Brevet FR2135674A1 — publié le 19721222

La présente invention concerne une installation de stockage pour combustibles liquides et pour leurs produits de combustion. Pour des raisons technico-économiques ainsi que pour la protection de l'environnement, il est-sowhaitable, voire n8cessaire, pour de nombreux processus ou réactions physico chimiques, de stocker les produits obtenus à partir des combustibreo et de ne les évacuer que dans des conditions controlées. Dans ces cas, il faut prévoir à c8té d'un dispositif de stockage de combustible (réservoir de combustible) un dispositif de stockage (réservoir) pour les produits de combustion. Dans le cas où le procédé physicochimique utilisé ne provoque aucune variation de volume entre l'état de départ et ltétat final du combustible, le volume de stockage prévu est le double de celui servant au stockage du produit de départ (combustible frais). Dans tous les cas où on ne dispose que d'un volume limité pour la mise en oeuvre du procédé, il est nécessaire d'avoir un stockage peu encombrant du combustible et des produits de combustion. Les procédés ou réactions qui s'effectuent sans variation de volume sont relativement rares. Toutefois, il existe un grand nombre de procédés dans lesquels les variations de volume, par suite du processus physico-chimique, sont relativement faibles et se limitent à 10 à 20% du volume du produit de départ. La présente invention a pour but de créer une installation permettant, de façon simple, d'emmagasiner de façon peu encombrante, les combustibles et les produits résultant de la combustion. Â cet effet, ltinvention concerne une installation caractérisée en ce qu'elle comprend un récipient rigide et un sac souple, logé dans ce récipient rigide. Un tel sac souple peut par exemple être en caoutchouc, en matière plastique, et se présente par exemple sous la forme de sac pliant (sac à soufflet. la présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue de face d'un sac souple, pliant, logé dans un récipient rigide, et montre trois étapes de pliage du sac souple 2, à savoir 2' : état replié (volume de remplissage = 0) 2" : un dépliage d'environ 50* du sac, 2 - la figure 2 est une vue de dessus correspondant à la figure l, - la figure 9 est une vue de costé correspondant à la figure 1 et montrant également ces trois étapes de pliage 2t, 2", 2". - la figure 4 montre schématiquement un processus de stockage selon l'invention; - la figure 5 montre une première variante du processus de stockage selon l'invention; - la figure 6 montre une seconde variante du processus de stockage selon l'invention. Suivant les figures 1à 3, le récipient rigide comporte au moins un raccord indépendant pour le remplissage et un raccord indépendant pour l'évacuation, alors que le récipient souple comporte au moins un raccord indépendant pour le remplissage et pour l'évacuation. le sac pliant se remplit ou se vide dans le récipient rigide 1 par le raccord 3. Ce sac peut également comporter des raccords séparés pour le remplissage et l'évacuation. Le récipient rigide peut comporter, selon l'invention, des raccords pour l'introduction d'autres produits (exemple n 1). Au début du fonctionnement, le sac pliant occupe la position 2' et le combustible remplit le volume intérieur de 1. le combustible est extrait par l'orifice d'évacuation 4. Le raccord 5 sert à l'aération du volume intérieur 1. A la fin du processus physico-chimique, le produit final, liquide, revient et est ramené au sac 2 par le raccord 3. Vers la fin du fonctionnement, le combustible du réservoir 1 est consommé. En mEme temps, le sac pliant occupe la position 2t". Comme cela ressort de la description des caractéristiques de la présente invention, on obtient de cette façon un montage peu encombrant pour l'accumulation simultanée de combustible -et des déchets, méme lorsque le volume du combustible ne correspond pas exactement au volume des produits résiduels. Suivant la variation du poids spécifique entre le point de départ et la situation finale du combustion~ il est avantageux de prévoir le raccord du sac pliant, comme cela est indiqué, au fond du récipient 1,-si le poids spécifique du combustible augmente au cours du processus physico-chimique. On peut prévoir le raccord dans la partie supérieure du récipient 1, lorsque le poids spécifique du combustible diminue au cours du processus physico-chimique. Dans les conditions mentionnées. cidessus, le récipient souple 2 occupe une position stable dans le récipient rigide 1. Dans le premier cas, la dilatation