CN114849267B - 一种油气处理系统和方法以及分离器 - Google Patents

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Abstract

本说明书实施例提供一种油气处理系统和方法以及分离器，所述油气处理系统包括：所述油气处理系统包括预处理模块和膜分离模块；所述膜分离模块上设有第一入口、第一出口以及第二出口；所述第一入口与所述预处理模块连通；所述第一出口用于排出空气，所述第二出口用于排出油气。

Description

一种油气处理系统和方法以及分离器
技术领域
本说明书涉及油气处理领域，特别涉及一种油气处理系统和方法以及分离器。
背景技术
在油品(如汽油、煤油、柴油等)的运输和使用过程中，油品可能会挥发，挥发的油气若排放至空气中，会对大气环境造成污染，同时也是一种经济上的损失。目前，挥发的油气，已成为VOCs排放的重要来源之一。因此，需要对油储存设备中排出的气体(包含空气和油气)进行处理，以对气体中的空气进行排放，以及对空气中的油气进行回收。例如，当油储存设备中的压力达到预设压力值时，需要将气体排出，以防止油储存设备中的压力过大。可以将排出的该气体进行处理，以实现油液的回收和空气的清洁排放。
发明内容
本申请一些实施例提供一种油气处理系统，所述油气处理系统包括预处理模块和膜分离模块；所述膜分离模块上设有第一入口、第一出口以及第二出口；所述第一入口与所述预处理模块连通；所述第一出口与大气连通；所述第二出口直接与油储存设备连通。
本申请一些实施例提供一种油气处理系统，其特征在于，所述油气处理系统包括预处理模块和膜分离模块；所述膜分离模块上设有第一入口、第一出口以及第二出口；所述第一入口与所述预处理模块连通，所述第一出口用于排出空气，所述第二出口用于排出油气；所述预处理模块包括分离器和调压装置；所述分离器具有第二入口和第三出口；所述分离器对从所述第二入口进入的油气进行气液分离，分离出液体后的油气从所述第三出口排出；所述第三出口与所述第一入口相连通；所述调压装置用于增大所述分离器内的压力。
本申请一些实施例提供一种油气处理方法，所述方法包括：对气体进行第一次冷凝处理；将第一次冷凝处理后的气体进行气液分离，并增大气液分离过程中的气体的压力；将分离出至少部分油液后得到的气体进行膜分离处理，膜分离处理后得到的空气排入大气，膜分离处理后得到的油气回收至油气储存设备。
本申请一些实施例提供一种分离器，所述分离器包括第一壳体、第二入口和第三出口；所述第一壳体围成第一内腔，所述第二入口和所述第三出口设于所述第一壳体上，且所述第二入口和所述第三出口均与所述第一内腔连通；所述第一内腔中设有柱状结构。
附图说明
本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本申请一些实施例所示的油气处理系统的模块图；
图2是根据本申请又一些实施例所示的油气处理系统的模块图；
图3是根据本申请再一些实施例所示的油气处理系统的模块图；
图4是根据本申请一些实施例所示的油气处理系统的系统示意图；
图5是根据本申请一些实施例所示的油气处理系统的结构示意图；
图6是根据本申请一些实施例所示的油气处理系统的结构示意图；
图7是根据本申请一些实施例所示的油气处理系统的结构示意图；
图8是根据本申请一些实施例所示的分离器的结构示意图；
图9是根据本申请一些实施例所示的膜分离模块的结构示意图；
图10是根据本申请一些实施例所示的油气处理系统的处理流程图。
附图标记说明：1000、预处理模块；1100、分离器；1110、第一壳体；1120、第一内腔；1130、柱状结构；1140、排液阀；1101、第二入口；1102、第三出口；1103、第四出口；1200、调压装置；1300、第一冷却设备；1310、冷却管路；1320、冷却机构；1301、第三入口；1302、第五出口；1400、第二冷却设备；1410、冷凝器；1401、第四入口；1402、第六出口；1500、压缩机；1510、驱动机构；1501、第五入口；1502、第七出口；1600、旁通管路；1610、旁通阀；1701、第一压力检测机构；1702、第二压力检测机构；1703、第三压力检测机构；1800、另一分离器；2000、膜分离模块；2100、第二壳体；2200、中心管；2300、分离膜；2400、第一端盖法兰；2500、第二端盖法兰；2001、第一入口；2002、第一出口；2003、第二出口；2005、油气浓度检测机构；2006、调压阀；3000、防爆接线箱；4000、外壳。
具体实施方式
为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
由于油储存设备内的油品在储存和运输过程中会挥发，以及在油品销售过程中，油储存设备内可能会吸入油气(例如，汽车加油枪会吸入汽车油箱内的油气)，油储存设备内可能存在油气和空气，使得的油储存设备中的压力会逐步增大。其中，油气可以理解为销售、运输和储存油品(如汽油、煤油、柴油等)的过程中产生的挥发性有机物。在油气处理过程中，为了保证油储存设备的安全运行，需要将油储存设备内至少部分的气体排放出，以降低油储存设备内的压力。排出的气体中包含有空气和油气，为了经济效益和环境要求，需要使用油气处理系统将对油储存设备内排出的空气进行处理，以回收油气而排放出洁净的空气。
