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公開番号2025036287
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-14
出願番号2024146272
出願日2024-08-28
発明の名称極低温流体回収のための再冷却ガスへの極低温液体気化のための装置及びプロセス
出願人エアプロダクツアンドケミカルズインコーポレイテッド,AIR PRODUCTS AND CHEMICALS INCORPORATED
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F17C 9/02 20060101AFI20250306BHJP(ガスまたは液体の貯蔵または分配)
要約【課題】極低温流体の再捕捉及び回収のために極低温流体及び再冷却ガスを処理するためのプロセス及びシステムに関する。
【解決手段】極低温液体を加温し、かつその極低温ガスの再捕捉及び回収のためにガスを再冷却するための装置及びプロセスは、極低温ガスを回収して、そのようなガスを大気にベンティングすることを避けるために、そのガスを少なくとも1つの貯蔵デバイスに貯蔵することを含むことができる。貯蔵ガスを少なくとも1つの熱交換器に供給して、その極低温流体の分配のために少なくとも1つの貯蔵タンクから供給される極低温液体を気化させることができる。貯蔵された極低温ガスを、極低温液体の気化のための加熱媒体としての極低温ガスの使用の結果として冷却することができ、その後、1つ以上の極低温液体貯蔵タンクに供給することができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
極低温液体を加温して前記極低温液体を気化させ、かつガスをそのガスの再捕捉及び回収のために再冷却するための装置であって、
前記極低温液体を貯蔵するように位置付けられており、かつ構成された貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクから出力可能な前記極低温液体を加熱して前記極低温液体を気化させるように位置付けられた気化器との間に位置付け可能なガス貯蔵デバイスを有する気化ガス再捕捉及び回収システムを備え、
前記ガス貯蔵デバイスが、前記極低温液体から形成されたガスを貯蔵のために受容し、かつ貯蔵された前記ガスを前記極低温液体の加温のための加熱媒体として前記気化器に供給するように位置付けられている、装置。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記極低温液体から形成された前記ガスを前記ガス貯蔵デバイスに供給するように位置付けられた前記気化ガス再捕捉及び回収システムの供給導管の配置と、
前記気化ガス再捕捉及び回収システムの出力導管の配置であって、前記出力導管が、前記ガスを前記加熱媒体として前記気化器に供給するために前記気化器と前記ガス貯蔵デバイスとの間に接続された気化器加熱媒体供給導管を含む、出力導管の配置と、を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記気化ガス再捕捉及び回収システムの前記供給導管の配置が、
前記ガス貯蔵デバイスと前記貯蔵タンクとの間に位置付けられた減圧導管、
ポンプと前記ガス貯蔵デバイスとの間に位置付けられたポンプクールダウン出力導管であって、前記ポンプが、前記極低温液体を前記気化器に供給するように前記気化器と前記貯蔵タンクとの間に位置付けられている、ポンプクールダウン出力導管、及び
トレーラと前記ガス貯蔵デバイスとの間に位置付け可能な少なくとも１つのトレーラガス供給導管であって、前記トレーラが、前記トレーラから前記貯蔵タンクに極低温液体を供給するためのトレーラ接続部を介して前記貯蔵タンクに接続可能である、少なくとも１つのトレーラガス供給導管、のうちの１つ以上を備える、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つのトレーラガス供給導管は、パージ流として前記トレーラからの極低温液体が前記トレーラ接続部の要素を冷却するために前記トレーラ接続部を通過するときに形成される極低温ガスが、前記ガス貯蔵デバイスに供給可能であるように位置付けられており、かつ構成されており、並びに／又は
