CN107158914B - 一种将油罐挥发气转变成固态气体水合物的油气回收装置 - Google Patents

一种将油罐挥发气转变成固态气体水合物的油气回收装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于天然气水合物应用技术领域，这里特指一种将油罐挥发气转变成固态气体水合物的油气回收装置。所述的装置包括油罐，单向阀，压力表，真空表，流量计，气体缓冲罐，压缩机，截止阀，水合物反应单元，水合物反应液罐，螺杆泵，浆液泵，水合物储罐，气液分离器，换热螺旋槽管(水合物分解单元)，油水分离器，液体雾化喷嘴，气体雾化喷嘴。通过装置的气体回收系统，实现油气从气态到固态的储存和重烃的冷凝回收，回收效率高，便于分级处理。

Description

一种将油罐挥发气转变成固态气体水合物的油气回收装置
技术领域
本发明属于天然气水合物应用技术领域，这里特指一种将油罐挥发气转变成固态气体水合物的油气回收装置。
背景技术
由于石油产品是碳氢化合物的混合物，其中轻烃类具有很强的挥发性。从石油到成品油的储存和运输过程中，油品的损耗是不可估量的，汽油储罐挥发的主要组分是C3—C5，其余原油等储罐则含有重烃。这些烃类一旦散失在大气中不仅会造成环境的污染，还会对储存库周围的安全造成很大的隐患。特别是油气与空气混合后可以形成爆炸混合物，受通风、地势和局部气象条件的影响，当混合蒸汽积聚达到爆炸浓度极限时，遇火星会立刻发生爆炸事故。近年国内也多次发生因违规操作和管理不当导致的闪爆事故，造成了巨大的生命财产损失。针对大气环保方面我国也出台了很多政策，近期国务院印发的《“十三五”生态环境保护规划》(简称《规划》)对“十三五”期间VOCs排放作出的严格要求，其中明确规定了对于全面推进炼油、石化等行业挥发性有机物的综合整治工作。
针对油气回收的方法通常有以下几类：1、冷凝法，通常在回收气体的机械制冷基础上连接液氮制冷装置，可使油气(有机物)的回收率达到99％。但是深冷装置的投资偏大，装置在连续运行状态下的运行成本也偏高。2、吸收法，通常包括常压和常温吸收，但是由于吸收剂的长期有效性较差，目前已经暂用。3、吸附法，已经被应用到油气回收领域，但高效率、解析能力强的吸附剂还处于研究阶段。4、膜分离，由于在制备的过程中，表面容易出现严重的缺陷，难以大规模生产。总的来说，当前的油气回收方法对于挥发出来的油气还未能实现分离、提纯后再利用，实现气体到固体的储存和循环利用，因此一整套高效回收再利用的油气回收装置对于完成存储一体化和环境保护具有重大意义。
发明内容
本发明的目的是针对油库中油品呼吸损耗所排出来的混合气，使用一种将油气变成固态水合物的油气回收装置，将油气进行回收，实现油气的固态回收与存储，保护环境和资源再利用。
本发明提供了一种将油气变成固态水合物的油气回收装置，其特征在于：所述的装置包括油罐，单向阀，压力表，真空表，流量计，气体缓冲罐，压缩机，截止阀，水合物反应单元，水合物反应液罐，螺杆泵，浆液泵，水合物储罐，气液分离器，换热螺旋槽管(水合物分解单元)，油水分离器，液体雾化喷嘴，气体雾化喷嘴。
油罐的呼气阀门出口经第一单向阀与第一气体缓冲罐入口连接；第一气体缓冲罐的出口经过第一截止阀与第一压缩机入口端连接；第一压缩机出口端与第一压力表入口端链接；第一压力表出口端与水合反应单元底部的气体雾化喷嘴连接；水合物反应液罐出口与第二螺杆泵的入口端连接；第二螺杆泵的出口端通过第二截止阀与流量计入口端连接；流量计的出口端与水合物反应单元顶部进液口的液体雾化喷嘴连接；水合物反应单元中的浆液出口通过第三截止阀与水合物浆液储罐连接；水合物浆液罐通过第六截止阀与浆液泵的入口端连接；浆液泵的出口端与水合物反应单元内的换热螺旋管槽的入口连接；换热管槽的出口端与气液分离器的入口端连接；气液分离器的排气口通过第三单向阀与气体回收管线连接；气液分离器的排液口通过第四截止阀与第一螺杆泵的入口端连接；第一螺杆泵的出口与水合物反应液罐入口端连接；水合物反应单元排气口通过第二单向阀与回收管线连接；水合物反应单元底部排液口通过第五截止阀与油气分离器入口端连接；油水分离器底部的排污口通过第八截止阀与污水处理系统连接；油水分离器的另一个出口通过第七截止阀与重烃回收系统连接；气体回收管线通过第四单向阀门和第二压力表与第二压缩机的入口端连接；第二压缩机的出口端与第二缓冲罐的入口连接；第二气体缓冲罐上面安装放空阀门；第二气体缓冲罐出口通过真空表和第五单向阀与油罐的吸气阀连接。
