CN216223671U - 一种基于安全燃烧工业有机废气的吸附系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于安全燃烧工业有机废气的吸附系统，属于工业有机废气治理技术领域，包括吸附装置、真空泵、蓄热燃烧装置、加热炉。本实用新型改变了目前蓄热燃烧装置采用大量空气稀释工业有机废气的现状，大幅度减少了燃料气用量；采用有机物分析仪控制吸附器的吸附‑再生切换操作，确保吸附器排放气有机物浓度在其爆炸极限下限值的25％之下，从而在本质上保证了有机废气输送和燃烧处理的安全，既能充分利用废气中有机物的热能又能稳定达标排放，大幅度降低了企业工业有机废气治理的投资和运行成本；采用氧含量分析仪控制真空再生解吸气氧含量低于2％(V％)，可以安全、低成本将高浓度解吸气作为有机原料或燃料气回收利用。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业有机废气治理技术领域，具体涉及一种基于安全燃烧工业有机废气的吸附系统。
背景技术
石油化工工业生产和储运过程中产生的含挥发性有机物(VOCs)废气存在着通过各类排放口直排大气现象，依据国家颁布的《石油化学工业污染物排放标准》(GB31571)、《挥发性有机物无组织排放控制标准》(GB37822)等现行标准中的大气污染物排放限值标准，企业内众多排放的有机废气必须密闭收集处理达标排放，如：GB31571规定废气处理后的非甲烷总烃排放限值是120mg/m3，山东省地方标准(DB37/2801.6-2018)非甲烷总烃排放限值是60mg/m3，其严苛排放限值标准，使得燃烧法常作为工业有机废气达标排放的终端处理手段。
石油化工企业内工业有机废气排放特点是点多面广、排放量波动大、有机物组分和浓度差异大，例如油品储罐、污油池等排气的油气浓度大多数情况下高于其爆炸极限下限。吸附法投资少且运行费用低，适用于处理连续、非连续产生的不稳定浓度废气，能够有效地调节废气中有机物组分和浓度。现有的吸附法与燃烧法组合的工业有机废气治理技术：废气通过吸附剂床层后的净化气排放大气，吸附剂饱和后采用热气流(空气)吹扫热解吸再生，解吸气中有机物浓度控制在其爆炸极限下限的25％之下再进行燃烧处理。该工艺存在以下不足，首先是对于有机物浓度波动大的废气，经吸附后放空的净化气中非甲烷总烃很难稳定达到60mg/m3排放限值标准；其次是经过吸附浓缩的有机物在解吸再生过程中又被热气流大量稀释，极大地降低了吸附有机物回收利用效率，同时也大幅增加了燃料耗量和燃烧烟气排放量；最严重的是再生的热气流温度和氧含量一旦控制不当，易引起含有机物吸附剂燃烧。为此，一种基于安全燃烧工业有机废气的吸附系统。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于：如何解决现有吸附法存在的很难稳定达到排放限值标准、吸附有机物回收利用效率较低等问题，提供了一种基于安全燃烧工业有机废气的吸附系统，本系统采用吸附法作为区域废气预处理设施，控制吸附排放气中有机物浓度在其爆炸极限下限的25％之下，使得排放气不属于爆炸性气体后并入全厂废气收集总管，输送至各装置加热炉和废气焚烧炉进行焚烧处理，既能确保全厂废气收集总管和燃烧处理的本质安全，又能利用废气中残存的有机物热量，降低石油化工企业废气综合治理的投资、运行成本并实现达标排放。
本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本实用新型包括吸附装置、真空泵、蓄热燃烧装置、加热炉、有机物分析仪、燃烧室温度仪、氧含量分析仪；
