石油儲罐伴生氣回收裝置的製作方法

2023-10-06 19:11:49

專利名稱：石油儲罐伴生氣回收裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於石油化工設備領域，涉及石油儲罐伴生氣回收設備，特別 是石油儲罐伴生氣回收裝置。
技術背景在油田油氣集輸工藝中，大容量鋼製拱頂罐是原油儲運中不可缺少的 設備之一。我國油田的原油接轉站、聯合站、長輸管道的原油輸油首站、都建有數量頗為龐大的100 50001113鋼製立式石油儲罐。由於原油中含有石 油伴生氣，進入儲罐的上遊工藝對原油中伴生氣很難充分分離，且當原油 進入儲罐後，壓力降到常壓，當氣溫升高時，便有大量的石油伴生氣自儲 罐的呼吸閥排出，即浪費資源又汙染環境。具粗略估算，每具1000m3石油 儲罐揮發掉伴生氣年均衡為l 1.5X104Nm3/d ，這是油田生產過程中一個 極大的浪費，而且對環境造成很大汙染。在石油天然氣資源遞減和能源需 求量不斷增加的今天，回收這部分資源具有重大意義。近幾年來，石油生 產中己開始回收這部分資源，但工藝複雜，設備投資大、可靠性差。石油儲罐存在機械上的脆弱性，能承受的最大壓力為士100mmH20(即士 lKPa)，超過這個壓力將會造成儲罐的蹦裂或塌陷。因此，伴生氣回收工藝 一般要將儲罐壓力控制在-10mmH20 + 50mmH20壓力範圍內的某一點上運 行。同時，由於儲罐中的石油揮發氣量隨機波動性極大，有時會出現負壓 工況(此工況出現在將儲罐的原油向外輸油時)，這時需向儲罐補氣，否 則，壓力低於罐上呼吸閥吸氣壓力時空氣將進入儲罐，造成巨大的安全事 故。上述多種因素給石油儲罐伴生氣回收工藝和控制技術提出了嚴格的要 求。現有回收工藝為PID控制的抽氣和補氣工藝，其工作過程如下通過 壓力變送器檢測儲罐壓力，將該壓力以電信號的方式傳送到DCS的PID控 制器或PLC的PID控制器，控制器輸出的控制信號分級控制抽氣壓縮機變 頻調控系統和抽氣壓縮機進氣和補氣調節閥，使抽氣壓縮機轉速跟隨儲罐 壓力和設定壓力的差值近似正比例變化。當抽氣壓縮機轉速達到最高時儲 罐壓力還不能跟隨設定值時，抽氣調節閥開度增加，使儲罐壓力在設定壓 力下運行；當儲罐大量外輸原油或夜間氣溫降低引起儲罐壓力不斷下降， PID控制迴路使抽氣壓縮機的轉速降到最低、抽氣壓縮機進口調節閥開度達到最小或關閉的情況下儲罐壓力還低於設定值時，控制器將補氣調節閥 開啟向儲罐補氣，使儲罐壓力維持在設定值上，以保證儲罐的安全和防止 空氣吸入。現有回收工藝存在的問題是1)設備投資高主要設備有壓力變送 器、抽氣和補氣調節閥、PLC或DCS控制迴路、抽氣壓縮機的變頻調速系統及信號傳送電纜等。整個系統投資費用在20 25萬之間。2)、調試困 難，穩定性差由於設定壓力很低(一般抽氣壓力設定在+10mmH20，補氣 壓力設定在-10mmH20)，因此PID控制迴路參數整定困難，即使在某一時刻 整定平穩，當工況發生突變(如輸入儲罐的原油含氣量突然增加)，調節 迴路不能快速反應，引起控制迴路超調不能自動進入穩定狀態，致使抽氣 閥和補氣閥交替開關，這時需在操作站上切到手動狀態待手調平穩後再切 換到自動狀態。