石油储存油料罐的VOCs废气治理设备的制作方法

石油储存油料罐的vocs废气治理设备

技术领域

1.本实用新型涉及石油废气治理技术领域，特别涉及一种石油储存油料罐的vocs废气治理设备。

背景技术：

2.石油化工和煤化工的液态原油、油品产品在储罐进料发料和储存过程，不断地会发生vocs的排放。被称为“大呼吸”的呼出排放和“小呼吸”的呼出排放。“大呼吸”呼出排放是储罐在进料时，液体进入储罐内，罐内液位升高，挤压罐内空间，当空间压力超过“呼吸阀”的呼出控制压力时，将vocs气体排放到大气环境。“小呼吸”呼出排放则是随着气温升高的热胀冷缩效应，罐内液体气体体积膨胀过程，将空间vocs气体排放到大气环境。与呼出排放对应，还有储罐发料过程的“大呼吸”吸入和“小呼吸”吸入空气，稀释罐内空间气体浓度，加剧液面蒸发，再次形成饱和浓度的挥发气体，待下次发生大小呼出排放时，将vocs气体排放到大气环境，同时造成液态油品化工品的损耗。

3.储罐呼出排放vocs，不但造成资源损失，还污染大气环境。治理储区vocs排放，不但是节约资源减少损失的需要，更是保护大气环境的需要。

4.随着治理污染力度的加大，油气回收装置和技术被广泛应用后，充分体现出各种方法的优势劣态，人们更明智的选用最合理最实用最优化的解决方案。目前油气回收的方法主要有吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离、焚烧法等。在针对石油储存油料罐的vocs废气治理上，现有技术中的废气治理装置对于高浓度(100-400g/m3)的石油储存油料罐的vocs废气治理存在过滤效果较差、效率较低的问题，出现了能源利用率较低、能源回收废气治理的效益回报不高的情况。

技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种石油储存油料罐的vocs废气治理设备，以解决背景技术中提出的现有的废气治理装置对于高浓度(100-400g/m3)的石油储存油料罐的vocs废气治理存在过滤效果较差、效率较低的问题。

6.为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种石油储存油料罐的vocs废气治理设备，包括用于收集储存油料罐区废气的密封收集模块、用于将废气降温至0～3℃的一级冷凝模块、用于将废气降温至-35

±

2℃的二级冷凝模块、用于去除废气中vocs的活性炭吸附模块、用于抽吸废气的风机模块、用于将处理后的气体引高排放的烟囱模块，所述活性炭吸附模块包括至少一个处于运行状态下的活性炭吸附装置、至少一个处于备用状态下的活性炭吸附装置，所述密封收集模块的输出端与所述一级冷凝模块的输入端连通，所述一级冷凝模块的输出端与所述二级冷凝模块的输入端连通，所述二级冷凝模块的输出端与所述活性炭吸附模块的输入端连通，所述活性炭吸附模块的输出端与所述风机模块的输入端连通，所述风机模块的输出端与所述烟囱模块的输入端连通；所述一级冷凝模块、所述二级冷凝模块与油水分离器连通；所述活性炭吸附装置通过控制阀分别与所述二级冷凝模块、

所述风机模块连通，所述活性炭吸附装置的输出端通过控制阀与真空脱附机的输入端连通，所述真空脱附机的输出端与所述一级冷凝模块的输入端连通。

7.基于上述结构，通过一级冷凝模块、二级冷凝模块、活性炭吸附模块的设置，实现冷凝法和吸附法的技术结合，从而针对性地对石油储存油料罐的vocs废气进行治理，储存油料罐的vocs废气经密封收集模块密封收集后，进入一级冷凝模块、二级冷凝模块进行冷凝回收，剩余部分未冷凝废气进入活性炭吸附模块进行活性炭吸附处理，活性炭吸附模块对废气中的硫化氢、氨气、甲醛、苯、挥发性有机物(vocs)进行高效的吸附，从而使经过烟囱模块排放的气体不会对环境产生二次污染，具有较高的高去除效率，能够实现石油储存油料罐废气的深度治理的效果。活性炭吸附模块吸附一定的量后达到饱和状态时，吸附效率下降，通过控制阀的设置，实现对饱和状态的活性炭吸附装置与备用的活性炭吸附装置的切换使用，并通过真空脱附机对饱和状态下的活性炭吸附装置的活性炭进行脱附，脱附后的气体再回到冷凝工艺处进行处理，经冷凝工艺再进行深度冷凝回收，循环进行。冷凝工艺产生的冷凝物经过油水分离器进行分离，从而实现能源的回收利用。同时，经过冷凝的油气处于中低温状态，活性炭吸附装置内的活性炭床不会产生高温热点，避免了安全隐患的出现。

