专利名称：一种储罐排放恶臭废气的处理方法
技术领域：
本发明涉及一种炼油厂含硫化氢、含氨罐顶排放恶臭废气的处理方法，特别是一种炼油厂储罐罐区多个储罐的安全环保使用方法。
背景技术：
在石油炼制企业及部分石油化工企业中，需要使用储罐来存储含硫污水、碱渣等物质，这些物质其液面上部空间释放大量含有高浓度硫化氢、氨、有机硫化物等恶臭物质的气体。在一般情况下，由于存在“大呼吸”、“小呼吸”现象，这些恶臭气体被排放储罐外部，不仅污染环境，而且危害人体健康，国家颁布的《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993)、《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)等强制性标准对恶臭气体排放浓度及排放速率进行了限制。因此，罐顶恶臭气体处理被炼油厂列为环保隐患治理的重点。罐顶恶臭气体排气量非常不稳定。白天与夜间、晴天与阴雨天、夏季与冬季时的排气量大小均存在较大变化。对于大多储罐而言，正常生产情况下，主要为小呼吸产生的排气量，而大呼吸排气量较少，原因是连续生产时进出罐的物料量基本是平衡的，罐内液面波动较小；多罐、并联间歇操作的储罐，基本上采用罐顶气连通方式平衡了大呼吸时的排气量。 造成排气量不稳定的主要原因在于液相中轻组分组成、浓度、气相分压、环境温度、储罐气相空间大小、光照、罐的保温刷漆情况、储罐温度等。根据罐顶气的排放特点，罐顶气处理装置应能够同时去除无机和有机恶臭污染物的技术，并且能够适应污染物浓度变化。另外，由于常压拱顶罐可承受的压力一般为-50mmH20 200mmH20之间，并且罐顶气排放量是变化的，因此装置的处理气量应能够跟随罐内压力进行调整，保持与实际排放量一致，防止引气量过大或过小造成罐内压力超出安全范围。恶臭气体处理方法可分为燃烧法、吸收法、氧化法、吸附法、生物法、冷冻法及联合法等。上述方法虽然大部分都可以用于储罐区恶臭气体的治理，但工作时或者需要稳定的气源，或者操作起来很复杂。为得到稳定的气源，必须为储罐设置保护气系统，例如氮气保护或者如CN200710157798. 0、CN200710157779. 8所述的用硫磺回收尾气和净化烟气等不含氧气的惰性气体保护。当罐顶排气量不足以供应恶臭处理装置工作时，保护气被引入储罐内，这就增加了储罐运行的成本，增加了系统的操作难度。自吸气式气液混合设备可以用于气液接触反应，但现有的自吸气式气液混合设备在吸气能力，吸气量可调性等方面均需进一步提高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种费用低廉，工艺简单，完全自动运行的储罐排放恶臭气体的处理方法。本发明方法能够同时去除无机和有机恶臭污染物，能够适应污染物浓度变化，并且处理气量自动跟随储罐罐顶气排放量进行调整，保持与实际排放量一致，最大程度保证储罐的安全。
本发明储罐排放恶臭废气的处理方法包括如下内容将罐区储罐通过管道共同连到一条主管道上，主管道与自吸气式气液混合设备相连，对罐顶排放的恶臭气体进行处理， 处理后的气体依靠自吸气式气液混合设备自身提供的压力由排气筒排放。在主管道或者储罐罐顶设置压力传感器，并将其压力信号传至中心控制器。中心控制器根据压力信号值通过变频器来控制自吸气式气液混合设备的吸气速率。所述的自吸气式气液混合设备由罐体，电机，空心轴，气液混合叶轮和传动密封件等部分组成。利用电机通过空心轴带动气液混合叶轮在罐体内的吸收液下高速旋转产生的负压区，罐顶废气通过自吸气式气液混合设备的空心轴被吸至气液混合叶轮负压区，气液混合叶轮上设有布气孔，罐顶废气通过布气孔将气体以微气泡的形式分散于液体中，发生快速传质与化学反应，罐顶废气中的污染物被自吸气式气液混合设备中的吸收液捕集、吸收并发生反应，处理后气体从吸收液中上浮，从反应器顶部排气口进入排气筒排放。