FR2701470A1 - Process for the recovery of hydrocarbon vapour in service stations and system in which it is applied - Google Patents

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Abstract

Process for separating the volatile hydrocarbon components from a gaseous mixture drawn in during a filling of a vehicle tank and escaping through a vent in a liquid hydrocarbon vessel, characterised in that the gaseous mixture is guided to flow into liquid hydrocarbon present in a separator in order to cause the liquid to absorb the said volatile components.

Description

L'invention concerne un procédé et un système de séparation des composants de vapeurs d'hydrocarbure dans des stationsservice.The invention relates to a method and a system for separating the components of hydrocarbon vapors in service stations.

De façon plus précise, l'invention concerne un procédé de séparation des composants volatiles d'hydrocarbure d'un mélange gazeux aspiré pendant un remplissage d'un réservoir d'un véhicule et s'échappant par un évent dans une cuve d'hydrocarbure liquide ainsi qu'un système appareillage en faisant application.More specifically, the invention relates to a process for the separation of volatile hydrocarbon components from a gaseous mixture aspirated during filling of a tank of a vehicle and escaping through a vent in a tank of liquid hydrocarbon as well as an apparatus system by applying.

On sait qu'une telle récupération des vapeurs d'hydrocarbures émises dans l'atmosphère durant le remplissage des réservoirs de véhicules est obtenue, généralement, soit par des pompes aspirantes avec système de régulation de débit gazeux proportionnel au débit du liquide delivre, soit par une surpression engendrée dans le réservoir par apport de liquide.It is known that such recovery of the hydrocarbon vapors emitted into the atmosphere during the filling of vehicle tanks is generally obtained either by suction pumps with a gas flow regulation system proportional to the flow of the liquid delivered, or by an overpressure generated in the tank by adding liquid.

Ces méthodes ne sont pas encore satisfaisantes. En particulier, ce dernier procédé fait alors usage de pistolets munis de soufflets d'etanchéité qu'il est difficile d'appliquer correctement dans la pratique.These methods are not yet satisfactory. In particular, the latter method then makes use of guns provided with sealing bellows which it is difficult to apply correctly in practice.

Soit par une mauvaise étanchéité du soufflet, soit dans les systèmes assistés par une adaptation déficiente du pistolet au réservoir qui peut les laisser s'échapper. On ne récupère jamais la totalite des hydrocarbures évaporés. On aspire de l'air à la place des vapeurs d'hydrocarbures.Either by a poor seal of the bellows, or in systems assisted by a poor adaptation of the gun to the tank which can let them escape. We never recover all of the evaporated hydrocarbons. Air is sucked in place of the hydrocarbon vapors.

Une fois refoulé dans la cuve de stockage souterrain, cet air y engendre une pollution supplémentaire par sa saturation progressive en hydrocarbures gazeux durant la période d'équilibrage des pressions partielles.Once discharged into the underground storage tank, this air generates additional pollution by its progressive saturation with gaseous hydrocarbons during the partial pressure balancing period.

En s'évaporant, ces hydrocarbures augmentent le volume gazeux total dans le réservoir et l'excédent est alors expulsé par l'évent qui -comme mesure de sécurité couranterelie la cuve à l'atmosphère.As they evaporate, these hydrocarbons increase the total gas volume in the tank and the excess is then expelled by the vent which, as a safety measure, flows the tank to the atmosphere.

Un moyen efficace pour augmenter le rendement de récupération au niveau du réservoir du véhicule consiste à augmenter très fortement l'aspiration au pistolet, mais possède le grave inconvénient d'aspirer des quantités élevées d'air qui engendreront une pollution inacceptable au niveau de l'évent.An effective way to increase the recovery efficiency at the level of the vehicle tank is to very strongly increase the suction with the gun, but has the serious drawback of sucking in large quantities of air which will cause unacceptable pollution at the level of the vent.

Pour remédier à ces inconvénients, en particulier éviter une grave pollution de l'atmosphère, c'est l'objet de la présente invention de séparer la plupart des hydrocarbures volatiles du mélange gazeux qui s'échappent par l'évent de la cuve.To remedy these drawbacks, in particular to avoid serious pollution of the atmosphere, it is the object of the present invention to separate most of the volatile hydrocarbons from the gaseous mixture which escape through the vent of the tank.

