CN112543854B - 低温流体的加压输送组件、低温流体的加压输送方法及具备低温流体的加压输送组件的装置 - Google Patents

Abstract

通过将吸入至真空泵前的低温流体所具有的冷能和从该真空泵喷出后的低温流体所具有的热能进行回收利用，来提供不需要现有所需的加热器、冷却器的低温流体的加压输送组件、低温流体的加压输送方法以及具备低温流体的加压输送组件的装置。加压输送低温流体的低温流体的加压输送组件(1)具备：提供低温流体的低温流体供给通道(11)、设置于低温流体供给通道(11)且将低温流体加温的热交换器(12)、设置于低温流体供给通道(11)中的热交换器(12)的下游侧且加压输送由该热交换器(12)加温后的低温流体的加压输送部(13)、以及将从加压输送部(13)加压输送的低温流体经由热交换器(12)而送出的送出通道(14)，热交换器(12)中的低温流体的加温是通过与流经送出通道(14)的加温后的低温流体之间的热交换来进行的，使得到达能由加压输送部(13)吸入低温流体的温度区域。

Description

低温流体的加压输送组件、低温流体的加压输送方法及具备 低温流体的加压输送组件的装置

技术领域

本发明涉及低温流体的加压输送组件、低温流体的加压输送方法以及具备低温流体的加压输送组件的装置，更具体而言，涉及使用真空泵等加压输送部来加压输送氮气等低温流体的低温流体的加压输送组件、低温流体的加压输送方法以及具备低温流体的加压输送组件的装置。

背景技术

一般而言，利用冷却冷媒的冷却系统应用在各种装置中。例如在超电导线缆、超电导变压器、超电导电动机、超电导限流器以及超电导电力储存器等超电导部件中，为了维持超电导特性而需要维持极低温状态。为此，超电导部件通过使用所述冷却系统进行冷却来维持极低温状态。另外，例如在从含一氧化碳的原料气体将该一氧化碳深冷分离的分离装置中，也为了将原料气体等进行冷却而使用所述冷却系统。

关于前者，作为用于冷却超电导线缆的系统，公开了一种液冷媒循环冷却系统(专利文献1)。在该系统中设置有使作为冷却用液冷媒的冷却用液氮进行循环的冷却用液冷媒循环通道、以及用于将在该冷却用液冷媒循环通道中流动的冷却用液氮进行冷却的热交换组件。另外，在冷却用液冷媒循环通道中，采用了循环冷却，在该循环冷却中，以过冷却状态的冷却用液氮通过吸热对超电导线缆进行冷却，将吸热后的冷却用液氮在热交换组件进行热交换而散热，使之再度成为过冷却状态后，再度将超电导线缆冷却。然后，热交换组件在与减压下使温度下降后的热交换用液氮之间进行用于维持冷却用液氮的过冷却状态的热交换。

在此，作为减压中所使用的减压用泵，能列举例如真空泵等。但真空泵能吸入的流体的温度一般是常温～-20℃程度的范围。因此，在热交换用液氮的温度比该温度范围低的情况下，为了使真空泵吸入该热交换用液氮而需要将该热交换用液氮加温到常温附近，在专利文献1中设置有加热器。另外，热交换用液氮由减压用泵进行排出，仅用于通过与冷却用液氮之间的热交换来取出冷能。并未考虑热交换用液氮的再利用。

另一方面，在将由真空泵吸收的热交换用液氮喷出时，由于将该热交换用液氮压缩时所产生的压缩热量而其喷出温度变高。例如，即使吸入温度是常温附近，根据真空泵的运转状况(例如始终运转等)，有时喷出温度也会上升到100℃以上。因此，在希望将从真空泵喷出的热交换用液氮以任意的目的有效利用的情况下，需要喷出后的热交换用液氮的冷却。其结果是，如图10所示，在希望使用真空泵来加压输送低温的热交换用液氮的情况下，需要在该真空泵的上游侧设置加热器来使吸入温度上升，并在其下游侧设置冷却器来使喷出温度下降。

另外，关于后者，在一氧化碳的深冷分离装置中，能列举通过并列设置使氮气循环的冷却装置来进行原料气体等的冷却的系统。在该系统中，冷却装置用于冷却原料气体并分离一氧化碳。更具体而言，用冷却装置在使氮气循环的同时进行冷却，通过与该冷却后的氮气之间的热交换来进行原料气体的冷却。但是，为了使氮气循环，需要设置真空泵，对于该真空泵，与超电导部件中的冷却系统的情况同样，需要图10所示那样的加热器、冷却器。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：JP特开2008-27780号公报

发明内容

(发明要解决的课题)

本发明鉴于上述问题点而提出，其目的在于，提供低温流体的加压输送组件、低温流体的加压输送方法以及具备低温流体的加压输送组件的装置，通过将吸入至真空泵前的低温流体所具有的冷能和从该真空泵喷出后的低温流体所具有的热能进行回收利用，从而不需要现有所需的加热器、冷却器。

(用于解决课题的技术方案)

上述现有的课题通过以下叙述的发明而得以解决。

即，为了解决上述课题，本发明所涉及的低温流体的加压输送组件对低温流体进行加压输送，至少具备：低温流体供给通道，其提供所述低温流体；热交换器，其设置于所述低温流体供给通道，且对所述低温流体进行加温；加压输送部，其设置于所述低温流体供给通道中的所述热交换器的下游侧，且对由该热交换器加温后的所述低温流体进行加压输送；以及送出通道，其将从所述加压输送部加压输送的所述低温流体经由所述热交换器进行送出，所述热交换器中的所述低温流体的加温是通过与流经所述送出通道的加温后的低温流体之间的热交换来进行的，使得到达能由所述加压输送部吸入所述低温流体的温度区域。

