatiske likevekt ved bunnen av lastetanken eksistere et tilnærmet atmosfæretrykk over lastflaten og man får maksimalt oljeutslipp. Imidlertid kan utslippet av last reduseres ved å utnytte reduskjon av væskenivået i tanken til å etablere et undertrykk mellom væskeoverflaten og tanktaket. Undertrykket som således kan etableres vil begrenses av tankens styrke samt av oljens fordampningsegenskaper. Ekspansjonen av blandingen av nøytralgass og HC-gass over lastflaten kan beregnes etter tilstandslikningen for ideelle gasser som sier at produktet av trykk og volum er konstant. For nevnte gassblanding antas dette å være tilnærmet riktig.

Dersom volum av- og trykket i rommet over lasten uttrykkes som henholdsvis V og p, kan volumendringen AV uttrykkes som

Forutsatt at man utnytter nevnte undertrykksmetode fremgår det at volumet AV av den oljen som presses ut av tanken vil øke med økende størrelse av det gassvolum V0 som forut for utslippet befinner seg over tanken. Med lastetanker på opptil 50.000 m<3> og en fyllingsgrad på 98%, vil dette volum V0 ikke være ubetydelig.

Kort redegjørelse for oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse søker å imøtegå de ovenfor nevnte problemer forbundet med lasting, lossing og transport av olje i tankskip.

Oppfinnelsen tilveiebringer således en fremgangsmåte for lossing av et tankskip for transport av olje, hvilket tankskip omfatter lastetanker og slop/lastetanker, hvilke tanker omfatter en tankluke med stigerør og trykk/vakuum ventiler ved toppen av tankene, idet tankskipet videre omfatter et første rørsystem for nøytralgass som står i forbindelse med tankene via ventiler, og et andre rørsy-stem, idet oljen forut for lossingen befinner seg i en eller flere av tankene og under lossingen forlater en eller flere tanker av gangen ved bunnen av disse, hvor det karakteristiske er at lossingen av en første tank utføres samtidig som en atmosfære av hovedsakelig mettet hydrokarbonholdig gass opprettholdes i tanken, hvorpå en andre tank losses samtidig med at den mettede hydrokarbonholdige gass overføres fra den første tank til den andre tank over oljen i denne. Oppfinnelsen tilveiebringer også en fremgangsmåte for lasting av et tankskip for transport av olje, hvilket tankskip omfatter lastetanker og slop/lastetanker, og der hver tank omfatter en tankluke med stigerør og trykk/vakuum ventiler ved toppen av tankene, idet tankskipet videre omfatter et første rørsystem for nøytralgass som står i forbindelse med tankene via ventiler, og et andre rørsy-stem, idet oljen under lastingen føres inn i nevnte lastetanker ved bunnen av disse, hvor det karakteristiske er at lastingen av en første tank utføres samtidig som oljens overflate i denne tank holdes i kontakt med en atmosfære av hovedsakelig mettet hydrokarbonholdig gass, idet den mettede hydrokarbonholdige gass som fortrenges fra tanken blir overført til bunnen av en andre tank som skal lastes i neste omgang.

Ifølge oppfinnelsen motvirkes ulempene ved kjente fremgangsmåter for lasting og lossing ved at lastetankene lastes eller losses for olje samtidig som oljen holdes i kontakt med en hovedsakelig mettet HC-gass. Dette gjøres ved at den HC-gass som utvikles under lasting eller lossing, tas vare på for siden å benyttes ved ytterligere lasting eller lossing ifølge oppfinnelsen.

Oppfinnelsen tilveiebringer også et rør- og ventilsystem ved tankskip for transport av olje, hvilket tankskip omfatter lastetanker og slop/lastetanker, der tankene hver omfatter en tankbunn, et tankdekk og en tankluke med stigerør og trykk/vakuum ventiler ved toppen av tankene, idet tankskipet videre omfatter et første rørsystem for nøytralgass som står i forbindelse med tankene via ventiler, og et andre rørsystem, hvor det karakteristiske er at det i tillegg er anordnet et samlerør som via rør danner forbindelse med tankene, idet rørene ender nær bunnen av tankene og er forsynt med ventiler, at stigerørene med ventiler rager inn i samlerøret, og at det i tillegg er anordnet ventiler for regulering av en forbindelse mellom samlerør og rørsystemet for nøytralgass.

Ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen, fylles tankene helt opp slik at oljen står inne i tankluker og stigerør som befinner seg ved toppen av tankene. Derved oppnås det at gassvolumet over lasten før en eventuell grunnstøting er tilnærmet lik null, og følgelig oppnås det nødvendige undertrykk over lasten for etablering av hydrostatisk balanse med et minimalt utslipp av last.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av de ved-føyde patentkrav.

Figurbeskrivelse

Figurene 1a og 1b illustrerer henholdsvis et vertikalt og et horisontalt snitt av et tankskip. Figur 2 viser skjematisk et rør- og ventilsystem ved tankskip ifølge oppfinnelsen. Figur 3 viser skjematisk innholdet i en del av tankskipet etter tankrengjøring. Figur 4a og 4b viser skjematisk innholdet i en del av tankskipet ved to forskjellige stadier av lossing ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen. Figur 5a og 5b viser skjematisk innholdet i en del av tankskipet ved to forskjellige stadier av lossing ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen. Figur 6a og 6b viser skjematisk innholdet i en del av tankskipet ved to forskjellige stadier av lasting ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen. Figur 7a, 7b og 7c viser skjematisk innholdet i en del av tankskipet 1 ved tre forskjellige stadier av lossing ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen. Figur 8 viser et vertikalt snitt av tankskipet med rør- og ventilsystem ifølge oppfinnelsen langs linjen I-l i figur 1b. Figurene 9a og 9b viser et vertikalt snitt av deler av en alternativ utførelsesform av rør- og ventilsystemet.