Afin d'atteindre ce but, l'invention propose un procédé de séparation des composants volatiles d'hydrocarbure d'un mélange gazeux aspiré pendant un remplissage d'un réservoir d'un véhicule et s'échappant par un évent dans une cuve d'hydrocarbure liquide caractérisé en ce que le mélange gazeux est guidé pour passer dans de l'hydrocarbure liquide contenu dans un séparateur afin de faire absorber lesdits composants volatiles par le liquide.In order to achieve this object, the invention provides a process for separating volatile hydrocarbon components from a gaseous mixture drawn in during filling of a tank of a vehicle and escaping through a vent in a tank of liquid hydrocarbon characterized in that the gas mixture is guided to pass through liquid hydrocarbon contained in a separator in order to cause said volatile components to be absorbed by the liquid.

Il s'agit d'un dispositif de piégeage des seuls hydrocarbures sortant par l'évent, l'air contenu dans le mélange pouvant s'échapper librement. It is a device for trapping only hydrocarbons leaving through the vent, the air contained in the mixture being able to escape freely.

En principe l'invention fait application de phénomènes physiques connus et caractéristiques des carburants.In principle, the invention makes use of known physical phenomena and characteristics of fuels.

On sait qu'à une température ambiante, la tension de vapeur des carburants dont la masse moléculaire des vapeurs est voisine de 66 g/mol est de l'ordre de 0,4 bar.It is known that at room temperature, the vapor pressure of fuels whose molecular mass of the vapors is close to 66 g / mol is of the order of 0.4 bar.

Les vapeurs en équilibre avec la phase liquide sont essentiellement constituées de butane et de pentane, les composants plus lourds restant plus facilement dans la phase liquide.The vapors in equilibrium with the liquid phase essentially consist of butane and pentane, the heavier components remaining more easily in the liquid phase.

Un calcul approximatif montre alors que les deux principaux constituants gazeux possèdent chacun une pression partielle de vapeur de l'ordre de 0,2 bar, le reste (0,6 bar) provenant de l'air mélangé.An approximate calculation then shows that the two main gaseous constituents each have a partial vapor pressure of the order of 0.2 bar, the rest (0.6 bar) coming from the mixed air.

Lorsque le mélange butane + pentane + air sort de l'évent, il faut piéger les deux premiers constituants et laisser l'air seul s'échapper.When the butane + pentane + air mixture leaves the vent, the first two components must be trapped and the air alone allowed to escape.

Une condensation à froid le permettrait, mais pour obtenir un bon rendement, il faudrait comprimer le gaz ou abaisser considérablement la température du mélange, par exemple jusqu'à ce que la tension de vapeur du butane (liquide) soit nettement inférieure à 0,2 bar ce qui implique des températures de - 60 C au minimum. Et c'est évident que cela n'est pas pratiquable.Cold condensation would allow this, but to obtain a good yield, it would be necessary to compress the gas or lower the temperature of the mixture considerably, for example until the vapor pressure of butane (liquid) is significantly lower than 0.2 bar which implies temperatures of - 60 C minimum. And it is obvious that this is not practicable.

Le procédé selon l'invention, consiste alors, à dissoudre à froid les composants d'hydrocarbure volatiles (pentane et butane) dans du carburant liquide refroidi à des températures nettement moins basses, mais telles que la tension de vapeur des constituants normalement présents au-dessus du liquide froid et en équilibre avec celui-ci soit nettement inférieure à la pression partielle des gaz à piéger.The process according to the invention then consists in cold dissolving the volatile hydrocarbon components (pentane and butane) in liquid fuel cooled to considerably lower temperatures, but such as the vapor pressure of the constituents normally present at- above the cold liquid and in equilibrium with it is much lower than the partial pressure of the gases to be trapped.

Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, un débit de carburant permanent de l'ordre de quelques litres par minute est créé par une pompe qui aspire depuis la cuve de stockage souterraine. Ce carburant traverse au moins un échangeur de thermies, préférablement un échangeur de réfrigérateur pour y être refroidi vers - 30 C par exemple, puis dirigé vers une enceinte calorifugée dans laquelle sont injectés les gaz qui s'échappent par l'évent.According to a preferred embodiment of the invention, a permanent fuel flow rate of the order of a few liters per minute is created by a pump which sucks from the underground storage tank. This fuel passes through at least one heat exchanger, preferably a refrigerator exchanger to be cooled there to -30 C for example, then directed towards a heat-insulated enclosure into which the gases escaping through the vent are injected.

