CN114955287A - 一种挥发性有机物收集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挥发性有机物收集系统，属于油田VOCs废气收集技术领域；在储罐的罐顶设有第一压力变送器，储罐的气相管线依次与第二切断阀、第一气液分离器、抽气设备、第二气液分离器和伴生气系统相连；第一压力变送器与控制器的输入端相连，控制器的输出端与第二切断阀和抽气设备相连；当第一压力变送器检测的储罐压力达到启动设定值时，控制器开启第二切断阀且启动抽气设备，将储罐内的挥发性有机物收集至伴生气系统中；当第一压力变送器检测的储罐压力降低至停止设定值时，控制器断开第二切断阀且停止抽气设备。本发明实现了挥发性有机物收集系统及时启停，可解决现有固定顶储罐的罐顶挥发气无组织排放所造成的安全、环保隐患问题。

Description

一种挥发性有机物收集系统

技术领域

本发明属于油田VOCs废气收集技术领域，涉及一种挥发性有机物收集系统，具体涉及一种在储罐顶部设置压力变送器的挥发性有机物收集系统。

背景技术

随着《挥发性有机物无组织排放标准》的发布，各油田大部分已建储罐均采用固定顶储罐，大多处于标准要求治理的范围内。目前，油田大部分站场都没有进行治理，储罐的罐顶挥发气直接排入大气；其既污染环境，又造成了资源的浪费。

目前，油田通常采用大罐抽气技术来实现挥发性有机物的收集，但其存在以下问题：

1、大罐抽气装置的压力检测设置在装置进口汇管，经常出现装置启动不及时或未启动，罐顶挥发气自呼吸阀呼出，造成环境污染和资源浪费；

2、大罐抽气装置的回收气通常进入站场已建气系统，此过程中无法判断固定顶储罐的呼吸阀是否失效、是否有空气进入燃气系统，存在较大的安全隐患。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种在储罐顶部设置压力变送器的挥发性有机物收集系统，用于解决固定顶储罐的罐顶挥发气无组织排放所造成的安全、环保隐患问题。

本发明公开了一种挥发性有机物收集系统，包括：至少一个储罐；

所述储罐的罐顶设有第一压力变送器且引出气相管线，所有所述储罐的气相管线经收集管路汇集后依次与第二切断阀、第一气液分离器、抽气设备、第二气液分离器和伴生气系统相连；

所述第一压力变送器与控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与所述第二切断阀和抽气设备相连；当所述第一压力变送器检测的储罐压力达到启动设定值时，所述控制器开启所述第二切断阀且启动所述抽气设备，将所述储罐内的挥发性有机物收集至所述伴生气系统中；当所述第一压力变送器检测的储罐压力降低至停止设定值时，所述控制器断开所述第二切断阀且停止所述抽气设备。

作为本发明的进一步改进，每个所述储罐的气相管线上设有第一阻火器和第一切断阀。

作为本发明的进一步改进，所述第一压力变送器采用三取二或四取三的联锁结构；

当设定数量的所述第一压力变送器检测的储罐压力达到启动设定值或降低至停止设定值时，所述控制器开启或断开所述第二切断阀且启动或停止所述抽气设备。

作为本发明的进一步改进，所述第二气液分离器和伴生气系统之间的管路与所述第二切断阀和第一气液分离器的管路上设有补气管路，所述补气管路上设有第一控制阀，所述控制器的输出端与所述第一控制阀相连；

当设定数量的所述第一压力变送器检测的储罐压力低于补气设定值时，所述控制器开启所述第一控制阀和第二切断阀，所述伴生气系统向所述储罐内补气；当设定数量的所述第一压力变送器检测的储罐压力高于补气设定值时，所述控制器断开所述第一控制阀和第二切断阀。

作为本发明的进一步改进，所述第二切断阀与第一气液分离器之间的管路上设有第二阻火器和第二压力变送器，所述第二压力变送器与所述控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与报警装置相连；

当所述第一压力变送器与第二压力变送器检测到的压力差高于压降设定值时，所述控制器启动所述报警装置，发出报警信号。

作为本发明的进一步改进，所述第二切断阀与第一气液分离器之间的管路上设有氧传感器，所述氧传感器与所述控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与报警装置相连；

当所述氧传感器检测的氧含量达到第一高报警设定值时，所述控制器启动所述报警装置，发出报警信号；

当所述氧传感器检测的氧含量达到第二高报警设定值时，所述控制器启动所述报警装置、发出报警信号，断开所述第二切断阀且停止所述抽气设备；其中，所述第二高报警设定值大于所述第一高报警设定值。

