CN106687738B - 液化氢输送系统 - Google Patents

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Abstract

能够回收用惰性气体吹洗装载臂周边部分时所产生的混合气体，而不向大气中放出，能够以高纯度回收向液化氢输送船侧、陆地上的液化氢储存罐中充填液化氢时所抽出的氢气。一种在陆地侧的第一储存罐(2)与液化氢输送船侧的第二储存罐(3)之间输送液化氢的液化氢输送系统(1)，包括：第一输送部件(4)，能够通过装载臂(4a)在第一储存罐(2)与第二储存罐(3)之间输送液化氢；第二输送部件(5)，能够通过装载臂(5a)向第二储存罐(3)或从第二储存罐(3)输送氢气；惰性气体供给部件(7A、7B)，当第二储存罐(3)空载时能够将惰性气体提供给第二储存罐(3)；以及第三输送部件(6)，能够将从惰性气体供给部件(7A、7B)提供的惰性气体与残留在第二储存罐(3)内的氢气的混合气体回收且输送到陆地侧。

Description

液化氢输送系统
技术领域
本发明涉及在液化氢输送船与液化氢基地之间输送液化氢的液化氢输送系统。
背景技术
在海上输送LNG等液化气的液化气输送船与陆地上的液化气储存罐之间输送液化气的液化气输送系统被实际应用。
专利文献1公开了在液化气输送船侧的储存罐与接收基地侧的储存罐之间输送液化气的系统。该系统包括输送配管和回送气管，所述输送配管用于通过装载臂在液化气输送船侧的储存罐与接收基地侧的储存罐之间输送液化气，所述回送气管在通过所述输送配管输送液化气时在液化气输送船侧的储存罐与接收基地侧的储存罐之间输送蒸发气体(BOG)，来使液化气输送船侧的储存罐的内压保持为几乎不变。
虽然专利文献1中没有记载，但是在输送天然气、氢等燃料气体的液化物时，输送结束之后进行用氮气等惰性气体来置换残留在输送配管、回送气管内的可燃性气体的作业。并且，当维护时还要进行用氮气等惰性气体来置换残留在液化气输送船侧的储存罐内的燃料气体的作业。如果置换气体时所生成的混合气体只有少量，则能够对大气放出，如果量多，则必须回收。具体的回收方法通常是通过输送配管或回送气管使其返回到储存罐内的液体层。
另外，在开始输送时，进行用燃料气体对输送配管、回送气管、有时液化气输送船侧的储存罐内进行置换的作业，通过同样的方法处理此时所产生的混合气体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-117429号公报
发明内容
发明要解决的问题
由于液化氢除了用于发电之外，还用于其它许多用途，要求具有较高的纯度，因此上述系统并不适于输送液化氢。
即，由于在上述系统中仅装备有液化氢输送用的输送配管和回送气管这两套配管，因此置换气体时所产生的混合气体(惰性气体与氢气等的混合气体)分别流入输送配管和回送气管，导致在这些配管中产生污染物(由混合气体产生的污染)，有可能导致氢气的纯度下降。
本发明的目的在于，提供一种液化氢输送系统，其能够分离回收置换气体时所生成的混合气体和储存罐内的氢气、液化氢。
解决问题的手段
本发明的液化氢输送系统的特征在于，在能够储存液化氢的陆地侧的第一储存罐和能够储存液化氢的液化氢输送船侧的第二储存罐之间输送液化氢的液化氢输送系统中，包括：能够在所述第一储存罐与所述第二储存罐之间通过装载臂输送液化氢的第一输送部件、能够通过装载臂向所述第二储存罐输送氢气或从所述第二储存罐输送氢气的第二输送部件、当所述第二储存罐空载时能够将惰性气体提供给所述第二储存罐的惰性气体供给部件以及能够将从所述惰性气体供给部件提供的惰性气体与残留在所述第二储存罐内的氢气的混合气体回收而输送到陆地侧的第三输送部件。
