CN216295686U - 具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，且包括有一双桶式中空纤维管式膜吸附设备、一油气输送管路、一排气输送管路及一催化燃烧炉，通过将油气由该油气输送管路的另一端来输送至该双桶式中空纤维管式膜吸附设备进行油气吸附，油气经过吸附后成为净化气体时，其效率可达97％甚至99％以上，经一段运转切换时间后，再将吸附后油气进行真空变压脱附成浓缩油气，并将浓缩油气通过该脱附排出管路输送至该催化燃烧炉内进行浓缩油气催化，使油气具有氧化分解的处理效能。
Description
技术领域
本实用新型是涉及一种具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，尤其是涉及一种油气经过吸附后成为净化气体时，其效率可达97％甚至99％以上，又具有能提浓油气及再氧化分解的处理效能，而适用于加油站、地下储油槽或类似的区域。
背景技术
目前加油站在为汽机车进行加油过程中会挥发出油气，而目前的做法是在该加油机下方埋设有加油机内油气回收管线，且该加油机内油气回收管线的另一端则与该地下油槽连接，并通过真空辅助式油气回收设备来将加油过程中挥发出油气通过该加油机内油气回收管线来收集到下油槽内，以达到油气收集目的。
而上述将油气输送到地下油槽内，而地下油槽的油品在储放时还是会挥发出油气，且当储放一段时间后，该地下油槽内的油气会逐渐产生压力，因此，该地下油槽都设有压力阀与呼吸管，当油气所产生的压力大于压力阀所设定的值时，该压力阀会打开并通过呼吸管来排放至空气中，让地下油槽内油气所产生的压力回到安全值，避免产生危险。此外，在石油公司的汽油柴油装油罐车或是汽油柴油装火车的大型储油槽罐，装卸油的过程产生排气，排气中带有非常浓的挥发性有机气体，浓度可高达60g/Nm3，300g/Nm3或更高。
但是，地下油槽通过呼吸管所排出的油气很容易对环境造成巨大的影响，除了污染周遭空气外，还有当呼吸管所排出的油气的浓度过浓时，会有安全上的隐患及危险。
因此，本实用新型申请人针对上述缺点，希望能提出一种油气具有氧化分解的处理效能的具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，使本领域技术人员可轻易操作组装，因此潜心研思、设计组制，为本领域技术人员提供便利为本实用新型申请人研发的创作动机。
实用新型内容
本实用新型的主要目的，在于提供一种具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，且包括有一双桶式中空纤维管式膜吸附设备、一油气输送管路、一排气输送管路及一催化燃烧炉，通过将油气由该油气输送管路的另一端来输送至该双桶式中空纤维管式膜吸附设备进行油气吸附，油气经过吸附后成为净化气体时，其效率可达97％甚至99％以上，经一段运转切换时间后，再将吸附后油气进行真空变压脱附成浓缩油气，并将浓缩油气通过该脱附排出管路输送至该催化燃烧炉内进行浓缩油气催化，使油气具有氧化分解的处理效能，进而增加整体的实用性。
本实用新型的另一目的，在于提供一种具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，通过该催化燃烧炉内设有一加热器及至少一催化剂，而该加热器与该催化剂为相邻与互通，其中该加热器为电加热器、瓦斯加热器的其中任一，另该催化剂为金属、金属氧化物的其中任一，主要是通过该催化燃烧炉中所设的加热器来进行预热，然后通过催化剂进行氧化，使能在较低的起燃温度条件下产生无焰燃烧，以将其氧化分解为无害的水蒸气与二氧化碳，让该浓缩油气具有能进行催化的效能，进而增加整体的使用性。
为了能够更进一步了解本实用新型的特征、特点和技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，另外所附附图仅提供参考与说明用，并不用于限制本实用新型。
附图说明
第1图是本实用新型的第一中空纤维管式膜桶设为吸附模式的系统架构示意图。
第2图是本实用新型的第二中空纤维管式膜桶设为吸附模式的系统架构示意图。
附图标记说明
1 双桶式中空纤维管式膜吸附设备
10 第一中空纤维管式膜桶
103 中空纤维管式膜吸附材
11 第一管路
12 第二管路
121 第二延伸管路
1211 第二延伸阀门
1212 第二延伸限流阀门
20 第二中空纤维管式膜桶
203 中空纤维管式膜吸附材
