CN116510503B - 一种隔油池VOCs动力型高效治理设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隔油池VOCs动力型高效治理设备及方法，涉及石化企业隔油池污水VOCs治理、异味治理技术领域，该设备包括方形壳体，壳体的内部自下而上依次连接气体预处理模块、膜分离模块、高效吸附模块及催化氧化模块，其中催化氧化模块是一个密闭性长方形箱体，箱体内部又分为左、右两格，左、右两格通过气路管线和分布器连通；其中左格占箱体的1/4且与下方模块连通；右格占箱体的3/4，右格的外壁与电源连接，右格的内部设置有电化学反应器、多孔型填料及水；壳体的顶部连接尾气排放模块；尾气排放模块排放管的末端设置有阻火器，在排放管的一侧连接VOCs在线监测仪。
Description
技术领域
本发明涉及石化企业隔油池污水VOCs治理、异味治理技术领域，具体涉及一种隔油池VOCs动力型高效治理设备及方法。
背景技术
石化企业生产装置往往具有装置大、设备多等特点，常常有许多污油被排放到含油污水中，上述污水必须通过污水预处理，将污水中的油含量降低到一定水平后，才能将其排到污水处理场进一步处理。
隔油池即是用于处理上述含油污水的除油设施，其主要原理是利用油滴与水的密度差产生上浮作用来去除含油废水中可浮性油类物质的一种废水预处理构筑物。
石化企业隔油池会自然挥发大量VOCs，特别是密闭以后，浓度有较大提升，根据研究密闭后的隔油池总烃浓度在100—10000mg/m3。《挥发性有机物无组织排放标准》(GB37822-2019)明确要求，含VOCs废水储存和处理设施敞开液面上方100mm处VOCs检测浓度≥200ppm(特别控制要求100ppm)的，应采用浮动顶盖、固定顶盖并收集处理VOCs废气或其他等效措施。
因此如何有效处理隔油池VOCs废气是一项亟待解决的问题。
石化企业隔油池具有诸多特点和问题。首先具有点位多、分布广的特点。石化企业隔油池较多，分布较散，特别是石化企业的老旧装置，几乎每套装置设置一个隔油池，往往处于装置边缘，疏于管理，造成异味散发明显。
其次具有收集难度大特点。因隔油池大小不一，长久老化，给密闭造成一定难度。同时还具有气量、浓度波动大、VOCs组分复杂特点。大部分含油隔油池来水为重力流，来水量不稳定，来水含油量也不稳定，气相VOCs浓度及组分范围广。
最后还具有安全条件要求高的特点。隔油池虽然加盖进行了封闭，但密封不严。在抽气过程中，隔油池呈负压状态，废气中富含空气。容易对其他VOCs系统的安全影响。
目前处理石化企业隔油池VOCs的治理方法主要有两种，一种是活性炭无动力吸附技术，主要通过在自压的作用下隔油池VOCs废气经过活性炭等吸附剂进行吸附，处理后直接排放。治理技术简单，投资小，但一方面吸附能力有限，容易饱和，为确保达标需要频繁更换吸附剂，适用范围较窄；另一方面活性炭等吸附剂吸附能力受水汽影响大，未隔绝水汽与吸附材料的接触，存在较大缺陷；再一方面活性炭吸附容易堵塞憋压，吸附材料温升高，存在自燃风险。
另一种处理技术为协同治理技术，协同治理是将隔油池内的含VOCs废气通过风机送至加热炉做配风，进炉膛焚烧处理。该治理方式达标效果好，适用范围广，但存在以下问题。一、处理条件苛刻；大部分隔油池距离加热炉距离较远，从而导致隔油池与加热炉之间的管线很长。当风量太大时容易引起爆炸等安全事故，风量较小则难以完全将废气全部输送至加热炉，无法完全处理。二、安全要求高，投资大；VOCs输送系统联锁应与协同治理设施联锁综合设计，协同治理设施停机或异常时，必须同时切断VOCs气源。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种隔油池VOCs动力型高效治理设备，为解决水隔油池VOCs的处理。
