SE512536C2

SE512536C2 - Method and apparatus for attenuating the flow of volatile compounds

Info

Publication number: SE512536C2
Application number: SE9801999A
Authority: SE
Inventors: Bertil Berggren
Original assignee: Bertil Berggren
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 2000-04-03
Also published as: SE9801999D0; SE9801999L; AU4668199A; WO1999065799A1

Abstract

A method and a device for diminishing the amount of volatile compounds that is exhausted from a non-pressurized vessel provided with a ventilation tube (2) and containing said volatile compound of liquid and gaseous phases in equilibrium with each other, said volatile compound being carried out to the environment by the created vapor pressure through a tube (4) provided with bends and connected to said ventilation tube (2). The volatile compound of gaseous phase is led through multiple helically wound tubes (4) arrayed in parallel.

Description

15 20 25 35 f 512 536 f 2 med den lättflyktiga föreningen i vätskefas i jämvikt stå- "' ende gasfasen kommer att öka. I ett avluftningsrör till en trycklös cistern kommer det bildade ángtrycket då att driva ut de lättflyktiga molekylerna. F 512 536 f 2 with the volatile compound in the liquid phase in the equilibrium gas phase will increase. In a vent pipe to a pressureless cistern, the vapor pressure formed will then expel the volatile molecules.

Problemet med utströmmande lättflyktigt material har för bensinavgaser lösts genom att t ex samla upp, konden- sera och återvinna dessa i form av flytande bensin. För andra applikationer finns olika typer av kylsystem.The problem with effluent volatile material has been solved for petrol gases by, for example, collecting, condensing and recycling these in the form of liquid petrol. For other applications there are different types of cooling systems.

Till trycklösa cisterners avluftningsrör har olika anordningar föreslagits. I GB 2 203 229 är ett mantlat ventilationsrör med kylning till en förvaringstank med bränsle anordnat vertikalt, varvid avdunstat bränsle kondenseras i ventilationsröret. För att maximera konden- sationen av vätska innehåller röret en skruvlinjeformad insats av termiskt ledande material som kyles.Various devices have been proposed for vent pipes of pressureless cisterns. In GB 2 203 229 a jacketed ventilation pipe with cooling to a storage tank with fuel is arranged vertically, whereby evaporated fuel is condensed in the ventilation pipe. To maximize the condensation of liquid, the pipe contains a helical insert of thermally conductive material that is cooled.

Likaledes visas i SU 1 839 162 en komplicerad, kondenserande anordning för ett ventilationsrör till en förvaringstank med flyktig vätska. Anordningen innefattar ett isolerat kärl med en vertikal skruvlinjeform som är ansluten till utloppet hos en fördelningsventil med tvà inlopp, det ena anslutet till gasfasen i tanken och det andra till ett Dewar-kärls vätskesida.Similarly, SU 1 839 162 discloses a complicated, condensing device for a ventilation pipe to a storage tank with volatile liquid. The device comprises an insulated vessel with a vertical helical shape which is connected to the outlet of a two-inlet distribution valve, one connected to the gas phase in the tank and the other to the liquid side of a Dewar vessel.

SU 1 293 079 visar en kåpa för reducering av emitte- rade koksningsprodukter, varvid förhindras att en blandning av ånga-gas släppes ut till atmosfären. Kápan är utformad som ett omvänt kärl, vilket är koaxiellt med ett vertikalt avluftningsrör.SU 1 293 079 discloses a cover for reducing emitted coking products, thereby preventing a mixture of steam-gas from being released into the atmosphere. The cover is designed as an inverted vessel, which is coaxial with a vertical vent pipe.

