RU2583172C2 - Способ повторного сжижения отпарного газа, образующегося в резервуарах для хранения жидкого водорода - Google Patents

Способ повторного сжижения отпарного газа, образующегося в резервуарах для хранения жидкого водорода Download PDF

Info

Publication number
RU2583172C2
RU2583172C2 RU2014132457/06A RU2014132457A RU2583172C2 RU 2583172 C2 RU2583172 C2 RU 2583172C2 RU 2014132457/06 A RU2014132457/06 A RU 2014132457/06A RU 2014132457 A RU2014132457 A RU 2014132457A RU 2583172 C2 RU2583172 C2 RU 2583172C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen
liquid hydrogen
liquid
temperature
stripping gas
Prior art date
Application number
RU2014132457/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014132457A (ru
Inventor
Кадзухиде ХАКАМАДА
Сэидзи ЯМАСИТА
Тосихиро КОМИЯ
Сёдзи КАМИЯ
Кендзиро СИНДО
Original Assignee
Кавасаки Дзюкогё 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 Дзюкогё Кабусики Каиса filed Critical Кавасаки Дзюкогё Кабусики Каиса
Publication of RU2014132457A publication Critical patent/RU2014132457A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2583172C2 publication Critical patent/RU2583172C2/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/004—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels for large storage vessels not under pressure
    • 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
    • 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
    • F25J1/0047—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 an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/005—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 an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by expansion of a gaseous refrigerant stream with extraction of work
    • 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
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/0062—Light or noble gases, mixtures thereof
    • F25J1/0067—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
    • 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
    • F25J1/0203—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 a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0204—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 a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow SCR cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146—Two-phase
    • F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/033—Small pressure, e.g. for liquefied gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/01—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2225/0146—Two-phase
    • F17C2225/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/03—Treating the boil-off
    • F17C2265/031—Treating the boil-off by discharge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/03—Treating the boil-off
    • F17C2265/032—Treating the boil-off by recovery
    • F17C2265/033—Treating the boil-off by recovery with cooling
    • F17C2265/034—Treating the boil-off by recovery with cooling with condensing the gas phase
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships
    • 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
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/08—Cold compressor, i.e. suction of the gas at cryogenic temperature and generally without afterstage-cooler
    • 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
    • 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
    • Y02E60/34—Hydrogen distribution
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/45—Hydrogen technologies in production processes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Pipeline Systems (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу повторного сжижения отпарного газа, образовавшегося в первичном резервуаре жидкого водорода. Способ включает: примешивание отпарного газа к жидкому водороду, хранящемуся во вторичном резервуаре жидкого водорода таким образом, что часть отпарного газа сжижается за счет криогенной тепловой энергии жидкого водорода; подачуоставшейся несжиженной части отпарного газа и парообразного водорода, образовавшегося в указанном вторичном резервуаре жидкого водорода, в блок получения жидкого водорода аппарата для получения жидкого водорода из газообразного водорода; при этом указанный аппарат, наряду с указанным блоком получения жидкого водорода, включает секцию цикла охлаждения, в которой циркулирующий водород выполняет функцию хладагента; сжижение оставшейся несжиженной части отпарного газа и парообразного водорода с помощью аппарата получения жидкого водорода. Изобретение позволяет производить повторное сжижение отпарного газа с целью его дальнейшего использования в жидком виде без причинения помех при эксплуатации установки сжижения водорода. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Description

Область техники
[0001]
Настоящее изобретение относится к способу повторного сжижения отпарного газа, образующегося в резервуарах жидкого водорода на судах, транспортирующих сжиженный водород или им подобных.
Уровень техники
[0002]
Водород традиционно и широко используется как сырье, восстанавливающий агент и т.п.в различных областях техники, таких как химическая промышленность, нефтепереработка, производство чугуна и стали и т.д. Вместе с этим не так давно в глобальном масштабе была принята политика сокращения выбросов углекислого газа, при том, что цены на горючие полезные ископаемые, такие как нефть, постоянно растут. В связи с этим в последние годы в различных отраслях промышленности существует тенденция к использованию водорода в качестве топлива или источника энергии. В частности, планируется использовать водород в качестве топлива для двигателей автомобилей или турбин электрогенераторов. Традиционно водород получают посредством парового риформинга углеводородов, электролизом воды или иным подобным образом. Вместе с тем водород также может быть получен посредством системы для производства водорода, использующей для этого в качестве основного исходного материала низкосортные угли, такие как лигнит или аналогичные ему.
[0003]
При этом, если в процессе производства в качестве основного исходного материала используется, например, низкосортный уголь, то систему для производства водорода располагают, как правило, вблизи места добычи низкосортного угля. С другой стороны, рынок потребления водорода в основном связан с населенными территориями, например, городами или зонами населенных пунктов, которые, как правило, достаточно удалены от мест добычи низкосортного угля. Таким образом, возникает необходимость транспортировки водорода, полученного из системы для производства водорода к району его сбыта.
[0004]
В целом, когда транспортировку водорода к району сбыта осуществляют морским путем, водород, выработанный в системе для производства водорода, охлаждают до состояния жидкости на установках сжижения, при этом хранение осуществляют в резервуарах-хранилищах жидкого водорода, например, таком, как описан в JP 2005-241232 А. Это обеспечивает удобную транспортировку жидкого водорода к району сбыта. Таким образом, для перевозки жидкого водорода морским путем используют, как правило, суда, транспортирующие жидкий водород, оборудованные емкостями для сохранения жидкого водорода и поддержания в нем очень низкой температуры.
