BR112017025576B1 - Aparelho para proteção de um sistema de tanque de armazenamento de combustível subterrâneo contra deterioração - Google Patents

Abstract

Um inibidor de corrosão ambiente para um sistema de tanque de armazenamento de hidrocarboneto inclui o uso de um gás inerte, de preferência nitrogênio, em um volume livre para inertização. Gás de inertização é alimentado através do controlador para o acoplamento para acessar o volume livre. O gás de inertização é alimentado quando de eventos de abastecimento para estabilizar a pressão no sistema e evitar a entrada de ar atmosférico e água (vapor). Um sistema controlado permite o monitoramento das pressões no tanque e, deste modo, identifica eventos de pressão e mesmo vazamentos no sistema em virtude de eventos incomuns ou perda geral de pressão.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção se refere à manutenção de sistemas de tanque de armazenamento de gás hidrocarboneto inertizado. A presente invenção se refere, mais particularmente, a um sistema e método de inertização de gás sobre o combustível de hidrocarboneto dentro de um pequeno tanque de armazenamento subterrâneo para resistir à corrosão no tanque.

Antecedentes

[002] Tanques de armazenamento subterrâneos de tamanho pequeno e médio (tipicamente considerados como 50.000 e menos galões), tanto de aço como fibra de vidro, normalmente são usados para armazenar e distribuir produtos de hidrocarbonetos de petróleo a partir de uma ampla variedade de instalações. Alguns dos produtos de hidrocarbonetos mais comuns são diesel e gasolina. Estes tanques de armazenamento estão, muitas vezes, em postos de venda de gasolina.

[003] Há uma necessidade atual e crescente de proteger esta infraestrutura contra degradação pela corrosão. Embora exista mais de um problema de corrosão em relação aos tanques de combustível, é evidente que uma ampla variedade de micróbios Acetobacter estão crescendo no volume livre (espaço vazio) de tanques de armazenamento subterrâneos e um subproduto deste crescimento é o ácido acético. Há vários problemas provocados por este ácido, direta e indiretamente, inclusive: pequenas partículas as quais interferem com o fornecimento de combustível através de obstrução de filtros e desgaste de palhetas medidoras e engrenagens sensíveis, destruindo a integridade estrutural de tanques, sumidouros, válvulas de impacto e outros equipamentos de postos de gasolina. Uma solução, manter o volume livre seco e reduzir ou eliminar o oxigênio nesta porção vazia de um tanque, reduzirá ou interromperá significativamente a acidificação. No momento, não há sistemas de controle ambiental permanentemente instalados, comercialmente disponíveis que usam nitrogênio ou outro gás inerte para controlar o ambiente do volume livre em tanques de tamanho pequeno e médio em pontos de venda a varejo, edifícios e pequenos comércios.

[004] Há sistemas de inertização de gás inerte concebidos para refinarias, armazenamento a granel e terminais de transferência. Estes tanques de armazenamento de combustível de gasolina e diesel grandes de alta e baixa pressão acima e abaixo do solo usam sistemas de inertização de gás inerte.

[005] No momento, não há sistemas de controle ambiental do volume livre (atmosfera do espaço vazio) que usam os princípios de concepção de inertização com nitrogênio ou gás inerte para tanques de armazenamento de baixa pressão de tamanho pequeno e médio tipicamente usados e em serviço para armazenar e fornecer gasolina ou combustíveis diesel com teor Ultra Baixo de Enxofre.

[006] Há sistemas de inertização de gás inerte concebidos para refinarias, armazenamento a granel, terminais de aeroportos e terminais de transferência. Os protocolos API 2000 são encontrados em refinarias, terminais de gasodutos e aeroportos em todo o mundo e servem para evitar a corrosão interna do tanque e como uma camada de segurança que reduz a possibilidade de explosão dos hidrocarbonetos contidos.

[007] Portanto, é um objetivo da presente invenção fornecer um sistema de inertização de gás para tanques de armazenamento de tamanho pequeno e médio.

[008] É outro objetivo da presente invenção fornecer um sistema de inertização autônomo controlado para a produção e distribuição de hidrocarbonetos.

[009] É outro objetivo da presente invenção fornecer um sistema de inertização autônomo controlado o qual inclua geração, aplicação e distribuição de gás de inertização.

[010] É ainda outro objetivo da presente invenção fornecer um sistema para gerar e distribuir um gás de inertização junto com o fornecimento de gás de inertização no volume livre de um tanque de hidrocarbonetos.

[011] É ainda outro objetivo da presente invenção fornecer um sistema para disponibilizar um gás de inertização junto com um inibidor de corrosão volátil no volume livre e/ou interstício de um tanque de hidrocarbonetos.

[012] Portanto, é um objetivo da presente invenção fornecer um método para revestimento de várias superfícies em um sistema de armazenamento e distribuição de combustível.

[013] É outro objetivo da presente invenção fornecer um sistema para distribuir dispersante de VCIs em um sistema de combustível.

[014] É outro objetivo da presente invenção medir e manter a integridade do sistema em um sistema de gás de inertização sob pressão controlado.

[015] É ainda outro objetivo da presente invenção controlar e/ou impedir a liberação indesejada de vapor de hidrocarbonetos a partir dos tanques.

[016] É ainda outro objetivo da presente invenção deter e/ou evitar a corrosão das paredes do tanque.

Sumário da Invenção

[017] A gênese da presente invenção e o uso proposto em pontos de venda a varejo é a corrosão incomum (daqui em diante considerada como corrosão agressiva) que foi documentada em muitos casos ao longo dos últimos anos. Uma vez que o uso de álcoois que são adicionados aos produtos de gasolina se tornou mais difundido, tem havido uma sensibilidade para reduzir a infiltração/mistura de água com gasolina e álcool (também dito como E-gás, representando as muitas misturas de etanol e gasolina que são vendidas agora ou potencialmente disponíveis no futuro próximo), uma vez que o álcool absorverá a água à medida que entra no sistema de distribuição de combustível. Vários problemas podem se desenvolver à medida que a água entra no sistema de combustível. Um de tais problemas pode ocorrer quando o teor de álcool atinge um nível de saturação de água para o combustível em uma temperatura específica. Se a temperatura do combustível cai (tipicamente em virtude de razões ambientais), a mistura de álcool/água se separará e cairá para a parte inferior do tanque. Este processo é referido como separação de fases. O combustível não deve ser vendido neste ponto, pois o álcool é um componente que suporta a classificação de octano do combustível e a classificação de octano é reduzida se ocorrer a separação de fases. Este novo líquido, o combustível com fases separadas é, tipicamente, mais corrosivo do que a mistura normal de álcool/gasolina. Este novo líquido também tem o álcool e a água para fornecer os nutrientes necessários para suportar o crescimento microbiano rápido. Um subproduto do crescimento microbiano é o ácido acético, um fluido corrosivo que é prejudicial para o equipamento de distribuição de combustível, o equipamento de abastecimento do veículo e os componentes do motor.

[018] Da mesma forma, o combustível diesel já é agora misturado com biodiesel. Os biocombustíveis também absorvem água. Esta água no biodiesel também dá suporte ao crescimento microbiano rápido, ao subproduto dos micróbios ácido acético e à corrosão agressiva resultante.

[019] A redução do enxofre nos combustíveis hoje é ainda outro fator na acidificação do volume livre de tanques e combustíveis, maiores concentrações de enxofre inibindo o crescimento de bactérias nos combustíveis.

[020] Uma ação que traz a água nos tanques que armazenam combustível é o ato de distribuir o combustível a partir do tanque. À medida que o combustível sai do tanque, uma área de baixa (menor) pressão é criada no tanque à medida que o combustível sai e o ar ambiente proveniente do exterior flui para o tanque. Este vapor de ar tem umidade, a umidade se condensa sobre as superfícies (internas) do tanque. O vapor de água condensado constitui uma superfície úmida sobre a porção exposta do tanque conhecida como o volume livre ou espaço vazio ("headspace") do tanque. A água e oxigênio constituem um ambiente ideal para que as bactérias cresçam.

[021] Quanto mais combustível sai do tanque, mais ar é aspirado no tanque. Mais ar traz mais vapor de água e, portanto, mais condensação é depositada sobre a porção exposta do tanque. Em algum momento, essa água começa a pingar da parte superior do tanque e corre pelos lados do tanque para o combustível, assim, incentivando e alimentando o crescimento de bactérias no combustível.