所述的自吸气式气液混合设备的气液混合叶轮结构如下气液混合叶轮主要是由空心连轴接头、空心盘、空心导流叶片、环形导流板组成。空心连轴接头的孔道与空心盘的内部空间相通；空心盘由上盖板、下盖板及筒体组成；空心盘下盖板下侧密封连接空心导流叶片，与空心导流叶片对应位置的下盖板开设与空心导流叶片内部空间连通的通道，空心导流叶片下端设置环形导流板，空心导流叶片旋转方向的后方一侧叶片设置布气孔。上述气液混合叶轮中，空心导流叶片具有一内部空间，该内部空间上侧与空心盘相通，空心导流叶片旋转方向的后方一侧叶片通过布气孔与空心导流叶片外部相通，其余部分为密封结构。上述气液混合叶轮中，空心导流叶片的横截面可以是适宜的形状，如等边倒三角形、后倾式倒三角形、不规则倒三角形、梯形、不规则梯形、平行四边形等适宜的形状。空心盘下盖板上与空心导流叶片之间的通道形状优选与空心导流叶片横截面相同。空心导流叶片数量可以根据气液混合叶轮的规模设置1 50个，优选为2 30个。上述气液混合叶轮中，所述的布气孔可以沿叶轮轴线方向设置一排或多排。布气孔的数目和排列方式也可以在空心导流叶片旋转方向后方一侧叶片上做任意改变。上述气液混合叶轮中，空心导流叶片上端与空心圆盘的下盖板相连，下端与环形导流板相连，两个相邻空心导流叶片之间形成水流通道。上述气液混合叶轮中，环形导流板为中心具有圆形进水口(或进液口)的平板或锥形板；其外形可以根据需要采用任意形状，但一般选择圆形。环形导流板与空心导流叶片连接，导流板的内外圆所形成的环形区域面积至少能封闭空心导流叶片下端。环形导流板可以防止水流从空心导流叶片上端或下端滑漏，提高叶轮的吸排水量及真空度，从而提高引气量及气液混合效果；另外环形导流板还可以减小水体对空心导流叶片的拖曳，降低叶轮的功耗。自吸气式气液混合设备的吸气速率由其电机的转速决定，转速越快，吸气速率越大。中心控制器根据储罐内压力值通过变频器来控制电机的转速，从而控制自吸气式气液混合设备的吸气速率。储罐内气体压力越大，中心控制器控制自吸气式气液混合设备的吸气速率越大。当储罐内的压力降低时，中心控制器控制自吸气式气液混合设备电机的转速降低，吸气速率下降，使处理气量自动跟随储罐罐顶气排放量进行调整，保持与实际排放量一致。
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所述的自吸气式气液混合设备气液混合叶轮在吸收液液面以下至少200mm。其作用是当此设备不运转时，气液混合叶轮上的布气孔位于液下，使整个设备相当于一台水封， 保证恶臭气体不会泄露到外界环境。所述的中心控制器控制自吸气式气液混合设备电机启动和停止，电机启动和停止的压力范围由储罐的要求进行设定。对多数储罐来说，电机启动的压力设定在 200Pa-2000Pa,优选500Pa-1800I^。所述的中心控制器控制自吸气式气液混合设备电机的停止压力范围在lPa-19001^，优选300-1 lOOI^a。设定的启动压力应至少大于设定的停止压力lOOPa，优选大于停止压力400-15001^。设定的停止压力为正压，能保证在阴雨天等气温降低情况下罐内压力下降后，其实际压力不会过低，仍在储罐安全操作压力之内。所述的吸收液为氧化性碱液，其中包括氢氧化钠-30% (重量)，次氯酸钠 1%-30% (重量)，以及适量稳定剂和催化剂等，吸收液浓度降低后可以更换或补充新鲜吸收液。本发明方法具有费用低廉，工艺简单，完全自动运行等优点，能够同时去除无机和有机恶臭污染物，能够适应污染物浓度变化，并且处理气量自动跟随储罐罐顶气排放量进行调整，保持与实际排放量一致，最大程度保证储罐的安全。本发明方法使用的自吸气式气液混合设备克服了现有自吸气式气液混合设备吸气量不足和吸气量调整不灵活的问题，充分利用空心导流叶片旋转方向后方一侧叶片的面积，可以大大增加布气孔的数量，并且可以通过增加空心导流叶片高度而任意增加布气孔的数目和改变排列方式。可以充分利用了叶轮旋转时导流叶片后侧产生的负压、导流叶片间水流变线产生的负压、以及水流在圆盘表面产生的剪切作用引入空气，叶轮的引气量大、 气液混合效果好，不仅在低转数下即可引入大量空气，而且引气孔不在叶轮的中心区域，叶轮中心吸入的仅为水(或液体)，真空度大小不受其它因素限制，空气引入量与吸排液量可以随转数提高而同时增加，引气量大小调节方便，另外水流剪切作用还可以防止布气孔堵
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图1是本发明所述系统的一种流程示意图。图2为本发明方法使用的自吸气式气液混合设备的自引气式气液混合叶轮的纵剖面主视图。图3为图1的A-A方向视图。图4为另一种空心导流叶片结构的横剖面图。图5为第三种空心导流叶片结构的横剖面图。图6为气液混合叶轮外形结构立体图。
具体实施例方式本发明方法中，采用多个储罐相互连通，罐顶气可以在各个罐间流通平衡，能最大限度减小“大呼吸”对罐内气体压力的影响。在主管道或者储罐罐顶设置压力传感器，并将其压力信号传至中心控制器。中心控制器根据压力信号值的大小进行逻辑判断，通过变频器来控制自吸气式气液混合设备电机的启动、吸气速率和停止。
为防止储罐运行过程中的一些不可预见的情况，最大程度保护储罐的安全，为储罐设置以下安全措施(1)在主管道或者储罐罐顶安装一个或多个防爆单吸阀。目的是在极端特殊情况下，如果罐内压力急剧下降，外界气体会从防爆单吸阀进入系统，保证储罐不会因为过低压力而发生“瘪罐”事故。防爆单吸阀控制进气压力根据储罐的具体情况设定，一般应在 _500Pa lPa，优选 _400Pa _100Pa。(2)在在主管道上连接一个或多个水封，目的是在极端特殊情况下，如果罐内压力急剧上升，罐内气体会从水封排出，保证储罐不会因为压力过高而发生“爆罐”危险。水封罐可以是一个，也可以是多个，其尺寸大小，个数多少，与可能出现的极端特殊情况下储罐所排放的气体速率有关。水封罐水封高度控制在100-250mm，优选150-200mm。(3)信号采集器可以在罐体和管道不同部位安装多台，作为主控制信号的辅助参照，便于系统状态的监控和故障发现和排除。下面结合附图进一步说明本发明的实现方式。如图1所示，储罐101和储罐102公共连接到主管道103上，储罐罐顶气通过主管道103进入自吸气式气液混合设备104进行处理，处理后的气体通过排气筒105达标排放。自吸气式气液混合设备由电机109、罐体112、空心轴113、气液混合叶轮114和传动和密封机构组成。在主管道103上设置压力传感器106，其信号传至中心控制器107。中心控制器 107根据压力信号值的大小，进行逻辑判断，通过变频器108来控制自吸气式气液混合设备 104的电机109的启动、吸气速率和停止。当中心控制器107接受到的压力信号大于设定启动压力，中心控制器107通过变频器108启动自吸气式气液混合设备104的电机109运转，储罐内的恶臭气体被自动吸入自吸气式气液混合设备104中进行处理。自吸气式气液混合设备104工作后，储罐1和2 内的罐顶气量逐渐减少，罐内气体的压力会逐渐下降，当中心控制器107接受到的压力信号小于设定关闭压力，中心控制器107通过变频器108停止自吸气式气液混合设备104的电机109运转，自吸气式气液混合设备107处于关闭状态。