阅读说明：本技术 基于液氮冷凝的油气罐油气处理装置及油气处理方法 (Oil gas tank oil gas treatment device and oil gas treatment method based on liquid nitrogen condensation ) 是由 程龙军 张卫华 张健中 单晓雯 王振中 尹树孟 于 2019-04-04 设计创作，主要内容包括：本发明涉及油气处理技术领域,公开了一种基于液氮冷凝的油气罐油气处理装置及油气处理方法。油气处理装置包括：冷凝罐(20),包括油气入口(22)、排气管(35)以及格栅孔板(25),格栅孔板沿高度方向设置在油气入口(22)和排气口(35)之间,并将冷凝罐(20)内部分隔成第一冷凝室(21)和第二冷凝室(31),第一冷凝室内部设置有冷凝结构,第二冷凝室内部设置有第二喷淋器(32)；以及液氮储罐(40),通过液氮输送管(41)与第二输送管连接。油气依次经过油气处理装置的第一冷凝室和第二冷凝室,将第一冷凝室和第二冷凝室中的温度控制为不同,能够净化处理油气,防止油气无控制逸散,实现环保排放。(The invention relates to the technical field of oil-gas treatment, and discloses an oil-gas tank oil-gas treatment device and an oil-gas treatment method based on liquid nitrogen condensation. The oil and gas treatment device comprises: the condensation tank (20) comprises an oil gas inlet (22), an exhaust pipe (35) and a grid pore plate (25), the grid pore plate is arranged between the oil gas inlet (22) and the exhaust port (35) along the height direction and divides the interior of the condensation tank (20) into a first condensation chamber (21) and a second condensation chamber (31), a condensation structure is arranged in the first condensation chamber, and a second sprayer (32) is arranged in the second condensation chamber; and a liquid nitrogen storage tank (40) connected to the second delivery pipe through a liquid nitrogen delivery pipe (41). Oil gas passes through oil gas processing apparatus's first condensation chamber and second condensation chamber in proper order, and the temperature control in with first condensation chamber and the second condensation chamber is different, can the purification treatment oil gas, prevents that oil gas from not having control loss, realizes the environmental protection and discharges.)

基于液氮冷凝的油气罐油气处理装置及油气处理方法

技术领域

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油气罐油气处理装置及油气处理方法。

背景技术

目前，中国已有加油站约10万余座，埋地储油罐约有40万个，根据埋地储油罐的清洗规定，每3到5年需对储油罐清洗一次，若加油站需要改造、检修或变更储存油料时，同样需要对储油罐进行清洗。

国内加油站埋地油罐的清洗主要采用人工清洗方式，在清洗过程中，需人工进罐操作，安全性差。目前，加油站时地埋储罐清洗目前正在推广应用的是机械清罐技术。机械清罐技术是将公转+自转的旋转喷头***人孔中安装固定，箱中的清水经过过滤器过滤颗粒物和杂质后，由增压泵泵入旋转喷头，驱动旋转喷头进行球面360度旋转喷射清洗整个埋地储油罐的内壁。同时启动真空泵，将储罐底部的污水废液抽出输送至污水箱，最后对埋地储油罐进行通风干燥，在通风干燥的工程中，大量水雾滴与油气的混合气液混合物排入大气。

因此，在加油站储罐清罐过程中，储油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***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，国内多次发生清罐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

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油气罐油气处理装置及油气处理方法。

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彼此连接的冷凝罐和液氮储罐，该液氮储罐上连接有液氮输送管其中，所述冷凝罐包括油气入口、排气管以及设置在内部的格栅孔板，所述格栅孔板沿高度方向设置在所述油气入口和所述排气口之间，并将所述冷凝罐内部分隔成第一冷凝室和第二冷凝室，所述第一冷凝室内部设置有冷凝结构，所述第二冷凝室内部设置有第二输送管以及与所述第二输送管连接的第二喷淋器，所述第二喷淋器通过第二输送管与所述液氮输送管连接。

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。

优选地，所述吸气动力源为风机。

优选地，所述格栅孔板的截面为三角形。

优选地，所述第二输送管为多个，且所述第二喷淋器为多个，多个所述第二喷淋器分别连接于多个所述第二输送管，且多个所述第二输送管彼此并联连接于所述液氮输送管。

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。

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。

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。

优选地，所述液氮输送管上设置有截止阀，位于所述冷凝罐外部的所述第一输送管上设置有第一调节阀，位于所述冷凝罐外部的所述第二输送管上设置有第二调节阀。

优选地，在所述第一冷凝室内的所述格栅孔板附近设置有第一温度变送器，在所述第二冷凝室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。

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。

优选地，所述第一冷凝室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，所述第二冷凝室的底部侧壁上连接有第二导淋管，该第二导淋管上设置有第二导淋阀。

优选地，所述油气处理装置包括移动挂车，所述冷凝罐和所述液氮储罐设置在所述移动挂车上。

优选地，所述移动挂车上设置有外壳，所述冷凝罐和所述液氮储罐设置在所述外壳的内部。

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冷凝罐的第一冷凝室中；第二步骤，在第一冷凝室中，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，使所述第一冷凝室中未冷凝的油气通过格栅孔板上的格栅孔进入第二冷凝室，通过第二喷淋器喷出的液氮来对油气进行二次冷凝，干净气体通过所述排气管向外排出，其中，在所述第三步骤中，所述第二冷凝室内的温度控制在零下70℃以下。

优选地，在所述第三步骤中，所述第二冷凝室内的温度控制在零下90℃。

优选地，所述第二步骤中，所述第一冷凝室内的温度控制在0至零下5℃。

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室和第二冷凝室，将第一冷凝室和第二冷凝室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

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：

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。

附图标记说明

10 吸气管 11 风机

20 冷凝罐 21 第一冷凝室

22 油气入口 23 第一温度变送器

24 第一导淋阀 25 格栅孔板

26 第一喷淋器 31 第二冷凝室

32 第二喷淋器 33 第二温度变送器

34 第二导淋阀 35 排气口

40 液氮储罐 41 液氮输送管

42 截止阀 43 第一调节阀

44 第二调节阀

50 移动挂车 60 油气罐

61 油气罐入口 62 油气罐出口

具体实施方式

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词“高度方向”与油气的总体流向相同的方向，为图1中的上下方向；“水平方向”是与高度方向垂直的方向。

下面，参照图1，将详细说明本发明提供一种油气处理装置。

如图1所示，本发明提供的油气处理装置包括彼此连接的冷凝罐20和液氮储罐40，该液氮储罐40上连接有液氮输送管41。

冷凝罐20包括油气入口22、排气管35以及设置在内部的格栅孔板25。通过油气入口22通入油气，通过排气管35将参与冷凝后的干净气体向外排出。在本发明的优选实施方式中，油气入口22设置在冷凝罐20的底部侧壁上，排气管35连接在冷凝罐20的顶壁上。

所述格栅孔板25沿高度方向设置在油气入口22和排气口35之间，并将冷凝罐20内部分隔成第一冷凝室21和第二冷凝室31。具体地，格栅孔板 25沿水平方向连接在冷凝罐20的两侧壁上，以使冷凝罐20内部从下至上分隔成第一冷凝室21和第二冷凝室31，第一冷凝室21和第二冷凝室31通过格栅孔板25的格栅孔相互连通。格栅孔板25为多个栅格板平行布置的结构，通过调节多个栅格板的角度，可形成栅格孔。其中，为了让油气能够从第一冷凝室21进入第二冷凝室31，同时防止在第二冷凝室31冷凝的废液进入第一冷凝室21，多个格栅板的角度需要进行调节，该角度优选在25度至35 度，更优选为30度。需要说明的是，所述角度是指格栅板面与水平方向之间的角度。另外，作为另一种优选实施方式，如图1所示，所述格栅孔板25 的截面为三角形，从而更好地导流废液。

在此基础上，第一冷凝室21内部设置有冷凝结构，油气通过油气入口 22进入第一冷凝室21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)掉落在第一冷凝室21底部，未冷凝的油气通过格栅孔板25的格栅孔进入第二冷凝室31。在本发明中，通过调节第一冷凝室21 中的温度，能够冷凝油气中所需要冷凝的物质，第一冷凝室21的作用主要是冷凝油气中的水汽，此时，需要将第一冷凝室21中的温度控制在0℃以下，从而冷凝结构对油气进行冷凝时，能够将油气中的水汽冷凝为水。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。

第二冷凝室31内部设置有第二输送管以及与第二输送管连接的第二喷淋器32，液氮储罐40中存储有液氮，液氮储罐40通过液氮输送管41与第二喷淋器32连接，以向第二冷凝室31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32连接。更具体地，第二喷淋器32通过第二输送管与液氮输送管41连接，第二输送管的一端位于第二冷凝室31的内部，另一端连接在所述液氮输送管41上。

在本发明中，通过调节第二冷凝室31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，需要将第二冷凝室31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室31底部，冷凝效果优异。

由此，油气通过油气入口22进入冷凝罐20之后，从下而上流动，在第一冷凝室中的冷凝结构对油气进行一次冷凝，通过第二冷凝室中的第二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。

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，吸气动力源可以包括文丘里管11和空气压缩机12，文丘里管11设置在吸气管10 上，空气压缩机12连接在文丘里管11上，只要能够为吸入油气提供动力即可。

吸气管10的一端伸入至油气罐60的内部，另一端与第一冷凝室21的油气入口22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油气罐入口61和油气罐出口62，吸气管10从油气罐出口62伸入至油气罐60内部，当启动吸气动力源时，油气罐60内部的油气被吸出，此时会逐渐产生负压，敞开油气罐入口61，在负压作用下空气被吸入至油气罐60内部，由此油气罐60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61和油气罐出口62应封闭处理，例如，盖上盖子，以免内部油气外泄。

