RU2332351C2

RU2332351C2 - Method of recovery of fuel vapors in tanks and service stations and device to this end

Info

Publication number: RU2332351C2
Application number: RU2006105232/12A
Authority: RU
Inventors: Игорь Константинович Бабаев (RU); Игорь Константинович Бабаев; Валерий Михайлович Иванов (RU); Валерий Михайлович Иванов; Геннадий Сергеевич Назаров (RU); Геннадий Сергеевич Назаров; Анатолий Евгеньевич Сидельников (RU); Анатолий Евгеньевич Сидельников; Евгений Михайлович Силин (RU); Евгений Михайлович Силин
Original assignee: Анатолий Евгеньевич Сидельников
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2008-08-27
Also published as: RU2006105232A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to the equipment used in operation of fuel tanks and can be used at service stations, airfield and aircraft carrier fuel reservoirs etc. The method includes bleeding fuel mix vapors from the fuel tank, fuel vapor condensation in the vapor condenser, forcing the condensate back into the tank and emptying the tank. The gas mix cooling in the said condenser is effected due to liquid nitrogen evaporation. The fuel vapor mix is purified, after the condenser, of fuel vapors in the adsorber. Now, the purified nitrogen and that evaporated in the condenser are liquefied in the re-condenser and are forced into a cryogenic vessel. The device contains a fuel tank, a priming vessel, a cryogenic vessel with liquid nitrogen, a fuel vapor condenser with an evaporator, an accumulator, a heat exchanger and control valves. The device incorporates also a liquid nitrogen re-condenser communicating with the evaporator and the cryogenic vessel, an adsorber arranged between the fuel vapor and re-condenser.

EFFECT: ruling out fuel vapor blowout into environment.

2 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к технике утилизации паров топлива для повторного применения и может быть использовано на хранилищах различного вида топлива и на заправочных станциях.The present invention relates to techniques for the disposal of fuel vapor for reuse and can be used in storage facilities of various types of fuel and in gas stations.

Известен способ возврата паров топлива, где газовая фракция топлива отбирается в процессе заправки, охлаждается и конденсируется в блоке конденсации и возвращается в емкость для хранения (патент РФ №2025464, МПК B67D 5/04, 1994).A known method of returning fuel vapor, where the gas fraction of the fuel is taken during refueling, is cooled and condensed in the condensation unit and returned to the storage tank (RF patent No. 2025464, IPC B67D 5/04, 1994).

Недостатками его являются сложность технического оборудования для охлаждения и конденсации паров топлива и эксплуатации его, пожароопасность и взрывоопасность емкости установки из-за наличия в ней смеси паров топлива и воздуха.Its disadvantages are the complexity of technical equipment for cooling and condensation of fuel vapor and its operation, fire and explosion hazard of the installation’s capacity due to the presence of a mixture of fuel and air vapor in it.

Известен также способ возврата паров горючего (патент США №4260000, МПК 141-59, 1981).There is also known a method of returning fuel vapor (US patent No. 4260000, IPC 141-59, 1981).

Недостатками этого способа являются сброс в атмосферу газовой смеси, а также пожароопасность и взрывоопасность эксплуатации оборудования из-за подсоса атмосферного воздуха в емкость и отсутствия инертизации атмосферы емкости.The disadvantages of this method are the discharge into the atmosphere of the gas mixture, as well as the fire and explosion hazard of the operation of the equipment due to the suction of atmospheric air into the tank and the lack of inertization of the atmosphere of the tank.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ возврата паров в установке заправки горючим (патент РФ №2114051(13), 25.10.96), включающий отбор паров газовой смеси с парами горючего из емкости установки, охлаждение газовой смеси и конденсацию паров горючего в блоке конденсации паров, возврат конденсата в емкость и опорожнение емкости, причем охлаждение газовой смеси в блоке конденсации паров топлива производят за счет испарения жидкого азота, парами которого заполняют емкость установки при ее опорожнении.The closest technical solution (prototype) is a method for vapor recovery in a fueling unit (RF patent No. 2114051 (13), 10.25.96), including the selection of gas mixture vapors with fuel vapor from the installation’s tank, cooling of the gas mixture and condensation of fuel vapor in the unit condensation of vapors, return of condensate to the tank and emptying of the tank, moreover, the cooling of the gas mixture in the condensation unit of the fuel vapor is carried out by evaporation of liquid nitrogen, the vapors of which fill the tank when emptying.