[022] Outra ação que incentiva a condensação em um tanque é que ele é exposto, ou pelo menos parcialmente exposto, a amplas variações de temperatura, tais como tanques de armazenamento acima do solo ou tanques que são apenas parcialmente subterrâneos e tanques de armazenamento acima do solo que são embutidos em concreto. Nestes casos, o tanque é aquecido durante os períodos mais quentes do dia e, através da exposição ao sol, os tanques também são expostos a um maior efeito de resfriamento durante tempestades, chuva, neve e à noite. Estes eventos criam grandes diferenciais de temperatura, portanto, diferenciais de pressão para expelir o vapor e absorver umidade.

[023] Outra ação onde a água entra no sistema de tanque é quando a água da chuva se infiltra através do solo ou quando a água no solo cobre a parte superior do tanque. A entrada de água no tanque pode ocorrer através de furos no tanque, tampões e acessórios que permitem que o equipamento seja instalado ou permitem acesso para inspeções, abastecimento de combustível, etc.

[024] Seria benéfico monitorar continuamente a estanqueidade do tanque em relação a potenciais vazamentos pelos pontos de entrada descritos na parte superior do tanque.

[025] Conforme mencionado, um subproduto da umidade e do oxigênio e das bactérias e hidrocarbonetos é o ácido acético, o espaço vazio do tanque em si é acidificado. Este vapor acidificado se torna pressurizado (todo o espaço vazio do tanque é pressurizado) durante a distribuição de combustível ao tanque. Esta pressão tenta retornar através dos métodos de ventilação pretendidos, mas também é forçada a sair por qualquer abertura disponível, incluindo roscas, dutos de passagem com gaxeta, qualquer abertura que não seja efetivamente selada ao diferencial de pressão entre o tanque no(s) cárter(es).

[026] O estímulo de requisito de teste inicial para inertização com gás inerte nitrogênio é provar ou refutar um efeito positivo de controle ambiental para evitar a atmosfera ácida e seus efeitos corrosivos sobre a integridade de concepção de tanques de armazenamento de combustível ULSD, seus acessórios e componentes conectados.

[027] Um benefício mencionado quando de inertização do espaço vazio de um tanque de armazenamento de combustível é reduzir a chance de um incêndio, tal como aquele que ocorre regularmente nestes tanques de armazenamento em virtude de quedas de raios nas aberturas de ventilação ou outras conexões metálicas para o espaço vazio do tanque ou por descargas estáticas provenientes do abastecimento ou enchimento que estão em comunicação com o espaço vazio de um tanque, ambos sendo problemas conhecidos e identificados neste setor.

[028] O estímulo de teste inicial para a inertização com gás inerte é provar ou refutar um controle ambiental para evitar a atmosfera ácida e seus efeitos corrosivos sobre a integridade de concepção de tanques de armazenamento de combustível, seus acessórios e componentes conectados.

[029] Quanto mais veículos equipados com ORVR em regiões que cumprem a recuperação de vapor regulamentada, mais os sistemas de recuperação de vapor de Fase II são adversamente afetados, uma vez que o equipamento ORVR não retorna vapor proveniente do veículo da mesma forma que a geração anterior de equipamentos de Fase II foi projetada. À medida que a matriz de veículos equipados com ORVR aumenta, a função de recuperação de vapor para evitar a liberação de hidrocarbonetos foi afetada e os alarmes de falha de recuperação de vapor aumentaram. Isto causou grande frustração para os proprietários dos postos de abastecimento, pois o tempo de paralisação para fazer os alarmes e os custos de teste exigidos pelos alarmes aumentaram bastante.

[030] Os esforços para controlar as emissões excessivas e evasivas de hidrocarbonetos através dos sistemas de recuperação de vapor existentes podem se tornar menos eficientes, dependendo de como a Matriz de Abastecimento de Veículo Equipado com ORVR foi usada durante o licenciamento, concepção de sistema e construção do posto de abastecimento. Alguns operadores de postos de abastecimento estão percebendo a perda de combustível e o excesso de emissões, particularmente em virtude de flutuações de pressão no espaço vazio do tanque que superam os parâmetros de concepção de equipamentos de controle de vapor existentes.

[031] Outro benefício da introdução de nitrogênio no volume livre apenas é que ele é mais leve do que a maioria dos hidrocarbonetos. O nitrogênio é ventilado primeiro durante qualquer reabastecimento de um tanque. Isto reduz a quantidade de combustível vaporizado perdido para o proprietário do tanque. Este valor econômico é maior quanto maior o volume de produtos vendidos ou transferidos a cada dia.

[032] Esta transferência de nitrogênio durante o reabastecimento do tanque também é benéfica para o transporte público, uma vez que o caminhão- tanque que retorna já não é enchido apenas com vapor explosivo, mas vapor de combustível reduzido e um teor de oxigênio reduzido, permitindo um transporte mais seguro para o motorista e o público.

[033] Outro benefício para a introdução de um gás inerte pressurizado no volume livre é reduzir a quantidade de combustível que vaporiza. Qualquer pressão sobre o combustível reduz a quantidade de vaporização que ocorre e reduzirá significativamente a vaporização de combustíveis que são atualmente mantidos em um sistema de menor pressão e, especificamente, aqueles sistemas de tanque que têm vácuo no sistema de tanque.

[034] Outro benefício para a introdução de um gás inerte no sistema de volume livre é reduzir o teor de oxigênio no volume livre. O oxigênio é um dos componentes que muitas bactérias que produzem ácidos precisam para se reproduzir.

[035] Um benefício para inertização da parte superior do tanque com nitrogênio é que a molécula de nitrogénio é maior do que algumas moléculas de hidrocarboneto e outras moléculas no ar, bem como mais leve do que algumas, de modo que o nitrogênio não pode passar através de algumas das menores aberturas na parte superior do tanque. Se o nitrogênio não estivesse presente, as moléculas de hidrocarboneto passariam através das mesmas aberturas, causando poluição do solo ou do ar.

[036] Um outro aspecto da presente invenção é fornecer o gás inerte e seco ao espaço intersticial dos tanques com parede dupla. A área intersticial é um lugar no qual a umidade se acumula. O fluxo de gás inerte seco pode remover a umidade existente e evitar o acúmulo de nova umidade. A capacidade de reduzir ou eliminar o teor de oxigênio no espaço intersticial de tanques com parede dupla previne ou interrompe o crescimento de bactérias. Isto pode ser feito por meio de lavagem periódica ou através de fluxo constante para arrastar ou forçar outras moléculas do ar.

[037] O efeito de uma aplicação bem sucedida destas normas é coletar uma quantidade suficiente de dados confiáveis e pertinentes para ver se a inertização com nitrogênio do espaço vazio de um tanque de armazenamento com um gás inerte inibirá e/ou evitará a formação de ácido acídico em alguns tanques que contêm, armazenam e distribuem combustível. Na verdade, temos dados de dois tanques para confirmar isto especificamente para N2 e vários estudos que relacionam especificamente a água, vapor de água, combustível e oxigênio à produção de ácidos.

[038] A redução de partículas de ferrugem no combustível no tanque significa que a ferrugem já não será capturada pela bomba submersível, desgastando os componentes da bomba, empurrando a ferrugem para medidores do distribuidor, reduzindo o desgaste dos medidores e reduzindo a necessidade de trocar os filtros obstruídos tão frequentemente. Atualmente, à medida que o combustível é distribuído, a ferrugem é movida pelo combustível, as partículas de ferrugem geralmente se acumulam em virtude do padrão de fluxo se repetindo pelas gotículas de combustível. As partículas de ferrugem constituem uma área pesada para colonização por bactérias e limo, tornando a colônia mais capaz de se proteger dos biocidas.

[039] Tipicamente, os tanques nos pontos de venda a varejo armazenam misturas comuns e personalizadas de diesel e biodiesel, gasolina e etanol e outros combustíveis de hidrocarbonetos líquidos comerciais. Além disso, estes tanques têm usualmente uma capacidade de 50.000 galões ou menos, estão sob baixa pressão e podem ser instalados acima ou abaixo do solo. Os benefícios de inertização de tanques de combustível com nitrogênio são bem conhecidos no estado da técnica.