另外，作为提高冷凝效率的另一优选方式，第二输送管可以包括多个，第二喷淋器32可以包括多个，多个第二喷淋器分别连接于多个第二输送管，且多个第二输送管彼此并联连接于液氮输送管41，由此，在高度方向上设置多个第二喷淋器，能够使液氮喷量增大，使得油气与液氮充分接触。

关于第一冷凝室21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室31相同或相似的结构，即，冷凝结构包括第一输送管和与第一输送管连接的第一喷淋器26，所述第一输送管与所述第二输送管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，第一冷凝室21也采用了液氮喷淋方式来对油气进行一次冷凝。

在第一冷凝室21中，主要目的是冷凝油气中的水汽，因此，优选地，第一冷凝室21中的温度控制在0℃以下，优选为0至零下5℃。

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，该喷头上设置有多个喷口，但本发明不限于此，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。不管喷淋器的类型如何，只要能够确保较大的喷洒面积即可。进一步地，第一喷淋器26和第二喷淋器32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。

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，在第一冷凝室21外部的第一输送管和第二冷凝室31外部的第二输送管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32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。

在此基础上，在第一冷凝室21内的油气出口22附近可以设置有第一温度变送器23，在第二冷凝室31内的排气管35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 32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。

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。

另外，由于在第一冷凝室21和第二冷凝室31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，第一冷凝室21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，第二冷凝室31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，在第二冷凝室 31中，第二导淋管最优选连接在格栅孔板25的最低处的冷凝罐侧壁上，以确保第二冷凝室31中的废液顺利导出。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。

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，冷凝罐20和液氮储罐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。

除此之外，移动挂车50上可以设置有外壳冷凝罐20和液氮储罐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。

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。

本发明的油气处理方法包括以下步骤：

第一步骤，将油气通过油气入口22通入第一冷凝室21中；

第二步骤，在第一冷凝室21中，通过冷凝结构的冷凝作用，对油气进行一次冷凝；

第三步骤，使第一冷凝室21中未冷凝的油气进入第二冷凝室31，通过第二喷淋器32喷出的液氮对油气进行二次冷凝，干净气体通过排气管35向外排出。

在第三步骤中，第二冷凝室31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，第二冷凝室31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。

第二冷凝室31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。

另外，优选地，在第二步骤中，第一冷凝室21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。第一冷凝室21内的温度控制的例子例如可以举出零下2℃、零下4℃、零下5℃等。

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。

实施例1

如图1所示，油气处理装置包括依次连接的吸气管10、冷凝罐20以及液氮储罐40。

吸气管10上设置有风机11。

冷凝罐20包括设置在侧壁下部的油气入口22、连接在顶壁上的排气管 35以及设置在内部的格栅孔板25，所述格栅孔板25沿高度方向设置在所述油气入口22和所述排气口35之间，并将所述冷凝罐20内部分隔成第一冷凝室21和第二冷凝室31。

第一冷凝室21内部设置有一个第一喷淋器26，第二冷凝室31内部设置有两个第二喷淋器32，第一喷淋器26和第二喷淋器32分别通过第一输送管和第二输送管并联连接于连接在液氮储罐40上的液氮输送管41。

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。

在第一冷凝室21内的通孔251附近设置有第一温度变送器23，在第二冷凝室31内的排气管35附近设置有第二温度变送器33。

第一冷凝室21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，第二冷凝室31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。

基于上述结构，油气通过吸气管10进入第一冷凝室21内，油气从下而上流动，第一喷淋器26喷洒液氮来对油气进行一次冷凝，冷凝后的废液导流至第一导淋管中，未冷凝的油气经过格栅孔板25的格栅孔进入第二冷凝室31。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，使第一冷凝室21内的温度维持在零下2℃。

在第二冷凝室31中，油气继续从下而上流动，此时两个第二喷淋器32 喷洒液氮来对油气进行二次冷凝，冷凝后的废液导流至第二导淋管中，干净气体通过排气管35向外排出。在第二冷凝室31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32的液氮喷量，使第二冷凝室31内的温度维持在零下80℃。

基于上述油气处理装置，并在上述操作条件下，油气入口22处的油气浓度为50％VOL时，排气管35处的油气浓度为55％LEL，油气处理效率为 98.6％。

实施例2

油气处理装置采用与实施例1相同的结构。

只是，在冷凝过程中，第一冷凝室21内的温度维持在零下4℃，第二冷凝室31内的温度维持在零下85℃。

基于上述油气处理装置，并在上述操作条件下，油气入口22处的油气浓度为50％VOL时，排气管35处的油气浓度为46％LEL，油气处理效率为 98.8％。

实施例3

油气处理装置采用与实施例1相同的结构。

只是，在冷凝过程中，第一冷凝室21内的温度维持在零下5℃，第二冷凝室31内的温度维持在零下90℃。

基于上述油气处理装置，并在上述操作条件下，油气入口22处的油气浓度为50％VOL时，排气管35处的油气浓度为41％LEL，油气处理效率为99％。

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。