CN111591609A - 一种储油罐内油气回收装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种能够自动回收储油罐内的油气的储油罐内油气回收装置及控制方法，打开出油气流阀，油气流入锥形罐内的下腔中，推动锥形活塞向上移动，油气流至上腔室中；打开油气流入控制阀和冷却泵，油气流入冷凝罐中心腔的右室内，推动柱形活塞向左移动，冷却液流入环形腔内对中心腔内的油气进行冷却；当活塞移动到位置传感器处，冷凝罐的中心腔的右室与吸附罐和储油罐相连通，没有来得及冷却的油气向上进入吸附罐内吸附，冷却后的油液向下流入储油罐内回收；本发明采用锥形罐实现油气压力动态平衡，采用压缩和冷却的方法对油气进行回收和压力再平衡，实现油气和油液两相共存，同时采用反复冷却油气的方式提高油气的回收率。

Description

一种储油罐内油气回收装置及控制方法

技术领域

本发明属于储油罐技术领域，具体是储油罐内油气回收装置，能够自动回收储油罐内的油气。

背景技术

随着人类对环境污染的意识不断增强，除了汽车排放污染外，石油挥发物越来越引起人们的重视。储油罐内的油料在存储和运输过程中往往产生油气排放，挥发量相对集中，挥发量大，对大气造成很大污染。油气为有机物，是“雾霾”的主要组成部分，对人体健康构成极大危害，在环境治理过程中不能忽视。为了解决储油罐内的油气排放问题，采用的方法是：先通过炭罐吸附排放的油气，再对炭罐进行解吸，最后采用冷凝法把油气转换为油液再回收到储油罐内。需要压缩机、大容积炭罐和其他大功率高压设备，成本高、耗能大，自动化程度低。而针对成本高、耗能大等问题，中国发明专利号为201510232373.6、名称为“一种储油罐油气回收***”的文献中提出了一种结构简单、维护工作量小、不需要高压气源的油气回收***，采用引射器作为高压源，油气在流向控制过程中压力波动较大，且在流动过程中伴有噪声，在高频长时间运行下，引射器出现故障的概率较高，该***不能实时有效反馈引射器的工作状态，自动监控功能不足，为设备的正常工作留下隐患。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种储油罐内油气回收装置以及该装置的控制方法，可以有效地控制油气在流动过程中的压力匹配问题，实现油气的自动回收，同时节能效果显著。

本发明一种储油罐内油气回收装置采用如下技术方案予以实现：储油罐的上方设有左右水平置放的冷凝罐，冷凝罐的内部设有内、外两个腔室，内腔室是中心腔，外腔室是环形腔，所述的中心腔内侧壁活动接触圆柱形活塞，圆柱形活塞将中心腔隔成左右两室，其中的左室中有第一弹性元件和位置传感器，第一弹性元件连接活塞的左端面和冷凝罐的左端盖，储油罐通过回流油液管连接所述的左室的底部，回流油液管上装有第一过滤器和油液回流控制阀，所述的右室通过油气管连接锥形罐的顶部，油气管上装有油气流入控制阀，所述的右室通过油气回流管连接位于冷凝罐外部上方的吸附罐，油气回流管内部装有单向阀，吸附罐通过管道连接所述的左室；所述的锥形罐在储油罐的上方，锥形罐是上端大、下端小的密封罐体，锥形罐内部设有将锥形罐分隔成上下两个腔室的锥形活塞，上腔室中装有连接锥形罐上端盖和活塞的第二弹性元件，所述的油气管与锥形罐的上腔室相通；锥形罐的底部通过油气流出管和储油罐相连，在油气流出管上装有油气流出阀；所述的环形腔一端通过冷却液回流管和冷却箱的一端相连接、另一端通过冷却液流出管和冷却箱的另一端相连接，冷却箱中存储冷却液，在冷却液流出管上装有冷却泵；所述的油液回流控制阀、油气流入控制阀、冷却泵、油气流出阀和分别经控制线与控制单元相连接，所述的位置传感器经信号线与控制单元相连接。

所述的储油罐内油气回收装置的控制方法采用的技术方案是包括以下步骤：

步骤A：控制单元打开油气流出阀，油气流入锥形罐内的下腔中，推动锥形活塞向上移动，油气流至上腔室中；

步骤B：控制单元打开油气流入控制阀和冷却泵，油气流入冷凝罐中心腔的右室内，推动圆柱形活塞向左移动，冷却液流入环形腔内对中心腔内的油气进行冷却；

步骤B：当圆柱形活塞移动到位置传感器处，控制单元打开油液回流控制阀，冷凝罐的中心腔的右室与吸附罐和储油罐相连通，没有来得及冷却的油气向上进入吸附罐内吸附，冷却后的油液向下流入储油罐内回收。

本发明使用以上方案后获得的有益效果是：

1. 本发明从油气流出储油罐，经过冷却回收再流入储油罐，全程自动化程度高，可以实时监控油气的状态；

2. 本发明采用锥形罐实现了油气压力动态平衡，避免储油罐内高压油气瞬态流出，为油气冷却和回收提供了条件；

3. 本发明采用压缩和冷却的方法对油气进行回收和压力再平衡，实现油气和油液两相共存，同时采用反复冷却油气的方式，提高了油气的回收率，实现减排目标；

4. 本发明结构相对简单，仅冷却泵和制冷器为外部电源输入，耗能较低，实现节能目的。

附图说明

图1为本发明一种储油罐内油气回收装置的结构示意图；

图中：1.储油罐；2.油液；3.油气；4.第一过滤器；5.输油管；6.油泵；7.开关阀；8.第二过滤器；9.回流油气管；10.回流油液管；11.油液回流控制阀；12.位置传感器；13.圆柱形活塞；14.油气流入控制阀；15.第一压力传感器；16.第一弹性元件；17.冷凝罐；18.油气回流管；19.单向阀；20.吸附罐；21.吸附材料；22.冷却液回流管；23.冷却箱；24.冷却液；25.制冷器；26.温度传感器；27.冷却泵；28. 冷却液流出管；29. 新能源储能装置；30.控制单元；31.油气管；32.第二弹性元件；33.锥形活塞；34.锥形罐；35.油气流出阀；36.油气流出管；37.油位传感器；38.第二压力传感器；39.环形腔。

具体实施方式

如图1所示，储油罐1外形呈圆柱状，卧式置放，储油罐1内储有油液2，油液2是油气3形成的源头，油液2上方浮有油气3。储油罐1经输油管5与外部相接，在输油管5上安装开关阀7和油泵6，打开开关阀7和油泵6，能向储油罐1中注油。在储油罐1内安装油位传感器37和第二压力传感器38，油位传感器37放置在油液2上，实时漂浮在油液上面，油位传感器37用于检测注入储油罐1中的油液高度，第二压力传感器38用于检测储油罐1中的油气压力。

本发明一种储油罐内油气回收装置包括冷凝罐17、吸附罐20、冷却箱23、锥形罐34、控制单元30等。

其中，冷凝罐17在储油罐1的上方，左右水平置放，冷凝罐17的内部被隔开成内、外两个腔室，分别是中心腔和环形腔39这两个腔室，内腔室是中心腔，外腔室是环形腔39，中心腔是圆筒形，环形腔39是圆环形，中心腔和环形腔39均密封且相互之间不连通。中心腔中安装圆柱形活塞13，圆柱形活塞13将中心腔隔成左右两室，圆柱形活塞13与中心腔的内侧壁活动接触，可沿中心腔左右来回直线移动。中心腔的左室中安装第一弹性元件16和位置传感器12，位置传感器12安装在左室的侧壁上，用于检测圆柱形活塞13的位置。

圆柱形活塞13的左端面通过第一弹性元件16连接冷凝罐17的左端盖，第一弹性元件16连接于冷凝罐17的左端盖和圆柱形活塞13的左端面的中心处，中心腔的右室中的油气压力可以转换成第一弹性元件16的弹性势能，第一弹性元件16可以用来阻止中心腔的右室中的油气的流动，有效延缓油气流入冷凝罐17的速度，为冷却油气提供必要时间。

