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Title:
METHOD AND DEVICE FOR REDUCING HYDROCARBON EMISSIONS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/066459
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and device, especially for carrying out said method, for reducing hydrocarbon emissions which escape from refueling devices containing fuel for spark ignition engines, during the return of tank gases into the storage tank that is effected by gas pumps, via a ventilation pipe during a pressure compensation effected by the same. The invention is characterized in that the gas guided in the ventilation pipe is guided into a gas washer, through which a diesel oil flows, and is reduced into small droplets. The vaporous hydrocarbons are absorbed from these droplets by the diesel oil, and the cleaned residual gas is permitted to rise and flow out.

Inventors:
STUHLBACHER FRANZ (AT)
RIEDER HELMUT (AT)
TIEFENTHALER ROLAND (AT)
Application Number:
PCT/AT2001/000052
Publication Date:
September 13, 2001
Filing Date:
February 27, 2001
Export Citation:
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Assignee:
EFKON GES M B H (AT)
STUHLBACHER FRANZ (AT)
RIEDER HELMUT (AT)
TIEFENTHALER ROLAND (AT)
International Classes:
B01D53/14; B67D7/04; B67D7/32; (IPC1-7): B67D5/32; B01D53/14; B67D5/04
Foreign References:
US5076822A1991-12-31
FR2701470A11994-08-19
DE4214424A11993-10-28
Attorney, Agent or Firm:
Gödl, Oswald (F. Schnideritschstrasse 12 Graz, DE)
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Claims:
Patentansprüche : 1. Verfahren zur Reduktion von Kohlenwasserstoffemissionen, die aus Betankungseinrichtungen mit Kraftstoff für Ottomotoren bei Rückführung der Tankgase in den Vorratstank mittels Gaspumpen bei einem Druckausgleich durch ein Entlüftungsrohr aus diesem entweichen, dadurch gekennzeichnet, dass das im Entlüftungsrohr geführte Gas in einen Gaswäscher, welcher mit Dieselöl, od. dg
1. l.
2. Lösungsmittel durchströmt wird, geführt und in kleine Tröpfchen zerteilt wird, aus welchen Tröpfchen die dampfförmigen Kohlenwasserstoffe vom Dieselöl aufgenommen und das gereinigte Restgas aufsteigen und ausströmen gelassen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das für die Reinigung vorgesehene Dieselöl vor dem Eintritt in den Gaswäscher gekühlt wird.
4. Betankungseinrichtung mit Kraftstoff für Ottomotoren, bestehend im m wesentlichen aus mindestens einer Förderleitung (12) für den Kraftstoff (0), einem Zapfventil (13), einem Gasrückführungsschlauch (14) für das Tankgas, einer Gasrückfuhrpumpe (15), einer Gassammelleitung (16) zur Einbringung des Gases in einen Lagertank (1) und einer Entlüftungsleitung (18), dadurch gekennzeichnet, dass in der Entlüftungsleitung (18) ein Gaswäscher (80) eingeschaltet ist.
5. Betankungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaswäscher (80) als rohroder tonnenförmiges Gefäß (81) mit einer Füllung aus kugelförmigen Formkörpern (82) ausgebildet und mit Dieselöl (83) durchströmbar ist, welches Gefäß (81) bodenseitig einen Anschluß (84) für das Abgas (85) und an der Gefa$oberseite einen Austrag (86) für das gereinigte Gas (87) aufweist.
6. Betankungseinrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Streckmaterial gebildeten Formkörper (82) im Gefäß (81) lose gehäuft angeordnet sind und diese durch Dieselöl (83) gleichmäßig verteilt benetzt sind.
7. Betankungseinrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Gefäß (81) gegebenenfalls zusätzlich ringförmig ausgebildete Randabweiser (88) an der Innenwandung befestigt sind und die als trichterförmig ausgebildeten Randabweiser (88) zur Bodenseite hin geneigt angeordnet sind.
8. Betankungseinrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Gefäß (81) der Anschluß (84) für das Abgas (85) und der Austrag (86) für das gereinigte Gas (87) und die Leitungen (89) für das Dieselöl (83) ein Durchmesserverhältnis von 1 : 10 aufweisen, vorzugsweise für die Gasleitungen je ein Rohrleitungsdurchmesser von 2"und für das Dieselöl (83) der Innendurchmesser der Leitung (89) 4 bis 10 mm beträgt.
9. Betankungseinrichtung nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr von Dieselöl (83) zum Gefäß (81) mittels Leitungen (89) im oberen Bereich der gelagerten Formkörper (82) angeordnet ist, während die Rückführung desselben an der untersten Stelle zu Abflußleitung (92) des Gefäßes (81) erfolgt.
10. Betankungseinrichtung nach Anspruch 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite des oberen Bereiches im Gefäß (81) eine Packung (82a) ähnlich der Formkörper (82) angeordnet ist, die sich über den gesamten Querschnitt des Gefäßes (81) erstreckt.
Description:
Verfahren und Einrichtung zur Reduktion von Kohlenwasserstoffemissionen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens zur Reduktion von Kohlenwasserstoffemissionen, die aus Betankungseinrichtungen mit Kraftstoff für Ottomotoren bei Rückführung der Tankgase in den Vorratstank mittels Gaspumpen bei einem Druckausgleich durch ein Entlüftungsrohr aus diesem entweichen.