Befintliga anordningar i samband med trycklösa kärl blir således komplicerade just därför att kärlet mäste vara trycklöst. För att förhindra att lättflyktiga föreningar går förlorade från dessa kärl har man hitintills vidtagit drastiska åtgärder, vilka förorsakar turbulens i kärlet och stör jämvikten mellan lättflyktig förening i vätskefas och i gasfas. Dà jämvikten rubbas, ökar àngtrycket, vilket i sin tur medför en ökad mängd lättflyktigt material, som 10 20 25 30 4 512 536 * 3 måste förhindras att passera genom kärlets avluftningsrör ut i omgivningen. Vid grava rubbningar av jämvikten kan t o m ett övertryck erhållas i kärlet.Existing devices in connection with pressureless vessels thus become complicated precisely because the vessel must be depressurized. In order to prevent volatile compounds from being lost from these vessels, drastic measures have hitherto been taken, which cause turbulence in the vessel and disturb the balance between volatile compound in liquid phase and in gas phase. When the equilibrium is disturbed, the vapor pressure increases, which in turn causes an increased amount of volatile material, which must be prevented from passing through the vent pipe of the vessel into the environment. In severe disturbances of the equilibrium, even an overpressure can be obtained in the vessel.

Det avses således att genom uppfinningen åstadkomma ett sätt att förhindra eller reducera den mängd lättflyk- tigt material som går förlorad till omgivningen från ett trycklöst kärl via dess avluftningsrör. Genom en enkel och billig anordning, som kan användas med olika storlekar av trycklösa kärl, àterstâlles jämvikten snabbt i systemet efter påfyllning eller avtappning från kärlet.It is thus intended by the invention to provide a method of preventing or reducing the amount of volatile material which is lost to the environment from a pressureless vessel via its vent pipe. Through a simple and inexpensive device, which can be used with different sizes of pressureless vessels, the balance is quickly restored in the system after filling or draining from the vessel.

I detta syfte har sättet enligt uppfinningen erhållit de kännetecken, som framgår av patentkravet 1, och dess användning har erhållit de kännetecken, som framgår av patentkravet 4.To this end, the method according to the invention has obtained the features which appear from claim 1, and its use has obtained the features which appear from claim 4.

För närmare förklaring av uppfinningen hänvisas till bifogade ritning, vilken schematiskt visar en utföringsform av anordningen enligt uppfinningen som är ansluten till avluftningsröret hos ett kärl av avsevärd dimension, t ex en cistern som innehåller lättflyktigt material i form av kolväten eller dylikt. En anordning l enligt uppfinningen är härvid ansluten till cisternens avluftningsrör 2 via ett ingående fördelningsutrymme 3. Till detta är i sina ena ändar anslutna ett antal horisontellt och parallellt anordnade rör 4 med krökar, vilka i sina andra ändar är anslutna till ett utgående fördelningsutrymme 5. Detta är dessutom i sin övre del förset med ett pàfyllningsorgan 6, företrädesvis utformat som en tratt, En avgörande aspekt på uppfinningen är, att samtliga rör 4 med krökar är anordnade horisontellt. Antalet rör 4 är beroende av avluftningsrörets 2 diameter, vilken i sin tur är beroende av cisternens storlek. För en liten, enkel bensintank erfordras enbart ett enda rör, och detta behöver då inte vara försett med fördelningsutrymmen 3 och 5.For a more detailed explanation of the invention, reference is made to the accompanying drawing, which schematically shows an embodiment of the device according to the invention which is connected to the vent pipe of a vessel of considerable dimension, for example a cistern containing volatile material in the form of hydrocarbons or the like. A device 1 according to the invention is in this case connected to the vent pipe 2 of the cistern via an input distribution space 3. To this are connected at its one ends a number of horizontally and parallel arranged pipes 4 with bends, which at their other ends are connected to an output distribution space 5. This is moreover provided in its upper part with a filling member 6, preferably designed as a funnel. A crucial aspect of the invention is that all pipes 4 with bends are arranged horizontally. The number of pipes 4 depends on the diameter of the vent pipe 2, which in turn depends on the size of the cistern. For a small, simple petrol tank, only a single pipe is required, and this does not need to be provided with distribution spaces 3 and 5.

Uppbromsning av lättflyktig förening i gasfas sker härvid mekaniskt av röret med krökar. Genom att röret anordnas i \ U \ II UI I! \ H \ IW' I *U U' | \ IH II H l I! I 1 M H W U 20 25 30 35 f 512 536 ~“ 4 horisontellt reduceras turbulensen hos det material som passerar röret, vilken skulle kunna förorsaka störningar av jämviktssystemet.Braking of a volatile compound in the gas phase is done mechanically by the pipe with bends. By arranging the pipe in \ U \ II UI I! \ H \ IW 'I * U U' | \ IH II H l I! In 1 M H W U 20 25 30 35 f 512 536 ~ “4 horizontally, the turbulence of the material passing through the pipe is reduced, which could cause disturbances of the equilibrium system.

Företrädesvis utgöres röret 4 med krökar av ett skruvlinjeformat rör, men det kan naturligtvis var bockat eller vridet pä annat sätt förutsatt att det i sin längs- gående riktning är utformat i huvudsak horisontellt.Preferably, the tube 4 with bends is constituted by a helical tube, but it can of course be bent or twisted in another way, provided that in its longitudinal direction it is designed substantially horizontally.

Förloppet i trycklösa cisterner simulerades genom att utföra försök med ett med bensin fyllt kärl, vilket enligt uppfinningen försetts med ett rör med krökar. Detta var härvid utformat som en skruvlinjeform. Viktförlusten hos detta kärl jämfördes kontinuerligt på en väg som vägde med en noggrannhet av 104 g, med ett referenskärl - ett lika- dant kärl, ningsrör. Diametern hos samtliga rör var 5 mm. som försetts med sedvanligt tillbockat luft- Redan med ett rör med 4-5 varv pà skruvlinjeformen erhölls en markant minskning av mängden avdunstad bensin från ett kärl, uppfinningen. En ökning av antalet varv pä skruvlinjeformen som hanterats i enlighet med sättet enligt till 10 medförde en kraftig minskning i det att viktför- lusten av flyktigt ämne reducerades till 30 % av den hos referenskärlet.The process in pressureless cisterns was simulated by performing experiments with a vessel filled with petrol, which according to the invention is provided with a tube with bends. This was designed as a helical shape. The weight loss of this vessel was continuously compared on a road weighing with an accuracy of 104 g, with a reference vessel - a similar vessel, tube. The diameter of all pipes was 5 mm. already provided with a custom bent air- Already with a pipe with 4-5 turns on the helical shape a marked reduction of the amount of evaporated gasoline from a vessel, the invention was obtained. An increase in the number of turns of the helical shape handled in accordance with the method according to 10 resulted in a sharp decrease in that the weight loss of volatile matter was reduced to 30% of that of the reference vessel.

Resultaten visar, att ett rör med krökar i form av en skruvlinjeform i sig har en bromsande effekt på det av äng- trycket drivna utströmmande flyktiga materialet i gasfas.The results show that a pipe with bends in the form of a helical shape itself has a braking effect on the effluent volatile material in the gas phase driven by the meadow pressure.

Det bör härvid observeras, att ett rör med krökar enligt uppfinningen ej fungerar som en kylare i vanlig bemärkelse i det att drastiska åtgärder ej vidtages i syfte att åstad- komma en sá effektiv som möjlig kondensation av lättflyktig förening, säsom kylning med vatten eller kall luft.It should be noted here that a tube with bends according to the invention does not function as a cooler in the ordinary sense in that drastic measures are not taken in order to achieve as effective as possible condensation of volatile compound, such as cooling with water or cold air. .

I ett ytterligare jämförande försök anordnades pä det horisontella röret med en skruvlinjeform om 10 varv en uppàtriktad tratt vid rörets utloppsände. I tratten hälldes försiktigt en inert gas med en densitet som är större än den för det lättflyktiga materialet i gasfas, i detta fall 10 15 20 25 35 ' 512 556 * 5 koldioxid. Resultatet blev att det kärl, som utfördes i enlighet med denna utföringsform av uppfinningen, uppvisade en 80 % lägre avdunstning av flyktigt material än referens- kärlet. Den erhållna effekten var stabil under lång tid.In a further comparative experiment, on the horizontal pipe with a helical shape of 10 turns, an upward funnel was arranged at the outlet end of the pipe. Carefully poured into the funnel an inert gas having a density greater than that of the volatile material in the gas phase, in this case carbon dioxide. The result was that the vessel made in accordance with this embodiment of the invention showed an 80% lower evaporation of volatile material than the reference vessel. The effect obtained was stable for a long time.

