CN108339213A - 一种油品储罐挥发性有机物的收集装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油品储罐挥发性有机物的收集装置与方法。装置设有水封罐(4)，水封罐内设置有水封呼吸罐、水封排放罐(6)。水封呼吸罐设置二个以上，每个水封呼吸罐均设有吸气管、呼气及溢流管以及与不同油品储罐相连的进出气管。水封排放罐设有排气管(8)、溢流管(10)以及出气管(3)。本发明公开了采用上述装置进行油品储罐挥发性有机物收集的方法。本发明不使用阻火器，可以防止挥发性有机物发生窜火或回火，还能实现不同油品储罐之间挥发性有机物的呼吸平衡。本发明可用于新建油品罐区油品储罐挥发性有机物收集装置的建设，也可用于已有油品罐区油品储罐挥发性有机物收集装置的改扩建，有效地收集挥发性有机物。

Description

一种油品储罐挥发性有机物的收集装置与方法

技术领域

本发明属于石油化工油气污染防治领域，具体来说是涉及一种油品储罐挥发性有机物的收集装置与方法。

背景技术

石油及其产品是我国重要的能源物资，对国家的经济运行和发展起着重要作用。随着工业化及城市化进程的加快，能源消费量加大，大气污染问题也日益突出。石油及其产品在储存过程中的挥发性有机物(VOCs)无组织排放时，不仅会造成大气环境污染，而且浪费能源。实现多个油品储罐的挥发性有机物有组织收集处理后达标排放，是罐区挥发性有机物治理的关键。

目前国内的一种油品储罐挥发性有机物收集装置，多个油品储罐的气相通过连通管道(即进出气管)进入一根总管，再通过总管进入挥发性有机物回收或处理设施进行处理。各进出气管和总管上均设有阻火器，以避免油品储罐以及挥发性有机物回收或处理设施中的挥发性有机物发生窜火或回火。上述装置使用的阻火器，存在易堵塞、阻力大、投资高、维护难等缺点。在将油品储罐逸出的挥发性有机物送往火炬进行燃烧的场合，也有使用水封罐的。水封罐具有压力容易控制、差压反应灵敏的特点，能有效地防止挥发性有机物的窜火或回火，但各油品储罐之间无法实现挥发性有机物的呼吸平衡。

发明内容

本发明的目的是提供一种油品储罐挥发性有机物的收集装置与方法，以解决现有油品储罐挥发性有机物的收集装置与方法存在的问题；在不使用阻火器的情况下能够防止挥发性有机物发生窜火或回火，还能实现不同油品储罐之间挥发性有机物的呼吸平衡。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种油品储罐挥发性有机物的收集装置，设有水封罐，水封罐内设置有水封呼吸罐、水封排放罐，还设有水封挡板；水封挡板的两侧分别为水封罐的水封侧和非水封侧。水封罐与水封排放罐通常各设置一个，水封呼吸罐设置二个以上，每个水封呼吸罐均设有吸气管、呼气及溢流管以及与不同油品储罐相连的进出气管。对于某个水封呼吸罐，吸气管的入口与水封罐内的气相空间相通，出口位于水封呼吸罐内水封水液面的下方；呼气及溢流管的入口位于水封呼吸罐内的水封水液面上，出口位于水封罐内水封水液面的下方。水封排放罐设有排气管、溢流管以及出气管。排气管的入口与水封罐内的气相空间相通，出口位于水封排放罐内水封水液面的下方；溢流管的入口位于水封排放罐内的水封水液面上，出口位于水封罐内水封水液面的下方。

水封呼吸罐所设进出气管的一端与水封呼吸罐的上部相连，另一端与油品储罐的上部相连；进出气管通常从水封罐的上部穿过。水封排放罐所设的出气管的入口与水封排放罐的上部相连，出口与挥发性有机物回收或处理设施相连；出气管通常从水封罐的上部穿过。本发明水封罐、水封呼吸罐和水封排放罐的内部空间，除去水封水和内部部件占据的部分，剩余部分即分别为水封罐、水封呼吸罐和水封排放罐内的气相空间。

吸气管、呼气及溢流管、排气管和溢流管通常为垂直设置的直管，入口均位于顶部，出口均位于底部。对于某个水封呼吸罐，吸气管的入口位于水封呼吸罐的上部。排气管的入口位于水封排放罐的上部。