Краткое описание изобретения
Задачи изобретения
[0005]
При периодической перевозке жидкого водорода к району сбыта посредством судна для транспортировки жидкого водорода, на первом этапе жидкий водород, хранящийся в резервуаре-хранилище, перемещают в емкость для жидкого водорода на судне для транспортировки жидкого водорода, который находится в порту (далее именуемый «порт отгрузки») близ места, где расположена установка для сжижения водорода или резервуар-хранилище жидкого водорода. Затем судно для транспортировки жидкого водорода пересекает море или океан и приходит в другой порт (далее именуемый «порт назначения»), расположенный близ района сбыта водорода. Далее, жидкий водород, хранящийся в емкости жидкого водорода на судне для транспортировки жидкого водорода, перемещают в другой резервуар-хранилище жидкого водорода, находящийся вблизи порта назначения. После этого, находящееся в порту назначения судно для транспортировки жидкого водорода, у которого в емкости для жидкого водорода все еще находится некоторый объем (например, несколько процентов от объема емкости жидкого водорода) жидкого водорода, необходимого для поддержания в емкости для жидкого водорода низкой температуры, возвращается в порт отгрузки.
[0006]
В порту отгрузки жидкий водород, хранящийся в резервуаре-хранилище жидкого водорода близ порта отгрузки, вновь загружают в емкость жидкого водорода судна для транспортировки жидкого водорода. В этом случае температура емкости жидкого водорода на судне для транспортировки жидкого водорода повышается за счет передачи тепла окружающей емкость жидкого водорода среды емкости жидкого водорода при переходе судна, транспортирующего жидкий водород из порта назначения к порту отгрузки или время стоянки судна, транспортирующего жидкий водород, в порту отгрузки. В частности, температура верхней части емкости жидкого водорода превышала температуру точки росы жидкого водорода. Вследствие этого, при поступлении жидкого водорода из резервуара-хранилища жидкого водорода в емкость жидкого водорода за счет разницы температур внутри емкости жидкого водорода и подаваемого жидкого водорода жидкий водород частично испаряется, в результате чего образуется отпарной газ. Таким образом, отпарной газ необходимо подвергать технологической обработке.
[0007]
Решение данной проблемы может заключаться в смешении отпарного газа, образовавшегося в емкости для хранения жидкого водорода судна, транспортирующего жидкий водород, с газообразным водородом - сырьем, поступающим из системы производства водорода на установку сжижения, и последующего повторного сжижения в установке сжижения водорода целях его дальнейшего использования. При этом отпарной газ образуется в значительных количествах за короткий срок, поскольку судно, транспортирующее жидкий водород находится на стоянке в порту в течение незначительного промежутка времени - одного или нескольких дней. Таким образом, если образовавшийся в больших количествах отпарной газ использовать просто как сырье в установке сжижения, объем исходного материала, подаваемого на установку сжижения, на некоторое время резко увеличивается. В результате это может привести к возникновению неполадок в работе установки сжижения водорода, поскольку при ее проектировании исходили из того, что газообразное водородное сырье будет подаваться с постоянным расходом. Аналогичные проблемы могут возникать и в тех случаях, когда отпарной газ образуется в любых других емкостях для жидкого водорода, которыми оборудованы средства его доставки, а не только на судах, предназначенных для перевозки жидкого водорода.
[0008]
Настоящее изобретение, которое было предложено для решения вышеописанной проблемы, имеет целью предоставить способ и устройство, посредством которых можно было бы смешивать большие количества отпарного газа с газообразным водородом, поступающим из системы производства водорода в качестве исходного материала установки сжижения, а также производить повторное сжижение отпарного газа с целью его дальнейшего использования в жидком виде без причинения помех при эксплуатации установки сжижения водорода; при этом отпарной газ образуется в течение короткого промежутка времени в емкости для перевозки жидкого водорода приспособленного для этого транспортного средства, например, в емкости жидкого водорода судна, транспортирующего жидкий водород или ином аналогичном.
Способы и средства решения задачи
[0009]
В соответствии с настоящим изобретением, предложенном для достижения указанной выше цели, повторно сжижаемый отпарной газ, образовавшийся в первичной емкости жидкого водорода, сначала примешивают к жидкому водороду, находящемуся во вторичной емкости или к жидкому водороду в резервуаре-хранилище, таким образом, чтобы, по меньшей мере, часть отпарного газа была сжижена за счет криогенной тепловой энергии жидкого водорода. Затем, оставшуюся во вторичной емкости жидкого водорода несжиженную часть отпарного газа и образовавшийся парообразный водород подают в аппарат сжижения водорода для получения его в жидком агрегатном состоянии, при этом аппарат сжижения водорода, помимо блока получения сжиженного газа, включает секцию цикла охлаждения, в которой циркулирующий водород выполняет функцию хладагента. Таким образом, при помощи аппарата сжижения водорода оставшуюся несжиженную часть отпарного газа и парообразный водород преобразуют в жидкую форму.
[0010]
В соответствии с настоящим изобретением, при повторном сжижении отпарного газа предпочтительно, чтобы температура жидкого водорода во вторичной емкости жидкого водорода была ниже температуры насыщения или точки кипения жидкого водорода. Примером отпарного газа, который может быть подвергнут повторному сжижению в соответствии с настоящим изобретением является газ, образовавшийся в емкости жидкого водорода судна, транспортирующего жидкий водород.