根据上述结构，能够通过第一输送部件在第一储存罐与第二储存罐之间输送液化氢，此时，能够通过第二输送部件来输送且回收从充填液化氢的第一储存罐或第二储存罐中所抽出的高纯度氢气。并且，当进入船坞时等，第二储存罐空载时，能够从惰性气体供给部件将惰性气体提供给第二储存罐。此时，能够通过第三输送部件将从惰性气体供给部件所提供的惰性气体与残留在第二储存罐内的氢气的混合气体回收且输送到陆地侧而回收。
可以构成为：所述惰性气体供给部件能够在所述第一储存罐与所述第二储存罐之间输送液化氢的作业前后，向所述第一、第二输送部件提供惰性气体，所述第三输送部件分别连接到所述第一、第二输送部件，能够将从所述惰性气体供给部件所提供的惰性气体与残留在所述第一、第二输送部件内的氢气的混合气体回收而输送到陆地侧。
根据该结构，例如，在输送液化氢之后，氢气会残留在第一、第二输送部件内。能够通过第三输送部件将由惰性气体供给部件提供到第一、第二输送部件的惰性气体与残留在第一、第二输送部件内的氢气的混合气体输送到陆地侧而回收。
可以构成为：当液化氢输送船靠栈时，向所述第一、第二输送部件提供惰性气体，用惰性气体吹洗，通过所述第三输送部件来将该吹洗时所排出的惰性气体与空气的混合气体输送到陆地侧。
可以构成为：在通过所述惰性气体所进行的吹洗结束后，向所述第一、第二输送部件提供氢气，用氢气吹洗，通过所述第三输送部件来将该吹洗时所排出的惰性气体与氢气的混合气体输送到陆地侧。
可以构成为：当通过第一输送部件将液化氢装载到所述第二储存罐时，通过所述第二输送部件将所述第二储存罐内的氢气输送到陆地侧。
可以构成为：所述第二输送部件中比所述装载臂更靠近陆地侧部分包括外嵌在所述第一输送部件的陆地侧部分上的外筒管与所述第一输送部件之间的筒状通道。根据该结构，能够通过使低温的氢气流入所述筒状通道，来抑制热进入第一输送部件的陆地侧部分。
可以构成为：所述第三输送部件中比所述装载臂更靠近陆地侧部分包括外嵌在所述第二输送部件的陆地侧部分上的外筒管与所述第二输送部件之间的筒状通道。根据该结构，能够通过使低温的混合气体流入所述筒状通道，来抑制热进入第二输送部件的陆地侧部分。
发明効果
根据本发明，能够分离回收置换气体时所生成的混合气体和储存罐内的氢气、液化氢。
附图说明
图1是本发明的实施例1所涉及的液化氢输送系统的简要结构图。
图2是说明液化氢输送船靠栈时的动作的动作说明图。
图3是氮气吹洗结束后开始氢气吹洗时的动作说明图。
图4是液化氢装载开始时的动作说明图。
图5是液化氢装载结束时的动作说明图。
图6是液化氢输送船进入船坞前的动作说明图。
图7是液化氢输送船进入船坞后的动作说明图。
图8是实施例2所涉及的液化氢输送系统的简要结构图。
图9是图8的三重管道的剖面图。
具体实施方式
以下，利用实施例说明实施本发明的方式。
实施例1
图1示出了实施例1所涉及的液化氢输送系统1，该液化氢输送系统1是在能够储存液化氢的陆地侧的第一储存罐2与能够储存液化氢的液化氢输送船侧的第二储存罐3之间输送液化氢的液化氢输送系统。
该液化氢输送系统1包括第一输送部件4(第一输送模块)、第二输送部件5(第二输送模块)、第三输送部件6(第三输送模块)、惰性气体供给部件7A、7B、氢气供给部件8A、8B(分支管)。在以下的说明中，将“自动开关阀”仅记载为“开关阀”。
所述第一输送部件4能够通过装载臂4a在第一储存罐2与第二储存罐3之间输送液化氢，其大部分由真空绝热双重管道构成，一端连接在第一储存罐2，另一端连接在第二储存罐3。在第一输送部件4的途中部安装有装载臂4a，在装载臂4a安装有紧急脱离装置4b和开关阀4c。第一输送部件4的陆地侧与船侧的边界部由卡口接头4d连接。在第一输送部件4中装载臂4a的附近(第一储存罐2侧的附近)安装有开关阀4e，在第一输送部件4中第二储存罐3的附近安装有开关阀4f，在卡口接头4d与开关阀4f之间也安装有开关阀4g。
所述第二输送部件5能够通过装载臂5a向第二储存罐3输送氢气或从第二储存罐3输送氢气，其大部分由单重管道构成，一端连接在氢气储存罐9，另一端连接在第二储存罐3。在第二输送部件5的途中部安装有装载臂5a，在装载臂5a安装有紧急脱离装置5b和开关阀5c。第二输送部件5的陆地侧与船侧的边界部由卡口接头5d连接。
在第二输送部件5中装载臂5a的附近(氢气储存罐9侧的附近)安装有开关阀5e，在第二输送部件5中第二储存罐3的附近安装有开关阀5f，在卡口接头5d与开关阀5f之间也安装有开关阀5g。
所述惰性气体供给部件7A能够向第一输送部件4提供惰性气体(N2气体)，该惰性气体供给部件7A的一端连接在N2气体储存罐10，另一端连接在第一输送部件4中开关阀4c与卡口接头4d之间，在该惰性气体供给部件7A的N2气体储存罐10的附近安装有开关阀7a。
所述惰性气体供给部件7B能够向第二输送部件5提供惰性气体(氮气)，该惰性气体供给部件7B的一端连接在N2气体储存罐10，另一端连接在第二输送部件5中开关阀5c与卡口接头5d之间，在该惰性气体供给部件7B安装有开关阀7b。
所述第三输送部件6在船侧经由具有开关阀12a、13a的旁通管道12、13分别连接在第一、第二输送部件4、5。该第三输送部件6能够通过装载臂6a将用N2气体或氢气(GH2)吹洗第一、第二输送部件4、5中装载臂4a、5a的周边部分时所排出的混合气体输送到陆地侧，其大部分由单重管道构成。第三输送部件6的一端连接在混合气体处理装置11，第三输送部件6的另一端连接在第二储存罐3。
在第三输送部件6的途中部安装有装载臂6a，在装载臂6a安装有紧急脱离装置6b和开关阀6c。第三输送部件6的陆地侧与船侧的边界部由卡口接头6d连接。在第三输送部件6中装载臂6a的附近(混合气体处理装置11侧的附近)安装有开关阀6e，在第三输送部件6中第二储存罐3的附近安装有开关阀6f，在卡口接头6d与开关阀6f之间也安装有开关阀6g。
为了能够从氢气储存罐9向惰性气体供给部件7A提供氢气，设置有从第二输送部件5分支出来，连接在惰性气体供给部件7A的分支管8A，在该分支管8A安装有开关阀8a。
并且，为了能够从氢气储存罐9向惰性气体供给部件7B提供氢气，设置有从第二输送部件5分支出来，连接在惰性气体供给部件7B的分支管8B，在该分支管8B安装有开关阀8b。
接着，对于在为装载状态的液化氢输送船出发到达基地的栈桥的到栈时，从第一储存罐2向第二储存罐3装载液化氢的例加以说明。此时，在第一储存罐2充填有液化氢，在第二储存罐3收容有少量的液化氢和氢气。最初，参照图2对连接了第一～第三输送部件4～6的卡口接头4d～6d之后用N2气体(惰性气体)吹洗(置换)残留在第一、第二输送部件4、5中卡口接头4d、5d的周边部分的空气的N2气体吹洗加以说明。
