储罐VOCs安全收集零排放装置
技术领域
本发明涉及常压及低压储罐VOCs收集排放技术领域,具体涉及一种储罐VOCs安全收集零排放装置。
背景技术
储罐的呼吸、残油的挥发以及停工扫线和油品中携带的溶剂挥发等带来的恶臭气体排放,已经成为石油、石化、化工企业空气污染的重大污染源,是厂区挥发性有机物(VOCs)的主要来源之一。随着国家对环保的日益重视,相关法规标准日益严格,为满足国家法律法规的要求,各炼化企业开始大面积实施油品储存系统VOCs收集与治理工程。
目前,企业采用的储罐VOCs治理方式是通过气相连通线将多个储罐组连接成一个整体收集VOCs,并通过增压风机送往后续油气处理装置。最常用的油气处理装置是油气回收装置,但随着我国环保标准中VOCs排放指标的越来越严,单纯通过提升油气回收效率很难实现储罐VOCs的达标排放。因此,企业多在油气回收装置后增设破坏法VOCs处理设施。例如,催化燃烧(CO)、蓄热催化氧化(RCO)、热氧化炉(TO)、蓄热氧化炉(RTO)等装置。但由于储罐的VOCs排放是间歇的,而破坏法VOCs处理设施要连续运行,在储罐不向外排放VOCs的过程,则需要提供能量(燃料或电能)来维持催化剂床层或炉内温度,从而导致运行能耗非常高,每台炉子的能耗高达300-500万/年。此外,蓄热催化氧化(RCO)和蓄热氧化炉(RTO)需要控制进入系统可燃气体的浓度,需将VOCs气体大量稀释,导致蓄热催化氧化(RCO)、蓄热氧化炉(RTO)的装置规模庞大。
与此同时,高标准的环保措施也给安全提出了更高的要求。目前多个储罐通过气相连通管线收集系统连接成一个整体后,当一个储罐发生火灾时,火焰可沿气相连通管线传播到其它储罐,存在发生群罐火灾的重大风险。近年来气相连通罐组事故频发,南京某石化企业6#罐爆炸后,由于各罐气相管线连通,7#、8#罐相继发生闪爆。宁波某化工厂焚烧炉引风机故障,生产装置可燃气体通过罐区废气收集管向各储罐倒灌,引发火灾。同时,热氧化炉(TO)、蓄热氧化炉(RTO)、焚烧炉、加热炉、裂解炉、催化剂再生器等明火设备本身就是点火源,其火焰可能沿VOCs收集管线传播到罐区,引发重大群罐火灾。
因此,亟待研发一种储罐VOCs安全收集零排放装置,实现VOCs零排放,满足日趋严格的安全环保标准,具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术储罐VOCs治理中存在难以达标排放、能耗高、存在重大群罐火灾风险的问题,提供一种储罐VOCs安全收集零排放装置。
为了实现上述目的,本发明一方面提供一种储罐VOCs安全收集零排放装置,包括多种物料的储罐组、加压油气回收装置、抽气设备和氮气调峰罐;其中,所述储罐组中每台储罐罐顶分别设有储罐压力监测器和油气支管,储存同种或相似物料的多个储罐罐顶的所述油气支管分别连接同种或相似油气的罐组油气汇总管,同种或相似油气的所述罐组油气汇总管分别连接到油气总管上,所述油气总管依次连接抽气设备、加压油气回收装置和氮气调峰罐,所述储罐组中每台储罐通过氮封阀与所述氮气调峰罐连接,通过储罐压力监测器的监测信号控制氮封阀的开启和关闭。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的效果:
(1)构建了一个罐区VOCs安全收集与处理的密闭循环系统,不仅可以高效回收烃类资源,还可让处理后的废气(氮气+少量VOCs)在整个系统循环,实现VOCs零排放和氮气循环使用,满足日趋严格的环保标准。
(2)直接连通储存同种或相似物料的储罐气相空间,利用压力与压差监测控制,不仅实现多种物料储罐的VOCs处理,还可有效减少储罐大呼吸,减少VOCs的排放量。
(3)通过分类收集管道、氮封设施等有效控制储罐气相空间形成爆炸性环境,降低了储罐发生火灾的风险。
(4)每台储罐气相支线及抽气设备前后设置阻火器,可有效防止火焰沿连通管网传播,避免出现重大群罐火灾。
附图说明
图1为实施例1储罐VOCs安全收集零排放装置的示意图。
附图标记说明