du-réci- pient souple 2 se produit dans le récipient rigide 1, en partant du bas et en se développant vers le haut. Dans le second cas, cela se produit de haut en bas. Sur la figure 4, on a représenté de façon générale, le processus d'accumulation. On suppose que le poids spécifique du produit résiduel 7, liquide, est inférieur à celui du combustible 6, le raccord 7 du sac souple 2 se trouvant dans la partie supérieure du récipient 1. Dans ces condxtions, le sac souple 2 flotte avec le liquide résiduel 7, sur le combustible 6 qui occupe la hauteur de remplissage 8, comme représenté à la figure 4. La chambre de traitement .physico- chimique est représentée schématiquement sur la figure 4 par la référence 11. Cette chambre reçoit le combustible liquide 10 envoyé par la pompe 9 et la conduite 10. Le liquide résiduel qui sort de la chambre 11, est envoyé par la conduite 12 e-t la raccord 3 au sac souple 2. La flèche 16, schématise le produit-créé par. le processus physico-chimique (ou les produits créés), quittant la chambre de réaction 11. La flèche 17 schématise l'introduction d'un autre combustible (d'autres combustiblee), ce qui est nécessaire, le cas échéant, pour réaliser le processus-physicochimique. A la fin de l'opération, le combustible 6 est consommé et le sac souple 2 contient tout le liquide résiduel 7. Dans un cas limite, le sac souple 2 occupe tout le volume intérieur du récipient rigide. Dans le cas-d'une réalimentation on ouvre la soupape 14 et on évacue le liquide résiduel 7 par la conduite 13. En même temps, on introduit le combustible frais 6 par la conduite de remplissage 15, dans le récipient rigiei. A la fin du remplissage, le volume du sac souple est pratiquement nul ( le sac repliable est totalement comprimé). le récipient rigide 1 est alors complètement rempli de combustible frais 6. Jusqu'à présent, on supposait que le sac souple 2 reçoit le liquide résiduel produit par le processus physico-chimique. Ci-après on part du fait que le sac souple 2 reçoit le combustible 6 et le récipient rigide 1 reçoit le liquide résiduel 7 engendré par le processus physico-chimique. On suppose de nouveau que le poids spécifique du produit liquide 7, obtenu, est plus faible que celui du combustible-6. Dans ces conditions, le raccord 3 du sac souple 2 se trouve dans la partie inférieure du récipient rigide 1, comme le montre la figure 5. La figure 5 caractérise un état selon lequel le combustible 6 du sac souple 2 a été consommé pour moitié au cours du processus physico-chimique. Le liquide résiduel obtenu 7 pénétrant par ll et la conduite 10 ainsi que le raccord 4, dans le récipient rigide 1, est au niveau de remplissage 8. Dans la mesure ou le volume de liquide 7 est supérieur à celui du combustible 6, par suite du processus physico-chimique, le niveau de rempliss ge 8 monte en cours de fonctionnemente Par contre, Si le volume du liquide 7 obtenu est plus faible que celui du combustible 6, le niveau de remplissage 8 baisse en cours de fonctionnement. S'il ne se produit aucune variation de volume, le niveau de remplissage 8 est indépendant de la durée de fonctionnement. Ce niveau de remplissage 8 est toujours donné comme le montre la figure 5 par la somme du volume de combustible 6 et du volume de liquide restant 7. Dans le cas d'un nouveau remplissage, on évacue le produit liquide résiduel 7 en ouvrant la soupape 14 et en passant par la conduite 13, hors du récipient 1. Simultané- ment, on remplit le sac souple 2 en ouvrant la soupape 18 et en utilisant la conduite 15. le processus physico-chimique, qui se produit dans la chambre de réaction 11, peut par exemple être une opération électrochimique, une opération de décomposition catalytique ou un processus de combustion. te produit symbolisé par la flèche 16, qui est cree au cours du processus physico-chimique, peut par exemple être de l'énergie électrique, un gaz ou également de l'énergie mécanique. Selon la figure 5 il est également possible d'ajouter, en cours de fonctionnement, un ou plusieurs produits au produit liquide résiduel 7 dans la mesure où ce ou ces produits n'augmentent pas de façon importante le volume du produit liquide 7. Cette addition peut avoir pour but de régénérer le liquide résiduel 7, de le rendre inoffensif ou de permettre son utilisation pour d'autres processus. Dans certains cas, on peut avoir un processus cyclique par la circulation du liquide 7. Ce processus est schématisé par les flèches 19 et 20. La flèche 20 représente l'envoi de produit au liquide résiduel 7 ou le retour du liquide