重油罐区VOCs尾气处理工艺及系统的制作方法

重油罐区vocs尾气处理工艺及系统
技术领域
1.本发明属于vocs尾气处理技术领域，具体涉及一种重油罐区vocs尾气处理工艺及系统。


背景技术：

2.vocs即挥发性有机化合物(volatile organic compounds)，是指常温下饱和蒸气压大于70pa，常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10pa，具有相应挥发性的全部有机化合物。现代研究将vocs分为8类：烷烃类、芳香烃类、烯烃类、卤代烃类、酯类、醛类、酮类和其他化合物，其主要来源于机动车排放、油品挥发泄露、溶剂使用排放、液化石油气使用、工业排放等。vocs可在大气中形成光化学烟雾，危害人体健康和作物生长，破坏臭氧层等。
3.在石化行业中，罐区的vocs回收治理是石化企业废气治理的重要组成部分。由于沥青、重蜡油、渣油等终止原料的重油罐区油气挥发及vocs尾气排放问题严重，导致环保污染等一系列问题。因此，安全有效的vocs处理工艺是罐区vocs能够实现有效治理的保证。常规的vocs治理方法有吸附吸收法、膜分离法、生物降解法、燃烧法等，吸附吸收法虽然成本较低，但是存在吸附剂专一且容易饱和的问题，同时，重油中的沥青组分会在吸附剂中聚结，发生堵塞现象；膜分离法分离效果好、能耗小，但膜材料处理限制较大，运行成本较高；燃烧法需要新建焚烧炉，投资及运行成本较高；生物降解法能耗低，适用于低浓度、易生物降解的场合，不适用于重油罐区高浓度的vocs尾气处理。
4.目前，重油罐区罐顶气环保治理普遍使用“柴油吸收+碱液脱硫+催化氧化”工艺，此处理工艺容易受厂区空间及柴油资源限制，且在运行经济性、技术可行性等方面均存在问题。此处理工艺设计中存在的问题：一是投资高、流程复杂、日常动力消耗大、需要柴油作为吸收剂并改造现有厂区管廊；二是重油罐区采用氮封，导致罐顶气中混入大量氮气，难以通过焚烧炉高效处理，且生产运行经济性差；三是罐顶气环保治理系统的管线易出现重油集聚，存在长周期运行和安全生产风险；四是形成罐顶气相连通的安全风险；五是公用工程消耗过大，能耗高，不够绿色。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的在于提供一种重油罐区vocs尾气处理工艺，有效解决“柴油吸收+碱液脱硫+催化氧化”工艺存在的生产运行经济性差且安全风险大的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
7.一种重油罐区vocs尾气处理工艺，包括以下步骤：
8.s1、重油罐区罐顶的vocs尾气通过防堵阻火装置，洗涤掉vocs尾气中沥青、重油等粘性组分。
9.s2、随后通过罐区尾气引风机升压至0.05mpa～0.1mpa后，经罐区vocs尾气吸入管输送至制氢转化炉鼓风机空气吸入管内。
10.s3、vocs尾气随空气一起通过制氢转化炉鼓风机输送至制氢转化炉中，在950℃～1000℃的条件下进行高温焚烧氧化处理。
11.s4、制氢转化炉的烟气通过制氢转化炉引风机引入烟囱中排放至大气。
12.本发明的另一个目的在于提供一种重油罐区vocs尾气处理系统，有效解决“柴油吸收+碱液脱硫+催化氧化”工艺存在的生产运行经济性差且安全风险大的问题。
13.一种重油罐区vocs尾气处理系统，包括依次连通的重油罐、防堵阻火装置、罐区尾气引风机、罐区vocs尾气吸入管、制氢转化炉鼓风机空气吸入管、制氢转化炉鼓风机、制氢转化炉、制氢转化炉引风机和烟囱，所述重油罐的罐顶气的流通管道外均设置有蒸汽伴热管，所述防堵阻火装置包括具有阻火、过滤功能的水洗阻火罐以及具有呼吸阀功能的水封呼吸罐。
14.进一步地，还包括控制器和依次设于罐区vocs尾气吸入管上的远传压力表、远程切断阀和现场手阀，所述远传压力表和远程切断阀均与控制器连接。
15.进一步地,所述罐区vocs尾气吸入管上还设有用于管线排凝的导淋阀,所述导淋阀位于远程切断阀及现场手阀之间。
16.进一步地,所述重油罐有多个,每个重油罐均单独连通一个防堵阻火装置,多个重油罐的vocs尾气经防堵阻火装置后汇合，汇合的vocs尾气经罐区尾气引风机升压后送入制氢转化炉鼓风机空气吸入管内。
17.进一步地，所述制氢转化炉鼓风机空气吸入管的正上方设有锥形帽，所述罐区vocs尾气吸入管从制氢转化炉鼓风机空气吸入管的顶端向下插入制氢转化炉鼓风机空气吸入管中，所述罐区vocs尾气吸入管向下插入制氢转化炉鼓风机空气吸入管的深度为0.2～0.3m。
18.进一步地，所述锥形帽的内壁与制氢转化炉鼓风机空气吸入管的外壁之间连接有多根支撑筋，所述支撑筋环绕锥形帽的内壁一圈均匀分布，相邻支撑筋之间设置有钢丝网，所述钢丝网的两侧边分别与锥形帽的内壁和制氢转化炉鼓风机空气吸入管的外壁连接。
19.进一步地，所述罐区vocs尾气吸入管斜向上穿过钢丝网，再向下插入制氢转化炉鼓风机空气吸入管中。
20.进一步地，位于制氢转化炉鼓风机空气吸入管中的罐区vocs尾气吸入管的轴线与制氢转化炉鼓风机空气吸入管的轴线相平行。
21.进一步地，所述制氢转化炉鼓风机空气吸入管与制氢转化炉鼓风机的入口相连接。
22.本发明的有益技术效果是：
23.(1)本发明通过将vocs尾气利用制氢转化炉在950℃～1000℃的条件下进行高温焚烧氧化处理，相较传统的焚烧炉，制氢转化炉不仅能够用作vocs有机物氧化分解，而且制氢转化炉的炉内温度高，烟气停留时间长，vocs有机物可以氧化分解完全，能够处理组分较为复杂的、浓度较高的尾气。
24.(2)本发明通过设置防堵阻火装置，能够洗涤掉尾气中具有一定粘性、可能粘附在管线或气体升压机组及引风机等的沥青组分，以保证制氢转化炉等相关设备的运行安全。无需再在防堵阻火装置前后设置常规的阻火器，能够降低投资，同时减少vocs尾气中沥青组分集聚凝堵的风险。
25.(3)本发明的工艺过程简单高效、安全性高、处理效果好，通过在重油罐的罐顶气的流通管道外均设置有蒸汽伴热管，实现对管道的加热，防止管线出现重油集聚，降低了重油集聚凝堵的风险。特别适用于所储存物料为渣油、沥青等重油的储罐。
26.(4)本发明在保证安全及制氢转化炉鼓风机正常运行的前提下，通过将罐区vocs尾气吸入管插入制氢转化炉鼓风机空气吸入管中，使vocs尾气可以随空气一起进入制氢转化炉的炉膛内进行焚烧处理，防止vocs尾气逆流扩散至大气中而且避免了流程及设备大幅改造，提高了经济适用性。
附图说明
27.下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
28.图1是本发明重油罐区vocs尾气处理工艺的流程图；
29.图2是本发明罐区vocs尾气吸入管与制氢转化炉鼓风机空气吸入管的连接结构示意图。
具体实施方式
30.参照图1，本发明提供了一种重油罐区vocs尾气处理工艺，包括以下步骤：
31.s1、重油罐1区罐顶的vocs尾气通过防堵阻火装置2，洗涤掉vocs尾气中沥青、重油等粘性组分，避免附着在管线及引风机设备内部，以保证制氢转化炉6等相关设备的运行安全；
32.s2、随后通过罐区尾气引风机3升压至0.05mpa～0.1mpa后，经罐区vocs尾气吸入管14输送至制氢转化炉鼓风机空气吸入管4内；
33.s3、vocs尾气随空气一起通过制氢转化炉鼓风机5输送至制氢转化炉6中，在950℃～1000℃的条件下对尾气进行高温焚烧氧化处理，使尾气满足排放标准；
34.s4、制氢转化炉6的烟气通过制氢转化炉引风机7引入烟囱8中排放至大气。
35.在步骤s3中，vocs尾气利用制氢转化炉6在950℃～1000℃的条件下进行高温焚烧氧化处理，相较传统的焚烧炉，制氢转化炉6不仅能够用作vocs有机物氧化分解，而且制氢转化炉6的炉内温度高，烟气停留时间长，vocs有机物可以氧化分解完全。