Utførelseseksempler

Figur 1b viser et horisontalt snitt av et tankskip 1 forsynt med lastetanker 2, ballasttanker 3 og slop-/lastetanker (S/L-tanker) 4. Ballasttankene 3 benyttes til ballast under ballastreisene og er tomme under transport-reisene. S/L-tankene 4 benyttes til last under transport-reisene, og vil dersom det utføres en tankrengjøring med vann etter lossing av oljen inneholde en blanding av olje og vann under ballastreisen. Lengden 5 angir lasteseksjon-ens totale lengde.

Figur 2 viser i snitt en del av et rør- og ventilsystem ifølge oppfinnelsen, hvilket system er anordnet på tankskipets 1 tankdekk 25 og omfatter et samlerør 6 som via et rør 16 med ventil 15 danner en forbindelse med et vanlig standard rørsystem 8 for nøytralgass. Avhengig av innstil-lingen til ventilene 15, vil det fritt kunne strømme gass mellom samlerøret 6 og rørsystemet 8 for nøytralgass. Samlerøret 6 står i forbindelse med lastetanker 2a,2b og sloptanker 4 gjennom rør 7 med ventil 14, og det vil forstås at når ventilene 14 står i åpen stilling danner samlerør 6 og rørene 7 en åpen forbindelse mellom lastetanker 2a,2b og sloptanker 4.

Lastetankene 2a,2b og sloptankene 4 har hver sin tankluke 10 som står i forbindelse med samlerøret 6 og rørsystemet 8 for nøytralgass gjennom henholdsvis stigerør 11 med tilhørende trykk/vakuum ventiler 12P,12V og ventil 13. Ventilene 12P,12V kan enten tvangsstyres til åpning/lukking eller stilles inn slik at de åpner for innstrømning av gass gjennom ventil 12V til tankene 2a,2b,4 ved et bestemt undertrykk, og åpner for utstrømming av gass gjennom ventil 12P fra tankene 2a,2b,4 ved et bestemt overtrykk. Nevnte tvangsstyring kan være manuell eller automatisk.

Størrelsen av nevnte undertrykk/overtrykk vil være begrenset av hva tankdekket 25 er dimensjonert for å tåle. Ventilene 13 kan enten tvangsstyres til åpning/lukking, eller stilles inn slik at de styres av trykket i tankene 2a,2b,4 og en føler som måler konsentrasjonen av HC-gass i tankene. I det sistnevnte tilfellet vil ventilen åpne når trykket i tanken overstiger en forhåndsinnstilt verdi, fortrinnsvis samme verdi som åpningstrykket for ventilene 12P, under forutsetning av at konsentrasjonen av HC-gass befinner seg under et bestemt nivå. Når HC-konsentrasjonen overstiger dette nivået, stenges ventilen 13. Ventilene 14, 15, 17 og 18 kan tvangsstyres til å stå i enten åpen eller lukket stilling. Via ventiler og rør 21 kan HC-gass om nødvendig fraktes fra tankene 2a,2b,4 til et eventuelt og ikke vist gjenvinningsanlegg. Ventilene 19 og 20 kan tavngsstilles til enten åpen eller lukket stilling, og regulerer gasstrøm fra rør- og ventilsystemet til henholdsvis ballasttanker 3 og atmosfæren. Ved toppen av tankene 2a,2b,4 er det anordnet ytterligere ventiler 23 som danner forbindelse med et rørsystem 9, som rager ned i S/L-tankene 4, og der er tilknyttet en pumpe 22 for transportering av olje fra S/L-tankene 4 til lastetankene 2a,2b. Figurene 3-7 viser innholdet i rør- og ventilsystemet og tankene 2a,2b,4 i figur 2 ved forskjellige stadier av lossing og lasting. Av hensyn til oversiktlighet, er ikke disse figurene forsynt med henvisningstall og må derfor ses i sammenheng med figur 2 under den videre lesning. Figur 8 viser et vertikal-snitt av tankskipet 1 langs linjen I-l i figur 1. Av hensyn til oversiktlighet er det kun deler av rør- og ventilsystemet som er tatt med, og av samme årsak er trykk/vakuum ventilene 12P,12V kun tegnet som en ventil 12P/V. De tre lastetankene 2 har hver sin tankluke 10 ved toppen av tankene. Figuren illustrerer også en utførelsesform av rør- og ventilsystemet ifølge oppfinnelsen der samlerøret 6 omfatter tre parallelle rør som er forbundet på tvers via forbindelsesrør. Stigerørene 11 rager inn i samlerøret 6, idet kommunikasjon mellom stigerør 11 og samlerør 6 reguleres ved ventilene 12P,12V. Skipets dyptgående 28, lastenivå 29 ifølge kjent teknikk, tankhøyde 30, lastenivå 31 ifølge oppfinnelsen og bredde 32 av den midtre lastetanken 2 vil nedenfor inngå i de beregninger som legges til grunn for en illustrasjon av hvilke fordeler mht. til den utslippsreduksjon som oppnås ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen. Figurene 9a og 9b viser deler av en alternativ utførelses-form av rør- og ventilsystemet. Lastetankene 2 er i dette tilfelle forsynt med et mellomdekk 34 av kjent type, og tankene 2 er på denne måten delt inn i to tanker. Hver lastetank 2 har derfor to stigerør 11 med tilhørende trykk/vakuumventil 12P,12V; et stigerør 11 strekker seg fra tankluken 10 og inn i samlerøret 6, mens det andre stigerøret 11 strekker seg fra den nedre delen av tanken 2 og inn i samlerøret 6. Kommunikasjon mellom den nedre og den øvre del av tanken 2 reguleres gjennom ventiler 33. Av hensyn til oversiktlighet er kun de deler som skiller seg fra den utførelsesform som er illustrert i figur 2 illustrert i figurene 9a og 9b, og av samme årsak er trykk/vakuum ventilene 12P,12V kun tegnet som en ventil 12P/V.

