CN105296032B - 轻烃油制气装置、轻烃油制气系统和制气方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轻烃油制气装置、轻烃油制气系统和制气方法，储油罐上设有进油口，空气加压罐通过第一管路与空气泵连通，空气加压罐通过第二管路和第三管路分别与鼓泡反应器和储油罐连通，鼓泡反应器和储油罐通过第四管路和第五管路连通，第四管路和第五管路分别连接在储油罐的上部和下部，且鼓泡反应器与输出管路连通，且第二管路上设有第一单向阀，第三管路上设有第二单向阀，第四管路上设有第三单向阀，第五管路上设有第四单向阀，所述第二管路伸入鼓泡反应器底部，并且具有若干个出气孔。本发明无需加热，轻烃原料没有残液，气化完全，不会产生回凝现象，安全系数高，设备使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种制气技术，尤其是一种液体轻烃油制气装置、轻烃油制气系统和制气方法。
背景技术
烃是碳和氢两种元素以不同的比例混合而成的物质，天然气的主要成分是C1、甲烷，含少量C2、乙烷；油化石油气的主要成分是C3、丙烷；C4是丁烷，C1～C4在常温下是气态，叫气态轻烃；C5～C16的烃在常温下是液态，就叫液态轻烃。液态轻烃的C5和C6是鼓泡制气的最好原料，我国把液态轻烃石油产品副产品转化为气体燃料，供城镇居民生活用气和工业用气，属于国家能源学会利用政策上大力支持的能源项目。
传统的轻烃制气装置采用加热制气技术，将液态的轻烃通过加热装置变为气态轻烃。这种技术有很多弊病：1、轻烃原料必须使用精C5轻烃；2、加热后精C5轻烃会有30％～40％的残液，气化不完全；3、加热后，管网内大量回凝，严重影响供气质量，必须每家每户管道进行清理，安全系数差；4、加温过程中原料发生化学反映，使设备迅速老化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无需加热，轻烃原料没有残液，气化完全，不会产生回凝现象，安全系数高，设备使用寿命长的轻烃油制气装置。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种轻烃油制气装置，包括空气加压罐、鼓泡反应器、储油罐和空气泵，所述储油罐上设有进油口，空气加压罐通过第一管路与空气泵连通，空气加压罐通过第二管路和第三管路分别与鼓泡反应器和储油罐连通，鼓泡反应器和储油罐通过第四管路和第五管路连通，第四管路和第五管路分别连接在储油罐的上部和下部，且鼓泡反应器与输出管路连通，且第二管路上设有第一单向阀，第三管路上设有第二单向阀，第四管路上设有第三单向阀，第五管路上设有第四单向阀，所述第二管路伸入鼓泡反应器底部，并且具有若干个出气孔；所述第一管路、鼓泡反应器和储油罐上分别具有节点气压表、第二气压表和第三气压表；所述储油罐上具有极限液面管，极限液面管上设有液面堵头；所述输出管路具有减压阀和燃气表；所述鼓泡反应器底部设有清理口；所述输出管路上具有试气炉；所述的输出管路与用户终端接口连接。
一种轻烃油制气系统，所述的轻烃油制气装置的节点气压表、第二气压表、第三气压表、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀同PLC相连接。
