CN110864311A - 一种罐区高浓度苯乙烯废气处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种罐区高浓度苯乙烯废气处理系统及方法，该方案主要包括缓冲罐，风机以及GRTO安全型蓄热式燃烧设备，缓冲罐的输入端作为系统输入端，其输出端与风机与所述GRTO安全型蓄热式燃烧设备的输入端连通；所述缓冲罐的输入端与风机之间设置有第一风阀。本系统以GRTO安全型蓄热燃烧方式对罐区高浓度苯乙烯废气进行处理，使得罐区高浓度苯乙烯废气在高温条件下，发生氧化还原反应，生成CO₂和H₂O。本发明提供的方案不仅能够彻底净化苯乙烯废气，且不产生二次污染，具有较大的环境效益和社会效益，能够很好的解决现有技术的不足。

Description

一种罐区高浓度苯乙烯废气处理系统及方法

技术领域

本发明涉及废气处理技术，具体涉及罐区高浓度苯乙烯废气处理技术。

背景技术

苯乙烯属于芳香烃碳氢化合物，在国标GB14554-93《恶臭污染物排放标准》中被列为八大污染物之一。苯乙烯作为重要的化工单体，应用范围非常广泛。在化工罐区储罐呼吸过程中，会产生高浓度苯乙烯废气，高浓度苯乙烯废气不仅影响生态环境，同时也严重影响人类身体健康。根据GB31571-2015《石油化学工业污染物排放标准》相关规定，废气中苯乙烯排放限值为50mg/m3。

目前治理苯乙烯的方法主要有吸收法、冷凝法和吸附法。

由于苯乙烯不溶于水，所以需要采用特殊的吸收剂进行废气处理，吸收苯乙烯后的富液容易造成二次污染，同时，吸收剂的消耗量大，运行成本高。冷凝法工艺简单，效率较低，一般很难使苯乙烯尾气排放达标，或者说使苯乙烯尾气排放达标的代价是巨大的能源消耗，运行成本较高。吸附法通常采用活性炭对苯乙烯废气净化处理，但是，由于苯乙烯具有聚合性，容易堵塞活性炭孔隙，使活性炭失活，且脱附困难，失活活性炭为危废，存在二次污染的问题。

由于现有苯乙烯废气处理工艺存在废液、固废等二次污染问题，且废气净化效率较低，使得现有罐区高浓度苯乙烯废气处理常用的净化，吸收法、冷凝法和吸附法工艺很难使高浓度苯乙烯废气满足日益严格的环保排放要求。

发明内容

针对现有罐区高浓度苯乙烯废气处理方案存在二次污染以及净化效率低的问题，需要一种新的罐区高浓度苯乙烯废气处理方案。

为此，本发明的目的在于提供一种罐区高浓度苯乙烯废气处理系统，并基于该系统提供一种罐区高浓度苯乙烯废气处理方案，由此来实现对罐区高浓度苯乙烯废气进行高效处理且不产生二次污染。

为了达到上述目的，本发明提供的罐区高浓度苯乙烯废气处理系统，包括缓冲罐，风机，以及GRTO安全型蓄热式燃烧设备，所述缓冲罐的输入端作为系统输入端，其输出端与风机与所述GRTO安全型蓄热式燃烧设备的输入端连通；所述缓冲罐的输入端与风机之间设置有第一风阀。

进一步地，所述风机与所述GRTO安全型蓄热式燃烧设备之间设置阻火器。

进一步地，所述GRTO安全型蓄热式燃烧设备采用三室设计，反应温度≥760℃。

进一步地，所述GRTO安全型蓄热式燃烧设备中的氧化室采用停留时间≥1.2s的结构，且氧化室内配置导流板。

进一步地，所述GRTO安全型蓄热式燃烧设备中的氧化室配置温度传感器，所述温度传感器与GRTO安全型蓄热式燃烧设备上的燃气管路切断阀连锁。

进一步地，所述GRTO安全型蓄热式燃烧设备上配置有可对其燃烧炉进行吹扫的吹扫风机。

进一步地，所述GRTO安全型蓄热式燃烧设备上配置有混合箱，所述混合箱连接GRTO安全型蓄热式燃烧设备中炉膛高温热旁通。

进一步地，所述处理系统中配置应急管路，所述应急管路连接缓冲罐的输出端。

进一步地，所述应急管路包括应急管路风阀，应急风机以及应急活性炭装置。

进一步地，所述处理系统中在GRTO安全型蓄热式燃烧设备的燃烧炉入口管道上配置至少一个FID火焰离子浓度检测仪，所述FID火焰离子浓度检测仪与第一风阀以及应急管路中的应急管路风阀连锁。