根据上述构成，通过在低温流体供给通道设置热交换器，从而能使在该低温流体供给通道中流动的低温流体被吸入至加压输送部前基于热交换进行加温。由此，即使在低温流体的温度是极低温的情况下，也能将低温流体在被吸入至加压输送部前调节成能吸入的温度区域内。在此，使用于供加压输送部喷出(加压输送)加温后的低温流体的送出通道与热交换器进行连接。故而，从加压输送部喷出的加温后的低温流体能用于在热交换器中与从低温流体供给通道提供的低温流体进行热交换。

即，根据上述构成，由于在使用加压输送部来加压输送低温流体时，通过与从该加压输送部喷出的加温后的低温流体之间的热交换来加温被吸入至加压输送部前的低温流体，因此能省略在加压输送部的上游侧设置用于加热低温流体的加热器。另外，由于从加压输送部喷出的加温后的低温流体也利用于与提供到该加压输送部的加温前的低温流体之间的热交换，因此能省略在加压输送部的下游侧设置冷却器。另外，例如在加压输送部是真空泵的情况下，从真空泵喷出的低温流体通过由在该真空泵压缩低温流体时产生的压缩热量而被加温。故而，从加压输送部喷出的低温流体能达到比热交换器加温后的低温流体更高的温度。

在上述构成中，优选地，在所述低温流体供给通道中的所述热交换器与所述加压输送部之间连接有从所述送出通道分支出的分支通道，由此形成有由所述低温流体供给通道、所述送出通道以及所述分支通道构成的循环通道，进而，在所述低温流体供给通道、所述送出通道以及所述分支通道中的至少任一者连接用于提供在所述循环通道中循环的循环用流体的循环用流体供给通道。

在加压输送组件的工作的初始阶段，有从加压输送部喷出的低温流体的温度(即喷出温度)低的情况。故而，在工作的初始阶段，有由于从低温流体供给通道提供的低温流体的加温而在利用从加压输送部喷出的加温后的低温流体的热交换器中的热交换不充分的时候。但若是上述构成，则通过在低温流体的提供前使循环用流体在由低温流体供给通道、送出通道以及分支通道构成的循环通道中循环，能使加压输送部中的循环用流体的喷出温度充分高。由此，低温流体刚开始提供后起，就能在热交换器中进行与被充分加温的循环用流体之间的热交换。其结果是，即使是在刚开始提供低温流体后，也能将低温流体的温度调整成能由加压输送部进行吸入的温度区域内，不需要加热器的设置。

另外，在从低温流体供给通道提供的低温流体的流量变动(增大)的情况下，有时由热交换器加温的低温流体的温度会低于能由加压输送部进行吸入的温度区域。即，在从低温流体供给通道提供的低温流体的流量比从加压输送部喷出的加温后的低温流体的流量多的情况下，热交换器中的热交换会变得不充分，有低温流体的加温不充分的情况。但若是上述结构，就能将预先加温到一定温度以上的循环用流体从循环用流体供给通道提供到低温流体提供及/或分支通道。由此，在加压输送部，使低温流体与加温到一定温度以上的循环用流体的有该加压输送部能吸入的温度区域的温度的混合流体吸入。其结果是，即使在提供的低温流体的流量变动(增大)的情况下，也能将压入部要吸入的流体的温度调整得不会低于能由该压入部进行吸入的温度区域。

另外在上述构成中，优选地，所述低温流体的加压输送组件设置有绕行供给通道，所述绕行供给通道在所述热交换器的上游侧从所述低温流体供给通道分支出来，且在该热交换器的下游侧与该低温流体供给通道合流，或者，在所述低温流体供给通道中的所述热交换器与所述加压输送部之间连接有用于提供其他低温流体的其他低温流体供给通道，使从所述绕行供给通道或其他低温流体供给通道提供的所述低温流体或者所述其他低温流体与由所述热交换器加温的所述低温流体合流并提供至所述加压输送部。

在从低温流体供给通道提供的低温流体的流量变动(减少)的情况下，由热交换器加温的低温流体的温度有时会超过能由加压输送部进行吸入的温度区域。即，在从低温流体供给通道提供的低温流体的流量比从加压输送部喷出的加温后的低温流体的流量少的情况下，热交换器中的热交换变得过度，提供的低温流体的温度有时会超过能由加压输送部进行吸入的温度区域。但在上述构成中，在低温流体供给通道设置有能绕过热交换器的绕行供给通道。或者，在低温流体供给通道中的热交换器与加压输送部之间设置用于提供其他低温流体的其他低温流体供给通道。由此，使加压输送部吸入由热交换器加温的低温流体与未由热交换器加温而经由绕行供给通道提供的低温流体的混合流体、或由热交换器加温后的低温流体与未由热交换器加温而从其他低温流体供给通道提供的其他低温流体的混合流体。其结果是，在提供的低温流体的流量变动(减少)的情况下，也能将加压输送部要吸入的低温流体的温度调整得不会超过能由该加压输送部进行吸入的温度区域。

为了解决上述课题，本发明的低温流体的加压输送方法利用了低温流体的加压输送组件，所述低温流体的加压输送组件至少具备：低温流体供给通道，其提供所述低温流体；热交换器，其设置于所述低温流体供给通道，且将所述低温流体进行加温；加压输送部，其设置于所述低温流体供给通道中的所述热交换器的下游侧，且对由该热交换器加温后的所述低温流体进行加压输送；以及送出通道，其将从所述加压输送部加压输送的所述低温流体经由所述热交换器进行送出，在所述低温流体的加压输送方法中，使用所述热交换器对由所述低温流体供给通道提供的所述低温流体进行加温，使用所述加压输送部并通过所述送出通道对加温后的所述低温流体进行加压输送，所述热交换器中的所述低温流体的加温是通过与流经所述送出通道的加温后的低温流体之间的热交换来进行的，使得到达能由所述加压输送部吸入所述低温流体的温度区域。