Under den videre beskrivelse vil det knyttes bokstaver a, b eller c til enkelte henvisningstall. Disse bokstavene henviser henholdsvis til tankene 2a, 2b og 4.

Fremgangsmåte for lossing når råolje føres i lastetankene vil vanligvis innebære at det først utføres en tankvasking ved hjelp av den transporterte oljen som vaskemiddel. En slik tankvasking, også omtalt som "crude oil washing", kan utføres for et sett bestående av f.eks. to lastetanker for hver lossing, og denne tankvaskingen kan f.eks. utføres som forklart i det følgende: Lossing av S/L-tankene 4 og de lastetanker 2a som skal vaskes med olje begynner først. Lastetankene 2a tømmes for noe last slik at tankvasking kan starte øverst i disse tankene. S/L-tankene 4 er utstyrt med ikke viste organer for oppvarming av oljen, og oppvarmet olje fra S/L-tankene 4 losses via ikke viste spyleapparater i lastetankene 2a. Oppvarmingen av oljen øker vaskeeffekten. Under vaskingen mettes tankatmosfæren med HC-gass i lastetankene 2a samtidig som temperaturen på oljen i S/L-tankene 4 holdes så høy at gassatmosfæren i disse tankene har et overtrykk relativt det utvendige atmosfæretrykket. Under hele denne prosessen vil det finne sted en utvikling av HC-gass som følge av vaskingen med olje samtidig som volumet over lastoverflaten i tankene 2a, 4 øker. Når tankvaskingen er over, vil de vaskede lastetankene 2a og S/L-tankene 4 være tomme for olje, og disse tankene vil, sammen med samlerøret 6, være fylt med en mettet HC-gass med en marginal innblanding av nøytralgass, slik som illustrert i figur 3.

Med utgangspunkt i det tankbildet som eksisterer etter tankvasking, se figur 3, blir ifølge en foretrukket utfør-elsesform av oppfinnelsen et neste sett av tanker 2b losset samtidig med at mettet HC-gass føres inn over lasten i disse tankene. Ventilene 14a er nå åpnet slik at det ved åpning av ventilene 12bP eksisterer en åpen forbindelse mellom lastetankene 2a og lastetankene 2b via samlerøret 6. Ventilene 13a er åpnet, og når tankene 2b losses vil nøytralgass som tilføres lastetankene 2a fra skipets nøytralgassanlegg (ikke vist) via rørsystemet 8, de åpne ventilene 13a og tanklukene 10a presse mettet HC-gass til det økende rommet over lasten i lastetanker 2b via rørene 7a og samlerøret 6. Figurene 4a og 4b viser situasjonen ved henholdsvis nylig påbegynt- og fullendt lossing av tankene 2b. De resterende sett av tanker losses deretter i sekvens etter den fremgangsmåte som er beskrevet for tankene 2b. Når hele skipet er losset, vil det sist lossede sett av lastetanker 2 og S/L-tankene 4 være fylt med mettet HC-gass med en marginal innblanding av nøytralgass, mens de resterende sett av lastetanker 2 er fylt med nøytralgass med en marginal innblanding av HC-gass.