Преимущества изобретения
[0011]
В соответствии с настоящим изобретением, отпарной газ, образовавшийся в первичной емкости жидкого водорода, например, емкости жидкого водорода судна, транспортирующего жидкий водород, примешивают к жидкому водороду, находящемуся во вторичной емкости жидкого водорода, таким образом, чтобы, по меньшей мере, часть отпарного газа была сжижена за счет криогенной тепловой энергии жидкого водорода. При этом оставшийся во вторичной емкости жидкого водорода несжиженный водород подается в аппарат сжижения вместе с парообразным водородом, образовавшимся в результате испарения жидкого водорода во вторичной емкости жидкого водорода, где происходит повторное сжижение.
[0012]
Таким образом, когда пустая первичная емкость жидкого водорода заполняется жидким водородом, в ней, поскольку температура внутри емкости повысилась, происходит образование большого количества отпарного газа. Когда образовавшийся вышеописанным способом отпарной газ примешивается к жидкому водороду вторичной емкости жидкого водорода по меньшей мере часть отпарного газа, а, как правило, большая его часть, сжижается. В результате удается избежать того, что отпарной газ в большом количестве в короткий промежуток времени подается в аппарат получения жидкого водорода. Конкретно, даже если в первичной емкости жидкого водорода в течение короткого промежутка времени образуется большое количество отпарного газа, его производство во вторичной емкости в целом выравнивается и, таким образом, расход отпарного газа, подаваемого в аппарат сжижения водорода, то есть коэффициент заполнения аппарата, усредняется. Соответственно, становится возможным повторное сжижение отпарного газа в аппарате получения жидкого водорода и, следовательно, повторное использование жидкого водорода в нем без каких-либо нарушений производственного процесса.
Краткое описание чертежей
[0013]
На Фиг. 1 представлена схема аппарата для получения жидкого водорода, используемого в способе повторного сжижения отпарного газа в соответствии с настоящим изобретением.
Наилучшее техническое выполнение изобретения
[0014]
Ниже подробно описан вариант реализации настоящего изобретения со ссылками на прилагаемый чертеж.
Как показано на Фиг. 1, согласно варианту реализации настоящего изобретения, аппарат для получения жидкого водорода HS оснащен секцией цикла охлаждения R, в которой в качестве хладагента циркулирует водород (далее - «циркулирующий водород») и блок получения жидкого водорода Р, в котором посредством охлаждения сжатого газообразного водорода (далее - «сырьевой водород»), используемого в качестве исходного материала, при помощи секции цикла охлаждения R и последующего адиабатического расширения получают жидкий водород.
[0015]
В секцию цикла охлаждения R включен контур циркуляции водорода 1, имеющий кольцевую форму, через который циркулирующий водород поступает в систему. С точки зрения взаимного расположения, приведенного на Фиг. 1, поток циркулирующего водорода в контуре 1 движется по часовой стрелке. Для удобства, сторона впуска и сторона выпуска, в отношении направления движения циркулирующего водорода, дальше будут обозначаться просто «впуск» и «выпуск», соответственно. Контур циркуляции водорода 1 включает компрессор 2, охладитель циркулирующего водорода 3, расположенный на стороне выпуска компрессора 2 и турбину дросселирования 4, расположенную на выпуске холодильника циркулирующего водорода 3.
[0016]
Компрессор 2, в качестве которого может быть использована компрессионная машина с электрическим приводом, адиабатически сжимает циркулирующий водород, находящийся при нормальном давлении (например, 0,1 МПа) и нормальной температуре (например, 300 К) до состояния высокого давления (например, 2 МРа, абс.) и температуры (например, 780 K). В охладителе циркулирующего водорода 3, в качестве которого может быть использован, например, теплообменник с водой низкой температуры в качестве охлаждающей среды, происходит охлаждение циркулирующего водорода высокого давления и температуры, при этом его температура приводится к нормальной, а давление остается высоким. Таким образом, прежде чем поступить в турбину дросселирования, циркулирующий под высоким давлением и нормальной температуре водород охлаждается в первом и втором теплообменнике Е1 и Е2 как это будет подробно описано ниже; при этом температура циркулирующего водорода достигает очень низких значений (например, 40 K) при неизменном давлении. Турбина дросселирования 4, в качестве которой может быть использована турбина для преобразования энергии давления или кинетической энергии газа под высоким давлением в механическую энергию и последующим выводом механической энергии наружу, приводится в действие циркулирующим водородом с высоким давлением и очень низкой температурой; при этом давление и температура циркулирующего водорода снижается и по меньшей мере часть его переходит в жидкое состояние. Таким образом, циркулирующий водород достигает состояния нормального давления и сверхнизкой температуры (например, 20 K). В другом варианте, вместо турбины дросселирования 4 возможно использование детандера, например, клапана Джоуля-Томсона или подобного, в котором происходит адиабатическое расширение циркулирующего водорода.
