CN1330750A - 用于贮存溶解的甲烷基气体的系统 - Google Patents

Abstract

一个系统,它贮存高度溶解的气体并供应具有预定组成的气体。容器(10)贮存溶于烃溶剂中的甲烷基气体,并将它供应到用于调节组成的装置上,通过该调节组成的装置达到调节内容物的目的。优选地,调节组成的装置是用于保持槽处于超临界状态的装置,或是用于以预定的比例从容器的气相(12)和液相(16)中提取物质的管道(48)。

Description

用于贮存溶解的甲烷基气体的系统

技术领域

本发明涉及一种改进的气体液化和贮存系统，并且特别涉及一种通过使气体与另外用于贮存的烃(一种有机溶剂)混合，来贮存主要成分是甲烷的气体的系统。

背景技术

到目前为止，已经有一些用于贮存甲烷或其主要成分是甲烷的气体如天然气的方法。例如，通过在高压下压缩或是通过吸收到吸附剂上来贮存气体是两种可能的方法。此外，已经提出了一些方法，其中将甲烷溶于一种混合的烃溶剂如丙烷、丁烷、等之中，而然后在液体状态下贮存。例如，美国专利5,315,054公开了这种甲烷液化和贮存方法。

然而，美国专利5,315,054的公开内容只说明了甲烷可以通过简单地将它溶于一种烃溶剂来贮存。这个方法不足以用于贮存高浓度的甲烷。

此外，没有一种方法的公开内容用于排放甲烷，或其主要成分是甲烷的气体，该气体各组分具有恒定的比例。当从贮存容器中排放的气体或液体中各组分的比例不是恒定的时，便会感受到一些缺点，如可燃性变化和内燃机或类似装置中不稳定燃烧等。

本发明致力解决现有技术所提出的问题，并且它的目的是提供一种供其主要成分是甲烷的气体用的气体液化和贮存系统，同时使它能贮存高浓度的甲烷，并且在保持各组分恒定的比例时排放贮存的物料。

发明的公开

为了达到上述目的，本发明提供一种用于甲烷基气体(其主要成分是甲烷的气体)的气体液化和贮存系统，该系统用于将这种气体溶于烃述气体含甲烷作为主要成分。

上述用于测定贮存容器中状态的装置将检测贮存容器中的压力、温度和溶剂溶液量，并由这些参数得到烃各种组分的比例和烃量。

在上述系统中，从上述贮存容器中排放的烃可以在内燃机中氧化，而用于测定贮存容器中状态的装置，可以根据设置到内燃机上的空气-燃料比测定装置的输出，得到烃各组分的比例。

在上述系统的另一方面，将气相出口设置在贮存容器的顶部处，安装一个液量检测器来检测贮存容器中液体烃溶剂的量，只不过贮存容器中贮存物料的气相部分专门通过气相出口排放，并且根据由液量检测器得到的结果来计算用于再装料供应的烃溶剂量。

在上述系统的另一方面，安装一个回收容器来接收从贮存容器中回收的剩余烃，并且在供应烃溶剂之后，供应回收的烃和其主要成分是甲烷的气体。

在上述系统的另一方面，将一个暂时装料容器连接到贮存容器上，将烃溶剂在其主要成分是甲烷的气体之前供应到这个暂时装料容器中，并将各气体一起供应到贮存容器中。

在上述系统的另一方面，将供专门溶剂使用的暂时装料容器与贮存容器并联安装，以便通过装备控制通道的装置的管道定位成高于贮存容器的液面；当通道关闭时，供专门溶剂使用的暂时装料容器装入烃溶剂，而当通道打开时，烃溶剂进入贮存容器。

在上述系统的另一方面，将贮存容器安装在汽车车身上，并将用于只贮存烃溶剂的烃溶剂专用贮存容器连接到这个贮存容器上。

在上述系统的另一方面，从贮存容器的气相部分中排放贮存在气体中的物料，及使溶相中的烃溶剂从排放的气体中分离出来并返回贮存容器。

在上述系统的另一方面，以很小量从贮存容器的液相部分中排放贮存在液体中的物料，以便上述贮存容器的内部压力不发生显著的改变，并且在从液体中蒸发掉其主要成分是甲烷的气体之后，使排放的液体返回贮存容器。

在上述系统中，气相烃可以从贮存容器的顶部排放，而液相烃可以以恒定的比例从贮存容器的底部排放。

上述系统中的贮存容器可以安装一个液量检测器。

在上述系统的另一方面，从贮存容器中排放的贮存物料在内燃机中氧化，并且用于测定贮存容器中状态的装置根据设置在内燃机上的空气-燃料比测定装置中的输出，得到烃各组分的比例。

在上述系统中，可以将排放的气相烃和液相烃加热到混合在一起。

在上述系统中，排放的液相烃可以蒸发，然后和排放的气相烃混合在一起。

在上述系统中，当供应上述气体时，可以使贮存容器冷却。

在上述系统的另一方面，贮存容器安装多个装料口，这些装料口彼此间隔开定位，并且，在装入其主要成分是甲烷的气体期间，开始可以用一个装料口，然后可以转到另一个装料部分装料。

在上述系统的另一方面中，贮存容器设有导热元件，该导热元件覆盖着贮存容器的内表面，与主要成份是甲烷的气体的装料口相连，所述装料口设置在贮存容器上。

在上述系统的另一方面中，贮存容器安装多个装料口，这些装料口彼此间隔开定位，并且各装料口可以同时使用。

在上述系统的另一方面，安装一个通道延伸件，该通道延伸件从设置在贮存容器上的装料口延伸并进入容器的内部空间，并且这个通道延伸件具有多个排气孔，它们沿着其纵向方向配置，以便与容器的内壁充分分离开。

这些排气孔可以倾斜放置作为设置在贮存容器上的装料口内部出口。

在上述系统中，装料口可以定位在距贮存容器中贮存溶剂区域的远端处。

在上述系统中，可以在贮存容器中装配一个多孔体。

在上述系统情况下，可以这样进行装料，以便当装入气体时，可以开始使用设置在上述贮存容器底部处的装料口。

在上述系统的另一方面，在贮存容器装入其主要成分是甲烷的气体之前，使一部分烃溶剂蒸发并在贮存容器外面排放。

在上述系统中，贮存的物料可以通过设置在贮存容器内部或表面上的减压通道在贮存容器外面排放。

这个减压通道可以覆盖热再生式材料。

上述系统可以在装入其主要成分是甲烷的气体之前装入冷的烃溶剂。

上述系统中的贮存容器可以安装一个搅拌装置。

在上述系统的另一方面，烃溶剂可以从贮存容器中排放供紧急使用。

此外，本发明提供一种供其主要成分是甲烷的气体用的气体液化和贮存装置，该装置包括：用于测定贮存在贮存容器内的物料中各组分比例的组成信息测定装置，其主要成分是甲烷的气体溶于烃溶剂并贮存在该贮存容器中；和一个用于将上述检测结果传送到供应侧的传送装置，从该供应侧将气体和烃溶剂供应到贮存容器中。

此外，本发明提供一种供其主要成分是甲烷的气体用的气体液化和贮存装置，上述装置包括：一个用于从贮存容器中回收剩余烃的回收容器，其主要成分是甲烷的气体溶于烃溶剂中并贮存在该贮存容器中；一个用于测定回收容器内烃中各组分比率的检测装置；和用于控制比例的比例控制装置，根据上述测定结果按比例将这种气体和烃溶剂供应到贮存容器中。

此外，本发明提供一种供其主要成分是甲烷的气体用的气体液化和贮存装置，其中，在贮存容器前面的一级处，经过一个装置安装一供专门溶剂使用的暂时装料容器，其主要成分是甲烷的气体溶于烃溶剂并贮存在上述贮存容器中，而上述装置用于控制在贮存容器和供专门溶剂使用的暂时装料容器之间的通道。

此外，本发明提供一种供其主要成分是甲烷的气体用的气体液化和贮存装置，其中将这种气体的供应源和烃溶剂的供应源通过各自的溶剂中供在贮存容器中贮存，并从贮存容器排放贮存物料供使用。这个系统安装一个组成调节装置，用于保持待排放的贮存物料中各组分的恒定比率。

包括在上述系统中的组成调节装置保持贮存容器内容物中各组分元素具有恒定的比率。

加到上述系统的烃溶剂，是一种在室温下是液体的烃。

一种也加到上述系统的烃溶剂，是由一种在室温下不容易液化的烃和一种在室温下是液体的烃二者的混合物溶剂。

己烷是可用于上述系统的烃溶剂。

汽油或轻油也是可用于上述系统的烃溶剂。

二甲醚也是可用于上述系统的烃溶剂。

在上述系统中，至少是在排放贮存物料开始周期期间，在贮存容器中存在超临界状态。

在上述系统中，贮存容器的内容物中各组分元素的比例可以是这样的，即碳原子数不少于3的烃是在7％和45％之间，而碳原子数不多于2的烃是在93％和55％之间。

在上述系统的另外方面，上述贮存容器内容物中各组分元素的比例可以是这样的，即碳原子数不少于3的烃定在7％和65％之间，而碳原子数不多于2的烃是在93％和35％之间。

丁烷可用于上述系统作为具有碳原子数不少于3的主要烃成分。

丙烷也可用于上述系统作为具有碳原子数不少于3的主要烃成分。

在上述系统中，贮存容器可以是温度调节式的，以便保持它的内部超临界状态。

上述系统可以优选地包括：一个用于测定贮存容器内状态的装置，以便确定烃中各组分的比例和贮存容器中所含的烃量；和一个供应比例控制装置，该装置用于根据上述检测结果，计算将其主要成分是甲烷的气体和烃溶剂供应到贮存容器的比例，并实施供应。

这个供应比例控制装置可以根据气体供应量来计算供应比例，上控制装置，连接到一个暂时贮存槽上，该贮存槽又连接到贮存容器上，其主要成分是甲烷的气体溶于烃溶剂并贮存在该贮存容器中。

此外，本发明提供一种供其主要成分是甲烷的气体用的气体液化和贮存装置，该装置包括：一个主贮存容器，其主要成分是甲烷的气体溶于烃溶剂并贮存在该主贮存容器中；和一个用于只贮存烃溶剂的烃溶剂专用贮存容器，其中上述烃溶剂专用贮存容器通过一控制装置连接到主贮存容器上。

此外，本发明提供一种供其主要成分是甲烷的气体用的气体液化和贮存装置，该装置包括：一个用于排放气态贮存物料的气相出口，该气相出口设置在贮存容器的顶部处，这种气体溶于烃溶剂并贮存在所述贮存容器中；一个用于使液体与排放的气态贮存物料分离的气液分离器；和一个用于使通过气液分离器分离的液体返回贮存容器的反馈通道。

附图的简要说明

图1是显示丙烷和甲烷混合物在38℃下的汽-液平衡特性图。

图2是显示丁烷和甲烷混合物在71℃下的汽-液平衡特性图。

图3是显示己烷和甲烷混合物在100℃下的汽-液平衡特性图。

图4是显示丙烷和甲烷溶于其中的10％己烷溶液在38℃下的汽-液平衡特性图。

图5是显示丁烷和甲烷溶于其中的10％己烷溶液在71℃下的汽-液平衡特性图。

图6是显示汽油的甲烷溶液在71℃下的汽-液平衡曲线图。

图7是用于实施供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统优选实施例3的设备剖面图，上述气体主要成分是甲烷。

图8是用于实施供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统优选实施例4的设备剖面图，上述气体主要成分是甲烷。

图9是用于实施供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统优选实施例5的设备剖面图，上述气体主要成分是甲烷。

图10是显示以不同比例混合的甲烷和丙烷混合物溶液的温度-压力曲线图。

图11是显示在30℃下甲烷和丙烷混合物溶液中贮存甲烷的浓度。

图12是显示不同类型烃溶液的液相曲线图，对这些烃类溶液，甲烷浓度为80％。

图13是显示在图12所示的烃溶液类型临界点处贮存甲烷的浓度图。

图14是显示在35℃下图12所示的烃溶液类型中贮存甲烷的浓度图。

图15是甲烷溶于其中的两组分和三组份溶液的温度-压力曲线图。

图16是显示甲烷-丙烷混合物的温度-压力关系图。

图17是显示甲烷-丁烷混合物的温度-压力关系图。

图18是显示甲烷-戊烷混合物的温度-压力关系图。

图19是显示甲烷-己烷混合物的温度-压力关系图。

图20是显示甲烷浓度和丙烷浓度随着甲烷逐步加入丙烷溶剂中而改变的曲线图。

图21是显示在图20所示情况下甲烷摩尔比和能量密度转变图。

图22是显示甲烷浓度和丁烷浓度随着甲烷逐步加入丁烷溶剂中而改变的曲线图。

图23是显示在图22所示情况下甲烷摩尔比和能量密度转变图。

图24是显示用于将甲烷混合到碳原子数为不少于3的烃中的贮存容器其中一个例子的视图。

图25是显示用贮存容器中含甲烷的烃装入汽车车身部件贮存容器一个例子情况的视图。

图26是显示贮存容器冷却方法其中一个例子的视图。

图27是显示从贮存容器的汽相和液相二者排放含甲烷的烃一个例子情况的视图。

图28是显示图27所示方法修改例的视图。

图29是显示图27所示方法另一个修改例的视图。

图30是显示图27所示方法另一个修改例的视图。

图31是显示图27所示方法另一个修改例的视图。

图32是显示用于供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统的贮存容器其中一个例子，上述气体其主要成分是甲烷。

图33是显示立着放的甲烷贮存容器其中一个例子的视图。

图34是显示卧着放的贮存容器其中一个例子的视图。

图35是显示在图34所示容器中用的搅动叶轮的其中一个例子的视图。

图36是显示供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统其中一个例子的视图，上述气体其主要成分是甲烷。

图37是显示供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统修改例的视图，上述气体其主要成分是甲烷。

图38是甲烷和丁烷混合物的温度-压力相互关系图。

图39是显示将供本发明所述气体用的气体液化和贮存系统所贮存的含甲烷的烃改质的方法视图，上述气体其主要成分是甲烷。

图40是三种供电电源方式效率的比较图。

图41是显示供本发明所述气体用的气体液化和贮存系统中，用碳原子数不少于3的烃在低压下装入贮存容器的方法视图。

图42是显示在超临界状态和气相与液相共存状态下贮存容器中气相部分内容物各组分元素比例的视图。

图43显示当用其各组分比例与处于图42所示的气相与液相共存状态下贮存容器气相部分内容物的各组分元素比例相同的混合物装入贮存容器时，处于超临界状态和气相与液相共存状态下贮存容器气相部分内容物各组分元素比例的视图。

图44是显示当在超临界状态下排放贮存容器中按20∶80的比例贮存的丁烷-甲烷混合物时，及当从在气相与液相共存的状态下从气相部分中排放这种混合物时，甲烷组分比例的转变图。

图45是供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统优选实施例17的构造示意图，上述气体其主要成分是甲烷。

图46是图45所示的供气体用的气体液化和贮存系统修改例，上述气体的主要成分是甲烷。

图47是供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统优选实施例18的构造示意图，上述气体其主要成分是甲烷。

图48是图47所示的供气体用的气体液化和贮存系统修改例，上述气体其主要成分是甲烷。

图49是图47所示的供气体用的气体液化和贮存系统另一个修改例，上述气体其主要成分是甲烷。

图50是供本发明所述气体用的气体液化和贮存系统优选实施例19的构造，上述气体其主要成分是甲烷。

图51是图50所示的供气体用的气体液化和贮存系统修改例，上述气体其主要成分是甲烷。

图52是图50所示的供气体用的气体液化和贮存系统另一个修改例，上述气体其主要成分是甲烷。

图53是图50所示的供气体用的气体液化和贮存系统另一个修改例，上述气体其主要成分是甲烷。

图54是供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统优选实施例20的构造，上述气体其主要成分是甲烷。

图55是图54所示的供气体用的气体液化和贮存系统一个修改例，上述气体其主要成分是甲烷。

图56是图54所示的供气体用的气体液化和贮存系统另一个修改例，上述气体其主要成分是甲烷。

图57是供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统另一个修改例，上述气体其主要成分是甲烷。

图58是显示在超临界状态和气相与液相共存状态期间从贮存容器排放贮存的物料时，改变烃溶剂组分比的视图。

图59是显示在图57所示的气液分离器出口处烃溶剂组分比的视图。

图60是显示图57所示的气液分离器其中一个例子的视图。

图61是显示图57所示的气液分离器另一个例子的视图。

图62是显示图57所示的气液分离器另一个例子的视图。

图63是显示从供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统内的贮存容器中排放贮存物料的构造示意图，上述气体其主要成分是甲烷。

图64是显示供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统内的贮存容器中排放贮存物料的另一种构造示意图，上述气体其主要成分是甲烷。

图65是显示当从贮存容器的气相排放贮存物料时，留在贮存容器中的溶液量与排放气体中甲烷的摩尔浓度之间关系的视图。

图66是显示从供按照本发明所述气体用的气体液体和贮存系统内贮存容器中排放贮存物料的另一种构造示意图。

图67A是图示出当圆筒式贮存容器装入CNG时容器内部状态的视图。

图67B是图示出当圆筒式贮存容器装入CNG时容器内部状态的视图。

图68是显示供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统的贮存容器其中一个例子的视图，上述气体其主要成分是甲烷。

图69是显示图68所示贮存容器修改例的视图。

图70是显示供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统的贮存容器另一个例子的视图，上述气体其主要成分是甲烷。

图71是显示供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统的贮存容器另一个例子的视图，上述气体其主要成分是甲烷。

图72是显示图71所示贮存容器其中一个修改例的视图。

图73是显示图71所示贮存容器另一个修改例的视图。

图74是显示供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统贮存容器的另一个例子的视图，上述气体其主要成分是甲烷。

图75是显示供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统贮存容器的另一个例子的视图，上述气体其主要成分是甲烷。

图76是显示图75所示贮存容器其中一个修改例的视图。

图77是显示图75所示贮存容器另一个修改例的视图。

图78是显示供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统所用贮存容器的另一个例子，上述气体其主要成分是甲烷。

图79是显示图78所示贮存容器其中一个修改例的视图。

图80是显示图78所示贮存容器另一个修改例的视图。

图81是显示图78所示贮存容器另一个修改例的视图。

图82是显示图78所示贮存容器另一个修改例的视图。

图83是显示供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统所用的贮存容器另一个例子的视图，上述气体其主要成分是甲烷。

图84是显示供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统所用的贮存容器另一个例子的视图，上述气体其主要成分是甲烷。

图85是显示图84所示贮存容器其中一个修改例的视图。

图86是显示图84所示贮存容器另一个修改例的视图。

图87是显示图84所示贮存容器另一个修改例的视图。

图88是显示图84所示贮存容器另一个修改例的视图。

图89是显示供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统所用贮存容器另一个例子的视图，上述气体其主要成分是甲烷。

实施本发明的最佳方式

下面将参照附图说明本发明的优选实施例(以后，都叫做实施例)。实施例1

用于按照本发明所述甲烷基气体的气体液化和贮存系统的实施例1—9，涉及将甲烷或一种其主要成分是甲烷的气体溶于烃溶剂中及将甲烷基气体在高浓度下贮存在贮存容器中的技术。

图1示出一种混合的丙烷和甲烷溶液在38℃下的气-液平衡特性图。在图1中，上面的曲线是液相线，而下面的曲线是气相线。如从图1所看到的，混合的丙烷和甲烷溶液在甲烷的摩尔比变成约40％之烃，如己烷的烃溶剂，可以在更宽的温度范围内和更宽的甲烷摩尔比范围内保持甲烷的液态。因此，可以贮存更高浓度的甲烷，这种情况能增加可以贮存的甲烷量。所以，可以大量贮存稳定的甲烷，即使它在一很宽的温度范围内使用，例如在汽车上应用也是如此。

在上述说明中，作为例子阐明了由两种成分组成的烃溶剂，但由三种或多种成分组成的烃溶剂也可以适当地采用。在室温下不容易液化的烃类例子不只是包括上述丙烷和丁烷。例如，二甲醚也可以用。实施例2

用于按照本发明所述甲烷基气体的气体液化和贮存系统可以应用于汽车中，在这种情况下，如果能用通常在汽车中作燃料用的汽油或轻油作为液化甲烷的烃溶剂，将是很有利的。这将会例如能用现有的汽车支承下部结构。另一个有利点是，对用一个发动机的双元燃料汽车来说，当然，汽油或轻油都可以作燃料用。汽油是一种含C5—C8烃类的混合液体，而轻油也是一种含C7—C12烃类的混合液体。本发明人已经证实，汽油或轻油保持一种液体，并且在它所应用的各实施例中很宽的温度范围内能充分地液化甲烷。

图6示出甲烷溶于其中的汽油在71℃下的气-液平衡特性图。正如从图6中可以看到的，在甲烷的摩尔百分数变成约80％之前，甲烷保持液态。因此，作为用于液化和贮存甲烷的烃溶剂，可以认为汽油或轻油是十分优选的。实施例3

图7示出用于实施供按照本发明所述甲烷基气体用的气体液化和贮存系统的优选实施例3的设备剖面图。如图7所示，贮存容器10安装有一个气相出口14和一个液相出口18，上述气相出口14用于从容器的气相部分12排放甲烷，而液相出口18用于从容器的液相部分16排放烃溶剂。液相出口18位于贮存容器10的底部处。

将设备设计成在图7所示的液相部分16中装入汽油或轻油作为烃溶剂，并贮存溶于溶剂中的甲烷。这样，该设备可以在贮存容器10中同时贮存汽油或轻油和甲烷并保持高的能量密度。此外，由于只需要前保持处于液态，在甲烷的摩尔比达到约40％时甲烷进入气态。当甲烷的摩尔百分数超过40％的界限时，它不再停留在液态，贮存甲烷的浓度降低。因此，为了在很宽的温度范围内贮存高浓度甲烷，其中甲烷能保持处于液态的最宽的可能温度范围是所希望的。

图2示出一种混合的丁烷和甲烷溶液在71℃下的气-液平衡特性图。在这种情况下，可以看出，在混合物溶液中甲烷的摩尔百分数变成约60％之前，保持甲烷的液态。

此外，图3示出一种混合的己烷和甲烷溶液在100℃下的气-液平衡特性图。在这种情况下可以看出，在混合物液体中甲烷摩尔百分数变成约70％之前，甲烷可以停留在液态。

正如可以看到的，具有更多碳原子(较高碳原子数)的烃，或者，换句话说，在室温下是液体的烃可以更好地使溶解的甲烷保持液态。一种在室温下是液体的烃如己烷，即使它与另一种在室温下几乎不液化的烃，例如上述的丙烷或丁烷混合，也保持这种性质。

图4示出一种烃溶剂在38℃下的气-液平衡特性图，该烃溶剂由丙烷和10％己烷(甲烷溶于其中)组成。如图4所示，在甲烷的摩尔百分数变成约55％之前，甲烷保持液态。与采用由100％丙烷组成烃溶剂的图1相比，图4显示出一种更宽的范围，在该范围内溶解的甲烷可以保持处于液态，并且包括己烷成分(图4)的烃溶剂对相应的甲烷浓度范围显示一较低的压力。这可以看出是由于己烷(它是在室温下为液体的烃)使甲烷和丙烷稳定。

同样，图5示出一种烃溶剂在71℃下的气-液平衡特性图，该烃溶剂由丁烷和10％己烷(甲烷溶于其中)组成。在这种情况下，可以看出，在甲烷的摩尔百分数变成约70％之前，甲烷保持液态。与采用由100％丁烷组成烃溶剂的图2相比，图5显示更宽的甲烷摩尔比范围(在该范围内甲烷可以成液态存在)，同时对相应的甲烷浓度范围显示一更低的压力。因此很显然，包括10％己烷的烃溶剂作为液体比100％丁烷的烃溶剂更稳定。

正如从上面可以看出的，通过采用一种包括在室温下是液体的一个贮存容器10来贮存燃料，所以该实施例供在汽车中应用是有益的。

由于在这个实施例中是通过将甲烷溶于汽油或轻油中来贮存甲烷，所以可以例如在比能贮存压缩天然气(CNG)的压力要低的压力下贮存液相甲烷。当假定为压缩天然气(CNG)所要求的压力是200MPa(在日本法令中所限定的压力)，并施加相同的压力时，用按照这个实施所述的方法可以贮存较大量较高密度的能量。

当使用贮存在按照这个实施例所述的贮存容器10中的甲烷时，在贮存容器10的气相部分12中存在的，含有约90％甲烷，同时各种组分的比例一般恒定的气体经由气相出口14排放。由于甲烷已溶于液相部分16所含有的烃溶剂中，所以当气体从气相部分12中排放时，其中有些溶解的甲烷在气相部分12中蒸发。当液相部分16中溶解的甲烷用完了时，通过迫使甲烷吹入气相部分12来使容器再装入甲烷。

这个实施例的一个显著特点是，液相部分16中的烃溶剂可以经由液相出口18排放。这样能直接用汽油或轻油作为燃料，同时在使用的燃料类型中提供灵活的选择。实施例4

图8示出用于实施供按照本发明所述甲烷基气体用的气体液化和贮存系统的优选实施例4的设备剖面图。如图8所示，贮存容器10安装有一个甲烷入口20和一个溶剂入口22，通过上述甲烷入口20迫使甲烷气体进入气相部分12，而通过上述溶剂入口22使烃溶剂流入液相部分16中。此外，安装一个搅拌器24，用于搅拌液相部分16中的溶剂。

在通过溶剂入口22供应烃溶剂，同时进入贮存容器10并形成液相部分16，及通过甲烷入口20将甲烷供应到气相部分12之后，甲烷开始溶于液相部分16内的烃溶剂中。然而，甲烷不能仅仅通过增加甲烷供应的压力来充分地溶于液相部分16中。为了增加甲烷的溶解度，可以通过迫使甲烷直接进入液相部分16来将气泡注射到溶剂中。然而，实验结果显示，这种方法仍然不能提供足够的甲烷溶解度。因此，在这种实施例中，于贮存容器10中安装一个搅拌器24。当通过甲烷入口20加入甲烷时，搅拌器24可以搅动液相部分16中的烃溶剂。实验结果表明显著的改善了甲烷的溶解度。

表1列出了下述三种情况下的甲烷溶解度结果，其中：迫使压缩的甲烷进入容器而同时按照这个实施例所述的方法搅动溶剂；迫使压缩的甲烷进入容器，但不搅动溶剂(从液面的上方供应)；和通过鼓泡迫使甲烷直接进入液相部分16。

表1

甲烷供应方法	甲烷溶解度(％)
		从液面上方加甲烷(不鼓气泡)	2
从液面下方加甲烷(鼓气泡)	15
		加甲烷同时搅动溶剂	80

正如从表1可以很容易看出的，当迫使甲烷进入容器而同时用搅拌器24搅动液相部分16中的溶剂时，就象按照本实施例的方法那样，使烃溶剂中的甲烷溶解度显著增加。

例如，即使对于其中使甲烷溶于汽油或轻油的实施例3，通过象这个实施例那样在贮存容器10中安装搅拌器24并搅动液相部分16中的溶剂而使甲烷液化，也可以增加待贮存的甲烷量。实施例5

图9示出用于实施供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统优选实施例5的设备剖面图。

如图9所示，贮存容器10装有有机多孔材料26。这种有机多孔材料26可以例如是一种由有机材料制的海绵。按照这个实施例，经由溶剂入口22，烃溶剂进入其中安装有机多孔材料26的贮存容器10，而甲烷经由甲烷入口20供应。有机多孔材料26占据贮存容器10的气相部分12和液相部分16，因而能用较少的烃溶剂使更多的甲烷液化和贮存。由于通过溶解在烃溶剂中产生的甲烷液化作用是因为甲烷分子被吸引到烃分子上的性质，所以这种情况是可能的。因此，当贮存容器10安装了有机多孔材料26时，其中一部分甲烷分子也被吸引到有机多孔材料26的分子上。这有助于甲烷液化作用，并因此可以减少烃溶剂的量。

尽管在图9所示的例子中，贮存容器10的整个容积内都装有有机多孔材料26，但只在容纳烃溶剂的液相部分16空间中装入有机多孔材料26也是合适的。

例如，当采用丁烷作为烃溶剂并且在140大气压(atm)和5℃下将甲烷溶于该溶剂时，在混合物溶液中丁烷的摩尔百分数将约为20％。然而，如果在贮存容器10中装入上述有机多孔材料26，则在同样条件下丁烷的摩尔百分数可降到约14％。实施例6

上述各实施例采用一种甲烷液化和贮存方法，在该方法中将甲烷溶于一种烃溶剂如丙烷、丁烷、戊烷、己烷、汽油、或二甲醚(DME)。当甲烷溶于任何烃溶剂中时，如果溶解甲烷的烃溶剂溶液进入临界状态，则待贮存的甲烷浓度可以进一步增加。

图10示出以不同比例混合的甲烷和丙烷混合物溶液的温度-压力曲线。正如从图10可以看到的，当例如迫使压缩的甲烷进入容器，并在30℃下使甲烷溶于丙烷溶液时，同时甲烷供应源的压力升高，在93atm处超过临界轨迹并使溶液进入临界状态。图11示出在这个过程期间不同压力下贮存甲烷的浓度。贮存甲烷的浓度表示为在甲烷和丙烷混合物溶液中溶解甲烷的量。正如从图11可以看到的，贮存甲烷的浓度通常随压力增加而上升，不过一旦接近临界压力则浓度稍微降低。因此，从图10和11可以看出，通过在直至极限的供应压力下迫使甲烷进入容器并且甲烷溶解作用达到临界状态，可以贮存更多的甲烷。

接着，下面说明当迫使甲烷进入容器时，温度因素如何影响甲烷在不同烃溶剂中的溶解过程。

图12示出不同类型烃溶液的液相曲线，在这些烃溶液中溶解80摩尔％的甲烷。每条曲线的高温端表明相应烃溶液的临界点。正如从图12所看到的，随着每种烃碳原子数增加，临界点移向更高的温度和压力。图13示出在这些临界点处贮存甲烷的浓度。尽管在图13中贮存甲烷的浓度随碳原子数增加而降低，但这是由于在不同临界点处的不同温度引起的。

在调节了甲烷溶解度之后，在固定的35℃温度下这些烃溶液中的甲烷浓度在图14中示出，此处省去了乙烷，因为它在此温度下不再是液体，即使溶解的甲烷量减少也是如此。正如从图14所看到的，与戊烷和己烷一起贮存甲烷的浓度比与其它烃一起的浓度高。这是由于戊烷和己烷的临界温度比丙烷和丁烷的临界温度高，并且贮存甲烷在临界状态下的浓度在35℃下通常可保持。在一恒定温度下，尤其是在0℃以上可应用于实际操作的温度范围内，利用一种具有较高临界温度的烃，如戊烷和己烷，可以贮存浓度更高的甲烷。利用一种具有温度特性的烃，即操作温度与临界温度之间的差异小或者临界温度高于操作温度，对增加贮存甲烷的浓度是有益的。

尽管上文说明的溶液包含两种成份，也可以采用包含三种或更多种成份的溶液。

图15示出两条温度-压力曲线，一条曲线用于包括20％丁烷和80％甲烷的混合物液体，而另一条曲线用于包括20％丁烷、16％乙烷、和64％甲烷的混合物液体。正如从图14可以看到的，包括三种成分的溶液(其中包括添加16％乙烷)显示出较高的临界温度。由于改变了与甲烷混合的烃类型，因此可以改变混合物溶液的特性；甲烷的溶解作用可以按照应用情况灵活地调节。实施例7

如果将甲烷和具有碳原子数不少于3的烃，如丙烷、丁烷、戊烷、和己烷(C3—C6)混合，则甲烷溶于该烃并通过烃的内聚力(cohesivepower)液化。图16—19分别示出甲烷与每种上述烃的混合物特性，其中甲烷按照温度-压力关系以不同的速率溶解。正如这些图中所表明的，在每种混合物中每个甲烷速率下，都存在一个临界状态，其中即使压力升高，也不会发生进一步的液化作用。

本发明人业已发现，以这种超临界状态贮存甲烷可以使贮存的甲烷浓度增加到超出简单的作为压缩气体(CNG)贮存甲烷时的浓度。在甲烷-烃混合物中，各烃原子减少各甲烷原子的相互排斥并作为缓冲剂工作。

图20示出甲烷浓度和丙烷浓度的测量结果，这些测量结果随着在35℃下逐步将甲烷加到丙烷溶剂中而改变。图21示出在这个过程期间，甲烷-丙烷混合物的能量密度与甲烷摩尔比(％)之间的关系。在图20和21中，压力随着将甲烷逐步地加到丙烷熔剂中而上升，并且甲烷-丙烷混合物的液相在压力达到80atm之前存在。当进一步加甲烷并且压力超过80atm时，混合物的液相停止，并且混合物改变到超临界状态。在80atm下，液相中甲烷的摩尔百分数为35％。对甲烷加成来说，在压力从80atm升高到100atm的范围内，甲烷-丙烷混合物是不稳定的，并且安排成从液相到超临界状态的转变状态。

如图20所示，经过上述各阶段，贮存甲烷的浓度直到90atm前都增加，而一在100atm处就减少，在100atm这一点处，进入完全的超临界状态。然后，压力随着混合物中甲烷的比例增加而升高，并且贮存的甲烷浓度也增加。在进一步加成甲烷过程中所达到的200atm下，贮存的甲烷密度达到V/V(大气压下的贮存气态体积/贮存的体积)体积率＝220，而贮存的丙烷浓度是V/V体积率＝50。与贮存的CNG浓度在200atm下是V/V＝200相比，可以看出，甲烷当以超临界状态贮存时，它可以在较高的浓度下贮存。

如图21所示，当在甲烷加成到丙烷溶剂中期间，混合物中甲烷的摩尔百分数变成35％时，也就是说，压力达到80atm时，开始向超临界状态转变。在这种转变状态期间，甲烷的摩尔百分数迅速增加，而当压力达到100atm时，变成55％，并进入完全的超临界状态。进一步的甲烷加成增加了甲烷的摩尔百分数和压力二者。在进一步甲烷加成过程中所达到的200atm下，测得甲烷摩尔百分数为81.5％和丙烷摩尔百分数为18.5％。图21中还示出在这个过程中混合物能量密度的变化，同时表明，在转变到超临界状态过程中能量密度下降，它低于液相状态的能量密度。在混合物进入超临界状态之后，它的能量密度保持近似恒定，而压力稍微升高。然而，这种能量密度由于丙烷组分与甲烷混合，而比压缩的天然气(CNG)的能量密度大1.6倍。

当应用碳原子数不少于3的另一种烃而不用丙烷时，同样观察到上述现象。即使一种甲烷一乙烷混合物(其主要成分是甲烷)与碳原子数为不少于3的一种烃混合时，这也是真实可靠的，因为乙烷的性质接近甲烷的性质。因此，通过将甲烷或一种碳原子数为不多于2的烃与一种碳原子数为不少于3的烃，如丙烷、丁烷等混合，以使前者的量为93％—35％，而后者的量为7％—65％，并通过贮存处于超临界状态生成的混合物，可以贮存较高浓度的甲烷，并且如上所述达到较高的能量密度。然而，在甲烷加成到一种碳原子数为不少于3的烃中期间转变到超临界状态过程中，该超临界状态是不稳定的。因此，希望利用其中超临界状态容易稳定的组分比。具体地说，混合物应当这样制备，以便碳原子数为不少于3的一种烃的比例将是7％—45％，而甲烷或一种碳原子数为不多于2的一种烃(其主要成分是甲烷)的比例将是93％—55％。利用这样生产按照上面规定的比例范围混合的甲烷-烃混合物，并在超临界状态下贮存它，可以增加贮存的甲烷浓度和能量密度二者。实施例8

在本发明的优选实施例8中，用丁烷作为具有碳原子数为不少于3的烃。图22示出随着甲烷在21℃下逐步地加到丁烷溶剂中，丁烷浓度和甲烷浓度的变化。图23示出在这个过程中甲烷-丁烷混合物的能量密度和甲烷摩尔百分数的转变。随着加入甲烷，混合物的液相在压力达到120atm之前存在。当进一步加入甲烷时，混合物进入从液相到超临界状态的转变状态。这是一种不稳定的范围。这种转变状态持续至压力升高到约130atm。如图22所示，当甲烷逐步地加到丁烷溶剂中时，贮存的甲烷浓度随着压力升高增加，而不受从液相相变到转变状态，实际上相变到超临界状态过多的影响。在200atm压力下，进一步加入甲烷，以便在混合物进入超临界状态后，形成甲烷-丁烷混合物，贮存的甲烷浓度达到V/V＝300，而贮存的丁烷浓度为V/V＝55。

如图23所示，在120atm压力下，加入甲烷来形成甲烷-丁烷混合物，在甲烷的摩尔百分数为55％情况下，混合物的液相存在。在130atm压力下，进一步加入甲烷，在甲烷的摩尔百分数为73％情况下，混合物进入超临界状态。当安排在超临界状态下时，系统的内部状态变稳定。关于采用丙烷溶剂的情况，在与甲烷混合的丁烷溶剂中，甲烷的摩尔百分数迅速升高，混合物立刻进入超临界状态，同时接近甲烷作为天然气的摩尔比。

如图23所示，当混合物已改变到超临界状态时，甲烷-丁烷混合物的能量密度减少到低于液相状态时的能量密度。然而，在它的超临界状态固定之后，它的能量密度保持近似恒定，而与压力升高无关。当在200atm的最大压力下加甲烷时，甲烷的摩尔百分数为84.5％，而丁烷的摩尔百分数为15.5％。这时，混合物的能量密度约为压缩的天然气能量密度的2.1倍。

即使在应用丁烷作为溶剂时，在超临界状态下贮存甲烷-丁烷混合物也可以增加贮存的甲烷浓度和能量密度。实施例9

在本发明的优选实施例9中，采用丙烷作为碳原子数不少于3的烃。图16示出通过将甲烷溶于丙烷所制得的甲烷-丙烷混合物的温度-压力关系。如从图16所看到的，对摩尔百分数为80％的甲烷来说，无论加多大压力，它的露点曲线不扩大到15℃或更高温度的范围。因此，无论在多大压力下甲烷-丙烷混合物都不液化，并可从贮存容器中排放，同时在其超临界状态或气态下保持它的组分的恒定比率。

因此，当用丙烷作为碳原子数不少于3的一种烃时，即使在室温下不液化的燃料也可以使用。实施例10

用于按照本发明所述的甲烷基气体的气体液化和贮存系统的实施例10和后面实施例，涉及在从使用中的贮存容器中排放物料时保持贮存的物料各组分恒定比例的技术。

为了使甲烷与一种具有碳原子数不少于3的烃混合，按照上述实施例7—9，将烃和甲烷供应到贮存容器10中，如图24所示。首先经过进料管道28，将一种具有碳原子数不少于3的烃，如丙烷、丁烷、或戊烷加到贮存容器10中，然后迫使甲烷经过进料管道28进入容器中。由于进料管道28连接到如图24所示的贮存容器10的底部，所以甲烷穿过事先供应的液体烃鼓泡。这种鼓泡产生一种搅动作用，并可以加速液体转变到它的超临界状态。除了鼓泡之外，也可以安装一个搅拌器30，以便搅动贮存的物料，这种贮存物料是含甲烷的烃。

开始，在贮存容器10中存在液相16和气相12。当用上述方法迫使甲烷进入碳原子数不少于3的烃中期间进入了超临界状态时，液相16终止存在。在超临界状态，贮存容器10中内容物各组分元素的比率固定不变，并因此可以排放包括恒定比率各组分的贮存物料。上述使贮存容器10中内容物处于超临界状态的装置，是供本发明所述气体用的气体液化和贮存系统组成调节装置的一个例子，上述气体的主要成分是甲烷。

图25示出一个例子的情况，其中安装在本身，如机动车上的车身部件贮存容器，用处于超临界状态的含甲烷的烃装满，上述超临界状态用图24所示的方法形成。在图25中，从装有碳原子数不少于3的烃的烃槽32中，将烃供应到混合器34中。然后，将用增压器36压缩到200—250atm之后储蓄在甲烷储蓄器38中的甲烷排放，以便吹入混合器34。混合器34装备一个特制搅拌器(未示出)。将含甲烷的烃储蓄在一混合气体储蓄气缸40中，该含甲烷的烃用这种将甲烷和含碳原子数不少于3的烃混合制造，并在200atm下处于超临界状态。装料机43用处于超临界状态的含甲烷的烃装入车身部件贮存容器，上述含甲烷的烃储蓄在混合气体储蓄气缸40中。

应该注意，目前的燃料加料站常常具有供应气体的服务，如13A(Wobbe指数，12600—13800(kcal/m³)，燃烧速度35—47(cm/sec)，ex.甲烷88％、乙烷6％、丙烷4％、异丁烷0.8％、正丁烷1.2％)，并且可以用这种气体代替甲烷。

当图24所示的贮存容器10逐渐地用含甲烷的烃(这是一种甲烷和碳原子数为不少于3的烃的混合物)装料时，贮存容器10的温度升高。由于贮存容器10的温度升高使实际装料速率降低，所以必须将贮存容器10冷却。

图26示出一个冷却贮存容器10方法的例子。在图26中，冷却管道44卷绕贮存容器10，并将冷却液体从冷却液供应管道46供应到冷却管道44中。当例如用一1001-槽作为贮存容器10，并用在25℃室温和10℃冷却液温度下含83％甲烷和17％丁烷的气体装料时，槽内部的温度升高到30℃。观察到从室温温度升高至多5℃。另一方面，当槽用同样条件下压缩的天然气(CNG)装料时，观察到槽内部的温度升高约高于室温25℃。

因此，按照本发明所述制得的含甲烷的烃产生更大的冷却效果，由于烃性质的结果，最可能是它的液相在较低压力下存在，并且随着压力升高而改变到一种超临界状态。因此，在转变到超临界状态之前，在较低压力条件下存在于槽中的液相使槽冷却，同时产生显著的冷却效果。实施例11

上面图17示出由加甲烷到丁烷溶剂中所形成的甲烷-丁烷混合物的温度-压力关系。如图17所示，对80％摩尔比的甲烷，在室温如15℃下发现跨过它露点曲线的某个温度。因此，尽管将处于超临界状态的甲烷-丁烷混合物开始贮存在贮存容器中，但是当容器中的压力随着贮存的甲烷被用掉而下降时，气体将在某个压力下液化。对上述甲烷比例，发现在60℃或更高的温度范围内没有跨过露点曲线的压力，这表明如果压力降到通常应用的标准之下，甲烷就液化。

当如上所述在贮存容器中存在气相和液相时，每一相中的甲烷浓度是不同的。在气相中，甲烷量多，而在液相中丁烷量多。为了排放这种含甲烷的烃，以使它的各组分的比例相应于在其超临界状态下排放混合物时固定的比例，必须以固定的比例同时排放气相分量和液相分量的组合，并且然后在使用之前混合在一起。通过这种平行排放气相和液相二者，正如预料的那样，可以得到包括同样比例各组分处于超临界状态的燃料，因为在贮存容器10中作为整体的甲烷比率与处于超临界状态的烃比率相同。

上述通过在气相和液相二者中平行排放来排放贮存在贮存容器10中的物料，并合并排放的物料的装置，是包括在本发明中的组成调节装置其中一个例子。下面将接着说明实施这种装置的例子。

图27示出一种例子的情况，其中含甲烷的烃从贮存容器10的液相16部分和气相12部分中排放。在这种情况下，由于液相16的浓度高于气相12的浓度，所以液相16中排放管道48的一条管线直径必须小于气相12中排放管道48的另一条管线的直径。从液相16排放的含甲烷烃和从气相12排放的含甲烷的烃于排放管道48中混合在一起，用一压力调节器50调节压力，并供应到用作燃料的另一个系统中。

例如，对包括17％摩尔比率丁烷和83％摩尔比率甲烷的含甲烷的烃来说，在约21℃和130atm下进行气液分离。对这种样品，液相16中排放管道48其中一条管线的直径，应当是气相12中排放管道48另一条管线直径的三分之二左右。因而从贮存容器10排放的含甲烷的烃中各组分的比率，将与在超临界状态下排放时固定的比率等效。

在排放管道的其中每条管线上都安装一个单向阀19，以防止排出的燃料返回贮存容器10。

图28示出从贮存容器10排放含甲烷烃的方法其中之一修改例。在图28中，将搅拌器52沿着通往另一个系统的路线安装在排放管道48上。在这种搅拌器52情况下，从液相16排放的含甲烷的烃和从气相12排放的含甲烷的烃充分混合在一起，以便可以得到均匀的燃料。搅拌器52其中一个例子的可能结构是一组安装在轴承轴上的叶片。由于这种类型的搅拌器利用含甲烷的烃的排放压力旋转，所以不需要附加的能源。

图29示出从贮存容器10排放含甲烷烃的方法另一个修改例。在图29中，加热室54安装在通往另一个系统路线上的排放管道上。在这个加热室54中，将从贮存容器10中液相16和气相12排出之后混合的含甲烷的烃加热和混合。这个步骤可以使包括在含甲烷的烃中的液体完全蒸发。因此可以产生具有甚至更均匀组成充分混合的含甲烷的烃。

上述加热室54可以定位在压力调节器50的上游或下游。作为这种加热室的热源，可以采用例如发动机冷却剂。应该理解，将加热室54内部的温度调到在40℃和60℃的范围内。

另外，图30示出从贮存容器10排放含甲烷的烃的方法另一修改例。在图30中，将从液相16排放的含甲烷的烃运送到加热室54，在该加热室54中使其蒸发。通过将这样产生的蒸汽气体与从气相12中排放的气态含甲烷的烃按规定的比例混合，可以将具有恒定组分比例的燃料供应到另一个系统中，如其中使用它的发动机中。在这种情况下，在混合时，加热室54中产生的蒸汽气体与从贮存容器10的气相12中排放的气态含甲烷的烃二者的比例不一定是1∶1，但应该适当地调节到具有所考虑的各组分比率。这可以使含甲烷的烃中各组分的比率在更大的程度上稳定。

从液相16排放的液体含甲烷的烃在用阀56调节它的排放体积之后，经过单向阀49运送到加热室54中。加热室54的温度利用例如发动机冷却剂调到40℃—60℃的范围内，使运送到该加热室54的含甲烷的烃蒸发。加热室54中蒸发的烃在用一个压力调节器50进行压力调节之后，与已从气相12排出的气态含甲烷的烃混合在一起，并且还用另一个压力调节器50进行压力调节。在用这些压力调节器50的情况下，应当适当地调节输送从加热室54产生的蒸汽气体和从贮存容器10的气相12中排放的气体的压力。因此将这些气体的体积如上所述按某种比例控制，以便可以用它的各组分与对贮存容器10中整个物料所预期的相同速率，得到含甲烷的烃气体。此外，安装在另一个系统路线上的排放管道上的搅拌器52可以使气体的组成更均匀。

此外，图31示出从贮存容器10排放含甲烷的烃的方法另一修改例。在图31中，另外安装一个浮子58，以便能检测贮存容器10中的液相16。由于浮子58浮在液面上，所以通过测定浮子的垂直位移可以测定贮存容器10中的液量。一个位置传感器60检测浮子58的位置，并将该数值输出到运算元件62上。浮子58，位置传感器60，和运算元件62一起构成包括在本发明中的液量检测器。

此外，将一压力传感器66固定到一气相部分64的喷嘴上，该喷嘴用于从贮存容器10的气相12中排放气态含甲烷的烃。这个压力传感器66的输出也输入到运算元件62中。

当通过检测浮子58的位置检测液相16时，运算元件62根据来自位置传感器60的输出，计算所产生的液量。同时，压力传感器66检测气相12中的压力。它的输出与温度计(未示出)测得的温度一起输送到运算元件62，在此处计算液相中含甲烷的烃量。因此可以用很高的精度测定贮存容器中剩余的液量。由于贮存容器10中开始燃料各组分的比率事先已知，所以从测量处的温度可以计算出液相16和气相12中各组分的比率。

根据这样算得的液相16和气相12中各组分的比率，分别按适当的比例从气相部分64的喷嘴和液相部分68的喷嘴中排放气态和液态的含甲烷的烃。通过将这些烃混合在一起，可以得到它的各组分与它处于其超临界状态排放时固定的比率具有相同比率的燃料。

上述方法是根据这样的假定来说明的，即贮存容器10中的压力由于从该容器10中排放含甲烷的烃而降低，并且，结果，烃的超临界状态变成液相16。然而，对含有预定比率甲烷的烃来说，例如，象图17，18，和19中所示的那些烃，在某一温度或高于某一温度下，这些烃在液相中不存在。当通过例如让从发动机输送的发动机冷却剂流经容器10处的冷却管道44时，如图26所示，可以保持超临界状态，即使在贮存容器中的压力下降时也是如此。因此其各组分具有恒定比率的含甲烷的烃可以在其超临界状态下排放，而不需要从液相16和气相12分开排放烃。为了调节温度以便保持贮存容器10中的超临界状态，优选使用如上所述的发动机冷却剂。由于从发动机系统输送的发动机冷却剂温度通常约为90℃，所以如果采用丁烷作为烃，则甲烷的70％—80％范围内的摩尔比率能排放含甲烷的烃，同时防止液相16产生。

以上述方式应用的冷却管道44是包括在本发明中的组成调节装置的其中一个例子。实施例12

图32示出贮存容器10的其中一个例子，该贮存容器10可以在供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统中使用。在图32中，通过连接到贮存容器底部的加料管28供应特定的烃和甲烷并混合。由于加料管28固定到贮存容器10的底部，所以应该首先供应液体烃。当压缩的甲烷或其主要成分是甲烷的气体强行进入烃中时进行鼓泡，同时产生搅拌作用并有助于转变成超临界状态。此外，在加料管道28和贮存容器10的接合处，安装一搅拌叶轮组件70，该搅拌叶轮组件70通过吹动甲烷或其主要成分是甲烷的气体而释放出来的压力旋转，同时进一步增强了搅动作用。

图33示出贮存容器10的另一个例子，该贮存容器10供甲烷基气体的气体液化和贮存系统使用。在图33所示的例子中，贮存容器10是直立放着。因此，当用于溶解甲烷的烃液体进入贮存容器10时，液面很快升高，同时使甲烷更容易不断吹出气泡。此外，搅拌叶轮组件70可以安装在加料管道28和贮存容器10的接合处，如图32所示。

上述加料管道28和搅拌叶轮组件70是包括在本发明中的搅拌装置其中一个例子。

由于加料管道28固定到贮存容器10的底部，所以它也起液相16中排放管道48其中一条管线的作用。在贮存容器10的顶部，还将气相12中排放管道48的另一条管线连接到容器上。因此，如果贮存在贮存容器10中的处于其超临界状态的含甲烷的烃，由于压力下降而改变成液相，则气态烃和液态烃可以分别经由排放管道48的顶部管线和底部管线排放。然后，分开排放的烃可以按照上面实施例11所述的方法混合在一起，并且可以得到具有其各组分均匀比率的含甲烷的烃。

当贮存容器10调节到如这个实施例中那样直立放着时，可以更有效地利用安装空间，如安装在汽车上那样。

图34示出供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统贮存容器的另一个例子，上述气体其主要成分是甲烷。在图34中，贮存容器是一种卧放着的槽。与图31中的例子相同，这种贮存容器10安装有液相部分68的喷嘴和气相部分64的喷嘴，上述液相部分68的喷嘴用于从液相16中排放液体含甲烷的烃，而气相部分64的喷嘴用于从气相12中排放气态含甲烷的烃。气相部分64的喷嘴对应于图33所示排放管道48的上面管线，而液相部分68的喷嘴对应于图33所示排放管48的下面管线。当处于超临界状态的烃变成液相16时，可以分别从气相部分64的喷嘴和液相部分68的喷嘴排放气态和液态的烃。通过适当地混合各组分，可以得到其组分具有与在其超临界状态下排放时固定比率相同的比率的含甲烷的烃。

这个例子的贮存容器10通过让烃和甲烷经由液相部分68的喷嘴进入而装入烃和甲烷。在液相部分68的喷嘴上，将搅拌叶轮组件70安装在喷口处，用于喷射烃和甲烷。当迫使气态甲烷进入液体烃中时，搅拌叶轮组件70被从压缩的甲烷所释放的压力旋转，因此增加了搅拌作用并有助于转变成超临界状态。它也适合安装数个搅拌叶轮组件70，如图34所示。

图35示出图34所示搅拌叶轮组件70的其中一个例子。在图35中，搅拌叶轮组件70是滚珠轴承式的。滚珠轴承76装配在外座圈72和内座圈74之间，以便这些座圈可以彼此相对地旋转。内座圈74安装一组叶片，当吹出的甲烷气体撞在这些叶片上时，它们与内座圈74一起旋转。因此当安装在内座圈74内的叶轮78通过释放压缩的甲烷中压力而旋转时，它们可以有效地搅动贮存容器10中的液体。不需要额外的动力来旋转叶轮，因为压缩的甲烷的压力就是用于旋转叶轮的动力。实施例13

图36示出用于实施供按照本发明所述甲烷基气体用的气体液化和贮存系统的一种构造。在图36中，固定的贮存容器80贮存具有碳原子数不少于3的烃和甲烷或一种碳原子数不多于2的烃，该烃含有作为主要成分的甲烷，它处于超临界状态。这种固定的贮存容器80安装在一固定地点，用于将含甲烷的烃供应给汽车车身。

加料机42连接到固定的贮存容器80上，并且通过该加料机用处于超临界状态的含甲烷的烃装入安装在汽车车身如机动车上的汽车车身部件贮存容器84中。因此汽车车身部件贮存容器84可以装入这种处于超临界状态的烃。

当汽车车身部件贮存容器84装入含甲烷的烃时，固定的贮存容器80中的压力降低。如上述图16—19所示，不同的含甲烷的烃(其中每种都是通过使甲烷与不同的烃混合而产生)，可以按照甲烷的摩尔百分数在一定的温度和压力下液化。当处于超临界状态，在一规定温度下压力下降时，在液相开始的某一温度下压力范围和露点曲线相交。当例如丁烷和甲烷混合时，80％摩尔百分数的含甲烷的烃在20℃和140或更高atm下仍处于超临界状态，但当压力降到低于140atm时，它进入液体状态。

为了使固定的贮存容器80内的混合物保持处于超临界状态，当用容器中的一部分含甲烷的烃装入汽车车身部件贮存容器84时，可能需要对容器再补给，以便掩盖相应的不足。本发明所包括的固定地点安装有混合器34和活塞86，用于给固定的贮存容器80装料。将甲烷供应管道88和丁烷供应管道90连接到活塞86上。丁烷供应管道90不限于丁烷，而是可供选择地用来供应合适的碳原子数不少于3的烃。搅拌器92安装在混合器34中。

在混合器34和活塞86情况下，用下述方式将含甲烷的烃供应到固定的贮存容器10中。首先，通过相应的甲烷供应管道88和丁烷供应管道90，将甲烷和丁烷供应到活塞86中，而活塞86迫使甲烷和丁烷进入混合器34。重复这种操作，直至混合器34中的压力变得对甲烷和丁烷混合物来说变得足够大，以便进入超临界状态时为止，而同时搅拌器92搅动混合器34的内容物，以便促进转变到超临界状态。接着，将混合器34中调节到处于超临界状态的含甲烷的烃供应给固定的贮存容器80。当然，可以用另一种碳原子数不少于3的烃来代替丁烷。

当含甲烷的烃贮存在汽车车身部件贮存容器84中的压力约为200atm时，固定的贮存容器80中的压力必须保持在约250atm下。因此，重要的是将含甲烷的烃供应到固定的贮存容器80来掩盖内容物的不足，以便保持上述压力。

图37示出用于供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统的上述示意图的修改例，上述气体其主要成分是甲烷。在图37中，混合器34和活塞86合并成一个单元。在这种构造情况下，搅拌器92通常设置在混合器34的外部，并且在必要时收缩到混合器34中，以便搅动混合器34的内容物。当搅拌器92在混合器34的外部时，闸板94关闭搅拌器92的入口。按下述方法将含甲烷的烃供应到固定的容器80：分别通过甲烷供应管道88和丁烷供应管道90将甲烷和丁烷供应到混合器34中；搅拌器92搅动混合器34的内容物，并从混合器34中抽出；及活塞86将处于超临界状态的含甲烷的烃推入固定的贮存容器80中。除了丁烷之外，也可以优选地应用另一种碳原子数不少于3的烃。在这种修改中，固定贮存容器80中的压力必须保持在约250atm。

在随着活塞86压缩含甲烷的烃而压力升高的过程中，当烃的液相出现时，某种压力范围可以与露点曲线相交。图38示出甲烷-丁烷混合物的温度-压力关系，它相当于图17所示的关系。在图38中，当压力在30℃下增加时，20atm和140atm之间的压力范围与露点曲线相交。因此，在这个温度下，液相在20atm—240atm的范围内存在。含甲烷的烃这种有害的液化作用可以通过应用两级压缩甲烷-丁烷混合物气体来减少。首先，应当完成从低于20atm例如点A快速压缩到高于140atm例如点B，并且接着进行第二次压缩，从点B压缩到250atm。经过两级或多级压缩，可以更容易将含甲烷的烃压缩到一个高压。这可以通过在沿着将含甲烷的烃供应到固定的贮存容器80的管线上安装多个活塞86来完成。

当安装在图36和37所示的汽车车身82上的汽车车身部件贮存容器84装入含甲烷的烃时，必须计量它的装料量。然而，如图38所示，含甲烷的烃可以根据温度和压力进行液化。为了得到正确的测量，装料量必须在超临界状态下测量；应当没有出现液相的可能性。理想情况是控制装料机42处的温度和压力，以便防止液相在装料机42中出现。优选的是装料机42安装有一加热设备(未示出)，以便即使在装料机压力下降时也能保持超临界状态，上述装料机压力可以认为是等同于固定的贮存容器80中的压力。

上述活塞86和混合器43构成包括在本发明中的注射设备。实施例14

通过供上述甲烷基气体用的气体液化和贮存系统以超临界状态贮存的甲烷，可以用来将能量供应到例如燃料电池(fuel cell)上。由于按照本发明所述的甲烷贮存方法能将较高浓度的甲烷如上所述贮存，所以可以减少例如用于燃料电池动力汽车应用的槽容积，并因此由于更轻的燃料系统结构而可以将这种汽车造得更紧凑。

图39示出重整含甲烷的烃(含甲烷的丁烷)用于燃料电池的过程，同时假定该烃已经通过将甲烷溶于丁烷制得。在图39重整装置中，甲烷和丁烷分开分解并提取出氢。当例如燃料电池动力汽车行驶600km时，需要4kg的氢，从1摩尔甲烷产生4摩尔氢，而从1摩尔丁烷产生13摩尔氢。为了用具有图39所示的组分元素的比率(甲烷V/V＝310，丁烷V/V＝70)产生4kg的氢，需要21升处于超临界状态的氢。表2将汽车行驶500km所需的甲醇计算量与相应的甲烷量进行了比较。

表2安装在汽车上的燃料槽类型比较

燃料和贮存方法		行驶500km		备注
					重量(kg)	容量(升)
		重整	甲醇				41	41	重整效率是理论值
液化和贮存的甲烷	19			21

正如表2所看到的，汽车行驶500km需要41升甲醇。然而，当采用含甲烷的丁烷混合物作为燃料电池的燃料时，汽车可以在刚好21升燃料时行驶500km，上述含甲烷的丁烷混合物通过将甲烷溶于丁烷制得并贮存在其超临界状态下。因此，对行驶相应距离来说，较小的槽足够用于贮存含甲烷的丁烷燃料。

在按照本发明所述的气体液化和贮存系统中，甲烷是在溶于一种碳原子数不少于3的烃如丙烷、丁烷等中之后贮存。由于如丙烷和丁烷这样的烃比甲烷更容易分解，所以可以在较低温度下进行提取氢的重整(reforming)反应。例如，甲烷的蒸汽重整要求约900℃的温度，而溶于丁烷并以超临界状态贮存的甲烷可以在约700℃下分解用于重整。因此，对于后者，可以减少氢的热损耗，并以较高的效率进行重整。

由于对用按照本发明所述的上述系统贮存的含甲烷的烃，需要较低的温度用于蒸汽重整，所以很容易抽出用于重整的水，并且可以大大减少用于蒸汽重整所供应的水量。

图40示出三种供电方式及它们的总效率：在电站发电，通常是用天然气作原料来发电的热电厂；将压缩的天然气(CNG)重整并供应到燃料电池(FC)上；和将用按照本发明所述贮存方法在超临界状态下贮存的天然气重整并加到FC上。正如从图40可以看到的，用按照本发明所述的甲烷贮存方法贮存的处于超临界状态的含甲烷的烃供应燃料电池的方式，由于按照本发明所述贮存的烃可以如上所述以较高的效率重整，所以能达到最高的发电总效率。实施例15

作为本发明的优选实施例15，图41示出贮存容器10，及用一种碳原子数不少于3的烃和甲烷或一种碳原子数不多于2的烃(它含有甲烷作为主要成分)供应贮存容器10的设备的构造示意图。在图41中，通过单向阀49将室96连接到贮存容器10上。对于室96，连接两条管道。其中一条管道是用于供应一种碳原子数不少于3的烃的溶剂供应管道98，而另一条管道是用于供应甲烷或一碳原子数不多于2的烃(具有甲烷作为主要成分)的甲烷供应管道100。

当从贮存容器10将含甲烷的烃供应给用户燃料系统如燃料电池时，贮存容器10中的甲烷和碳原子数不少于3的烃减少。因此，贮存容器10必须再用甲烷和碳原子数不少于3的烃二者装满。由于它的高压性能，所以即使将甲烷或碳原子数不多于2的烃(含甲烷作为主要成分)压缩至高达200atm，以便将保持贮存容器10的内部超临界状态，贮存容器10也可以充分地装料。另一方面，对碳原子数不少于3的烃而言，如果加高压于其上，贮存容器10也可以装料，但当将具有更多碳的烃压缩到高压时，通常会遇到一些困难，其中包括液化的问题。

因此，在本实施例中，首先是在低压下用一规定量的一种碳原子数不少于3的烃，通过溶剂供应管道98供应给室96。然后，通过甲烷供应管道100并经由室96，用高压的甲烷给贮存容器10装料。当贮存容器10用甲烷装料时，事先已注入室96中的碳原子数不少于3的烃和甲烷一起传送。因此，可以避免对烃施加高压，并可以很容易地给贮存容器10装料。

上述室96相当于包括在本发明中的暂时装料容器。实施例16

当用丁烷作为碳原子数不少于3的烃，和将天然气如13A溶于丁烷并进入超临界状态时，混合物各组分元素的比例如图42的超临界范围所示。这些比例是待从贮存容器10排放的气体中各组分的比例。当超临界状态改变成其中气相和液相共存(图42所示的液相＋气相的范围)时，混合物变成在液相中富含丁烷，并因此在气相部分中的气体由较多甲烷和较少丁烷组成。图42所示的例子说明在21℃下共存的气相和液相的状态，其中正丁烷的比率在7％左右是稳定的。因此发现，如果在贮存容器10中正丁烷的比率一开始就调到7％，则无论是在共存的气相和液相状态的气相部分中，还是在超临界状态的气相部分中，都可以保持气体中各组分大致恒定的比率，如图43所示。因此，优选的是将用其装入贮存容器10的含甲烷的烃中各组分的比率，调到等于容器内共存的气相和液相状态的气相部分中存在的各组分的比率。这样，就可以从共存的气相和液相状态下贮存容器10的气相部分中，或是从超临界状态下的容器10中，排放其各组分具有大致恒定比率的含甲烷的烃。

对图43所示的例子，烃的各组分为：82.2％CH₄、6％C₂H₆、4％C₃H₈、0.8％i-C₄H₁₀、和7％n-C₄H₁₀。无论是在贮存容器10的超临界状态，还是在容器10共存的气相和液相状态，都可以使待从容器10中排放的贮存物料中各组分的比率保持大致恒定，从而防止了对用户汽车边上发动机燃烧特性的不利影响。实施例17

图44示出从贮存容器10供应燃料时，两个周期中甲烷组分比率变化的情况，在贮存容器10中，已经按丁烷与甲烷之比为20∶80贮存了丁烷和甲烷，其中在一个周期中是将处于超临界状态的燃料供应给汽车上的用户燃料系统，而在另一个周期中是从处于共存的气相和液相状态的液相部分12中供应含甲烷的烃作为燃料。在供应燃料的超临界状态下，从贮存容器10中排放的贮存物料中，甲烷组分的比率是恒定的，因此，留在贮存容器中含甲烷的烃其中各组分的比率也保持恒定。

另一方面，当由于压力和温度改变的结果超临界状态变成共存的气相和液相状态，并且从贮存容器10的气相部分12供应贮存的物料时，甲烷组分的比例可以变成象图44所示的比例那样高。结果，留在贮存容器10内的含甲烷的烃中，甲烷的比率改变。即使当贮存容器10(其中甲烷的比例已改变)含有丁烷-甲烷之比为20∶80时具有恒定的组分比例的燃料，贮存容器10中燃料各组分的比例也变得与开始装料时的那些比例不同。因此，产生一些问题，如：供应到用户燃料系统的燃料中甲烷的比率不能保持恒定；和高浓度甲烷不能以最佳比率贮存在贮存容器10中。

为了抵销这种影响，可以应用下列步骤：测量留在贮存容器10中含甲烷的烃(燃料)量及各组分的比率：根据这些测量数据，在作为燃料供应设施的气体站处，用一种烃溶剂如丁烷和气体如其主要成分是甲烷的天然气供应贮存容器10，以便贮存容器10内燃料中各组分的比例将等于开始供应时的比例。

图45示出用于实现实施例17的构造示意图，其中贮存容器10可以按上述方式用甲烷和烃供应。在图45中，当汽车侧上的贮存容器10用燃料供应侧的燃料供应时，用于测定贮存容器102中状态的装置测量贮存在贮存容器10内含甲烷的烃中各组分的比率和烃溶剂的量，并将测量数据传送到燃料供应侧的供应比例控制装置114上。因此用于测定贮存容器102中状态的装置包括一个组成信息测定装置和一个传送装置，上述组成信息测定装置用于测定贮存容器10内贮存的物料中各组分的比率和烃溶剂的量，而上述传送装置用于将检测结果传送到供应侧，从该供应侧将其主要成分是甲烷的气体和烃溶剂供应给贮存容器10。根据所提供的数据，供应比例控制装置114计算将一种气体如CNG(压缩的天然气)和烃溶剂供应给贮存容器10的比例，上述气体含有作为主要成分的甲烷。根据计算结果，供应比例控制装置114调整在CNG供应源104和溶剂供应源106处的阀开口，以便按比例用CNG和烃溶剂供应一暂时贮槽108，上述比例适用于用该混合物作为燃料的汽车。在暂时储备之后，将CNG和烃溶剂供应给汽车侧的贮槽10中。

在这个过程中，首先用烃装入暂时贮槽108，然后再用CNG装入贮槽108。这是由于贮槽108如果事先装入CNG(通常以高达20MPa的比例压缩)，则很难装入烃溶剂液体。

将贮存容器10处的压力、温度、和液体的量输入到用于测定贮存容器102中状态的装置上。从压力和温度，可以计算出贮存容器中现有的气体体积。贮存容器10中的烃溶剂量可以由浮子的位置或测得的贮存容器10静电电容确定。此外，利用事先作出的组分比率表，可以从压力和温度计算出贮存在贮存容器10内燃料中各组分的比例。

然后，贮存在贮存容器10中的物料在内燃机，如发动机110中氧化。在燃料使用侧，空气-燃料(A/F)比测定装置112测量空气-燃料的比例并计算由发动机110所消耗的燃料中各组分的比例，以便可以计算出供应多少燃料量到发动机中。它也可用于以这种方式得到各细分的比例和所消耗的燃料(烃)量，并用于将这个数据传送到溶剂供应侧。照这样，可以保持贮存在贮存容器10内物料中各组分大致恒定的比例，并可以将具有恒定的组分比例的燃料供应给发动机110。

图46示出供按照本实施例所述气体用的气体液化和贮存系统修改例，上述气体其主要成分是甲烷。在图46中，暂时贮槽108安装在汽车侧而不是在燃料供应侧。将暂时贮槽108安装在燃料供应侧如气体站上目前认为有困难，但将它安装在汽车侧，就象这个修改例中那样，是比较容易的。这种方式能很容易用其主要成分是甲烷的气体和烃溶剂装入汽车，而不需要制造新的燃料供应设施。

在上述这个实施例的说明中，假定贮存容器10完全装满。然而，容器可以装入一特定的燃料量，该燃料量少于容器的全部容量。为了能灵活的装满容器，在这个实施例中的供应比例控制装置114可以根据待供应的气体(其主要成分是甲烷)量，计算出CNG和烃溶剂供应的比例。因此汽车侧上的贮存容器10可以再适当地装入规定量的燃料，该规定量的燃料比容器的全部容量少。实施例18

图47示出供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统优选实施例18的构造示意图，上述气体其主要成分是甲烷。对安装在汽车侧上的贮存容器10，在图47中，只有它的气相部分12的内容物专门通过气相出口14排放，该气相出口14设置在贮存容器10的顶部。贮存容器10中烃溶剂的液量用液量检测器116检测。

在通过贮存容器10的顶部处气相出口14，只从气相部分12排放的情况下，即使在排放物料时，也可以在贮存容器10内，保持所贮存的物料中各组分大致恒定的比例。因此，按照这个实施例所述的气相出口14，是包括在本发明中的组成调节装置的其中一个例子。按照本实施例，由于只有气相部分12的内容物从贮存容器中排放，所以在甲烷的消耗继续进行时可以减少甲烷溶于其中的烃溶剂消耗。

当贮存容器10象上述实施例那样，在燃料供应侧处再用燃料装入时，通常，CNG供应源104只供应CNG。这时，如果安装在贮存容器10处的液量检测器116检测出贮存容器10中液体减少，则必要时溶剂供应源106供应烃溶剂。尽管从贮存容器的气相部分12中还排放微量的烃溶剂，但合适量的待再装满的烃溶剂，可以只由通过液量检测器116所检测的贮存容器10中的液量决定。

图48示出供按照这个实施例所述的甲烷基气体用的气体液化和贮存系统构造修改例。在图48中，溶剂回收装置118设置在气相出口14的路线上。这个溶剂回收装置118回收包括在从贮存容器10的气相部分中排出的气体中的微量烃溶剂，并使它返回贮存容器10。这进一步有助于防止贮存容器10中的烃溶剂减少，以便可以使贮存容器10内烃中各组分的比率稳定。

图49示出供这个实施例中气体用的气体液化和贮存系统构造的另一实施例，上述气体其主要成分是甲烷。在图49中，贮存容器10安装在车辆侧上，或者换句话说，安装在汽车车身上，并且将用于只贮存烃溶剂的烃溶剂专用贮存容器120连接到这个容器10上。一个控制装置，例如控制阀设置在贮存容器10和烃溶剂专用的贮存容器120之间。照这样，可以减少燃料再装入的频率，在燃料再装入期间，将烃溶剂从燃料供应侧如气体站供应到车辆侧。实施例19

图50示出供按照本发明所述甲烷基气体用的气体液化和贮存系统优选实施例19的构造示意图。在图50中，回收容器122连接到贮存容器10上，以便接收容器底部回收剩余的燃料，并且当贮存容器10装入烃溶剂和CNG时，首先回收贮存容器10中剩余的燃料并运送到上述回收容器122中。用于测定贮存容器102中状态的装置安装在回收容器122处，该装置检测回收燃料中各组分的比率及燃料量。然后，计算出再装入所需的烃溶剂和CNG量。根据计算结果，将规定量的烃溶剂从烃溶剂供应源106供应到暂时贮存容器124中。然后，也将回收容器122中所含的回收剩余燃料供应到该暂时贮存容器。此后，将按照上述计算所得的规定量CNG从CNG供应源104注入到暂时性贮存容器124中，这使暂时性贮存容器124中的压力升高。然后，从这个容器124中放出贮存在暂时贮存容器124中的物料，并供应到贮存容器10中。

即使在贮存容器10中的压力高时，上述构造也能很容易地用烃溶剂装入贮存容器10。

图51示出这个实施例中气体液化和贮存系统构造的修改例。对图51所示的构造来说，将CNG供应到回收容器122，而不是供应到暂时贮存容器124。在剩余的燃料从贮存容器10中回收，并运送到回收容器122之后，贮存容器10中的压力变低。因而，贮存容器10可以直接装入烃溶剂，而不用借助CNG压力。因此，只有烃溶剂供应到暂时贮存容器124，并且然后供应到贮存容器10。另一方面，将CNG供应到回收容器122，并用CNG与回收容器122中回收剩余的燃料装入贮存容器10。此外，其中一部分剩余燃料可以从回收容器122输送到暂时贮存容器124，然后与烃溶剂一起供应到贮存容器10中。

图52示出这个实施例的气体液化和贮存系统构造的另一个修改例。在图52中，回收容器安装在车辆侧而不是在燃料供应侧上。这可以省去在燃料供应侧处建造新的设施。

在这个修改例中，用于测定贮存容器102中状态的装置象图50中那样，测定从贮存容器10中回收并被回收容器122接收的剩余燃料中各组分的比例。将这种测定的结果传送到燃料供应侧上的供应比例控制装置114上，并且供应比例控制装置114计算按需要量供应CNG和烃溶剂的比例，以便保持燃料各组分的比率在贮存容器10中恒定。根据这个测定结果，CNG供应源104和烃溶剂供应源106分别将规定量的CNG和烃溶剂供应到贮存容器10中。

利用泵126，使回收容器122中所含的回收剩余的燃料返回贮存容器10。

此外，图53示出供这个实施例中气体用的气体液化和贮存系统构造的另一个修改例，上述气体其主要成分是甲烷。另外在这个修改例中，回收容器122安装在车辆侧上。然而，对这个修改例，是利用CNG的压力使回收容器122中所含的回收剩余燃料返回贮存容器10，该压力主要是用于将CNG供应到回收容器122中，因此，图52中所示的泵126不需要。实施例20

由于内燃机消耗贮存容器10中含甲烷的烃作为燃料，所以不可避免的一定有微量烃溶剂供应到发动机中，即使在贮存的物料只从贮存容器10的气相部分12中排放时也是如此。因此，除了主燃料(它是其主要成分是甲烷的气体)之外，需要将气体溶于其中的烃溶剂供应到贮存容器10中。溶剂的供应保持贮存在贮存容器10内的物料中各组分恒定的比率，因此从贮存容器10中排放的那些组分的比率也可以保持恒定。

当贮存容器10再装入烃溶剂时，遇到一个问题是，由于低的溶剂平衡压力，所以平稳地注射溶剂很困难。解决这个问题的一种可能的方法是在装入贮存容器10之前，将CNG和烃溶剂混合。然而，由于基础结构的限制，对于在燃料供应侧上制备这种混合物可能很困难。

图54示出供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存装置优选实施例20的构造，上述气体其主要成分是甲烷，该优选实施例20能解决上述问题。在图54中，供专门溶剂用的暂时装料容器128如此安装，以便将其定位高于贮存容器10的液面。为了再用烃溶剂装入贮存容器10，首先在容器128调成标准压力情况下，通过阀(a)只用覆盖贮存容器的溶剂再装入供专门溶剂用的暂时装料容器128。然后，关闭阀(a)和打开阀(b)，并使两个容器的内部压力平衡，上述阀(b)用于控制供专门溶剂用的暂时装料容器128与贮存容器10之间的通道。

如图54所示，由于供专门溶剂用的暂时装料容器128定位高于作为前级的贮存容器10的液面，所以在暂时装料容器中液相部分16的液面也高于贮存容器10的液面。当两个容器的内部压力相等时，两个容器之间的这种液面差使烃溶剂从供专门溶剂用的暂时装料容器128移动到贮存容器10中。

通过上述方法将供专门溶剂用的暂时装料容器128中的烃溶剂供应给贮存容器10中，但气态烃溶剂仍留在容器128中。当开动发动机时，打开阀(c)并首先利用这种气态溶剂，以致供专门溶剂用的暂时装料容器128中的压力将降低。然后，供专门溶剂用的暂时装料容器128可以再用烃溶剂装料。

当贮存容器10装入CNG时，打开阀(d)，以便将CNG供应到容器10中。为了用贮存容器10的贮存物料(含甲烷的烃)供应发动机，打开阀(e)和(f)。

图55示出这个实施例的气体液化和贮存系统构造的修改例。在图55中，将CNG(其主要成分是甲烷的气体)经由阀(d)连接到管线上，通过该管线将烃溶剂供应到供专门溶剂用的暂时装料容器128中。这种构造能使再装满的烃溶剂贮存在供专门溶剂用的暂时装料容器128中，并且由于CNG压力作用的结果进入贮存容器10。

对这种修改，贮存容器10经由供专门溶剂用的暂时装料容器128装入CNG。

在这个实施例的每种上述构造中，供专门溶剂用的暂时装料容器128安装在车辆侧。另一方面，图56示出另一个修改例，其中这个容器128安装在燃料供应侧。在图56中，安装在燃料供应侧的供专门溶剂用的暂时装料容器128再用烃溶剂装满，上述烃溶剂最后供应到贮存容器10中。将这些烃溶剂与通过单向阀49供应的CNG一起，送到贮存容器10中。

由于通常是将小量烃溶剂与贮存容器10中的甲烷燃料一起输送到发动机中，所以用于给贮存容器10再装料的烃溶剂一次装料量也小。因此，小容积的供专门溶剂用的暂时装料容器128就足够了。因而，即使供专门溶剂用的暂时装料容器128安装在燃料供应侧，也减少了与成本有关的障碍。这种修改是优选的，因为在车辆侧不必建造复杂的系统。实施例21

图57示出按照本发明所述气体液化和贮存系统优选实施例21的构造示意图。在图57中，贮存容器10贮存用作烃溶剂的丁烷或汽油，天然气作为气体(其主要成分是甲烷)溶解并贮存于上述烃溶剂中。当用汽油作为烃溶剂时，在注入天然气在室温下吹气期间，当容器10中的压力升高到约17MPa时，在贮存容器10中产生超临界状态。当用丁烷作为烃溶剂，在注入天然气期间达到约15MPa的压力时，在贮存容器10中产生超临界状态。在贮存容器10中这样得到的超临界状态产生如上所述的结果，也就是说，可以贮存高浓度甲烷，并且当从贮存容器中排放物料时，保持贮存物料中各组分恒定的比率。另外，在理论上，当烃类在贮存容器10中以超临界状态存在时，没有液相可以存在。

然而，汽油包括各种各样的物质作为组分，其中某些物质，如芳族添加剂，抗爆剂等，即使在贮存容器10中达到超临界状态时，也作为液体层留在贮存容器10中。在这些条件下，当贮存的物料持续从容器10中排放并用作燃料时，上述液体层在容器10中逐渐增大。当贮存容器10中超临界状态最终改变并且压力降低使气相12和液相16分离时，如图57所示，造成液相部分16的汽油中各组分比例与开始的比例不同，产生从液相部分16中排放燃料的问题，包括各组分的比率与开始的汽油中那些组分的比率不同，这个问题可能妨碍发动机运行。

图58示出当在超临界状态下从贮存容器排放贮存的物料时及在气相和液相共存的状态时，烃溶剂各组分比例的变化情况。对共存的气相和液相状态，贮存的物料从气相部分排放。正如从图58所看到的，当在超临界状态下排放时，贮存的物料中烃溶剂的比例约为20％，而当在共存的气相和液相状态下从气相部分排放时，比率降至约8％。这表明贮存的物料中各组分的比例在很大程度上波动，这取决于在贮存容器10中是否存在超临界状态或共存的气相和液相状态。

图57所示的这个实施例构造这样设计，以使气态物料经由设置在贮存容器10顶部的气相出口14排放，而在排放物料中所包括的液体烃溶剂的量通过气液分离器130分离和回收。用气液分离器130回收的烃溶剂，经过安装有单向阀的反馈通道返回贮存容器10。这样，可以抑制贮存容器10中烃溶剂量的减少。即使当贮存容器10中的超临界状态变到共存的气相和液相其中之一时，如图47所示，及当从贮存容器10的液相部分16排放贮存的物料时，汽油都可以接近其各组分开始的比例排放。

即使在贮存容器10中共存的气相和液相状态期间，气相部分的内容物都从气相出口14中排放，并且一些烃溶剂夹附物在用气液分离器130分离之后返回贮存容器10。这可以进一步抑制贮存容器中烃溶剂的减少。

用气液分离器130从烃溶剂中分离出来的气体富含CNG(天然气)并可以用作燃料。这种富含CNG的气体具有一稳定的组成和各组分的比例，它们接近于溶解并贮存在贮存容器10中的组成和各组分比例。图59示出在气液分离130出口处的烃溶剂组分比率，该比率在贮存容器10中的超临界状态及共存的气相和液相状态期间改变。正如从图59可以看到的，在从贮存容器10排放的贮存物料中，烃溶剂组分的比率对任何一种状态一般都是恒定的。因此，剩余贮存物料的，或者换句话说，天然气的比率在排放时一般是恒定的。如上所述工作的气液分离器130是包括在本发明中的组成调节装置的其中一个例子。

图60示出图57所示气一液分离器130的其中一个例子，在图60中，冷却器132冷却从贮存容器10进入气液分离器130的贮存物料，以便通过液化烃溶剂可以更有效地完成溶剂的回收。上述烃溶剂具有较低的沸点。可以优选地采用汽车空调器的制冷剂作为冷却器130的制冷剂。

图61示出图57所示气液分离器130的另一个例子。在图61中，从贮存容器10中排放的贮存物料在进入气液分离器130之前，用调节器134减压。由于在超临界状态下贮存于贮存容器10的物料因减压而分离成蒸汽和液体，所以可以促进气液分离器130的操作。因此，可以更有效地回收烃溶剂。

此外，图62示出图57所示气液分离器130的另一个例子。在图62中，调节器134安装在气液分离器130的内部。当从气液分离器130排放的贮存物料在进入调节器134之后通过绝热膨胀减压时，调节器134的温度也降低。因此，安装在气液分离器130内部的调节器134可以冷却进入气液分离器130的贮存物料，以便能用甚至更高的效率完成烃溶剂的回收。实施例22

图63示出用于从供按照本发明所述的甲烷基气体用的气体液化和贮存系统中的贮存容器排放贮存物料的构造。在图63中，贮存容器10安装一个甲烷入口20和一个溶剂入口22，通过上述甲烷入口20，其主要成分是甲烷的气体进入容器，而通过溶剂入口22，用于溶解那种气体的烃溶剂进入容器。贮存容器10还安装一个溶液出口136，用于排放那种气体溶于其中的烃溶剂溶液。可以用例如丁烷、戊烷、己烷、及汽油作为烃溶剂。

如果上述溶液138简单地通过溶液出口136从贮存容器10中排放，则在容器10中形成用于气相部分的空间，并且具有很大挥发性的甲烷蒸发并占据气相部分。结果，通过溶液出口136排放的溶液138中各组分的比例逐渐改变并且甲烷的含量减少。如果甲烷溶于其中的烃溶剂溶液138在通过溶剂出口136排放时，其中各组分的比例改变，则溶液38当用作燃料时，其可燃性也改变。因此，在用此溶液作燃料的内燃机中，有不稳定燃烧的危险。

在这个实施例中，贮存容器10设置一个活塞140，以便能够排放容器10中的溶液138而同时保持容器的内压恒定。活塞140压出贮存容器10中的溶液138，而同时保持容器中恒定的内压，因而防止在容器10中形成气相部分。所以，贮存容器中各组分的比例可以保持恒定，并且可以从溶液出口136排放各组分具有恒定比例的溶液138。在这个实施例中，未示出的测压仪检测贮存容器10中的压力，并控制活塞140使压力保持恒定。

在这个实施例中如上所述进行工作的活塞140是包括在本发明中的组成调节装置的其中一个例子。实施例23

图64示出从按照本发明所述气体液化和贮存系统中的贮存容器排放贮存物料的另一种构造。在图64中，贮存容器10安装一个甲烷入口20和一个溶剂入口22，甲烷通过上述甲烷入口20进入容器，而溶剂入口22用于加入烃溶剂，如丁烷，戊烷，己烷，或汽油，该烃溶剂用于溶解其主要成分是甲烷的气体。在这个实施例中，将其主要成分是甲烷的气体从贮存容器的气相部分排放并用作燃料，并且容器10还安装一个气体出口142用于这一目的。

图65示出如果贮存容器10贮存丁烷溶液138，82％摩尔百分数的甲烷溶于丁烷用作贮存物料，并且气体从其气相部分中排放，留在贮存容器10中的溶液138的比例与从气相部分排放的气体中甲烷的摩尔浓度之间的关系。正如图65所表明的，在留在贮存容器10中的溶液138比例少于60％之前，从气相部分中排放的气体中甲烷的摩尔浓度是恒定的。因此，在这个实施例中，在上述比率变成少于60％之前，通过气体出口142排放甲烷气体作为燃料，同时监测留在贮存容器10中的溶液138。

照这样，可以从贮存容器10中排放各组分具有恒定比例的气体，该气体其主要成分是甲烷。照这样，可以防止内燃机使用该气体时的不稳定燃烧。由于在这个实施例中主要是用甲烷作为燃料，所以可以减少烃溶剂(这是一种有限的天然资源)的消耗，并可以再利用该溶剂。

然而，当溶液138中的甲烷蒸发时，一部分烃溶剂随它一起蒸发。为了计及溶剂的减少，在用甲烷供应贮存容器10之前，必须再加一些烃溶剂到贮存容器10中。实施例24

图66示出用于从供按照本发明所述甲烷基气体用的气体液化和贮存系统中的贮存容器排放贮存物料的另一种构造。在图66中，一个去甲烷室144连接到贮存容器10上，该去甲烷室144接收从贮存容器室10的液相部分排放的溶液138，并从该溶液中除去其主要成分是甲烷的气体。

去甲烷室144中低的内压能使从贮存容器10中排放的溶液138脱气，也就是说，可以从溶液中除去其主要成分是甲烷的气体。由于甲烷蒸发热的结果，所以去甲烷室144中溶液138的温度下降，这样就抑制了与溶液的蒸发并流的烃蒸发进入其主要成分是甲烷的气体中。因此，留在去甲烷室144内的溶液中烃溶剂的量，可以保持大致等于从贮存容器10中排出的量。因此，由于当从去甲烷室144内的溶液中除去其主要成分是甲烷的气体时，溶液138的温度充分地下降，所以去甲烷室144的容量必须比贮存容器10的容量小很多。这个容量应调到足够小，以便即使在从贮存容器10中排放的溶液138量等于去甲烷室的容量时，贮存容器10的内压也不会发生显著改变。

通过在去甲烷室144中使溶液脱气，将所产生的其主要成分是甲烷的气体送到内燃机中作为燃料，并将剩余的烃溶剂暂时储备在供溶剂用的槽146中。通过重复上述过程，可以用贮存在贮存容器10中的其主要成分是甲烷的气体作为燃料，上述过程包括：从贮存容器10排放溶液138；在去甲烷室144中除去其主要成分是甲烷的气体；和将剩余的溶剂储备在供溶剂用的槽146中。因此可以增加烃溶剂再利用的比率，上述烃溶剂作为天然资源的估计数量是很少的。例如，对溶于丁烷中的甲烷来说，这个实施例证明，与不用去甲烷室144的情况相比，剩余的丁烷量可以增加约30％。

按照这个实施例，如上所述，从贮存容器10排放的贮存物料中，各组分的比率可以保持恒定。如上所述进行工作的去甲烷室144和溶剂用槽146是包括在本发明中的组成调节装置的其中一个例子。

当贮存容器中的液体用光了时，采用下列步骤：完全排出贮存容器10中的气体并用作燃料；将储备在溶剂用槽146中的烃溶剂通过溶剂入口22回送到贮存容器10；和让甲烷通过甲烷入口20这样进入贮存容器，以便它将溶于烃的溶剂用于贮存。实施例25

对于上述实施例23和24，无论是从贮存容器10中的气相部分排放其主要成分是气体的方法，还是在去甲烷室144中使气体与烃溶剂分离的方法都适用。然而，即使采用这些方法，不可避免的是，有一部分烃溶剂蒸发并与其主要成分是甲烷的气体混合。结果，随着其主要成分是甲烷的气体被使用，贮存在贮存容器10中的烃溶剂逐渐减少。因此，贮存容器10必须再装入附加的烃溶剂。为此，必须将用作溶剂的烃液化，它要求将用于烃溶剂的槽冷却，但这个过程是不容易的。此外，若与其主要成分是甲烷的气体如CNG一起制备烃溶剂，则增加燃料供应地点的负担。

在这个实施例中，将等于预期减少的烃溶剂量事先加到其主要成分是甲烷的气体中，以便贮存容器将同时用气体和烃溶剂供应。结果，不必用与甲烷源分开的烃溶剂源中的烃溶剂供应贮存容器10。照这样，可以消除上述缺点。

当例如在140atm下将甲烷溶于丁烷时，可以再利用的丁烷量估计约为起初将丁烷注入槽中量的70％。为了补偿这种减少，应当加5％丁烷到甲烷中，用这种方法使槽再装料，它能使槽重新得到损失的丁烷。实施例26

当贮存容器10装入其主要成分是甲烷的气体，如天然气(CNG)时，由于气体在贮存容器中被压缩而产生压缩热。当贮存容器10的体积例如是50升时，所产生的压缩热使贮存容器10内部的温度升高到约比室温高60℃。

图67(a)和(b)示出当用滤毒罐式(Canister-type)容器作为贮存容器10时，内部装入CNG的状态。在图67(a)中，当贮存容器10通过甲烷入口装入CNG时，在甲烷入口20对面端附近的贮存容器10中发热。当贮存容器10中发热时，由于气体热膨胀而使贮存在容器10中的CNG量减少。

另一方面，在贮存容器10的甲烷入口附近，由于注入的CNG的绝热膨胀而使温度降低。因此，如图67(a)和(b)所示，用作贮存容器10的气缸(cylinder)安装两个甲烷入口20，它们相互分开设置。例如，一个入口设置在顶端上，而另一个入口设置在底端上。当这个气缸装入CNG时，首先是通过位于贮存容器10顶部处的一个甲烷入口20注入CNG，如图67(a)所示，然后通过位于相对端上容器10底部处的另一个甲烷入口22完成装入CNG。在这种两阶段装料方式中，起初受热的容器端由于在第二装料阶段中注入的CNG绝热膨胀而冷却。此外，对因第二次注入CNG而发热的端部，由于通过第一次注入CNG期间的绝热膨胀而冷却，所以温度升高不太大。

对于设置有如上所述两个甲烷入口的贮存容器10，整个单元的温度升高受到抑制，并因此可以增加待贮存的甲烷浓度。另外，可以抑制贮存容器10中不均匀的温度分布。由于在贮存容器10中可以达到稳定的贮存物料浓度，所以有助于从贮存容器10排放的贮存物料中各组分的比例稳定。因此，很容易保持从贮存容器10排放的物料中各组分恒定的比率。实施例27

图68示出用于供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统的贮存容器其中一个例子，上述气体其主要成分是甲烷。在图68中，在贮存容器10的内壁上安装一个导热装置148，该导热装置148覆盖贮存容器10的内表面并连接到甲烷入口20上。适用于导热装置148的材料例子包括铜箔和铝。

利用这种衬有导热装置148的贮存容器10，改善了当通过甲烷入口20注入CNG时所产生的内部热的部分和冷的部分之间的导热性；并且可以在贮存容器内部得到更均匀的温度分布。贮存容器10内部的不均匀温度可以消除，并且可以贮存具有稳定组分比例的更浓物料。

图69示出用于这个实施例的贮存容器10的修改例。图69所示的贮存容器10也衬有导热装置148。对这个修改例，除了导热装置148之外，还将一个加热管道150连接到贮存容器10甲烷入口20的对面端上。贮存容器10中所发出的热通过加热管道150辐射到外部，并因此可以增强贮存容器10的冷却性能。实施例28

图70示出用于供按照本发明所述甲烷基气体用的气体液化和贮存系统的贮存容器另一个例子。在图70中，贮存容器安装两个甲烷入口20，它们位于容器相对的两端。在这个实施例中，贮存容器10同时通过两个甲烷装料口20装入其主要成分是甲烷的气体，如CNG。这种装料方式产生一种现象，即贮存容器10围绕每一端的内部段都受到发热作用而同时被冷却。因此，抑制了贮存容器10内部的温度升高，并可以使贮存物料的浓度稳定。实施例29

图71示出用于供按照本发明所述气体用的气体液化和贮存系统的贮存容器另一个例子，上述气体其主要成分是甲烷。在图71中，贮存容器安装一个甲烷入口20和一个通道延伸件152，该延伸件152从甲烷入口20延伸，同时进入贮存容器10的内部空间。通道延伸件152具有多个排气孔，用于将通过甲烷入口20注入的CNG排到贮存容器10的内部空间。当CNG通过这些孔喷出时，这些排气孔154的较小直径产生CNG的绝热膨胀。通过CNG的这种绝热膨胀，可以使贮存容器中的贮存物料冷却。

为了减少由排气孔154排放的CNG绝热膨胀所产生的低温传到贮存容器10的内壁上，优选的是在贮存容器的内壁10和最接近内壁的一个排气孔之间有足够的间隙(如图71中用间隙X所表明的)。因此，上述低温直接冷却贮存容器10中的贮存物料，同时提供有效的冷却。

另外，通过增加上述排气孔154的数量，提供了更多的冷却点，并可以有效地抑制贮存容器10中全部贮存物料的发热。

图72示出图71所示贮存容器的一个修改例。在图72中，通道延伸件152延伸到与甲烷入口20相对的另一端，并固定在贮存容器10的壁上。这种结构即使在贮存容器10振动时，也能防止损坏通道延伸件152，如破裂。

图73示出图71所示贮存容器的另一个修改例。在图73所示的结构中，通道延伸件152几乎在其中央处分成两部分。一部分的直径做得比另一部分的直径小，这样能通过插件152进行连接；该构件较小直径部分的其中一端插入该构件较大直径部分的其中一端。即使受热影响贮存容器10的偏移不同于通道延伸件152的偏移，上述通道延伸件152的结构也可以防止额外的应力加到贮存容器10上。实施例30

图74示出用于按照本发明所述气体液化和贮存系统的贮存容器另一个例子。在图74所示的结构中，贮存容器10安装若干排气孔154，这些排气孔154连接到甲烷入口20上。排气孔154是斜着通向容器10内部空间的气体入口，以便气体以一个角度喷射，当CNG通过甲烷入口20注入贮存容器10时，在贮存容器10中产生一股通过排气孔154喷射的螺旋形CNG气流，如图74所示。这个气流搅动贮存容器10的内部空间，并使内部温度分布均匀。因此，可以达到更精确的调节贮存容器内贮存物料中各组分的比率。实施例31

图75示出用于供按照本发明所述甲烷基气体用的气体液化和贮存系统的贮存容器另一个例子。在图75中，将一种挥发性的烃溶剂注入贮存容器10中并形成液相部分16。甲烷入口20设置在贮存容器10远离上述贮存溶剂的液相部分16的那一端处。当通过上述配置中的甲烷入口20注入CNG时，CNG的压缩作用在贮存溶剂的液相部分16中产生热，并且这个热使液相部分16中的溶剂蒸发。这种蒸发作用的潜热可以抑制贮存容器10中的温度升高和不均匀温度分布。因此，可以使贮存物料的浓度稳定，并且可以达到更精确的调节它的各组分比率。

适合作为上述烃溶剂的是：醚类，如二甲醚；烷基烃类，如丙烷、丁烷、戊烷、己烷、和庚烷；醇类，如甲醇、乙醇、和丙醇；或这些物质的混合物，例如，诸如液化石油气(LPG)、汽油、和轻油等。

图76示出图75所示贮存容器10的修改例。在图76中，贮存容器安装在它的使用侧上。这样，液相部分16较大的液面面积，使烃溶剂更容易蒸发，并可以产生更大的冷却作用。

图77示出图75所示贮存容器10的另一个修改例。在图77中，贮存容器10斜着放置。这种安装方式当通过甲烷入口20注入CNG时，使更多的烃溶剂能收集在受发热影响的区域。因此，利用蒸发潜热可以产生更大的冷却效果。实施例32

图78示出用于供按照本发明所述甲烷基气体用的气体液化和贮存系统的贮存容器另一个例子。在图78中，一个多孔体158装配到贮存容器10上。如上面对图75所述，烃溶剂被多孔体158吸收。当在溶剂被多孔体158吸收的情况下通过甲烷入口20注入甲烷时，被多孔体158吸收的液体较大表面积有助于蒸发作用。因此，贮存容器10的内部空间可以有效地被冷却，进一步抑制了贮存容器10中的不均匀温度分布，因而有助于更有效和更精确的调节贮存物料中各组分的比例。

图79示出图78所示贮存容器10的一个修改例。在图79所示的结构中，用一种金属纤维体作为多孔体。金属纤维体可以增加吸附于其上的烃溶剂表面积，并且除此之外，它的高导热性可以产生甚至更大的冷却效果。

可以用作金属纤维体的材料包括铜纤维、铝纤维、等等。

图80示出图78所示贮存容器10的另一个修改例。在图80所示的结构中，多孔体158安装一个通气孔160。这种结构可以增加CNG与吸附于多孔体158上的烃溶剂之间的接触面积，尤其是当贮存容器10的内部CNG压力上升特别高时更是如此。因此，烃溶剂容易蒸发，并且在贮存容器10中可以产生更大的冷却效果。

另外，图81示出图78所示贮存容器10的另一个修改例。在图81所示的结构中，多孔体158包括一个金属纤维体162和一个树脂多孔体164。作为树脂多孔体164，例如，可以用一种海绵。通过这样将一层金属纤维体162和一层树脂多孔体164组装成多孔体，可以利用金属纤维体162进行传热，而同时利用树脂多孔体164进行所吸附烃溶剂的蒸发。此外，多孔体158可以造得更轻。

此外，图82示出图78所示贮存容器10的另一个修改例。在图82所示的结构中，装配在贮存容器10内的多孔体158用形状记忆合金166制成。这种形状记忆合金166的内径(1)将小于甲烷入口20的内径，并因此而容易将形状记忆合金166插入贮存容器10中。在插入贮存容器10之后，形状记忆合金166在贮存容器10中受热膨胀，并通过施加推力到贮存容器10的内表面上而固定。通过制造这种材料的多孔体，可以简化贮存容器10的生产过程，因为多孔体158可以在贮存容器造好之后插入。实施例33

图83示出用于供按照本发明所述甲烷基气体用的气体液化和贮存系统的贮存容器另一个例子。在图83所示的结构中，在贮存容器10装入烃溶剂之后，按照上述实施例26—32进行CNG注射，直至贮存容器10的内部压力达到约16—18MPa时为止。然后，通过贮存容器10液相部分16这端上的甲烷入口20注入CNG，因为在贮存容器10的内部压力达到16MPa或更高之后，产生很少的热量。照这样，通过经由设置在容器10底部处的甲烷入口20，用CNG给贮存容器10进行第二级装料，CNG鼓泡吹入液相部分16中，同时注入容器10。结果，CNG可以用更高的浓度贮存。实施例34

图84示出用于供按照本发明所述甲烷基气体用的气体液化和贮存系统的贮存容器另一个例子。在图84所示结构中，在贮存容器10装入CNG之前，将其主要成分是甲烷的气体和一部分留在贮存容器10中的烃溶剂通过阀168和减压室(减压通道)170排放到外面。通过减压室170中排放气体的绝热膨胀产生的冷却作用和液相部分16中的蒸发潜热二者使液相部分16冷却。因此，可以得到高浓度的CNG。这样将排放出的贮存物料供应到例如使用燃料的发动机上。

对于具有图84所示例子结构的容器，贮存物料主要是从贮存容器10的气相部分12排放。然而，烃溶剂可以主要是通过用插入烃溶剂的尖头给喷嘴172定位来排放，如图85所示。如果用燃料如汽油或轻油作为烃溶剂，这样就能供应液体燃料给发动机。

图86示出图84所示贮存容器10的一个修改例。在图86所示结构中，减压阀174安装在阀168和减压室170之间。这种结构可以增加从贮存容器10的气相部分12排放的气体的膨胀速率，并使减压室170能产生甚至更大的冷却效果。

图87示出图84所示贮存容器10的另一个修改例。在图87所示结构中，从容器中排放的气体在排放之前通过减压阀174和缠绕在贮存容器10上的冷却管176，而不通过贮存容器10。这种结构可以增强对贮存容器10中贮存物料的冷却效果，尤其是当贮存容器10是用具有高导热性的材料如钢制造的时更是如此。

此外，图88示出图84所示贮存容器10的另一个修改例。在图88所示结构中，减压室的外表面覆盖有热交换式材料178。在这种结构情况下，一旦减压室170的温度由于气体排放而变低，热交换式材料178就保持这种低温，并且这种冷却效果可以持续很长时间。这可以解决当发动机运转时在从容器10排放气体期间只在内部冷却贮存容器10，而随着排气停止在发动机停止运转期间冷却效应结束这样的问题。这种结构可以保持贮存容器10中贮存物料的低温，即使是在发动机关闭之后过一会儿，而不是立即给容器装入CNG，也能贮存高浓度的CNG。实施例35

图89示出用于供按照本发明所述甲烷基气体用的气体液化和贮存系统的贮存容器另一个例子。在图89中，贮存容器10如有必要，可以与装入CNG并行再装一些烃溶剂，以便补偿损失的烃溶剂。在这种情况下，烃溶剂在供应到贮存容器10之前用溶剂冷却器180冷却。这可以降低贮存容器10中贮存物料的温度，并能贮存高浓度的CNG。

例如，上述溶剂冷却器180可以安装在车辆中，并可以用车辆的空调中制冷剂来达到冷却。如果在车辆中组装配这种装置(setup)，则燃料供应侧不需要新的冷却设施，并且能很容易装入高浓度CNG。

此外，上述装置可以和另一种冷却方法，例如，和图84所示的方法相结合，在上述装置中，溶剂冷却器180冷却用于补充的烃溶剂，而在上述另一种冷却方法中，冷却是通过排放贮存容器10中的贮存物料来完成。这可以在贮存容器10中产生甚至更大的冷却效果。

在工业上的可应用性

按照本发明，如上所述，组成调节装置可以保持从贮存容器排放的贮存物料中各组分恒定的比率，并且使它在内燃机中的燃烧稳定。

由于其主要成分是甲烷的气体溶于某种类型的烃溶剂并贮存，所以可以贮存高浓度的甲烷。

另外，当其主要成分是甲烷的气体和烃溶剂处于超临界状态并贮存在贮存容器中时，甲烷可以用甚至更高的浓度贮存。

当贮存容器再装料时，检验贮存容器内容物中各组分元素的比率，并调节待供应到贮存容器的物料中各组分的比率。因此，在贮存容器装料之后，可以优化贮存容器内容物中各组分的比例。因此，可以贮存高浓度的甲烷；并且贮存的物料可以从贮存容器中排放，及用一恒定的组分比例供应到一个系统中供使用。

当从贮存容器的液相部分供应贮存物料时，无论何时从贮存容器供应到使用它的系统，都可以减少烃溶剂的量。通过只测定贮存容器中的液量，贮存容器可以用合适量的烃溶剂补充。

当烃溶剂从安装在汽车车身上的烃溶剂专用贮存容器供应到贮存容器中时，可以减少烃溶剂从燃料供应侧补充到汽车车身上的频率。

当液相部分中的烃溶剂与从贮存容器排放的气态部分贮存物料分离并返回贮存容器时，可以进一步减少贮存容器中烃溶剂的消耗量。

当贮存材料以恒定的速率从贮存容器的气相部分和液相部分二者中排放，并从贮存容器供应到使用它的系统时，贮存容器内的贮存物料中各组分的比例，及供应到系统上的物料中各组分的比例二者都可以保持恒定。

当贮存容器装入其主要成分是甲烷的气体在内部冷却时，使贮存容器中贮存物料的浓度稳定，并且可以达到更精确的调节贮存物料中各组分的比率。结果，可以很容易使从贮存容器中排放的贮存物料中的各组分比例保持恒定。

此外，贮存容器的内部空间，可以通过从贮存容器中排放贮存物料时产生的绝热膨胀和蒸发潜热充分冷却。

当用气油或轻油作为贮存容器装入的烃溶剂时，溶剂本身可以用作在紧急情况下的燃料。

Claims (50)

1.一种用于甲烷基气体的气体液化和贮存系统，该系统用于将上述气体溶于溶剂供在贮存容器中贮存，并从贮存容器中排放贮存的物料供使用，上述系统安装一个组成调节装置，用于保持上述排放的贮存物料中各组分的特定比例。

2.按照权利要求1所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述组成调节装置保持上述贮存容器的内容物中各组分元素的恒定比例。

3.按照权利要求1或2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述烃溶剂是一种在室温下是液体的烃。

4.按照权利要求1或2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述烃溶剂是一种在室温下不容易液化的烃和一种在室温下通常是液体的烃二者的混合物溶剂。

5.按照权利要求1或2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述烃溶剂是己烷。

6.按照权利要求1或2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述烃溶剂是汽油或轻油。

7.按照权利要求1或2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述烃溶剂是二甲醚。

8.按照权利要求1或2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：在至少上述贮存物料开始的排放周期期间，在上述贮存容器中存在超临界状态。

9.按照权利要求8所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述贮存容器的内容物中各组分元素的比例是这样的，即碳原子数不少于3的烃含量在7mol％和45mol％之间，而碳原子数不大于2的烃含量在93mol％和55mol％之间。

10.按照权利要求8所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述贮存容器的内容物中各组分元素的比例是这样的，即碳原子数不少于3的烃含量在7mol％和65mol％之间，而碳原子数不多于2的烃含量在93mol％和35mol％之间。

11.按照权利要求8、9和10其中之一所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述具有碳原子数不少于3的烃主要成分是丁烷。

12.按照权利要求8、9和10其中之一所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述具有碳原子数不少于3的烃主要成分是丙烷。

13.按照权利要求8、9、10、11和12其中之一所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述贮存容器这样调节温度，以使容器内部将保持超临界状态。

14.按照权利要求1或2所述的气体液化和贮存系统，还包括：

一个用于测定贮存容器内状态的装置，以便确定上述贮存容器烃中各组分的比例和所含烃的量；和

一个供应比例控制装置，它用于根据上述测定结果，计算待供应到上述贮存容器的上述气体和烃的比例，并用于执行上述供应。

15.按照权利要求14所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述供应比例控制装置根据上述气体的供应量计算供应比例。

16.按照权利要求14或15所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述用于测定贮存容器中状态的装置，将测定贮存容器中的压力、温度和溶剂溶液的量，并从这些参数得到烃各组分的比例和烃量。

17.按照权利要求14或15所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：从上述贮存容器排放的烃在内燃机中氧化，而上述用于测定贮存容器中状态的装置根据设置在上述内燃机中的空气-燃料比测定装置的输出，确定烃各组分的比例。

18.按照权利要求1或2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：气相出口设置在上述贮存容器的顶部处，安装一个液量检测器来检测上述贮存容器中液体烃溶剂的量，只有贮存在上述贮存容器中的物料气相部分通过上述气相出口排放，和根据上述液量检测器进行的测定结果，来计算用于再装料而供应的烃溶剂的量。

19.按照权利要求14、15、16、17和18其中之一所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：安装一个回收容器来接收上述贮存容器中回收的剩余烃，并且回收的烃和上述气体是在供应了烃溶剂之后才供应。

20.按照权利要求14、15、16、17、18和19其中之一所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：将一暂时装料的容器连接到上述贮存容器上，在供应上述气体之前将烃溶剂供应给上述暂时装料的容器，及将上述烃溶剂和气体一起供应给上述贮存容器。

21.按照权利要求14、15、16、17、18和19其中之一所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：

安装一个供专用溶剂使用的暂时装料容器，以使它定位比上述贮存容器的液面高，该暂时装料容器通过管道与上述贮存容器并联连接，该管道装备一用于控制通道的装置；

当上述通道关闭时，上述供专用溶剂使用的暂时装料装置装入烃溶剂；和

当上述通道打开时，烃溶剂进入上述贮存容器。

22.按照权利要求14、15、16、17、18、19、20和21其中之一所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述贮存容器安装在汽车车身上，而用于只贮存烃溶剂的烃溶剂专用贮存容器连接到上述贮存容器上。

23.按照权利要求1所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：将以气态形式贮存的物料从上述贮存容器的气相部分排放，而液相中的溶剂与排放的气体分离并返回上述贮存容器。

24.按照权利要求1所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：将以液体形式贮存的物料从上述贮存容器的液相部分以足够小的量排放，以便上述贮存容器的内部压力不发生显著改变，并且上述排放的液体在从上述液体中蒸发气体之后返回到上述贮存容器。

25.按照权利要求1或2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：气相烃从上述贮存容器的顶部排放，而液相烃以恒定的比例从上述贮存容器的底部排放。

26.按照权利要求25所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述贮存容器安装一个液量检测器。

27.按照权利要求25所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：从上述贮存容器排放的物料在内燃机中氧化，而同时排放物料中各组分的比例由于上述贮存容器内容物中各组分元素保持始终一致份额的结果而仍然恒定，正如根据设置到上述内燃机上的空气-燃料比测定装置的输出所确定的。

28.按照权利要求25所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：将上述排放的气相烃和液相烃这样加热，以便不同相排放的烃混合在一起。

29.按照权利要求25所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：将上述排放的液相烃蒸发，然后与上述排放的气相烃混合在一起。

30.按照权利要求2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：当用上述气体供应时，将上述贮存容器冷却。

31.按照权利要求2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述贮存容器安装多个装料口，它们相互间隔开定位，起初使用上述装料口的其中之一，而当持续装入上述气体时，装料转到另一个装料口。

32.按照权利要求2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述贮存容器安装一个导热装置，该导热装置覆盖上述贮存容器的内表面，并连接到设置在上述贮存容器上的供上述气体用的装料口上。

33.按照权利要求2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述贮存容器安装多个装料口，它们彼此间隔开定位，并且上述装料口同时使用。

34.按照权利要求2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：安装一个通道延伸件，它从设置在上述贮存容器上的装料口延伸，和进入上述贮存容器的内部空间，并且上述通道延伸件具有多个放气孔，这些放气孔在与上述贮存容器的内壁充分分开的那些点处，沿着其纵向方向配置。

35.按照权利要求2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：各放气孔倾斜作为一设置在上述贮存容器上的装料口内部出口。

36.按照权利要求2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：一个装料口位于距贮存上述贮存容器中气体的区域的远端处。

37.按照权利要求2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：在上述贮存容器中安装一多孔体。

38.按照权利要求31、32、33、34、35、36和37其中之一所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：这样进行装料，以便当装入气体时，开始使用设置在上述贮存容器底部的装料口。

39.按照权利要求2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：在上述贮存容器装入上述气体之前，将一部分烃溶剂蒸发并排放到上述贮存容器外部。

40.按照权利要求2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：贮存的物料通过设置在上述贮存容器内部或表面上的减压通道排放到上述贮存容器的外部。

41.按照权利要求40所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述减压通道覆盖热交换式材料。

42.按照权利要求2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述系统在装入上述气体之前，装入一种冷的烃溶剂。

43.按照权利要求2所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：上述贮存容器安装一个搅拌装置。

44.按照权利要求6所述的气体液化和贮存系统，其特征在于：烃溶剂可以从上述贮存容器排放供直接使用。

45.用于甲烷基气体的气体液化和贮存装置，包括：

一个组成信息测定装置，它用于测定贮存在贮存容器内物料中各组分的比例，上述气体溶于烃溶剂并贮存在上述贮存容器中；和

一个传送装置，它用于将上述测定结果传送到供应侧，上述气体和烃溶剂从该供应侧供应到上述贮存容器。

46.用于甲烷基气体的气体液化和贮存装置，包括：

一个回收容器，它用于回收贮存容器中剩余的烃，上述气体溶于溶剂并贮存在上述贮存容器中；

一个测定装置，它用于测定上述回收容器内的烃中各组分的比例；和

一个供应比控制装置，它用于根据上述测定结果，控制上述气体和烃溶剂供应到上述贮存容器中的比例。

47.用于甲烷基气体的气体液化和贮存装置，其特征在于：在上述气体溶于烃溶剂并贮存于其中的贮存容器前面一个阶段，通过一个装置安装一供专用溶剂使用的暂时装料容器，上述装置用于控制上述贮存容器和供专用溶剂使用的暂时装料容器之间的通道。

48.用于甲烷基气体的气体液化和贮存装置，其特征在于：上述气体供应源和上述烃溶剂供应源通过各自的控制装置连接到一暂时贮存槽上，该暂时贮存槽又连接到贮存容器上，上述气体溶于烃溶剂并贮存在该贮存容器中。

49.用于甲烷基气体的气体液化和贮存装置，包括：

一个贮存容器，上述气体溶于烃溶剂并贮存在该贮存容器中；和

一个烃溶剂专用贮存容器，它用于只贮存上述烃溶剂，该烃溶剂专用贮存容器通过一控制装置连接到上述贮存容器上。

50.用于甲烷基气体的气体液化和贮存装置，包括：

一个气相出口，它用于排放气态贮存物料，该气相出口设置在贮存容器的顶部处，上述气体溶于烃溶剂并贮存在该贮存容器中；

一个气液分离器，它用于将液体与上述气态贮存物料分离；和

一个反馈通道，它用于使被上述气液分离器分开的液体返回上述贮存容器。

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