作为本发明的进一步改进，所述抽气设备的出入口分别设有温度传感器，所述温度传感器与所述控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与报警装置相连；

当出口的温度传感器检测的温度达到高报警设定值或者当出入口的温度传感器检测到的温度差达到高报警设定值，所述控制器启动所述报警装置、发出报警信号，断开所述第二切断阀且停止所述抽气设备。

作为本发明的进一步改进，所述第二气液分离器与所述伴生气系统之间的管路上设有第三压力变送器，所述第三压力变送器与所述控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与报警装置相连；

当所述第三压力变送器检测的压力达到第三高报警设定值时，所述控制器启动所述报警装置，发出报警信号；

当所述第三压力变送器检测的压力达到第四高报警设定值时，所述控制器启动所述报警装置、发出报警信号，断开所述第二切断阀且停止所述抽气设备；其中，所述第四高报警设定值大于所述第三高报警设定值。

作为本发明的进一步改进，所述第二气液分离器与所述伴生气系统之间的管路上设有流量传感器，所述流量传感器与所述控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与报警装置相连；

当所述流量传感器检测的流量达到第五高报警设定值时，所述控制器启动所述报警装置，发出报警信号；

当所述流量传感器检测的流量达到第六高报警设定值时，所述控制器启动所述报警装置、发出报警信号，断开所述第二切断阀且停止所述抽气设备；其中，所述第六高报警设定值大于所述第五高报警设定值。

作为本发明的进一步改进，所述第一气液分离器和第二气液分离器上均设有液位传感器，所述第一气液分离器和第二气液分离器的污油出口均通过污油管路连接污油回收系统，所述污油管路上设有第二控制阀和增压泵；所述液位传感器与所述控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与所述第二控制阀、增压泵和报警装置相连；

当所述液位传感器检测到所述第一气液分离器或第二气液分离器的液位升高达到液位设定值时，所述控制器开启所述第二控制阀且启动所述增压泵，将所述第一气液分离器或第二气液分离器中的污油收集至所述污油回收系统中；

当所述液位传感器检测到所述第一气液分离器或第二气液分离器的液位降低至液位设定值时，所述控制器断开所述第二控制阀且停止所述增压泵；

当所述液位传感器检测到所述第一气液分离器或第二气液分离器的液位达到液位报警设定值时，所述控制器启动所述报警装置、发出报警信号，断开所述第二切断阀且停止所述抽气设备。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明采用罐顶取压并设置压力变送器，实现了挥发性有机物收集系统及时启停，避免了由于压缩机吸入管线安装阻火器等造成压损过大，进一步导致储罐挥发气通过呼吸阀进入大气的环保问题；本发明降低了由于补气不及时或呼吸阀失效等造成回收气含空气，再经挥发性有机物收集系统回收至系统所造成安全风险。

附图说明

图1为本发明实施例1公开的挥发性有机物收集系统的结构示意图；

图2为本发明实施例2公开的挥发性有机物收集系统的结构示意图；

图3为本发明一种实施例公开的控制框架图。

图中：

1、储罐区；11、储罐；12、第一压力变送器；13、第一阻火器；14、第一切断阀；

2、收集管路；

3、收集区；31、第二切断阀；32、第二阻火器；33、氧传感器；34、第二压力变送器；35、第一气液分离器；36、液位传感器；37、安全阀；38、闸阀；39、压缩机；310、温度传感器；311、第二气液分离器；312、第三压力变送器；313、流量传感器；314、补气管路；315、第一控制阀；316、污油管路；317、第二控制阀；318、增压泵；319、止回阀；320、报警装置；

4、伴生气系统；

5、污油回收系统；

6、控制器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

实施例1：

如图1所示，本发明提供一种在储罐顶部设置压力变送器的挥发性有机物收集系统，包括：储罐区1、收集管路2、收集区3、已建的伴生气系统4和已建的污油回收系统5；其中，

本发明的储罐区1内设有至少一个储罐11，如图1所示的两个储罐11以及如图2所示的一个储罐11，储罐11优选为固定顶储罐；本发明在储罐11的罐顶设有第一压力变送器12且引出气相管线，具体为：在储罐11的罐顶透光孔的法兰盖上开孔，安装第一压力变送器12并引出气相管线，在气相管线上安装第一阻火器13和第一切断阀14，并将所有储罐11的气相管线经收集管路2汇集后进入收集区3；其中，多个气相管线并联接入收集管路2的一端且收集管路2的另一端进入收集区3；基于此，本发明可避免挥发性有机物在收集过程中因火灾爆炸等安全事故在储罐间互相影响的发生，同时避免了针对每座储罐产生的挥发废气进行单独收集而增加的经济成本。

