CN220370759U - 一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于石油化工VOCs尾气综合治理技术领域，具体涉及一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统。本实用新型由分液罐、第一阻火器、第二气动阀、蝶阀、油气放空管路、催化氧化单元、总烃分析仪、油气混合器和两条空气输送管路有机构成。本实用新型可在油气浓度超标时及时切断催化氧化单元进料油气，保证催化氧化反应的安全性。油气与空气经油气混合器均匀混合进入催化氧化单元后，混合油气中的氧含量实时监控，进一步促进了催化氧化反应的平稳可控。本实用新型从控制进料油气的总烃浓度保障了进料安全，均匀的混合气体氧含量配比提升了催化氧化反应的平稳性，从而提高了催化氧化反应对油气中VOCs成分的分解效率。
Description
技术领域
本实用新型属于石油化工VOCs尾气综合治理技术领域，具体涉及一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统。
背景技术
VOCs处理装置在炼油厂是必具的设备。VOCs处理装置中各储罐顶部设置氮封及挥发油品回收口，储罐压力小于200Pa时氮封阀打开充氮气，储罐压力大于500Pa时氮封阀关闭，通过氮封始终保持储罐内部压力呈微正压状态，介质类似的储罐顶部油气通过管道连接成一个小的罐群，罐群内部可以进行压力补偿，管道末端设置单向水封罐，压力突破水封后的油气通过液环压缩机升压后进入全厂油气管网，油气引至油气回收单元先与低温柴油逆向吸附脱除大部分的苯系物和非甲烷烃，吸收后的气体进入脱硫塔碱洗，脱除含含硫气体。脱硫油气与稀释空气一起进入催化氧化单元，通过催化剂作用将剩余有机气体分解净化后通过烟囱高空达标排放。但由于油气浓度与催化氧化单元炉膛温度波动较大，与空气混合后进入催化氧化单元炉膛有造成闪爆的可能，给催化氧化单元安全运行带来极大的风险。
实用新型内容
本实用新型提供了一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统，目的在于提供一种保证油气与空气的混合均匀性和紧急状态下保证快速切断，让催化氧化反应始终处于安全状态，杜绝闪爆事故发生，并能满足VOCs综合治理达标排放要求的安全辅助系统。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统，至少包括分液罐、第一阻火器、第二气动阀、蝶阀、油气放空管路和催化氧化单元；所述蝶阀、第一阻火器、第二气动阀依顺序连接在分液罐和催化氧化单元之间，所述的油气放空管路，连接在第一阻火器和第二气动阀之间的管路上，油气放空管路上连接有第一气动阀；还包括总烃分析仪、油气混合器和两条空气输送管路；所述的总烃分析仪连接在蝶阀和第一阻火器之间的管路上；所述的油气混合器连接在第二气动阀与催化氧化单元之间的管路上；所述的两条空气输送管路分别与油气混合器连接。
还包括O2浓度检测仪；所述的O2浓度检测仪连接在油气混合器与催化氧化单元之间的管路上。
所述的空气输送管路包括主空气输送管路和备用空气输送管路；主通气管路和备用空气输送管路的构成相同。
所述的主空气输送管路包括第二阻火器、第一单流阀、第一鼓风机和第一过滤器；所述的第一过滤器与大气相通，依次通过第一鼓风机、第一单流阀、第二阻火器与油气混合器连接。
所述的第二阻火器采用的是GZB-600/1.6 20#+304HG20592。
所述的总烃分析仪采用的是MODE 4020B。
所述总烃分析仪与第二气动阀之间的管路长度L不小于V*t；
其中：V为油气在管道中的流动速度；
t为油气从分液罐出口抽出到进入总烃分析仪反应出结果的时间+第二气动阀启动时间+预留安全裕量时间之和。
有益效果：
(1)本实用新型由分液罐、第一阻火器、第二气动阀、蝶阀、油气放空管路、催化氧化单元、总烃分析仪、油气混合器和两条空气输送管路有机构成。本实用新型可在油气浓度超标时能够及时切断催化氧化单元进料油气，保证催化氧化反应的安全性。
(2)本实用新型油气混合器的设置，使得油气与空气经油气混合器均匀混合进入催化氧化单元后，均匀的混合气体氧含量配比提升了催化氧化反应的平稳性，从而提高了催化氧化反应对油气中VOCs成分的分解效率。
