CN109789343B - 用于对易燃液体曝气以提取易燃蒸气的方法 - Google Patents

Abstract

用于改进烃燃料的系统和方法，诸如柴油，特别是在地下存储容器中被其他燃料诸如汽油等污染之后的烃燃料。柴油中存在的高比重指数烃经由(不合规格/污染的)柴油的曝气而去除。去除不想要的烃和其他污染物可以通过多种方式实现，包括泵送空气、暴露管线、将空气抽取到管线中等。从柴油管线去除高比重指数烃之后，高比重指数烃可以被分离并被回收或再使用，例如为系统提供动力。在调合之后，柴油可以恢复成商业或零售燃料中心处的用于分配的规格以用于交通工具和柴油内燃发动机。该系统和方法可以是便携式的和/或在地下存储容器的场所处本地地进行。

Description

用于对易燃液体曝气以提取易燃蒸气的方法

优先权声明

本申请包括在2016年7月11日提交的题为“Method for Aeration of aFlammable Liquid To Extract Flammable Vapor”且指定序列号为62/360,958的临时申请中公开的主题并要求其优先权，其描述了由本发明人制作的发明。

背景技术

1.发明领域

本发明涉及烃燃料的精炼。更具体地，其涉及一种用于分馏柴油燃料和相关烃蒸气的方法。

2.背景技术

如本领域所知，许多柴油燃料包括烃的混合物，通常在某些压力条件下沸点在150-380摄氏度的范围内。柴油燃料通常从石油或石油原油获得。原油包括三大类烃：烷烃、环烷烃和芳烃。稀的低密度颗粒，也被称为“高比重指数”烃，或一些被称为高API(美国石油协会)比重指数，可以容易地与浓的高密度或“低比重指数”烃分离。这些高比重指数燃料通常在任何条件下都更容易脱气或气化，并且在标准压力或1Atm下将大幅度得脱气。

柴油由约75％的烷烃和25％的芳烃组成。柴油的精炼通常包括分馏程序(通常在大气压力下操作)。在大气分馏(常压分馏)中太重而不能气化的材料和成分与高比重指数烃(通常是小链或其他轻质烃)分离。即使在燃料从原油得到之后，下游转化过程也可以分离出燃料并改进燃料配方。通过如本领域已知的各种方法来处理，可以升级或改进燃料。柴油由许多烃成分组成。柴油已知为包括一系列特定分子组成的燃料，其在柴油内燃发动机中有利地进行反应。可销售的柴油产品需要特定的闪点、十六烷值(十六烷水平)和其他规格。当柴油降解、或以其他方式被杂质污染、或偶然地与其他等级的燃料混合时，该柴油可能不再符合闪点等的规格。变质的燃料可能需要改进以恢复成柴油燃料。否则，燃料将浪费。目前，当柴油燃料被掺杂时，燃料可能无法服务其目的，并且因此不满足柴油、汽油或其他燃烧需求。在零售汽油/柴油燃料站中，被污染的燃料容器造成问题。通常存储在地下存储容器或地上存储容器中，燃料必须从被污染的容器泵送出，进入油容器卡车中，在场外被运输，并被出售或进一步被精炼以供使用。运输成本、所涉及的延迟以及通常低的回收价格(或倾倒成本)导致零售服务站或配送燃料的运输公司的财务损失。

常出现的问题是柴油与其他燃料混合或以其他方式被汽油和其他烃燃料污染。当容器重新用于容器曾经存储汽油并且然后随后用于存储柴油燃料的情况下，就会发生这种情况。当燃料管线在用于汽油因而汽油留在阀和管道中后被重新用于柴油时也会发生这种情况。有时，加燃料时出现再填充错误，因此过量的燃料被不适当地填充进入错误的容器中。当柴油被较轻质烃(诸如那些汽油中发现的烃)污染时，燃料的闪点降低。当发生这种情况时，内燃发动机中的柴油燃料成为很大的安全隐患。混合燃料在柴油容器中产生爆炸性气氛。需要低蒸气压力和低密度蒸气来保持柴油安全。当汽油被放入柴油发动机中时，蒸气产生危险并且可能以其他方式阻止柴油内燃发动机的运行。

因此，本发明的目的是提供一种改进已被污染或以其他方式与其他燃料混合的柴油燃料的方法。

本发明的另一目的是提供一种分离出对柴油燃料的满足规格的能力有负面影响的高比重指数烃的方法。

本发明的又一目的是提供一种用于改正柴油燃料中的缺陷的方法。

本发明的又一目的是提供一种从污染的汽油燃料分离柴油的工艺。

还是本发明的再一目的是提供一种在柴油燃料被汽油污染后回收柴油燃料的工艺。

本发明的又一目的是提供本地的燃料再调合。

本发明的又一目的是提供一种在柴油燃料被汽油污染后回收柴油燃料的系统。

随着本发明的描述的进行，本发明的这些和其他目的对于本领域技术人员而言将变得显而易见。

发明内容

本发明包括用于处理被汽油或其他轻质烃(高比重指数燃料)污染的柴油的方法。本发明优选地用于地下存储容器，但也可用于通常与柴油燃料一起使用的其他烃燃料存储容器。柴油燃料可包括生物柴油、合成柴油和可用于柴油内燃发动机的其他燃料。对燃料进行曝气(掺气)的过程的第一步可包括使用氮气气体、二氧化碳气体和/或一氧化碳气体使容器缺量部分(罐空部分)惰性化，以确保在该过程期间的安全性。泵可以供应压力以使燃料从容器中以实心柱流出，由此燃料被向上泵送并泵送出地下存储容器、被返回、并被向下释放进入容器的气态缺量部分中。燃料回落到存储在容器中的剩余燃料中。在该方法中，燃料暴露于如上所述的缺量部分的气体或环境空气，由此高比重指数烃与较重的燃料烃分离。这种方法引起了对静电放电安全性的极大关注，因为当将燃料从泵管道的出口下降进入存储的燃料中时，火花可以点火。此外，燃料可以在泵系统内加热，或通过分离的加热元件加热，以便促进高比重指数烃的释放。燃料可以滴落越过缺量部分并被气化和/或蒸发。燃料可以从泵管道线的出口内的高压力流出，并且然后释放进入低压力系统，诸如缺量部分，以便释放气体蒸气。蒸气可以离开通过缺量部分且通过通气装置系统，该通气装置系统可以在高比重指数烃蒸气离开容器时或者以其他方式释放到大气中时进一步捕获该高比重指数烃蒸气。烃蒸气可以被回收用于其他用途。泵通常将运行一段时间以循环通过百分之五十(50％)的燃料或至少百分之五十(50％)的燃料，或更通常地容器中的全部燃料，并且最优选的是位于容器中将循环通过的燃料的体积的至少两倍。该方法包括通过去除较轻质的烃来增加柴油燃料的权重的装置。