[040] Como tal, a presente invenção inclui: 1. Um compressor de ar que produz o ar pressurizado necessário para o gerador de nitrogênio. 2. O tanque de reserva de ar comprimido reduz a necessidade de que o compressor de ar funcione continuamente, poupando eletricidade, etc. O ar comprimido proveniente do tanque de reserva de ar comprimido é resfriado e filtrada antes de uso com o gerador de nitrogênio. 3. O(s) gerador(es) de nitrogênio funciona para separar o nitrogênio sob pressão da atmosfera. O nitrogênio comprimido gerado pelo gerador de nitrogênio está sob demanda ou contínuo para manter um volume de nitrogênio comprimido em uma pressão fixa e determinada no tanque de reserva de nitrogênio. 4. A função primária do tanque de reserva de nitrogênio pressurizado é manter um volume suficiente de nitrogênio gasoso inerte para inertização contínua, em uma determinada pressão, dos espaços vazios dos tanques de armazenamento de combustível associados. O tanque de reserva de nitrogênio pressurizado também pode fornecer volumes suficientes de nitrogênio gasoso inerte para: A. Inertizar continuamente os espaços intersticiais no tanque de armazenamento de combustível associado através de um duto separado e potencial de ventilação adicional do interstício. B. Através de um esquema selecionado ou programado, testar o vazamento no volume livre ou espaço vazio do tanque associado (C.A.R.B.TP-201, ST-27, ST- 30, VMI-10). C. Fornecer um volume adequado de nitrogênio suficientemente puro para testagem programada ou não programada por terceiros de tanques de armazenamento de combustível associados ou não associados (C.A.R.B TP-201, ST-27, ST-30, VMI-10). D. Fornecer volumes adequados em uma pressão suficiente para permitir a comercialização de nitrogênio, por exemplo, permitir que os motoristas verifiquem e encham os pneus com nitrogênio (de preferência fornecendo pelo menos 80 PSI). 5. Comercialização de nitrogênio. A comercialização do nitrogênio gasoso inerte em excesso permite fluxos de receita de reembolso do equipamento ou venda a varejo. 6. O controlador NBS é responsável por detectar o movimento de combustível e adicionar nitrogênio para substituir o combustível. O controlador também é responsável pela testagem do espaço vazio ou volume livre se a testagem for desejada ou necessária no local. O controlador notifica se há uma falha do gerador de nitrogênio para distribuir nitrogênio.

[041] Além de servir um agente de proteção de gás de inertização no volume livre (e/ou interstício de um tanque), a presente invenção também pode ser usada como uma implantação de inibidor de corrosão volátil (VCI), tal como através de um gás, névoa, etc., para o volume livre, interstício e/ou para as linhas de distribuição de gasolina primárias de um posto de venda a varejo ou similar.

[042] Um conjunto comum de materiais usados para revestir tanques de combustível (particularmente com base em hidrocarbonetos) inclui o produto ZERUST fornecido pela Northern Technologies International Corporation de Circle Pines, Minnesota. Os VCIs podem ser infundidos em um material de base estável - tais como folhas de polietileno (plástico). Quando implantados, os VCIs são liberados do material de base/distribuição e uma camada molecular de VCI é depositada sobre a superfície do metal a ser protegido. Os VCIs atuam através de uma das seguintes maneiras - ou uma combinação destes mecanismos, dependendo da aplicação: 1. Filme de barreira: Onde a camada molecular evita que elementos corrosivos atinjam o metal. Em alguns casos, este também pode estar na forma de um filme de passivação. 2. Alteração de pH: onde as moléculas de VCI alteram o pH da camada em contato com o metal e evitam a corrosão. 3. Eliminação: Onde as moléculas de VCI reagem com os elementos corrosivos no ambiente e os converte em compostos neutros.

[043] Os produtos de VCI evitam a corrosão de várias maneiras: ao atuar como uma barreira protetora contra a sujeira e abrasão externas e também como uma barreira para ajudar a bloquear a difusão de gases ácidos corrosivos poluentes de fora do material do invólucro (tal como dióxido de enxofre ou sulfeto de hidrogênio) - deste modo, evitando o contato destes gases corrosivos com superfícies metálicas encerradas; através de inibidores de corrosão por vapor que passivam o fluxo de elétrons entre as áreas anódicas e catódicas sobre superfícies metálicas e interrompem o processo de corrosão eletroquímica; ao conferir propriedades de repulsão de água à superfície metálica, as quais impedem que a água permeie a superfície metálica; e ao fornecer o eletrólito para reações de corrosão. A porção de inibidor de corrosão de vapor dos produtos é feita de formulações químicas patenteadas que são incolores, inodoras, não tóxicas, não reativas, não inflamáveis e não alergênicas. Estas formulações químicas liberam um vapor inibidor de corrosão que se difunde através de um invólucro e assenta sobre superfícies metálicas expostas para formar uma camada inibidora de corrosão microscópica.

[044] Esta camada protetora permanecerá sobre a superfície do metal, contanto que não exista uma troca de ar contínua e significativa dentro do invólucro. De forma ideal, deve haver menos do que uma troca de ar por dia (por exemplo, quando um compartimento ou conjunto elétrico é aberto breve e ocasionalmente). Uma vez que a parte metálica é removida do invólucro, a camada inibidora de corrosão não é mais mantida no lugar pelo equilíbrio com a fonte de VCI e ela se dissipa das superfícies metálicas (tipicamente dentro de uma hora), deixando a parte metálica limpa, seca e sem corrosão.

[045] Os VCIs podem ser compostos preventivos de ferrugem com base em água. Eles podem ser concebidos para uso como proteção passível de condensação para os espaços vazios internos de tanques, conjuntos e invólucros. Eles protegem os metais ferrosos e são compatíveis com múltiplos metais.

[046] O líquido preventivo de ferrugem com base em água passível de condensação VCI protege os metais ferrosos por meio de inibidores de contato. Ele também pode ser usado como um spray pressurizado. As moléculas do VCI migram para conferir proteção mesmo sobre áreas difíceis de alcançar dentro de um espaço fechado. O preventivo de ferrugem forma um revestimento claro, fino, seco ao toque e é seguro para uso sobre a maioria das superfícies pintadas, lacres de borracha e plásticos. Ele é compatível com outros metais, tais como alumínio, cobre, latão e ligas de níquel, etc.

[047] No entanto, ainda existe a necessidade de incorporar adequadamente VCIs em sistemas de combustível. A presente invenção usa um sistema de inertização de gás para dispersar um VCI sobre superfícies em um sistema de combustível. O VCI pode ser dispersado juntamente com um gás de inertização ou inerte no volume livre de um tanque para fornecer o revestimento das superfícies do sistema. Ao integrar com um sistema de inertização, o tanque e as linhas de abastecimento podem receber uma quantidade consistente de VCI. Em uma modalidade preferida, os VCIs não estão sob qualquer pressão excepcional e podem ser arrastados durante o ciclo de abastecimento de combustível, ou tratamento do interstício, por meio do efeito de Venturi. Alternativamente, os VCIs podem ser introduzidos conforme necessário em um ou mais momentos ou intervalos específicos. Os VCIs podem ser armazenados em um recipiente pressurizado e distribuídos em um evento separado para alimentar uma quantidade específica de VCI. Em tal caso, pressão e volume suficientes serão fornecidos para que a abertura de ventilação seja aberta, assim, revestindo todo o tanque exposto inteiro e o sistema de ventilação (evitando a formação de ferrugem nas aberturas de ventilação).

[048] O sistema pode incluir um reservatório/fonte de VCI conectada ao controlador para abrir as válvulas da fonte de VCI juntamente com as válvulas de gás de inertização para fornecer um transportador de VCI (por exemplo, na forma de névoa) para dentro do tanque de armazenamento. Ao usar o efeito de Venturi, uma fonte de VCI não pressurizada pode ser arrastada para a linha de abastecimento para o tanque e se misturar adequadamente com o gás de inertização para revestimento uniformemente do volume livre do tanque e as linhas de abastecimento.

[049] Alternativamente, o VCI pode ser pressurizado e introduzido com o gás de inertização ou de outra forma introduzido individualmente ou pulverizado sobre a parede do tanque. A introdução e aplicação de VCIs podem incluir um evento separado para distribuir um nível predeterminado de VCI no sistema. VCIs também podem ser distribuídos como um spray pressurizado para revestir o tanque e fazer com que o sistema de alívio de pressão se abra no tanque e, deste modo, force os gases para fora do volume livre e a linha de alívio. Ao revestir a linha de alívio de pressão, isto evita ferrugem sobre as porções superiores do sistema de armazenamento de combustível e evita que a ferrugem se fragmente e caia no combustível.

[050] Os VCIs também servem para revestir e proteger o dióxido de enxofre proveniente do escapamento de diesel no motor de um veículo para evitar que o ácido (isto é, ácido sulfúrico) corroa os tanques do veículo e a tubulação do sistema de motor. Os VCIs podem ser usados no fluido de escapamento de diesel e usados para revestir tanques em caminhões.