Den tyngre, inerta gasen bildar sålunda ett "lock" ovanpå det lättflyktiga materialet i ett skeende som kan liknas vid en inversion. Det bör observeras, att då en tung gas med sin högre densitet pressas in mot tanken genom ett rör med krökar från rörets utloppsände, har röret även en bromsande effekt på denna gas. Åter med hänvisning till ritningen, varvid avses en anordning enligt uppfinningen för större trycklösa kärl, påfylles denna en inert, obrännbar gas via den trattformade delen 6. Efter varje tömning och fyllning av cisternen påfylles ny gas. Gasen påfylles försiktigt så att sagda inerta gas skiktas på och därefter flotterar över sagda lättflyktiga förening i gasfas, som försöker strömma ut från cisternen. Tillförseln måste därför ske med minimalt tryck för att undvika att turbulens och medföljande över- tryck uppkommer i cisternen. Tryckhöjden för den appli- cerade gasen anpassas till antalet rör 4 med krökar i anordningen.The heavier, inert gas thus forms a "lid" on top of the volatile material in an event that can be likened to an inversion. It should be noted that when a heavy gas with its higher density is pressed against the tank through a pipe with bends from the outlet end of the pipe, the pipe also has a braking effect on this gas. Referring again to the drawing, which refers to a device according to the invention for larger pressureless vessels, this is filled with an inert, non-combustible gas via the funnel-shaped part 6. After each emptying and filling of the cistern, new gas is filled. The gas is carefully filled so that said inert gas is layered on and then floats over said volatile compound in gas phase, which tries to flow out of the cistern. The supply must therefore be made with minimal pressure to avoid turbulence and the accompanying overpressure occurring in the tank. The pressure head for the applied gas is adapted to the number of pipes 4 with bends in the device.

Vilken inert gas, som skall användas, beror natur- ligtvis på den eller de i cisternen befintliga flyktiga föreningarna. Som inert gas kan förutom koldioxid t.ex. användas kvävedioxid, förutsatt att den inerta gasen har en högre densitet än den lättflyktiga föreningen i gasfas.The inert gas to be used naturally depends on the volatile compounds present in the tank. As an inert gas, in addition to carbon dioxide, e.g. nitrogen dioxide is used, provided that the inert gas has a higher density than the volatile compound in the gas phase.

Företrädesvis användes koldioxid._I de horisontellt och parallellt med varandra anordnade rören 4 med krökar brom- sas såväl den lättflyktiga föreningen i gasfas som den tyngre gasen mekaniskt upp innan de kommer i kontakt med varandra.Preferably, carbon dioxide is used. In the horizontally and parallel pipes 4 with bends, both the volatile compound in the gas phase and the heavier gas are mechanically braked up before they come into contact with each other.

Rören 4 med krökar är företrädesvis anordnade paral- lellt för att undvika störningar i dessa, som skulle kunna uppkomma genom en "skorstenseffekt". u __i| annu W H 20 25 30 f 512 536 ~“ 6 Vid uppbromsningen i rören 4 med krökar förlorar den lättflyktiga föreningen i gasfas energi, àngtrycket sänks och därmed minskar utströmningshastigheten. Genom mot- trycket från den tunga, obrännbara gasen sker en fortsatt uppbromsning, vilket medför en ytterligare reducering av förlusterna till omgivningen.The pipes 4 with bends are preferably arranged in parallel in order to avoid disturbances in these, which could arise due to a "chimney effect". u __i | annu W H 20 25 30 f 512 536 ~ “6 During braking in pipes 4 with bends, the volatile compound in the gas phase loses energy, the vapor pressure is reduced and thus the outflow velocity decreases. Due to the back pressure from the heavy, non-combustible gas, braking continues, which leads to a further reduction of the losses to the environment.

Systemet befinner sig således fortfarande i jämvikt.The system is thus still in equilibrium.

För att inte störa denna alltför mycket, bör hela anord- ningen därför avskärmas fràn en alltför stor påverkan av sol och vind etc från omgivningen.In order not to disturb this too much, the entire device should therefore be shielded from an excessive influence of sun and wind, etc. from the surroundings.

