CN112777557B - 用于原油卸车的油气处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于原油卸车的油气处理系统,其包括:卸车管线,其将原油槽车和卸油池密封连接;气相收集线,其设置在卸油池的顶部;冷凝组件,其包括冷媒压缩机和冷凝器,冷凝器的气体进口与气相收集线相连接;两组吸附装置,其吸附状态和脱附状态交替进行,两组吸附装置的进气口与冷凝器的气体出口相连接,脱附气体分别进入冷凝器的气体进口和卸油池;以及原油输送泵,其将卸油池和储油罐相连接。本发明还公开了一种用于原油卸车的油气处理方法。本发明利用封闭式系统的压力自平衡,再通过对油气的冷凝、吸附处理,基本实现卸车工艺废气零排放或微排放。
Description
技术领域
本发明涉及油气处理领域,特别涉及一种用于原油卸车的油气处理系统及方法。
背景技术
中国是原油进口大国,多年保持原油进口量世界第一。沿海港口及内河港口,原油码头绝大多数是卸船工艺。原油通过卸船工艺在原油储罐内储存后,通常需要输送至炼厂或炼制单位。原油输送一般有两种方式,一种是管道输送,一种是公路运输。在一些地区,原油的公路运输占有很大的比例。原油通过公路运输至炼厂后,通常采用重力自流方式卸车,原油进入地下罐,再通过原油泵输送至原料部门。原油在卸车过程中,车辆顶部端盖打开,以平衡槽车内压力。地下罐通常也采用敞口方式来平衡压力,避免因原油流入或流出不平衡产生的压力波动。这就导致了大量的原油废气不经处理就排放至大气,造成环境污染。
原油气体主要包括VOCs、硫化氢还有水分及少量的硫醇类、硫醚类物质,通常都具有刺激性气味。硫化物气体对人的中枢神经系统有较强的毒性作用,吸入低浓度蒸汽时可引起头疼、恶心,吸入高浓度的蒸汽时则可引起呼吸麻痹致死。因此,治理并消除原油卸车过程中产生的VOCs气体具有迫切的现实需求。
目前,部分原油卸车工艺采用的废气处理系统,基本上单独成套,造成的后果就是废气处理装置工艺复杂,处理量巨大,缺少系统控制与优化,投资费用较高的同时还造成能源浪费严重。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的之一在于,提供一种用于原油卸车的油气处理系统及方法,从而避免或缓解现有技术中原油卸车过程中的油气污染问题。
本发明的另一目的在于,提供一种用于原油卸车的油气处理系统及方法,从而将原油卸车工艺与油气回收工艺相结合,方便统一管理和系统控制,减小装置的规模,降低能耗。
为实现上述目的,根据本发明的第一方面,本发明提供了一种用于原油卸车的油气处理系统,其包括:卸车管线,其将原油槽车和卸油池密封连接;气相收集线,其设置在卸油池的顶部;冷凝组件,其包括冷媒压缩机和冷凝器,冷凝器的气体进口与气相收集线相连接;两组吸附装置,其吸附状态和脱附状态交替进行,两组吸附装置的进气口与冷凝器的气体出口相连接,脱附气体分别进入冷凝器的气体进口和卸油池;以及原油输送泵,其将卸油池和储油罐相连接。
进一步,上述技术方案中,冷凝组件还包括原油换热器,该原油换热器与卸油池和冷媒压缩机相连接。
进一步,上述技术方案中,原油换热器为列管式换热器。
进一步,上述技术方案中,冷媒压缩机为防爆式半封闭螺杆压缩机。
进一步,上述技术方案中,卸车管线包括:重力自流卸油管,其将原油槽车和卸油池液相连通;以及气相连接撬块,其将原油槽车和卸油池气相连通。
进一步,上述技术方案中,重力自流卸油管与原油槽车之间通过软管连接。
进一步,上述技术方案中,气相连接撬块包括伸缩活动管。
进一步,上述技术方案中,卸油池设有压力传感器,该压力传感器检测卸油池的气相空间压力值。
进一步,上述技术方案中,气相收集线设有紧急泄放阀。
进一步,上述技术方案中,卸油池设有液位检测仪。
进一步,上述技术方案中,原油输送泵的流量能够调节,以使得卸油池的液位不变。
进一步,上述技术方案中,当卸油池的液位高于预定的液位上限时,液位检测仪发出报警信号;当卸油池的液位低于预定的液位下限时,液位检测仪发出报警信号和/或原油输送泵关闭。