1A/B-储罐组、2-储罐压力监测、3-油气支管、4-油气支管阻火器、5-罐组油气汇总管压力监测器、6-排气阀、7-氮封阀、8-油气总管、9A/B-罐组油气汇总管、10-压差监测器、11-罐组油气总管压力监测器、12-加压油气回收装置、13-抽气设备、14-抽气设备阻火器、15-总烃分析仪、16-开关阀、17-新氮管线、18-新氮控制阀、19-氮气调峰罐、20-氮气调峰罐压力监测器、21-紧急放空管、22-紧急放空阀。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
本发明提供一种储罐VOCs安全收集零排放装置,包括多种物料的储罐组1、加压油气回收装置12、抽气设备13和氮气调峰罐19;其中,所述储罐组1中每台储罐罐顶分别设有储罐压力监测器2和油气支管3,储存同种或相似物料的多个储罐罐顶的所述油气支管3分别连接同种或相似油气的罐组油气汇总管9,同种或相似油气的所述罐组油气汇总管9分别连接到油气总管8上,所述油气总管8依次连接抽气设备13、加压油气回收装置12和氮气调峰罐19,所述储罐组1中每台储罐通过氮封阀7与所述氮气调峰罐19连接,通过储罐压力监测器2的监测信号控制氮封阀7的开启和关闭。
本发明通过构建一个罐区VOCs安全收集与处理的密闭循环系统,不仅可以高效回收烃类资源,还可让处理后的废气(氮气+少量VOCs)在整个系统循环,实现零排放和氮气循环使用,满足日趋严格的环保标准。
与此同时,本发明通过直接连通储存同种或相似物料的多个储罐气相空间,使储罐收料时排出的气体同时被出料的其它储罐所容纳,从而降低储罐挥发性有机物的排放,再加之氮封等设施,共同有效控制储罐气相空间形成爆炸性环境,降低了储罐发生火灾的风险。
根据本发明,所述氮封阀7的开启是当储罐压力监测器2监测到储罐压力达到氮封阀7的开启压力设定值时,开启氮封阀7,氮气调峰罐19向储罐补氮,防止储罐负压进入空气。
根据本发明,所述氮封阀7的关闭是当储罐压力监测器2监测到储罐压力低于氮封阀7的关闭压力设定值时,关闭氮封阀7,氮气调峰罐19停止向储罐补氮。
根据本发明,所述氮封阀7的开启压力设定值为0.1-0.3kPa,例如,可以为0.1kPa、0.15kPa、0.2kPa、0.25kPa、0.3kPa以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值,所述氮封阀7的关闭压力设定值为0.4-0.8kPa,例如可以为0.4kPa、0.45kPa、0.5kPa、0.55kPa、0.6kPa、0.65kPa、0.7kPa、0.75kPa、0.8kPa以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。
优选情况下,所述开启压力设定值与所述关闭压力设定值的差值不低于0.3kPa。
在本发明中,为了实现多种物料储罐VOCs处理,所述罐组油气汇总管9上还分别设有罐组油气汇总管压力监测器5和排气阀6,所述排气阀6前后设有压差监测器10,通过储罐压力监测器2、罐组油气汇总管压力监测器5和压差监测器10的监测信号共同控制排气阀6的开启,通过储罐压力监测器2、罐组油气汇总管压力监测器5或压差监测器10的监测信号控制排气阀6的关闭。
根据本发明,所述排气阀6的开启是当储罐压力监测器2监测到储罐压力和罐组油气汇总管压力监测器5监测到总管压力均达到排气阀6的开启压力设定值,且还需满足压差监测器10监测到排气阀6前后压差≥0时,开启排气阀6,储罐向油气总管8排气。
根据本发明,所述排气阀6的关闭是当储罐压力监测器2监测到储罐压力或罐组油气汇总管压力监测器5监测到总管压力低于排气阀6的关闭压力设定值时,或压差监测器10监测到排气阀6前后压差<0时,关闭排气阀6,储罐停止向油气总管8排气。
根据本发明,所述排气阀6的开启压力设定值<呼吸阀设定正压×(1-呼吸阀超压值),所述排气阀6的关闭压力设定值>所述氮封阀7的关闭压力设定值。
在本发明中,为实现多种物料储罐的VOCs处理,所述油气总管8上还设有罐组油气总管压力监测器11,通过罐组油气总管压力监测器11的监测信号控制抽气设备13的开启和关闭。