3、有益效果
本发明的显著优点在以下几个方面：
(1)能够使用生成水合物的方法回收油罐作业过程中挥发出来的油气，操作安全，实现气态到固态晶粒的储存。
(2)固化后的油气经过换热螺旋槽管，吸收水合物生成过程中的热量，释放出来的气体进入缓冲罐，实现能量和物料的循环再利用。
(3)油罐在吸气时可以重新吸入未反应的气体和水合物分解所产生的气体，呼气和吸气实现一体化，减少对空气的吸入。
(4)本发明同时使用水合物生成与分解一体单元，液态烃回收分级处理，使挥发出来的油气能够尽可能的完全利用，提高油气的回收和利用效率，节省投资。
附图说明
图1是本发明所述装置结构示意图。
具体实施方式
按照附图所示，本回收方法是：本发明装置包含油罐33；第一单向阀1；第二单向阀10；第三单向阀13；第四单向阀24；第五单向阀31；第一压力表5；第二压力表23；真空表32；流量计7；第一气体缓冲罐2；第二气体缓冲罐30；、第一压缩机4；第二压缩机25；第一截止阀3；第二截止阀6；第三截止阀11；第四截止阀14；第五截止阀16；第六截止阀18；第七截止阀21；第八截止阀22；水合物反应单元8；水合物反应液罐26；第一螺杆泵15；第二螺杆泵27；浆液泵19；水合物储罐17；气液分离器12；换热螺旋槽管(水合物分解单元)9；油水分离器20；液体雾化喷嘴28；气体雾化喷嘴29；
本发明中，当油罐33中温度升高或者进行收油作业时，油罐中会有油气从呼气阀门挥发出来，通过第一单向阀1，进入气体缓冲罐2中。当气体缓冲罐2压力足够大也就是气体足够多时，打开第一截止阀3，使气体进入第一压缩机4，开启第一压缩机4，给气体增压。使用气体雾化喷嘴29将气体通入反应单元8底部的进气口，通过压力表5检测出所供给水合物反应单元的压力(10MPa)，开启第一压缩机4的同时(即进气的时候)使用第二螺杆泵27将水合物反应液罐26内的反应液注入水合物反应单元8进液口。通过液体雾化喷嘴28将反应液(含纳米石墨颗粒+TBAB+THF)以均匀的颗粒雾化进入水合物反应单元8，同时使用流量计7控制进入反应单元的液体的量；当压力达到10MPa后，由于反应液中添加纳米石墨颗粒+TBAB+THF型表面活性剂，其诱导时间很短，即认为水合物反应的诱导时间已经达到，水合物开始生成。同时打开第六截止阀18，开启浆液泵19向换热螺旋槽管9注入水合物浆液，维持换热螺旋槽管9内的压力在0.5MPa。此时反应单元8正是水合物生成的过程，即放出热量，换热螺旋槽管9中浆液同时吸收热量，释放出气体，水合物生成过程中释放的热量通过换热螺旋槽管9被水合物分解单元所吸收利用，以便促进分解和生成。分解后的气体通过气液分离器12和第三单向阀13进入气体回收管线，气液分离器12液体通过第四截止阀14和螺杆泵15进入水合物反应液罐26，以实现水循环；等生成和分解彻底后，即第一压力表5趋于平稳，打开第二单向阀10回收未反应的气体进入回收管线，通过第四单向阀24和第二压缩机25将回收管线中的气体注入气体缓冲罐30；生成的水合物浆液通过第三截止阀11进入水合物浆液储存罐17；由于在此过程中对重组分烃有可能冷凝，水合物反应单元8排液口通过第五截止阀16将混合液排入油水分离器20，分离后重烃回收，污水送往处理厂进行处理，并且回收剩余表活性剂。当油罐发油或者温度降低时，油罐内部产生负压，若真空表32负压超过0.5MPa时，打开第五单向阀31，同时将回收的气体重新注入油罐33，实现气体提浓回收再利用。
水合物反应单元压力维持在10MPa，使得压力远高于相平衡曲线以上，让气体尽可能完全生成水合物。
水合物分解单元采用换热螺旋槽管，在浆液流动过程中，螺旋槽管的内壁面会对晶粒产生剪切力，从而加速水合物浆液的分解；
水合物生成过程放出的热量通过换热螺旋槽管被水合物分解单元吸收，减少系统耗能。
水合物反应液采用纳米石墨颗粒+TBAB+THF，能够加速水合物的生成，采用液体雾化喷嘴能够使水合物反应液以均匀微小的颗粒雾化进入反应单元；
气体缓冲罐能够及时弥补油罐内部的负压，实现气体再回收利用；
采用材料为6061型铝合金的换热螺旋槽管,其传热系数为155W/m.K，换热能力较好。
水合物生成单元采用雾化的方式，同时气流由底部喷入，液流由上部雾化喷入，气液逆流，提高气液间的接触面积和接触时间，增强其传质速率。