罐顶气开始在储罐内累积，等待下次储罐内压力达到启动压力，自吸气式气液混合设备104则再次工作，周而复始。整个过程完全自动化，无需人工操作。并且在储罐内罐顶气累积期间，自吸气式气液混合设备104 的电机109停止，整个系统不需动力电消耗，节约了能源。在主管道103上安装防爆单吸阀110和水封罐111，保证储罐在不可预见的过低或过高压力情况下的安全。下面结合图2 6进一步说明自吸气式气液混合设备使用的自引气式气液混合叶轮的结构及运行方式。如图2所示，自引气气液混合叶轮由空心连轴接头1、上盖板2、筒体3、下盖板5、 空心导流叶片6，环形导流板7组成；其中上盖板2、筒体3、下盖板5构成叶轮的圆筒形空心盘；下盖板5圆周均勻分布有若干与空心导流叶片6对应的“ V ”形开口 ；空心导流叶片 6为截面与下盖板5上“ ▽”形开口同形的中空结构，空心导流叶片6上端“ ▽ ”形开口与下盖板5上“ ▽ ”形开口密封连接，与空心盘内部空间相通；下端“ V ”形开口被环形导流板7 封闭。布气孔4设置在空心导流叶片旋转方向的后方一侧导流叶片上。CN 102452540 A说明书5/5 页图2 图5视图中，从中可见空心导流叶片6和环形导流板7的形式和位置。箭头方向为叶轮旋转方向，布气孔4的位置。所述空心导流叶片还可以采用其他形式。在驱动电机及空心轴的带动下，叶轮在液体内以一定的速度旋转，并在叶轮内部产生负压，空气由空心连轴接头1进入叶轮，通过空心圆盘下盖板5上的开口进入空心导流叶片，经布气孔4以微气泡形式分散于液体中。环形导流板7中心处的开孔为叶轮的吸水口(或吸液口)，环形导流板7与导流叶片6、下盖板5形成封密的水流通道(或液体通道)，有效地防止水流从导流叶片底端或顶端滑漏，提高了叶轮内部的水流速度和真空度，同时也降低了水体对叶轮拖曳。增加环形导流板后，叶轮内部的真空度可以达到极限真空度(0. IMI^a左右)，不仅引气量明显提高，而且功耗降低。下面结合一个实施例进一步说明某企业有一座酸性水罐(含硫含氨污水)储罐区，共有5000m3储罐四台，罐顶气集中至一根主管道。在中心控制器上设定的自吸气式气液混合设备开启的压力为1400Pa，关闭压力为900Pa。每天上午7点左右由于气温升高储罐内压力升高达到启动压力1400 ， 中心控制器通过变频器启动自吸气式气液混合设备工作，储罐罐顶气被吸入设备内进行处理，中心控制器根据储罐内的压力信号，通过变频器调整自吸气式气液混合设备电机转速来调整吸气速率，吸气速率平均230m3/h，最大310m3/h，气体中硫化氢浓度约5000mg/m3，氨浓度1200mg/m3。设备工作后储罐内的压力逐渐下降，每天中午约12点左右储罐压力降至 900Pa,自吸气式气液混合设备停止工作。从此时至第二天上午罐内压力不会再超过启动压力14001^。凌晨由于气温低时罐内压力最低520帕，微正压，在储罐安全操作压力之内。处理后尾气通过15米高排气筒排放，尾气硫化氢浓度lmg/m3，氨浓度80mg/m3，符合国家排放标准。
权利要求
1.一种储罐排放恶臭废气的处理方法，其特征在于包括如下内容将罐区储罐通过管道共同连到一条主管道上，主管道与自吸气式气液混合设备相连，对罐顶排放的恶臭气体进行处理，处理后的气体依靠自吸气式气液混合设备自身提供的压力由排气筒排放；在主管道或者储罐罐顶设置压力传感器，并将其压力信号传至中心控制器，中心控制器根据压力信号值通过变频器来控制自吸气式气液混合设备的吸气速率。