CN208927893U - 油管杆清洗废气处理设备以及油管杆清洗设备 - Google Patents

Abstract

提出一种油管杆清洗废气处理设备和处理设备以及油管杆清洗设备。将污染物降温冷凝后变为液体，去除污染物，冷凝环节后设置吸附环节，对冷凝处理残余的油气进行清理，减小冷凝环节负担；冷凝前通过除湿减少或清除废气中的水蒸汽，防止水蒸汽在冷凝设备中凝结，减少设备负担；对含硫化氢的废气，冷凝之前减少或清除硫化氢，以防止设备腐蚀、负担过重、析出油二次污染等。废气由气泵输送至气罐中，温度下降，水蒸汽凝结，经过除湿的废气进入冷凝装置中，分级冷凝，冷凝结束的废气进入吸附装置，由吸附剂将冷凝未能完全清除的污染物清除后，达标排出。冷凝前通过石灰水或氧化铁等硫化氢去除剂减少或去除硫化氢。

Description

油管杆清洗废气处理设备以及油管杆清洗设备

技术领域

本发明涉及石油设备技术领域，具体讲是一种油管杆清洗废气处理方法和处理设备以及油管杆清洗设备。

背景技术

在石油开采中，需要大量的管杆类零部件，俗称“油管杆”，在油井检修时，需要将这些油管杆从油井中取出后检查、修复后重新利用，这些管杆表面粘附有大量的油污，需要进行清洗后方可进入下一步工序。热煮是清除油污的有效方式，发表在《清洗世界》2009年9月第25卷第9期的《油管高效清洗装置的研制与应用》详细介绍了这种方式，管杆类零部件在承装有热水的水池中进行浸泡后，可以很方便的去除掉油污。然而在进行加热过程中，油污中的组分受热挥发到空气中形成清洗废气，这些废气中含有大量的有机物、硫化氢等污染类物质，如果不经处理便排放到大气中，会对大气产生污染，在目前产业中尚无对此类废气有效处理方式。现有政策、法规已经对有机物、硫化氢等污染性物质的排放设置了标准，作业的排放不得超过标准限制。需要针对性的设置相关的处理手段和设施。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种油管杆清洗废气处理方法和实现此方法的处理设备，以及安装有此处理设备的油管杆清洗设备，能够有效的解决油管杆清洗废气污染大气问题。

本发明的技术方案是：一种油管杆清洗废气处理方法，其特征在于，包括以下环节：

（1）将油管杆清洗废气引出；

（2）将废气中所含水蒸汽减少或去除；

（3）将废气降低温度以使废气中的污染组分凝结。

油管杆表面粘附的油污主要是油井中的石油，石油以氢与碳构成的烃类为主要成分，这些烃类物质在油管杆清洗设备中受热挥发到空气中，构成了废气有机物污染的主要成分，将废气温度降低将可使这些组分再次凝结为液态，从而减少或清除这些有机物污染组分。

然而，在油管杆水煮过程中，大量的水蒸汽也因受热蒸发，从而使得废气中含有大量的水蒸汽。加热油管杆清洗设备封闭箱体，水蒸汽的持续蒸发，使得废气中的水蒸汽接近或达到饱和蒸汽。大量水蒸汽的存在，影响了冷凝环节的正常运行。冷凝时，不仅将油气冷凝，也会将水蒸汽冷凝，增大了制冷环节的负担；另外，当将废气降到0℃及以下时，水蒸汽会凝结成固体，附着在管路内部，减少通径甚至造成堵塞。从而使得冷凝设备功能降低甚至丧失。由此，在第（1）步和第（3）步之间还增加了将废气中所含水蒸汽减少或去除的环节。减少或去除水蒸汽的废气，将大大减少水蒸汽对冷凝或吸附环节的影响，减少制冷环节的负担，降低管路发生堵塞的可能性，减少吸附剂的饱和可能性。另外，废气中的部分污染物可以溶解在水中，散发在废气中的微小水滴也可以吸附部分污染物，随着水蒸汽的减少或去除，可以减少废气中的污染物，起到净化的作用。同时也减少了后续的冷凝或吸附环节的负担。

