技术领域
[0001] 本
发明涉及油气处理技术领域，具体地涉及处理清洗后的油气罐中的油气的基于液氮冷凝的储罐油气处理装置及油气处理方法。
背景技术
[0002] 根据有关储油罐修理的规范规定，储油罐每运行5-7年要进行开发检查、修理，此时需要对储油罐进行清罐。清罐就是要除去堆积在油罐底部的淤渣及罐壁上的凝油和凝蜡。
[0003] 目前国国内采用的清罐方法主要是人工清洗，人工清罐存在着劳动强度大，施工周期长、安全性差、
原油回收率低、污染环境等问题。国内正在推广应用的是机械清洗法，该清洗工艺是利用喷射清洗机将清洗介质在一定
温度、压
力和流量下，喷射到待清洗的罐体表面，除去表面
凝结物和淤渣，并对其进行处理和回收的一种工艺方法。其清洗介质是原油或者同种油。机械清洗法清洗周期短、不需要人进入罐内作业等优点。储罐清洗完成后需要对储罐进行通
风干燥，在
通风干燥的过程中，大量
水汽和油气的混合气体排出至大气。
[0004] 因此，在储罐清洗过程中，储罐内挥发出的油气会进入空气，遇到静电、电火花会引起火灾爆炸等灾难发生，严重影响了加油站周边居民的人身安全和身体健康，同时也违反了国家现有环保法规的相关规定，已不适合现代化作业的要求。近年来，国内多次发生储罐清洗时因油气无控制逸散，发生油气闪爆引发人员伤亡的安全生产事故。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种能够
净化处理清罐后的油气罐中的油气而安全排放的基于液氮冷凝的储罐油气处理装置及油气处理方法。
[0006] 为了实现上述目的，本发明一方面提供一种油气处理装置，所述油气处理装置包括：第一冷凝罐，内部设置有冷凝结构，所述第一冷凝罐上分别形成有油气入口和油气出口；第二冷凝罐，内部设置有第二喷淋器，所述第二冷凝罐上连接有输气管和排气管，所述输气管与所述油气出口连接；以及液氮储罐，该液氮储罐上连接有液氮输送管，其中，所述第二喷淋器通过第二输送管与所述液氮输送管连接。
[0007] 优选地，所述油气处理装置还包括吸气管和设置在所述吸气管上的吸
气动力源，且所述吸气管与所述油气入口连接。
[0008] 优选地，所述吸气动力源为风机。
[0009] 优选地，所述第二冷凝罐内还设置有中空的第二折流板，该第二折流板的一端连接于所述第二冷凝罐的顶面或底面的一者上，另一端与所述第二冷凝罐的顶面或底面的另一者隔开预设距离，所述第二喷淋器设置在所述第二折流板上，并且所述第二输送管的部分设置于所述第二折流板的内部。
[0010] 优选地，所述第二喷淋器包括多个，多个所述第二喷淋器分别设置在所述第二折流板的相对表面上。
[0011] 优选地，所述冷凝结构包括第一输送管和与所述第一输送管连接的至少一个第一喷淋器，所述第一输送管与所述第二输送管并联连接于所述液氮输送管。
[0012] 优选地，所述第一喷淋器和所述第二喷淋器的喷射方向与油气流动方向相反。
[0013] 优选地，所述第一喷淋器和所述第二喷淋器为沿水平方向延伸的喷管，该喷管上设置有多个喷口。
[0014] 优选地，所述液氮输送管上设置有
截止阀，位于所述第一冷凝罐外部的所述第一输送管上设置有第一调节阀，位于所述第二冷凝罐外部的所述第二输送管上设置有第二调节阀。
[0015] 优选地，在所述第一冷凝罐内的所述油气出口附近设置有第一温度变送器，在所述第二冷凝罐内的所述排气管附近设置有第二温度变送器，根据所述第一温度变送器和所述第二温度变送器设置的PID，分别控制所述第一调节阀和所述第二调节阀的开度。
[0016] 优选地，所述第一温度变送器、所述第二温度变送器、所述
截止阀、所述第一调节阀以及所述第二调节阀采用防爆设计。
[0017] 优选地，所述第一冷凝罐的底部连接有第一导淋管，该第一导淋管上设置有第一导淋阀，所述第二冷凝罐的底部连接有第二导淋管，该第二导淋管上设置有第二导淋阀。
[0018] 优选地，所述油气处理装置还包括移动
挂车，所述第一冷凝罐、所述第二冷凝罐以及所述液氮储罐设置在所述移动挂车上。
[0019] 优选地，所述移动挂车上设置有