根据本发明的第二方面,本发明提供了一种用于原油卸车的油气处理方法,该方法采用如上述技术方案中任意一项的用于原油卸车的油气处理系统,方法至少包括如下步骤:采用卸车管线将原油槽车与卸油池相连接,进行重力自流卸车;收集卸油池的气相空间的增量气体;对增量气体进行冷凝步骤,冷凝步骤产生的液体流回卸油池;对冷凝步骤产生的气体进行吸附步骤和脱附步骤,吸附步骤的剩余气体排出,脱附步骤产生的脱附气体中的一部分重复进行冷凝步骤,另一部分回到卸油池的气相空间;以及根据卸油池的液位进行原油输送步骤。
进一步,上述技术方案中,用于原油卸车的油气处理方法还包括原油换热步骤,其将卸油池中的原油与冷凝器的制冷剂进行换热。
进一步,上述技术方案中,原油输送步骤采用自动变频调节。
进一步,上述技术方案中,当卸油池中的液位高于预定的液位上限时,发出报警信号;以及当卸油池中的液位低于预定的液位下限时,发出报警信号和/或停止原油输送步骤。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1.利用封闭式系统的压力自平衡,再通过对油气的冷凝、吸附处理,基本实现卸车工艺废气零排放或微排放。
2.利用原油介质作为冷却剂,将冷媒压缩机的余热带走,既能够减少系统对外围配套的依赖,避免额外耗能,还满足制冷工艺要求。
3.能够实现对原油卸车、油气回收和原油输运的整体系统控制,减小装置的规模,减少能耗。
4.通过紧急泄放措施、报警措施,确保运行安全。
5.原油槽车与卸油池气相、液相分别相连通,保证原油卸车效率。
上述说明仅为本发明技术方案的概述,为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施,同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂,以下列举一个或多个优选实施例,并配合附图详细说明如下。
附图说明
图1是根据本发明的一实施方式的用于原油卸车的油气处理系统的示意图。
主要附图标记说明:
10-原油槽车,20-卸油池,21-气相收集线,22-压力传感器,23-紧急泄放阀,24-液位仪,30-卸车管线,31-重力自流卸油管,32-气相连接撬块,41-冷凝器,42-原油换热器,43-冷媒压缩机,44-原油循环泵,45-第一吸附装置,46-第二吸附装置,47-真空泵,50-原油输送泵。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其他明确表示,否则在整个说明书和权利要求书中,术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分,而并未排除其他元件或其他组成部分。
在本文中,为了描述的方便,可以使用空间相对术语,诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等,来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是,空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如,如果在图中的物件被翻转,则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在元件或特征的“上方”。因此,示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。
在本文中,术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位,并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之,在一些实施例中,术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。