油气的处理可以分为一次油气处理、二次油气处理和三次油气处理。一次油气处理一般为油品运输过程中的油气处理。一次油气处理可以是指油罐车在卸油时，通过压力平衡原理，将卸油过程中挥发的油气回收到油罐车内，并运回油储存设备的油气处理过程。二次油气处理一般为油品销售过程中的油气处理。二次油气处理可以是指是加油站在加油过程中，按照1.1-1.2左右的气液比将加油过程中挥发的油气通过泵回收至油储存设备中的油气处过程。三次油气处理一般为油品储存过程中的油气处理。三次油气处理可以是指对油储存设备中达到预设压力值阈值时排出的油气进行处理的过程。在三次油气处理的过程中，当油储存设备(如地下储油罐)的压力达到预设压力阈值时，三次油气处理的处理系统启动，抽取油储存设备中的气体，通过“冷凝”将气体中的绝大部分油气冷凝成液态，回收至油储存设备中，剩余含油气浓度较低的气体可以再通过“膜”进行二次分离，分离出油气回收至油储存设备，剩余的纯净空气排放至空气中。在一些实施例中，本申请的油气处理系统可以用于三次油气处理。在另一些实施例中，本申请的油气处理系统也可以用于一次油气处理或者二次油气处理。
在一些实施例中，油气处理方法可以包括“吸附法”、“冷凝法”、“冷凝+膜分离法”。
“吸附法”可以是指利用活性炭等吸附剂对油气的吸附能力，将油气与空气的混合物中的油分子吸附在吸附剂表面，从而实现油气和空气的分离。活性炭等吸附剂对空气的吸附力非常小，未被吸附的空气可以进行排放。当活性炭吸收饱和后，再将其进行减压脱附，即可将油气用真空泵抽回到油储存设备中，实现吸附剂的循环利用。但是，“吸附法”的缺点在于：第一、吸附剂的使用寿命不长，吸附剂的吸附能力会随着使用而逐渐下降，一般1至2年就需要重新更换一次，更换后的吸附剂属于危废，存在二次污染的问题；第二，油气中的成分很复杂，其中的三苯会使活性炭失去活性，降低吸附剂的吸附能力和使用寿命；第三，吸附法的油气处理系统体积大、重量重，长期使用需要频繁更换吸附剂，总成本高，且吸收的效率不高。
“冷凝法”可以是指利用低温制冷技术将油气的热量置换出来，从而实现油气组分从气相到液相的转换。在一些实施例中，可以采用多级连续冷却方法将油气从25℃降低到-75℃，使油气冷凝为液体汽油进行回收。但是，“冷凝法”的缺点在于：第一，冷凝法的油气处理系统需要有附设的冷冻设备，且对压缩机要求高，具有前期投资大、制冷能耗高、运行费用高等缺点；第二，“冷凝法”的回收率一般在90％-95％左右，所以冷凝后的尾气(待排放的空气)中仍然含有一定浓度的有机物，对环境可能造成污染。
“冷凝+膜分离法”可以是指利用压缩机对油气进行抽取压缩，压缩后的气体后通过风扇进行冷却，冷却后的气体经气液分离后进入高分子膜，饱和油气通过真空泵抽回油罐中，处理合格后的空气排放到大气中。但是，“冷凝+膜分离法”的缺点在于：第一，“冷凝+膜分离法”的能耗较高，主要是由于“冷凝+膜分离法”的油气处理系统设置有真空泵，成本较高，冷凝处理的冷却效果可能不好，这也会在一定程度上影响膜处理的效果，从而导致排放的空气中的非甲烷总烃的含量不稳定，甚至会有排放不达标的风险。
在一些实施例中，“冷凝+膜分离法”的油气处理系统可以包括压缩机、冷却设备、分离器、膜分离模块和真空泵。经压缩机压缩后的高温高压的气体中的油气在冷却设备中被冷凝成油液，气体冷凝后气液共存状态后在分离器中进行气液分离，气液分离将得到油液和气体，气体被送入膜分离模块。膜分离模块中的分离需要在真空泵的辅助下将气体的油气分离出，而分离出油气后得到的空气可以被排放(如排入大气)。由于膜分离模块需要处理油气浓度较高的气体，如果不设置真空泵，处理后得到的空气的油气浓度可能还是较高，空气可能无法达到排放标准，如果排放，会严重污染环境。另外，即使该油气处理系统中使用了真空泵，其油气处理效果也不佳，已难以满足日渐严格的排放标准。此外，真空泵也增加了油气处理系统的成本。
本说明书提供了一种油气处理系统和方法以及分离器。该油气处理系统包括预处理模块和膜分离模块。膜分离模块可以对气体进行分离而得到空气和油气，以使得分离后得到的空气被排放，而分离后得到的油气被回收。预处理模块可以在气体进入膜分离模块之前对气体进行预处理，以使得进入膜分离模块的气体的油气浓度较低，油气处理系统的处理效果得到有效提高，更多的油气能够被回收。同时，经膜分离模块分离后得到的空气的油气浓度可以远低于排放标准，有利于环境的保护。此外，由于进入膜分离模块的气体的油气浓度较低，膜分离模块可以无需辅助设备(例如，真空泵)，即可实现较好的分离效果，保证膜分离模块分离后得到的空气洁净度较高，辅助设备(例如，真空泵)的减少也降低了油气处理系统的成本。本申请的油气处理系统和方法可以应用于加油站、储油站等储存及销售油品(如汽油、煤油、柴油等)的地方用于进行油气的处理。
图1是根据本申请一些实施例所示的油气处理系统的模块图，图2是根据本申请又一些实施例所示的油气处理系统的模块图，图3是根据本申请再一些实施例所示的油气处理系统的模块图，图4是根据本申请一些实施例所示的油气处理系统的结构示意图，图5是根据本申请一些实施例所示的油气处理系统的结构示意图，图6是根据本申请一些实施例所示的油气处理系统的结构示意图，图7是根据本申请一些实施例所示的油气处理系统的结构示意图。以下将结合图1-7对本申请实施例所涉及的油气处理系统进行详细说明，值得注意的是，以下实施例仅仅用以解释本申请，并不构成对本申请的限定。