Med utgangspunkt i det tankbildet som eksisterer etter tankvasking, se figur 3, vil nå en annen foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen for lossing av olje bli forklart. Under den forutsetning at lastetankene 2b er fylt opp til under 100% av tankhøyden, fortrinnsvis 98%, slik som antydet i figur 3, vil det forut for lossing av de resterende lastetanker befinne seg et sjikt av ren mettet HC-gass nærmest over lasteoverflaten pluss en ikke antenn-bar blanding av HC-gass og nøytralgass over dette sjikt. Samtidig med at lastetankene 2b losses, føres det på en kontrollert måte nøytralgass fra skipets nøytralgassanlegg (ikke vist) inn i volumet over lastoverflaten via rørsy-stemet 8 for nøytralgass, ventilene 13b som er tvangsstyrt til åpning og tanklukene 10b slik at sjiktet av ren HC-gass ligger over lastoverflaten når oljen føres ut av tankene 2b. Under lossingen vil lasten derfor avgi ingen eller minimalt med HC-gass siden oljeflaten hele tiden holdes i kontakt med mettet HC-gass. De resterende sett av lastetanker losses på samme måte som tankene 2b, og ved avslut-tet lossing vil det ved bunnen av de lastetanker som innledningsvis ikke ble vasket, befinne seg et lag av mettet HC-gass, mens resten av volumet i disse tankene 2b hovedsakelig inneholder nøytralgass. Figurene 4a og 4b viser situasjonen ved henholdsvis nylig påbegynt- og fullendt lossing av tankene 2b. Som det senere vil fremgå av beskrivelse av fremgangsmåte for lasting, kan det være hensiktsmessig å laste tankene 2 helt opp til ventilene 12P,12V. Det vil si at tankene 2 lastes med en fyllingsgrad på tilnærmet 100%. Den samme fremgangsmåten for lossing av tankene 2b kan imidlertid også anvendes i dette tilfellet, kun med den forskjell at ventilene 13b innledningsvis holdes lukket inntil noe av lasten er losset, dvs. til et nivå under disse ventilene. Det vil derved kunne finne sted en avgassing av olje i røret 11b og tankluker 10b før ventil 12aV åpnes, og det dannes over lasten et sjikt av mettet HC-gass. Etter dette åpnes ventilene 13b, og resten av lossingen foregår som beskrevet ovenfor.

Med utgangspunkt i det tankbildet som eksisterer etter gjennomføring av en av de ovenfor nevnte fremgangsmåter for lossing av S/L-tanker 4 og lastetanker 2, dvs. slik som illustrert i figur 4b eller 5b, skal nå en fremgangsmåte for lasting av tankskipet 1 forklares nærmere. Lastingen starter ved at de tanker som ble losset sist lastes først. Nå med utgangspunkt i figur 4b og med den antagelse at tankene 2b ble losset sist, starter lastingen parallelt ved bunnen av tankene 2b. Den innkommende oljen vil her møte på en atmosfære av mettet HC-gass, se figur 6a, og avgassing av olje vil begrenses/forhindres. Oljen vil skyve HC-gassen oppover i tankene 2b, inn i samlerøret 6 via tankluke 10b og ventil 12bP når trykket over den innkomne lasten overstiger ventilens 12bP forhåndsinnstilte åpningstrykk. Som det fremgår av figur 6a, vil nå den mettede HC-gassen strømme inn i tankene 2a fra samlerøret 6 via åpen ventil 14a og røret 7a til bunnen av disse, og HC-gassen vil presse nøytralgassen ut av tankene 2a via tanklukene 10a og ventilene 13a som nå holdes åpne, og videre inn i rørsy-stemet 8 for nøytralgass. Figur 6b viser situasjonen ved fullendt lasting av tanksettet 2b. Tankene 2a vil nå stå fulle av mettet HC-gass med en marginal innblanding av nøytralgass, og disse tankene vil nå utgjøre de neste tanker som lastes. Lastetankene 2b er i dette tilfellet fylt opp til noe under 100%, fortrinnsvis 98%, av tankenes kapasitet for å sikre et ekspansjonsvolum for oljen under transportreisen. Lasting av disse og de resterende sett av tanker følger samme fremgangsmåte som for tankene 2b.

Samtidig med at det siste sett av tanker 2 lastes, kan om ønskelig den mettede HC-gassen føres fra disse tankene via rørsystemet 21 til et gjenvinningsanlegg (ikke vist) for HC-gass, hvilket gjenvinningsanlegg enten befinner seg på selve tankskipet 1 eller på land. Dersom anlegget befinner seg på land, kan den mettede HC-gassen mellomlagres før den behandles for gjenvinning. I motsatt tilfelle må HC-gassen behandles fortløpende etter hvert som den skyves ut av tanken. Økonomiske interesser tilsier at lastingen bør utføres så raskt som mulig, og dette vil derfor kunne stille urimelige krav til kapasiteten av et slikt gjenvin-

ningsanlegg.

I det følgende skal en alternativ fremgangsmåte for lasting av tankskipet 1 forklares nærmere. Denne fremgangsmåte har som formål å fremskaffe en betydelig økning av tilgjengelig tid for behandling av den HC-gass som befinner seg i tankene etter lossing, idet behandlingen finner sted i et gjenvinningsanlegg om bord i skipet, samtidig som den totale lossetiden ikke økes nevneverdig i forhold til den ovenfor beskrevne fremgangsmåte for lasting.