如图1所示,根据本发明具体实施方式的用于原油卸车的油气处理系统,用于原油槽车10向卸油池20卸车作业。该油气处理系统包括将原油槽车10和卸油池20密封连接的卸车管线30。通常卸油池20设置在地下,其通过原油输送泵50连接到油罐区的储油罐(图中未示出)。卸油池20的顶部设有气相收集线21,卸油池20中的油气能够通过气相收集线21进入冷凝组件的冷凝器41。油气在冷凝器41中冷凝为液体自流返回卸油池20,未冷凝的油气由冷凝器41顶部的气体出口进入吸附装置进行吸附处理。吸附装置可以为两个,第一吸附装置45和第二吸附装置46相互并联设置,两个吸附装置的吸附状态和脱附状态交替进行,即其中一个吸附装置处于吸附状态时,另一个吸附装置处于脱附状态。应了解的是,上述两个吸附装置也可以为两组吸附装置,每组吸附装置包括不止一个吸附装置。示例性地,第一吸附装置45和第二吸附装置46可以是吸附罐,例如活性炭吸附罐,即吸附剂为活性炭,应了解的是,本发明并不以此为限,本领域技术人员可以根据实际需要选择合适的吸附剂。第一吸附装置45或第二吸附装置46在真空泵47的抽吸作用下抽真空脱附,抽出的高浓度油气分别进入冷凝器41的气体进口和卸油池20的气相空间。
优选而非限制性地,在本发明的一个或多个示例性实施方式中,冷凝组件还包括原油换热器43,卸油池20的原油可以经原油循环泵44泵送到原油换热器43中与来自冷媒压缩机42的制冷剂换热后,再循环回卸油池20中。示例性地,原油换热器43为列管式换热器,循环原油在管程中流动,制冷剂在壳程中流动。示例性地,制冷剂为环保型制冷剂R507。利用原油将制冷剂温度降低,同时原油的温度升高。原油将热量带入卸油池20中,能够减少系统对外围配套的依赖,降低额外负荷,满足制冷工艺要求。制冷剂与原油换热后进入冷媒压缩机42,经冷媒压缩机42做功将制冷剂加压至约1.6MPa,制冷机由气态变为液态,再进入冷凝器41为油气冷凝提供冷量。冷媒压缩机42做功的同时会产生大量的热,传统工艺中,热量通常通过空气换热或循环水换热,将热量带走,工艺复杂的同时还伴有能源浪费。本发明中可以利用原油循环将热量带回卸油池20,通过与卸油池20内原油充分混合,保证卸油池20内温度,不会因热量散失而导致流动性变差。示例性地,冷媒压缩机42可以为防爆式半封闭螺杆压缩机。
进一步地,在本发明的一个或多个示例性实施方式中,卸车管线30包括将原油槽车10和卸油池20液相连通的重力自流卸油管31,以及将原油槽车10和卸油池20气相连通的气相连接撬块32。优选而非限制性地,重力自流卸油管31与原油槽车10之间可以通过软管(图中未示出)连接。气相连接撬块32可以包括伸缩活动管和顶部密闭封头(图中未示出),可以根据槽车位置调整,并保证密封连接。
优选而非限制性地,在本发明的一个或多个示例性实施方式中,卸油池20设有压力传感器22,压力传感器22实时监测卸油池20的气相空间压力值。为提高系统的安全性,气相收集线21设有紧急泄放阀23。当卸油池20的气相空间压力值突然升高或者出现紧急情况时,紧急泄放阀23打开,将事故气体泄放,当压力值降至安全数值时(例如,小于2kPa),紧急泄放阀23关闭,装置恢复正常运行。例如,当冷凝器41、吸附装置、真空泵47或系统中其他部分出现故障,卸车过程产生的油气通过紧急泄放阀23排放,保证系统设施的安全。优选地,油气通过紧急泄放阀23排入放空管(图中未示出)。
进一步地,在本发明的一个或多个示例性实施方式中,原油输送泵50的流量可以根据卸油池20的液位调节,基本保持液位稳定。原油槽车同时卸车的数量不确定,罐容也不确定,这就会导致卸油池20的液位处于波动状态。为了保证系统的稳定性,可以设置液位仪24来实时监测卸油池20的液位状况,并将液位信号传输给原油输送泵50,以实现自动变频调节流量来保持液位稳定。在原油卸车过程中,产生的气相体积是液相体积的1.1~1.2倍。同时,为保持原油的流动性,卸油池20通常设有蒸汽加热设备,导致原油轻烃的挥发量增大。此外,在本发明的油气处理过程中,真空泵47解吸的高浓度油气的气量也很大,通常为额定处理量的3~4倍,因此,脱附气体中少部分回到冷凝器41,大部分回到卸油池20的气相空间。在原油卸车过程中,卸油池20的液位保持不变的情况下,气相体积仍能保证原油槽车10的气相空间平衡。