[051] A presente invenção inclui um método para usar eficientemente um sistema de pressão para mais de uma finalidade, onde as demandas podem ter diferentes necessidades de pressão e onde existem diferentes prioridades para o uso da pressão/fluido. O sistema para produzir este método pode armazenar e usar eficientemente a pressão/fluido e usar um sistema de bombeamento para atender mais de uma demanda ao mesmo tempo.

[052] A presente invenção inclui um método para priorizar os recursos (pressão/fluido) para mais de uma demanda dada as prioridades concorrentes; para reduzir o número de sistemas e componentes de bombeamento; para reduzir os custos de serviços ao reduzir o número de sistemas de bombeamento usando um sistema de bomba maior e mais eficiente; para reduzir os custos de manutenção por reduzir o número de sistemas de bombeamento usando um sistema de bomba maior e mais eficiente; e reduzir os custos de monitoramento ao reduzir o número de sistemas de bombeamento.

[053] Há três pontos críticos para o sistema NBS. Primeiro, o sistema deve secar o ar e remover o vapor de água do volume livre (interstício, etc.) O sistema preferido pode injetar ar seco no volume livre, uma vez que o ar não tratado que entra no volume livre pode causar os problemas discutidos acima. A modalidade preferida da presente invenção inclui o fornecimento de N2 seco injetado. Se a umidade tiver encontrando um caminho no tanque independente da abertura de ventilação (juntas, acessórios não estanques ao vapor de água, dutos de passagem ou outros meios porosos frouxos que entram no volume livre), então, a água ainda pode entrar no volume livre. A água, junto com o O2 e a umidade, permitem que bactérias Acetobacter se desenvolvam. A concentração de N2 fornecida reduz ou elimina o O2 para reduzir o crescimento bacteriano. Embora o ar seco funcione, N2 ou outro gás inerte é preferível. Segundo, a presente invenção fornece um meio para inertização do volume livre com um gás inerte que matará, interromperá ou suspenderá o crescimento das bactérias, assim, evitando que líquido ácido seja disponibilizado em vapor ou depositado no volume livre ou se junte a outro vapor de água e deposite umidade no combustível no UST/AST. N2 é preferível porque ele pode ser gerado com baixo custo no local. As soluções atuais na técnica incluem navios que usam os gases de escapamento para limpar/revestir volumes livres. Isto é feito para mantê-los seguros, mas tem um efeito colateral de reduzir a umidade e matar bactérias. Uma alternativa à modalidade que usa nitrogênio seria o uso de recipientes ou garrafas de gás inerte sob pressão; o gás inerte, quando soprado para o volume livre, diminuindo o teor de O2.

Descrição Detalhada da Presente Invenção

[054] A invenção pode ser usada ao modificar os sistemas anteriores ou criar um sistema em sua forma mais preferida.

MODIFICAÇÃO DE EQUIPAMENTO DE SISTEMA EXISTENTE

[055] Em referência à Figura 1, a válvula de controle de pressão/vácuo (p/v) 1 é instalada acima do solo, no duto ou dutos de ventilação dos tanques. Os tanques de teste em geral que operam sob pressão positiva ou negativa no volume livre são agora controlados para permanecer dentro dos parâmetros da válvula de controle de p/v.

[056] Uma válvula de controle regulada em baixa pressão verificada 4 é conectada ao tubo de ventilação do tanque exposto 2, abaixo da válvula de controle de p/v de ventilação 1. A linha de gás inerte foi conectada à válvula de controle regulada em baixa pressão verificada, ou abaixo, ao longo do tubo de ventilação (conforme mostrado). A outra extremidade da linha de gás inerte foi conectada e alimentada a partir de um volume fonte de nitrogênio comprimido.

[057] A válvula reguladora de pressão 4 está configurada para permitir que o fluxo de um nitrogênio gasoso inerte a partir de tubo de distribuição 5 entre no tanque de armazenamento à medida que o combustível é distribuído. A dinâmica fundamental é uma válvula de detecção de baixa pressão conectada ao espaço vazio de um tanque que armazena combustíveis e distribui nitrogênio adequadamente. A pressão de controle positiva no espaço vazio é definida tão baixo quanto 0,1 polegada de coluna de água; à medida que o tanque descarrega combustível e o nível de líquido cai, a pressão cai e o nitrogênio é adicionado. À medida que o tanque é (re)abastecido com o combustível de hidrocarboneto, a pressão se eleva, o nitrogênio sai através de uma válvula de p/v de ventilação pré-configurada.

[058] Os postos de gasolina a varejo não estão equipados com sistemas de gás de inertização em virtude da distribuição irregular de combustível ao longo do dia. Um volume de nitrogênio é o gás de inertização inerte usado para substituir o vapor de ar que normalmente é puxado para o espaço vazio do tanque quando o combustível é distribuído ou outros eventos físicos que ocorrem que reduziriam a pressão no espaço vazio do tanque e arrastaria o ar ambiente com o vapor de água (isto é, umidade, chuva, etc.).

[059] Para testagem, a pressão de distribuição do volume de reserva foi regulada em menos de 5 PSI, conectada à válvula de controle de baixa pressão regulada presa ao içador de ventilação do tanque. 5 PSI não é o valor absoluto, no entanto, a pressão deve ser suficientemente elevada para permitir que um volume suficiente passe através do orifício de regulação e do tubo de distribuição 5, dado o diâmetro do tubo e a distância, para impedir que o vapor de ar entre no tanque de armazenamento, compensando a queda no nível de combustível e/ou outros atributos físicos que podem reduzir a pressão no tanque. Outra consideração é o dimensionamento do sistema de distribuição de nitrogênio para minimizar a possibilidade de pressurização excessiva do tanque 10. O volume normal de saída de líquido do tanque de teste é um fator que nos permite determinar o volume da fonte de nitrogênio para satisfazer requisitos de inertização do tanque; o número de bicos que distribuem combustível é outro. Há outros fatores que determinam as necessidades de volume da fonte.

[060] Para testar, uma sonda de tira de teste de cobre inspecionada e/ou programada em um esquema predeterminado é usada como um controle visualizado. Uma vez que o equipamento de teste do tanque é instalado, os tanques de teste podem funcionar normalmente abertos para a atmosfera durante um período de tempo, digamos, de 30 a 90 dias. A inspeção visual da tira de cobre é usada para detectar valores baixos ou altos de pH nos espaços vazios dos tanques de teste. Se as tiras de teste de cobre mostrarem condições ácidas, a indicação de falha na redução ou eliminação significativa do crescimento de bactérias Acetobacter será indicada. As amostras de tira de teste serão visualmente comparadas com amostras de tira de teste anteriormente coletadas.

[061] Um transdutor de detecção de p/v com um alcance de detecção estreito, por exemplo, entre 10 polegadas de coluna de água positiva e 10 polegadas de coluna de água negativa, é instalado por baixo da válvula de controle de p/v dos tanques de teste. O sinal do transdutor de detecção de p/v está em comunicação com um ou mais dispositivos que poderiam incluir uma ou mais válvulas proporcionais, uma ou mais válvulas não proporcionais, um registrador de dados de eventos, dispositivos computadorizados, dispositivos de controle, algoritmos, parâmetros de evento, parâmetros de resposta, potenciais de alarme e notificação, dispositivos de comunicação e outros dispositivos não mencionados aqui.

MODIFICAÇÃO DE SISTEMA EXISTENTE - ALTERNATIVA 2

[062] Uma válvula de controle de p/v é instalada sobre os tanques acima do tubo do içador de ventilação no solo. Os tanques de teste em geral que operam sob pressão positiva ou negativa no espaço vazio são controlados pela válvula de controle de p/v instalada sobre o içador de ventilação dos tanques.

[063] Uma válvula de controle regulada em baixa pressão verificada está conectada abaixo da válvula controle de p/v da ventilação do tanque, aos tanques acima dos içadores de ventilação no solo e conectada (gás inerte sendo alimentado a partir de) a um volume de reserva fonte de nitrogênio comprimido. A válvula reguladora de pressão está configurada para permitir que o fluxo de um nitrogênio gasoso inerte entre no tanque à medida que o combustível é distribuído. A dinâmica fundamental é uma válvula de detecção de pressão abaixo de uma válvula conectada ao espaço vazio de um tanque que armazena combustível e distribui nitrogênio adequadamente. A pressão de controle positiva no espaço vazio é definida tão baixa quanto 0,1 polegada de coluna de água; à medida que o tanque descarrega combustível e o nível de líquido cai, a pressão cai e o nitrogênio é adicionado; à medida que o tanque é enchido, a pressão sobe, o nitrogênio sai através de uma válvula de p/v de ventilação pré-configurada.