本发明还包括从存储的柴油燃料中分馏出高比重指数蒸气的方法，由此燃料被曝气以连同被泵送通过所存储的燃料的空气来释放汽油或其他高比重指数烃蒸气。当空气含有氧气时，氧气起到氧化剂的作用，类似于氧化许多烃蒸气和气体的大气。另一方法可以是使用移动的柴油燃料的动能、通过泵来抽取柴油，以抽取(吸入)来自大气或其他气体源的空气到泵内的移动的柴油中，由此烃蒸气在管道中分离出来并且可以在稍后点处被分离，例如(恰好在管道排放回到容器中之前或)在管道排放回到容器中时。本发明还包括如本文所述的经由分馏增加烃燃料源的权重的方法。

本发明的另一方面包括用于从地下存储容器对柴油燃料曝气以去除高比重指数烃的系统和方法。该方法提高了用于柴油内燃发动机的柴油燃料的闪点。泵将燃料从地下存储容器中以实心柱抽取出，并将该燃料存放到次级容器中。次级容器包括开口以允许空气或其他气体被泵送到容器中并通过该容器并到存储在该容器中的燃料。次级容器包括另一开口，优选在顶部处，以排出空气和烃蒸气。然后使用次级容器再填充地下存储容器，优选通过返回到容器中的管道中的燃料的实心柱，以被存放在燃料液面之下，以防止燃料的火花或其他搅动(诸如飞溅)的任何风险。

排出的蒸气和气体可以以多种可选方式使用，包括冷凝回某种燃料。例如，排出的物质可包括丙烷、丁烷、庚烷或甲烷，其可用作其他目的的燃料。这些其他目的可以是为泵和分馏过程供能。另一用途可能仅仅是将蒸气和气体排出到大气中。可以沿着通气装置设置热焚烧器或氧化剂，使其与这种通气装置流体连通，以焚烧过量的燃料气体。另一可能的用途是将燃料行经通过炭洗涤器，作为在此过程中用于轻质烃蒸气回收的方法，其可以提供及价值回报。

在用于改进燃料的方法已经运行一定时长之后，改进的燃料可以从地下存储容器中抽取并在柴油内燃发动机中进行测试。柴油内燃发动机可以是具有机载、船载或车载传感器和计算机的轻型或重型交通工具发动机的一部分。轻型交通工具可以是卡车，例如，容纳泵以及可能的次级容器的卡车，该次级容器具有用于分馏方法的管道和曝气系统。当使经改进的柴油行经通过卡车发动机时，卡车上的传感器通过车载CPU(中央处理单元)提供读数，从而给出燃料的诊断条件和发动机的运行。CPU读数包括关于氧气、排气温度等信息，如本领域中已知的。关于ETO(排气温度输出)、氧气、RPM、燃料注射率、硫化物输出等的信息提供关于燃料质量的反馈。使用已知的适当柴油燃料，可以校准卡车，并且然后当改进的柴油产品首先以稀释状态或通过几种稀释浓度的状态运行发动机，以确定不包括发动机的整体性能情况下的燃料质量，可以进行比较以确定改进的柴油是否符合规格。柴油燃料可以通过额外的增压(诸如十六烷值增压)而被进一步调和，或者以其他方式处理以符合柴油燃料规格。

附图说明

参考以下附图，将更加具体和清楚地描述本发明，在附图中：

图1示出了本发明的容器和曝气系统的截面示意图；

图2示出了本发明实施方式的另一截面示意侧视图；

图3示出了本发明另一实施方式的截面图；

图4示出了如图3所示的空气入口的特写；

图5示出了本发明的一替代性实施方式和包括轻型交通工具卡车的截面图；以及

图6示出了如图5所示的卡车底板的俯视图；

图7示出了本发明另一替代实施方式的截面图。

具体实施方式

本发明包括用于处理和改进各种柴油燃料(例如生物柴油等)的方法和系统。最通俗地，本发明用于改进这样的柴油：该柴油被汽油或其他高比重指数烃污染，从而使柴油超出规格，并且不再可用作在零售加油站出售的柴油燃料；和/或以其他方式使柴油燃料不适合用于柴油内燃发动机。以去除高比重指数烃这样的方式分馏柴油。高比重指数烃的蒸气压力使它们离开液体燃料并与液体燃料分离，留下更适合于柴油燃料的更重、低比重指数、通常长链的碳分子。蒸气经由蒸气压力而离开液体燃料进入周围的气态区域中，诸如环境空气或惰性气体等。当从液体燃料释放高压力时，蒸气压力使得高比重指数烃更迅速地离开。

在一个实施方式中，燃料基本上被提升出容器并在暴露于空气的同时返回。燃料可以经由文丘里(文丘管)空气入口而暴露于空气。燃料也可以在容器的缺量部分暴露于空气或者以其他方式暴露于空气。加热液体燃料也可有利于使高比重指数烃的蒸气压力超过环境大气压力。当被加热时，烃以更快的速率离去。