[0017]
Помимо этого, контур циркуляции водорода 1 оборудован первым и вторым низкотемпературными теплообменными элементами 5 и 6, которые расположены на выпуске турбины дросселирования и впуске компрессора 2. Более того, контур циркуляции водорода 1 оборудован первым и вторым высокотемпературными теплообменными элементами 7 и 8, которые расположены на выпуске охладителя циркулирующего водорода 3 и впуске турбины дросселирования 4. Первый низкотемпературный теплообменный элемент 5 и первый высокотемпературный теплообменный элемент 7 расположены таким образом, что между ними происходит взаимный обмен теплом. Второй низкотемпературный теплообменный элемент 6 и второй высокотемпературный теплообменный элемент 8 расположены таким образом, что между ними происходит взаимный обмен теплом. Первый низкотемпературный теплообменный элемент 5 и первый высокотемпературный теплообменный элемент 7 являются составной частью первого теплообменника Е1, второй низкотемпературный теплообменный элемент 6 и второй высокотемпературный теплообменный элемент 8 представляют составную часть второго теплообменника Е2, подробно описанных ниже.
[0018]
Блок получения жидкого водорода Р включает линию подачи сырьевого водорода 11, по которой он под высоким давлением (например, 2 МПа, абс.) и нормальной температуре поступает из источника подачи сырьевого водорода 10. К выпускному концу линии 11 (справа относительно направления движения потока сырьевого водорода на схеме взаимного расположения узлов, изображенной на Фиг. 1) присоединен клапан Джоуля-Томсона 12. Кроме того на линии сырьевого водорода 11, последовательно, относительно направления движения потока - от стороны впуска к стороне выпуска, расположены первый и второй охлаждающие элементы 13 и 14. Первый и второй охлаждающие элементы 13 и 14 понижают температуру сырьевого водорода, поступающего под высоким давлением и при нормальной температуре, до очень низкой (например, 40 К) с практически сохраненным высоким давлением. В клапане Джоуля-Томсона 12 происходит адиабатическое расширение потока сырьевого водорода, находящегося под высоким давлением и очень низкой температурой, таким образом, что его температура и давление понижаются. В результате, по меньшей мере часть сырьевого водорода переходит в жидкую фазу с образованием жидкого водорода. В другом варианте, для сжижения сырьевого водорода может быть использован расширительный клапан, отличный от клапана Джоуля-Томсона 12. Первый охлаждающий элемент 13 может являться составной частью первого теплообменника Е1, второй охлаждающий элемент 14 - составной частью второго теплообменника Е2, подробно описанных ниже.
[0019]
В аппарате получения жидкого водорода HS первый и второй теплообменники Е1 и Е2 расположены между секцией цикла охлаждения R и блоком получения жидкого водорода Р, и включает первый низкотемпературный теплообменный элемент 5, первый высокотемпературный теплообменный элемент 7 и первый охлаждающий элемент сырьевого водорода 13. Второй теплообменник Е2 включает второй низкотемпературный теплообменный элемент 6, второй высокотемпературный теплообменный элемент 8, а также второй охлаждающий элемент сырьевого водорода 14. В первом и втором теплообменниках Е1 и Е2, циркулирующий водород, который поступает по линии 1 со стороны выпуска турбины дросселирования 4 и впуска компрессора 2, охлаждает циркулирующий водород, поступающий по линии 1, расположенной на выпуске охладителя циркулирующего водорода 3 и впуске турбины дросселирования 4; после чего циркулирующий водород подают на охлаждение потока сырьевого водорода, поступающего по линии 11.
[0020]
В аппарате согласно варианту, приведенному на Фиг. 1, теплообменники Е1 и Е2 располагают между секцией цикла охлаждения R и блоком получения жидкого водорода Р. При этом, количество устанавливаемых теплообменников не ограничивается двумя и, следовательно, возможно использование трех или более аппаратов (например, трех, четырех, пяти…). Иными словами, предпочтительное число устанавливаемых теплообменников может быть определено в зависимости от площади поверхности теплопередачи и других теплофизических свойств каждого теплообменника.
[0021]
В дальнейшем будет описано, как могут быть изменены термодинамические состояния циркулирующего или сырьевого водорода, поступающих в секцию цикла охлаждения R или блок получения жидкого водорода Р. Сначала будет описано изменение состояния циркулирующего водорода, поступающего от турбины дросселирования 4 на компрессор 2 по линии 1. Водород, циркулирующий в состоянии нормального давления (например, 0,1 МПа, абс.) и сверхнизкой температуры (например, 20 K), поступивший от турбины дросселирования 4 и по меньшей мере частично сжиженный, проходя через второй низкотемпературный теплообменный элемент 6, охлаждает поток циркулирующего водорода, который подается через второй высокотемпературный теплообменный элемент 8, и поток сырьевого водорода, поступающего через второй охлаждающий элемент 14. В результате температура циркулирующего водорода, поступающего со второго низкотемпературного теплообменного элемента 6 (второй теплообменник Е2) и находящегося под нормальным давлением, незначительно повышается (например, до 80 К). В этом случае, при проходе через второй низкотемпературный теплообменный элемент 6, сжиженная часть циркулирующего водорода испаряется.
