CN104981646B - 虚拟气态燃料管道 - Google Patents

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Abstract

多种实施方案提供了在没有使用物理管道下的端到端气态燃料运输方案。虚拟管道***及其方法可以涉及包括压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)和/或吸附天然气(ANG)的气态燃料的运输。示例性管道***可以包括：气体供应站；用于处理来自气体供应站的气态燃料的母站；用于接收和运输气态燃料的移动式运输***；和用于从移动式运输***卸载气态燃料的用户位置。卸载的气态燃料可以进一步被使用或分配。

Description

虚拟气态燃料管道
交叉引用
本申请要求以下优先权权益：2012年8月24日提交的题为“VIRTUAL GASEOUS FUELPIPELINE(虚拟气态燃料管道)”的美国临时申请号61/693,193，2012年12月14日提交的题为“VIRTUAL GASEOUS FUEL PIPELINE(虚拟气态燃料管道)”的美国临时申请号61/737,531，2013年3月15日提交的题为“VIRTUAL GASEOUS FUEL PIPELINE(虚拟气态燃料管道)”的美国临时申请号61/799,229，和2013年3月15日提交的题为“METHODS,MATERIALS,ANDAPPARATUSES ASSOCIATED WITH ADSORBING HYDROCARBON GAS MIXTURES(与吸附烃气体混合物相关的方法、材料和设备)”的美国临时申请号61/787,503；所有上述临时申请的全部内容通过引用以其全部结合在此。
发明背景
1.发明领域
本发明一般地涉及虚拟管道，其用于：在不使用管道的情况下通过在移动式气态燃料模块(mobile gaseous fuel module)中将气态燃料从气态燃料供应源运输至用户来跨接在气态燃料供应源与用户之间的间隙。
2.相关技术描述
气态燃料，如天然气，典型地通过管道运输，尽管存在着在通过已有管道所能供应的范围之外的周期性需要天然气供应的天然气用户。此外，存在着一些区域，其中由于遥远、铺设管道的高成本或者其他因素，天然气服务根本不能经由管道实现。
发明实施方案概述
按照本公开内容的多种实施方案，一种端到端气态燃料运输方案跨接了在气体供应源(例如，井源(wellhead)(气、组合的油气等)、填埋场、供应管道、液体天然气(LNG)容器(容纳器，container)或管道)或其他合成工艺如合成气等等)与供应用户的管道之间的间隙。本公开内容的一个或多个实施方案提供了虚拟管道***及其方法。虚拟管道***包括在不使用物理管道的情况下气态燃料的运输，所述气态燃料包括但不限于压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)和/或吸附天然气(ANG)。
本发明的多种实施方案的这些和其他方面，以及结构体的相关要素的操作方法和功能，和部件的组合，和制造的经济性，将在考虑到参照附图的以下描述和所附权利要求之后变得更加明显，全体附图形成本说明书的一部分，其中在各图中，相似的标号指示相对应的部分。在本发明的一个实施方案中，本文所图示的结构组件按比例尺描绘。然而，应当明确地理解，附图仅是为了图示和描述的目的，并不意在作为本发明界限的定义。此外，应当理解的是，在本文任何一个实施方案中显示或描述的结构特征也可以用于其他实施方案。当在说明书和权利要求中使用时，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”包括复数的指代，除非上下文清楚地另外说明。
本文公开的所有封闭式(例如，在A和B之间)和开放式(大于C)的数值范围明确包括落在或套在这样的范围内的全部范围。例如，公开的1-10的范围被理解为也公开了2-10、1-9、3-9等范围。
附图简述
为了更好地理解本发明的实施方案以及其他目的及其进一步的特征，参照与附图关联使用的以下描述，其中：
图1a是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的示例性虚拟管道***(virtual pipeline system)。
图1b是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的用于通过移动式运输***将气态燃料从母站(mother station)运输至终端用户的示例性虚拟管道***。
图1c是示意图，其显示了按照多种实施方案的用于经由移动式运输***将气态燃料从井源运输至收集站(gather station)的示例性虚拟管道***。
图1d是示意图，其显示了按照多种实施方案的用于经由移动式运输***将气态燃料从管道运输至终端用户的示例性虚拟管道***。
图1e是示意图，其显示了按照多种实施方案的用于经由移动式运输***将气态燃料从火炬气捕获站(火炬气顶站，flare gas cap station)运输至终端用户的示例性虚拟管道***。
图1f是示意图，其显示了根据多种实施方案的并联的分离连接器(易拆式管接头，breakaway connector)。
图2a是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的冷却的装载***。
图2b是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的冷却的装载过程。
图2c是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的母站和将母站与移动式运输***连接的多路连接***(multiple connection system)。
图3a是示意图，其显示了根据一个或多个实施方案的冷却的装载***。
图3b是示意图，其图示了用于图3a的冷却的装载***的控制器的各种输入和输出参数。
图3c和3d图示了根据多种实施方案的冷却的装载***的操作。
图3e是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的具有吸附剂材料和相变材料的示例性容器材料。
图3f-g是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的具有各种各样的喷嘴构造的示例性容器。
图4a-4b是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的示例性移动式运输***。
图4c是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的配置用于多个移动式储存容器的示例性阀***。
图4d是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的用于监测移动式运输***中的气态燃料的示例性***。
图4e是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的拖车制动器/拖车至客户-管道连接联锁设备(interlock)。
图4f是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的拖车连接轮/拖挂装置(hitch)警告装置。
图4g是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的用于含有多个移动式储存容器的移动式运输***的调节***。
图4h是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的具有温度控制组件的示例性移动式运输***。
图4i是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的包括固定式储存容器(固定的储存容器，stationary storage vessel)的示例性虚拟管道***。
图5a-5h是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的示例性卸载过程。
图5i-k是示意图，其显示了根据本教导的一个实施方案的移动式运输***倾斜机构(tilting mechanism)的操作。
图5l-m是示意图，其显示了根据本教导的多种实施方案的移动式运输***的多个特征。
图6a是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的示例性卸载***。
图6b是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的包括后备燃料容器(备份燃料容器，back-up fuel vessel)和双重连接的示例性***。
图6c是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的用于从较低压力的拖车加满(top-off)后备燃料容器的示例性***。
图6d是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的示例性双燃料切换***。
图6e是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的示例性空气混合***。
图6f是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的用于将英热单位(BTU)含量标准化的示例性***。
图6g是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的示例性气态燃料处理设备。
图7a是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的多种示例性卸载加热器***。
图7b是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的与卸载加热器一起使用的示例性控制回路。
图7c-k是示意图，图示了根据本教导的多种备选实施方案的在装载、运输和/或卸载期间的加热和/或冷却容器的方式。
图8a是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的一个示例性子填充站(daughter filling station)。
图8b是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的另一个示例性子填充站。
图9是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的将气态燃料供应至终端用户的示例性方法。
图10是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的示例性压缩机成套设备(compressor package)。
图11是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的示例性装载/卸载站。
图12是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的示例性卸载加热器。
图13是示意图，其显示了按照本教导的多种实施方案的示例性CNG货物容纳***。
图14是示意图，其图示了根据本教导的一个或多个实施方案的用于冷却装载***的优化过程。
图15是作为温度和压力的函数天然气的密度的图。
图16示意性地示出了根据本教导的一个或多个实施方案的反向级联卸载方法(reverse cascade unloading method)。
图17a-d图示了图16的反向级联卸载方法的一个实施方案。.
图18a示意性地图示了用于在母站位置(母站点，mother site)装载移动式运输***的多种方法。
图18b-c图示了用于容器装载循环的压力对时间图，其包括用于允许容器压力下降的再循环时间。
图18d示意性地图示了一种用于在母站位置装载移动式运输***的方法。
图19和20a-b示意性地图示了多种用于使用虚拟管道将压缩气体从一个或多个母站位置分配至一个或多个用户的方法。
发明的示例性实施方案详述
本发明的一个或多个实施方案提供了虚拟管道***。在一个实施方案中，虚拟管道***可以用于在不使用物理管道而使用例如移动式运输***的情况下的端到端气态燃料运输。如本文所使用的，气态燃料包括处于纯气相的燃料以及同时包括气相和液相组分的燃料(例如，混合天然气，其包括气相组分(例如，C5及以下组分如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷)，以及在环境温度和压力下可以为液体的组分(例如，己烷、辛烷等))两者。
在一个或多个实施方案中，端到端气态燃料运输可以包括：气态燃料运输，例如，在气态燃料供应站(例如，供应管道或汇集点、火炬气体捕获站(flare gas capturestation)、产气井等)与终端用户/客户之间的；在气态燃料供应站与气态燃料分配站(例如，用于进一步将气态燃料分配至其他终端用户或另一个气态燃料分配站等)之间的；和/或在井源与收集点(例如，供应管道、LNG设施等)之间的。
图1a描绘了按照本教导的多种实施方案的示例性虚拟管道***100a。示例性虚拟管道***100a可以包括，例如，气态燃料供应站107、母站110、移动式运输***120、和多种用户130a-c等。可以至少使用虚拟管道***100a中的移动式运输***120，将气态燃料，如压缩天然气，从气态燃料供应站107和/或母站110运输至多种用户130a-c。
气态燃料供应站107可以包括，例如，供应管道101、火炬气体捕获站103、填埋场气体收集***、污水处理气体收集***、农业气体收集***(例如，来自牛粪的甲烷)、和/或用于供应气态燃料的其他可能的站。火炬气体捕获站103可以是陆上或海上化石燃料收集场所(例如，陆上钻架、海上石油平台或汇集点)的一部分。通过在如海上石油平台107的位置(站点或场所，site)上设置母站110，可以收集(否则会被浪费地火炬烧掉的)天然气。在与对于保证将供应107连接至用户130的真实气体管道的构建来说过于遥远的气体供应107有关的情况下，连接至这样的气体供应107的母站110的使用是尤其有用的。
母站
如图1a中所示，母站110可以包括压缩机112、储存容器141、冷却装载***114、和/或温度控制组件如热泵或其他主动传热***151。
根据多种实施方案，以显著比用于将气态燃料从储存容器141(和/或管道101)转移至模块120的容器122、142的质量流率更低的质量流率(flow rate)，将气态燃料(或其它一种或多种气态流体)从管道101(或其他气体供应107)经由压缩机112转移至储存容器141。根据多种实施方案，进入容器122、142的质量流率(例如，来自容器141和/或管道101)比管道101至储存容器141的质量流率大至少25％、50％、75％、100％、125％和/或150％。尽管如此，进入容器141的较低的质量流率能够跟得上进入容器122、142的较高的流率，因为进入容器122、142的流是间歇式的，而来自管道101的质量流可以是连续的。
就地储存容器(现场储存容器，on-site storage vessel)141可以发挥多种功能。它可以允许需求的平衡，以通过避免来自不平衡的使用的损失，确保最小的气态燃料购买。如果气体的价格随时间变化，它也可以允许价格套利。它也可以降低压缩机投资费用，因为较小型的、较便宜的压缩机可以经较长的(例如，连续的)时间段逐渐填充就地储存容器141。相反，在没有就地储存容器141的情况下，仅当模块120在就地并且准备好被填充时，压缩机才会运作。在移动式储存容器122、142填充需求是间歇式的情况下，就地储存容器141可以允许使用连续运转以填充储存容器141并对其加压的小型压缩机112，而非仅当填充移动式储存容器122、142时才运转的大型压缩机112。如果就地储存容器141压力高于拖车储存容器122、142压力，并且如果就地储存容积足够高，则可以通过简单地从高压力就地储存141向一个或多个低压力移动式拖车容器122、142排料，来填充拖车储存容器122、142。该技术，例如，减压，也使得能够对在下文中更详细描述的冷却装载过程利用JT冷却。
再参考图1a，在一个或多个实施方案中，当就地储存容器141就绪时，可以从压缩机112、储存容器141或它们的组合填充移动式储存容器(例如，拖车)122、142。这样的***具有附加的优势：在某些情况下，与实践中仅使用从气体供应107到压缩机112到容器122、142的直接连接相比，将会更快地填充移动式储存容器122、142，其原因在于前者为了达到这样的填充速率，需要非常大型和昂贵的压缩机。当同时填充若干个移动式储存容器，这是特别有益的。
以此方式，固定的就地储存容器141可以用于使来自在母站110处填充的容器122、142的需求平顺化。容器141可以处于比待填充的移动式储存容器122、142的最大压力基本上更高的压力。容器141可以同时处在比移动式储存容器122、142基本上更高的压力和基本上更高的体积。根据多种实施方案，在从容器141装载一个或多个容器122、142或模块126之前、期间和/或之后，容器141中的压力为至少1000、1250、1500、2000、2400、3000、3600、3800、4000、4500和/或5000psig，并且低于7000、6000和/或5500psig。根据多种实施方案，将一个或多个容器141保持在这样的高压下，移除由压力升高产生的过量的焓(例如，通过以下方式：使用压缩机112的换热器将热排出至周围环境)。根据多种实施方案，较高的容器141压力又可以提供更高的储存密度，和提供当从容器141装载一个或多个容器122、142时允许相当多的物质流通过膨胀J-T孔/阀的“驱动”力。根据多种实施方案，在高压将气态燃料从容器141装载至容器122、142可以降低由高速度流导致的侵蚀，并且可以降低流体摩擦生热和损耗。
根据多种实施方案，容器141的内部容积为至少1,000、1,500、2,000、2,500和/或3,000加仑(液体体积)，并且可以小于10,0000、7,500、5,000和/或4,000加仑。
容器141可以为足够的尺寸和压力，以在保持压力高于容器122、142的填充压力(例如，3600psi)的同时，将移动式储存容器122、142完全填充至满压力。在一个或多个实施方案中，移动式运输***120的移动式储存容器122、142的填充可以比通过从气体供应107经过压缩机112到容器122、142的直接连接将会达成的完成得基本上更快。
除非另作阐述，所有psi数都是psig(磅/平方英寸，表压)，当处于海平面时，它比psia(磅/平方英寸，绝对)对应量低约14.7psi。在更高的海拔，这一差别当然更小。
从火炬气体捕获站装载气体
图1e是示意图，其显示了按照多种实施方案将气态燃料用于从火炬气体捕获站103e经由移动式运输***120e运输至终端用户(未示于图1e中)的示例性虚拟管道***100e。气态燃料在引入移动式运输***120e之前可以通过压缩机112e压缩。移动式运输***120e(例如，安装在有轮拖车上的容器122、142，可以在有轮车辆如拖车或卡车上移动的模块126的容器)可以停留在火炬气体捕获站103e，直至被压缩气体所填充。
气体连接器和软管
在一个或多个实施方案中，图1a-1f的***100a-e可以具有大型的故障保护116a(见图1f)。
如图1a中所示，图1a-1e的***100a-e可以包括配置在母站110(例如，压缩机112和/或容器141)和移动式运输***120的移动式储存容器122、142之间的连接***116。连接***116可以配置在母站110内部或外部，并且可以包括有利于高体积和/或质量流率的超大软管和连接器。根据多种实施方案，可以消除流路中的瓶颈(例如，3/8英寸ID联接器)，以增强气体流动。
在高填充速率下，在母站110和移动式储存容器122、142之间，跨过连接***116例如多路连接***的压降可能是实质性限制。这些连接116可以包括配件、软管、分离连接器和/或包括NGV喷嘴和/或插座和/或其他高压流体喷嘴和/或插座在内的软管端部配件。为了解决这个，连接***116可以包括多个并联地组合在一起的标准软管或具有低压降的低压配件(例如，液体丙烷气体(“LPG”)配件)与具有较高压降的高压配件的组合。这样的组合的使用可以保证控制***117(其可以集成至下文所讨论的控制器350中)的使用，以当压力升高高于或下降低于低压套件的最大工作压力时在两种套件之间切换。对于给定的质量流率，流速和因此的压降当压力低时处于它们的最大值。因此，使用这样的组合可以利用低压配件的低压降性的益处。换言之，母站110可以包括连接至单个移动式储存容器122、142的多路连接***116。在多路连接***116中，至少一个连接使用具有低压配件的低压降。控制***117可以用于将流动和压力切换至适合于连接的工作压力的连接套件(connectionset)(例如，当容器122、142中的压力低于阈值时，使用低压、低压降连接，且备选地，当压力超过阈值时，使用高压、较高压降连接)。
如图1f中所示，每个分离连接器116a具有给定的将单元分开所需的力。为了避免具有作为所有单个平行的分离连接器116a的所有分开力的总和的瞬间分离力，每个分离连接器116a的“引线”116b可以具有相对于在相同流动管线上平行的一些或全部其他的分离偶联独特的特定长度。这将允许每个分离偶联器116a单独地(或以较小的组)分开。在分离情况下，单个的分离连接器116a将依次分开或“拉开”，这从而将限制施加至流动管线上的总的力。
备选地，代替使用多个并联的分离连接器116a，可以使用具有较大横截流动面积的单一分离连接器。这样的分离优选地被设计为用于在提供高体积流动的同时的低张力分离。根据多种实施方案，分离的流动面积为(a)至少1、1.5、2、3和/或4平方英寸，(b)小于10、7、6、5和/或4平方英寸，(c)在1至10平方英寸之间，或(d)处于这些上限和下限数值的任何组合内的任何范围。根据多种实施方案，所需的分离力在10至10000、5000、4000、3000、2000、1000、500、400、300、200和/或100磅之间。根据多种实施方案，分离力为小于周围的软管/连接器(例如，在软管到分离连接器的压接连接处)的抗拉强度的75、60、50和/或40％，同时仍然高于人们通常会偶然施加的力(例如，至少50、75、100、150和/或200磅)。
图2c是示意图，其显示了母站210，其具有：压缩机212，如恒定运行的压缩机；和固定式储存容器241，其可以与母站210相关联并且位于母站210内部或外部。多路连接***216以用于将母站210与在移动式运输***220中的一个或多个移动式储存容器连接。
图2a是示意图，其显示了将母站210与移动式运输***220连接的冷却装载***214。在多种实施方案中，冷却装载***214可以位于母站210的内部或外部，使得气态燃料可以被冷却并随后填充到移动式运输***220的移动式储存容器中。图2b是示意图，其非常详细地显示了冷却的装载***(cooled loading system)214。具有高温例如比环境温度更高温度的气态燃料可以通过冷却装载***214，并且在流动通过那里以后被冷却，例如具有低于环境温度的温度。
根据多种实施方案，在任何公开的实施方案中的两个组件之间，可以以任何组合使用相同类型的超大型软管和连接器和/或多个平行(并联，parallel)的软管/连接器，以改善通过那些连接(例如，在任何不同的容器122、141、142、143中的两个和多个之间，在一个或多个容器122、142和用户位置(用户站点或用户场所，user site)130之间)的流动。