Claims (2)

1.一种将油罐挥发气转变成固态气体水合物的油气回收装置，其特征在于：所述的装置包括油罐，单向阀，压力表，真空表，流量计，气体缓冲罐，压缩机，截止阀，水合物反应单元，水合物反应液罐，螺杆泵，浆液泵，水合物储罐，气液分离器，作为水合物分解单元的换热螺旋槽管，油水分离器，液体雾化喷嘴，气体雾化喷嘴；油罐的呼气阀门出口经第一单向阀与第一气体缓冲罐入口连接；第一气体缓冲罐的出口经过第一截止阀与第一压缩机入口端连接；第一压缩机出口端与第一压力表入口端链接；第一压力表出口端与水合反应单元底部的气体雾化喷嘴连接；水合物反应液罐出口与第二螺杆泵的入口端连接；第二螺杆泵的出口端通过第二截止阀与流量计入口端连接；流量计的出口端与水合物反应单元顶部进液口的液体雾化喷嘴连接；水合物反应单元中的浆液出口通过第三截止阀与水合物浆液储罐连接；水合物浆液罐通过第六截止阀与浆液泵的入口端连接；浆液泵的出口端与水合物反应单元内的换热螺旋管槽的入口连接；换热管槽的出口端与气液分离器的入口端连接；气液分离器的排气口通过第三单向阀与气体回收管线连接；气液分离器的排液口通过第四截止阀与第一螺杆泵的入口端连接；第一螺杆泵的出口与水合物反应液罐入口端连接；水合物反应单排气口通过第二单向阀与回收管线连接；水合物反应单元底部排液口通过第五截止阀与油气分离器入口端连接；油水分离器底部的排污口通过第八截止阀与污水处理系统连接；油水分离器的另一个出口通过第七截止阀与重烃回收系统连接；气体回收管线通过第四单向阀门和第二压力表与第二压缩机的入口端连接；第二压缩机的出口端与第二缓冲罐的入口连接；第二气体缓冲罐上面安装放空阀门；第二气体缓冲罐出口通过真空表和第五单向阀与油罐的吸气阀连接。
2.使用如权利要求1所述装置将油罐挥发气转变成固态气体水合物的油气回收方法，其特征在于，具体步骤如下：当油罐中温度升高或者进行收油作业时，油罐中会有油气从呼气阀门挥发出来，通过第一单向阀，进入气体缓冲罐中；当气体缓冲罐压力足够大也就是气体足够多时，打开第一截止阀，使气体进入第一压缩机，开启第一压缩机，给气体增压；使用气体雾化喷嘴将气体通入反应单元底部的进气口，通过压力表检测出所供给水合物反应单元的压力达到10MPa时，开启第一压缩机的同时即进气的时候使用第二螺杆泵将水合物反应液罐内的反应液注入水合物反应单元进液口，通过液体雾化喷嘴将含纳米石墨颗粒+TBAB+THF的反应液以均匀的颗粒雾化进入水合物反应单元，同时使用流量计控制进入反应单元的液体的量；当压力达到10MPa后，由于反应液中添加纳米石墨颗粒+TBAB+THF型表面活性剂，其诱导时间很短，即认为水合物反应的诱导时间已经达到，水合物开始生成，同时打开第六截止阀，开启浆液泵向换热螺旋槽管注入水合物浆液，维持换热螺旋槽管内的压力在0.5MPa，此时反应单元正是水合物生成的过程，即放出热量，换热螺旋槽管中浆液同时吸收热量，释放出气体，水合物生成过程中释放的热量通过换热螺旋槽管被水合物分解单元所吸收利用，以便促进分解和生成；分解后的气体通过气液分离器和第三单向阀进入气体回收管线，气液分离器液体通过第四截止阀和螺杆泵进入水合物反应液罐，以实现水循环；等生成和分解彻底后，即第一压力表趋于平稳，打开第二单向阀回收未反应的气体进入回收管线，通过第四单向阀和第二压缩机将回收管线中的气体注入气体缓冲罐；生成的水合物浆液通过第三截止阀进入水合物浆液储存罐；由于在此过程中对重组分烃冷凝，水合物反应单元排液口通过第五截止阀将混合液排入油水分离器，分离后重烃回收，污水送往处理厂进行处理，并且回收剩余表活性剂，当油罐发油或者温度降低时，油罐内部产生负压，若真空表负压超过0.5MPa时，打开第五单向阀，同时将回收的气体重新注入油罐，实现气体提浓回收再利用。
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Legal Events

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Application publication date: 20170915

Assignee: NANJING KESEN KENEN ENVIRONMENT & ENERGY Co.,Ltd.

Assignor: CHANGZHOU University

Contract record no.: X2023980053840

Denomination of invention: An oil and gas recovery device that converts volatile gas from oil tanks into solid gas hydrates

Granted publication date: 20200428

License type: Common License

Record date: 20231225