[0022]
Циркулирующий водород, поступивший со второго низкотемпературного теплообменного элемента 6 (второй теплообменник Е2), охлаждает поток циркулирующего водорода, проходящего через первый высокотемпературный теплообменный элемент 7 и, при проходе через первый низкотемпературный теплообменный элемент 5, - поток сырьевого водорода из первого охлаждающего элемента 13. В результате температура циркулирующего водорода, поступающего с первого низкотемпературного теплообменного элемента 5 (первый теплообменник Е1) и находящегося под нормальным давлением, повышается до нормальной (например, до 300 К). Далее циркулирующий водород в состоянии нормального давления и нормальной температуры поступает в компрессор 2, где адиабатически сжимается и переходит в состояние, характеризующееся высоким давлением (например, 2 МПа, абс.) и высокой температурой (например, 780 К). [0023]
Далее будет описано изменение состояния циркулирующего водорода, поступающего от компрессора 3 на турбину дросселирования 4 по линии 1. Газообразный циркулирующий водород в состоянии высокого давления и высокой температуры после сжатия в компрессоре 2 охлаждают сначала в охладителе 3, в результате чего он переходит в состояние, характеризующееся нормальной температурой (например, 300 К) и высоким давлением. Затем циркулирующий водород в состоянии высокого давления и нормальной температуры охлаждается потоком циркулирующего водорода при проходе через первый низкотемпературный теплообменный элемент 5, а после прохода через первый высокотемпературный теплообменный элемент 7 его температура значительно понижается (например, до 80 К). Циркулирующий водород с высоким давлением и очень низкой температурой после прохождения первого высокотемпературного теплообменного элемента 7 (первый теплообменник Е1) охлаждается за счет потока циркулирующего газа из второго низкотемпературного теплообменного элемента 6 таким образом, что после прохода через второй высокотемпературный теплообменный элемент 8 он приобретает еще более низкую температуру (например, 40 К). Далее циркулирующий водород в состоянии высокого давления и очень низкой температуры поступает в турбину дросселирования 4. Там циркулирующий водород расширяется и переходит в состояние нормального давления (например, 0,1 МПа, абс.) и сверхнизкой температуры (например, 20 K), при этом, по крайней мере, часть циркулирующего водорода сжижается.
[0024]
В дополнение ниже будет дано описание изменения состояния сырьевого водорода, поступающего из источника подачи сырья 10 на клапан Джоуля-Томсона 12 по линии 11. Сырьевой водород в состоянии высокого давления (например, 2 МПа, абс.) и нормальной температуры (например, 300 К), подаваемый из источника сырья 10, охлаждается потоком циркулирующего водорода при проходе через первый низкотемпературный теплообменный элемент 5 так, что после прохода через первый охлаждающий элемент 13 его температура значительно понижается (например, до 80 К). Сырьевой водород с высоким давлением и очень низкой температурой после прохождения первого охлаждающего элемента 13 (первый теплообменник Е1) охлаждается за счет потока циркулирующего водорода из второго низкотемпературного теплообменного элемента 6 таким образом, что после прохода через второй высокотемпературный теплообменный элемент 14 он приобретает еще более низкую температуру (например, 40 К).
[0025]
Затем сырьевой водород с высоким давлением и при очень низкой температуре расширяется в результате эффекта Джоуля-Томсона при проходе через клапан 12, при этом давление сырьевого водорода снижается до нормального (например, 0,1 МПа, абс), а температура понижается до сверхнизкой (например, 20 К), в результате чего по меньшей мере, часть сырьевого водорода сжижается. Сжиженный сырьевой водород, т.е. жидкий водород как продукт аппарата получения жидкого водорода HS, поступает на хранение в резервуар-хранилище жидкого водорода 15. Жидкий водород, хранящийся в резервуаре-хранилище жидкого водорода 15, удобно перегружать в емкость жидкого водорода судна, транспортирующего жидкий водород 16, находящегося в порту (порту отгрузки) близ места расположения аппарата HS.
[0026]
Термодинамические состояния циркулирующего или сырьевого водорода в соответствующих точках секции цикла охлаждения R или блока получения жидкого водорода Р сведены в Таблицу 1. Точки изменения термодинамического состояния обозначены на Фиг. 1 буквами от «а» до «k». Буква «G» обозначает газовое состояние, буква «L» - состояние жидкой фазы.
Figure 00000001
[0027]
Ниже дано описание способа или системы согласно настоящему изобретению для повторного сжижения отпарного газа, который образуется в результате наполнения жидким водородом емкости жидкого водорода судне, транспортирующем жидкий водород 16 (далее - «емкость жидкого водорода судна»). После того, как транспортирующее жидкий водород судно 16, в емкости жидкого водорода которого (т.е. первичном резервуаре) находится некоторый объем жидкого водорода (например, несколько процентов от объема емкости жидкого водорода), необходимый для поддержания в емкости низкой температуры, достигает порта отгрузки, близ которого находится резервуар-хранилище жидкого водорода 15, и становится на стоянку, жидкий водород, находящийся в резервуаре-хранилище жидкого водорода 15, подают в емкость жидкого водорода судна, транспортирующего жидкий водород. При этом, как правило, известно, что транспортирующее жидкий водород судно 16 будет находиться в порту ограниченный период времени - один или несколько дней. В этом случае также известно, что температура емкости жидкого водорода судна, в частности, температура верхней части емкости жидкого водорода, превысит температуру насыщения или точки кипения (20, 28 К) жидкого водорода вследствие того, что во время стоянки или перехода судна, транспортирующего жидкий водород по маршруту тепло окружающей среды будет передаваться емкости жидкого водорода.
