Brevet FR2877854A1 — publié le 20060519

Dispositif de séparation d'eau et de condensats de composés organiques volatils Domaine technique de l'invention L'invention concerne un dispositif de séparation d'eau et de condensats de composés organiques volatils dans une installation comportant: au moins un condenseur connecté à un conduit d'évacuation de vapeurs. État de la technique Dans le domaine particulier de la distribution de carburants, notamment pour des véhicules automobiles, il est connu de remplir périodiquement les cuves d'une installation de stockage de carburants, par exemple une station-service, avec différents types de carburant. Or, pour des carburants légers, du type essence, super, super sans plomb ou analogue, des vapeurs fortement chargées en carburant se dégagent des cuves lors de leur remplissage. Pour limiter autant que possible les pollutions atmosphériques pendant le remplissage des cuves, les vapeurs fortement chargées en carburant, appelées gaz d'évent, ne sont pas relâchées dans la nature, mais sont, de préférence, collectées et recyclées. Une première solution connue est donnée par le document FR-A-2313309, qui propose notamment de récupérer ces vapeurs, de les collecter, de les transformer en condensats et de les renvoyer dans les cuves. L'aspiration des vapeurs se fait par un ventilateur relié aux conduits d'évacuation de vapeurs de chaque cuve. Les vapeurs sont envoyées dans un condenseur et les condensats obtenus sont renvoyés dans les cuves. io Cependant, l'utilisation de ventilateurs est aujourd'hui interdite pour des raisons de sécurité et une telle installation ne permet pas de quantifier la quantité réelle de condensats réintroduite dans les cuves. Pour limiter les pertes de carburants subies par l'exploitant de la station-service, le document WO-A-03/006358 décrit une installation de stockage de carburants utilisant un condenseur sur chaque conduit d'évent raccordé à une cuve de carburant léger. Comme représenté schématiquement sur la figure 1, o l'installation 1 de stockage de carburants comporte, par exemple, trois cuves 2a, 2b, 2c comportant chacune un carburant différent. Le remplissage des cuves 2a, 2b, 2c est illustré par les traits en pointillés et par la flèche F1 sur la figure 1. Lors du remplissage des cuves 2a, 2b, 2c par un camion-citerne 3, des vapeurs de carburant, représentées par la flèche F2, remontent à l'intérieur des conduits d'évent 4a, 4b, 4c respectifs en direction de condenseurs 5a, 5b, 5c destinés à condenser les vapeurs pour les recycler. En sortie de chaque condenseur 5a, 5b, 5c les vapeurs d'air remontent dans un collecteur 6 destiné à récupérer les vapeurs d'air et à les renvoyer dans le camion-citerne 3. Le collecteur 6 comporte une soupape de sécurité 7 en cas de surpression à l'intérieur du collecteur 6. Les condensats, représentés par la flèche F3, obtenus en sortie des condenseurs 5a, 5b, 5c sont constitués d'eau et de condensats de composés de carburant et sont redirigés par des conduits d'évacuation 8a, 8b, 8c dans les cuves 2a, 2b, 2c correspondantes, de préférence, par gravité. Les condenseurs 5a, 5b, 5c réduisent donc significativement le contenu en carburant des gaz d'évent renvoyés dans le collecteur 6, puis dans la citerne du camion de livraison 3, grâce au refroidissement des vapeurs en provenance des cuves 2a, 2b, 2c de carburant. Bien qu'une telle installation 1, avec un condenseur 5 relié à chaque cuve 2, réduise les pertes subies par l'exploitant de la station-service, les pertes de carburant ne sont pas totalement éliminées. En effet, la qualité des condensats réintroduits dans les cuves n'est pas bonne, car les condensats obtenus en sortie des condenseurs comportent à la fois de l'eau et des condensats de composés de carburant. Par ailleurs, une telle installation ne permet pas de quantifier la quantité réelle de condensats de composés de carburant réintroduite dans les cuves. Objet de l'invention L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et a pour objet la réalisation d'un dispositif de séparation d'eau et de condensats de composés organiques volatils permettant de réintroduire dans une installation uniquement les condensats de composés organiques volatils et de quantifier la quantité réelle de condensats de composés organiques volatils réintroduite dans l'installation. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le dispositif comporte: - un réservoir comportant un collecteur d'entrée relié à un conduit d'arrivée des condensats obtenus en sortie du condenseur, - des premier et second moyens de détection, disposés à l'intérieur du réservoir, et sensibles, respectivement, à une densité sensiblement égale à celle de l'eau et une densité inférieure à celle de l'eau, - des moyens d'évacuation de l'eau et des moyens d'évacuation des condensats de composés organiques volatils destinés à réintroduire les condensats de composés organiques volatils dans l'installation. Selon un développement de l'invention, le premier moyen de détection est constitué par un premier capteur de niveau, disposé dans une partie basse du réservoir et détectant le niveau de l'eau, et le second moyen de détection est constitué par un second capteur de niveau, disposé dans une partie haute du réservoir et détectant le niveau des condensats de composés organiques volatils. Selon un autre développement de l'invention, les moyens d'évacuation de l'eau comportent un premier collecteur de sortie, disposé dans un fond du réservoir et o relié à un conduit de refoulement de l'eau, les moyens d'évacuation des condensats de composés organiques volatils comportant un second collecteur de sortie, disposé sur la périphérie du réservoir et relié à un conduit de retour en cuve des condensats de composés organiques volatils. Selon un mode de réalisation préférentiel, le dispositif comporte des premier et second moyens d'ouverture et de fermeture disposés, respectivement, dans les moyens d'évacuation de l'eau et des condensats de composés organiques volatils, lesdits premier et second moyens d'ouverture et de fermeture étant contrôlés par l'intermédiaire d'un circuit de contrôle, en fonction de données fournies par les moyens de détection. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus claiirement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 représente schématiquement une installation de stockage de carburants selon l'art antérieur. La figure 2 représente schématiquement une partie de l'installation selon la figure 1, équipée d'un mode particulier de réalisation d'un dispositif de séparation selon l'invention. La figure 3 représente le dispositif de séparation selon la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe selon l'axe A-A du dispositif de séparation selon la figure 3. Description de modes particuliers de réalisation Sur la figure 2, une seule cuve 2 de l'installation 1 de stockage de carburants selon l'art antérieur est représentée. Les références relatives à cette cuve 2 sont notées sans les indices a, b, c, car les éléments relatifs à chaque cuve 2 sont identiques. Le remplissage de la cuve 2 par le camion-citerne est représenté par la flèche F1, il entraîne une remontée de vapeurs de carburant, flèche F2, dans le condenseur 5, par l'intermédiaire du conduit d'évent 4. Les vapeurs d'air obtenues en sortie du condenseur 5 sont renvoyées en direction du camion-citerne par l'intermédiaire d'un conduit d'évacuation 9 de l'air comportant, de préférence, une soupape de sécurité 10 en cas de surpression. Les condensats obtenus en sortie du condenseur 5, représentés par la flèche F3 sur la figure 2, sont constitués d'eau et de composés de carburant condensés et sont acheminés en direction de la cuve 2 par le conduit d'évacuation 8. Les condensats passent alors dans un dispositif de séparation 11 de l'eau et des composés de carburant condensés, connecté au conduit d'évacuation 8 et destiné à séparer l'eau des composés de carburant condensés. En sortie du dispositif de séparation 11, l'eau est évacuée et rejetée à l'extérieur de l'installation 1 par un conduit de refoulement 12 correspondant et les composés de carburant condensés sont redirigés et réintroduits dans la cuve 2 correspondante par un conduit de retour en cuve 13 correspondant. Le dispositif