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于自吸气式气液混合设备由罐体，电机，空心轴，气液混合叶轮和传动密封件组成，利用电机通过空心轴带动气液混合叶轮在罐体内的吸收液下旋转产生负压区，罐顶废气通过自吸气式气液混合设备的空心轴被吸至气液混合叶轮的负压区，气液混合叶轮上设有布气孔，罐顶废气通过布气孔将气体以微气泡的形式分散于液体中，发生快速传质与化学反应，罐顶废气中的污染物被自吸气式气液混合设备中的吸收液捕集、吸收并发生反应，处理后气体从吸收液中上浮，从反应器顶部排气口进入排气筒排放。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于自吸气式气液混合设备的气液混合叶轮结构如下气液混合叶轮由空心连轴接头、空心盘、空心导流叶片、环形导流板组成；空心连轴接头的孔道与空心盘的内部空间相通；空心盘由上盖板、下盖板及筒体组成；空心盘下盖板下侧密封连接空心导流叶片，与空心导流叶片对应位置的下盖板开设与空心导流叶片内部空间连通的通道，空心导流叶片下端设置环形导流板，空心导流叶片旋转方向的后方一侧叶片设置布气孔。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于气液混合叶轮中，空心导流叶片具有一内部空间，该内部空间上侧与空心盘相通，空心导流叶片旋转方向的后方一侧叶片通过布气孔与空心导流叶片外部相通，其余部分为密封结构。
5.按照权利要求3所述的方法，其特征在于气液混合叶轮中，空心盘下盖板上与空心导流叶片之间的通道形状与空心导流叶片横截面相同，空心导流叶片数量为1 50个。
6.按照权利要求3所述的方法，其特征在于气液混合叶轮中，空心导流叶片数量为 2 30个。
7.按照权利要求3所述的方法，其特征在于气液混合叶轮中，空心导流叶片上端与空心圆盘的下盖板相连，下端与环形导流板相连，两个相邻空心导流叶片之间形成水流通道。
8.按照权利要求3所述的方法，其特征在于上述气液混合叶轮中，环形导流板为中心具有圆形进水口的平板或锥形板，其外形为圆形，环形导流板与空心导流叶片连接，导流板的内外圆所形成的环形区域面积至少能封闭空心导流叶片下端。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于中心控制器控制自吸气式气液混合设备电机启动和停止，设定的启动压力至少大于设定的停止压力lOOPa，优选大于停止压力 400-1500Pao
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于中心控制器控制电机启动的压力设定在 200I^-2000Pa，优选500Pa-180(^a ；中心控制器控制自吸气式气液混合设备电机的停止压力范围在 IPa-I9OOPa,优选 300-1100Pao
全文摘要
本发明公开了一种储罐排放恶臭废气的处理方法，包括如下内容将罐区储罐通过管道共同连到一条主管道上，主管道与自吸气式气液混合设备相连，对罐顶排放的恶臭气体进行处理，处理后的气体依靠自吸气式气液混合设备自身提供的压力由排气筒排放；在主管道或者储罐罐顶设置压力传感器，并将其压力信号传至中心控制器，中心控制器根据压力信号值通过变频器来控制自吸气式气液混合设备的吸气速率。与现有技术相比，本发发明方法费用低廉，工艺简单，完全自动运行，在排放废气进行有效处理的同时，最大程度保证储罐的安全。
文档编号B65D90/38GK102452540SQ20101051420
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者刘春阳, 回军, 杨丽, 赵景霞, 韩建华 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院