根据上述构成，由于在低温流体供给通道设置有热交换器，因此在该低温流体供给通道中流动的低温流体能在被吸入至加压输送部前基于热交换进行加温。由此，即使在低温流体的温度是极低温的情况下，也能将低温流体在被吸入至加压输送部前调节到能吸入的温度区域内。在此，用于供加压输送部喷出(加压输送)加温后的低温流体的送出通道与热交换器进行连接。故而，从加压输送部喷出的加温后的低温流体能利用于在热交换器中与从低温流体供给通道提供的低温流体进行热交换。

即，根据上述构成，在使用加压输送部加压输送低温流体时，通过与从该加压输送部喷出的加温后的低温流体之间的热交换来将在被吸入至加压输送部前的低温流体进行加温。故而，在上述构成中，能省略在加压输送部的上游侧加温吸入前的低温流体的工序。另外，从加压输送部喷出的加温后的低温流体也利用于与提供至该加压输送部的加温前的低温流体之间的热交换。故而，在上述构成中，还能省略在加压输送部的下游侧冷却喷出后的加温的低温流体的工序。另外，例如在加压输送部是真空泵的情况下，从真空泵喷出的低温流体通过由该真空泵压缩低温流体时产生的压缩热量而加温。故而，从加压输送部喷出的低温流体有达到比热交换器的加温后的低温流体更高温度的情况。

在上述构成中，优选地，在所述低温流体供给通道中的所述热交换器与所述加压输送部之间连接有从所述送出通道分支出的分支通道，由此形成有由所述低温流体供给通道、所述送出通道以及所述分支通道构成的循环通道，进而，在所述低温流体供给通道、所述送出通道以及所述分支通道中的至少任一者连接有用于提供在所述循环通道中循环的循环用流体的循环用流体供给通道，在开始从所述低温流体供给通道提供所述低温流体前，从所述循环用流体供给通道对所述低温流体供给通道、所述送出通道以及所述分支通道中的至少任一者提供所述循环用流体，使从所述循环用流体供给通道提供的循环用流体在所述循环通道中循环，在从所述低温流体供给通道提供了所述低温流体的情况下，针对该低温流体，进行所述循环用流体的循环，直到通过所述热交换器中的与循环用流体之间的热交换而到达能由所述加压输送部吸入所述低温流体的温度区域。

在加压输送组件的工作的初始阶段中，有从加压输送部喷出的低温流体的温度(喷出温度)低的情况。故而，在工作的初始阶段，有由于从低温流体供给通道提供的低温流体的加温而在利用从加压输送部喷出的加温后的低温流体的热交换器中的热交换不充分的时候。但若是上述构成，则能通过在低温流体的提供前使循环用流体在由低温流体供给通道、送出通道以及分支通道构成的循环通道中循环，来使加压输送部中的循环用流体的喷出温度充分高。由此，低温流体的刚开始提供后起，就能在热交换器中进行与充分加温的循环用流体之间的热交换。其结果是，即使是在刚开始提供低温流体后，也能将低温流体的温度调整为能由加压输送部进行吸入的温度区域内，不需要对吸入至加压输送部前的低温流体进行加热。

进而在上述构成中，优选地，设置有在所述热交换器的上游侧从所述低温流体供给通道分支出来且在该热交换器的下游侧与该低温流体供给通道合流的绕行供给通道，或者，在所述低温流体供给通道中的所述热交换器与所述加压输送部之间连接有用于提供其他低温流体的其他低温流体供给通道，在由所述热交换器加温的所述低温流体的温度超过能由所述加压输送部进行吸入的温度区域的情况下，使从所述绕行供给通道或其他低温流体供给通道提供的所述低温流体或所述其他低温流体与由该热交换器加温后的所述低温流体合流而形成混合流体，使所述混合流体的温度处于能由所述加压输送部进行吸入的温度区域内而提供至所述加压输送部。

在从低温流体供给通道提供的低温流体的流量变动(减少)的情况下，有时由热交换器加温后的低温流体的温度会超过能由加压输送部进行吸入的温度区域。即，在从低温流体供给通道提供的低温流体的流量比从加压输送部喷出的加温后的低温流体的流量少的情况下，热交换器中的热交换变得过度，提供的低温流体的温度有时会超过能由加压输送部进行吸入的温度区域。但在上述构成中，将提供的低温流体的一部分绕开热交换器后，与在热交换器中热交换后的低温流体再度合流并提供到加压输送部。或者，使其他低温流体与热交换器中热交换后的低温流体合流而提供到加压输送部。由此，在上述构成中，在提供的低温流体的流量变动(减少) 的情况下，也能将加压输送部要吸入的低温流体的温度调整得不会超过能由该加压输送部进行吸入的温度区域。

另外在上述构成中，优选地，在由所述热交换器加温的所述低温流体的温度低于能由所述加压输送部进行吸入的温度区域的情况下，使从所述循环用流体供给通道提供的所述循环用流体与由所述热交换器加温后的所述低温流体合流来形成混合流体，使所述混合流体的温度处于能由所述加压输送部进行吸入的温度区域内而提供至所述加压输送部。

例如在从低温流体供给通道提供的低温流体的流量变动(增大)的情况下，由热交换器加温的低温流体的温度有时会低于能由加压输送部进行吸入的温度区域。即，在从低温流体供给通道提供的低温流体的流量比从加压输送部喷出的加温后的低温流体的流量多的情况下，热交换器中的热交换变得不充分，低温流体的加温有时会变得不充分。但若是上述构成，通过使预先加温到一定温度以上的循环用流体与低温流体合流而形成混合流体，能够成为能由加压输送部进行吸入的温度区域的温度。由此，在上述构成中，即使在提供的低温流体的流量变动(增大)的情况下，也能将加压输送部要吸入的低温流体的温度调整得不低于能由该加压输送部进行吸入的温度区域。