根据本发明,所述抽气设备13的开启是当罐组油气总管压力监测器11监测到油气总管8内压力达到抽气设备13开启压力设定值时,开启抽气设备13,向加压油气回收装置12输送VOCs。
根据本发明,所述抽气设备13的关闭是当罐组油气总管压力监测器11监测到油气总管8内压力达到抽气设备13关闭压力设定值时,关闭抽气设备13,停止向加压油气回收装置12输送VOCs。
优选情况下,所述抽气设备13的开启压力设定值为0.6-1.2kPa,所述抽气设备13的关闭压力设定值为0-0.2kPa。
在本发明中,为有效防止火焰沿连通管网传播,避免出现重大群罐火灾,在每台储罐的油气支管3上还设有油气支管阻火器4,优选情况下,所述油气支管阻火器4为管道爆轰型阻火器。
在本发明中,为有效防止火焰沿连通管网传播,避免出现重大群罐火灾,在抽气设备13前后管路上还分别各设有一个抽气设备阻火器14。
在本发明中,为了确保加压油气回收装置将大部分VOCs气体回收,只允许少量VOCs残留,跟随氮气进入后续循环系统。在加压油气回收装置12连接氮气调峰罐19的管路上还设有总烃分析仪15和开关阀16,通过总烃分析仪15的监测信号控制开关阀16的开启和关闭。
根据本发明,所述开关阀16的开启是当总烃分析仪15监测到加压油气回收装置12出口总烃体积浓度低于循环氮气中VOCs体积浓度限定值时,开启开关阀16,确保加压油气回收装置将大部分VOCs气体回收,只让处理后的氮气和少量VOCs在系统内循环。
根据本发明,所述开关阀16的关闭是当总烃分析仪15监测到加压油气回收装置12出口总烃体积浓度高于循环氮气中VOCs体积浓度限定值时,关闭开关阀16,避免大量烃类资源未充分回收而进入后续循环系统。
优选情况下,所述循环氮气中VOCs体积浓度限定值为0.5%-5%。
在本发明中,为了持续确保储罐氮气的需求量和氮气调峰罐的安全使用。所述氮气调峰罐19上还分别设有新氮管线17、氮气调峰罐压力监测器20和紧急放空管21;其中,所述新氮管线17上设有新氮控制阀18,所述紧急放空管21上设有紧急放空阀22,通过氮气调峰罐压力监测器20的监测信号控制新氮控制阀18或紧急放空阀22的开启。
根据本发明,所述新氮控制阀18的开启是当氮气调峰罐压力监测器20监测的压力低于所述氮气调峰罐19压力操作最低限时,开启新氮控制阀18,向氮气调峰罐19补充新氮,持续确保储罐氮气的需求量和氮气调峰罐的安全使用。
根据本发明,所述紧急放空阀22的开启是当氮气调峰罐压力监测器20监测的压力高于所述氮气调峰罐19压力操作最高限时,开启紧急放空阀22,紧急放空,确保氮气调峰罐的安全使用。
优选情况下,所述氮气调峰罐19的压力操作最低限为0.2-0.4MPa,氮气调峰罐19压力操作最高限为0.4-1.2MPa,且氮气调峰罐19的压力操作最低限<最高限。
在本发明中,为了高效回收烃类资源,所述加压油气回收装置是采用加压吸收、加压吸附、膜分离、冷凝装置两种或多种组合的装置。
优选情况下,所述加压油气回收装置入口压力为0.4-1.2MPa。
在本发明中,压力均指表压。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中,总烃浓度参数通过氢火焰离子化方法测得。
实施例1
如图1,一种储罐VOCs安全收集零排放装置,包括两种相同或相似物料的储罐组1A/B、加压油气回收装置12、抽气设备13和氮气调峰罐19。
所述储罐组1A/B中每台储罐灌顶分别设有储罐压力监测器2和油气支管3,储存一种同种或相似物料的多个储罐罐顶的所述油气支管3分别连接罐组油气汇总管9A,所述罐组油气汇总管9A分别连接到油气总管8上,同理,储存另一种相同或相似物料的多个储罐罐顶的所述油气支管3分别连接罐组油气汇总管9B,所述罐组油气汇总管9B分别连接到油气总管8上,这样将储存同种或相似物料的多个储罐气相空间连通,使储罐收料时排出的气体为同时付料的其它储罐所容纳,从而降低储罐挥发性有机物的排放;所述油气总管8依次连接抽气设备13、加压油气回收装置12和氮气调峰罐19,所述储罐组1中每台储罐通过氮封阀7与所述氮气调峰罐19连接,通过储罐压力监测器2的监测信号控制氮封阀7的开启和关闭。