[064] Um volume reservado de nitrogênio comprimido é o gás de inertização inerte usado para substituir a atmosfera normalmente residente no espaço vazio do tanque que está sendo testado. Para testar a distribuição, a pressão do volume de reserva é regulada em menos de 5 PSI conectada à válvula de controle regulada em baixa pressão presa ao içador de ventilação do tanque. O volume normal de saída de líquido dos tanques de teste determina o volume da reserva de fonte de nitrogênio para atender aos requisitos de inertização do tanque.

[065] Uma sonda de tira de teste de cobre inspecionada e/ou programada em um esquema predeterminado é usada como um controle visualizado. Uma vez que o equipamento de teste do tanque é instalado, os tanques de teste podem funcionar normalmente abertos para a atmosfera durante 30 a 90 dias. A inspeção visual da tira de cobre pode confirmar ou não baixos valores de pH nos espaços vazios dos tanques de teste. Assumindo que as tiras de teste de cobre mostram condições ácidas ou atividade anaeróbica no espaço vazio dos tanques de teste, as amostras de tira de teste serão visualmente comparadas com amostras de tira de teste coletadas durante os 30-90 dias anteriores, onde os espaços vazios dos tanques de teste foram inertizados com nitrogênio.

[066] Um transdutor de detecção de p/v com um alcance de detecção estreito, por exemplo, entre 10 polegadas de coluna de água positiva e 10 polegadas de coluna de água negativa, é instalado por baixo da válvula de controle de p/v dos tanques de teste. O sinal do transdutor de detecção de p/v está em comunicação com um ou mais dispositivos que poderiam incluir uma ou mais válvulas proporcionais, uma ou mais válvulas não proporcionais, um registrador de dados de eventos, dispositivos computadorizados, dispositivos de controle, algoritmos, parâmetros de evento, parâmetros de resposta, potenciais de alarme e notificação, dispositivos de comunicação e outros dispositivos não mencionados aqui.

[067] A presente invenção pode incluir um método novo para a detecção de vazamentos. Um medidor de temperatura e/ou pressão separado pode ser montado ou deixado flutuar dentro do tanque ou posicionado em alguma parte ao longo do sistema de ventilação. Leituras de pressão podem ser tomadas a partir do espaço vazio do tanque para determinar quando o gás de inertização deve ser distribuído ao sistema. Em um ciclo diário de operação normal, as temperaturas variarão (tal como com as estações, etc.) e o sistema deve ser configurado para distinguir as variações na temperatura/pressão com base em fatores ambientais e fatores operacionais. Várias distribuições de gasolina podem ocorrer ao longo do dia. À medida que cada evento de distribuição ocorre, se a pressão no tanque cai abaixo de um limiar predefinido, N2 será liberado para o volume livre pela ação do controlador. Um transdutor de detecção de p/v com um alcance de detecção estreito, por exemplo, entre 10 polegadas de coluna de água positiva e 10 polegadas de coluna de água negativa, é instalado por baixo da válvula de controle de p/v dos tanques de teste. O sinal do transdutor de detecção de p/v está em comunicação com um ou mais dispositivos que poderiam incluir uma ou mais válvulas proporcionais, uma ou mais válvulas não proporcionais, um registrador de dados de eventos, dispositivos computadorizados, dispositivos de controle, algoritmos, parâmetros de evento, parâmetros de resposta, potenciais de alarme e notificação, dispositivos de comunicação e outros dispositivos não mencionados aqui. Os dados coletados fornecem informação que pode ser visualizada em vários formatos e tais dados podem ser analisados, testados, comparados e de outro modo usados para determinar eventos que incluem vazamentos, taxas de vazamento, tempos de distribuição de combustível e outros eventos, incluindo eventos de pressão e outros eventos não relacionados que surjam, tal como roubo.

[068] À medida que o combustível sai do tanque, um abastecimento pelo consumidor ou vazamentos ainda menores, os quais permitiriam que a pressão de vapor fosse liberada do tanque, causariam fluxo de N2 para o tanque. Testagem do volume livre do recipiente quanto a vazamentos, perdas potenciais de vapor (PVA) e pontos de intrusão de água pode resolver os problemas de juntas que deterioram lentamente, conexões roscadas que não estão apertadas ou vedadas corretamente, tampões não substituídos, etc. Definimos um limiar abaixo do nível que desejamos manter pelo qual começamos repressurizar. Há vários métodos que usamos para distinguir um evento de abastecimento vs um vazamento. Estes incluem a quantidade, o volume da queda de pressão. Estes, juntamente com uma avaliação estatística dos nossos outros dados reunidos sobre a pressão, nos permitem detectar vazamentos, quantificar vazamentos e separá-los dos eventos abastecimento.

[069] Quando o tanque de teste recebe uma distribuição de combustível a granel. Seria de esperar que a válvula de p/v abrisse para aliviar a pressão em excesso. Se outros componentes estão funcionando corretamente, tal como o sistema de controle de vapor no estágio 1, o N2 ou hidrocarboneto saturado fluiria para fora do tanque e para o caminhão de transferência.

[070] Quando o tanque de teste distribui combustível para um consumidor. À medida que combustível deixa o tanque, um abastecimento pelo consumidor ou vazamentos ainda menores, os quais permitiriam que a pressão de vapor fosse liberada do tanque, causariam fluxo de N2 para o tanque. Definimos um limiar abaixo do nível que desejamos manter no qual começamos a repressurizar. Há vários métodos que usamos para distinguir um evento de abastecimento vs. um vazamento. Estes incluem a quantidade, o volume da queda de pressão. Estes, juntamente com uma avaliação estatística dos nossos outros dados reunidos sobre a pressão, nos permitem detectar vazamentos, quantificar vazamentos e separá-los dos eventos abastecimento.

[071] O tanque de armazenamento de combustível tem múltiplos ciclos, tal como quando o tanque recebe uma distribuição de combustível a granel ou recarga ou quando o tanque de teste distribui combustível a um consumidor, ponto no qual a válvula de p/v se rompe, ventilando nitrogênio para a atmosfera ou desencadeando a ingestão de recarga de nitrogênio conforme concebido para inertizar o espaço vazio de tanques de teste de inertização. Alguns tanques estão sob baixa pressão, enquanto que outros podem ser mantidos em uma pressão diferente, dependendo das condições ambientais, tipo de tanque usado, etc. Por exemplo, um vazamento pode ser detectado quando (além de fatores ambientais) N2 é necessário para completar o volume livre. Além disso, vazamentos são relativamente constantes ao longo do tempo habitual necessário para avaliar a "estanqueidade": o combustível vendido varia de acordo com o número de abastecimentos pelos consumidores. Isto também pode ser usado em conjunto com o monitoramento do volume de produto de hidrocarboneto distribuído para determinar a integridade do sistema de abastecimento de combustível.

[072] Fazendo referência à Figura 1, nitrogênio pode ser isolado na presente invenção para atuar como um gás de inertização inerte no volume livre 11 do tanque 10 acima do combustível líquido 12. A parede interna do tanque 13 deve ser mantida limpa e transparente para assegurar os sistemas de tanque. O interstício 15 é a seção entre a parede externa 14 e a parede do tanque 13. O compressor de ar 20 alimenta o gerador de nitrogênio 21. O gerador de nitrogênio pode ser qualquer um dos geradores de N2 conhecidos na técnica para isolar gás nitrogênio para coleta a partir de um gás misto. Em determinadas ocasiões, o nitrogênio armazenado pode ser substituído por um compressor e um gerador de nitrogênio.

[073] Em uma modalidade, o N2 serve a uma dupla função de proteção do volume livre do tanque e distribuição para uso, por exemplo, quando de enchimento de pneus. Em tal caso, o nitrogênio é dirigido a partir do gerador para um reservatório distribuidor 22. O reservatório distribuidor pode estar ao longo da linha 50 para o reservatório de N2 comprimido principal 3 (conforme mostrado) ou podem estar localizado distante do aceitador de N2 quando a pressão no reservatório de distribuição está abaixo de um limiar. A partir da distribuição, uma máquina de venda automática 24 é fornecida por trás de um regulador de pressão. Uma mangueira 25 pode ser fornecida, tal como para o enchimento de pneus. Opcionalmente, um regulador que libera pressão acima de 90 psi ou similar pode estar colocado antes do reservatório de N2 comprimido para assegurar que a pressão no reservatório não seja muito elevada ou muito baixa.