现有技术中有许多除湿技术可以减少或去除水蒸汽，如可使废气散热、提高气压等方式将废气中的水蒸汽凝结成液态水；或通过吸附剂将水蒸汽吸附。

采用冷凝方式处理废气，如想得到比较好的处理效果，需要将冷凝温度降到非常低，从而增大了功耗。由此提出了一个改进：其特征在于，在第（3）步后还包括将废气通过吸附剂来吸附废气中的有机组分的环节。

经过冷凝后的废气中含有的残余有机物质通过吸附剂，吸附剂所具有的较大的表面积，使有机物质与吸附剂结合，从而去除掉有机物分子。经过冷凝后吸附，不需要将冷凝温度降到非常低，也能够起到良好的清除效果，从而降低了冷凝环节的功耗。

在很多原油中含有硫化氢，沾染含有硫化氢原油的油管杆在清洗时受热，硫化氢挥发到废气中，硫化氢是有毒的污染物质，采用冷凝和吸附方法也能够减少或去除硫化氢。但是硫化氢的熔点为-85.5℃，要靠冷凝法去除硫化氢，需要将废气降低到-85.5℃以下，制冷环节的功耗较大；且硫化氢本身与水、水蒸汽接触时具有腐蚀性，将会腐蚀冷凝或吸附设备。

由此，对本发明的提出另一种改进：其特征在于，在第（1）步后，第（3）步前还包含减少或去除硫化氢的环节。通过减少或去除硫化氢的环节，可以降低或消除硫化氢对冷凝或吸附设备的腐蚀，另外也降低了制冷环节的功耗。现有技术中有许多除硫技术可以减少或去除硫化氢。采用吸附剂可将硫化氢吸附；同时，因为硫化氢可溶于水，在去除水蒸汽的同时可将溶解于水中的硫化氢一同从废气中减少或去除；另外还可以采用硫化氢去除剂使硫化氢与其产生化学反应以去除。

本发明还提供一种可以实现以上所述油管杆清洗废气处理方法的油管杆清洗废气处理设备，其特征在于，括冷凝装置、除湿装置，所述除湿装置可以将废气中的水蒸汽减少或去除，所述冷凝装置包含制冷系统，所述制冷系统将废气的温度降低，从而将废气中的污染物质由气态转化为液态从而去除废气中的污染物质；油管杆清洗设备的废气首先由管路进入除湿装置，除湿装置处理过的废气再由管路进入冷凝装置处理将污染物质由气态转化为液态。除湿装置减少了进入后续环节中废气中的水蒸汽，避免了冷凝环节带有水蒸汽有可能造成的负担过重以及设备故障隐患，提高了冷凝装置的效率。同时随着水蒸汽的减少或去除，将溶解在水中的污染物一并带走，另外通过废气中的微小水滴凝结，也将吸附在微小水滴表面的部分污染物，一并去除，起到了净化废气的作用，同时也减少了后续的冷凝环节的负担。

油管杆清洗设备的废气进入冷凝装置将污染物处理后再排到大气中，废气进入冷凝装置后，可将废气中污染物质处理掉。通过冷凝装置可以将废气中的污染物降低到熔点以下，将其转为液态，从而减少废气中的污染物，使得排放达标。

现有技术中有很多除湿装置可以使用，如制冷式除湿，通过制冷系统将废气中的温度降低，从而使水蒸汽凝结为液态水；也可以采用除湿剂降低或减少废气中的水蒸汽。

比较简单的除湿装置是较长管道或罐体，废气通过较长管道时，与通过管道壁与周围环境发生热交换，使废气的温度降低，进而使得水蒸汽液化；通过罐体时，废气与罐内空气热交换，同时罐气压降低，进而使得水蒸汽液化。通过气泵提高气压也可以促使水蒸汽液化。