优选而非限制性地,在本发明的一个或多个示例性实施方式中,可以预设液位上限和液位下限,当卸油池20的液位高于预设的液位上限时,液位仪24发出报警信号;当卸油池20的液位低于预设的液位下限时,液位仪24发出报警信号和/或将原油输送泵50关闭。
结合图1所示,在本发明的一个或多个实施方式中,用于原油卸车的油气处理方法至少包括如下步骤:采用卸车管线30将原油槽车10与卸油池20相连接,进行重力自流卸车;收集卸油池20的气相空间的增量气体;对增量气体进行冷凝步骤,冷凝步骤产生的液体流回卸油池20;对冷凝步骤产生的气体进行吸附步骤和脱附步骤,吸附步骤的剩余气体排出,脱附步骤产生的脱附气体中的一部分重复冷凝步骤,另一部分回到卸油池20的气相空间;以及根据卸油池20的液位进行原油输送步骤。
优选而非限制性地,在本发明的一个或多个示例性实施方式中,用于原油卸车的油气处理方法还包括原油换热步骤,其将卸油池20中的原油循环至原油换热器43中与冷凝器41的制冷剂进行换热。
优选而非限制性地,在本发明的一个或多个示例性实施方式中,原油输送步骤采用自动变频调节。优选而非限制性地,当卸油池20中的液位达到预设的液位上限时,发出报警信号;以及当卸油池20中的液位达到预设的液位下限时,发出报警信号和/或停止原油输送步骤。
本发明的用于原油卸车的油气处理系统及方法适用于炼厂或炼制单位的原油卸车作业。本发明的封闭式系统,在满足卸车工艺的条件下,充分利用压力自平衡,能够实现卸车工艺废气零排放或微排放,还能够减小油气处理负荷。下面参考图1所示的用于原油卸车的油气处理系统,以实施例更具体地说明本发明的内容,应了解的是,本发明并不以此为限。
实施例1
本实施例中,卸油池20的容积为600m3,该卸油池设置有蒸汽加热管线(图中未示出)防止原油冷凝。10辆原油槽车10同时卸车,每辆原油槽车10的运载量为30吨。原油槽车10通过卸车管线30(重力自流卸油管31和气相连接撬块32)与卸油池20密封连接,进行重力自流卸车作业。冷凝组件包括冷凝器41、冷媒压缩机42和原油换热器43。冷凝器41和两个吸附装置的处理能力为300m3/h,卸油池20中的液位稳定值预设为1.5m。原油卸车效率为60吨/小时,油气处理效率达到97%。
原油槽车停放至卸油池20的卸车位上,分别通过卸车管线30与卸油池20密封连接,实现压力平衡,进行重力自流卸车作业。原油槽车10内装载的原油不断进入卸油池20,同时卸油池20内气相体积不断进入原油槽车10内,实现空间体积交换,将现有技术中需要空气补充的体积改为用卸油池20中的油气补充,大大减少了后续油气回收步骤的处理量,从而降低能耗,减小装置规模。通过原油输送泵50的自动变频流量调节,将卸油池20中的液位保持在预设的液位稳定值。卸油池20中的原油循环至原油换热器43中与冷凝器41的制冷剂进行换热,换热后的制冷剂再进入冷媒压缩机42进一步降温后进入冷凝器41。卸油池20中气相空间的增量气体由气相收集线21进入冷凝器41,油气冷凝产生的液体流回卸油池20,未冷凝的油气排向吸附状态的第一吸附装置45。油气从下往上通过第一吸附装置45,油气吸附在吸附剂中,剩余达标气体排入大气中。真空泵47抽出脱附状态的第二吸附装置46内的高浓度油气,分别输送至冷凝器41和卸油池20中。当第一吸附装置45吸附饱和后,将第一吸附装置45切换为脱附状态,第二吸附装置46切换为吸附状态。本实施例的用于原油卸车的油气处理系统在保证卸车效率的同时,满足环保排放要求。
实施例2
将实施例1中的原油换热器43和原油循环泵44替换为外部循环水冷却系统,其他条件不变。虽然本实施例达到了与实施例1相同的原油卸车效率60吨/小时,油气处理效率97%,但是本实施例需要外部循环水50m3,增加供电负荷10kW。
实施例3