[074] Na modalidade preferida do N2, o reservatório de N2 principal é comprimido, de preferência acima de 90 PSI. Abaixo do reservatório principal há um regulador de pressão 7 o qual leva a um controlador de sistema inteligente 30. O controlador de sistema 30 permite a distribuição de N2 gasoso para o tanque de hidrocarboneto 10. O controlador de sistema também pode incluir a função de monitorar e medir a pressão no tanque. A linha de distribuição de tanque de N2 e a linha de monitoramento de pressão podem ser as mesmas ou podem correr em linhas separadas (para monitoramento mais rápido e mais preciso e constante da pressão). Uma válvula primária 31 pode ser incluída ao longo de um primeiro duto 32 para testar e monitorar a pressão no tanque e uma válvula secundária 33 ou válvulas adicionais ao longo do duto secundário 34 podem ser usadas para alimentar N2 para manter a distribuição. Os dutos 32 e 34 podem ser separados ou unidos, dependendo da sofisticação do controlador.

[075] N2 é fornecido para o tanque através de um acoplamento com múltiplas aberturas de N2 35 e forçado para dentro do volume livre 11. O N2 desloca ar dentro do volume livre e repousa sobre o combustível líquido (ou sólido). Embora o volume livre também possa incluir vapor de hidrocarboneto, o N2 não se mistura prontamente com vapor de hidrocarboneto. Em geral, o N2 é mais leve do que o vapor de hidrocarboneto e, assim, se mantém por cima do volume livre 11 e do tubo de ventilação 2. Os gases deslocados podem sair através de liberação de pressão 1 na parte superior da saída do tanque. A ventilação do volume livre 36 é um ponto de acesso opcional que pode ser instalado de forma permanente como um ponto de acesso de válvula (por exemplo, no acoplamento com múltiplas aberturas de N2, uma de múltiplas aberturas (roscadas para fixação permanente/semipermanente), etc.), em ambos os tamanhos de portas. Há a disponibilidade de numerosos pontos de acesso em uma configuração de acoplamento/bloco, conforme mostrado adicionalmente nas Figuras 5-8. Esta porta de acesso instalada permanentemente permite acesso fácil disponível a medidores manuais, sensores, coletores de dados; também, amostras podem ser coletadas neste ponto para determinar muitas coisas, tais como N2, O2, umidade relativa, etc.

[076] Considera-se que o N2 fornecido no volume livre estará sob uma baixa pressão por razões de restrição de turbulência e segurança, uma vez que UST's e AST's são tanques de (relativamente) baixa pressão. Manter a baixa pressão de distribuição de nitrogênio é sugerido para evitar pressurização excessivo do tanque em caso de falhas múltiplas ou em cascata dos dispositivos de segurança (isto é, ventilações, etc.). Não há absolutamente nenhuma razão para que a linha tenha de estar sob baixa pressão; funcionando corretamente, o sistema responde ainda mais rápido às demandas de combustível e altos volumes com alta pressão, mesmo em um tanque de baixa pressão. Haverá aplicações de alta pressão onde será desejável ou mesmo necessário usar alta pressão. Pode ser preferível incluir N2 sob alta pressão em tanques sob pressão mais elevadas, por exemplo, para evitar que os líquidos se transformem em um estado gasoso/vapor. Considera-se que, em tanques futuros com equipamento de segurança atualizado, uma fonte de nitrogênio sob alta pressão pode ser incluída. Ao limpar periodicamente o interstício, por exemplo, uma fonte de N2 sob alta pressão pode ser preferida e o controlador, em tais modalidades, deve ser capaz de ajustar a pressão do gás N2 predeterminada quando de fornecimento de N2 para o volume livre vs interstício, etc.

[077] Embora, em alguns casos futuros, a válvula de pressão/vácuo (p/v) possa incluir uma válvula de retenção unidirecional (apenas para deixar o ar sair como alívio de pressão), os sistemas de tanque atuais não são concebidos para alta pressão (por exemplo, pressão máx. de 5 psi/ruptura de 7-8 psi recomendada). Os tanques atuais típicos de sistemas de venda a varejo devem ser capazes de ventilação no caso de haver um vácuo, mesmo de uma quantidade relativamente pequena, para evitar esmagamento ou mesmo implosão.

[078] Um medidor manual 37 pode ser opcionalmente instalado, tal como um medidor de psi/vácuo mecânico, como um acessório temporário ou permanente no sistema. Esta pode ser uma modalidade de um item de detecção de pressão para fornecer informação para o controlador e/ou pode ser lida manualmente. O medidor de correção de pressão de haste 38 pode ser opcionalmente incluído, tal como um tubo de queda instalado no tanque de armazenamento abaixo do solo (underground storage tank - UST) ou tanque armazenamento acima do solo (aboveground storage tank - AST), e o tubo de queda pode ter uma vedação que separa o volume livre (espaço vazio no tanque) da pressão atmosférica, exceto através do combustível em uma coluna (tubo pendente) ou a atmosfera através da abertura que pode ter uma válvula de p/v em operação. Até o ponto em que a válvula de p/v mantém a pressão acima ou abaixo da pressão do ar ambiente, pode haver um nível de combustível diferente no tubo de queda versus o tanque. A inserção manual no tubo de queda pode ser reconciliada com o combustível existente no interior do tanque, no exterior do tubo de queda, por meio do uso de um medidor para ler o diferencial de pressão.

[079] Um duto 250 separado pode ser usado para limpar o interstício 15. O N2 forçado pode correr ao longo do duto 205 a partir do controlador 30 na mesma ou em uma pressão diferente, conforme usado no sistema de inertização. Em vez de correr através do acoplador 35, o gás fornecido ao interstício corre diretamente para o interstício (uma vez que há menos problema com turbulência). O interstício pode ser ventilado separadamente (potencialmente com uma válvula unidirecional) na ventilação do interstício 16, a qual pode ser aberta para tratamento ocasional ou constante.

[080] Um reservatório ou fonte de VCI 200 pode ser incluído em uma modalidade do sistema. O tratamento do VCI pode ser gerenciado pelo controlador. Por exemplo, para o tratamento do volume livre, VCIs podem ser dispersos simultaneamente com o gás de inertização N2 de uma só vez, sempre ou em intervalos predeterminados de tempo definidos ou quando de inertização com N2. Além disso, um duto 202 separado pode servir para alimentar VCIs a partir de uma fonte de VCI 201 separada para o volume livre (ou juntamente com gás N2 ou individualmente). Isto pode ser realizado a partir da mesma fonte 200 ou uma fonte 201 adicional para revestir o interstício.

[081] Quando N2 é colocado sobre o combustível de hidrocarboneto, o N2 fornece pressão para resistir ao ar que entra e ao vapor de água associado. O hidrocarboneto é distribuído através de uma bomba submersível abaixo do nível de líquido do tanque. À medida que a pressão no tanque diminui em virtude de bombeamento e o nível de combustível de hidrocarboneto cai, o controlador de sistema ativa a liberação de N2 gasoso para dentro do volume livre, em vez de permitir que a baixa pressão permaneça, ou para a ventilação de ar atmosférico e possível vapor de água.

[082] Em referência às Figuras 5-8, o acoplamento de múltiplas aberturas de N2/acoplamento da conexão de nitrogênio é mostrado em detalhes. O acoplamento 400 pode incluir várias aberturas de diferentes tamanhos disponíveis para qualquer variedade de usos. Neste caso, orifícios 401 são perfurados em cada um dos lados 402. Os orifícios 401 são, de preferência, roscados para permitir o engate com dutos roscados complementares (ou outros itens). Acoplamento, conforme considerado na presente invenção, substitui os acoplamentos típicos usados na técnica, uma vez que os acoplamentos padrão são, tipicamente, muito finos para perfurar e roscar ao padrão da indústria para o número ou profundidade correta de roscas. Um acoplador pode incluir seis lados 402. O acoplamento 400 preferido fornece a altura instalada específica 404 na ventilação. A altura 404 pode incluir a altura até os orifícios 404b a partir da porção inferior 410 e porção superior 411 como espaço 404a. O acoplador inclui, além disso, uma cavidade ou câmara 403 na porção inferior 410 que auxilia na invenção e pode ser usada para reduzir a turbulência do nitrogênio de entrada para impedir agitação de vapores no volume livre. As paredes da cavidade podem ser roscadas para engate com o sistema de tanque. O acoplador pode incluir uma borda arredondada 405 com uma largura 406 conforme mostrado na Figura 8, que é plana conforme mostrado na Figura 7. O acoplador tem uma largura 407.