为了解决上述课题，本发明的装置具备所述低温流体的加压输送组件。

根据上述构成，例如即使省略加热器、冷却器，也能提供能良好地加压输送氮气的氮气的过冷却装置。另外，在从包含一氧化碳的原料气体将一氧化碳深冷分离的分离装置中，能构成为以无加热器、冷却器的方式将作为冷媒的氮气进行加压输送。

(发明效果)

本发明通过上述说明的手段，起到以下所述那样的效果。

根据本发明，通过使用热交换器将吸入至真空泵等加压输送部前的低温流体所具有的冷能和从该真空泵喷出后的低温流体所具有的热能进行热交换，能使加压输送部要吸入的低温流体的温度到达能进行吸入的温度区域。其结果是，能够提供低温流体的加压输送组件、低温流体的加压输送方法、以及具备该加压输送组件的装置，能省略现有所需的加压输送部的上游侧的加热器、下游侧的冷却器。

附图说明

图1是表征本发明的实施方式1所涉及的加压输送组件的概略系统图。

图2是表征利用所述加压输送组件的低温流体的加压输送方法中的低温流体的流动状态的概略系统图。

图3是表征本发明的实施方式2所涉及的加压输送组件的概略系统图。

图4是表征利用所述加压输送组件的低温流体的加压输送方法中的循环用流体的流动状态的概略系统图。

图5是表征利用所述加压输送组件的低温流体的加压输送方法中的低温流体的流动状态的概略系统图。

图6是表征本发明的实施方式3所涉及的加压输送组件的概略系统图。

图7是表征利用所述加压输送组件的低温流体的加压输送方法中的低温流体的流动状态的概略系统图。

图8是表征利用所述加压输送组件的低温流体的加压输送方法中的低温流体以及循环用流体的流动状态的概略系统图。

图9是表征本发明的其他实施方式所涉及的加压输送组件的概略系统图。

图10是表征使用真空泵来送出低温流体的现有的加压输送组件的说明图。

具体实施方式

(实施方式1)

<低温流体的加压输送组件>

参考图1在以下说明本实施方式1所涉及的低温流体的加压输送组件 (以下称作“加压输送组件”)。图1是表征实施方式1所涉及的加压输送组件的概略系统图。另外，省略不需要说明的部分，另外为了使说明容易而有以放大或者缩小等方式进行图示的部分。

如图1所示，本实施方式的加压输送组件1至少具备：提供低温流体的低温流体供给通道11；将低温流体加温的热交换器12；加压输送低温流体的加压输送部13；和将从加压输送部13喷出的低温流体送出的送出通道14。另外，本说明书中所谓“加压输送”，是指在施加给定的压力的同时将低温流体送出。

低温流体供给通道11是用于将低温流体提供到热交换器12以及加压输送部13的供给通道。在低温流体供给通道11设置有开闭阀15。通过对该开闭阀15进行开闭控制，来进行低温流体向热交换器12以及加压输送部13的提供和其停止。

热交换器12用于将流经低温流体供给通道11的低温流体进行加温，与该低温流体供给通道11连接。热交换器12设置于低温流体供给通道11 中的开闭阀15的下游侧。作为热交换器12的种类，并不特别限定，能酌情采用公知的方案。

加压输送部13将低温流体吸入，加以压缩并送出到送出通道14。加压输送部13与低温流体供给通道11连接。作为加压输送部13，并不特别限定，例如能使用公知的真空泵等。具体而言，例如能列举容量移送式真空泵、动量传输式真空泵等气体传输式真空泵、气体捕集式真空泵。

送出通道14经由热交换器12将从加压输送部13喷出的低温流体送出到任意的后级工艺。通过送出通道14经由热交换器12，能进行流经低温流体供给通道11的低温流体与从加压输送部13喷出的低温流体的热交换。

作为低温流体的种类，并不特别限定，例如能列举天然气、甲烷气体、氮气、氧气、氩气、一氧化碳气体、二氧化碳气体、氦气、氢气等。

<低温流体的加压输送方法>

接下来参考图2，在以下说明利用加压输送组件1的低温流体的加压输送方法。图2是表征利用加压输送组件1的低温流体的加压输送方法中的低温流体的流动状态的概略系统图。

低温流体的加压输送在加压输送组件1中如以下那样进行。

首先，如图2所示，将开闭阀15设为打开的状态，经过低温流体供给通道11来对热交换器12提供低温流体。另外，对热交换器12经由送出通道14提供从加压输送部13喷出的加温后的低温流体(关于细节，之后叙述)。

从低温流体供给通道11提供的低温流体的供给量并不特别限定，能酌情根据需要进行设定。其中，低温流体的供给量优选随时间推移而固定。

另外，从低温流体供给通道11提供的低温流体的温度(即图1所示的提供时的低温流体的温度T1)并不特别限定，能对应于低温流体的种类、用途等酌情变更。例如在低温流体是氮气的情况下，提供时的低温流体的温度T1通常是-196℃～-20℃的范围。

在热交换器12中，在流经低温流体供给通道11的低温流体与流经送出通道14的加温后的低温流体之间进行热交换。由此，能使流经低温流体供给通道11的低温流体上升到能由加压输送部13进行吸入的温度区域。例如在使加压输送部13直接吸入极低温的氮气来作为低温流体的情况下，氮气的温度有时会低于能由该加压输送部13进行吸入的温度区域。其结果是，会成为加压输送部13的故障的原因。但通过使用热交换器12 对氮气进行加温，不设置加热器就能进行加压输送部13中的吸入。

在热交换器12被加温的低温流体的温度(即图1所示的温度T2)到达加压输送部13泵进行吸入的温度区域。故而，该低温流体能没有阻碍地被吸入至加压输送部13。吸入至加压输送部13的低温流体在从该加压输送部13喷出时被压缩。此时产生压缩热量，由此从加压输送部13喷出的低温流体的喷出温度(图1所示的低温流体的温度T3)会变成比在热交换器12被加温时更高的温度。