de séparation 11 peut comporter un conduit 14 de sécurité d'engorgement. En d'autres termes, un dispositif de séparation 11 est disposé entre chaque o condenseur 5 et chaque cuve 2 et constitue un moyen pour purifier les condensats obtenus en sortie de chaque condenseur 5. Chaque dispositif de séparation 11 permet de réintroduire uniquement des composés de carburant condensés dans la cuve 2 correspondante, par l'intermédiaire du conduit de retour en cuve 13 approprié, ce qui permet une estimation plus juste de la quantité de carburant récupérée et une amélioration de la qualité du carburant réintroduit dans l'installation 1. Dans une variante de réalisation non représentée, il est possible de prévoir un seul dispositif de séparation 11, relié à un seul condenseur 5 collectant toutes les vapeurs de carburant remontant des cuves 2 de l'installation 1. Dans ce cas, les composés de carburant condensés sont réintroduits dans une seule cuve 2 choisie au préalable, par l'intermédiaire d'un seul conduit 13 de retour en cuve. Sur les figures 3 et 4, le dispositif de séparation 11 comporte un réservoir 15 de récupération et de stockage des condensats, supporté, de préférence, par une plaque supérieure 16 et une plaque inférieure 17 de faible épaisseur. La plaque supérieure 16 constitue une paroi supérieure du réservoir 15 et la plaque inférieure 17 constitue le fond du réservoir 15. Le réservoir 15 est, par exemple, de forme cylindrique et peut être réalisé en plastique, en verre ou métal. À titre d'exemple, le réservoir 15 est réalisé en inox. Le dispositif de séparation 11 comporte un collecteur d'entrée 18, connecté au conduit d'évacuation 8 relié à la sortie du condenseur 5. Le conduit d'évacuation 8 constitue le conduit d'arrivée des condensats à l'intérieur du réservoir 15, reliant la sortie du condenseur 5 et le dispositif de séparation 11 (figure 2). Le collecteur d'entrée 18, par lequel arrivent les condensats, est disposé, de préférence, dans lla plaque supérieure 16 de support du réservoir 15. Le dispositif de séparation 11 comporte un premier collecteur de sortie 19 (figure 4) disposé dans le fond du réservoir 15, de préférence clans la plaque inférieure 17 de support du réservoir 15, et connecté au conduit de refoulement 12 de l'eau et un deuxième collecteur de sortie 20 disposé, de préférence sur la périphérie du réservoir 15, et connecté au conduit de retour en cuve 13 des composés de carburant condensés. Le dispositif de séparation 11 comporte avantageusement un conduit 14 de sécurité d'engorgement, ou conduit "bi-pass", relié au conduit de retour en cuve 13 des composés de carburant condensés et à la plaque supérieure 16 de support du réservoir 15. Le conduit 14 de sécurité permet de prévenir un trop- plein de composés de carburant condensés à l'intérieur du réservoir 15, en les renvoyant directement dans le conduit de retour en cuve 13. Les conduits de refoulement 12 de l'eau et de retour en cuve 13 des composés de carburant condensés coopèrent, respectivement, avec une vanne 21, 22 de commande de l'ouverture et de la fermeture des conduits de refoulement 12 de l'eau et de retour en cuve 13 des composés de carburant condensés. Les vannes de commande 21, 22 actionnent l'ouverture et la fermeture, respectivement, du passage de l'eau et du passage des composés de carburant condensés. À titre d'exemple, les vannes 21, 22 sont des vannes pneumatiques ou des électrovannes anti-déflagrantes (ADF). Comme représenté sur la figure 4, le dispositif de séparation 11 comporte deux capteurs de niveau ayant deux positions différentes à l'intérieur du réservoir 15, à savoir une position haute et une position basse. Un premier capteur de niveau 23 est disposé dans la partie basse du réservoir 15 et constitue le moyen de détection du niveau de l'eau à l'intérieur du réservoir 15. Un second capteur de niveau 24 est disposé dans la partie haute du réservoir 15 et constitue le moyen w de détection du niveau des composés de carburant condensés à l'intérieur du réservoir 15. Les capteurs de niveau 23, 24 fournissent des données à un circuit de contrôle 25, par l'intermédiaire de fils (non représentés) passant par des gaines 26, solidaires des capteurs de niveau 23, 24. Le circuit de contrôle 25 commande l'ouverture et la fermeture de la vanne 21 en envoyant une information, représentée par la flèche F4 sur la figure 4, à un boîtier de commande 27 solidaire de la vannes 21, en fonction des données renvoyées par le capteur de niveau 23. De la même façon, le circuit de contrôle 25 commande l'ouverture et la fermeture de la vanne 22 en envoyant une information, à un boîtier de commande 28 solidaire de la vanne 22, en fonction des données renvoyées par le capteur de niveau 24 (figure 3). En effet, chaque capteur de niveau 23, 24 est sensible à une densité de matière correspondant, respectivement, à celle de l'eau et à celle des composés de carburant condensés. À titre d'exemple, le capteur de niveau 23, positionné dans la partie basse du réservoir 15, est réalisé en acier zingué, par exemple de l'inox, et est sensible à une densité de l'ordre de 1 kg/m3, correspondant à la densité de l'eau. Le capteur de niveau 24, positionné dans la partie haute du réservoir 15, est réalisé, par exemple, avec un matériau antistatique et est sensible à une densité inférieure à celle de l'eau, de l'ordre 0,7kg/m3, correspondant à la densité des composés de carburant condensés. Dans le mode particulier de réalisation du dispositif de séparation 11 représenté sur les figures 3 et 4, le capteur de niveau 23 et le conduit de retour en cuve 13 des composés de carburant condensés sont placés de telle sorte que le niveau maximal d'eau détecté par le capteur de niveau 23 se situe en dessous de la position du collecteur de sortie 20 connecté au conduit de retour en cuve 13 des composés de carburant condensés (figure 3). En d'autres termes, le conduit de retour en cuve 13 est positionné au-dessus du capteur de niveau 23, ce qui empêche l'eau de s'écouler par le conduit de retour en cuve 13 lors de l'évacuation des composés de carburant condensés. Le fonctionnement du dispositif de séparation 11 va être décrit plus en détail au regard des figures 3 et 4. Les condensats obtenus en sortie du condenseur sont introduits en continu dans le réservoir 15 par l'intermédiaire du collecteur d'entrée 18 et sont stockés temporairement dans le réservoir 15. L'eau se place naturellement au fond du réservoir 15, en contact avec la plaque inférieure 17, car sa densité est supérieure à celle des composés de carburant condensés introduits dans le réservoir 15, et les composés de carburant condensés se placent naturellement au-dessus de l'eau. Le réservoir 15 se remplit de condensats tant que le niveau maximal d'eau n'est pas atteint. Dès que ce niveau maximal d'eau est atteint et détecté par le capteur de niveau 23, celui-ci envoie un signal au circuit de contrôle 25, qui transmet alors l'information correspondante à la vanne de commande 21, qui commande l'évacuation de l'eau. La durée d'évacuation de l'eau est déterminée au préalable. Cette période prédéterminée correspond à la quantité d'eau qui doit être évacuée, de manière à laisser un minimum d'eau dans le réservoir 15 et ne pas évacuer des composés de carburant condensés par le conduit de refoulement 12 de l'eau. io Pendant l'évacuation de l'eau, les condensats continuent à entrer dans le réservoir 15 et l'eau se place naturellement au fond du réservoir, avec l'eau restant encore dans le réservoir 15, sous les composés de carburant condensés introduits en même temps et ceux déjà présents à l'intérieur du réservoir 15. Une fois le niveau d'eau atteint, elle est évacuée par le conduit cle refoulement 12 et les composés de carburant condensés restent dans le réservoir 15. Ce cycle se répète tant que le capteur de niveau 23 disposé en haut du réservoir 15 n'a pas détecté le niveau maximal des composés de carburant condensés. Lorsque ce niveau maximal des composés de carburant condensés est atteint et détecté par le capteur de niveau 24, celui-ci envoie un signal au circuit de contrôle 25, qui envoie alors l'information à la vanne de commande 22 correspondante, qui commande l'évacuation des composés de carburant condensés. Les composés