真实加压连接(Live Pressurized Connections)
涉及高压易燃气体的操作典型地使用必须为通风的(以在连接器之间并且在所有气体在软管中时)的。通常，压差(高压力填充供应对空的拖车)增倍流动端面面积等于非常大的力，其可能无法通过人工手段偶联。此外，存在着在将高压易燃气体与该区域中涉及的高的力偶联方面的安全性忧虑。为了解决这些问题，可以使用自动化的机械动力的连接器，其将允许在满压力操作的同时连接该连接器和插座(接受器，receptacle)。为了将连接器导向插座，可以使用楔形榫头或类似的引导器/路径，以引导在偶然情况下偏离操作者的偶联，并且也降低/最小化在自动***中所需的复杂性和精确度。为了克服大的压差，可以使用若干方法，包括：液压动力；随后排气至空拖车中的小型动力缸中的CNG压力；或在连接器周围的充气气球，其会通过覆盖连接面积并使连接器均衡而减小观察到的有效压差。另一种方法可以是顺序启动，其中阀关闭插座后方的流动，并且使用小型偶联来***气体并使跨过连接器和插座的压力均衡，减少/消除遇到的压差。
根据多种实施方案，高压气体连接可以：(1)迫使任何偶然的脱离远离操作者，(2)包括导向器，其减少为了达成连接的精确连接和小心靠近的需要，(3)包括一个或多个减少连接的偶联之间的表观压力差的装置，(4)使用利用压差作为进行偶联操作的驱动力的偶联器，和/或(5)避免将任何气体排至大气并且取而代之地将它导向空拖车或导向母站进口压力/压缩机抽吸。
移动式运输***(Mobile Transport System)
再参考图1a，移动式运输***120可以包括安装在车辆的有轮框架(wheeledframe)124上的移动式气态燃料模块126，如安装在拖车或卡车上的管阵列。在其中移动式运输***120是拖车的实施方案中，拖车可以选择性地连接至用于在气体供应107/母站110和用户130位置之间的运输的大型柴油牵引车/卡车121(见图4f)。移动式气态燃料模块126可以包括移动式储存容器122，例如，安装在拖车上的容器或气缸。移动式运输***120可以任选地包括辅助移动式储存容器142，和/或当需要时的温度控制组件152如冷却器或加热器。如例如在图7g中所示，移动式运输***120或其一个或多个部分可以包括安装在有轮框架124上并且含有容器122、142的封闭容器(容纳器或货箱，container)730(例如，ISO箱)。容器730可以额外地容纳移动式运输***120的其他组件(例如，温度控制组件452h，如在图4h中图示的)。
在一个或多个实施方案中，管式拖车可以用作移动式气态燃料模块。通常，管式拖车即使不是虚拟管道***的最昂贵的部件，也可能是昂贵的部件，并且可以占例如高于总的投资费用和拖车运输(例如货车运输)成本的50％，并且占虚拟管道运作成本的相当大的部分。出于这一原因，根据一个或多个实施方案，重要的是最大可能程度地利用拖车。政府法规(例如，运输部(DOT))限制了可以在拖车上储存的最大压力(不管温度如何)。因此，可能有利的是，根据一个或多个非限制性实施方案，当运输至用户或客户时将拖车填充至最大许可压力。
如图5l中所示，用于移动式运输***120的控制/连接554可以定位在移动式运输***120的驾驶室后方的驾驶员一侧(例如，在美国是在移动式运输***的左前方)。控制/连接554可以安置(设置，dispose)在可以由驾驶员/用户不使用梯子、台阶或达到头顶高便可访问的高度处。根据多种实施方案，控制/连接554的启动点(例如，连接器端部、阀致动器、按钮等)可以从地面访问，这可以避免使操作者从地平面走上拖车平台或到达拖车平台上方(其造成安全和工效学问题)。根据多种实施方案，控制/连接554的启动点(例如，连接器端部、阀致动器、按钮等)在安置***120的水平地面上方小于8、7、6和/或5英尺。对***120的每一个或其多组容器122、142的手动控制或连接至其可能需要若干相当大长度的软管、在填充/卸载岗的额外时间、以及造成在连接期间和之后的安全风险。单一点界面554可以定位在这样的位置：该位置可以提供更简单和更安全的操作者访问途径，优化物流和拖车定位，并且有利于从驾驶座至连接的直接视线，以在填充和卸载位置110、130两者处精确和安全地停泊拖车，所述拖车是移动式运输***120的一部分或支持移动式运输***120。单一界面554也可以减少操作者围绕拖车124的移动以及所有相关的安全风险，并且也通过使效率最大化来优化物流。
这些控制/连接554可以包括，尤其是，用于向母站110和/或用户位置130的软管接合，等等。例如，控制/连接554可以含有在拖车124(其可以包含一个或多个连接)上的所有气体连接。多个或全部容器122、142和相关的歧管可以连接至如在其他实施方案中描述的这个或这些出口。单一界面554也可以含有一个或多个用于拖车罐头或歧管阀的站上控制的电气连接，用可视的量表或数字显示器显示的关于储存的气体性质(即压力、温度等)的信息，用于对阀进行操作的安全性和/或简便性的操作者按钮，和用于静电保护连接的设备(provision)。含有操作者界面设备554的外壳可以以装备有***件的门为特征，所述***件影响拖车紧急制动器，如在本文其他部分更详细地描述的。
如图5m中所示，拖车124底盘可以从移动式储存模块126、730分离，以利于可能比模块126、730更快磨损的底盘的替换。如图5m中所示，单一集管567连接所有容器122、142或各模块126、730中的容器组，以有利于如上所述的单一操作者界面554。为了增加在各移动式储存拖车124上储存的气体和每单位行进距离运输的气体的容量，如上所述，拖车124可以包括多个模块126、730。根据多种实施方案，用单独的软管或导管连接至每个模块126、730可能是不利的(例如，由于在装载和/或卸载期间用于形成和断开这样的连接所用的成本和/或时间)。而且，在模块126、730之间的间隔可能不足以有利于至各模块126、730的直接连接。分支线路568可以在拖车124的地板下方或通过各模块126、730中的开放空间沿着拖车124的长度行进，具有到各模块126、730的容器122、142的硬管或挠性软管连接。移动式拖车组装体120可以含有用于从各模块126、730的容器122、142至主集管(header)567的各流路的分支线路568，从而便于连接至所有气缸后部的独立的再循环回路集管。单一集管567可以利于如上所述的单一操作者界面554。而且，这样的组装体120设计可以允许模块126、730制造的标准化，以及模块126、730为了维护或资产优化原因的容易的安装或移除。
尽管多种图示的移动式运输***120是有轮的拖车，但在不脱离本发明的范围的情况下可以附加地和/或备选地使用其他类型的移动式运输***120。例如，根据备选实施方案，移动式运输***120可以包含一节或多节轨道车、驳船、船舶等。
移动式储存容器
再参考图1a,示例性虚拟管道***100a利用在移动式运输***120中的移动式储存容器122、142将气态燃料从一个位置(或终端)运输至另一个。移动式储存***120可以采取许多形式，例如，如图4a-4b中所示的。在一个实施方案中，移动式储存***120可以结合至车辆124如有轮的拖车(或独立的卡车)中。因为这种移动式运输***120倾向于是昂贵的，所以根据一个或多个实施方案，有利的是使它们被运输的时间最小化。这包括将它们从装载位置(例如，图1a中的母站110或气态燃料供应站107)和卸载位置(例如，图1a中的用户130a-c)连接和断开的时间。
根据一个或多个实施方案的虚拟管道***100a利用移动式气态燃料模块126如CNG拖车(即，在拖车上的CNG气缸)以可能的最低成本运输气态燃料。为了完成此，根据一个或多个实施方案，可以将拖车利用最大化。在图4a-4b中的拖车设计显示了在气缸和拖车之间的结构连接，在气缸之间的阀和管连接等。
在多种实施方案中，移动式储存容器122、142可以本身包含多个储存容器，例如，多个CNG气缸。DOT法规可能要求组成容器122、142的每一个容器或气缸具有它自身的切断阀，并且在运输期间关闭阀。在一些实施方案中，移动式储存***120可以包括，例如，约4个或更多个单独的CNG气缸122a、142a(见图4a)。在一些实施方案中，移动式储存***120可以包括，例如，约100个或更多个单独的CNG气缸122a、142a(见图4a)。在储存***120内的不同气缸可以具有不同的尺寸、形状、直径或其他参数，并且可以相对于彼此定位以减少或最小化未利用的空间(例如，通过将较小直径气缸放置在较大直径气缸的间隙空间中)。使操作者或驾驶员启动每个阀可能花费相当多的时间并降低拖车的利用率，导致更昂贵的***。在多种实施方案中，使用机构(机械装置，mechanism)以同时启动多个(或全部)组成一个或多个容器122、142的气缸的切断阀。这可能要求使用阀启动***，其中这样的***可以包含联动装置(linkage)、齿轮传动机构或一些其他机构，和/或在每个阀上的电动的、气动的或液压的致动器，并且可以包括线性的(例如，活塞/气缸)和/或转动的(例如，马达)致动器。备选地，可以用允许由单一操作者或由单一启动***同时启动阀的被动机构将两个或更多个阀相互连接。所述机构可以使用杠杆和/或其他提供机械优点以将扭矩增加至同时启动阀所需的程度的***。启动可以是重力辅助的(例如，依赖于人类用户的重量)。这样的机构又可以手动启动或使用如上文所述的那些有动力的启动机构启动。用于启动机构的动力又可以为人力液压泵或其他支持***的形式。例如，图4c是示意图，其显示了包括多个移动式储存容器122、142的示例性阀***400c，该移动式储存容器各自包括多个CNG气缸122a、142a。阀***400c可以提供用于同时关闭或打开所需数量的阀或气缸122a、142a的机构。在多种实施方案中，阀***400c可以用于确保拖车上的不同压力容量气缸不被填充超过它们单个的极限。在多种实施方案中，两个或更多个移动式储存容器122、142如CNG气缸122a、142a可以通过图4c中所示的机械联动装置同时启动，所述机械联动装置可以包括一个或多个4-杆联动装置。阀***400c可以包括与联动装置联系的手动操作的手柄。阀***400c可以包括在两个或更多个阀上的独立的致动器。在一些实施方案中，在给定的移动式储存***120上的容器122、142的全部或基本上全部可以通过单一的相互连接机构启动，该机构本身可以包括多个启动机构。以此方式，移动式储存***120的操作者可以迅速地将移动式储存***流体地连接至一些其他***如装载或卸载***或与它们断开。在其他实施方案中，容器122、142的阀的较小子组结合在一起(例如，容器122、142的各行或各列)。
移动式储存***也可以包括控制***，以控制阀启动***。在其中阀启动***由驱动装置(例如电气的、机械的、气动的或液压的致动器和相关的***和或机构)而非人类操作者驱动的情况下，控制***与启动***的组合可以用作紧急安全装置。例如，这样的控制***可以配置为在紧急情况(例如，探测到火灾、洪水或地震情况)下关闭到基本上全部容器的流体连接。当移动式储存***120用于在没有操作者监督的情况下供应气体时，这可能是特别重要的。在处于移动式储存***下游的事故导致由在移动式储存***气体中所含的燃料进料的火灾的情况(或者可能导致这样的火灾的情况，例如在地震或洪水的情况)下，在移动式储存***120的下游的自动***(例如终端用户火灾探测***)可以向移动式储存***120发送信号，以将燃料气体流体断开。当然，在移动式储存***120没有连接至已许可的装载或卸载装置的情况下，这样的控制***也可以切断流体连接。以此方式，这样的***可以确保阀在运输期间保持关闭，正如DOT法规所要求的，即使在将移动式储存***120运输上路之前操作者(例如牵引车驾驶员)忘记了向阀启动***人工发出信号以将阀启动至关闭位置。例如，这样的***可以配置为防止第三方驾驶员通过连接至未许可的卸载装置偷气，因为控制***所使用的允许启动的信号可以是难于复制的。在另一个实例中，在偶然的“驶离”事件的情况下，安全功能得以证实。如果驾驶员偶然地在没有先将移动式储存***120从装载或卸载***断开的情况下驶离该装载或卸载***，在断开连接(如果有的话)未能在偶然驶离情形下保护其他部件的情形下，自动的启动***可以通过防止燃料气体的释放，而用作附加的***件。
根据多种实施方案，多种单个的储存容器122、142(例如，气缸)可以偶联至模块或舱(货箱，pod)中(例如，其中每个模块或舱可以占据拖车的不同区段、不同的拖车，或者其中这样的模块或舱的不同组合可以结合至给定的拖车上)，这随后允许容易地定制到新的地理区域或应用，而不损害资产的价格，并反映对容量优化的模块途径，以及通过专注于大量的模块单元而以制造中的规模的经济性作为目标。
在多种实施方案中，为了使拖车利用最大化，适宜的是，在选取用于再填充之前，将每个拖车尽可能多地实际排空。拖车的填充状态可以通过获知拖车的温度和压力精确地确定。为了协调这种容器的运输，能够远程地(例如使用无线信号从中央调度中心)监测压力和温度，通常是有帮助的。为了辅助这样的监测，移动式储存容器122、142可以装备有如图4d中所示的用于监测拖车气态燃料含量的监测器和中继***(relay system)400d。例如，***400d可以包括，温度测量/管理装置482，压力测量/管理装置484，和信息发射装置486(例如，使用任何合适的有线或无线连接如WIFI、WIMAX、蜂窝网络、无线数据网络、卫星等的发射器)，以将温度和压力读数分程传递回一个或多个中央调度中心。在图4d中所示的***或装置可以远程地报告移动式储存容器或移动式运输***的位置，它们可以进一步包括位置测量装置488，其可以监测例如GPS信号。
安全联锁/警告***
利用移动式运输***120(例如，用管式拖车装载的卡车)的另一个因素是安全性。当装载或卸载时，这种移动式运输***典型地连接至固定式装载或卸载站。这造成了操作者可能在仍然连接至固定式***时尝试移动移动式储存容器的风险。这有损害设备、使附近人员受伤和/或因为处于困境的设备可能阻断常规的递送服务而造成物流延误的可能性。尽管这样的连接典型地装备有紧急断开连接器，但仍然应当避免这样的事故。能够帮助减少这种驶离事故的发生率的一种特别的装置是当连接至装载或卸载站时用于锁住拖车124或牵引车/卡车上的制动器的***。例如，图4e是示意图，其显示了拖车制动器/拖车-到-客户-管道连接联锁。这种***400e可以包括阀，所述阀在拖车-到-客户或拖车-到-母站/填充站管道连接形成时释放气动压力至***制动(从而锁住牵引车和/或拖车124的制动器)。这种阀可以机械地、电气地、液压地或气动地启动。这种阀可以在到连接配件的访问面板被打开时或者当传感器感测到拖车-到-客户-管道或拖车-到-母站/填充站气体管线连接时启动，并且响应性地锁住制动***或以其他方式防止移动式储存***120移动。这样的连接传感器可以采取任何合适的形式(例如，基于磁力闭合接触的开关，其感测在拖车-到-客户/母站气体连接何时形成；机械开关，其通过形成的管道配件连接激活)。在其他实施方案中，这种阀可以由一些其他信号启动，包括但不限于传感器信号，其中这种传感器可以探测任何可以指示安全性风险的状况，包括但不限于在到移动式储存***的连接***上的机械力、在连接***中的压力、或一些其他信号。
如图4e中所示，联锁***400e也可以将静电放电/接地连接401(见图11)考虑在内，其应当在将容器122、142连接至另一管线(例如，母站110或用户位置130)之前在移动式运输***120和地面之间形成。***400e感测静电放电连接401是否连接。如果***400e感测到静电放电连接401是连接的，则***400e锁住制动器，从而防止对静电放电连接器401的损害，所述损害否则可能在如果在断开静电放电连接器401之前移动移动式储存***120的情况下发生。反之，***400e可以包括在气体管线116中的气体阀，以防止如果静电放电连接401尚未形成的情况下在容器122、142和连接管线(例如，母站110或用户位置130)之间的气体流动。
附加地和/或备选地，联锁***400e可以当传感器554b感测到至控制/连接器554(在图5l中示出并在下文讨论)的访问门554a处于打开时锁住牵引车和/或拖车制动器。根据多种实施方案，访问门554必须打开，以便于到***120的气体和/或电气连接，使得访问门554a位置提供了保证锁住制动器的连接的简单指示。根据多种实施方案，打开访问门554a导致制动器的锁住，直至访问门554a关闭。
联锁***400e可以附加地和/或备选地响应于各种各样的其他感测的情形，锁住***120的(例如拖车124的)制动器和/或所连接的牵引车的制动器。
反之，响应于多种触发标准，联锁***400e可以配置为完成多种工作，例如：
·关闭***120或防止其运行；
·防止访问门554a打开；和/或
·关闭多种安置在容器122、142和通向母位置、用户位置或其他外部位置110的软管/连接之间的连接或阀(例如，容器122、142的单个阀或***范围内的总的切断或快闭(紧急切断，slam-shut)阀)。
触发标准可以是，例如，以下各项中的一种或多种：
·拖车124和/或所连接的牵引车/卡车的制动器松开；
·***120、容器122、142、所连接的牵引车等的移动或振动；
·***120、容器122、142、模块126、730相对于水平的倾斜；
·***120的门或访问面板的打开或关闭；
·容器122、142中或在***120中其他点的气体的预定的上或下压力或温度阈值超过预定的阈值；和/或
·进入或离开容器122、142的流率超过阈值或降至阈值之下。
附加地和/或备选地，当操作者尝试(a)在***120操作性地连接至位置110、130的同时释放牵引车/卡车/拖车制动器时，或(b)在刹车松开时打开门554a或形成***120和位置110、130之间的一个或多个连接时，联锁***400e可以提供警告指示(例如，光、声音等)。
联锁***400e可以包括通过一个或多个有线、机械、气动、液压或无线连接器连接至联锁***400e的处理器/控制器的多种机械、或液压、或气动、或电力或电子传感器或其他传感器中的一个或组合。
联锁***400e可以包括或可以不包括冗余度，并且可以配置为接受来自一个或多个***120或位置110、130传感器的信号，提供取决于条件和构造的监测、诊断、警报或紧急停机。可以包括测试算法，以利于在联锁***400e上的诊断性测试。
联锁***400e可以连续运作，或者可以在每次联锁***400e准备好开始运作时自动激活。
如图4f中所示，即使当这种拖车120没有连接至装载器(见图1a中的107或110)或卸载器(见图1a中的130)时，仍然存在着拖车将变得非故意地从牵引车121断开的风险。这可能在操作者不正确地将牵引车121附接至拖车120时发生。这种错误可以包括高-拖挂(high-hitching)，当在拖车120上的中心销仅部分地接合在牵引车121的拖车连接轮(转向轮，fifth wheel)上，或者不完全地销住拖车连接轮，这将导致当牵引车121驶离时“掉落”拖车120。掉落拖车120可能损害拖车120、损害牵引车121和/或使设备处于困境，导致干扰将来的递送。除了操作者规程之外，可以实施多种安全装置，以减少这种事故的发生。
例如，图4f是示意图，其显示了拖车连接轮连接/拖挂装置警告装置(hitchwarning device)。如所示，装置400f将拖车连接轮与传感器/监测器492连接，以通过指示器494指示驾驶室中的驾驶员，例如，拖车连接轮正确地与拖车120接合，或者当有问题时警告驾驶员。以此方式，在图4e-f中所示的装置可以用于减少由于移动导致的对***120的偶然损害的发生率。该装置可以监测和向驾驶员报告连接(例如，在牵引车121拖车120之间)的配置，并且可以在至拖车的电子和液压连接就绪的同时，当拖车连接轮断开或未完全连接时给出警报(见494)。在多种实施方案中，如果制动器松开而同时容器保持连接至固定式***，该装置可以向驾驶员发送警报。在拖车120连接至装载或卸载***的同时，当装置400e锁住拖车的制动器时，锁定例如通过使用机构(例如通过至容器填充和/或卸载连接的访问面板启动)在制动***中释放气动压力而完成。在多种实施方案中，连接可以防止这种面板处于通常闭合的位置。
根据多种实施方案，当感测的参数偏离优选的范围(“黄色区”)时，***400e可以提供警告(例如，可视的、可听的等)，并且当感测的参数进一步偏离优选的范围并进入不可接受的范围(“红色区”)时，采取积极的行动(例如，关闭***120，关闭切断阀、采取上述讨论的积极行动中的任何一种)。***400e可以指示(可视地和/或可听地)哪个参数已偏离优选的和/或不可接受的范围，并且可以指示感测到的测量(例如，经由其上具有绿色(可接受的)、黄色(优选之外的)和红色的(不可接受的)范围指示的量表)。
如果检测到泄漏、线路不正确地连接、阀不处于它们预期或正确的状态、制动器松开等，***400e可以附加地和/或备选地提供警告(例如，可视的和/或可听的)。
***400e可以包括远程监测/控制***，通过其***400e操作性地连接(例如，通过蜂窝、WIFI和/或其他无线连接)至地理上不同的场所(例如，用于虚拟管道***的中央指挥部)，以将感测到的***400e的状态供应至不同的场所和/或使得不同的场所能够激活***400e的部分。
***400e可以包括记录传感器读数和***400e所采取的行动的数据储存***，用于以后的分析(例如，黑匣子数据)。
***400e可以包括指示操作者***120正处于使用状态的警告(例如，可视的或可听的)，使得***120不应当被移动且制动器不应当被松开。
***400e可以包括冗余***，其设计为即使主***400e无法正确起作用时也可操作。
容器122、142的类型
在多种实施方案中，图1a的移动式气态燃料模块126，包括例如拖车120，可以针对储存容量优化。经由移动式储存容器122、142递送天然气涉及移动式运输***120的投资费用和用于移动***120的货车搬运成本。针对流率和距离，可以较经常地运输小体积***，或者可以较不经常地运输大体积***。当投资费用和运输成本两者已知时，可以计算最优的容器尺寸。然而，对于大客户们，最优的拖车尺寸可能过大而在可用道路***上不被允许。例如，在美国高速公路上的卡车典型地限制到100,000lbs。GVW且有时为80,000lbs.，并且通常在较小的道路上更少。一些国际上的地方允许高得多的重量，如澳大利亚的情况，那里卡车拖车组合可以超过200,000lbs.，或者加拿大，那里B-列车配置允许137,500lbs而无需特别许可。当最优拖车尺寸受限于最大允许车辆重量时，对给定的车辆重量达到最大储存容积可以是有利的。作为实例，CNG拖车可以包括在拖车120上的CNG容器122、142的阵列(例如，CNG气缸122a、142a)，例如，见图4a-4b。这些拖车典型地利用金属(例如，钢、铝等)气缸(“I型”)、复合材料绕裹的(暴露金属头部，气缸的主体被裹在复合材料中)金属气缸(“II型”)或复合材料完全包裹的金属气缸(包括头部在内的全部金属气缸被复合材料所包裹)(“III型”)、不可渗透性复合材料衬里的复合材料包裹的气缸(“IV型”)，其可能出于在永久地被保证用在美国道路上和国际上的过程中，和/或被不可渗透性的树脂浸渍的浸渍型复合材料气缸(“V型”)。在一些情况下，对拖车120的优化可能必须使用已被批准使用的最轻的可用气缸。然而，在其他情况下，最优的拖车120尺寸可以通过降低拖车120成本/储存的体积而获得。按储存的气态燃料/气缸重量(I型)计的最低执行CNG气缸可以具有按美元/储存体积计最低的成本。在一些情况下，可以通过将气缸类型混合而获得最优拖车构造。在这种情况下，各个气缸可以仅填充至它们相应的最大操作压力。这可以通过自动调节阀***或其他手段达成。