轻烃油制气系统的制气方法为：启动空气泵4给空气加压罐1加压，通过储油罐3上的进油口3-1给储油罐3加入原料油，加入的原料油高于第五管路9管口，而低于第四管路8的管口时，PLC发出信号打开第二单向阀12给储油罐3加压，并且PLC还发出信号打开第四单向阀14，将储油罐3内的原料油进入鼓泡反应器2内，待转化，将所需的燃料油为轻烃油或轻烃油混合油中的任一种；所述的轻烃油混合油，包含A和B两部分；所述的A为轻烃油；所述的B为比轻烃油的比重重，且能与轻烃油相融合，且不易挥发的轻质石油，其具体的为：先加入B部分于反应器内，当B部分的液面达到预定体积后，加入A部分，所述轻烃油混合油总体积不高于反应器罐体总体积的1/2；所述的A优选为C5～C7的轻烃油；所述的B为煤油或者柴油中的一种；轻烃油混合油中，以体积计，所述的A:B为1:δ，所述的δ在3～7范围内；所述的鼓泡反应器的第一输入端，其空气的输入量与终端用户的需求量相关，其计算公式为：x＝y(1-λ)；其中：所述的x为空气的输入量，所述的y为终端用户的需求量，所述的λ为15％～20％；所述的工艺在温度为0℃～40℃，压力在0.015～0.035MPa范围内，并控制鼓泡反应器的输出端的压力在0.002～0.035MPa范围内；接着PLC发出信号关闭第二单向阀12和第四单向阀14，并且PLC发出信号开启第一单向阀11和第三单向阀13，第三单向阀13使储油罐3和鼓泡反应器2内的压力互补，压力相同；并且通过第二管路6的出气孔6-1将压力空气进入鼓泡反应器2内，使液态的原料油转化为气态，打开试气炉22试气，符合用户要求，将气态轻烃输送至用户支管。
采用上述结构后，本发明的轻烃油原料储存在储油罐内，并且通过第五管路上的第四单向阀的控制，进入鼓泡反应器。同时通过空气泵连通的空气加压罐，将压力空气通过第二管路进入鼓泡反应器内，将液态轻烃转化成气态轻烃。因此本发明无需加热，轻烃原料没有残液，气化完全，不会产生回凝现象，安全系数高，设备使用寿命长。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。
参见图1所示，一种轻烃油制气装置，包括空气加压罐1、鼓泡反应器2、储油罐3和空气泵4，所述储油罐3上设有进油口3-1，空气加压罐1通过第一管路5与空气泵4连通，空气加压罐1通过第二管路6和第三管路7分别与鼓泡反应器2和储油罐3连通，鼓泡反应器2和储油罐3通过第四管路8和第五管路9连通，第四管路8和第五管路9分别连接在储油罐3的上部和下部，且鼓泡反应器2与输出管路10连通，且第二管路6上设有第一单向阀11，第三管路7上设有第二单向阀12，第四管路8上设有第三单向阀13，第五管路9上设有第四单向阀14，所述第二管路6伸入鼓泡反应器2底部，并且具有若干个出气孔6-1。
参见图1所示，为了随时监控第一管路5、鼓泡反应器2和储油罐3内的气压，如果发现气压不稳，可以调整气压，避免发生事故，所述第一管路5、鼓泡反应器2和储油罐3上分别具有节点气压表15、第二气压表16和第三气压表17。
参见图1所示，所述储油罐3上具有极限液面管18，极限液面管18上设有液面堵头19。如果储油罐3内的原料油漫出，就可以打开液面堵头19，通过极限液面管18排除原料油。
参见图1所示，为了减弱输出管路10内的压力，并且随时监控气态轻烃的输送情况，所述输出管路10具有减压阀20和燃气表21。
参见图1所示，为了清理鼓泡反应器2内的污物，所述鼓泡反应器2底部设有清理口2-1。
参见图1所示，所述输出管路10上具有试气炉22。为了使输出的气态轻烃满足用户的需要，在输出前进行试气炉22试气。
所述的输出管路10与用户终端接口连接。
轻烃油制气系统，为所述的轻烃油制气装置的节点气压表、第二气压表、第三气压表、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀同PLC相连接。