3)、系統可靠性差由於控制迴路經過的環節多，如壓力 變送器、PID控制器、調節閥及變頻調速系統，使整個抽氣回收工藝的運 行可靠性降低，引發事故的機率增大。4)、運行費用高在控制器參數設 定時，為了保證石油儲罐的安全，把抽氣壓力和補氣壓力差設定得很小， 由於管道壓損效應(在微壓下壓損效應特別明顯)，會出現補氣和抽氣閥 同時微開的運行工況，這樣，部分石油伴生氣在抽氣壓縮機進出口管道回 路中循環，增加了抽氣壓縮機的電能消耗，使運行費用增加。 發明內容本發明的目的是提供一種石油儲罐伴生氣回收裝置，以便使石油儲罐 伴生氣回收設備投資低、調試方便、性能穩定、系統可靠性好、運行費用 低。本發明的目的是這樣實現的，設計一種石油儲罐伴生氣回收裝置，其 特徵是閥體18為四通管體，閥體18右端與儲罐相通，閥體18上管體 管道上有抽氣閥座2，上管體管口是抽氣出口 19;抽氣出口 19與抽氣壓 縮機連接；閥體18下管體管道上有補氣閥座3，下管體管口是補氣入口 21，補氣入口 21與補氣壓縮機連接；抽氣閥座2與補氣閥座3之間是閥 芯組件1，閥芯組件1由閥體18內上管體與下管體上的閥芯扶正支撐架 16上下固定；閥體18左管道通過槓桿與執行器15連接，當儲罐壓力升高 時，儲罐壓力在執行器膜頭中的膜片10上產生一個比平衡狀態更大的上 推力，此時執行器調節彈簧11通過執行力傳動杆7及執行力傳動槓桿4 推動閥芯組件l下移，抽氣閥芯26打開；補氣閥芯37關閉；儲罐中的石 油伴生氣通過儲罐氣進口 20及抽氣閥座2的閥口被抽氣壓縮機抽出並壓縮送至緩衝罐或下遊處理裝置，儲罐壓力越高，抽氣閥芯26與抽氣閥座2 的閥口距離越大，抽出的氣量越大，反之越小；當儲罐壓力下降到平衡狀 態對應的值以下時，執行器調節彈簧11的彈力通過傳動杆7和傳動槓桿4 使閥芯組件1上移，抽氣閥口關閉，補氣閥芯37在補氣其壓力的作用下 打開向儲罐補氣，儲罐壓力越低，執行器15的執行力使閥芯組件1的抽 氣閥芯彈簧30壓縮度越大，補氣閥芯37與補氣閥座3的閥口距離越大， 補進的氣量越大。所述的執行器15與閥體18左管道成直角分布。所述的閥體18的左管道內有平伸的傳動槓桿4，傳動槓桿4右端頭通 過連接銷釘38與閥芯連接；傳動槓桿4左端頭通過連接頭6與執行器15 內垂直的傳動杆7連接。所述的平伸的傳動槓桿4由傳動槓桿支架5支撐。所述的垂直的傳動杆7另一端與執行器膜頭14內的膜片夾板9通過 螺栓8連接。所述的膜片夾板9中夾持有膜片10橫向固定在膜室上下蓋24之間。 所述的膜片夾板9夾持著膜片10橫向固定在膜室上下蓋24上。所述的膜室上下蓋24上的膜室上蓋上端形成上膜室，膜室下蓋下端 形成下膜室。所述的上膜室的執行器調節彈簧11下端與膜片夾板9連接，執行器 調節彈簧11上端通過彈簧力均壓板12與彈簧壓縮調節螺栓13連接。 所述的執行器15的膜片直徑為1. 0m。