(3)本实用新型中总烃分析仪的设置，从控制进料油气的总烃浓度保障了进料安全。
(4)本实用新型中O2浓度检测仪的设置，使得混合油气中的氧含量得到实时监控，进一步促进了催化氧化反应的平稳可控。
(5)本实用新型在主空气输送管路中设置第二阻火器，有效防止了催化氧化单元发生闪爆时火星从风机入口处喷出。
(6)本实用新型在主空气输送管路中第一单流阀的设置，使得在主空气输送管路和备用空气输送管路之间切换时，空气不会倒流泄压。
(7)本实用新型将总烃分析仪与第二气动阀之间的管路长度设定为不小于油气在管道中的流动速度与油气从分液罐出口到进入总烃分析仪反应出结果的时间+第二气动阀启动时间+预留安全裕量之和的乘积，确保油气总烃浓度超过预设标准时，在气动阀的总响应时间内能够切断催化氧化单元的进料，保证超标油气不进入催化氧化单元。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型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实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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附图。
图1为本实用新型的构成示意图。
图中：1、分液罐；2、总烃分析仪；3、第一阻火器；4、第一气动阀；5、第二气动阀；6、油气混合器；7、O2浓度检测仪；8、第二阻火器；9、第一单流阀；10、第一鼓风机；11、第一过滤器；12、第三阻火器；13、第二单流阀；；14、第二鼓风机；15、第二过滤器；16、催化氧化单元；17、蝶阀。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一：
根据图1所示的一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统，至少包括分液罐1、第一阻火器3、第二气动阀5、蝶阀17、油气放空管路和催化氧化单元16；所述蝶阀17、第一阻火器3、第二气动阀5依顺序连接在分液罐1和催化氧化单元16之间，所述的油气放空管路，连接在第一阻火器3和第二气动阀5之间的管路上，油气放空管路上连接有第一气动阀4；还包括总烃分析仪2、油气混合器6和两条空气输送管路；所述的总烃分析仪2连接在蝶阀17和第一阻火器3之间的管路上；所述的油气混合器6连接在第二气动阀5与催化氧化单元16之间的管路上；所述的两条空气输送管路分别与油气混合器6连接。
在实际使用时，从脱硫塔来的油气进入分液罐1中，当总烃分析仪2测到总烃浓度a大于预设值时，第二气动阀5关闭，切断油气进入催化氧化单元16的管路，第一气动阀4打开，油气就地排放，确保催化氧化单元16运行安全。当总烃分析仪2测到总烃浓度a小于预设值时，经操作人员确认解除联锁后，第二气动阀5开启，第一气动阀4关闭，油气进入油气混合器6与从空气输送管路来的空气经油气混合器6混合均匀后，输送至催化氧化单元16，保证了催化氧化单元16内反应的安全性。
本实施例中，超标浓度的油气与超标的炉膛温度如果同时出现，混合油气进入炉膛有造成闪爆的风险。油气混合器6的设置，避免了油气与空气混合不均匀所造成的局部富集，提升了油气与空气的混合效果，防止混合油气在进入催化氧化单元时局部富集超过爆炸下限。
实施例二：
根据图1所示的一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统，与实施例一不同之处在于：还包括O2浓度检测仪7；所述的O2浓度检测仪7连接在油气混合器6与催化氧化单元16之间的管路上。
在实际使用时，O2浓度检测仪7的设置，使得混合油气中的氧含量得到实时监控，进一步促进了催化氧化反应的平稳可控。
实施例三：
根据图1所示的一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统，与实施例一不同之处在于：所述的空气输送管路包括主空气输送管路和备用空气输送管路；主通气管路和备用空气输送管路的构成相同。
在实际使用时，主空气输送管路和备用空气输送管路在正常状态下，只开启一条管路，另一条作为备用。当使用的空气输送管路出现故障或需要检修时，开启另一条空气输送管路，确保VOCs装置催化氧化单元16的持续、稳定、安全运行。