从加压输送部13喷出的低温流体在进一步被加温的状态下流经送出通道14，被提供到热交换器12。提供到热交换器12的加温后的低温流体如前述那样，为了将流经低温流体供给通道11的低温流体加温而用在与该低温流体之间的热交换中。由此，由于能冷却从加压输送部13喷出的低温流体，因此不需要在加压输送部13的下游侧设置冷却器。

进而，喷出的低温流体被提供到与送出通道14连接的后级工艺。

如以上那样，在本实施方式1中，具备在从低温流体供给通道11提供的低温流体与从加压输送部13喷出的加温后的低温流体之间进行热交换的热回收系统的功能。故而，能不需要加压输送部13的上游侧处的加热器、加压输送部13的下游侧处的冷却器的设置。

(实施方式2)

<低温流体的加压输送组件>

参考图3，在以下说明本实施方式2所涉及的低温流体的加压输送组件。图3是表征本发明的实施方式2所涉及的加压输送组件的概略系统图。另外，对具有与所述实施方式1所涉及的低温流体的加压输送组件1同样的功能的构成要素，标注相同的附图标记并省略详细的说明。

如图3所示，本实施方式2所涉及的加压输送组件2除了所述实施方式1所涉及的加压输送组件1的结构以外，还具备：进而从送出通道14 分支出且与低温流体供给通道11连通的分支通道21；和提供循环用流体的循环用流体供给通道22。另外，送出通道14中的热交换器12的下游侧具备能进行与大气、冷热水等的热交换的其他热交换器16。

分支通道21如前述那样，通过从送出通道14分支并与低温流体供给通道11连通，来形成由低温流体供给通道11、送出通道14和分支通道 21构成的循环通道。另外，在分支通道21设置有开闭阀23。通过对该开闭阀23进行开闭控制，来进行低温流体在循环通道中的循环、循环用流体向低温流体供给通道11的提供以及它们的停止。

循环用流体供给通道22提供在循环通道中循环的循环用流体。循环用流体供给通道22在分支通道21中的开闭阀23的上游侧的任意的位置连通。另外，在循环用流体供给通道22设置有开闭阀24。通过对该开闭阀24进行开闭控制，来控制循环用流体向分支通道21的提供和其停止。

另外，在低温流体供给通道11中的热交换器12与分支通道21连接到该低温流体供给通道11的部分之间设置有开闭阀25。通过对开闭阀25 进行开闭控制，来控制循环用流体向加压输送部13的提供和其停止。

另外，在本实施方式中，循环用流体供给通道22与分支通道21直接连通，但本发明并不限定于此。例如，可以与低温流体供给通道11以及分支通道21的至少任一者直接连通。其中，在使循环用流体供给通道22 与低温流体供给通道11直接连通的情况下，使两者连接的位置优选是开闭阀25与加压输送部13之间。这是因为，开闭阀25在提供循环用流体时处于关闭的状态。

<低温流体的加压输送方法>

接下来，参考图4以及图5，在以下说明利用加压输送组件2的低温流体的加压输送方法。图4是表征利用加压输送组件2的低温流体的加压输送方法中的循环用流体的流动状态的概略系统图。图5是表征利用加压输送组件2的低温流体的加压输送方法中的低温流体的流动状态的概略系统图。

本实施方式的低温流体的加压输送方法与实施方式1的低温流体的加压输送方法比较，首先，在进行低温流体的加压输送前，进行循环用流体在循环通道中的循环，在这点上不同。即，首先，使开闭阀15以及开闭阀25成为关闭的状态，不从低温流体供给通道11提供低温流体。

接下来，将循环用流体供给通道22中的开闭阀24打开，使得成为循环用流体能从循环用流体供给通道22提供到分支通道21的状态。另外，将分支通道21中的开闭阀23也打开，使加压输送部13工作。由此，如图4所示，从循环用流体供给通道22将循环用流体初始导入到分支通道 21，接下来，该循环用流体在由低温流体供给通道11、送出通道14以及分支通道21构成的循环通道中进行循环。循环用流体在循环通道中循环的过程中，每当从加压输送部13喷出，就基于由加在该循环用流体的压缩引起的压缩热量而进行加温。

在此，使循环用流体循环的时间并不特别限定。至少在加压输送部13 中进行加温直到循环用流体成为给定温度以上即可。所谓给定温度以上，是指在刚开始提供后的低温流体与循环用流体在热交换器12中进行热交换时，热交换后的低温流体被加温到能够到达能向加压输送部13吸入的温度区域的程度的温度以上。

从循环用流体供给通道22提供的循环用流体的供给量并不特别限定，能酌情根据需要进行设定。

另外，作为循环用流体的种类，并不特别限定，例如能列举天然气、甲烷气体、氮气、氧气、氩气、一氧化碳气体、二氧化碳气体、氦气、氢气等。循环用流体的组成可以与低温流体相同，也可以不同。

循环用流体的温度并不特别限定，但优选比从低温流体供给通道11 提供的低温流体高。由此能缩短使循环用流体循环的时间。其中，循环用流体的温度的上限需要是能向加压输送部13吸入的温度区域的上限以下。循环用流体的温度通常是-20℃～60℃的范围内，优选是0℃～40℃。

循环用流体的压力优选是加压输送部13的吸入侧压力以上。若循环用流体的压力低于吸入侧压力，则循环用流体的导入会变难。

在充分进行循环用流体的加温后，将分支通道21的开闭阀23以及循环用流体供给通道22的开闭阀24关闭。另外，将低温流体供给通道11 的开闭阀15以及开闭阀25分别打开，开始低温流体的提供(参考图5)。

在此，处于提供开始的初始阶段的低温流体在热交换器12中，在与被加温的循环用流体之间进行热交换。由于循环用流体处于被加压输送部 13充分加温的状态，因此能使与其热交换的低温流体充分加温到能向加压输送部13吸入的温度区域。