8.作为优选，所述二级冷凝模块的输出端与所述活性炭吸附模块的输入端之间还连接有用于将废气降温至-75

±

2℃的三级冷凝模块，所述三级冷凝模块与所述油水分离器连通。

9.进一步地，通过三级冷凝模块的设置，实现对石油储存油料罐的vocs废气的深度冷凝回收，同时，通过一级冷凝模块、二级冷凝模块和活性炭吸附模块对油气的富集，三级冷凝模块需要处理的油气量较小，能够在确保处理效果的同时降低能耗。

10.作为优选，所述风机模块包括连接于所述活性炭吸附模块和所述烟囱模块之间的中低压离心风机，所述中低压离心风机与变频器控制连接。

11.进一步地，通过变频器对中低压离心风机进行变频控制，实现在实际使用过程中根据运行需要，适应性的调节风量，从而实现节能降耗的目的。

12.作为优选，所述活性炭吸附装置包括装置壳体、活性炭过滤板，所述装置壳体上设置有进气口和出气口，所述活性炭过滤板安装于所述装置壳体内腔的进气口和出气口之间，所述装置壳体的内壁安装有气缸，所述气缸的输出端与所述活性炭过滤板相连，所述气缸驱动所述活性炭过滤板在所述装置壳体的进气口与出气口之间做往复运动。

13.进一步地，通过气缸带动活性炭过滤板在装置壳体内往复运动，能够提高进入装置壳体内的油气与活性炭接触率，进而提高活性炭吸附装置的吸附效果。

14.作为优选，所述活性炭过滤板倾斜设置于所述装置壳体内，所述活性炭过滤板上的过滤面与所述装置壳体轴线之间呈锐角α设置。

15.进一步地，通过倾斜的活性炭过滤板的设置，提高废气与活性炭过滤板的接触面积，有利于确保活性炭过滤板的吸附效果。

16.作为优选，所述活性炭过滤板的顶部和/或底部设置有滑块，所述装置壳体的内壁上设置有与所述活性炭过滤板上的滑块相对应的滑槽，所述滑块与所述滑槽相配合。

17.进一步地，通过活性炭过滤板与装置壳体内壁的配合设置，提高活性炭过滤板在装置壳体内的运动稳定性，进而提高活性炭吸附装置的可靠性。

18.作为优选，所述装置壳体内沿着进气口至出气口的方向上间隔安装有过滤孔径依次减小的多个所述活性炭过滤板。

19.进一步地，通过多个活性炭过滤板的设置，能够提高活性炭吸附装置内活性炭床的比表面积，进而提高吸附效果。

20.作为优选，所述活性炭过滤板的竖直截面呈矩形设置，所述装置壳体内安装有四个所述气缸，每个所述气缸的输出端分别与所述活性炭过滤板上靠近所述活性炭过滤板边角的位置相连接。

21.进一步地，通过将气缸输出端安装在活性炭过滤板的边角位置处，能够提高活性炭过滤板在装置壳体内运行的稳定性和可靠性。

22.综上所述，本技术的石油储存油料罐的vocs废气治理设备，在对于石油储存油料罐的vocs废气治理时，具有较高的过滤效果和效率。

附图说明

23.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。

24.图1为本技术实施例1中石油储存油料罐的vocs废气治理设备的结构示意图；

25.图2为本技术实施例2中活性炭吸附装置的结构示意图。

26.附图标记：1、密封收集模块；2、一级冷凝模块；3、二级冷凝模块；4、活性炭吸附模块；5、风机模块；6、烟囱模块；7、油水分离器；8、真空脱附机；9、三级冷凝模块；401、装置壳体；402、活性炭过滤板；403、气缸。

具体实施方式

27.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。

28.实施例1

29.参考图1所示的一种石油储存油料罐的vocs废气治理设备，包括用于收集储存油料罐区废气的密封收集模块1、用于将废气降温至0～3℃的一级冷凝模块2、用于将废气降温至-35