如图1-7所示，本申请实施例提供一种油气处理系统，油气处理系统包括预处理模块1000和膜分离模块2000。预处理模块1000可以在气体进入膜分离模块2000之前对气体进行预处理，以使得进入膜分离模块2000的气体的油气浓度较低。膜分离模块2000可以对气体进行分离处理，以得到油气和分离出油气后的空气。分离后得到的油气可以被回收，而分离后得到的空气可以被排放。膜分离模块2000上设有第一入口2001，第一入口2001与预处理模块1000连通，第一入口2001可以接收由预处理模块1000处理后的气体。可以理解地，在膜分离模块2000之前对油气进行处理的部件均可以属于预处理模块1000。关于预处理模块1000的具体说明，请参见下文的相关内容。关于膜分离模块2000的具体说明，请参见图9及其相关内容。
在一些实施例中，膜分离模块2000包括第一出口2002和第二出口2003，第一出口2002用于排出分离出油气后的空气，第二出口2003用于排出油气。在一些实施例中，第一出口2002与大气连通，以使得从膜分离模块2000分离出的空气可以直接排入大气中。在一些实施例中，第二出口2003直接与油储存设备(如，储油罐)连通，以使得分离出的油可以直接回流到油储存设备。例如，第二出口2003可以与油储存设备的回收口相连。第二出口2003与油储存设备直接连通可以理解为第二出口2003处或者第二出口2003与油储存设备之间不再设置辅助分离设备(例如，真空泵)。需要说明的是，第二出口2003与油储存设备之间可以设置用于连通的管道，该管道不具备辅助分离的功能，这种情况依然可以理解为属于第二出口2003直接与油储存设备连通。第二出口2003排出的油气直接进入油储存设备中。可以理解地，第二出口2003排出的油气为高浓度油气。
经过预处理模块1000处理后的气体的油气浓度降低后，再将气体送入膜分离模块2000中，可以使得膜分离模块2000处理后得到的空气的油气浓度非常低，油气处理效果好。油气浓度可以理解为标准状态下(温度273.15K，压力101.325kPa)，每立方米气体中所含非甲烷总烃的质量。另外，通过预处理模块1000将气体的油气浓度降低后，膜分离模块2000可以无需辅助设备(例如，真空泵)，即可实现较好的油回收效果，也可以保证膜分离模块2000分离后得到的空气的洁净度较高。需要说明的是，预处理模块1000所包含的部件包括但不限于本说明书下述实施例所记载的部件(例如，压缩机1500、分离器1100、第一冷却设备1300、第二冷却设备1400、调压装置1200等中的一个或多个)。预处理模块1000的目的在于降低气体的油气浓度，从而提高油气处理效果且无需再使用真空泵。因此，其他能够辅助降低油气浓度的装置，都可以属于预处理模块1000。可以理解地，预处理模块1000也可以用于膜分离模块2000具有辅助设备(例如，真空泵)的油气处理系统中，以达到进一步提高油气处理效果的目的。
在一些实施例中，第一出口2002处可以设置油气浓度检测机构2005，以检测第一出口2002处待排放的空气的油气浓度。在一些实施例中，油气浓度检测机构2005可以包括碳氢传感器。在一些实施例中，第一出口2002处还可以设置调压阀2006，以调节第一出口2002处排放的空气的压力。
在一些实施例中，油气处理系统还可以包括控制器。油气浓度检测机构2005可以与控制器相连。在一些实施例中，第一出口2002处还可以设置第二排放阀，第二排放阀用于控制第一出口2002是否排放空气。在一些实施例中，当油气浓度检测机构2005检测到待排放空气的油气浓度高于油气浓度阈值，则控制器可以控制第二排放阀关闭第一排放口。在一些实施例中，第一出口2002还可以与回流管路的一端相连，回流管路上可以设有与控制器相连的回流阀。回流管路的另一端可以与第一入口2001相连，或者，也可以与下文所述的第二入口1101、第三入口1301、第四入口1401或者第五入口1501相连。在一些实施例中，当油气浓度检测机构2005检测到待排放空气的油气浓度高于油气浓度阈值，控制器可以控制回流阀打开回流管路，以使得空气回流到油气处理系统中。在一些实施例中，控制器可以根据油气浓度检测机构2005检测到空气的油气浓度控制油气处理系统的各个部件，以提升油气处理效果。例如，当油气浓度检测机构2005检测到待排放空气的油气浓度高于油气浓度阈值，控制器可以调节下述调压装置1200的压力分配情况、冷却机构1320的工作功率等，具体请参见下文的相关说明。在一些实施例中，调压阀2006还可以与控制器相连。控制器可以控制调压阀2006调节空气的排出压力。
在一些实施例中，如图2所示，预处理模块1000包括分离器1100和调压装置1200。分离器1100用于进行气液分离，也就是说，分离器1100可以用于从气液混合物中分离出至少部分油液而得到其他。分离器1100具有第二入口1101和第三出口1102。第二入口1101用于接收气液混合物，第三出口1102用于排出分离出至少部分油液后的气体。第三出口1102与第一入口2001相连通，以将分离出至少部分油液后的气体排入膜分离模块2000。当不设置调压装置1200时，分离器1100内的压力与进入膜分离模块2000的气体的压力基本相同。通过调压装置1200的设置，使得油气处理系统内的压力得到合理的分配，调压装置1200增大了分离器1100内的压力，从而极大提升了分离器1100中的气液分离效果，以使得进入膜分离模块2000的气体的油气浓度处于较低的水平，膜分离模块2000无需辅助设备(如真空泵)辅助即可达到较好的分离效果。在一些实施例中，调压装置1200可以包括调压阀、调压器等。调压阀可以设置在第二入口1101处或第三出口1102处。例如，如图4所示，调压装置1200为设置在第三出口1102处的调压阀。在一些实施例中，调压装置1200可以与控制器相连，控制器可以通过调压装置1200来控制分离器1100内的压力和/或进入膜分离模块2000的气体的压力。在一些实施例中，当油气浓度检测机构2005检测到待排放空气的油气浓度高于油气浓度阈值，控制器可以控制调压装置1200增大分离器1100内的压力。