Med utgangspunkt i det tankbildet som eksisterer etter lossing ifølge den først beskrevne fremgangsmåte for lossing, slik det er illustrert i figur 4b, starter lastingen ved at olje lastes inn i S/L-tankene 4. Trykket i HC-gassen i S/L-tankene 4 vil stige, og ventilen 12cP åpner slik at HC-gassen strømmer ut i samlerøret. Ventilene 18 og 14a holdes åpne slik at HC-gassen i samlerøret 6 føres inn i lastetankene 2a via rørene 7a. HC-gassen strømmer inn i lastetankene 2a ved bunnen av disse, og siden HC-gass er vesentlig tyngre enn nøytralgass vil den bli liggende som et lag ved bunnen av lastetankene 2a, se figur 7a. Lastingen fortsetter nå ved at lastetankene 2a lastes. Oljen føres på vanlig måte inn i tankene 2a ved bunnen av disse, og møter her på en atmosfære av mettet HC-gass, se figur 7b. Når lasten i tankene 2a stiger, komprimeres gassene over lasten. Ved begynnende lasting er konsentrasjonen av HC-gass ved tankluken 10a svært lav, og nøytralgassventil-ene 13a åpner ved innstillingstrykket, fortrinnsvis +2,5 mvs, og nøytralgassen ledes inn i rørsystemet 8 for nøy-tralgass. Når laget av HC-gass nærmer seg tankluken, se figur 7c, vil konsentrasjonen av HC-gass stige, og når denne overstiger en viss verdi, vil ventilene 13a stenge, og ventilene 12aP som så langt har vært tvangsstengt, vil åpne. HC-gassen vil nå føres inn i samlerøret 6 og videre inn i det neste sett av tanker som skal lastes (ikke vist) via ventiler 14 og rør 7, se figur 7c, idet HC-gassen på samme måte som i tankene 2a vil legge seg ved bunnen av disse tankene. De resterende lastetanker med unntak av det sett av tanker 2b som etter tankvasking står fylt med mettet HC-gass, lastes deretter etter samme fremgangsmåte som for tankene 2a.

Under hele den perioden hvor lasting av de lastetanker 2 som forut for lastingen ikke er fylt opp med mettet HC-gass pågår, tilføres det langsomt olje til lastetankene 2b og S/L-tankene 4 som forut for lastingen står fylt med mettet HC-gass. Den mettede HC-gassen drives således langsomt ut av tankene 2b og 4 og videre inn i et eventuelt gjenvinningsanlegg (ikke vist) via rør og ventiler 21. Lastekapasiteten til to av lastetankene 2b vil for et vanlig tankskip 1 typisk kunne utgjøre ca. 10% av skipets totale lastekapasitet. Ved å betegne total lossetid med T, betyr dette at i førstnevnte lossemetode vil gjenvinningsanlegget måtte behandle HC-gassen i løpet av tidsperioden T/10, mens den samme behandlingstiden er øket til T under sistnevnte fremgangsmåte.

Siden det under beskrivelsen av sistnevnte fremgangsmåte for lasting av tankskipet 1 ble tatt utgangspunkt i det tankbildet som eksisterer etter lossing ifølge den først omtalte fremgangsmåte for lossing, se figur 4b, skal det bemerkes at fremgangsmåten kan benyttes med fordel også under tilfellet av at den andre omtalte fremgangsmåte for lossing er blitt anvendt, se figur 5b. I dette tilfellet kan lastingen av de tanker 2 som på forhånd ikke er fylt opp med mettet HC-gass påbegynnes direkte ifølge den ovenfor beskrevne fremgangsmåte, siden det ved bunnen av disse tanker allerede befinner seg et lag av HC-gass, se figur 5b.

Ifølge en alternativ utførelsesform av fremgangsmåte for lasting, blir lastetankene 2 lastet ca. 100% fulle ved at oljen fylles helt opp til øverste nivå i stigerørene 11 slik som vist i figur 8. S/L-tankene 4 kan da om nødvendig benyttes som ekspansjonstanker, og vil sammen med samle-røret 6 fungere som et dreneringssystem i de tilfeller hvor en eventuell ekspansjon av oljen i lastetankene finner sted under transportreisen, eller som et oljereservoar for etterfylling til lastetankene i de tilfeller hvor en eventuell kontraksjon av oljen finner sted under transportreisen. Dersom volumet av oljen i en eller flere lastetanker ekspanderer underveis, f.eks. som følge av en oppvarming av oljen, vil oljen forlate lastetankene 2 via ventilene 12P for deretter å ledes via samlerøret 6, ventil 14c og røret 7c til S/L-tankene 4. Dersom oljen i lastetankene 2 gjennomgår en volumreduksjon underveis, f.eks. som følge av en avkjøling av oljen, etterfylles det olje fra S/L-tankene 4 ved hjelp av pumpen 22 via rørsystemet 9 og ventilene 23 til lastetankene 2. Det vil fremgå av dette at S/L-tankenes 4 fyllingsgrad vil kunne variere fra delvis fylt, f.eks. 50%, til 100% avhengig av last og transportrute.

Hovedhensikten med å laste lastetankene 2 100% fulle er å eliminere eller sterkt redusere de store oljeutslipp som vanligvis finner sted ved bunnskader i skroget som følge av en eventuell grunnstøting under transportreisen. Dette skal i det følgende belyses nærmere ved hjelp av et eksempel, der det tas utgangspunkt i en grunnstøting som resulterer i en revne i bunnen 24 som strekker seg langskips ved skipets 1 midtseksjon. Følgende forutsetninger gjøres mht. oljelastens egenskaper og skipets karakteristika: Tetthet last (30°C): ux = 0,900 tonn/m<3>

Tetthet sjøvann: 1^ = 1,025 tonn/m<3>

"True Vapor Pressure" (30°C): ptv = 4,8 mvs Diameter stigerør 11: ds = 0,2 m

Høyde stigerør 11 over dekk: hs = 1,5 m

Høyde 30 lastetank 2: hL = 17,8 m

Bredde 30 midtre lastetank 2: b = 16,4 m

Lengde 5 av skipets lasteseksjon: 1 = 143 m

Dyptgående 28: hD = 12,9 m Atmosfæretrykket Patm <=> 10/3 mvs Ventiler 12V åpner ved: P12V = Patm ~ 4/50 mvs

Dersom lastetankene blir lastet ifølge kjent teknikk, dvs. med en fyllingsgrad på 0,98, vil oljenivået 29 i lastetankene 2 h0f98 være

og den hydrostatiske trykkforskjellen forut for grunnstøt-ing, forutsatt samme type olje som i det første regneeksem-pel, vil følgelig være gitt som

hvor pn = 0,5 mvs er et påkrevet overtrykk i nøytralgassen over lastflaten slik at luft ikke siver inn og blander seg med nøytralgassen.