所述吸附装置连接有有机废气管、乏气管、再生气管和置换气管，所述有机废气管与所述吸附装置进口连接，所述置换气管与所述吸附装置出口连接，所述吸附装置通过所述乏气管与所述蓄热燃烧装置、加热炉连接，所述吸附装置通过所述再生气管与所述真空泵入口连接，所述真空泵的出口设置有解吸气总管，所述解吸气总管具有两个输出分支，一个输出分支为回流管，另一个输出分支为有机气体管，所述解吸气总管通过所述回流管与所述有机废气管连接；
所述燃烧室温度仪设置在所述蓄热燃烧装置上，所述有机物分析仪设置在所述乏气管上，所述氧含量分析仪设置在所述解吸气总管上，所述燃烧室温度仪与所述有机物分析仪通信连接，所述有机物分析仪与所述吸附装置的进出口控制阀通信连接，所述氧含量分析仪分别与所述置换气管、所述回流管、所述有机气体管上设置的控制阀通信连接。
更进一步地，所述吸附装置包括至少两台并联设置的吸附器，所述吸附器的进出口设置有进行吸附-再生切换操作的管道和控制阀，所述吸附器的吸附-再生切换操作由所述有机物分析仪设定值控制；
采用所述蓄热燃烧装置焚烧有机废气，所述燃烧室温度仪调节所述有机物分析仪设定值控制所述乏气管内气体中有机物浓度满足所述蓄热燃烧装置自持燃烧温度的要求数值，达到所述有机物分析仪设定值时，所述吸附器由吸附操作切换至再生操作，所述有机物分析仪最高设定值应小于所述乏气管内气体中有机物浓度的爆炸极限下限的25％；
采用所述加热炉焚烧有机废气，所述有机物分析仪设定值应小于所述乏气管内气体中有机物浓度的爆炸极限下限的25％，达到所述有机物分析仪设定值时，所述吸附器由吸附操作切换至再生操作。
更进一步地，所述吸附器再生操作产生的解吸气中氧含量由所述氧含量分析仪设定值控制。
更进一步地，所述置换气管、所述回流管、所述有机气体管上设置的控制阀分别为第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀。
本实用新型相比现有技术具有以下优点：该基于安全燃烧工业有机废气的吸附系统，采用蓄热燃烧装置燃烧室温度仪与有机物分析仪串级控制吸附器的吸附-再生切换操作，使得吸附器排放气有机物浓度满足蓄热燃烧装置自持燃烧温度的要求，改变了目前蓄热燃烧装置采用大量空气稀释工业有机废气的现状，大幅度减少了燃料气用量；采用有机物分析仪控制吸附器的吸附-再生切换操作，确保吸附器排放气有机物浓度在其爆炸极限下限值的25％之下，从而在本质上保证了有机废气输送和燃烧处理的安全，合法合规利用加热炉和锅炉处理有机废气，既能充分利用废气中有机物的热能又能稳定达标排放，大幅度降低了企业工业有机废气治理的投资和运行成本；采用氧含量分析仪控制真空再生解吸气氧含量低于2％(V％)，可以安全、低成本将高浓度解吸气作为有机原料或燃料气回收利用。
附图说明
图1是本实用新型实施例中基于安全燃烧工业有机废气的吸附系统的结构示意图；
图中：箭头表示介质流向；粗实线表示设备和管道；虚线表示仪表信号线。
具体实施方式
下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
石油炼制企业储运罐区油品储罐排放的油气浓度大多数情况下高于其爆炸极限下限，例如成品汽油内浮顶罐排气非甲烷总烃浓度范围1000～50000mg/m3，高温蜡油固定顶罐排气非甲烷总烃浓度高达200000mg/m3。本实施例采用固定床吸附装置对罐区油品储罐排放的混合油气进行预处理，经吸附后的排放气中油气浓度降低至其爆炸极限下限值的25％(约10000mg/m3左右)以下，进入厂区废气总管送至燃烧装置焚烧处理后达标排空。
如图1所示，本实施例包括吸附装置1、真空泵2、蓄热燃烧装置3、加热炉4、有机物分析仪5、燃烧室温度仪6、氧含量分析仪7；所述吸附装置1上连接有有机废气管11、乏气管12、再生气管13和置换气管14，所述乏气管12与蓄热燃烧装置3废气入口连接，并且乏气管12与加热炉4新风机的吸气管连接，所述吸附装置1的再生气管13与真空泵2入口连接，真空泵2出口设置有解吸气总管15并与有机废气管11连接有回流管16，解吸气总管15连接有有机气体管17。