进一步地，所述处理系统中废气输入的主管道上配置LEL浓度检测仪，所述LEL浓度检测仪与第一风阀以及应急管路中的应急管路风阀连锁。

为了达到上述目的，本发明提供的罐区高浓度苯乙烯废气处理方法，所述废气处理方法采用GRTO安全型蓄热燃烧方式对罐区高浓度苯乙烯废气进行处理，使得罐区高浓度苯乙烯废气在高温条件下，发生氧化还原反应，生成CO₂和H₂O。

进一步地，所述废气处理方法包括：

罐区高浓度苯乙烯废气收集后，经过缓冲罐，在风机的作用下进入GRTO安全型蓄热式燃烧设备；

GRTO安全型蓄热式燃烧设备对进入的罐区高浓度苯乙烯废气进行高温燃烧处理，在760℃以上高温条件下，使得废气中苯乙烯等有机组分发生氧化还原反应，生成CO₂和H₂O。

本发明提供的方案创新的采用GRTO安全型蓄热燃烧工艺对罐区高浓度苯乙烯废气进行处理，不仅能够彻底净化苯乙烯废气，且不产生二次污染；同时，GRTO安全型蓄热燃烧工艺对苯乙烯的净化效率可高达99.5％以上，且能够长期稳定运行，使处理后的尾气远低于排放标准50mg/m³排放，具有较大的环境效益和社会效益，能够很好的解决现有技术的不足。

再者，本发明采用的GRTO安全型蓄热燃烧方案采取了一系列安全保护措施，保障系统的安全稳定运行。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明实例中的罐区高浓度苯乙烯废气处理系统的组成示例图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本实例针对罐区高浓度苯乙烯废气创新的采用GRTO安全型蓄热燃烧方式来进行处理，通过GRTO安全型蓄热燃烧方式，使得罐区高浓度苯乙烯废气在高温条件下，发生氧化还原反应，生成CO₂和H₂O。

基于GRTO安全型蓄热式燃烧工艺不仅不会带来二次污染；而且GRTO工艺对苯乙烯废气的净化效率可高达99.5％，大大提高处理效率。

参见图1，其所示为本实例中给出罐区高浓度苯乙烯废气处理系统的组成示例图。该处理系统能够实现采用GRTO安全型蓄热燃烧方式对罐区高浓度苯乙烯废气进行处理，高效净化和不产生二次污染。

由图可知，该罐区高浓度苯乙烯废气处理系统100在组成上主要包括缓冲罐110、风机120以及GRTO安全型蓄热式燃烧设备130这按部分。

其中，缓冲罐110设置在整个系统的前端，用于对待处理的废气进行一定的缓冲预处理。该缓冲罐110的输入端作为系统输入端，用于通过管道接通待处理的罐区高浓度苯乙烯废气；该缓冲罐110则通过风机120与GRTO安全型蓄热式燃烧设备130的输入端连通，这样由风机120将缓冲罐110内经过缓冲处理的罐区高浓度苯乙烯废气送入到GRTO安全型蓄热式燃烧设备130，而GRTO安全型蓄热式燃烧设备130则对进入其燃烧炉的废气进行高温燃烧处理。

在基础上，本实例还缓冲罐110的输入端与风机120之间设置有第一风阀140，用于对系统的控制，保持系统运行的可靠性。

本实例通过在废气处理系统前端配置缓冲罐110，由此来减小苯乙烯废气压力波动。

作为优选，该缓冲罐110上配置有相应的压力传感器，该压力传感器与系统中的系统风机120进行连锁，这样可通过风机变频控制系统风量和压力，保证废气收集系统的稳定。

进一步地，本实例还在GRTO安全型蓄热式燃烧设备130的蓄热燃烧炉前端配置阻火器150，该阻火器150优选配置在风机120与GRTO安全型蓄热式燃烧设备130之间，这样能够有效防止炉体压力波动造成回火，带来安全隐患。