受到油气处理系统的压力上限值的限制(如下文所述的压缩机的功率的限制)，在设置了调压装置1200来增大分离器1100内的气体的压力后，进入膜分离模块2000的气体的压力会有所降低。通过增大分离器1100内的压力，可以合理分配系统内压力，既提升分离器1100内的气液分离器1100效果，又保证膜分离模块2000内的分离效果，使得油气处理系统处理后得到的空气的油气浓度较低。由于调压装置1200的设置，油气处理系统的油气处理能力显著提高，膜分离模块2000无需使用辅助设备(例如，真空泵)，即可达到较好的油气处理效果。但是，可以理解地，调压装置1200也可以应用于膜分离模块2000具有辅助设备(例如，真空泵)的油气处理系统，调压装置1200也可以提升该类油气处理系统的油气处理能力显著提高。
在一些实施例中，分离器1100具有第四出口1103，第四出口1103用于排出在分离器1100中分离出的油液。在一些实施例中，第四出口1103可以与油储存设备连通，以使得油液可以回流到油储存设备。在一些实施例中，第四出口1103处可以设有排液阀1140，排液阀1140可以打开或关闭第四出口1103，以控制分离器1100内的油液是否回流到油储存设备。
在一些实施例中，排液阀1140可以与控制器相连。与仅作为示例，控制器可以控制排液阀1140定时打开。或者，分离器1100内可以设置液位计，液位计可以感应分离器1100内储存的油液的液位，液位计可以与控制器相连；当液位计感应到分离器1100内的液位达到预设液位阈值，控制器控制排液阀1140打开第四开口，油液被排入油储存设备。关于分离器1100的进一步详细说明，请参见图8及其相关内容。
在一些实施例中，分离器1100的第三出口1102处或分离器1100内可以设有第一压力检测机构1701(例如，压力变送器)，第一压力检测机构1701可以用于感应分离器1100内的压力。在一些实施中，膜分离模块2000的第一入口2001处可以设有第二压力检测机构1702(例如，压力变送器)，第二压力检测机构1702可以用于感应进入膜分离模块2000的气体的压力。
在一些实施例中，控制器可以与第一压力检测机构1701和第二压力检测机构1702相连。在一些实施例中，控制器还可以与调压装置1200相连。在一些实施例中，控制器可以根据第一压力检测机构1701和第二压力检测机构1702检测到压力，控制调压装置1200来调节分离器1100内的气体的压力和/或进入膜分离模块2000的气体的压力。例如，第一压力检测机构1701和第二压力检测机构1702检测到压力的差值小于压差预设阈值，控制器可以控制调压装置1200增大分离器1100内的压力。
在一些实施例中，预处理模块1000还包括第一冷却设备1300。第一冷却设备1300用于对从分离器1100中排出而待进入膜分离模块2000的气体进行冷却，以使得至少部分油气被冷凝。第一冷却设备1300具有第三入口1301和第五出口1302。第三入口1301与第三出口1102相连通，以接收从分离器1100中排出的气体。第五出口1302与第一入口2001相连通，以将被冷却后的气体送入膜分离模块2000。
在一些实施例中，第一冷却设备1300包括冷却管路1310和冷却机构1320，第三入口1301和第五出口1302分别位于冷却管路1310的两端，冷却机构1320用于冷却冷却管路1310中的气体，以使得至少部分油气被冷凝。在一些实施例中，冷却机构1320包括风扇。风扇可以抽取外界的低温新鲜空气与冷却管路1310中的高温气体进行换热，从而实现对冷却管路1310中的至少部分油气的冷凝。在另一些实施例中，冷却机构1320可以包括水冷管路和与水冷管路连通的液体泵。水冷管路中的液体可以在液体泵的作用下流动，以带走冷却管路1310的热量。在一些实施例中，冷却管路1310可以包括铜管、不锈钢管等。在一些实施例中，冷却机构1320可以与控制器相连，控制器可以控制冷却机构1320的开闭和/或冷却机构1320的输出功率。在一些实施例中，当油气浓度检测机构2005检测到待排放空气的油气浓度高于油气浓度阈值，控制器可以增大冷却机构1320的输出功率，以提升冷却机构1320对冷却管路1310内气体的冷却效果。
在一些实施例中，在竖直方向上，第五出口1302的位置可以高于第三出口1102的位置。在一些实施例中，在竖直方向上，第三入口1301的位置可以高于第三出口1102的位置。在一些实施例中，对于冷却管路1310上的任意两个位置点，在竖直方向上，靠近第五出口1302的位置点高于所述第五出口1302的位置点。油气在冷却管路1310中被冷凝成液态的油，冷却管路1310中液态的油可以从第三入口1301流出，并经过第三出口1102流入分离器1100内。