所述吸附装置1包括至少两台并联设置的吸附器，吸附器内装填有吸附剂，吸附器进出口均配置有进行吸附-再生切换操作的管道和控制阀，所述有机物分析仪5安装在乏气管12上，有机物分析仪5的输出信号连接至并联设置的吸附器进出口控制阀，所述蓄热燃烧装置3的燃烧室温度仪6的输出信号连接至有机物分析仪5；所述氧含量分析仪7安装在解吸气总管15上，所述回流管16上安装有第二控制阀8，所述有机气体管17上安装有第三控制阀9，所述置换气管14上安装有第一控制阀10，所述氧含量分析仪7的输出信号连接至第一控制阀10、第二控制阀8和第三控制阀9。
本实施例的具体工作过程如下：
储运罐区油品储罐排放的油气经有机废气管11送至吸附装置1入口，吸附装置1包括至少两台并联设置的吸附器，吸附器均配置有进行吸附-再生切换操作的管道、控制阀和自动控制系统等，吸附器轮流进行吸附-再生自动切换操作。吸附器内优先装填不燃性有机物吸附剂，如硅胶、大孔吸附树脂、活性炭纤维等，能有效应对高、中、低浓度挥发性有机物，有机物吸附剂选择性吸附油气中的烃类、苯系物等有机物，空气成分可以通过有机物吸附剂层。当吸附剂吸附有机物达到一定的饱和度时，吸附装置1出口乏气管12上的有机物分析仪5检测到排放气有机物浓度在其爆炸极限下限值25％时，有机物分析仪5输出信号关闭正在进行吸附作业的吸附器进出口控制阀，同时打开再生完成处于备用状态的吸附器的进出口控制阀，完成吸附-再生自动切换操作。有机物浓度低于其爆炸极限下限值25％的废气不属于爆炸性气体，可以安全并入全厂废气收集总管去燃烧处理，不会因废气爆燃通过废气收集总管引发全厂群燃群爆事故的发生。
通常石油炼制企业混合油气浓度的爆炸极限下限25％相当于10g/m3左右，蓄热燃烧装置3如RTO炉自持燃烧所需废气有机物浓度一般在2～5g/m3，为确保安全和防止蓄热燃烧装置3过热，目前采取的是补充空气稀释废气有机物浓度方法，补充空气量一般是废气量的5～20倍的体积数，实际情况是蓄热燃烧装置3每天都要消耗燃料维持燃烧室温度，本实用新型将蓄热燃烧装置3上的燃烧室温度仪6与吸附器乏气管12上的有机物分析仪5串级控制，及时调整有机物分析仪5有机物浓度设定值，控制吸附装置1的吸附-再生自动切换频率，使得吸附器排放气中有机物浓度降低至2～5g/m3，满足蓄热燃烧装置3自持燃烧的温度要求。
现有吸附法通过吸附剂选配或串级吸附等方法可以较经济的将高、中、低浓度油气处理到2～10g/m3，有机物浓度小于其爆炸极限下限25％的含氧多组分废气不属于爆炸性混合物，因此其管道输送和入炉焚烧是安全合规的。本实用新型将油气处理到10g/m3左右的废气引入生产装置加热炉4或锅炉新风机的吸气管与新鲜空气混合，在加热炉4炉膛内燃烧分解达标排放，充分利用废气中残存有机物的热能。当生产装置加热炉4停运，利用蓄热燃烧装置3处理油气时，建立起燃烧室温度仪6与有机物分析仪5串级控制，使得吸附器排放气中有机物浓度满足蓄热燃烧装置3自持燃烧的温度要求，减少燃料耗量和烟气排放量。
本实用新型吸附器吸附剂脱附再生选择惰性气体置换+降压解吸再生方式，首先打开置换气管14上的第一控制阀10向再生吸附器内通入惰性气体，保持再生吸附器是正压状态，惰性气体自上而下依次经过有机物吸附剂层、再生气管13、真空泵2、解吸气总管15，解吸气总管15上安装有氧含量分析仪7，氧含量分析仪7检测到管内流动气体氧含量≥2％(V％)，输出信号关闭有机气体管17上的第三控制阀9，打开回流管16上的第二控制阀8，解吸气自回流管16返回至有机废气管11再吸附；当氧含量分析仪7检测到管内流动气体氧含量＜2％(V％)时，输出信号关闭第一控制阀10和第二控制阀8，打开有机气体管17上的第三控制阀9，真空泵2将再生吸附器抽至负压，吸附剂中的烃类等有机物组分被解吸脱附出来。解吸气氧含量低于2％(V％)、热值远高于7880kJ/Nm3,符合《石油化工可燃性气体排放系统设计规范》(SH3009)，本实用新型优先将解吸气升压后送入厂区燃料气管作为燃料气使用，也可将解吸气排入企业可燃性气体排放系统，利用已有的火炬气回收处理装置处理后再利用，也可进入生产装置再利用。