冷凝后的废气温度比较低，可以进入除湿装置中，通过换热器与需要除湿的废气进行热交换，通过降低需要除湿的废气温度以增加除湿效果。

也可也采用吸附或吸收方式除湿，常用的水分吸附剂和吸收剂如：如活性炭、矽胶、分子筛、活性气化铝、沸石、氯化锂等，除湿装置中设置承装水分吸附剂或吸收剂的容器，使废气通过水分吸附剂或吸收剂表面，将会有效的去除水分。

进一步的，还包括吸附装置；所述吸附装置含有盛装有吸附剂的容器，冷凝装置处理过的废气再由管路进入吸附装置处理后排到大气中。冷凝装置和吸附装置串连，冷凝装置设置在吸附装置之前，废气先通过冷凝装置将部分污染物液化，残余的污染物通过吸附装置将其吸附。吸附装置的设置，提高了系统整体的清理效果，较仅使用冷凝装置相比较，降低了系统能耗。

沾染含有硫化氢原油的油管杆在清洗时受热，废气中含有硫化氢，为了避免硫化氢污染以及对后续环节的影响，需要在废气中减少或去除硫化氢。针对此项需求，做出了另一项改进：油管杆清洗废气处理设备，还包括除硫化氢装置，所述除硫化氢装置的功能是减少或去除硫化氢，所述除硫化氢装置设置在冷凝装置之前，废气应首先经过除硫化氢装置减少或去除硫化氢后再行进入冷凝装置。

通过减少或去除硫化氢的环节，可以降低或消除硫化氢对冷凝或吸附设备的腐蚀，另外也降低了制冷环节的功耗。现有技术中有许多除硫技术可以减少或去除硫化氢。采用吸附剂可将硫化氢吸附；同时，因为硫化氢可溶于水，在减少或去除水蒸汽的同时可将溶解于水中的硫化氢一同从废气中减少或去除；另外还可以采用硫化氢去除剂使硫化氢与其产生化学反应以去除。

在实际运行中，废气中混杂有水蒸汽、硫化氢、有机污染物，假如吸附法减少或去除硫化氢时，势必会连同水蒸汽、有机污染物一同吸附，影响到正常运行。而硫化氢在水中可溶解体积有限，除湿同时除硫化氢效果有限。采用硫化氢去除剂是比较可行的方案。现有技术中有许多硫化氢去除剂可以起到除硫效果。如石灰水、生石灰、海绵铁、水合氧化铁、氧化锌等。

石灰水能与硫化氢发生化学反应，从而去除掉硫化氢，这时，除硫化氢装置内部含有石灰水，废气通过石灰水，废气中的硫化氢与石灰水中的氢氧化钙反应，从而保证了硫化氢的有效减少或去除。另外，石灰水也拦截了部分有机物的溢出。

还可以采用氧化铁作为硫化氢去除剂，硫化氢与氧化铁发生化学反应，生成硫与铁的化合物，以减少或清除废气中的硫化氢；适量的水可以起到协助化学反应的作用，但水分过多会造成结块，在实际使用时，可以将热清洗时的废热引入除硫化氢装置，以防止水蒸气凝结造成的结块。

本发明还提供一种油管杆清洗设备，其特征在于，清洗池设置在封闭箱体中，所述封闭箱体设置有废气出口，所述废气出口与上述油管杆清洗废气处理设备连接。配套有废气处理设备的油管杆清洗设备，功能完善，配备废气达标排放处理手段，市场竞争性强。