Ifølge vanlig fremgangsmåte for transport av olje, er trykk/vakuum ventilene ved toppen av tankluken innstilt slik at de åpnes ved et undertrykk på 0,7 mvs i forhold til atmosfæretrykket. Følgende forhold må derfor være oppfylt for etablering av hydrostatisk trykklikevekt ved bunnen 24 av lastetankene 2:

Reduksjon hr i lastenivå vil etter dette være

Samlet utslippsmengde M ut :

Den virkelige utslippsmengden vil være langt større enn hva som er beregnet ovenfor, siden det i disse beregningene ikke er tatt hensyn til at skipets dyptgående reduseres når olje begynner å lekke ut. Beregninger viser at under hensyntagen til dette blir utslippene ca. 7300 tonn.

Utslippene kan reduseres kraftig ved å benytte innledningsvis nevnte undertrykksmetode der ventilene 1 2V innstilt til å åpne ved et langt større undertrykk. Dette innstillingstrykket vil imidlertid være begrenset av de maksimal trykkpåkjenninger som tankdekket er dimensjonert for, og vil typisk være 2,5 mvs. Beregninger viser at det også i dette tilfelle vil slippe ut betydelige mengder med olje; under hensyntagen til reduksjon i dyptgående blir utslippene på ca. 411 tonn.

Det forutsettes nå at lastetankene 2 er fylt med olje helt opp til ventilene 12P,12V, og følgelig er volumet av tomrommet over oljen tilnærmet lik null. Videre antas det at gassen i dette tomrommet hovedsakelig oppfører seg som en ideell gass, hvilket betyr at følgende relasjon er gyldig ved en trykkendring:

der p og V angir henholdsvis trykket i- og volumet av tomrommet, og indeksene 0 og 1 henviser til tilstandene henholdsvis før og etter trykkendringen.

Før grunnstøting finner sted, er trykket over lasten tilnærmet lik atmosfæretrykket. Ved bunnen 24 av lastetankene 2 vil den hydrostatiske trykkforskjellen p^iff være som følger:

Dette betyr at trykket over lasten i stigerøret 11 må synke med 4,15 mvs for opprettelse av hydrostatisk likevekt ved bunnen 24 av lastetankene 2. Når skipet 1 grunnstøter, registreres det en plutselig trykkendring og ventilene 12V stenges umiddelbart. Det vil nå være et lukket tomrom over lasten i stigerøret 11, hvilket tomrom antas å ha et volum Vq tilnærmet lik null, og den ovenfor nevnte trykkreduksjon finner sted under en neglisjerbar volumekspansjon over lasten, og følgelig med en tilsvarende neglisjerbar utslippsmengde fra lastetankene 2. Dette følger av likning (L.9) som omskrevet gir:

Av likning (L.15) ses det at volumet Vi over oljen etter opprettelse av hydrostatisk likevekt også vil være tilnærmet lik null.

Trykket over lasten ved ventilene 12P,12V vil nå være

Trykket ved tankdekket vil være

Vi ser av dette at oljens trykk ved de områder hvor oljen kan tenkes å gasse, dvs. ved ventilene 12P,12V og tankdekket 25, ligger trykket langt over oljens "true vapor pressure", og følgelig vil det ikke utvikles ytterligere gass fra lasteoverflaten med trykkøkning som følge. Oljens "true vapor pressure" øker vanligvis med reduksjon i oljens tetthet. En annen utførelsesform av oppfinnelsen viser hvordan det i oppfinnelsen tas hensyn til dette: Tetthet last: ux = 0,860 tonn/m<3>

"True Vapor Pressure": ptv = 7,9 mvs

Ved å benytte samme beregningsmetode som ovenfor, finner man:

Pdiff = 3'34 mvs

Pl =6,96 mvs

Ptd = 8,25 mvs

Man ser av dette at trykket ved ventilene 12P,12V ligger under "true vapor pressure", og oljen vil begynne å gasse ved toppen av stigerøret 11 . Denne avgassingen vil fortsette inntil metningstrykket ptv er nådd, og det vil presses noe olje ut. Ifølge oppfinnelsen vil ventilene 12V i dette tilfellet stilles inn slik at de åpner for innkommende gass ved oljens Ptv/ dvs. ved 7,9 mvs, og avgassing forhindres. Dette betyr imidlertid at trykket p± over lasten ikke faller tilstrekkelig for etablering av hydrostatisk likevekt, og en mindre mengde olje vil måtte slippe ut for å kompensere for denne trykkøkningen over oljen. Reduksjonen hr i stigerøret 11 beregnes som følger:

Reduksjonen i lastenivået er følgelig langt lavere en den samlede høyden til tankluken 10 og stigerøret 11, og utslippsmengden vil derfor være ubetydelig.