restant, à la sortie d'un processus de régénération ou de préparation. La flèche .19 représente l'évacuation du liquide résiduel 7 hors du récipient 1 en vue de sa préparation ou de sa régénération. EXEMPlE 1 La chambre de réaction 11 est une yile à combustible, méthanol-oxygène, fonctionnant avec un électrolyte alcalin. Le combustible 6 est un mélange de méthanol et de lessive alcaline, par exemple une combinaison de 5 m CHD0H + 10m KOH. Ce mélange est emmagasiné dans le sac souple 2, comme représenté sur la figure 5. Comme décrit ci-dessus (en relation avec la figure 5), on envoie ce mélange à la pile à combustible méthanol-oxygène. On envoie également à cette pile lçoxygene nécessaire à la réaction électrochimique, comme représenté par la flèche 17. Le produit engendré par ce processus physico-chimique est de l'énergie électrique et de l'énergie calorifique (flèche 56). le mélange enrichi de méthanol et de lessive (produit résiduel obtenu 7) est envoyé, comme indiqué ci-dessus, en relation avec la figure 5, au récipient rigide 1. Du fait du processus physico-chimique le volume du liquide restant 7 est supérieur de 10,?,o au volume de combustible 6. le volume intérieur du récipient rigide L doits de ce fait, entre supérieur de lOdo à celui du volume de combustible 6 introduit initialement. Une variation de poids spécifique ne se produit pratiquement pas dans se processus. @@ pro@uit liquide ressduel 7 sorr@@ de la pile à combustible liqui@@ m@thanol-oxyg@me @1, pré@ente, dans ces conditions, la composition @mCH3OH = @mKO@ @ 3mK2CO3. Ce produit liquide résiduel peut être carbonaté a@ cours du fonctionnement, par exemple par un processus cyclique en utilisant Ca(OH)2. Dans le cas idéal, on obtient la réaction suivante On separe, dans ce cas, CaCO3 très difficilement soluble ainsi que l'eau de réaction, pour l'évacuer de l'installation, au cours du processus cyclique. Si l'on ajoute maintenant trois moles de méthanol au liquide de composition 10mKOH + 2mCH3OH, ramené au récipient 1 (figure 5, flèche 20), la régénération de ce liquide 7 est terminée. Dans le récipient rigide i, on a, par suite du process@s de regénération, un mélange de méthano@ et @e lessi@e alcaline, pret pour l'utilisation. Ce mélange a la composi@ tion 5 mOH3OH + 10 mKOH. A la fin du fonctierrement, on env@ie ce mélange au sac souple 2, après ouverture des sca@@pes 14 et 15 et en passant par les conduites 13 et 15. On est ainsi de nouveau ramené au point de départ0 Dans la mesure où la pile à combustible liquide méthanol-oxygène fonctionne dans un volume fermé où se trouvent des personnes, on peut utiliser la lessive de soude qui est encore présente dans le liquide 7 pour élimimer CO2 contenu dans l'air ambiant. A cet effet, on envoie l'air expiré dans le liquide 7 contenant KOH, (flèche 20) L'air expiré dont on a extrait CC2, sort AU récipient l par la conduite 5. Après séparation de la vapeur d'eau et de méthanol, et après introduction d'une quantité correspondant d'oxygène, l'air d'où l'on a extrait CO2, peut de nouveau serv@r à la respiration. EXEMPLE 2 ü chambre de réaction ll constit@e une chambre de décomposition de H2O2 fo@ctionnant par exemple avec du peroxyde d'hydrogène à 75%. La @es@ription ci-après @era @a@@e en relation avec la figure + la solution à 75?je de H202, qui constitue le combustible 6, se trouve dans le récipient rigide 1. En utilisant la pompe 9, on envoie le combustible 6 au dispositif de décomposition ll à travers la conduite 10. Celà libère de l'oxygène et de la chaleur ( flèche 16). La décomposition de H202 se fait comme suit : X202 > 1/2 02 + H20 + chaleur Le produit résiduel 7, qui est sous forme d'eau, est envoyé par la conduite 12 vers le sac souple 2. le nouveau remplissage de l'installation se fait comme déjà décrit (comparer avec la description ci-dessus en relation avec la figure 4). Au cours du processus décrit, on obtient de l'eau comme produit résiduel 7. Le volume de l'eau est d'environ 13 plus faible et son poids spécifique d'environ 23% plus faible que celui du combustible 6. Comme le poids spécifique du liquide résiduel 7 est plus faible que celui du combustible 6, il est avantageux de prévoir le raccord 7 du sac souple dans la partie supérieure du récipient 1 EXEMPLE 3 X La chambre de réaction ll est constituée par un moteur à combustion interne fonctionnant avec de l'essence. Ce moteur produit de l'énergie mécanique et de la chaleur (flèche 16). On peut supposer que dans l'eau de réaction que l'on évacue, cn a déjà une partie des produits résiduels ou des