所述的閥芯組件1至少包括抽氣閥芯背板27上端面的抽氣閥芯26、 補氣閥芯背板36上端面的補氣閥芯37;抽氣閥芯26與抽氣閥座2形成抽 氣閥；補氣閥芯37與補氣閥座3形成補氣閥；抽氣閥芯背板27通過螺紋 28與抽氣閥芯彈簧組件筒29連接；抽氣閥芯彈簧組件筒29內有抽氣閥芯 彈簧30，抽氣閥芯彈簧30下端在壓焊點31處壓焊；在抽氣闊芯彈簧組件 內筒32上；補氣閥芯背板36與補氣閥芯彈簧組件筒33連接；補氣閥芯 彈簧組件筒33內是補氣閥芯彈簧35、補氣閥芯彈簧35通過補氣閥芯彈簧 壓帽34與閥芯彈簧手調口 40連接；閥芯彈簧手調口 40內的閥芯彈簧調 節螺母39套在連接銷釘38上。由於本發明採用儲罐壓力自力式調節原理，用一個閥門代替了現有工 藝中的壓力變送器、PID控制器、調節閥及變屏調速系統，克服了現有工 藝存在的所有缺點，使投資大為降低、可靠性增加、並降低了抽氣壓縮機運行電耗。


下面結合實施例附圖對本發明做進一步說明。 圖1是本發明實施例結構示意圖； 圖2是圖1的閥芯組件結構示意圖。圖中1、閥芯組件；2、抽氣閥座；3、補氣閥座；4、傳動槓桿；5、 傳動槓桿支架；6、連接頭；7、傳動杆；8、螺栓；9、膜片夾板；10、膜 片；11、執行器調節彈簧；12、彈簧力均壓板；13、彈簧壓縮調節螺栓； 14 、執行器膜頭；15、執行器;16、閥芯扶正支撐架；17、閥芯彈簧手 調蓋板;18、閥體；19、抽氣出口； 20、儲罐氣進口； 21、補氣入口； 22、補氣閥座拆卸連接處；23、執行器與閥體連接處；24、膜室上下蓋； 25、上膜室呼吸口； 26、抽氣閥芯；27、抽氣閥芯背板；28、螺紋；29、 抽氣閥芯彈簧組件筒；30、抽氣閥芯彈簧；31、壓焊點；32、抽氣閥芯彈 簧組件內筒；33、補氣閥芯彈簧組件筒；34、補氣閥芯彈簧壓帽；35、補 氣閥芯彈簧；36、補氣閥芯背板；37、補氣閥芯；38、連接銷釘；39、閥 芯彈簧調節螺母；40、閥芯彈簧手調口。
具體實施方式
如圖1所示，閥體18為四通管體，閥體18右側為儲罐接口法蘭20 與儲罐相通。閥體18上管體管道上有抽氣閥座2，上管體管口是抽氣出口 19;抽氣閥座2與抽氣出口 19之間有補氣閥座拆卸連接處22。閥體18下 管體管道上有補氣閥座3，下管體管口是補氣入口21。抽氣閥座2與補氣 閥座3之間是閥芯組件1，閥芯組件1由閥體18內上管體與下管體上的閥 芯扶正支撐架16上下固定。閥體18左管道的執行器與閥體連接處23連 接有執行器15。執行器15與閥體18左管道成直角分布。在閥體18的左 管道內有平伸的傳動槓桿4，傳動槓桿4右端頭通過連接銷釘38與閥芯連 接；傳動槓桿4左端頭通過連接頭6與執行器15內垂直的傳動杆7連接。 平伸的傳動槓桿4由傳動槓桿支架5支撐著。垂直的傳動杆7另一端與執 行器膜頭14內的膜片夾板9通過螺栓8連接。膜片夾板9夾持著膜片10 橫向固定在膜室上下蓋24之間。膜室上蓋上端形成上膜室，膜室下蓋下 端形成下膜室。上膜室的執行器調節彈簧11下端與膜片夾板9連接，執 行器調節彈簧11上端通過彈簧力均壓板12與彈簧壓縮調節螺栓13連接。 上膜室有上膜室呼吸口 25。在石油伴生氣回收過程中，抽氣壓縮機一直處於運轉狀態。