[0028]
В результате, жидкий водород, загружаемый в емкость жидкого водорода судна (первичный резервуар жидкого водорода), из-за разницы температур частично перейдет в паровую фазу с образованием за короткий промежуток времени значительного количества отпарного газа. Как правило, на начало загрузки жидкого водорода температура отпарного газа, образовавшегося в емкости жидкого водорода судна, составляет 50-80 К. Затем, по мере наполнения емкости жидкого водорода судна жидким водородом, емкость жидкого водорода охлаждается. Поскольку температура емкости жидкого водорода будет постепенно понижаться, будет понижаться и температура отпарного газа, достигая значения в диапазоне 20-50 К, т.е. примерно той температуры, при которой газообразный водород начинает сжижаться.
[0029]
В соответствии со способом повторного сжижения, описываемом в настоящем изобретении, отпарной газ с температурой в диапазоне 20-80 К, который выкачивают из емкости жидкого водорода судна (первичного резервуара жидкого водорода), примешивают к жидкому водороду, находящемуся во вторичных резервуарах жидкого водорода или резервуарах-хранилищах жидкого водорода 19 и 20 через линию 17 подачи отпарного газа посредством газодувки 18. Периферийную поверхность линии 17 подачи отпарного газа теплоизолируют таким образом, чтобы предотвратить или снизить рост температуры отпарного газа в результате передачи тепла окружающей среды (теплоизолирующие материалы на чертеже не показаны). Газодувка 18 развивает давление нагнетания, достаточное для подачи отпарного газа в среду жидкого водорода в точке близ донной части вторичных резервуаров жидкого водорода 19 и 20. Вместо газодувки 18 может быть использован компрессор. Если отпарной газ находится под достаточно высоким давлением, газодувка 18 может быть исключена.
[0030]
Вторичные резервуары жидкого водорода 19 и 20 представляют собой установленные на земле сферические или цилиндрические сосуды большого объема (например, от нескольких сотен до нескольких тысяч кубических метров). Вторичные резервуары 19 и 20 обеспечивают удобный прием и хранение жидкого водорода с температурой ниже температуры насыщения или точки кипения (20, 28 K при нормальном давлении) и поступающего из различных источников, а также обеспечивают удобную подачу жидкого водорода на различные объекты, оборудование или транспортные средства, потребляющие жидкий водород. Периферийные поверхности вторичных резервуаров жидкого водорода 19 и 20 теплоизолируют таким образом, чтобы предотвратить или снизить рост температуры отпарного газа в результате передачи тепла окружающей среды (теплоизолирующие материалы на чертеже не показаны). Поскольку жидкий водород удобен для перемещения в и из описанных выше вторичных резервуаров жидкого водорода 19 и 20, в каждом из них всегда хранят жидкий водород, имеющий температуру ниже температуры насыщения или точки кипения жидкого водорода. Несмотря на то, что система в соответствии с вариантом изобретения, изображенном на Фиг. 1 обеспечена двумя вторичными резервуарами жидкого водорода, их количество данным числом не ограничивается. То есть количество вторичных резервуаров жидкого водорода может быть больше или меньше двух.
[0031]
По меньшей мере, часть (т.е. весь или часть) отпарного газа, примешиваемого к жидкому водороду во вторичных резервуарах 19 и 20 жидкого водорода, повторно сжижается за счет криогенной тепловой энергии жидкого водорода, температура которого ниже температуры насыщения или точки его кипения. Таким образом, если часть отпарного газа не сжижена, она выводится из вторичных резервуаров жидкого водорода 19 и 20 и поступает в аппарат получения жидкого водорода HS вместе с парообразным водородом, образовавшимся в результате испарения жидкого водорода во вторичных резервуарах жидкого водорода 19 и 20, как это описано ниже. При этом, поскольку отпарной газ примешивают к жидкому водороду в резервуарах 19 и 20, количество тепла жидкого водорода в них немного увеличивается и объем парообразного водорода соответствующим образом возрастает.
[0032]
Для того, чтобы выпустить отпарной газ и парообразный водород, образовавшиеся во вторичных резервуарах жидкого водорода 19 и 20 и направить их в аппарат получения жидкого водорода HS, предусмотрен нагнетательный канал 21 парообразного водорода, который подключен к верхней части каждого резервуара-хранилища жидкого водорода 19 и 20 и впускной части, связанной с первым охлаждающим элементом 13, линии 11 сырьевого водорода. Кроме того, в нагнетательном канале парообразного водорода 21 установлен дополнительный компрессор 22. Дополнительный компрессор 22 сжимает отпарной газ или парообразный водород, которые при нормальном давлении выпускаются из вторичных резервуаров жидкого водорода 19 и 20, таким образом, чтобы давление было равным или выше давления сырьевого водорода (например, 2 МПа, абс), после чего отпарной газ или парообразный водород подают в линию 11 в точке впуска, связанной с первым охлаждающим элементом 13. Отпарной газ или парообразный водород, подаваемый в линию 11, смешивают с сырьевым водородом, после чего сжижают с получением жидкого водорода. Поскольку отпарной газ, парообразный водород и сырьевой водород как химическое вещество представляют собой газообразный водород, их смешивание происходит полностью и однородно, различить их в принципе невозможно.
