CN115301043A - 一种储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置及方法，该治理装置包括集气单元、预处理单元及变压吸附单元，预处理单元包括收集缓冲罐、引风机和缓冲罐，集气单元的出口与收集缓冲罐的入口连接，收集缓冲罐的出口与引风机的入口连接，引风机的出口与缓冲罐的入口连接，缓冲罐的出口连接变压吸附单元，变压吸附单元上设有氮气出口和燃料气出口，其中氮气出口连接氮气管网；燃料气出口处排出的燃料气输送至燃料气管网。通过上述技术方案，本发明不仅解决了挥发性有机物VOCs排放不达标的问题，同时充分回收了挥发有机物和氮气，并实现零排放，显著降低罐区新鲜氮气消耗；而且改造流程简单、具有一定的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于挥发性有机物VOCs治理技术领域，具体地涉及一种储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置及方法。
背景技术
挥发性有机物，英文名称为volatile organic compounds，简写为VOCs，在我国是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下蒸汽压大于或等于10Pa具有相应挥发性的全部有机化合物。
VOCs属于大气污染物，以空气为传播介质，通过呼吸系统和皮肤对人体产生毒害作用。现有对含挥发性有机物VOCs工业废气环保的治理方法中，吸附法是最经济和行之有效的大风量、低浓度含挥发性有机物VOCs工业废气环保治理和回收的方法。但是大风量、低浓度含挥发性有机物VOCs工业废气环保治理和有机物回收工况下，单一工艺吸附法的含挥发性有机物工业废气环保治理方法，存在适用性差、能耗高、溶剂变质严重等缺点，比如：蒸汽湿法解吸工艺，废水产量大，二次污染大；单纯依靠真空的解吸工艺，主要缺陷是吸附剂解吸率偏低，能耗较高，不易做到零排放，而且在高湿度环境下真空解吸效率下降严重；惰性气体保护工况的升温解吸+冷凝回收工艺，其主要缺陷是解吸升温温度较高，冷凝操作温度低、能耗大、回收有机物变质较为严重；而二次吸附浓缩工艺最大缺点是解吸行程长，溶剂变质严重。
发明内容
为了解决具有氮封的储罐挥发性有机物治理不达标的问题，本发明提供了一种储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置及方法。
本发明型所采用的技术方案如下：
一种储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置包括集气单元、预处理单元及变压吸附单元，所述预处理单元包括收集缓冲罐、引风机和缓冲罐，所述集气单元的出口通过挥发性有机物输入管路与收集缓冲罐的入口连接，收集缓冲罐的出口通过挥发性有机物输出管路与引风机的入口连接，引风机的出口与缓冲罐的入口连接，缓冲罐的出口连接变压吸附单元，变压吸附单元上设有氮气出口和燃料气出口，其中氮气出口连接氮气管网；燃料气出口处排出的燃料气输送至燃料气管网。
进一步地，所述集气单元包括第一储罐和氮封系统，所述第一储罐的顶部设有第一事故切断阀，第一储罐经第一事故切断阀与挥发性有机物输入管路连通；
所述氮封系统包括补氮阀、第一压力监测传感器和氮气输送管路，氮气输送管路的一端连接氮气管网，氮气输送管路的另一端经补氮阀与第一储罐顶部连接；所述第一压力监测传感器设置在第一储罐顶部并与补氮阀连接。具体地，补氮阀使第一储罐内压力稳定在一定范围内，当第一压力监测传感器监测到第一储罐压力低于某一设定值时，补氮阀开启，向第一储罐中补充氮气；当第一压力监测传感器监测到第一储罐压力高于某一设定值时，补氮阀关闭，停止补氮。
更进一步地，所述集气单元还包括第二储罐，第二储罐上设有第二事故切断阀，第二储罐经第二事故切断阀与挥发性有机物输入管路连通；所述第一事故切断阀所在管路和第二事故切断阀所在管路相连构成挥发性有机物收集汇管，所述挥发性有机物收集汇管与挥发性有机物输入管路连通；
所述氮气输送管路还与第二储罐连接。
优选地，所述挥发性有机物输入管路上连接有连锁控制阀和第二压力监测传感器，第二压力监测传感器与所述连锁控制阀相连，当第二压力监测传感器监测到挥发性有机物输入管路的压力高于压力预设值时，连锁控制阀开启，进行VOCs收集；当第二压力监测传感器监测到挥发性有机物输入管路的压力低于压力预设值时，连锁控制阀关闭，停止VOCs收集。
优选地，所述挥发性有机物输出管路上连接有第三压力监测传感器、浓度监测仪和自保切断阀，所述第三压力监测传感器、浓度监测仪、自保切断阀分别与所述引风机电连接；
当第三压力监测传感器监测收集缓冲罐压力达到预设值，且当浓度监测仪监测到收集缓冲罐罐顶出口处VOCs中氧含量在一定范围内时，引风机开启，自保切断阀开启，将收集缓冲罐内的VOCs输送至缓冲罐内；当压力监测传感器监测收集缓冲罐压力低于某一设定值时，或当浓度监测仪监测到收集缓冲罐罐顶出口处VOCs中氧含量达到设定爆炸浓度下限的25％时，自保切断阀关闭，引风机停止工作。
进一步地，所述变压吸附单元包括原料气压缩机、置换气压缩机，以及第一变压吸附塔和第二变压吸附塔，所述原料气压缩机的入口与缓冲罐的出口连接，原料气压缩机的出口与第一变压吸附塔的原料气入口连接，第一变压吸附塔顶部的废气出口与第二变压吸附塔的原料气入口连接，第二变压吸附塔的顶部设有氮气出口；第二变压吸附塔底部的出口通过第一连接管线与原料气压缩机的入口连通；第一变压吸附塔底部的出口通过第二连接管线与置换气压缩机的入口连通，置换气压缩机的置换气出口与第一变压吸附塔底部的置换气入口连接；置换气压缩机的顶部设有燃料气出口。
优选地，所述第一连接管线上连接有第一真空泵，第二连接管线上连接有第二真空泵。
该储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置还包括控制器；所述的控制器分别与引风机、补氮阀、第一压力监测传感器、第二压力监测传感器、第三压力监测传感器、浓度检测仪、第一事故切断阀、自保切断阀、连锁控制阀及第二事故切断阀电信号连接。
一种储罐区挥发性有机物VOCs的治理方法，具体为：
当第一压力监测传感器监测到第一储罐或第二储罐压力低于设定值时，补氮阀开启，通过向第一储罐或第二储罐中补充氮气使储罐压力不低于设定值；
当第二压力监测传感器监测到挥发性有机物输入管路的混合气来量压力大于设定压力值时，连锁控制阀开启，将储罐内的混合气释放至收集缓冲罐内，当收集缓冲罐的压力达到一定值后，触发控制器连锁开启引风机、开启自保切断阀，将混合气送至缓冲罐；
当第三压力监测传感器监测到收集缓冲罐压力低于预设值时，引风机停止工作；运行过程中浓度检测仪实时检测混合气爆炸浓度，当混合气浓度达到设定值爆炸浓度下限的25％时，触发控制器连锁关闭引风机和自保切断阀；
缓冲罐内混合气经原料压缩机增压到一定压力后，经原料压缩机出口的气液分离器分离所含的游离水和少量高碳烃冷凝液后进入第一变压吸附塔底部，气体中绝大部分C2以上烃类组份被吸附剂选择性吸附，弱吸附组分作为一段吸附废气则通过第一变压吸附塔的顶部排出后进入第二变压吸附塔，经第二变压吸附塔分离，二段吸附废气从第二变压吸附塔顶排放，提纯后的废气并入氮气管网并作为储罐氮封用气；第一变压吸附塔经逆放步骤后剩余的烃类组分通过第二真空泵抽空进一步完全解吸，并经置换气压缩机压缩升压后，一部分返回第一变压吸附塔作为置换气置换塔内烃类组份，一部分则从置换气压缩机的出气口排放至燃料气管网作为燃料；第二变压吸附塔经逆放步骤后剩余的烃类组分通过第一真空泵抽空进一步完全解吸，并送至原料压缩机入口，进一步进行变压吸附分离，提高氮气和燃料气纯度。
本发明的有益效果为：
1、挥发性有机物通过应用二级变压吸附分离后，储罐VOCs分离为燃料组份和高纯氮气，高纯氮气继续作为储罐补氮用气，燃料气作为燃料并入燃料管网，作为燃料使用。
2、收集缓冲罐为引风机的进口缓冲设施，确保引风机的平稳运行，缓冲罐为压缩机的缓冲设施，确保压缩机的平稳运行，缓冲罐不单指图示某一罐区的来气缓冲，亦可作为其他引风机来量的缓冲。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的设计方案和附图。
图1为储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置流程图。
附图标记说明：
1、第一储罐；2、引风机；3、缓冲罐；4、原料气压缩机；5、第一真空泵；6、第一变压吸附塔；7、第二变压吸附塔；8、第二真空泵；9、置换气压缩机；10、补氮阀；11、第一压力监测传感器；12、第二压力监测传感器；13、第三压力监测传感器；14、浓度检测仪；15、收集缓冲罐；16、第一事故切断阀；17、自保切断阀；18、第二储罐；19、连锁控制阀；20、第一事故切断阀；21、氮气出口；22、燃料气出口。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
第一实施方式
本实施方式涉及一种储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置，如图1所示，包括集气单元、预处理单元及变压吸附单元，所述预处理单元包括收集缓冲罐15、引风机2和缓冲罐3，集气单元的出口通过挥发性有机物输入管路与收集缓冲罐15的入口连接，收集缓冲罐15的出口通过挥发性有机物输出管路与引风机2的入口连接，引风机2的出口与缓冲罐3的入口连接，缓冲罐3的出口连接变压吸附单元，变压吸附单元上设有氮气出口21和燃料气出口22，其中氮气出口21连接氮气管网；燃料气出口22处排出的燃料气输送至燃料气管网。
进一步地，参照图1，集气单元包括第一储罐1和氮封系统，第一储罐1的顶部设有第一事故切断阀16，第一储罐1经第一事故切断阀16与挥发性有机物输入管路连通。更进一步地，氮封系统包括补氮阀10、第一压力监测传感器11和氮气输送管路，氮气输送管路的一端连接氮气管网，氮气输送管路的另一端经补氮阀10与第一储罐1顶部连接；所述第一压力监测传感器11设置在第一储罐1顶部并与补氮阀10连接。补氮阀10维持第一储罐1压力稳定，当第一压力监测传感器11监测到第一储罐1压力低于某一设定值时，补氮阀10开启，向第一储罐1中补充氮气；当第一压力监测传感器11监测到第一储罐1压力高于某一设定值时，补氮阀10关闭，停止补氮。
进一步地，集气单元还包括第二储罐18，第二储罐18上设有第二事故切断阀20，第二储罐18经第二事故切断阀20与挥发性有机物输入管路连通；第一事故切断阀16所在管路和第二事故切断阀20所在管路相连构成挥发性有机物收集汇管，所述挥发性有机物收集汇管与挥发性有机物输入管路连通。氮气输送管路还与第二储罐18连接，第二储罐18上亦设置有压力监测传感器、氮气输送管路和补氮阀，且此处第二储罐18上的氮气输送管路、补氮阀及压力监测传感器的连接方式、操作方式与第一储罐1上氮气输送管路、补氮阀10及第一压力监测传感器11相同。
在一个实施例中，当上述集气单元还包括与第二储罐并置的第三储罐时，在此应当理解，第三储罐上设置的多种结构(例如事故切断阀、压力监测传感器、氮气输送管路、补氮阀等)，而这些结构的位置、连接方式、操作方式均与第一储罐1、第二储罐18相同，因此并未在此对第三储罐的上述结构进行重复描述。
应当理解，当集气单元包括第三储罐时，氮气输送管线还与第三储罐连接，并且第三储罐的气体出口与第一储罐的气体出口以及第二储罐的气体出口相连构成挥发性有机物收集汇管。