21 第三管路
22 第四管路
221 第四延伸管路
2211 第四延伸阀门
2212 第四延伸限流阀门
30 油气输送管路
31 油气控制阀门
40 排气输送管路
41 烟囱
50 催化燃烧炉
501 加热器
502 催化剂
51 脱附排出管路
511 真空泵
52 催化排气管路
70 进气连通管路
71 第一进气阀门
73 第三进气阀门
80 出气连通管路
81 第一出气阀门
83 第三出气阀门
90 排气连通管路
92 第二排气阀门
94 第四排气阀门
具体实施方式
请参阅第1图至第2图，为本实用新型实施例的示意图。而本实用新型的具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统的最佳实施方式运用于加油站、地下储油槽或是类似的区域，主要是油气经过吸附后成为净化气体时，其效率可达97％甚至99％以上，又具有能提浓油气及再氧化分解的处理效能。
而本实用新型的具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，主要包括有一双桶式中空纤维管式膜吸附设备1、一油气输送管路30、一排气输送管路40及一催化燃烧炉50，而该双桶式中空纤维管式膜吸附设备1分设有一第一中空纤维管式膜桶10及一第二中空纤维管式膜桶20(如第1图至第2图所示)，且该第一中空纤维管式膜桶10及该第二中空纤维管式膜桶20内分别以多根管状的中空纤维管式膜吸附材103、203填充而成，其中该管状的中空纤维管式膜吸附材103、203由聚合物及吸附剂制成，而该聚合物为由聚砜(polysulfone，PSF)、聚醚砜(polyethersulfone，PESF)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidenefluoride，PVDF)、聚苯砜(polyphenylsulfone，PPSU)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、醋酸纤维素、二醋酸纤维素、聚亚酰胺(polyimide，PI)、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙醇酸、聚乳酸-乙醇酸(polylactic-co-glycolic acid)、聚己内酯、聚乙烯氢吡咯酮(polyvinyl pyrrolidone)、乙烯-乙烯醇(ethylene vinyl alcohol)、聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯及乙酸纤维素(cellulose acetate，CA)所组成群组的至少之一。而所制成管状的中空纤维管式膜吸附材103、203直径及外径为0.5mm以上，以具有高的比表面积，容易吸附，容易脱附，因此吸附剂的用量较传统颗粒型小，即可达到相同的动态吸附效能，在脱附时也自然会使用较少的热能即可完成脱附，因此具有省能效果。
另外以该管状的中空纤维管式膜吸附材103、203的吸附剂比例10％～90％，且该吸附剂为粉体，该粉体的多个粒子具有0.005至50um的粒径，而该粉体的多个粒子具有二维或三维的孔洞结构，且孔洞为规则或不规则的形体，其中该吸附剂为由分子筛、A型沸石(例如3A、4A或5A)、X型沸石(例如13X)、Y型沸石(例如ZSM-5)、中孔洞分子筛(例如MCM-41、48、50及SBA-15)、金属有机骨架(Metal Organic Frameworks：MOF)、活性碳或石墨烯所组成群组的至少之一。
另外，该催化燃烧炉50内设有一加热器501及至少一催化剂502(如第1图至第2图所示)，而该加热器501与该催化剂502为相邻与互通，其中该加热器501为电加热器、瓦斯加热器的其中任一，另该催化剂502为金属、金属氧化物的其中任一，主要是通过该催化燃烧炉50中所设的加热器501来提升热能，然后通过催化剂502进行氧化，使能在较低的起燃温度条件下产生无焰燃烧，以将其氧化分解为无害的水蒸气与二氧化碳。