一个问题是如何处理离开的高比重指数烃蒸气。离开的烃蒸气可以以多种方式使用。它们可以被回收、排出、焚烧掉、净化或冷凝/消耗以用在系统中。运行柴油分馏的循环时间可以是数小时以上。如本领域所已知的，通常在零售燃料配送处的20,000或30,000加仑的地下存储容器中，以便以适当的步幅来循环通过数以万计加仑的柴油，分馏运行4-8小时。如果不是全部体积而是正好的量的燃料，应该行经通过曝气系统。根据污染的水平，燃料可能不止一次(包括两次或更多次)地运行通过其全部体积。

在分馏和改进过程或曝气方法期间，燃料继续改进。以非常快的改进速率开始(随着大体积的高比重指数烃蒸气迅速地离开)，随着燃料接近更稳定的柴油，烃脱气变慢。在该改进过程期间，可以测试燃料以确定过程是否完成或者是否需要进一步处理。通常，燃料必须满足闪点测试，以确保柴油不会在存储容器的缺量部分(空的空间)中产生危险的气氛或在柴油发动机内过早地点火。燃料的另一属性是十六烷值，它必须满足标准。为了测试燃料，可以取样并放入标准柴油内燃发动机中，优选使用具有先进传感器系统的柴油内燃发动机。如本领域所已知的，许多标准交通工具包括具有中央处理单元(CPU)的计算机和复杂的传感器系统。车载交通工具计算机可以对燃料进行诊断。通过用可接受的受控柴油燃料来校准交通工具发动机，向容器中添加改进的柴油燃料可以确定该改进的柴油是否达到规格。在这个过程中，人们可以从可接受的燃料确定表现不佳的燃料。车载交通工具CPU诊断可以确定排气的氧气水平、排气温度以及燃料运行的其他方面。通过比较具有和不具有添加到交通工具燃料容器的改进燃料的一部分的交通工具的性能，可以确定该过程是否完成和/或工作。车载CPU可以测试的其他项目包括本领域已知的指示燃料效率和组成的特征，诸如燃料注射速率、每分钟转数、硫化物含量等。一旦发动机在制造公差内运行，就确定燃料可以安全使用。可以进行进一步的化学分析测试以确保燃料达到用于零售分配的规格。为了避免损坏发动机，只有小试样的处理过的燃料将添加到已经存在于交通工具燃料容器中的较大体积的标准柴油中。这样做是为了避免品质低劣的燃料损坏发动机。测试燃料的其他方式包括通过仪表带IFR、光谱仪、比重计(用于测试密度)等运行。然而，交通工具车载发动机系统是迄今为止确定燃料是否将在柴油内燃发动机中运行的最方便和有效的方式。

现在参考图1，示出了用于在地下存储容器1内进行柴油分馏的简化方法。如所示，液体燃料4存储在地下存储容器1中。燃料4部分地填充容器1，这里示出大约半满，并且剩余的(容器的顶部)由缺量部分5构成。烃蒸气9与缺量部分5中的其他气体8混合。通常包括潜油泵3，诸如在零售分配出口处，在该处燃料从容器的底部向上抽取通过潜油泵(潜水泵)，以填充用于交通工具的分配的管线100等。容器1还可包括通气装置6以及用于柴油分馏方法的一个或多个接入点14和15。可以包括处理泵7以通过出口管12将燃料抽取出容器1。通常，燃料将通过出口管12来抽取，该出口管经由接入端口14插入到容器1中。出口管12向下延伸到较低部分，优选地在燃料线2之下，朝向容器1的底部18，以确保固体燃料管线19被抽取到出口管道12中而不从缺量部分5吸入任何气体。

燃料从容器1向上运行并运行出，通过(或穿过)泵7，并在第二入口管道13中通过相同的接入端口14或另一(如所示)接入端口15返回到容器1中。缩径接管11可以放置在返回管线入口管13上，以确保燃料适当地运行，或者用以控制管线中的压力，诸如在将13’离开返回管线出口管道13进入容器中时引起燃料上的压力的特定释放。在一个实施方式中，如图1所示，燃料返回管线入口管13放置在缺量部分5内，而不是放入液体燃料4中。以这种方式，从返回管线13’脱离的燃料8倾卸越过缺量5部分并进入该缺量部分中，为离开的液体燃料提供更大的表面面积，以与现存于缺量部分5中的气体接触，并允许烃蒸气9离开燃料。可以设想，容器1的缺量部分5可以最初被惰性化，以避免在返回的燃料的动能释放时可能出现的火花，以在容器内引起火花和火灾或其他危险。容器的惰性化可以以本领域已知的方式完成，例如使用氮气气体、二氧化碳气体或一氧化碳气体，以确保在运行该系统时有安全的缺量部分。可以设想，在柴油分馏方法开始之前或之时，惰性气体将被泵送到容器中以置换烃蒸气。烃蒸气可以通过通气装置或其他接入点抽取出或被回收。

如图2所示，本发明的优选实施方式包括初级容器1，通常是本领域已知的地下存储容器(UST)，在其内存储有燃料4和缺量部分5。通常，潜油泵3将燃料从容器1朝向填充管线100抽取出。容器1可以经由通气装置6而通气。类似于图2中所示的实施方式，作用泵或流程泵17可用于通过出口管12抽取出燃料，并且然后通过返回管线上的入口管13返回到容器。在图2所示的第二实施方式中，次级容器25用于曝气。次级容器25优选地用于燃料和大气压力的“防爆”，或者必须通过使蒸气空间29惰性化而被类似地保护，以防止静电或瞬态电压引发爆炸。被清洁/处理的柴油的返回经由入口管13被带回到燃料中，通常在初级存储容器1的液体燃料部分4内排放。与图1所示的过程(在缺量部分内对燃料曝气)相比，这降低了所涉及的大部分风险。除了柴油泵7之外，还可以使用曝气泵17以提供空气20。空气20进入曝气泵17并通过空气管线21被抽取到次级容器25中的燃料28中。燃料经由泵7供应到次级容器25中。优选地，燃料被引入到次级容器25的非常低的点处、在次级容器燃料线22之下，以避免如果燃料被倾倒在次级容器25中的剩余气体29上时可能发生的静电放电。确保在出口管12中存在满管线(管道中的固体燃料)供应和满管线抽取是合适的。类似地，返回管线入口管13应该在次级容器25中位于现有燃料线22之下的点处从次级容器25抽取，以确保这些管线被完全地填充有燃料并且没有气体或者在管道内以气态形式存在的其他烃蒸气。