之后，从低温流体供给通道11提供的低温流体如图5所示，通过加压输送部13而被加压输送到后级工艺。另外，关于低温流体的提供开始后的热交换器12以及加压输送部13等的动作，与实施方式1中说明的同样。因此，其详细的说明省略。

如以上那样，在本实施方式2中，在进行低温流体向加压输送组件2 的提供前，将循环用流体初始导入由低温流体供给通道11、送出通道14 以及分支通道21构成的循环通道并使其循环。然后，循环用流体的循环进行到从加压输送部13喷出的循环用流体的喷出温度成为给定的温度以上为止，之后开始低温流体的提供。若是这样的低温流体的加压输送方法，则即使在加压输送组件2的工作的初始状态下，也能将低温流体在热交换器12中的加温切实地进行到加压输送部13能进行吸入的温度区域。

(实施方式3)

<低温流体的加压输送组件>

参考图6，在以下说明本实施方式3所涉及的低温流体的加压输送组件。图6是表征本发明的实施方式3所涉及的加压输送组件的概略系统图。另外，对具有与所述实施方式1所涉及的低温流体的加压输送组件1以及所述实施方式2所涉及的低温流体的加压输送组件2同样的功能的构成要素，标注相同附图标记并省略详细的说明。

如图6所示，本实施方式3所涉及的加压输送组件3除了所述实施方式2所涉及的加压输送组件2的构成以外，进一步在低温流体供给通道11 具有将热交换器12绕过来对加压输送部13提供低温流体的绕行供给通道 31。

绕行供给通道31在开闭阀15与热交换器12之间将低温流体供给通道11分支后，在该热交换器12与开闭阀25之间低温流体供给通道11合流。另外，在绕行供给通道31设置有开闭阀32。通过对该开闭阀32进行开闭控制，来将低温流体的一部分不经由热交换器12地提供到加压输送部13，或使其停止。

另外，在本实施方式中，以具备将热交换器12绕过的绕行供给通道 31的方式为例进行了说明，但本发明并不限定于此。例如也可以取代绕行供给通道31而由其他低温流体供给通道(未图示)在低温流体供给通道 11中的热交换器12与开闭阀25之间连通地进行连接。在此情况下，优选从其他低温流体供给通道提供的其他低温流体是与从低温流体供给通道 11提供的低温流体相同的种类。

<低温流体的加压输送方法>

接下来，参考图7以及图8，在以下说明利用加压输送组件3的低温流体的加压输送方法。图7是表征利用加压输送组件3的低温流体的加压输送方法中的低温流体的流动状态的概略系统图。图8是表征利用加压输送组件3的低温流体的加压输送方法中的低温流体以及循环用流体的流动状态的概略系统图。

在本实施方式中，与实施方式2的低温流体的加压输送方法比较，能抑制由于从低温流体供给通道11提供的低温流体的流量的变动而即将吸入至加压输送部13前的低温流体的温度发生变动，在这点上不同。

即，首先将开闭阀15以及开闭阀25打开，将低温流体以一定的供给量(流量)从低温流体供给通道11经由热交换器12提供到加压输送部13。加压输送部13加压输送已吸入的低温流体，经加压输送的低温流体经由热交换器12被送出到后级工艺。

在此，在使低温流体的供给量减少的情况下，使加压输送组件3如下那样动作。即，供给量减少后的低温流体在热交换器12中与流量减少前的(即供给量比较多的)被加温后的低温流体进行热交换。故而，关于使供给量减少的初始的低温流体，热交换器12中的加温变得过度的结果是，低温流体的温度(图7所示的T2处的温度)变得过高，有时会超过能向加压输送部13吸入的温度区域。

因此，在使低温流体的供给量减少的情况下，如图7所示，将开闭阀 32打开，使提供的低温流体的一部分流动到绕行供给通道31，使得绕过热交换器12。绕过热交换器12的一部分的低温流体不在该热交换器12 中被加温地再度提供到低温流体供给通道11。然后，与在热交换器12被加温的低温流体合流，成为混合流体而送往加压输送部13。由此，能抑制混合流体的T2中的温度超过能向加压输送部13吸入的温度区域。

之后，若从加压输送部13喷出的低温流体的流量变得与低温流体的供给量同等，则由热交换器12加温的低温流体的温度不再会超过能向加压输送部13吸入的温度区域。因此，在成为这样的状态时，将开闭阀32 关闭，停止使低温流体的一部分绕过热交换器12。

另一方面，在使低温流体的供给量增大的情况下，供给量增大的低温流体在热交换器12与流量增大前的(即供给量比较少的)被加温的低温流体进行热交换。故而，关于使供给量增大的初始的低温流体，热交换器 12中的加温变得不充分的结果是，低温流体的温度(图7所示的T2处的温度)过低，有时会低于能向加压输送部13吸入的温度区域。

因此，在使低温流体的供给量增大的情况下，如图8所示，将循环用流体供给通道22的开闭阀24打开，并将分支通道21的开闭阀23也打开，从循环用流体供给通道22对分支通道21提供循环用流体。提供到分支通道21的循环用流体被提供到低温流体供给通道11中的加压输送部13的上游侧。然后，与在热交换器12中被加温后的低温流体合流，成为混合流体而送往加压输送部13。由此，能抑制混合流体的T2处的温度低于能向加压输送部13吸入的温度区域。

在此，循环用流体的温度优选比从低温流体供给通道11提供的低温流体高，考虑低温流体的温度、能向加压输送部13吸入的温度区域来进行设定。另外，循环用流体的供给量也考虑该循环用流体、低温流体的温度、低温流体的供给量、以及能向加压输送部13吸入的温度区域来进行设定。