Устройство для реализации способа возврата паров содержит заправочный резервуар, соединенный с транспортным резервуаром магистралями подачи горючего и возврата паров, трубопровод сброса газовой смеси в атмосферу, блок конденсации паров с теплообменником и регенератором, емкость с жидким азотом, испаритель, регулятор давления и обратный клапан, при этом газовая полость заправочного резервуара подключена к жидкостной полости емкости с жидким азотом и через обратный клапан - к газовой полости емкости с жидким азотом.A device for implementing the vapor recovery method comprises a refueling tank connected to a transport tank with fuel and vapor return lines, a pipeline for discharging the gas mixture into the atmosphere, a vapor condensation unit with a heat exchanger and a regenerator, a container with liquid nitrogen, an evaporator, a pressure regulator and a check valve, In this case, the gas cavity of the refueling tank is connected to the liquid cavity of the tank with liquid nitrogen and through the check valve to the gas cavity of the tank with liquid nitrogen.

Недостатком приведенного технического решения является сброс паров топлива в атмосферу в процессе заполнения емкости горючим, что приводит к загрязнению окружающей среды и дополнительному расходу азота. Другим недостатком способа возврата паров является неполная автономность работы устройства, т.к. при длительном хранении топлива из-за суточных колебаний температуры требуется большой расход жидкого азота для конденсации паров топлива, испарившегося в резервуаре за счет его дневного нагрева. Кроме того, жидкий азот испаряется из криогенной емкости за счет естественного теплообмена с окружающей средой, поэтому необходимо периодически добавлять жидкий азот в криогенную емкость, что чрезвычайно затруднительно, например, для районов Крайнего Севера, куда завоз жидкого азота может осуществляться только в период навигации, а также районов, удаленных от промышленных объектов, в которых производится жидкий азот.The disadvantage of the technical solution is the discharge of fuel vapor into the atmosphere in the process of filling the tank with fuel, which leads to environmental pollution and additional nitrogen consumption. Another disadvantage of the vapor recovery method is the incomplete autonomy of the device, since during long-term storage of fuel due to diurnal temperature fluctuations, a large consumption of liquid nitrogen is required to condense the vapor of the fuel vaporized in the tank due to its daily heating. In addition, liquid nitrogen evaporates from the cryogenic tank due to natural heat exchange with the environment; therefore, it is necessary to periodically add liquid nitrogen to the cryogenic tank, which is extremely difficult, for example, in areas of the Far North where liquid nitrogen can be delivered only during navigation, and also areas remote from industrial facilities in which liquid nitrogen is produced.

Техническим результатом от использования предлагаемого решения является полное исключение выброса в атмосферу окружающей среды паров топлива и дозаправки криогенной емкости жидким азотом, т.е. достижение экологической безопасности и полной автономности предлагаемого способа возврата паров в установках заправки и хранилищах топлива.The technical result from the use of the proposed solution is the complete exclusion of the emission into the atmosphere of the fuel vapor and refueling the cryogenic tank with liquid nitrogen, i.e. achieving environmental safety and full autonomy of the proposed method for vapor recovery in refueling facilities and fuel storage facilities.

Технический результат достигается тем, что в способе возврата паров топлива на хранилищах и заправочных станциях, включающем отбор газовой смеси с парами топлива из емкости, охлаждение смеси и конденсацию паров топлива за счет испарения жидкого азота в конденсаторе, заполнение емкости установки газообразным азотом при ее опорожнении и возврат конденсата топлива в емкость, дополнительно газовую смесь после конденсации паров топлива направляют в адсорбер и далее вместе с азотом, испарившимся в конденсаторе, подают в реконденсатор жидкого азота, где азот сжижается и возвращается в криогенную емкость для хранения жидкого азота.The technical result is achieved by the fact that in the method of returning fuel vapor at storage facilities and gas stations, including taking a gas mixture with fuel vapor from a tank, cooling the mixture and condensing fuel vapor by evaporating liquid nitrogen in a condenser, filling the installation tank with nitrogen gas when it is emptied, and return of the fuel condensate to the tank, in addition, the gas mixture after condensation of the fuel vapor is sent to the adsorber and then, together with the nitrogen evaporated in the condenser, liquid of nitrogen, where the nitrogen is liquefied and returned to the cryogenic storage container of liquid nitrogen.

Расчеты показывают, что адсорбер с синтетическим углем марки СКН весом ~20 кг может обеспечить 500 циклов заправки топлива в цистерну емкостью 50 м³ без замены поглотителя, т.е. автономную работу в течение более 10 лет.Calculations show that the adsorber with a synthetic coal brand SKN weighing about 20 kg can provide 500 fuel tank refueling cycles in a 50 m ³ without replacing the absorber, i.e., battery life for more than 10 years.

Окончательная очистка смеси, поступающей из емкости в адсорбер, и сжижение паров азота позволяют отказаться от выброса смеси в атмосферу и обеспечивают практически полную автономность системы возврата паров топлива, работающей по предлагаемому способу.The final cleaning of the mixture from the tank to the adsorber, and the liquefaction of nitrogen vapor allow you to abandon the discharge of the mixture into the atmosphere and provide almost complete autonomy of the system for returning fuel vapor, working by the proposed method.

Устройство возврата паров топлива, содержащее заправочный резервуар, соединенный с резервуаром-потребителем магистралями подачи горючего и возврата паров, криогенную емкость с жидким азотом, конденсатор паров топлива с испарителем, накопитель и управляемые клапаны, снабжено согласно предлагаемому изобретению реконденсатором жидкого азота, соединенным с конденсатором паров топлива, криогенной емкостью и адсорбером, установленным между конденсатором паров топлива и реконденсатором жидкого азота.A fuel vapor recovery device comprising a refueling tank connected to a consumer tank with fuel supply and vapor recovery lines, a cryogenic tank with liquid nitrogen, a fuel vapor condenser with an evaporator, an accumulator and controlled valves is equipped with a liquid nitrogen condenser connected to the vapor condenser according to the invention fuel, a cryogenic tank and an adsorber installed between the fuel vapor condenser and the liquid nitrogen condenser.

Введение в состав устройства возврата паров реконденсатора жидкого азота позволяет превращать в жидкий азот пары азота из смеси паров топлива, а также азот, испарившийся в конденсаторе, что обеспечивает автономность работы устройства, т.к. исключает выброс паров азота в атмосферу и периодическое пополнение криогенной емкости жидким азотом. Адсорбент улавливает остатки паров топлива и предотвращает их выброс в атмосферу вместе с газообразным азотом, что улучшает экологию, а также исключает расход азота при многократном заполнении резервуара топливом.The introduction of a liquid nitrogen condenser vapor recovery device allows liquid nitrogen to be converted into liquid nitrogen from a mixture of fuel vapor, as well as nitrogen vaporized in a condenser, which ensures autonomous operation of the device, as eliminates the release of nitrogen vapor into the atmosphere and the periodic replenishment of the cryogenic tank with liquid nitrogen. The adsorbent traps the remaining fuel vapor and prevents their release into the atmosphere together with gaseous nitrogen, which improves the environment and also eliminates the consumption of nitrogen during repeated filling of the tank with fuel.

На чертеже представлен пример осуществления способа возврата паров топлива и устройства для его реализации.The drawing shows an example implementation of a method of returning fuel vapor and a device for its implementation.

Устройство состоит из резервуара-хранилища топлива 1, заправочного резервуара 2, криогенной емкости с жидким азотом 3, испарителя 4, реконденсатора жидкого азота 5, конденсатора 6, накопителя 7, адсорбера 8, теплообменника 9 и управляющих электроклапанов 10-19.The device consists of a fuel storage tank 1, a refueling tank 2, a cryogenic tank with liquid nitrogen 3, an evaporator 4, a liquid nitrogen condenser 5, a condenser 6, a storage device 7, an adsorber 8, a heat exchanger 9 and control electrovalves 10-19.