36.重油罐1区一般为储存沥青、重蜡油、渣油等终止原料的罐区，其罐顶尾气含有少量烃类等可燃气体、氮气及微量硫化氢，直接排放会导致vocs污染物排放超标。制氢装置采用烃类水蒸气转化法制氢，其转化反应的原料基本产自炼厂气、天然气或石脑油等轻烃介质，在较高的温度和压力条件下，借助催化剂与蒸汽发生转化反应，生成氢气和一氧化碳。
37.制氢转化炉6本质上是管式反应器，是制氢装置的核心设备。制氢转化炉6的炉内设有装填了催化剂的转化炉管，转化炉管在炉膛内直接接受燃烧器火焰的辐射传热，以满足转化反应所需要的强吸热及高温等要求。原料混合气(轻烃和水蒸气)通过炉管内的催化剂床层进行反应。所述制氢转化炉6通常采用顶烧炉形式，高温烟气在位于烟气下游制氢转化炉引风机7的负压作用下向下流动，通过炉膛下部转化炉管排之间的长形烟气隧道离开辐射室，进入位于辐射室底部的对流室，对对流段盘管进行对流传热。由于制氢转化炉6的炉膛操作条件苛刻，炉膛操作温度高达1000℃，而且烟气在炉内高温停留时间较长，因此，vocs有机物可以氧化分解完全。
38.在石化企业vocs废气治理领域，与“柴油吸收+碱液脱硫+催化氧化”处理工艺相比，本发明“水封防堵阻火+制氢鼓风机增压+制氢转化炉高温氧化焚烧”工艺过程简单高效、安全性高，利用制氢转化炉6处理重油罐区vocs尾气，其焚烧温度高，容易处理组分较为复杂的、浓度较高的尾气，同时可避免使用柴油吸收剂及改造厂区管廊，不需另外新增设焚烧炉及相关配套设施，投资成本及工艺能耗较低；同时设置防堵阻火装置2，可处理尾气中沥青组分，保证相关设备运行安全。
39.利用“水封防堵阻火+制氢鼓风机增压+制氢转化炉高温氧化焚烧”联合处理的一体化环保治理技术，替代“柴油吸收+碱液脱硫+催化氧化”的处理工艺，特别适用于所储存物料为渣油、沥青等重油的储罐，此类储罐储存的物料在环境温度下易凝固，通常需采取保温、加温等措施以保证存储物料温度高于环境温度。
40.基于同一发明构思，参见图1，本发明还提供了一种重油罐区vocs尾气处理系统，包括依次连通的重油罐1、防堵阻火装置2、罐区尾气引风机3、罐区vocs尾气吸入管14、制氢转化炉鼓风机空气吸入管4、制氢转化炉鼓风机5、制氢转化炉6、制氢转化炉引风机7和烟囱8。所述重油罐1的罐顶气的流通管道外均设置有蒸汽伴热管(未示出)，实现对管道的加热，防止管线出现重油集聚，降低了重油集聚凝堵的风险。
41.所述vocs尾气从重油罐1依次引入防堵阻火装置2、罐区尾气引风机3、罐区vocs尾气吸入管14、制氢转化炉鼓风机空气吸入管4、制氢转化炉鼓风机5和制氢转化炉6，经制氢转化炉6高温焚烧氧化处理后，烟气通过制氢转化炉引风机7引入烟囱8中排出。
42.所述重油罐1有多个,每个重油罐1均单独连通一个防堵阻火装置2,多个重油罐1的vocs尾气经防堵阻火装置2后汇合，汇合的vocs尾气经罐区尾气引风机3升压后送入制氢转化炉鼓风机空气吸入管4内。所述防堵阻火装置2包括具有阻火、过滤功能的水洗阻火罐(未示出)以及具有呼吸阀功能的水封呼吸罐(未示出)。所述防堵阻火装置2的连接设置方式采用现有技术即可实现，在此不做赘述。通过设置防堵阻火装置2，能够洗涤掉尾气中具有一定粘性、可能粘附在管线或气体升压机组及引风机等的沥青组分，以保证制氢转化炉6等相关设备的运行安全。无需再在防堵阻火装置2前后设置常规的阻火器，以降低投资，同时减少vocs尾气中沥青组分集聚凝堵的风险。
43.较佳的，作为一种可实施方式，所述重油罐区vocs尾气处理系统还包括控制器(未示出)和依次设于罐区vocs尾气吸入管14上的远传压力表9、远程切断阀10和现场手阀11，所述远传压力表9和远程切断阀10均与控制器连接。vocs尾气在通过罐区尾气引风机3升压后，如图1所示，首先，通过远传压力表9测量其管线压力，并将信号传给控制器；其次，经过远程切断阀10；当管线压力低于设定压力时，控制器控制远程切断阀10关闭，以保证安全；最后，经过现场手阀11后进入制氢转化炉鼓风机空气吸入管4内。在重油尾气管线上安装远程切断阀10，当在事故状态或重油罐尾气处理流程上的设备设施需要检修等离线停运时，可远程关闭远程切断阀10确保装置安全。在远程切断阀10之后设置现场手阀11，相当于双重保险，即当远程切断阀10损坏的情况下，可以通过现场手阀11关闭处理。在远程切断阀10及现场手阀11之间设置有用于管线排凝的导淋阀12。
