CN109758865A - 一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置及其方法，所述装置包括储罐、第一呼吸阀、冷却器、吸附器、加热器、第二呼吸阀，所述冷却器与吸附器均设有N个，N≥1，所述储罐与第一呼吸阀通过管线相连，所述第一呼吸阀的出口通过管线顺序交替连接冷却器与吸附器，其中，第i级冷却器的出口与第i级吸附器的进口相连，第N级吸附器的出口与加热器进口相连，加热器出口与第二呼吸阀相连，其中，i为≤N的正整数。与现有技术相比，本发明利用装卸过程储罐气相压力的变化，通过冷却吸附及加热脱附的交替组合，减少有机物料损耗。

Description

一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置及其方法，属于化工、环保领域。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)储罐在储存和装卸的过程中存在着无组织排放的现象，即俗称的“大小呼吸”。其中，“小呼吸”是指VOCs储罐由于温差变化而使得液态溶剂转化为气态，导致罐体压力升高，有机气体逸散，该气体排放流量较小。“大呼吸”是指储罐在装卸的过程中，由于有机溶剂液体的输入，罐内顶空气体压力增加，使得有机气体排出，该排气具有持续时间较短，流量较大的特点。针对储罐存在的无组织排放问题，目前常用的回收技术主要有吸收法、吸附法、冷凝法、膜分离法以及这些处理方法的组合。

“冷凝+吸附法”是最为常见的回收组合方式，其原理是让有机蒸汽通过冷凝器降温，未冷凝的蒸汽进入吸附器进行进一步吸附，后通过变压脱附，使得脱附后的气体再通过冷油吸收后回流至储罐。但该方法存在流程复杂、成本高，且排气浓度高(通常大于5g/m³)等缺点。而部分企业采用热氧化的方式对呼吸气进行处理，存在安全隐患及资源浪费问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置及其方法，具有满足100mg/m³级排放限值要求的能力、操作简便、设备利用率高、有机物损耗小等特点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置，包括储罐、第一呼吸阀、冷却器、吸附器、加热器、第二呼吸阀，所述冷却器与吸附器均设有N个，N≥1。

所述储罐与第一呼吸阀通过管线相连，所述第一呼吸阀的出口通过管线顺序交替连接冷却器与吸附器，其中，第i级冷却器的出口与第i级吸附器的进口相连，第N级吸附器的出口与加热器进口相连，加热器出口与第二呼吸阀相连，其中，i为≤N的正整数。

即，具体而言，所述储罐与第一呼吸阀通过管线相连，所述第一呼吸阀的出口与第一级冷却器的进口相连，第一级冷却器的出口与第一级吸附器的进口相连，第一级吸附器的出口与第二级冷却器的进口相连，第二级冷却器的出口与第二级吸附器的进口相连，以此类推，第i级吸附器的出口与第i+1级冷却器的进口相连，第N级冷却器的出口与第N级吸附器的进口相连，第N级的吸附器出口与加热器进口相连，加热器出口连接于第二呼吸阀，所述i取1、2、3、……、N。

进一步地，还包括一个回收液储罐，所述回收液储罐通过管线与第一级冷却器相连。

进一步地，还包括冷媒进液管道、冷媒出液管道、冷媒进液阀和冷媒出液阀，所述冷却器设有冷媒进口与冷媒出口，每个冷却器的冷媒进口均与冷媒进液管道相连，每个冷却器的冷媒出口均与冷媒出液管道相连，在每个冷却器的冷媒进口与冷媒进液管道之间均设有冷媒进液阀，在每个冷却器的冷媒出口与冷媒出液管道之间均设有冷媒出液阀。

进一步地，还包括温度感应器，所述温度感应器设有N-1个，所述温度感应器设置于第i级吸附器和第i+1级冷却器的冷媒进口与冷媒进液管道之间的第i+1级冷媒进液阀之间。

进一步地，第N级吸附器和加热器之间设置一个加热器温度感应器，所述加热器温度感应器一端连接于加热器，另一端连接于第N级吸附器和加热器之间管线上。

进一步地，还包括氮封装置，所述氮封装置设置于加热器和第二呼吸阀之间，所述氮封装置包括氮气管道，所述氮气管道连接于加热器和第二呼吸阀之间的管线上，所述氮气管道上设置有单向阀。

进一步地，所述吸附器内均填充有吸附材料。

进一步地，所述吸附器长径比的范围为1～100：1，储罐所对应的N级吸附器中吸附材料的总装填体积范围为0.0005×罐体最大周转量体积～0.3×罐体最大周转量体积。

本发明还提供一种采用上述装置来减少储罐呼吸气有机物排放负荷的方法，包括以下步骤：

步骤一：储罐加料过程中罐内气相压力升高，有机气体通过第一呼吸阀依次进入冷却器和吸附器，吸附后的洁净气体通过第二呼吸阀后排出，其中，第一级冷却器处于常开阶段，其余冷却器的进液量通过温度感应器控制，冷凝出的有机物流入回收液储罐储存，含未冷凝有机物的气体通过后续的串联吸附器吸附后排放；