应当理解挥发性有机物收集汇管以下所述实施例是非限制性的，并不对本发明构成任何限定。以下所述实施例可以和如上挥发性有机物收集汇管所述的各种实施方式以及未示出的各种实施方式相结合，从而产生本发明更多的实施挥发性有机物收集汇管方式。例如，如下将要描述的实施例中，集气单元包括第一储罐、第二储罐和第三储罐；在可选的实施例中，还可以包括第四储罐，甚至根据具体使用情况的更多储罐。本发明的集气单元包括若干储罐、氮封系统，其中第一储罐、第二储罐……可以代表石脑油储罐、苯储罐、混合二甲苯储罐、催化汽油储罐、成品汽油储罐、航煤储罐、氮封储罐等。
更进一步地，挥发性有机物输入管路上连接有连锁控制阀19和第二压力监测传感器12，第二压力监测传感器12与所述连锁控制阀19相连，当第二压力监测传感器12监测到挥发性有机物输入管路的压力高于压力预设值时，连锁控制阀19开启，进行VOCs收集；当第二压力监测传感器12监测到挥发性有机物输入管路的压力低于压力预设值时，连锁控制阀19关闭，停止VOCs收集。
为了确保混合气进变压吸附单元，不是爆炸性气体，确保变压吸附单元的安全运行及吸附剂不发生中毒，进一步地在挥发性有机物输出管路上连接有浓度监测仪14，所述浓度监测仪14用于监测分析收集缓冲罐15罐顶出口VOCs中氧含量。挥发性有机物输出管路上还连接有第三压力监测传感器13和自保切断阀17，第三压力监测传感器13、浓度监测仪14、自保切断阀17分别与引风机2连接；当浓度监测仪14监测来料组份达到设定爆炸浓度下限的25％时，自保切断阀17关闭，同时连锁停引风机，防止事故发生。正常情况下连锁自保阀处于开启状态。
具体地，在工作过程中，当第三压力监测传感器13监测收集缓冲罐15压力达到预设值，且当浓度监测仪14监测到收集缓冲罐15罐顶出口处VOCs中氧含量在一定范围内时，引风机2开启，自保切断阀17开启，将收集缓冲罐15内的VOCs输送至缓冲罐3内；当压力监测传感器13监测收集缓冲罐15压力低于某一设定值时，或当浓度监测仪14监测到收集缓冲罐15罐顶出口处VOCs中氧含量达到设定爆炸浓度下限的25％时，自保切断阀17关闭，引风机2停止工作。
进一步地，变压吸附单元包括原料气压缩机4、置换气压缩机9以及第一变压吸附塔6和第二变压吸附塔7，所述原料气压缩机4的入口与缓冲罐3的出口连接，原料气压缩机4的出口与第一变压吸附塔6的原料气入口连接，第一变压吸附塔6顶部的废气出口与第二变压吸附塔7的原料气入口连接，第二变压吸附塔7的顶部设有氮气出口21；第二变压吸附塔7底部的出口通过第一连接管路与原料气压缩机4的入口连通；第一变压吸附塔6底部的出口通过第二连接管路与置换气压缩机9的入口连通，置换气压缩机9的置换气出口与第一变压吸附塔6的底部连接；置换气压缩机9的顶部设有燃料气出口22。
需要进一步说明的是，第一变压吸附塔和第二变压吸附塔分别由至少二个装填有吸附剂的吸附塔构成，第一变压吸附塔中每个吸附塔依次循环经历吸附步骤、1次或者多次均压降步骤、置换步骤、1次或者多次均压降步骤、逆放步骤、抽空步骤、1次或者多次均压升压步骤和升压步骤的全部或者部分步骤(至少依次循环经历吸附、置换、抽空、升压四个步骤)，部分第一变压吸附塔的逆放气和抽空气即为吸附相产品，另一部分第一变压吸附塔的逆放气和抽空气经置换气压缩机9增压后作为第一变压吸附塔的置换气。第一变压吸附塔的置换废气和吸附废气作为第二变压吸附塔的原料气引入第二变压吸附塔。第二变压吸附塔中每个吸附塔依次循环经历吸附步骤、1次或者多次均压降步骤、逆放步骤、抽空步骤、1次或者多次均压升步骤和升压步骤的全部或者部分步骤(至少依次循环经历吸附、抽空、升压步骤)，值得一体的是，第二变压吸附塔的逆放气和抽空气增压后与第一变压吸附塔的原料气混合作为第一变压吸附塔的原料气引入第一变压吸附塔进一步回收吸附相组分，达到提高吸附相组分回收率的目的。
优选地，第一连接管线上连接有第一真空泵5，第二连接管线上连接有第二真空泵8。