所述氮封阀7的开启是当储罐压力监测器2监测到储罐压力达到氮封阀7的开启压力设定值时,开启氮封阀7,氮气调峰罐19向储罐补氮。所述氮封阀7的关闭是当储罐压力监测器2监测到储罐压力低于氮封阀7的关闭压力设定值时,关闭氮封阀7,氮气调峰罐19停止向储罐补氮。
其中,所述氮封阀7的开启压力设定值为0.2kPa,所述氮封阀7的关闭压力设定值为0.5kPa。
所述罐组油气汇总管9上还分别设有罐组油气汇总管压力监测器5和排气阀6,所述排气阀6前后设有压差监测器10,通过储罐压力监测器2、罐组油气汇总管压力监测器5和压差监测器10的监测信号共同控制排气阀6的开启,通过储罐压力监测器2、罐组油气汇总管压力监测器5或压差监测器10的监测信号控制排气阀6的关闭。
所述排气阀6的开启是当储罐压力监测器2监测到储罐压力和罐组油气汇总管压力监测器5监测到总管压力均达到排气阀6的开启压力设定值,且还需满足压差监测器10监测到排气阀6前后压差≥0时,开启排气阀6,储罐向油气总管8排气。所述排气阀6的关闭是当储罐压力监测器2监测到储罐压力或罐组油气汇总管压力监测器5监测到总管压力低于排气阀6的关闭压力设定值时,或压差监测器10监测到排气阀6前后压差<0时,关闭排气阀6,储罐停止向油气总管8排气。
其中,所述排气阀6的开启压力设定值为呼吸阀设定正压×(1-呼吸阀超压值)-0.1kPa,所述排气阀6的关闭压力设定值>所述氮封阀7的关闭压力设定值。
所述油气总管8上还设有罐组油气总管压力监测器11,通过罐组油气总管压力监测器11的监测信号控制抽气设备13的开启和关闭。
所述抽气设备13的开启是当罐组油气总管压力监测器11监测到油气总管8内压力达到抽气设备13开启压力设定值时,开启抽气设备13,向加压油气回收装置12输送VOCs。
所述抽气设备13的关闭是当罐组油气总管压力监测器11监测到油气总管8内压力达到抽气设备13关闭压力设定值时,关闭抽气设备13,停止向加压油气回收装置12输送VOCs。
其中,所述抽气设备13的开启压力设定值为0.9kPa,所述抽气设备13的关闭压力设定值为0kPa。
在加压油气回收装置12连接氮气调峰罐19的管路上还设有总烃分析仪15和开关阀16,通过总烃分析仪15的监测信号控制开关阀16的开启和关闭。
所述开关阀16的开启是当总烃分析仪15监测到加压油气回收装置12出口总烃体积浓度低于循环氮气中VOCs体积浓度限定值时,开启抽开关阀16,确保加压油气回收装置将大部分VOCs气体回收,只让处理后的氮气和少量VOCs在系统内循环。
所述开关阀16的关闭是当总烃分析仪15监测到加压油气回收装置12内总烃体积浓度高于循环氮气中VOCs体积浓度限定值时,关闭开关阀16,避免大量烃类资源未充分回收而进入后续循环系统。
其中,所述循环氮气中VOCs体积浓度限定值为1%。
所述氮气调峰罐19上还分别设有新氮管线17、氮气调峰罐压力监测器20和紧急放空管21;其中,所述新氮管线17上设有新氮控制阀18,所述紧急放空管21上设有紧急放空阀22,通过氮气调峰罐压力监测器20的监测信号控制新氮控制阀18或紧急放空阀22的开启。
所述新氮控制阀18的开启是当氮气调峰罐压力监测器20监测的压力低于0.4MPa时,开启新氮控制阀18,向氮气调峰罐19补充新氮,持续确保储罐氮气的需求量和氮气调峰罐的安全使用。
所述紧急放空阀22的开启是当氮气调峰罐压力监测器20监测的压力高于0.8MPa时,开启紧急放空阀22,紧急放空,确保氮气调峰罐的安全使用。
所述加压油气回收装置采用加压吸收与加压活性炭吸附两者组合的装置。
在每台储罐的油气支管3上还设有油气支管阻火器4(管道爆轰型阻火器),在抽气设备13前后管路上还分别各设有一个抽气设备阻火器14。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。