外壳，所述第一冷凝管、所述第二冷凝罐以及所述液氮储罐设置在所述外壳的内部。
[0020] 本发明另一方面提供一种油气处理方法，该方法通过本发明提供的油气处理装置来处理油气，所述方法包括：第一步骤，将油气通过油气入口通入第一冷凝罐中；第二步骤，在所述第一冷凝罐中，通
过冷凝结构的冷凝作用，对所述油气进行一次冷凝；第三步骤，使所述第一冷凝罐中未冷凝的油气进入第二冷凝罐，通过第二喷淋器喷出的液氮对油气进行二次冷凝，干净气体通过排气管向外排出，在所述第三步骤中，所述第二冷凝罐内的
温度控制在零下70℃以下。
[0021] 优选地，在所述第三步骤中，所述第二冷凝罐内的温度控制在零下90℃。
[0022] 优选地，所述第二步骤中，所述第一冷凝罐内的温度控制在0至零下5℃。
[0023] 在本发明提供的油气处理装置中，油气依次经过油气处理装置的第一冷凝罐和第二冷凝罐，将第一冷凝罐和第二冷凝罐中的温度控制为不同，能够对油气进行多次冷凝，从而能够净化处理油气，防止油气无控制逸散，既能防止发生安全事故，又能实现环保排放。本发明的其他效果将在下面详细介绍。
附图说明
[0024] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成
说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0025] 图1是本发明提供的优选实施方式的油气处理装置的结构示意图。
[0026] 附图标记说明
[0027] 10吸气管 11风机
[0028] 20第一冷凝罐 21油气入口
[0029] 22油气出口 23第一温度变送器
[0030] 24第一导淋阀 25第一输送管
[0031] 26第一喷淋器 26第一折流板
[0032] 30第二冷凝罐 31输气管
[0033] 32排气管 33第二温度变送器
[0034] 34第二导淋阀 35第二输送管
[0035] 36第三喷淋器 36第二折流板
[0036] 40液氮储罐 41液氮输送管
[0037] 42截止阀 43第一调节阀
[0038] 44第二调节阀
[0039] 50移动挂车 60油气罐
具体实施方式
[0040] 在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词“水平方向”为图1中为左右方向。
[0041] 下面，参照图1，将详细说明本发明提供一种油气处理装置及通过该油气处理装置进行的油气处理方法。
[0042] 如图1所示，本发明提供的油气处理装置包括从左到右依次连接的第一冷凝罐20、第二冷凝罐30以及液氮储罐40。
[0043] 第一冷凝罐20内部设置有冷凝结构，第一冷凝罐20上分别形成有油气入口21和油气出口22，油气入口21与吸气管10连接，其中，油气入口21和油气出口22优选设置在相对的
位置上，在本发明中，油气入口21和油气出口22分别设置在第一冷凝罐20的上部
侧壁上。油气通过油气入口21进入第一冷凝罐20中，在冷凝结构的冷凝作用下，对油气进行一次冷凝，被冷凝的物质(废液)掉落在第一冷凝罐20底部，未冷凝的油气通过油气出口22进入第二冷凝罐30。在本发明中，通过调节第一冷凝罐20中的温度，能够冷凝油气中所需要冷凝的物质，第一冷凝罐20的作用主要是冷凝油气中的水汽，此时，需要将第一冷凝罐20中的温度控制在0℃以下，从而冷凝结构对油气进行冷凝时，能够将
水汽冷凝为水。冷凝结构的冷凝源可以是
冷却水、液氮或其他任何冷凝物质或冷凝件，本发明不做特殊限制。
[0044] 第二冷凝罐30内部设置有第二喷淋器36，第二冷凝罐30上连接有输气管31和排气管32。其中，输气管33与油气出口22连接，以接收从第一冷凝罐20中排出的油气，排气管36将冷凝后的干净气体排出至大气。
[0045] 液氮储罐40中存储有液氮，其通过液氮输送管41与第二喷淋器36连接，以向第二冷凝罐30提供液氮。液氮输送管41的一端伸入至液氮储罐40的内部，优选为伸入至底部，另一端与第二喷淋器36连接。另外，第二喷淋器36通过第二输送管35与液氮输送管41连接，第二输送管35的一端位于第二冷凝罐30的内部，另一端连接在所述液氮输送管41上。