Par barbotage ou par simple contact, les hydrocarbures sont dissous dans le liquide carburant refroidi. Seul l'air peut s'échapper dans l'atmosphère, n'étant pas soluble de manière significative.By bubbling or by simple contact, the hydrocarbons are dissolved in the cooled fuel liquid. Only air can escape into the atmosphere, being not significantly soluble.

En effet, la tension de vapeur qui surmonte l'hydrocarbure froid est alors très basse, de l'ordre de 10 à 20 mbar, alors que les pressions de vapeur des hydrocarbures gazeux encore libres sont bien plus élevées.Indeed, the vapor pressure which overcomes the cold hydrocarbon is then very low, of the order of 10 to 20 mbar, while the vapor pressures of the gaseous hydrocarbons still free are much higher.

Une fois au contact avec le carburant froid en écoulement, ils sont piégés et restent dissous. Ils sont alors entraînés et retournent avec le carburant solvant vers la cuve de stockage souterraine.Once in contact with the cold flowing fuel, they are trapped and remain dissolved. They are then entrained and return with the solvent fuel to the underground storage tank.

En plus, l'invention peut être adaptée facilement à chaque application où l'on cherche à établir une très forte aspiration du mélange d'hydrocarbure au niveau du réservoir du véhicule, intentionnellement supérieure à 100 %, par exemple 130 % (du liquide fourni pour le remplissage du réservoir) du débit maximum ou davantage, et ce de préférence sans aucune régulation proportionnelle. Ce débit permanent sera obtenu par une pompe mise en route dès qu'un mesureur de carburant délivre ses impulsions de comptage. In addition, the invention can be easily adapted to each application where it is sought to establish a very high suction of the hydrocarbon mixture at the vehicle tank, intentionally greater than 100%, for example 130% (of the liquid supplied for filling the tank) with the maximum flow or more, preferably without any proportional regulation. This permanent flow will be obtained by a pump started as soon as a fuel meter delivers its counting pulses.

Celà pouvant être réalisé de façon connue en soi, par exemple au moyen d'une pompe en fonctionnement continu branché sur la canalisation d'aspiration avec ou sans restrictions du type diaphragme.This can be achieved in a manner known per se, for example by means of a pump in continuous operation connected to the suction pipe with or without restrictions of the diaphragm type.

On règlera, par exemple, un débit permanent de gaz de l'ordre de 55 1/mon pour tout débit de carburant jusqu'à 40 I/mn.We will adjust, for example, a permanent gas flow of around 55 1 / my for any fuel flow up to 40 I / min.

Dans tous les cas, on voit immédiatement les avantages du système * pas de régulation de débit d'aspiration des vapeurs au
niveau du réservoir du véhicule, * possibilité d'utiliser de petits tuyaux pour les
canalisations de retour des vapeurs vers la cuve de
stockage, leur perte de charge élevée et fluctuante
étant toujours compensée par un aspirateur puissant, * tres grande efficacité de récupération des vapeurs au
niveau du pistolet, * un seul système de piégeage des hydrocarbures qui est
alors installé sur un évent commun à toutes les cuves, * refroidissement obtenu par réfrigération
traditionnelle, ne nécessitant pas des températures
très basses et puissance modeste.
In all cases, we immediately see the advantages of the system * no regulation of the vapor suction rate at
vehicle tank level, * possibility of using small pipes for
vapor return pipes to the tank
storage, their high and fluctuating pressure drop
always being compensated by a powerful vacuum cleaner, * very high vapor recovery efficiency at
level of the gun, * a single hydrocarbon trapping system which is
then installed on a vent common to all tanks, * cooling obtained by refrigeration
traditional, not requiring temperatures
very low and modest power.

D'autres caractéristiques avantageuses de l'invention apparaîtront dans les revendications.Other advantageous features of the invention will appear in the claims.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-dessous de plusieurs modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs. The invention will be better understood on reading the description below of several embodiments of the invention, given by way of nonlimiting examples.

