Brevet FR2701470A1 — publié le 19940819

L'invention concerne un procédé et un système de séparation des composants de vapeurs d'hydrocarbure dans des stationsservice. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. En principe l'invention fait application de phénomènes physiques connus et caractéristiques des carburants. 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. 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. 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. Lorsque le mélange butane + pentane + air sort de l'évent, il faut piéger les deux premiers constituants et laisser l'air seul s'échapper. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. D'autres caractéristiques avantageuses de l'invention apparaîtront dans les revendications. 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. 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. 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. 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. 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. Un réfrigérateur 15 refroidit le carburant qui arrive par la canalisation 10 dans l'échangeur 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. Après dessiccation, les vapeurs s'écoulent vers le séparateur-absorbeur 14 dès qu'une légère surpression permet l'ouverture de la 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. 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. 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). 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. 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. 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. REVENDICATIONS 1) Un procédé de separation des composants volatiles d'hydrocarbure d'un mélange gazeux aspire 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 guide pour passer dans de l'hydrocarbure liquide contenu dans un séparateur afin de faire absorber lesdits composants volatiles par le liquide. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'hydrocarbure liquide dans le séparateur vient de la cuve et est refroidi. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'hydrocarbure liquide du séparateur est refroidi en deux étapes avant d'entrer dans le séparateur. 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première étape de refroidissement est obtenue en laissant l'hydrocarbure liquide passer dans un premier échangeur de thermies ou l'hydrocarbure liquide est refroidi par le liquide déjà froid renvoyé par le séparateur dans la cuve. 5) Procédé selon une des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que la deuxième étape de refroidissement est obtenue en laissant l'hydrocarbure liquide passer dans un deuxième échangeur de thermies où le carburant liquide est refroidi par un réfrigérateur. 6) Procédé selon une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le mélange gazeux qui s'échappe de la cuve passe dans un condensateur où le mélange gazeux est refroidi par le liquide froid du séparateur afin de séparer l'eau dudit mélange gazeux. 7) Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mélange gazeux est comprimé dans un compresseur avant de pénétrer dans le séparateur. 8) Appareillage 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 l'appareillage comporte un séparateur qui est partiellement rempli d'hydrocarbure liquide et dans lequel le mélange gazeux passe afin de faire absorber lesdits composants volatiles par le liquide. 9) Appareillage selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comporte un échangeur de thermies où l'hydrocarbure liquide venu de la cuve est refroidi et guidé ensuite dans le séparateur 10) Appareillage selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est muni de deux échangeurs de thermies qui refroidissent l'hydrocarbure liquide en deux étapes avant d'entrer dans le séparateur. 11) Appareillage selon la revendication 10, caractérisé en ce que dans le premier échangeur de thermies, le mélange gazeux est refroidi par le liquide déjà froid renvoyé par le séparateur dans la cuve. 12) Appareillage selon une des revendications 10 ou ll caractérisé en ce que dans le deuxième échangeur de thermies, le mélange gazeux est refroidi par un réfrigérateur. 13) Appareillage selon une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte également un condensateur où le mélange gazeux est refroidi par le liquide froid du séparateur afin de séparer l'eau dudit mélange gazeux. 14) Appareillage selon une des revendications 8 à 13, caractérisé en ce qu'il est muni d'un compresseur dans lequel le mélange gazeux est comprimé avant de pénétrer dans le séparateur.