de carburant condensés sont alors évacués par le conduit de retour en cuve 13 pendant une période prédéterminée. Ce délai d'évacuation est choisi, comme précédemment, en fonction du volume des composés de carburant condensés à évacuer, correspondant à une certaine quantité des composés de carburant condensés se trouvant à l'intérieur du réservoir 15. Le volume évacué est, de préférence, inférieur au volume total des composés de carburant condensés présents à l'intérieur du réservoir 15, afin de laisser une petite quantité de composés de carburant condensés, appelée zone tampon, et éviter d'évacuer de l'air dans le conduit de retour en cuve 13. À titre d'exemple, si la capacité du réservoir est de 1,2L entre le niveau maximal de l'eau et le niveau maximal des composés de carburant condensés et si la quantité à évacuer est égale à 1 L, la vanne 22 sera ouverte penclant une durée de l'ordre de 12s. Cette correspondance du volume en fonction cle la durée est introduite au préalable dans le circuit de contrôle 25 selon la capacité du réservoir 15. Par ailleurs, l'eau présente à l'intérieur du réservoir 15 ne peut pas s'échapper par le conduit de retour en cuve 13 des composés de carburant condensés, car le collecteur de sortie 20 se trouve dans une zone située au-dessus du niveau maximal d'eau détecté par le capteur de niveau 23. Les condensats introduits par le collecteur d'entrée 18 lors de l'évacuation des composés de carburant condensés déjà présents dans le réservoir 15 ne peuvent pas s'échapper par le collecteur de sortie 20, car la période prédéterminée d'évacuation prend en compte, comme pour l'évacuation de l'eau, une zone tampon de composés de carburant condensés restant dans le réservoir 15 à la fin de l'évacuation. Après l'évacuation des composés de carburant condensés, le réservoir 15 est pratiquement vide, il renferme uniquement un peu d'eau, disposée en son fond, et un peu de composés de carburant condensés. Le cycle se répète ainsi tant que des condensats sont introduits dans le réservoir 15. Dans une variante de réalisation non représentée, le dispositif de séparation 11 comporte un circuit de réchauffement, dans lequel circule un fluide de réchauffement, destiné à réchauffer les cristaux de glace éventuels qui se forment au fond du réservoir 15 et à les transformer en eau. En effet, le dispositif de séparation 11 travaille dans des températures de l'ordre de -20 C à +5 C, il est donc préférable de prévoir un circuit de réchauffement, disposé, de préférence, dans la plaque inférieure 17 de support du réservoir 15, de manière à être en contact avec l'eau. À titre d'exemple, le circuit de réchauffement comporte un serpentin anti-déflagrant (ADF) ou des résistances chauffantes. Le circuit de contrôle 25 du dispositif de séparation 11 est avantageusement relié à des moyens de comptage de la quantité de composés de carburant condensés réintroduite dans la cuve. Le circuit de contrôle 25 envoie un signal aux moyens de comptage, à chaque fois que la vanne 22 est actionnée. Les moyens de comptage comptabilisent alors le nombre de signaux envoyés par le circuit de contrôle 25 et calculent alors la quantité correspondante évacuée. En effet, un signal correspond à une période prédéterminée d'évacuation, laquelle correspond à un volume précis évacué, il est donc possible d'estimer la quantité réelle de composés de carburant condensés réintroduite dans l'installation. Un tel dispositif de séparation disposé entre le condenseur et la cuve, permet donc d'améliorer la qualité du carburant réintroduit dans la cuve et de quantifier la quantité récupérée. Le dispositif de séparation permet à l'exploitant d'accroître sa rentabilité, tout en protégeant l'environnement et en améliorant la qualité du carburant présent dans les cuves de son installation. L'invention n'est pas limitée aux différents modes de réalisation décrits ci- dessus. Le réservoir 15 peut être réalisé en plastique ou en verre transparent ou opaque. Le dispositif de séparation 11 peut être équipé par tout autre moyen de détection sensible à l'eau et aux composés de carburant condensés contenus dans le réservoir 