RU2573423C1 - Liquid hydrogen producing device - Google Patents

Liquid hydrogen producing device Download PDF

Info

Publication number
RU2573423C1
RU2573423C1 RU2014125729/06A RU2014125729A RU2573423C1 RU 2573423 C1 RU2573423 C1 RU 2573423C1 RU 2014125729/06 A RU2014125729/06 A RU 2014125729/06A RU 2014125729 A RU2014125729 A RU 2014125729A RU 2573423 C1 RU2573423 C1 RU 2573423C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen
liquid hydrogen
circulating
liquid
temperature
Prior art date
Application number
RU2014125729/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014125729A (en
Inventor
Казухиде ХАКАМАДА
Сеиджи ЯМАСИТА
Тосихиро КОМИЯ
Соджи КАМИЯ
Кендзиро СИНДО
Original Assignee
Кавасаки Юкогё Кабусики Каиса
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кавасаки Юкогё Кабусики Каиса filed Critical Кавасаки Юкогё Кабусики Каиса
Publication of RU2014125729A publication Critical patent/RU2014125729A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2573423C1 publication Critical patent/RU2573423C1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0005—Light or noble gases
    • F25J1/001—Hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/02—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/06—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0035—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by gas expansion with extraction of work
    • F25J1/0037—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by gas expansion with extraction of work of a return stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/004—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by flash gas recovery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0201—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using only internal refrigeration means, i.e. without external refrigeration
    • F25J1/0202—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using only internal refrigeration means, i.e. without external refrigeration in a quasi-closed internal refrigeration loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
    • F25J1/0247—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control start-up of the process
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
    • F25J1/0249—Controlling refrigerant inventory, i.e. composition or quantity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0275—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines adapted for special use of the liquefaction unit, e.g. portable or transportable devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0275—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines adapted for special use of the liquefaction unit, e.g. portable or transportable devices
    • F25J1/0277—Offshore use, e.g. during shipping
    • F25J1/0278—Unit being stationary, e.g. on floating barge or fixed platform
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/12—Inflammable refrigerants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/90—Boil-off gas from storage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/90—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being boil-off gas from storage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/60—Details about pipelines, i.e. network, for feed or product distribution
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/62—Details of storing a fluid in a tank
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: liquid hydrogen producing device is equipped with cooling cycle unit (R) wherein circulating hydrogen functions as cooling substance and liquid hydrogen generating device (P) functioning by hydrogen cooling in input raw material under high pressure at cooling cycle unit (R) by means of hydrogen adiabatic expansion in input raw material via (12) Joule-Thompson valve. The first and second heat exchangers (E1, E2) are placed along cooling cycle unit (R) and liquid hydrogen generating device (P). Liquid hydrogen producing device (HS) is equipped with evaporated gas processing device to generate liquid hydrogen by repeated liquefaction of the evaporated gas generated in liquid hydrogen storage tank into liquid hydrogen transportation container (16). The evaporated gas is introduced into hydrogen circulating path (1) to the part wherein circulating hydrogen of superlow temperature flows and excessive circulating hydrogen generated of the above introduced evaporated gas is released to the path (11) for hydrogen in input raw material, wherein hydrogen is circulated at room temperature.
EFFECT: invention allows effective usage and repeated liquefaction of gas evaporated from the tank without loss of cold energy for regeneration of liquid hydrogen.
7 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству для изготовления жидкого водорода, содержащему приспособление для обработки испаряемого газа, генерируемого в емкости для жидкого водорода транспортного судна для транспортировки жидкого водорода или т.п., причем указанное приспособление выполнено с возможностью повторного сжижения испаряемого газа для его повторного использования.[0001] The present invention relates to a device for manufacturing liquid hydrogen comprising a device for treating vaporized gas generated in a liquid hydrogen tank of a transport vessel for transporting liquid hydrogen or the like, said device configured to re-liquefy the vaporized gas for its reuse.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

[0002] Водород обычно широко используют в качестве исходного материала, разбавляющего агента или т.п. в различных технических областях, таких как химическая промышленность, нефтеперерабатывающая промышленность, промышленность по производству чугуна или т.п. При этом политика по уменьшению выбросов СO2 в настоящее время приведена в соответствие с мировым уровнем, а стоимость ископаемого топлива, такого как сырая нефть, непрерывно растет. Таким образом, в последние годы предполагается применять водород в качестве топлива или источников энергии в различных технических областях. В частности, предполагается применять водород в качестве топлива для двигателей автомобилей или турбин электрических генераторов. Водород обычно изготавливают посредством процесса парового риформинга углеводородов, процесса электролиза воды или т.п. При этом также возможно изготовление водорода посредством системы изготовления водорода, которая изготавливает водород с использованием низкокачественного угля, такого как бурый уголь или т.п., в качестве единственного основного исходного материала.[0002] Hydrogen is commonly widely used as a starting material, diluent, or the like. in various technical fields, such as chemical industry, oil refining industry, iron industry or the like. At the same time, the policy to reduce CO 2 emissions is currently aligned with the world level, and the cost of fossil fuels such as crude oil is constantly growing. Thus, in recent years, it is proposed to use hydrogen as a fuel or energy sources in various technical fields. In particular, it is planned to use hydrogen as a fuel for automobile engines or turbines of electric generators. Hydrogen is usually produced by a steam reforming process of hydrocarbons, a process of electrolysis of water, or the like. It is also possible to produce hydrogen by means of a hydrogen production system that produces hydrogen using low-quality coal, such as brown coal or the like, as the sole basic starting material.

[0003] При этом когда изготавливают водород, например, путем использования низкокачественного угля в качестве единственного основного исходного материала, систему изготовления водорода обычно устанавливают рядом с областью добычи низкокачественного угля. С другой стороны, район сбыта водорода в основном существует в населенной области, такой как населенный пункт или т.п., которая расположена на расстоянии от области добычи низкокачественного угля. Соответственно, необходимо транспортировать водород, изготовленный в системе изготовления водорода, в район сбыта водорода.[0003] In this case, when hydrogen is produced, for example, by using low-quality coal as the sole primary source material, a hydrogen production system is usually installed near the low-grade coal production area. On the other hand, a hydrogen sales area mainly exists in a populated area, such as a populated area or the like, which is located at a distance from the low-quality coal mining area. Accordingly, it is necessary to transport hydrogen produced in the hydrogen production system to the hydrogen sales area.

[0004] Обычно, когда водород транспортируют в район сбыта по морю или океану, водород, изготовленный в системе изготовления водорода, охлаждают таким образом, чтобы он был сжижен посредством устройства для ожижения водорода, и сохраняют в цистерне для хранения жидкого водорода, что раскрыто, например, в JP 2005-241232 А. Затем жидкий водород транспортируют удобным образом в район сбыта. Таким образом, для транспортировки жидкого водорода по морю или океану обычно используют транспортное судно для транспортировки жидкого водорода, которое оборудовано емкостью для жидкого водорода для хранения жидкого водорода с поддержанием в нем очень низкой температуры.[0004] Typically, when hydrogen is transported to a sales area by sea or ocean, the hydrogen produced in the hydrogen production system is cooled so that it is liquefied by a hydrogen liquefaction device, and stored in a liquid hydrogen storage tank as disclosed, for example, in JP 2005-241232 A. Then, liquid hydrogen is conveniently transported to the distribution area. Thus, for transporting liquid hydrogen by sea or ocean, a liquid hydrogen transport vessel is usually used, which is equipped with a liquid hydrogen tank for storing liquid hydrogen while maintaining a very low temperature therein.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Проблемы, которые должны быть решены настоящим изобретениемProblems to be Solved by the Present Invention

[0005] Когда жидкий водород время от времени транспортируют в район сбыта водорода посредством транспортного судна для транспортировки жидкого водорода, то сначала жидкий водород, хранящийся в цистерне для хранения жидкого водорода, подают в емкость для жидкого водорода транспортного судна для транспортировки жидкого водорода, который пришвартован в порту (далее назван как "порт погрузки") рядом с местом, в котором расположено устройство для ожижения водорода или цистерна для хранения жидкого водорода. Затем транспортное судно для транспортировки жидкого водорода совершает перемещение по морю или океану и достигает другого порта (далее назван как "порт выгрузки") рядом с районом сбыта водорода. Таким образом, жидкий водород, хранящийся в емкости для жидкого водорода транспортного судна для транспортировки жидкого водорода, подают в другую цистерну для хранения жидкого водорода, расположенную рядом с портом выгрузки. После этого транспортное судно для транспортировки жидкого водорода в порту выгрузки, у которого емкость для жидкого водорода все еще удерживает подходящее количество (например, несколько процентов по объему по отношению к объему емкости для жидкого водорода) жидкого водорода для сохранения емкости для жидкого водорода в холодном состоянии, возвращается в порт погрузки.[0005] When liquid hydrogen is occasionally transported to a hydrogen sales area by a transport vessel for transporting liquid hydrogen, first, liquid hydrogen stored in a liquid hydrogen storage tank is supplied to a liquid hydrogen tank of a transport vessel for transporting liquid hydrogen that is moored. in a port (hereinafter referred to as the “loading port”) next to the place where the hydrogen liquefaction device or liquid hydrogen storage tank is located. The transport vessel for transporting liquid hydrogen then travels by sea or ocean and reaches another port (hereinafter referred to as the “discharge port”) near the hydrogen distribution area. Thus, liquid hydrogen stored in a liquid hydrogen tank of a transport vessel for transporting liquid hydrogen is supplied to another liquid hydrogen storage tank located adjacent to the discharge port. After that, a transport vessel for transporting liquid hydrogen at the discharge port, in which the liquid hydrogen tank still holds a suitable amount (for example, a few percent by volume relative to the volume of the liquid hydrogen tank) of liquid hydrogen to keep the liquid hydrogen tank in a cold state returns to the port of loading.

[0006] Таким образом, в порту погрузки жидкий водород, хранящийся в цистерне для хранения жидкого водорода рядом с портом погрузки, снова подают в емкость для жидкого водорода транспортного судна для транспортировки жидкого водорода. В таком случае температура емкости для жидкого водорода транспортного судна для транспортировки жидкого водорода увеличилась, поскольку тепло, находящееся снаружи емкости для жидкого водорода, было передано в емкость для жидкого водорода, когда транспортное судно для транспортировки жидкого водорода совершало перемещение из порта выгрузки в порт погрузки или когда транспортное судно для транспортировки жидкого водорода было пришвартовано в порту погрузки. В частности, температура в верхней части емкости для жидкого водорода стала выше, чем температура точки росы жидкого водорода. Следовательно, когда жидкий водород в цистерне для хранения жидкого водорода подают в емкость для жидкого водорода, подаваемый жидкий водород частично испаряется в результате разницы между температурой емкости для жидкого водорода и температурой подаваемого жидкого водорода таким образом, что сгенерировано большое количество испаряемого газа. Таким образом, необходимо обрабатывать большое количество испаряемого газа за короткий период времени, поскольку транспортное судно для транспортировки жидкого водорода по существу пришвартовано в течение короткого периода времени, составляющего один день или несколько дней.[0006] Thus, in the loading port, liquid hydrogen stored in the liquid hydrogen storage tank near the loading port is again supplied to the liquid hydrogen tank of the transport vessel for transporting liquid hydrogen. In this case, the temperature of the liquid hydrogen tank of the transport vessel for transporting liquid hydrogen increased because the heat outside the liquid hydrogen tank was transferred to the liquid hydrogen tank when the transport vessel for transporting liquid hydrogen moved from the discharge port to the loading port or when a transport vessel for transporting liquid hydrogen was moored at the port of loading. In particular, the temperature at the top of the liquid hydrogen tank has become higher than the dew point temperature of liquid hydrogen. Therefore, when liquid hydrogen in the liquid hydrogen storage tank is supplied to the liquid hydrogen tank, the liquid hydrogen supplied is partially vaporized as a result of the difference between the temperature of the liquid hydrogen tank and the temperature of the liquid hydrogen supplied so that a large amount of vaporized gas is generated. Thus, it is necessary to process a large amount of vaporized gas in a short period of time, since the transport vessel for transporting liquid hydrogen is essentially moored for a short period of time of one day or several days.

[0007] Для решения данной проблемы возможно использование такого решения для смешивания большого количества сгенерированного испаряемого газа с водородом в качестве исходного материала, подаваемого из системы изготовления водорода в устройство для ожижения водорода, и его повторного сжижения посредством указанного устройства для ожижения водорода для его повторного использования. Однако, если испаряемый газ, температура которого является очень низкой, просто используют в качестве исходного материала устройства для ожижения водорода, то может быть вызвана такая проблема, которая вызывает неполадку устройства для ожижения водорода, которое выполнено с тем допущением, что водород в качестве исходного материала подают при обычной температуре. Таким образом, если испаряемый газ нагревают до обычной температуры и затем смешивают с водородом в качестве исходного материала, то возможно решение вышеописанной проблемы. Однако, согласно данному решению, испаряемый газ в состоянии очень низкой температуры однократно нагревают до обычной температуры и затем охлаждают до состояния сверхнизкой температуры снова посредством устройства для ожижения водорода. Таким образом, данное решение является очень иррациональным с точки зрения энергоэффективности, поскольку происходит потеря энергии холода испаряемого газа. Схожие проблемы могут быть вызваны в отношении испаряемого газа, сгенерированного в любом резервуаре для жидкого водорода, которым оборудованы средства для транспортировки жидкого водорода, отличные от транспортного судна для транспортировки жидкого водорода.[0007] To solve this problem, it is possible to use such a solution for mixing a large amount of generated vaporized gas with hydrogen as a source material supplied from a hydrogen production system to a hydrogen liquefaction device and re-liquefying it using said hydrogen liquefaction device for reuse . However, if the vaporized gas, the temperature of which is very low, is simply used as a starting material for a hydrogen liquefying device, then a problem can be caused that causes a malfunction of the hydrogen liquefying device, which is made with the assumption that hydrogen as the starting material served at ordinary temperature. Thus, if the vaporized gas is heated to ordinary temperature and then mixed with hydrogen as a starting material, then the above-described problem can be solved. However, according to this solution, the vaporized gas in a very low temperature state is heated once to normal temperature and then cooled to an ultralow temperature state again by means of a hydrogen liquefaction device. Thus, this solution is very irrational from the point of view of energy efficiency, since there is a loss of cold energy of the vaporized gas. Similar problems can be caused with respect to the vaporized gas generated in any liquid hydrogen tank that is equipped with means for transporting liquid hydrogen other than a transport vessel for transporting liquid hydrogen.