在优选实施方式中，如上所述，曝气泵17接入并且供应到次级容器和返回次级容器都在次级容器25的底部表面24处完成。空气20被泵送到容器24中并穿过从该容器的底部到达的燃料23。随着空气23进入，燃料28中的烃流体变得搅动起来，并与空气23混合。因此，高比重指数烃可以释放到次级容器29的缺量部分29中作为烃蒸气26。被泵送到次级容器25中的空气23产生高压力，该高压力通过次级容器通气装置27释放。存在至少四种用于设置本发明中优选的蒸气(A、B、C、D)的方式(下面讨论)。进入曝气泵17中的空气23可以是大气气体的混合，或者可以是设定的气态混合物，其确保返回到容器的清洁柴油不会以其他方式被污染。一个风险是可能将水蒸气引入燃料中，这可能引起初级容器存储的问题，诸如腐蚀等，或降低燃料的价值。因此，优选的实施方式包括不会稀释燃料或以其他方式与燃料混合的气体(组合的)空气20，但将纯粹地用于从燃料抽取出烃蒸气。从次级容器的通气装置27上升，烃蒸气(标记为“A”)的主要用途可以是到冷凝器处。离开被污染的柴油燃料的烃蒸气通常是那些较轻质的高比重指数烃，诸如丙烷、丁烷、庚烷、甲烷，其后来可以被冷凝回液体形式并用于替代目的。这可以通过使蒸气行经通过冷的散热器(例如冰、制冷剂、盘管等)来完成。一旦被冷凝，较轻质的燃料可以混合到汽油容器中或以其他方式用于替代燃料、用于工业用途、再处理成其他产品等。从燃料调合器(例如次级燃料容器、燃料管线等)离开的气体和蒸气可以在冰浴中行经通过管路或盘管(大约十到十五米)。通过进入冰(水)浴的盘管进行热交换以降低离开的蒸气的温度，并且从而冷凝成液体。可以使用小体积的液体烃来为调合泵供能。此外，可以将提取的蒸气烃添加到发电机的化油器或汽化器中，以向调合过程供应额外的动力/能量或为泵系统供应动力。否则，从柴油去除的过量的液体烃可以被重新引入更高比重指数的燃料的供应中，诸如汽油UST(考虑到体积小，这不应该使汽油超出规格)。

标记为“B”的第二种用途可以简单地包括将蒸气释放到环境中。将烃蒸气释放到气氛中不是优选的，但是当柴油的污染仅处于非常低的水平时可以使用。由于离开的烃蒸气可以与紫外线辐射(即来自太阳的)混合并产生烟雾，因此在白天期间大气排放不是优选的。因此，使用“C”可能在通气装置处包括热焚烧器或氧化剂(氧化器)。热焚烧器可以不直接放置在通气装置上，而是可以用管送到更远离燃料的位置处被焚烧掉，如本领域中已知的那样，例如位于气体站的顶部处、在氧化剂处。示出为“D”的第四种想法可以是使烃蒸气行进通过炭洗涤器或本领域已知的其他洗涤器。活性炭通常可用于设置在变压吸附件上的这种洗涤器中。洗涤器可以设置在变压吸附件上，以便洗涤器在烃变得饱和或以其他方式被填充时可以被关闭，从而可以将次级洗涤器恰当地放到管线上。洗涤器中的烃蒸气可以经由抽真空、使烃物质从洗涤器离开而被回收。如本领域已知的，洗涤器可以是气体或液体的源。使用洗涤器的一个风险是：由于烃蒸气被添加到洗涤器中的炭，产生热，可能变得不稳定。因此，必须控制烃蒸气洗涤的速度，以便控制洗涤器中产生的热。因此，在运行该系统时，由于柴油燃料的污染水平，在该过程开始时释放出更大量的烃。因此，可能需要首先更慢地运行该过程。随着污染的柴油燃料变得越来越纯净，越来越少的烃蒸气被释放，并且该过程可以被加速。在加速该处理时，较大的每单位时间的体积可以行进通过该系统，并且从而可以控制烃蒸气的释放。

该过程也可用于从石油污染的水(PCW)中回收乙醇。通常，水可能污染掺杂乙醇的汽油，并导致燃料分离(如本领域中已知的)。水/乙醇混合物可以从燃料容器(例如UST)的底部泵送到分离的存储盛器中。分离的存储盛器用作该过程中的初级存储容器，并且乙醇/水混合物运行通过曝气过程。可以释放烃和/或乙醇，同时留下水-使得该过程用于以水为条件的情况。可以设想，在这种过程中进来的空气将被维持低于水的沸点温度，以防止过量的水蒸气去除。

在图3和图4中示出了替代实施方式，由此文丘里效应可用于将空气抽入燃料中，由此空气或其他气体与燃料混合并抽取出轻质烃蒸气。燃料4可以通过泵7从容器抽取出。在返回管线入口管13上设置空气入口42(或间隙)，用于暴露于大气、大气压力或以其他方式受控的气体/压力，其随后在燃料管线内被混合。气体或空气41可以通过文丘里效应抽取，或者以其他方式从高压力容器(诸如氮气气体容器)添加到燃料返回管线入口管13中。然后可以将返回的燃料倾倒回到容器1中。返回到容器的燃料通常是空气和燃料的混合物，由此烃蒸气9可以与空气41混合。返回的燃料可以在燃料线2之下或在缺量部分5之上释放。曾经在空气中的烃蒸气或以其他方式气化的烃蒸气40然后可以通过通气装置(未示出)被抽取出容器，或者通过额外的接入端口(未示出)被抽真空或收集。如图4所示，使用文丘里效应的空气入口42可抽取空气41进入燃料管线45中，由此将在燃料返回管线13中形成空气泡41并使烃蒸气40离开。可以设想，当在大气压力下使用文丘里效应时，可以释放烃蒸气。因此，高压力容器(未示出)可以附接在空气入口42处，或者可以使用一些其他回收机构来捕获烃蒸气，因为它们可以离开返回管线13。燃料流动通过返回管线43经44回到容器1。燃料45可包括暴露在空气入口42处的燃料表面46。

如图5和图6所示，示出了用于柴油分馏的完整系统。燃料4从容器1中抽取出通过分馏系统并返回进入容器中。优选在出口管12和入口管13中使用燃料的实心柱。因此，抽取和返回到容器1都设置在燃料线2之下，以确保在所有管路中的满柱的液体。燃料4通过出口管12通过泵117从容器1抽取出，运行进入次级容器25中(如上先前所述)，并且然后经由入口管路113通过入口管13返回到容器1中。可以从次级容器25取出燃料并对燃料取样以将该燃料放入卡车50上的内燃发动机中。这可以通过预先存在的管线完成，或者可以以其他方式被抽取进入三级容器(未示出)并放入交通工具容器中。燃料通过出口54沿着取样管线51从次级容器25移出并进入交通工具上的燃料接受器52中以接入车载内燃发动机。当从交通工具50中的次级容器25取样燃料时，卡车50上的内燃发动机运行并通过排气管道56排出废气。车载传感器和CPU(未示出)确定燃料的值、等级和污染水平。通过随时间运行一个或多个样品，或者通过交通工具车载柴油内燃发动机连续地测试燃料，人们可以确定柴油燃料何时完全地去污或以其他方式准备好进一步测试、或者完成处理。取样可以在具有各种传感器的分离的盛器中完成，或者经由与交通工具发动机分离并且分开的内燃发动机完成。

参考图6，卡车底板65可包括泵117和次级曝气容器61。卡车底板65还可以沿着烃蒸气管线62的通气装置而容纳可能的冷凝器/发电机60。在一实施方式中，可以设想，来自62通气装置的捕获的烃蒸气可以运行通过冷凝器60并且经由动力供应线63向泵117和系统供应动力。发电机(未示出)可以与冷凝器耦接并，用于燃烧烃蒸气并产生电动力，以运行泵117和系统，或者可以以其他方式被包括在烃动力泵系统中。可以包括动力供应线以提供烃燃料，或者在发电机的情况下，提供电动力到泵117。取样管线51可以从次级容器25行进，其中阀(未示出)可以用于手动取样或自动化定时以通过卡车车载交通工具柴油内燃发动机和传感器系统对燃料取样。阀(未示出)可以放置在取样管线上。卡车底板(如所示出的)或便携式拖车、或其他平台/壳体可用于容纳系统。

本发明的一个方面是这种系统的移动性，以便允许在远的位置(如零售燃料站)处对UST进行本地处理。全部系统可以安装并容纳在便携式交通工具或拖车上并递送到站。然后部署该系统并可在现场发生调合。这减轻了将燃料运输到调合或再利用或再循环站的需要。

已经表明，通过使用曝气系统可以对被额外的一百毫升汽油污染的五百毫升柴油样品去污。可以搅动柴油燃料以引起烃蒸气的释放。可以使用文丘里效应，或者随着气氛经由较高的蒸气压力从燃料释放，气氛可以用于氧化烃蒸气。如本领域所知，汽油蒸气压力非常高，使得汽油中的高比重指数分子在大气压力下将从液体变成为气态状态。仅仅随着时间将污染的燃料暴露于空气会导致柴油的分馏。本发明包括在控制系统下进行分馏用以捕获脱气烃蒸气或用以加速该过程的方式。本发明还包括一种对地下存储容器进行地面之上分馏的方法。动能可以从泵系统转移到燃料管线中并用于将空气抽取进入燃料中或者以其他方式在燃料气化压力改变期间致使烃蒸气释放气体。可以设想，供应管线可以是本领域已知的标准两英寸抽吸管线。当使用本发明的文丘里式实施方式时，可以设想并优选以文丘里返回时使用1英寸的管。

参考图7，示出了次级燃料处理容器25(未示出初级存储容器)。燃料4通过燃料流出口管12进入次级容器25。可以经由进入该过程的气氛提供内联曝气42。沿着空气/气体的流入而设置蒸气止回阀70。可以设想，曝气可以用环境大气空气完成。出口管12的窄缩部72可以提供通过入口42抽入外部气体以提供文丘里曝气所需的力。真空计71可以设置在空气入口42和燃料流管线12之间，以监测液体流的可用文丘里真空效应和在该过程期间由蒸气(烃(可能是易燃的)的提取产生的动态背压。背压可以以英寸水柱的形式来测量。可以在汞或水柱中测量入口文丘里式真空压力产生。在蒸气提取的流动和处理期间，可以在文丘里式的脉管处之间(作为背压)建立一些上下节流阀。蒸气止回阀70可包括流动球阀。进入管线42的气氛上的额外的物品可以是蒸气(进气)流动簧片止回阀(或者在本领域中已知的可以称为“液体二极管”)。

燃料4可以从缺量部分5之上进入次级容器25，或者可以在燃料线2之下递送，以避免静电放电风险(在上面描述的)。烃蒸气9通常将上升进入到缺量部分5的过程产生蒸气(PPV)部分77中，同时液体燃料4将落入到容器25的底部、进入循环燃料78中。燃料4离开燃料流返回入口管13返回到初级燃料存储容器1。可以设想，最佳实践是在返回燃料管线13中抽取满燃料柱，该返回燃料管线被存放在初级容器(未示出)中的燃料线之下。

蒸气压力过程计86可被包括在次级容器25上。如果(经处理的曝气燃料的)出口流量小于入口流量(由于经由蒸气损失烃)，则可在处理容器中建立小的动态背压。该过程可能取决于小的或低的背压，以迫使提取的易燃蒸气离开次级容器并通过提取的易燃污染蒸气。然后可以将这些蒸气引导到以下选择上：1)热氧化剂、2)活性炭洗涤器、3)蒸气冷凝管、或4)在夜间或在不受气氛管制时或以其他方式的排气。该过程可能需要校准单个处理室的流入和排放流出，以保留足够的用于收集蒸气的头部空间。本平台配置是努力最小化设备轮廓并且可能需要不同的安装配置。

处理容器排流管线73可设置有对次级容器25排流的管线。在将循环处理的燃料返回到初级容器之前，可以使用第二处理容器(或“三级容器”)(未示出)来收集烃蒸气。三级容器可以安放在次级容器25之上，以用作干燥的头部空间，以进一步收集和分离蒸气。这可以产生应用于本发明的精炼塔。

文丘里效应喷射器系统的效率可以使用伯努利原理将燃料拉至窄缩部72处。替代实施方式可以利用喷射器(如本领域中已知的是利用压力来产生真空的子单元)来增强或改进该过程。在一个替代实施方式中，泵可以通过喷射器(以提供曝气)对从初级容器出来并且然后进入次级存储容器的燃料加压。通过喷射器的压缩可以增加流动速度并将动能传递到移动的燃料中。当燃料被递送到次级燃料容器中时，该能量可以被释放，并且进一步增强/引起高比重指数烃的气化。

另一替代实施方式可使用喷射器(辅助)从初级容器抽取燃料。在喷射器远端处产生的真空可以为燃料提供额外的空间，以在喷射器的远端处自发地分离成液体和蒸气燃料。另一替代实施方式可以使用注射的空气来对燃料进行内联加压(加倍作为将蒸气从液体燃料中抽取出的方式)。燃料可以通过喷射器运行并使文丘里效应将空气抽取进入后喷射器的管线中。

在测试中，控制流体以每分钟一百二十加仑通过吸出器。脱气烃蒸气的各种用途包括闪烁燃烧炭洗涤器以焚烧掉烃，或使用乙二醇冷却器将烃蒸气冷凝成液体燃料以供将来可能的再使用或再循环。冷凝的蒸气可以添加回进入汽油存储中或以其他方式分开保持以供后来使用或者作为高比重指数烃燃料再出售。闪烁燃烧可用作带逆流防护器的本地焚烧器，以确保安全性。闪蒸测试可用于确定污染的柴油是否恢复回到行业规格内，并且闪点必须在针对柴油燃料的规格内。当柴油被汽油污染时，柴油的闪点变低，并且燃料变得更易燃烧和易挥发。

测试和设想的燃料流体流动和曝气的速率范围如下。一旦设计了系统，测试包括六十加仑每分钟(GPM)的流体流动速度，而通过以大约十五立方英尺每分钟(CFM)的流量进行曝气。燃料流动可以慢到一加仑每小时，高达可到大约一千GPM。在通常的UST中移动足够的流体的所给定的时间内低于五加仑每小时的流量被证明不具有成本效益。用于本发明的(一个或多个)便携式实施方式的典型的泵通常能够每分钟移动大约二百至五百加仑的燃料。曝气范围从几立方英尺每分钟(CFM)直到一百CFM。发现优选的比例为1：2至1：4空燃比(空气比燃料)CFM：GPM。然而，认为将暴露于空气的燃料的表面接触最大化将提高系统去除蒸气的速度和/或效率。因此，可以设想以2：1的比例或更高的比例来进行高速曝气。优选地，将以类似的燃料GPM流动速率提供更高的曝气CFM。燃料流动(流量)以约90磅每平方英寸(psi)运行。然而，其他测试也在最大200psi下传递燃料。由于可用的泵、管等的限制，实施了当前所达到的燃料、空气流量和压力的范围，并且不应理解为限制本发明的性质或用途。随着系统、动力驱动和泵的现有技术的发展，可用的速度和压力可能仅受所选燃料和气体的性质的限制。

当次级容器用于曝气时，通常从下面(即次级容器的底部表面)泵送空气，或者从低液面(低于次级容器中的燃料填充液面)泵送空气。空气可以从单个孔或者从多个孔(例如沿着管线或管阵列的孔)引入到次级容器中。优选地，空气由单个泵供应，但系统可包括额外的空气泵。假定本发明的实施方式的性质是便携式的，例如位于皮卡卡车的后部，或者拉在拖车上，次级容器的尺寸是有限的。小型次级容器允许在容器中具有6”深的燃料。所有孔(输入、输出和空气源)可以设置在该液面之下。在可能时，在次级容器实施方式中的流体的竖向高度将是至少一英尺，如果不是两英尺(24”)或更深/更高的话。在设定范围内，燃料(泡的表面、时间和表面面积)暴露于空气越多，可以去除的烃越多。然而，在某些情况下，穿行通过燃料的空气变得(更接近)饱和并且遭遇收益递减。

假定了在测试期间柴油和汽油燃料中的烃的相关混合物，将具有一百毫升汽油的五百毫升柴油恢复回到五百五十毫升通过闪蒸测试的柴油燃料。因此，汽油中约50％的烃被添加到柴油燃料中，这增加了柴油燃料的体积。通过曝气方法可以容易地解决大约10％或20％的柴油污染。为了使柴油恢复到规格，将十六烷升压添加到五百五十毫升被修复的柴油燃料中，以确保十六烷值是合适的，并且采用各种方法来确定燃料恢复回到正常的柴油所涉及的安全的闪点。需要非常少量的十六烷升压，大约1毫升或更少。可以使用比重计或其他重量测量系统来确定污染量或去污成功率。对于相对比较，如本领域中已知的，平均柴油比重约为0.85，而汽油比重约0.72，并且两者的混合物可在其间的任何位置。一旦将柴油剥离轻质烃，比重可以返回到0.84-0.85，其中体积略有减少，并且可用作柴油燃料。以这种方式，重质部分、低比重指数或长链烃从汽油中保留。

最初，在大约100F下利用进来的被泵送的空气的空气温度进行测试。进入的空气(亦可一种或多种气体)的温度优选接近或高于燃料的闪点，但低于自燃温度。还优选将温度维持在水的沸点以下(约1atm下约212F)。空气被连续地冷却(或加热)以确保使用均一的空气温度。本发明的一个方面是在燃料中控制进来的空气的温度，以优化高比重指数烃的分离。此外，(保持在UST中的)燃料的温度约为60-75F，并且调合不旨在加热初级UST中的燃料。这种加热限制在小于2华氏度。进入次级燃料容器(或燃料管线)以进行曝气过程的空气通常经由曝气泵进入次级容器中的固体燃料。空气可以是大气空气、脱水的大气空气或以其他方式预处理的空气，诸如经由筒的或隔离的一种或多种惰性气体。可以设想存在于空气中的水蒸气不是优选的，但可能不会阻止调合过程。进入的空气可以通过分离的加热器加热，从泵传递，或者可以仅依赖于通过泵转移到移动空气的动能。热泵或压缩机可以向进来的空气供应动能。为了降低进入次级容器(或燃料管线)的空气的温度，将空气干燥并冷却，从压缩机出来的空气温度到100F或更低。已经表明，将进入次级燃料容器的空气的温度从100F(或140F)升高到约200F导致高比重指数燃料回收/调合的效率加倍。通过使效率加倍，回收两倍的蒸气和/或需要处理的燃料的一半以导致特定元件(元素)的相同的调合。即使进入次级容器中的进来的空气具有较高的温度，经过两个小时的系统运行后，初级UST中的燃料的温度也没有显著地上升超过2华氏度。

柴油污染的常见方式是在管线中经由引入/混合汽油，UST的再使用或其他错误。汽油在零售位置处可能有许多等级，导致不同的污染混合。此外，已知柴油被其他组成材料诸如煤油、喷射燃料(诸如JP-5)等污染。假定其他污染物可能含有大量硫含量(例如，在JP-5中高达1,000ppm)，可能需要维持/控制经调合的柴油中的硫。已经考虑了本领域中已知的用于从烃燃料(诸如柴油)去除硫的其他方法。这种硫去除将可能在曝气/气化调合已经开始后发生，但可以在与如上所述的调合同时、调合之前或调合之后进行。类似地，钠和钠盐的污染可能需要类似的进一步的燃料的调合/清洁。

可以如下进行安全性测试。当通过该过程提取烃蒸气时，随着燃料变得更加柴油化，离开的蒸气量变慢。当烃蒸气停止离开蒸气提取管时，氧化剂火焰可能会熄灭/熄火。但是，由于许多其他原因，火焰可能熄火。如果闪烁燃烧熄灭，可能需要重启氧化剂(再点燃)。当离开的蒸气/气体可不再被氧化时(从系统出来的空气几乎没有或没有烃蒸气)，优选使系统运行一段时间(诸如额外的20分钟)。空气入口可以由轻质烃气体流(例如丙烷、乙烷、丁烷等)的源代替。例如，气态丙烷可用于给燃料曝气。然后，适当部分的丙烷将离开，并且可以进行安全性测试以点燃提取的蒸气以对闪烁燃烧检查。额外地，可以设想通过燃料管线运行丙烷或其他类似气态燃料，这可以与燃料中的其他碳源(例如芳烃)相互作用。这可以包括额外的燃料到管线(如丙烷被捕获)，或者进一步处理燃料，如丙烷可以从燃料中取出/与其他烃反应并经由蒸气去除这些燃料烃。其他气体可用于曝气，诸如二氧化碳、一氧化碳、氮气等，以修改曝气过程。

可以由通过交通工具发动机运行并观察车载计算机来测试柴油燃料。然后可以使用添加剂或进一步处理来调整燃料，以确保其被清洁并且像新的一样。近带IFR可用于确定燃料的属性。已知用于确定柴油燃料质量的其他数据包括燃烧温度(交通工具车载燃烧系统、辛烷值、爆震、排放测试、氧气燃烧效率以及排气传感器歧管等。

本发明相对于现有技术的分馏是一项重大进步。现有技术方法利用添加到柴油中的高热量以焚烧掉烃或引起高比重指数烃的提取。目前的分馏方法每加仑成本高达4美元。本发明使用动能将柴油和轻质烃抽取分开。通过上述方法避免静电放电。以燃料的实心柱从该容器抽取出并返回到如本领域中已知的通常的小型低压力地下存储容器中的燃料线之下以用于零售燃料配送装置，也称为加油站。曝气管线可以非常小，诸如八分之一英寸管，并且到次级容器的入口可以是两英寸管线，并且来自次级容器的出口可以是两英寸管线、一英寸，或其他方式也是可用的。

如上所述，用于柴油的燃料蒸气清除器可以修复用于本地和远程场所的柴油，在所述本地和远程场所不可获得较大分馏过程。该系统可以是便携式的，例如附接到便携式交通工具的图5和图6中所示的实施方式。蒸气清除器将来自污染的热燃料的柴油中的闪点上升，诸如具有的闪点在三十摄氏度到一百摄氏度之间的污染的热燃料，上升到一百二十摄氏度以上的适当柴油闪点(汽油常常在约五十摄氏度时自发地燃烧)。众所周知，将当前方法运行到燃料容器总体积的八到十倍，以确保以适当的速度和方式释放烃蒸气。本发明的一种方法是优选以大约一百五十到二百五十加仑每分钟运行该工艺。

Claims (24)