多种实施方案因此可以包括使得能够在单一的移动式储存单元122、142中使用多种CNG DOT气缸122a、142a类型的***。***120可以包括在确保工作压力不超过各气缸类型中的最大允许工作压力的同时，在各气缸类型中的递送气态燃料的装置。***120也可以包括压力调节阀的***，其在歧管中的压力超过气缸的最大允许工作压力时阻断在气缸和歧管之间的流体连接，并且在歧管中的压力低于所述气缸的最大允许工作压力时允许这种连接。
容器122、142、422调节器
图4g是示意图，其显示了用于含有多个移动式储存容器422例如气缸的移动式运输***120的调节***400g。如所示，每个容器422可以连接至相应的调节器496。然而，在一些实施方案中，单一的调节器可以连接至在给定的移动式运输装置120中的多个容器122、142、422(例如，一行或一列的容器122、142、422)或甚至全部容器122、142、422。在多种实施方案中，可以按需要单独地监测和/或调节储存容量、容器422中的内容物、容器中的气态燃料的温度和压力。在多种实施方案中，可以冷却气态燃料气缸如CNG气缸，使得可以增加储存容量。在高压力下，甲烷的行为基本上不同于理想气体。当冷却至低于-40℃时，它的密度大大增加。图4h是示意图，其显示了示例性移动式运输***400h。正如所示，***400h可以包括在隔热容器730中的容器422h如CNG气缸的阵列，并且通过可以是冷却器或加热器的温度控制组件452h将所述容器730保持在一定温度。例如，为了增加对在容器730中给定的储存压力而言的储存密度，温度控制组件452h可以是冷却器，以提供冷却的空气并降低容器730中的温度。这种冷却可以以合适的方式完成，包括但不限于主动制冷。在一个实例中，CNG容器可以包装在隔热的外壳(enclosure)中，并且可以被冷却以保持温度。备选地，CNG容器也可以被加热以保持给定的压力。
当在低于环境温度操作容器122、142、422时，典型地将使用被动或主动制冷机构以及隔热材料以避免或减缓温度上升。隔热材料又可以用作强化材料，例如与低传导树脂组合的碳纤维可以同时实现两种功能。
增加材料强度的另一种方法是使用具有更高强度/成本比率的材料，如缆绳，其在典型的应力点加强容器，有效地将应力分布至绳索而不是容器的壳。这些缆绳又可以与隔热包装材料或其他类型的缆绳组合，以完成容器的覆盖。
图4i描绘了虚拟管道***400i，其包括：井源410i形式的气体供应，具有固定式储存容器441的母站，与用户位置430i连接的固定式储存容器442i，和将气体从储存容器441i运输至储存容器442i和/或终端用户侧430i的移动式运输***420i。
用户
再参考图1a，用户130可以包括，例如，卸载***132，计量***134，压力/温度(P/T)调节***136和/或流率控制和监测器，储存容器143，任选的压缩机113和/或任选的温度控制组件如加热器153或冷却器。用户130可以是固定的用户130a或130b(例如工厂)，或分配***130c，其包括，例如，用于图1a中的CNG拖车或车辆160a-c的CNG填充站/子站/中间站。相对于在移动式运输***120中的“移动式”储存容器122、142而言，母站110或用户位置130中的储存容器141、143可以是“固定式”储存容器，尽管所用的储存容器141、143和122、142可以相同或不同。储存容器可以是储存气态燃料的任何装置，并且一般将涉及储存处于压缩或别的方式下的天然气。
应当注意，术语“用户”(例如，见图1a中的130)应用于表示连接至移动式运输***120并从移动式运输***120接收气态燃料的虚拟管道***的用户，并且在用户位置中卸载的气态燃料可以进一步传送至任何数量的地方，包括其他终端用户/客户，如燃烧器和发动机(见图1a中的130a-b)，以及非终端用户目的地(例如，见图1a中的130c)，这包括例如其他虚拟管道、真实管道和/或CNG填充站，以用作在车辆上的主要燃料。作为非限制性实例，用户可以是移动式的，如在CNG用于向可能每过几天便从一个场所移动至另一个场所的油田装置供以燃料的情况下。在这种情况下，作为130b示出的部件也可以安装在便携式构造中如在拖车上。
图1b是示意图，其显示了用于将气态燃料从母站110b通过移动式运输***120b运输至终端用户130的示例性虚拟管道***100b。图1c是示意图，其显示了按照多种实施方案的用于将气态燃料从井源110c经由移动式运输***120c运输至收集站130的示例性虚拟管道***100c。
气体容量
图1d是示意图，其显示了按照多种实施方案将气态燃料从在气态燃料供应站处的管道101经由移动式运输***120d运输至终端用户130的示例性虚拟管道***100d。当如图1d中所示虚拟管道***100d将气态燃料从气态燃料供应管道101运输至用户130时，必须考虑至管道101的连接。如果从管道的流动高于或低于特定范围，则管道连接协议有时适用罚款。如果母站110间歇地填充移动式运输***120d的移动式储存容器122、142(例如定位在拖车上的)，则从管道101的流动可能降至禁止的界限之外，导致增加的气态燃料购买费用。为了避免此问题，母站110可以包括基本上就地(或固定式)储存容器141。这种储存容器141可以处于LNG、CNG、ANG的形式或任何其他实用形式。如果使用CNG，则储存压力可以高于或低于所期望的拖车储存容器122、142压力。
此外，假定高体积效率从冷储存获得，则可以将储存容器(例如，母站储存容器141，移动式储存容器122、142，用户储存容器143等)温度基本上保持在低于周围环境，以在给定的储存容器容积中增加储存的气体的密度，并因此增加储存的气体的量。根据多种实施方案，可以使用制冷或其他冷却装置，以降低储存容器温度。根据多种实施方案，将储存容器温度保持在：低于60、50、40、30、20、10、0和/或-10°F；高于-50和/或-40°F；和/或在60至-40°F之间，在40至-40°F之间，在20至-40°F之间，在0至-40°F之间，和/或在-10至-30°F之间。根据一个或多个实施方案，取决于环境温度，-20°F提供有效的、经济的温度，其原因在于普通钢合金的较低的工作温度。根据多种实施方案，可以使用常规的、大型的商用制冷/温度控制单元。
储存容器141、22、142、143可以使用较高压力、较高体积、吸附剂(下文描述)和/或较低温度的组合，以增加容器141、22、142、143或在多种实施方案中使用的其他一种或多种容器的气体容量。
冷却的气体的使用
为了增强固定式上游储存容器141的成本效率，以及为了均衡***的制冷需求，可以将气体在存储在容器122、141、142、143中的任一个之前或期间冷却。对于相同容积的容器，取决于环境温度和储存温度，所获得的额外的质量储存容量可以为30％或更高。这允许减少占地面积和储存容器投资费用。在此容器141处的储存也可以在高于3,600psig的压力下，使得存在驱动力(压差)以增加向较小的容器/气缸122、142中的流动/转移速率。取决于通常是***中最低额定压力件的连接软管/偶联的规格，此容器141储存压力可以为3,000–77,000psig。
根据一个或多个实施方案，冷却的装载***114将供应的气体压缩，或与压缩***集成，并冷却。冷却的压缩气体随后在低温(例如，在30至-40°F之间)储存在高额定压力容器(例如5,000psig)141中。温度和压力极限可以由可用的工业标准软管所限制。如果使用更高额定压力和更低额定温度的部件，较高的额定压力和较低的温度额定值可以进一步有益于***的操作。
冷却的装载
在下文中参照图3a和3b，描述根据一个或多个实施方案的冷却的装载***114。
当被用于储存和/或运输气体时，移动式储存容器122、142频繁地被填充和排空，从容器122、142内部的低压和低气体质量开始，直至它达到设计压力点。可以使用压缩机112压缩从气体供应107供应的气态燃料如天然气，以提供压缩天然气(CNG)，例如，至移动式储存容器122、142。可以使用在供应管线中在源容器141和被填充的容器122、142之间的阀336、337，以选择性地开始、停止和控制填充。
作为物理效果，气体当其在容器122、142中被压缩(在此情况下，是通过将额外的气体引入容器122、142)时变热。在多种实施方案中，如果使用吸附剂(下文讨论)，则吸附的热也导致气体的进一步加热。对于任何气体和可压缩流体而言，较高的温度转变成较低的密度。
在容器122、142中所得的较高温度导致容器122、142内降低的储存容量。这种不期望的填充不足(under filling)已经以多种方式解决：
a.填充至比对于容器122、142的移动式使用允许的操作压力更高的压力(例如，超过DOT法规的压力)。为了符合政府法规，容器可能必须在保持压力高于对在公共道路上运输来说它们被批准的操作压力的同时，在延长的时期内保持固定。
b.在***到容器122、142之前，经过机械制冷和换热器，将气体冷却。此方法的表现低于其预期，原因在于本发明的发明人的发现：在容器122、142的注入端部和相对端部之间，温度梯度逐渐形成，并且转变成在进口侧的冷的气缸区段和在相对端的热的区段。为了使用冷却的装载产生明显的填充改善，多个公司已经求助于几乎低温制冷(例如，在40°F以下)，这增加了由于所需的特殊材料导致的相当大的成本，以及增加了大的运行费用以运行用于实现这些温度的机械制冷。
c.允许容器122、142保持空转或减慢填充，以使得压缩热能够对流热传递至外部环境。这具有若干不利方面，包括气缸/容器122、142的延长的停留时间，导致空转利用和较高的CAPEX/OPEX支出。这种较高的CAPEX支出源自于对于给定的客户负荷需要更多的移动式储存***，其原因在于这种***需要更多的时间填充，这在一些情况下可能使得需要多个***以在同一时间填充成为必要。此外，当环境温度明显高于气缸额定温度时，填充不足被进一步恶化。
为了增加在容器122、142中储存的气体量，可以使用复合材料强化的气缸(复合材料具有比许多普通金属更高的强度/重量比)。复合材料包裹的气缸的更多使用导致了气缸壁的对流传递速率的降低(复合材料具有比金属低的热传导率)，并且还在较高温度遭受结构上的弱化，导致由于温度升高引起的更低的过度填充压力容许量(与金属相比，复合材料在升高的温度明显弱化)。因此，近年来，气缸的填充不足变得更加普遍。
虚拟管道的经济性很大程度受气缸/容器122、142填充过程的性能的影响。例如，较慢的填充过程：(1)降低了移动式运输***120/移动式气态燃料模块126的利用，因为它们在母填充站110停留更长；(2)如果每个移动式运输***120/移动式气态燃料模块126停留在站110填充更长，可能需要更多数量的容器填充站(包括相关的部件，如计量器、填充软管116、不动产)。每英亩的吞吐量降低，导致需要更大的土地面积以适应更长的填充时间，这对预定的母站110位置的容量设置了限制。
用于对将要***的气体进行预进气冷却(pre-inlet cooling)的机械制冷***是昂贵的，并且由于在气缸内部形成的温度梯度，导致气缸内部平均温度明显高于气缸组的质量额定值，不必然保证完全填充。
也可以考虑运行花费：
i)机械制冷所需的能量；
ii)填充站的额外磨耗和磨损；
iii)额外的驾驶员、卡车和其他运输相关花费；
iv)增加的卡车交通和管理的复杂度，其归因于每单位运输较小的容量；
v)来自容器122、141、142、143的高温循环的磨耗和磨损；和
vi)额外的程序设计和准备，以解决在环境温度、气缸类型和其他运行模式中的变化。
增加的卡车交通也可能对附近的社区产生问题。
作为结果，对于运输/移动应用，有利的是使用较低的储存温度，以达到更高的携带气体密度，其又减少投资花费和与其相关的运行花费。
根据一个或多个实施方案，在图3a和3b中图示的冷却的装载***114可为容器122、142提供更快速、更便宜和/或更完全的填充操作。
冷却的装载***114可以用来将气态燃料预冷至低于环境温度的温度，然后将气态燃料引入至：(1)移动式运输***120(和容器122、142)，以允许气态燃料在回到环境温度之后(即在增加温度之后)达到最大允许压力；或(2)在母站110处的CNG储存容器141。根据多种实施方案，冷却的装载***114可以明显改善在移动式气缸/容纳器/容器122、142中的气体的储存和运输的经济性。
即在引入至移动式运输***120之前，将气态燃料在母站110(例如，在由制冷单元151主动冷却的储存罐141中，和/或经由未冷却的储存罐141，其气体在储存罐141和正在被填充的容器122、142之间的管线内冷却)压缩。气态燃料的预冷却过程可以通过任何合适的方法达成，包括但不限于，焦耳-汤普森(Joule-Thompson)(JT)效应冷却(即，通过从较高压力减压(例如经由可变孔323)导致)，使用外部制冷***和换热器主动制冷(例如，经由制冷***151、152)的主动制冷，将气态燃料通过相变材料床，所述相变材料作为相变的结果吸收热，将气态燃料通过已预冷的热质，和/或这些冷却方法的组合。例如，JT效应冷却机构可以包括可以作为母站110的一部分的压力调节阀323。备选地，如图3a中所示，一个或多个调节阀323可以是被填充的移动式运输***120的一部分。
根据多种实施方案，JT效应冷却用于达成等焓的冷却，因为JT效应冷却可以需要最少的装置(例如，仅阀/孔323(见图3a))，并且很少有或没有涉及达到深低温温度(即，-40°F以下)的额外机械制冷或设备，这对于常规制冷设备来说通常是下限。
JT-效应阀323可以包括可变孔、排放阀(减压阀，letdown valve)、喉状部/孔323(例如，具有安置在其中固定孔洞的板，其可以比可变孔阀或其他组件更轻)，或任何其他合适的用于实现JT冷却的阀。
在容器122、142中高储存压力的使用导致向气缸/容器122、142中较快的填充速率。如图3a中所示，通过将气体注入气缸/容器122、142的前端口330，过程开始。在图示的实施方案中，容器122、142也具有安置在容器122、142的相对纵向端部的后端口331。然而，根据备选的实施方案，在不脱离本发明的范围的情况下，端口330、331可以分别安置在容器122、142的任何间隔开的部分。
根据多种实施方案，由冷却的装载***114所使用的冷却的装载过程通过在不利用再循环(下文讨论)的情况下进行初始填充开始。当从较高压力源填充容器122、142时(例如，容器141至容器122或142)，来自高压力源的压差通过称为“焦耳-汤姆逊(Joule-Thomson)”冷却效应的物理现象产生冷却，在不使用附加的机械制冷的情况下，明显降低入口/新鲜气体的温度(例如，到低于20、10、0、-10、-20、-30、-40、-50、-60、-70、-80、-90和/或-100°F)。这通过使用孔323(见图3a)和/或排放阀324进行。排放阀324提供一些冷却效果，但通常是其非常小的部分。相反，阀324用于控制通过连接116的气体的流动和压力，其对于容器141中的压力可能不是额定的。通过孔323的流动形成了气体的等焓膨胀，因为其在压力上减小，导致温度的减低以保持恒定的焓。
根据多种实施方案，如图3a中所示，J-T效应孔/喉状部323可以安置在进入容器122、142、141、143的入口处或附近，使得完全的J-T减低(例如，温度下降)在用于将气体从源容器141递送至被填充的容器122、142的CNG软管116的下游发生。例如，孔/喉状部323可以安置在歧管处或歧管上，所述歧管构建到包括被填充的容器122、142的移动式气态燃料模块126中。根据多种实施方案，这种孔323的定位在最低耐低温的装置(软管和NGV连接器116)之后造成最严苛的减退(例如，温度下降)。在喉状部/孔323连接的尖端，并且在文丘里混合器334处的较温暖的再循环气体混合进来并将冷却的新鲜气体变热(下文讨论)之前，温度可以低于-100°F。
如果在源容器141和容器122、142之间的压力差保持较大，冷却的装载***114可以在容器122、142的整个填充过程中仅依靠JT冷却。然而，取决于特定的实施方案，如果压力差降至低于特定的阈值，JT冷却可能不足以防止容器122、142温度上升。在预定的点(例如，一旦容器122、142中的压力达到预定压力(例如，高于500、600、700、800、900、1000,1100和/或1200psi的压力)或进入容器122、142的气体升至高于预定温度(例如，-60、-50、-45、-40、-35、-30、-20、-10、0、10和/或20°F))，可以使用机械制冷冷却或可以允许容器122、142中的温度升高。
与如果未使用JT冷却的其他可能相比，冷却的装载***114的制冷和换热器单元可以更小且更有效。此外，通过仅经过循环的一部分工作和仅用于一部分温度下降，机械制冷***的平均所需的功率减少。如下文所解释的，主动机械制冷可以在***中的各种各样的点处进行。
如图3a中所示，储存在冷却的源容器141中的气体本身可以经由主动机械制冷单元151主动冷却，使得注入容器122、142的气体被冷却，即使很少有或没有JT冷却(和/或增加JT冷却)。这种冷却可以在高压(高密度)下以及通过孔323排放之前进行，使得在由制冷机151提供的主动制冷的下游可以利用最大的J-T效应。
根据多种实施方案，冷却的源容器141的主动冷却可以促进容器122、142的更快装载，尤其是如果在源容器141和容器122、142之间的管线内(in-line)的冷却***(例如，J-T冷却***323、主动直插式制冷***152)不足以提供所需的冷却负荷以保持容器122、142的温度低于所需的最大温度。
冷却的源容器141的主动制冷和其内的压缩气体(与在容器122、142的装载期间在源容器141和目的地容器122、142之间的通路中的管线内制冷相反)也可以有利于使用可以连续运行以将冷却的源容器141冷却的较小的冷却***(与仅在装载/填充过程期间运行的管线内冷却***相反)。因此，如上所讨论的，与如果直接将气体从气体供应107装载至容器122、142的情况下的其他可能相比，源容器141的使用可以有利于使用较小的压缩机112和较小的冷却***151。
附加地和/或备选地，可以在容器141和孔323之间在管线内将新鲜气体冷却(例如，经由换热器和主动制冷，如在下文所述的再循环回路中所使用的)。
附加地和/或备选地，如下文所讨论的，具有主动制冷152的再循环换热器可以通过冷却从容器122、142再循环并回到容器122、142的气体，对JT冷却提供补充冷却。
制冷的温度越接近环境，商业制冷装置通常最有效/高效，正如热泵和制冷压缩机的COP(性能系数)和SEER(季节能效等级)所反映的。相比于深低温的或额定在低于-20°F运行的设备，除了较低的运行成本之外，商业制冷设备的成本只是小部分。同样，根据多种实施方案，可以通过使用商业机械制冷和JT效应冷却的组合，优化填充容器141、122、142、143的基本和运行成本和效率。
附加地和/或备选地，如图3a中所示，当：(1)在未冷却的源容器141和被冷却的容器122、142之间的压力梯度降至低于预定阈值，(2)当在容器122、142中的压力升至高于预定阈值时，和/或(3)当注入容器122、142中的气体的温度升至高于预定温度时，冷却的装载***114可以在容器122、142填充期间从使用未冷却的源容器141变为使用冷却的源容器141。可以通过将开/关阀336关闭和开/关阀337打开来完成此切换。
主动制冷单元151可以将冷却的储存容器141保持在较低的温度(例如，低于40、30、20、10、0、-10、-20、-30和/或-40°F，和/或约-40°F和/或高于0、-10、-20、-30和/或-40°F)，使得从冷却的储存容器141供应的冷却的气体冷却正在被填充的容器122、142。根据多种实施方案，将冷却的容器141保持在约15°F。根据多种实施方案，这种容器141运行温度允许使用简单的制冷剂和商业/大量生产的制冷***151，这可以增强在容器141中储存的气体体积，但是也可以允许“缓慢的”制冷和低的安装制冷功率。容器141的高质量量(例如，是安置在其内的气态燃料的质量的5、6、7、8、9、10、12、15和/或20倍以上)导致容器141起到冷源的作用。一个或多个容器141可以安置在隔热的容纳器(例如，冷藏车型容纳器)内，从而减少从周围环境流入容器141中的热。此外，可以将冷却的储存容器141保持在与初始用于填充容器122、142的未冷却的储存容器141相比明显更高的压力下，使得切换还导致更大的JT冷却。在冷却的储存容器和填充容器122、142之间增加的压力梯度也将确保在所述容器之间在进行压力均衡之前有足够的物质流动。根据多种实施方案，将冷却的储存容器141保持在至少1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500和/或6000psig，和/或在1500至6500psi之间，在2000至6000psi之间，在3000至6000psig之间和/或在4000至6000psig之间的压力。根据多种实施方案，将未冷却的容器141保持在约2000psi的压力。根据备选的实施方案，冷却的容器141不主动冷却，但仍然保持在比其他容器141高的压力。较高压力容器141提供了与正在被填充的容器122、142更大的压力梯度，使得与如果在填充过程的这后一个阶段仍然使用未冷却的、较低压力的储存容器141相比，孔323提供更多的JT-冷却。
在填充过程的初始部分，在停留在高于软管和组件的温度下限的同时，母站(例如，容器141)的储存压力比J-T冷却所需的压力高得多。如果主要的J-T冷却温度下降可以在敏感的组件之后进行(例如，通过将孔323定位在低温敏感组件如软管/连接器116的下游)，则可以实施较不耐温的组件并且可能利用改善的J-T效应。
冷却的装载***114可以使用超大型(oversized)软管和连接器116，潜在地使用多个平行的软管/连接器116，以形成较大的横截流动面积，并且将贯穿软管/连接器116的压降最小化，从而将气体供应源(例如，容器141)连接至填充的容器(例如，容器122、142、143)。通过将在这些流动元件中的压力损失最小化，可以在将通过这些组件的平均气体速度最小化的同时达到通过***的所需流率。这导致减少的侵蚀/磨损和相应的维护和操作成本。在一些实施方案中，将使用相同的一套软管并且连接将在冷却的和未冷却的压力容器141之间变化。在其他实施方案中，当连接至较低压力容器141时可能使用大直径软管，并且当连接至较高压力容器141时可能使用较小直径软管。
在冷却的装载期间的循环和/或再循环
气体通常具有低的热传导率，并且比金属和或液体密度低得多。它们的主要的热传递方法是通过对流和小量的传导在气缸/容器141、122、142、143内的气体到气体，。气体又将热传导至气缸/容器141、122、142、143壳，其又通过与外部环境的自然对流实现其大部分的热传递。因此，在气缸/容器141、122、142、143填充过程期间的热传递非常缓慢。
当使用较大容量的容器141、122、142、143时，在周围环境与气缸/容器141、122、142、143之间的缓慢对流热传递进一步恶化，因为更大容量容器141、122、142、143倾向于具有更小的表面积:体积比(由它们的较长、较大的直径尺寸所致)。相对较小的表面积限制了对流热传递。尽管它们有热传递缺点，但为了通过减少用于保持比体积的气缸/容器141、122、142、143的数量的减少以及在特定情况下的材料优化来降低成本，更大容积容器141、122、142、143仍然是有利的。然而，根据多种实施方案，可以改变较大容器141、122、142、143的形状来增加其表面/体积比。附加地和/或备选地，可以将额外的结构(例如，散热片、冷源等)添加至容器141、122、142、143，以改善它们的热传递性能。