通常，有一个水封呼吸罐的下部设有与外部水源相连的补水总管，各水封呼吸罐以及水封排放罐的下部之间通过罐间补水管串联连接。补水总管可以穿过水封罐的上部与外部水源相连。

当吸气管、呼气及溢流管、排气管和溢流管为垂直设置的直管时，对于某个水封呼吸罐，吸气管的出口至水封呼吸罐内水封水液面的距离一般为30～40毫米，呼气及溢流管的出口至水封罐内水封水液面的距离一般为50～60毫米。对于水封排放罐，排气管的出口至水封排放罐内水封水液面的距离一般为60～70毫米，溢流管的出口至水封罐内水封水液面的距离一般为80～90毫米。

各水封呼吸罐以及水封排放罐内水封水的液面高度一般相等。

水封罐、水封呼吸罐或水封排放罐可以为卧式罐，也可以为立式罐。水封呼吸罐通常设置二个至十几个，根据油品储罐的数量而定，每个水封呼吸罐通过一根进出气管与一个油品储罐相连。各水封呼吸罐以及水封排放罐一般并列设置。

当吸气管、呼气及溢流管、排气管和溢流管为垂直设置的直管时，对于某个水封呼吸罐，吸气管的长度应大于呼气及溢流管的出口至水封罐内水封水液面的距离，以防止水封呼吸罐内的气相压送水封水从吸气管冒出。本发明所述的气相实际上就是指挥发性有机物。

溢流管的长度应大于排气管的出口至水封排放罐内水封水液面的距离，以防止水封罐内的气相压送水封水从溢流管进入水封排放罐。

排气管的出口至水封排放罐内水封水液面的距离应大于各水封呼吸罐吸气管的出口至各吸气管所在水封呼吸罐内水封水液面的距离。

排气管的出口至水封排放罐内水封水液面的距离加上某一水封呼吸罐吸气管的出口至该吸气管所在水封呼吸罐内水封水液面的距离之和，所对应的压力应小于与该水封呼吸罐连接的油品储罐的最大操作压力，以保护油品储罐的操作安全。

水封罐、水封呼吸罐和水封排放罐的设计压力一般均为0.7～1MPa，本发明所述的压力均为表压。

水封罐的外部水平安装有用于调节水封罐内水封水液面高度的阀组。阀组管道的进水口水平深入到水封罐的水封侧，出水口水平深入到水封罐的非水封侧。

水封罐的外部设有U形溢流管；U形溢流管的入口与水封罐非水封侧的水封罐的下部相连，出口与排水系统相连。U形溢流管的顶部设有破真空管。U形溢流管的水封高度一般为水封罐内气相空间最大操作压力所对应的水柱高度的1.75～2倍，破真空管的高度一般为300～500毫米。

本发明所用的水封罐、水封呼吸罐、水封排放罐以及各种管道等部件，其材料一般为碳钢或不锈钢。水封呼吸罐和水封排放罐通过支架固定在水封罐内。各种管道的横截面形状一般均为圆形。

采用本发明装置进行油品储罐挥发性有机物收集的方法是：当一个或几个油品储罐内气相空间的压力升高时，挥发性有机物进入与上述油品储罐通过进出气管相连的水封呼吸罐内。当上述水封呼吸罐内气相空间的压力超过水封呼吸罐各自的呼气及溢流管插入水封罐内水封水的深度所对应的压力加上水封罐内气相空间的压力时，上述水封呼吸罐内气相空间中的挥发性有机物冲破上述呼气及溢流管出口附近的水封、通过上述的呼气及溢流管进入水封罐内的气相空间。

当水封罐内气相空间的压力超过与气相空间压力未升高的油品储罐通过进出气管相连的水封呼吸罐的吸气管插入上述水封呼吸罐内水封水深度所对应的压力加上上述水封呼吸罐内气相空间的压力时，水封罐内气相空间中的挥发性有机物冲破上述吸气管出口附近的水封、通过上述的吸气管进入上述水封呼吸罐内的气相空间，再通过进出气管进入相应的气相空间压力未升高的油品储罐。

所有油品储罐内气相空间的压力达到平衡时，当水封罐内气相空间的压力超过排气管插入水封排放罐内水封水的深度所对应的压力加上水封排放罐内气相空间的压力时，水封罐内气相空间中的挥发性有机物冲破排气管出口附近的水封、通过排气管进入水封排放罐内的气相空间，再通过出气管进入挥发性有机物回收或处理设施。