±

2℃的二级冷凝模块3、用于去除废气中vocs的活性炭吸附模块4、用于抽吸废气的风机模块5、用于将处理后的气体引高排放的烟囱模块6。密封收集模块1可以是现有技术中的任意一种，可以采用输送管道将多个储存油料罐上产生的废气集中收集。一级冷凝模块2、二级冷凝模块3均可以是现有技术中的任意一种冷凝装置，如设备冷箱。废气送至一级冷凝模块2后，一级冷凝模块2把废气从常温降至0～3℃，冷凝出碳氢化合物重组份和水，自一级冷凝模块2输出的废气送至二级冷凝模块3后，二级冷凝模块3把废气温度降至-35℃左右，冷凝出碳氢化合物重组份和水。活性炭吸附模块4包括至少一个处于运行状态下的活性炭吸附装置、至少一个处于备用状态下的活性炭吸附装置，活性炭吸附装置可以是现有技

术中的任意一种，需要说明的是，去除废气中vocs只是活性炭吸附装置的主要目的，其同样还具有吸附废气中的异味分子、天然和合成溶解有机物、微污染物质等，多数比较大的有机物分子、芳香族化合物、卤代炔等均能牢固地吸附在活性炭表面上或空隙中，并对腐殖质、合成有机物和低分子量有机物有明显的去除效果。

30.密封收集模块1的输出端与一级冷凝模块2的输入端连通，一级冷凝模块2的输出端与二级冷凝模块3的输入端连通，二级冷凝模块3的输出端与活性炭吸附模块4的输入端连通，活性炭吸附模块4的输出端与风机模块5的输入端连通，风机模块5的输出端与烟囱模块6的输入端连通，风机模块5、烟囱模块6均可以是现有技术中的任意一种，经处理达标的废气，通过风机模块5、烟囱模块6进行引高15米以上排放。

31.一级冷凝模块2、二级冷凝模块3与油水分离器7连通，经一级冷凝模块2、二级冷凝模块3冷凝出的碳氢化合物重组份和水经油水分离器7被分离出冷凝油和污水，分别用容器储存，实现能源的回收。

32.活性炭吸附装置通过控制阀分别与二级冷凝模块3、风机模块5连通，活性炭吸附装置的输出端通过控制阀与真空脱附机8的输入端连通，真空脱附机8的输出端与一级冷凝模块2的输入端连通。当正在运行中的活性炭吸附装置的活性炭达到饱和状态时，通过控制阀切换成备用的活性炭吸附装置导通进行吸附，确保活性炭吸附模块4的吸附效果。吸附饱和后的活性炭吸附装置采用真空脱附，物质的吸附量是随压力的升高而升高，在较高的压力下吸附，降低压力或者抽真空，可以使吸附剂再生。再生完成后的活性炭吸附装置作为备用的活性炭吸附装置，且脱附后的气体经管道送回前端的一级冷凝模块2，进行下一循环的冷凝回收。

33.在本实施例中，二级冷凝模块3的输出端与活性炭吸附模块4的输入端之间还连接有用于将废气降温至-75

±

2℃的三级冷凝模块9，三级冷凝模块9与油水分离器7连通。三级冷凝模块9与一级冷凝模块2、二级冷凝模块3为相同的装置，只是冷凝温度不同，废气经二级冷凝模块3后送至三级冷凝模块9进行深度冷凝，废气温度被降至-75℃左右，冷凝出碳氢化合物重组份和水，冷凝出的碳氢化合物重组份和水经油水分离器7，被分离出冷凝油和污水，分别用容器储存。冷凝是将油料罐挥发vocs气体导入到设备冷箱，根据项目实际需求进行逐级冷凝液化。

34.在一些可行的实施方式中，部分连续生产工艺可以在低温段设置双路切换工艺，具体为一侧的设备冷箱出现冰堵后，直接切换到另一路设备冷箱进行冷凝，同时对冰堵的设备冷箱做融霜处理。在冷凝过程中，导热介质通过循环泵输送到vocs气体冷凝冷箱与vocs气体进行换热。通过不断循环的换热处理，达到将废气连续降温液化回收的目的。废气在一级冷凝模块2、二级冷凝模块3、三级冷凝模块9中将热量传递给制冷剂后得以降温，利用物质在不同温度下的饱和蒸气压的差异，通过降温使油气达到过饱和状态冷凝成液态后回收，极小部分未冷凝气体进入后级的活性炭吸附模块4进行再处理。