在填充期间，在气缸/容器122、142内部的过程和发生了什么并不直观。本发明的发明人发现，将气体在注入气缸/容器122、142之前简单地冷却导致比预期更大的填充不足。本发明的发明人发现，尽管使用了预冷却，这种填充不足是由在填充期间在伸长的气缸/容器122、142中渐形成的大的温度梯度所导致的。尤其是，在远离进口端口330处的气体压缩明显地将已经在容器122、142中的气体加热，并且容器122、142的相对于其宽度的长的纵向长度阻止了气体在容器122、142内的充分循环。作为结果。接近进口端口330的气体变得比在容器122、142的相对一端上的气体更冷得多。可以将向气缸/容器122、142中填充的气体作为一批过程有效地分析，其中离进口最远的那批气体将明显处于比最接近进口的气体更高的温度。本发明的发明人还发现，重力引起的温度梯度形成使得在容器122、142中较温暖的气体上升，且较冷、较致密的气体倾向于下降。作为结果，在涉及水平的、伸长的容器122、142的多种填充情况下，容器的远侧(即，对着通过其注入气体的端部)端的顶部处达到最高的温度。应当注意，此温度梯度现象不是容易通过检查正在被填充的容器122、142的外侧而察觉到的，因为通过容器122、142的材料的快速热传递限制了跨过容器122、142的表面的温度梯度，并且使在容器122、142内的气体的高得多温度梯度不明显。
本发明的一个或多个实施方案以一种或多种方式补偿了容器122、142内由填充引起的温度梯度。
完全通过容器122、142的单一端口330完成的气缸122、142填充导致较热的老气体(由较低压力开始并逐渐增多的气体)的向上和远侧(即，远离进口端口330)分层(层化，stratification)，而较低温、较致密的气体倾向于更低并且更接近较新的气体被***的进口端口330。因为流动倾向于在容器122、142的后部分上分层，出现了水平和垂直的温度分层(温差层，temperature stratification)。在气体的进口端口330附近，有许多湍流，这归因于进入进口的气体的射流，其引起涡流并且有效地将气缸/容器122、142的附近部分混合。如图3f中所示，可以以多种方式改变容器122、142，以增强在容器122、142内的气体的水平和垂直涡流以及循环，这可以导致通过气缸/容器122、142的更长和更高的区段的更均匀的温度。例如，在容器122b、142b中，在容器122b、142b内在进口330处的喷嘴是倾斜和偏离的，这可以引起循环涡旋，其可以导致在容器122b、142b的更长、更高的区段内的更好气体混合。附加地和/或备选地，容器122c、142c包括良好地从进口端口330延伸进入容器122c、142c的长度的喷嘴，以引起在进入容器122c、142c的长度较远处的气体混合。附加地和/或备选地，容器122d、142d包括在容器122d、142d的纵向长度上间隔的多个进口端口330，以降低温度变化。如图3f中所示，这些进口端口330可以位于或接近容器122d、142d的顶部，以更好地冷却倾向于向容器122d、142d的上部积累的较热的气体。附加地和/或备选地，容器122e、142e包括沿着容器122e、142e的内部长度从进口端口330延伸至出口端口331的格栅型管(grated pipe)，以在填充期间将气体更均匀地分配通过容器122e、142e，并减少温度分层。
附加地和/或备选地，可以从两端填充气缸122、142(例如，经由在图3a中所示的端口330和331)以减少气缸122、142中的温度梯度。根据多种实施方案，在从一端(例如，经由端口330)被填充的20英寸直径的气缸122、142的在轴向上的前5英尺内，存在良好的混合。根据一个或多个实施方案，使用在气缸122、142的两端的端口330、331可以良好地适用于减少具有20英寸直径和10英尺长度的气缸122、142内的温度梯度。如在图3a中图示的，端口330、331可以安置在伸长的管状容器122、142的相对水平端部上。备选地，端口330、331可以安置在沿着容器122、142的任何合适位置。例如，如图3g中所示，端口331可以安置在端口330的远侧(即，在容器122f、142f的相反的水平一半上)并且定位在容器122f、142f的顶部处或附近(例如，在容器122f、142f所限定的内部空间的垂直顶部的40、30、20、10和/或5％内)。端口331的这样的上部的、远侧的定位可以有利地定位在否则不存在这种端口331的情况下最高温度将在容器122f、142f内逐渐形成之处或附近。正如所解释的，由于基于重力的温度分层(致密、冷的气体下沉)和进一步来自注入端口330的增加的加热的组合，较热的气体可以积累在远侧的上端口331附近。如上文和下文所解释的，这种端口331可以用于在装载期间将冷却的气体注入容器122f、142f(从而冷却在端口331周围的受热的区域)或者在冷却期间抽走已加热的气体(例如，用于冷却的再循环)。
尽管关于容器122、142一般地描述了多种结构和方法，但应当理解，这些结构和方法(例如，在冷却期间的再循环)同样可适用于其他具体讨论的容器122b-f、142b-f。
附加地和/或备选地，被填充的容器122、142中的温度梯度可以通过经由再循环通路335将热气体从后端口331再循环回到冷的前端口330而减少，以在整个容器122、142中提供更均匀的温度，这导致改善的填充(例如，更接近容器122、142的额定容量的填充)。
如图3a中所示，在填充循环中的一个或多个点处或整个填充循环中，将在气缸/容器122、142的后端(即，接近端口331)上的气体移除并经由使用送风机333和/或文丘里混合器(venturi mixer)334再循环。可以经由制冷***152(例如，具有主动制冷的换热器)从再循环的气体中提取热。随后可以将再循环的气体经由使用文丘里流动喷嘴334***新鲜气体的主进***流中，如图3a中所示。然而，可以在不脱离本发明的范围的情况下使用其他类型的连接(例如，Y形连接器)。为了以更快的速率直接注入至射流中，利用小型压缩助推器也是合理的。
在移动式运输***120上的歧管连接中，可以放置文丘里连接器/混合器334以使得压差和加速的流动速度将引起来自由储存容器122、142的后侧端口331抽取气体的垂直连接管线的流动。来自容器122、142后侧的气体由于引起的文丘里效应而流动，并且穿过小型温度控制组件152(例如，小型换热器或其他温度控制单元152，其是移动式运输***120的一部分，并且布置为将热转储至环境或冷却液)。随后，在文丘里连接器334处，来自容器122、142的后侧的冷却的气体与可能正好在排放后低于-40°F的J-T效应冷却的气体混合。所得的混合气体温度可以高于-40°F，这可能处于材料极限之上，同时在该低温递送的物质有较大的质量体积。
如果文丘里效应不足以驱动从被填充的容器122、142的出口端口331到被填充的容器122、142的进口端口330的气体流动(或如果未使用文丘里混合器334)，则可以使用外部的等容气体送风机333(例如，如根/叶片型)或其他类型的泵，以驱动再循环流动。等容送风机不进行内部压缩。
在其中文丘里效应足以驱动气体流动的一些实施方案中，可以在储存容器122、142本身内部含有文丘里阀334和再循环路径335(没有组件322、338、152和333)，从而消除对至储存容器的第二外部链接的需要。
根据多种实施方案，安置在再循环回路中的阀332可以用于主动打开和关闭再循环。
可以在被填充的容器122、142达到约2,000psig(或其他预定压力)之后，将再循环切断，其原因在于以下事实：在此点处，焓变可能不明显，并且在容器122、142内部的气体的温度典型地不再升高非常多，直至填充循环在3,600psig(或其他预定压力)结束。
在填充循环结束时，当容器122、142达到3,200psig(或其他预定压力)之后，并且为了促进内部的温度的混合/均衡，可以再激活再循环回路，直至填充循环在3,600psig(或其他预定压力)接触。
根据备选的实施方案，再循环仅在被填充的容器122、142中的温度(在特定的点，如预期有更高温度的端口331附近)超过预定值之后才开始。这种对再循环的延时开始可以避免当不需要或不值得再循环时浪费性的再循环能量耗费。
接近填充循环结束，当压力到达3,500psig(或其他预定压力)之后，为了防止过度填充，可以降低填充的速率，使得流量计可以将填充控制至容器122、142容量的>99.5％(或其他预定精度)，允许在容器122、142内部的温度的均衡(混合以及再循环)。
再循环/后部歧管/端口330通过止回阀322与***的其余部分分开，允许仅在气体从气缸/容器122、142向端口331外部排气的方向上流动。反过来，这在气缸/容器122、142达到它们最终目的地(例如，用户侧130)之后通过打开阀338可用于将它们卸载。
冷却的装载优化
优化目标是，在保持罐温度和压力低于极限水平下，得到在最少的时间内最多的进入罐中的气体量。
通过操控气体和罐的热力学特性并理解气体定律，来达到此目标。当气体注入罐中时，罐压力增加且气体温度上升。此热中的一些由罐壁带走并进入环境空气。而且，当在罐的一端注入气体时，流动造成罐中的湍流，并且在气体注入期间在罐的远端达到比近端更高的温度。经过一段时间，在注入停止之后，温度开始稳定并且变得在罐中稍微均匀，并且在延长的时间段之后，稳定为等于环境温度。当罐中的温度较高时，在给定压力下，在罐中所含的质量较低。通过管壁和环境带走热的速率取决于罐构建材料和环境以及环境空气的状态(静止的或流动的)。用冷却的气体开始可以增加可以注入的气体的速率和量，这减少了填充至容器极限的时间。已知在填充期间容器内的温度分布和在远端将热气体带出容器以及冷却和再循环进一步改善能够被填充进入容器的气体的量。这一类型的气体外部冷却比在内部再循环至罐更有效，因为总的热能仍在罐中并且最终必须通过管壁耗散并进入环境。具有这些用于再循环的内部零件、形成漩涡的喷嘴等等的罐的机械构造使得它复杂并且可能是成本所禁止的并且使得容器不标准。不过，这种内部结构仍用于多种实施方案。
对于给定的容器构造和相应的涉及重量以及最大压力和环境条件的监管考虑，可以以变动的组合改变以获得在最少时间内进入容器的最多气体质量的参数主要是气体注入速率和注入气体温度。此外，在一部分填充时间中在注入速率上的改变和同样在一部分填充时间中在冷却温度上的改变，随后最终在再循环持续时间上从没有到贯穿整个填充时间的改变，导致冷进一步的优化。
图14显示了根据多种实施方案在第一步骤中使用的优化过程的流程图，仅考虑主要参数，即注入速率和注入温度。输入(装载条件)是气体注入速率和温度。建立计算流体动力学(CFD)模型，以模拟向气缸中的可压缩的天然气注入。在基础装载条件下，在达到压力限制后，得到一组罐温度和装载时间。如果建模的装载时间比目标大和/或罐温度比目标高，则修改装载条件，以进行下一次迭代CFD建模。重复这一过程，直至装载时间和罐温度两者都处于目标范围内。随后，最终，计算装载质量，以了解在这些条件下达到的最大装载质量。
根据多种实施方案，在第二步骤中，对不同的时间步长，改变注入速率以及冷却的温度。运行CFD模拟，变化这些注入速率和时间步长，其中每个时间研究之前的迭代结果并细调直至气体质量最大化。
根据多种实施方案，作为第三步骤，优化再循环时间，以在温度保持在极限内的情况下，最终获得在最短时间内进入罐中的最多的气体的量。
在卸载的情况下，速率取决于应用。这种情况下，当气体排出时，在罐内压力下降且温度下降。关键的是，该温度下降不会到达低于它可以开始影响容器结构的水平。在气体想要在尽可能短的时间段内卸载的情况下，可以迫使环境或加热的环境空气经过容器，以保持壳温度高于材料规定的最小温度额定值。使用CFD模型将这些情况建模并分析，以形成理解和算法以在多种具体卸载操作期间控制变量。
根据多种实施方案，这些步骤导致容器122、142快速填充至它的标示容量的100％。根据多种实施方案，可以在少于200、150、100、90、80、70、60、50和/或40分钟，和/或多于10、20、30、40和/或50分钟内将容器122、142(例如，II型容器的舱)从空的填充至其标示容量的100％。根据非限制性实例，冷却的装载算法提供了当周围环境为60F时在端口330的-60F的进口流体/气体温度，以90lb/分钟的总流动填充在舱中相互平行的9个单个的容器(气缸)122、142，导致在50分钟内的3600psi的压力和65F的温度。根据多种实施方案，可以在少于200、150、100、90、80、70、60、50、40和/或30分钟，和/或多于10、20、30、40和/或50分钟内，将III型容器122、142从空的填充至它们标示容量的100％。根据多种实施方案，在空的和满的单个容器(例如，单个的气缸)122、142之间的气体质量差为：(a)至少50、100、150、200、250、300和/或400kg，(b)小于3000、2000、1000、900、800、700、600和/或500kg，(c)在50至3000kg之间，和/或(d)在这些值中任意两个之间的任何范围。
根据多种实施方案，取决于所使用的容器122、142的类型，可以调节在进口端口330处的流体的进口温度(例如，对于III型容器，比对于II型容器更低的温度是可能的)。
冷却的装载控制器
如图3b中所示，冷却的装载控制器350控制冷却的装载过程的运行。控制器350可以包括任何合适类型的控制器(模拟或数字电路，在偶联至合适的A/D转换器以处理不同的输入和输出的计算机如个人电脑的处理器上运行的程序，或者合适的工业微型控制器)。
控制器350可以操作性地连接至分别安置在以下各项中和/或感测其中的气体的温度和压力的温度和压力传感器351、352、353、354、355、356中的一些或全部：容器141，软管/连接器116，自文丘里混合器334上游的供应管线，自文丘里混合器334下游的供应管线，容器122、142，和自主动制冷机152下游的再循环回路下游。控制器350也可以操作性连接至在***中的多个点处的流量计。控制器350可以附加地和/或备选地使用用于控制冷却的装载过程的输入的任何其他组合。
冷却的装载控制器350操作性地连接至并控制压缩机112、制冷单元151、152、排放阀324、一个或多个可变孔323、和开/关阀332、336、337、338，以使控制器350能够在冷却的装载过程期间控制填充温度、速度和压力等等。控制器350利用合适的算法，以控制响应于以上讨论的输入的上述输出。例如，控制器350可以确保在***中的多个点的温度不降至低于预定的最小温度(例如，在***中的多个点处暴露至冷却的气体的结构的材料安全极限)。控制器350可以配置为负责温度和压力，以快速地将容器122、142填充至最佳压力，使得当容器122、142回到环境温度条件时容器122、142达到预定压力。
为了控制冷却的装载过程参数，因为温度梯度可能在容器122、142中形成，并且粗略进行向移动式拖车120/移动式储存模块126安装敏感的仪器可能是非常昂贵的，所以根据多种实施方案的冷却的装载***114基于装载站调节，在那里，将在排放(letdown)之前调节质量流率和冷却/温度(这反过来将精细测量设备的材料成本保持在低水平)。算法可以在单一点处控制***114的控制器350的运行，使得容器122、142填充容量将达到改善和/或优化。
冷却的装载方法参数可以取决于环境温度、在前的储存压力和温度、待填充的气缸/容器122、142的容量、和待填充的气缸/容器122、142的材料/规格。此外，可以进一步优化填充算法以根据以下各项进行填充：一组(例如，用户输入)用于填充的时间量、填充的最大速率、或另一有用的参数。根据多种实施方案，这些优化可以不影响管道提名，因为这些***114将算在现场为容器122、142填充供应气体的储存容器141中，并且储存容器141又将由一个或多个母站压缩机112以恒定速率填充。这种在母站处对来自管道连接的流动的控制可以导致源自于避免了管道平衡费用和/或处罚的成本节省。
所有流量计测量可以是温度/压力补偿的质量测量，以确保精确性，并且可以在排放的上游完成，以使通过计量器的速度最小化。
图15图示了天然气的密度如何随温度和压力变化，并且显示了对于给定的压力，通过将气体温度降至低于0°F可以获得显著更高的密度。冷却的装载控制器350可以利用此密度函数来优化填充循环。
图3c和3d图示了根据多种实施方案的冷却的装载控制器350的操作和冷却的装载***114的操作。
尽管冷却的装载***114的多种组件被图示为母站110或移动式运输***120的一部分，但在不脱离本发明的范围的情况下可以备选地安置冷却的装载***114的任何组件。例如，如果期望将结构、设备、以及移动式运输***120的成本最小化，更多的冷却的装载***114组件可以结合至母站110中(例如，孔323、换热器/制冷机152等)。
尽管参照移动式储存容器122、142描述了冷却的装载***114，但冷却的装载***114或其任何组件可以附加地和/或备选地用于填充任何其他类型的储存容器(例如，容器141、143等)。作为非限制性实例，冷却的装载***可以用于填充在CNG车辆上的燃料气体储存容器。
尽管已经将制冷***151、152、153描述为是主动的机械制冷***，但在不脱离本发明范围的情况下，取决于环境的相对温度和被冷却的气体，***151、152和/或153可以附加地或备选地包括被动制冷***151、152、153(例如，经由使用热传导散热片和风扇)。
在多个国家，法规(例如，NFPA规定)陈述了不能将容器122、122、142、143填充至以下程度：当在填充后容器122、122、142、143返回环境条件时，它的稳定压力高于它的对环境温度修正后的额定运行压力。换言之，能够被放入容器122、122、142、143中的气体的最大质量受限于特定的量。而且，在一些国家中，容器不能填充高于其额定运行压力的125％—不管已将多少质量引入了容器。冷却的装载控制器350可以配置为允许容器122、142在冷的环境条件下更快地填充，因为在较冷环境中，不管更高的装载速度，控制器350可以将容器122、142压力保持在125％压力极限下。这种对125％压力极限(或其他过压极限)的报告可以加速装载过程，尤其是在装在期间不使用主动冷却的实施方案中。
有的地区和国家不采用稳定压力规格。在这样的地方，限制可能仅是运行压力。对于这种地方，控制***350可以设计为递送刚好足够的质量，以满足在环境温度(或者在运输期间主动制冷***152可以将容器122、142保持在其下的温度)的峰压力条件。作为附加的特征，此控制***350可以监测对未来环境条件的预报(天气报告)和对客户利用率的预报，并且将这两种预报组合，调节递送的质量，使得不会超出峰压力，即使环境温度在移动式运输***120和容器122、142的使用循环期间上升。
附加的装载方法
如图18a中所示，附加的和/或备选的装载方法可以用于从母站110和/或气体供应107装载移动式运输***120。这些附加的和/或备选的方法可以改善装载效率，减少装载时间，简化装载过程，减少压缩机和/或与装载相关的冷却负荷，或导致其他特征。
例如，在当容器122、142压力低于气体供应107的压力(例如，400至1500psig)时的容器122、142装载循环的起始部分期间，可以直接由气体供应107，例如，通过关闭阀1810、1820，直接装载容器107。当在气体供应107和容器122、142之间的压力差降至低于预定阈值(例如，1200、1000、800、600、500、400、300、200和/或100psi)时，这意味着流动速率已经变慢，可以打开阀1820或1810，以继续从低压力固定式储存容器141a和/或高压力固定式储存容器141b装载。这种从气体供应107的切换可以提前进行，以增加容器122、142的装载速度。
止回阀1830(或选择性地运行的切断阀)防止了当容器122、142、141a、141b压力超过气体供应压力107时从容器122、142、141a、141b返回气体供应107的流动。
在从气体供应107的直接装载停止后，可以随后通过打开阀1820，使用低压力容器141a连续装载容器122、142。也可以打开阀1850，以从两端330、331装载容器122、142。根据多种实施方案，可以将低压力容器保持在低于高压力容器141b的压力的压力。例如，对容器141而言期望的压力是在1000至4000psig之间、在1500至4000psig之间，在1500至2500之间和/或约2000psig。压缩机1840如压缩机113填充容器141a。
因为容器122、142已经部分地从气体供应107填充，并且因为容器141a处于相对低压力，所以在容器141a和容器122、142之间的压力差相对小，这减少了JT冷却，并且可以避免在装载循环早期的在从容器141a至容器122、142的路径中的低温温度。
代替以上讨论的加热的气体从容器122、142的一端331再循环回到另一端330，可以将热气体取而代之地从容器122、142的端部331导向容器141a，例如，通过关闭阀1850、1860、1880，并且使用文丘里泵334或压缩机1840。如果在将加热的气体从容器122、142导向容器141a的同时，将气体从容器141a递送至容器122、142，则与气体从容器141a递送至容器122、142的端部的相反的端部中将加热的气体注入向容器141a可以是有利的。将加热的气体循环进入容器141a而不是回到容器122、142可以减少将容器122、142冷却至想要的温度所需的冷却负荷。容器141a因此可以充当在容器122、142的填充期间吸收一些产生的热的热质。
可以主动冷却容器141a和/或141b，例如，经由主动制冷151(见图3a)，其冷却负荷可以按时间平均，并且可以低于被用来跟上通过装载容器122、142产生的压缩负荷的热的冷却负荷。附加地和/或备选地，可以使用主动制冷冷却在连接图18a和d中图示的任何组件的任何软管/管线中的气体。
根据备选的实施方案，当在容器122、142中的压力高于在容器141a中的压力时，可以打开阀1850并且可以关闭阀1820、1870。作为结果，来自容器122、142的加热的气体直接从端口331通过阀1850流动进入容器141a。此流动能够在从更高压力源(例如，容器141b)填充容器122、142的同时，使得容器141a能够吸收来自容器122、142的热。在容器122、142和容器141a之间的压力差可以导致容器141a的JT冷却，其部分地抵消从容器122、142的端口331流动进入容器141a的加热的气体的增高的温度。
加热的气体从容器122、142到容器141a的循环可以减少用于保持容器122、142温度低于预定阈值同时仍然在预定时间段内完成装载循环所需的总冷却负荷。这种循环可以利于更快的装载时间、更低的与瞬时装载相关的冷却负荷、和/或更小型的冷却组件151、和/或在较高的温度周围环境(例如，当环境温度高于70、80、90和/或100°F时)提供装载循环。
从容器122、142转移至容器141a的加热的气体可以随后用于装载另一容器122、142(例如，在气体已经在容器141a中冷却后)。
附加地和/或备选地，在第二容器122、142的进一步装载之前，从容器122、142排出的加热的气体可以直接进料至空的第二容器122、142。对连接第一和第二容器122、142的软管的主动制冷可以用于将加热的气体在注入到第二容器122、142中之前冷却。
