JP7412625B1 - Method for handling cryogenic liquefied gas, cargo handling equipment for cryogenic liquefied gas, and temperature confirmation method in cargo handling equipment for cryogenic liquefied gas - Google Patents
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Abstract
【課題】液化水素の荷役において、荷役設備の冷却工程のために消費される液化水素の量を低減するとともに、設備への負荷を抑制し、効率よく安定的に冷却を実施可能である液化水素の荷役方法を提供すること。【解決手段】本開示に従う極低温液化ガスの荷役方法は、移送設備が有する配管を冷却する冷却工程を含む。前記冷却工程は、前記タンクから液体である極低温液化ガスを取り出し、前記配管に流通させる第1ステップと、前記第1ステップの後、前記タンクから液体である極低温液化ガスを取り出し、前記配管に流通させる第2ステップと、を含む。前記第1ステップにおいて流通される液体である極低温液化ガスは、前記配管のうち、メインラインから分岐し、前記メインラインよりも小径である枝管からガスとして排出される。前記第2ステップにおいて流通される極低温液化ガスは、前記枝管から排出されない。【選択図】図1[Problem] In cargo handling of liquefied hydrogen, the amount of liquefied hydrogen consumed for the cooling process of cargo handling equipment can be reduced, the load on the equipment can be suppressed, and liquefied hydrogen can be efficiently and stably cooled. to provide cargo handling methods. A cryogenic liquefied gas cargo handling method according to the present disclosure includes a cooling step of cooling piping included in transfer equipment. The cooling step includes a first step of taking out the cryogenic liquefied gas as a liquid from the tank and flowing it through the piping, and after the first step, taking out the cryogenic liquefied gas as a liquid from the tank and passing it through the piping. and a second step of distributing it to. The cryogenic liquefied gas that is the liquid that is distributed in the first step is discharged as a gas from a branch pipe that branches from the main line and has a smaller diameter than the main line. The cryogenic liquefied gas flowing in the second step is not discharged from the branch pipe. [Selection diagram] Figure 1
Description
本開示は、極低温液化ガスの荷役方法、極低温液化ガスの荷役設備および極低温液化ガスの荷役設備における温度確認方法に関する。 The present disclosure relates to a cryogenic liquefied gas cargo handling method, a cryogenic liquefied gas cargo handling equipment, and a temperature confirmation method in the cryogenic liquefied gas cargo handling equipment.
極低温液化ガスの一種である液化水素の荷役のための方法および設備が知られている。この種の技術が例えば特許文献1に記載されている。
Methods and equipment for the handling of liquefied hydrogen, which is a type of cryogenic liquefied gas, are known. This type of technology is described in
特許文献1には、液化水素のローディングまたはアンローディングに先立って、液化水素移送系統を予冷するための設備および方法が開示されている。特許文献1は、船陸間の移送設備における陸側設備であるローディングアームの末端部において、アーム末端の閉止フランジとアウトボードアームとの間に、2箇所の開閉弁を設けることを開示している。特許文献1の設備によれば、液化水素を流通させることによってローディングアームの予冷を実施する際、ローディングアームの末端部に充填された窒素ガスと液化水素とが、開閉弁を介して接することがない。このため、液化水素に冷却された窒素が開閉弁の内部で凍結し、開閉弁が固着することが防止される。
特許文献1に開示された設備においてローディングアームの予冷を実施する際には、ローディングアームの配管最末端の区画に窒素ガスが充填され、隣接する区画には水素ガスが充填され、水素ガスが充填された区画に隣接する区画に液化水素が充填される。ただし、特許文献1には、液化水素を配管内に導入し、充填を行う具体的な方法については開示されていない。
When precooling the loading arm in the equipment disclosed in
液化水素の移送に先立って移送設備の配管の予冷を行うとき、予冷開始時の配管の温度は常温付近であることが多い。このような配管に極低温流体である液化水素を流通させると、急激な温度変化に起因する熱収縮等によって配管に損傷が生じるおそれがある。一方で、荷役作業の効率向上やエネルギー低減の観点から、予冷に要する時間を短縮し、また、予冷のために使用する液化水素の量を低減することが望まれる。 When pre-cooling the piping of transfer equipment prior to transferring liquefied hydrogen, the temperature of the piping at the start of pre-cooling is often around room temperature. If liquefied hydrogen, which is a cryogenic fluid, flows through such piping, there is a risk that the piping will be damaged due to thermal contraction caused by rapid temperature changes. On the other hand, from the viewpoint of improving the efficiency of cargo handling operations and reducing energy consumption, it is desirable to shorten the time required for precooling and to reduce the amount of liquefied hydrogen used for precooling.