油管杆清洗设备产生的废热被通入除硫化氢装置或除湿装置中，可使除硫化氢剂或除湿剂恢复功能。

附图说明

图1是本发明的一种油管杆清洗废气处理方法的流程图。

图2是实现图1处理方法的油管杆清洗设备及其配套油管杆清洗设备的原理图。

图3是本发明的另一种油管杆清洗设备及其配套油管杆清洗设备的原理图。

图4是本发明的又一种油管杆清洗设备及其配套油管杆清洗设备的原理图。

图5是本发明的再一种油管杆清洗设备及其配套油管杆清洗设备的原理图。

具体实施方式

实施方式1。

结合附图1、2说明本发明一种油管杆清洗废气处理方法、以及实现图此处理方法的废气处理设备及其配套油管杆清洗设备的一种实施方式。

如图1所示，油管杆清洗废气由清洗设备引出后，首先经过“将废气中所含水蒸汽减少或去除”环节，然后进入“将废气降低温度以使废气中的污染组分凝结”环节，将污染物冷凝为液态，从而减少或清除污染组分，达到净化废气，达标排放的目的。在废气降温凝结前，首先“将废气中所含水蒸汽减少或去除”，避免了大量水蒸汽凝结成固体，从而导致冷凝设备功能降低甚至丧失的隐患。

实现图1处理方法的油管杆清洗设备及其配套油管杆清洗设备的原理如图2所示：

沾染有污垢的油管杆由油管杆入口11进入油管杆清洗设备1，经过清洗后，由油管杆出口12送出，清洗形成的废气由清洗设备废气出口13排出，沿管路通过除湿装置废气入口21进入除湿装置2，由除湿装置2将废气中的水蒸汽减少或去除，废气从除湿装置废气入口21进入，除湿处理形成的废水由除湿装置废水出口23排出，经过除湿处理的废气由除湿装置废气出口22排出，沿管路通过冷凝装置废气入口31进入冷凝装置3中，制冷机组35运行，通过冷凝器34和废气进行热交换，使废气温度降低，将废气中的将污染物质由气态转化为液态，处理后的废气由冷凝装置废气出口32排出，冷凝后的液体由冷凝装置液体出口33排出。

除湿装置减少了进入后续环节中废气中的水蒸汽，避免了冷凝环节带有水蒸汽有可能造成的负担过重以及设备故障隐患，提高了冷凝装置的效率。同时随着水蒸汽的减少或去除，将溶解在水中的污染物一并带走，另外通过废气中的微小水滴凝结，也将吸附在微小水滴表面的部分污染物，一并去除，起到了净化废气的作用，同时也减少了后续的冷凝环节的负担。通过冷凝装置可以将废气中的污染物降低到熔点以下，将其转为液态，从而减少废气中的污染物，使得排放达标。

实施方式2。

结合附图3说明本发明的一种油管杆清洗废气处理设备及其配套油管杆清洗设备的另一种实施方式。

沾染有污垢的油管杆由油管杆入口11进入油管杆清洗设备1的清洗箱体14中，清洗箱体14下半部分承装有清洗水，清洗箱体14的外侧安装有燃烧器15，天然气由天然气入口151进入燃烧器15，经燃烧器15点燃后，进入加热盘管16，加热盘管16设置在清洗箱体14的下半部分，加热清洗箱体14中的水，燃烧所形成的烟气由烟气出口161排出,清洗箱体14中的水加热后，所形成的水蒸汽聚集在清洗箱体14上半部分。清洗箱体14设置有进料辊轮141、大转轮142、出料辊轮143，进料辊轮141将沾染有污垢的油管杆输送至清洗箱体14内，转轮142接过油管杆，带动其旋转；首先经过清洗箱体14上半部分，由水蒸汽熏蒸软化污垢，然后进入清洗箱体14下半部分的热水中，经过热水浸泡后，大部分污垢脱落遗留在清洗箱体14中；转轮142转至出料辊轮143附近，由清洗刷144清洁油管杆外表面，由水射流清洁油管杆内孔，最后由出料辊轮143将清洗过的油管杆运送出清洗箱体14。