轻烃油制气系统的制气方法为：启动空气泵4给空气加压罐1加压，通过储油罐3上的进油口3-1给储油罐3加入原料油，加入的原料油高于第五管路9管口，而低于第四管路8的管口时，PLC发出信号打开第二单向阀12给储油罐3加压，并且PLC还发出信号打开第四单向阀14，将储油罐3内的原料油进入鼓泡反应器2内，待转化，将所需的燃料油为轻烃油或轻烃油混合油中的任一种；所述的轻烃油混合油，包含A和B两部分；所述的A为轻烃油；所述的B为比轻烃油的比重重，且能与轻烃油相融合，且不易挥发的轻质石油，其具体的为：先加入B部分于反应器内，当B部分的液面达到预定体积后，加入A部分，所述轻烃油混合油总体积不高于反应器罐体总体积的1/2；所述的A优选为C5～C7的轻烃油；所述的B为煤油或者柴油中的一种；轻烃油混合油中，以体积计，所述的A:B为1:δ，所述的δ在3～7范围内；所述的鼓泡反应器的第一输入端，其空气的输入量与终端用户的需求量相关，其计算公式为：x＝y(1-λ)；其中：所述的x为空气的输入量，所述的y为终端用户的需求量，所述的λ为15％～20％；所述的工艺在温度为0℃～40℃，压力在0.015～0.035MPa范围内，并控制鼓泡反应器的输出端的压力在0.002～0.035MPa范围内；接着PLC发出信号关闭第二单向阀12和第四单向阀14，并且PLC发出信号开启第一单向阀11和第三单向阀13，第三单向阀13使储油罐3和鼓泡反应器2内的压力互补，压力相同；并且通过第二管路6的出气孔6-1将压力空气进入鼓泡反应器2内，使液态的原料油转化为气态，打开试气炉22试气，符合用户要求，将气态轻烃输送至用户支管。本发明无需加热，轻烃原料没有残液，气化完全，不会产生回凝现象，安全系数高，设备使用寿命长。
本发明是物理反应过程，因此不需要添加任何添加剂、阻燃剂、催化剂等化工原料，燃料油利用鼓泡法制气，燃气通过管道被输送至用户终端，整体工艺对环境毫无影响，轻烃气和空气的混合气体燃烧后，只产生CO2和水，对环境大气没有任何污染，符合国家对环保的要求。
轻烃油的蒸发量与轻烃油的表面积有关，表面积越大，蒸发量越大。因此，在制气上我们采用将低压空气吹进封闭在反应器内液态燃料油中，在燃料油内产生大量的空气泡，每个空气泡有一个球表面，空气泡在上升过程中，能量大的燃料油分子，(本发明优选轻烃油或轻烃油混合油)不断地通过球表面进入到空气泡内，空气泡上升路径越长，进入空气泡内的油分子越多。每个空气泡内就形成了由蒸汽和空气的混合气。携带混合气的气泡上浮到燃料油表面而破裂。由于气液两相界面接触面大，两相强烈扰动和不断更新加速传质速度，使得体系的气泡流动处于滞流态和湍动态之间的最佳状态。由于液体分子向气泡内的连续整体扩散，因此反应器内的燃料油上部空间就充满燃料油混空气。
本发明采用的燃料油为轻烃油或轻烃混合油，由于轻质石油的比重大于C5～C7的轻烃油的比重，即使轻质油中存在杂质，其杂质也能够沉淀于轻质石油中，摒弃了现有技术中必须采用精纯的轻质油，节省了成本。
本发明采用的燃料油更优选的为：按照体积计，1份体积的C5石脑油和3份体积的煤油相复配的轻烃混合油作为燃料油。
在上述鼓泡理论的基础，以及本发明提供的燃料油的技术方案，能够实现原料残夜问题，不但节省使用成本，提高经济效益，而且是极大的提高了反应过程的安全性。采用燃料油和空气的混合气体，在鼓泡法的作用下，输送到用户端的热值能达到6500-7500kcal/kg热值，与天然气热值不相上下，气化率能够达到100％。
本发明整体工艺依托物理气化原理，且主要设施在室内，整体的工艺反应外界环境可在-40℃～50℃范围内运行，可以适用于从高纬度到低纬度地区；由于混空比例在85-80％，所以适用于从低海拔到高海拔地区。本发明工艺中，燃料油在鼓泡装置内的压力在0.015～0.035MPa范围内，当燃料油经鼓泡制气后产生的燃气经反应器上设置的减压阀，经输出端，输送至客户端的压力在0.002～0.035MPa范围内，若客户端为居民用户，终端压力在0.002MPa，若客户端为工业用户，终端压力小于0.035MPa，因此整个反应体系安全，为用户的燃气的使用安全提供极大的保障。
采用本发明的技术方案，在整个工艺过程中无回凝现象，因此不会出现轻烃油爆炸现象，不仅保证了工艺的安全性，同时也极大的提高了轻烃油燃气向用户端输送中的使用安全性。