このような現状に鑑み、本開示の目的の一つは、極低温液化ガスの荷役において、荷役設備の冷却工程のために消費される極低温液化ガスの量を低減するとともに、設備への負荷を抑制し、効率よく安定的に冷却を実施可能である極低温液化ガスの荷役方法を提供することである。また、本開示の目的の一つは、極低温液化ガスの荷役において、荷役設備の冷却工程のために消費される極低温液化ガスの量を低減するとともに、設備への負荷を抑制し、効率よく安定的に冷却を実施可能である極低温液化ガスの荷役設備を提供することである。 In view of this current situation, one of the purposes of the present disclosure is to reduce the amount of cryogenic liquefied gas consumed for the cooling process of cargo handling equipment during cargo handling of cryogenic liquefied gas, and to reduce the load on the equipment. It is an object of the present invention to provide a cargo handling method for cryogenic liquefied gas, which can efficiently and stably cool the gas while suppressing it. In addition, one of the objectives of the present disclosure is to reduce the amount of cryogenic liquefied gas consumed for the cooling process of cargo handling equipment in cargo handling of cryogenic liquefied gas, and to suppress the load on the equipment and improve efficiency. It is an object of the present invention to provide cargo handling equipment for cryogenic liquefied gas that can perform cooling well and stably.
本開示に従う極低温液化ガスの荷役方法は、極低温液化ガスを収容するタンクから移送設備を介して極低温液化ガスを移送する極低温液化ガスの荷役方法において、前記移送設備が有する配管を冷却する冷却工程を含む。前記冷却工程は、前記タンクから液体である極低温液化ガスを取り出し、前記配管に流通させる第1ステップと、前記第1ステップの後、前記タンクから液体である極低温液化ガスを取り出し、前記配管に流通させる第2ステップと、を含む。前記第1ステップにおいて流通される液体である極低温液化ガスは、前記配管のうち、メインラインから分岐し、前記メインラインよりも小径である枝管からガスとして排出される。前記第2ステップにおいて流通される極低温液化ガスは、前記枝管から排出されない。 A cryogenic liquefied gas cargo handling method according to the present disclosure includes a cryogenic liquefied gas cargo handling method in which cryogenic liquefied gas is transferred from a tank containing cryogenic liquefied gas via a transfer facility, in which piping included in the transfer facility is cooled. This includes a cooling process. The cooling step includes a first step of taking out the cryogenic liquefied gas as a liquid from the tank and flowing it through the piping, and after the first step, taking out the cryogenic liquefied gas as a liquid from the tank and passing it through the piping. and a second step of distributing it to. The cryogenic liquefied gas that is the liquid that is distributed in the first step is discharged as a gas from a branch pipe that branches from the main line and has a smaller diameter than the main line. The cryogenic liquefied gas flowing in the second step is not discharged from the branch pipe.