本发明的收集区3包括：第二切断阀31、第二阻火器32、氧传感器33、第二压力变送器34、第一气液分离器35、液位传感器36、安全阀37、闸阀38、抽气设备、温度传感器310、第二气液分离器311、第三压力变送器312、流量传感器313、补气管路314、第一控制阀315、污油管路316、第二控制阀317、增压泵318和止回阀319，下述以压缩机39作为抽气设备的一种进行说明；其中，经收集管路汇集后的挥发性有机物在管路中依次经过第二切断阀31、第二阻火器32、氧传感器33、第二压力变送器34、第一气液分离器35、压缩机39、第二气液分离器311、第三压力变送器312、流量传感器313后，进入伴生气系统4中。本发明在第一气液分离器35或第二气液分离器311上设有就地及远传的液位传感器36，第一气液分离器35或第二气液分离器311的溢气口的管路上安装有闸阀38和安全阀37；在压缩机39的进气口与出气口处均安装有温度传感器310，用于检测进气口和出气口的温度；如图1所示，本发明在压缩机39的进出口之间设有安装有闸阀38和安全阀37的旁路；本发明在流量传感器313和伴生气系统4之间的管路与第二压力变送器34和第一气液分离器35的管路上设有补气管路314，补气管路314上设有第一控制阀315；在第一气液分离器35或第二气液分离器311的污油出口通过污油管路316连接污油回收系统5，污油管路316上设有第二控制阀317、增压泵318和止回阀319。

进一步，第二切断阀31、第二阻火器32的设置可以避免在收集区3发生火灾或爆炸事故时向储罐区的收集管路2蔓延。

进一步，至少二座储罐11的气相在通过收集管路2的汇管连通后，还可以实现一座储罐进行收油作业、另一座储罐进行发油作业时至少二座储罐气相自平衡，以避免挥发气的直接外排而污染环境，同时可减少挥发性有机物收集系统的运行时长和第一控制阀315的动作，节省运行成本。

如图3所示，在上述构建的收集系统的基础上，为实现自动控制，本发明增设了控制器6；具体为：

控制器6的输入端与第一压力变送器12、氧传感器33、第二压力变送器34、液位传感器36、温度传感器310、第三压力变送器312、流量传感器313相连，控制器6的输出端与第二切断阀31、压缩机39、第一控制阀315、第二控制阀317、增压泵318和报警装置320相连；其中，上述采集端与被控端可根据需求选择与控制器连接或解除连接，解决连接后其自动控制部分更换人工控制。

进一步，控制器采用PLC自动编程控制，实现远程监控，具有自动化程度高、性能可靠，良好扩展性能，并配置触摸屏对系统实时监控及调整，能集中控制设备所有功能。PLC系统控制机柜主要用于PLC系统的安装，系统机柜应符合ExdIIBT4/IP65防爆/防护等级，进出线处应封严，隔绝可燃气体进入。变送器等仪表设备均采用ExdIIBT4/IP65的防爆/防护等级。仪表耐压等级、工作温度等各项技术参数数据应满足工艺参数要求，仪表与被测介质接触的元件材质须适应被测介质的抗腐蚀要求。PLC机柜内安装防电涌保护器，以避免雷电感应的高压窜入，造成设备损坏。PLC系统采用220V AC 50Hz的电源供电。仪表及控制系统接地采用联合接地方式，仪表系统的接地连接电阻不大于1Ω，接地电阻不大于4Ω。橇内仪表、电缆屏蔽层、电缆备用芯等均须按要求接地。各接地体之间作等电位连接。系统内仪表信号电缆选择耐高温铜芯屏蔽铠装控制电缆。

基于上述连接关系，本发明的控制原理包括：

1、当第一压力变送器12检测的储罐压力达到启动设定值时，控制器6开启第二切断阀31且启动压缩机39，将储罐11内的挥发性有机物收集至伴生气系统4中；进一步，本发明当并联有多个储罐11时，第一切断阀14也可连接在控制器6的输出端上；此时，当其中一个储罐的压力达到启动设定值时，控制器6打开第二切断阀31和对应的第一切断阀14，实现各储罐11各独立工作；进一步，第一压力变送器12可采用三取二或四取三的联锁结构，当设定数量的第一压力变送器检测储罐压力达到设定值时，自动联锁开启或停止挥发性有机物收集系统的压缩机36，实现对储罐(固定顶储罐)11内挥发性有机物的收集；例如，当第一压力变送器12采用三取二的联锁结构时，当至少有两个第一压力变送器12检测储罐压力达到设定值时，控制器控制自动联锁开启压缩机36，实现对储罐11内挥发性有机物的收集；当小于两个第一压力变送器12检测储罐压力达到设定值时，控制器自动联锁停止压缩机36，停止对储罐11内挥发性有机物的收集。另一种联锁判断方式为：在检测到第一压力变送器12压力升高达到启动设定值时，控制器进行启停判断，当压力信号符合设定值时，第二切断阀开启，压缩机启动，将挥发性有机物收集至已建伴生气系统；