[0033]
В способе или системе повторного сжижения отпарного газа согласно настоящему изобретению по меньшей мере часть, а как правило - большая часть отпарного газа, образовавшегося в емкости жидкого водорода судна (первичная емкость жидкий водород), сжижается под воздействием жидкого водорода во вторичных резервуарах жидкого водорода 19 и 20, при этом температура жидкого водорода ниже, температура насыщения или точка кипения жидкого водорода. В результате, даже если внутри емкости жидкого водорода судна отпарной газ образуется в больших количествах в короткий промежуток времени, большая его часть повторно сжижается под воздействием жидкого водорода во вторичных резервуарах жидкого водорода 19 и 20. Соответственно, удается избежать того, чтобы отпарной газ подавался в аппарат получения жидкого водорода HS в большом количестве в короткий промежуток времени. Таким образом, даже если внутри емкости жидкого водорода судна отпарной газ образуется в больших количествах в короткий промежуток времени, его расход при подаче в аппарат получения жидкого водорода HS, то есть коэффициент заполнения аппарата, существенно не увеличивается и количество протекающего газа становится равномерным или усредненным. Следовательно, становится возможным повторное сжижение отпарного газа с помощью жидкого водорода, получаемого в аппарате получения жидкого водорода HS и повторно использовать его как жидкий водород без каких-либо нарушений производственного процесса.
Промышленная применимость
[0034]
Таким образом, способ повторного сжижения отпарного газа жидкого водорода в соответствии с настоящим изобретением целесообразен для обработки газа, образующегося в резервуаре жидкого водорода. В частности, способ в соответствии с настоящим изобретением эффективен для повторного сжижения отпарного газа, в случае, когда емкость жидкого водорода судна заполнена жидким водородом, который транспортируется в район сбыта грузовым судном, перевозящим жидкий водород.
Расшифровка позиционных обозначений
[0035]
HS - аппарат для получения жидкого водорода, R - секция цикла охлаждения, Р - блок получения жидкого водорода, Е1 - первый теплообменник, Е2 - второй теплообменник, 1 - линия циркуляции водорода, 2 - компрессор, 3 - охладитель циркулирующего водорода, 4 - турбина дросселирования, 5 - первый низкотемпературный теплообменный элемент, 6 - второй низкотемпературный теплообменный элемент, 7 - первый высокотемпературный теплообменный элемент, 8 - второй высокотемпературный теплообменный элемент, 10 - источник подачи сырьевого водорода, 11 - линия сырьевого водорода, 12 - клапан Джоуля-Томсона, 13 - первый охлаждающий элемент сырьевого водорода, 14 - второй охлаждающий элемент сырьевого водорода, 15 - резервуар-хранилище жидкого водорода, 16 - судно для транспортировки жидкого водорода, 17 - линия подачи отпарного газа, 18 - газодувка, 19 - вторичный резервуар жидкого водорода, 20 - вторичный резервуар жидкого водорода, 21 - нагнетательный канал парообразного водорода, 22 - дополнительный компрессор.

Claims (3)

1. Способ повторного сжижения отпарного газа, образовавшегося в первичном резервуаре жидкого водорода, включающий:
примешивание отпарного газа к жидкому водороду, хранящемуся во вторичном резервуаре жидкого водорода таким образом, что по меньшей мере часть отпарного газа сжижается за счет криогенной тепловой энергии жидкого водорода;
подачу оставшейся несжиженной части отпарного газа и парообразного водорода, образовавшегося в указанном вторичном резервуаре жидкого водорода, в блок получения жидкого водорода аппарата для получения жидкого водорода из газообразного водорода, при этом указанный аппарат, наряду с указанным блоком получения жидкого водорода, включает секцию цикла охлаждения, в которой циркулирующий водород выполняет функцию хладагента, и
сжижение оставшейся несжиженной части отпарного газа и парообразного водорода с помощью аппарата получения жидкого водорода.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температура жидкого водорода, хранящегося в указанном вторичном резервуаре, ниже температуры насыщения жидкого водорода.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что отпарной газ образуется в емкости жидкого водорода судна, транспортирующего жидкий водород.
RU2014132457/06A 2012-05-22 2013-04-17 Способ повторного сжижения отпарного газа, образующегося в резервуарах для хранения жидкого водорода RU2583172C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-116765 2012-05-22
JP2012116765A JP6021430B2 (ja) 2012-05-22 2012-05-22 液体水素貯槽から発生するボイルオフガスの再液化方法
PCT/JP2013/061417 WO2013175906A1 (ja) 2012-05-22 2013-04-17 液体水素貯槽から発生するボイルオフガスの再液化方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014132457A RU2014132457A (ru) 2016-02-27
RU2583172C2 true RU2583172C2 (ru) 2016-05-10

Family

ID=49623607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014132457/06A RU2583172C2 (ru) 2012-05-22 2013-04-17 Способ повторного сжижения отпарного газа, образующегося в резервуарах для хранения жидкого водорода