En viktig forutsetning for at mengden av oljeutslipp skal være så lav som beregnet ovenfor, er antagelsen om at gassvolumet over oljen ved grunnstøting og ved påfølgende trykkfall er tilnærmet lik null. Det er ovenfor beskrevet hvordan oljen i S/L-tankene 4 kan etterfylles til lastetankene 2 ved en reduksjon i lastenivået. Det er derfor rimelig å anta at lastetankene står fylt helt opp til ventilene 12P,12V når tankskipet 1 grunnstøter. Videre vil en grunnstøting trykke bunnen 24 innover og oljen presses følgelig videre oppover. Når trykkfallet inntreffer, vil oljen derfor ligge tett an mot dens begrensningsflater ved ventilen 12P,12V og tankdekket 25. Eventuelle gasslommer mellom oljen og tankdekket vil kunne presses ut via rør 26 og ventil 27 til samlerøret 6, se figur 2.

Det vil forstås at prinsippet om å opprettholde et lastnivå som strekker seg inn i stigerørene 11 under transportreisen , også kan anvendes i de tilfeller hvor tankskipet 1 har blitt lastet ifølge kjent teknikk.

Figurene 9a og 9b viser i to forskjellige snitt deler av en alternativ utførelsesform av rør- og ventilsystemet. Lastetanken 2 er på kjent måte delt opp i to deler ved et mellomdekk 34, og kommunikasjon mellom øvre- og nedre del av lastetank 2 skjer gjennom ventiler 33 som kan tvangs-stilles til enten åpen eller lukket stilling. Ved lasting vil ventilene 33 være åpne, mens de under transportreisen er lukket. Rør- og ventilsystemet ifølge oppfinnelsen er tilpasset denne type tankanordning ved at det for hver lastetank er to stigerør 11 med tilhørende ventil 12P,12V. Det ene stigerøret vil strekke seg fra tankluke 10 og inn i samlerøret 6, mens det andre stigerøret 11 strekker seg fra den nedre delen av tanken 2 og inn i samlerøret 6.

Det vil nå forstås at fremgangsmåte for lasting ifølge oppfinnelsen, enkelt kan utføres også for en lastetankanordning slik den er vist i figurene 9a og 9b. Ved å la ventilene 33 stå i åpen stilling inntil oljen har nådd den aktuelle fyllingsgrad i øvre- og nedre tank, f.eks. 98% eller helt opp til ventilene 12P,12V ved toppen av stigerørene 11 , vil fremgangsmåten for lasting i hovedtrekk være identisk med den ovenfor beskrevne.

Ved en lastetankanordning som illustrert i figurene 9a og 9b, er mellomdekket 34 anordnet slik at det utvendige trykket mot bunnen 24 er større enn det innvendige trykket fra oljen i den nedre lastetanken 2. Hensikten er at ved en grunnstøting skal det utvendige sjøvannet presse oljen oppover i tanken 2 isteden for at det finner sted utslipp av olje. Dersom man laster den nedre tanken 2 med en fyllingsgrad på under 100%, vil mellomdekket måtte bære vekten fra lasten i den øvre tanken 2, noe som vil belaste mellomdekket 34 meget, spesielt i forre- og aktre lastetanker. Under stor sjøgang vil akselerasjons- og retarda-sjonskrefter virke ekstra belastende. Ved en fyllingsgrad på ca. 100% oppnår man å hydrostatisk balansere belastning-en på de to sider av mellomdekket 34, og påkjenningene vil nærmest elimineres.

Dersom det enten oppstår sprekker i mellomdekket 34 eller en eller flere av ventilene 33 enten er defekte eller utilsiktet står åpne, vil oljeutslipp fortsatt elimineres eller sterkt reduseres slik som tidligere beskrevet dersom ifølge oppfinnelsen oljen er lastet inn i stigerørene 11 opp mot ventilene 12P,12V. På denne måten virker lasting med fyllingsgrad på ca. 100% som en ekstra sikkerhetsforan-staltning mot oljeutslipp ved grunnstøting.

Den ovenfor beskrevne undertrykkseffekt over lasten vil også virke positivt ved en eventuelle kollisjon med et påfølgende hull i skipssiden. Det momentane undertrykket over lasten vil redusere utstrømningshastighet og -mengde.

Claims (18)

1 . Fremgangsmåte for lossing av et tankskip (1 ) for transport av olje, hvilket tankskip (1) omfatter lastetanker (2) og slop/lastetanker (4), hvilke tanker (2,4) omfatter en tankluke (10) med stigerør (11) og trykk/vakuum ventiler (12P,12V) ved toppen av tankene (2,4), idet tankskipet (1) videre omfatter et første rørsystem (8) for nøytralgass som står i forbindelse med tankene (2,4) via ventiler (13), og et andre rørsystem (9), idet oljen forut for lossingen befinner seg i en eller flere av tankene (2,4) og under lossingen forlater en eller flere tanker (2,4) av gangen ved bunnen (24) av disse, kararakterisert ved at lossingen av en første tank (2a) utføres samtidig som en atmosfære av hovedsakelig mettet hydrokarbonholdig gass opprettholdes i tanken, hvorpå en andre tank (2b) losses samtidig med at den mettede hydrokarbonholdige gass overføres fra den første tank (2a) til den andre tank (2b) over oljen i denne.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, kararakterisert ved at under lossingen av den andre tank (2b) føres det en andre gass inn over nevnte hydrokarbonholdige gass i den første tank (2a), hvilken andre gass er lettere enn nevnte hydrokarbonholdige gass.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, kararakterisert ved at nevnte andre gass er nøytralgass.