如图2所示，开关阀4c、4e、5c、5e、4f～6f、8a、8b关闭，其它开关阀保持在打开状态。从惰性气体供给部件7A、7B向第一、第二输送部件4、5提供N2气体，通过第三输送部件6从第一、第二输送部件4、5经由旁通管道12、13将N2气体与空气的混合气体输送到混合气体处理装置11，在执行了预定时间的N2气体吹洗后结束。该N2气体吹洗的结果是在第一、第二输送部件4、5中开关阀4c、5c与开关阀4f、5f之间充填了N2气体。
接着，对在上述N2气体吹洗结束后，用GH2(氢气)吹洗残留在第一、第二输送部件4、5中卡口接头4d、5d的周边部分的N2气体的GH2吹洗加以说明。该GH2吹洗是为了防止装载液化氢时N2气体流入第二储存罐3而进行的。
如图3所示，开关阀4c、4e、5c、5e、4f～6f、7a、7b关闭，其它开关阀保持在打开状态。从氢气储存罐9向第一输送部件4的卡口接头4d的周边部分提供GH2(氢气)，从氢气储存罐9向第二输送部件5的卡口接头5d的周边部分提供GH2(氢气)，从旁通管道12通过第三输送部件6将第一输送部件4的N2气体与GH2的混合气体输送到混合气体处理装置11，从旁通管道13通过第三输送部件6将第二输送部件5的N2气体与GH2的混合气体输送到混合气体处理装置11。
采用燃烧等的方法在该混合气体处理装置11中除去GH2，将N2气体收容在规定的储存罐(例如，N2气体储存罐10)中。该GH2吹洗的结果是成为在第一、第二输送部件4、5中充填了GH2的状态。
接着，在将液化氢从第一储存罐2装载到第二储存罐3时，如图4所示，开关阀6f、7a、7b、8a、8b、12a、13a关闭，其它开关阀保持在打开状态。从第一储存罐2通过第一输送部件4将液化氢输送到第二储存罐3，第二储存罐3内的GH2通过第二输送部件5而被输送到氢气储存罐9。因此，能够将第二储存罐3内的高纯度GH2回收到氢气储存罐9。
接着，对液化氢装载结束后进行的N2气体吹洗加以说明。
该N2气体吹洗是为了防止在离栈的时候，分离卡口接头4d～5d时GH2与空气中的氧接触而发生爆炸进行的。如图5所示，开关阀4c、4e、5c、5e、4f～6f、8a、8b关闭，其它开关阀保持在打开状态。通过惰性气体供给部件7A、7B从N2气体储存罐10将N2气体提供到第一、第二输送部件4、5的卡口接头的周边部分，通过第三输送部件6从第一、第二输送部件4、5经由旁通管道12、13将N2气体与GH2的混合气体输送到混合气体处理装置11，在执行预定时间的N2气体吹洗后结束。
该N2气体吹洗的结果是在第一、第二输送部件4、5中开关阀4e、5e与开关阀4f、5f之间充填了N2气体。然后，分离卡口接头4d～6d，液化氢输送船离栈。
上述内容以从第一储存罐2向第二储存罐3装载液化氢的情况为例加以了说明。从第二储存罐3向第一储存罐2卸载液化氢的情况也与上述内容一样，能够依次进行卡口接头4d～6d的连接、对于第一、第二输送部件4、5的N2吹洗、对于第一、第二输送部件4、5的GH2吹洗、液化氢的卸载、对于第一、第二输送部件4、5的N2气体吹洗、卡口接头4d～6d的分离。
接着，对为了定期检查、修理等，液化氢输送船进入船坞之前所进行的用N2气体对第二储存罐3内进行置换的N2吹洗进行说明。该N2气体吹洗是为了在第二储存罐3空载时用N2气体置换第二储存罐3内的所有GH2而进行的。
