CN112791582A - 一种油气催化氧化处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油气催化氧化处理装置，包括控制系统、混合罐、缓冲罐、第一排气筒、第一阻火器、第一浓度分析仪、管道混合器、主风机、新风机和催化氧化机构，所述催化氧化机构用于对油气进行催化氧化处理，所述主风机用于实现油气的输送，所述新风机用于将混合罐输出的气体与新风混合，所述第一浓度分析仪用于检测输入至缓冲罐的气体浓度；所述第一阻火器的一端与油气进气口连接，第一阻火器的另一端、混合罐、管道混合器、缓冲罐、催化氧化机构以及第一排气筒依次连接；本发明公开的油气催化氧化处理装置，包括缓冲罐，可为浓度分析仪提供反应时间且为紧急开关阀提供动作时间，提高了油气催化氧化处理装置工作时的安全度。
Description
技术领域
本发明涉及油气处理技术领域，特别涉及一种油气催化氧化处理装置。
背景技术
罐区存在的油气或装车、装船产生的油气，需要经过处理才能满足环保要求以实现达标排放，随着排放标准的提高，由于汽油、石脑油、柴油等罐区大小呼吸以及装车产生的油气浓度高，传统的冷凝加吸附或吸收加吸附的工艺很难达到mg级的排放标准要求，需要通过高温氧化法进行深度处理。
对于罐区、码头等具有特殊防爆要求的地方，相较于蓄热燃烧法、直燃法的高温燃烧法，油气的催化氧化处理由于其反应温度较低而成为了首选工艺。
常用的催化氧化处理装置的主要部件包括换热器、加热器和催化反应器，工业VOCs由于来气浓度通常低于爆炸下限，一般会将上述三个部件集成于一个设备内，做成方形的、承压较低的设备，但把这种方形的、承压较低的设备应用到油气浓度可能会出现非常高的情况的地方，如罐区或需要装车、装船的地方，其安全风险非常高；通常采取的安全措施只是在入口增加第一阻火器及浓度分析仪，但由于浓度分析仪存在反应时间且阀门存在动作时间，承压较低的设备在容易瞬间出现高浓度气体的工况不适用。
可见，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种油气催化氧化处理装置，包括缓冲罐，可为浓度分析仪提供反应时间且为紧急开关阀提供动作时间，提高了油气催化氧化处理装置工作时的安全度。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种油气催化氧化处理装置，包括控制系统、第一阻火器、混合罐、第一浓度分析仪、管道混合器、主风机、新风机、缓冲罐、催化氧化机构以及第一排气筒，所述催化氧化机构用于对油气进行催化氧化处理，所述主风机用于实现油气的输送，所述新风机用于将混合罐输出的气体与新风混合，所述第一浓度分析仪用于检测输入至缓冲罐的气体浓度；所述第一阻火器的一端与油气进气口连接，第一阻火器的另一端、混合罐、管道混合器、缓冲罐、催化氧化机构以及第一排气筒依次连接；所述催化氧化机构、第一阻火器、第一浓度分析仪、主风机以及新风机分别与所述控制系统电性连接。
所述的油气催化氧化处理装置中，所述催化氧化机构包括换热器、加热器以及催化反应器，所述缓冲罐的输出端、第一排气筒的输入端、加热器的输入端以及催化反应器的输出端与所述换热器连接，所述加热器的输出端与所述催化反应器的输入端连接。
所述的油气催化氧化处理装置中，所述催化反应器内设置有第一催化剂床层、第二催化剂床层和均流装置，所述均流装置设置于催化反应器的输入端，所述第一催化剂床层和第二催化剂床层之间存在间距。
所述的油气催化氧化处理装置中，所述加热器的输入端设置有第一爆破片，所述催化反应器的输入端设置有第二爆破片，所述第一爆破片和第二爆破片分别与所述控制系统电性连接。
所述的油气催化氧化处理装置中，还包括第一旁通管路以及分别与所述控制系统电性连接的温度调节阀和第一温度传感器，所述第一温度传感器用于检测换热器的输出端的温度；所述第一旁通管路的一端与所述换热器以及催化反应器的输出端的连接管路连接，第一旁通管路的另一端与所述换热器以及第一排气筒的输入端的连接管路连接，所述温度调节阀设置于所述第一旁通管路上。
所述的油气催化氧化处理装置中，还包括第二旁通管路、第三旁通管路和第二排气筒，所述第二旁通管路的输入端与油气进气口连接，第二旁通管路的输出端与第二排气筒的输入端连接，所述第二旁通管路上设置有第一紧急开关阀；所述第三旁通管路的输入端与缓冲罐的输出端连接，第三旁通管路的输出端与第二排气筒的输入端连接，所述第三旁通管路上设置有第二紧急开关阀；所述第二排气筒的输出端设置有第二阻火器；所述第一紧急开关阀和第二紧急开关阀分别与所述控制系统电性连接。
所述的油气催化氧化处理装置中，还包括第三紧急开关阀以及第四紧急开关阀；所述第三紧急开关阀设置于所述第一阻火器与所述混合罐之间，所述第四紧急开关阀设置于所述缓冲罐与所述催化氧化机构之间；所述第三紧急开关阀以及第四紧急开关阀分别与所述控制系统电性连接。
所述的油气催化氧化处理装置中，还包括氮气输送管路，所述氮气输送管路的输入端与氮气进气口连接，氮气输送管路的输出端与催化氧化机构的输入端连接。
所述的油气催化氧化处理装置中，还包括第二浓度分析仪，所述第一浓度分析仪以及第二浓度分析仪设置于管道混合器以及缓冲罐之间；所述第二浓度分析仪与所述控制系统电性连接。
所述的油气催化氧化处理装置中，所述混合罐内设置有丝网除雾器。
有益效果：
本发明提供了一种油气催化氧化处理装置，包括缓冲罐，所述缓冲罐设置于催化氧化机构的上游，可为浓度分析仪提供反应时间且为紧急开关阀提供动作时间，确保处于爆炸区间浓度的气体进入催化氧化机构之前能被及时地切断和被有效地紧急排放，提高油气催化氧化处理装置工作时的安全度。
附图说明
图1为本发明提供的油气催化氧化处理装置的结构示意图；
图2为本发明提供的油气催化氧化处理装置执行油气处理过程的结构示意图；
图3为本发明提供的油气催化氧化处理装置执行紧急排放过程的结构示意图；
图4为本发明提供的油气催化氧化处理装置执行氮气吹扫过程的结构示意图。
主要元件符号说明：1-第一阻火器、2-混合罐、3-管道混合器、4-主风机、5-新风机、6-缓冲罐、61-第一浓度分析仪、62-第二浓度分析仪、63-第三爆破片、71-换热器、72-加热器、721-第一爆破片、73-催化反应器、731-第一催化剂床层、732-第二催化剂床层、733-第二爆破片、734-第四爆破片、8-第一排气筒、911-第一旁通管路、912-温度调节阀、913-第一温度传感器、921-第二旁通管路、922-第三旁通管路、923-第二排气筒、924-第二阻火器、925-第一紧急开关阀、926-第二紧急开关阀、931-第三紧急开关阀、932-第四紧急开关阀、933-氮气输送管路。
具体实施方式
本发明提供了一种油气催化氧化处理装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“安装”、“连接”等应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1至图4，图中各个符号代表的含义分别是FA为阻火器、RD为爆破片、TE为温度传感器、LEL为浓度分析仪、XV为紧急开关阀、TV为温度调节阀912、PT为压力变送器、PG为压力表、PDIT为压差变送器、TG为温度计。
请参阅图1至图4，本发明提供了一种油气催化氧化处理装置，包括控制系统、第一阻火器1、混合罐2、第一浓度分析仪61、管道混合器3、主风机4、新风机5、缓冲罐6、催化氧化机构以及第一排气筒8，所述催化氧化机构用于对油气进行催化氧化处理，所述主风机4用于实现油气的输送，所述新风机5用于将混合罐2输出的气体与新风混合并对气体进行氧气补充和浓度稀释，所述第一浓度分析仪61用于检测输入至缓冲罐6的气体浓度；所述第一阻火器1的一端与油气进气口连接，第一阻火器1的另一端、混合罐2、管道混合器3、缓冲罐6、催化氧化机构以及第一排气筒8依次连接；所述催化氧化机构、第一阻火器1、第一浓度分析仪61、主风机4以及新风机5分别与所述控制系统电性连接；在一个实施例中，所述第一阻火器1为双向阻爆轰阻火器，所述新风机5和主风机4均为变频风机；所述控制系统可包括S7-1200以上系列的PLC控制系统以及TP900人机界面，可实现远程通讯控制和人机互动。
在实际工作时，油气进气口输入的多股油气首先进入混合罐2进行混合，然后通过主风机4进行升压，混合罐2输出的油气再与来自新风机5的新风在管道混合器3内混合均匀，管道混合器3输出的油气经过第一浓度分析仪61进行浓度检测后，进入缓冲罐6内进行安全缓冲，最后进入催化氧化机构进行催化氧化反应后达到净化的目的，催化氧化机构输出的净化油气通过第一排气筒8排放，达到安全达标排放的目标。
本申请公开的油气催化氧化处理装置，包括混合罐2和缓冲罐6，所述混合罐2通过第一阻火器1与所述油气进气口连接，混合罐2具有分液和混合的作用，且油气进气口输入的油气可能产生的凝液在混合罐2中得到分离，确保混合罐2下游设备使用时的稳定性和安全度；所述缓冲罐6设置于催化氧化机构的上游，可为浓度分析仪提供反应时间且为紧急开关阀提供动作时间，确保处于爆炸区间温度的气体进入催化氧化机构之间能被及时地切断和被有效地紧急排放，提高油气催化氧化处理装置工作时的安全度；此外，所述混合罐2与所述缓冲罐6之间设置有管道混合器3，所述管道混合器3确保新风与混合罐2输出多股油气充分混合均匀，保证第一浓度分析仪61所检测的浓度具有代表性，以确保控制系统可实现安全监控。
在一个实施例中，所述油气进气口可以包括多个，每个油气进气口都通过阻火器与混合罐2的输入端连接。
进一步地，请参阅图1和图2，所述催化氧化机构包括换热器71、加热器72以及催化反应器73，所述缓冲罐6的输出端、第一排气筒8的输入端、加热器72的输入端以及催化反应器73的输出端与所述换热器71连接，所述加热器72的输出端与所述催化反应器73的输入端连接。
缓冲罐6输出的油气先通过换热器71，原低温油气与高温净化气进行换热回收催化氧化反应热，再进入电加热器72加热到预先设定于控制系统内的设定温度后进入催化反应器73进行催化氧化反应，油气中的有机物在催化反应器73内的催化剂的作用下被氧气氧化为CO2和H2O，从而达到净化油气的目的；催化反应器73输出的高温净化气经过换热器71，与换热器71输入的低温油气进行换热，对输入油气进行预热的同时可使高温净化气的温度降低，而后换热器71将降温后的净化油气输出至第一排气筒8进行排放。
进一步地，请参阅图1和图2，所述催化反应器73内设置有第一催化剂床层731、第二催化剂床层732和均流装置，所述均流装置设置于催化反应器73的输入端，所述第一催化剂床层731和第二催化剂床层732之间存在间距；所述均流装置可提高进入催化反应器73的油气的均匀程度，从而提高催化放映器的催化氧化效率；此外，第一催化剂床层731和第二催化剂床层732间隔设置，为催化氧化反应提供空间，可确保油气与催发剂充分接触和反应；此外，设置两组催化剂床层，使得反应温度较低的组分在第一催化剂床层731内与催化剂充分接触反应，降低油气浓度的同时提高油气温度，而进入第二催化剂床层732内的时较高反应温度的组分在较高的温度下被催化氧化，提高催化反应器73对油气的催化氧化效果，从而提高输出油气的洁净程度。
进一步地，请参阅图1和图2，所述加热器72的输入端设置有第一爆破片721，所述催化反应器73的输入端设置有第二爆破片733，所述第一爆破片721和第二爆破片733分别与所述控制系统电性连接；所述第一爆破片721的爆破压力低于换热器71和加热器72的设计压力，所述第二爆破片733的爆破压力低于催化反应器73的设计压力，当出现异常瞬间高浓度气体引起闪爆问题时，通过第一爆破片721对换热器71和加热器72进行及时泄压以及通过第二爆破片733对加热器72以及催化反应器73进行及时泄压，可保护换热器71、加热器72、催化反应器73及其上下游装置的安全，提高油气催化氧化处理装置工作时的安全度。
进一步地，请参阅图1和图2，所述缓冲罐6的顶部设置有第三爆破片63，所述催化反应器73的输出端设置有第四爆破片734，所述第三爆破片63和第四爆破片734分别与所述控制系统电性连接；所述第三爆破片63的爆破压力低于缓冲罐6的设计压力，所述第四爆破片734的爆破压力低于催化反应器73的设计压力；当出现异常瞬间高浓度气体引起闪爆问题时，通过第三爆破片63对缓冲罐6进行及时泄压，并通过第四爆破片734对催化反应器73以及换热器71进行及时泄压，可保护缓冲罐6、催化反应器73、换热器71及其上下游装置的安全，提高油气催化氧化处理装置工作时的安全度。
进一步地，请参阅图1和图2，所述油气催化氧化处理装置还包括第一旁通管路911以及分别与所述控制系统电性连接的温度调节阀912和第一温度传感器913，所述第一温度传感器913用于检测换热器71的输出端的温度；所述第一旁通管路911的一端与所述换热器71以及催化反应器73的输出端的连接管路连接，第一旁通管路911的另一端与所述换热器71以及第一排气筒8的输入端的连接管路连接，所述温度调节阀912设置于所述第一旁通管路911上；当第一温度传感器913所反馈的换热器71输出端的油气温度高于预先设定于控制系统内的设定值时，第一旁通管路911上的温度调节阀912打开并调节开度，使得换热器71输出的油气温度控制在预先设定于控制系统内的控制范围内，从而降低催化反应器73出口的温度，提高油气催化氧化装置工作时的安全度。
进一步，在一个实施例中，所述加热器72为变频加热器，所述加热器72的输出端设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器用于检测加热器72输出的油气温度；当加热器72输出的油气温度高于预先设定于控制系统内的最高设定值时，控制系统控制加热器72降低加热频率直至加热器72完全关闭；所述催化反应器73的输入端设置有第三温度传感器，所述第三温度传感器用于检测输入至催化反应器73的油气温度，当输入至催化反应器73的油气温度高于预先设定与控制系统内的最高进气温度时，控制系统控制主风机4的运行频率改变以增大稀释风量；所述催化反应器73上还设置有多个第四温度传感器，以进行多方位检测，当加热器72、换热器71或催化反应器73中的某个装置的温度超过了预设于控制系统内的高切断值时，控制系统控制油气催化氧化处理装置紧急停机，废气从旁通管路排放，实现油气的紧急排放。
进一步地，请参阅图1和图3，所述油气催化氧化处理装置还包括第二旁通管路921、第三旁通管路922和第二排气筒923，所述第二旁通管路921的输入端与油气进气口连接，第二旁通管路921的输出端与第二排气筒923的输入端连接，所述第二旁通管路921上设置有第一紧急开关阀925；所述第三旁通管路922的输入端与缓冲罐6的输出端连接，第三旁通管路922的输出端与第二排气筒923的输入端连接，所述第三旁通管路922上设置有第二紧急开关阀926；所述第二排气筒923的输出端设置有第二阻火器924；所述第一紧急开关阀925和第二紧急开关阀926分别与所述控制系统电性连接；当催化氧化机构上游的装置中任一装置出现故障时或当催化氧化机构出现故障时，油气可通过第一旁通管、第二旁通管路921和第二排气筒923及时排出油气催化氧化处理装置，避免高浓度气体进入温度较高的第一排气筒8导致燃烧或爆炸问题的出现，提高油气催化氧化装置工作时的安全度；此外，第二排气筒923的输出端设置有第二阻火器924，可确保紧急情况下油气被安全排放；在另一个实施例中，所述第二阻火器924可设置于所述第二排气筒923的输入端。
在一个实施例中，所述油气进气口包括多个，所述油气进气口分别通过旁通管路以及紧急通断阀与所述第二排气筒923连接，以实现油气的紧急排放，提高油气催化氧化处理装置工作时的安全性和稳定性。
进一步地，请参阅图1和图4，所述油气催化氧化处理装置还包括第三紧急开关阀931以及第四紧急开关阀932；所述第三紧急开关阀931设置于所述第一阻火器1与所述混合罐2之间，所述第四紧急开关阀932设置于所述缓冲罐6与所述催化氧化机构之间；所述第三紧急开关阀931以及第四紧急开关阀932分别与所述控制系统电性连接；当混合罐2的上游设备中任一设备出现故障时，可通过第三紧急开关阀931切断油气输送管路；当催化氧化机构中任一设备出现故障时，可通过第四紧急开关阀932切断油气输送管路，提高油气催化氧化处理装置工作时的安全性、稳定性和可靠性。
进一步地，请参阅图1和图4，所述油气催化氧化处理装置还包括氮气输送管路933，所述氮气输送管路933的输入端与氮气进气口连接，氮气输送管路933的输出端与催化氧化机构的输入端连接；当第四紧急开关阀932处于切断状态时，可通过氮气输送管路933向催化氧化机构输送氮气，以实现小风量氮气吹扫降温。
进一步地，请参阅图1和图2，所述油气催化氧化处理装置还包括第二浓度分析仪62，所述第一浓度分析仪61以及第二浓度分析仪62设置于管道混合器3以及缓冲罐6之间；所述第二浓度分析仪62与所述控制系统电性连接；浓度分析仪采用双冗余设置于缓冲罐6与管道混合器3之间，确保浓度分析仪所监测的浓度具有代表性，避免某个浓度分析仪出现故障或偏差影响控制系统的控制工作，保证控制系统所输出的控制指令有效且可达到油气催化氧化装置安全运行的目的；在一个实施例中，所述第一浓度分析仪61和第二浓度分析仪62为LEL浓度分析仪。
优选地，在一个实施例中，所述混合罐2内设置有丝网除雾器，使混合罐2既能起到多股油气混合的作用，又能起到分离液滴、过滤颗粒杂质的作用，提高油气催化氧化处理装置所输出的油气的洁净程度。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种油气催化氧化处理装置，包括控制系统，其特征在于，还包括第一阻火器、混合罐、第一浓度分析仪、管道混合器、主风机、新风机、缓冲罐、催化氧化机构以及第一排气筒，所述催化氧化机构用于对油气进行催化氧化处理，所述主风机用于实现油气的输送，所述新风机用于将混合罐输出的气体与新风混合，所述第一浓度分析仪用于检测输入至缓冲罐的气体浓度；所述第一阻火器的一端与油气进气口连接，第一阻火器的另一端、混合罐、管道混合器、缓冲罐、催化氧化机构以及第一排气筒依次连接；所述催化氧化机构、第一阻火器、第一浓度分析仪、主风机以及新风机分别与所述控制系统电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种油气催化氧化处理装置，其特征在于，所述催化氧化机构包括换热器、加热器以及催化反应器，所述缓冲罐的输出端、第一排气筒的输入端、加热器的输入端以及催化反应器的输出端与所述换热器连接，所述加热器的输出端与所述催化反应器的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种油气催化氧化处理装置，其特征在于，所述催化反应器内设置有第一催化剂床层、第二催化剂床层和均流装置，所述均流装置设置于催化反应器的输入端，所述第一催化剂床层和第二催化剂床层之间存在间距。
4.根据权利要求2所述的一种油气催化氧化处理装置，其特征在于，所述加热器的输入端设置有第一爆破片，所述催化反应器的输入端设置有第二爆破片，所述第一爆破片和第二爆破片分别与所述控制系统电性连接。
5.根据权利要求2所述的一种油气催化氧化处理装置，其特征在于，还包括第一旁通管路以及分别与所述控制系统电性连接的温度调节阀和第一温度传感器，所述第一温度传感器用于检测换热器的输出端的温度；所述第一旁通管路的一端与所述换热器以及催化反应器的输出端的连接管路连接，第一旁通管路的另一端与所述换热器以及第一排气筒的输入端的连接管路连接，所述温度调节阀设置于所述第一旁通管路上。
6.根据权利要求1所述的一种油气催化氧化处理装置，其特征在于，还包括第二旁通管路、第三旁通管路和第二排气筒，所述第二旁通管路的输入端与油气进气口连接，第二旁通管路的输出端与第二排气筒的输入端连接，所述第二旁通管路上设置有第一紧急开关阀；所述第三旁通管路的输入端与缓冲罐的输出端连接，第三旁通管路的输出端与第二排气筒的输入端连接，所述第三旁通管路上设置有第二紧急开关阀；所述第二排气筒的输出端设置有第二阻火器；所述第一紧急开关阀和第二紧急开关阀分别与所述控制系统电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种油气催化氧化处理装置，其特征在于，还包括第三紧急开关阀以及第四紧急开关阀；所述第三紧急开关阀设置于所述第一阻火器与所述混合罐之间，所述第四紧急开关阀设置于所述缓冲罐与所述催化氧化机构之间；所述第三紧急开关阀以及第四紧急开关阀分别与所述控制系统电性连接。
8.根据权利要求7所述的一种油气催化氧化处理装置，其特征在于，还包括氮气输送管路，所述氮气输送管路的输入端与氮气进气口连接，氮气输送管路的输出端与催化氧化机构的输入端连接。
9.根据权利要求1所述的一种油气催化氧化处理装置，其特征在于，还包括第二浓度分析仪，所述第一浓度分析仪以及第二浓度分析仪设置于管道混合器以及缓冲罐之间；所述第二浓度分析仪与所述控制系统电性连接。
10.根据权利要求1所述的一种油气催化氧化处理装置，其特征在于，所述混合罐内设置有丝网除雾器。
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2020
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