當儲罐壓力升高時，此壓力在執行器膜頭中的膜片10上產生一個比平衡狀態更大的上推力，此時執行器調節彈簧11通過執行力傳動杆7及執行力傳動槓 杆4推動閥芯組件1下移，抽氣閥芯26打開(抽氣閥芯26為耐油高強橡 膠)；補氣閥芯37關閉(補氣閥芯37為耐油高強橡膠)。儲罐中的石油伴 生氣通過儲罐氣進口 20及抽氣閥座2的閥口被抽氣壓縮機抽出並壓縮送 至緩衝罐或下遊處理裝置，儲罐壓力越高，抽氣閥芯26與抽氣閥座2的 閥口距離越大，抽出的氣量越大，反之越小。當儲罐壓力下降到平衡狀態 對應的值以下時，執行器調節彈簧11的彈力通過傳動杆和槓桿使閥芯組 件1上移，抽氣閥口關閉，補氣閥芯37在補氣其壓力的作用下打開向儲 罐補氣，補氣氣源來自下遊工藝緩衝罐，壓力一般在10(Tl50KPa，儲罐壓 力越低，執行器的執行力使閥芯組件1的抽氣閥芯彈簧30壓縮度越大， 補氣閥芯37與補氣閥座3的閥口距離越大，補進的氣量越大。以上過程 隨著儲罐的壓力升高和下降自動地切換動作，達到儲罐石油伴生氣回收的 自動調節控制作用。如圖2所示，閥芯組件1至少包括抽氣閥芯背板27上端面的抽氣閥 芯26、補氣閥芯背板36上端面的補氣閥芯37;抽氣閥芯26與抽氣閥座2 形成抽氣閥。補氣閥芯37與補氣閥座3形成補氣閥。抽氣閥芯背板27通 過抽氣閥芯與抽氣閥芯彈簧組件筒連接螺紋28與抽氣閥芯彈簧組件筒29 連接。抽氣閥芯彈簧組件筒29內有抽氣閥芯彈簧30，抽氣閥芯彈簧30下 端在抽氣閥芯彈簧組件筒與抽氣闊芯彈簧壓焊點31處壓焊。在抽氣閥芯 彈簧組件內筒32上。補氣閥芯背板36與補氣閥芯彈簧組件筒33連接。 補氣閥芯彈簧組件筒33內是補氣閥芯彈簧35、補氣閥芯彈簧35通過補氣 閥芯彈簧壓帽34與閥芯彈簧手調口 40連接。閥芯彈簧手調口 40內的閥 芯彈簧調節螺母39套在連接銷釘38上。儲罐氣進口 20處的儲罐接口法蘭與儲罐端相接，相接後儲罐壓力或 儲罐空間通過閥內通道與執行器下膜室相通，儲罐壓力直接作用到執行器 膜頭的膜片10上，當儲罐壓力為正壓時，此壓力對膜片IO有一個上推力， 此上推力與執行器調節彈簧11的壓力相平衡，在此平衡狀態下，閥芯組 件1的抽氣閥芯26和補氣閥芯37在各自彈簧組件的作用下均壓在相應的 閥座上，即抽氣閥座2和補氣閥座3的閥口均在關閉狀態。本發明的平衡調整定方法是執行器膜頭14的上膜室有執行器調節 彈簧11和彈簧壓縮調節螺栓13，觀察U型管壓力計上的毫米水柱壓力刻 度，並調節安裝示意圖中的排汙閥開度適當放空(正常運行時該閥關閉)，使U型管壓力計上的毫米水柱壓力為抽氣的欲設定壓力，此時調節執行器 彈簧壓縮調節螺栓13，使彈簧壓力與儲罐壓力在膜片10上的上推力相平衡，此平衡狀態下槓桿連接銷釘38處槓桿右頂端指針指向為水平方向，在閥芯組件1與傳動槓桿4連接處有閥芯彈簧手調蓋板17，通過閥芯彈簧 手調蓋板17上觀察並記錄刻度(待正常運行時觀察比較閥的運行狀態)。 拆去閥芯彈簧手調蓋板17，用扳手調節閥芯彈簧調節螺母39，使閥芯組 件在平衡狀態下抽氣閥座2的閥口和補氣閥座3的閥口均在剛關閉的狀態 下，然後恢復闊芯彈簧手調蓋板17的安裝，調節閥平衡整定完畢。 