Brevet FR2852527A1 — publié le 20040924

i La présente invention concerne le domaine technique du traitement d'un mélange gazeux chargé en particulier de vapeurs de carburant afin de récupérer des condensats de carburant. La présente invention trouve une application particulièrement avantageuse, 5 mais non exclusive, dans le domaine des cuves de stockage de carburant placées notamment dans les stations-services. Dans l'application préférée ci-dessus, il est connu divers types d'installation pour récupérer le mélange gazeux chargé en vapeurs de carburant et apparaissant notamment lors du remplissage d'une cuve de stockage de carburant ou lors de la 10 distribution d'un carburant à la pompe d'une station-service. Par exemple, il est connu par le brevet US 3 956 903 de condenser un tel mélange gazeux afin de récupérer les condensats de carburant. Or, il apparaît en pratique que la condensation d'un tel mélange gazeux chargé en carburant s'avère très difficile à mener à bien avec un coût d'exploitation réduit. L'objet de l'invention vise donc à remédier aux inconvénients énoncés cidessus en proposant un procédé permettant de traiter un mélange gazeux chargé en particulier de vapeurs de carburant par une opération de liquéfaction, ce procédé de traitement étant réalisé avec un bon rendement, de manière à présenter un coût avantageux et durable dans le temps. Pour atteindre un tel objectif, le procédé pour traiter un mélange gazeux chargé en particulier de vapeurs de carburant et d'eau, comporte une étape de liquéfaction des vapeurs de carburant à l'aide d'un condenseur en vue de récupérer des condensats de carburant. Selon l'invention, le procédé comporte avant et/ou après l'étape de liquéfaction, une étape de dégivrage du condenseur. Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, le procédé comporte: - une étape de détection du remplissage en carburant d'une cuve de stockage dudit carburant de laquelle provient le mélange gazeux, - une étape de dégivrage du condenseur réalisée à partir de la détection de la mise en oeuvre de l'étape de remplissage en carburant de la cuve, - et une étape de liquéfaction subséquente à l'étape de dégivrage du condenseur. De façon avantageuse, le procédé comporte après l'étape de liquéfaction, une étape de dégivrage du condenseur. Selon une autre variante de réalisation, le procédé consiste à mettre en oeuvre une étape de dégivrage du condenseur selon un cycle déterminé. Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, le procédé consiste à mettre en oeuvre les étapes de liquéfaction et de dégivrage à l'aide d'une même unité de production de froid. Avantageusement, le procédé consiste à mettre en oeuvre l'étape de liquéfaction après détection de la présence d'un mélange gazeux en amont du 10 condenseur. Selon un autre aspect de l'invention, le procédé selon l'invention consiste lors de l'étape de liquéfaction: - à assurer en sortie du condenseur, une séparation entre les condensats de carburant et les vapeurs résiduelles, - et à renvoyer les vapeurs résiduelles en amont du condenseur afin de subir une nouvelle étape de liquéfaction. En effet, il a été constaté que la totalité des vapeurs de carburant n'était pas toujours condensée lors de l'étape de liquéfaction. Une telle disposition permet d'améliorer le rendement du procédé de récupération selon l'invention. Avantageusement, le procédé consiste à assurer en sortie du condenseur, une circulation forcée des condensats de carburant en direction d'une cuve de stockage. Selon un autre aspect de l'invention, le procédé comporte une étape de compression du mélange gazeux préalablement à l'introduction du mélange gazeux dans le condenseur pour la mise en oeuvre de l'étape de liquéfaction. Cette 25 compression préalable du mélange gazeux permet d'une part, d'accroître la vitesse des vapeurs dans le condenseur ce qui permet d'augmenter les échanges thermiques et d'autre part, de condenser les vapeurs à une température plus élevée ce qui permet, par conséquent, de