如图6所示，开关阀4c、4e、5c、5e、5f、7b、8a、8b、12a、13a关闭，其它开关阀保持在打开状态，通过惰性气体供给部件7A从N2气体储存罐10经由第一输送部件4将N2气体提供到第二储存罐3，经由第三输送部件6将第二储存罐3内的GH2输送到混合气体处理装置11。需提一下，在这之后，有时用N2气体对第二输送部件5的卡口接头的周边部分进行吹洗。
接着，对上述的进入船坞之后，用GH2对第二储存罐3内进行置换的GH2吹洗加以说明。该GH2吹洗是为了用GH2置换第二储存罐3内的所有N2气体而进行的。如图7所示，开关阀4c、4e、4f、7a、7b、8a、12a、13a关闭，其它开关阀保持在打开状态，从氢气储存罐9经由第二输送部件5将GH2提供到第二储存罐3内，经由第三输送部件6将第二储存罐3内的N2气体与GH2的混合气体输送到混合气体处理装置11。然后，在进行了用N2气体置换第二输送部件5的卡口接头的周边部分的GH2的N2气体吹洗之后离开船坞出航。
对以上的液化氢输送系统1的作用、效果加以说明。
能够通过第一输送部件4在第一储存罐2与第二储存罐3之间输送液化氢，此时，能够将从充填液化氢的第二储存罐3中所抽出的氢气保持在高纯度的状态下经由第二输送部件5输送，回收到氢气储存罐9。
当在液化氢输送船到栈的时候，用N2气体吹洗第一、第二输送部件4、5的卡口接头的周边部分时，能够通过从惰性气体供给部件7A、7B将N2气体分别提供给第一、第二输送部件4、5，打开旁通管道12、13的开关阀12a、13a，来从第三输送部件6抽出吹洗后的N2气体与空气的混合气体，并将其输送到混合气体处理装置11而回收。
由于在对第一、第二输送部件4、5进行了N2气体吹洗之后，再对第一、第二输送部件4、5的卡口接头的周边部分进行GH2吹洗，因此能够可靠地防止向第二储存罐3装载液化氢时N2气体流入第二储存罐3内的情况。并且，由于在装载液化氢之后，再对第一、第二输送部件4、5的卡口接头的周边部分进行N2气体吹洗，因此即使在分离了卡口接头4d～6d时，GH2不会接触到空气中的氧，从而能够确保安全性。
由于在进入船坞时，通过惰性气体供给部件7A将N2气体从N2气体储存罐10提供给第二储存罐3而充填，因此能够确保船坞中的作业安全性。由于在进入船坞之后，向第二储存罐3内充填GH2，使第一、第二输送部件4、5的卡口接头的周边部分处于充填有N2气体的状态，因此能够恢复到进入船坞之前的状态。
实施例2
参照图8、图9对实施例2的液化氢输送系统1A加以说明。
对与实施例1的液化氢输送系统1同样的构成要素标注相同的符号，在此省略说明，主要对不同的结构加以说明。
改变了第二输送部件5中比装载臂5a更靠近陆地侧的部分的结构，第一输送部件4中比装载臂4a更靠近陆地侧的部分和第二输送部件5的上述陆地侧部分构成为一体。如图9所示，至少第一输送部件4的上述陆地侧部分构成为由内管41与外管42形成的真空绝热双重管道40，在该真空绝热双重管道40中有筒状通道44，外嵌有外筒管43，真空绝热双重管道40的内管41内侧的通道为第一输送部件4的液化氢用通道，所述筒状通道44为第二输送部件5的一部分通道。这样通过使低温的氢气在真空绝热双重管道40的外侧流动，来抑制热进入真空绝热双重管道40。
接着，对改变所述实施例的一部分的例子加以说明。
1)将实施例2的构思应用于第三输送部件6和第二输送部件5，还可以构成为如下。第三输送部件6中比装载臂6a更靠陆地侧的部分构成为包括外嵌在第二输送部件5的陆地侧部分上的外筒管(省略图示)与第二输送部件5之间的筒状通道(省略图示)。
