CN108905525A - 一种挥发性有机化合物的回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挥发性有机化合物的回收系统，属于船舶机械领域。所述回收系统包括水环泵、货油泵、气液分离罐、集气管、阀门V₁、阀门V₂、阀门V₃、阀门V₄和流量控制阀V₅；该回收系统中的水环泵、货油泵、气液分离罐、阀门V₂、阀门V₃和流量控制阀V₅均是液货船上的扫舱系统所必须的设备，可以直接使用，因此整个回收系统只需增设阀门V₁、阀门V₄、集气管以及少数管路即可，所需成本较低。同时，该回收系统将液货舱内挥发的VOC气体回收至液货舱内，不仅实现了液货船运输过程中VOC的零排放，避免了环境污染，同时降低了液货的损耗，提高了经济效益。

Description

一种挥发性有机化合物的回收系统

技术领域

本发明涉船舶机械领域，特别涉及一种挥发性有机化合物的回收系统。

背景技术

液货船在装载、运输和卸载等操作过程中，VOC(volatile organic compounds，挥发性有机化合物)会大量从油品中汽化溢出。如果这些VOC气体不加控制排放到大气中，不但会引起货物损失，大量的可燃气体积聚在作业区也容易发生安全事故，更为严重的是还会造成环境污染。

目前控制VOC的排放主要有两种途径，一种是控制VOC的释放，即尽量抑制并减少舱内油气的产生。二是回收VOC，通过设置独立的VOC回收系统对VOC加以回收，防止VOC排到空气中，以确保安全和防止环境污染。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

对于上述第一种方式，由于石油及其产品是多种碳氢化合物的混合物，其本身就具有很强的挥发性，且在液货船在进行装载、运输和卸载等操作过程中，油舱内的气压、温度会时常变化，气压或温度的变化都可能加快油品的挥发，因此控制VOC的释放较为困难，且最终仍然会有部分VOC排放到大气中，造成环境污染。对于上述第二种方式，由于独立的VOC回收系统通常价格昂贵，因此VOC回收系统在液货船上应用的实例极少，多数液货船上并不具备VOC回收系统，而是任由VOC气体无序排放，最终造成环境污染。

发明内容

本发明实施例提供了一种挥发性有机化合物的回收系统，能够回收液货船排放的挥发性有机化合物气体，防止VOC气体排放到大气中，造成环境污染，同时减小安全隐患。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种挥发性有机化合物的回收系统，用于回收液货船排放的挥发性有机化合物气体，所述回收系统包括水环泵、货油泵、气液分离罐、集气管、阀门V₁、阀门V₂、阀门V₃、阀门V₄和流量控制阀V₅；

所述气液分离罐的进油口与所述液货船的液货舱连通，所述气液分离罐的出油口与所述货油泵的进油口连通，所述货油泵的出油口与所述液货船的卸油总管连通，所述卸油总管上设有所述流量控制阀V₅；

所述集气管包括相互连通的第一进气口和第一出气口、相互连通的第二进气口和第二出气口，所述集气管还包括第三进气口，所述第三进气口与所述第一出气口连通；所述气液分离罐顶部设有一开口，所述阀门V₃的进气口与所述开口连通，所述阀门V₃的出气口与所述第一进气口连通，所述第一出气口与所述水环泵的进气口连通，所述水环泵的出气口与所述阀门V₂的进气口连通，所述阀门V₂的出气口与所述液货船的污油舱连通；所述阀门V₄的进气口与所述液货船的惰性气体管道连通，所述阀门V₄的出气口与所述第三进气口连通，所述水环泵的出气口还与所述阀门V₁的进气口连通，所述阀门V₁的出气口与所述第二进气口连通，所述第二出气口与所述开口连通。

进一步地，所述回收系统还包括油气混合装置，所述油气混合装置位于所述液货舱内，所述油气混合装置用于使所述回收系统回收的挥发性有机化合物气体重新融于所述液货舱内的液货底层。

