EP2448860A1 - Installation et procede de stockage de carburant - Google Patents

Installation et procede de stockage de carburant

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EP2448860A1
EP2448860A1 EP10735029A EP10735029A EP2448860A1 EP 2448860 A1 EP2448860 A1 EP 2448860A1 EP 10735029 A EP10735029 A EP 10735029A EP 10735029 A EP10735029 A EP 10735029A EP 2448860 A1 EP2448860 A1 EP 2448860A1
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EP
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gas
tank
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vent pipe
condensation
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Serge Albert Pierre Selles
Pierre Boucot
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67D—DISPENSING, DELIVERING OR TRANSFERRING LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B67D7/00—Apparatus or devices for transferring liquids from bulk storage containers or reservoirs into vehicles or into portable containers, e.g. for retail sale purposes
    • B67D7/04—Apparatus or devices for transferring liquids from bulk storage containers or reservoirs into vehicles or into portable containers, e.g. for retail sale purposes for transferring fuels, lubricants or mixed fuels and lubricants
    • B67D7/0476—Vapour recovery systems

Definitions

  • the present invention is in the field of fuel dispensing for motor vehicles, and in particular for use in a service station type facility comprising at least one fuel tank.
  • the service station tanks are filled regularly with tanker trucks. When the fuel is discharged into the tank, there is a phenomenon of "gas recovery” resulting in the generation of vapors heavily loaded with fuel. It is known to collect the vent gases from the storage tanks and to direct them towards the tank of the truck, this in order to limit the atmospheric pollutions.
  • hydrocarbon gas condensation systems for example by using cold as a means of condensation.
  • the present invention relates to a fuel storage installation comprising a tank, a gas vent pipe, cold condensation means of said gas. It comprises an outside air inlet pipe connected upstream of said condensation means, said air intake duct comprising means for controlling the volume of incoming air.
  • the control means can be controlled by at least one pressure sensor disposed on the vent pipe.
  • a pressure sensor may be arranged upstream and another pressure sensor disposed downstream of the condensation means.
  • the installation may comprise at least one gas temperature sensor at the outlet of the condensation means.
  • the installation may include a controller for controlling the condensing temperature and the volume of air entering depending on the pressure in the vent pipe.
  • the invention also relates to a fuel storage method in an installation comprising a tank, a gas vent pipe, cold condensation means of said gas, and wherein the following steps are carried out:
  • the volume of incoming air is controlled as a function of the pressure in the gas vent pipe.
  • the rate of hydrocarbon gas in the vent gases can be controlled by controlling the incoming volume of outside air and / or by adjusting the cold level of said condensing means.
  • FIG. 1 shows the principle of loading a tank and its filling and emptying circuits
  • FIG. 2 shows a fuel storage installation according to the prior art
  • FIG. 3 represents the principle of an implementation according to the invention.
  • the vessel 1 is intended to contain a fuel. For its filling, it has a pipe 2 which connects to the loading / unloading hose of a tanker truck 3.
  • the volume of gas displaced is therefore substantially equal to the volume of liquid delivered, only if the thermodynamic conditions (pressure and temperature) remain substantially identical along the closed circuit shown in FIG.
  • FIG. 2 shows an embodiment according to document FR-2909078 of a closed circuit for storing fuel and managing gases.
  • the tanks 10, 20, 30 can be filled by means of the pipes A, B, C respectively connected to the compartments C1, C2, C3 of the tank 5.
  • Vent pipes A ', B', C bring the gases respectively in exchangers E1, E2, E3 condensing gaseous fuel by cooling.
  • the condensates are collected here by a common conduit 6 which discharges the liquids in the tank 20.
  • On each A “, B", C "vent line, valves SA, SB, SC protect the circuit from excessive pressure or low pressure.
  • the regulations concerning the delivery tanks impose on it safety valves Sl, S2, S3, calibrated at the opening in depression and overpressure.
  • the cold has the advantage of being effective as a means of condensation, but it has the disadvantage of making the air containing the hydrocarbons more dense.
  • Experimentation and theoretical calculations show that, for example, on 100 liters of a gaseous mixture containing hydrocarbons, after passing through refrigerating exchangers, the gaseous volume at the outlet is approximately 25 liters. This corresponds to a contraction of 75%.
  • the recycled flow takes into account two phenomena:
  • the explosive threshold is between 1% and 7.6% of hydrocarbon gas in the air.
  • the present invention solves together . the limitation of the evaporation in the tank, the pressure balance, and the control of the hydrocarbon gas content, by adding an air inlet upstream of the gas cooling exchangers and means for controlling the adjustment of said inlet air.
  • FIG. 3 illustrates the present invention.
  • the duct 11 collects the vapors coming from the fuel storage tank or tanks, the vapors entering a refrigerating exchanger E which condenses the hydrocarbon gases.
  • the condensates are returned to a tank via the conduit 12.
  • the outlet conduit 13 is connected to the loading tank.
  • an external air inlet pipe 14 is connected to the vent pipe 11.
  • the reference 15 represents a valve which opens as soon as the pressure in the vent pipe is lower than the pressure atmospheric.
  • Reference 16 designates an input air flow control means.
  • the valve 15 and the flow control can be controlled by a PLC, according to various operating parameters of the installation, in particular the upstream and downstream pressure measurements of the exchanger E, respectively referenced 17 and 18.
  • the measurements of temperatures 19 and 21 can also be integrated into the PLC.
  • the closed circuit being unloaded from a fuel delivery tank is substantially at atmospheric pressure, depending on the allowable vacuum value, to allow the entry of air outside.
  • the temperature of the gases in the circuit, and in particular in the delivery tank is low and corresponds substantially to the outlet temperature of the condensation exchanger.
  • the evaporation of fuel in the compartments of the tank is controlled by the assurance of having this temperature despite a large volume of air intake.
  • the control of the temperature of the gases in the circuit also allows the control of the hydrocarbon level to have in the tank of the truck a gaseous atmosphere outside the range of explosiveness.