[0008] Настоящее изобретение, которое было выполнено для решения вышеописанной обычной проблемы, имеет задачу, состоящую в обеспечении наличия средств, которые могут эффективно применять и повторно сжижать испаряемый газ без потери его энергии холода для восстановления жидкого водорода, причем испаряемый газ генерируют в резервуаре для жидкого водорода транспортирующих средств для транспортировки жидкого водорода, таких как емкость для жидкого водорода транспортного судна для транспортировки жидкого водорода или т.п.[0008] The present invention, which was accomplished to solve the usual problem described above, has the task of providing means that can efficiently apply and re-liquefy the vaporized gas without losing its cold energy to recover liquid hydrogen, the vaporized gas being generated in a tank for liquid hydrogen transport means for transporting liquid hydrogen, such as a liquid hydrogen tank of a transport vessel for transporting liquid hydrogen, or the like.

Средства для решения проблемыMeans for solving the problem

[0009] Устройство изготовления жидкого водорода согласно настоящему изобретению, которое было реализовано для решения вышеописанной задачи, содержит блок цикла охлаждения, выполненный с возможностью протекания в нем циркулирующего водорода в качестве охлаждающего вещества, и блок изготовления жидкого водорода для изготовления жидкого водорода из газообразного водорода. Устройство отличается тем, что оно дополнительно содержит блок подачи испаряемого газа для подачи испаряемого газа, генерируемого в резервуаре для жидкого водорода, в блок цикла охлаждения через предварительно определенную впускную часть в блоке цикла охлаждения, и блок выпуска циркулирующего водорода для выпуска избыточного количества циркулирующего водорода, получаемого из испаряемого газа, подаваемого в блок цикла охлаждения посредством блока подачи испаряемого газа, в блок изготовления жидкого водорода через предварительно определенную выпускную часть в блоке цикла охлаждения.[0009] A liquid hydrogen production apparatus according to the present invention, which was implemented to solve the above problem, comprises a cooling cycle unit configured to allow circulating hydrogen to flow therein as a coolant, and a liquid hydrogen production unit for manufacturing liquid hydrogen from hydrogen gas. The device is characterized in that it further comprises an evaporated gas supply unit for supplying the evaporated gas generated in the liquid hydrogen tank to the cooling cycle unit through a predetermined inlet part in the cooling cycle unit, and a circulating hydrogen discharge unit for discharging excess circulating hydrogen, obtained from the evaporated gas supplied to the cooling cycle unit by means of the evaporated gas supply unit to the liquid hydrogen production unit through preliminary determination divided outlet portion at block cooling cycle.

[0010] Согласно варианту реализации настоящего изобретения, блок цикла охлаждения содержит компрессор, выполненный с возможностью сжатия циркулирующего водорода, расширитель, выполненный с возможностью расширения циркулирующего водорода, и по меньшей мере один теплообменник, размещенный между компрессором и расширителем, причем указанный теплообменник содержит низкотемпературный теплообменный элемент, расположенный с передней по ходу потока стороны компрессора, и высокотемпературный теплообменный элемент, расположенный с задней по ходу потока стороны компрессора. При этом, блок изготовления жидкого водорода содержит канал для исходного водорода, выполненный с возможностью протекания через него газообразного водорода, подаваемого из источника исходного водорода, расширительный клапан, размещенный с задней по ходу потока стороны канала для исходного водорода и выполненный с возможностью расширения газообразного водорода для изготовления жидкого водорода, и по меньшей мере один охладитель газообразного водорода, выполненный с возможностью охлаждения газообразного водорода посредством теплообмена с указанным по меньшей мере одним теплообменником блока цикла охлаждения.[0010] According to an embodiment of the present invention, the cooling cycle unit comprises a compressor configured to compress the circulating hydrogen, an expander configured to expand the circulating hydrogen, and at least one heat exchanger located between the compressor and the expander, said heat exchanger comprising a low temperature heat exchanger an element located on the upstream side of the compressor and a high temperature heat exchange element located on the back upstream side of the compressor. At the same time, the liquid hydrogen production unit contains a channel for the source of hydrogen, made with the possibility of flowing through it of gaseous hydrogen supplied from the source of the source of hydrogen, an expansion valve located on the rear side of the channel side for the source of hydrogen and configured to expand the gaseous hydrogen for the manufacture of liquid hydrogen, and at least one gaseous hydrogen cooler, configured to cool gaseous hydrogen by heat Exchange with at least one heat exchanger of the cooling cycle unit.

[0011] В отношении этого варианта реализации, впускная часть в блоке цикла охлаждения размещена в месте, расположенном ниже по потоку относительно расширителя и выше по потоку относительно компрессора. При этом, выпускная часть в блоке цикла охлаждения размещена в месте, расположенном между первым низкотемпературным теплообменным элементом в направлении навстречу потоку от компрессора и первым высокотемпературным теплообменным элементом в направлении по потоку от компрессора.[0011] With respect to this embodiment, the inlet portion in the cooling cycle unit is located at a location downstream of the expander and upstream of the compressor. In this case, the outlet part in the cooling cycle unit is located in a place located between the first low-temperature heat-exchange element in the direction opposite to the flow from the compressor and the first high-temperature heat-exchange element in the direction of the flow from the compressor.

[0012] В устройстве для изготовления жидкого водорода согласно настоящему изобретению впускная часть в блоке цикла охлаждения предпочтительно образована из множества впускных элементов, размещенных в зависимости от разницы между температурой циркулирующего водорода в блоке цикла охлаждения и температурой испаряемого газа, генерируемого в резервуаре для жидкого водорода. При этом, выпускная часть в блоке цикла охлаждения предпочтительно размещена между компрессором и первым высокотемпературным теплообменным элементом в направлении по потоку от компрессора.[0012] In the apparatus for manufacturing liquid hydrogen according to the present invention, the inlet portion in the cooling cycle unit is preferably formed of a plurality of inlet elements arranged depending on the difference between the temperature of the circulating hydrogen in the cooling cycle unit and the temperature of the vaporized gas generated in the liquid hydrogen tank. In this case, the discharge part in the cooling cycle unit is preferably located between the compressor and the first high-temperature heat exchange element in the downstream direction from the compressor.

[0013] В устройстве для изготовления жидкого водорода согласно настоящему изобретению предпочтительно, если расширитель представляет собой турбодетандер, а расширительный клапан представляет собой клапан Джоуля-Томсона. Резервуар для жидкого водорода устройства для изготовления жидкого водорода согласно настоящему изобретению может содержать, например, емкость для жидкого водорода транспортного судна для транспортировки жидкого водорода.[0013] In the apparatus for manufacturing liquid hydrogen according to the present invention, it is preferable if the expander is a turboexpander and the expansion valve is a Joule-Thomson valve. The liquid hydrogen reservoir of the liquid hydrogen production apparatus of the present invention may comprise, for example, a liquid hydrogen reservoir of a transport vessel for transporting liquid hydrogen.

Преимущества настоящего изобретенияAdvantages of the Present Invention

[0014] Согласно настоящему изобретению, испаряемый газ в состоянии очень низкой температуры, который выпускают, например, из емкости для жидкого водорода транспортного судна для транспортировки жидкого водорода, подают в канал циркулирования водорода блока цикла охлаждения через впускную часть, в которой протекает циркулирующий водород в состоянии очень низкой температуры. Поскольку разница между температурой испаряемого газа и температурой циркулирующего водорода является относительно маленькой во впускной части, то любая конкретная неполадка не возникает в устройстве для изготовления жидкого водорода, когда испаряемый газ в состоянии очень низкой температуры подают в блок цикла охлаждения через впускную часть. Кроме того, в состоянии очень низкой температуры не происходит потеря энергии холода испаряемого газа.[0014] According to the present invention, the vaporized gas in a very low temperature state, which is discharged, for example, from a liquid hydrogen tank of a transport vessel for transporting liquid hydrogen, is supplied to a hydrogen circulation channel of a cooling cycle unit through an inlet part in which circulating hydrogen flows into very low temperature condition. Since the difference between the temperature of the vaporized gas and the temperature of the circulating hydrogen is relatively small in the inlet part, any specific malfunction does not occur in the apparatus for manufacturing liquid hydrogen when the vaporized gas in a very low temperature state is supplied to the cooling cycle unit through the inlet part. In addition, in a state of very low temperature, there is no loss of cold energy of the vaporized gas.

[0015] С другой стороны, избыточный циркулирующий водород, получаемый из испаряемого газа, подаваемого в блок цикла охлаждения, выпускают из места в канале циркулирования водорода, в котором циркулирующий водород протекает приблизительно при обычной температуре, в место в канале для исходного водорода, в котором исходный водород протекает приблизительно при обычной температуре. Поскольку разница между температурой циркулирующего водорода и температурой исходного водорода является относительно маленькой в последней точке, то любая конкретная неполадка не вызвана в устройстве для изготовления жидкого водорода, когда избыточный циркулирующий водород подают в канал для исходного водорода. Кроме того, количество циркулирующего водорода в блоке цикла охлаждения поддерживают на надлежащем уровне, поскольку избыточный циркулирующий водород предпочтительно выпускают.[0015] On the other hand, excess circulating hydrogen obtained from the vaporized gas supplied to the cooling cycle unit is discharged from a place in the hydrogen circulation channel, in which the circulating hydrogen flows at approximately normal temperature, to a place in the hydrogen source channel, in which starting hydrogen flows at approximately normal temperature. Since the difference between the temperature of the circulating hydrogen and the temperature of the starting hydrogen is relatively small at the last point, any specific malfunction is not caused in the apparatus for manufacturing liquid hydrogen when excess circulating hydrogen is supplied to the channel for the starting hydrogen. In addition, the amount of circulating hydrogen in the cooling cycle unit is maintained at an appropriate level, since excess circulating hydrogen is preferably discharged.

[0016] Таким образом, избыточный циркулирующий водород, который выпускают в канал для исходного водорода, повторно сжижают в блоке изготовления жидкого водорода для того, чтобы он стал жидким водородом. Если рассматривать функциональные возможности устройства для изготовления жидкого водорода в целом, то испаряемый газ в состоянии очень низкой температуры подают на устройство для изготовления жидкого водорода и изготавливают жидкий водород, количество которого соответствует количеству поданного испаряемого газа. Таким образом, согласно настоящему изобретению, испаряемый газ в состоянии очень низкой температуры подают на устройство для изготовления жидкого водорода без возникновения какой-либо неполадки в любом элементе устройства для изготовления жидкого водорода таким образом, что изготовлен жидкий водород, количество которого соответствует количеству поданного испаряемого газа. Другими словами, испаряемый газ в состоянии очень низкой температуры, генерируемый в резервуаре для жидкого водорода, повторно сжижают для того, чтобы он стал жидким водородом для его повторного использования без потери энергии холода испаряемого газа и с эффективным применением энергии холода.[0016] Thus, the excess circulating hydrogen that is discharged into the feed channel for hydrogen is re-liquefied in the liquid hydrogen manufacturing unit so that it becomes liquid hydrogen. If we consider the functionality of the device for the manufacture of liquid hydrogen in general, then the vaporized gas in a very low temperature state is supplied to the device for the manufacture of liquid hydrogen and liquid hydrogen is produced, the amount of which corresponds to the amount of vaporized gas supplied. Thus, according to the present invention, the vaporized gas in a very low temperature state is supplied to the liquid hydrogen production apparatus without causing any malfunction in any element of the liquid hydrogen manufacturing apparatus such that liquid hydrogen is produced, the amount of which corresponds to the quantity of the supplied vapor gas . In other words, the vaporized gas in a very low temperature state generated in the liquid hydrogen tank is re-liquefied so that it becomes liquid hydrogen for reuse without loss of cold energy of the vaporized gas and with the efficient use of cold energy.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0017] На чертеже схематически показан вид системной конфигурации устройства для изготовления жидкого водорода согласно настоящему изобретению.[0017] The drawing schematically shows a system configuration of a device for manufacturing liquid hydrogen according to the present invention.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0018] Вариант реализации настоящего изобретения будет подробно описан далее со ссылкой на прилагаемые чертежи. Как показано на чертеже, устройство HS для изготовления жидкого водорода согласно варианту реализации настоящего изобретения оборудовано блоком R цикла охлаждения, в котором водород (далее называют как "циркулирующий водород") циркулирует в качестве охлаждающего вещества, и блоком Ρ изготовления жидкого водорода для изготовления жидкого водорода путем охлаждения газообразного водорода (далее называют как "исходный водород") в качестве исходного материала посредством блока цикла охлаждения R и путем последующего адиабатического расширения исходного водорода.[0018] An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. As shown in the drawing, a liquid hydrogen production apparatus HS according to an embodiment of the present invention is equipped with a cooling cycle unit R, in which hydrogen (hereinafter referred to as “circulating hydrogen”) is circulated as a coolant, and a liquid hydrogen producing unit Ρ for producing liquid hydrogen by cooling gaseous hydrogen (hereinafter referred to as “starting hydrogen”) as a starting material by means of a block of a cooling cycle R and by subsequent adiabatic expansion source of hydrogen.

[0019] Блок R цикла охлаждения оборудован каналом 1 циркулирования водорода с круговой конфигурацией, через которую циркулирующий водород протекает по кругу. Циркулирующий водород протекает по кругу по часовой стрелке в канале 1 циркулирования водорода ввиду взаимного расположения, показанного на чертеже. Далее, для удобства, сторону выше по потоку и сторону ниже по потоку по отношению к направлению, вдоль которой циркулирующий водород протекает, по существу называют соответственно как "переднюю по ходу потока" и "заднюю по ходу потока". Канал 1 циркулирования водорода оборудован компрессором 2, охладителем 3 циркулирующего водорода, расположенным с задней по ходу потока стороны компрессора 2, и турбодетандером 4, расположенным с задней по ходу потока стороны охладителя 3 циркулирующего водорода, каждый из которых размещен в канале 1 циркулирования водорода.[0019] The cooling cycle unit R is equipped with a circularly-shaped hydrogen circulation channel 1 through which the circulating hydrogen flows in a circle. The circulating hydrogen flows in a clockwise circle in the hydrogen circulation channel 1 due to the relative position shown in the drawing. Further, for convenience, the upstream side and the downstream side with respect to the direction along which the circulating hydrogen flows are essentially referred to as “upstream” and “upstream”, respectively. The hydrogen circulation channel 1 is equipped with a compressor 2, a circulating hydrogen cooler 3 located on the upstream side of the compressor 2, and a turbo expander 4 located on the upstream side of the circulating hydrogen cooler 3, each of which is located in the hydrogen circulation channel 1.

[0020] Компрессор 2, который может представлять собой, например, устройство сжатия, приводимое в действие электрическим двигателем, адиабатически сжимает циркулирующий водород в состоянии обычного давления (например, 0,1 МПа абсолютного давления) и обычной температуры (например, 300 K) для того, чтобы обеспечить переход циркулирующего водорода в состояние высокого давления (например, 2 МПа абсолютного давления) и высокой температуры (например, 780 K). Охладитель 3 циркулирующего водорода, который может представлять собой, например, теплообменник, использующий охлаждающую воду при низкой температуре в качестве охлаждающей среды, охлаждает циркулирующий водород при высоком давлении и высокой температуре для того, чтобы обеспечить переход циркулирующего водорода в состояние обычной температуры с одновременным поддержанием его давления. Таким образом, циркулирующий водород при высоком давлении и обычной температуре охлаждают посредством первого и второго теплообменников Е1 и Е2 до достижения им турбодетандера 4 согласно приведенному далее подробному описанию таким образом, что циркулирующий водород достигает состояния очень низкой температуры (например, 40 K) с одновременным поддержанием его давления. Турбодетандер 4, который может представлять собой турбину для преобразования энергии давления или кинетической энергии газа при высоком давлении в механическую энергию и которая затем выдает механическую энергию за ее пределы, приводят в действие посредством циркулирующего водорода при высоком давлении и очень низкой температуре, пока она уменьшает давление и температуру циркулирующего водорода для сжижения по меньшей мере части циркулирующего водорода таким образом, что циркулирующий водород достигает состояния обычного давления и сверхнизкой температуры (например, 20 K). В альтернативном варианте вместо турбодетандера 4 возможно использование приспособления расширения, такого как клапан Джоуля-Томсона или т.п., который адиабатически расширяет циркулирующий водород.[0020] Compressor 2, which may be, for example, a compression device driven by an electric motor, adiabatically compresses the circulating hydrogen in a state of normal pressure (eg, 0.1 MPa absolute pressure) and normal temperature (eg, 300 K) for in order to ensure the transition of circulating hydrogen to a state of high pressure (for example, 2 MPa absolute pressure) and high temperature (for example, 780 K). The circulating hydrogen cooler 3, which may be, for example, a heat exchanger using cooling water at a low temperature as a cooling medium, cools the circulating hydrogen at high pressure and high temperature in order to ensure that the circulating hydrogen passes into a state of ordinary temperature while maintaining it pressure. Thus, the circulating hydrogen at high pressure and ordinary temperature is cooled by means of the first and second heat exchangers E1 and E2 until it reaches turbo expander 4 according to the following detailed description so that the circulating hydrogen reaches a very low temperature (for example, 40 K) while maintaining his pressure. A turboexpander 4, which can be a turbine for converting pressure energy or kinetic energy of a gas at high pressure into mechanical energy and which then gives off mechanical energy beyond it, is driven by circulating hydrogen at high pressure and very low temperature while it reduces pressure and the temperature of the circulating hydrogen to liquefy at least a portion of the circulating hydrogen so that the circulating hydrogen reaches a state of normal pressure ultralow temperature (e.g., 20 K). Alternatively, instead of turboexpander 4, it is possible to use an expansion device, such as a Joule-Thomson valve or the like, which adiabatically expands the circulating hydrogen.

[0021] Кроме того, канал 1 циркулирования водорода оборудован первым и вторым низкотемпературными теплообменными элементами 5 и 6, каждый из которых размещен в соответствующем месте, расположенном ниже по потоку относительно турбодетандера 4 и выше по потоку относительно компрессора 2. Кроме того, канал 1 циркулирования водорода оборудован первым и вторым высокотемпературными теплообменными элементами 7 и 8, каждый из которых размещен в соответствующем месте, расположенном ниже по потоку относительно охладителя 3 циркулирующего водорода и выше по потоку относительно турбодетандера 4. Первый низкотемпературный теплообменный элемент 5 и первый высокотемпературный теплообменный элемент 7 размещены в соответствующих друг другу местах для того, чтобы обменяться теплом друг с другом. Второй низкотемпературный теплообменный элемент 6 и второй высокотемпературный теплообменный элемент 8 размещены в соответствующих друг другу местах для того, чтобы обменяться теплом друг с другом. Каждый из первого низкотемпературного теплообменного элемента 5 и первого высокотемпературного теплообменного элемента 7 представляет собой компонент первого теплообменника Е1, подробно описанный далее, а каждый из второго низкотемпературного теплообменного элемента 6 и второго высокотемпературного теплообменного элемента 8 представляет собой компонент второго теплообменника Е2, подробно описанный далее.[0021] In addition, the hydrogen circulation channel 1 is equipped with first and second low-temperature heat exchange elements 5 and 6, each of which is located in a corresponding location located downstream of the turboexpander 4 and upstream of the compressor 2. In addition, the circulation channel 1 hydrogen is equipped with the first and second high-temperature heat exchange elements 7 and 8, each of which is placed in a suitable place located downstream relative to the cooler 3 of circulating hydrogen and Chez downstream relative to the turboexpander 4. The first low-temperature heat exchanger element 5 and the first high temperature heat exchanger element 7 is placed in locations corresponding to each other in order to exchange heat with each other. The second low-temperature heat-exchange element 6 and the second high-temperature heat-exchange element 8 are placed in respective places in order to exchange heat with each other. Each of the first low-temperature heat-exchange element 5 and the first high-temperature heat-exchange element 7 is a component of the first heat exchanger E1, described in detail below, and each of the second low-temperature heat-exchange element 6 and the second high-temperature heat-exchange element 8 is a component of the second heat exchanger E2, described in detail below.

[0022] Блок Ρ изготовления жидкого водорода оборудован каналом 11 для исходного водорода, через который протекает исходный водород в состоянии высокого давления (например, 2 МПа абсолютного давления) и обычной температуры, подаваемый из источника 10 подачи исходного водорода. Клапан 12 Джоуля-Томсона соединен с задним по ходу потока концом канала 11 для исходного водорода по отношению к направлению (вправо ввиду взаимного расположения, показанного на чертеже), вдоль которого протекает исходный водород. Кроме того, первый охлаждающий элемент 13 для охлаждения исходного водорода и второй охлаждающий элемент 14 для охлаждения исходного водорода последовательно размещены в канале 11 для исходного водорода от передней по ходу потока стороны к задней по ходу потока стороне по отношению к направлению, вдоль которого протекает исходный водород. Первый и второй охлаждающие элементы 13, 14 для охлаждения исходного водорода охлаждают исходный водород в состоянии высокого давления и обычной температуры таким образом, что исходный водород достигает состояния очень низкой температуры (например, 40 K) с одновременным приблизительным поддержанием его давления. Клапан 12 Джоуля-Томсона адиабатически расширяет исходный водород в состоянии высокого давления и очень низкой температуры с тем, чтобы уменьшить давление и температуру исходного водорода. Следовательно, по меньшей мере часть исходного водорода сжижают таким образом, что изготовлен жидкий водород. В альтернативном варианте для сжижения исходного водорода может быть использован расширительный клапан, отличный от клапана Джоуля-Томсона. Первый охлаждающий элемент 13 для охлаждения исходного водорода может представлять собой компонент первого теплообменника Е1, подробно описанного далее, а второй охлаждающий элемент 14 для охлаждения исходного водорода может представлять собой компонент второго теплообменника Е2, подробно описанного далее.[0022] The liquid hydrogen production unit ан is equipped with a feed hydrogen channel 11 through which feed hydrogen flows in a state of high pressure (for example, 2 MPa absolute pressure) and normal temperature supplied from the source of supply of hydrogen source 10. The Joule-Thomson valve 12 is connected to the downstream end of the channel 11 for the source of hydrogen with respect to the direction (to the right due to the relative position shown in the drawing) along which the source of hydrogen flows. In addition, the first cooling element 13 for cooling the feed hydrogen and the second cooling element 14 for cooling the feed hydrogen are sequentially arranged in the feed hydrogen channel 11 from the upstream side to the upstream side with respect to the direction along which the hydrogen source flows . The first and second cooling elements 13, 14 for cooling the starting hydrogen cool the starting hydrogen in a state of high pressure and ordinary temperature so that the starting hydrogen reaches a state of very low temperature (for example, 40 K) while maintaining approximately its pressure. The Joule-Thomson valve 12 adiabatically expands the feed hydrogen in a high pressure and very low temperature state in order to reduce the pressure and temperature of the feed hydrogen. Therefore, at least a portion of the starting hydrogen is liquefied such that liquid hydrogen is made. Alternatively, an expansion valve other than a Joule-Thomson valve may be used to liquefy the starting hydrogen. The first cooling element 13 for cooling the starting hydrogen may be a component of the first heat exchanger E1, described in detail below, and the second cooling element 14 for cooling the starting hydrogen may be a component of the second heat exchanger E2, described in detail below.

[0023] В устройстве HS для изготовления жидкого водорода, первый и второй теплообменники Е1 и Е2 расположены напротив блока R цикла охлаждения и блока Ρ изготовления жидкого водорода, причем первый теплообменник Е1 содержит первый низкотемпературный теплообменный элемент 5, первый высокотемпературный теплообменный элемент 7 и первый охлаждающий элемент 13 для охлаждения исходного водорода, а второй теплообменник Е2 содержит второй низкотемпературный теплообменный элемент 6, второй высокотемпературный теплообменный элемент 8 и второй охлаждающий элемент 14 для охлаждения исходного водорода. В каждом из первого и второго теплообменников Е1 и Е2, циркулирующий водород, протекающий через канал 1 циркулирования водорода в месте ниже по потоку относительно турбодетандера 4 и выше по потоку относительно компрессора 2, охлаждает циркулирующий водород, протекающий через канал 1 циркулирования водорода в месте ниже по потоку относительно охладителя 3 циркулирующего водорода и выше по потоку относительно турбодетандера 4, и дополнительно охлаждает исходный водород, протекающий через канал 11 для исходного водорода.[0023] In the apparatus for manufacturing liquid hydrogen, the first and second heat exchangers E1 and E2 are located opposite the cooling cycle unit R and the liquid hydrogen manufacturing unit,, the first heat exchanger E1 comprising a first low temperature heat exchange element 5, a first high temperature heat exchange element 7 and a first cooling element 13 for cooling the starting hydrogen, and the second heat exchanger E2 comprises a second low-temperature heat-exchange element 6, a second high-temperature heat-exchange element 8 and a second cooling a backing member 14 for cooling the starting hydrogen. In each of the first and second heat exchangers E1 and E2, the circulating hydrogen flowing through the hydrogen circulation channel 1 in a place downstream of the turboexpander 4 and upstream of the compressor 2 cools the circulating hydrogen flowing through the hydrogen circulation channel 1 in a place lower flow relative to the circulating hydrogen cooler 3 and upstream relative to the turboexpander 4, and further cools the feed hydrogen flowing through the feed hydrogen channel 11.

[0024] В устройстве согласно варианту реализации, показанному на чертеже, два теплообменника Е1 и Е2 расположены напротив блока R цикла охлаждения и блока Ρ изготовления жидкого водорода. Однако количество теплообменников, которые должны быть выполнены, не ограничено двумя и, поэтому, возможно использование трех или большего количества теплообменников (например, трех, четырех, пяти и т.д.). Другими словами, количество теплообменников, которые необходимо выполнить, может быть предпочтительно определено в зависимости от поверхности теплообмена каждого теплообменника и других свойств теплообмена каждого теплообменника.[0024] In the device according to the embodiment shown in the drawing, two heat exchangers E1 and E2 are located opposite the cooling cycle unit R and the liquid hydrogen production unit Ρ. However, the number of heat exchangers that must be performed is not limited to two, and therefore, it is possible to use three or more heat exchangers (for example, three, four, five, etc.). In other words, the number of heat exchangers to be performed can be preferably determined depending on the heat exchange surface of each heat exchanger and other heat transfer properties of each heat exchanger.

[0025] Далее, будет описано то, как могут быть изменены термодинамические состояния циркулирующего водорода или исходного водорода, протекающего в блоке цикла охлаждения R или блоке Ρ изготовления жидкого водорода. Во-первых, будут описаны изменения состояния циркулирующего водорода, протекающего от турбодетандера 4 к компрессору 2 через канал 1 циркулирования водорода. Циркулирующий водород в состоянии обычного давления (например, 0,1 МПа абсолютного давления) и сверхнизкой температуры (например, 20 K), который протекал по направлению от турбодетандера 4 и был по меньшей мере частично сжижен, охлаждает циркулирующий водород, протекающий через второй высокотемпературный теплообменный элемент 8, а также исходный водород, протекающий через второй охлаждающий элемент 14 для охлаждения исходного водорода, когда он протекает через второй низкотемпературный теплообменный элемент 6. Следовательно, температура циркулирующего водорода в состоянии обычного давления, который протекал по направлению от второго низкотемпературного теплообменного элемента 6 (второй теплообменник Е2), была увеличена до несколько повышенной температуры (например, 80 K). В таком случае, сжиженную часть в циркулирующем водороде выпаривают, когда он протекает через второй низкотемпературный теплообменный элемент 6.[0025] Next, it will be described how the thermodynamic states of the circulating hydrogen or the starting hydrogen flowing in the cooling cycle unit R or the liquid hydrogen production unit Ρ can be changed. Firstly, changes in the state of the circulating hydrogen flowing from the turboexpander 4 to the compressor 2 through the hydrogen circulation channel 1 will be described. The circulating hydrogen in a state of normal pressure (for example, 0.1 MPa absolute pressure) and ultra-low temperature (for example, 20 K), which flowed in the direction from turbine expander 4 and was at least partially liquefied, cools the circulating hydrogen flowing through the second high-temperature heat exchange element 8, as well as the starting hydrogen flowing through the second cooling element 14 to cool the starting hydrogen when it flows through the second low-temperature heat exchange element 6. Therefore, the temperature of qi kuliruyuschego hydrogen normal pressure condition, which flowed in the direction from the second low temperature heat exchanger element 6 (the second heat exchanger E2) was increased to somewhat elevated temperature (e.g., 80 K). In this case, the liquefied portion in the circulating hydrogen is evaporated when it flows through the second low temperature heat exchange element 6.