采用本发明，具有如下的有益效果：通过使用水封罐、水封呼吸罐、水封排放罐等部件，本发明可以有效地防止油品储罐以及挥发性有机物回收或处理设施中的挥发性有机物发生窜火或回火，还能实现不同油品储罐之间挥发性有机物的呼吸平衡。本发明不使用阻火器，没有阻火器所存在的易堵塞、阻力大、投资高、维护难等缺点；所用水封罐、水封呼吸罐和水封排放罐的压力容易控制、差压反应灵敏。本发明结构简单、安全可靠、可操作性及实用性强、投资小，可用于新建油品罐区油品储罐挥发性有机物收集装置的建设，也可用于已有油品罐区油品储罐挥发性有机物收集装置的改扩建，有效地收集挥发性有机物。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。

附图说明

图1是本发明的一种油品储罐挥发性有机物的收集装置的示意图。

具体实施方式

图1所示本发明的一种油品储罐挥发性有机物的收集装置设有水封罐4，水封罐4内并列设置有第一水封呼吸罐501、第二水封呼吸罐502、水封排放罐6，还设有水封挡板11；水封挡板11的两侧分别为水封罐4的水封侧和非水封侧16。水封罐4的外部水平安装有用于调节水封罐4内水封水液面14高度的阀组12。阀组12管道的进水口水平深入到水封罐4的水封侧，出水口水平深入到水封罐4的非水封侧16。水封罐4的外部设有U形溢流管13；U形溢流管13的入口与水封罐4非水封侧16的水封罐4的下部相连，出口与排水系统(图1中未示出)相连。U形溢流管13的顶部设有破真空管15。

第一水封呼吸罐501设有第一吸气管701、第一呼气及溢流管901、第一进出气管101；第一进出气管101的一端与第一水封呼吸罐501的上部相连，另一端与第一油品储罐(图1中未示出)的上部相连。第二水封呼吸罐502设有第二吸气管702、第二呼气及溢流管902、第二进出气管102；第二进出气管102的一端与第二水封呼吸罐502的上部相连，另一端与第二油品储罐(图1中未示出)的上部相连。第一吸气管701的入口与水封罐4内的气相空间相通，出口位于第一水封呼吸罐501内水封水液面141的下方。第一呼气及溢流管901的入口位于第一水封呼吸罐501内的水封水液面141上，出口位于水封罐4内水封水液面14的下方。第二吸气管702的入口与水封罐4内的气相空间相通，出口位于第二水封呼吸罐502内水封水液面142的下方。第二呼气及溢流管902的入口位于第二水封呼吸罐502内的水封水液面142上，出口位于水封罐4内水封水液面14的下方。

水封排放罐6设有排气管8、溢流管10以及出气管3。排气管8的入口与水封罐4内的气相空间相通，出口位于水封排放罐6内水封水液面143的下方。溢流管10的入口位于水封排放罐6内的水封水液面143上，出口位于水封罐4内水封水液面14的下方。出气管3的入口与水封排放罐6的上部相连，出口与挥发性有机物回收或处理设施(图1中未示出)相连。

第一吸气管701、第二吸气管702、第一呼气及溢流管901、第二呼气及溢流管902、排气管8和溢流管10为垂直设置的直管，入口均位于顶部，出口均位于底部。第一吸气管701、第二吸气管702和排气管8的入口分别位于第一水封呼吸罐501、第二水封呼吸罐502和水封排放罐6的上部，第一呼气及溢流管901、第二呼气及溢流管902和溢流管10分别从第一水封呼吸罐501、第二水封呼吸罐502和水封排放罐6的底部穿过。

第一水封呼吸罐501的下部设有与外部水源相连的补水总管201，第一水封呼吸罐501、第二水封呼吸罐502以及水封排放罐6的下部之间通过罐间补水管202串联连接。

第一吸气管701的出口至第一水封呼吸罐501内水封水液面141的距离a一般为30～40毫米，第二吸气管702的出口至第二水封呼吸罐502内水封水液面142的距离b一般为30～40毫米，a、b一般取相同的数值。第一呼气及溢流管901的出口至水封罐4内水封水液面14的距离d一般为50～60毫米，第二呼气及溢流管902的出口至水封罐4内水封水液面14的距离e一般为50～60毫米，d、e一般取相同的数值。排气管8的出口至水封排放罐6内水封水液面143的距离c一般为60～70毫米，溢流管10的出口至水封罐4内水封水液面14的距离f一般为80～90毫米。

U形溢流管13的水封高度g一般为水封罐4内气相空间最大操作压力所对应的水柱高度的1.75～2倍，破真空管15的高度h一般为300～500毫米。

当环境温度较低时，水封罐4外部可设置伴热防冻设施(图1中未示出)。水封罐4上设有液位计和温度计，各进出气管与出气管3在水封罐4外部的管段上设有温度计和压力表(图1中未示出)。水封罐4上还可以设置检修口和采样口。

水封呼吸罐多于二个时，各水封呼吸罐均通过进出气管与各自的油品储罐相连，且按照与图1所示设置二个水封呼吸罐的装置类同的方式设置补水总管和罐间补水管。其余未说明的装置结构及操作，与图1所示设置二个水封呼吸罐的装置基本相同。

下面说明采用图1所示装置进行本发明油品储罐挥发性有机物收集的方法。当第二油品储罐内气相空间的压力升高时(第一油品储罐内气相空间的压力未升高)，挥发性有机物通过第二进出气管102进入第二水封呼吸罐502内。当第二水封呼吸罐502内气相空间的压力超过第二呼气及溢流管902插入水封罐4内水封水的深度(即距离e)所对应的压力加上水封罐4内气相空间的压力时，第二水封呼吸罐502内气相空间中的挥发性有机物冲破第二呼气及溢流管902出口附近的水封、通过第二呼气及溢流管902进入水封罐4内的气相空间(第二水封呼吸罐502内气相空间中的挥发性有机物从第二呼气及溢流管902的入口进入第二呼气及溢流管902，从第二呼气及溢流管902的出口流出)。

当水封罐4内气相空间的压力超过第一吸气管701插入第一水封呼吸罐501内水封水深度(即距离a)所对应的压力加上第一水封呼吸罐501内气相空间的压力时，水封罐4内气相空间中的挥发性有机物冲破第一吸气管701出口附近的水封、通过第一吸气管701进入第一水封呼吸罐501内的气相空间，再通过第一进出气管101进入第一油品储罐(水封罐4内气相空间中的挥发性有机物从第一吸气管701的入口进入第一吸气管701，从第一吸气管701的出口流出)。

当第二油品储罐及第一油品储罐内气相空间的压力达到平衡时，二个油品储罐的挥发性有机物在水封罐4内气相空间的压力未达到排气管8插入水封排放罐6内水封水的深度(即距离c)所对应的压力加上水封排放罐6内气相空间的压力时，挥发性有机物在水封罐4内的气相空间停留。当水封罐4内气相空间的压力超过排气管8插入水封排放罐6内水封水的深度(即距离c)所对应的压力加上水封排放罐6内气相空间的压力时，水封罐4内气相空间中的挥发性有机物冲破排气管8出口附近的水封、通过排气管8进入水封排放罐6内的气相空间(水封罐4内气相空间中的挥发性有机物从排气管8的入口进入排气管8，从排气管8的出口流出)，再通过出气管3进入挥发性有机物回收或处理设施。

当第一油品储罐、第二油品储罐以及挥发性有机物回收或处理设施中的挥发性有机物发生窜火或回火时，本发明的水封罐4、第一水封呼吸罐501、第二水封呼吸罐502以及水封排放罐6能够进行阻挡。

本发明在工作过程时，通过补水总管201向第一水封呼吸罐501输入起始的水封水并在以后补充输入水封水，第一水封呼吸罐501中的水封水再通过罐间补水管202进入第二水封呼吸罐502和水封排放罐6。当第一水封呼吸罐501、第二水封呼吸罐502和水封排放罐6中的水封水液面高度分别达到第一呼气及溢流管901、第二呼气及溢流管902和溢流管10顶部入口的高度时，继续进入这三个罐中的水封水将分别通过所述的三根管向下溢流进入水封罐4的水封侧，形成水封罐4的水封。当水封罐4内水封水液面14的高度达到设定的高度时，继续进入水封罐4水封侧的水封水从阀组12进入水封罐4的非水封侧16，再通过U形溢流管13进入排水系统。上述过程实现了向各罐内输入水封水以及各罐内水封水液面高度的维持。图1中，未注附图标记的箭头分别表示挥发性有机物和水的流动方向。

水封罐4、各水封呼吸罐以及水封排放罐6内水封水的温度一般为8～25℃，挥发性有机物的温度一般为15～40℃。

当第一油品储罐内气相空间的压力升高、第二油品储罐内气相空间的压力未升高时，或者是油品储罐多于二个、本发明设置多于二个的水封呼吸罐、某一个或多个油品储罐内气相空间的压力升高时，本发明装置按与上述过程类同的原理进行各种操作，详细说明从略。

Claims (8)

1.一种油品储罐挥发性有机物的收集装置，其特征在于：它设有水封罐(4)，水封罐(4)内设置有水封呼吸罐、水封排放罐(6)，水封呼吸罐设置二个以上，每个水封呼吸罐均设有吸气管、呼气及溢流管以及与不同油品储罐相连的进出气管，对于某个水封呼吸罐，吸气管的入口与水封罐(4)内的气相空间相通，出口位于水封呼吸罐内水封水液面的下方，呼气及溢流管的入口位于水封呼吸罐内的水封水液面上，出口位于水封罐(4)内水封水液面(14)的下方，水封排放罐(6)设有排气管(8)、溢流管(10)以及出气管(3)，排气管(8)的入口与水封罐(4)内的气相空间相通，出口位于水封排放罐(6)内水封水液面(143)的下方，溢流管(10)的入口位于水封排放罐(6)内的水封水液面(143)上，出口位于水封罐(4)内水封水液面(14)的下方。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：吸气管、呼气及溢流管、排气管(8)和溢流管(10)为垂直设置的直管，对于某个水封呼吸罐，吸气管的入口位于水封呼吸罐的上部，排气管(8)的入口位于水封排放罐(6)的上部。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：有一个水封呼吸罐的下部设有与外部水源相连的补水总管(201)，各水封呼吸罐以及水封排放罐(6)的下部之间通过罐间补水管(202)串联连接。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：对于某个水封呼吸罐，吸气管的出口至水封呼吸罐内水封水液面的距离为30～40毫米，呼气及溢流管的出口至水封罐(4)内水封水液面(14)的距离为50～60毫米，对于水封排放罐(6)，排气管(8)的出口至水封排放罐(6)内水封水液面(143)的距离c为60～70毫米，溢流管(10)的出口至水封罐(4)内水封水液面(14)的距离f为80～90毫米。

5.根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于：出气管(3)的出口与挥发性有机物回收或处理设施相连。

6.根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于：水封罐(4)、水封呼吸罐或水封排放罐(6)可以为卧式罐，也可以为立式罐。

7.一种采用权利要求1所述装置进行油品储罐挥发性有机物收集的方法，其特征在于：当一个或几个油品储罐内气相空间的压力升高时，挥发性有机物进入与上述油品储罐通过进出气管相连的水封呼吸罐内，当上述水封呼吸罐内气相空间的压力超过水封呼吸罐各自的呼气及溢流管插入水封罐(4)内水封水的深度所对应的压力加上水封罐(4)内气相空间的压力时，上述水封呼吸罐内气相空间中的挥发性有机物冲破上述呼气及溢流管出口附近的水封、通过上述的呼气及溢流管进入水封罐(4)内的气相空间；

当水封罐(4)内气相空间的压力超过与气相空间压力未升高的油品储罐通过进出气管相连的水封呼吸罐的吸气管插入上述水封呼吸罐内水封水深度所对应的压力加上上述水封呼吸罐内气相空间的压力时，水封罐(4)内气相空间中的挥发性有机物冲破上述吸气管出口附近的水封、通过上述的吸气管进入上述水封呼吸罐内的气相空间，再通过进出气管进入相应的气相空间压力未升高的油品储罐。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所有油品储罐内气相空间的压力达到平衡时，当水封罐(4)内气相空间的压力超过排气管(8)插入水封排放罐(6)内水封水的深度所对应的压力加上水封排放罐(6)内气相空间的压力时，水封罐(4)内气相空间中的挥发性有机物冲破排气管(8)出口附近的水封、通过排气管(8)进入水封排放罐6内的气相空间，再通过出气管3进入挥发性有机物回收或处理设施。