本实施方式3所涉及的循环用流体优选与从低温流体供给通道11提供的低温流体为相同种类。

之后，若从加压输送部13喷出的低温流体的流量变得与从低温流体供给通道11提供的低温流体的供给量同等，在热交换器12被加温的低温流体的温度也不再会低于能向加压输送部13吸入的温度区域。因此，在成为这样的状态时，将开闭阀24以及开闭阀23关闭，停止提供循环用流体。

如以上那样，在本实施方式3中，在使从低温流体供给通道11提供的低温流体的供给量增大或减少的结果是该低温流体的温度发生变动的情况下，也能抑制脱离能向加压输送部13吸入的温度区域。

(其他事项)

在以上的说明中，说明了本发明的适合的实施方式。但本发明并不限定于这些实施方式，还能以其他形态实施。

例如也可以如图9所示，在低温流体供给通道11中的开闭阀15与热交换器12之间设置用于加热低温流体的第一加热器41。或者，也可以在低温流体供给通道11中的热交换器12与加压输送部13之间设置用于加热热交换器12处的加温后的低温流体的第二加热器42。由此，在热交换器12中的低温流体的加温不充分的情况下，也能使即将向加压输送部13吸入前的低温流体的温度上升到该能向加压输送部13吸入的温度区域。

另外，也可以如图9所示，在送出通道14中的加压输送部13与热交换器12之间设置用于冷却从加压输送部13喷出后的低温流体的第一冷却器43。由此，在从加压输送部13喷出的加温后的低温流体超过热交换器 12的耐热温度的情况下，也能通过第一冷却器43冷却该低温流体，而降低到热交换器12的耐热温度以下。

进而，也可以如图9所示，在送出通道14中的热交换器12与开闭阀 17之间设置用于冷却热交换器12中的热交换后的低温流体的第二冷却器 44。由此，即使是从加压输送部13喷出后的低温流体与流经低温流体供给通道11的低温流体在热交换器12的热交换中未被充分冷却的情况，通过第二冷却器44冷却的结果是，也能防止在后级工艺中带来不良影响。

在此，第一加热器41、第二加热器42、第一冷却器43以及第二冷却器44可以将任意1者设置在加压输送组件1～3，或也可以组合设置任意多个。另外，关于设置于送出通道14中的第二冷却器44的下游侧的开闭阀17，通过对其进行开闭控制，能进行向后级工艺的低温流体的提供和其停止。

以上的说明中例示的低温流体的加压输送组件由于如前述那样能省略加热器、冷却器的设置，因此例如在利用氮气的过冷却装置中，能适合用作用于加压输送该氮气的组件。另外，在使用作为冷媒的氮气来从一氧化碳与氢的混合气体将一氧化碳深冷分离的分离装置中，能适合地用作用于加压输送该氮气的组件。

【实施例】

(实施例1)

使用图6所示的加压输送组件3的结构来进行与氮气的加压输送相关的模拟。在模拟中使用作为通用的过程模拟的施耐德电气公司制的Pro/II。在物理推算法中使用Peng-Robinson状态方程式。

<模拟条件>

模拟条件如下述那样。

低温流体：氮气

从低温流体供给通道11提供的氮气的温度(T1)：-170℃

在低温流体供给通道11中流动的氮气的流量：100Nm³/hr

另外，关于热交换器12的性能，将热交换量设为4619kcal/hr。

在以上的条件下进行氮气的加压输送模拟，计算氮气的提供开始起经过一定时间后的加压输送组件3中的各流路处的温度以及压力。将结果在表1示出。

(实施例2)

在本实施例2中，将氮气的温度(T1)变更为-100℃。除此以外与实施例1同样地进行氮气的加压输送模拟。将结果在表1示出。

(实施例3)

使用图1所示的加压输送组件1的结构来进行与氮气的加压输送相关的模拟。在模拟中，使用作为通用的过程模拟的施耐德电气公司制的 Pro/II。在物理推算法中使用Peng-Robinson状态方程式。

<模拟条件>

模拟条件如下述那样。

低温流体：氮气

从低温流体供给通道11提供的氮气的温度(T1)：-170℃

在低温流体供给通道11中流动的氮气的流量：100Nm³/hr

另外，关于热交换器12的性能，与实施例1的情况同样地将热交换量设为4619kcal/hr。

在以上的条件下进行氮气的加压输送模拟，计算氮气的提供开始起经过一定时间后的加压输送组件1中的各流路处的温度以及压力。将结果在表1示出。

(实施例4)

使用图3所示的加压输送组件2的构成来进行与氮气的加压输送相关的模拟。在模拟中使用作为通用的过程模拟的施耐德电气公司制的Pro/II。在物理推算法中使用Peng-Robinson状态方程式。

<模拟条件>

模拟条件如下述那样。

低温流体：氮气

从低温流体供给通道11提供的氮气的温度(T1)：-190℃

在低温流体供给通道11中流动的氮气的流量：100Nm³/hr

另外，关于热交换器12的性能，与实施例1的情况同样地将热交换量设为4619kcal/hr。

在以上的条件下进行氮气的加压输送模拟，计算氮气的提供开始起经过一定时间后的加压输送组件2中的各流路处的温度以及压力。将结果在表1示出。

(结果)

从实施例1以及2的模拟结果示出：若是本实施例的加压输送组件3，则能将在提供开始时处于极低温的氮气在吸入真空泵时分别加温到-20℃。另外示出，虽然从真空泵喷出的氮气的温度均是150℃，但通过与热交换器中的加温前的氮气之间的热交换，在实施例1中能冷却到0℃，在实施例2中能冷却到70℃。即，从实施例1以及2的结果确认到：即使不在真空泵的上游侧设置加热器，另外，即使不在该真空泵的下游侧设置冷却器，也能通过使即将提供至真空泵的低温的氮气与从真空泵喷出的氮气进行热交换，来不损坏真空泵地进行加压输送。