[0026] Циркулирующий водород, который протекал от второго низкотемпературного теплообменного элемента 6 (второй теплообменник Е2), охлаждает циркулирующий водород, протекающий через первый высокотемпературный теплообменный элемент 7, а также исходный водород, протекающий через первый охлаждающий элемент 13 для охлаждения исходного водорода, когда он протекает через первый низкотемпературный теплообменный элемент 5. Следовательно, температура циркулирующего водорода в состоянии обычного давления, который протекал от первого низкотемпературного теплообменного элемента 5 (первый теплообменник Е1), была увеличена до обычной температуры (например, 300 K). Затем циркулирующий водород в состоянии обычного давления и обычной температуры протекает в компрессору 2. Таким образом, циркулирующий водород адиабатически сжимают посредством компрессора 2 таким образом, что он переходит в состояние высокого давления (например, 2 МПа абсолютного давления) и высокой температуры (например, 780 K).[0026] The circulating hydrogen that flowed from the second low temperature heat exchange element 6 (second heat exchanger E2) cools the circulating hydrogen flowing through the first high temperature heat exchange element 7, as well as the source hydrogen flowing through the first cooling element 13 to cool the source hydrogen when it flows through the first low temperature heat exchange element 5. Therefore, the temperature of the circulating hydrogen in a state of normal pressure, which flowed from the first low temperature The heat exchanger element 5 (first heat exchanger E1) has been increased to normal temperature (e.g. 300 K). Then, the circulating hydrogen in a state of normal pressure and normal temperature flows into the compressor 2. Thus, the circulating hydrogen is adiabatically compressed by the compressor 2 so that it goes into a state of high pressure (for example, 2 MPa absolute pressure) and high temperature (for example, 780 K).

[0027] Далее будут описаны изменения состояния циркулирующего водорода, протекающего от компрессора 2 в турбодетандер 4 через канал 1 циркулирования водорода. Газообразный циркулирующий водород в состоянии высокого давления и высокой температуры, который протекал по направлению от компрессора 2, сначала охлаждают посредством охладителя 3 циркулирующего водорода для того, чтобы достигнуть состояния обычной температуры (например, 300 K) и высокого давления. Затем, циркулирующий водород в состоянии высокого давления и обычной температуры охлаждают посредством циркулирующего водорода, протекающего через первый низкотемпературный теплообменный элемент 5, с тем, чтобы достигнуть состояния очень низкой температуры (например, 80 K), когда он протекает через первый высокотемпературный теплообменный элемент 7. Циркулирующий водород в состоянии высокого давления и очень низкой температуры, который протекал от первого высокотемпературного теплообменного элемента 7 (первый теплообменник Е1), охлаждают посредством циркулирующего водорода, протекающего через второй низкотемпературный теплообменный элемент 6, с тем, чтобы достигнуть состояния дополнительно пониженной температуры (например, 40 K), когда он протекает через второй высокотемпературный теплообменный элемент 8. Затем циркулирующий водород в состоянии высокого давления и очень низкой температуры протекает в турбодетандера 4. Таким образом, циркулирующий водород расширяют посредством турбодетандера 4 для того, чтобы перейти в состояние обычного давления (например, 0,1 МПа абсолютного давления) и сверхнизкой температуры (например, 20 K) с тем, чтобы циркулирующий водород был по меньшей мере частично сжижен.[0027] Next, changes in the state of the circulating hydrogen flowing from the compressor 2 to the turboexpander 4 through the hydrogen circulation channel 1 will be described. The gaseous circulating hydrogen in a state of high pressure and high temperature, which flowed in the direction from the compressor 2, is first cooled by means of a circulating hydrogen cooler 3 in order to reach a state of ordinary temperature (for example, 300 K) and high pressure. Then, the circulating hydrogen in a high pressure and normal temperature state is cooled by circulating hydrogen flowing through the first low temperature heat exchange element 5 so as to reach a very low temperature state (e.g. 80 K) when it flows through the first high temperature heat exchange element 7. Circulating hydrogen in a state of high pressure and very low temperature, which flowed from the first high-temperature heat exchange element 7 (first heat exchanger E1), cooling they are circulated by hydrogen flowing through the second low-temperature heat-exchange element 6 in order to reach an additionally lowered temperature state (for example, 40 K) when it flows through the second high-temperature heat-exchange element 8. Then, the circulating hydrogen in a state of high pressure and very low temperature flows into the turboexpander 4. Thus, the circulating hydrogen is expanded by means of the turboexpander 4 in order to go into the state of normal pressure (for example, 0.1 MPa abs pressure) and ultralow temperature (for example, 20 K) so that the circulating hydrogen is at least partially liquefied.

[0028] Кроме того, будут описаны изменения состояния исходного водорода, протекающего из источника 10 подачи исходного водорода в клапан 12 Джоуля-Томсона через канал 11 для исходного водорода. Исходный водород в состоянии высокого давления (например, 2 МПа абсолютного давления) и обычной температуры (например, 300 K), подаваемый источником 10 подачи исходного водорода, охлаждают посредством циркулирующего водорода, протекающего через первый низкотемпературный теплообменный элемент 5, для того, чтобы перейти в состояние очень низкой температуры (например, 80 K), когда он протекает через первый охлаждающий элемент 13 для охлаждения исходного водорода. Исходный водород в состоянии высокого давления и очень низкой температуры, который протекал от первого охлаждающего элемента 13 для охлаждения исходного водорода (первый теплообменник Е1), охлаждают посредством циркулирующего водорода, протекающего через второй низкотемпературный теплообменный элемент 6, с тем, чтобы достигнуть состояния дополнительно пониженной температуры (например, 40 K), когда он протекает через второй охлаждающий элемент 14 для охлаждения исходного водорода.[0028] Further, changes in the state of the source hydrogen flowing from the source of hydrogen source 10 to the Joule-Thomson valve 12 through the source hydrogen channel 11 will be described. The starting hydrogen in a state of high pressure (for example, 2 MPa absolute pressure) and normal temperature (for example, 300 K) supplied by the source of hydrogen 10 is cooled by means of circulating hydrogen flowing through the first low-temperature heat exchange element 5, in order to go into a state of very low temperature (for example, 80 K) when it flows through the first cooling element 13 to cool the starting hydrogen. The starting hydrogen in a state of high pressure and very low temperature, which flowed from the first cooling element 13 for cooling the starting hydrogen (first heat exchanger E1), is cooled by circulating hydrogen flowing through the second low-temperature heat exchange element 6, so as to reach a state of further reduced temperature (e.g., 40 K) when it flows through the second cooling element 14 to cool the starting hydrogen.

[0029] Затем, исходный водород в состоянии высокого давления и очень низкой температуры расширяют посредством расширения по циклу Джоуля-Томсона, когда он проходит через клапан 12 Джоуля-Томсона, для того, чтобы перейти в состояние обычного давления (например, 0,1 МПа абсолютного давления) и сверхнизкой температуры (например, 20 K) с тем, чтобы исходный водород был по меньшей мере частично сжижен. Сжиженный исходный водород, а именно жидкий водород в качестве продукта устройства HS для изготовления жидкого водорода, сохраняют в цистерне 15 для хранения жидкого водорода. Жидкий водород, хранящийся в цистерне 15 для хранения жидкого водорода, обычно подают в емкость для жидкого водорода транспортного судна 16 для транспортировки жидкого водорода, который пришвартован в порту (порту погрузки) рядом с областью, в которой расположено устройство HS для изготовления жидкого водорода.[0029] Then, the starting hydrogen in a state of high pressure and very low temperature is expanded by expansion in the Joule-Thomson cycle when it passes through the Joule-Thomson valve 12 in order to go into a state of normal pressure (for example, 0.1 MPa absolute pressure) and ultra-low temperature (for example, 20 K) so that the starting hydrogen is at least partially liquefied. The liquefied hydrogen source, namely liquid hydrogen as a product of the liquid hydrogen manufacturing device HS, is stored in the liquid hydrogen storage tank 15. Liquid hydrogen stored in a liquid hydrogen storage tank 15 is typically fed into a liquid hydrogen tank of a transport vessel 16 for transporting liquid hydrogen, which is moored in a port (loading port) near the region in which the liquid hydrogen producing device HS is located.

[0030] В табл. 1 совместно показаны термодинамические состояния циркулирующего водорода или исходного водорода в соответствующих местах в блоке цикла охлаждения R или блоке Ρ изготовления жидкого водорода, причем эти места указаны посредством ссылочных символов а-k на чертеже. В таб. 1 символ "G" обозначает газообразное состояние, а 5 символ "L" обозначает жидкое состояние.[0030] In the table. 1 together shows the thermodynamic states of circulating hydrogen or starting hydrogen at corresponding places in the cooling cycle unit R or liquid hydrogen production unit,, these places being indicated by reference symbols a-k in the drawing. In tab. 1 symbol "G" indicates a gaseous state, and 5 symbol "L" indicates a liquid state.

Figure 00000001
Figure 00000001

[0031] Устройство HS для изготовления жидкого водорода согласно настоящему изобретению дополнительно оборудовано приспособлением для обработки испаряемого газа для повторного сжижения испаряемого газа, который генерируют в емкости для жидкого водорода (не показана) транспортного судна 16 для транспортировки жидкого водорода, пришвартованного в порту (порт погрузки) рядом с областью, в которой расположено устройство HS для изготовления жидкого водорода, и который подают на приспособление для обработки испаряемого газа с тем, чтобы изготовить жидкий водород. Во-первых, далее будут описаны основная конструкция и функциональное назначение приспособления для обработки испаряемого газа. Вкратце, в приспособлении для обработки испаряемого газа устройства HS для изготовления жидкого водорода согласно настоящему изобретению, испаряемый газ в состоянии низкой температуры подают в часть в канале 1 циркулирования водорода блока цикла охлаждения R, в котором протекает циркулирующий водород в состоянии низкой температуры. При этом, избыточный циркулирующий водород, получаемый в результате подачи испаряемого газа, выпускают из части в канале 1 циркулирования водорода, в котором протекает циркулирующий водород в состоянии обычной температуры. Затем, избыточный циркулирующий водород подают в часть в канале 11 для исходного водорода блока Ρ изготовления жидкого водорода, в котором протекает исходный водород в состоянии обычной температуры, и смешивают с исходным водородом. Таким образом, испаряемый газ повторно сжижают и повторно используют в качестве жидкого водорода.[0031] The liquid hydrogen production apparatus HS of the present invention is further equipped with a vaporization gas treatment apparatus for re-liquefying the vaporization gas generated in a liquid hydrogen tank (not shown) of a transport vessel 16 for transporting liquid hydrogen moored in a port (loading port ) next to the region in which the HS device for manufacturing liquid hydrogen is located, and which is fed to the device for processing the vaporized gas in order to make liquid hydrogen. First, the basic construction and functional purpose of the device for processing the vaporized gas will be described below. Briefly, in the vaporization gas treatment apparatus HS of the liquid hydrogen production apparatus of the present invention, the vaporized gas in a low temperature state is supplied to a part in the hydrogen circulation channel 1 of the cooling cycle unit R, in which circulating hydrogen in a low temperature state flows. In this case, the excess circulating hydrogen obtained by supplying the vaporized gas is discharged from the part in the hydrogen circulation channel 1, in which the circulating hydrogen flows in a state of ordinary temperature. Then, the excess circulating hydrogen is supplied to the part in the source hydrogen channel 11 of the liquid hydrogen production unit Ρ in which the initial hydrogen flows at a state of ordinary temperature and mixed with the original hydrogen. Thus, the vaporized gas is re-liquefied and reused as liquid hydrogen.

[0032] Приспособление для обработки испаряемого газа содержит элемент подачи испаряемого газа и элемент D выпуска циркулирующего водорода. Элемент С подачи испаряемого газа подает испаряемый газ в состоянии очень низкой температуры, генерируемый в емкости для жидкого водорода транспортного судна 16 для транспортировки жидкого водорода, в канал 1 циркулирования водорода в месте внизу по потоку относительно турбодетандера 4 и выше по потоку относительно компрессора 2. Согласно приведенному далее подробному описанию, элемент С подачи испаряемого газа смещает место, через которое испаряемый газ подают в канал 1 циркулирования водорода, в зависимости от температуры испаряемого газа таким образом, что минимизирована разница между температурой циркулирующего водорода в месте, через которое подают испаряемый газ, и температурой испаряемого газа.[0032] The apparatus for treating the vaporized gas comprises a vaporizing gas supply element and a circulating hydrogen discharge element D. The vaporized gas supply element C supplies the vaporized gas in a very low temperature state generated in the liquid hydrogen tank of the transport vessel 16 for transporting liquid hydrogen to the hydrogen circulation channel 1 at a place downstream of the turboexpander 4 and upstream of the compressor 2. According to to the following detailed description, the evaporated gas supply element C shifts the place through which the vaporized gas is supplied to the hydrogen circulation channel 1, depending on the temperature of the vaporized aza so that minimized temperature difference between the hydrogen circulation in a place through which the vaporized gas is fed, and the temperature of the evaporated gas.