将实施例1中的原油槽车10仅通过重力自流卸油管31与卸油池20密封连接,其他条件不变。原油槽车10内装载的原油不断进入卸油池20,产生的油气会使得气阻增大,原油卸车流速变慢,因此本实施例中原油卸车效率仅平均为10吨/小时。
实施例4
将实施例1中卸油池20的液位稳定值预设为0.5m,其他条件不变。原油卸车效率为65吨/小时,油气处理效率达到96%。本实施例相较实施例1,液位稳定值预设高度降低,使得原油卸车效率有所提高,但是油气处理效率降低了,不利于满足日益严格的环保标准。
实施例5
取消实施例1中的卸油池20的液位稳定值预设,待原油卸车完成后再开启原油输送泵50,将卸油池20中的原油输送到储油罐,其他条件不变。原油卸车效率为70吨/小时,油气处理效率达到95%。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰,都应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于原油卸车的油气处理系统,其特征在于,包括:
卸车管线,其将原油槽车和卸油池密封连接;
气相收集线,其设置在所述卸油池的顶部;
冷凝组件,其包括冷媒压缩机、冷凝器和原油换热器,所述冷凝器的气体进口与所述气相收集线相连接,所述原油换热器与所述卸油池和所述冷媒压缩机相连接,卸油池的原油经原油循环泵泵送到原油换热器中与来自冷媒压缩机的制冷剂换热后,再循环回卸油池中;
两组吸附装置,其吸附状态和脱附状态交替进行,所述两组吸附装置的进气口与所述冷凝器的气体出口相连接,脱附气体分别进入所述冷凝器的气体进口和所述卸油池;以及
原油输送泵,其将所述卸油池和储油罐相连接,所述原油输送泵的流量能够调节,以使得所述卸油池的液位不变,所述卸油池设有液位检测仪,当所述卸油池的液位高于预定的液位上限时,所述液位检测仪发出报警信号;当所述卸油池的液位低于预定的液位下限时,所述液位检测仪发出报警信号和/或所述原油输送泵关闭。
2.根据权利要求1所述的用于原油卸车的油气处理系统,其特征在于,所述原油换热器为列管式换热器。
3.根据权利要求1所述的用于原油卸车的油气处理系统,其特征在于,所述冷媒压缩机为防爆式半封闭螺杆压缩机。
4.根据权利要求1所述的用于原油卸车的油气处理系统,其特征在于,所述卸车管线包括:
重力自流卸油管,其将所述原油槽车和所述卸油池液相连通;以及
气相连接撬块,其将所述原油槽车和所述卸油池气相连通。
5.根据权利要求4所述的用于原油卸车的油气处理系统,其特征在于,所述重力自流卸油管与所述原油槽车之间通过软管连接。
6.根据权利要求4所述的用于原油卸车的油气处理系统,其特征在于,所述气相连接撬块包括伸缩活动管。
7.根据权利要求1所述的用于原油卸车的油气处理系统,其特征在于,所述卸油池设有压力传感器,该压力传感器检测所述卸油池的气相空间压力值。
8.根据权利要求7所述的用于原油卸车的油气处理系统,其特征在于,所述气相收集线设有紧急泄放阀。
9.一种用于原油卸车的油气处理方法,其特征在于,该方法采用如权利要求1~8中任意一项所述的用于原油卸车的油气处理系统,所述方法至少包括如下步骤:
采用所述卸车管线将原油槽车与卸油池相连接,进行重力自流卸车;
收集所述卸油池的气相空间的增量气体;
对所述增量气体进行冷凝步骤,所述冷凝步骤产生的液体流回所述卸油池;
对所述冷凝步骤产生的气体进行吸附步骤和脱附步骤,所述吸附步骤的剩余气体排出,所述脱附步骤产生的脱附气体中的一部分重复进行所述冷凝步骤,另一部分回到所述卸油池的气相空间;以及
根据所述卸油池的液位进行原油输送步骤,当所述卸油池中的液位高于预定的液位上限时,发出报警信号;以及当所述卸油池中的液位低于预定的液位下限时,发出报警信号和/或停止所述原油输送步骤;
原油换热步骤,其将所述卸油池中的原油与所述冷凝器的制冷剂进行换热。
10.根据权利要求9所述的用于原油卸车的油气处理方法,其特征在于,所述原油输送步骤采用自动变频调节。
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