15, tout autre moyen de commande équivalent et tout autre moyen d'évacuation équivalent. La taille du dispositif de séparation 11 peut varier selon la taille de l'installation 1, selon la capacité du réservoir 15 recherchée et selon les applications souhaitées. La période prédéterminée d'évacuation et le volume évacué correspondant peuvent être variables et réglables selon les applications et les installations. II est possible d'utiliser le dispositif de séparation dans toutes autres applications nécessitant la séparation de deux composés de densités différentes. Le dispositif s'applique notamment dans le domaine de la chimie, de la parfumerie, des solvants, des alcools, etc. Revendications 1. Dispositif de séparation (11) d'eau et de condensats de composés organiques volatils dans une installation comportant au moins un condenseur (5) connecté à un conduit (4) d'évacuation de vapeurs, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte au moins: un réservoir (15) comportant un collecteur d'entrée (18) relié à un conduit d'arrivée des condensats (8) obtenus en sortie du condenseur (5), des premier (23) et second (24) moyens de détection, disposés à l'intérieur du réservoir (15), et sensibles, respectivement, à une densité sensiblement égale à celle de l'eau et une densité inférieure à celle de l'eau, des moyens d'évacuation (12, 19) de l'eau et des moyens d'évacuation (13, 20) des condensats de composés organiques volatils destinés à réintroduire les condensats de composés organiques volatils dans l'installation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moyen de détection est constitué par un premier capteur de niveau (23)., disposé dans une partie basse du réservoir (15) et détectant le niveau de l'eau, et le second moyen de détection est constitué par un second capteur de niveau (24), disposé dans une partie haute du réservoir (15) et détectant le niveau des condensats de composés organiques volatils. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens d'évacuation de l'eau comportent un premier collecteur de sortie (19), disposé dans un fond (17) du réservoir (15) et relié à un conduit de refoulement (12) de l'eau, les moyens d'évacuation des condensats de composés organiques volatils comportant un second collecteur de sortie (20), disposé sur la périphérie du réservoir (15) et relié à un conduit de retour en cuve (13) des condensats de composés organiques volatils. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second collecteur de sortie (20) est disposé dans une zone du réservoir (15) située au-dessus du niveau maximal d'eau détecté par le premier moyen de détection (23). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des premier (21) et second (22) moyens d'ouverture et de fermeture disposés, respectivement, dans les moyens d'évacuation (12) de l'eau et (13) des condensats de composés organiques volatils, lesdits premier (21) et second (22) moyens d'ouverture et de fermeture étant contrôlés par l'intermédiaire d'un circuit de contrôle (25), en fonction de données fournies par les moyens de détection (23, 24) . 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de contrôle (25) commande au moins l'ouverture des second (22) moyens d'ouverture et de fermeture pendant une période prédéterminée, lors de la détection du niveau maximal des condensats de composés organiques volatils par les second (24) moyens de détection des condensats de composés organiques volatils. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit de contrôle (25) comporte des moyens de comptage destinés à calculer la quantité de condensats de composés organiques volatils réintroduite dans l'installation, à partir de ladite période prédéterminée. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un conduit (14) de sécurité d'engorgement: disposé entre une paroi supérieure (16) du réservoir (15) et le conduit de retour en cuve (13) des condensats de composés organiques volatils. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en 5 ce que le réservoir (15) comporte des moyens de réchauffement pour éliminer les cristaux d'eau formés dans le réservoir (15).