进一步地，所述油气混合装置包括多孔组件和支撑板，所述支撑板设置在所述液货舱的底部与所述多孔组件之间，用于支撑所述多孔组件。

进一步地，所述多孔组件由至少一个多孔板或筛网组成。

进一步地，所述回收系统还包括：

压力检测装置，用于检测所述液货舱内的压力；

控制装置，用于根据所述压力检测装置检测的压力控制所述阀门V₁、所述阀门V₂、所述阀门V₃、所述阀门V₄和所述流量控制阀V₅的开启闭合状态。

进一步地，当所述压力检测装置检测的压力超过设置的最大压力时，控制所述阀门V₁和所述阀门V₄开启，所述阀门V₂、所述阀门V₃和所述流量控制阀V₅关闭。

进一步地，所述阀门V₁、阀门V₂、阀门V₃、阀门V₄为气动球阀、电动蝶阀或液动蝶阀。

进一步地，所述水环泵包括第一工作状态和第二工作状态，当所述水环泵处于所述第一工作状态时，所述水环泵为真空泵，当所述水环泵处于所述第二工作状态时，所述水环泵为压缩机。

进一步地，所述气液分离罐包括第一液位高度和第二液位高度，所述第一液位高度高于所述第二液位高度，所述水环泵还用于：

当所述气液分离罐内的液货高度高于所述第一液位高度时，所述水环泵关闭；

当所述气液分离罐内的液货高度位于所述第一液位高度和所述第二液位高度之间时，所述水环泵处于第一工作状态；

当所述气液分离罐内的液货高度低于所述第二液位高度时所述水环泵处于所述第二工作状态。

进一步地，所述第一液位高度为所述气液分离罐高度的50％～90％，所述第二液位高度为所述气液分离罐高度的5％～10％。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过设置一种挥发性有机化合物的回收系统，该回收系统中的水环泵、货油泵、气液分离罐、阀门V₂、阀门V₃和流量控制阀V₅均是液货船上的扫舱系统所必须的设备，可以直接使用，因此整个回收系统只需增设阀门V₁、阀门V₄、集气管以及少数管路即可，所需成本较低。同时，液货舱内挥发的VOC会进入惰性气体管道，当需要对VOC进行回收时，只需将阀门V₁和阀门V₄开启，将阀门V₂、阀门V₃和流量控制阀V₅关闭，然后在水环泵的作用下，即可使得惰性气体管道内的VOC气体依次流经阀门V₄、集器管、水环泵、阀门V₁、气液分离罐，最终由气液分离罐的进油口进入液货舱内，实现了液货船运输过程中VOC的零排放，避免了环境污染，且回收系统回收的VOC最终回归至液货舱内，并重新溶解于液货中，降低了液货的损耗，提高了经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种挥发性有机化合物的回收系统的结构示意图；

图2是图1的局部结构示意图；

图3是图2的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种挥发性有机化合物的回收系统，用于回收液货船排放的挥发性有机化合物气体，图1是本发明实施例提供的一种挥发性有机化合物的回收系统的结构示意图，如图1所示，该回收系统包括水环泵10、货油泵20、气液分离罐30、集气管40、阀门V₁、阀门V₂、阀门V₃、阀门V₄和流量控制阀V₅。

气液分离罐30的进油口与液货船的液货舱A连通，气液分离罐30的出油口与货油泵20的进油口连通，货油泵20的出油口与液货船的卸油总管X连通，卸油总管X上设有流量控制阀V₅，流量控制阀V₅用于调节经过卸油总管X的液货的流量。

集气管40包括相互连通的第一进气口a和第一出气口b、相互连通的第二进气口c和第二出气口d，集气管40还包括第三进气口e，第三进气口e与第一出气口b连通。气液分离罐30顶部设有一开口31，阀门V₃的进气口与开口31连通，阀门V₃的出气口与第一进气口a连通，第一出气口b与水环泵10的进气口连通，水环泵10的出气口与阀门V₂的进气口连通，阀门V₂的出气口与液货船的污油舱B连通。阀门V₄的进气口与液货船的惰性气体管道S连通，阀门V₄的出气口与第三进气口e连通，水环泵10的出气口还与阀门V₁的进气口连通，阀门V₁的出气口与第二进气口c连通，第二出气口d与开口31连通。