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Abstract

L'invention concerne une installation et un procédé de stockage de carburants comportant au moins une cuve, une conduite d'évent des gaz (11), des moyens de condensation par le froid (E) desdits gaz. Elle comporte une conduite d'entrée (14) d'air extérieur raccordée en amont des moyens de condensation, ladite conduite d'entrée d'air comprenant des moyens de contrôle du volume d'air entrant.

Description

INSTALLATION ET PROCEDE DE STOCKAGE DE CARBURANT
La présente invention se situe dans le domaine de la distribution de carburant pour les véhicules automobiles, et en particulier pour être utilisée dans une installation de type station-service comportant au moins une cuve de carburant.
Les cuves de station-service sont remplies régulièrement à l'aide de camion-citerne. Lorsque le carburant est déversé dans la cuve, il se produit un phénomène de "reprise des gaz" résultant à la génération de vapeurs fortement chargées en carburant. Il est connu de collecter les gaz d'évents des cuves de stockage et de les diriger vers la citerne du camion, ceci afin de limiter les pollutions atmosphériques.
Pour limiter les retours de carburant vers le camion de livraison, il est connu d'utiliser des systèmes de condensation des gaz d'hydrocarbures, par exemple en utilisant le froid comme moyen de condensation.
On connaît notamment les documents FR-2827268 ou FR-2909078 qui décrivent une installation de stockage de carburant utilisant le froid pour condenser les vapeurs de carburant.
Cependant les installations connues présentent des inconvénients liés à l'utilisation du froid, notamment la réduction conséquente du volume gazeux.
Ainsi, la présente invention concerne une installation de stockage de carburant comportant une cuve, une conduite d'évent des gaz, des moyens de condensation par le froid desdits gaz. Elle comporte une conduite d'entrée d'air extérieur raccordée en amont desdits moyens de condensation, ladite conduite d'entrée d'air comprenant des moyens de contrôle du volume d'air entrant.
Les moyens de contrôle peuvent être pilotés par au moins un capteur de pression disposé sur la conduite d'évent.
Un capteur de pression peut être disposé en amont et un autre capteur de pression disposé en aval des moyens de condensation.
L'installation peut comporter au moins un capteur de température des gaz en sortie des moyens de condensation.
L'installation peut comporter un automate de contrôle de la température de condensation et du volume d'air entrant en fonction de la pression dans la conduite d'évent.
L'invention concerne également un procédé de stockage de carburant dans une installation comportant une cuve, une conduite d'évent des gaz, des moyens de condensation par le froid desdits gaz, et dans lequel on effectue les étapes suivantes:
- on dispose une entrée d'air extérieur raccordée en amont desdits moyens de condensation,
- on contrôle le volume d'air entrant en fonction de la pression dans la conduite d'évent des gaz.
Selon le procédé on peut contrôler le taux de gaz hydrocarbure dans les gaz d'évent en réglant le volume entrant d'air extérieur et/ou en réglant le niveau de froid desdits moyens de condensation.
La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation, nullement limitatifs, et illustrés par les figures ci-après annexées, parmi lesquelles:
- la figure 1 montre le principe de chargement d'une cuve et ses circuits de remplissage et de vidange;
- la figure 2 montre une installation de stockage de carburant selon l'art antérieur; - la figure 3 représente le principe d'une mise en œuvre selon l'invention.
Sur la figure 1, la cuve 1 est destinée à contenir un carburant. Pour son remplissage, elle possède une canalisation 2 qui se raccorde au flexible de chargement/déchargement d'un camion citerne 3.
Lors d'une étape de remplissage de carburant liquide dans la cuve 1 à partir de la citerne 3, les gaz contenus dans ladite cuve sont évacués par le conduit 4 en communication avec la citerne 3. Les gaz sont poussés par le volume de liquide déversé de la citerne de livraison vers la cuve.
Le volume de gaz déplacé est donc sensiblement égal au volume de liquide livré, uniquement si les conditions thermodynamiques (pression et température) restent sensiblement identiques le long du circuit fermé représenté sur la figure 1.