另外，该双桶式中空纤维管式膜吸附设备1的第一中空纤维管式膜桶10设有一第一管路11及一第二管路12，而该双桶式中空纤维管式膜吸附设备1的第二中空纤维管式膜桶20设有第三管路21及一第四管路22(如第1图至第2图所示)，且该第一中空纤维管式膜桶10的第一管路11与该第二中空纤维管式膜桶20的第三管路21之间分别设有一进气连通管路70及一出气连通管路80，另该第一中空纤维管式膜桶10的第二管路12与该第二中空纤维管式膜桶20的第四管路22之间设有一排气连通管路90(如第1图至第2图所示)，其中该进气连通管路70设有一第一进气阀门71及一第三进气阀门73，该第一进气阀门71靠近该第一管路11，且该第三进气阀门73靠近该第三管路21，使能通过该第一进气阀门71及该第三进气阀门73来控制该进气连通管路70内的气体流向，而该出气连通管路80设有一第一出气阀门81及一第三出气阀门83，该第一出气阀门81靠近该第一管路11，且该第三出气阀门83靠近该第三管路21，使能通过该第一出气阀门81及该第三出气阀门83来控制该出气连通管路80内的气体流向，另该排气连通管路90设有一第二排气阀门92及一第四排气阀门94，该第二排气阀门92靠近该第二管路12，且该第四排气阀门94靠近该第四管路22，使能通过该第二排气阀门92及该第四排气阀门94来控制该排气连通管路90内的气体流向。
而上述该第一中空纤维管式膜桶10的第二管路12与一第二延伸管路121连接，该第二延伸管路121设有一第二延伸阀门1211及一第二延伸限流阀门1212(如第1图至第2图所示)，并通过该第二延伸阀门1211来控制该第二延伸管路121内的气体流向，以及通过该第二延伸限流阀门1212来限制该第二延伸管路121内的气体由另一端来流出，另外该第二中空纤维管式膜桶20的第四管路22与一第四延伸管路221连接，该第四延伸管路221设有一第四延伸阀门2211及一第四延伸限流阀门2211(如第1图至第2图所示)，并通过该第四延伸阀门2211来控制该第四延伸管路221内的气体流向，以及通过该第四延伸限流阀门2212来限制该第四延伸管路221内的气体由另一端来流出。
另外该进气连通管路70与该油气输送管路30连接，而该油气输送管路30的一端连接至油气产生处(图未示)，其中该油气产生处为油罐车卸油过程的油气(一次性油气)、加油过程的油气(二次性油气)、地下油槽所呼出的油气(三次性油气)的其中任一，且该油气输送管路30的另一端与该进气连通管路70连接，使该油气能通过该油气输送管路30来输送至该进气连通管路70内(如第1图至第2图所示)，再通过第一进气阀门71及第三进气阀门73来分别控制开关，让油气能通过该进气连通管路70来通过该第一管路11以进入该第一中空纤维管式膜桶10内进行吸附(如第1图所示)，或是通过该进气连通管路70来通过该第三管路21以进入该第二中空纤维管式膜桶20内进行吸附(如第2图所示)，另该油气输送管路30设有一油气控制阀门31(如第1图至第2图所示)，通过该油气控制阀门来31控制该进入该油气输送管路30内油气的流量。
另外该排气连通管路90与该排气输送管路40的一端连接，而该排气输送管路40的另一端分有二种实施方式，其中第一种实施方式乃是该排气连输送管路40的另一端与一烟囱41连接(如第1图所示)，另外第二种实施方式是该排气输送管路40的另一端输送至大气中(如第2图所示)。因此，将该第一中空纤维管式膜桶10进行油气吸附后所产生净化气体能通过该第二管路12输出至该排气连通管路90内，再通过该排气输送管路40的另一端来排出净化气体(如第1图所示)，或是将该第二中空纤维管式膜桶20进行油气吸附后所产生净化气体能通过该第四管路22输出至该排气连通管路90内，再通过该排气输送管路40的另一端来排出净化气体(如第2图所示)。
另外该催化燃烧炉50设有一脱附排出管路51及一催化排气管路52(如第1图至第2图所示)，而该脱附排出管路51的一端与该出气连通管路80连接，以将该第一中空纤维管式膜桶10中所脱附的浓缩油气能通过该第一管路11来输出至该出气连通管路80内，再通过该出气连通管路80来输送至该脱附排出管路51(如第2图所示)，或是该第二中空纤维管式膜桶20中所脱附的浓缩油气能通过该第三管路21来输出至该出气连通管路80内，再通过该出气连通管路80来输送至该脱附排出管路51(如第1图所示)。而上述的脱附排出管路51的另一端与该催化燃烧炉50连接，其中该催化燃烧炉50的连接处为该催化燃烧炉50设有加热器501的地方，让由该脱附排出管路51所输送的浓缩油气能进入该加热器501来提升热能。另外该脱附排出管路51设有一真空泵511(如第1图至第2图所示)，并通过该真空泵511能一方面通过真空变压(vaccum swing adsorption；VSA)脱附第一中空纤维管式膜吸附桶10内或是第二中空纤维管式膜吸附桶20内的油气，一方面能将由该出气连通管路80所脱附出来浓缩油气通过脱附排出管路51推送至该催化燃烧炉50内。