[0046] 在本发明中，通过调节第二冷凝罐30中的温度，对油气中的有机气体进行冷凝，以完成对油气的二次冷凝。为了冷凝油气中的有机气体，需要将第二冷凝罐30中的温度控制在零下70℃以下，优选在零下90℃，在零下90℃的情况下，油气中的绝大部分有机气体会被冷凝而掉落在第二冷凝罐30底部，冷凝效果优异。
[0047] 由此，本发明通过第一冷凝罐中的冷凝结构对油气进行一次冷凝，通过第二冷凝罐中的喷淋器喷洒液氮来对油气进行二次冷凝，通过这种双级冷凝结构，能够净化处理一次性污染油气，保证排出的外气洁净，防止污染气体无控制逸散，避免发生安全生产事故，且能够实现环保排放。
[0048] 在此
基础上，为了自动吸入油气，本发明的油气处理装置还包括吸气管10和设置在吸气管10上的吸气动力源。吸气管10与油气源(例如，清洗后的油气罐60)连接，以输送油气。吸气动力源优选为风机11，但也可以采用其他结构，例如，采用文丘里管和空气
压缩机来代替风机11，只要能够为吸入油气提供动力即可。
[0049] 吸气管10的一端伸入至油气罐的内部，另一端与第一冷凝罐20的油气入口21连接。为了能够从底部开始吸收油气，吸气管10的一端伸入至接近油气罐的底面。通常，油气罐的顶面上会设置有空气入口和油气出口，吸气管10从油气罐出口伸入至油气罐内部，当启动吸气动力源时，油气罐内部的油气被吸出，此时会逐渐产生
负压，敞开油气罐入口，在负压作用下空气被吸入至油气罐内部，由此油气罐中最终会充满空气。当然，本发明的油气处理装置不运行时，油气罐入口和油气罐出口应封闭处理，例如，盖上
盖子，以免内部油气外泄。
[0050] 另外，为了延长油气在第二冷凝罐30中的滞留时间，优选地，第二冷凝罐30内还可以设置有中空的第二折流板37，该第二折流板37的一端连接于第二冷凝罐30的顶面或底面的一者上，另一端与第二冷凝罐30的顶面或底面的另一者隔开预设距离，并且第二喷淋器36设置在第二折流板37上，并且第二输送管35的部分设置于第二折流板37的内部。
[0051] 在本发明的优选实施方式中，第二冷凝罐30的气体入口和气体出口均设置在罐体的上部，因此第二折流板37设置为一端连接于第二冷凝罐30的顶面，另一端与第二冷凝罐30的底面隔开预设距离，从而油气进入第二冷凝罐30之后，会被第二折流板37阻挡，从而在第二折流板37的左侧向下流动，流动到第二折流板37的底部之后折流而上，从而在第二折流板37的右侧向上移动，最终通过排气管32排出至大气。通过第二折流板，延长了油气在第二冷凝罐中的流动路径，使得液氮与油气的
接触时间变长，由此提高第二冷凝罐30的冷凝效率。
[0052] 当然，第二折流板的形式由第二冷凝罐的入口和出口的位置来决定，只要时能够延长油气在第二冷凝罐30中的流动路径的结构均可。
[0053] 另外，作为提高冷凝效率的另一优选方式，第二喷淋器36可以包括多个，多个第二喷淋器36分别设置在第二折流板37的相对表面上，在本发明中优选地，第二喷淋器36包括两个，但本发明不限于此，也可以是三个、四个或更多个。进一步地，多个第二喷淋器36的位置根据油气的移动路径选择设置，例如，如图1所示，两个第二喷淋器36中的一个设置在第二折流板37的左侧下部，两个第二喷淋器36中的另一个设置在第二折流板37的右侧上部，两个第二喷淋器36能够在第二折流板37的左侧和右侧充分喷淋油气。这种结构下，油气在第二冷凝罐30中能够进行两次冷凝，冷凝效果非常优异。
[0054] 关于第一冷凝罐20的冷凝结构，可以采用换热器等结构，但作为本发明的优选实施方式，冷凝结构可以与第二冷凝罐30相同或相似的结构，即，冷凝结构包括第一输送管25和与第一输送管25连接的至少一个第一喷淋器26，所述第一输送管25与所述第二输送管35并联连接于液氮输送管41。也就是说，在本发明的优选实施方式中，第一冷凝罐20也采用了液氮喷淋方式来对油气进行一次冷凝。
