本发明属于钻井工程领域，具体涉及一种萃取剂提纯回收系统的尾管锁气装置及方法。
背景技术：
采用溶剂萃取技术对含油钻屑或含油物料进行萃取，然后通过高温蒸馏将萃取剂与油进行蒸馏分离回收，但由于常用的萃取剂属于易燃易爆品，为降低作业现场安全隐患，经常在蒸馏回收系统尾气管处安装锁气装置，防止空气中的氧气进入蒸馏回收系统。
传统的尾管锁气装置是在尾管处安装变频风机，这种装置通过产生负压，阻止空气进入回收系统，对风机的密封性要求高，同时也易将未冷凝的可燃尾气抽出，作业风险较高，隔离效果差。
另一种方式将尾管直接插入水槽，液面超过尾管出口，其不足之处是当回收系统进行冷却时，会出现倒吸，尾管需留有足够的垂直高度，安装高度较高，具有一定的安全隐患。
技术实现要素：
本发明提供了一种萃取剂提纯回收系统的尾管锁气装置及方法，目的之一是在于解决上述现有技术中存在的缺陷；目的之二是克服现有设备处理空气中氧气倒吸存在密封性不足、作业风险高或存在安全隐患的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种萃取剂提纯回收系统的尾管锁气装置，包括：水箱，水箱内由固定在水箱内腔顶部的隔板将水箱分割为左右两腔体，所述两腔体底部相通形成连通器，所述左右两腔体顶部均分别设有与入口管连通的分管，入口管内设置有氧气探测器，其中右腔体顶部设置出口管，右腔体顶部与入口管连接的分管上还设置有短路阀；右腔体顶部设置有补水阀，右腔体一侧还连接有水位限位阀，水位限位阀的水平高度高于两腔体底部相通处的水平高度。
所述右腔体的所述水位限位阀之上设置有自封式溢流弯管；右腔体内自封式溢流弯管所处水平高度和水位限位阀所处水平高度之间与右腔体的侧壁形成的腔体体积等于右腔体内水位限位阀所处水平高度和所述两腔体底部相通位置所处水平高度之间与右腔体的侧壁形成的腔体体积。
所述左腔体内于水位限位阀水平高度的位置之上的腔体体积，大于两倍的，右腔体内所述水位限位阀所处水平高度和所述两腔体底部相通位置所处水平高度之间与右腔体侧壁形成的腔体体积。
所述左腔体内，水位限位阀所处水平高度和所述两腔体底部相通位置所处水平高度之间与左腔体侧壁形成的腔体体积等于右腔体内，水位限位阀所处水平高度和所述两腔体底部相通位置所处水平高度之间与右腔体侧壁形成的腔体体积。
还包括主控电路板、电源，所述短路阀为电控阀，所述主控电路板和电源、氧气探测器、短路阀电连接。
还包括液位计，水箱侧壁处设置有液位计。
所述液位计为两个连通器式液位计，分别设置于左腔体和右腔体。
所述水箱底部设置排水口，所述排水口上设置防水丝堵。
还包括支腿，水箱底部设置至少三个支腿。
所述分管为金属软管。
所述出口管为“l”形弯管，出口管出口处开有向下坡口。
本发明的有益效果是，采用了水介质进行柔性隔离，当萃取剂提纯回收系统发速度小于冷凝速度时，入口腔体会产生负压，出口腔体内的水会部分进入入口腔体来补偿体积差，以水来平衡两端腔体的压力隔离空气，防止了空气中的氧气从尾管被吸入萃取剂提纯回收系统中、造成的安全事故，本装置结构简单，并拥有自动启动功能，简单方便，便于实施，安全可靠。
附图说明
图1为本发明静态结构示意图；
图2为本发明正压排气状态示意图；
图3为本发明负压锁气状态示意图；
图4为本发明水分挥发液面下降状态示意图；