本發明在實施中需注意的是1、 由於石油儲罐在微壓工況下儲油，抽氣壓力一般控制在士10mmH20， 因此，要使調壓閥的執行器能推動閥芯組件1工作，執行器15的膜片直 徑在1. Om，此時儲罐壓力作用在膜片上的力為7. 85Kg， 1. 0 mmH20的壓力 能產生0. 785Kg的力，通過傳動槓桿4和傳動杆7構成的槓桿機構足以推 動閥芯組件l工作。2、 抽氣閥座2和補氣閥座3做成可拆卸的，根據儲罐的大小和伴生 氣量的大小選擇其閥口的大小， 一般抽氣量在l 1.5X104Nm3/d時抽氣閥 口的流通能力CV在275左右，補氣閥口的流通能力CV在5.0左右，補氣 氣源來自下遊工藝緩衝罐，壓力一般控制在100 150KPa。3、 抽氣閥口和補氣閥口的直徑按其流通能力CV值計算確定。4、 閥芯組件1的抽氣閥芯彈簧30補氣閥芯彈簧35及執行器調節彈 簧11的彈力在調節閥設計時綜合槓桿支點的位置和長度計算確定。5、 調節閥各連接法蘭的通經按抽氣量分級確定，其通徑進氣和抽氣 端控制在DN20(Tl00範圍內；補氣端控制在DN50 80範圍內。通徑分級設 計。6、 閥芯彈簧手調蓋板17設計成鋼化玻璃並刻有刻度，以便平衡狀態 的整定和運行中觀察閥芯的開度。7、 執行器膜頭14中的膜片10材質用薄不鏽鋼板邊沿壓貼調節閥膜 頭膜片環，膜片環在保證強度的條件下越薄越軟越好，因為膜片10所傳 感的壓力為毫米水柱級微壓，軟薄能使調節閥的靈敏度提高。
權利要求
1、石油儲罐伴生氣回收裝置，其特徵是閥體(18)為四通管體，閥體(18)右端與儲罐相通，閥體(18)上管體管道上有抽氣閥座(2)，上管體管口是抽氣出口(19)；抽氣出口(19)與抽氣壓縮機連接；閥體(18)下管體管道上有補氣閥座(3)，下管體管口是補氣入口(21)，補氣入口(21)與補氣壓縮機連接；抽氣閥座(2)與補氣閥座(3)之間是閥芯組件(1)，閥芯組件(1)由閥體(18)內上管體與下管體上的閥芯扶正支撐架(16)上下固定；閥體(18)左管道通過槓桿與執行器(15)連接，當儲罐壓力升高時，儲罐壓力在執行器膜頭中的膜片(10)上產生一個比平衡狀態更大的上推力，此時執行器調節彈簧(11)通過執行力傳動杆(7)及執行力傳動槓桿(4)推動閥芯組件(1)下移，抽氣閥芯(26)打開；補氣閥芯(37)關閉；儲罐中的石油伴生氣通過儲罐氣進口(20)及抽氣閥座(2)的閥口被抽氣壓縮機抽出並壓縮送至緩衝罐或下遊處理裝置，儲罐壓力越高，抽氣閥芯(26)與抽氣閥座(2)的閥口距離越大，抽出的氣量越大，反之越小；當儲罐壓力下降到平衡狀態對應的值以下時，執行器調節彈簧(11)的彈力通過傳動杆(7)和傳動槓桿(4)使閥芯組件(1)上移，抽氣閥口關閉，補氣閥芯(37)在補氣其壓力的作用下打開向儲罐補氣，儲罐壓力越低，執行器(15)的執行力使閥芯組件(1)的抽氣閥芯彈簧(30)壓縮度越大，補氣閥芯(37)與補氣閥座(3)的閥口距離越大，補進的氣量越大。
2、 根據權利要求成1所述的石油儲罐伴生氣回收裝置，其特徵是-所述的執行器(15)與閥體(18)左管道成直角分布。