トレーラブローダウン動作中に前記トレーラ内の極低温ガスが前記トレーラガス供給導管を通って前記ガス貯蔵デバイスの少なくとも１つの貯蔵容器に通過可能であるように位置付けられており、かつ構成されている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記装置が、前記少なくとも１つのトレーラガス供給導管、前記減圧導管、及び前記ポンプクールダウン出力導管を含む、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記装置が、前記減圧導管及び前記ポンプクールダウン出力導管を含む、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記気化ガス再捕捉及び回収システムの前記出力導管の配置が、
前記気化器で前記加熱媒体として使用可能な前記ガスを出力するように前記気化器に接続された冷却済み加熱媒体出力導管と、
前記冷却済み加熱媒体出力導管と前記気化器の下流の導管又はプロセスユニットとの間に接続された極低温ガス回収供給導管、
前記冷却済み加熱媒体出力導管と前記ポンプとの間に接続された回収ポンプ供給導管、及び／又は
前記冷却済み加熱媒体出力導管と前記貯蔵タンクとの間に接続された貯蔵タンク回収導管、のうちの少なくとも１つと、を備える、請求項３に記載の装置。
【請求項８】
前記冷却済み加熱媒体出力導管を介して前記気化器から出力された前記ガスを更に冷却するための、前記冷却済み加熱媒体出力導管に接続可能な少なくとも１つの冷却デバイスを備え、前記少なくとも１つの冷却デバイスが、前記貯蔵タンクと前記気化器との間に位置付けられている、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの冷却デバイスが、
前記冷却済み加熱媒体出力導管に接続された冷却熱交換器、及び前記冷却済み加熱媒体出力導管を介して受容された前記気化器から出力された前記ガスを冷却するための冷媒を受容するための冷媒供給導管と、
前記冷却熱交換器から出力された加温済み冷媒を受容して、前記加温済み冷媒の圧力を、加熱媒体として前記気化器に供給するために増加させるように位置付けられた冷媒増圧デバイスと、
前記加熱媒体が前記気化器を介して冷却されるように前記加温済み冷媒が前記気化器に供給された後に、前記気化器から前記冷媒を受容するように位置付けられた冷媒圧力降下デバイスであって、前記圧力降下デバイスが、前記冷媒供給導管に接続されており、前記圧力降下デバイスが、予め選択された冷媒供給圧力で前記冷媒を前記冷却熱交換器に供給するために前記冷媒の圧力を低減するように構成されている、冷媒圧力降下デバイスと、を備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記気化器が、第１の熱交換器及び第２の熱交換器を含み、前記第１の熱交換器が、前記気化器加熱媒体供給導管に接続されており、前記第２の熱交換器が、前記冷媒圧力降下デバイスと前記冷媒増圧デバイスとの間に接続されており、前記第２の熱交換器が、前記加温済み冷媒を受容し、かつ前記加温済み冷媒が前記第２の熱交換器で加熱媒体として使用された後、前記冷媒を前記冷媒圧力降下デバイスに出力するように位置付けられている、請求項９に記載の装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温流体の再捕捉及び回収のために極低温流体及び再冷却ガスを処理するためのプロセス及びシステムに関する。極低温液体（例えば、液体水素）を使用し、かつガス（例えば、気体水素）を利用して、この液体を加温すると同時にこのガスを冷却して、ガスを液化するか、ガスを部分的に液化するか、又はガスを冷却するように、実施形態を構成することができる。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
米国特許第６，４０１，７６７号、同第６，４７４，０７８号、同第６，６１９，３３６号、同第６，７０８，５７３号、同第６，７４５，８０１号、同第６，７８６，２４５号、同第７，０２８，７２４号、同第７，３２８，７２６号、同第７，７９３，６７５号、同第７，９２１，８８３号、同第８，０２０，５８９号、同第８，２８６，６７５号、同第８，３６５，７７７号、同第８，４５３，６８２号、同第８，８９９，２７８号、同第９，０７４，７３０号、同第９，１５１，４４８号、同第９，２６１，２３８号、同第９，２７９，５４１号、同第９，４０４，６２０号、同第９，８６３，５８３号、同第１０，５０２，６４９号、同第１０，５０８，７７０号、及び同第１１，１６７，７３２号から、水素生成及び／又は供給システムの例が認知され得る。また、米国特許出願公開第２０２３／０１３７３３５号及び同第２０２３／０１０７３４２号、並びに国際公開第２０２３／０９５６０４号から、水素貯蔵及び／又は分配システムの例が認知され得る。そのようなシステムは、車両の動作に動力供給する燃料として使用するために、車両に水素を提供することができる。