冷凝罐17的中心腔的右室内壁面上安装第一压力传感器15，第一压力传感器15用来测量冷却罐17中心腔右室内部的压力。

储油罐1通过回流油液管10连接冷凝罐17的中心腔的左室底部，回流油液管10穿过冷凝罐17侧壁和环形腔39后与中心腔的左室连通。在回流油液管10上安装第一过滤器4和油液回流控制阀11，第一过滤器4用来过滤流入储油罐1中的油液，油液回流控制阀11用来控制冷却罐17中的冷却后的油液流入储油罐1中。

冷凝罐17的右端盖上开有2个贯穿孔，与冷却罐17内部的中心腔的右室相通，2个贯穿孔关于右端盖中心轴对称。2个贯穿孔通过油气管31连接锥形罐34的顶部，使冷凝罐17的中心腔右室与锥形罐34的顶部相连通。在油气管31上安装油气流入控制阀14。

油气流入控制阀14还通过回流油气管9连接储油罐1，在回流油气管9上安装第二过滤器8，第二过滤器8用来过滤流入储油罐1的油气。

冷凝罐17的中心腔的右室通过油气回流管18连接吸附罐20。在油气回流管18内部安装单向阀19，油气回流管18用来引导吸附罐20中的油气流入中心腔的右室内，单向阀19用来阻止右室内的油气流入吸附罐20内。

吸附罐20在冷凝罐17的外部上方，整体呈圆柱状，内部装有吸附材料21，吸附材料21呈微小细颗粒状，用来吸附未冷却的油气。吸附罐20通过管道连接中心腔的左室，该管道位于回流油液管10的正上方。因此，当圆柱形活塞13向左移动接触到位置传感器12时，圆柱形活塞13位于回流油液管10和吸附罐20管道的左侧，也就是吸附罐20和储油罐1便与冷凝罐17的中心腔的右室相连通。

所述的锥形罐34在储油罐1的上方，其垂直布置，是上端大、下端小的密封罐体，其上端盖中心处两侧各有一个通孔，两通孔轴心关于上端盖轴心对称，这两通孔与油气管31相连接。

在锥形罐34内部设有锥形活塞33，锥形活塞33与锥形罐34的内侧壁活动接触，可沿锥形罐34上下直线移动。锥形活塞33将锥形罐34内部分隔成上下两个腔室，上腔室中安装第二弹性元件32，第二弹性元件32的上端与锥形罐34上端盖内壁中心处固定相连，第二弹性元件32的下端与锥形活塞33的中心固定连接，可以把油气压力转换成弹性势能。

油气管31与锥形罐34的上腔室相通，使锥形罐34的上腔室与冷凝罐17的中心腔相连通，油气管31能引导锥形罐34内的油气流入冷凝罐17的中心腔内。锥形罐34用来承载锥形活塞33上下反复运动和缓解油气压力。

锥形罐34的底部通过油气流出管36和储油罐1相连，在油气流出管36上安装油气流出阀35，油气流出阀35能控制储油罐1内的油气向锥形罐34流入的时间。油气流出管36将储油罐和1和锥形罐34的下腔室作连通，引导储油罐1内的油气流入锥形罐34的下腔室内。

冷凝罐17中的环形腔39一端通过冷却液回流管22和冷却箱23的一端相连接，环形腔39的另一端通过冷却液流出管28和冷却箱23的另一端相连接。在冷却液流出管28上安装冷却泵27。在冷却箱23中存储了冷却液24。冷却液回流管22用来引导环形腔39内的冷却液24流回冷却箱23中，冷却液流出管28引导冷却箱23中的冷却液24进入环形腔39中，因此，冷却液24可以在冷却箱23、冷却液流出管28、环形腔39、冷却液回流管22、冷却箱23这一环道内循环流动，冷却泵27用来为冷却液24的循环流动提供动力。当冷却液24循环流动时，冷却罐17中心腔内的油气便被冷却，环形腔39中的冷却液24从冷却液回流管22流回冷却箱23中。