[0033] С другой стороны, элемент D выпуска циркулирующего водорода выпускает циркулирующий водород в состоянии обычной температуры, находящийся в канале 1 циркулирования водорода, в канал 11 для исходного водорода в месте выше по потоку относительно первого охлаждающего элемента 13 для охлаждения исходного водорода по отношению к направлению, вдоль которого протекает исходный водород. Таким образом, выпущенный циркулирующий водород смешивается с исходным водородом в состоянии обычной температуры. То есть, элемент D выпуска циркулирующего водорода выпускает избыточный циркулирующий водород, получаемый в результате подачи испаряемого газа в канал 11 для исходного водорода, через часть, расположенную между первым низкотемпературным теплообменным элементом 5 и компрессором 2 в канале 1 циркулирования водорода, или через часть, расположенную между охладителем 3 циркулирующего водорода и первым высокотемпературным теплообменным элементом 7 в канале 1 циркулирования водорода. Однако в варианте реализации, показанном на чертеже, избыточный циркулирующий водород выпускают в канал 11 для исходного водорода через часть, расположенную между охладителем 3 циркулирующего водорода и первым высокотемпературным теплообменным элементом 7 в канале 1 циркулирования водорода.[0033] On the other hand, the circulating hydrogen discharge element D discharges the circulating hydrogen at a normal temperature located in the hydrogen circulation channel 1 to the hydrogen source channel 11 at a location upstream of the first cooling element 13 for cooling the hydrogen source with respect to the direction along which the starting hydrogen flows. Thus, the released circulating hydrogen is mixed with the starting hydrogen in a state of ordinary temperature. That is, the circulating hydrogen discharge element D releases excess circulating hydrogen obtained by supplying vaporized gas to the source hydrogen channel 11 through a portion located between the first low temperature heat exchange element 5 and a compressor 2 in the hydrogen circulation channel 1, or through a portion located between the circulating hydrogen cooler 3 and the first high-temperature heat exchange element 7 in the hydrogen circulation channel 1. However, in the embodiment shown in the drawing, excess circulating hydrogen is discharged into the source hydrogen channel 11 through a portion located between the circulating hydrogen cooler 3 and the first high-temperature heat exchange element 7 in the hydrogen circulation channel 1.

[0034] Далее будут описаны конкретная конструкция и функциональное назначение приспособления для обработки испаряемого газа. Элемент С подачи испаряемого газа имеет канал 17 для введения испаряемого газа, через который испаряемый газ в состоянии обычного давления (например, 0,1 МПа абсолютного давления) и очень низкой температуры, генерируемый в емкости для жидкого водорода транспортного судна 16 для транспортировки жидкого водорода, транспортируют по трубам на устройство HS для изготовления жидкого водорода. Периферия канала 17 для введения испаряемого газа изолирована для предотвращения увеличения температуры испаряемого газа вследствие тепла, введенного с внешней стороны, несмотря на то, что такой изолирующий материал не показан на чертеже. Кроме того, первый канал 19 для подачи испаряемого газа и второй канал 20 для подачи испаряемого газа соединены через переключающий клапан 18 с задним по ходу потока концом канала 17 для введения испаряемого газа по отношению к направлению, вдоль которого протекает испаряемый газ. Переключающий клапан 18 в альтернативном варианте соединяет канал 17 для введения испаряемого газа с первым каналом 19 для подачи испаряемого газа или вторым каналом 20 для подачи испаряемого газа или закрывает канал 17 для введения испаряемого газа.[0034] Next, the specific construction and functionality of the vaporization gas treatment apparatus will be described. The vaporized gas supply element C has a channel 17 for introducing the vaporized gas through which the vaporized gas is in a state of normal pressure (for example, 0.1 MPa absolute pressure) and very low temperature generated in the liquid hydrogen tank of the transport vessel 16 for transporting liquid hydrogen, transported through pipes to an HS device for manufacturing liquid hydrogen. The periphery of the channel for introducing the vaporized gas is insulated to prevent the temperature of the vaporized gas from rising due to heat introduced from the outside, although such an insulating material is not shown. In addition, the first channel for supplying the vaporized gas and the second channel 20 for supplying the vaporized gas are connected through a switching valve 18 to the downstream end of the channel 17 for introducing the vaporized gas with respect to the direction along which the vaporized gas flows. Alternatively, the switching valve 18 connects the channel 17 for introducing the vaporized gas to the first channel 19 for supplying the vaporized gas or the second channel 20 for supplying the vaporized gas or closes the channel 17 for introducing the vaporized gas.

[0035] Задний по ходу потока конец первого канала 19 для подачи испаряемого газа соединен с каналом 1 циркулирования водорода в месте, расположенном между первым низкотемпературным теплообменным элементом 5 и вторым низкотемпературным теплообменным элементом 6 по отношению к направлению, вдоль которого протекает испаряемый газ. При этом, задний по ходу потока конец второго канала 20 для подачи испаряемого газа соединен с каналом 1 циркулирования водорода в месте, расположенном между вторым низкотемпературным теплообменным элементом 6 и турбодетандером 4 по отношению к направлению, вдоль которого протекает испаряемый газ. Соответственно, в альтернативном варианте элемент С подачи испаряемого газа может подавать испаряемый газ, находящийся в канале 17 для введения испаряемого газа, в канал 1 циркулирования водорода в месте, расположенном между первым низкотемпературным теплообменным элементом 5 и вторым низкотемпературным теплообменным элементом 6, или в месте, расположенном между вторым низкотемпературным теплообменным элементом 6 и турбодетандером 4, путем изменения условия соединения каналов переключающего клапана 18.[0035] The upstream end of the first vaporized gas supply channel 19 is connected to the hydrogen circulation channel 1 at a location located between the first low temperature heat exchange element 5 and the second low temperature heat exchange element 6 with respect to the direction along which the vaporized gas flows. At the same time, the downstream end of the second channel 20 for supplying vaporized gas is connected to the channel 1 for the circulation of hydrogen in a place located between the second low-temperature heat-exchange element 6 and the expander 4 with respect to the direction along which the vaporized gas flows. Accordingly, in an alternative embodiment, the evaporated gas supply element C may supply the vaporized gas located in the vaporized gas injection passage 17 to the hydrogen circulation channel 1 at a location located between the first low temperature heat exchange element 5 and the second low temperature heat exchange element 6, or at a location located between the second low-temperature heat exchange element 6 and the expander 4, by changing the connection conditions of the channels of the switching valve 18.

[0036] Кроме того, канал 17 для введения испаряемого газа оборудован нагнетателем 21 (или компрессором) с очень низкой степенью сжатия для обеспечения протекания испаряемого газа далее по потоку, первым датчиком 22 расхода для регистрации расхода испаряемого газа, протекающего через канал 17 для введения испаряемого газа, и датчиком 23 температуры для регистрации температуры испаряемого газа, которые размещены в свою очередь по направлению к задней по ходу потока стороне в местах, расположенных спереди по ходу потока относительно переключающего клапана 18 по отношению к направлению, вдоль которого протекает испаряемый газ. Значения данных, регистрируемые первым датчиком 22 расхода, и значения данных, регистрируемые датчиком 23 температуры, передают на управляющее устройство 24, что подробно описано далее. Испаряемый газ, генерируемый в емкости для жидкого водорода транспортного судна 16 для транспортировки жидкого водорода, находится в состоянии обычного давления. При этом, циркулирующий водород в канале 1 циркулирования водорода также находится в состоянии обычного давления в месте, в котором в него подают испаряемый газ. Соответственно, нагнетатель 21 с очень низкой степенью сжатия может легко подавать испаряемый газ в канал 1 циркулирования водорода. Поскольку испаряемый газ слегка сжат в таком случае, то температура испаряемого газа слегка изменена снаружи. При этом, если давление испаряемого газа выше, чем давление циркулирующего водорода в месте, в котором в него подают испаряемый газ, то нагнетатель 21 может быть исключен.[0036] In addition, the channel for introducing the vaporized gas 17 is equipped with a supercharger 21 (or compressor) with a very low compression ratio to allow the vaporized gas to flow downstream, the first flow sensor 22 for detecting the flow rate of the vaporized gas flowing through the channel 17 for introducing the vaporized gas, and a temperature sensor 23 for detecting the temperature of the vaporized gas, which are placed in turn towards the back upstream side in places located in front upstream of the switching o valve 18 with respect to the direction along which the vaporized gas flows. The data values recorded by the first flow sensor 22 and the data values recorded by the temperature sensor 23 are transmitted to the control device 24, which is described in detail below. The vaporized gas generated in the liquid hydrogen tank of the transport vessel 16 for transporting liquid hydrogen is in a normal pressure state. In this case, the circulating hydrogen in the hydrogen circulation channel 1 is also in a state of normal pressure at the place in which the vaporized gas is supplied to it. Accordingly, a super low compression compressor 21 can easily supply vaporized gas to the hydrogen circulation channel 1. Since the vaporized gas is slightly compressed in this case, the temperature of the vaporized gas is slightly changed outside. Moreover, if the pressure of the vaporized gas is higher than the pressure of the circulating hydrogen at the place where the vaporized gas is supplied to it, then the supercharger 21 can be excluded.

[0037] С другой стороны, элемент D выпуска циркулирующего водорода имеет канал 26 выпуска циркулирующего водорода, который соединяет часть канала 1 циркулирования водорода с частью канала 11 для исходного водорода через переключающий клапан 25, причем часть канала 1 циркулирования водорода расположена между охладителем 3 циркулирующего водорода и первым высокотемпературным теплообменным элементом 7, а часть канала 11 для исходного водорода расположена выше по потоку первого охлаждающего элемента 13 для охлаждения исходного водорода по отношению к направлению, вдоль которого протекает исходный водород. Переключающий клапан 25 соединяет часть канала 1 циркулирования водорода, расположенную между охладителем 3 циркулирующего водорода и первым высокотемпературным теплообменным элементом 7, с каналом 26 выпуска циркулирующего водорода или обрывает соединение между каналом 1 циркулирования водорода и каналом 26 выпуска циркулирующего водорода.[0037] On the other hand, the circulating hydrogen discharge element D has a circulating hydrogen discharge channel 26 that connects a part of the hydrogen circulation channel 1 to a part of the hydrogen source channel 11 through the switching valve 25, wherein a part of the hydrogen circulation channel 1 is located between the hydrogen circulating cooler 3 and the first high-temperature heat-exchange element 7, and part of the channel 11 for the source of hydrogen is located upstream of the first cooling element 13 for cooling the source of hydrogen in the ratio to the direction along which the starting hydrogen flows. The switching valve 25 connects a part of the hydrogen circulation channel 1 located between the circulating hydrogen cooler 3 and the first high-temperature heat exchange element 7 to the circulating hydrogen discharge channel 26 or breaks the connection between the hydrogen circulation channel 1 and the circulating hydrogen discharge channel 26.

[0038] Кроме того, канал 26 выпуска циркулирующего водорода оборудован компрессором 27 для обеспечения протекания выпущенного циркулирующего водорода далее по потоку, клапаном 28 управления расходом для управления расходом циркулирующего водорода, протекающего через канал 26 выпуска циркулирующего водорода, и вторым датчиком 29 расхода для регистрации расхода циркулирующего водорода, протекающего через канал 26 выпуска циркулирующего водорода. Эти элементы 27, 28 и 29 размещены в свою очередь по направлению к задней по ходу потока стороне по отношению к направлению, вдоль которого циркулирующий водород выпускают из канала 1 циркулирования водорода. Значения данных, регистрируемые вторым датчиком 29 расхода, передают на управляющее устройство 24. Каждый из циркулирующего водорода в канале 1 циркулирования водорода в месте, расположенном между охладителем 3 циркулирующего водорода и первым высокотемпературным теплообменным элементом 7, и исходного водорода в канале 11 для исходного водорода в месте выше по потоку относительно первого охлаждающего элемента 13 для охлаждения исходного водорода находится в состоянии высокого давления. Однако, поскольку давление вышеописанного циркулирующего водорода и давление вышеописанного исходного водорода практически идентичны друг другу, то компрессор 27 может просто выпустить циркулирующий водород в канал 11 для исходного водорода, даже если степень сжатия компрессора 27 является очень низкой. Поскольку циркулирующий водород в таком случае слегка сжат, то происходит небольшое изменение температуры циркулирующего водорода в большую сторону. При этом, если давление циркулирующего водорода в вышеуказанном месте выше, чем давление исходного водорода, то компрессор 27 может быть исключен.[0038] In addition, the circulating hydrogen discharge channel 26 is equipped with a compressor 27 for allowing the released circulating hydrogen to flow downstream, a flow control valve 28 for controlling the flow of circulating hydrogen flowing through the circulating hydrogen discharge channel 26, and a second flow sensor 29 for detecting the flow circulating hydrogen flowing through the channel 26 release of circulating hydrogen. These elements 27, 28 and 29 are placed in turn towards the back side upstream of the stream with respect to the direction along which the circulating hydrogen is discharged from the hydrogen circulation channel 1. The data values recorded by the second flow sensor 29 are transmitted to a control device 24. Each of the circulating hydrogen in the hydrogen circulation channel 1 at a location located between the circulating hydrogen cooler 3 and the first high-temperature heat exchange element 7, and the source hydrogen in the channel 11 for the source hydrogen in a place upstream of the first cooling element 13 for cooling the source of hydrogen is in a high pressure state. However, since the pressure of the above-described circulating hydrogen and the pressure of the above-described starting hydrogen are almost identical to each other, the compressor 27 can simply discharge the circulating hydrogen into the channel 11 for the starting hydrogen, even if the compression ratio of the compressor 27 is very low. Since the circulating hydrogen in this case is slightly compressed, there is a slight change in the temperature of the circulating hydrogen upwards. Moreover, if the pressure of the circulating hydrogen in the above place is higher than the pressure of the starting hydrogen, then the compressor 27 can be excluded.