La figure 2 montre une réalisation selon le document FR-2909078 d'un circuit fermé de stockage de carburant et de gestion des gaz. Les cuves 10, 20, 30 peuvent être remplies par le moyen des canalisations A, B, C reliées respectivement aux compartiments Cl, C2, C3 de la citerne 5. Des conduits d'évents A', B', C amènent les gaz respectivement dans des échangeurs El, E2, E3 effectuant la condensation des carburant gazeux par refroidissement. Les condensats sont collectés ici par un conduit commun 6 qui déverse les liquides dans la cuve 20. En sortie des échangeurs El, E2, E3, des conduites A", B", C" collectent les gaz froids dans un conduit commun 7 qui est relié aux compartiments de la citerne. Sur chaque conduites d'évent A", B", C", des soupapes SA, SB, SC protègent le circuit des trop fortes pressions ou dépressions. La réglementation concernant les citernes de livraison impose sur celle-ci des soupapes de sécurité Sl, S2, S3, tarées à l'ouverture en dépression et en surpression.
Le froid a comme avantage d'être efficace comme moyen de condensation, mais il a l'inconvénient de rendre l'air qui contenait les hydrocarbures plus dense. L'expérimentation et les calculs théoriques montrent que, par exemple, sur 100 litres d'un mélange gazeux contenant des hydrocarbures, après son passage dans des échangeurs frigorifiques, le volume gazeux à la sortie est approximativement de 25 litres. Cela correspond à une contraction de 75%.
Exemple :
On considère le cas:
- pression de vapeur sèche équivalente : 79 kPa (dans la fourchette 60-90 kPa spécifiée entre le 01/11 et le 15/03);
- température ambiante : 250C,
- débit de livraison : 60 m3/h,
- équilibre thermodynamique selon le modèle de Grayson & Streed.
Le débit recyclé prend en compte deux phénomènes :
- condensation des hydrocarbures,
- refroidissement des vapeurs recyclées par rapport à la température ambiante,
Dans cet exemple de calcul pour une température de -400C, le volume est réduit à 24 m3/h, soit une contraction de 60-24 = 36 litres, c'est-à-dire de
60%.
Dans ces conditions, si les soupapes de sécurité qui fonctionnent à la dépression ne s'ouvraient pas, la citerne serait mise en dépression, ce qui provoquerait notamment une évaporation du liquide en cours de livraison.
Les soupapes de sécurité étant en fonction, c'est de l'air chaud (température ambiante) qui pénètre dans les compartiments de la citerne, ce qui favorise aussi l'évaporation.
De plus, il convient de rester supérieur à un seuil de 10% en concentration de gaz hydrocarbure dans le mélange gazeux de façon à être au dessus de la limite d'explosivité et d'assurer la non dangerosité des gaz qui retournent au camion-citerne. En effet, le seuil d'explosivité est compris entre 1% et 7,6% de gaz hydrocarbure dans l'air.
La présente invention résout conjointement . la limitation de l'évaporation dans la citerne, l'équilibre des pressions, et le contrôle du taux de gaz hydrocarbure, en ajoutant une entrée d'air en amont des échangeurs de refroidissement des gaz et des moyens de contrôle du réglage de ladite entrée d'air.
La figure 3 illustre la présente invention. Le conduit 11 collecte les vapeurs provenant de la ou les cuves de stockage du carburant, les vapeurs pénètrent dans un échangeur frigorifique E qui condensent les gaz hydrocarbures. Les condensats sont renvoyés dans une cuve par le conduit 12. Le conduit de sortie 13 est relié à la citerne de chargement. Selon l'invention, une conduite d'entrée d'air extérieur 14 est raccordée à la conduite d'évent 11. La référence 15 représente un clapet qui s'ouvre dès que la pression dans la conduite d'évent est inférieure à la pression atmosphérique. La référence 16 désigne un moyen de contrôle du débit d'air en entrée. La soupape 15 et le contrôle du débit peuvent être pilotés par un automate, en fonction de différents paramètres de fonctionnement de l'installation, notamment les mesures de pression amont et aval de l'échangeur E, respectivement référencés 17 et 18. Les mesures de températures 19 et 21 peuvent aussi être intégrées dans l'automate.
Ainsi, le circuit fermé en cours de déchargement d'une citerne de livraison de carburant est sensiblement à la pression atmosphérique, en fonction de la valeur de dépression admissible, pour permettre l'entrée d'air extérieur. La température des gaz dans le circuit, et en particulier dans la citerne de livraison est basse et correspond sensiblement à la température de sortie de l'échangeur de condensation. L'évaporation du carburant dans les compartiments de la citerne est contrôlée par l'assurance d'avoir cette température malgré un volume d'entrée d'air important.
Le contrôle de la température des gaz dans le circuit permet également le contrôle du taux d'hydrocarbure pour avoir dans la citerne du camion une atmosphère gazeuse en dehors de la plage d'explosivité.