在一些实施例中，预处理模块1000还包括第二冷却设备1400。第二冷却设备1400用于对进入分离器1100之前的气体中的油气进行冷凝，以得到具有更多的油液的气液混合物，从而使得分离器1100内的液体能够有效地进行气液分离。第二冷却设备1400具有第四入口1401和第六出口1402。第四入口1401用于接收油气。第六出口1402与第二入口1101相连，以将冷凝后的气液混合物送入分离器1100。
在一些实施例中，第二冷却设备1400包括冷凝器1410。在一些实施例中，上述冷却机构1320还用于冷却冷凝器1410的管路中的气体。也就是说，冷却管路1310和冷凝器1410可以通过同一个冷却设备进行冷却，以减少油气处理系统的部件，降低油气处理系统的成本。此外，通过在油气进入分离器1100前和进入分离器1100后都对油气进行冷却，可以使得更多对油气被冷凝成液态，这样可以进一步提升油气处理效果，使得气体在进入膜分离模块2000之前的油气浓度较低。在一些实施例中，冷凝器1410可以包括铜管、不锈钢管等。在一些实施例中，如图5所示，冷却管路1310可以绕着冷凝器1410布置。不但保证冷却管路1310的长度较长，冷凝效果更好，还保证整个油气处理系统布局合理，结构紧凑。
在一些实施例中，油气处理系统还包括压缩机1500。压缩机1500用于对气体进行压缩，以增大气体的压力，以提高后续气体的处理效果。压缩机1500包括第五入口1501和第七出口1502。第五入口1501用于接收气体。第五入口1501可以与油储存设备的排放口相连。
在一些实施例中，油气处理系统还可以包括驱动机构1510，驱动机构1510用于驱动压缩机1500运行。驱动机构1510可以为电机、汽油机、柴油机等。第五入口1501可以与油储存设备相连通。第七出口1502用于排出压缩后的气体，第七出口1502可以与第四入口1401相连，以使得压缩后的气体可以被送入第二冷却设备1400。在一些实施例中，驱动机构1510可以与控制器相连，控制器可以控制驱动机构1510是否工作。
在一些实施例中，油气处理系统还包括旁通管路1600，旁通管路1600连通第五入口1501和第七出口1502，旁通管路1600上设有旁通阀1610。通过设置旁通管路1600，可以使得第七出口1502处的部分气体可以通过旁通管路1600被送回第五入口1501处，从而降低气体的压力。旁通阀1610可以调节旁通管路1600内气体的流量，从而调节气体压力具体的降低值。在一些实施例中，旁通阀1610可以与控制器相连。控制器可以控制旁通阀1610，以调节旁通管路1600内气体的流量。在一些实施例中，当油气浓度检测机构2005检测到待排放空气的油气浓度远低于油气浓度阈值，则控制器可以控制旁通阀1610打开，则压缩机1500处理后的气体压力可以降低，以减小油气处理系统内的气压。
在一些实施例中，油储存设备的排放口处或者油储存设备内可以设有第三压力检测机构1703和第一排放阀。第三压力检测机构1703可以用于感应油储存设备内的压力。第一排放阀可以控制排放口是否从油储存设备中排放气体。第三压力检测机构1703和第一排放阀可以与控制器相连。当油储存设备内的压力达到第一预设压力阈值，则控制器可以控制第一排放阀排出气体，并控制压缩机1500的驱动机构1510开始驱动压缩机1500工作，以减小油储存设备内的压力，保证油储存设备的安全。在一些实施例中，当油储存设备内的压力达到第二预设压力阈值(第二预设阈值小于第一预设阈值)，说明油储存设备内的压力已经降低到理想值，则控制器可以控制第一排放阀不再排出气体，并控制压缩机1500的驱动机构1510停止工作。
按照上文所述，预处理模块1000可以包括多种能够辅助降低油气浓度的装置。仅作为示例，在一些实施例中，如图3所示，预处理模块1000可以包括压缩机1500、第二冷却设备1400、分离器110以及另一分离器1800。通过增加另一分离器1800来实现提升气液分离效果的目的，以降低气体的油气浓度。在一些实施例中，压缩机1500和/或第二冷却设备1400可能可以省略。在另一些实施例中，另一分离器1800还可以设置到压缩机1500与第二冷却设备1400之间。在又一些实施例中，预处理模块1000可以包括压缩机1500、第二冷却设备1400、另一第二冷却设备以及分离器110。通过使用两个第二冷却设备1400，可以提高气体的冷却效果，以降低气体的油气浓度。总的来说，只要能够实现进入第一入口2001的气体的油气浓度降低，可以增加各类用于油气处理的部件，预处理模块1000所包含的部件包括但不限于本说明书所记载的实施例中的各个部件。另外，预处理模块1000中的多个部件可以省略。例如，当预处理模块1000接收到的是高温高压的气体时，压缩机1500可以省略。又例如，当预处理模块1000接收到的是高温高压的气液混合物时，压缩机1500和第二冷却设备1400均可以省略。
在一些实施例中，如图5和图7所示，油气处理系统可以包括防爆接线箱3000。防爆接线箱3000内可以设置电源、控制器、电导线等设备，以保证这些设备与油气隔绝，保证油气处理系统的安全运行。在一些实施例中，油气处理系统还包括外壳4000，上述预处理模块1000和膜分离模块2000可以均设于外壳4000所围成的内腔中，外壳4000可以保护预处理模块1000和膜分离模块2000的各个部件。在一些实施例中，防爆接线箱3000固定在外壳4000的内部或外部。