实施例四：
根据图1所示的一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统，与实施例三不同之处在于：所述的主空气输送管路包括第二阻火器8、第一单流阀9、第一鼓风机10和第一过滤器11；所述的第一过滤器11与大气相通，依次通过第一鼓风机10、第一单流阀9、第二阻火器8与油气混合器6连接。
在实际使用时，设置第一单流阀9的目的，是为了在主空气输送管路和备用空气输送管路之间切换时，空气不会倒流泄压，保证后续的工序正常运转。
第二阻火器8的设置目的，是为了防止催化氧化单元16在意外发生闪爆时火星从第一鼓风机10入口处喷出，避免了意外事故的发生。
在具体应用时，备用空气输送管路包括第三阻火器12、第二单流阀13、第二鼓风机14和第二过滤器15；第二过滤器15与大气相通，依次通过第二鼓风机14、第二单流阀13和第三阻火器12与油气混合器6连接。
实施例五：
根据图1所示的一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统，与实施例四不同之处在于：所述的第二阻火器8采用的是GZB-600/1.620#+304HG20592。
在实际使用时，第二阻火器8采用上述型号的阻火器，能够有效的避免了高温火焰进入风机，造成设备损坏。
实施例六：
根据图1所示的一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统，与实施例一不同之处在于：所述的总烃分析仪2采用的是MODE 4020B。
在实际使用时，总烃分析仪2采用上述技术方案，使得总烃的分析数据更加准确可靠，且型号为MODE 4020B的总烃分析仪的故障率低，能够确保系统稳定、持续运行。
实施例七：
根据图1所示的一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统，与实施例一不同之处在于：所述总烃分析仪2与第二气动阀5之间的管路长度L不小于V*t；
其中：V为油气在管道中的流动速度；
t为油气从分液罐出口抽出到进入总烃分析仪反应出结果的时间+第二气动阀启动时间+预留安全裕量时间之和。
在实际使用时，总烃分析仪2与第一阻火器3之间的管路长度采用上述技术方案，确保在总烃分析仪2的分析结果出来之后，当总烃浓度超过设定的上限时，有足够的时间进行第二气动阀5的关闭操作，阻断催化氧化单元16的进料。确保催化氧化单元16的运行安全。
在具体应用时，第二气动阀启动时间可以由气动阀生厂厂家提供，也可根据需要，对第二气动阀进行出厂设定。一般情况下，预留安全裕量时间的范围值为1-4s，也可以根据需要适当将时间范围放大。
实施例八：
根据图1所示的一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统，与实施例一不同之处在于：还包括O2浓度检测仪7；所述的O2浓度检测仪7连接在油气混合器6与催化氧化单元16之间的管路上；所述的空气输送管路包括主空气输送管路和备用空气输送管路；主通气管路和备用空气输送管路的构成相同；所述的主空气输送管路包括第二阻火器8、第一单流阀9、第一鼓风机10和第一过滤器11；所述的第一过滤器11与大气相通，依次通过第一鼓风机10、第一单流阀9、第二阻火器8与油气混合器6连接；所述的第二阻火器8采用的是GZB-600/1.6 20#+304HG20592；所述的总烃分析仪2采用的是MODE 4020B；所述总烃分析仪2与第二气动阀5之间的管路长度L不小于V*t；
其中：V为油气在管道中的流动速度；
t为油气从分液罐出口抽出到进入总烃分析仪反应出结果的时间+第二气动阀启动时间+预留安全裕量时间之和。
在实际使用时，当油气浓度超标时可及时切断催化氧化单元16进料油气，保证催化氧化单元16反应的安全性。油气与空气混合均匀进入催化氧化单元16，混合油气中的氧含量，通过O2浓度检测仪7实时监控，进一步促进了催化氧化反应的平稳可控。本实用新型从控制进料油气的总烃浓度开始，保障进料的安全性，均匀的混合气体氧含量配比提升了催化氧化反应的平稳性，从而提高了催化氧化反应的对油气中VOCs成分的分解效率，保障了外排气体的达标排放。