35.在本实施例中，风机模块5包括连接于活性炭吸附模块4和烟囱模块6之间的中低压离心风机，中低压离心风机与变频器控制连接。这样设置的好处是，通过变频器对中低压离心风机进行变频控制，实现在实际使用过程中根据运行需要，适应性的调节风量，从而实现节能降耗的目的。

36.实施例2

37.与实施例1不同的是，在本实施例中，如图2所示，活性炭吸附装置包括装置壳体401、活性炭过滤板402，装置壳体401可以是现有技术中的任意一种外壳结构，活性炭过滤板402可以是现有技术中的任意一种设置有活性炭床的过滤板结构。

38.装置壳体401上设置有进气口和出气口，活性炭过滤板402安装于装置壳体401内腔的进气口和出气口之间，装置壳体401的内壁安装有气缸403，气缸403的缸体部分与装置壳体401的内壁相连，气缸403的输出端与活性炭过滤板402相连，气缸403驱动活性炭过滤板402在装置壳体401的进气口与出气口之间做往复运动。为了提高可靠性，在实际安装过程中，可以采用多级气缸作为活性炭过滤板402运动的驱动部件，在执行过滤任务时，活性炭过滤板402在气缸403的驱动下在装置壳体401内做往复运动，从而增加装置壳体401内废气与活性炭过滤板402的接触率，同时，还可以通过气缸403的输出速度设置，增加废气在装置壳体401内的过滤速度，同时，能够在较大的运动速度下，通过废气气体与活性炭过滤板402的撞击使活性炭过滤板402上附着的杂质掉落，已达到清理活性炭过滤板402、确保过滤效果的目的。

39.在本实施例中，活性炭过滤板402倾斜设置于装置壳体401内，活性炭过滤板402上的过滤面与装置壳体401轴线之间呈锐角α设置，这样设置的好处是，通过倾斜的活性炭过滤板402的设置，提高废气与活性炭过滤板402的接触面积，进而有利于确保活性炭过滤板402的吸附效果。同时，在重力作用下，附着于活性炭过滤板402上的杂质可以在活性炭过滤板402脱落，便于活性炭过滤板402的清理和提高活性炭过滤板402的使用寿命。在本实施例中，活性炭过滤板402的顶部和底部设置有滑块，装置壳体401的内壁上设置有与活性炭过滤板402上的滑块相对应的滑槽，滑块与滑槽相配合。通过滑块与滑槽的配合设置，能够提高活性炭过滤板402在装置壳体401内的运动稳定性，进而提高活性炭吸附装置的可靠性。

40.在本实施例中，装置壳体401内沿着进气口至出气口的方向上间隔安装有过滤孔径依次减小的多个活性炭过滤板402。活性炭过滤板402的竖直截面呈矩形设置，装置壳体401内安装有四个气缸403，每个气缸403的输出端分别与活性炭过滤板402上靠近活性炭过滤板402边角的位置相连接。这样设置的好处是，通过将气缸403输出端安装在活性炭过滤板402的边角位置处，能够提高活性炭过滤板402在装置壳体401内运行的稳定性和可靠性。

41.本技术文件中使用到的标准零件均可以从市场上购买，而且根据说明书和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均可以是采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号。

42.在本文中，术语“包括”意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括

……”

限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

43.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。技术特征：

1.一种石油储存油料罐的vocs废气治理设备，其特征在于，包括用于收集储存油料罐区废气的密封收集模块(1)、用于将废气降温至0～3℃的一级冷凝模块(2)、用于将废气降温至-35