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 2 eller 3, kararakterisert ved at ytterligere tanker (2) losses på samme måte som den andre tank.

5. Fremgangsmåte for lasting av et tankskip (1 ) for transport av olje, hvilket tankskip (1) omfatter lastetanker (2) og slop/lastetanker (4), og der hver tank (2,4) omfatter en tankluke (10) med stigerør (11) og trykk/vakuum ventiler (12P,12V) ved toppen av tankene (2,4), idet tankskipet (1) videre omfatter et første rørsystem (8) for nøytralgass som står i forbindelse med tankene (2,4) via ventiler (13), og et andre rørsystem (9), idet oljen under lastingen føres inn i nevnte lastetanker (2) ved bunnen (24) av disse, kararakterisert ved at lastingen av en første tank (2b) utføres samtidig som oljens overflate i denne tank holdes i kontakt med en atmosfære av hovedsakelig mettet hydrokarbonholdig gass, idet den mettede hydrokarbonholdige gass som fortrenges fra tanken blir overført til bunnen av en andre tank (2a) som skal lastes i neste omgang.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, kararakterisert ved at når den første tank (2b) lastes med olje mens konsentrasjonen av hydro-karbon i gassen ved toppen av tanken ligger under en bestemt verdi, føres gassen ut av tanken (2b) og inn i rørsystemet (8) for nøytralgass, mens når nevnte konsentrasjon overstiger en bestemt verdi, føres gassen inn i den andre tank (2a).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, kararakterisert ved at den første tank (2b) forut for lasting har en større konsentrasjon av hydrokarbonholdig gass enn den andre tank (2a).

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6 eller 7, kararakterisert ved at ved lasting av nevnte lastetanker (2) holdes tankene (2) lukket inntil trykket i tankene overstiger en forhåndsbestemt verdi.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 5, kararakterisert ved at lasting utføres samtidig i to tanker, idet en av tankene lastes langsommere enn den andre mens gassen som fortrenges fra tanken sendes til et gjenvinningsanlegg for hydrokarboner.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, kararakterisert ved at tanken som lastes langsommere har en større konsentrasjon av hydrokarbonholdig gass enn den andre.

11. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 5-10, kararakterisert ved at tankene (2) fylles opp til og inn i stigerørene (11), fortrinnsvis helt opp til trykk/vakuum ventilene (12P,12V).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 5, kararakterisert ved at oljemengden i lastetankene (2) ved lasting og under transport reguleres slik at oljelasten strekker seg inn i stigerørene (11) og fortrinnsvis helt opp til trykk/vakuum ventilene (12P,12V).

1 3. Rør- og ventilsystem ved tankskip (1 ) for transport av olje, hvilket tankskip (1) omfatter lastetanker (2) og slop/lastetanker (4), der tankene (2,4) hver omfatter en tankbunn (24), et tankdekk (25) og en tankluke (10) med stigerør (11) og trykk/vakuum ventiler (12P,12V) ved toppen av tankene (2,4), idet tankskipet (1) videre omfatter et første rørsystem (8) for nøytralgass som står i forbindelse med tankene (2,4) via ventiler (13), og et andre rørsystem (9), kararakterisert ved at det i tillegg er anordnet et samlerør (6) som via rør (7) danner forbindelse med tankene (2,4), idet rørene (7) ender nær bunnen (24) av tankene (2,4) og er forsynt med ventiler (14) , at stigerørene (11) med ventiler (12P,12V) rager inn i samlerøret (6), og at det i tillegg er anordnet ventiler (15) for regulering av en forbindelse mellom samlerør (6) og rørsystemet (8) for nøytralgass.

14. Rør- og ventilsystem ifølge krav 13, kararakterisert ved at det ved toppen av i det minste en av tankene (2,4) er anordnet en føler for måling av konsentrasjonen av hydrokarboner i eventuelle gasser i nevnte minst ene tank.

15. Rør- og ventilsystem ifølge krav 13 eller 14, kararakterisert ved at ventilene (13) som forbinder nevnte første rørsystem (8) med tankene (2,4) styres av trykket i tankene (2,4) og konsentrasjonen av hydrokarbonholdige gasser i tankene (2,4).

16. Rør- og ventilsystem ifølge krav 15, kararakterisert ved at nevnte trykk/vakuumventiler (12P,12V) styres av trykket i tankene (2,4) og nøytralgassventilenes (13) stilling.

17. Rør- og ventilsystem ifølge et av kravene 13-16, kararakterisert ved at det er anordnet ytterligere rør (26) som forbinder samlerør (6) og tanker (2,4) via ytterligere ventiler (27).

18. Rør- og ventilsystem ifølge et av kravene 13-17, kararakterisert ved at det for en eller flere tanker (2,4) er anordnet ytterligere stigerør (11) med ventiler (12P,12V), hvilket ytterligere stigerør rager inn i samlerøret (6) og strekker seg ned i tankene (2,4) ved et punkt forskjellig fra tankluken (10).