实施例九：
一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统的应用实例。
在脱硫塔的油气分液罐出口管道上设总烃分析仪(MODE 4020B)，油气总烃浓度的上限a1＝25000ppm，当总烃浓度a≥a1，判定管道内混合气体处于危险浓度，第二气动阀5关闭，切断油气进入催化氧化单元16的管路，第一气动阀4打开，油气就地排放，确保催化氧化单元16运行安全。当总烃分析仪2测到总烃浓度a小于预设值20000ppm时，经操作人员确认解除联锁后，第二气动阀5开启，第一气动阀4关闭，油气进入油气混合器6与从空气输送管路来的空气经油气混合器6混合均匀后，输送至催化氧化单元16，保证了催化氧化单元16内反应的安全性。
总烃分析仪2与第二气动阀5之间的管道长度：已知总烃分析仪(MODE 4020B)的延迟响应时间为8s，气动阀响应及动作时间取1s，预留1s的安全裕量，最终取t＝10s。为了系统安全可靠，必须保证油气总烃浓度超过25000ppm时，在总响应时间10s内能够切断催化氧化单元16的进料，关闭第二气动阀5，打开第一气动阀4，保证超标油气不进入催化氧化单元16。按照设计气量3000Nm3/h，主管道采用DN300的管径，经管道中油气流速为11.79m/s，即要保证总烃分析仪2与第二气动阀5之间的管道距离要大于等于
10s*11.79m/s＝117.9m。
在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统，至少包括分液罐(1)、第一阻火器(3)、第二气动阀(5)、蝶阀(17)、油气放空管路和催化氧化单元(16)；所述蝶阀(17)、第一阻火器(3)、第二气动阀(5)依顺序连接在分液罐(1)和催化氧化单元(16)之间，所述的油气放空管路连接在第一阻火器(3)和第二气动阀(5)之间的管路上，油气放空管路上连接有第一气动阀(4)；其特征在于：还包括总烃分析仪(2)、油气混合器(6)和两条空气输送管路；所述的总烃分析仪(2)连接在蝶阀(17)和第一阻火器(3)之间的管路上；所述的油气混合器(6)连接在第二气动阀(5)与催化氧化单元(16)之间的管路上；所述的两条空气输送管路分别与油气混合器(6)连接。
2.如权利要求1所述的一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统，其特征在于：还包括O2浓度检测仪(7)；所述的O2浓度检测仪(7)连接在油气混合器(6)与催化氧化单元(16)之间的管路上。
3.如权利要求1所述的一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统，其特征在于：所述的空气输送管路包括主空气输送管路和备用空气输送管路；主通气管路和备用空气输送管路的构成相同。
4.如权利要求3所述的一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统，其特征在于：所述的主空气输送管路包括第二阻火器(8)、第一单流阀(9)、第一鼓风机(10)和第一过滤器(11)；所述的第一过滤器(11)与大气相通，依次通过第一鼓风机(10)、第一单流阀(9)、第二阻火器(8)与油气混合器(6)连接。
5.如权利要求4所述的一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统，其特征在于：所述的第二阻火器(8)采用的是GZB-600/1.6 20#+304HG20592。
6.如权利要求1所述的一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统，其特征在于：所述的总烃分析仪(2)采用的是MODE 4020B。
7.如权利要求1所述的一种提升VOCs装置催化氧化单元运行安全的辅助系统，其特征在于：所述总烃分析仪(2)与第二气动阀(5)之间的管路长度L不小于V*t；
其中：V为油气在管道中的流动速度；
t为油气从分液罐出口抽出到进入总烃分析仪反应出结果的时间、第二气动阀(5)启动时间与预留安全裕量时间之和。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |