[发明专利]一种催化燃烧惰化油箱的装置及其方法

摘要

本发明公开了一种催化燃烧惰化油箱的装置及其方法，该装置将油箱上部燃油蒸汽和气体组成的混合物抽出后与外界空气混合后，通过电加热和预热器升温后进入催化反应器进行无焰燃烧，燃油蒸汽中的碳氢化合物被氧化成二氧化碳和水，从催化反应器出口流出的气体首先经过降温冷却，去除大部分水，然后再由间歇工作的两个吸附器脱除气态水蒸气后返回油箱上部进行冲洗惰化，或进入洗涤喷射器与燃油混合后进入油箱底部对燃油进行洗涤惰化。采用本发明技术方案，通过催化燃烧技术将燃油蒸汽转化为二氧化碳来惰化油箱，因此对气源纯净度要求低，无需高压引气，无需对膜分离装置进行预热，因此启动速度快、惰化时间短，装置结构简单、可靠性高。

主权项

一种催化燃烧惰化油箱的装置，其特征在于，包括油箱（1），所述油箱（1）的气体出口通过管道分别与气泵（2）入口，脱附加热器（8）入口，喷水器（13）气体入口及风机（12）出口连接，所述气泵（2）的出口至第二阻火器（7）之间通过管道顺次连接有第一阻火器（3），电加热器（4），预热器（5）冷侧通道和催化反应器（6），所述第二阻火器（7）出口至第二水分离器（11）气体入口之间通过管道顺次连接有所述预热器（5）热侧通道，所述脱附加热器（8）热侧通道，第一水分离器（9）气体通道和惰气冷却器（10）热侧通道，所述第二水分离器（11）气体出口通过管道分别与第三截止阀（103）入口及第四截止阀（104）入口连接，所述第三截止阀（103）出口通过管道分别与第一截止阀（101）出口及第一吸附器（1001）入口连接，所述第四截止阀（104）出口通过管道分别与第二截止阀（102）出口及第二吸附器（1002）入口连接；所述脱附加热器（8）冷侧出口通过管道分别与所述第一截止阀（101）入口及第二截止阀（102）入口连接；所述惰气冷却器（10）冷侧通道出口与喷水器（13）气体出口连接；所述喷水器（13）液体入口通过管道分别与所述第一水分离器（9）液体出口及所述第二水分离器（11）液体出口连接；所述第一吸附器（1001）出口通道管道分别与第六截止阀（106）入口及第八截止阀（108）入口连接；所述第二吸附器（1002）出口通道管道分别与第五截止阀（105）入口及第七截止阀（107）入口连接；所述第五截止阀（105）出口及所述第六截止阀（106）出口通过管道与所述油箱（1）气体入口连接；所述惰气冷却器（10）冷侧通道出口、所述第七截止阀（107）出口及所述第八截止阀（108）出口与环境大气连通；一种催化燃烧惰化油箱的方法，采用该装置进行催化燃烧惰化油箱，其包括以下过程：1）催化反应过程：开启所述气泵（2）抽吸所述油箱（1）中上部气相空间的可燃混合气，可燃混合气由燃油蒸汽、氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气及其他微量杂质构成，开启所述风机（12）抽吸来自环境的空气，并与可燃混合气在所述气泵（2）入口处混合后，流经所述气泵（2）、所述第一阻火器（3）、所述电加热器（4）及所述预热器（5）热侧通道升温，升温后的可燃混合气进入所述催化反应器（6）进行催化燃烧反应，将可燃混合气中的燃油蒸汽氧化为二氧化碳和水蒸汽，可燃混合气中燃油蒸汽含量降低，二氧化碳浓度升高，变成高含水量惰化混合气；2）反应产物冷却和除水过程：从所述催化反应器（6）出口流出的高含水量惰化混合气在所述脱附加热器（8）热侧通道中释放热量，将流经所述脱附加热器（8）冷侧通道，并来自于环境的空气加热，释放热量后的高含水量惰化混合气中的部分水蒸气转变为液态水后，变为中含水量惰化混合气；中含水量惰化混合气在所述第一水分离器（9）中将气体和液态水分离后流入所述惰气冷却器（10）热侧通道，由从所述喷水器（13）气体出口流出含液态水和空气的混合物冷却，进一步释放热量、降低温度并将水蒸气转变为液态水后，变为低含水量惰化混合气；所述第一水分离器（9）和所述第二水分离器（11）中分离下来的液态水通过各自液体出口进入所述喷水器（13）中，并在所述喷水器（13）中与来自所述风机（12）中的空气混合后进入所述惰气冷却器（10）冷却通道被流经所述惰气冷却器（10）热却通道的中含水量惰化混合气加热，加热过程中液态水被蒸发，提高了换热效率；3）吸附和脱附过程：模式①—打开所述第三截止阀（103）和所述第六截止阀（106），关闭所述第一截止阀（101）和所述第八截止阀（108），使所述第一吸附器（1001）工作在吸附状态，同时打开所述第二截止阀（102）和所述第七截止阀（107），关闭所述第四截止阀（104）和所述第五截止阀（105），使所述第二吸附器（1002）工作在脱附状态；从所述第二水分离器（11）气体出口流出的低含水量惰化混合气进入所述第一吸附器（1001），低含水量惰化混合气中水蒸气在所述第一吸附器（1001）中被吸附剂吸附变为微含水量惰化混合气，同时所述第一吸附器（1001）中吸附剂内的水分含量逐渐升高；由所述风机（12）泵入的外界环境空气在所述脱附加热器（8）冷侧通道被加热后，空气中水蒸气相对湿度降低，流入所述第二吸附器（1002）中，所述第二吸附器（1002）中吸附剂内的水分向低相对湿度的空气中扩散，并由空气从所述第二吸附器（1002）出口流出进入外界环境，同时所述第二吸附器（1002）中吸附剂内的水分逐渐降低；模式②—关闭所述第三截止阀（103）和所述第六截止阀（106），打开所述第一截止阀（101）和所述第八截止阀（108），使所述第一吸附器（1001）工作在脱附状态，同时关闭所述第二截止阀（102）和所述第七截止阀（107），打开所述第四截止阀（104）和所述第五截止阀（105），使所述第二吸附器（1002）工作在吸附状态；在一定时间下，切换模式①和模式②，所述第一吸附器（1001）和所述第二吸附器（1002）间歇式工作在吸附和脱附状态，完成吸附和脱附过程;4）冲洗惰化过程或洗涤惰化过程，冲洗惰化过程： 从所述第五截止阀（105）出口和所述第六截止阀（106）出口离开的微含水量惰化混合气被送入所述油箱（1）上部气相空间，与气相空间中原有气体混合后氧含量降低，二氧化碳升高，燃油蒸汽的可燃性降低，达到惰化目的；洗涤惰化过程：从所述第五截止阀（105）出口和所述第六截止阀（106）出口离开的微含水量惰化混合气被送入洗涤喷射器（14）中，与来自所述油箱（1）底部的燃油混合后，从所述洗涤喷射器（14）气体出口流入所述油箱（1）中的燃油中，燃油中的氧气含量降低，达到惰化目的。