清洗产生的污垢定期清洗至污垢池17中，清洗箱体14和污垢池均为封闭式，清洗箱体14设置有清洗设备废气出口13，污垢池17设置有污垢挥发气出口171，清洗箱废气出口131、污垢挥发气出口171由管路连接在一起，污垢挥发气是由清洗污垢产生的挥发气体，与清洗箱锁溢出的废气同源，成分相同，也同样属于清洗设备废气的范畴，为便于表述清晰，以下将清洗箱体溢出的废气和污垢挥发气统称废气，由气泵24输送废气至气罐251中，废气进入气罐251中后，所携带的热量与气罐251进行热交换，温度下降，从而使水蒸汽凝结成液态，气泵24出口连接气罐251，使得气罐251中的压力升高，也促使水蒸汽凝结成液态，气罐251较大的表面积可帮助其将热量散发到周围空气中。气罐251底部所凝结的废液排入第一废液罐252中。

经过除湿的废气进入冷凝装置中，冷凝分为3级，第一级由冷凝器341将废气冷却至3℃≥T≥0℃，第二级由冷凝器342将废气冷却至T≤-25℃，第三级由冷凝器342将废气冷却至T≤-45℃。第一级用于将上一环节中未能清除完全的水蒸汽和较高熔点的污染物冷凝，第一级冷凝完成的废液排入第二废液罐36中,以防止遗留的水蒸汽凝结，堵塞管路；第二、三级用于将未能冷凝彻底的污染物继续冷凝，第二、三级冷凝完成的废液排入第三废液罐37中。通过将冷凝分为多级，降低了冷凝的难度。本实施例中所提分级和温度仅为示例，除第一级需设置在0℃以上附近温度外，本领域技术人员可根据实际设置分级数以及每级温度。

冷凝结束的废气进入吸附装置4中，吸附装置4包括吸附罐41，吸附罐41中盛装吸附剂，吸附剂可以是活性炭等吸附材料。废气进入吸附罐41中，由吸附剂将冷凝未能完全清除的污染物清除后，达标排出。

实施方式3。

结合附图4说明本发明的一种油管杆清洗废气处理设备及其配套油管杆清洗设备的又一种实施方式。

本实施例中，油管杆表面沾染的污垢含有硫化氢，因此废气中含有硫化氢气体，图4中，废气首先由气泵泵入硫化氢去除装置5中，硫化氢去除装置含有盛装有石灰水的除硫箱51，废气引入石灰水中，石灰水中的氢氧化钙和硫化氢发生反应，减少或去除硫化氢。

除硫过后的废气泵入气罐253中,本实施例中，气罐253分为上下两腔，未冷凝的废气进入下腔2532中，上腔2531通入冷凝过的废气，上下两腔体隔离，上腔2531和下腔2532通过导热隔离板进行热量交换，结果是未冷凝的废气的温度降低析出水分，冷凝过的废气温度升高，便于吸附。下腔253 2 中设置有阻挡隔板，迫使废气沿曲线流动，受沿途的阻挡隔板阻挡，水蒸汽中的液滴凝结，从而提高了除湿效果。

本实施例中，吸附罐为两个，当吸附罐411工作于吸附状态时，第二吸附罐412工作于解析状态，两个吸附罐交替运行，油管杆清洗设备天然气燃烧产生的尾气引入处于解析状态的吸附罐中，辅助加热。

本实施例中未详细描述与上一个实施例一致。

实施方式5。

结合附图5说明本发明的一种油管杆清洗废气处理设备及其配套油管杆清洗设备的再一种实施方式。

本实施例中，废气中含有硫化氢气体，图5中，废气首先由气泵泵入气罐254中，废气入口设置在罐上部，废气入口朝向罐体内部切线方向，气体输出口设置在罐顶，气体输出管沿罐圆心轴线延伸到罐底液面以上，设置在罐顶废气从上部沿罐的切线方向进入罐，气流沿罐圆周做强烈旋转，水滴在离心惯性力的作用下被甩到壁面上，并沿壁面沉落到罐底部，气体沿圆心轴线上的空心管而输出。

经冷却后进入硫化氢处理罐52中，硫化氢处理罐52中设置有筛网隔层，氧化铁设置在筛网隔层中，废气通过含有氧化铁的筛网隔层，硫化氢和氧化铁发生化学反应，油管杆清洗设备天然气燃烧产生的尾气引入硫化氢处理罐52中，从筛网隔层中设置的管路中通过，余热通过管路壁加热氧化铁，以协助硫化氢处理，防止水分凝结堵塞氧化铁药剂的微孔。