图8是根据本申请一些实施例所示的分离器1100的结构示意图。如图8所示，在另一些实施例中，分离器1100包括第一壳体1110，第一壳体1110围成第一内腔1120，第二入口1101和第三出口1102均设于第一壳体1110上，且第二入口1101和第三出口1102均与第一内腔1120连通。第一内腔1120中设有柱状结构1130。通过设置柱状结构1130，进入油气分离器1100中的气液混合物中的气体可以绕着柱状结构1130流动(例如，绕着柱状结构1130呈螺旋状上升)，气体在分离器1100内的流动路径变长，从而使得气液混合物在分离器1100内的停留时间增加，以保证更多的油液从气体中被分离出。可以理解地，油气处理系统所使用的分离器1100也可以是第一内腔1120中部设置柱状结构1130的分离器1100。
在一些实施例中，第一壳体1110包括可以筒状侧壁。筒状侧壁可以包括圆筒状、方形筒状等。第二入口1101和第三出口1102均设于筒状侧壁上，且第二入口1101的位置低于第三出口1102的位置。第二入口1101的位置可以低于第三出口1102的位置可以理解为：在竖直方向上，第二入口1101处于第三出口1102的下方。在另一些实施例中，第二入口1101的位置可以与第三出口1102的位置平齐(即位于同一水平面上)。在又一些实施例中，第二入口1101的位置可以高于第三出口1102的位置。
在一些实施例中，第二入口1101和第三出口1102分别位于筒状侧壁的中轴线的相对的两侧。通过将第二入口1101和第三出口1102分别位于筒状侧壁的中轴线的相对的两侧，气体在分离器1100内的流动路径变长，从而使得气液混合物在分离器1100内的停留时间增加，以保证更多的油液从气体中被分离出。
在另一些实施例中，第二入口1101与第三出口1102在筒状侧壁上的设置位置也可以为其他，例如，第二入口1101和第三出口1102可以均位于筒状侧壁的中轴线的同一侧，也就是说，在竖直方向上，第二入口1101可以位于第三出口1102的正下方。
在一些实施例中，第二入口1101的口径可以大于第三出口1102的口径。第二入口1101的流体(气液混合物)的流量会大于第三出口1102的流体(分离出至少部分油液后的气体)的流量，第二入口1101的口径大于第三出口1102的口径，可以保证流体流动均匀。在一些实施例中，第二入口1101的口径与第三出口1102的口径的比值可以根据分离器110的气液分离效率进行设计。
在一些实施例中，分离器1100的第四出口1103设于第一壳体1110上且与第一内腔1120相连通。在一些实施例中，第一壳体1110还可以包括顶壁和底壁，筒状侧壁位于顶壁和底壁之间。在一些实施例中，第四出口1103可以位于底壁上。在另一些实施例中，第四出口1103也可以位于筒状侧壁上。
在一些实施例中，柱状结构1130沿着竖直方向延伸。如图8所示，当第二入口1101的位置低于第三出口1102的位置，且柱状结构1130沿着竖直方向延伸时，气体会沿着图中箭头所示的方式的方向A流动。在另一些实施例中，柱状结构1130的延伸方向可以与数竖直方向有一定的夹角。例如，2°、5°、20°、30°、60°等的夹角。
在一些实施例中，柱状结构1130上环绕设置有螺旋状翅片。可以理解地，螺旋状翅片环绕在柱状结构1130上。螺旋状翅片可以在第一内腔1120中的形成螺旋的通道，以对气体起到导向的作用。在一些实施例中，柱状结构1130可以为中空结构。在一些实施例中，柱状结构1130的轴线可以与第一内腔1120的中轴线重合。第一内腔1120的中轴线可以理解为是指筒状结构的中轴线。
在一些实施例中，柱状结构1130的截面为圆形或椭圆形。可以理解的，该柱状结构1130的截面可以理解为柱状结构1130的垂直于其轴线方向的截面。在另一些实施例中，柱状结构1130的截面可以为其他形状。例如，矩形、正六边形等。
图9是本申请一些实施例所示的膜分离模块2000的结构示意图。如图9所示，在一些实施例中，膜分离模块2000包括第二壳体2100，第二壳体2100围成第二内腔，第二内腔中设有中心管2200和用于分离油气中的油液的分离膜2300。中心管2200的侧壁上设有通孔，分离膜2300包裹在中心管2200外，第一入口2001和第一出口2002设于第二壳体2100上且与第二内腔相连通。中心管2200的一端设置第二出口2003。在一些实施例中，分离膜2300的外侧(靠近第二壳体2100的一侧)可以为正压，分离膜2300的内侧(靠近中心管2200的一侧)可以为负压，由于分离膜2300对油的有优先透过性，而空气会被分离膜2300所排斥，油气(如饱和的油气)可以从分离膜2300的外侧渗透入分离膜2300的内侧，这部分油气可以通过中心管2200上的通孔进入中心管2200，并流回到油储存设备。膜分离模块2000无需通过辅助设备(如，真空泵)即可将油回收到油储存设备，空气会从第一出口2002并排放到大气中。
在一些实施例中，分离膜2300的材质可以为高分子材料。在一些实施例中，分离膜2300的材质可以为聚二甲基硅氧烷。
在一些实施例中，膜分离模块2000还可以包括第一端盖法兰2400和第二端盖法兰2500。第一端盖法兰2400和第二端盖法兰2500分别套设在中心管2200的两端。且第二壳体2100可以包括筒状侧壁，第一端盖法兰2400和第二端盖法兰2500均与第二壳体2100相连接，以将筒状侧壁的两端封堵，保证第二内腔的密封性。在一些实施例中，第二端盖法兰2500设于第二出口2003所在的一端。第二端盖法兰2500上可以设有与第二出口2003相连通的通孔。
图10是本申请一些实施例所示的气体处理方法的流程图。如图10所示，油气处理方法可以包括以下步骤：