Claims

REVENDICATIONS
1) Installation de stockage de carburant comportant une cuve, une conduite d'évent des gaz, des moyens de condensation par le froid desdits gaz, caractérisée en ce qu'elle comporte une conduite d'entrée d'air extérieur raccordée en amont desdits moyens de condensation, ladite conduite d'entrée d'air comprenant des moyens de contrôle du volume d'air entrant.
2) Installation selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens de contrôle sont pilotés par au moins un capteur de pression disposé sur la conduite d'évent.
3) Installation selon la revendication 2, qui comporte au moins un capteur de pression disposé en amont et un autre capteur de pression disposé en aval des moyens de condensation.
4) Installation selon l'une des revendications précédentes, qui comporte au moins un capteur de température des gaz en sortie des moyens de condensation.
5) Installation selon l'une des revendications précédentes, qui comporte un automate de contrôle de la température de condensation et du volume d'air entrant en fonction de la pression dans la conduite d'évent.
6) Procédé de stockage de carburant dans une installation comportant une cuve, une conduite d'évent des gaz, des moyens de condensation par le froid desdits gaz, caractérisée en ce qu'on effectue les étapes suivantes:
- on dispose une entrée d'air extérieur raccordée en amont desdits moyens de condensation,
- on contrôle le volume d'air entrant en fonction de la pression dans la conduite d'évent des gaz. ) Procédé de stockage selon la revendication 6, dans lequel on contrôle le taux de gaz hydrocarbure dans les gaz d'évent en réglant le volume entrant d'air extérieur et/ou en réglant le niveau de froid desdits moyens de condensation.
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