3、 根據權利要求成1所述的石油儲罐伴生氣回收裝置，其特徵是 所述的閥體(18)的左管道內有平伸的傳動槓桿(4)，傳動槓桿(4)右 端頭通過連接銷釘(38)與閥芯連接；傳動槓桿(4)左端頭通過連接頭(6)與執行器(15)內垂直的傳動杆(7)連接。
4、 根據權利要求成3所述的石油儲罐伴生氣回收裝置，其特徵是 所述的平伸的傳動槓桿(4)由傳動槓桿支架(5)支撐。
5、 根據權利要求成3所述的石油儲罐伴生氣回收裝置，其特徵是所述的垂直的傳動杆(7)另一端與執行器膜頭(14)內的膜片夾板(9) 通過螺栓(8)連接。
6、 根據權利要求成5所述的石油儲罐伴生氣回收裝置，其特徵是 所述的膜片夾板(9)中夾持有膜片(10)橫向固定在膜室上下蓋(24) 之間。
7、 根據權利要求成6所述的石油儲罐伴生氣回收裝置，其特徵是 所述的膜室上下蓋(24)上的膜室上蓋上端形成上膜室，膜室下蓋下端形 成下膜室。
8、 根據權利要求成7所述的石油儲罐伴生氣回收裝置，其特徵是 所述的上膜室的執行器調節彈簧(11)下端與膜片夾板(9)連接，執行 器調節彈簧(11)上端通過彈簧力均壓板(12)與彈簧壓縮調節螺栓(13) 連接。
9、 根據權利要求成1所述的石油儲罐伴生氣回收裝置，其特徵是 所述的執行器(15)的膜片直徑為l.Om。
10、 根據權利要求成1所述的石油儲罐伴生氣回收裝置，其特徵是 所述的閥芯組件(1)至少包括抽氣閥芯背板(27)上端面的抽氣閥芯(26)、 補氣閥芯背板(36)上端面的補氣閥芯(37);抽氣閥芯(26)與抽氣閥 座(2)形成抽氣閥；補氣閥芯(37)與補氣閥座(3)形成補氣閥；抽氣 閥芯背板(27)通過螺紋(28)與抽氣閥芯彈簧組件筒(29)連接；抽氣 閥芯彈簧組件筒(29)內有抽氣閥芯彈簧(30)，抽氣閥芯彈簧(30)下 端在壓焊點(31)處壓焊；在抽氣閥芯彈簧組件內筒(32)上；補氣閥芯 背板(36)與補氣閥芯彈簧組件筒(33)連接；補氣閥芯彈簧組件筒(33) 內是補氣閥芯彈簧(35)、補氣閥芯彈簧(35)通過補氣閥芯彈簧壓帽(34) 與閥芯彈簧手調口 (40)連接；閥芯彈簧手調口 (40)內的閥芯彈簧調節 螺母(39)套在連接銷釘(38)上。
全文摘要
本發明涉及石油儲罐伴生氣回收設備，特別是石油儲罐伴生氣回收裝置，其特徵是閥體(18)右端與儲罐相通，管道上有抽氣閥座(2)，抽氣出口(19)與抽氣壓縮機連接；閥體(18)下管體管道上有補氣閥座(3)，補氣入口(21)與補氣壓縮機連接；抽氣閥座(2)與補氣閥座(3)之間是閥芯組件(1)，閥芯組件(1)由閥體(18)內上管體與下管體上的閥芯扶正支撐架(16)上下固定；閥體(18)左管道通過槓桿與執行器(15)連接，它可以使石油儲罐伴生氣回收設備投資低、調試方便、性能穩定、系統可靠性好、運行費用低。
文檔編號B65D90/32GK101274699SQ20071018843
公開日2008年10月1日 申請日期2007年11月30日 優先權日2007年11月30日
發明者常益民, 李翠英 申請人:西安長慶科技工程有限責任公司