进一步地，本实例还在风机120和第一风阀140之间设置新风管道，同时该新风管道上设置有相应新风口阀门180，以用于向GRTO安全型蓄热式燃烧设备130中的GRTO蓄热燃烧炉内补风降温。

本实例在上述方案的基础上，进一步配置应急旁通管路160，以提高本系统的安全性。

作为举例，该应急旁通管路160主要由应急风机161、应急活性炭装置162以及第一应急风阀163配合构成。这里的应急风机161的输入端通过管路连接到该缓冲罐110的输出端，连接点位于缓冲罐110与第一风阀140之间。

该应急风机161的输出端连接至应急活性炭装置162的输入端，而应急活性炭装置162的输出端则连接至整个系统的排气筒170。

另外根据需要还可以在应急活性炭装置162后端设置第二应急风阀164。

由此构成的应急旁通管路160可以与系统中的其它检测部件进行连锁，实现系统的联动自动控制，保证系统在应急状况下也能够达标排放。

本实例中的GRTO安全型蓄热式燃烧设备130，其中的GRTO蓄热燃烧炉采用三室结构，反应温度≥760℃，由此保证苯乙烯废气在高温下反应充分，净化效率高。

作为举例，这里的反应温度可通过控制GRTO配置的燃烧系统来实现，如通入天然气，通过控制天然气的流量连锁温度传感器保证GRTO炉内的温度≥760℃。

再者，本GRTO安全型蓄热式燃烧设备130的氧化室设计停留时间≥1.2s，为此本实例中延长气流入口到出口流动距离，从而使气流在GRTO炉体内流动的时间达到1.2s。

在此基础上，本实例还进一步在氧化室内配置导流板。具体的，在GRTO安全型蓄热式燃烧设备130的炉膛内设置3-4块隔板，引导气体流动方向，延长气流流动距离，从而延长气流在炉膛内的停留时间，使反应更充分，从而提高净化效率。

由此使苯乙烯废气在氧化室内能够均匀充分反应，提高净化效率。

本GRTO安全型蓄热式燃烧设备130在其蓄热燃烧炉入口管道附近配置FID火焰离子浓度检测仪，同时该FID火焰离子浓度检测仪与应急旁通管路160中的第一应急风阀163以及第一风阀140进行连锁。对于的FID火焰离子浓度检测仪具体设置位置根据实际需求而定，如可以设置在蓄热燃烧炉入口管道约70-85m处。

如此设置的FID火焰离子浓度检测仪能够有效检测罐区苯乙烯废气浓度，当苯乙烯浓度达到爆炸下限的25％时(即12786mg/m³)，FID火焰离子浓度检测器发出高报警，并连锁GRTO入口风阀(即第一风阀140)以及应急管路风阀(即第一应急风阀163)，自动关闭GRTO入口风阀，开启应急管路风阀，通过阀门切换，将高浓度苯乙烯废气引入应急管路系统，防止进入GRTO安全型蓄热燃烧设备，引起爆炸风险。

在此基础上，本实例优选在GRTO安全型蓄热燃烧炉入口管道约75m处配置双台FID火焰离子浓度检测仪，这样能够防止仪器偶发性故障或未及时校验，未检测出高报警信号，带来安全隐患。

进一步地，本实例在GRTO安全型蓄热式燃烧设备130上还设置有燃气管路131、助燃风机132，吹扫风机133以及混合箱134。

这里的燃气管路131，助燃风机132以及吹扫风机133与GRTO安全型蓄热式燃烧设备130中的GRTO安全型蓄热燃烧炉连通。这里设置的吹扫风机133用于在系统启动时，对GRTO安全型蓄热燃烧炉进行吹扫，置换6倍的气体，保证GRTO设备内无高浓度气体聚集。