Dieses Verfahren eignet sich besonders für kleine Anlagen, bei denen der enorme Aufwand, wie dies bei Raffinerien erfolgt, nicht anwendbar ist.

Es ist bekannt, zur Vermeidung von Emissionen bei der Verteilung von Ottokraftstoffen, das Gaspendeln. Dabei wird der Kraftstoffdampf, der beim Einfüllen in ein Behältnis verdrängt wird, erfaßt und in das Behältnis zurückgeführt, aus welchem der Kraftstoff entnommen wird. Beim idealen Gaspendeln beträgt das Verhältnis zwischen dem Flüssigkeits-und Gasvolumen exakt 1 : 1. Diese Gaspendeltechnik wird zwischen der Belieferung der Tankstellenlagertanks und dem Beginn der Verteilerkette in den Raffinerien angewandt. Bei der aktiven Gasrückführung wird mit Hilfe einer geregelten Pumpe am Gassauger des Zapfventils, das beim Betankungsvorgang aus dem Fahrzeugtank verdrängte Dampf-Luftgemisch am Tankeinfüllstutzen abgesaugt.

Um Kraftstoff-Luftgemische proportional zum Flüssigkeitsstrom des Betankungsvorganges zurückzusaugen, ist zapfsäulenseitig ein erheblicher steuerungstechnischer Aufwand notwendig. Bei elektronisch gesteuerten Gasrückführungssystemen erfolgt eine Regelung des Gasrückführungsstromes hauptsächlich-anhand des vom Impulsgebers für die Kraftstoffmengenmessung abgegebenen Impulses-über eine drehzahlgeregelte Gasrückführpumpe oder ein Proportionalventil. Es werden Rückführraten von 95 % bis max. 105 % (Vermeidung einer Emissionsverlagerung zur Entlüftungsleitung) eingestellt, um somit den gesetzlich vorgeschriebenen Rückführungsgrad (Verhältnis von Rohemission ohne Gasrückführung und Restemission mit Gasrückführung) von derzeit 80 % zu gewährleisten.

Dabei ist zu beachten, dass auf Volumsschwankungen im Kraftstoffflu$-z. B. bei Beginn und Ende von Betankungsvorgängen-reagiert die Gasrückführung sehr träge, was zu einer Minderung des Rückführungswirkungsgrades führt. Geringe Betankungsmengen (im Automatikbetrieb ca. 40 Liter/min) beeinträchtigen ebenso die Wirksamkeit der Gasrückführung. Betankungsvorgänge bis 15 Liter/min treten z. B. beim Befüllen von Reservekanistern oder Motorradtanks auf.

Wird das Zapfventil nicht tief genug in den Tankeinfüllstutzen eingeführt, oder aus baulichen Gründen nicht tief genug einführbar ist, wird verstärkt Umgebungsluft angesaugt, wird auch der Rückführungswirkungsgrad niedriger. Nach dem automatischen Abschalten des Zapfventils wird häufig nachgetankt, wodurch durch die Schaltvorgänge die Effizienz der Gasrückführung beeinträchtigt wird.

Nachteilig ist, daß die Situation der Kohlenwasserstoffemission im Tankstellenbereich trotz der aufwendigen Gaspendelung und-rückführung, sowohl am Einfüllstutzen (Restemission ca. 20 %) wie auch am Entlüftungsmasten unbefriedigend ist, wie diesbezügliche Messungen ergeben haben.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit zugehöriger Einrichtung zu entwickeln, das die oben angeführten Nachteile vermeidet und die Grenze der Gasrückführrate über 105 % ermöglicht. Erfindungsgemäß wird das Ziel dadurch erreicht, daß das im Entlüftungsrohr geführte Gas in einen Gaswäscher, welcher mit Dieselöl, od. dgl. Lösungsmittel durchströmt wird, geführt und in kleine Tröpfchen zerteilt wird, aus welchen Tröpfchen die dampfförmigen Kohlenwasserstoffe vom Dieselöl aufgenommen und das gereinigte Restgas aufsteigen und ausströmen gelassen wird. Durch dieses Verfahren wird eine wesentliche Steigerung des Wirkungsgrades der Gasrückführung erreicht.