除硫过后的废气进入预冷冷凝器344中，同时冷凝处理过的废气进入预冷冷凝器344的另一端管路，冷凝前的废气和冷凝后的废气通过预冷冷凝器344进行热量交换，结果是未冷凝的废气的温度降低析出水分，冷凝过的废气温度升高，便于吸附。

本实施例未详细描述的与前述实施例或现有技术相同。

Claims (10)

1.一种油管杆清洗废气处理设备，其特征在于，包括冷凝装置、除湿装置，所述除湿装置可以将废气中的水蒸汽减少或去除，所述冷凝装置包含制冷系统，所述制冷系统将废气的温度降低，从而将废气中的污染物质由气态转化为液态以去除废气中的污染物质；油管杆清洗设备的废气首先由管路进入除湿装置，除湿装置处理过的废气再由管路进入冷凝装置处理将污染物质由气态转化为液态。

2.根据权利要求1所述的油管杆清洗废气处理设备，其特征在于，还包括吸附装置；所述吸附装置含有盛装有吸附剂的容器，冷凝装置处理过的废气再由管路进入吸附装置处理后排到大气中。

3.根据权利要求1或2所述的油管杆清洗废气处理设备，其特征在于，还包括除硫化氢装置，所述除硫化氢装置的功能是减少或去除硫化氢，所述除硫化氢装置设置在冷凝装置之前，废气应首先经过除硫化氢装置减少或去除硫化氢后再行进入冷凝装置。

4.根据权利要求1或2所述的油管杆清洗废气处理设备，其特征在于，所述除湿装置的型式是罐，通过气泵将废气泵入罐中。

5.根据权利要求4所述的油管杆清洗废气处理设备，其特征在于，所述罐内设置有以下两种结构之一：

a.气罐（253）分为上下部分腔，未冷凝的废气进入下腔（2532）中，上腔（2531）通入冷凝过的废气，下腔（2532）中设置有隔板，迫使废气沿曲线流动，受沿途的隔板阻挡，水蒸汽中的液滴凝结；

b. 废气入口设置在罐上部，废气入口朝向罐体内部切线方向，气体输出口设置在罐顶，气体输出管沿罐圆心轴线延伸到罐底液面以上，废气从上部沿罐的切线方向进入罐，气流沿罐圆周做强烈旋转，水滴在离心惯性力的作用下被甩到壁面上，并沿壁面沉落到罐底部，气体沿圆心轴线上的空心管而输出。

6.根据权利要求3所述的油管杆清洗废气处理设备，其特征在于，硫化氢装置内部含有石灰水或氧化铁，废气通过石灰水或氧化铁，硫化氢与石灰水或氧化铁发生化学反应从而减少或去除。

7.根据权利要求1或2所述的油管杆清洗废气处理设备，其特征在于，冷凝后的废气进入除湿装置中，冷凝后的废气与冷凝前的废气通过导热材料隔离，冷凝后的废气与冷凝前的废气进行热交换，通过降温辅助除湿。

8.根据权利要求7所述的油管杆清洗废气处理设备，其特征在于，所述除湿装置包括预冷冷凝器，冷凝前的废气进入预冷冷凝器的一侧管路，同时冷凝处理过的废气进入预冷冷凝器的另一侧管路，冷凝前的废气和冷凝后的废气通过预冷冷凝器进行热量交换。

9.一种油管杆清洗设备，其特征在于，清洗池设置在封闭箱体中，所述封闭箱体设置有废气出口，所述废气出口与权利要求1至8的任一项的油管杆清洗废气处理设备连接。

10.根据权利要求9所述的一种油管杆清洗设备，其特征在于，所述油管杆清洗设备采用燃烧方式加热，燃烧产生的尾气被通入除硫化氢装置或除湿装置中。