一種將油罐揮發氣轉變成固態氣體水合物的油氣回收裝置的製作方法

2023-12-06 13:32:26

本發明屬於天然氣水合物應用技術領域，這裡特指一種將油罐揮發氣轉變成固態氣體水合物的油氣回收裝置。

背景技術：

由於石油產品是碳氫化合物的混合物，其中輕烴類具有很強的揮發性。從石油到成品油的儲存和運輸過程中，油品的損耗是不可估量的，汽油儲罐揮發的主要組分是c3—c5，其餘原油等儲罐則含有重烴。這些烴類一旦散失在大氣中不僅會造成環境的汙染，還會對儲存庫周圍的安全造成很大的隱患。特別是油氣與空氣混合後可以形成爆炸混合物，受通風、地勢和局部氣象條件的影響，當混合蒸汽積聚達到爆炸濃度極限時，遇火星會立刻發生爆炸事故。近年國內也多次發生因違規操作和管理不當導致的閃爆事故，造成了巨大的生命財產損失。針對大氣環保方面我國也出臺了很多政策，近期國務院印發的《「十三五」生態環境保護規劃》(簡稱《規劃》)對「十三五」期間vocs排放作出的嚴格要求，其中明確規定了對於全面推進煉油、石化等行業揮發性有機物的綜合整治工作。

針對油氣回收的方法通常有以下幾類：1、冷凝法，通常在回收氣體的機械製冷基礎上連接液氮製冷裝置，可使油氣(有機物)的回收率達到99％。但是深冷裝置的投資偏大，裝置在連續運行狀態下的運行成本也偏高。2、吸收法，通常包括常壓和常溫吸收，但是由於吸收劑的長期有效性較差，目前已經暫用。3、吸附法，已經被應用到油氣回收領域，但高效率、解析能力強的吸附劑還處於研究階段。4、膜分離，由於在製備的過程中，表面容易出現嚴重的缺陷，難以大規模生產。總的來說，當前的油氣回收方法對於揮發出來的油氣還未能實現分離、提純後再利用，實現氣體到固體的儲存和循環利用，因此一整套高效回收再利用的油氣回收裝置對於完成存儲一體化和環境保護具有重大意義。

技術實現要素：

本發明的目的是針對油庫中油品呼吸損耗所排出來的混合氣，使用一種將油氣變成固態水合物的油氣回收裝置，將油氣進行回收，實現油氣的固態回收與存儲，保護環境和資源再利用。

本發明提供了一種將油氣變成固態水合物的油氣回收裝置，其特徵在於：所述的裝置包括油罐，單向閥，壓力表，真空表，流量計，氣體緩衝罐，壓縮機，截止閥，水合物反應單元，水合物反應液罐，螺杆泵，漿液泵，水合物儲罐，氣液分離器，換熱螺旋槽管(水合物分解單元)，油水分離器，液體霧化噴嘴，氣體霧化噴嘴。

油罐的呼氣閥門出口經第一單向閥與第一氣體緩衝罐入口連接；第一氣體緩衝罐的出口經過第一截止閥與第一壓縮機入口端連接；第一壓縮機出口端與第一壓力表入口端連結；第一壓力表出口端與水合反應單元底部的氣體霧化噴嘴連接；水合物反應液罐出口與第二螺杆泵的入口端連接；第二螺杆泵的出口端通過第二截止閥與流量計入口端連接；流量計的出口端與水合物反應單元頂部進液口的液體霧化噴嘴連接；水合物反應單元中的漿液出口通過第三截止閥與水合物漿液儲罐連接；水合物漿液罐通過第六截止閥與漿液泵的入口端連接；漿液泵的出口端與水合物反應單元內的換熱螺旋管槽的入口連接；換熱管槽的出口端與氣液分離器的入口端連接；氣液分離器的排氣口通過第三單向閥與氣體回收管線連接；氣液分離器的排液口通過第四截止閥與第一螺杆泵的入口端連接；第一螺杆泵的出口與水合物反應液罐入口端連接；水合物反應單元排氣口通過第二單向閥與回收管線連接；水合物反應單元底部排液口通過第五截止閥與油氣分離器入口端連接；油水分離器底部的排汙口通過第八截止閥與汙水處理系統連接；油水分離器的另一個出口通過第七截止閥與重烴回收系統連接；氣體回收管線通過第四單向閥門和第二壓力表與第二壓縮機的入口端連接；第二壓縮機的出口端與第二緩衝罐的入口連接；第二氣體緩衝罐上面安裝放空閥門；第二氣體緩衝罐出口通過真空表和第五單向閥與油罐的吸氣閥連接。