44.如图2所示，为了将重油罐1区vocs尾气引入制氢转化炉鼓风机5中，所述制氢转化炉鼓风机空气吸入管4与制氢转化炉鼓风机5的入口相连接，所述制氢转化炉鼓风机空气吸入管4的正上方设有锥形帽13，所述罐区vocs尾气吸入管14从制氢转化炉鼓风机空气吸入
管4的顶端向下插入制氢转化炉鼓风机空气吸入管4中，所述罐区vocs尾气吸入管14向下插入制氢转化炉鼓风机空气吸入管4的深度为0.2～0.3m。vocs尾气沿着制氢转化炉鼓风机空气吸入管4向下流动，不会逆流扩散至大气中，随后vocs尾气随空气一起进入制氢转化炉6的炉膛内进行焚烧处理。本实施例的制氢转化炉鼓风机空气吸入管4的风速在设计范围内，因此，罐区vocs尾气吸入管14的插入，不会影响制氢转化炉鼓风机5系统的正常运行。
45.所述锥形帽13的内壁与制氢转化炉鼓风机空气吸入管4的外壁之间连接有多根支撑筋(未示出)，所述支撑筋环绕锥形帽13的内壁一圈均匀分布，相邻支撑筋之间设置有钢丝网(未示出)，所述钢丝网的两侧边分别与锥形帽13的内壁和制氢转化炉鼓风机空气吸入管4的外壁连接。所述罐区vocs尾气吸入管14斜向上穿过钢丝网，再向下插入制氢转化炉鼓风机空气吸入管4中，位于制氢转化炉鼓风机空气吸入管4中的罐区vocs尾气吸入管14的轴线与制氢转化炉鼓风机空气吸入管4的轴线相平行。这种连接方式使罐区vocs尾气吸入管14的安装和拆卸都较为简单。位于制氢转化炉鼓风机空气吸入管4中的罐区vocs尾气吸入管14的轴线与制氢转化炉鼓风机空气吸入管4的轴线相平行。
46.本发明“水封防堵阻火+制氢鼓风机增压+制氢转化炉高温氧化焚烧”的工艺过程简单高效、安全性高、处理效果好，特别适用于所储存物料为渣油、沥青等重油的储罐。
47.实施例1：
48.沥青等重油罐1区顶部vocs尾气(非甲烷烃类浓度为1830mg/m3，硫化氢含量＜0.5mg/m3)在制氢转化炉6内950℃～1000℃的条件下将重油罐1区来的vocs尾气焚烧氧化处理，在制氢转化炉6的烟气排放口测量烟气中非甲烷烃类浓度小于0.07mg/m3、二氧化硫含量为2mg/m3(烟气中的二氧化硫主要源于燃料气中硫含量)，符合烟气环保排放标准，vocs尾气去除率为99.9％。
49.实施例2：
50.沥青等重油罐1区顶部vocs尾气(非甲烷烃类浓度为5250mg/m3，硫化氢含量＜0.5mg/m3)在制氢转化炉6内950℃～1000℃的条件下将重油罐1区来的vocs尾气焚烧氧化处理，在制氢转化炉6的烟气排放口测量烟气中非甲烷烃类浓度小于0.07mg/m3、二氧化硫含量为2mg/m3(烟气中的二氧化硫主要源于燃料气中硫含量)，符合烟气环保排放标准，vocs尾气去除率为99.9％。
51.实施例3：
52.沥青等重油罐1区顶部vocs尾气(非甲烷烃类浓度为589mg/m3，硫化氢含量＜0.5mg/m3)在制氢转化炉6内950℃～1000℃的条件下将重油罐1区来的vocs尾气焚烧氧化处理，在制氢转化炉6的烟气排放口测量烟气中非甲烷烃类浓度小于0.07mg/m3、二氧化硫含量为2mg/m3(烟气中的二氧化硫主要源于燃料气中硫含量)，符合烟气环保排放标准，vocs尾气去除率为99.9％。
53.本发明“水封防堵阻火+制氢鼓风机增压+制氢转化炉高温氧化焚烧”的vocs尾气处理工艺能够避免使用柴油吸收剂及改造厂区管廊，不需另外新增设焚烧炉及相关配套设施，投资成本及工艺能耗较低；同时设置防堵阻火装置2，可处理尾气中沥青组分，保证相关设备运行安全。
54.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。