图中标记为：1、水箱；2、入口管；3、氧气探测器；4、短路阀；5、金属软管；6、出口管；7、补水阀；8、液位计；9、自封式溢水弯管；10、水位限位阀；11、隔板；12、放水丝堵；13、支腿。
具体实施方式
实施例1
一种萃取剂提纯回收系统的尾管锁气装置，包括：水箱1，水箱1内由固定在水箱1内腔顶部的隔板11将水箱分割为左右两腔体，所述两腔体底部相通形成连通器，所述左右两腔体顶部均分别设有与入口管2连通的分管，入口管2内设置有氧气探测器3，其中右腔体顶部设置出口管6，右腔体顶部与入口管2连接的分管上还设置有短路阀4；右腔体顶部设置有补水阀7，右腔体一侧还连接有水位限位阀10，水位限位阀10的水平高度高于两腔体底部相通处的水平高度。
本实施例中，如图1所示以一个水箱作为水容器，并以隔板将水箱分割为左右两个腔体，两个腔体底部相通，形成连通器，左腔体和右腔体上端设有与入口管相连的分管，分管与水箱使用法兰密封连接，与入口管同样密封连接；在右腔体顶部设置一个连通大气的出口管，在右腔体的分管上设置一个短路阀，用于控制右腔体分管与入口管的接通关闭，在右腔体顶部设置补水阀，底部连通部位之上设置一个水位限位阀用来控制补水阀给水容器内注水的水位高度；
装置使用时，将左右两腔体均与大气接通，补水阀注水，并打开水位限位阀，直至水位限位阀出水为止，水位面高度为水位阀高度，如图1此时左腔体的液面高度为b区域，右腔体的液面高度为c区域，由于水位限位阀高于底部连通处，所以两腔体底部被水密封，此时将装置与提纯回收系统连接，则提纯回收系统就可以放心工作。
提纯回收系统要工作产生尾气后，打开短路阀，尾气会从入口管经短路阀，经分管进入右腔体，从出口管被排出。
提纯回收系统将要停止工作时，关闭短路阀，提纯回收系统会继续工作产生尾气，尾气会进入左腔体，左腔体内产生正压，正压将左腔体内水压至右腔体，待水被压至底部连通之处时，继续进入左腔体的气体会从左腔体底部左右两腔体连通处进入右腔体，然后从出口管排出；
待提纯回收系统工作结束后产生尾气逐渐减少直至没有尾气，提纯回收系统降温后，其内部腔体由于气体冷缩，产生负压，则左腔体内也会同样负压，由于连通器的作用，左腔体此时是与大气隔绝的，负压会将左腔体内水的液面提高，高于右腔体液面，右腔体的水会从水箱底部连通处进入左腔体，待液面上升一定高度后，由左腔体内水的体积补充提纯回收系统负压的体积，和水的液面高度抵消一部分负压，使得水上升一定液面高度后的压强与提纯回收系统内压强建立平衡，此时，提纯回收系统由水密封，将之与大气隔离，提纯回收系统中不会进入氧气，直至等待提纯回收系统中反应物质降到安全温度。
其中，入口管内设置有氧气探测器是为了防止反应时，没有尾气产生导致空气中氧气进入提纯回收系统，监测人员可以通过氧气探测器了解提纯回收系统工作状态是否安全。
注：水位限位阀相对于底部相通处的高度，由于萃取提纯系统中，萃取提纯装置型号不一，其腔体体积也不尽相同，所以，根据不同型号的萃取提纯装置，所选本发明一种萃取剂提纯回收系统的尾管锁气装置，选用的标准为根据萃取提纯装置的内部体积；对应，本发明的水位限位阀水平位置与底部相通处水平位置与腔体形成的体积（即c区域体积）；可选的，c区域体积等于萃取提纯装置的内部体积。
关于c区域的实际体积，通过体积膨胀公式进行计算：
当气体温度改变1摄氏度时，其体积的变化和它在0℃时体积之比，叫做“体积膨胀系数”。符号用α表示。设在0℃时物质的体积为v0，在t℃时的体积为vt，体积膨胀公式为：