Vorteilhaft ist, wenn das für die Reinigung vorgesehene Dieselöl vor dem Eintritt in den Gaswäscher gekühlt wird. Dies dient zur Effizienzsteigerung des Gaswäschers.

Die Einrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens besteht im wesentlichen aus mindestens einer Förderleitung für den Kraftstoff, einem Zapfventil, einem Gasrückführungsschlauch für das Tankgas, einer Gasrückführpumpe, einer Gassammelleitung zur Einbringung des Gases in einen Lagertank und einer Entlüftungsleitung, die sich dadurch auszeichnet, wenn in der Entlüftungsleitung ein Gaswäscher eingeschaltet ist.

Von Vorteil ist, wenn der Gaswäscher als rohr-oder tonnenförmiges Gefäß mit einer Füllung aus kugelförmigen Formkörpern ausgebildet und mit Dieselöl durchströmbar ist, welches Gefäß bodenseitig einen Anschluß für das Abgas und an der Gefäßoberseite einen Austrag für das gereinigte Gas aufweist. Damit wird erreicht, daß das gereinigte Gas selbsttätig aufsteigt und ohne weitere Regeleinrichtungen ins Freie geführt wird.

Vorteilhaft ist auch, wenn die aus Streckmaterial gebildeten Formkörper im Gefäß lose gehäuft angeordnet sind und diese durch Dieselöl gleichmäßig verteilt benetzt sind. Dies ergibt eine gute Kontaktnahme mit dem Dieselöl infolge Vergrößerung der berührenden Oberfläche.

Weiters ist von Vorteil, wenn im Gefäß gegebenenfalls zusätzlich ringförmig ausgebildete Randabweiser an der Innenwandung befestigt sind und die als trichterförmig ausgebildeten Randabweiser zur Bodenseite hin geneigt angeordnet sind. Dadurch wird das Dieselöl auch an den Randschichten in den Kreislauf mit einbezogen.

Auch ist von Vorteil, wenn am Gefäß der Anschluß für das Abgas und der Austrag für das gereinigte Gas sowie die Leitungen für das Dieselöl ein Durchmesserverhältnis von 1 : 10 aufweisen, vorzugsweise für die Gasleitungen je ein Rohrdurchmesser von 2 « und für das Dieselöl der Innendurchmesser der Leitung 4 bis 10 mm beträgt. Damit ist gewährleistet, daß die Zufuhr von Dieselöl für die reinigende Wirkung des Gases genau dosiert ist.

Ferner ist von Vorteil, wenn die Zufuhr von Dieselöl zum Gefäß mittels Leitungen im oberen Bereich der gelagerten Formkörper angeordnet ist, während die Rückführung desselben an der untersten Stelle des Gefäßes erfolgt. Damit wird eine gute Benetzung der Formkörper durch das Dieselöl erreicht und somit ein guter Wirkungsgrad erzielt.

Schließlich ist von Vorteil, wenn an der Innenseite des oberen Bereichs im Gefäß eine Packung ähnlich der Formkörper angeordnet ist, die sich über den gesamten Querschnitt des Gefäßes erstreckt. Hierdurch wird wirksam vermieden, daß Restmengen von Dieselöltröpfchen mit dem gereinigten Gas mitgeführt werden. An der Packungsoberfläche bilden sich diese zu größeren Tropfen aus, die dann herunterfallen und wieder in den Kreislauf des Reinigungsmittels gebracht werden.

Damit ist gewährleistet, daß die Absorption der Kohlenwasserstoffe im Dieselkraftstoff und dessen Rückführung in den Lagertank gegeben ist und sie wieder ihrem ursprünglichen Verwendungszweck-der Verbrennung im Motor eines Kraftfahrzeuges-zugeführt. Eine anlagenaufwendige Wiederaufbereitung anderer möglicher Absorptionsmedien, wie z. B. Aktivkohle, ist nicht notwendig. Die Montage eines Überdruckventils am Lüftungsmasten zur vermeintlichen Reduktion von Emissionen wird überflüssig, dadurch entfällt auch der mögliche Überdruck (ausgenommen eines zusätzlichen Strömungsdruckverlustes durch die Wäschereinheit) im Lagertank. Somit ergibt sich eine wesentliche Verbesserung der Situation für die Fahrer von Tankwagen, die bisher trotz der möglichen Kontrolle des herrschenden Druckzustandes im Lagertank (Druckmanometer) nicht von der Kraftstoffdampfwolke beim Öffnen der Befüllleitungen verschont geblieben sind.

Anhand eines Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 schematische Darstellung einer Betankungsanlage Fig. 2 Darstellung der Ausbildung des Wäschers.