综上所述，本发明还具有如下的有益效果：
1、在宽范围的温度，及微压环境下进行物理气化，整个工艺安全、稳定，终端用户的安全性有保障；
2、没有添加任何添加剂、阻燃剂等化学原料，对反应器没有损害，不会产生有害物质，因此对终端用户的使用不会造成身体上的伤害；
3、采用本发明的技术方案，气化率高，本发明的气化率100％，不存在原料残夜问题，不但节省使用成本，提高经济效益，而且是极大的提高了反应过程的安全性；
4、在整个工艺过程中，无回凝现象，极大的提高了该气体的使用安全性；
5、本发明对轻烃液态转化成气态的速度可控，物理反应过程速度稳定，提高了用气质量和燃烧质量；
6、本发明的工艺过程，使燃气油和空气的混合气体的热值高，与天然气热值不相上下，能达到6500～7500kcal/kg；
7、轻烃气和空气的混合气体燃烧后，只产生CO2和水，对环境大气没有任何污染。通过上述的技术方案，液态燃料油转化成气态的速度可控，物理反应过程速度稳定，极大的提高了用气质量和燃烧质量。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种轻烃油制气方法，其特征在于：包括空气加压罐、鼓泡反应器、储油罐和空气泵，所述储油罐上设有进油口，空气加压罐通过第一管路与空气泵连通，空气加压罐通过第二管路和第三管路分别与鼓泡反应器和储油罐连通，鼓泡反应器和储油罐通过第四管路和第五管路连通，第四管路和第五管路分别连接在储油罐的上部和下部，且鼓泡反应器与输出管路连通，且第二管路上设有第一单向阀，第三管路上设有第二单向阀，第四管路上设有第三单向阀，第五管路上设有第四单向阀，所述第二管路伸入鼓泡反应器底部，并且具有若干个出气孔；所述第一管路、鼓泡反应器和储油罐上分别具有节点气压表、第二气压表和第三气压表；所述储油罐上具有极限液面管，极限液面管上设有液面堵头；所述输出管路具有减压阀和燃气表；所述鼓泡反应器底部设有清理口；所述输出管路上具有试气炉；所述的输出管路与用户终端接口连接；
所述的轻烃油制气方法的节点气压表、第二气压表、第三气压表、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀同PLC相连接；
启动空气泵给空气加压罐加压，通过储油罐上的进油口给储油罐加入原料油，加入的原料油高于第五管路管口，而低于第四管路的管口时，PLC发出信号打开第二单向阀给储油罐加压，并且PLC还发出信号打开第四单向阀，将储油罐内的原料油进入鼓泡反应器内，待转化，将所需的原料油为轻烃油混合油中的任一种；所述的轻烃油混合油，包含A和B两部分；所述的A为轻烃油；所述的B为比轻烃油的比重重，且能与轻烃油相融合，且不易挥发的轻质石油，其具体的为：先加入B部分于反应器内，当B部分的液面达到预定体积后，加入A部分，所述轻烃油混合油总体积不高于反应器罐体总体积的1/2；轻烃油混合油中，以体积计，所述的A:B为1:δ，所述的δ在3～7范围内；所述的鼓泡反应器的第一输入端，其空气的输入量与终端用户的需求量相关，其计算公式为：x=y（1-λ）；其中：所述的x为空气的输入量，所述的y为终端用户的需求量，所述的λ为15%～20%；所述的方法在温度为0℃~40℃，压力在0.015~0.035MPa范围内，并控制鼓泡反应器的输出端的压力在0.002~0.035MPa范围内；接着PLC发出信号关闭第二单向阀和第四单向阀，并且PLC发出信号开启第一单向阀和第三单向阀，第三单向阀使储油罐和鼓泡反应器内的压力互补，压力相同；并且通过第二管路的出气孔将压力空气进入鼓泡反应器内，使液态的原料油转化为气态，打开试气炉试气，符合用户要求，将气态轻烃输送至用户支管。
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