附加地和/或备选地，容器122、142可以填充至高于它的额定运输压力/负荷。随后通过主动或被动冷却使加热的容器122、142冷却。随后，可以将过度加压的容器122、142放气(例如到容器141a中)，直至达到容器的额定压力和/或质量容量，这冷却了容器122、142。如图18b和18c中所示，装载循环可以包括多个温度/压力再循环时间段(有或没有放气)，以使得容器122、142中的温度和压力下降。这种过度压力通过增加与所用的冷源的温度差，增强了热从容器122、142流出。根据多种实施方案，过量气体的放气可以省略，特别是如果容器122、142的后续冷却将在没有放气的情况下使容器122、142回到可接受的温度和压力时。在这样的实施方案中，过度加压的容器122、142可以仍然在容器122、142的额定质量容量内(例如，假设是标准温度)。图18b和c图示了根据多种非限制性实施方案，与过度压力(图18c)相反，相关的再循环时间(例如冷却时间)将容器122、142填充到它的额定压力(图18b)。
如上所讨论的，容器141a可以用于装载容器122、142，直至容器141a压力超过容器122、142压力小于预定阈值(例如，1200、1000、800、600、500、400、300、200和/或100psi)。附加地和/或备选地，容器141a可以用于装载容器122、142，直至从容器141a至容器122、142的质量或体积流率降至低于预定阈值，如通过一个或多个合适的传感器测量的。在满足阈值之后，可以关闭阀1820、185、1870，并且可以打开阀1810(和任选地1880)，使得高压力容器141b用于完成容器122、142的装载至想要的容器122、142的满容量。备选地，在装载循环中，可以将装载***较早地切换至高压力容器141b，以加速装载循环。
附加地和/或备选地，如图18d中所示，来自被装载的容器122、142的加热的气体可以除了容器141a之外并以与之总体相同的方式，再循环至逐渐增高的压力缓冲容器141c、141d。
按顺序使用气体供应107、低压力容器141a、高压力容器141b和/或其他中间容器中的两个或更多个来填充容器122、142，可以以与本文关于反向级联装载所公开的类似方式，提供多种效能。例如，与将天然气从20psig压缩至3,600psig(例如，约0.3kW)相比，将天然气从400压缩至3,600psig需要少得多的能量(例如，约0.06kW)。
连续地运行的压缩机1885如压缩机113可以用于将容器141b保持在想要的压力处或附近(例如，在3000至6000psig之间，在4000至6000psig之间，约5000psig)。
冷却的装载控制器350可以操作性地连接至阀1810、1820、1850、1860、1870、1880、压缩机1840、1885和/或相关的传感器(例如，压力、温度、流率传感器)中的一个或多个，以控制这样的阀1810、1820、1850、1860、1870、1880和压缩机1840、1885，从而自动化地进行上述装载选项中的任何一个或多个。
以上讨论的用于冷却容器122、142和/或其中的气体的选项中的一个或多个可以利于消除主动冷却(例如，制冷151)和/或经由再循环通路335的再循环。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，这些方法中的任何两个以上可以组合，以更快速或更高效地将在被填充的容器122、142中的温度保持至低于预定温度。
在移动式容器122、142的运输期间的主动冷却
如图1a中所示，根据多种实施方案，移动式容器122、142中的气体可以在移动式运输***120的运输期间经由主动制冷冷却，例如，经由温度控制组件152。这样的冷却可以在保持容器122、142压力低于预定阈值(例如，对于容器122、142的额定压力)的同时利于更多的气体质量的运输。
根据多种实施方案，这种容器122、142冷却可以与ANG的使用组合，因为较冷的温度允许增加的在吸附剂材料中更多的天然气的储存。在运输期间的主动制冷将允许移除由日射或温暖的环境温度导致的任何热量增加。
通过冷却容器122、142的外壳，吸附剂材料的温度可以不升高(或具有有限的温度升高)。主动冷却和/或ANG材料可以减少或消除例如当环境温度上升时将天然排气至环境的需要。
如果移动式运输***120是停止的，则制冷***152可以阻止单元排气。
作为故障保护机构，在制冷***152失效的情况下，移动式运输***120的驾驶员可以激活容器122、142的减压，使得它排气至剩余的质量含量在容器122、142质量/温度额定值内。
这种机构的激活可以是手动的，并且在外壳中的意外放电或其他通风不良的地方的情况下，作为备用停机，它可以是通过LEL传感器绕过/切断的。
附加地和/或备选地，如下文讨论的，容器122、142可以在运输期间加热，以利于在用户位置130的容器122、142的更热和/或更快的卸载。根据备选的实施方案，可以将容器122、142在从装载站(例如，母站110)至用户130的运输的第一部分期间冷却，并在运输的第二、在后的部分期间加热。
吸附天然气(ANG)储存和运输
在一个或多个实施方案中，在使用吸附剂材料的情况下，可以增加气态燃料的储存密度，或降低气态燃料的储存压力(在相当的储存密度)。根据多种实施方案，吸附剂可以包括或使用多孔材料、高表面积材料、纳米角(nanohorn)、化学品/氢化物相互作用和/或交联的聚合物/凝胶，以及其他吸附剂。利用包含吸附剂的容器(例如，见图1a中的122、141、142、143)的天然气储存通常称为“吸附天然气”或“ANG”。这种吸附剂材料已被证实在相对适度的压力下储存相当大量的天然气。在一些实施中，包含吸附剂的容器可以在相对低的压力(例如500PSIG)下储存和在高得多的压力(例如3600PSIG)下的CNG容器一样多的天然气。因为较低压力容器可以比相当大小的高压力容器便宜得多，所以基于ANG的储存可以用于在多种应用中降低储存天然气的成本。
吸附剂可以包括任何具有相当大吸附容量的材料，包括但不限于活性炭、金属氧化物框架和/或沸石。一些吸附剂制备成松散的形式，如粉末、颗粒、砂或粒料。这种松散形式可以在制备和操作期间在多孔容纳器中被包含和处理，所述多孔容纳器包括但不限于纺织织物或无纺织物容纳器(例如，袋子)或其他多孔结构体或材料或膜，其将允许容易的处理并且将同时起到过滤任何将成为空气传播的吸附剂的作用，并阻止这种在空气传播的粒子向下游传送至它们可能阻塞或以其他方式损害设备的地方。
吸附剂典型地表现出吸附性能随温度上升而下降的行为。因此，在给定的压力和温度的包含吸附剂的容器(例如，在图1a中的容器122、141、142、143)将比其在更低的温度和相同的压力下储存更少的气态燃料。由于吸附的热，包含吸附剂的容器典型地在填充后变热。在填充的容器回到环境温度后，它的压力将下降。如图3a中所示，为了避免此效应并且对给定的压力和环境温度达成最大储存，可以将气态燃料在引入包含(一种或多种)吸附剂的容器122、141、142、143之前预冷却。利用合适控制，气态燃料可以充分预冷，使得气态燃料的热容量补偿在填充期间通过由吸附热释放的热的全部或部分。在一些情况下，可以通过在一端引入气态燃料并从在容器上的另一点移出气态燃料的一部分，从而使气态燃料流动经过吸附剂，来同时填充和冷却包含ANG的容器122、141、142、143。这可以增强冷却效果，并导致冷却效果在整个冷却容器中更加均匀。移出的气态燃料可以适当地再压缩并重新引入至进口流。也可以将这种再循环的气态燃料主动制冷，以增强冷却效果。
在包含ANG的容器当在用户位置排空时冷却的情况下，也发生相反的过程。当受限于最小运行压力时，这具有降低容器压力和导致容器停止排空的效果。通过结合将热引入回吸附剂中的方法，可以全部或部分地抵消此效果。这可以包括加热管、换热器(被动的或主动的)、或其他方法。在一些情况下，可以类似于上述的冷却再循环，将气态燃料循环通过容器。在一些情况下，可以使用来自周围环境的热将这种再循环的气态燃料被动加热，或在其他情况下使用在再循环回路中的换热器主动加热。这种热可以来自任何来源，包括但不限于直接燃烧器，或由被间接来源加热的辅助工作流体携带的热。这种的直接和间接热来源可以包括来自用户位置的废热。
可以结合用于加热和/或冷却的温度控制组件151(例如，见图1a、3a)，如热泵，来分别在排空或填充容器(例如，见容器122、141、142、143)时引入或移除热。实际上，这种热泵和相关的温度波动可以用于形成填充其他容器的压力。例如，可以通过将两个容器流体地连接，并随后相对于一个容器加热和/或冷却另一个，将气态燃料从包含吸附剂的一个容器转移至另一个包含吸附剂的容器。这具有从较热的容器驱赶气态燃料并形成将把气态燃料驱赶至相对较冷的容器的压力的效果。
抵消吸附的热的方法涉及将一种或多种相变材料结合在与吸附剂材料(或多种材料)的热传播中。这种相变材料倾向于在高于特定温度时吸收热，并且当冷却至低于特定温度是释放热。例如，图3e是示意图，其显示了包含吸附剂材料344和相变材料346的容器材料340。根据一个或多个实施方案，相变材料可以包括重量计的5％的醇。多种技术可以用于避免或最小化在卸载期间的相变材料损失。例如，卸载参数可以设置为在卸载期间确保相变材料(例如，醇)在随着气体被排出之前冷凝。根据多种实施方案，相变发生在接近填充温度。
ANG储存可以保持在环境温度或更低。如果ANG容器保持在适当地低的温度(例如-20℃)，则它们的储存密度可以与CNG相当(rival)，并且在一些情况下可以接近LNG密度。如本文所使用的，术语低温表示低于-20°F的温度。
在一些情况下，可能期望的是，主动地将气态燃料从包含吸附剂的容器泵送至需要较高压力的***的一些其他部分。这通过在卸载循环期间移除比否则会被移除的气体燃料更多的气体燃料，增加了提高包含吸附剂的容器的利用率的效果。可以使用任何能够形成压力差的泵送装置，例如压缩机、送风机、隔膜泵、涡轮泵等。这种泵送可以与上述的加热和/或冷却组合使用。
向填充吸附剂的容器加入热量将增加容器的实际压力(热的吸附剂释放气体而不吸附)，因此导致“吸附压缩”。
在一些虚拟管道***中，压缩天然气(CNG)可以与吸附天然气(ANG)组合。例如，CNG拖车可以将天然气(NG)递送至最终客户，在那里，所述客户利用保持在客户位置的ANG储存罐。这种***允许处于相对高的压力的CNG拖车在不使用压缩机的情况下填充处于相对低的压力的ANG罐。此外，当高压力CNG通过压力控制阀时，它的温度下降，即通过JT冷却效应。因此，从CNG拖车填充ANG罐也能够在不使用一些其他冷却机构的情况下使得天然气预冷却。预期的是，这种混合***可取代传统的液体加燃料模型，如加热油递送和车辆加燃料。
在2013年3月15日提交的题为“METHODS,MATERIALS,AND APPARATUSESASSOCIATED WITH ADSORBING HYDROCARBON GAS MIXTURES(与吸附烃气体混合物相关的方法、材料和设备)”的美国临时申请号61/787,503公开了额外的ANG实施方案，并且将该申请的全部内容以其全部结合在此。在该申请中公开的ANG实施方案和材料也可以与本文所公开的实施方案中的任何一个结合使用(例如，在该临时申请中公开的ANG材料/方法可以与本文公开的容器122、141、142、143中任一个联合使用)。
固定式储存
再参考图1a，如上所述，可以以多种方式作为虚拟管道***的一部分利用固定式储存容器141、143。这种储存可以利用各种各样的气态燃料储存机构，包括但不限于LNG、CNG和ANG。这种储存***允许间歇的填充和卸载要求变得平顺。固定式***还典型地具有基本上更低的成本/储存的体积，因为它们受较少苛刻的监管。此外，固定式***的各自重量与移动式***相比通常不是关键的。最后，与移动式储存***可以实现的相比，固定式储存容器141、143可以结合更多精细的装载和卸载***。这可以允许储存容器141、143从运输车辆例如卡车机械地移动至终端位置。在一些情况下，可以将起重机或其他提升机构结合在车辆上，并且可以在固定位置使用机架或其他容器保持装置。在其他情况下，储存容器141、143可以就地制备。因为重量可能不是问题，所以使用具有适当的不可渗透性的衬里的强化混凝土作为容器141、143以储存气体是可以实用的。这种容纳器将具有大的热质，这可能对于填充/装载和卸载ANG容器是有利的。在一些情况下，这种***对于埋藏的应用或其他地平面下方的应用可以是实用的。
其他储存方法使用移动式运输拖车，当移动式相对于固定式时，在不同的监管下操作(例如，当固定时，与当移动时并且在受管控的道路上相比，更高的允许压力)。例如，ASME法规对于固定式储存可能需要150％安全系数，而DOT法规可能需要250-350％安全系数。移动式容器122、142(例如，沿水平轴定向的)可以垂直地倾斜，以减少在目的地位置所需的空间。因此，移动式容器122、142可以变成固定式容器143，并且在当用作固定式容器143时，在更高的压力运行。
固定式气态燃料储存容器143可以包含吸附剂，并且在使用位置储存在保持机构上。利用包括将容器从车辆移动至保持机构的机构的车辆，将这些固定式气态燃料储存容器143运输至使用位置。固定式气态燃料储存容器可以包括具有气态燃料不可渗透衬里的增强混凝土壳。衬里可以是聚合物材料。衬里可以是金属材料，包括钢合金，或铝合金。固定式气态燃料储存容器143可以被主动冷却或加热，并可以含有CNG、ANG等。
容器122、141、142、143可以优化用于尤其按储存的甲烷/储存容器的$计的储存成本，或优化用于重量而不是体积。
容器如移动式储存容器122、142和就地的储存容器141、143可以包含用于天然气的运输或储存的吸附剂。可以利用上述的“冷却的装载”机构将气态燃料引入至容器。容器可以保持在低于环境条件，以增加储存容量。在多种实施方案中，利用气化的LNG或雾化的LNG，将引入的气态燃料预冷却。可以利用JT效应，将气态燃料在引入至容器之前预冷却。容器可以保持在低于环境条件。容器可以包括相变材料，以抵消吸附热。容器可以用作在母站的就地储存，可以至少部分地装填在位置之间运输，可以是在终端用户位置处的固定式容器，和/或可以从CNG拖车填充的。
多种实施方案还包括具有基于热泵的温度调节***的***，以加热和/或冷却一个容器的全部或部分，例如，在图1a中描绘的***中的容器。使用加热和冷却来经由脱附对吸附的气态燃料加压，以填充另一个容器。容器可以是主要燃料罐，例如，在包含吸附剂的加NG燃料的车辆上(例如，见移动式储存容器122、142)。
多种实施方案还包括具有泵送装置以在卸载循环期间主动将气态燃料从容器122、142泵送的***。可以使用再循环回路，在那里部分气态燃料通过容器。在多种实施方案中，可以主动冷却或加热气态燃料的这种再循环部分。在多种实施方案中，这种加热或冷却可以用温度控制组件151、152、153如热泵***完成。这种加热或冷却利用来自终端用户位置的热源或冷却源，例如，利用废热。在冷却的装载过程期间，可以附加地和/或备选地使用这种泵送装置，以驱动再循环(例如，如在图3a中图示的送风机333或代替送风机333)。
在用户位置的卸载
当例如在图1a中的用户位置130a-c处将气态燃料从移动式运输***120卸载时，可以以符合设定规格的状态递送气态燃料。例如，可以将气态燃料规定为处于特定压力和温度，并且具有特定的化学(例如，BTU)组成。此外，通常期望的是，除了气体的流动之外，还测量这些量。例如，如果气态燃料在卸载站之前为一方所拥有，并且在通过卸载站之后所有权转移给第二方，例如通过在图1a中的计量***134计量这种流动对于开账单和物流规划的目的可以是有用的。
虚拟管道***可以使用在母位置和用户位置的装载/卸载***。图5a-5h是示意图，其显示了安装在移动式气态燃料模块6上的移动式储存容器5的卸载过程。通过使用连接机构4，移动式储存容器5可以从模块6卸载，并到在图5a中所示的在母位置和用户位置处的卸载***上。在此卸载过程期间，连接机构4可以用于提供等高、安全的卸载。根据一个或多个实施方案，不需要叉式升降机。可以在其中模块6的拖车在母站的气体装载或在用户位置的气体卸载期间不与容器5保持在一起的虚拟管道中使用这种***。相反，在气体装载/卸载进入和离开容器5期间，容器5保持安装在拖车上的实施方案中，可以省略这种容器5装载/卸载***。
再参考图1a，卸载***132可以用于多种功能，包括压力/温度调节136，例如使用温度控制组件如加热器153的气态燃料加热，计量***134，和气态燃料组成控制138。在一些情况下，卸载***132也可以包括附加的气态燃料或整体地一些其他燃料的固定式储存容器143。
在一些实施中，计量***134可以用于提供数据，利用所述数据为终端用户开账单。一些实施可以包括计量递送至终端用户的气态燃料的累积量和储存在附接的主要移动式储存***和/或集成的固定式辅助储存***中的净剩余气态燃料两者。在一些实施中，可以通过例如手动记录、自动无线和/或硬连线连接，将计量数据传送至中央设施。在一些实施中，中央设施可以使用计量数据向终端用户发出账单。在其他实施中，计量数据可以用于安排未来的主要燃料的递送。在一些情况下，可以利用软件算法优化递送安排，以将递送旅程最少化和将主要移动式储存***的利用最大化。
在一些实施中，可以在卸载***132中使用压力-温度(“P/T”)调节***136，使得可以在引入至最终客户位置130、630之前，降低在移动式运输***120中的高压力。这种压力调节***132、684可以由一个或多个压力控制阀构建。如果移动式储存***中的气态燃料的压力足够高(例如约3600PSIG或更大)，并且递送的压力足够低(例如，约150PSIG或更低)，气态燃料典型地可以由于焦耳汤普森效应温度降低(“JT冷却”)，并且如果流动相对于压力调节***的热质和热传递特性足够高，气态燃料的温度可以降至低温区内。在这种情况下，根据多种实施方案，可以对所有可能暴露至低温气体的气态燃料操作组件使用额定低温的材料(例如不锈钢)。P/T调节***136、684可以包括压力调节阀，如例如，单一的阀，或多个阀，以达成粗略的和精细的调节控制。压力控制阀可以串联排列，以允许每个阀较小的压降。此外，可以在调节阶段之间引入加热过程(例如，通过加热器152和/或153(见图1a))，以在JT冷却效应之后或之前逐渐再加热气态燃料。对于精确的下游压力控制，多步压力调节也可能是有利的。例如，通过可以在高流动下忍受大压降的第一压力控制阀可以达成大量的压降，但是提供不精确的下游压力控制。随后可以使用第二减压阀降低压力，剩余量保持至设定点。在一些实施中，第二或其他串联的阀将给出优良的压力控制(即，更准确的下游压力控制)，因为第二或其他的阀经历小得多的压降。***可以使用压力和温度阀的组合，以优化在排出循环中的不同点处的加热效率和容量。
当压力必须大大减小(例如，减小约50以上的系数)时，可以使用压力安全阀(“PSV”)。如果主减压机构失效，PSV起到紧急备份的作用。如果下游压力升至高于特定的设置点，PSV打开，并且允许气态燃料行进至紧急排气口，从而保护下游装置不受由暴露至高压力而导致的损害。在一些情况下，这样的排气，即使仅在紧急状况下，也可能是不期望的，因为可燃性气态燃料的排放可能导致不可接受的安全危险(例如，如果附近有点火源)。在这种情况下，可以使用后备“快闭”阀。备选地或附加地，在“快闭”阀或任何形式的将源容器从卸载***隔离的紧急切断的情况下，可以使用容积比卸载***的容积大得多的缓冲罐，作为气体的***地点，该气体将在以后使用。缓冲罐尺寸将适合于***所有适用的气体至大气压力以下，以将***的反压力最小化。
图6a是示意图，其显示了示例性卸载***600a，其包括移动式压缩气态燃料模块626(例如，也参见图1a中的126)，其可以流体地连接至用户的气态燃料供应管线630(例如，也参见图1a中的130)或与其断开。移动式压缩气态燃料模块626(或模块626)可以包括有轮框架624(例如，也参见图1a中的124)，其例如适合于通过可以连接和脱离模块626的机动车辆(例如，卡车，也参见图4f中的车辆121)沿道路推进。
模块626可以包括框架624和牢固地安装在框架下以使框架624能够移动的轮625。框架624的与轮625相对的一端可以由台座627支撑，从而当卡车从模块626断开时以基本上水平的构造支撑框架624。在模块626上设置拖挂装置连接机构629，以使得模块626可松开地连接至例如卡车。在一个实施方案中，模块626是可松开地可连接至牵引车或卡车121的拖车(例如，见图4a)。在一个实施方案中，框架624可以是卡车床(车厢，truck bed)。
模块626可以还包括至少一个(例如，多个)安装至有轮框架624的移动式容器622(例如，也见图1a中的122)。移动式容器622含有压缩气态燃料，其可以根据需要从移动式容器622供应至任何用户(例如，见图1a中的130a-b-c)。
例如，当移动式运输***(例如，见图1a中的***120)，例如，包括安装至或以其他方式偶联至车辆(例如，见图4f中的车辆121)的移动式压缩气态燃料模块626，到达用户的位置时，车辆可以从模块626断开，并且离开在用户位置处的模块626。在一些实施方案中，如果需要，模块626可以流体地并直接地连接至用户的气态燃料供应管线630，以向供应管线630供应气态燃料。在其他实施方案中，模块626可以流体地、间接地连接至用户的气态燃料供应管线630，以向供应管线630供应气态燃料。例如，可以在模块626和用户的气态燃料供应管线630之间，配置一个或多个组件，包括但不限于，压缩机613(例如，见图1a中的压缩机113)、加热器653(例如，见在图1a中的加热器153)、“快闭”阀672、压力调节***684、温度传感器682、压力传感器686(例如，见在图1a中的P/T调节136)和/或计量器634(例如，见在图1a中的计量***134)。例如，快闭阀672可以安放在减压机构的上游。快闭阀672可以利用其中下游压力受到监测的控制***，并且如果下游压力升至高于特定设定点，启动快闭阀并快速截断通过***的流动。以此方式，使下游组件免于暴露至高压气体，并且也没有气态燃料释放至紧急排气口。
可以附加地结合一个或多个附加的安全阀，其中这种阀，或者其控制***，监测***中的流动或操作压力。压力的突然下降可能指示过高下游需求，这多数是泄漏或事故的结果，并且同样引起安全阀截断到***的流动。流动的突然增加也触发阀截断流动，这可以直接用压力/温度补偿测定或简单地用速度测量(直接的或间接的，例如，通过涡流叶轮)来测定。为了保护下游设备，所述阀也可以通过温度下降激活，例如，如果加热器不正常工作或对流率来说不足。
在多种实施方案中，通过使用防火墙，可以将天然气管道和相关组件从任何可能的加热器或其他不直接与天然气接触的设备隔开。对于可商购的设备，包括但不限于对特定OSHA分级评定的加热器、变压器和发电器，例如，I级2类，相对于没有任何这样分级的设备，有着巨大的保费负担。这样的防火墙可以利于在卸载器内的未分级分隔，并且允许成本节约。
在多种实施方案中，对卸载器的控制***可以提供额外的静电安全特征如减压阀，以及优化从移动式容器转移至用户的气体的体积的机会。控制***可以包括基于任何可用的仪表(例如压力、温度、流率)的自动跳闸触发器，或者可用的用于由操作者切断的单元的手动按钮。在卸载器上的控制***可以通过液压、气动、数字或模拟信号与移动式容器上的阀和/或测量仪表通讯。这种通讯将利于在***停机情况下或移动式容器已经完成卸载过程之后的拖车开/关阀的自动运行。这可以特别有利于在运行期间和在将移动式容器作为主气体源切换至用户期间将所需的人与***的相互作用的量最小化。
取决于移动式容器中的压力，控制***也可以通过多个可用通路之一规定气体在卸载器上的路线，使得每条通路设计用于合适的压力并且对于给定的移动式容器压力范围具有最小的压力损失。例如移动式容器压力可以为大约3,600psi至1,800psi、1,800psi至600psi和600psi至150psi。在基于移动式压力范围的顺序，卸载器控制***可以将气体分别引导通过两个额定低温的排放阀和任何这样的热源，随后通过两个非低温排放阀，并最后通过具有一个非低温排放阀的管线。这种瀑布式操作将允许对于每个相应供应压力的最小设备，从而使压力损失最小化，并且使在移动式容器上可用气体的利用最大化。
在多种实施方案中，可以将模块626保持在用户位置，直至用户消费了在容器622中的压缩气态燃料的至少约30重量％，随后可以将该容器从用户的气态燃料供应管线630流体地断开，并从用户位置移走。在实施方案中，当模块626流体地连接至用户的气态燃料供应管线630或从其断开时，模块626可以保持连接到车辆(例如，卡车)，而不是从车辆断开。
再参考图1a，在一些实施中，卸载***132可以包括加热器153，以将气态燃料在递送至终端用户之前加热至想要的温度。这种加热装置可以结合至压力调节***(如果存在的话)的上游或下游。如果在减压之前将气态燃料预热或加热，气态燃料将不会降低至低温，并且可以避免使用低温阀。此外，气态燃料处于更致密状态，允许具有更低压降的更有效的热传递。这种加热机构可以使用任何合适的加热技术或其组合。在下文更详细地描述这种机构。
如图6b中所示，辅助燃料储存***143、643可以用作后备燃料储备，以确保当主要移动式储存***(例如，122、142、626)不可用时的可靠性。也可以使用辅助燃料储存***143、643以在不同的燃料价格之间套利。来自套利的获利可以在燃料购买者和燃料销售者之间分享，或者来自套利的全部获利可以由燃料销售者或燃料购买者持有。储存在辅助气态燃料储存***143、643中的燃料气体可以与空气或惰性气体(例如，氮气)混合，以模拟主燃料的燃料值。辅助储存***143、643可以储存与主要移动式储存***相同的燃料类型。多种实施方案中，辅助储存容器可以周期性地由CNG移动式储存***加满。辅助储存容器可以包含吸附剂。可以日常地使用辅助储存***143、643，以使主要移动式储存装置(例如，122、142、626)在运回压缩站之前完全排空。
如图1a中所示，燃料组成控制138可以用于改变燃料组成。燃料组成控制138可以利用吸附效应，以从主燃料(例如，122、142)中移除CO2或N2，以提高燃料的BTU值。燃料组成控制138可以包括N2的储存罐和了降低燃料BTU值的目的用于将主燃料与N2为混合的共混器。可以使用催化剂，将CO转化为CO2，并因此允许适当的吸附。可以单独或组合地使用其他材料如膜、分子笼和化学反应，以提取特定的分子。可以通过使用“调变的”孔吸附剂，除去C2+和更高值的烃类，所述吸附剂具有能够更好捕捉较大分子的孔径，并且因此获得保持NGL(天然气液体)同时增加被递送的气体的纯度/价值的两项突出效果。在一些情况下，这一利用催化剂、吸附剂、吸收剂和反应物的组合的方法可以导致绕过气体加工厂并从井源气体、填埋场气体或一些其他非管道规格气体产生可观的价值。
在一些实施方案中，结合供应作为对移动式运输***中的主要供应的后备的辅助燃料可以是有利的。此辅助供应可以在主要移动式储存***不能按时到达的情况下(例如，由于事故、设备故障、燃料短缺和其他因素)使用。如果后备燃料与主燃料相同，后备供应可以作为缓冲使用，其允许在新的满的移动式储存***递送前，移动式***完全耗尽。因为这种移动式***(例如II型拖车)可能是非常昂贵的并且固定式***相比起来可能是比较便宜的，使用后备储存可以导致昂贵资产的更高的利用，并且因此导致在整个***中更高的ROI。这种固定式***可以使用任何合适的技术以储存天然气，包括CNG、LNG和ANG技术。
图6b是示意图，其显示了后备燃料容器643和与主拖车120、626以及客户供应管的联系。图6b也显示了双重连接，以允许在接近空的拖车120、626断开之前附接满的拖车120、626，以及用于防止气体从接近满的拖车120、626向接近空的拖车120、626的拖车-到-拖车转移的止回阀。附加地和/或备选地，可以与拖车120、626一起使用压缩机，以与不存在压缩机相比将更多的气体从接近空的拖车120、626泵出。这种压缩机的应用可以减少未使用的气体的浪费性运输回母站。
固定式储存容纳器，例如，在图1a中的容器143或在图6b中的后备燃料容器643，可以周期性地由递送的移动式***120重新填充。在CNG的情况下，这可以通过简单的“加满(top off)”连接完成，其中将大型移动式储存***连接至较小的固定式***，使得当两个结合时，压力保持相对高。当气态燃料停止从移动式***流向固定式***后，在移动式***120中的剩余体积可以重新引向卸载器或卸载***132，用于向终端用户130递送。在其他情况下，可以使用压缩机113，以从移动式***120容器122、142压力泵至更高的固定式***143压力。例如，图6c是示意图，其显示了使用压缩机113以从移动式运输***120的较低压力容器122、142加满后备燃料容器143。当然，固定式储存***143可以包含吸附剂。在这种情况下，处于高压力的基于CNG的移动式储存***120可以在没有压缩的情况下完全“加满”包含吸附剂的固定式***143。
随着从具有3600psig容器122、142的新的移动式运输***120将就地储存143第一次加满，假设在***120和储存143中为相等的容积，容器122、142和就地储存143将平均为处于1800psig。在后续的加满期间，如果***120在用于供应其余的用户位置130之前连接至就地储存143，利用后续连接至新的、满的***120，就地储存143可以最终接近容器122、142的初始压力(例如，3600psig)。
可以利用***120的容器122、142和用户位置130想要的较低压力气体之间的压力差，使用尖塔式气缸(steeple cylinder)将较低压力气体压缩至较高压力(例如，3600psig)，用于注入到固定式储存容器143。尖塔式气缸使得在容器122、142和用户130的供应管线630之间的压力差能够将来自容器122、142的一些气体压缩至更高的压力，用于递送至固定式容器143。以此方式，固定式容器143可以加满至比在***120的容器122、142中存在的压力更高的压力(例如，3600psig)。
如果后备燃料与主燃料不同(例如，丙烷而不是天然气)，则使用后备燃料可以在多种情况下是有利的。例如，可能存在天然气的市场价格暂时高于丙烷的情况。如果人们在这种情况下切换至后备燃料，可以避免购买更昂贵的主燃料，或者可以将已购买的主燃料出售回市场以获利。利用此配置，可以实现多种商业模式。例如，单一的公司可能出价以提供“BTU合同”，其中客户为固定数量的BTU/天和给定的价格/BTU付钱。备选地，客户可以签订合同以购买固定体积的天然气，并且当市场条件有利时，允许他们自己切换至后备燃料并且将指定的天然气出售回市场。在这种状况下，这种市场交易的净利润可以在燃料提供者和燃料购买者之间分享。例如，图6d是示意图，其显示了在主要和后备燃料容器之间切换阀，例如，尤其是对于双燃料***。
在具有都是气态的完全不同的燃料的***中，可以有利的是，将较大密度燃料(例如丙烷)与空气或惰性气体(例如二氧化碳或氮气)混合，以模拟天然气的BTU含量。这种混合器可以在不用终端用户干预的情况下或一些甚至不用终端用户理解的情况下，允许在燃料类型之间的迅速切换。例如，图6e是示意图，其显示了当较高的燃料密度气态燃料(丙烷)用于NG供应管时的气体混合***。
在一些情况下，可以利用卸载***以其他方式改变燃料组成。例如，可以使用吸附剂床，以优先吸附甲烷，从而将氮气和二氧化碳从燃料流分离。这种变压吸附(“PSA”)在工业中是一般实用的，并且典型的材料是分子筛、沸石(其电化学地或静电地作用，以分离和吸附特定的分子如O2或N2)，分子笼等等。也可以使用真空变压吸附(“VSA”)，并且对于其中在PSA过程中典型的加热利用可能最小化的特定情况是优选的。通过保留气体的低BTU或非燃烧组分，PSA/VSA也可以用于提升递送至终端用户的气态燃料的BTU含量。反之，卸载站可以设计为将氮气或其他惰性气体(例如来自固定式储存***的)与气态燃料混合，以降低BTU值。这种燃料调节步骤可以单独实施或者组合实施，以将非均匀的燃料流提升为恒定BTU值燃料流至终端用户。例如，图6f是示意图，其显示了从非均匀的燃料供应将BTU含量标准化的***，其中燃料的BTU含量可以通过使用PSA提升和/或通过加入例如氮气降低。
在一些情况下，终端用户位置可以经过来自在技术上不熟悉设备的个人的检视。因为气态燃料输送设备的外观对某些苛刻的观察者来说可能看起来是危险的，有时保证将卸载***封闭在审美上令人愉悦的外壳中。这种外壳可以设计为类似可能使苛刻的用户更舒适的装置，如汽油泵。例如，图6g是示意图，其显示了类似常规液体燃料泵的容纳器中的气态燃料输送设备。
固定式储存容器的构建
固定式储存容器141、143可以包含任何类型的合适的储存容器。根据多种实施方案，可以将固定式储存容器141、143以未组装的状态运送至位置110、130并就地组装/装配。根据多种这样的实施方案，储存容器141、143包含两块钢板和多根在它们之间延伸的管。管的端部环形地焊接(例如，通过机器人就地焊接器)至所述板，以制备密封的容器，通过穿过所述板钻一个或多个孔，提供对所述容器的进口。如果容器141、143设计为以5000psig压力使用，管可以为多至26英寸直径的无缝挤出管，壁厚1.5英寸。如果最大压力降至3600psig，管可以大至48英寸直径。对于ANG容器，可以使用甚至更大的管(例如，多至96英寸直径)，因为这种容器可以具有较低的运行压力。超出那些直径，作为与所需的额外的钢的交换，体积上的回报可能减小。可以使用有缝管或无缝管。可以通过针对管的容积/质量容量对所需的管的成本进行平衡，来优化管尺寸和类型。
通过将容器141、143未组装地运输至位置110、130，可以以与将它们以组装状态运输所需的相比少的多的空间运输所述容器。因为用于制造容器141、143的材料(例如，钢板和管)通常是在远离位置110、130处制造的(例如，在不同的国家)，运输成本按每/体积基准是高的，这种运输成本可以通过将容器141、143以它们更紧凑的未组装/制造的状态运输至位置110、130而大大降低。未连接的管可以紧密地包装在一起用于运输，而组装的管为了利于将管焊接至板而通常相互分开。在多种实施方案中，成本节约可以是很显著的，因为在某些情形下运输成本可以与容器141、143的材料成本相当。根据多种实施方案，由于在容器141、143的组装的管之间的开放空间，未组装的容器141、143的运输体积比组装的体积小至少30、40、50、60和/或65％。根据多种实施方案，未组装的体积可以比组装的体积小20至90％之间。
为了进一步减少未组装的容器141、143的运输体积，不同尺寸的管(例如，42和46英寸内径管)可以一个套在另一个内。
代替使用板，容器141、143可以包括使用许多段在其间具有U形(或其他形状)弯曲的直管的蛇形蜂窝。在管和弯曲之间的焊接(或其他类型的连接)可以比根据前文讨论的实施方案的在管和板之间使用的对头焊接更容易形成。
卸载加热器
卸载***可以结合许多不同的技术，以抵消JT冷却，例如，通过在图1a、6a和7a-d中描绘的加热器152和/或153。这些可以包括，例如，催化燃烧器、管线内加热器、间接燃烧器、来自其他源的过程热(例如来自终端用户的工艺蒸汽)、市政蒸汽***、太阳能热、和来自其他过程的废热。可以通过使用任何合适的换热器和/或换热机构，来加热气态燃料。
图7a是示意图，其显示了加热器152、153(例如，换热器、锅炉等)可以在压力调节器136的上游或下游加热气体。加热上游气体可以有利地增加气体的最低温度，从而有可能避免在流路中的任何地方的冷冻温度。然而，在压力调节器136的排放的下游放置加热器152、153可以是有用的，因为跨过加热器152、153的换热器的温度梯度在此下游位置更大，所以有更好的热交换速率，这可以有利于更有效的热交换，或者更小、更便宜的换热器的使用。下游热交换也可以有利于丙烷和甲烷的分离，使得能够单独收集丙烷。
在一种实施中，在减压之前，使用辐射地偶联至催化燃烧器的换热器152、153加热气态燃料。在另一种实施中，在换热器152、153内，经由在单独的燃气锅炉中加热并通过换热器循环的工艺流体(例如水)，加热气态燃料。在某些情形下，这种间接燃烧***可以是有利的，因为出于安全性考虑，保持热源(即点火源)远离含有加压的可燃气体的组分(例如天然气)可能是重要的。这种***称为“防***的”，或可燃性风险降低，并且通过多种***如1级2类等和机关如NEMA、NFPA和DOT等评定。
用于加热器152、153的热可以来自任何合适的来源(例如，来自管线内加热器或驱动发动机或在用户位置130的其他低级热的来源的低级废热，在填充位置130产生的热学压缩热，来自由燃料或热机动力(即在气体管线中的膨胀式发电机)提供动力的机载或无支架(off-skid)发电机的电，环境空气温度，太阳辐射和/或燃料燃烧)。
根据多种实施方案，将热储存在热质(例如，水/凝胶/相变材料蜡)中，所述热质可以经过长时间段加热，并且在需要时它的热经由换热器传递至气体和/或容器122、142。根据一个以上实施方案，间接燃烧***的特征是过程流体具有大量的热质以及储槽，所述储槽可以包含在加热回路中，以增加这些热质，从而使得加热组件的尺寸更加接***均加热负荷。也可以使用其他类型的热质。根据一些实施方案，热质的使用可以是有利的，因为在一些情况下，它可以允许间接加热器的尺寸减小至更接***均加热负荷的水平。提供热的另一种方法是使用相变材料(例如石蜡)充当热储存。
加热器152、153可以在大的传热表面上提供低品位热，以实现从热源或热质向待卸载气体更快的热传递。
大的热质可以有利于使用较小的、较便宜的加热器153。热质可以保持在位于用户位置130处的固定储存容器中。备选地，热质可以安装至移动式运输***120并且随着容器122、142在母站110和用户130之间移动。
在温暖的气候下，可以完全舍弃间接加热器，并且可以采用流体回路以从周围环境经由换热器向气体传热。在一些实施中，为了将递送的气态燃料的温度保持在特定的设置点内，可以利用控制***，以控制加热效果。在一些实施中，也可以结合制冷***(例如，热泵)以冷却气体。
图7b是示出了在卸载加热器时使用以确保向客户供应合适温度的气态燃料的控制回路的图。可以在卸载加热***700b中使用压力传感器和/或温度传感器。卸载加热器可以将气态燃料加热至想要的温度范围内。加热方法可以包括但不限于：辐射地偶联的催化燃烧器、具有循环流体回路的热偶联至气态燃料的间接燃烧锅炉、管线加热器和/或空气/气态燃料换热器。
根据多种实施方案，可以将热传递至在容器122、142中的气体，而不是传递至已经离开容器122、142的气体(例如，在压力调节之后的)。在卸载期间加热在容器122、142本身中的气体可以通过增加在容器122、142和用户130之间的相对压力差而有利于更快的卸载时间，同时仍然将下游气体温度维持在高于预定阈值(例如，冷冻温度，或低于软管、配件或其他处理气体的结构体的设计额定值的温度)。较高的压力差增加了可以快速递送和出售的气体的量。增加的压差也可以增加流动速度，促进向高需求用户的递送。增加的温度还可以在气体减压至递送要求的同时帮助避免或减少焦耳-汤普森效应的大小。这种益处会消除或减少在卸载位置的加热成本。
移动式运输***120的温度控制组件152可以结合加热和制冷组件两者(例如，2-向热泵)。根据多种实施方案，温度控制组件152包含热质并且结合至移动式运输***120中。根据多种实施方案，热质可以包括安装在移动式运输***120的有轮框架122上的填充有水的容器。如上文解释的，在冷却的卸载期间，温度控制组件152可以从装载进入容器122、142的气体中提取热，并且将提取的热储存在热质中。如上文解释的，在卸载期间，温度控制组件152可以随后将该热泵送回气体和/或容器122、142中。
温度控制组件152可以单独使用或与在用户位置130处的加热器153组合使用，以向用于卸载的气体和/或容器122、142提供热。
在装载和/或卸载期间控制容器122、142的温度可以减少由容器122、142所经历的温度变化，这可以导致更长的罐寿命。
如图7c中所示，加热器152、153可以包括将热的环境空气吹入移动式运输***120中的容器122、142周围的封闭空间(例如，移动式运输***120的封闭的ISO或拖车箱730)中的风扇720。如图7d中所示，可以向正在被风扇720吹入移动式储存***120的热空气添加直接加热器或换热器735(例如，期循环受热的热质材料如水)。在图7d中所示的实施方案中，风扇720可以将环境空气吹入封闭的空间730，或者备选地，简单地使受热的空气在移动式运输***120中的空间730中循环。
根据备选的实施方案，如图7e中所示，温度控制组件152和/或加热器153可以包括绕裹容器122、142表面的加热丝/带740。在卸载期间，对加热丝740的通电向容器122、142提供热，从而保持容器122、142温度高于预定阈值。
如图7f中所示，可以将含有相变材料的挠性管745绕裹容器122、142。如图7g和7h中所示，可以用这种相变材料750填充移动式储存***120的壳730的中空壁、顶板和或其他部分。备选地，可以将加热的流体(例如，热水)主动通过管道如管745，以将热从加热的流体传递至容器122、142和其内的压缩气体。可以以任何合适的方式加热该流体。加热也可以是间接的。例如，暖散热器可以垫衬在包封一个或多个容器122、142的移动式运输***120或模块126的底部，并且通过对流间接加热在包封的***120或模块126内部的一个或多个容器122、142。
如图7i和7j中所示，可以将具有大表面积的被动冷源散热片755(例如，钢或铝)附接至容器122、142，以改善在卸载期间从周围环境或从移动式储存***120内的加热的空气的热吸收。
根据备选的实施方案，可以在移动式储存***120的外部上使用热吸收涂料，以吸收太阳能。
如图7k中所示，容纳器730可以包括通风***，其包括被由致动器761启动的百叶窗760所覆盖的开口。可以通过在没有人互动下控制致动器761的控制器765，自动地控制可调节的通风***，以增加或减少与周围环境的热传递速率，以便基于即时的天气条件优化运行。优化的益处可以包括但不限于，装载速率和/或容量，卸载速率和/或容量，以及通过减少热循环负荷的容器122、141、142、1433的可靠性。
自动化可以借助于控制器765，其包括机械限位开关，可编程逻辑控制器，或类似的控制方法。控制器765可以包括温度传感器、风速计等，以测量周围天气条件并相应地调节百叶窗760。即时的气体温度和/或预计的程序，即填充或卸载，可以成为向逻辑电路中的输入，并且影响控制器765的控制输出信号。致动器761可以包括：气动或液压动力的一个或多个致动器、控制经由空气压力弹簧-偏压关闭的百叶窗760的电子或气动风扇。这种机构可以安装在主题容纳器730的外壁或内壁或顶板上。所有控制可以在性质方面是不连续的或连续的。
在卸载期间，当环境温度超过容器122、142和其内的气体的温度时，控制器765可以打开百叶窗760，以从环境向气体和容器122、142传递热。反之，在卸载期间，当环境温度低于容器122、142的温度时，控制器765可以关闭百叶窗760，以防止或阻碍热从容器122、142逸出至环境中。
尽管多种以上讨论的***设计为在卸载期间加热气体和/或容器122、142，但它们可以备选地用于在装载期间和/或在运输期间帮助冷却气体。例如，在装载期间和/或运输期间，当环境温度低于容器122、142和其内的气体的温度时，控制器765可以打开百叶窗760，以从气体和容器122、142向环境传递热。反之，在装载和/或运输期间，当环境温度高于容器122、142的温度时，控制器765可以关闭百叶窗760，以防止或阻碍容器122、142和气体被环境加热。
附加地和/或备选地，控制器765可以用于在运输期间加热容器122、142，以利于气体在用户位置130更快、更热的卸载。例如，控制器765和/或移动式运输***120的其他温度控制组件152可以用于在运输期间加热容器122、142中的气体，同时确保压力保持在低于预定阈值(例如，对容器122、142而言的额定压力的125％)。
附加地和/或备选地，控制器765可以利用用于确定何时打开或关闭百叶窗760的其他阈值(例如，绝对容器122、142温度、绝对环境温度等)。
尽管是与移动式运输***120的容纳器730相联系地例示的，但在不脱离本发明的范围的情况下，百叶窗760、致动器761和控制器765可以附加地和/或备选地与保持固定式容器(例如，容器121、143)的固定式容纳器相联系地使用。类似地，在不脱离本发明的范围的情况下，以上讨论的加热器中的任何一种可以备选地与固定式容器121、143一起使用。
根据附加的和/或备选的实施方案，这些加热机构中的任何一种或多种可以组合使用，以改善在卸载期间向容器122、142和气体的热传递。
卸载旁路管线
如上所述，卸载***可以包括若干有利于降低容器122、142中气体压力并且加热气体以向用户130提供可接受的压力和温度气体的组件(例如，加热器153、653，压力和温度调节器136等)。这些组件可以具有固有的通过该组件的压降。根据多种实施方案，通过压降和热负荷，可以确定调节器136的数量和加热器152、153的尺寸。压降和相关的热负荷是移动式储存容器122、142压力的函数，其在卸载过程期间下降。
如图6a中所示，卸载位置130可以具有辅助的旁路管线687，其比主管线(通过压缩机613、加热器653、阀672、压力调节***684、温度传感器682、压力传感器686和计量器634中一个或多个的线路)具有更小的流动阻力，并且可以基于一些在该辅助管线上游例如经由压力/流动/温度传感器689测得的流动参数、压力或温度，而被打开和利用。通过辅助管线687的较低的流动阻力可以通过以下方法中的一种或多种获得：减少调节器、弯管、换热器和其他压力损失元件的数量，更短的换热器，以及将阻力最小化的任何其他手段。经过辅助管线687的降低的压力损失可以允许在较低的进口压力的设计流率，从而使递送的气体或产物的质量最大化。辅助管线687的接合可以利用控制阀(致动阀，actuated valve)688或其他类似的控制机构来达成。这种流动管线687的离散方法学可以通过可编程的逻辑控制器690、机械限位开关或其他控制工具控制，它们可以操作性地连接至传感器689，以确定上游压力、容器122、142和用户位置130之间的压力差、流率、温度和/或其他参数何时适合于使用辅助管线687。
在图6a中图示的实施方案中，辅助管线687完全避开压缩机613、加热器653、阀672和压力调节***684。根据备选的实施方案，在不脱离本发明的范围的情况下，辅助管线687可以仍然通过这些组件中的一个或多个和/或它们的较低压降形式。
卸载控制器
如图6a中所示，卸载控制器694可以操作性地连接至在卸载中涉及的多种组件(例如，压缩机113、613，加热器653、153、152，阀672，压力/温度调节器136、684，燃料组成控制138，一个或多个温度传感器682、689，一个或多个压力传感器686、689，计量器134、634，旁通阀688，卸载***132，储存容器122、142、143)。根据多种实施方案，卸载控制器694自动地实施本文所讨论的卸载活动中的一种或多种，例如：
·实施控制器690的功能中的一种或多种；
·实施联锁***400e的功能中的一种或多种(例如，，当多种测量值偏离优选的或可接受的范围时，紧急停机，锁住制动器，关闭所有拖车阀和/或提供警告或校正行为等)；
·打开和/或关闭用户位置130进口阀；
·排放在***120、卸载***132和/或用户位置130之间延伸的一条或多条软管中的气体体积；
·在视觉上或听觉上警告操作者一条或多条软管对于连接和/或断开是安全的；
·在视觉上或听觉上指示操作者将***120的供应管道连接至用户位置130的供应管线630或从其断开；
·在所有安全性检查无问题地通过后，打开所有启动卸载所需的***120阀；
·在所有安全性检查无问题地通过并且先前的拖车压力满足标准后，打开到用户位置供应管线630的可适用的用户位置130进口阀；
·连续地探询传感器和/或一个或多个安全性探测器，以确保卸载适当地进行，并且在偏离或错误的情况下采取恰当的行动；
·在卸载完成后实施一个或多个预断开程序；
·在卸载完成后关闭所有拖车阀；
·在所有安全性和程序性检查无问题地通过后，打开软管排放气体螺线管，以促进一个或多个软管连接***120至用户位置130的断开；
·在视觉上或听觉上警告操作者将***120连接至用户位置130的软管对于断开是安全的；
·向操作者提供显示，用于检查卸载参数和行为的状态(例如，在***中多个点处的压力、温度和/或瞬时流动的量表或其他指示器，累积至用户130的质量转移))；
·打开/关闭阀672、688、1610、1620；和/或
·操作和/或调节以下各项的运行的操作：压力调节***684、136，一个或多个加热器152、153、653，压缩机113、613，燃料组成控制138。
控制器694可以响应于任何本文所述的输入来实施这些行为中的任何一种或多种，例如：
·在***中的任何点(例如，在一个或多个容器122、142、143中，或向用户供应管线630中的输入)感测的温度、压力和/或流率(例如，如由传感器682、686、689、634、134感测的)；
·操作者激活按钮或其他开关/指示器指示：***120和用户位置130之间的气体连接已经形成或断开；
·操作者激活的紧急切断的激活；
·用户想要的流率、压力、温度等(例如，作为操作者向控制器694中的输入，或基于通过连接的用户130的控制器694的进行的自动识别通过控制器694进行的自动确定)；和/或
·转移至用户130的气体质量或体积(例如，如通过计量器134、634测得的)。
在感测到移动式运输***120正确地连接至用户位置130(例如，气体管线正确连接和/或静电放电连接已经形成)之后，控制器694可以自动地启动卸载。
根据多种实施方案，控制器694可以对不同的用户130差异地驱动卸载过程。例如，如果***120仅仅补充用户130的通常负荷(例如，可以接受***120所能提供的那么多的流动的设施130)，控制器694可以尽可能快地卸载。在这种情况下，在提供尽可能多的流动中，温度控制可以是限制性因素。反之，如果用户的气体用量慢于***120提供气体的能力，递送的气体的压力可以是控制器694在卸载循环期间所使用的控制性因素。备选地，用户130可以定义期望的流率，并且控制器694可以调节卸载循环，以对于所需的流率优化卸载。
可以将控制器694结合至用户位置130、移动式运输***120、用户位置130与***120(每个中的一些组件)的组合、或与用户位置130和***120两者都分开的独立单元。
控制器694(以及本文讨论的任何其他的控制器)可以以任何合适的方式实施，并且可以本身包括一个或多个控制器，所述控制器包括一个或多个处理装置(例如，数字处理器、模拟处理器、设计为用于处理信息的数字电路、设计为用于处理信息的模拟电路、状态机和/或其他用于电子地处理信息的机构)。一个或多个处理装置可以包括响应于电子地储存在电子储存介质上的指令执行本文描述的卸载操作/行为中的一些或全部的一个或多个装置。在一些实施方案中，一个或多个控制器694和/或一个或多个处理装置可以基于来自一个或多个传感器(其是***100的一部分)的输出信号来控制***100的一个或多个组件。一个或多个处理装置可以包括通过为了执行卸载操作/行为中的一种或多种而特别设计的硬件、固件和/或软件配置的一个或多个装置。
子站130c
在多种实施方案中，卸载***/站可以作为“子站”130c使用，用于填充“子”移动式储存***160a-c(见图1a)，例如，CNG车辆。在子站130c中，卸载***可以包括辅助压缩机，以将气态燃料从移动式储存***(例如，120)，如CNG拖车，转移至“子”移动式储存***160，例如，CNG车辆。当CNG拖车120处于比车辆160明显高的压力时，气态燃料可以在没有压缩机下从拖车120流向车辆160。换言之，根据多种实施方案，如果CNG拖车/移动式运输***120足够大和/或处于足够高的压力，省略辅助压缩机。
当气态燃料可以转移至连续渐低压力容器时，这些***称为级联***。然而，如果***120的容器122、142变为充分耗尽，压力可能接近或降至低于CNG车辆的目标压力。在这种情况下，如图8a中所示，“子压缩机”113可以用于将气态燃料从***120泵送至CNG车辆160a或一个或多个中间容器143。
如图8a中所示，这种子压缩机113可以与一个或多个固定式储存容器143组合。假如固定式储存容器143有足够的尺寸和足够高的压力，可以在没有任何进一步压缩的情况下直接从这种容器143对CNG车辆160a-c加燃料，即，以级联的构造。此外，可以将这种储存143保持在比CNG车辆160a-c的目标压力明显更高的压力，使得可以对CNG车辆160a-c相对快速地加燃料，因为大的压力差将驱使从储存容器143向CNG车辆的大量流动。一个或多个辅助容器143的另一个优点是，可以针对在一定时间内平均分配负荷，而不是针对用于短填充时间必需的瞬时填充速率，设置子压缩机113的尺寸(或尺寸化，size)。瞬时填充速率可以是对于单一车辆160而言的速率，或者可以是对于多个车辆160所预期的速率。对于设计用于填充私人个体车辆160和/或商用车辆160的气站型子站130c来说，子站130c可能经历两个高峰使用时间：一个在早晨且一个在下午。根据多种实施方案，通过将在变动周期(例如，天、周等)的过程中的压缩平均至子站130c的一个或多个储存容器143中并且通过适当地设置一个或多个容器143的尺寸，可以使用较小型的压缩机113。
子压缩机113可以很大程度上连续地运行，以将固定式容器143保持在峰值压力。较小型的压缩机143通常比较便宜，并且在一些情况下，在压缩设备上节省的金钱将大于辅助储存的花费。此外，操作较小型的压缩机143可以直接转变成操作费用优势和/或允许在冗余下使用多个小型单元。
如果压缩机113在这种高峰填充时间期间必须跟上填充负荷，可以使用大得多的压缩机(例如，300hp以上，其对于常规级联压缩机而言可以花费$250,000至$750,000或更多)。然而，通过使用一个或多个容器143和较小型的连续运行的压缩机113，压缩机113可以较小(例如，30hp压缩机，其花费少于$100,000，或甚至少于$50,000)。
通过在高峰时间向子站130c提供新的、满的移动式运输***120以进一步满足高峰负荷，子站130c也可以补偿高峰需求。新的***120向站130c提供更多的气体供应和更大的压力，从而减少从站130c的其他部分如压缩机113所需的速率。
压缩机113也可以比较便宜，因为下文所述，根据多种实施方案，背驮式串联压缩机仅仅在级联***中相邻压力水平之间进行压缩。作为结果，根据一个或多个实施方案，压缩机113不经历可能迫使更昂贵的压缩机成为必要的高压力差的类型。
根据多种实施方案，子压缩机113可以包括与在2013年3月1日提交的题为“COMPRESSOR WITH LIQUID INJECTION COOLING(具有液体注入冷却的压缩机)”的美国申请序列号13/782,845中所述的任何压缩机类似或相同的压缩机，所述申请的全部内容通过引用结合在此。
子站130c储存罐143可以被加热，以允许或增强向车辆160a-c中的直接排放(以补偿J-T效应)，或利用换热器153从环境或其他热源吸收热。
在多种实施方案中，除了储存，子压缩机113的成本也可以进一步通过利用具有称为背驮式串联压缩机113的级联填充方法减少。在背驮式串联压缩机中，使用双重作用活塞。在活塞的一侧，将流动安排为从第一容器143泵至第二容器143。在活塞的相反侧，将流动安排为从第二容器143泵至第三容器143。通过将这些容器143之间的压力差保持在低于规定的极限，可以限制在活塞上的净杆负荷，并且因此也可以限制压缩机113的整体规模和成本，即使仓室压力可能增长到比较高。为了达到更高的压力，一旦第三容器143达到一定的压力，可以重新安排(rearrange)活塞的仓室，以分别从第二容器143泵至第三容器1433和从第三容器1433泵至第四容器143。这种切换，称为级联压缩，可以重复用于任意数量的容器143。在子站130c概念中，最终的容器143可以是较大的储槽，从其中对CNG车辆160a-c加燃料。根据多种实施方案，最终的容器可以处于在2500至7000之间、在3500至6000之间，在4000至6000之间，在4500至5500之间和/或约5000psig的压力。较小型的子压缩机113可以逐渐填充越来越高压力容器143，直至泵送至最终的容器143，在该点它可以再次开始循环，并且利用启动的阀(在一些情况下用单一的杆/操作机构启动)的***重新配置(reconfigure)流体，以继续对级联中的最低压力容器143加压。
在子站130c的级联压缩***中，子站130c可以使用大量依次渐高压力容器143(和/或122、142)。根据多种实施方案，级联压缩***可以包括(a)至少5、10、15、20、25、30、35和/或40个容器143、122、142，(b)少于100个容器143、122、142，(c)在5至100个之间的容器和/或在10至50个之间容器和/或(d)在任何这样的数量的容器143、122、142之间的任何数量的容器143、122、142。
例如，在具有40个容器143的子站130c中，容器的压力可以在250至6000psig的范围内。大量容器143、122、142的使用可以导致在依次渐高压力容器143、122、142之间低的压力差(例如，小于500、250、200、150、100和/或50psi的压力差)。截止阀歧管可以将背驮式压缩机113连接至大量容器143，以在依次渐高压力容器143的不同组合之间提供压缩机113自动切换至压缩，例如，使用上文讨论的算法，如在合适的控制器中实施的。
附加地和/或备选地，在级联填充***中使用的容器143中的任何一个或多个可以由在一个或多个移动式运输***120上的容器122、142中的一个或多个替代。
根据多种实施方案，串联压缩机113的布置可以使用双作用单缸压缩机。备选地，压缩机可以使用布置在一个阶段中的多个气缸。压缩机可以和单级单把单作用压缩机一样简单。稍微较复杂的实施方案使用双把单级双作用压缩机。压缩机马达可以是密封的，并且包括直接启动活塞杆的直线马达。作为气密的线性***，该单元(装置，unit)可以避免使用精密杆包装、十字头、曲轴和/或中央润滑***，并且在低速时也可以避免阀和活塞密封的润滑。该单元可以省略在马达和压缩机轴之间的传动/偶联，并且马达可以通过工艺气体冷却。如果使用进口气体冷却马达，并且降低单元的平均运行温度，压缩机又可以是“气密封的”并且因此没有任何会大大增加对这种单元的成本和维护的密封/维护或外部要求。此外，由于相对固定和在装置内低的压差，活塞环的耐久性可以大大增强，并且保持在非常高的效能水平。也可以使用单个铸造组件用于马达盖，导致进一步的成本减少。
根据多种实施方案，压缩机113具有固定的压力差，而不是固定的压缩比。典型地基于在按顺序的容器之间的压力差设计级联，但是压缩机典型地针对特定的压缩比设计。对于给定的进口压力，常规的压缩机将通过固定的比率加压。如果用比压缩机113的出口压力更低的压力填充容器143，此压缩能量是浪费的，因为气体将部分地在离开压缩机113的出口之后再膨胀。因为根据多种实施方案的背驮式压缩机113经历较低的ΔP，来自压缩机113的出口压力可以避免大大高于被填充的容器143。因此，相比于如果使用常规的固定压缩比压缩机，背驮式压缩机113的使用导致更有效的级联压缩。然而，根据多种备选的实施方案，可以使用常规的固定压缩比压缩机。
在一些实施方案中，可以有利的是在CNG拖车120本身上安装子压缩机113和相关的CNG填充***。例如，对采矿、建筑或伐木设备加燃料可以在野外完成，使得工作车辆可以保持在工作位置而被重新加燃料。在这种情况下，子压缩机可以配置为利用在CNG拖车120上的多个容器(例如，122、142)作为级联***。
在多种情形下，对驾驶员来说，对压缩机成套设备的低HP要求可以有利于使用备选布置如气密封连接和***，或在排出循环的较早部分使用拖车中的压差以向级联或压缩过程的其他中间阶段的加压提供动力。在一定的马力大小之下，政府法规可能明显地变化，以允许在站中的成本的降低(例如US EPA许可和排放要求对于在25HP下的单元可以是较低的或不存在的)。
在多种实施方案中，子站130c可以包括压缩机和“再填充”***，以再填充“子”移动式储存***，例如，CNG车辆。这样的“再填充”***也可以包括用于级联再加燃料的高压力固定式容器143。可以将压缩机113的尺寸设置为明显低于目标分配速率。压缩机113可以是背驮式串联压缩机，并且包括多个处于连续更高压力的容器143。卸载***可以包括，例如，气态燃料分配***如CNG分配***。子移动式储存***可以还包括多个处于级联压缩配置中的容器143，并且压缩机113可以是背驮式串联压缩机。例如，图8b是示意图，其显示了示例性移动式子填充站，其包括压缩机113、拖车124、储存容器122、142和加热器152、153。
从依次渐高压力源容器143的填充
可以从子站130c的多个渐高压力源容器143(或122、142)填充CNG车辆160a-c。例如，可以首先从处于相对低的压力(例如，3600psig以下)的低压力容器143(或122，142)填充车辆160a的相对空的(即，低压力)罐。当在车辆160a罐和源容器143之间的压力差降至低于预定阈值(例如，2000、1500、1250、1000、750、500、400、300、200、100和/或50psi)时，将源容器143切换至较高压力源容器143(例如，子站130c的下一个最高压力源容器143)。随着车辆160罐中的压力上升，使用依次更高压力容器143以填充罐，并且保持继续驱动以快速和有效的速率进行的填充的压力差。子站130c可以包括自动的阀歧管，其在填充循环的适当点处自动将依次渐高压力容器143连接至车辆160罐，所有这些对于仅使用单一最终软管连接至车辆160的填充车辆160的人员而言是透明的。
根据多种实施方案，多容器填充***可以利用固定式容器143和移动式容器122、142的组合。根据多种实施方案，固定式容器143是较高压力容器，而移动式容器122、142是相对较低压力容器。例如，车辆160填充循环的第一部分可以来自在移动式运输***120上的一个或多个容器122、142。在第一部分之后，源容器切换至子站130c的一个或多个更高压力源容器143。根据多种实施方案，当在车辆160和一个或多个源容器122、142之间的压力差降至低于预定阈值时和/或当车辆160罐压力达到绝对阈值(例如，1000、1500、1800、2000psig)时，第一部分可以结束。
在一些实施方案中，移动式储存***容器122、142用作在级联中的较低压力容器，尤其是如果与在级联压缩***中的其他容器143相比，新鲜的容器122、142具有相对较低的压力(例如，3600psig)。在这些或其他实施方案中，容器122、142可以附加地和/或备选地用作级联***中的相对较高压力容器。已批准用于移动式运输的CNG容器122、142当用作固定式容器143时，典型地具有较高压力容量/容限。例如，当在固定式用途中时，可以允许在运输期间限制至3600psig的容器122、142具有5000psig压力。作为结果，在子站130c的级联压缩/填充***中，容器122、142可以有效地用作相对高压力容器。
按顺序填充可以减小对填充车辆160罐的气体施加的JT冷却，例如因为在任何给定的时间，在源容器143和车辆罐160之间的压力差保持低于与如果将空的车辆160罐首次连接至最高压力源容器143(例如，5000psi容器143)将会存在的压力差。此外，JT冷却不像在高压力(例如，高于2000、2500、3000、3600psig)时那么大，所以在低得多的压力(例如，由多种其他用户位置130所需的<150psig管线压力)递送气体时，与否则可能发生的相比，存在较少的冷却(例如，20℃)。附加地和/或备选地，这种按顺序填充可以更有效地使用通过以下方式可用的压缩能量：允许移动式***120首先向车辆160供应气体并随后如果不存在车辆160，向子站130c压缩机113供应气体，以装载子站130c级联容器143。
移动式压缩气态燃料模块的运输循环
图9是示意图，其显示了向终端用户供应气态燃料(例如，天然气)的方法。在此方法中，可以将移动式压缩气态燃料模块920a递送至用户的气态燃料供应管线的位置930。移动式压缩气态燃料模块920a可以包括，例如，其上储存有气态燃料储存容器922、122、142的有轮框架(具有适合于连接至牵引车-拖车的拖挂装置的拖挂装置(hitch)的道路合法的拖车)，适合于通过车辆如卡车924沿道路推进。移动式压缩气态燃料模块920a可以是，例如，安装至有轮框架的并且含有在一个或多个容器922中的压缩气态燃料的容器。移动式压缩气态燃料模块920a的容器922可以，例如，流体地连接至用户的气态燃料供应管线，以将压缩气态燃料供应至用户。模块920a、920b可以随后保持在用户位置930，直至用户已经消费了(即，不是储存，而是燃烧了(例如，在锅炉、发电机、加气体燃料设备等中))模块920a的容器922中的压缩气态燃料的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％和或95％。随后，可以将空的模块920b从用户的气态燃料供应管线流体断开，并通过卡车924从位置930移走并运输回中央填充站/母站910用于再次装载。在多种实施方案中，可以以想要的压力将压缩气态燃料提供至用户的气态燃料供应管线，而在将模块922递送至位置后，容器922内的压缩气态燃料压力可以，例如，在允许压力下最大化和/或含有至少200MSCF(千标准立方英尺，其是质量的量度)或至少400MSCF或至少500MSCF的压缩气态燃料。
根据多种实施方案，可以使用单个卡车924将满的模块922a从填充位置910递送至客户位置930，并随后将空的模块922b从客户位置930送回至填充位置910。以此方式，单个卡车924可以通过按顺序将满的和空的模块922a、922b在多个客户位置930和填充位置910之间运输，而服务多个客户位置930。可以在卡车924将另一个满的模块922a递送至客户位置930的同时，在填充位置910填充空的模块922b。根据多种实施方案，模块922a、922b的这种往返可以缩短昂贵的模块922的停工时间。
图10-14是示意图，描绘了例如压缩机成套设备(compressor package)(见图10)、装载/卸载站安装(见图11)；卸载加热器和控制(见图12)；和CNG货物容纳***(见图13)。注意，在图10-14中的结构和布置仅是示例，并且将不以任何方式受限。
子分配站(Sub distribution Station)/中间母站
在气体源和气体目的地之间距离过大的情况下，可以使用被装备用于区域性气体分配的较小分配站。这种子分配站(在本文也称为中间母站)可以使用扩展的路径到达CNG子站，但填充最优尺寸的拖车(对于长距离运输的高的机载的昂贵的容量，对于短距离运输的较低的成本较小的容量)。这种子分配站也可以适时地利用储存作为接收来自母站的过多容量的方法(例如最大程度利用驾驶员/货车运输/在母站的压缩)。
中间母站可以提供再压缩和对货车的填充，用于来自中间供应拖车/移动式运输单元的不同尺寸的拖车和结构的进一步的分配。中间母站可以包括大量的储存容器(例如，ANG)，以优化作为母站的昂贵资产的利用。
移动式运输***至在用户位置的固定储存容器的反向级联卸载
根据多种实施方案，期望的是，减少用于满足给定的用户需求(例如在一个或多个用户位置130)的移动式运输***120的数量，因为在多种示例虚拟管道***100中，移动式运输***120典型地具有大的(如果不是最大的)投资花费(CapEx)。根据一个或多个实施方案，使用反向级联卸载方案，使得能够减少移动式运输***120，从而通过更完全地卸载移动式运输***120，服务于更高的用户需求。
根据多种实施方案，即使不使用卸载压缩机113，也发生这种几乎完全的卸载。在多种情形下，将气体从移动式运输***120转移至固定的容器143的压缩***113或其他有动力的装置会是过度昂贵的或造成重量或其他物流问题。因此，多种实施方案省略了卸载压缩机113。取而代之地，反向级联操作可以利用在容器122、142和容器143之间的正压差和容积比，以在没有外部动力源或压缩机113的情况下，达成对一个或多个接收容器143的完全或近乎完全填充。容器143可以比接收容器122、142具有更大的控制体积，实现有利于移动式储存单元的大于一(1)的容积比。
如图16和17中所示，将气体离散地从移动式运输***120的一个或多个容器122、142的多个单独的舱1600中卸载进入在用户位置130处的多个离散的固定式储存容器143。容器143可以安装在共同的滑道上。不管就地的容器143压力水平如何，将气体卸载至容器143。固定式储存容器143可以具有任何最大可允许的额定压力，但是可以仅被填充至移动式储存容器122、142的最大可允许的额定压力处或以下。
如图16中所示，每个容器143具有专用的进口阀1610。在这种固定式储存容器143向终端用户(例如，用户的供应管线630)卸载期间，所有容器143阀都是打开的，并且同样所有容器143处于相同的压力。在从移动式运输***120重新填充之前，容器143中的压力可以相对较低(例如，少于500、400、300、200、150和/或100psig)。
然而，当将移动式储存***120卸载至容器143中时，容器的阀1610是单独打开或关闭的，以便选择性地从类似地具有离散的阀1620的舱1600中的单独的舱分别填充。每个舱1600可以包括单个容器122、142或一组平行的容器122、142。
如在图17a-b中图示的，在每个分立的步骤，控制阀1610、1620以使舱1600连接至分立的容器143，直至压力在其间均衡，或者容器143达到它的额定的或想要的压力(例如，2,400psig)。随后，从***120向容器143的卸载行进至下一步骤。如图17a和b中所示，使用第一舱1600填充按顺序的容器143直至耗尽(例如，舱1600压力低于预定阈值(例如，1000、800、600、500、400、300、200、100psig)或处于在全部接收容器143的压力处或以下的压力。如图17b中所示，第一舱1600可以填充第一容器143至其额定/设计压力(例如，2,400psig)，并填充按顺序第二个至第八个容器143至逐渐减低的压力，因为第一舱1600耗尽。其后，以相同的方式卸载下一个舱1600。在图示的实施方案中，第9级联步骤完成从第二舱1600对第二容器143的填充。第十六至第十九步骤填充第三至第六容器143至它们的额定/想要的压力或质量。尽管未示出，可以随后以相同的方式使用第四舱1600来填满第七和第八容器143至它们的额定/想要的容量。
在图16图示的实施方案中，在一个时刻，仅仅发生一个填充步骤(例如，从一个舱1600至一个容器143的流路)。然而，根据多种备选的实施方案，反向级联卸载过程可以通过同时进行多个填充步骤而加速。例如，通过提供附加的多组供应管线630、阀1620、阀1610和相关的管道(例如，在舱1600和容器143之间的图16中所示的相同的、平行的多组连接和管线)，舱1600中的一个(例如，舱1)可以将气态燃料卸载至一个容器143(例如，容器3)中，同时第二舱1600(例如，舱2)独立地将气态燃料卸载至容器143的第二个(例如，容器2)中。另外的多组相同的、平行的连接，或者允许在多个分立的舱1600和容器143的组合之间实现多条分立流路的歧管，可以用于促进2个、3个或更多个同时的卸载步骤。使用在图17a中所示的步骤编号号，步骤3和9可以同时发生。类似地，所有在图17a的表中位于沿着任何向上和向右延伸的对角线上的步骤都可以同时发生。例如，步骤16、11和5可以同时发生。根据其他实施方案，如在图17a中图示的，任何位于给定的步骤下方且至给定的步骤左边的至少一列的步骤都可以与给定的步骤同时发生(例如，步骤16、13和8可以同时发生)。
如图17c-d中所示，相同的移动式运输***120可以随后移动到第二用户位置130上并且使用相同的反向级联***来填充在第二用户位置130处的容器143。如图17d中所示，此反向级联卸载过程导致舱1600在返回母站110用于装载之前基本上排空(例如，分别至约100、200、500和1400psig)。
在从舱1600向容器143反向级联卸载期间，可以以任何合适的方式控制阀1610、1620(例如，利用人互动的手动阀1610、1620，通过可编程逻辑控制器(例如卸载控制器694)操作控制阀1610、1620，和/或利用电子-气动或电子-液压阀控制机构的控制阀)。控制器(例如，控制器694)可以经由合适的传感器感测压力、温度和/或从舱1600出来的流率，以确定何时切换至下一装载步骤。可以对控制器编程，以实施在图17a-d中所示的卸载算法。根据多种实施方案，控制器可以响应预定条件停止一个步骤并移动至下一个卸载步骤。根据多种实施方案，预定条件可以是：开始所述步骤后的预定量时间、感测的落入预定阈值以下的从源舱1600至容器143的质量或体积流率，和/或落在预定阈值以下的在舱1600和容器143之间的压力差中的一个或多个。所选的一个或多个阈值可以被优化，以满足或者平衡所选的划分优先顺序的标准如最小卸载时间、气态燃料的最大卸载体积/质量等。
在图16图示的实施方案中，用户位置主阀1630是关闭的，并且移动式运输***阀672是打开的，以利于将气体从移动式运输***120装载至容器143。随后关闭阀672，并打开阀1610、1630，以重新开始容器143至用户130的供应管线630的气体供应。在这种实施方案中，用户位置130可以还包括在阀1630的下游的后备容器143(未示出)，以在卸载期间向用户130提供气体。备选地，容器143的阀1610可以是多路阀，其选择性地将容器143连接至(a)用于装载的移动式运输***120，(b)用于由用户使用的用户供应管线630和/或(c)关闭的状态，以防止在高压力容器143和较低压力容器143之间的流动。在反向级联卸载过程期间的任何给定的点，可以将一个或多个容器143连接至用户供应管线630，以确保气体向用户位置130的连续供应。
图示的舱1600和容器143的数量仅用于举例。在不脱离本发明的范围的情况下，移动式运输***120可以包括更多或更少的舱1600。类似地，在不脱离本发明的范围的情况下，用户位置130可以包括更多或更少的容器143。类似地，在图17中图示的压力仅是距离说明性的，并且不是限制性的。
根据多种实施方案，反向级联***的使用可以：
·消除压缩机113，从而减少CAPEX和OPEX；
·消除压缩机113，从而增加在移动式运输***120上可以携带的其他组件(例如，气体)的重量，而不超过预定的最大重量(例如，拖车124的重量限和/或对基于道路的车辆/拖车实行的法定的重量限)；
·减少了每英里运输气体的成本(例如，通过利用在移动式运输***120装载更多气体来改善运输效率，使用具有更高容量/重量比而不是可能更高的成本/容量比的容器122、142)，同时，根据多种实施方案，减少接收容器143上所需的成本(因为固定式容器143重量典型地是不太重要的因素，使得对于固定式容器143典型地取而代之地首要关注成本/容量)；
·利于移动式运输***120(例如，舱1600，容器122、142)的更完全的耗尽；和/或
·减少容器143的操作压力，其可以减少容器143中每单位容量的成本。
尽管以上讨论的反向级联***是关于从多舱移动式运输***120向多个固定式用户容器143卸载气态燃料描述的，但这种反向级联***可以备选地用于从任何一组的源容器(例如，舱1600)向任何一组的一个或多个目的地容器(例如，143)卸载/装载气态燃料(或其他气态流体)。例如，反向级联可以用于从多个母站容器/舱141向一个或多个移动式运输***120(或分立的容器122、142，或形成移动式运输***120的一部分的多组容器122、142)装载气态燃料。
用于将压缩气体递送至多个用户位置的分配方法
如图19中所图示的，使用在分配网络1920中的移动式运输***120，改善从一个或多个母位置110(或源)向多个用户130的气体递送的效率和速度可以改进虚拟管道商业的多种商业目的(例如，临时或永久减少运营资本(例如，移动式运输***120的数量)，增加的供应/递送效率，和更高的客户满意)。根据多种实施方案，增加资产轮转的能力可以是促进成功的区分。
根据多种实施方案，对在网络1920内(例如，在用户位置130、160)改变的需求和在网络1920内的不同母位置110、1910处改变供应的管理可以是商业方法的一部分。也可以考虑在不同位置的母位置110、1910，移动式运输***120，以及用户位置130的多种组合。多种位置110、130,1910可以是静态的或随时间变化的(例如，移动式的基于船舶或铁路的母位置110、CNG车辆用户160、车辆安装的子站130c)。多种用户130、160可以具有可预期的和/或不可预期的需求上的变化。类似地，母位置110、1910可以具有可预期言的和/或不可预期的供应上的变化。当所述位置以不同的半径定位时，挑战可能甚至更大。
在这种多位置可变需求和供应网络1920中，分配模式可以包括在从源110至用户130运行并返回的单一分配中使用一个移动式运输***120(例如，如图9中所示)。当用户130、160在数量、位置和需求上变化时，可以发展为分配模型，如例如在图19和20中所示。
所述模式/方法可以包括中央分配点(例如，母位置110)，其在单一分配行程中分配至一个或多个用户130、160。可以基于需求、地理和/或分配者容量，管理该通过移动式运输***120的分配行程。
在网络1920内可以供应的在单一移动式运输***120的用户130、160点的数量可以是以下各项的函数：各用户130、160的需求(例如，按气体质量/体积，消耗速率等计的)，***120的容量，和/或源110和用户130、160之间的地理位置和距离。
如图19和20中所示，在网络1920内的分配可以是从母位置110至多个中间分配位置1910的菊花链式的(例如，具有可以由移动式运输***120装载并装载移动式运输***120用于进一步分配的储存容器122、142、141、143的位置)。尽管未图示，网络1920还可以是从中间分配位置1910至其他中间分配位置1910的菊花链式的。
在网络内的分配也可以包括直接的母站/用户分配和分步的母站/分配-位置/用户分配的组合。
可以通过从多个母位置110、1910接收压缩气体的移动式运输***120的组合，服务多个用户130、160。
任何母位置、中间位置或用户位置110、1910,130、160可以是临时或移动式位置。中间分配位置1910，例如，可以是车辆、拖车或基于轨道的，并且基于母站110供应和用户130、160需求而移动，以更有效率地在供应和需求之间定位。如果用户位置130、160提供可用的到其他用户位置130、160的分配点，中间分配位置1910可以位于用户位置130、160处。
可以在网络1920内不同的或重叠的位置处使用具有不同容量的***120。例如，较大容量移动式运输***120可以填充中间分配位置1910，而较低容量移动式运输***120可以填充具有较小气体需求的用户130、160。
在网络1920内使用动态分配，分配行程可以响应于需求和物流，并且可以结合物流中的多种变型—尤其是从不同的源110、1910和/或不同的用户130、160。
如图19中所示，第一移动式运输***120可以在不同的时间在源110、1910和用户130、160的不同组合之间运输气体。例如，移动式运输***120可以在从源110、1910的一次运行/分配行程中服务第一和第二用户130、160，并随后在下一次运行中服务第三和第四用户130、160，和/或到第一和第三用户130、160和/或到不同的用户130、160的任何组合。第二至第N个移动式运输***120也可以服务第一至第四(或第N个)用户130、160。
移动式运输***120可以在单次运行中分配至一个或多个用户130、160和一个或多个中间分配源1910的组合。
移动式运输***120可以在为了装载而返回源110、1910之前，卸载至多个用户130、160。例如，使用上文讨论的并在图17b-d中示出的反向级联方法，***120可以按顺序卸载至第一用户130(见图17b-c)，并随后在当***120充分耗尽时返回源/母位置110、1910之前，至第二用户130(见图17c-d)。如图19中所示，取决于每个用户130处的需求，移动式运输***120可以在为了重新装载返回源110、1910之前卸载至至少2、3、4、5和/或6个或更多个用户130。以上讨论的反向级联方法可以用于使得在单一***120行程期间得到服务的2、3、4、5、6个或更多个用户130、160中的许多或全部能够被填充或加满至相对高的压力/质量，尽管***120在运行中在早期的用户位置130、160处部分消耗。
适当的算法可以用于网络1920中以改善分配效率，从而改善期望的参数。整个分配网络1920的协调和分配参数可以取决于多种变量：需求、供应、位置和阶段、计时、安全限和/或其他变量，其中每个可以对不同的源110、1910和/或用户130、160是不同的。可以考虑在位置110、1910,130、160处的实时用量和可利用的供应，以实时优化或改善分配网络1920的操作。附加地和/或备选地，分配算法可以依靠历史记录、短期天气预报、长期天气预报等，以建立/外推在不同的位置110、130、160、1910处的预期的供应和需求。
用于ISO容纳器和/或CNG容纳器的倾斜结构
在移动式运输中，车辆/拖车/移动式压缩气态燃料模块配置可以针对占地优化，并且典型地布置在水平轴上。然而，占地(例如，可用的平方英尺数/不动产)在零售/最终用户位置130中可能是有限的。为了克服这一问题，倾斜机构可以使用ISO角或其他连接点，以固定容纳器，并且可以通过将容器122、141、142、143和/或相关的容纳器730的定向从水平移向垂直，减少占地80％以上。这在由于一开始没有计划用于递送的气体(例如移动式压缩气态燃料模块)的空间有限的分配位置可能具有特别高的价值。反过来，移动式压缩气态燃料模块可以构造为使得可燃性气体释放和连接保持在垂直部分，导致接近地面的位置是未分类的。
常规的倾斜式拖车已经被设计为当在紧密的工地储存时，减小占地。它们作为运砂机销售，用于破碎的工地砂储存。这种拖车倾斜***可以与根据本发明的多种实施方案的移动式运输***120相联系地使用。例如，如图5i-k中所示，移动式运输***520(其在其他方面类似于或等同于前文讨论的***120)包括枢轴连接至容纳容器122、142的容纳器730的拖车510。倾斜机构530(例如，一个或多个液压气缸)在拖车510和容纳器730之间延伸，以将***520从其平常的水平方向至倾斜至在其后端730a上垂直地平衡的位置。图5i显示了初始水平位置。如图5j中所示，为了移动至垂直位置，当拖车510附接到牵引车540时，启动倾斜机构510，直至容纳器730垂直，其中其后端/底座730a靠在地面上。随后，将拖车510从牵引车540脱开，并且倾斜机构510缩回，以将拖车510连同容纳器730和容器122、142一起拉到垂直位置。通过反转这些步骤，可以将***520返回其水平位置。
根据多种实施方案，***520在垂直位置(图5k)的占地比在水平位置(图5i)小至少2、2.5、3、3.5和/或4倍(和/或低于10、8、7、6和/或5倍)。
除了减少占地或备选地，倾斜容器122、142和/或整个移动式运输***520可以在装载和/或卸载期间改善容器122、142内的热平衡，以减少容器122、142内的温度梯度。例如，垂直取向的容器122、142(即，其中它们伸长的、轴向方向垂直定向)可以导致容器122、142内不同温度气体的更大的诱导混合。在装载期间，容器122、142的相对较暖和的端部/部分(例如，靠近如图3a中所示的端口331)可以位于容器122、142的相对较冷的端部/部分(例如，靠近如图3a中所示的端口330)的下方，从而诱导气体混合，因为在容器122、142中较暖和的气体倾向于朝上上升/经过较冷的气体。因此，从上部填充容器122、142，使得冷却的气体从容器122、142的上端进入容器122、142。
根据备选的实施方案，期望的是，避免在装载期间的温度平衡，以使冷却的气体可以通过端口330注入容器122、142的底部或较低部分。这导致温度分层，其中在容器122、142顶部处或附近温度明显比在注入冷却的气体处容器122、142的底部或附近更高。如上文所讨论的，如果气体通过端口331从容器122、142的顶部移除并且在再次引入至在底部通过端口330的输入流之前经由外部循环回路和换热器冷却，这样的分层可以是有用的。作为在换热器或制冷单元152中经历更大的温度梯度的结果，这种分层允许外部换热器变为更小、更有效并且更便宜。
类似地，在卸载期间，垂直定向容器122、142可以有利于通过一个或多个卸载加热器152、153加入的热的改善分布。根据多种实施方案，热完全或优势地加入至垂直直立容器122、142的底端，这可以更容易或更便宜地进行。在容器122、142内气体的垂直混合趋于均衡温度或减少在容器122、142中存在的温度梯度。
尽管是关于基于拖车的移动式运输***520讨论的，但在关于基于船舶或驳船的移动式运输***120的情况下，容器122、142也可以类似地垂直定向。在这种备选的实施方案中，容器122、142可以永久地垂直安装至船舶或驳船。
模块化CNG站构建
CNG站构建的另一项成本涉及允许和符合法规要求。通过遵循用于容量调节/增加的模块化/标准化途径，虚拟管道设计可以在州和联邦水平上生效，以快速遵循任何地方的构建核准和许可。此外，在完成站的许可的同时，可以建立临时作业，以促进需求的采纳，例如，通过使所有设备安装至拖车并且建立对于加燃料的私人合同。通过将功率水平保持得低，可以用发动机对这些单元提供动力，并保持在EPA许可要求之外，通过消除现场对于电气配置的需要，而进一步允许廉价且快速的安装。根据一个或多个实施方案，模块化构建的附加优点是在具有连续基础的集中位置制造***(例如，标准化的、装配线构建)，消除构建风险、当地成本变化、和现场建造固有的其他因素。
与基于热的压缩组合的低温储存
在级联移动式压缩气态燃料模块中，可以通过取而代之地利用热泵通过冷却储存的气体增强***的储存容量，而完全避免子站压缩机。在需要的时候，将热加入至容器，以驱动气体从较冷的容器移动至较暖和的容器，导致通过添加/移除热的“压缩”。相同的热泵可将热传递到接收容器外，并且因此允许其被填充。这些可以用于较小容量的CNG再填充站，但是在较大规模，可以对母站实施相同的***，使用随后可以填充有吸附剂材料的串联储存容器，以增强压力/热循环压缩效果。这可以消除或减少在母站处压缩的使用和/或成本。可以用燃气加热器增强热泵，以增加从储存气缸/容器驱动气体的温度梯度。
特征的互换性
在不脱离本公开内容的情况下，任何以上讨论的实施方案中的任何具体特征可以与任何其他的实施方案组合。
例如，如本领域技术人员将理解的，包括如在图1a-1e、图2a-2c、图3a-3g、图4a-4i、图5a-5h、图6a-6g、图7a-7b和/或图8a-8b中指示的120、120b、120c、120d、120e、220和/或420i的任何移动式运输***，以及因此的组件，除非另作说明，可以在任何以上讨论的实施方案中互换地使用。
此外，如本领域技术人员将理解的，在任何以上讨论的包含移动式运输***的实施方案中，到任何移动式运输***的连接(例如，在图1a中的连接***116，在图4e中所示的软管附接461，在图4f中所示的到装载器或卸载器的附接机构463，和/或在图4f和/或图6a中所示的拖挂装置连接机构)可以互换地使用(除非另作说明)。
在另一个实例中，如本领域技术人员将理解的，在移动式运输***之一中的轮、框架、拖车、移动式储存容器、移动式气态燃料模块、牵引车、车辆、卡车和/或温度控制组件中的任何一个，可以在任何以上讨论的多种实施方案中的其他移动式运输***中互换地使用。
在另一个实例中，以上讨论的多种实施方案中的任何移动式运输***可以与以上讨论的多种实施方案中的任何连接组合，其可以用于运输气态燃料，例如，在选自例如以下各项的任何两个“端部”之间：气态燃料供应站(例如，供应管道或中心、火炬气体捕获站、产气井等)，母站，终端用户/客户，气态燃料分配站，例如，用于进一步将气态燃料分配至其他终端用户或另一个气态燃料分配站等，收集点(例如，供应管道、LNG设施等)，用户的管道等。
在另一个实例中，如本领域技术人员将理解的，除非另作说明，以上讨论的实施方案(包括所有图)中的容器或储存容器141,142、143、922a-b和/或122可以互换地使用。
前文举例说明的实施方案被提供用来例示本发明的实施方案的结构和功能原理，并且不意在是限制。相反，本发明的原理意在包括在所附权利要求的精神和范围之内的任何和全部改变、变更和/或替换。

Claims (26)

1.一种将压缩气体从多个源容器转移至多个目的地容器的方法，所述多个源容器包括第一源容器和第二源容器，所述方法包括：
将(a)所述多个源容器或者(b)所述多个目的地容器携带至所述(a)所述多个源容器和(b)所述多个目的地容器中的另一个的地理位置；和
将压缩气体从所述第一源容器依次转移至所述多个目的地容器中的每一个；和
将压缩气体从所述第二源容器依次转移至所述多个目的地容器的第一子组中的每一个；
其中压缩气体从所述第二源容器至所述第一子组中的各个相应容器的所述转移在压缩空气从所述第一源容器至所述第一子组中的各个相应容器的所述转移之后进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述多个源容器包括第三源容器；
所述方法还包括将压缩空气从所述第三源容器依次转移至所述多个目的地容器的第二子组，所述第二子组是所述第一子组的子组；并且
压缩气体从所述第三源容器至所述第二子组中的各个相应容器的所述转移在压缩空气从所述第二源容器至所述第二子组中的所述相应容器的所述转移之后进行。
3.根据权利要求2所述的方法，其中压缩气体从所述第一源容器至所述多个目的地容器中的一个的所述转移在压缩气体从所述第二源容器至所述第一子组中的一个的所述转移期间和在压缩气体从所述第三源容器至所述第二子组中的一个的所述转移期间进行。
4.根据权利要求1所述的方法，其中压缩气体从所述第二源容器至所述第一子组的所述依次转移以与压缩气体从所述第一源容器转移至所述子组相同的顺序进行。
5.根据权利要求1所述的方法，其中压缩气体从所述第一源容器至所述多个目的地容器中的一个的所述转移在压缩气体从所述第二源容器至所述第一子组中的一个的所述转移期间进行。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一子组包括所述多个目的地容器的全部。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一子组包括所述多个目的地容器中的任一个，其压力在压缩气体从所述多个源容器的第一个至所述多个目的地容器的所述转移之后低于用于所述多个目的地容器中的相应容器的目标压力。
8.根据权利要求1所述的方法，其中在从所述源容器中的第一和第二个的所述依次转移之后，在所述多个目的地容器中的平均压力高于在所述第一和第二源容器中的平均压力。
9.根据权利要求1所述的方法，其中在从所述第一和第二源容器的所述依次转移之后，在所述多个目的地容器中的平均压力高于在所述第一源容器中的压力。
10.根据权利要求1所述的方法，其中从所述第一和第二源容器的所述依次转移在没有压缩机辅助下进行。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述携带包括将所述多个源容器一起移动至所述多个目的地容器的地理位置。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个目的地容器包括多个固定式容器。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个源容器共同地由有轮框架支撑，并且所述携带包括将所述有轮框架移动至所述多个目的地容器的地理位置。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述压缩气体包括压缩气态燃料。
15.根据权利要求1所述的方法，其中在所述多个目的地容器的第一子组中的任一个从所述第二源容器接收压缩气体之前，所述多个目的地容器从所述第一源容器接收压缩气体。
16.一种将压缩气体从多个移动式储存容器转移至多个固定式储存容器的方法，所述方法包括：
将所述多个移动式储存容器一起移动至所述多个固定式储存容器的地理位置；和
在不使用压缩机的情况下，使用反向级联方法，将压缩气体从所述多个移动式储存容器转移至所述多个固定式储存容器，由此在所述转移之后，在所述固定式储存容器中的平均压力高于在所述多个移动式储存容器中的平均压力。
17.一种将压缩气体从多个源容器转移至多个目的地容器的方法，所述方法包括：
将(a)所述多个源容器和(b)所述多个目的地容器中的一个携带至所述(a)所述多个源容器和(b)所述多个目的地容器中的另一个的地理位置；和
在不使用压缩机的情况下，使用反向级联方法，将压缩气体从所述多个源容器转移至所述多个目的地容器，由此在所述转移之后，在多个固定式储存容器中的平均压力高于在多个移动式储存容器中的平均压力。
18.一种将气态流体从源容器转移至目的地容器的方法，所述方法包括：
将在所述源容器内的所述气态流体主动制冷；
将所述源容器经由流体通路流体地连接至所述目的地容器，以使制冷的气态流体从所述源容器流动到所述目的地容器中；和
在制冷的气态流体从所述源容器至所述目的地容器的所述流动期间，将所述流体通路的一部分主动制冷。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述气态流体包括气态燃料。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述流体通路的一部分的所述主动制冷包括所述制冷的气态流体经由安置在所述流体通路中的焦耳-汤普森机构的焦耳-汤普森冷却。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述流体通路包括不是额定低于-20°F的温度的软管，并且其中所述焦耳-汤普森机构安置在沿着自所述软管的所述流体通路的下游。
22.根据权利要求18所述的方法，其中所述源容器包括不是安置在移动式运输***上的固定式储存容器。
23.根据权利要求18所述的方法，其中在气态流体从所述源容器至所述目的地容器的流动期间，所述目的地容器由有轮框架支撑。
24.根据权利要求18所述的方法，其中当所述流体地连接开始时，(a)在所述源容器中的气态流体压力为至少1500psig，并且(b)在所述目的地容器中的气态流体压力比所述源容器中的低。
25.根据权利要求18所述的方法，其中所述源容器的所述主动制冷将所述源容器的温度保持在20°F以下。
26.根据权利要求19所述的方法，其中所述气态燃料包括压缩天然气。
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