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Betankungsanlage, wie diese im Tankstellenbetrieb zu Anwendung kommt. Ein unterirdischer Lagertank 1 wird von einem Straßentankwagen 2 mit Ottokraftstoff 0 befüllt An der untersten Stelle 3 des Straßentankwagens 2 ist die Abgabe des Kraftstoffes mittels Schlauchanschluß 4 eingerichtet. Über einen Tankschlauch 5 gelangt der Kraftstoff in das Füllrohr 6, das in den Lagertank 1 durch den Füllstutzen 7 geführt ist und tief in den Lagertank 1 ragt zur Vermeidung von Schaumbildung bei der Befüllung notwendig ist. Am Füllstutzen 7 ist noch der Gassammelstutzen 8 befestigt, der mittels Schlauch 9 mit dem oberen Teil 10 des Straßentankwagens 1 verbunden ist.

In weiterer Folge ist eine Zapfsäule 11 angeordnet, die über die Förderleitung 12 beschickt wird und zur Abgabe des Kraftstoffes in Teilmengen am Zapfventil 13 dient. Am Zapfventil 13 ist ein Gasrückführschlauch 14, vorgesehen, welcher das Kohlenwasserstoffgas, das beim Betankungsvorgang frei wird, aufnimmt. Mit Hilfe der Gasrückführpumpe 15 wird das Gas zurückführt und in die Gassammelleitung 16 gebracht. Ober ein Ventil 17 wird die Gasrückführung zwischen Straßentankwagen 1 und Zapfsäule 11 gesteuert.

An der Gassammelleitung 16 ist ein Entlüftungsrohr 18 angeschlossen, das die frei werdenden Kohlenwasserstoffe an die Luft abgibt. An dieser Stelle ist nun der erfindungsgemäße Gaswäscher 80 installiert.

Die Fig. 2 zeigt nun den Aufbau des Gaswäschers 80. Dieser besteht aus einem rohr-oder tonnenförmigen Gefäß 81 und weist bodenseitig einen Anschluß 84 für das Abgas 85 auf. An der Gefäßoberseite ist der Austrag 86 für das gereinigte Gas 87 angeordnet. Das Dieselöl 83 wird über Leitung 89 mittels einer Pumpe 93 in das Gefäß 81 aus einem Vorratstank 90 gepumpt und in solcher Menge abgegeben, daß f3 die Formkörper 82 gut benetzt sind. Der Anschluß am Gefäß 81 ist im oberen Bereich vorgesehen. Unmittelbar vor dem Eintritt kann man vorteilhafterweise das Dieselöl 83 durch Kühler 89a kühlen, um die Effizienz zu steigern. Die Rückführung von Dieselöl 83 erfolgt an der untersten Stelle des Gefäßes 81 und wird über Leitung 92 zum Auffangbehältnis 91 rückgeführt. Das Gefäß 81 ist mit kugelförmigen Formkörpern 82 lose gehäuft, teilweise befüllt. Diese Formkörper 82 bestehen aus Streckmaterial, welches zu kleinen Kugeln oder Zylinder gerollt, hergestellt sind. Gegebenenfalls sind noch im Gefäß 81 ringförmige Randabweiser 88 angeordnet, die an der Innenwandung des Gefäßes 81 befestigt sind. Diese sind trichterförmig ausgebildet, deren gedachte Spitzen zur Bodenseite hin weisen. Der Rohrdurchmesser für den Anschluß 84 und für den Austrag beträgt etwa 2". Die Leitungen 89 für das Dieselöl 83 haben einen Innendurchmesser von 4 bis 10 mm, bzw. ein Durchmesserverhältnis von 1 : 10.

An der Oberseite innerhalb des Gefäßes 81 ist eine Packung 82a vorgesehen, die sich über den gesamten Querschnitt des Gefäßes 81 erstreckt. Diese dient dazu, etwa noch aufsteigende kleine Dieselöltröpfchen abzufangen, die sich zu größeren Tropfen sammeln und wieder zurück zu den Formkörpern 82 fallen.

Durch dieses Verfahren ist es nun möglich, Kohlenwasserstoffemissionen, die beim Betankungsvorgang entweichen, wieder rückgeführt werden. Das Entlüftungsrohr, welches zum Druckausgleich notwendig ist, enthält nun diesen Gaswäscher, wo die Gase gelöst und in den Absorbermediumlagertank zurückgeführt werden.

Als zweckmäßig hat sich die Verwendung von Dieselöl als Reduktionsmittel ergeben, da dies bei Tankstellen vorhanden ist. Andere Lösungsmittel sind auch einsetzbar, aber aus Kostengründen ist die Verwendung begrenzt.

Wesentlich ist, daß der Gaswäscher im Entlüftungsrohr angeordnet werden kann und somit bei vorhandenen Betankungseinrichtungen auf einfache Weise nachrüstbar ist.