[0039] Управляющее устройство 24, которое представляет собой универсальное управляющее устройство, содержащее компьютер для приспособления для обработки испаряемого газа, управляет переключающим клапаном 18, нагнетателем 21, переключающим клапаном 25, компрессором 27 и клапаном 28 управления расходом путем использования управляющей информации, содержащей расход испаряемого газа, регистрируемый первым датчиком 22 расхода, температуру испаряемого газа, регистрируемую датчиком 23 температуры, и расход циркулирующего водорода, регистрируемый вторым датчиком 29 расхода. Далее будут описаны более подробно управляющие процедуры приспособления для обработки испаряемого газа, которые выполняют посредством управляющего устройства 24.[0039] The control device 24, which is a universal control device containing a computer for the device for processing the vaporized gas, controls the switching valve 18, the supercharger 21, the switching valve 25, the compressor 27 and the flow control valve 28 by using control information containing the flow rate of the vaporized the gas detected by the first flow sensor 22, the temperature of the vaporized gas detected by the temperature sensor 23, and the flow rate of circulating hydrogen recorded W eye flow sensor 29. Next will be described in more detail the control procedures of the device for processing evaporated gas, which are performed by the control device 24.

[0040] После того, как транспортное судно 16 для транспортировки жидкого водорода, у которого емкость для жидкого водорода удерживает подходящее количество (например, меньший процент по объему по отношению к объему емкости для жидкого водорода судна) жидкого водорода для поддержания емкости для жидкого водорода в холодном состоянии, достигнуло порта погрузки, расположенн рядом с цистерной 15 для хранения жидкого водорода, и пришвартовалось в нем, жидкий водород, хранящийся в цистерне 15 для хранения жидкого водорода, подают в емкость для жидкого водорода транспортного судна 16 для транспортировки жидкого водорода (далее называют как "емкость судна"). При этом, обычно оценивают, что транспортное судно 16 для транспортировки жидкого водорода будет пришвартовано в течение короткого периода времени, составляющего один день или несколько дней. В таком случае, оценивают, что температура емкости судна, в частности температура в верхней части емкости судна, становилась выше, чем температура точки росы жидкого водорода, поскольку тепло, находящееся за пределами емкости судна, было передано в емкость судна, когда транспортное судно 16 для транспортировки жидкого водорода совершало перемещение или было пришвартовано.[0040] After the transport vessel 16 for transporting liquid hydrogen, in which the liquid hydrogen tank holds a suitable amount (for example, a smaller percentage by volume with respect to the vessel’s liquid hydrogen tank) of liquid hydrogen to maintain the liquid hydrogen tank in cold state, reached the loading port, located next to the tank 15 for storing liquid hydrogen, and moored in it, the liquid hydrogen stored in the tank 15 for storing liquid hydrogen is fed into the tank for liquid Hydrogen transport vessel 16 for transporting liquid hydrogen (hereinafter referred to as the "vessel capacity"). In this case, it is usually estimated that the transport vessel 16 for transporting liquid hydrogen will be moored for a short period of time of one day or several days. In such a case, it is estimated that the temperature of the vessel’s capacity, in particular the temperature in the upper part of the vessel’s capacity, became higher than the dew point temperature of liquid hydrogen, since heat outside the vessel’s capacity was transferred to the vessel’s capacity when the transport vessel 16 for transporting liquid hydrogen was moving or moored.

[0041] Следовательно, подаваемый жидкий водород частично испаряется в результате разницы между температурой емкости судна и температурой подаваемого жидкого водорода таким образом, что в пределах короткого периода времени генерируют большое количество испаряемого газа. Обычно, температура испаряемого газа, генерируемого в емкости судна, может составлять 50-80 K, когда была начата подача жидкого водорода. Затем, когда коэффициент заполнения жидкого водорода в емкости судна становиться выше, емкость судна охлаждают посредством жидкого водорода. Таким образом, поскольку температура емкости судна поэтапно уменьшается, температура испаряемого газа уменьшается до 20-50 K, что является температурой, находящейся рядом с температурой, при которой водород может быть сжижен.[0041] Therefore, the supplied liquid hydrogen partially evaporates as a result of the difference between the temperature of the vessel’s capacity and the temperature of the supplied liquid hydrogen so that a large amount of vaporized gas is generated within a short period of time. Typically, the temperature of the vaporized gas generated in the vessel can be between 50 and 80 K when the supply of liquid hydrogen was started. Then, when the liquid hydrogen fill factor in the vessel’s capacity becomes higher, the vessel’s capacity is cooled by means of liquid hydrogen. Thus, since the temperature of the vessel’s capacity decreases in stages, the temperature of the vaporized gas decreases to 20–50 K, which is the temperature close to the temperature at which hydrogen can be liquefied.

[0042] Таким образом, нагнетатель 21 приводят в действие посредством управляющего устройства 24 таким образом, что испаряемый газ в состоянии очень низкой температуры (например, 20-80 K), генерируемый в емкости судна, подают на устройство HS для изготовления жидкого водорода через канал 17 для введения испаряемого газа с одновременным поддержанием его температуры. В таком случае, если температура испаряемого газа, регистрируемая датчиком 23 температуры, находится относительно в высоком диапазоне, равном или превышающем 50 K, например в диапазоне от 50 K до 80 K, то управляющее устройство 24 управляет переключающим клапаном 18 таким образом, что канал 17 для введения испаряемого газа соединен с первым каналом 19 для подачи испаряемого газа. С другой стороны, если температура испаряемого газа, регистрируемая датчиком 23 температуры, находится в относительно низком диапазоне, меньшем 50 K, например в диапазоне от 20 K до 50 K (за исключением только точки в 50 K), то управляющее устройство 24 управляет переключающим клапаном 18 таким образом, что канал 17 для введения испаряемого газа соединен со вторым каналом 20 для подачи испаряемого газа. При этом, когда испаряемый газ не подан на устройство HS для изготовления жидкого водорода, управляющее устройство 24 выключает нагнетатель 21 и управляет переключающим клапаном 18 таким образом, что обеспечено закрытие канала 17 для введения испаряемого газа.[0042] Thus, the supercharger 21 is driven by the control device 24 in such a way that the vaporized gas in a very low temperature state (for example, 20-80 K) generated in the vessel is supplied to the device HS for the production of liquid hydrogen through the channel 17 for introducing vaporized gas while maintaining its temperature. In this case, if the temperature of the vaporized gas detected by the temperature sensor 23 is relatively high in the range equal to or greater than 50 K, for example in the range from 50 K to 80 K, then the control device 24 controls the switching valve 18 so that the channel 17 for introducing the vaporized gas is connected to the first channel 19 for supplying the vaporized gas. On the other hand, if the temperature of the vaporized gas detected by the temperature sensor 23 is in a relatively low range of less than 50 K, for example in the range of 20 K to 50 K (except for the point of 50 K only), then the control device 24 controls the switching valve 18 such that the channel 17 for introducing the vaporized gas is connected to the second channel 20 for supplying the vaporized gas. Moreover, when the vaporized gas is not supplied to the liquid hydrogen producing device HS, the control device 24 turns off the supercharger 21 and controls the switching valve 18 in such a way that the channel 17 for introducing the vaporized gas is closed.

[0043] Другими словами, когда температура испаряемого газа является относительно высокой, например находится в диапазоне от 50 K до 80 K, то испаряемый газ смешивают с циркулирующим водородом, например в состоянии в 80 K, в канале 1 циркулирования водорода в месте, расположенном между первым низкотемпературным теплообменным элементом 5 и вторым низкотемпературным теплообменным элементом 6. С другой стороны, когда температура испаряемого газа является относительно низкой, например находится в диапазоне от 20 K до 50 K (за исключением только точки в 50 K), испаряемый газ смешивают с циркулирующим водородом, например в состоянии в 20 K, в канале 1 циркулирования водорода в месте, расположенном между вторым низкотемпературным теплообменным элементом 6 и турбодетандером 4. Таким образом, часть канала 1 циркулирования водорода, в которую подают испаряемый газ, смещают в зависимости от температуры испаряемого газа таким образом, что минимизирована разница между температурой циркулирующего водорода в месте, в которое подают испаряемый газ, и температурой испаряемого газа. Следовательно, испаряемый газ особо не влияет на распределение температуры циркулирующего водорода в канале 1 циркулирования водорода. Поскольку испаряемый газ подают в канал 1 циркулирования водорода в состоянии очень низкой температуры, которое похоже на состояние, в котором испаряемый газ был сгенерирован в емкости судна согласно приведенному выше описанию, то отсутствует расход тепла холода испаряемого газа.[0043] In other words, when the temperature of the vaporized gas is relatively high, for example in the range of 50 K to 80 K, the vaporized gas is mixed with circulating hydrogen, for example in the state of 80 K, in the hydrogen circulation channel 1 at a location located between the first low-temperature heat-exchange element 5 and the second low-temperature heat-exchange element 6. On the other hand, when the temperature of the vaporized gas is relatively low, for example, is in the range from 20 K to 50 K (except for only the point of 50 K ), the vaporized gas is mixed with circulating hydrogen, for example in a state of 20 K, in the hydrogen circulation channel 1 at a location located between the second low-temperature heat exchange element 6 and the turboexpander 4. Thus, the part of the hydrogen circulation channel 1 into which the vaporized gas is supplied, displaced depending on the temperature of the vaporized gas in such a way that the difference between the temperature of the circulating hydrogen in the place where the vaporized gas is supplied and the temperature of the vaporized gas is minimized. Therefore, the vaporized gas does not particularly affect the temperature distribution of the circulating hydrogen in the hydrogen circulation channel 1. Since the vaporized gas is supplied to the hydrogen circulation channel 1 in a state of very low temperature, which is similar to the state in which the vaporized gas was generated in the vessel's tank according to the above description, there is no heat consumption of the cold vaporized gas.

[0044] Если испаряемый газ подают в канал 1 циркулирования водорода в состоянии очень низкой температуры, которое похоже на состояние, в котором испаряемый газ был сгенерирован в емкости судна, то энергоэффективность устройства HS для изготовления жидкого водорода улучшается в значительной степени по сравнению со случаем, в котором испаряемый газ сначала нагревают до обычной температуры (300 K), а затем подают в канал 11 для исходного водорода. Если расход и температура испаряемого газа составляют соответственно, например, 0,53 кг/с и 20 K, то возможно уменьшение энергии приблизительно на 2,1 МВТ, как показано посредством приведенного далее выражения, поскольку теплоемкость водорода составляет 14,4 кДж/(кг·K). Таким образом, если предполагают, что энергопотребление устройства HS для изготовления жидкого водорода составляет 20,0 МВТ, то ожидают, что увеличение энергоэффективности составит приблизительно 10,5%.[0044] If the vaporized gas is supplied to the hydrogen circulation channel 1 in a very low temperature state, which is similar to the state in which the vaporized gas was generated in the vessel’s tank, then the energy efficiency of the liquid hydrogen manufacturing apparatus HS is greatly improved compared to the case in which the vaporized gas is first heated to ordinary temperature (300 K), and then fed into the channel 11 for the source of hydrogen. If the flow rate and temperature of the vaporized gas are, for example, 0.53 kg / s and 20 K, respectively, then an energy decrease of approximately 2.1 MW is possible, as shown by the expression below, since the heat capacity of hydrogen is 14.4 kJ / (kg K). Thus, if it is assumed that the power consumption of the HS device for manufacturing liquid hydrogen is 20.0 MW, then the increase in energy efficiency is expected to be approximately 10.5%.

14,4[кДж/(кг·K)]×0,53[кг/с]×280[K]=2130[кДж/с]=2,1[МВТ]14.4 [kJ / (kg · K)] × 0.53 [kg / s] × 280 [K] = 2130 [kJ / s] = 2.1 [MW]

[0045] Если количество теплообменников больше двух, то количество каналов для подачи испаряемого газа может быть увеличено в зависимости от количества теплообменников, а переключающий клапан может быть выполнен в альтернативном варианте с возможностью соединения канала 17 для введения испаряемого газа с каждым из каналов для подачи испаряемого газа. Таким образом, управляющее устройство 24 может управлять этим переключающим клапаном в зависимости от температуры испаряемого газа таким образом, что минимизирована разница между температурой циркулирующего водорода в месте, через которое подают испаряемый газ, и температурой испаряемого газа.[0045] If the number of heat exchangers is more than two, then the number of channels for supplying evaporated gas may be increased depending on the number of heat exchangers, and the switching valve may alternatively be configured to connect a channel 17 for introducing evaporated gas with each of the channels for supplying evaporated gas. Thus, the control device 24 can control this switching valve depending on the temperature of the vaporized gas in such a way that the difference between the temperature of the circulating hydrogen at the point through which the vaporized gas is supplied and the temperature of the vaporized gas is minimized.

[0046] Например, в таком случае количество теплообменников составляет N (N

Figure 00000002
13), а именно количество низкотемпературных теплообменных элементов составляет Ν, причем Ν-количество каналов для подачи испаряемого газа в целом соединены с соответствующими частями в канале 1 циркулирования водорода, причем указанные части расположены между соответствующими смежными низкотемпературными теплообменными элементами или между самым верхним по потоку низкотемпературным теплообменным элементом и турбодетандером 4. В данном случае, в альтернативном варианте переключающий клапан может выбирать один из Ν-количества каналов для подачи испаряемого газа. Однако в случае, в котором количество теплообменников составляет N (N
Figure 00000002
3), количество каналов для подачи испаряемого газа может быть меньше чем Ν, если только указанное количество не меньше чем 2.[0046] For example, in this case, the number of heat exchangers is N (N
Figure 00000002
13), namely, the number of low-temperature heat-exchange elements is Ν, and the Ν-number of channels for supplying the vaporized gas is generally connected to the corresponding parts in the channel 1 of the hydrogen circulation, and these parts are located between the corresponding adjacent low-temperature heat-exchange elements or between the highest flow low-temperature heat exchange element and turboexpander 4. In this case, in an alternative embodiment, the switching valve may select one of the Ν-number of channels for supplying vaporized gas. However, in the case in which the number of heat exchangers is N (N
Figure 00000002
3), the number of channels for supplying evaporated gas can be less than Ν, unless the specified number is not less than 2.