冷却箱23的顶端内壁上安装温度传感器26，温度传感器26用来检测冷却箱23内的实时温度。

冷却箱23上连接制冷器25，制冷器25一端接线端子与冷却箱23相连，另一端接线端子与新能源储能装置29相连，用来制冷冷却箱23内的冷却液24。

新能源储能装置29的内部包含中间转换电路，能把太阳能、风能等方式获得的电能经过滤波、整流、稳压等存储起来，提供电能，供制冷器25使用。

位置传感器12经信号线与控制单元30的输入端子相连，位置传感器12检测活塞13左右移动的位置信号，并将位置信号输入控制单元30中。

油气流入控制阀14经控制线与控制单元30的输出端子相连，用来控制油气管31中的油气的流通方向和时间。

第一压力传感器15经信号线与控制单元30的输入端子相连，第一压力传感器15将检测到的冷却罐17中心腔右室内部的压力实时传入控制单元30。

温度传感器26经信号线与控制单元30的输入端子相连，将检测到的冷却箱23内的实时温度实时传入控制单元30。

油位传感器37和第二压力传感器38分别经信号线与控制单元30的输入端子相连，分别将检测到储油罐1中的油位和压力实时传入控制单元30。

油液回流控制阀11经控制线与控制单元30的输出端子相连，控制单元30经油液回流控制阀11控制冷却罐17的中心腔内的油液流入储油罐1内的时间。

冷却泵27、油气流出阀35和油气流入控制阀14分别经控制线与控制单元30的输出端子相连，控制单元30分别向它们实时发出指令信号。

控制单元30为本发明油气回收装置的自动化控制中心。当打开开关阀7，油液在油泵6的作用下不断的流入到储油罐1内。新能源储能装置29和制冷器工作。

第二压力传感器38检测储油罐1内的油气3压力，向控制单元30输入压力信号，当油气3压力上升到预设的限值时，控制单元30向油气流出阀35发出开启指令，打开油气流出阀35，油气经油气流出管36流入锥形罐34内的下腔中，油气推动锥形活塞33克服第二弹性元件32的弹性势能向上移动，当移动到一定距离时，油气从锥形活塞33和锥形罐34之间的空隙处流出至锥形罐34的上腔室中，此时控制单元30向油气流入控制阀14发出开启指令，打开油气流入控制阀14，油气经油气管31流入冷凝罐17中心腔的右室内，当中心腔右室内的油气压力到达一定值时，推动圆柱形活塞13向左移动。与此同时，控制单元30控制冷却泵27工作，冷却箱23内的冷却液24在冷却泵27的作用下通过冷却液流出管28流入环形腔39内，对中心腔内的油气进行冷却，然后经冷却回流管22流入冷却箱23内，采用该方式反复对冷凝罐17中心腔内的油气进行冷却。

当中心腔内的活塞13向左移动到位置传感器12处，冷凝罐17的中心腔室的右室便与吸附罐20相连通，因此，没有来得及冷却的油气通过管道向上流入到吸附罐20内，被吸附罐20中吸附材料21吸附，当吸附罐21内的油气压力大于中心腔的右室压力时，吸附罐21内的油气经单向阀19重新流入到圆柱形活塞13右侧的右室内，进行重新冷却。同时，控制单元30向油液回流控制阀11发出开启指令，打开油液回流控制阀11，冷却后的油液经回流油液管10和过滤器4向下流入储油罐1内，实现油气的回收。

当从锥形罐34内流出的油气过多时，或者来不及进入冷凝罐17中心腔内时，油气便经油气流入控制阀14、回流油气管9和第二过滤器8流入到储油罐1内。当锥形活塞33下方下腔室中的油气压力降低到限值时，锥形活塞33下降，回复原位。

Claims (6)