【０００３】
また、天然ガスを燃料として利用する車両に燃料供給するための天然ガスを提供することができる天然ガスベースの貯蔵及び分配システムもある。米国特許出願公開第２０１４／０２０２５８５号は、そのようなシステムの一例を開示している。
【発明の概要】
【０００４】
我々は、水素貯蔵及び分配システム、並びに燃料（例えば、天然ガスベースのシステム）又はプロセスガス（例えば、酸素を加熱して燃料の燃焼のための酸化剤流を形成することができる液体酸素ベースのシステムなど）として流体を貯蔵及び分配するために極低温流体を利用する他のシステムが、ベンティングを介して大気中にかなりの量の流体を失うことが多いことを特定した。例えば、貯蔵タンクは、タンク内の圧力を低減して過圧状態を回避するために、極低温液体がタンク内に貯蔵されている間に形成され得るガスをベンティングすることが多い。別の例として、流体が、ポンプクールダウン動作又は貯蔵タンク供給導管パージ動作中に失われることが多い。更に別の例として、極低温ガスが、タンク及び／又は再供給トレーラブローダウン動作中に失われることが多い。
【０００５】
我々はまた、低温の流体が大気にベンティングされ、低温のガスのベンティングの結果として施設周辺の大気中の霧の形成に寄与するため、この失われた流体が、しばしば霧の形成に寄与し得ることも認識している。更に、我々は、貯蔵された極低温液体が燃料分配動作に利用される場合、そのような処理に利用され得る周囲空気気化器も、不所望な霧の形成に寄与し得ることを見出した。更に、我々は、そのような気化器は、気化器の動作寿命を低下させ得る着氷、又はその着氷を除去するために気化器が除霜メンテナンス動作を経ることを必要とする着氷を経験し得ることを特定した。
【０００６】
我々は、流体の損失及び霧の形成は望ましくないことを特定した。例えば、霧の形成は、視認性を低下させ、起こり得る安全性の問題を提起し得る。別の例として、流体のベンティングは、ベンティングされるその失われた流体に関連付けられたエネルギー及び他の入力を失うことによって、望ましくない流体損失をもたらし得る。更に、流体のベンティングは、流体に関連付けられ得る環境上の懸念に起因して望ましくない場合がある（例えば、流体がメタンである状況では、そのメタンのベンティングは、炭素ベースの排出懸念に起因して望ましくない場合がある）。
【０００７】
極低温流体の損失を回避するのに役立ち得る、我々のプロセス、装置、及びシステムの実施形態を提供することができる。実施形態は、運用コストを削減し、かつ極低温流体とその流体の形成、輸送及び／又は貯蔵に関連するエネルギーとの廃棄を回避又は制限する、改善された運用柔軟性を提供することができる。また、装置の全体的なフットプリント又はサイズを低減すると同時に、装置の種々の構造要素上の着氷の形成を軽減するための、極低温液体気化器の動作範囲を拡張するのに役立ち得る実施形態を提供することもできる。更に、霧の形成を回避したり、霧の形成を最小限に抑えたりするとともに、環境に有害であり得る排出（例えば、メタンの排出など）を低減又は回避するのに役立つように実施形態を適合させることができる。
【０００８】
第１の態様では、極低温液体を加温して極低温液体を気化させ、かつガスをそのガスの再捕捉及び回収のために再冷却するための装置が提供される。この装置は、極低温液体を貯蔵するように位置付けられ、かつ構成された貯蔵タンクと、貯蔵タンクから出力可能な極低温液体を加熱して極低温液体を気化させるように位置付けられた気化器と、の間に位置付け可能なガス貯蔵デバイスを有する気化ガス再捕捉及び回収システムを含むことができる。ガス貯蔵デバイスを、極低温液体から形成されたガスを貯蔵のために受容し、かつ貯蔵されたガスを極低温液体の加温のための加熱媒体として気化器に供給するように位置付けることができる。
【０００９】
いくつかの実施形態では、極低温液体は、液体水素であり得る。他の実施形態は、他のタイプの貯蔵された極低温液体（例えば、液体酸素、液体天然ガスなど）を利用することができる。
【００１０】
第２の態様では、装置は、極低温液体から形成されたガスをガス貯蔵デバイスに供給するように位置付けられた気化ガス再捕捉及び回収システムの供給導管の配置を含むことができる。気化ガス再捕捉及び回収システムの出力導管の配置も含まれ得る。出力導管は、ガスを加熱媒体として気化器に供給するために気化器とガス貯蔵デバイスとの間に接続された気化器加熱媒体供給導管を含むことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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