步骤1，对气体进行压缩增压。
在一些实施例中，该步骤1可以由压缩机1500执行。压缩机1500的第五入口1501可以接收油储存设备内的气体，并对气体进行压缩增压。在一些实施例中，步骤1可以省略，例如，从油储存设备中排放的气体可以直接进入第二冷却设备1400中被冷却进行第一次冷凝处理，或者直接进入分离器1100进行分离。
步骤2，对气体进行第一次冷凝处理。
在一些实施例中，该步骤2可以由第二冷却设备1400执行。在一些实施例中，被压缩增压后的气体可以进入第二冷却设备1400的冷凝器1410，气体在冷凝器1410中被冷却机构1320(如，风扇)冷却而进行第一次冷凝处理，以得到气液混合物。在一些实施例中，步骤2可以省略,例如，压缩增压后的气体可以直接被送入分离器1100。在一些实施例中，步骤1和步骤2均可以省略，例如，气液混合物(如高温高压的气体混合物)可以被直接送入分离器1100。
步骤3，将第一次冷凝处理后的气体进行气液分离，并增大气液分离过程中的气体的压力。
在一些实施例中，该步骤3中，将第一次冷凝处理后的气体进行气液分离的操作可以由分离器1100执行。被第一次冷凝处理后的气体实际呈气液共存的状态，即上文所述的气液混合物。在一些实施例中，增大气液分离过程中的气体的压力的操作可以由调压装置1200执行。在一些实施例中，经过第一次冷凝处理后的气体可以在分离器1100内实现气液分离。分离后获得的气体需执行进一步处理(如后续的第二次冷凝处理和膜分离处理)。分离后获得的油液可以暂时储存在分离器1100内，也可以直接回流到油储存设备，或者分离后获得的油液可以由排液阀1140控制是否回流到油储存设备。
步骤4，对分离出至少部分油液后得到的气体进行第二次冷凝处理。
在一些实施例中，该步骤4可以由第一冷却设备1300执行。在第一次冷凝处理并进行气液分离出来的基础上，分离出至少部分油液后得到的气体被冷却而进行第二次冷凝处理，使得油气被进一步冷凝，以得到更多的油液，从而进一步减小气体的油气浓度。在一些实施例中，步骤4可以省略，从分离器1100中排出的气体可以直接进入膜分离模块2000。在一些实施例中，第二次冷凝处理后得到的油液可以回流到进行气液分离的分离器1100中。
步骤5，将分离出至少部分油液后得到的气体进行膜分离处理，膜分离处理后得到的空气排入大气，膜分离处理后得到的油气回收至油储存设备。
在一些实施例中，该步骤5可以由膜分离模块2000执行。进入膜分离模块2000后的气体中的空气会被分离膜2300阻碍，而油气会穿过分离膜2300而进入中心管2200。被分离膜2300阻碍的空气可以通过第一出口2002排入大气，进入中心管2200的油气可以通过第二出口2003排到油储存设备。
可以理解地，本说明书对上述方法中各个步骤的顺序不作限定。例如，步骤4可以在步骤3之前执行，也就是说，可以对气体进行两次冷凝处理后，再进行气液分离处理。在一些实施例中，各个步骤均可以多次执行。例如，步骤3可以多次执行，油气处理系统可以包括多个分离器，从而将第一次冷凝处理后的气体进行多次气液分离处理。又例如，可以在步骤4之后再执行一次气液分离处理。
本申请提供了一种全新的“预处理+膜分离”的油气处理系统和方法，摒弃了传统的真空泵辅助膜分离模块进行分离的方法。例如，通过进行多次冷却和/或增强分离器的气液分离效果，可以使得整个装置系统效率更高。本申请的油气处理系统的能耗相比“冷凝+膜分离法”的油气处理系统可以下降40％以上，成本也大大降低。同时本申请的油气处理系统的处理效果更好，油气回收率可达99％以上(前文所述“吸附法”、“冷凝法”、“冷凝+膜分离法”一般在95％以下)。本申请的油气处理系统和方法既从技术上确保排放的空气的油气浓度低，符合环保要求，又能满足油气处理系统的投资小和低能耗的经济性要求。同时，本申请的油气处理系统又具有占地面积小、操作使用简单、便捷，故障率低等优点。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，除非权利要求中明确说明，本说明书处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本说明书中实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (28)

1.一种油气处理系统，其特征在于，所述油气处理系统包括预处理模块和膜分离模块；所述膜分离模块上设有第一入口、第一出口以及第二出口；
所述第一入口与所述预处理模块连通；所述第一出口与大气连通；所述第二出口直接与油储存设备连通；所述预处理模块包括分离器和调压装置，所述分离器具有第二入口和第三出口；所述分离器对从所述第二入口进入的气液混合物进行气液分离，分离出液体后的气体从所述第三出口排出；所述第三出口与所述第一入口相连通；
所述调压装置用于增大所述分离器内的压力，而减小所述膜分离模块中气体的压力。
2.如权利要求1所述的油气处理系统，其特征在于，所述分离器具有第四出口，所述第四出口用于排出分离出的油液。
3.如权利要求1所述的油气处理系统，其特征在于，所述预处理模块还包括设置在所述分离器与所述膜分离模块之间的第一冷却设备，所述第一冷却设备具有第三入口和第五出口，所述第三入口与所述第三出口相连通，所述第五出口与所述第一入口相连通。
4.如权利要求3所述的油气处理系统，其特征在于，所述第一冷却设备包括冷却管路和冷却机构，所述第三入口和所述第五出口分别位于所述冷却管路的两端，所述冷却机构用于冷却所述冷却管路中的气体。