[0047] Когда испаряемый газ подают в канал 1 циркулирования водорода согласно приведенному выше описанию, количество циркулирующего водорода в канале 1 циркулирования водорода чрезмерно увеличивается в зависимости от количества поданного испаряемого газа таким образом, что канал 1 циркулирования водорода удерживает избыточный циркулирующий водород. Таким образом, когда испаряемый газ подают в канал 1 циркулирования водорода, управляющее устройство 24 приводит в действие компрессор 27 с одновременным управлением переключающим клапаном 25 таким образом, что канал 1 циркулирования водорода между охладителем 3 циркулирующего водорода и первым высокотемпературным теплообменным элементом 7 соединен с каналом 26 выпуска циркулирующего водорода.[0047] When the vaporized gas is supplied to the hydrogen circulation channel 1 as described above, the amount of circulating hydrogen in the hydrogen circulation channel 1 increases excessively depending on the amount of the vaporized gas supplied, so that the hydrogen circulation channel 1 holds the excess circulating hydrogen. Thus, when the vaporized gas is supplied to the hydrogen circulation channel 1, the control device 24 drives the compressor 27 while controlling the switching valve 25 so that the hydrogen circulation channel 1 between the circulating hydrogen cooler 3 and the first high-temperature heat exchange element 7 is connected to the channel 26 release of circulating hydrogen.

[0048] Кроме того, управляющее устройство 24 управляет клапаном 28 управления расходом таким образом, что расход циркулирующего водорода, регистрируемый вторым датчиком 29 расхода, совпадает с расходом испаряемого газа, регистрируемым первым датчиком 22 расхода. В данном случае, например, управляющее устройство 24 изменяет степень открытия клапана 28 управления расходом. Следовательно, циркулирующий водород, количество которого идентично количеству испаряемого газа, подаваемого в канал 1 циркулирования водорода, выпускают из канала 1 циркулирования водорода в канал 11 для исходного водорода и затем смешивают с исходным водородом. Соответственно, количество циркулирующего водорода в канале 1 циркулирования водорода поддерживают на надлежащем уровне. Если испаряемый газ не подан из емкости судна в канал 1 циркулирования водорода, то управляющее устройство 24 выключает компрессор 27 с одновременным управлением переключающим клапаном 25 таким образом, что канал 1 циркулирования водорода отсоединен от канала 26 выпуска циркулирующего водорода.[0048] In addition, the control device 24 controls the flow control valve 28 so that the flow of circulating hydrogen detected by the second flow sensor 29 coincides with the flow of vaporized gas detected by the first flow sensor 22. In this case, for example, the control device 24 changes the degree of opening of the flow control valve 28. Therefore, the circulating hydrogen, the amount of which is identical to the amount of vaporized gas supplied to the hydrogen circulation channel 1, is discharged from the hydrogen circulation channel 1 to the source hydrogen channel 11 and then mixed with the source hydrogen. Accordingly, the amount of circulating hydrogen in the channel 1 of the circulation of hydrogen is maintained at an appropriate level. If the vaporized gas is not supplied from the vessel’s vessel to the hydrogen circulation channel 1, the control device 24 turns off the compressor 27 while simultaneously controlling the switching valve 25 so that the hydrogen circulation channel 1 is disconnected from the circulating hydrogen discharge channel 26.

[0049] Поскольку циркулирующий водород, выпущенный из канала 1 циркулирования водорода в канал 11 для исходного водорода через канал 26 выпуска циркулирующего водорода, находится в состоянии обычной температуры, то выпущенный циркулирующий водород не уменьшает температуру исходного водорода, протекающего через канал 11 для исходного водорода. Соответственно, когда циркулирующий водород смешан с исходным водородом в канале 11 для исходного водорода, не происходит возникновение какой-либо неполадки в устройстве HS для изготовления жидкого водорода или блоке Ρ изготовления жидкого водорода, который выполнен с тем предположением, что водород в качестве исходного материала подают при обычной температуре.[0049] Since the circulating hydrogen discharged from the hydrogen circulating channel 1 to the source hydrogen channel 11 through the circulating hydrogen discharge channel 26 is in a normal temperature state, the circulated hydrogen released does not reduce the temperature of the source hydrogen flowing through the source hydrogen channel 11. Accordingly, when the circulating hydrogen is mixed with the feed hydrogen in the feed hydrogen channel 11, there is no malfunction in the liquid hydrogen production apparatus HS or the liquid hydrogen production unit Ρ, which is made under the assumption that hydrogen is supplied as a feed material at ordinary temperature.

[0050] Таким образом, устройство HS для изготовления жидкого водорода согласно варианту реализации настоящего изобретения обеспечивает преимущество, которое состоит в том, что испаряемый газ в состоянии очень низкой температуры подают на устройство HS для изготовления жидкого водорода без возникновения какой-либо неполадки в любом элементе устройства HS для изготовления жидкого водорода с тем, чтобы изготовить жидкий водород, количество которого соответствует количеству поданного испаряемого газа. Другими словами, большое количество испаряемого газа в состоянии очень низкой температуры, сгенерированного в емкости судна за короткий период времени, повторно сжижают для того, чтобы он стал жидким водородом для его повторного использования без потери энергии холода испаряемого газа и с эффективным применением энергии холода.[0050] Thus, the liquid hydrogen production apparatus HS according to an embodiment of the present invention provides the advantage that the vaporized gas in a very low temperature state is supplied to the liquid hydrogen production apparatus HS without causing any malfunction in any element HS liquid hydrogen manufacturing devices so as to produce liquid hydrogen, the amount of which corresponds to the amount of vaporized gas supplied. In other words, a large amount of vaporized gas in a very low temperature state, generated in the vessel’s tank for a short period of time, is re-liquefied so that it becomes liquid hydrogen for reuse without loss of cold energy of the vaporized gas and with the efficient use of cold energy.

[0051] Согласно приведенному выше описанию, согласно варианту реализации, показанному на чертеже, избыточный циркулирующий водород, получаемый из испаряемого газа, подаваемого в канал 1 циркулирования водорода, выпускают из канала 1 циркулирования водорода между охладителем 3 циркулирующего водорода и первым высокотемпературным теплообменным элементом 7 в канал 11 для исходного водорода выше по потоку относительно первого охлаждающего элемента 13 для охлаждения исходного водорода по отношению к направлению, вдоль которого протекает исходный водород. При этом, циркулирующий водород в канале 1 циркулирования водорода в месте, расположенном между первым низкотемпературным теплообменным элементом 5 и компрессором 2, находится в состоянии обычной температуры. Соответственно, возможно обеспечить наличие альтернативного канала выпуска циркулирующего водорода, который соединяет вышеуказанную часть канала 1 циркулирования водорода с частью канала 11 для исходного водорода выше по потоку относительно первого охлаждающего элемента 13 для охлаждения исходного водорода по отношению к направлению, вдоль которого протекает исходный водород, и для выпуска избыточного циркулирующего водорода в канал 11 для исходного водорода через альтернативный канал выпуска циркулирующего водорода.[0051] According to the above description, according to the embodiment shown in the drawing, excess circulating hydrogen obtained from the vaporized gas supplied to the hydrogen circulation channel 1 is discharged from the hydrogen circulation channel 1 between the circulating hydrogen cooler 3 and the first high temperature heat exchange element 7 in channel 11 for the source of hydrogen upstream relative to the first cooling element 13 for cooling the source of hydrogen with respect to the direction along which the flow th hydrogen. At the same time, the circulating hydrogen in the channel 1 of the hydrogen circulation in the place located between the first low-temperature heat-exchange element 5 and the compressor 2, is in a state of normal temperature. Accordingly, it is possible to provide an alternative channel for the release of circulating hydrogen, which connects the above part of the channel 1 for circulating hydrogen with a part of the channel 11 for the source of hydrogen upstream relative to the first cooling element 13 for cooling the source of hydrogen with respect to the direction along which the source of hydrogen flows, and to release excess circulating hydrogen into the channel 11 for the source of hydrogen through an alternative channel for the release of circulating hydrogen.

[0052] В данном случае циркулирующий водород в канале 1 циркулирования водорода между первым низкотемпературным теплообменным элементом 5 и компрессором 2 находится в состоянии обычного давления, а исходный водород в канале 11 для исходного водорода находится в состоянии высокого давления. Соответственно, необходимо обеспечить наличие компрессора и охладителя в альтернативном канале выпуска циркулирующего водорода, причем компрессор выполнен с возможностью сжатия циркулирующего водорода в состоянии обычного давления для того, чтобы достигнуть состояния высокого давления, схожего с давлением исходного водорода, а охладитель выполнен с возможностью охлаждения циркулирующего водорода, температура которого была увеличена до высокой температуры (например, 780 K) вследствие адиабатического сжатия циркулирующего водорода посредством компрессора. В данном случае также необходимо обеспечить наличие переключающего клапана, клапана управления расходом и датчика расхода так же, как и в случае с устройством HS для изготовления жидкого водорода, показанным на чертеже.[0052] In this case, the circulating hydrogen in the hydrogen circulation channel 1 between the first low temperature heat exchange element 5 and the compressor 2 is in a normal pressure state, and the hydrogen source in the hydrogen source channel 11 is in a high pressure state. Accordingly, it is necessary to ensure the presence of a compressor and a cooler in an alternative channel for circulating hydrogen discharge, moreover, the compressor is capable of compressing the circulating hydrogen in a state of normal pressure in order to achieve a high pressure state similar to the pressure of the starting hydrogen, and the cooler is configured to cool the circulating hydrogen whose temperature was increased to a high temperature (for example, 780 K) due to the adiabatic compression of circulating hydrogen compressor means. In this case, it is also necessary to ensure the presence of a switching valve, a flow control valve and a flow sensor in the same way as with the HS device for manufacturing liquid hydrogen shown in the drawing.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

[0053] Согласно приведенному выше описанию, устройство для изготовления жидкого водорода согласно настоящему изобретению применимо для устройства изготовления жидкого водорода с использованием водорода, изготовленного из низкокачественного угля, такого как бурый уголь или т.п., в качестве основного исходного материала. В частности, устройство согласно настоящему изобретению подходит для повторного сжижения испаряемого газа, генерируемого тогда, когда емкость для жидкого водорода транспортного судна для транспортировки жидкого водорода заполнена жидким водородом в случае, в котором жидкий водород транспортируют в обозначенные регионы посредством транспортного судна для транспортировки жидкого водорода.[0053] According to the above description, a liquid hydrogen production apparatus according to the present invention is applicable to a liquid hydrogen production apparatus using hydrogen made from low quality coal such as brown coal or the like as the main starting material. In particular, the device according to the present invention is suitable for re-liquefying the vaporized gas generated when the liquid hydrogen tank of the liquid hydrogen transport vessel is filled with liquid hydrogen in the case in which liquid hydrogen is transported to designated regions by a liquid hydrogen transport vessel.

Пояснение ссылочных номеровExplanation of Reference Numbers

[0054] HS Устройство для изготовления жидкого водорода, R Блок цикла охлаждения, Ρ Блок изготовления жидкого водорода, Е1 Первый теплообменник, Е2 Второй теплообменник, С Элемент для подачи испаряемого газа, D Элемент выпуска циркулирующего водорода, 1 Канал циркулирования водорода, 2 Компрессор, 3 Охладитель циркулирующего водорода, 4 Турбодетандер, 5 Первый низкотемпературный теплообменный элемент, 6 Второй низкотемпературный теплообменный элемент, 7 Первый высокотемпературный теплообменный элемент, 8 Второй высокотемпературный теплообменный элемент, 10 Источник подачи исходного водорода, 11 Канал для исходного водорода, 12 Клапан Джоуля-Томсона, 13 Первый охлаждающий элемент для охлаждения исходного водорода, 14 Второй охлаждающий элемент для охлаждения исходного водорода, 15 Цистерна для хранения жидкого водорода, 16 Транспортное судно для транспортировки жидкого водорода, 17 Канал для введения испаряемого газа, 18 Переключающий клапан, 19 Первый канал для подачи испаряемого газа, 20 Второй канал для подачи испаряемого газа, 21 Blower, 22 Первый датчик расхода, 23 Датчик температуры, 24 Управляющее устройство, 25 Переключающий клапан, 26 Канал выпуска циркулирующего водорода, 27 Компрессор, 28 Клапан управления расходом, 29 Второй датчик расхода.[0054] HS Liquid hydrogen production device, R Cooling cycle unit, жид Liquid hydrogen production unit, E1 First heat exchanger, E2 Second heat exchanger, C Element for supplying evaporated gas, D Circulating hydrogen exhaust element, 1 Hydrogen circulation channel, 2 Compressor, 3 Circulating hydrogen cooler, 4 Turboexpander, 5 First low-temperature heat-exchange element, 6 Second low-temperature heat-exchange element, 7 First high-temperature heat-exchange element, 8 Second high-temperature heat-exchange element, 10 Source of supply of hydrogen source, 11 Channel for source of hydrogen, 12 Joule-Thomson valve, 13 First cooling element for cooling of source hydrogen, 14 Second cooling element for cooling of source hydrogen, 15 Tank for storing liquid hydrogen, 16 Transport vessel for transportation liquid hydrogen, 17 The channel for introducing the evaporated gas, 18 The switching valve, 19 The first channel for supplying the evaporated gas, 20 The second channel for supplying the evaporated gas, 21 Blower, 22 The first flow sensor, 23 Temperature sensor, 24 Control metering device, 25 Changeover valve, 26 Circulating hydrogen discharge channel, 27 Compressor, 28 Flow control valve, 29 Second flow sensor.