混合箱134则连接GRTO安全型蓄热燃烧炉的炉膛高温热旁通，以实现及时排出炉膛温度过高的工艺废气，防止炉膛温度过高带来安全隐患。

在此基础上，本实例还在GRTO安全型蓄热式燃烧设备130的炉体氧化室内配置温度传感器，该温度传感器可连锁燃气管路切断阀以及新风口阀门的开启。

作为举例，当温度元器件检测到炉内温度超过设定值760℃时，自动关闭燃气管路切断阀，停止供热。当温度元器件检测到炉内温度超过设定值900℃时，新风口阀门自动开启，向炉内补风降温。当炉内温度继续升高时，GRTO高温旁通阀门自动开启，通过混合箱134排出大量的余热，防止炉内温度过高，带来安全隐患。

还进一步地，本GRTO安全型蓄热式燃烧设备130中采用气封提升阀，确保系统设备近零泄漏的气密性，从而提高苯乙烯废气净化效率。这里的提升阀设置在阻火器之后，进入GRTO蓄热室之前，通过提升阀切换，使气流进入第一个蓄热室，3min后提升阀切换，从第二个蓄热室进入，依次进入三个蓄热室。常规的提升阀为硬件密封，容易漏气，且使用寿命短，本方案采用的气封提升阀，通过通入压缩空气形成一道风幕，气密性更好，泄露率低。

最后，本实例在废气主管道上配置LEL浓度检测仪，该LEL浓度检测仪与应急旁通管路160中的第一应急风阀163以及第一风阀140进行连锁。

如此设置的LEL浓度检测仪，用于随时对废气浓度进行监测，当废气中苯乙烯浓度达到或高于爆炸下限的25％时，通过切换阀门，将工艺废气引入应急旁通系统中；当废气中苯乙烯废气浓度低于25％的爆炸下限时，则将工艺废气进入GRTO安全型蓄热燃烧系统中。

在上述废气处理系统组成方案的基础上，本实例还进一步配置预吹扫程序。如当系统启动时，先通过吹扫风机13对GRTO安全型蓄热燃烧炉进行吹扫，置换6倍的气体，保证GRTO设备内无高浓度气体聚集，然后再安全点火，点火成功后，导入高浓度苯乙烯废气，保证系统的安全运行。

基于上述的上述废气处理系统，本实例还进一步配置点火程序。通过设置的点火程序，使系统在点火失败5次以上时，发出警报，自动关闭点火程序，并自动进入吹扫过程，防止多次点火失败，炉内大量天然气聚集，下次点火时带来安全隐患。

由此构成的罐区高浓度苯乙烯废气处理系统，其创新的采用GRTO安全型蓄热式燃烧工艺对罐区高浓度苯乙烯废气进行处理，净化彻底，不会产生二次污染。再者，通过GRTO安全型蓄热式燃烧工艺对罐区高浓度苯乙烯废气净化效率高，可达到99.5％以上，具有较好的环境效益和社会效益。

以下具体说明一下，基于本罐区高浓度苯乙烯废气处理系统采用GRTO安全型蓄热燃烧方式对罐区高浓度苯乙烯废气进行处理的过程。

在对罐区高浓度苯乙烯废气进行蓄热燃烧处理时，首先启动系统，并通过吹扫风机13对GRTO安全型蓄热燃烧炉进行吹扫，置换6倍的气体，保证GRTO设备内无高浓度气体聚集。

接着，依据配置的配置点火程序进行安全点火(具体如上，此处不加以赘述)。

再者，在点火成功后，导入高浓度苯乙烯废气，保证系统的安全运行。在导入高浓度苯乙烯废气时，罐区高浓度尾气通过管道收集后，首先经过缓冲罐，在风机的作用下进入GRTO安全型蓄热式燃烧设备进行高温燃烧处理，在760℃以上高温条件下，废气中苯乙烯等有机组分发生氧化还原反应，生成CO₂和H₂O。

整个处理过程中，废气主管道上配置LEL浓度检测仪、蓄热燃烧炉入口管道附近配置FID火焰离子浓度检测仪以及炉体氧化室内配置温度传感器同步进行实时工作，分别根据各自的连锁配置来控制整个系统的运行，保证系统运行的安全可靠性，杜绝安全隐患，其中LEL浓度检测仪、FID火焰离子浓度检测仪以及温度传感器的连锁控制过程如上所述，此处不加以赘述。