produits de combustion, gênants pour l'environnement, comme par exemple S02,N02, NO, PbO, CO, les goudrons et les résidus d'huile, et qu' il est souhaitable d'éliminer. Comme en partant d'un litre d'essence que l'on brûle ( à l'exception des produits gazeux obtenus) on obtient environ un litre d'eau comme liquide résiduel 7, il est avantageux d'utiliser une technique de stockage selon l'invention. La description de cette technique de stockage sera faite ci-après en relation avec la figure 6. On accumule le combustible (essence) 6 dans le sac souple 2. Ce sac est relié par la conduite souple 19 et le raccord 3 à la conduite 12. A l'aide de la pompe à essence 9, on envoie le combustible 6 au moteur ll en passant par 12. De la même manière, on envoie au moteur l'air nécessaire à la combustion (flèche 17). les gaz d'échappement, chauds, contenant de la vapeur, sont ramenés à la sortie de 1l par la conduite 10, vers le récipient rigide, en passant par le raccord 4. Pour condenser les produits restant contenus dans le gaz d' échap- pement, on a prévu un échangeur de chaleur à contre-courant 20. Cet échangeur transfère à 1' environnement une partie de la chaleur, par l'intermédiaire de ses ailettes. Pour rendre complète la condensation, on a, le cas échéant, prévu un échangeur'de chaleur à liquide 1, accessoire, dont les raccords 22 et 23 sont reliés à un circuit de refroidissement liquide. Le mélange de condensat et de gaz pénétrant par 4 dans le récipient 1, doit passer à l'intérieur de 1 à travers un barrage de flamme 24 avant d'arriver dans la chambre de stokage du récipient rigide 1. A cet effet, le barrage de flamme 24 présente les orifices 25. Au cours de ce processus, le condensat nocif d'eau 7, contenant également des goudrons et des restes d'huile, s'accumule dans le récipient 1. Les produits restants, gazeux, quittent le récipient 1 par la conduite 5 reliée à l'échangeur de chaleur à contre-courant 20. Suivant le principe d'un fonctionnement à contre-courant de l'échangeur 20, les gaz d'échappement secs et refroidis, sortant de 1, sont réchauffés et sont ainsi préparés pour la réaction. On oxyde ou on rend inoffensif les gaz d'échappement dans la cartouche d'échappement 26, avant que ces gaz, maintenant inoffensifs, ne soient envoyés à l'air libre par l'orifice 27. Pour un nouveau remplissage, on ouvre la soupape 14 permettant 1' évacuation du condensat par la conduite 13. En même temps, on ouvre la soupape 18 pour remplir le sac souple 2 par la conduite 15. Le produit résiduel 7, engendré ( condensat) présentant un poids spécifique supérieur au combustible 6, le sac souple 2 contenant ce combustible 6 flotte sur le condensat 7. La figure 6 représente un état~pour lequel le sac souple 2 est vide d'environ 500%. De ce fait, le condensat occupe la hauteur de remplissage 8. L'utilisation de la technique de stockage selon l'invention, présente, dans l'exemple ci-dessus, les. avantages suivants, relatifs à la-protection de l'environnement : - t + Les produits résiduels de la combustion, contenus dans l'eau de réaction, ne sont pas relåchés dans la nature, ce qui, en pratique, n'exige aucun volume de stockage accessoire. - 2 . Dans le cas d'un accident du véhicule, comme le sac 2 est souple, on réduit ou on exclut totalement le risque d'une déchirure du réservoir d'essence (sac souple. 2), libérant l'essence 6. - 3 . Les gaz d'échappement dont on a séparé le condensat ainsi que les goudrons et les restes d'huile sont de la sorte nettoyés et se prêtent à un traitement intensif dans la cartouche de gaz d'échappement 26, dont la durée de vie est simultanément améliorée. L'exemple 3 ci-dessus peut évidemment entre transporté dans d'autres processus de combustion. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 0) Installation de stockage pour combustibles liquides et leurs produits de combustion, installation caractérisée en ce qutelle comprend un récipient rigide et un sac souple, logé dans ce récipient rigide. 20) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le récipient rigide comprend au moins un raccord séparé pour le remplissage et un raccord séparé pour l'évacuation. 30) Installation selon l'une quelconque des revendications l et 2, aractérisée en ce que le sac souple comporte au moins un raccord séparé pour le remplissage et pour l'évacuation0 40) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée-en ce que le sac souple est un sac pliant. 50) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'un barrage de flammes est prévu dans le récipient rigide.