另外该催化排气管路52的一端与该催化燃烧炉50连接，而该催化排气管路52的另一端分有二种实施方式，其中第一种实施方式乃是该催化排气管路52的另一端与一烟囱41连接(如第2图所示)，另外第二种实施方式乃是该催化排气管路52的另一端输送至大气中(如第1图所示)，因此，以将通过该催化燃烧炉50进行浓缩油气吸收后所产生净化气体能由该催化排气管路52来排出至外部大气中。
此外，本实用新型于实际操作上，主要是该双桶式中空纤维管式膜吸附设备1的第一中空纤维管式膜桶10与第二中空纤维管式膜桶20在吸附模式与脱附模式的具有不同选择，其中第一种实施选择以时间来设定(图未示)，例如设定为10分钟为限(不以本实施例为限)，当时间一到时，原本为吸附模式的第一中空纤维管式膜桶10则转变为脱附模式，而原本为脱附模式的第二中空纤维管式膜桶20则转变为吸附模式。而第二种实施选择则为以浓度来设定(图未示)，通过该排气输送管路40设有浓度侦测器(图未示)，让该第一中空纤维管式膜桶10与该第二中空纤维管式膜桶20能根据该浓度侦测器所侦测到浓度来进行吸附模式与脱附模式的切换。
而上述当该第一中空纤维管式膜桶10设为吸附模式时(如第1图所示)，该第二中空纤维管式膜桶20则设为脱附模式，其中设于该进气连通管路70上且靠近该第一管路11的第一进气阀门71为开启状态，以让油气能通过该进气连通管路70的第一进气阀门71来流经该第一管路11后进入该第一中空纤维管式膜桶10内进行吸附，而设于该进气连通管路70上且靠近该第三管路21的第三进气阀门73则为关闭状态。另外设于该排气连通管路90上且靠近该第二管路12的第二排气阀门92为开启状态，以便将该第一中空纤维管式膜桶10内进行油气吸附后所产生净化气体来通过该第二管路12流经该排气连通管路90的第二排气阀门92后进入该排气输送管路40内(如第1图所示)，再由该排气输送管路40的另一端来排出净化气体，而设于该排气连通管路90上且靠近该第四管路22的第四排气阀门94则为关闭状态。
此外，该脱附排出管路51具有真空泵511，当该第二中空纤维管式膜桶20在进行真空变压(vaccum swing adsorption；VSA)脱附，且以抽真空来进行脱附时，另外设于该出气连通管路80上且靠近该第三管路21的第三出气阀门83则为开启状态(如第1图所示)，以便让该第二中空纤维管式膜桶20内的吸附后油气脱能附成浓缩油气，且通过该第三管路21来流经该出气连通管路80的第三出气阀门83后进入该脱附排出管路51内，再输送到该催化燃烧炉50的加热器501内来提升热能，最后由该催化排气管路52来将该催化燃烧炉50进行浓缩油气催化后所产生净化气体排出，而设于该出气连通管路80上且靠近该第一管路11的第一出气阀门81为关闭状态。
反之，当该第二中空纤维管式膜桶20设为吸附模式时(如第2图所示)，该第一中空纤维管式膜桶10则设为脱附模式，其中设于该进气连通管路70上且靠近该第三管路21的第三进气阀门73为开启状态，以让油气能通过该进气连通管路70的第三进气阀门73来流经该第三管路21后进入该第二中空纤维管式膜桶20内进行吸附，而设于该进气连通管路70上且靠近该第一管路11的第一进气阀门71则为关闭状态。另外设于该排气连通管路90上且靠近该第四管路22的第四排气阀门94为开启状态，以便将该第二中空纤维管式膜桶20内进行油气吸附后所产生净化气体来通过该第四管路22流经该排气连通管路90的第四排气阀门94后进入该排气输送管路40内(如第2图所示)，再由该排气输送管路40的另一端来排出净化气体，而设于该排气连通管路90上且靠近该第二管路12的第二排气阀门92则为关闭状态。
此外，该脱附排出管路51具有真空泵511，当该第一中空纤维管式膜桶10在进行真空变压(vaccum swing adsorption；VSA)脱附，且以抽真空来进行脱附时，另外设于该出气连通管路80上且靠近该第一管路11的第一出气阀门81则为开启状态(如第2图所示)，以便让该第一中空纤维管式膜桶10内的吸附后油气脱能附成浓缩油气，且通过该第一管路11来流经该出气连通管路80的第一出气阀门81后进入该脱附排出管路51内，再输送到该催化燃烧炉50的加热器501内来提升热能，最后由该催化排气管路52来将该催化燃烧炉50进行浓缩油气催化后所产生净化气体排出，而设于该出气连通管路80上且靠近该第三管路21的第三出气阀门83为关闭状态。