1.一种储油罐内油气回收装置，其特征是：储油罐（1）的上方设有左右水平置放的冷凝罐（17），冷凝罐（17）的内部设有内、外两个腔室，内腔室是中心腔，外腔室是环形腔（39），所述的中心腔内侧壁活动接触圆柱形活塞（13），圆柱形活塞（13）将中心腔隔成左右两室，其中的左室中有第一弹性元件（16）和位置传感器（12），第一弹性元件（16）连接圆柱形活塞（13）的左端面和冷凝罐（17）的左端盖，储油罐（1）通过回流油液管（10）连接所述的左室的底部，回流油液管（10）上装有第一过滤器（4）和油液回流控制阀（11），所述的右室通过油气管（31）连接锥形罐（34）的顶部，油气管（31）上装有油气流入控制阀（14），所述的右室通过油气回流管（18）连接位于冷凝罐（17）外部上方的吸附罐（20），油气回流管（18）内部装有单向阀（19），吸附罐（20）通过管道连接所述的左室；所述的锥形罐（34）在储油罐（1）的上方，锥形罐（34）是上端大、下端小的密封罐体，锥形罐（34）内部设有将锥形罐（34）分隔成上下两个腔室的锥形活塞（33），上腔室中装有连接锥形罐（34）上端盖和活塞（33）的第二弹性元件（32），所述的油气管（31）与锥形罐（34）的上腔室相通；锥形罐（34）的底部通过油气流出管（36）和储油罐（1）相连，在油气流出管（36）上装有油气流出阀（35）；所述的环形腔（39）一端通过冷却液回流管（22）和冷却箱（23）的一端相连接、另一端通过冷却液流出管28和冷却箱23的另一端相连接，冷却箱23中存储冷却液（24），在冷却液流出管（28）上装有冷却泵（27）；所述的油液回流控制阀（11）、油气流入控制阀（14）、冷却泵（27）、油气流出阀（35）和分别经控制线与控制单元（30）相连接，所述的位置传感器（12）经信号线与控制单元（30）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种储油罐内油气回收装置，其特征是：冷却箱（23）上连接制冷器（25），制冷器（25）的一端接线端子与冷却箱（23）相连、另一端接线端子与新能源储能装置（29）相连。

3.根据权利要求1所述的一种储油罐内油气回收装置，其特征是：冷凝罐（17）的中心腔的右室内壁面上装有第一压力传感器（15），冷却箱（23）的顶端内壁上装有温度传感器（26），第一压力传感器（15）和温度传感器（26）分别经信号线与控制单元（30）相连接。

4.一种如权利要求1所述的储油罐内油气回收装置的控制方法，其特征是包括以下步骤：

步骤A：控制单元（30）打开油气流出阀（35），油气流入锥形罐（34）内的下腔中，推动锥形活塞（33）向上移动，油气流至上腔室中；

步骤B：控制单元（30）打开油气流入控制阀（14）和冷却泵（27），油气流入冷凝罐（17）中心腔的右室内，推动圆柱形活塞（13）向左移动，冷却液流入环形腔（39）（内对中心腔内的油气进行冷却；

步骤B：当圆柱形活塞（13）移动到位置传感器（12）处，控制单元（30）打开油液回流控制阀（11），冷凝罐（17）的中心腔的右室与吸附罐（20）和储油罐（1）相连通，没有来得及冷却的油气向上进入吸附罐（20）内吸附，冷却后的油液向下流入储油罐（1）内回收。

5.根据权利要求4所述的储油罐内油气回收装置的控制方法，其特征是： 当吸附罐（21）内的油气压力大于中心腔的右室压力时，吸附罐（21）内的油气经单向阀（19）流入到所述的右室内重新冷却。

6.根据权利要求4所述的储油罐内油气回收装置的控制方法，其特征是：油气流入控制阀（14）通过回流油气管（9）连接储油罐（1），回流油气管（9）上装有第二过滤器（8），当从锥形罐（34）内流出的油气过多或来不及进入冷凝罐（17）内时，油气经油气流入控制阀（14）、回流油气管（9）和第二过滤器（8）流入到储油罐（1）内。

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