[083] Uma vantagem do sistema inclui a capacidade do controlador de sistema de testar a pressão no tanque. À medida que hidrocarboneto é distribuído (por exemplo, para uma bomba de combustível), a pressão no tanque cai e N2 o substitui. Se houver uma condição predefinida para a pressão dentro do tanque, pode-se monitorar o nível e a quantidade de N2 enviado para o tanque. Vide Figuras 2-3. Após cada evento de distribuição, o controlador de sistema se estabilizará e pressurizará o tanque com o N2 gasoso. Quando o N2 que vai para o tanque está acima da quantidade necessária para substituir o combustível, um vazamento (ou outro problema sistemático) pode ser inferido. Por exemplo, se as válvulas para enviar N2 abrem de forma contínua, isto pode indicar um vazamento. O volume do combustível distribuído também pode ser monitorado para determinar o volume de N2 de reposição (dada a temperatura e pressão conhecidas). A distribuição de N2 pode ser monitorada pelo peso.

[084] Conforme mostrado nas Figuras 2 e 3, os eventos de distribuição ao longo do dia demonstram o sistema funcionando. A distribuição em um posto de gás ou abastecimento a varejo envolve, tipicamente, a abertura de um bocal para distribuir combustível (por exemplo, em um caminhão) e cada posto pode ter um único tanque de combustível conectado a vários bocais (tipicamente 1-6 bocais). A Figura 2 demonstra as distribuições de combustível ao longo do curso de um dia e o efeito sobre a pressão. A Figura 3 fornece uma ampliação de exemplos de abastecimento, pelo que a distribuição de combustível leva aproximadamente 1,5 a 4 minutos e a repressurização (a qual pode ser iniciada quando de distribuição inicial de combustível) dura aproximadamente 1 segundo após a distribuição de combustível ser finalizada. À medida que a pressão no tanque é medida com um sistema de monitoramento de precisão, a quantidade de N2 e a integridade do sistema podem ser monitoradas. Ao manter a pressão do tanque dentro de aproximadamente 2" de pressão da coluna de água no tanque (1 psi = 26,5" de coluna de água, uma atmosfera de ~ 15 psi), o controlador do sistema pode medir e detectar diferenças de pressão em minutos. De preferência, a pressão é mantida em uma leitura de pressão de coluna de água entre 1,9" e 2".

[085] Conforme mostrado na Figura 2, um ciclo de 24 horas é mostrado. A pressão 500 no sistema de tanque é mostrada como o nível de polegadas na coluna de água. O abastecimento a partir do sistema de tanque desencadeia a distribuição de gás de inertização inerte através de eventos de abertura de ventilação 501 (nem todos marcados). O nível de gás inerte na válvula pendente é indicado verticalmente a partir de 100 - 260. A válvula do sistema de gás inerte é mostrada fechada em 100 e completamente aberta em 260. Eventos típicos incluem o abastecimento de um a quatro bocais simultaneamente. Estes referem-se a aberturas de válvula no evento de distribuição de bocal duplo 502 e quádruplo 504. Eventos significativos mostram que a pressão no sistema caiu abaixo de 1,9" pelo menos quatro vezes durante o dia. Estas quedas 505 indicam uma falha parcial do sistema de inertização para compensar completamente o abastecimento ou outros eventos de queda de pressão. Especificamente, o evento 506 mostra uma queda significativa na pressão do sistema abaixo de 1,6" que provoca uma abertura simultânea da válvula de gás inerte 507 até um máximo de 260. Supõe-se que o gás inerte era suficiente para superar este evento ou que a ventilação de p/v abriu para deixar entrar o ar ambiente estabilizar novamente a pressão no sistema. O evento incomum 510 indica um aumento excepcional na pressão em torno de 3:30. No entanto, isto parece ser um evento de variação térmica/temperatura que faz com que a pressão se acumule.

[086] Conforme mostrado na Figura 3, aproximadamente uma dezena de eventos de abastecimento ocorrem ao longo do dia. Isto representa um sistema estanque. Particularmente, os eventos de estabilidade 610, tal como aquele em torno de 04:00, demonstram a estabilidade da pressão no sistema entre 1,9" e 2". Eventos de abastecimento 601 representam bocais de abastecimento individuais ou mais abertos no sistema, fazendo com que o gás inerte seja re- pressurizado/compensado. O evento 602 mostra um primeiro bocal de abastecimento de combustível em uso, seguido por um segundo, pelo que o primeiro evento termina e o segundo é finalizado, um evento de abertura de 12-1 bocais.

[087] Embora variações de pressão no nível de 10/01" ou 1/300 psi sejam realizadas atualmente, prevê-se que mais de precisão pode ser desejável para outros limiares e sensibilidades. O equipamento atual é capaz de uma maior precisão. Além disso, o algoritmo de corrente usado e os métodos de análise estatística atuais permitem uma maior sensibilidade, se desejável. Considera-se que os controladores de sistema podem medir e monitorar até 1/1000" na pressão da água.

[088] O sistema NBS prolonga a qualidade do combustível, o que pode ser especialmente útil em geradores de backup os quais, muitas vezes, não são enchidos/reenchidos. O N2 desloca o O2 e H2O no ar no volume livre para impedir a reação com o diesel e outros combustíveis, conforme mencionado acima. O N2 reduz a evaporação do combustível, a degradação do combustível e evita danos ao tanque e aos equipamentos do tanque.

[089] Uma característica adicional da presente invenção é a redução da intrusão de vapor em petróleo (PVI). A PV I ocorre quando os hidrocarbonetos provenientes de tanques de armazenamento vazam para o solo através de vários orifícios, aberturas ou corrosões no sistema. Uma vez que o N2 é o material mais leve, o N2 entra e sai primeiro, incluindo através de orifícios no interior do tanque em si, quando o volume livre é exposto.

[090] A presente invenção inclui uma fonte pressurizada gerada ou fornecida fonte de vapor/gás inerte. Por exemplo, garrafas fonte de gás inerte são combinadas com uma válvula de p/v na ventilação e um regulador de pressão configurado para liberar um gás inerte apenas entre 2-4 polegadas de coluna de água. A válvula de p/v poderia conter 6 polegadas de pressão de água. Quando o tanque de combustível é usado (por exemplo, óleo de aquecimento e geradores que queimam pequenas quantidades de combustível a cada mês e geradores para usos de emergência breves), o gás inerte pode ser injetado no sistema de tanque. Os vagões e outros tanques/containers móveis que transferem, carregam, contêm e carregam/descarregam combustíveis ou gases explosivos também podem ser tornados inerte através da presente invenção. Quando vazios, uma reposição automática com um gás inerte reduz o potencial de explosões de vagões. O fornecimento de nitrogênio sob alta pressão, ou outro gás inerte, pode ajudar a conter a pressão nestes sistemas para reduzir a vaporização dos combustíveis líquidos.

[091] A presente invenção também inclui um método para testar o sistema em relação a quedas de pressão - e, por sua vez, testar vazamentos. Muitas vezes, o tanque é aberto para testagem e o sistema não é necessariamente fechado completamente. O uso contínuo e re-pressurização do tanque assegura que a pressão do tanque (e, portanto, vazamentos) é verificada constantemente em relação à vedação estanque. Um item que é de importância é distinguir as variações de temperatura (isto é, alta/baixa diariamente, a cada hora, sazonal, etc.) e a pressão atmosférica. Dada a precisão do sistema de monitoramento de pressão, tais itens devem ser levados em conta para determinar se uma queda pressão na pressão do sistema é simplesmente em virtude de uma queda de temperatura no tanque/volume livre.

[092] O seguinte é uma descrição de um método que pode ser usado em um sistema de distribuição de pressão, tal como aquele mostrado na Figura 4, que tem uma função principal para ventilar N2 e uma função secundária para encher o tanque. O uso deste método é para situações onde a função primária de um sistema de distribuição é manter uma pressão/volume mínimos de um fluido (líquido ou vapor) para uma função específica, por exemplo, enchimento de pneus. Embora aparentemente óbvio uma vez descrito, a indústria não tem usado o método para controle ou configuração.

[093] Neste caso, usaremos 100 psi como a pressão mínima necessária ou a função primária. Há também uma pressão máxima para o tanque principal 100, para ilustração, digamos que é de 135 psi. Há um uso ou finalidade secundária para o fluido. Enquanto o vaso de pressão principal 100 mantém a pressão mínima (100 psi), o fluido pode ser usado ou desviado da função primária para fluir para dentro de uma mangueira, uma linha ou tanque para usar, controlar, direcionar ou armazenar o excesso de fluido disponível sob pressão a partir da fonte de distribuição. Neste exemplo, a função secundária 104 tem um uso ou usos que poderiam usar o fluido/pressão em excesso, mas não requer a mesma pressão que a função primária. O uso secundário pode usar a pressão em excesso à medida que ela é distribuída ou pode ser armazenado em um vaso ou vasos secundários.