La description se réfère aux figures annexees sur lesquelles
Figure 1 illustre un premier mode de réalisation d'un
appareillage selon l'invention en schéma et
Figure 2 illustre un deuxième mode de réalisation d'un
appareillage selon l'invention.
The description refers to the appended figures in which
Figure 1 illustrates a first embodiment of a
apparatus according to the invention in diagram and
Figure 2 illustrates a second embodiment of a
apparatus according to the invention.

Une cuve de stockage souterraine 1 contient du carburant liquide 2. Celui-ci est aspiré par une canalisation 3 au moyen d'une pompe 4 (suivie de son mesureur non représenté) et refoulé sous pression par un flexible 5 à récupération de vapeur vers un pistolet 6 à récupération.An underground storage tank 1 contains liquid fuel 2. This is sucked by a line 3 by means of a pump 4 (followed by its meter not shown) and discharged under pressure by a flexible hose 5 recovering steam to a pistol 6 with recovery.

Les vapeurs contenant un excès d'air sont aspirées au niveau au moins d'une ouverture 7 lorsque une pompe à vapeur 8 est en marche. Les vapeurs sont ensuite dirigées vers le haut de la cuve 1 par une canalisation 9.The vapors containing an excess of air are sucked at at least one opening 7 when a steam pump 8 is running. The vapors are then directed to the top of the tank 1 by a pipe 9.

Sur la droite du schéma de la figure 1 on distingue
Une canalisation 10 plongeant dans le carburant liquide de la cuve 1. Par cela une pompe 11 aspire du carburant et le refoule à travers un premier échangeur de thermies 12 puis d'un deuxième échangeur de thermies 13 vers un séparateurabsorbeur 14. Il retourne par gravité par exemple, par une canalisation 16 vers l'échangeur 12 puis par une canalisation 18 vers un condenseur d'eau 17 et finalement vers la cuve de stockage par une canalisation 19.
On the right of the diagram in Figure 1 we distinguish
A line 10 plunging into the liquid fuel of the tank 1. By this a pump 11 sucks fuel and discharges it through a first heat exchanger 12 then a second heat exchanger 13 to an absorber separator 14. It returns by gravity for example, by a pipe 16 to the exchanger 12 then by a pipe 18 to a water condenser 17 and finally to the storage tank by a pipe 19.

Un réfrigérateur 15 refroidit le carburant qui arrive par la canalisation 10 dans l'échangeur 13.A refrigerator 15 cools the fuel which arrives through the line 10 in the exchanger 13.

L'excès de gaz aspiré par l'ouverture 7 du pistolet 6 et celui créé par l'évaporation des hydrocarbures s'écoule par une canalisation 20 montée sur un évent 21 de la cuve 1 et traverse le condenseur d'eau 17 maintenu à une température légèrement supérieure à O C ou le gaz abandonne son humidité. L'eau 23 est rassemblée au fond. A partir d'un certain niveau une valve 24 assure la vidange.The excess gas sucked through the opening 7 of the gun 6 and that created by the evaporation of the hydrocarbons flows through a pipe 20 mounted on a vent 21 of the tank 1 and passes through the water condenser 17 maintained at a temperature slightly above OC or the gas abandons its humidity. The water 23 is collected at the bottom. From a certain level a valve 24 ensures the emptying.

Après dessiccation, les vapeurs s'écoulent vers le séparateur-absorbeur 14 dès qu'une légère surpression permet l'ouverture de la valve 31.After drying, the vapors flow towards the separator-absorber 14 as soon as a slight overpressure allows the opening of the valve 31.

Dans le séparateur-absorbeur 14, au contact du liquide froid qui arrive par la canalisation 10, les hydrocarbures gazeux se dissolvent dans le liquide en montant à travers des chicanes 22. Le carburant en circulation les entraîne finalement vers la cuve 1 en passant par la canalisation de retour 16 vers l'échangeur 12 pour pré-refroidir le carburant et minimiser les pertes calorifiques, puis par le canal 18 vers l'échangeur 17 où il produit encore suffisamment de froid pour condenser l'eau sur l'échangeur 17.In the separator-absorber 14, in contact with the cold liquid which arrives via the line 10, the gaseous hydrocarbons dissolve in the liquid by rising through baffles 22. The fuel in circulation finally drives them towards the tank 1 via the return line 16 to the exchanger 12 to pre-cool the fuel and minimize heat losses, then through the channel 18 to the exchanger 17 where it still produces enough cold to condense the water on the exchanger 17.