为实现上述目的，本发明采用的技术解决方案为：
一种隔油池VOCs动力型高效治理设备，该设备包括方形壳体，壳体的内部自下而上依次连接气体预处理模块、膜分离模块、高效吸附模块及催化氧化模块，其中催化氧化模块是一个密闭性长方形箱体，箱体内部又分为左、右两格，左、右两格通过气路管线和分布器连接连通；其中左格占箱体的1/4且与下方模块连通；右格占箱体的3/4，右格的外壁与电源连接，右格的内部设置有电化学反应器、多孔型填料及水；壳体的顶部连接尾气排放模块；尾气排放模块排放管的末端设置有阻火器，在排放管的一侧连接VOCs在线监测仪。
优选地，气体预处理模块由压力表、电磁阀、制冷管、射流器、换热器及高效脱液器组成，电磁阀与压力表连接；制冷管与射流器的一端通过管路与电磁阀连通，另一端通过管路与换热器连接，高压仪表风通过电磁阀分为两路，一路进入制冷管，一路进入射流器；射流器的下端通过管路与隔油池连通，换热器的上端与高效脱液器连接。
优选地，在高效脱液器中气体经过旋流、丝网及聚结材料多重处理，液相从高效脱液器底部返回隔油池，气相进入膜分离模块。
优选地，膜分离模块选用特制的PTFE疏水膜，疏水膜以嵌入式方式与壳体内壁的四周紧密相连。
优选地，高效吸附模块由上下两层构成，每层为大小相同的两个长方形箱体并列组成，箱体内部填充高效吸附材料,箱体的一侧带把手；每个箱体填充量为20KG-40KG。
优选地，所述高效吸附材料通过不同比例的轻烃高效MOFs吸附材料一、C6以上大分子MOFs吸附材料二及疏水分子筛吸附材料三组合，按照吸附材料二在最底层、吸附材料一在中间层、吸附材料三在最上层的顺序平铺。
优选地，VOCs在线监测仪采用PID原理设备。
优选地，在壳体外壁的侧面配有太阳能板及防爆箱，蓄电池组位于防爆箱内，且通过多路电线与电磁阀及压力表相连接。
本发明的第二目的在于提供一种隔油池VOCs动力型高效治理方法。
当压力表检测到隔油池内压力升高，打开电磁阀，高压仪表风进入系统后分两路，其中一路进入制冷管产生低温风，另外一路进入射流器内产生负压并将隔油池内的气体抽出，低温风与隔油池抽出的气体在换热器内进行充分换热；降温后的废气进入高效脱液器，高效脱液器内经过旋流、丝网及聚结材料的除雾器多重处理后，液相从脱液器底部返回隔油池，气相依次进入膜分离模块及高效吸附模块，气体从高效吸附模块处理完之后进入催化氧化模块，通过气路管线穿过催化氧化模块左格的底部进入到左格内，通过气路管线将气体与右格底部分布器连接，从而将气体从左格引入右格进行处理，处理完的气体通过尾气排放模块的排气管排放。
本发明的有益效果：
本发明设备预处理模块安装了射流器，以仪表风作为动力源，将隔油池内VOCs废气抽出，废气经预处理模块完成气雾分离后，进一步经膜分离模块隔绝水汽，使得只有VOCs气体通过，然后VOCs气体在MOFs高效吸附模块被级配高效吸附材料完全吸附，最后少量逃逸的气体被催化氧化模块分解，净化后的气体通过尾气排放模块排放，同时在排气管末端设有在线监测设备，可实时监测出口VOCs浓度，并远传数据至监控平台，实现VOCs排放稳定达标和远程智慧监控。设备考虑了水蒸气对吸附材料的影响，具备实现治理效果的远程监控。本发明是充分考虑了隔油池VOCs废气的特点，进行的针对性的开发。以动力的方式进行气体的收集，同时消除了水汽对吸附材料的影响，还附加有通过电化学反应制双氧水氧化VOCs废气的氧化模块，具备易安装、投资小、安全风险较低、处理范围广、高效治理及远程监控的特点，有效适用于石化企业隔油池的废气达标治理和异味清除。
附图说明
图1为本发明一种隔油池VOCs动力型高效治理设备示意图。
图2为本发明图1所示方式中的高效吸附模块原理结构图。