5.如权利要求4所述的油气处理系统，其特征在于，对于所述冷却管路上的任意两个位置点，靠近所述第五出口的位置点高于远离所述第五出口的位置点。
6.如权利要求4所述的油气处理系统，其特征在于，所述预处理模块还包括设置在所述分离器之前的第二冷却设备，所述第二冷却设备具有第四入口和第六出口，所述第六出口与所述第二入口相连。
7.如权利要求6所述的油气处理系统，其特征在于，所述第二冷却设备包括冷凝器，所述冷却机构还用于冷却所述冷凝器中的气体。
8.如权利要求6所述的油气处理系统，其特征在于，所述油气处理系统还包括设置在所述第二冷却设备之前的压缩机，所述压缩机包括第五入口和第七出口，所述第五入口与所述油储存设备相连通，所述第七出口与所述第四入口相连通。
9.如权利要求8所述的油气处理系统，其特征在于，所述油气处理系统还包括旁通管路，所述旁通管路连通所述第五入口和所述第七出口，所述旁通管路上设有旁通阀。
10.如权利要求2所述的油气处理系统，其特征在于，所述分离器包括第一壳体，所述第一壳体围成第一内腔，所述第二入口和所述第三出口均设于所述第一壳体上，且所述第二入口和所述第三出口均与所述第一内腔连通；所述第一内腔中设有柱状结构。
11.如权利要求10所述的油气处理系统，其特征在于，所述柱状结构上环绕设置有螺旋状翅片。
12.如权利要求10所述的油气处理系统，其特征在于，所述第一壳体包括筒状侧壁；所述第二入口和所述第三出口均设于所述筒状侧壁上，且所述第二入口的位置低于所述第三出口的位置。
13.如权利要求12所述的油气处理系统，其特征在于，所述第二入口和所述第三出口分别位于所述筒状侧壁的中轴线的相对的两侧。
14.如权利要求10所述的油气处理系统，其特征在于，所述分离器还包括第四出口，所述第四出口设于所述第一壳体上且与所述第一内腔相连通；所述第四出口用于排出分离后的油液；第三出口处设有排液阀。
15.如权利要求10所述的油气处理系统，其特征在于，所述柱状结构沿着竖直方向延伸。
16.如权利要求10所述的油气处理系统，其特征在于，所述柱状结构的截面为圆形或椭圆形。
17.如权利要求10所述的油气处理系统，其特征在于，所述柱状结构的轴线与所述第一内腔的中轴线重合。
18.如权利要求10所述的油气处理系统，其特征在于，所述第二入口的口径大于所述第三出口的口径。
19.如权利要求1所述的油气处理系统，其特征在于，所述膜分离模块包括第二壳体，所述第二壳体围成第二内腔，所述第二内腔中设有中心管和用于分离所述油气中的油液的分离膜，所述中心管的侧壁上设有通孔，所述分离膜包裹在所述中心管外，所述第一入口和所述第一出口均设于所述第二壳体上且与所述第二内腔相连通；所述中心管的一端设置所述第二出口。
20.如权利要求1所述的油气处理系统，其特征在于，所述第一出口处设有油气浓度检测机构，所述油气浓度检测机构用于检测所述第一出口处待排放的空气的油气浓度。
21.一种油气处理系统，其特征在于，所述油气处理系统包括预处理模块和膜分离模块；
所述膜分离模块上设有第一入口、第一出口以及第二出口；所述第一入口与所述预处理模块连通，所述第一出口用于排出空气，所述第二出口用于排出油气；
所述预处理模块包括分离器和调压装置；所述分离器具有第二入口和第三出口；所述分离器对从所述第二入口进入的油气进行气液分离，分离出液体后的油气从所述第三出口排出；所述第三出口与所述第一入口相连通；所述调压装置包括调压阀，所述调压阀位于所述分离器与所述膜分离模块之间；
所述调压装置用于增大所述分离器内的压力，而减小所述膜分离模块中气体的压力。
22.如权利要求21所述的油气处理系统，其特征在于，所述分离器具有第四出口，所述第四出口用于排出所述分离器内分离出的油液。
23.如权利要求21所述的油气处理系统，其特征在于，所述预处理模块还包括设置在所述分离器与所述膜分离模块之间的第一冷却设备，所述第一冷却设备具有第三入口和第五出口，所述第三入口与所述第三出口相连通，所述第五出口与所述第一入口相连通。
24.如权利要求23所述的油气处理系统，其特征在于，所述预处理模块还包括设置在所述分离器之前的第二冷却设备，所述第二冷却设备具有第四入口和第六出口，所述第六出口与所述第二入口相连。
25.如权利要求24所述的油气处理系统，其特征在于，所述油气处理系统还包括设置在所述第二冷却设备之前的压缩机，所述压缩机包括第五入口和第七出口，所述第五入口与油储存设备相连，所述第七出口与所述第四入口相连。
26.一种油气处理方法，其特征在于，所述方法使用如权利要求7所述的油气处理系统进行油气处理，所述方法包括：
对气体进行第一次冷凝处理；
将第一次冷凝处理后的气体进行气液分离；
将分离出至少部分油液后得到的气体进行膜分离处理，膜分离处理后得到的空气排入大气，膜分离处理后得到的油气回收至油储存设备；
其中，进行压力调节而增大气液分离过程中气体的压力，而减小膜分离处理过程中气体的压力。
27.如权利要求26所述的油气处理方法，其特征在于，所述方法还包括：
将分离出至少部分油液后得到的气体进行膜分离处理之前，对分离出至少部分油液后得到的气体进行第二次冷凝处理。
28.如权利要求26所述的油气处理方法，其特征在于，所述方法还包括：
对气体进行第一次冷凝处理前，对所述气体进行压缩增压。
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