本发明实施例通过设置一种挥发性有机化合物的回收系统，该回收系统中的水环泵、货油泵、气液分离罐、阀门V₂、阀门V₃和流量控制阀V₅均是液货船上的扫舱系统所必须的设备，可以直接使用，因此整个回收系统只需增设阀门V₁、阀门V₄、集气管以及少数管路即可，所需成本较低。同时，液货舱内挥发的VOC会进入惰性气体管道，当需要对VOC进行回收时，只需将阀门V₁和阀门V₄开启，将阀门V₂、阀门V₃和流量控制阀V₅关闭，然后在水环泵的作用下，即可使得惰性气体管道内的VOC气体依次流经阀门V₄、集器管、水环泵、阀门V₁、气液分离罐，最终由气液分离罐的进油口进入液货舱内，实现了液货船运输过程中VOC的零排放，避免了环境污染，且回收系统回收的VOC最终回归至液货舱内，并重新溶解于液货中，降低了液货的损耗，提高了经济效益。

需要说明的是，本发明实施例中通过设置集气管40可以起到缓冲气体的作用。

进一步地，如图1所示，回收系统还包括油气混合装置50，油气混合装置50位于液货舱A内，油气混合装置50用于使回收系统回收的挥发性有机化合物气体重新融于液货舱内的液货底层。

图2是图1的局部结构示意图，如图2所示，油气混合装置50包括多孔组件51和支撑板52，支撑板52设置在液货舱A的底部A1与多孔组件51之间，用于支撑多孔组件51。

需要说明的是，在本实施例中，整个油气混合装置50均采用耐液货腐蚀的材料制成，以增强油气混合装置50的使用寿命，同时减少油气混合装置50的更换次数，节省时间。

进一步地，多孔组件51由至少一个多孔板或筛网组成。

具体地，在本实施例中，气液分离罐30的出油口位于多孔组件51下方，当VOC气体由气液分离罐30的出油口进入液货舱A中后，会产生气泡，气泡经过由多孔板或筛网组成地多孔组件51，而多孔组件51上下会形成一个压差，使得经过多孔组件51的气泡被分解成更小的气泡，以VOC气体增加暴露于液货的气体接触面积，由于VOC的成分多为轻烃，存在于原油上层，回收系统回收的VOC气体注入液货底部，液货底部分VOC含量较低，可以溶解大部分VOC气体，即使有部分VOC气体未被溶解，也会继续被抽取到回收系统中，进行循环，直至被吸收。

需要说明的是，由于液货舱A的开口较小，在本实施例中，可以设置多块体积较小的多孔板或筛网组合成多孔组件51，便于实际安装。

图3是图2的俯视图，如图3所示，在本实施例中，采用了两块多孔板组成多孔组件51，以便于实际安装使用。

进一步地，回收系统还包括压力检测装置和控制装置(图中未示出)。压力检测装置用于检测液货舱内的压力。控制装置用于根据压力检测装置检测的压力控制阀门V₁、阀门V₂、阀门V₃、阀门V₄和流量控制阀V₅的开启闭合状态。

具体地，当压力检测装置检测的压力超过设置的最大压力时，控制阀门V₁和阀门V₄开启，同时阀门V₂、阀门V₃和流量控制阀V₅关闭。

例如，对于运载原油的重量为30万吨的超大型油船，船舶在海洋运输原油的过程中，原油会在船舶晃动、大气压力变化、环境温度变化等因素的共同或单独作用下，开始挥发，同时原油舱内的压力会上升，若设置原油舱内允许的最大压力为300Pa，则当原油舱内的压力超过300Pa时，控制装置控制阀门V₁和阀门V₄开启，阀门V₂、阀门V₃和流量控制阀V₅关闭，此时，水环泵10也自动开启，从惰性气体管道S中抽取VOC气体，并将VOC气体压入气液分离罐30中，最终由气液分离罐30的出油口进入原油舱中，实现VOC气体的回收。

需要说明的时，在本实施例中，水环泵10的选取也与设置的最大压力有关，当液货舱A内的压力大于最大压力时，水环泵10应该能够自动开启。

具体地，水环泵10可以包括第一工作状态和第二工作状态，当水环泵10处于第一工作状态时，水环泵10为真空泵，当水环泵10处于第二工作状态时，水环泵10为压缩机。

在本实施例中，水环泵10的流量为200m³/h，当水环泵10作真空泵使用时，其进气口产生正压，当水环泵作压缩机使用时，其进气口产生负压，且当水环泵作压缩机使用时，其产生的压差需达到0.2MPa。

进一步地，气液分离罐30包括第一液位高度30a和第二液位高度30b，第一液位高度30a高于第二液位高度30b，水环泵20还用于：

当气液分离罐30内的液货高度位高于第一液位高度30a时，水环泵10关闭。当气液分离罐30内的液货高度位于第一液位高度30a和第二液位高度30b之间时，水环泵10处于第一工作状态。当气液分离罐30内的液货高度低于第二液位高度30b时，水环泵10处于第二工作状态。

具体地，当回收VOC气体时，气液分离罐30内的液货高度位于第一液位高度30a和第二液位高度30b之间时，水环泵10作为真空泵使用，利用水环泵10的出气口产生的压力，持续提高气液分离罐30内的压力，使得气液分离罐30内的液位高度逐渐降低，降至气液分离罐30的出油口高度以下时，VOC气体即可沿气液分离罐30的出油口流至液货舱A内，进一步实现VOC气体的回收。

需要说明的是，在本实施例中，气液分离罐30的出油口设置在第一液位高度30a和第二液位高度30b之间。

可选地，第一液位高度30a可以设置为气液分离罐30的高度的50％～90％，第二液位高度30b为气液分离罐30的高度的5％～10％。

进一步地，阀门V₁、阀门V₂、阀门V₃、阀门V₄为气动球阀、电动蝶阀或液动蝶阀。

优选地，阀门V₁、阀门V₂、阀门V₃、阀门V₄为气动球阀。气动球阀的执行速度较快，且由控制装置即可控制阀门的开关，不需要操作人员跑到现场去手动控制，结构简单、体积小、重量轻、操作简单方便。

下面简单说明本发明实施例提供的一种挥发性有机化合物的回收系统的具体工作原理：

当液货舱A内的气压升高，液货舱A内的液货挥发形成VOC气体，VOC气体进入液货舱A上方的惰性气体管道S。当压力检测装置检测到液货舱内的压力高于最大压力时，控制装置控制阀门V₁和阀门V₄开启，阀门V₂、阀门V₃和流量控制阀V₅关闭，水环泵10自动开启，作为真空泵使用，将惰性气体管道S中的VOC气体抽取，然后利用水环泵10的出气口产生的压力，将VOC气体压至气液分离罐30中，同时气液分离罐30内的压力也提高，使得气液分离罐30内的液货高度逐渐降低，当气液分离罐30液货高度降至出油口高度以下时，VOC气体即可沿气液分离罐30的出油口流至液货舱A内，再经由油气混合装置50，重新融于液货舱内的液货底层，完成VOC回收。

同时，由于本发明实施例提供的VOC回收系统是基于液货船上的扫舱系统形成的，因此，该回收系统还可以进行扫舱操作。具体扫舱过程如下：

在液货船卸货之前，由控制装置控制阀门V₁和阀门V₄关闭，阀门V₂、阀门V₃和流量控制阀V₅开启，此时水环泵10作为真空泵使用，将气液分离罐30内的气体抽取，气体经过阀门V₂最终流至污油舱B内，使得气液分离罐30内真空，液货舱A内的液货可以涌入气液分离罐30内，完成扫舱工作。

当液货船卸货时，则由货油泵20抽取液货舱A内的液货，再经过卸油总管X输出。同样地，在液货船卸货之后，也可采用上述方式完成扫舱工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种挥发性有机化合物的回收系统，用于回收液货船排放的挥发性有机化合物气体，其特征在于，所述回收系统包括水环泵、货油泵、气液分离罐、集气管、阀门V₁、阀门V₂、阀门V₃、阀门V₄和流量控制阀V₅；

所述气液分离罐的进油口与所述液货船的液货舱连通，所述气液分离罐的出油口与所述货油泵的进油口连通，所述货油泵的出油口与所述液货船的卸油总管连通，所述卸油总管上设有所述流量控制阀V₅；

所述集气管包括相互连通的第一进气口和第一出气口、相互连通的第二进气口和第二出气口，所述集气管还包括第三进气口，所述第三进气口与所述第一出气口连通；所述气液分离罐顶部设有一开口，所述阀门V₃的进气口与所述开口连通，所述阀门V₃的出气口与所述第一进气口连通，所述第一出气口与所述水环泵的进气口连通，所述水环泵的出气口与所述阀门V₂的进气口连通，所述阀门V₂的出气口与所述液货船的污油舱连通；所述阀门V₄的进气口与所述液货船的惰性气体管道连通，所述阀门V₄的出气口与所述第三进气口连通，所述水环泵的出气口还与所述阀门V₁的进气口连通，所述阀门V₁的出气口与所述第二进气口连通，所述第二出气口与所述开口连通。

2.根据权利要求1所述的回收系统，其特征在于，所述回收系统还包括油气混合装置，所述油气混合装置位于所述液货舱内，所述油气混合装置用于使所述回收系统回收的挥发性有机化合物气体重新融于所述液货舱内的液货底层。

3.根据权利要求2所述的回收系统，其特征在于，所述油气混合装置包括多孔组件和支撑板，所述支撑板设置在所述液货舱的底部与所述多孔组件之间，用于支撑所述多孔组件。

4.根据权利要求3所述的回收系统，其特征在于，所述多孔组件由至少一个多孔板或筛网组成。

5.根据权利要求1所述的回收系统，其特征在于，所述回收系统还包括：

压力检测装置，用于检测所述液货舱内的压力；

控制装置，用于根据所述压力检测装置检测的压力控制所述阀门V₁、所述阀门V₂、所述阀门V₃、所述阀门V₄和所述流量控制阀V₅的开启闭合状态。

6.根据权利要求5所述的回收系统，其特征在于，所述控制装置用于：

当所述压力检测装置检测的压力超过设置的最大压力时，控制所述阀门V₁和所述阀门V₄开启，所述阀门V₂、所述阀门V₃和所述流量控制阀V₅关闭。

7.根据权利要求1～6任一项所述的回收系统，其特征在于，所述阀门V₁、阀门V₂、阀门V₃、阀门V₄为气动球阀、电动蝶阀或液动蝶阀。

8.根据权利要求1～6任一项所述的回收系统，其特征在于，所述水环泵包括第一工作状态和第二工作状态，当所述水环泵处于所述第一工作状态时，所述水环泵为真空泵，当所述水环泵处于所述第二工作状态时，所述水环泵为压缩机。

9.根据权利要求8所述的回收系统，其特征在于，所述气液分离罐包括第一液位高度和第二液位高度，所述第一液位高度高于所述第二液位高度，所述水环泵还用于：

当所述气液分离罐内的液货高度高于所述第一液位高度时，所述水环泵关闭；

当所述气液分离罐内的液货高度位于所述第一液位高度和所述第二液位高度之间时，所述水环泵处于第一工作状态；

当所述气液分离罐内的液货高度低于所述第二液位高度时，所述水环泵处于所述第二工作状态。

10.根据权利要求9所述的回收系统，其特征在于，所述第一液位高度为所述气液分离罐的高度的50％～90％，所述第二液位高度为所述气液分离罐的高度的5％～10％。