EP4558766B1 - Anlage und verfahren zur verflüssigung von wasserstoff - Google Patents

Anlage und verfahren zur verflüssigung von wasserstoff

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EP4558766B1
EP4558766B1 EP23733349.7A EP23733349A EP4558766B1 EP 4558766 B1 EP4558766 B1 EP 4558766B1 EP 23733349 A EP23733349 A EP 23733349A EP 4558766 B1 EP4558766 B1 EP 4558766B1
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Claims (11)

  1. Wasserstoffverflüssigungsanlage, umfassend einen Wasserstoffkreislauf (2) mit einem vorgeschalteten Ende (21), das dazu bestimmt ist, mit einer Quelle (23) für gasförmigen Wasserstoff verbunden zu werden, und einem nachgeschalteten Ende (22), das mit mindestens einem kryogenen Speicher (8) für verflüssigten Wasserstoff der Anlage verbunden ist, wobei der kryogene Speicher (8) mit einer Entnahmeleitung (11) versehen ist, die so konfiguriert ist, dass sie die Zufuhr von verflüssigtem Wasserstoff zu mindestens einem zu füllenden Behälter (19), insbesondere einem mobilen Behälter, ermöglicht, wobei die Anlage (1) eine Coldbox (18) umfasst, die eine Anordnung von Wärmetauscher(n) (3, 4, 5, 6) in Wärmeaustausch mit dem Wasserstoffkreislauf (2) beherbergt, wobei die Anlage (1) eine Kühlvorrichtung in Wärmeaustausch mit mindestens einem Teil der Anordnung von Wärmetauscher(n) (3, 4) umfasst, die zum Kühlen des Wasserstoffkreislaufs (2) konfiguriert ist, wobei die besagte Kühlvorrichtung einen kryogenen Kühler (7) mit einem Kältekreislauf eines Kreislaufgases in einem Arbeitskreislauf umfasst, wobei das Kreislaufgas mindestens eines von Wasserstoff oder Helium umfasst, wobei der Arbeitskreislauf des Kühlers (7) ein Verdichtungsorgan (9) für das Kreislaufgas, ein Kühlorgan (3, 4) für das Kreislaufgas, ein Entspannungsorgan (10) für das Kreislaufgas und ein Wiedererwärmungsorgan (6, 5, 4, 3) für das Kreislaufgas umfasst, wobei die Anlage (1) eine Rückgewinnungsleitung (12) für Verdampfungsgas umfasst, die mit mindestens einem vorgeschalteten Ende, das mit dem Speicher (8) verbunden ist und/oder dazu bestimmt ist, mit einem zu füllenden Behälter (19) verbunden zu werden, und einem nachgeschalteten Ende versehen ist, das mit dem Wasserstoffkreislauf (2) im Inneren der Coldbox (18) verbunden ist, wobei das besagte nachgeschaltete Ende der Rückgewinnungsleitung (12) vor seiner Verbindung mit dem Wasserstoffkreislauf (2) einen Abschnitt im Wärmeaustausch mit mindestens einem Tauscher (5, 6) der Anordnung von Wärmetauscher(n) (3, 4, 5, 6) aufweist, wobei die Anordnung von Wärmetauscher(n) (3, 4, 5, 6) der Coldbox (18) eine Vielzahl von Wärmetauschern umfasst, die in Reihe zwischen dem vorgeschalteten Ende (21) und dem nachgeschalteten Ende (22) des Wasserstoffkreislaufs (2) angeordnet sind, wobei der Wasserstoffkreislauf (2) einen ersten Durchgang im letzten Wärmetauscher (6) in Reihe durchführt, wobei nach diesem ersten Durchgang der Wasserstoffkreislauf (2) ein Entspannungsorgan (30), wie beispielsweise ein Entspannungsventil, umfasst, wobei die Verbindung des nachgeschalteten Endes der Rückgewinnungsleitung (12) mit dem Wasserstoffkreislauf (2) nach dem ersten Durchgang des Wasserstoffkreislaufs (2) im letzten Wärmetauscher (6) in Reihe und nach dem Entspannungsorgan (30) angeordnet ist, wobei nach der Verbindung der Wasserstoffkreislauf (2), der das gekühlte und entspannte Verdampfungsgas empfangen hat, einen zweiten Durchgang im letzten Wärmetauscher (6) zur zusätzlichen Kühlung durchführt, und wobei nach diesem zweiten Durchgang im letzten Wärmetauscher (6) der Wasserstoffkreislauf (2) ein Entspannungsorgan (23) für den Wasserstoffstrom umfasst, und dadurch, dass das nachgeschaltete Ende der Rückgewinnungsleitung (12) ein Entspannungsorgan (20) für den Verdampfungsgasstrom umfasst, das zwischen dem Abschnitt im Wärmeaustausch mit dem mindestens einen Tauscher (5, 6) der Anordnung von Wärmetauscher(n) (3, 4, 5, 6) und der Verbindung mit dem Wasserstoffkreislauf (2) angeordnet ist.