При заполнении резервуара-хранилища 1 топливом из заправочного резервуара 2 открывается электроклапан 10 и жидкий азот под действием избыточного давления газообразного азота в криогенной емкости 3 вытесняется в испаритель 4, где газифицируется и поступает в реконденсатор жидкого азота 5, после открытия клапанов 11-13 смесь паров топлива с азотом вытесняется в конденсатор 6, где охлаждается до низких температур (-80°С ÷ -100°С), пары топлива за счет этого конденсируются и в жидком виде собираются в накопителе 7. Из конденсатора 6 азот с незначительным содержанием паров топлива поступает в адсорбер 8, окончательно очищается от паров топлива и направляется в реконденсатор 5, в котором сжижается вместе с азотом, поступающим из испарителя 4, и возвращается в криогенную емкость 3.When the storage tank 1 is filled with fuel from the filling tank 2, the solenoid valve 10 opens and liquid nitrogen under the influence of excessive pressure of nitrogen gas in the cryogenic tank 3 is displaced into the evaporator 4, where it is gasified and enters the liquid nitrogen condenser 5, after opening valves 11-13 a vapor mixture fuel with nitrogen is displaced into the condenser 6, where it is cooled to low temperatures (-80 ° С ÷ -100 ° С), due to this, fuel vapors condense and are collected in liquid form in the accumulator 7. From the condenser 6, nitrogen with a slight the new content of fuel vapor enters the adsorber 8, is finally cleaned of fuel vapor and sent to the condenser 5, in which it liquefies with nitrogen coming from the evaporator 4, and returns to the cryogenic tank 3.

При раздаче топлива потребителю открываются клапаны 14, 15; жидкий азот за счет снижения давления в газовой полости резервуара поступает в теплообменник 9, испаряется и заполняет резервуар 1.When distributing fuel to the consumer, valves 14, 15 open; liquid nitrogen by reducing the pressure in the gas cavity of the tank enters the heat exchanger 9, evaporates and fills the tank 1.

При суточных подъемах температуры давление в газовой полости резервуара 1 повышается, открываются клапаны 10, 12, 13, 19; жидкий азот поступает в испаритель 4, а смесь паров топлива с азотом - в конденсатор 6, где пары топлива конденсируются и собираются в накопителе 7, а газообразный азот из испарителя 4 и адсорбера 8 сжижается в реконденсаторе 5 и сливается после открытия клапана 16 в криогенную емкость 3.With daily temperature rises, the pressure in the gas cavity of the tank 1 rises, valves 10, 12, 13, 19 open; liquid nitrogen enters the evaporator 4, and the mixture of fuel vapor with nitrogen into the condenser 6, where the fuel vapor is condensed and collected in the accumulator 7, and gaseous nitrogen from the evaporator 4 and the adsorber 8 is liquefied in the condenser 5 and is discharged after opening valve 16 into a cryogenic tank 3.

При понижении температуры окружающей среды, когда давление в газовой полости резервуара 1 снижается, открывается клапан 15 и газообразный азот, испарившийся в теплообменнике 9, поступает в резервуар 1 и выравнивает давление до атмосферного.When the ambient temperature decreases, when the pressure in the gas cavity of the tank 1 decreases, the valve 15 opens and nitrogen gas evaporated in the heat exchanger 9 enters the tank 1 and equalizes the pressure to atmospheric.

Следовательно, при использовании заявляемого способа и устройства для его осуществления достигается технический результат, заключающийся в исключении выброса в атмосферу паров топлива и дозаправки криогенной емкости жидким азотом, т.е. достижении экологической безопасности и полной автономности работы устройства.Therefore, when using the proposed method and device for its implementation, a technical result is achieved, which consists in eliminating the emission of fuel vapor into the atmosphere and refueling the cryogenic tank with liquid nitrogen, i.e. achieving environmental safety and complete autonomy of the device.

Claims

1. The method of returning fuel vapor at storage facilities and gas stations, including the selection of vapor of the gas mixture from the fuel tank, condensation of fuel vapor in the vapor condenser, return of condensate to the tank and emptying the tank, the gas mixture being cooled in the fuel vapor condenser by evaporation of liquid nitrogen , characterized in that the mixture of fuel vapor with nitrogen after the condenser is completely cleaned of fuel vapor in the adsorber, after which the nitrogen purified in it, as well as nitrogen vaporized in the condenser, is liquefied in p capacitor and drained into a cryogenic tank.

2. A fuel vapor recovery device comprising a fuel storage tank, a fuel tank, a cryogenic tank with liquid nitrogen, a fuel vapor condenser with an evaporator, a storage tank, a heat exchanger and control valves, characterized in that it is equipped with a liquid nitrogen condenser connected to the evaporator and cryogenic capacity, as well as an adsorber installed between the fuel vapor condenser and the liquid nitrogen condenser.