使用时，将挥发性有机物根据储罐组布置(储罐储存物料相同或相近设计规划为一个罐组)通过管道收集进入收集缓冲罐15内，收集缓冲罐15压力到达设定值时，经爆炸浓度分析仪(即浓度监测仪14)分析合格后，连锁启动引风机2将VOCs输送至缓冲罐3内，后由原料气压缩机4增压到挥发性有机物输入管路0.8Mpa挥发性有机物输入管路，经原料气压缩机4出口的气液分离器(分离器为压缩机本体的一部分)分离所含的游离水和少量高碳烃冷凝液后进入第一变压吸附塔6(PSA-Ⅰ)底部，气体中绝大部分C2以上有效组份被吸附剂选择性吸附，弱吸附组分N2等吸附废气则通过床层从第一变压吸附塔6的顶部排出。在PSA-1系统中，每台吸附塔依次经吸附(A)、多级压力均衡降(EiD)、逆放(D)、置换(RP)、抽空(V)、多级压力均衡升(EiR)及最终升压(FR)等步骤。经吸附单元内专用吸附剂对VOCs进行吸附，根据吸附剂对各组份吸附能力的不同，烃类物质被吸附剂吸附，弱吸附组份氮气，因特殊组份，吸收剂无法吸附，从而将VOCs中烃类与氮气进行了分离。及吸附废气中氮气纯度获得提高。吸附单元逆放步骤解吸吸附剂中烃类组分，剩余的烃类组分通过抽空步骤进一步完全解吸，从逆放和抽空步骤获得的富含烃类组分的燃料气一部分经置换气压缩机9增压后返回变压吸附装置置换吸附单元内烃类，一部分去燃料气管网作为燃料。PSA-Ⅰ段出口的吸附废气进入第二变压吸附塔7(PSA-Ⅱ)，经过PSA-Ⅱ段进一步吸附其中的烃类组分以提高装置氮气的纯度。其中吸附分离得到的低浓度燃料气解析至压缩机入口，再进行增压吸附；分离后高纯度氮气(99.5％)先送至氮气储罐，缓冲后作为储罐区补氮的一部分。应用本治理装置后VOCs全部回收利用，实现VOCs的零排放。
第二实施方式
本实施方式涉及一种储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置，如图1所示，包括集气单元、预处理单元、变压吸附单元及控制器，其中集气单元包括氮封系统、第一储罐、第二储罐，预处理单元包括收集缓冲罐15、引风机2及缓冲罐3，变压吸附单元至少包括第一变压吸附塔6和第二变压吸附塔7；具体地，氮封系统包括补氮阀、第一压力监测传感器11和氮气输送管路，氮气输送管路经补氮阀分别与第一储罐1、第二储罐连接；第一压力监测传感器11设置在第一储罐1顶部并与补氮阀连接，补氮阀维持第一储罐或第二储罐内压力稳定，当第一压力监测传感器11监测到储罐压力低于500Pa时，补氮阀10开启，向储罐中补充氮气；当第一压力监测传感器11监测到储罐压力高于500Pa时，补氮阀10关闭，停止补氮。第一储罐1出口和第二储罐18出口相连后构成挥发性有机物收集汇管，挥发性有机物收集汇管与挥发性有机物输入管路入口连通，挥发性有机物输入管路的出口与收集缓冲罐15的底部入口连接，收集缓冲罐15的顶部出口与挥发性有机物输出管路的入口连接，挥发性有机物输出管路的出口与引风机2的入口连接，引风机2的出口与缓冲罐3的入口连接，缓冲罐3的出口连接原料气压缩机4的入口，原料气压缩机4的出口与第一变压吸附塔6的原料气入口连接，第一变压吸附塔6顶部的置换废气、吸附废气出口与第二变压吸附塔7的原料气入口连接，第二变压吸附塔7顶部的氮气出口22连接氮气输送管路；第二变压吸附塔7底部排出的逆放气、抽空气与第一变压吸附塔6的原料气混合后经原料气压缩机4增压后作为第一变压吸附塔6的原料气引入第一变压吸附塔进一步回收吸附相组分；第一变压吸附塔6底部的出口通过第二连接管线与置换气压缩机9的入口连通，置换气压缩机9的置换气出口与第一变压吸附塔6底部的置换气入口连接；置换气压缩机9的顶部设有燃料气出口。
值得一提的是，在本发明中收集缓冲罐15为引风机进口缓冲设施，确保引风机的平稳运行，缓冲罐3为压缩机的缓冲设施，确保压缩机的平稳运行，缓冲罐3不单指图示某一罐区的来气缓冲，可作为其他引风机来量的缓冲。
进一步地，挥发性有机物输入管路上连接有连锁控制阀19和第二压力监测传感器12，第二压力监测传感器12与所述连锁控制阀19相连，且第二压力监测传感器12和连锁控制阀19分别与控制器电连接，当第二压力监测传感器12监测到挥发性有机物输入管路的压力高于压力预设值时，控制器控制连锁控制阀19开启，进行VOCs收集；当第二压力监测传感器12监测到挥发性有机物输入管路的压力低于压力预设值时，控制器控制连锁控制阀19关闭，停止VOCs收集。
挥发性有机物输出管路上连接有第三压力监测传感器13、浓度监测仪14和自保切断阀17，第三压力监测传感器13、浓度监测仪14和自保切断阀17分别与控制器电连接，当第三压力监测传感器13监测收集缓冲罐15压力达到预设值，控制器控制引风机2运行；当第三压力监测传感器13监测收集缓冲罐15压力低于某一设定值时，控制器控制引风机2停止；运行过程中浓度检测仪实时检测混合气爆炸浓度，当混合气浓度达到设定值爆炸浓度下限的25％时，触发自保控制系统，连锁引风机2停机，连锁自保切断阀17关闭，防止爆炸性混合气进入变压吸附分离系统。
具体工作原理如下：
参照图1，储罐在正常运行过程中储罐压力维持在一定压力范围内，为防止储罐出现负压损坏储罐，当第一压力监测传感器11监测到第一储罐1压力低于设定值时，由控制器控制补氮阀10开启，通过向第一储罐1中补氮使储罐压力不低于设定值。及当第一储罐压力低于500Pa时，控制器控制补氮阀10开启，当储罐压力高于500Pa时，控制器控制补氮阀10关闭，使储罐压力不低于500Pa。当第二压力监测传感器12监测到第一储罐1和第二储罐18的混合气(氮气和VOCs形成的混合气或氮气与有机气体形成的混合气)来量压力大于设定压力1400Pa时，控制器控制连锁控制阀19(连锁控制阀19主要作用为隔离储罐与收集机构)开启，将储罐内VOCs和氮气混合气释放至收集缓冲罐15内，当收集缓冲罐15的压力达到一定值后(1400Pa)，触发控制系统连锁开启引风机2、开启自保切断阀17，将VOCs和氮气混合气送至缓冲罐3。当第三压力监测传感器13监测到集缓冲罐15压力低压1400Pa时，引风机2停止工作。运行过程中浓度检测仪实时检测混合气爆炸浓度，当混合气浓度达到设定值爆炸浓度下限的25％时，触发自保控制系统14，连锁引风机2停机，连锁自保切断阀17关闭。防止爆炸性混合气进入变压吸附分离系统。
缓冲罐3内VOCs和氮气混合气经原料压缩机4增压到0.8Mpa，经原料压缩机4出口的气液分离器(压缩机本体设备)分离所含的游离水和少量高碳烃冷凝液后进入第一变压吸附塔6底部，气体中绝大部分C2以上有效组份被吸附剂选择性吸附，弱吸附组分N2等一段吸附废气则通过第一变压吸附塔6的顶部排出后进入第二变压吸附塔7，经第二变压吸附塔7分离，二段吸附废气从第二变压吸附塔7顶排放，提纯后的废气(N2)并入氮气管网作为储罐氮封用气。在PSA吸附分离系统中，有多个吸附罐交替切换操作，每台吸附器依次经吸附(A)、多级压力均衡降(EiD)、逆放(D)、置换(RP)、抽空(V)、多级压力均衡升(EiR)及最终升压(FR)等步骤。逆放步骤解吸部分烃类组分，第一变压吸附塔6经逆放后剩余的烃类组分通过第二真空泵8抽空进一步完全解吸，并经置换气压缩机9压缩升压后一部分返回第一变压吸附塔6作为置换气置换吸附塔以提高燃料气中烃类组分含量和氮气的回收率，一部分去燃料气管网作为燃料。第二变压吸附塔7逆放后剩余的烃类组分通过第一真空泵5抽空进一步完全解吸，并送至原料压缩机4入口，进一步进行变压吸附分离，提高氮气和燃料气纯度。
需要说明的是，本发明实施例中术语“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正对地重要性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。