vt=v0（1+αt）…………………………（1）
根据公式（1）气体温度由t2降至t1时的气体体积变化得出：
△v=v2-v1=v1α（t2-t1）…………………………（2）
而c区域的实际体积vc>△v
实施例2
在实施例1的基础上，所述右腔体的所述水位限位阀10之上设置有自封式溢流弯管9；右腔体内自封式溢流弯管9所处水平高度和水位限位阀10所处水平高度之间与右腔体的侧壁形成的腔体体积等于右腔体内水位限位阀10所处水平高度和所述两腔体底部相通位置所处水平高度之间与右腔体的侧壁形成的腔体体积。
本实施例中，由于本发明安置于提纯回收系统尾部，尾气通过本装置，而本装置内部密封介质为水，所以尾气通过时，或多或少均会带走一部分水蒸气，提纯回收系统工作时间较长时，本装置中的水会减少，如图4所示，当提纯回收系统结束工作后，本装置内水过少，右腔体内水不足以补充左腔体产生负压所需要的水，所以此时需要给装置内补充水分，如果短路阀已经关闭，处于正压排气状态，不能打开水位限位阀进行平衡补水，此时就需要设置自封式溢流弯管，自封式溢流弯管是根据水位限位阀设计的，补水与以水位限位阀为标准的水液面相等。所以同一腔体内，自封式溢流弯管设置于水位限位阀之上，并且设置于与水位限位阀水平高度与连通口处水平高度之间与右腔体侧壁形成的体积等于自封式溢流弯管所处水平面和水位限位阀所处水平面之间与右腔侧壁形成的体积相等的位置，即图2中的d区域。
如果短路阀已经关闭处于正压排气状态（图2为正压排气状态）需要补水时，打开补水阀注水，直至自封式溢水弯管出水为止，此时水箱内水量与通过水位限位阀在大气压下平衡补水补充水相等，通过自封式溢水弯管可以有效补水。
其中，自封式溢流弯管为u形弯管，弯管内类似于下水道弯管设计，其弯管内可以存储一定水，起到一定锁气效果，使得尾气不至于从弯管内排出，从而污染车间环境。
实施例3
在实施例1或实施例2的基础上，所述左腔体内于水位限位阀10水平高度的位置之上的腔体体积，大于两倍的，右腔体内所述水位限位阀10所处水平高度和所述两腔体底部相通位置所处水平高度之间与右腔体侧壁形成的腔体体积。所述左腔体内，水位限位阀10所处水平高度和所述两腔体底部相通位置所处水平高度之间与左腔体侧壁形成的腔体体积等于右腔体内，水位限位阀10所处水平高度和所述两腔体底部相通位置所处水平高度之间与右腔体侧壁形成的腔体体积。
本实施例中，如图1，图2，图3所示，考虑到成本问题，当提纯回收系统温度降到足够低时，其内腔内气体体积也会降到足够低，此时有氧气进入不会造成事故，但水进入提纯回收系统会导致提取液掺水，不利于下一次提纯工作，除水费时费力，所以装置中左腔体内设计了水上升的最大高度，即左腔体内，连通器连通处水平高度以上的水全部进入左腔体，也不会充满整个腔体（即a区域+b区域），使腔体内水进入提纯回收系统中，所以左腔体内于水位限位阀10水平高度的位置之上的腔体体积，大于两倍的，右腔体内水位限位阀10所处水平高度和两腔体底部相通位置所处水平高度之间与右腔体侧壁形成的腔体体积；即va＞2vc。a区域的体积设计并没有等于c区域的体积，是因为正压排气状态下，补水时，有可能关闭水位限位阀补水时，左腔体正处于正压排气状态下的初始阶段，补充的水可以为两倍的c区域水，所以设计为va＞2vc以防最差的情况发生，增加系统的安全性。左右两腔体体积不能差别太大，所以左腔体中，水位限位阀10所处水平高度和所述两腔体底部相通位置所处水平高度之间与左腔体侧壁形成的腔体体积；等于右腔体内，水位限位阀10所处水平高度和所述两腔体底部相通位置所处水平高度之间与右腔体侧壁形成的腔体体积。
实施例4
在实施例1或实施例2或实施例3的基础上，还包括主控电路板、电源，所述短路阀4为电控阀，所述主控电路板和电源、氧气探测器3、短路阀4电连接。
本实施中，如图1所示在入口管处安装有氧气探测器，短路阀使用电控阀，则可以根据空气进入入口管的情况自动控制短路阀的开启，从而达到无人值守也能自动工作。本实施例中，电性控制机构由单片机集成的主控电路板，电源、氧气探测器、短路阀与主控板连接，氧气探测器收集所处位置氧气含量信息，实施播报氧气含量数据传输至主控电路板，主控电路板收到氧气含量左相应动作，当氧气含量为正常值时，短路阀设置为开启状态，当氧气含量增加时，自动关闭短路阀，使系统进入锁气状态，实现实时监控，实时控制的目的，有效节省人力。
实施例5
在实施例1或实施例2或实施例3或实施例4的基础上，还包括液位计8，水箱1侧壁处设置有液位计8，所述液位计8为两个连通器式液位计，分别设置于左腔体和右腔体。所述水箱1底部设置排水口，所述排水口上设置防水丝堵12。还包括支腿13，水箱1底部设置至少三个支腿13。所述分管为金属软管5。所述出口管6为“l”形弯管，出口管6出口处开有向下坡口。
在本实施例中，液位计是为了获得左右两腔体的液面高度，已确认左右腔体是否缺水，若缺水可以根据液位计及时补充水分，也可根据液位计了解到萃取剂提纯回收系统的尾管锁气装置此时的工作状态；优选的两液位计使用连通式液位计，可以更直观的看到装置内液面高度。装置不用时水箱底部的排水口可及时排水，排除湿气，避免装置经久不用导致生锈，影响二次使用，金属软管可有效节省装置成本，方便安装，出口管出口处设为90度弯头加向下开坡口，既可减少阻力又可防止雨水进入。
综上所述，一种萃取剂提纯回收系统的尾管锁气的方法是采用了水介质进行柔性隔离，当萃取剂提纯回收系统发速度小于冷凝速度时，入口腔体会产生负压，出口腔体内的水会部分进入入口腔体来补偿体积差，以水来平衡两端腔体的压力隔离空气，防止了空气中的氧气从尾管被吸入萃取剂提纯回收系统中、造成的安全事故，本装置结构简单，并拥有自动启动功能，简单方便，便于实施，安全可靠。
具体是：本发明连接于萃取剂提纯回收系统，即蒸馏冷凝系统的尾管上。在蒸馏冷凝系统即将停止，关闭短路阀后尾气仍有不凝气时，本发明的入口腔体a区内为正压，如附图1所示，a区的不凝气将推动b区的水进入c区，直至将b区的水全部压入c区，气体将沿出口腔体由下向上浮出水面，沿出口管排出，使入口腔体与出口腔体重新建立压力平衡关系；当蒸馏冷凝系统的尾气无不凝气排出时或蒸馏量减少时，冷凝器中的温度会降低，不凝气的体积会减小，那么本发明的入口腔体a区内为负压，如附图3所示，右腔体通大气，c区的水会在大气压的推动下进入b区来弥补上述不凝气由于降温所引起的体积变化，直至入口腔体和出口腔体两边重新建立压力平衡关系，由于c区的原始体积是由计算所设即va＞2vc，不会被全部吸入b区，保持密封状态的同时保证了水不会倒流入萃取剂提纯回收系统，防止了萃取剂提纯回收系统高温时d区的空气进入a区，起到了正泄压、反锁气作用，具有密封效果好，安全程度高的特点。
需要说明，本实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。