1.一种柴油分馏方法，包括以下步骤：

a)从初级存储容器抽取受污染的燃料；

b)使从所述初级存储容器抽取的燃料暴露于气体；

c)从所述燃料中蒸发高比重指数烃；

d)从所述初级存储容器对燃料进行取样；

e)使所取样的燃料行经内燃发动机；

f)经由具有车载传感器的内燃发动机测试燃料质量；

g)确定是否需要进一步处理以去污燃料；以及

h)将经暴露的燃料返回到所述初级存储容器。

2.根据权利要求1所述的柴油分馏方法，还包括将一种或多种惰性气体添加到所述初级存储容器的缺量部分中以降低经过众多燃烧源中的一者而爆炸的风险的步骤，添加步骤在返回步骤之前完成。

3.根据权利要求2所述的柴油分馏方法，其中，所述添加步骤在抽取步骤之前开始。

4.根据权利要求1所述的柴油分馏方法，还包括在蒸发步骤之前加热所述燃料的步骤。

5.根据权利要求4所述的柴油分馏方法，其中，加热步骤是经由用于抽取步骤的泵来实施的。

6.根据权利要求1所述的柴油分馏方法，其中，暴露步骤包括将燃料暴露于环境空气，并且还包括在所述暴露步骤之前加热所述气体的步骤。

7.根据权利要求1所述的柴油分馏方法，其中，抽取步骤至少部分地由源自所述燃料的经蒸发的烃蒸气的燃烧供能。

8.根据权利要求1所述的柴油分馏方法，其中，暴露步骤利用文丘里效应将气体抽取到燃料管线中以与所述燃料混合。

9.根据权利要求1所述的柴油分馏方法，其中，抽取步骤是用喷射器来实施的，所述喷射器用于使所述燃料转移出所述初级存储容器。

10.根据权利要求9所述的柴油分馏方法，其中，所述抽取步骤提供力以使所述燃料在暴露步骤之后返回到所述初级存储容器。

11.根据权利要求1所述的柴油分馏方法，其中，抽取步骤被充分地继续或重复以抽取最初设在初级存储容器中的所述燃料的至少200％。

12.一种用于权利要求1至11中任一项所述的柴油分馏方法的柴油分馏系统，包括：

a)初级存储容器；

b)与所述初级存储容器流体连通的次级燃料容器；

c)第一泵，所述第一泵与所述初级存储容器和所述次级燃料容器耦接，所述第一泵提供压力差以将燃料从所述初级存储容器抽取到所述次级燃料容器；以及

d)返回管线，所述返回管线适于将所述燃料从所述次级燃料容器返回到所述初级存储容器；

e)耦接到所述次级燃料容器的空气泵，所述空气泵适于将气体抽取到所述次级燃料容器中，以使所述燃料暴露于所述气体。

13.一种用于权利要求1至11中任一项所述的柴油分馏方法的柴油分馏系统，包括：

a)初级存储容器；

b)与所述初级存储容器流体连通的次级燃料容器；

c)第一泵，所述第一泵与所述初级存储容器和所述次级燃料容器耦接，所述第一泵提供压力差以将燃料从所述初级存储容器抽取到所述次级燃料容器；以及

d)返回管线，所述返回管线适于将所述燃料从所述次级燃料容器返回到所述初级存储容器；

e)取样管线，所述取样管线与所述次级燃料容器流体连通，所述取样管线适于接入次级燃料容器中的液体填充管线下方的燃料；

f)燃烧系统，所述燃烧系统与所述取样管线耦接，所述内燃发动机适于燃烧从所述次级燃料容器抽取的燃料；以及

g)传感器系统，所述传感器系统适于对所述内燃发动机中的燃烧进行分析。

14.根据权利要求13所述的柴油分馏系统，其中，所述燃烧系统是内燃发动机。

15.根据权利要求14所述的柴油分馏系统，其中，所述内燃发动机和所述传感器系统被容纳在机动交通工具内。

16.根据权利要求15所述的柴油分馏系统，其中，所述次级燃料容器定位在所述机动交通工具上或定位在所述机动交通工具内。

17.一种用于权利要求1至11中任一项所述的柴油分馏方法的烃燃料改进系统，包括：

a)初级存储容器；

b)第一泵，所述第一泵与所述初级存储容器耦接，所述第一泵适于提供压力差以将燃料从所述初级存储容器抽取到回路中，所述回路具有位于被容纳在所述初级存储容器内的燃料内的起点以及位于所述初级存储容器内的终点；以及

c)通过从所述燃料中去除高比重指数烃以用于改进燃料的装置，所述用于改进燃料的装置沿着所述回路设置；所述用于改进燃料的装置包括次级曝气容器，所述次级曝气容器沿着所述回路定位在所述起点与所述终点之间。

18.根据权利要求17所述的烃燃料改进系统，其中，所述次级曝气容器还包括曝气泵，所述曝气泵与所述次级曝气容器耦接并适于将至少一种气体泵送到所述次级曝气容器内的燃料中。

19.根据权利要求18所述的烃燃料改进系统，其中，所述至少一种气体包括氮气。

20.根据权利要求18所述的烃燃料改进系统，其中，所述曝气泵将环境空气引入到所述次级曝气容器中燃料填充液面之下。

21.根据权利要求20所述的烃燃料改进系统，其中，所述环境空气在暴露于所述燃料之前被脱水。

22.一种用于权利要求1至11中任一项所述的柴油分馏方法的烃燃料改进系统，包括：

a)初级存储容器；

b)第一泵，所述第一泵与所述初级存储容器耦接，所述第一泵适于提供压力差以将燃料从所述初级存储容器抽取到回路中，所述回路具有位于被容纳在所述初级存储容器内的燃料内的起点以及位于所述初级存储容器内的终点；以及

c)通过从所述燃料中去除高比重指数烃以用于改进燃料的装置，所述用于改进燃料的装置沿着所述回路设置；

d)所述用于改进燃料的装置包括用以使运载有所述燃料的至少一个管暴露于气体的沿着所述回路的孔。

23.根据权利要求22所述的烃燃料改进系统，其中，所述孔使所述燃料暴露于环境空气。

24.根据权利要求22所述的烃燃料改进系统，其中，所述孔沿着所述回路内的燃料流的窄缩部连接到气体进入端口。

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