L'air s'accumule en haut du séparateur-échangeur 14 et s'écoule par l'évent 28 vers l'extérieur, dans l'atmosphère. Bien entendu, toutes les parties du système ou la température se trouve au-dessous de l'ambiante sont calorifugées.The air collects at the top of the separator-exchanger 14 and flows through the vent 28 to the outside, into the atmosphere. Of course, all parts of the system where the temperature is below the ambient are insulated.

Pour faciliter l'absorption des hydrocarbures gazeux dans le solvant hydrocarbure liquide, l'invention prévoit également une compression préalable des gaz. Comme illustré dans la figure 2 (s'il s'agit des mêmes éléments, les mêmes chiffres de référence sont utilisés comme dans la figure 1). To facilitate the absorption of gaseous hydrocarbons in the liquid hydrocarbon solvent, the invention also provides for prior compression of the gases. As illustrated in figure 2 (if they are the same elements, the same reference numbers are used as in figure 1).

Dans ce but un compresseur 25 suivi d'ailettes de refroidissement 27 est inséré dans la canalisation 20. Le compresseur 25 est mis en marche dès qu'une certaine pression est atteinte dans le réservoir 1. For this purpose, a compressor 25 followed by cooling fins 27 is inserted into the pipe 20. The compressor 25 is started as soon as a certain pressure is reached in the tank 1.

Un capteur 26 fournit alors un signal à un moteur du compresseur 25 pour la mise en route afin d'injecter des gaz sous pression dans le séparateur-absorbeur 14. Une valve d'évacuation d'air 29 est commande par le niveau du liquide dans le séparateur-absorbeur 14.A sensor 26 then supplies a signal to a motor of the compressor 25 for starting up in order to inject pressurized gases into the separator-absorber 14. An air discharge valve 29 is controlled by the level of the liquid in the separator-absorber 14.

Tout le circuit du liquide aspiré par la pompe 11 est sous pression et une restriction 30 régule le débit de liquide solvant. De cette façon, la dissolution et l'absorption des hydrocarbures gazeux sera effective à des températures encore moins basses et l'efficacité du système inventif est plus élevé. The entire circuit of the liquid aspirated by the pump 11 is under pressure and a restriction 30 regulates the flow of solvent liquid. In this way, the dissolution and absorption of gaseous hydrocarbons will be effective at even lower temperatures and the efficiency of the inventive system is higher.

Claims (14)