通过以上所述的具体实施例，可使本领域技术人员明了本实用新型的确可以达成前述目的，符合专利法的规定，于是提出专利申请。
另外以上所述的具体实施例，仅为本实用新型的较佳实施例而已，不能以此限定本实用新型实施的范围；凡在本实用新型申请专利范围及实用新型说明书内容所做的任何等效变化与修饰，均应仍属本实用新型专利涵盖的范围内。
Claims (13)
1.一种具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，其特征在于，包括：
一双桶式中空纤维管式膜吸附设备，该双桶式中空纤维管式膜吸附设备分设有一第一中空纤维管式膜桶及一第二中空纤维管式膜桶，该第一中空纤维管式膜桶内是以多根管状的中空纤维管式膜吸附材填充而成，该第一中空纤维管式膜桶设有一第一管路及一第二管路，该第二中空纤维管式膜桶内是以多根管状的中空纤维管式膜吸附材填充而成，该第二中空纤维管式膜桶设有一第三管路及一第四管路，该第一管路与该第三管路之间分别设有一进气连通管路及一出气连通管路，该第二管路与该第四管路之间设有一排气连通管路；
一油气输送管路，该油气输送管路的一端连接至油气产生处，该油气输送管路的另一端与该进气连通管路连接；
一排气输送管路，该排气输送管路的一端与该排气连通管路连接；以及
一催化燃烧炉，该催化燃烧炉设有一脱附排出管路及一催化排气管路，该脱附排出管路的一端与该出气连通管路连接，该脱附排出管路的另一端与该催化燃烧炉连接，其中该脱附排出管路上设有一真空泵，该催化排气管路的一端与该催化燃烧炉连接。
2.根据权利要求1所述的具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，其特征在于，该催化排气管路的另一端进一步与一烟囱连接。
3.根据权利要求1所述的具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，其特征在于，该催化排气管路的另一端进一步输送至大气。
4.根据权利要求1所述的具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，其特征在于，该排气输送管路的另一端进一步与一烟囱连接。
5.根据权利要求1所述的具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，其特征在于，该排气输送管路的另一端进一步输送至大气。
6.根据权利要求1所述的具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，其特征在于，该进气连通管路进一步设有一第一进气阀门及一第三进气阀门。
7.根据权利要求1所述的具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，其特征在于，该出气连通管路进一步设有一第一出气阀门及一第三出气阀门。
8.根据权利要求1所述的具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，其特征在于，该排气连通管路进一步设有一第二排气阀门及一第四排气阀门。
9.根据权利要求1所述的具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，其特征在于，该第二管路进一步与一第二延伸管路连接，该第二延伸管路进一步设有一第二延伸阀门及一第二延伸限流阀门。
10.根据权利要求1所述的具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，其特征在于，该第四管路进一步与一第四延伸管路连接，该第四延伸管路进一步设有一第四延伸阀门及一第四延伸限流阀门。
11.根据权利要求1所述的具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，其特征在于，该催化燃烧炉内进一步设有一加热器及至少一催化剂。
12.根据权利要求11所述的具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，其特征在于，该加热器进一步为电加热器、瓦斯加热器的其中任一。
13.根据权利要求11所述的具有催化燃烧炉的中空纤维管式膜油气处理系统，其特征在于，该催化剂进一步为金属、金属氧化物的其中任一。
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