另外，从实施例3以及4的模拟结果示出：若是本实施例的加压输送组件1以及2，就能将提供开始极低温的氮气在吸入真空泵时分别加温到 0℃。另外，虽然从真空泵喷出的氮气的温度均是150℃，但通过与热交换器中的加温前的氮气之间的热交换，在实施例3中能冷却到-20℃，在实施例4中能冷却到-40℃。即，从实施例3以及4的结果确认到：即使不在真空泵的上游侧设置加热器，另外即使不在该真空泵的下游侧设置冷却器，也能通过使即将提供至真空泵的低温的氮气与从真空泵喷出的氮气进行热交换，来不损坏真空泵地进行加压输送。

(表1)

(附图标记的说明)

1～3 低温流体的加压输送组件

11 低温流体供给通道

12 热交换器

13 加压输送部

14 送出通道

15、17、23～25、32 开闭阀

16 其他热交换器

21 分支通道

22 循环用流体供给通道

31 绕行供给通道

41 第一加热器

42 第二加热器

43 第一冷却器

44 第二冷却器。

Claims (6)

1.一种低温流体的加压输送组件，对低温流体进行加压输送，

所述低温流体的加压输送组件至少具备：

低温流体供给通道，其提供所述低温流体；

热交换器，其设置于所述低温流体供给通道，且对所述低温流体进行加温；

加压输送部，其设置于所述低温流体供给通道中的所述热交换器的下游侧，且对由该热交换器加温后的所述低温流体进行加压输送；以及

送出通道，其将从所述加压输送部加压输送的所述低温流体经由所述热交换器进行送出，

所述热交换器中的所述低温流体的加温是通过与流经所述送出通道的加温后的低温流体之间的热交换来进行的，使得到达能由所述加压输送部吸入所述低温流体的温度区域，

在所述低温流体供给通道中的所述热交换器与所述加压输送部之间连接有从所述送出通道分支出的分支通道，由此形成有由所述低温流体供给通道、所述送出通道以及所述分支通道构成的循环通道，

进而，在所述低温流体供给通道、所述送出通道以及所述分支通道中的至少任一者连接有用于提供在所述循环通道中循环的循环用流体的循环用流体供给通道。

2.根据权利要求1所述的低温流体的加压输送组件，其中，

所述低温流体的加压输送组件设置有绕行供给通道，所述绕行供给通道在所述热交换器的上游侧从所述低温流体供给通道分支出来，且在该热交换器的下游侧与该低温流体供给通道合流，或者，

在所述低温流体供给通道中的所述热交换器与所述加压输送部之间连接有用于提供其他低温流体的其他低温流体供给通道，

使从所述绕行供给通道或其他低温流体供给通道提供的所述低温流体或者所述其他低温流体与由所述热交换器加温的所述低温流体合流而提供至所述加压输送部。

3.一种低温流体的加压输送方法，利用低温流体的加压输送组件，

所述低温流体的加压输送组件至少具备：

低温流体供给通道，其提供所述低温流体；

热交换器，其设置于所述低温流体供给通道，且将所述低温流体进行加温；

加压输送部，其设置于所述低温流体供给通道中的所述热交换器的下游侧，且对由该热交换器加温后的所述低温流体进行加压输送；以及

送出通道，其将从所述加压输送部加压输送的所述低温流体经由所述热交换器进行送出，

在所述低温流体的加压输送方法中，

使用所述热交换器对由所述低温流体供给通道提供的所述低温流体进行加温，

使用所述加压输送部并通过所述送出通道对加温后的所述低温流体进行加压输送，

所述热交换器中的所述低温流体的加温是通过与流经所述送出通道的加温后的低温流体之间的热交换来进行的，使得到达能由所述加压输送部吸入所述低温流体的温度区域，

在所述低温流体供给通道中的所述热交换器与所述加压输送部之间连接有从所述送出通道分支出的分支通道，由此形成有由所述低温流体供给通道、所述送出通道以及所述分支通道构成的循环通道，

进而，在所述低温流体供给通道、所述送出通道以及所述分支通道中的至少任一者连接有用于提供在所述循环通道中循环的循环用流体的循环用流体供给通道，

在开始从所述低温流体供给通道提供所述低温流体前，从所述循环用流体供给通道对所述低温流体供给通道、所述送出通道以及所述分支通道中的至少任一者提供所述循环用流体，

使从所述循环用流体供给通道提供的循环用流体在所述循环通道中循环，

在从所述低温流体供给通道提供了所述低温流体的情况下，针对该低温流体，进行所述循环用流体的循环，直到通过所述热交换器中的与循环用流体之间的热交换而到达能由所述加压输送部吸入所述低温流体的温度区域。

4.根据权利要求3所述的低温流体的加压输送方法，其中，

设置有在所述热交换器的上游侧从所述低温流体供给通道分支出来且在该热交换器的下游侧与该低温流体供给通道合流的绕行供给通道，或者，在所述低温流体供给通道中的所述热交换器与所述加压输送部之间连接有用于提供其他低温流体的其他低温流体供给通道，

在由所述热交换器加温的所述低温流体的温度超过能由所述加压输送部进行吸入的温度区域的情况下，使从所述绕行供给通道或其他低温流体供给通道提供的所述低温流体或所述其他低温流体与由该热交换器加温后的所述低温流体合流来形成混合流体，

使所述混合流体的温度处于能由所述加压输送部进行吸入的温度区域内而提供至所述加压输送部。

5.根据权利要求3所述的低温流体的加压输送方法，其中，

在由所述热交换器加温的所述低温流体的温度低于能由所述加压输送部进行吸入的温度区域的情况下，

使从所述循环用流体供给通道提供的所述循环用流体与由所述热交换器加温后的所述低温流体合流来形成混合流体，

使所述混合流体的温度处于能由所述加压输送部进行吸入的温度区域内而提供至所述加压输送部。

6.一种具备低温流体的加压输送组件的装置，具备权利要求1或2所述的低温流体的加压输送组件。

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