REVENDICATIONS 1) Un procédé de separation des composants volatiles1) A process for the separation of volatile components d'hydrocarbure d'un mélange gazeux aspire pendant un of hydrocarbon from a gas mixture sucks up for a remplissage d'un réservoir d'un véhicule et filling a tank of a vehicle and s'échappant par un évent dans une cuve d'hydrocarbure escaping through a vent in a hydrocarbon tank liquide caractérisé en ce que le mélange gazeux est liquid characterized in that the gas mixture is guide pour passer dans de l'hydrocarbure liquide guide to go through liquid hydrocarbon contenu dans un séparateur afin de faire absorber contained in a separator to absorb lesdits composants volatiles par le liquide. said volatile components by the liquid. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que2) Method according to claim 1 characterized in that l'hydrocarbure liquide dans le séparateur vient de la the liquid hydrocarbon in the separator comes from the cuve et est refroidi. tank and is cooled. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce3) Method according to claim 2, characterized in that que l'hydrocarbure liquide du séparateur est refroidi that the liquid hydrocarbon in the separator is cooled en deux étapes avant d'entrer dans le séparateur. in two steps before entering the separator. 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce4) Method according to claim 3, characterized in that que la première étape de refroidissement est obtenue that the first cooling step is obtained en laissant l'hydrocarbure liquide passer dans un letting the liquid hydrocarbon pass through a premier échangeur de thermies ou l'hydrocarbure first heat exchanger or hydrocarbon liquide est refroidi par le liquide déjà froid renvoyé liquid is cooled by the already cold liquid returned par le séparateur dans la cuve. by the separator in the tank. 5) Procédé selon une des revendications 3 ou 45) Method according to one of claims 3 or 4 caractérisé en ce que la deuxième étape de characterized in that the second stage of refroidissement est obtenue en laissant l'hydrocarbure cooling is obtained by leaving the hydrocarbon liquide passer dans un deuxième échangeur de thermies liquid pass through a second heat exchanger où le carburant liquide est refroidi par un where the liquid fuel is cooled by a réfrigérateur. fridge. 6) Procédé selon une des revendications 2 à 5,6) Method according to one of claims 2 to 5, caractérisé en ce que le mélange gazeux qui s'échappe  characterized in that the escaping gas mixture de la cuve passe dans un condensateur où le mélange from the tank goes into a condenser where the mixture gazeux est refroidi par le liquide froid du séparateur gas is cooled by the cold liquid from the separator afin de séparer l'eau dudit mélange gazeux. in order to separate the water from said gas mixture. 7) Procédé selon une des revendications précédentes,7) Method according to one of the preceding claims, caractérisé en ce que le mélange gazeux est comprimé characterized in that the gas mixture is compressed dans un compresseur avant de pénétrer dans le in a compressor before entering the séparateur. separator. 8) Appareillage de séparation des composants volatiles8) Apparatus for separating volatile components d'hydrocarbure d'un mélange gazeux aspiré pendant un of hydrocarbon from a gas mixture aspirated during remplissage d'un réservoir d'un véhicule et filling a tank of a vehicle and s'échappant par un évent dans une cuve d'hydrocarbure escaping through a vent in a hydrocarbon tank liquide caractérisé en ce que l'appareillage comporte liquid characterized in that the apparatus comprises un séparateur qui est partiellement rempli a separator which is partially filled d'hydrocarbure liquide et dans lequel le mélange liquid hydrocarbon and in which the mixture gazeux passe afin de faire absorber lesdits composants gaseous pass in order to make the said components absorb volatiles par le liquide. volatile by the liquid. 9) Appareillage selon la revendication 8 caractérisé en9) Apparatus according to claim 8 characterized in ce qu'il comporte un échangeur de thermies où what it has a heat exchanger where l'hydrocarbure liquide venu de la cuve est refroidi et the liquid hydrocarbon coming from the tank is cooled and guidé ensuite dans le séparateur then guided in the separator 10) Appareillage selon la revendication 9, caractérisé en10) Apparatus according to claim 9, characterized in ce qu'il est muni de deux échangeurs de thermies qui that it is provided with two heat exchangers which refroidissent l'hydrocarbure liquide en deux étapes cool the liquid hydrocarbon in two stages avant d'entrer dans le séparateur. before entering the separator. 11) Appareillage selon la revendication 10, caractérisé en11) Apparatus according to claim 10, characterized in ce que dans le premier échangeur de thermies, le what in the first heat exchanger, the mélange gazeux est refroidi par le liquide déjà froid gas mixture is cooled by the already cold liquid renvoyé par le séparateur dans la cuve.  returned by the separator to the tank. 12) Appareillage selon une des revendications 10 ou ll12) Apparatus according to one of claims 10 or ll caractérisé en ce que dans le deuxième échangeur de characterized in that in the second heat exchanger thermies, le mélange gazeux est refroidi par un thermies, the gas mixture is cooled by a réfrigérateur. fridge. 13) Appareillage selon une des revendications 9 à 12,13) Apparatus according to one of claims 9 to 12, caractérisé en ce qu'il comporte également un characterized in that it also includes a condensateur où le mélange gazeux est refroidi par le capacitor where the gas mixture is cooled by the liquide froid du séparateur afin de séparer l'eau cold liquid from the separator to separate the water dudit mélange gazeux. of said gas mixture. 14) Appareillage selon une des revendications 8 à 13,14) Apparatus according to one of claims 8 to 13, caractérisé en ce qu'il est muni d'un compresseur dans characterized in that it is provided with a compressor in lequel le mélange gazeux est comprimé avant de which the gas mixture is compressed before pénétrer dans le séparateur.  enter the separator.
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WO2001066459A1 (en) * 2000-03-07 2001-09-13 Efkon Ges.M.B.H. Method and device for reducing hydrocarbon emissions

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