De på bägge sidor av de horisontella rören 4 distri- buerar likformigt till dessa såväl den lättflyktiga före- ningen i gasfas som den inerta gasen. Fördelningsutrymmena 3 och 5 fungerar även som en buffert för ev turbulens i systemet, vilket skulle kunna rubba jämvikten i rören 4.The on both sides of the horizontal pipes 4 distribute uniformly to these both the volatile compound in the gas phase and the inert gas. The distribution spaces 3 and 5 also function as a buffer for possible turbulence in the system, which could upset the balance in the pipes 4.

Den mekaniska uppbromsningen av lättflyktig förening i gasfas resulterar i att denna till viss del kondenserar.The mechanical braking of a volatile compound in the gas phase results in it condensing to some extent.

Emellertid medför systemets jämvikt att kondenserad vätska äter övergår i gasfas, varför vátskemängden blir mycket liten eller t o m försumbar.However, the equilibrium of the system means that condensed liquid eats into a gas phase, so the amount of liquid becomes very small or even negligible.

I en anordning enligt uppfinningen, som är avsedd för skall röret 4 med krökar ha en diameter som är avsevärt mindre än ett större trycklöst kärl, såsom en bensincistern, avluftningsröret 2. När cisternen tömmes pà sin lättflyk- tiga vätska, skall den sammanlagda arean hos de bromsande rören 4 vara större än avluftningsrörets 2 area för att luft under ett tömningsförlopp skall kunna tillföras cis- ternen från omgivningen utan att ett kritiskt undertryck uppstår. För att kunna säkerställa en snabb luftväxling vid tömning och påfyllning är denna sammanlagda area företrä- desvis 1,5 ggr större än avluftningsrörets area. Härigenom undvikes risken för implosion och även att ett alltför högt övertryck erhålles om cisternen páfylles snabbt.In a device according to the invention, which is intended for, the pipe 4 with bends must have a diameter which is considerably smaller than a larger pressureless vessel, such as a petrol cistern, the vent pipe 2. When the cistern is emptied of its volatile liquid, the total area of the braking pipes 4 must be larger than the area of the vent pipe 2 so that air can be supplied to the cistern from the surroundings during an emptying process without a critical negative pressure arising. In order to ensure a rapid air exchange during emptying and filling, this total area is preferably 1.5 times larger than the area of the vent pipe. This avoids the risk of implosion and also that an excessive overpressure is obtained if the tank is filled quickly.

Claims

W Ü 20 25 30 35 * 512 536 - * 7 PATENTKRAV

1. l. A method of reducing the amount of volatile compound lost from a pressureless vessel provided with a vent pipe (2) containing said volatile compound in liquid phase and in gas phase in equilibrium with each other, said volatile compound in gas phase being transported through the formed vapor pressure. out to the environment through a pipe (4) connected to said vent pipe (2) with bends, characterized in that said volatile compound in gas phase before it is released into the environment under minimal disturbance of the system in the form of turbulence is led through a plurality of parallel horizontal screwed tubes (4).

2. A method according to claim 1, characterized in that at the outlet end of said pipe (4) with bends an inert gas of higher density is added than said volatile compound in gas phase.

3. A method according to claim 2, characterized in that said inert gas is carbon dioxide.

Device for reducing the amount of volatile compound which is lost from a pressureless vessel provided with a vent pipe (2) containing said volatile compound in liquid phase and in gas phase in equilibrium with each other, wherein said vent pipe is connected to pipe (4) with bends , characterized in that a plurality of parallel pipes (4) are arranged in helical shape and with a horizontal extent.

Device according to claim 4, characterized in that in connection with said pipe (4) with curved outlet end, a filling means (6) is arranged for receiving and retaining an inert gas. l 'nu u u || VI W www i Hlililllílïlll i V 'E21 i W! lïfv || l | nwwël nu »www 10 15 20 * 512 556 '* 8

Device according to any one of claims 4 or 5, characterized in that the total area of said pipe (4) with bends is larger than the area of the vent pipe (2).

Device according to claim 6, characterized in that the total area of said pipe (4) with bends is 1.5 times larger than the area of the vent pipe (2).

Device according to claim 4, characterized in that said helical shape has 4-10 turns.

Device according to any one of claims 4-8, characterized in that distribution means (3, 5) are arranged at said pipe (4) with curved ends for distributing the volatile compound in gas phase and the inert gas, respectively.