Crude tankers emit volatile organic compounds (VOCs) that are highly flammable and hazardous to human health and the environment. In light of these hazards, an international law has been enforced to regulate obligatory implementation of VOC management plans on board crude oil tankers. There are few thorough investigations that have simultaneously considered the various aspects of VOC recovery from the loading of crude oil into oil tankers. The current study investigated a compression-assisted refrigeration condensation system for VOC recovery during crude oil loading operations. System performance and the profit with different operation conditions showed rather a complicated relation than just a trade-off. The optimum process configuration and the ideal operational conditions of compression pressure and refrigeration temperature were determined through process simulation combined multi-objective optimization based on economic and environmental cost-benefit assessments. For the sake of safety, a risk assessment is performed to obtain information needed to make decisions about the safe design of a VOC recovery process. A hazard and operability analysis (HAZOP) is conducted to identify plausible hazardous scenarios. A layer of protection analysis (LOPA) is subsequently conducted to overcome the qualitative nature of HAZOP. The current mitigation is estimated by multiplying the initiating cause likelihoods by the PFDs for the applicable IPLs and adjustment values. The estimated current mitigation is then compared to a risk acceptance criterion to make recommendations for design improvements to further reduce risks to an acceptable level.
원유 탱커 선박은 인체와 환경에 유해하며 강한 인화성을 가지는 휘발성 유기화합물 (VOC)를 배출한다. 이러한 위험요소에 대비하여, 원유 탱커 선박에서는 VOC의 처리를 의무화하는 국제적인 규정이 발효되었다. 그 동안 탱커 선박에 원유 산적의 유증기 처리에 대하여 다양한 관점의 동시적인 고려에 대한 연구는 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 원유 선적 시에 발생하는 VOC를 회수하여 재사용하기 위한 압축-냉각 시스템을 연구하였다. 다양한 운전조건에 대하여 시스템 성능과 이익은 단순한 대립을 벗어난 복잡한 관계를 나타내었다. 경제, 환경적인 비용 편익 분석에 기반하여 프로세스 시뮬레이션이 조합된 다목적 최적화를 통해 최적의 프로세스 배치 및 압축 압력과 냉각 온도에 대한 이상적인 운전조건이 확인되었다. 안전한 시스템 설계를 위하여, 위험도 평가를 수행하여 VOC 회수 프로세스의 안전한 설계에 대한 결정에 필요한 정보를 도출하였다. 위험요소 운전 분석 (HAZOP)의 수행으로 발생 가능한 위험 시나리오를 식별하고, 방호계층분석 (LOPA)를 통하여 HAZOP 의 정성적인 한계를 보완한 정량적인 분석을 수행하였다. 현재 위험 저감 수준은 초기사건 발생률, 적용 가능한 독립 방호 계층의 고장률과 조정계수의 곱으로 계산하였다. 확인된 위험 저감 수준은 위험 수용 기준과 비교하고, 추가적인 저감을 위한 설계 제안을 통해 위험도를 수용 가능한 수준으로 낮출 수 있도록 하는 설계 향상이 이루어졌다.