Claims (7)

1. Устройство для изготовления жидкого водорода, содержащее:
блок цикла охлаждения, выполненный с возможностью протекания в нем циркулирующего водорода в качестве охлаждающего вещества,
блок изготовления жидкого водорода для изготовления жидкого водорода из газообразного водорода,
блок подачи испаряемого газа для подачи испаряемого газа, генерируемого в резервуаре для жидкого водорода, в блок цикла охлаждения через предварительно определенную впускную часть в блоке цикла охлаждения, и
блок выпуска циркулирующего водорода для выпуска избыточного количества циркулирующего водорода, получаемого из испаряемого газа, подаваемого в блок цикла охлаждения посредством блока подачи испаряемого газа, в блок изготовления жидкого водорода через предварительно определенную выпускную часть в блоке цикла охлаждения.1. A device for the manufacture of liquid hydrogen, containing:
a cooling cycle unit configured to allow circulating hydrogen to flow therein as a coolant,
a liquid hydrogen manufacturing unit for manufacturing liquid hydrogen from hydrogen gas,
an evaporated gas supply unit for supplying an evaporated gas generated in a liquid hydrogen tank to a cooling cycle unit through a predetermined inlet part in a cooling cycle unit, and
a circulating hydrogen discharge unit for discharging an excess amount of circulating hydrogen obtained from the vaporized gas supplied to the cooling cycle unit by the vaporized gas supply unit to the liquid hydrogen manufacturing unit through a predetermined discharge part in the cooling cycle unit. 2. Устройство по п. 1, в котором блок цикла охлаждения содержит: компрессор, выполненный с возможностью сжатия циркулирующего водорода,
расширитель, выполненный с возможностью расширения циркулирующего водорода, и
по меньшей мере один теплообменник, размещенный между компрессором и расширителем, причем теплообменник содержит низкотемпературный теплообменный элемент, расположенный с передней по ходу потока стороны компрессора, и высокотемпературный теплообменный элемент, расположенный с задней по ходу потока стороны компрессора,
причем блок изготовления жидкого водорода содержит:
канал для исходного водорода, выполненный с возможностью протекания в нем газообразного водорода, подаваемого из источника исходного водорода,
расширительный клапан, выполненный с возможностью расширения газообразного водорода для изготовления жидкого водорода и размещенный с задней по ходу потока стороны канала для исходного водорода, и
по меньшей мере один охладитель газообразного водорода, выполненный с возможностью охлаждения газообразного водорода посредством теплообмена с указанным по меньшей мере одним теплообменником блока цикла охлаждения,
при этом впускная часть в блоке цикла охлаждения размещена в месте, расположенном ниже по потоку относительно расширителя и выше по потоку относительно компрессора,
а выпускная часть в блоке цикла охлаждения размещена в месте, расположенном между первым низкотемпературным теплообменным элементом в направлении навстречу потоку от компрессора и первым высокотемпературным теплообменным элементом в направлении по потоку от компрессора.2. The device according to claim 1, wherein the cooling cycle unit comprises: a compressor configured to compress circulating hydrogen,
an expander configured to expand the circulating hydrogen, and
at least one heat exchanger located between the compressor and the expander, the heat exchanger comprising a low temperature heat exchange element located on the upstream side of the compressor and a high temperature heat exchange element located on the rear upstream side of the compressor,
moreover, the manufacturing unit of liquid hydrogen contains:
a channel for the source of hydrogen, configured to flow in it gaseous hydrogen supplied from a source of hydrogen source,
an expansion valve configured to expand the hydrogen gas to produce liquid hydrogen and located on the upstream side of the channel for the source of hydrogen, and
at least one hydrogen gas cooler configured to cool hydrogen gas by heat exchange with said at least one heat exchanger of a cooling cycle unit,
while the inlet part in the block of the cooling cycle is located in a place located downstream relative to the expander and upstream relative to the compressor,
and the outlet part in the cooling cycle unit is located in a place located between the first low-temperature heat-exchange element in the direction opposite to the flow from the compressor and the first high-temperature heat-exchange element in the flow direction from the compressor. 3. Устройство по п. 1 или 2, в котором впускная часть в блоке цикла охлаждения образована из множества впускных элементов, размещенных в зависимости от разниц между температурой циркулирующего водорода в блоке цикла охлаждения и температурой испаряемого газа, генерируемого в резервуаре для жидкого водорода.3. The device according to claim 1 or 2, in which the inlet part in the cooling cycle unit is formed of a plurality of inlet elements arranged depending on the difference between the temperature of the circulating hydrogen in the cooling cycle unit and the temperature of the vaporized gas generated in the liquid hydrogen tank. 4. Устройство по п. 1, в котором выпускная часть в блоке цикла охлаждения размещена между компрессором и первым высокотемпературным теплообменным элементом в направлении по потоку от компрессора.4. The device according to claim 1, in which the exhaust part in the cooling cycle unit is located between the compressor and the first high-temperature heat-exchange element in the downstream direction from the compressor. 5. Устройство по п. 1, в котором расширитель представляет собой турбодетандер.5. The device according to claim 1, in which the expander is a turboexpander. 6. Устройство по п. 1, в котором расширительный клапан представляет собой клапан Джоуля-Томсона.6. The device according to claim 1, in which the expansion valve is a Joule-Thomson valve. 7. Устройство по п. 1, в котором резервуар для жидкого водорода представляет собой емкость для жидкого водорода транспортного судна для транспортировки жидкого водорода. 7. The device according to claim 1, in which the tank for liquid hydrogen is a container for liquid hydrogen of a transport vessel for transporting liquid hydrogen.
RU2014125729/06A 2012-05-22 2013-04-17 Liquid hydrogen producing device RU2573423C1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-116764 2012-05-22
JP2012116764A JP5890748B2 (en) 2012-05-22 2012-05-22 Liquid hydrogen production equipment
PCT/JP2013/061414 WO2013175905A1 (en) 2012-05-22 2013-04-17 Liquid hydrogen production device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014125729A RU2014125729A (en) 2015-12-27
RU2573423C1 true RU2573423C1 (en) 2016-01-20

Family

ID=49623606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014125729/06A RU2573423C1 (en) 2012-05-22 2013-04-17 Liquid hydrogen producing device

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150068246A1 (en)
JP (1) JP5890748B2 (en)
AU (1) AU2013264211B2 (en)
RU (1) RU2573423C1 (en)
WO (1) WO2013175905A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2777680C1 (en) * 2021-07-19 2022-08-08 Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "ИнтерПолярис" Low-duty hydrogen liquefier

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105318190B (en) * 2014-08-05 2019-03-15 安瑞科(廊坊)能源装备集成有限公司 BOG liquefaction recovery system and method
DE102015009255A1 (en) * 2015-07-16 2017-01-19 Linde Aktiengesellschaft Method for cooling a process stream
JPWO2017154044A1 (en) * 2016-03-10 2019-01-10 日揮株式会社 Novel production equipment and production method for liquefied hydrogen and liquefied natural gas
JP6708505B2 (en) * 2016-07-14 2020-06-10 株式会社日立プラントメカニクス High-pressure hydrogen expansion turbine filling system
EP3601915A4 (en) * 2017-03-28 2020-12-23 John Barclay Active magnetic regenerative processes and systems employing hydrogen heat transfer fluid
US11193696B2 (en) 2017-03-28 2021-12-07 Battelle Memorial Institute Advanced multi-layer active magnetic regenerator systems and processes for magnetocaloric liquefaction
CN107575735A (en) * 2017-09-21 2018-01-12 成都华气厚普机电设备股份有限公司 Automatic control system and control method with hydrogen recovery function hydrogenation plant
CN107575736A (en) * 2017-09-21 2018-01-12 成都华气厚普机电设备股份有限公司 A kind of control method of band remnants hydrogen diffusion function hydrogenation plant
CN108679929B (en) * 2018-05-28 2024-05-03 张家港氢云新能源研究院有限公司 Hydrogen liquefaction system with hydrogen component detection function
CN108534462B (en) * 2018-05-28 2024-01-02 张家港氢云新能源研究院有限公司 Liquid hydrogen production line
CN108547669A (en) * 2018-05-28 2018-09-18 张家港富瑞氢能装备有限公司 A kind of liquefaction of hydrogen hydrogen Turbine expansion unit
CN110185599A (en) * 2019-06-19 2019-08-30 沈阳理工大学 New hydrogen circulating hydrogen compressor
EP4115003A4 (en) * 2020-03-02 2024-03-27 Skyre, Inc. Water electrolysis and cryogenic liquefaction system
CN112361713A (en) * 2020-10-30 2021-02-12 北京航天试验技术研究所 Hydrogen liquefaction equipment provided with parallel turboexpander units
WO2022139992A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-30 Caterpillar Inc. Cryogenic containment system
US20220196323A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-23 Caterpillar Inc. Cryogenic Containment System
US11391511B1 (en) * 2021-01-10 2022-07-19 JTurbo Engineering & Technology, LLC Methods and systems for hydrogen liquefaction
DE112021007074T5 (en) 2021-04-09 2023-11-23 Honda Motor Co., Ltd. FUEL CELL POWER SOURCE MANAGEMENT APPARATUS AND FUEL CELL POWER SOURCE MANAGEMENT METHOD
CN117063008A (en) 2021-04-09 2023-11-14 本田技研工业株式会社 Fuel cell power supply management device and fuel cell power supply management method
DE112021007056T5 (en) 2021-04-09 2024-02-22 Honda Motor Co., Ltd. MANAGEMENT DEVICE AND METHOD FOR MANAGING THE POWER SUPPLY OF FUEL CELLS
US20230096282A1 (en) * 2021-09-24 2023-03-30 L'air Liquide, Société Anonyme pour l'Étude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Integration process principles for maximizing the boil off recovery on a h2 liquefier plant
CN114688445B (en) * 2022-04-25 2023-10-27 液空厚普氢能源装备有限公司 Hydrogen liquid hydrogen hydrogenation station
CN115419829B (en) * 2022-08-25 2023-05-23 北京航天试验技术研究所 High-pressure liquid hydrogen conveying system and method for liquid hydrogen engine test
US20240113594A1 (en) * 2022-09-30 2024-04-04 Sapphire Technologies, Inc. Hydrogen applications for turboexpander machines

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003081605A (en) * 2001-09-05 2003-03-19 Kawasaki Heavy Ind Ltd Hydrogen producing method accompanying recovery of liquefied co2
JP2005241232A (en) * 2004-01-27 2005-09-08 Kansai Electric Power Co Inc:The Hydrogen liquefying device, and liquid hydrogen manufacturing system
RU2344336C2 (en) * 2003-11-04 2009-01-20 Дегусса Аг Component of power supply network pipeline, its application, method of cryogenic power carriers transport by means of pipeline and devices suitable for it

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3092461A (en) * 1960-01-20 1963-06-04 Air Prod & Chem Process for producing liquid hydrogen
FR1370321A (en) * 1962-10-01 1964-08-21 Allied Chem Process of cooling by adiabatic expansion of a compressed gaseous refrigerant, through a series of expansion valves connected in parallel, in a refrigeration zone with several stages
US4637216A (en) * 1986-01-27 1987-01-20 Air Products And Chemicals, Inc. Method of reliquefying cryogenic gas boiloff from heat loss in storage or transfer system
US6276167B1 (en) * 1999-03-25 2001-08-21 Westlake Technology Corporation Refrigeration production
FR2852590B1 (en) * 2003-03-20 2005-06-17 Snecma Moteurs POWER SUPPLYING A GAS TERMINAL FROM A SHIP TRANSPORTING LIQUEFIED GAS
US7699174B2 (en) * 2007-06-26 2010-04-20 Tyco Electronics Corporation Electrical connector interfaced with conductive ink on a cardboard substrate
US20090019886A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-22 Inspired Technologies, Inc. Method and Apparatus for liquefaction of a Gas
NO328493B1 (en) * 2007-12-06 2010-03-01 Kanfa Aragon As System and method for regulating the cooling process

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003081605A (en) * 2001-09-05 2003-03-19 Kawasaki Heavy Ind Ltd Hydrogen producing method accompanying recovery of liquefied co2
RU2344336C2 (en) * 2003-11-04 2009-01-20 Дегусса Аг Component of power supply network pipeline, its application, method of cryogenic power carriers transport by means of pipeline and devices suitable for it
JP2005241232A (en) * 2004-01-27 2005-09-08 Kansai Electric Power Co Inc:The Hydrogen liquefying device, and liquid hydrogen manufacturing system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2777680C1 (en) * 2021-07-19 2022-08-08 Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "ИнтерПолярис" Low-duty hydrogen liquefier
RU2780120C1 (en) * 2021-11-19 2022-09-19 Алексей Константинович Дедков Cryogenic system of hydrogen liquefaction produced mainly at nuclear power plants

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014125729A (en) 2015-12-27
WO2013175905A1 (en) 2013-11-28
US20150068246A1 (en) 2015-03-12
JP5890748B2 (en) 2016-03-22
AU2013264211A1 (en) 2014-07-24
AU2013264211B2 (en) 2015-07-23
JP2013242113A (en) 2013-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2573423C1 (en) Liquid hydrogen producing device
CN108138700B (en) Ship with a detachable cover
JP6087196B2 (en) Low temperature compressed gas or liquefied gas manufacturing apparatus and manufacturing method
KR101459962B1 (en) A Treatment System of Liquefied Gas
KR101122548B1 (en) Liquefied natural gas reliquefaction apparatus
CN104520660B (en) System and method for natural gas liquefaction
JP6021430B2 (en) Reliquefaction method of boil-off gas generated from liquid hydrogen storage tank
KR101302010B1 (en) Apparatus and Method for Supplying Fuel Gas of Ship Engine
KR102430896B1 (en) Boil-off gas reliquefaction device
CN103443434A (en) Method for supplying fuel for high-pressure natural gas injection engine
CN109386316B (en) LNG cold energy and BOG combustion energy combined utilization system and method
KR101707500B1 (en) System And Method For BOG Management
WO2011078689A1 (en) A system for gas supply to dual-fuel or gas engines and boil-off reliquefaction
JP2016169837A (en) Boil-off gas recovery system
KR101224906B1 (en) Vessel and LNG Reliquefaction apparatus
KR20090025514A (en) A bog re-liquefaction system for lng carrier
KR20180036250A (en) liquefaction system of boil-off gas and ship having the same
CN104870885B (en) Tank internal pressure restraining device
KR20120045802A (en) Vessel
WO2017078154A1 (en) Ship
KR101480253B1 (en) A Treatment System of Liquefied Gas
KR101784530B1 (en) Floating Liquefaction Gas Production Storage Apparatus
JP6290703B2 (en) Liquefied gas manufacturing apparatus and manufacturing method
KR20120045803A (en) Liquefied natural gas carrier
KR101496576B1 (en) A Treatment System of Liquefied Gas