3、有益效果

本發明的顯著優點在以下幾個方面：

(1)能夠使用生成水合物的方法回收油罐作業過程中揮發出來的油氣，操作安全，實現氣態到固態晶粒的儲存。

(2)固化後的油氣經過換熱螺旋槽管，吸收水合物生成過程中的熱量，釋放出來的氣體進入緩衝罐，實現能量和物料的循環再利用。

(3)油罐在吸氣時可以重新吸入未反應的氣體和水合物分解所產生的氣體，呼氣和吸氣實現一體化，減少對空氣的吸入。

(4)本發明同時使用水合物生成與分解一體單元，液態烴回收分級處理，使揮發出來的油氣能夠儘可能的完全利用，提高油氣的回收和利用效率，節省投資。

附圖說明

圖1是本發明所述裝置結構示意圖。

具體實施方式

按照附圖所示，本回收方法是：本發明裝置包含油罐33；第一單向閥1；第二單向閥10；第三單向閥13；第四單向閥24；第五單向閥31；第一壓力表5；第二壓力表23；真空表32；流量計7；第一氣體緩衝罐2；第二氣體緩衝罐30；、第一壓縮機4；第二壓縮機25；第一截止閥3；第二截止閥6；第三截止閥11；第四截止閥14；第五截止閥16；第六截止閥18；第七截止閥21；第八截止閥22；水合物反應單元8；水合物反應液罐26；第一螺杆泵15；第二螺杆泵27；漿液泵19；水合物儲罐17；氣液分離器12；換熱螺旋槽管(水合物分解單元)9；油水分離器20；液體霧化噴嘴28；氣體霧化噴嘴29；

本發明中，當油罐33中溫度升高或者進行收油作業時，油罐中會有油氣從呼氣閥門揮發出來，通過第一單向閥1，進入氣體緩衝罐2中。當氣體緩衝罐2壓力足夠大也就是氣體足夠多時，打開第一截止閥3，使氣體進入第一壓縮機4，開啟第一壓縮機4，給氣體增壓。使用氣體霧化噴嘴29將氣體通入反應單元8底部的進氣口，通過壓力表5檢測出所供給水合物反應單元的壓力(10mpa)，開啟第一壓縮機4的同時(即進氣的時候)使用第二螺杆泵27將水合物反應液罐26內的反應液注入水合物反應單元8進液口。通過液體霧化噴嘴28將反應液(含納米石墨顆粒+tbab+thf)以均勻的顆粒霧化進入水合物反應單元8，同時使用流量計7控制進入反應單元的液體的量；當壓力達到10mpa後，由於反應液中添加納米石墨顆粒+tbab+thf型表面活性劑，其誘導時間很短，即認為水合物反應的誘導時間已經達到，水合物開始生成。同時打開第六截止閥18，開啟漿液泵19向換熱螺旋槽管9注入水合物漿液，維持換熱螺旋槽管9內的壓力在0.5mpa。此時反應單元8正是水合物生成的過程，即放出熱量，換熱螺旋槽管9中漿液同時吸收熱量，釋放出氣體，水合物生成過程中釋放的熱量通過換熱螺旋槽管9被水合物分解單元所吸收利用，以便促進分解和生成。分解後的氣體通過氣液分離器12和第三單向閥13進入氣體回收管線，氣液分離器12液體通過第四截止閥14和螺杆泵15進入水合物反應液罐26，以實現水循環；等生成和分解徹底後，即第一壓力表5趨於平穩，打開第二單向閥10回收未反應的氣體進入回收管線，通過第四單向閥24和第二壓縮機25將回收管線中的氣體注入氣體緩衝罐30；生成的水合物漿液通過第三截止閥11進入水合物漿液儲存罐17；由於在此過程中對重組分烴有可能冷凝，水合物反應單元8排液口通過第五截止閥16將混合液排入油水分離器20，分離後重烴回收，汙水送往處理廠進行處理，並且回收剩餘表活性劑。當油罐髮油或者溫度降低時，油罐內部產生負壓，若真空表32負壓超過0.5mpa時，打開第五單向閥31，同時將回收的氣體重新注入油罐33，實現氣體提濃回收再利用。

水合物反應單元壓力維持在10mpa，使得壓力遠高於相平衡曲線以上，讓氣體儘可能完全生成水合物。

水合物分解單元採用換熱螺旋槽管，在漿液流動過程中，螺旋槽管的內壁面會對晶粒產生剪切力，從而加速水合物漿液的分解；

水合物生成過程放出的熱量通過換熱螺旋槽管被水合物分解單元吸收，減少系統耗能。

水合物反應液採用納米石墨顆粒+tbab+thf，能夠加速水合物的生成，採用液體霧化噴嘴能夠使水合物反應液以均勻微小的顆粒霧化進入反應單元；

氣體緩衝罐能夠及時彌補油罐內部的負壓，實現氣體再回收利用；

採用材料為6061型鋁合金的換熱螺旋槽管,其傳熱係數為155w/m.k，換熱能力較好。

水合物生成單元採用霧化的方式，同時氣流由底部噴入，液流由上部霧化噴入，氣液逆流，提高氣液間的接觸面積和接觸時間，增強其傳質速率。