±

2℃的二级冷凝模块(3)、用于去除废气中vocs的活性炭吸附模块(4)、用于抽吸废气的风机模块(5)、用于将处理后的气体引高排放的烟囱模块(6)，所述活性炭吸附模块(4)包括至少一个处于运行状态下的活性炭吸附装置、至少一个处于备用状态下的活性炭吸附装置，所述密封收集模块(1)的输出端与所述一级冷凝模块(2)的输入端连通，所述一级冷凝模块(2)的输出端与所述二级冷凝模块(3)的输入端连通，所述二级冷凝模块(3)的输出端与所述活性炭吸附模块(4)的输入端连通，所述活性炭吸附模块(4)的输出端与所述风机模块(5)的输入端连通，所述风机模块(5)的输出端与所述烟囱模块(6)的输入端连通；所述一级冷凝模块(2)、所述二级冷凝模块(3)与油水分离器(7)连通；所述活性炭吸附装置通过控制阀分别与所述二级冷凝模块(3)、所述风机模块(5)连通，所述活性炭吸附装置的输出端通过控制阀与真空脱附机(8)的输入端连通，所述真空脱附机(8)的输出端与所述一级冷凝模块(2)的输入端连通。2.根据权利要求1所述的石油储存油料罐的vocs废气治理设备，其特征在于，所述二级冷凝模块(3)的输出端与所述活性炭吸附模块(4)的输入端之间还连接有用于将废气降温至-75

±

2℃的三级冷凝模块(9)，所述三级冷凝模块(9)与所述油水分离器(7)连通。3.根据权利要求1所述的石油储存油料罐的vocs废气治理设备，其特征在于，所述风机模块(5)包括连接于所述活性炭吸附模块(4)和所述烟囱模块(6)之间的中低压离心风机，所述中低压离心风机与变频器控制连接。4.根据权利要求1或3所述的石油储存油料罐的vocs废气治理设备，其特征在于，所述活性炭吸附装置包括装置壳体(401)、活性炭过滤板(402)，所述装置壳体(401)上设置有进气口和出气口，所述活性炭过滤板(402)安装于所述装置壳体(401)内腔的进气口和出气口之间，所述装置壳体(401)的内壁安装有气缸(403)，所述气缸(403)的输出端与所述活性炭过滤板(402)相连，所述气缸(403)驱动所述活性炭过滤板(402)在所述装置壳体(401)的进气口与出气口之间做往复运动。5.根据权利要求4所述的石油储存油料罐的vocs废气治理设备，其特征在于，所述活性炭过滤板(402)倾斜设置于所述装置壳体(401)内，所述活性炭过滤板(402)上的过滤面与所述装置壳体(401)轴线之间呈锐角α设置。6.根据权利要求5所述的石油储存油料罐的vocs废气治理设备，其特征在于，所述活性炭过滤板(402)的顶部和/或底部设置有滑块，所述装置壳体(401)的内壁上设置有与所述活性炭过滤板(402)上的滑块相对应的滑槽，所述滑块与所述滑槽相配合。7.根据权利要求4所述的石油储存油料罐的vocs废气治理设备，其特征在于，所述装置壳体(401)内沿着进气口至出气口的方向上间隔安装有过滤孔径依次减小的多个所述活性炭过滤板(402)。8.根据权利要求7所述的石油储存油料罐的vocs废气治理设备，其特征在于，所述活性炭过滤板(402)的竖直截面呈矩形设置，所述装置壳体(401)内安装有四个所述气缸(403)，每个所述气缸(403)的输出端分别与所述活性炭过滤板(402)上靠近所述活性炭过滤板(402)边角的位置相连接。

技术总结

本申请公开了一种石油储存油料罐的VOCs废气治理设备，包括密封收集模块、一级冷凝模块、二级冷凝模块、活性炭吸附模块、风机模块、烟囱模块，活性炭吸附模块包括处于运行状态下的活性炭吸附装置、处于备用状态下的活性炭吸附装置，密封收集模块与一级冷凝模块连通，一级冷凝模块与二级冷凝模块连通，二级冷凝模块与活性炭吸附模块连通，活性炭吸附模块与风机模块连通，风机模块与烟囱模块连通；一级冷凝模块、二级冷凝模块与油水分离器连通；活性炭吸附装置通过控制阀分别与二级冷凝模块、风机模块连通，活性炭吸附装置通过控制阀与真空脱附机连通，真空脱附机与一级冷凝模块连通。本申请的石油储存油料罐的VOCs废气治理设备，具有较高的治理效率。有较高的治理效率。有较高的治理效率。

技术研发人员：廖康维 覃瑞卿

受保护的技术使用者：紫科装备股份有限公司

技术研发日：2022.03.09

技术公布日：2023/5/6