2)也可以将N2气体储存罐10装备在液化氢输送船侧，将氢气储存罐9也装备在液化氢输送船侧。
3)当然，只要是本领域技术人员，就能够以对上述实施例进行了各种变更的形态来实施本发明，本发明也包括这些变形方式。
工业上的利用可能性
本发明提供一种能够在能够储存液化氢的陆地侧的第一储存罐与液化氢输送船侧的第二储存罐之间输送液化氢的液化氢输送系统。
符号说明
1、1A 液化氢输送系统
2 第一储存罐
3 第二储存罐
4 第一输送部件
4a 装载臂
5 第二输送部件
5a 装载臂
6 第三输送部件
6a 装载臂
7A、7B 惰性气体供给部件
10 N2气体储存罐
40 真空绝热双重管道
43 外筒管
44 筒状通道

Claims (7)

1.一种液化氢输送系统，其在能够储存液化氢的陆地侧的第一储存罐与能够储存液化氢的液化氢输送船侧的第二储存罐之间输送液化氢，其特征在于，包括：
第一输送部件，其能够通过装载臂在所述第一储存罐与所述第二储存罐之间输送液化氢；
第二输送部件，所述第二输送部件的一端连接于储存氢气的氢气储存罐，所述第二输送部件的另一端连接于所述第二储存罐，所述第二输送部件能够通过装载臂向所述第二储存罐输送氢气或从所述第二储存罐输送氢气；
惰性气体供给部件，当所述第二储存罐空载时，所述惰性气体供给部件能够将惰性气体提供给所述第二储存罐；以及
第三输送部件，所述第三输送部件的一端连接于处理惰性气体与氢气的混合气体的陆地侧的混合气体处理装置，所述第三输送部件的另一端连接于所述第二储存罐，所述第三输送部件能够将从所述惰性气体供给部件提供的惰性气体与残留在所述第二储存罐内的氢气的混合气体回收而输送到所述混合气体处理装置。
2.根据权利要求1所述的液化氢输送系统，其特征在于：
所述惰性气体供给部件能够在所述第一储存罐与所述第二储存罐之间输送液化氢的作业前后，向所述第一输送部件、所述第二输送部件提供惰性气体，
所述第三输送部件分别连接到所述第一输送部件、所述第二输送部件，能够将从所述惰性气体供给部件所提供的惰性气体与残留在所述第一输送部件、所述第二输送部件内的氢气的混合气体回收而输送到陆地侧。
3.根据权利要求2所述的液化氢输送系统，其特征在于：
当液化氢输送船靠栈时，向所述第一输送部件、所述第二输送部件提供惰性气体，用惰性气体吹洗，通过所述第三输送部件来将该吹洗时所排出的惰性气体与空气的混合气体输送到陆地侧。
4.根据权利要求3所述的液化氢输送系统，其特征在于：
在由所述惰性气体进行的吹洗结束后，向所述第一输送部件、所述第二输送部件提供氢气，用氢气吹洗，通过所述第三输送部件来将该吹洗时所排出的惰性气体与氢气的混合气体输送到陆地侧。
5.根据权利要求4所述的液化氢输送系统，其特征在于：
当通过第一输送部件将液化氢装载到所述第二储存罐时，通过所述第二输送部件将所述第二储存罐内的氢气输送到陆地侧。
6.根据权利要求2所述的液化氢输送系统，其特征在于：
所述第二输送部件中比所述装载臂更靠近陆地侧的部分包括外嵌在所述第一输送部件的陆地侧部分上的外筒管与所述第一输送部件之间的筒状通道。
7.根据权利要求2所述的液化氢输送系统，其特征在于：
所述第三输送部件中比所述装载臂更靠近陆地侧的部分包括外嵌在所述第二输送部件的陆地侧部分上的外筒管与所述第二输送部件之间的筒状通道。
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