  2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Durchgang des Wasserstoffkreislaufs (2) im letzten Wärmetauscher (6) in Reihe einen Abschnitt (29) zur Wasserstoffkatalyse umfasst, der so konfiguriert ist, dass er die Umwandlung von mindestens einem Teil des Ortho-Wasserstoffs in Para-Wasserstoff durchführt.
  3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Durchgang im letzten Wärmetauscher (6) keinen Abschnitt zur Katalyse von Ortho-Wasserstoff in Para-Wasserstoff umfasst.
  4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Entspannungsorgan (23) des Wasserstoffkreislaufs (2), das nach dem zweiten Durchgang im letzten Wärmetauscher (6) angeordnet ist, mindestens eines von einem Entspannungsventil oder einer Turbine umfasst.
  5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das nachgeschaltete Ende der Rückgewinnungsleitung (12) vor der Verbindung mit dem Wasserstoffkreislauf (2) einen Katalyseabschnitt (25) umfasst, der so konfiguriert ist, dass er die Umwandlung von mindestens einem Teil des Para-Wasserstoffs in Ortho-Wasserstoff durchführt.
  6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das nachgeschaltete Ende der Rückgewinnungsleitung (12) einen Umgehungsabschnitt (26) und eine Anordnung von Ventil(en) (27, 28) umfasst, die so konfiguriert sind, dass sie den Durchgang des Verdampfungsgasstroms in dem besagten Katalyseabschnitt (25) gewährleisten oder nicht.
  7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückgewinnungsleitung (12) ein Verdichtungsorgan (24) wie einen kryogenen Kompressor umfasst.
  8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückgewinnungsleitung (12) ein erstes vorgeschaltetes Ende, das mit dem Speicher (8) verbunden ist, und ein zweites vorgeschaltetes Ende, das dazu bestimmt ist, mit einem mobilen Behälter (19) verbunden zu werden, umfasst.
  9. Anlage nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite vorgeschaltete Ende der Rückgewinnungsleitung (12) mit dem nachgeschalteten Ende der Rückgewinnungsleitung (12) über jeweils zwei getrennte Leitungszweige verbunden sind und dass das Verdichtungsorgan (24) im Leitungszweig des zweiten vorgeschalteten Endes der Rückgewinnungsleitung (12) angeordnet ist.
  10. Verfahren zur Wasserstoffverflüssigung unter Verwendung einer Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend einen Schritt der Rückgewinnung von Verdampfungsgas über die Rückgewinnungsleitung (12), einen Schritt der Kühlung dieses zurückgewonnenen Verdampfungsgases in der Coldbox (18), einen Schritt der Entspannung dieses Verdampfungsgases in der Coldbox (18), einen Schritt des Mischens dieses entspannten Verdampfungsgases mit dem zu kühlenden Wasserstoffstrom.
  11. Verfahren zur Wasserstoffverflüssigung nach Anspruch 10, umfassend mindestens einen von: einem Schritt der Entspannung der Mischung aus Verdampfungsgas und dem zu kühlenden Wasserstoffstrom, einem Schritt der Entspannung der Mischung aus Verdampfungsgas und dem zu kühlenden Wasserstoffstrom.
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