由此，本方案实现采用GRTO安全型蓄热燃烧工艺对罐区高浓度苯乙烯废气进行处理，罐区高浓度苯乙烯废气在高温条件下，发生氧化还原反应，生成CO₂和H₂O，且不产生二次污染，同时，GRTO安全型蓄热燃烧工艺对苯乙烯的净化效率可高达99.5％以上，且能够长期稳定运行，使处理后的尾气远低于排放标准50mg/m³排放，实现能够彻底净化苯乙烯废气，具有较大的环境效益和社会效益。另外，整个系统采取了一系列安全保护措施，保障系统的安全稳定运行。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (13)

1.罐区高浓度苯乙烯废气处理系统，其特征在于，包括缓冲罐，风机，以及GRTO安全型蓄热式燃烧设备，所述缓冲罐的输入端作为系统输入端，其输出端与风机与所述GRTO安全型蓄热式燃烧设备的输入端连通；所述缓冲罐的输入端与风机之间设置有第一风阀。

2.根据权利要求1所述的罐区高浓度苯乙烯废气处理系统，其特征在于，所述风机与所述GRTO安全型蓄热式燃烧设备之间设置阻火器。

3.根据权利要求1所述的罐区高浓度苯乙烯废气处理系统，其特征在于，所述GRTO安全型蓄热式燃烧设备采用三室设计，反应温度≥760℃。

4.根据权利要求1所述的罐区高浓度苯乙烯废气处理系统，其特征在于，所述GRTO安全型蓄热式燃烧设备中的氧化室采用停留时间≥1.2s的结构，且氧化室内配置导流板。

5.根据权利要求1所述的罐区高浓度苯乙烯废气处理系统，其特征在于，所述GRTO安全型蓄热式燃烧设备中的氧化室配置温度传感器，所述温度传感器与GRTO安全型蓄热式燃烧设备上的燃气管路切断阀连锁。

6.根据权利要求1所述的罐区高浓度苯乙烯废气处理系统，其特征在于，所述GRTO安全型蓄热式燃烧设备上配置有可对其燃烧炉进行吹扫的吹扫风机。

7.根据权利要求1所述的罐区高浓度苯乙烯废气处理系统，其特征在于，所述GRTO安全型蓄热式燃烧设备上配置有混合箱，所述混合箱连接GRTO安全型蓄热式燃烧设备中炉膛高温热旁通。

8.根据权利要求1所述的罐区高浓度苯乙烯废气处理系统，其特征在于，所述处理系统中配置应急管路，所述应急管路连接缓冲罐的输出端。

9.根据权利要求8所述的罐区高浓度苯乙烯废气处理系统，其特征在于，所述应急管路包括应急管路风阀，应急风机以及应急活性炭装置。

10.根据权利要求9所述的罐区高浓度苯乙烯废气处理系统，其特征在于，所述处理系统中在GRTO安全型蓄热式燃烧设备的燃烧炉入口管道上配置至少一个FID火焰离子浓度检测仪，所述FID火焰离子浓度检测仪与第一风阀以及应急管路中的应急管路风阀连锁。

11.根据权利要求9所述的罐区高浓度苯乙烯废气处理系统，其特征在于，所述处理系统中废气输入的主管道上配置LEL浓度检测仪，所述LEL浓度检测仪与第一风阀以及应急管路中的应急管路风阀连锁。

12.罐区高浓度苯乙烯废气处理方法，其特征在于，所述废气处理方法采用GRTO安全型蓄热燃烧方式对罐区高浓度苯乙烯废气进行处理，使得罐区高浓度苯乙烯废气在高温条件下，发生氧化还原反应，生成CO₂和H₂O。

13.根据权利要求12所述的罐区高浓度苯乙烯废气处理方法，其特征在于，所述废气处理方法包括：

罐区高浓度苯乙烯废气收集后，经过缓冲罐，在风机的作用下进入GRTO安全型蓄热式燃烧设备；

GRTO安全型蓄热式燃烧设备对进入的罐区高浓度苯乙烯废气进行高温燃烧处理，在760℃以上高温条件下，使得废气中苯乙烯等有机组分发生氧化还原反应，生成CO₂和H₂O。

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