Claims (10)
1.一种储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置，其特征在于：包括集气单元、预处理单元及变压吸附单元，所述预处理单元包括收集缓冲罐(15)、引风机(2)和缓冲罐(3)，所述集气单元的出口通过挥发性有机物输入管路与收集缓冲罐(15)的入口连接，收集缓冲罐(15)的出口通过挥发性有机物输出管路与引风机(2)的入口连接，引风机(2)的出口与缓冲罐(3)的入口连接，缓冲罐(3)的出口连接变压吸附单元，变压吸附单元上设有氮气出口(21)和燃料气出口(22)，其中氮气出口(21)连接氮气管网；燃料气出口(22)处排出的燃料气输送至燃料气管网。
2.如权利要求1所述的储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置，其特征在于：所述集气单元包括第一储罐(1)和氮封系统，所述第一储罐(1)的顶部设有第一事故切断阀(16)，第一储罐(1)经第一事故切断阀(16)与挥发性有机物输入管路连通；
所述氮封系统包括补氮阀(10)、第一压力监测传感器(11)和氮气输送管路，氮气输送管路的一端连接氮气管网，氮气输送管路的另一端经补氮阀(10)与第一储罐(1)顶部连接；所述第一压力监测传感器(11)设置在第一储罐(1)顶部并与补氮阀(10)连接；补氮阀(10)维持第一储罐(1)内压力稳定，当第一压力监测传感器(11)监测到第一储罐(1)压力低于某一设定值时，补氮阀(10)开启，向第一储罐(1)中补充氮气；当第一压力监测传感器(11)监测到第一储罐(1)压力高于某一设定值时，补氮阀(10)关闭，停止补氮。
3.如权利要求2所述的储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置，其特征在于：所述集气单元还包括第二储罐(18)，第二储罐(18)上设有第二事故切断阀(20)，第二储罐(18)经第二事故切断阀(20)与挥发性有机物输入管路连通；所述第一事故切断阀(16)所在管路和第二事故切断阀(20)所在管路相连构成挥发性有机物收集汇管，所述挥发性有机物收集汇管与挥发性有机物输入管路连通。
4.如权利要求3所述的储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置，其特征在于：所述氮气输送管路还与所述第二储罐(18)连接。
5.如权利要求1所述的储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置，其特征在于：所述挥发性有机物输入管路上连接有连锁控制阀(19)和第二压力监测传感器(12)，第二压力监测传感器(12)与所述连锁控制阀(19)相连，当第二压力监测传感器(12)监测到挥发性有机物输入管路的压力高于压力预设值时，连锁控制阀(19)开启，进行VOCs收集；当第二压力监测传感器(12)监测到挥发性有机物输入管路的压力低于压力预设值时，连锁控制阀(19)关闭，停止VOCs收集。
6.如权利要求1所述的储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置，其特征在于：所述挥发性有机物输出管路上连接有第三压力监测传感器(13)、浓度监测仪(14)和自保切断阀(17)，所述第三压力监测传感器(13)、浓度监测仪(14)、自保切断阀(17)分别与引风机(2)电连接；
当第三压力监测传感器(13)监测收集缓冲罐(15)压力达到预设值，且当浓度监测仪(14)监测到收集缓冲罐(15)罐顶出口处VOCs中氧含量在一定范围内时，引风机(2)开启，自保切断阀(17)开启，将收集缓冲罐(15)内的VOCs输送至缓冲罐(3)内；当压力监测传感器(13)监测收集缓冲罐(15)压力低于某一设定值时，或当浓度监测仪(14)监测到收集缓冲罐(15)罐顶出口处VOCs中氧含量达到设定爆炸浓度下限的25％时，自保切断阀(17)关闭，引风机(2)停止工作。
7.如权利要求1所述的储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置，其特征在于：所述变压吸附单元包括原料气压缩机(4)、置换气压缩机(9)以及第一变压吸附塔(6)和第二变压吸附塔(7)，所述原料气压缩机(4)的入口与缓冲罐(3)的出口连接，原料气压缩机(4)的出口与第一变压吸附塔(6)的原料气入口连接，第一变压吸附塔(6)顶部的废气出口与第二变压吸附塔(7)的原料气入口连接，第二变压吸附塔(7)的顶部设有氮气出口(21)；第二变压吸附塔(7)底部的出口通过第一连接管路与原料气压缩机(4)的入口连通；第一变压吸附塔(6)底部的出口通过第二连接管路与置换气压缩机(9)的入口连通，置换气压缩机(9)的置换气出口与第一变压吸附塔(6)的底部连接；置换气压缩机(9)的顶部设有燃料气出口(22)。
8.如权利要求7所述的储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置，其特征在于：所述第一连接管路上连接有第一真空泵(5)，第二连接管路上连接有第二真空泵(8)。
9.如权利要求2-8任意一项所述的储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置，其特征在于：该储罐区挥发性有机物VOCs的治理装置还包括控制器；所述的控制器分别与引风机(2)、补氮阀(10)、第一压力监测传感器(11)、第二压力监测传感器(12)、第三压力监测传感器(13)、浓度检测仪(14)、第一事故切断阀(16)、自保切断阀(17)、连锁控制阀(19)及第二事故切断阀(20)电信号连接。
10.一种储罐区挥发性有机物VOCs的治理方法，其特征在于：
当第一压力监测传感器(11)监测到第一储罐(1)或第二储罐(18)压力低于设定值时，补氮阀(10)开启，通过向第一储罐(1)或第二储罐(18)中补充氮气使储罐压力不低于设定值；
当第二压力监测传感器(12)监测到挥发性有机物输入管路的混合气来量压力大于设定压力值时，连锁控制阀(19)开启，将储罐内的混合气释放至收集缓冲罐(15)内，当收集缓冲罐(15)的压力达到一定值后，触发控制器连锁开启引风机(2)、开启自保切断阀(17)，将混合气送至缓冲罐(3)；
当第三压力监测传感器(13)监测到收集缓冲罐(15)压力低于预设值时，引风机(2)停止工作；运行过程中浓度检测仪(14)实时检测混合气爆炸浓度，当混合气浓度达到设定值爆炸浓度下限的25％时，触发控制器连锁关闭引风机(2)和自保切断阀(17)；
缓冲罐(3)内混合气经原料压缩机(4)增压到一定压力后，经原料压缩机(4)出口的气液分离器分离所含的游离水和少量高碳烃冷凝液后进入第一变压吸附塔(6)底部，气体中绝大部分C2以上烃类组份被吸附剂选择性吸附，弱吸附组分作为一段吸附废气则通过第一变压吸附塔(6)的顶部排出后进入第二变压吸附塔(7)，经第二变压吸附塔(7)分离，二段吸附废气从第二变压吸附塔(7)顶排放，提纯后的废气并入氮气管网并作为储罐氮封用气；第一变压吸附塔(6)经逆放步骤后剩余的烃类组分通过第二真空泵(8)抽空进一步完全解吸，并经置换气压缩机(9)压缩升压后，一部分返回第一变压吸附塔(6)作为置换气置换塔内烃类组份，一部分则从置换气压缩机(9)的出气口排放至燃料气管网作为燃料；第二变压吸附塔(7)经逆放步骤后剩余的烃类组分通过第一真空泵(5)抽空进一步完全解吸，并送至原料压缩机(4)入口，进一步进行变压吸附分离，提高氮气和燃料气纯度。
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