2、当第一压力变送器12检测的储罐压力降低至停止设定值时，控制器6断开第二切断阀31且停止压缩机39；一种联锁判断方式为：在检测到有第一压力变送器12压力降低达到停止设定值时，PLC系统进行启停判断，当压力信号符合设定值时，压缩机39关闭，第二切断阀31关闭。

3、当设定数量的第一压力变送器12检测的储罐压力低于补气设定值时，控制器6开启第一控制阀315和第二切断阀31，伴生气系统4向储罐11内补气。

4、当设定数量的第一压力变送器12检测的储罐压力高于补气停止设定值时，控制器6断开第一控制阀315和第二切断阀31。

5、当第一压力变送器12与第二压力变送器34检测到的压力差高于压降设定值时，控制器判断阻火器压降过高，此时启动报警装置320，发出报警信号。

6、当氧传感器33或氧含量分析仪检测的氧含量达到第一高报警设定值时，控制器6启动报警装置320，发出报警信号；当氧传感器33检测的氧含量达到第二高报警设定值时，控制器6启动报警装置320、发出报警信号，断开第二切断阀31且停止压缩机39；其中，第二高报警设定值大于第一高报警设定值。

7、当出口的温度传感器310检测的温度达到高报警设定值或者当出入口的温度传感器310检测到的温度差达到高报警设定值，控制器6启动报警装置320、发出报警信号，断开第二切断阀31且停止压缩机39。

8、当第三压力变送器312检测的压力达到第三高报警设定值时，控制器6启动报警装置320，发出报警信号；当第三压力变送器312检测的压力达到第四高报警设定值时，控制器6启动报警装置320、发出报警信号，断开第二切断阀31且停止压缩机39；其中，第四高报警设定值大于第三高报警设定值。

9、当流量传感器313检测的流量达到第五高报警设定值时，控制器6启动报警装置320，发出报警信号；当流量传感器313检测的流量达到第六高报警设定值时，控制器6启动报警装置320、发出报警信号，断开第二切断阀31且停止压缩机39；其中，第六高报警设定值大于第五高报警设定值。

10、当液位传感器36检测到第一气液分离器35或第二气液分离器311的液位升高达到液位设定值时，控制器6开启第二控制阀317且启动增压泵318，将第一气液分离器35或第二气液分离器311中的污油收集至污油回收系统5中。

11、当液位传感器36检测到第一气液分离器35或第二气液分离器311的液位降低至液位设定值时，控制器6断开第二控制阀317且停止增压泵318。

12、当液位传感器36检测到第一气液分离器35或第二气液分离器311的液位达到液位报警设定值时，控制器6启动报警装置320、发出报警信号，断开第二切断阀31且停止压缩机39。

实施例2：

如图2所示，储罐区1只有一座储罐11，一条收集管路2直接与收集区3连通，控制原理与上述基本一致，不再重复。

本发明的优点为：

本发明采用罐顶取压并设置压力变送器，实现了挥发性有机物收集系统及时启停，避免了由于压缩机吸入管线安装阻火器等造成压损过大，进一步导致储罐挥发气通过呼吸阀进入大气的环保问题；

本发明降低了由于补气不及时或呼吸阀失效等造成回收气含空气，再经挥发性有机物收集系统回收至系统所造成安全风险。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种挥发性有机物收集系统，其特征在于，包括：至少一个储罐；

所述储罐的罐顶设有第一压力变送器且引出气相管线，所有所述储罐的气相管线经收集管路汇集后依次与第二切断阀、第一气液分离器、抽气设备、第二气液分离器和伴生气系统相连；

所述第一压力变送器与控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与所述第二切断阀和抽气设备相连；当所述第一压力变送器检测的储罐压力达到启动设定值时，所述控制器开启所述第二切断阀且启动所述抽气设备，将所述储罐内的挥发性有机物收集至所述伴生气系统中；当所述第一压力变送器检测的储罐压力降低至停止设定值时，所述控制器断开所述第二切断阀且停止所述抽气设备。