[094] Por exemplo, o sistema principal poderia requerer que haja um vaso de pressão de 5 galões 101, o qual mantém pelo menos 100 psi, para encher pneus. Se este tanque cai para 100 psi (monitorado por um sensor de pressão), o compressor (parte do tanque principal 100, juntamente com o compressor, gerador de nitrogênio) que move ar através de um gerador de nitrogênio 100 deve ser iniciado para manter o vaso principal 101 em ou acima de 100 psi. Este vaso principal 101 tem uma válvula de alívio de pressão ou uma válvula de solenoide que permite o fluxo a partir do gerador de nitrogênio ao longo do duto 105 para o tanque 101 e para fora para o equipamento de enchimento de pneus 106, mas não permite que fluido (nitrogênio) para o sistema secundário 103 ou a finalidade 104, a menos que seja determinado que o tanque fonte principal 101 está em ou acima da pressão desejada (100 psi).

[095] O sistema secundário pode usar o nitrogênio (ou ar ou líquido) que está em excesso das necessidades do sistema principal. O sistema secundário poderia ser usado para distribuir toda a pressão de operação em excesso ou pode ser usado para atender a uma necessidade ou finalidade que é menor do que a pressão de operação total da finalidade primária. Por exemplo, o nitrogênio usado para enchimento de pneus também pode ser desejável para uso como um gás de inertização na parte superior do combustível ou para evitar que o ar seja sugado para dentro do volume livre ou espaço vazio de um UST(s) ou AST(s). Este sistema de distribuição responde à pressão no tanque principal e à necessidade do sistema secundário. Enquanto a pressão está acima da pressão mínima de 100 psi no tanque principal, fluido está disponível a fluir para o tanque secundário. À medida que a pressão atinge 100 psi, tanto no tanque principal quanto no secundário, a pressão flui igualmente para os tanques principal e secundário. Neste exemplo, quando a pressão atinge 135 psi no tanque principal, o fluxo é interrompido.

[096] Para eficiência e eficácia de custo, o controle do compressor ou bomba de fornecimento de pressão para o sistema descrito é importante. É importante assegurar que o tempo de funcionamento do equipamento não exceda as diretrizes do fabricante. O sistema conforme descrito, que responde apenas à pressão, pode fazer com que o sistema de distribuição funcione continuamente. Para um equipamento não classificado para uso contínuo, isto pode levar a falhas do sistema em virtude de uma falha prematura do equipamento. Um sistema de controle que monitora o tempo de funcionamento da bomba/compressor pode proteger este equipamento. O controle deve ser tal que o tempo de operação seja configurado para não exceder os parâmetros do equipamento ou pode ser variável ao ser definido um tempo de operação para atender o equipamento que é variado durante a vida útil do sistema. Assegurar que as necessidades primárias do sistema são atendidas e assegurar que haja um tempo de inatividade ou paralisação adequado evita danos ao compressor ao impedir que o uso secundário supere o tempo de inatividade ou paralisação necessário para que o equipamento específico forneça pressão.

[097] Este tipo de controle significa que há uma consideração especial dada para garantir que os parâmetros de operação do equipamento sejam seguidos. Um compressor que está equipado com controles responsivos à pressão responde apenas à demanda de pressão. Este tipo de configuração pode fazer com que o equipamento funcione continuamente. Alguns compressores não estão equipados para funcionar continuamente. Compressores de tipo alternado, parafuso, rolo são feitos para assegurar a pressão/volume necessários para enchimento. A função primária é, então, identificada, então, o CFM do compressor na pressão desejada é calculado, juntamente com o tamanho apropriado do tanque, para assegurar o volume necessário para a função primária e que o compressor não funcione durante mais tempo do que o especificado pelo fabricante. Outras eficiências, tais como elevação, equipamento e temperaturas diurnas, precisam ser incluídas nos cálculos de pressão/CFM. Além disso, o volume desejado para o uso secundário deve ser considerado; é importante atender 1-100 por cento do volume secundário necessário. O tempo de funcionamento disponível para satisfazer esta necessidade deve ser considerado, então, o volume e a pressão calculados, bem como o volume de armazenamento necessário (pressão compensada).

[098] O tipo de compressor (tal como alternado, parafuso, rolo) e a velocidade/volume de ar comprimido produzido são determinados pelo compressor. Para as melhores práticas, se o compressor alternado tem apenas um ciclo de trabalho de 50 % e um tempo máximo de operação de 15 minutos, o compressor só deve ser iniciado quando o ar é requerido ou quando a pressão em um dos reservatórios está abaixo de um baixo limiar definido, mas não funciona mais do que o tempo máximo de operação. Por exemplo, o próximo compressor a "iniciar" é acionado quando o reservatório de nitrogênio cai abaixo de 100 psi. Em outra modalidade com dois reservatórios de nitrogênio ou em uma modalidade com um reservatório de ar comprimido (para uso como ar comprimido) e pelo menos um reservatório de nitrogênio, um limiar pode ser definido para cada um ou todos os reservatórios para acionar o compressor.

[099] Um aspecto da presente invenção inclui um método para a introdução de nitrogênio a partir de um ponto elevado ou superior no sistema, de uma maneira controlada, não turbulenta. Isto permite que o nitrogênio venha a inertizar o hidrocarboneto e reduz a mistura de nitrogênio e hidrocarbonetos.

[100] As modalidades apresentadas no presente relatório descritivo são para fins ilustrativos apenas e não devem ser consideradas como limitando as invenções conforme descrito e reivindicado aqui. Os termos nitrogênio e N2 normalmente se referem ao nitrogênio molecular e gás nitrogênio, respectivamente; no entanto, o uso no presente relatório descritivo pode ser alternado ou referir-se ao nitrogênio em um sentido geral.

Claims (20)

1. Aparelho para proteção de um sistema de tanque de armazenamento de combustível subterrâneo contra deterioração, o dito aparelho caracterizado pelo fato de que compreende: (a) um tanque de armazenamento situado abaixo de uma superfície do solo; (b) uma fonte de gás inerte comprimido sob pressão; (c) um duto em comunicação fluida com um interstício do tanque de armazenamento de combustível; (d) uma bomba tendo uma linha de alimentação elétrica, a dita bomba acoplada com o dito duto; (e) uma válvula acoplada com o dito interstício direcionando fluxo de fluido do dito interstício para um volume livre; e (f) um respiradouro acoplado a uma válvula de vácuo de pressão, a dita válvula de vácuo de pressão acoplada ao volume livre para controlar a pressão, negativa ou positiva, no tanque separado da pressão atmosférica ambiente, a dita válvula de vácuo de pressão acoplada ao respiradouro para descarregar os gases no interior do tanque.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito duto fornece passagem para a linha de alimentação elétrica para energizar uma bomba.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma primeira válvula agulha controlando o fluxo de gás inerte para dentro do dito interstício.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um tubo de captação acoplado com uma segunda válvula agulha para fornecer um caminho para o gás sair do interstício.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a dita segunda válvula agulha fornece a um redirecionamento do gás de saída do dito interstício para o dito respiradouro.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o espaço dentro do dito duto é preenchido com um gás inerte.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o dito espaço dentro do dito duto compreende um fluxo de inibidores de corrosão voláteis através do dito espaço para dentro do dito interstício.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dito fluxo ainda compreende gás inerte.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende uma fonte de inibidores de corrosão voláteis acoplada via uma abertura de um Venturi ao dito duto.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende uma fonte, dita fonte de VCI pressurizado.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os ditos inibidores de corrosão voláteis são revestidos no dito respiradouro.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dito duto é acoplado a um acoplamento multiportas.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita válvula compreende uma segunda válvula agulha controlando o fluxo de gás inerte para fora do dito interstício.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito respiradouro é acoplado à dita válvula de vácuo de pressão via acoplamento multiportas.

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um sensor de umidade acoplado ao dito respiradouro.

16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um içador de respiradouro de espaço anular de tanque em comunicação fluida com o dito interstício.

17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o dito duto é acoplado ao dito içador de respiradouro de espaço anular de tanque.

18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um segundo içador de respiradouro acoplado ao dito interstício.

19. Aparelho, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma primeira válvula agulha e é acoplado ao dito içador de respiradouro de espaço anular de tanque.

20. Aparelho, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma segunda válvula agulha acoplada ao dito segundo içador de respiradouro.

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