[0055] 进一步优选地，第一冷凝罐20的结构可以与第二冷凝罐30的结构完全相同，可以内部设置有中空的第一折流板27，至少一个第一喷淋器26可以设置在第一折流板27上，第一输送管25的部分设置于所述第一折流板27的内部。但本发明不限于此，第一冷凝罐20只要能够对油气进行一次冷凝即可。在本发明中，主要是冷凝油气中的水汽，因此，优选地，第一冷凝罐20中的温度控制在0℃以下，优选为0至零下5℃。
[0056] 另外，关于喷淋器的类型，优选地，如图1所示，第一喷淋器和第二喷淋器均可以是沿水平方向延伸的喷管，该喷管上设置有多个喷口，这种结构能够确保较大的喷洒面积，但本发明不限于此，第一喷淋器和第二喷淋器也可以是球形喷头，或者第一喷淋器和第二喷淋器采用不同的喷头。进一步地，第一喷淋器26和第二喷淋器36的喷射方向与油气流动方向相反，从而使油气和液氮充分接触，能够提高冷凝效果。
[0057] 另外，液氮输送管41上设置有截止阀42，通过截止阀42的开闭来进行液氮的输送与否。在此基础上，为了分别控制每个喷淋器的液氮喷量，优选地，在第一冷凝罐20外部的第一输送管25和第二冷凝罐30外部的第二输送管35上分别设置有第一调节阀43和第二调节阀44，通过控制第一调节阀43和第二调节阀44的开度，从而控制第一喷淋器26和第二喷淋器36的液氮喷量。另外，第一调节阀43和第二调节阀44优选为
电磁阀，以实现自动化控制。
[0058] 在此基础上，在第一冷凝罐20内的油气出口22附近可以设置有第一温度变送器23，在第二冷凝罐30内的排气管32附近可以设置有第二温度变送器33，根据第一温度变送器23和第二温度变送器33设置的PID，控制第一调节阀43和第二调节阀44的开度，从而控制第一喷淋器26和第二喷淋器36的液氮喷量。但本发明不限于此，也可以通过
温度计等其他结构与调节阀进行配合来控制液氮喷量。
[0059] 此外，为了防止发生安全事故，第一温度变送器23、第二温度变送器33、截止阀42、第一调节阀43以及第二调节阀44采用防爆设计。除了上述结构，油气处理装置中的其他有关电气仪表均可采用防爆设计。
[0060] 另外，由于在第一冷凝罐20和第二冷凝罐30中冷凝后的废液会掉落在罐体底部，为了定期排出这些废液，优选地，第一冷凝罐20的底部连接有第一导淋管，该第一导淋管上设置有第一导淋阀24，第二冷凝罐30的底部连接有第二导淋管，该第二导淋管上设置有第二导淋阀34，第一导淋管和第二导淋管可以连接于废液收集箱等，集满后可被统一运输至废液处理厂，避免造成二次污染。
[0061] 在实际工况中，油气排放现场可能是多个，为了能够方便快捷地满足油气处理需要，油气处理装置还可以包括移动挂车50，第一冷凝罐20、第二冷凝罐30以及液氮储罐40设置在移动挂车50上，将油气处理装置整体构成为移动车载式，可以快速移动到带处理现场，提高了整个油气处理装置的方便使用性。当然，油气处理装置的其他结构均可设置在移动挂车上。
[0062] 除此之外，移动挂车50上可以设置有外壳，第一冷凝罐20、第二冷凝罐30以及液氮储罐40设置在外壳的内部。所述外壳对外壳内部的结构进行
隔热保温处理，充分保障油气处理作业的安全。当然，油气处理装置的其他结构均可设置在移动挂车的外壳内部。
[0063] 以上为本发明提供的油气处理装置，基于此，继续说明利用本发明提供的油气处理装置来处理油气的油气处理方法。
[0064] 本发明的油气处理方法包括以下步骤：
[0065] 第一步骤，将油气通过油气入口21通入第一冷凝罐20中；
[0066] 第二步骤，在第一冷凝罐20中，通过冷凝结构的冷凝作用，对油气进行一次冷凝；
[0067] 第三步骤，使第一冷凝罐20中未冷凝的油气进入第二冷凝罐30，通过第二喷淋器36喷出的液氮对油气进行二次冷凝，干净气体通过排气管32向外排出。
[0068] 在第三步骤中，第二冷凝罐30内的温度控制在零下70℃以下，以保证油气中的有机气体能够被冷凝。在优选情况下，第二冷凝罐30内的温度控制在零下90℃，此时，油气中的有机气体绝大部分可被冷凝。
[0069] 第二冷凝罐30内的温度控制的具体例子例如可以举出：零下70℃、零下72℃、零下75℃、零下78℃、零下80℃、零下82℃、零下85℃、零下88℃和零下90℃等。
[0070] 另外，优选地，在第二步骤中，第一冷凝罐20内的温度控制在0至零下5℃，此时能够很好地冷凝油气中的水汽。第一冷凝罐20内的温度控制的例子例如可以举出：零下3℃、零下4℃、零下5℃等。
[0071] 以下，通过
实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明并不仅限于下述实施例。
[0072] 实施例1
[0073] 如图1所示，油气处理装置包括依次连接的吸气管10、第一冷凝罐20、第二冷凝罐30以及液氮储罐40。
[0074] 吸气管10上设置有风机11。
[0075] 第一冷凝罐20上设置有油气入口21和油气出口22，油气入口21和油气出口22均设置在所述第一冷凝罐20的上部，油气入口21与吸气管10连接，油气出口22通过输气管31与第二冷凝罐30连通。第一冷凝罐20内部设置有中空的第一折流板27，第一折流板27的左侧底部设置有一个第一喷淋器26，第一折流板27的右侧上部设置有另一个第一喷淋器26。
[0076] 第二冷凝罐30与第一冷凝罐20结构完全相同，因此不再赘述。
[0077] 第一冷凝罐20的第一喷淋器26和第二冷凝罐30的第二喷淋器36分别通过第一输送管25和第二输送管35并联连接于连接在液氮储罐40上的液氮输送管41。
[0078] 液氮输送管41上设置有截止阀42，第一输送管和第二输送管上分别设置有第一调节阀43和第二调节阀44。
[0079] 在第一冷凝罐20内的油气出口22附近设置有第一温度变送器23，在第二冷凝罐30内的排气管33附近设置有第二温度变送器33。
[0080] 第一冷凝罐20的底部连接有第一导淋管，该第一导淋管上设置有第一导淋阀24，第二冷凝罐30的底部连接有第二导淋管，该第二导淋管上设置有第二导淋阀34。
[0081] 基于上述结构，油气通过吸气管10进入第一冷凝罐20内，油气先从上往下流动，到达第一折流板27底部之后折流而上，再从下往上流动，在此过程中，设置在第一折流板27的相对表面上的第一喷淋器26喷洒液氮来对油气进行两次冷凝，冷凝后的废液导流至第一导淋管中，未冷凝的油气经过输气管31进入第二冷凝罐30。在此过程中，通过第一温度变送器23设置的PID控制第一电磁阀43的开度，从而控制第一喷淋器26的液氮喷量，使第一冷凝罐
20内的温度维持在零下3℃。
[0082] 在第二冷凝罐30中，油气流动路径与在第一冷凝罐20中相同，因此不再赘述。在第二冷凝罐30中，通过第二温度变送器33设置的PID控制第二电磁阀44的开度，从而控制第二喷淋器36的液氮喷量，使第二冷凝罐30内的温度维持在零下80℃。
[0083] 基于上述油气处理装置，并在上述操作条件下，油气入口21处的油气浓度为40％VOL时，排气管32处的油气浓度为50％LEL，油气处理效率为98.5％。
[0084] 实施例2
[0085] 油气处理装置采用与实施例1相同的结构。
[0086] 只是，在冷凝过程中，第一冷凝罐20内的温度维持在零下4℃，第二冷凝罐30内的温度维持在零下85℃。
[0087] 基于上述油气处理装置，并在上述操作条件下，油气入口21处的油气浓度为40％VOL时，排气管32处的油气浓度为42％LEL，油气处理效率为98.7％。
[0088] 实施例3
[0089] 油气处理装置采用与实施例1相同的结构。
[0090] 只是，在冷凝过程中，第一冷凝罐20内的温度维持在零下5℃，第二冷凝罐30内的温度维持在零下90℃。
[0091] 基于上述油气处理装置，并在上述操作条件下，油气入口21处的油气浓度为40％VOL时，排气管32处的油气浓度为33％LEL，油气处理效率为99％。
[0092] 以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