réduire la quantité de glace sur l'échangeur. Un autre objet de l'invention est de proposer une installation pour traiter un 30 mélange gazeux chargé en particulier de vapeurs de carburant et d'eau, comportant au moins une unité de production de froid comprenant au moins un condenseur permettant d'assurer la liquéfaction des vapeurs de carburant du mélange gazeux et une unité de commande permettant de piloter le fonctionnement de l'unité de production de froid. Selon l'invention, cette installation comporte des moyens de dégivrage du condenseur dont le fonctionnement est piloté par l'unité de commande, avant et/ou après le fonctionnement du condenseur. De préférence, l'installation comporte des moyens de détection du remplissage en carburant d'une cuve de stockage dudit carburant de laquelle provient le mélange gazeux, lesdits moyens étant reliés à l'unité de commande qui pilote le fonctionnement des moyens de dégivrage lors de la détection du remplissage en carburant de ladite cuve. De préférence encore, l'unité de commande pilote les moyens de dégivrage selon un cycle déterminé. Selon un aspect particulier de l'invention, l'unité de production de froid comporte: - un circuit principal de circulation d'un fluide frigorigène dans lequel est 15 monté un compresseur et permettant d'alimenter au moins un échangeur du condenseur, avec un fluide frigorigène à une température adaptée pour liquéfier les vapeurs de carburant du mélange gazeux, ce circuit comportant une branche de dérivation reliée directement à la sortie du compresseur et à l'entrée de l'échangeur du condenseur afin de l'alimenter avec le fluide frigorigène à une température dite 20 chaude pour assurer le dégivrage de l'échangeur, - et des obturateurs commandés montés sur le circuit de circulation et pilotés par l'unité de commande pour permettre de sélectionner l'alimentation de l'échangeur par le fluide frigorigène provenant du circuit principal ou de la branche de dérivation. Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, l'installation comporte en amont de l'entrée du condenseur, des moyens de détection de la présence d'un mélange gazeux, reliés à l'unité de commande. Par exemple, ces moyens de détection sont constitués par un capteur de pression, de débit ou de température. Avantageusement, l'installation comporte: - à la sortie des condensats du condenseur, des moyens de séparation entre les condensats de carburant et les vapeurs résiduelles, - et un circuit d'amenée des vapeurs résiduelles à l'entrée de l'échangeur. De préférence, ces moyens de séparation comportent un circuit d'amenée des condensats de carburant à une cuve de stockage du carburant, ce circuit d'amenée étant pourvu d'un moyen de circulation forcée. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'invention comporte un moyen 5 de compression mécanique du mélange gazeux monté en amont de l'entrée du condenseur. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence à la figure unique qui montre, à titre d'exemple non limitatif, un exemple de réalisation d'une installation de traitement conforme à l'invention. La figure unique représente une installation 1 permettant le traitement d'un mélange gazeux 2 chargé en particulier de vapeurs de carburant et d'eau. Un tel mélange gazeux peut provenir d'une cuve de stockage d'un type de carburant qui comporte généralement une sortie d'évent pour un tel mélange gazeux. Il est à noter que le traitement d'un tel mélange gazeux s'avère approprié notamment lors du 15 remplissage d'une cuve de stockage d'un carburant, dans la mesure o un tel mélange gazeux est généralement renvoyé dans le camion-citerne de livraison. De même, un tel mélange gazeux peut être récupéré lors de la distribution de carburant à l'aide d'un pistolet d'une pompe de station-service. L'installation de traitement 1 comporte une unité de production de froid 3 20 comportant au moins un condenseur 5 permettant d'assurer la liquéfaction des vapeurs de carburant du mélange gazeux 2. De préférence, le condenseur 5 est du type à détente directe et comporte un échangeur de chaleur 6 de tout type tel que multi-tubulaire, à plaques, ou à plaques eutectiques. L'unité de production de froid 3 comporte un circuit principal 7 de circulation 25 d'un fluide frigorigène dans lequel est monté un compresseur 8 dont la sortie est reliée à un condenseur 9 permettant une liquéfaction des vapeurs du fluide frigorigène. La sortie du condenseur 9 est reliée à un réservoir tampon 11 dont la sortie est connectée à une bouteille tampon échangeur 12 permettant d'assurer un sousrefroidissement du fluide frigorigène. La bouteille tampon échangeur 12 30 comporte une sortie connectée à un obturateur commandé 13 tel qu'une électrovanne dont la sortie est reliée à l'entrée de l'échangeur 6 par l'intermédiaire d'un organe de détente 14. La sortie de l'échangeur 6 est reliée à la bouteille tampon échangeur 12 qui est connectée à l'entrée du compresseur 8. Le fluide frigorigène qui s'est évaporé dans l'échangeur 6 est donc ramené au compresseur 8 pour subir un nouveau cycle de refroidissement. Il est à noter que la présence de la bouteille tampon échangeur 12 en amont du compresseur 8 constitue une protection contre l'aspiration de liquide par le compresseur 8. Le condenseur 5 comporte une entrée 16 pour le mélange gazeux 2, une sortie 17 pour les condensats de carburant et une sortie 18 pour les gaz exempts de particules condensables. Les vapeurs de carburant contenues dans le mélange gazeux 2 se condensent en effet au contact des surfaces de l'échangeur 6 et les condensats 10 s'écoulent vers la sortie 17. Il est à noter que dans l'exemple illustré, l'unité de production de froid 3 comporte un seul condenseur 5. Bien entendu, le compresseur 8 peut alimenter plusieurs condenseurs 5 adaptés chacun pour assurer la liquéfaction des vapeurs d'un type de carburant différent. Selon cette variante de réalisation non représentée, les condenseurs 5 sont montés en parallèle entre eux pour être alimentés 15 par le compresseur unique 8. D'une manière classique, l'unité de production de froid 3 décrit cidessus comporte une unité de commande 19 permettant de piloter le fonctionnement des divers organes constitutifs de ladite unité de production 3. Conformément à l'invention, l'unité de production de froid 3 comporte des 20 moyens 21 de dégivrage du condenseur 5. En effet, le mélange gazeux 2 présente une humidité de sorte que sous l'effet du froid, la vapeur d'eau se transforme en glace ou en givre qui adhère sur les parois des surfaces d'échange de l'échangeur 6. Le givre a pour effet de dégrader la performance de l'échange thermique, et par conséquent, de faire chuter le rendement. Ces moyens de dégivrage 21 sont mis en oeuvre pour 25 maintenir un niveau de performance élevé à l'unité de production de froid 3 à un coût avantageux. De préférence, un filtre d'humidité non représenté est monté en amont de l'entrée 16 du condenseur 5 pour piéger l'humidité du mélange gazeux avant son entrée dans le condenseur 5. Le fonctionnement des moyens de dégivrage 21 est piloté par l'unité de commande 19 selon des cycles appropriés. Selon un exemple de mise en oeuvre, les moyens de dégivrage 21 sont mis en fonctionnement avant le fonctionnement du condenseur 5 pour liquéfier le mélange gazeux 2 de manière à enlever le givre susceptible d'être présent sur la surface d'échange de l'échangeur 6. Selon un autre exemple de réalisation, les moyens de dégivrage 21 sont mis en oeuvre après le fonctionnement du condenseur 5 pour enlever le givre susceptible de s'être formé 5 lors de l'étape de liquéfaction. Le fonctionnement de ces moyens de dégivrage 21 seront décrits plus en détail dans la suite de la description. Selon une caractéristique de réalisation de l'invention, les moyens de dégivrage 21 sont réalisés à l'aide des moyens de l'unité de production du froid 3. Selon cet exemple préféré de réalisation, le circuit principal de circulation 7 comporte une 10 branche de dérivation 23 reliée directement à la sortie du compresseur 8 et à l'entrée de l'échangeur 6 afin d'alimenter ce dernier avec un fluide frigorigène à la température dite chaude pour assurer le dégivrage de l'échangeur 6. Cette branche de dérivation 23 est pourvue d'un obturateur commandé dit de dégivrage 24 tel qu'une électrovanne pilotée par l'unité de commande 19. Les obturateurs 13 et 24 sont 15 pilotés pour permettre de sélectionner l'alimentation de l'échangeur 6 soit par le fluide frigorigène provenant du circuit principal 7 pour assurer une étape de liquéfaction, soit par la branche de dérivation 23 pour assurer une étape de dégivrage de l'échangeur 6. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'unité de production de froid 3 20 comporte en amont de l'entrée 16 du condenseur 5, des moyens de détection 26 de la présence d'un mélange gazeux 2, reliés à l'unité de commande 19. Ces moyens de détection 26 sont constitués, par exemple, par un capteur de pression, de débit ou de température. Lorsque de tels moyens 26 détectent la présence d'un mélange gazeux 2 en amont du condenseur 5, l'unité de commande 19 pilote la mise en oeuvre de 25 l'étape de liquéfaction du mélange gazeux. De tels moyens de détection 26 permettent ainsi d'asservir le fonctionnement du condenseur 5 à la présence ou non d'un mélange gazeux 2 à traiter. Selon une autre caractéristique préférée de réalisation, l'installation 1 comporte à la sortie des condensats 17 du condenseur 5, des moyens 30 de séparation entre les 30 condensats de carburant et des vapeurs résiduelles. En effet, il apparaît en pratique difficile, voire impossible d'obtenir une liquéfaction totale des vapeurs de carburant à l'aide de l'échangeur 6. Aussi, les vapeurs résiduelles sortant du condenseur 5 sont conduites par un circuit d'amenée 31 à l'entrée 16 du condenseur 5 afin d'être mélangées au mélange gazeux 2 en vue de subir une nouvelle étape de liquéfaction dans le condenseur 5. Le circuit d'amenée 31 achemine les vapeurs résiduelles à l'aide d'un moyen mécanique tel qu'une pompe, par exemple, ou de préférence de 5 façon naturelle. De préférence, le circuit 31 d'amenée des vapeurs résiduelles débouche dans un système ou pot de mélange alimenté également par le mélange gazeux 2. Les moyens de séparation 30 peuvent être constitués par exemple, par un réservoir de récupération ou un pot de décantation qui est équipé d'un circuit 10 d'amenée 35 des condensats de carburant à une cuve de stockage du carburant. De façon avantageuse, ce circuit d'amenée 35 est pourvu d'un moyen de circulation forcée tel qu'une pompe. Selon une autre caractéristique préférée de réalisation, le circuit d'amenée du mélange gazeux 2 à l'entrée 16 du condenseur 5 est équipé d'un moyen de 15 compression mécanique 37 tel qu'une pompe, un compresseur, etc. Une étape de compression du mélange gazeux 2 est donc effectuée préalablement à l'introduction du mélange gazeux dans le condenseur 5 pour la mise en oeuvre de l'étape de liquéfaction. Cette compression du mélange gazeux 2 permet d'une part, d'accroître la vitesse des vapeurs dans le condenseur 5, ce qui permet d'augmenter les échanges 20 thermiques et par conséquent les performances de l'opération de récupération et d'autre part, de condenser les vapeurs à une température plus élevée, ce qui permet de réduire la quantité de glace ou de givre sur les surfaces de l'échangeur 6. Le fonctionnement d'une telle installation de traitement 1 découle directement de la description qui précède. Il doit être compris que le traitement du mélange gazeux 2 comporte une étape de liquéfaction du mélange gazeux 2, avant et/ou après laquelle est réalisée une étape de dégivrage du condenseur 5. Ce procédé de traitement du mélange gazeux 2 est particulièrement adapté lors d'un processus de remplissage en carburant d'une cuve de stockage d'un carburant 30 dans la mesure o lors de ce remplissage, une quantité importante d'un mélange gazeux 2 chargé de vapeurs de carburant est mise en circulation. Lors d'un tel processus de remplissage, il est procédé à la détection de la mise en oeuvre de l'étape de remplissage en carburant d'une cuve de stockage. Cette détection peut être réalisée par un capteur détectant l'ouverture de la trappe d'accès de la cuve de stockage ou par une horloge qui a enregistré le moment du début de l'étape de remplissage. Lorsqu'il est détecté une opération de remplissage en carburant d'une 5 cuve, l'unité de commande 19 pilote la mise en oeuvre d'une étape de dégivrage du condenseur 5 afin d'éliminer toute trace de givre ou de glace sur l'échangeur 6. A cet effet, l'électrovanne 13 du circuit principal est fermée et l'électrovanne de dégivrage 24 est ouverte permettant l'alimentation de l'échangeur 6 à l'aide d'un fluide dit chaud provenant directement du compresseur 8. La durée de cette étape de 10 dégivrage est conditionnée par une consigne de temps ou par une consigne de température du fluide frigorigène. Après la réalisation de cette étape de dégivrage, une étape de liquéfaction est mise en oeuvre afin d'assurer la liquéfaction des vapeurs de carburant présentes dans le mélange gazeux 2. A cet effet, l'électrovanne de dégivrage 24 est fermée et 15 l'électrovanne 13 du circuit principal est ouverte. Par ailleurs, lorsque les moyens 26 détectent la présence d'un mélange gazeux 2, par la détection, par exemple, d'une pression supérieure à une valeur de seuil, l'étape de liquéfaction est réalisée. Selon une caractéristique préférée de réalisation, après l'étape de liquéfaction, une étape de dégivrage du condenseur 5, identique à celle décrite ci-dessus, est 20 réalisée afin d'enlever toutes traces de givres ou de glaces susceptibles de s'être créées pendant l'étape de liquéfaction. En dehors de l'opération de remplissage d'une cuve, il est à noter que l'unité de commande 19 peut piloter selon des cycles déterminés, la mise en oeuvre d'une étape de dégivrage du condenseur 5 en fonction de l'apparition d'un mélange gazeux 25 2. Il est à noter que l'étape de liquéfaction est mise en oeuvre uniquement après détection de la présence d'un mélange gazeux 2 en amont du condenseur 5 permettant d'optimiser le fonctionnement de l'unité de production de froid 3. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. 30 REVENDICATIONS 1 - Procédé pour traiter un mélange gazeux (2) chargé en particulier de vapeurs de carburant et d'eau, comportant une étape de liquéfaction des vapeurs de carburant à l'aide d'un condenseur (5) en vue de récupérer des condensats de carburant, 5 caractérisé en ce qu'il comporte avant et/ou après l'étape de liquéfaction, une étape de dégivrage du condenseur (5). 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte: une étape de détection du remplissage en carburant d'une cuve de stockage dudit carburant de laquelle provient le mélange gazeux, - une étape de dégivrage du condenseur (5) réalisée à partir de la détection de la mise en oeuvre de l'étape de remplissage en carburant de la cuve, - et une étape de liquéfaction subséquente à l'étape de dégivrage du condenseur (5). 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte, après 15 l'étape de liquéfaction, une étape de dégivrage du condenseur (5) . 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en oeuvre une étape de dégivrage du condenseur (5) selon un cycle déterminé. - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en oeuvre les étapes de liquéfaction et de dégivrage à l'aide d'une même unité 20 de production de froid. 6 - Procédé selon la revendication 1, 2, 3 ou 5, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en oeuvre l'étape de liquéfaction après détection de la présence d'un mélange gazeux en amont du condenseur (5). 7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste 25 lors de l'étape de liquéfaction: - à assurer en sortie du condenseur (5), une séparation entre les condensats de carburant et les vapeurs résiduelles, - et à renvoyer les vapeurs résiduelles en amont du condenseur (5) afin de subir une nouvelle étape de liquéfaction. 8 - Procédé selon la revendication 1 ou 7, caractérisé en ce qu'il consiste à assurer en sortie du condenseur (5), une circulation forcée des condensats de carburant en direction d'une cuve de stockage. 9 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de compression du mélange gazeux (2) préalablement à l'introduction du mélange gazeux dans le condenseur (5) pour la mise en oeuvre de l'étape de liquéfaction. 10 - Installation pour traiter un mélange gazeux (2) chargé en particulier de vapeurs de carburant et d'eau, comportant au moins une unité de production de froid (3) comprenant au moins un condenseur (5) permettant d'assurer la liquéfaction des vapeurs de carburant du mélange gazeux et une unité de commande (19) permettant de piloter le fonctionnement de l'unité de production de froid (3) caractérisée en ce 10 qu'elle comporte des moyens de dégivrage (21) du condenseur dont le fonctionnement est piloté par l'unité de commande (19), avant et/ou après le fonctionnement du condenseur (5). 11 - Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de détection du remplissage en carburant d'une cuve de stockage dudit 15 carburant de laquelle provient le mélange gazeux (2), lesdits moyens étant reliés à l'unité de commande (19) qui pilote le fonctionnement des moyens de dégivrage (21) lors de la détection du remplissage en carburant de ladite cuve. 12 - Installation selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que l'unité de commande (19) pilote les moyens de dégivrage (21) selon un cycle déterminé. 13 - Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'unité de production de froid (3) comporte: - un circuit principal (7) de circulation d'un fluide frigorigène dans lequel est monté un compresseur (8) et permettant d'alimenter au moins un échangeur (6) d'un condenseur (5), avec un fluide frigorigène à une température adaptée pour 25 liquéfier les vapeurs de carburant du mélange gazeux (2), ce circuit (7) comportant une branche de dérivation (23) reliée directement à la sortie du compresseur (8) et à l'entrée de l'échangeur (6) du condenseur (5) afin de l'alimenter avec le fluide frigorigène à une température dite chaude pour assurer le dégivrage de l'échangeur, - et des obturateurs commandés (13, 24) montés sur le circuit de circulation 30 et pilotés par l'unité de commande (19) pour permettre de sélectionner l'alimentation de l'échangeur (6) par le fluide frigorigène provenant du circuit principal (7) ou de la branche de dérivation (23). 14 - Installation selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisée en ce qu'elle comporte en amont de l'entrée (16) du condenseur (5), des moyens (26) de détection de la présence d'un mélange gazeux, reliés à l'unité de commande (19). - Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que les moyens de 5 détection (26) sont constitués par un capteur de pression, de débit ou de température. 16 - Installation selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisée en ce qu'elle comporte: - à la sortie (17) des condensats du condenseur (5), des moyens (30) de séparation entre les condensats de carburant et les vapeurs résiduelles, - et un circuit d'amenée (31) des vapeurs résiduelles à l'entrée (16) du condenseur (5). 17 - Installation selon la revendication 16, caractérisée en ce que les moyens de séparation (30) comportent un circuit d'amenée (35) des condensats de carburant à une cuve de stockage du carburant, ce circuit d'amenée (35) étant pourvu d'un 15 moyen de circulation forcée. 18 - Installation selon l'une des revendications 10 à 17, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen de compression mécanique (37) du mélange gazeux (2) monté en amont de l'entrée (16) du condenseur (5). 19 - Installation selon l'une des revendications 10 à 18, caractérisée en ce qu'elle 20 comporte un filtre d'humidité monté en amont de l'entrée (16) du condenseur (5) pour piéger l'humidité du mélange gazeux avant son entrée dans le condenseur (5).