综上所述，该基于安全燃烧工业有机废气的吸附系统，采用蓄热燃烧装置燃烧室温度仪与有机物分析仪串级控制吸附器的吸附-再生切换操作，使得吸附器排放气有机物浓度满足蓄热燃烧装置自持燃烧温度的要求，改变了目前蓄热燃烧装置采用大量空气稀释工业有机废气的现状，大幅度减少了燃料气用量；采用有机物分析仪控制吸附器的吸附-再生切换操作，确保吸附器排放气有机物浓度在其爆炸极限下限值的25％之下，从而在本质上保证了有机废气输送和燃烧处理的安全，合法合规利用加热炉和锅炉处理有机废气，既能充分利用废气中有机物的热能又能稳定达标排放，大幅度降低了企业工业有机废气治理的投资和运行成本；采用氧含量分析仪控制真空再生解吸气氧含量低于2％(V％)，可以安全、低成本将高浓度解吸气作为有机原料或燃料气回收利用，值得被推广使用。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (4)
1.一种基于安全燃烧工业有机废气的吸附系统，其特征在于：包括吸附装置、真空泵、蓄热燃烧装置、加热炉、有机物分析仪、燃烧室温度仪、氧含量分析仪；
所述吸附装置连接有有机废气管、乏气管、再生气管和置换气管，所述有机废气管与所述吸附装置进口连接，所述置换气管与所述吸附装置出口连接，所述吸附装置通过所述乏气管与所述蓄热燃烧装置、加热炉连接，所述吸附装置通过所述再生气管与所述真空泵入口连接，所述真空泵的出口设置有解吸气总管，所述解吸气总管具有两个输出分支，一个输出分支为回流管，另一个输出分支为有机气体管，所述解吸气总管通过所述回流管与所述有机废气管连接；
所述燃烧室温度仪设置在所述蓄热燃烧装置上，所述有机物分析仪设置在所述乏气管上，所述氧含量分析仪设置在所述解吸气总管上，所述燃烧室温度仪与所述有机物分析仪通信连接，所述有机物分析仪与所述吸附装置的进出口控制阀通信连接，所述氧含量分析仪分别与所述置换气管、所述回流管、所述有机气体管上设置的控制阀通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于安全燃烧工业有机废气的吸附系统，其特征在于：所述吸附装置包括至少两台并联设置的吸附器，所述吸附器的进出口设置有进行吸附-再生切换操作的管道和控制阀，所述吸附器的吸附-再生切换操作由所述有机物分析仪设定值控制；
采用所述蓄热燃烧装置焚烧有机废气，所述燃烧室温度仪调节所述有机物分析仪设定值控制所述乏气管内气体中有机物浓度满足所述蓄热燃烧装置自持燃烧温度的要求数值，达到所述有机物分析仪设定值时，所述吸附器由吸附操作切换至再生操作；
采用所述加热炉焚烧有机废气，所述有机物分析仪设定值应小于所述乏气管内气体中有机物浓度的爆炸极限下限的25％，达到所述有机物分析仪设定值时，所述吸附器由吸附操作切换至再生操作。
3.根据权利要求2所述的一种基于安全燃烧工业有机废气的吸附系统，其特征在于：所述吸附器再生操作产生的解吸气中氧含量由所述氧含量分析仪设定值控制。
4.根据权利要求3所述的一种基于安全燃烧工业有机废气的吸附系统，其特征在于：所述置换气管、所述回流管、所述有机气体管上设置的控制阀分别为第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀。
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