图3为本发明图1所示方式中的催化氧化模块原理结构图。
其中1-电磁阀；2-制冷管；3-射流器；4-换热器；5-高效脱液器；6-膜分离模块；7-高效吸附模块；8-催化氧化模块；9-VOCs在线监测仪；10-阻火器；11-防爆电池箱；12-太阳能发电板；13-压力表；81-左格；82-右格；83-管线；84-分布器。
具体实施方式
结合附图，对本发明做进一步说明，一种隔油池VOCs动力型高效治理设备及方法，本设备包括依次连接的气体预处理模块、膜分离模块6、高效吸附模块7、催化氧化模块8、尾气排放模块及相关附件组成；气体预处理模块、膜分离模块6、高效吸附模块7及催化氧化模块8位于方形壳体内。
气体预处理模块由压力表13、电磁阀1、制冷管2、射流器3、换热器4、高效脱液器5组成；电磁阀1与压力表13连接；压力表13检测到隔油池内压力升高，打开电磁阀1。制冷管与射流器的一端通过管路与电磁阀1连通，另一端与换热器4连接，高压仪表风进入系统后分两路，其中一路进入制冷管2产生低温风，另外一路进入射流器3，射流器3的下端与隔抽池连通，射流器3内产生负压并将隔油池内的气体抽出，低温风与隔油池抽出的气体在换热器4内进行充分换热。降温后的废气进入高效脱液器5，脱液器内经过旋流、丝网及聚结材料的高效脱液器多重处理后，液相从脱液器底部返回隔油池，气相进入下一层膜分离模块6。
膜分离模块6位于气体预处理模块上方，膜分离模块6选用特制的PTFE疏水膜等材料构成，疏水膜以嵌入式方式与壳体内壁的四周紧密相连；经气体预处理模块后的气相进入膜分离模块6，进行气水脱离。气相中的有机物轻易穿透疏水膜，气相水则被隔离在疏水膜底部，气水经过膜分离模块的深度处理后，气相中只保留VOCs气体。然后进入高效吸附模块7，该模块位于膜分离模块6上方，该模块由上下两层构成，每层为相同大小的两个长方形箱体并列构成，共4个长方形箱体，内部填充高效吸附材料。该模块为消耗型耗材，需要定期更换，为便于更换，设计为抽拉式，箱体一侧带把手。
气相进入高效吸附模块7，该模块根据隔油池VOCs废气的特点，通过不同比例的轻烃高效MOFs吸附材料一、C6以上大分子MOFs吸附材料二及疏水分子筛吸附材料三组合，吸附材料放置于抽屉式容器内，按照吸附材料二在最底层、吸附材料一在中间层、吸附材料三在最上层的顺序平铺。每个箱体填充量为20KG-40KG。吸附材料可将进入的气相中C2以上的VOCs气体完全吸附。气相经高效吸附模块处理后，极少量未能完全吸附的VOCs气体进入催化氧化模块8。
催化氧化模块8位于高效吸附模块7上方，是一个密闭性长方形箱体，内部又分为左右两格，其中左格81占箱体的1/4，左格81与下方的模块连通，气体经过底部孔径进入左格81，然后通过气路管线83将气体与右格82底部分布器84连接，从而将气体从左格81引入右格82。右格82占该箱体的3/4，除了与左格81相连的管路外，其他空间完全密闭，右格82的外壁与电源连接。右格82内置一种电化学反应器、多孔型填料和水，电化学反应器可以通过与水反应生成双氧水，双氧水流动后附着在多孔型填料上，VOCs废气通过分布器84从右格82底部逐步上升，并通过多孔型填料，进而被双氧水完全氧化，从而彻底清除异味和VOCs废气，确保排放气体达标。
处理洁净后的气体经过排气管排放，排气管末端设置阻火器10，在旁路设置VOCs在线监测仪9，该监测仪采用PID原理设备，具有灵敏度高、价格低廉、体积小、易安装的特点，用于实时监测出口气体浓度，数据通过4G/5G的方式远传至企业监测平台。当部分模块达到设计使用寿命失效后，出口浓度超标后第一时间在平台报警，提醒用户对失效模块进行更换。在壳体外壁的侧面配有太阳能板12及防爆电池箱11，太阳能板在日间转换太阳能为电能储存于蓄电池，可实现动力的自给自足。蓄电池组设置于防爆电池箱11内，蓄电池组通过多路电线与电磁阀1、压力表13等相连接，为电磁阀1、压力表13、VOCs在线监测仪、电化学反应器提供电源。电池组为电磁阀1、压力表13、VOCs在线监测仪9、电化学反应器提供电源。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种隔油池VOCs动力型高效治理设备，其特征在于，该设备包括方形壳体，壳体的内部自下而上依次连接气体预处理模块、膜分离模块、高效吸附模块及催化氧化模块，其中催化氧化模块是一个密闭性长方形箱体，箱体内部又分为左、右两格，左、右两格通过气路管线和分布器连通；其中左格占箱体的1/4且与下方的高效吸附模块连通；右格占箱体的3/4，右格的外壁与电源连接，右格的内部设置有电化学反应器、多孔型填料及水；壳体的顶部连接尾气排放模块；尾气排放模块排放管的末端设置有阻火器，在排放管的一侧连接VOCs在线监测仪；
催化氧化模块位于高效吸附模块上方，是一个密闭性长方形箱体，内部又分为左右两格，其中左格占箱体的1/4，左格与下方的高效吸附模块连通，气体经过底部孔径进入左格，然后通过气路管线将气体与右格底部分布器连接，从而将气体从左格引入右格；右格占该箱体的3/4，除了与左格相连的管路外，其他空间完全密闭，右格的外壁与电源连接；右格内置一种电化学反应器、多孔型填料和水，电化学反应器通过与水反应生成双氧水，双氧水流动后附着在多孔型填料上；
气体预处理模块由压力表、电磁阀、制冷管、射流器、换热器及高效脱液器组成，电磁阀与压力表连接；制冷管与射流器的一端通过管路与电磁阀连通，另一端通过管路与换热器连接，高压仪表风通过电磁阀分为两路，一路进入制冷管，一路进入射流器；射流器的下端通过管路与隔油池连通，换热器的上端与高效脱液器连接；
在高效脱液器中气体经过旋流、丝网及聚结材料多重处理，液相从高效脱液器底部返回隔油池，气相进入膜分离模块。
2.根据权利要求1所述的一种隔油池VOCs动力型高效治理设备，其特征在于，膜分离模块选用PTFE疏水膜，PTFE疏水膜以嵌入式方式与壳体内壁的四周紧密相连。
3.根据权利要求1所述的一种隔油池VOCs动力型高效治理设备，其特征在于，高效吸附模块由上下两层构成，每层为大小相同的两个长方形箱体并列组成，箱体内部填充高效吸附材料, 箱体的一侧带把手；每个箱体填充量为20KG-40KG。
4.根据权利要求1所述的一种隔油池VOCs动力型高效治理设备，其特征在于，VOCs在线监测仪采用PID原理设备。
5.根据权利要求1所述的一种隔油池VOCs动力型高效治理设备，其特征在于，在壳体外壁的侧面配有太阳能板及防爆箱，蓄电池组位于防爆箱内，且通过多路电线与电磁阀及压力表相连接。
6.一种隔油池VOCs动力型高效治理方法，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述的设备，具体步骤为：当压力表检测到隔油池内压力升高，打开电磁阀，高压仪表风进入系统后分两路，其中一路进入制冷管产生低温风，另外一路进入射流器内产生负压并将隔油池内的气体抽出，低温风与隔油池抽出的气体在换热器内进行充分换热；降温后的废气进入高效脱液器，高效脱液器内经过旋流、丝网及聚结材料的除雾器多重处理后，液相从脱液器底部返回隔油池，气相依次进入膜分离模块及高效吸附模块，气体从高效吸附模块处理完之后进入催化氧化模块，通过气路管线穿过催化氧化模块左格的底部进入到左格内，通过气路管线将气体与右格底部分布器连接，从而将气体从左格引入右格进行处理，处理完的气体通过尾气排放模块的排气管排放。
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