步骤二：储罐排料过程中罐内气相压力降低，单向阀开启，氮气经过加热器温度感应器控制的加热器加热后依次通过已吸附有机物的吸附器，对吸附器内的有机物进行解析，加热器维持特定温度，含脱附出吸附器内有机气体的氮气随管线倒流回储罐，减少罐内有机物的挥发。

与现有技术相比，本发明具有以下的优点和效果：

(1)本发明一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置，既可以通过冷却和吸附的组合实现有机物高效率滞留，使排放气体达标，又可以通过装卸过程储罐内气相压力的变化实现吸附器内吸附材料的再生和循环使用，大大提高控制过程的经济性。

(2)本发明通过多级冷却器的设置，有效降低吸附时产生的吸附热，提高了吸附材料的吸附效率。

(3)本发明通过适当提高回流氮气的温度可有效提高回流气体中的有机物浓度，从而减少储罐液体的挥发。

(4)本发明一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置，配置简洁、操作简便、安全可靠、有机物损耗小、设备利用率高、可排放达标。

附图说明

图1为实施例1中减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置结构示意图。

1-储罐；2-第一呼吸阀；3-第一级冷却器；4-第一级冷媒进液阀；5-第一级冷媒出液阀；6-回收液储罐；7-第一级吸附器；8-第一级温度感应器；9-第二级冷却器；10-第二级冷媒进液阀；11-第二级冷媒出液阀；12-第二级吸附器；13-第二级温度感应器；14-第三级冷却器；15-第三级冷媒进液阀；16-第三级冷媒出液阀；17-第N级吸附器；18-加热器温度感应器；19-加热器；20-第二呼吸阀；21-单向阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置，如图1所示，包括储罐1、第一呼吸阀2、冷却器、吸附器、加热器19、第二呼吸阀20，所述冷却器与吸附器均设有N个，N≥1，

所述储罐1与第一呼吸阀2通过管线相连，第一呼吸阀2的出口与第一级冷却器3的进口相连，第一级冷却器3的出口与第一级吸附器7的进口相连，第一级吸附器7的出口与第二级冷却器9的进口相连，第二级冷却器9的出口与第二级吸附器12的进口相连，以此类推，第i级吸附器的出口与第i+1级冷却器的进口相连，第N级冷却器的出口与第N级吸附器17的进口相连，第N级吸附器17出口与加热器19进口相连，加热器19出口连接于第二呼吸阀20，所述i取1、2、3、……、N，N≥1。

本实施例减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置，还包括一个回收液储罐6，所述回收液储罐6通过管线与第一级冷却器3相连。

本实施例减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置，还包括冷媒进液管道、冷媒出液管道、冷媒进液阀和冷媒出液阀，所述冷却器设有冷媒进口与冷媒出口，每个冷却器的冷媒进口均与冷媒进液管道相连，每个冷却器的冷媒出口均与冷媒出液管道相连，在每个冷却器的冷媒进口与冷媒进液管道之间均设有冷媒进液阀，在每个冷却器的冷媒出口与冷媒出液管道之间均设有冷媒出液阀。

即在第一级冷却器3的冷媒进口与冷媒进液管道之间设有第一级冷媒进液阀4，在第一级冷却器3的冷媒出口与冷媒出液管道之间设有第一级冷媒出液阀5，在第二级冷却器9的冷媒进口与冷媒进液管道之间设有第二级冷媒进液阀10，在第二级冷却器9的冷媒出口与冷媒出液管道之间设有第二级冷媒出液阀11，在第三级冷却器14的冷媒进口与冷媒进液管道之间设有第三级冷媒进液阀15，在第三级冷却器14的冷媒出口与冷媒出液管道之间设有第三级冷媒出液阀16。

本实施例减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置，还包括温度感应器，所述温度感应器设有N-1个，所述温度感应器设置于第i级吸附器和第i+1级冷却器的冷媒进口与冷媒进液管道之间的第i+1级冷媒进液阀之间。

即第一级温度感应器8设置于第一级吸附器7和第二级冷却器9的冷媒进口与冷媒进液管道之间的第二级冷媒进液阀10之间，第二级温度感应器13设置于第二级吸附器12和第三级冷却器14的冷媒进口与冷媒进液管道之间的第三级冷媒进液阀15之间。

本实施例减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置中，第N级吸附器17和加热器19之间设置一个加热器温度感应器18，所述加热器温度感应器18一端连接于加热器19，另一端连接于第N级吸附器17和加热器19之间管线上。

本实施例减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置，还包括氮封装置，所述氮封装置设置于加热器19和第二呼吸阀20之间，所述氮封装置包括氮气管道，所述氮气管道连接于加热器和第二呼吸阀之间的管线上，所述氮气管道上设置有单向阀21。

本实施例减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置中，所述吸附器内均填充有吸附材料。

本实施例减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置中，所述吸附器长径比的范围为1～100：1，储罐所对应的N级吸附器中吸附材料的总装填体积范围为0.0005×罐体最大周转量体积～0.3×罐体最大周转量体积。

本实施例还提供一种采用上述装置来减少储罐呼吸气有机物排放负荷的方法，包括以下步骤：

步骤一：储罐1加料过程中罐内气相压力升高，有机气体通过第一呼吸阀2依次进入冷却器和吸附器，吸附后的洁净气体通过第二呼吸阀20后排出，其中，第一级冷却器3处于常开阶段，其余冷却器的进液量通过温度感应器控制，冷凝出的有机物流入回收液储罐6储存，含未冷凝有机物的气体通过后续的串联吸附器吸附后排放；

步骤二：储罐1排料过程中罐内气相压力降低，单向阀21开启，氮气经过加热器温度感应器18控制的加热器19加热后依次通过已吸附有机物的吸附器，对吸附器内的有机物进行解析，加热器维持特定温度，含脱附出吸附器内有机气体的氮气随管线倒流回储罐1，减少罐内有机物的挥发。

本实施例一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置，既可以通过冷却和吸附的组合实现有机物高效率滞留，使排放气体达标，又可以通过装卸过程储罐内气相压力的变化实现吸附器内吸附材料的再生和循环使用，大大提高控制过程的经济性。

本实施例通过多级冷却器的设置，有效降低吸附时产生的吸附热，提高了吸附材料的吸附效率。

本实施例通过适当提高回流氮气的温度可有效提高回流气体中的有机物浓度，从而减少储罐液体的挥发。

本实施例一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置，配置简洁、操作简便、安全可靠、有机物损耗小、设备利用率高、可排放达标。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置，其特征在于，包括储罐、第一呼吸阀、冷却器、吸附器、加热器、第二呼吸阀，所述冷却器与吸附器均设有N个，N≥1，所述储罐与第一呼吸阀通过管线相连，所述第一呼吸阀的出口通过管线顺序交替连接冷却器与吸附器，其中，第i级冷却器的出口与第i级吸附器的进口相连，第N级吸附器的出口与加热器进口相连，加热器出口与第二呼吸阀相连，其中，i为≤N的正整数。

2.根据权利要求1所述的一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置，其特征在于，还包括一个回收液储罐，所述回收液储罐通过管线与第一级冷却器相连。

3.根据权利要求1所述的一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置，其特征在于，还包括冷媒进液管道、冷媒出液管道、冷媒进液阀和冷媒出液阀，所述冷却器设有冷媒进口与冷媒出口，每个冷却器的冷媒进口均与冷媒进液管道相连，每个冷却器的冷媒出口均与冷媒出液管道相连，在每个冷却器的冷媒进口与冷媒进液管道之间均设有冷媒进液阀，在每个冷却器的冷媒出口与冷媒出液管道之间均设有冷媒出液阀。

4.根据权利要求3所述的一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置，其特征在于，还包括温度感应器，所述温度感应器设有N-1个，所述温度感应器设置于第i级吸附器和第i+1级冷却器的冷媒进口与冷媒进液管道之间的第i+1级冷媒进液阀之间。

5.根据权利要求1所述的一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置，其特征在于，第N级吸附器和加热器之间设置一个加热器温度感应器，所述加热器温度感应器一端连接于加热器，另一端连接于第N级吸附器和加热器之间管线上。

6.根据权利要求1所述的一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置，其特征在于，还包括氮封装置，所述氮封装置设置于加热器和第二呼吸阀之间，所述氮封装置包括氮气管道，所述氮气管道连接于加热器和第二呼吸阀之间的管线上，所述氮气管道上设置有单向阀。

7.根据权利要求1所述的一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置，其特征在于，所述吸附器内均填充有吸附材料。

8.根据权利要求7所述的一种减少储罐呼吸气有机物排放负荷的装置，其特征在于，所述吸附器长径比的范围为1～100：1，储罐所对应的N级吸附器中吸附材料的总装填体积范围为0.0005×罐体最大周转量体积～0.3×罐体最大周转量体积。

9.一种采用权利要求1-8中任一项所述装置来减少储罐呼吸气有机物排放负荷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：储罐加料过程中罐内气相压力升高，有机气体通过第一呼吸阀依次进入冷却器和吸附器，吸附后的洁净气体通过第二呼吸阀后排出，其中，第一级冷却器处于常开阶段，其余冷却器的进液量通过温度感应器控制，冷凝出的有机物流入回收液储罐储存，含未冷凝有机物的气体通过后续的串联吸附器吸附后排放；

步骤二：储罐排料过程中罐内气相压力降低，单向阀开启，氮气经过加热器加热后依次通过已吸附有机物的吸附器，对吸附器内的有机物进行解析，加热器维持特定温度，含脱附出吸附器内有机气体的氮气随管线倒流回储罐。