2.如权利要求1所述的挥发性有机物收集系统，其特征在于，每个所述储罐的气相管线上设有第一阻火器和第一切断阀。

3.如权利要求1所述的挥发性有机物收集系统，其特征在于，所述第一压力变送器采用三取二或四取三的联锁结构；

当设定数量的所述第一压力变送器检测的储罐压力达到启动设定值或降低至停止设定值时，所述控制器开启或断开所述第二切断阀且启动或停止所述抽气设备。

4.如权利要求3所述的挥发性有机物收集系统，其特征在于，所述第二气液分离器和伴生气系统之间的管路与所述第二切断阀和第一气液分离器的管路上设有补气管路，所述补气管路上设有第一控制阀，所述控制器的输出端与所述第一控制阀相连；

当设定数量的所述第一压力变送器检测的储罐压力低于补气设定值时，所述控制器开启所述第一控制阀和第二切断阀，所述伴生气系统向所述储罐内补气；当设定数量的所述第一压力变送器检测的储罐压力高于补气设定值时，所述控制器断开所述第一控制阀和第二切断阀。

5.如权利要求1所述的挥发性有机物收集系统，其特征在于，所述第二切断阀与第一气液分离器之间的管路上设有第二阻火器和第二压力变送器，所述第二压力变送器与所述控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与报警装置相连；

当所述第一压力变送器与第二压力变送器检测到的压力差高于压降设定值时，所述控制器启动所述报警装置，发出报警信号。

6.如权利要求1所述的挥发性有机物收集系统，其特征在于，所述第二切断阀与第一气液分离器之间的管路上设有氧传感器，所述氧传感器与所述控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与报警装置相连；

当所述氧传感器检测的氧含量达到第一高报警设定值时，所述控制器启动所述报警装置，发出报警信号；

当所述氧传感器检测的氧含量达到第二高报警设定值时，所述控制器启动所述报警装置、发出报警信号，断开所述第二切断阀且停止所述抽气设备；其中，所述第二高报警设定值大于所述第一高报警设定值。

7.如权利要求1所述的挥发性有机物收集系统，其特征在于，所述抽气设备的出入口分别设有温度传感器，所述温度传感器与所述控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与报警装置相连；

当出口的温度传感器检测的温度达到高报警设定值或者当出入口的温度传感器检测到的温度差达到高报警设定值，所述控制器启动所述报警装置、发出报警信号，断开所述第二切断阀且停止所述抽气设备。

8.如权利要求1所述的挥发性有机物收集系统，其特征在于，所述第二气液分离器与所述伴生气系统之间的管路上设有第三压力变送器，所述第三压力变送器与所述控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与报警装置相连；

当所述第三压力变送器检测的压力达到第三高报警设定值时，所述控制器启动所述报警装置，发出报警信号；

当所述第三压力变送器检测的压力达到第四高报警设定值时，所述控制器启动所述报警装置、发出报警信号，断开所述第二切断阀且停止所述抽气设备；其中，所述第四高报警设定值大于所述第三高报警设定值。

9.如权利要求1所述的挥发性有机物收集系统，其特征在于，所述第二气液分离器与所述伴生气系统之间的管路上设有流量传感器，所述流量传感器与所述控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与报警装置相连；

当所述流量传感器检测的流量达到第五高报警设定值时，所述控制器启动所述报警装置，发出报警信号；

当所述流量传感器检测的流量达到第六高报警设定值时，所述控制器启动所述报警装置、发出报警信号，断开所述第二切断阀且停止所述抽气设备；其中，所述第六高报警设定值大于所述第五高报警设定值。

10.如权利要求1所述的挥发性有机物收集系统，其特征在于，所述第一气液分离器和第二气液分离器上均设有液位传感器，所述第一气液分离器和第二气液分离器的污油出口均通过污油管路连接污油回收系统，所述污油管路上设有第二控制阀和增压泵；所述液位传感器与所述控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与所述第二控制阀、增压泵和报警装置相连；

当所述液位传感器检测到所述第一气液分离器或第二气液分离器的液位升高达到液位设定值时，所述控制器开启所述第二控制阀且启动所述增压泵，将所述第一气液分离器或第二气液分离器中的污油收集至所述污油回收系统中；

当所述液位传感器检测到所述第一气液分离器或第二气液分离器的液位降低至液位设定值时，所述控制器断开所述第二控制阀且停止所述增压泵；

当所述液位传感器检测到所述第一气液分离器或第二气液分离器的液位达到液位报警设定值时，所述控制器启动所述报警装置、发出报警信号，断开所述第二切断阀且停止所述抽气设备。

Images