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150068222A1 (ru)
JP (1) JP6021430B2 (ru)
AU (1) AU2013264212B2 (ru)
RU (1) RU2583172C2 (ru)
WO (1) WO2013175906A1 (ru)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6139594B2 (ja) * 2014-08-06 2017-05-31 日本システム企画株式会社 海流発電を利用した水素エネルギー供給システム
CN108700259B (zh) * 2016-02-23 2020-12-29 东奇柯***解决方案株式会社 高压氢的膨胀涡轮压缩机式充填***
JP6719371B2 (ja) * 2016-12-13 2020-07-08 三菱重工マリンマシナリ株式会社 ガス処理システム
FR3080906B1 (fr) * 2018-05-07 2021-01-15 Air Liquide Procede et installation de stockage et de distribution d'hydrogene liquefie
CN108561749B (zh) * 2018-06-07 2024-01-05 张家港氢云新能源研究院有限公司 应用于液氢加氢站的混合加注***
FR3088415B1 (fr) * 2018-11-12 2020-10-23 Air Liquide Procede et installation de stockage et de distribution d'hydrogene liquefie
JP6595143B1 (ja) * 2019-07-03 2019-10-23 株式会社神戸製鋼所 圧縮機ユニット及び圧縮機ユニットの制御方法
JP2023516391A (ja) * 2020-03-02 2023-04-19 スカイア・インコーポレイテッド 水電解および低温液化システム
WO2022015712A1 (en) 2020-07-13 2022-01-20 Ivys Inc. Hydrogen fueling systems and methods
US20220090739A1 (en) * 2020-09-21 2022-03-24 China Energy Investment Corporation Limited Hybrid refueling station and method for refueling
CN112557577A (zh) * 2020-10-22 2021-03-26 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) 一种正仲氢催化转化动态性能测试的***
KR102461340B1 (ko) * 2021-07-19 2022-11-02 삼성중공업 주식회사 액화수소 운송용 선박
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

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU145251A1 (ru) * 1961-04-01 1961-11-30 А.Г. Зельдович Способ сжижени водорода
JPS5216014A (en) * 1975-07-29 1977-02-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Liquid hydrogen storage equipment
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
JP2005241232A (ja) * 2004-01-27 2005-09-08 Kansai Electric Power Co Inc:The 水素液化装置及び液体水素製造システム
RU2304746C2 (ru) * 2002-01-30 2007-08-20 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Способ и установка для сжижения природного газа

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1370321A (fr) * 1962-10-01 1964-08-21 Allied Chem Procédé de refroidissement par détente adiabatique d'un réfrigérant gazeux comprimé, à travers une série de détendeurs montés en parallèle, dans une zone de réfrigération à plusieurs étages
US3300991A (en) * 1964-07-07 1967-01-31 Union Carbide Corp Thermal reset liquid level control system for the liquefaction of low boiling gases
US5154062A (en) * 1991-07-19 1992-10-13 Air Products And Chemicals, Inc. Continuous process for producing slush hydrogen
JPH1163396A (ja) * 1997-08-18 1999-03-05 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ボイルオフガスの凝縮装置および液化ガス貯蔵設備
FR2852590B1 (fr) * 2003-03-20 2005-06-17 Snecma Moteurs Alimentation en energie d'un terminal gazier a partir d'un navire transportant du gaz liquefie
US8820096B2 (en) * 2007-02-12 2014-09-02 Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. LNG tank and operation of the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU145251A1 (ru) * 1961-04-01 1961-11-30 А.Г. Зельдович Способ сжижени водорода
JPS5216014A (en) * 1975-07-29 1977-02-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Liquid hydrogen storage equipment
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
RU2304746C2 (ru) * 2002-01-30 2007-08-20 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Способ и установка для сжижения природного газа
JP2005241232A (ja) * 2004-01-27 2005-09-08 Kansai Electric Power Co Inc:The 水素液化装置及び液体水素製造システム

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013175906A1 (ja) 2013-11-28
US20150068222A1 (en) 2015-03-12
AU2013264212B2 (en) 2016-04-14
RU2014132457A (ru) 2016-02-27
AU2013264212A1 (en) 2014-08-21
JP2013242021A (ja) 2013-12-05
JP6021430B2 (ja) 2016-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2583172C2 (ru) Способ повторного сжижения отпарного газа, образующегося в резервуарах для хранения жидкого водорода
KR102132082B1 (ko) 증발가스 냉각 시스템 및 선박
CN110337563A (zh) 两用lng/lin储存罐的吹扫方法
US20150068246A1 (en) Liquid hydrogen production device
KR102077927B1 (ko) 휘발성 유기화합물 처리 시스템 및 선박
KR20110039584A (ko) 액화 석유 가스를 저장하고 운송하는 시스템 및 그 방법
KR20110128080A (ko) 냉동 컨테이너가 적재되는 컨테이너 운반선
KR101525664B1 (ko) 액화가스 처리 시스템 및 방법
Łaciak Thermodynamic processes involving Liquefied Natural Gas at the LNG receiving terminals
KR101883466B1 (ko) 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR101438323B1 (ko) 액화가스 처리 시스템 및 방법
KR101686508B1 (ko) 액체화물 운반선의 재액화 시스템
KR101399759B1 (ko) 액화가스 처리 시스템 및 방법
KR20090110964A (ko) 혼합냉매 사이클 및 질소 팽창 사이클을 이용한 천연가스액화방법 및 장치
KR101686509B1 (ko) 액체화물 운반선의 재액화 시스템
US20220186986A1 (en) Cooling system
KR20150030938A (ko) 증발가스 재액화장치
KR102075247B1 (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물
KR20190041872A (ko) 액화가스연료를 이용한 유증기 회수 장치 및 이를 포함하는 선박
KR101670877B1 (ko) 액체화물 운반선의 재액화 시스템
KR102053482B1 (ko) 액화가스 처리 시스템
KR20230121638A (ko) 증발가스 재액화 시스템
KR20190041870A (ko) 액화가스연료 공급시스템의 열매체를 이용한 유증기 회수 장치 및 이를 포함하는 선박
KR20190042162A (ko) 액화가스연료를 이용한 유증기 발생 감소 장치 및 이를 포함하는 선박
KR20090109713A (ko) 혼합냉매 사이클을 이용한 천연가스 액화방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant