CN112920832A - 一种储罐VOCs中重烃回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储罐VOCs中重烃回收系统，包括引射器、换热器、微通道旋流分离器；引射器的工作流体入口与加热炉燃料气管相连，引射器的引射流体入口与油罐内的上部气腔通过引射管相连通；引射器的混合流体出口与换热器的热源介质入口相连；换热器的热源介质出口与微通道旋流分离器的切向入口相连；换热器的冷源介质入口与涡流管的冷流出口相连，换热器的冷源介质出口与涡流管的入口相连；涡流管的入口与加热炉燃料气管相连；微通道旋流分离器的液相切向出口与重烃回收管线相连，微通道旋流分离器的气相出口与加热炉的燃料气入口相连。本发明换热器中的冷源直接通过涡流管分解厂区的加热炉燃料气获得，取材方便。

Description

一种储罐VOCs中重烃回收系统

技术领域

本发明属于储罐挥发性有机物回收技术领域，具体涉及一种储罐VOCs中重烃回收系统。

背景技术

油库、联合站等厂区会设置若干用来储存油品的油罐，其中油罐的收发油作业、静置呼吸是厂区挥发性有机物(VOCs)的重要来源之一，挥发性有机物(VOCs)的排放对大气、环境及人类身体健康都产生了危害。随着国家对环境保护的日益重视，需要对油罐内的VOCs进行处理。

通常，针对油罐中的VOCs大都采用抽气装置抽出，之后将抽出的VOCs直接引入热氧化炉、蓄热氧化炉、加热炉等明火设备中进行焚烧处理。但是，抽出的VOCs中会含有一部分汽化的重烃，直接焚烧将导致油罐内油品的损耗，因此需要对其进行回收。目前，大都采用换热器对油罐中抽出的VOCs气体进行降温，使其中的重烃冷凝成液滴，再通过分离设备将重烃分离出来。其中，换热器在使用时需要冷源来吸收VOCs气体的热量，因此换热器中冷源的提供是VOCs气体中重烃冷凝的关键。

基于此，本申请提出一种储罐VOCs中重烃回收系统，该系统通过涡流管将厂区原有的加热炉燃料气分解为低温气流和高温气流，其中低温气流作为换热器的冷源使用，吸收VOCs气体热量之后的低温气流重新输送回涡流管的入口，实现循环使用；而高温气流则输送至厂区内的加热炉内作为燃料气使用。因此本申请换热器中的冷源直接通过涡流管分解厂区的加热炉燃料气获得，取材方便。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种储罐VOCs中重烃回收系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种储罐VOCs中重烃回收系统，包括

用来引射油罐上部气体的引射器；

用来将引射器出口的气体进行换热降温以使重烃凝结的换热器；

用来将经换热器换热降温之后气体中的重烃液体分离出来的微通道旋流分离器；

所述引射器的工作流体入口与加热炉燃料气管相连，所述引射器的引射流体入口与油罐内的上部气腔通过引射管相连通；

所述引射器的混合流体出口与换热器的热源介质入口相连；所述换热器的热源介质出口与微通道旋流分离器的切向入口相连；所述换热器的冷源介质入口通过冷源供给管与涡流管的冷流出口相连，所述换热器的冷源介质出口通过冷源循环管与涡流管的入口相连；所述涡流管的入口与加热炉燃料气管相连，所述涡流管的热流出口与气体输送管相连通；

所述微通道旋流分离器的液相切向出口与重烃回收管线相连，所述微通道旋流分离器的气相出口通过气体输送管与加热炉的燃料气入口相连。

优选的，所述微通道旋流分离器包括呈立式结构的分离器壳体，所述分离器壳体的侧面上部设置切向入口；

所述切向入口下部的分离器壳体内设置有呈柱状结构的微通道旋流件，所述微通道旋流件上均匀设置有若干上下贯通的沿分离器壳体轴线方向延伸的微通道；所述微通道旋流件的中部同轴固定设置转动轴，所述转动轴的顶端穿过分离器壳体的顶壁之后与电机的输出轴固定连接，所述转动轴与分离器壳体的顶壁进行转动连接；

所述微通道旋流件下方设置沿竖直方向延伸的导向筒，所述导向筒的底端同轴固定设置上细下粗的锥形导流筒，所述锥形导流筒的底端与环形集液板的内侧面固定连接，所述环形集液板的外侧面与分离器壳体的内壁面固定连接；

所述环形集液板的一侧与液相切向出口相连；

所述分离器壳体的底部设置气相出口。

优选的，所述微通道的横截面呈圆形结构。

优选的，所述转动轴与分离器壳体的顶壁通过轴承进行转动连接。

优选的，所述分离器壳体、微通道旋流件、导向筒同轴设置。

优选的，所述微通道旋流件的外侧面上设置支撑筒组件，所述支撑筒组件包括同轴设置的支撑内筒、支撑外筒；

所述支撑内筒的内侧面与微通道旋流件的外侧面进行转动连接；

所述支撑外筒的顶端与锥形筒的底端固定连接，所述锥形筒的顶端与支撑内筒的外侧面固定连接；所述锥形筒呈上细下粗的结构设置；

所述支撑外筒的外侧面顶部通过若干沿圆周方向均匀布置的支撑杆与分离器壳体的内侧面固定连接。

优选的，所述支撑内筒位于导向筒的径向外端，所述支撑内筒的底端低于导向筒的顶端。

优选的，所述微通道旋流件上部的转动轴上沿沿圆周方向均匀设置若干叶片。

优选的，所述油罐内设置有用来检测上部气腔内压力的压力传感器；

所述引射管上设置电磁阀；

所述压力传感器与控制器相连，所述控制器与电磁阀进行电连接。

本发明的有益效果是：

(1)本发明储罐VOCs中重烃回收系统通过换热器、微通道旋流分离器的设置，能够将引射出气体中的重烃进行分离回收，从而降低油罐中油品的损耗；同时本申请换热器中的冷源直接通过涡流管分解厂区的加热炉燃料气获得，取材方便；而涡流管分解出的高温气流输送至加热炉作为燃料气使用，温度的提高能够保证燃烧的充分，从而提高了燃料气的利用率。

(2)本发明中采用引射器对油罐中的气体进行引射，其中引射器采用厂区原有的加热炉燃料气作为高能高速流，不需要额外的外部能源，降低能耗；同时引射器体积小、价格低，降低了设备的占地面积以及投入成本。

(3)本发明中微通道旋流分离器的结构设置，在入口处的分离器壳体内进行了重烃大液滴与气体的一次分离，在微通道旋流件的微通道内进行了重烃小液滴与气体的二次分离，因此能够实现重烃液滴与气体的深度分离。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明储罐VOCs中重烃回收系统的流程立体图；

图2是本发明中微通道旋流分离器的外部结构示意图；

图3是本发明中微通道旋流分离器的剖面结构示意图；

图4是本发明中微通道旋流分离器的内部结构示意图；

图5是图4中A的局部放大图；

其中，

01-油罐；

1-引射器；2-换热器；

3-微通道旋流分离器，301-分离器壳体，302-切向入口，303-微通道旋流件，304-微通道，305-转动轴，306-电机，307-导向筒，308-锥形导流筒，309-环形集液板，310-液相切向出口，311-气相出口，312-叶片，313-支撑内筒，314-支撑外筒，315-锥形筒，316-支撑杆；

4-加热炉燃料气管；5-重烃回收管线；6-气体输送管；7-引射管，701-电磁阀；8-涡流管，801-冷源供给管，802-冷源循环管。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“底”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，一种储罐VOCs中重烃回收系统，包括

用来引射油罐01上部气体的引射器1；

用来将引射器1出口的气体进行换热降温以使重烃凝结的换热器2；

用来将经换热器2换热降温之后气体中的重烃液体分离出来的微通道旋流分离器3；

所述引射器1的工作流体入口与加热炉燃料气管4相连，即本申请引射器1的高速高能流采用厂区原有的加热炉燃料气，所述引射器1的引射流体入口与油罐01内的上部气腔通过引射管7相连通；

所述引射器1的混合流体出口与换热器2的热源介质入口相连；所述换热器2的热源介质出口与微通道旋流分离器3的切向入口302相连；所述换热器2的冷源介质入口通过冷源供给管801与涡流管8的冷流出口相连，所述换热器2的冷源介质出口通过冷源循环管802与涡流管8的入口相连；所述涡流管8的入口与加热炉燃料气管4相连，所述涡流管8的热流出口与气体输送管6相连通；因此，本申请中，涡流管8将厂区原有的加热炉燃料气分解为低温气流和高温气流，其中低温气流通过冷源供给管801输送至换热器2作为冷源使用，吸收VOCs气体热量之后的低温气流通过冷源循环管802重新输送回涡流管8的入口，实现循环使用；而高温气流则通过气体输送管6输送至厂区内的加热炉内作为燃料气使用。一方面，本申请换热器2中的冷源直接通过涡流管8分解厂区的加热炉燃料气获得，取材方便；另一方面，涡流管8分解出的高温气流输送至加热炉作为燃料气使用，温度的提高能够保证燃烧的充分，从而提高了燃料气的利用率。

所述微通道旋流分离器3的液相切向出口310与重烃回收管线5相连，所述微通道旋流分离器3的气相出口311通过气体输送管6与加热炉的燃料气入口相连。

在气体输送管6内，涡流管8分解出的高温气流与微通道旋流分离器3分离出的气体混合，高温气流的加入增加了气体的温度，即增加了作为加热炉燃料气的气体的温度，温度的提高能够保证燃烧的充分，从而提高了燃料气的利用率。

优选的，如图2-5，所述微通道旋流分离器3包括呈立式结构的分离器壳体301，所述分离器壳体301的侧面上部设置切向入口302；

所述切向入口302下部的分离器壳体301内设置有呈柱状结构的微通道旋流件303，所述微通道旋流件303上均匀设置有若干上下贯通的沿分离器壳体301轴线方向延伸的微通道304；所述微通道旋流件303的中部同轴固定设置转动轴305，所述转动轴305的顶端穿过分离器壳体301的顶壁之后与电机306的输出轴固定连接，所述转动轴305与分离器壳体301的顶壁进行转动连接；具体地，所述电机306通过电机支架固定设置在分离器壳体301的顶部；

所述微通道旋流件303下方设置沿竖直方向延伸的导向筒307，所述导向筒307的底端同轴固定设置上细下粗的锥形导流筒308，所述锥形导流筒308的底端与环形集液板309的内侧面固定连接，所述环形集液板309的外侧面与分离器壳体301的内壁面固定连接；

所述环形集液板309的一侧与液相切向出口310相连；

所述分离器壳体301的底部设置气相出口311。

优选的，如图5所示，所述微通道304的横截面呈圆形结构。

优选的，所述转动轴305与分离器壳体301的顶壁通过轴承进行转动连接。

优选的，所述分离器壳体301、微通道旋流件303、导向筒307同轴设置。

优选的，所述微通道旋流件303的外侧面上设置支撑筒组件，所述支撑筒组件包括同轴设置的支撑内筒313、支撑外筒314；

所述支撑内筒313的内侧面与微通道旋流件303的外侧面进行转动连接；

所述支撑外筒314的顶端与锥形筒315的底端固定连接，所述锥形筒315的顶端与支撑内筒313的外侧面固定连接；所述锥形筒315呈上细下粗的结构设置；

所述支撑外筒314的外侧面顶部通过若干沿圆周方向均匀布置的支撑杆316与分离器壳体301的内侧面固定连接。

优选的，所述支撑内筒313位于导向筒307的径向外端，所述支撑内筒313的底端低于导向筒307的顶端，即导向筒307顶端位于支撑内筒313内侧，这样便于气体进入到导向筒307内往下流动。

优选的，所述微通道旋流件303上部的转动轴305上沿沿圆周方向均匀设置若干叶片312。叶片312跟随转动轴305转动，维持气体的旋流状态，使其充分进入微通道旋流件303内，进行进一步分离。

优选的，所述油罐01内设置有用来检测上部气腔内压力的压力传感器；

所述引射管7上设置电磁阀701；

所述压力传感器与控制器相连，所述控制器与电磁阀701进行电连接。

在引射器1引射油罐01内气体的过程中，压力传感器检测油罐01内的气压，当气压低于设定值时，控制器控制电磁阀701关闭，防止将油罐抽瘪。

具体地，本系统中相应管线上设置有用来提供动力的压缩机，以实现系统中气体的正常输送，例如引射器1的入口管线上、涡流管8的入口管线上设置压缩机；其中气体管线上压缩机的设置为现有技术，根据实际情况具体设置，在此不再赘述压缩机的具体设置位置、数量。

一种储罐VOCs中重烃回收系统，其具体实施方式如下：

利用厂区原有的加热炉燃料气作为高速高能流引射油罐01内部的气体，之后混合气体进入到换热器2内；在换热器2内，混合气体与涡流管8分解出的低温气流进行换热而温度降低，使引射出的重烃气体凝结成液滴，之后含有重烃液滴的混合气体进入到微通道旋流分离器3内。

含有重烃液滴的混合气体沿切向入口302进入到分离器壳体301内，在切向初速度以及叶片312的转动作用下，在微通道旋流件303的上部区域形成旋流；在离心力的作用下，粒径较大的液滴旋流至外围，沿分离器壳体301的内侧壁向下旋流直至落至环形集液板309上由液相切向出口310排出；粒径较小的液滴一部分旋流落至锥形筒315上，之后沿锥形筒315、支撑外筒314下落至环形集液板309上由液相切向出口310排出；粒径较小的液滴另一部分跟随气体旋流进入各个微通道304内，在微通道304内，液滴在离心作用下甩到微通道304的内壁面上并聚结形成薄膜，在微通道304的底端，薄膜被分解成大液滴沿支撑内筒313的内壁面、锥形导流筒308落至环形集液板309上由液相切向出口310排出；而由微通道304底端分离出的气体则在导向筒307的导向以及气压作用下向下运动直至由气相出口311排出，其中分离器壳体301下部的直径逐渐减小，分离出的气体其速度随着分离器壳体301半径的减小而逐渐增大。本申请中微通道旋流分离器3的结构设置，在入口处的分离器壳体301内进行了重烃大液滴与气体的一次分离，在微通道旋流件303的微通道304内进行了重烃小液滴与气体的二次分离，因此能够实现重烃液滴与气体的深度分离。

由液相切向入口310排出的重烃液滴经重烃回收管线5进行回收，由气相出口311排出的气体在气体输送管6内与涡流管8分解出的高温气流混合之后输送至厂区的加热炉内，高温气流的加入增加了气体的温度，即增加了作为加热炉燃料气的气体的温度，温度的提高能够保证燃烧的充分，从而提高了燃料气的利用率。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种储罐VOCs中重烃回收系统，其特征是，包括

用来引射油罐上部气体的引射器；

用来将引射器出口的气体进行换热降温以使重烃凝结的换热器；

用来将经换热器换热降温之后气体中的重烃液体分离出来的微通道旋流分离器；

所述引射器的工作流体入口与加热炉燃料气管相连，所述引射器的引射流体入口与油罐内的上部气腔通过引射管相连通；

所述引射器的混合流体出口与换热器的热源介质入口相连；所述换热器的热源介质出口与微通道旋流分离器的切向入口相连；所述换热器的冷源介质入口通过冷源供给管与涡流管的冷流出口相连，所述换热器的冷源介质出口通过冷源循环管与涡流管的入口相连；所述涡流管的入口与加热炉燃料气管相连，所述涡流管的热流出口与气体输送管相连通；

所述微通道旋流分离器的液相切向出口与重烃回收管线相连，所述微通道旋流分离器的气相出口通过气体输送管与加热炉的燃料气入口相连。

2.如权利要求1所述的储罐VOCs中重烃回收系统，其特征是，所述微通道旋流分离器包括呈立式结构的分离器壳体，所述分离器壳体的侧面上部设置切向入口；

所述切向入口下部的分离器壳体内设置有呈柱状结构的微通道旋流件，所述微通道旋流件上均匀设置有若干上下贯通的沿分离器壳体轴线方向延伸的微通道；所述微通道旋流件的中部同轴固定设置转动轴，所述转动轴的顶端穿过分离器壳体的顶壁之后与电机的输出轴固定连接，所述转动轴与分离器壳体的顶壁进行转动连接；

所述微通道旋流件下方设置沿竖直方向延伸的导向筒，所述导向筒的底端同轴固定设置上细下粗的锥形导流筒，所述锥形导流筒的底端与环形集液板的内侧面固定连接，所述环形集液板的外侧面与分离器壳体的内壁面固定连接；

所述环形集液板的一侧与液相切向出口相连；

所述分离器壳体的底部设置气相出口。

3.如权利要求2所述的储罐VOCs中重烃回收系统，其特征是，所述微通道的横截面呈圆形结构。

4.如权利要求2所述的储罐VOCs中重烃回收系统，其特征是，所述转动轴与分离器壳体的顶壁通过轴承进行转动连接。

5.如权利要求2所述的储罐VOCs中重烃回收系统，其特征是，所述分离器壳体、微通道旋流件、导向筒同轴设置。

6.如权利要求2所述的储罐VOCs中重烃回收系统，其特征是，所述微通道旋流件的外侧面上设置支撑筒组件，所述支撑筒组件包括同轴设置的支撑内筒、支撑外筒；

所述支撑内筒的内侧面与微通道旋流件的外侧面进行转动连接；

所述支撑外筒的顶端与锥形筒的底端固定连接，所述锥形筒的顶端与支撑内筒的外侧面固定连接；所述锥形筒呈上细下粗的结构设置；

所述支撑外筒的外侧面顶部通过若干沿圆周方向均匀布置的支撑杆与分离器壳体的内侧面固定连接。

7.如权利要求6所述的储罐VOCs中重烃回收系统，其特征是，所述支撑内筒位于导向筒的径向外端，所述支撑内筒的底端低于导向筒的顶端。

8.如权利要求2所述的储罐VOCs中重烃回收系统，其特征是，所述微通道旋流件上部的转动轴上沿沿圆周方向均匀设置若干叶片。

9.如权利要求1所述的储罐VOCs中重烃回收系统，其特征是，所述油罐内设置有用来检测上部气腔内压力的压力传感器；

所述引射管上设置电磁阀；

所述压力传感器与控制器相连，所述控制器与电磁阀进行电连接。

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