本開示に従う極低温液化ガスの荷役設備は、極低温液化ガスを収容するタンクと、前記タンクに接続する第1端を有する第1配管と、前記第1配管よりも鉛直方向における下方において前記タンクに接続する第2端を有する第2配管と、前記第1配管の前記第1端と逆側の端部である第3端と、前記第2配管の前記第2端と逆側の端部である第4端と、に接続する第3配管と、前記第3配管の中途から分岐し、前記第3配管よりも小径である第4配管と、を備える。前記第1配管の前記第1端と前記第3端との間には、前記第1配管の連通状態と閉止状態とを切換可能である第1開閉機構が備えられる。前記第2配管の前記第2端と前記第4端との間には、前記第2配管の連通状態と閉止状態とを切換可能である第2開閉機構が備えられる。前記第3配管における、前記第1配管との接続部および前記第2配管との接続部より下流には、前記第3配管の連通状態と閉止状態とを切換可能である第3開閉機構が備えられる。前記第4配管には、前記第4配管の連通状態と閉止状態とを切換可能である第4開閉機構が備えられる。前記第4配管は、前記第3配管における前記第3開閉機構よりも上流において、前記第3配管から分岐している。前記第1配管、前記第2配管、前記第3配管は、真空断熱二重管で構成される。前記第4配管の少なくとも一部は真空断熱構造を有さない。 A cargo handling equipment for cryogenic liquefied gas according to the present disclosure includes a tank containing cryogenic liquefied gas, a first pipe having a first end connected to the tank, and a tank located below the first pipe in the vertical direction. a second pipe having a second end connected to the first pipe; a third end of the first pipe opposite to the first end; and an end of the second pipe opposite to the second end. A fourth end is provided, and a third pipe is connected to the third pipe, and a fourth pipe is branched from the middle of the third pipe and has a diameter smaller than that of the third pipe. A first opening/closing mechanism capable of switching the first pipe between a communicating state and a closed state is provided between the first end and the third end of the first pipe. A second opening/closing mechanism is provided between the second end and the fourth end of the second pipe, and is capable of switching the second pipe between a communicating state and a closed state. A third opening/closing mechanism capable of switching the third piping between a communicating state and a closed state is provided downstream of the connecting portion with the first piping and the connecting portion with the second piping in the third piping. It will be done. The fourth pipe is provided with a fourth opening/closing mechanism that can switch the fourth pipe between a communicating state and a closed state. The fourth pipe branches from the third pipe upstream of the third opening/closing mechanism in the third pipe. The first piping, the second piping, and the third piping are constructed of vacuum-insulated double pipes. At least a portion of the fourth pipe does not have a vacuum insulation structure.
本開示にかかる極低温液化ガスの荷役設備における温度確認方法は、前記極低温液化ガスの荷役設備において、
前記第4配管における真空断熱構造を有さない部分における配管温度を測定する、
または
前記第4配管における真空断熱構造を有さない部分を視認することによって温度を確認する、温度確認方法である。
A method for checking temperature in cargo handling equipment for cryogenic liquefied gas according to the present disclosure includes:
measuring the piping temperature in a portion of the fourth piping that does not have a vacuum insulation structure;
or A temperature confirmation method in which the temperature is confirmed by visually checking a portion of the fourth pipe that does not have a vacuum insulation structure.
荷役設備の冷却工程において消費される極低温液化ガスの量を低減するとともに、設備への負荷を抑制し、効率よく安定的に冷却を実施可能である極低温液化ガスの荷役方法が提供される。本開示によれば、荷役設備の冷却工程において消費する極低温液化ガス量を低減するとともに、設備への負荷を抑制し、効率よく安定的に冷却を実施可能である極低温液化ガスの荷役設備、当該荷役設備における温度確認方法が提供される。 Provided is a cargo handling method for cryogenic liquefied gas that reduces the amount of cryogenic liquefied gas consumed in the cooling process of cargo handling equipment, suppresses the load on the equipment, and enables efficient and stable cooling. . According to the present disclosure, cryogenic liquefied gas cargo handling equipment is capable of reducing the amount of cryogenic liquefied gas consumed in the cooling process of the cargo handling equipment, suppressing the load on the equipment, and performing efficient and stable cooling. , a method for checking the temperature in the cargo handling equipment is provided.
[実施の形態の概要]
初めに、本開示にかかる荷役方法および荷役設備の概要を列挙して説明する。
本開示に従う極低温液化ガスの荷役方法は、極低温液化ガスを収容するタンクから移送設備を介して極低温液化ガスを移送する極低温液化ガスの荷役方法において、前記移送設備が有する配管を冷却する冷却工程を含む。前記冷却工程は、前記タンクから液体である極低温液化ガスを取り出し、前記配管に流通させる第1ステップと、前記第1ステップの後、前記タンクから液体である極低温液化ガスを取り出し、前記配管に流通させる第2ステップと、を含む。前記第1ステップにおいて流通される液体である極低温液化ガスは、前記配管のうち、メインラインから分岐し、前記メインラインよりも小径である枝管からガスとして排出される。前記第2ステップにおいて流通される極低温液化ガスは、前記枝管から排出されない。
[Overview of embodiment]
First, an overview of the cargo handling method and cargo handling equipment according to the present disclosure will be listed and explained.
A cryogenic liquefied gas cargo handling method according to the present disclosure includes a cryogenic liquefied gas cargo handling method in which cryogenic liquefied gas is transferred from a tank containing cryogenic liquefied gas via a transfer facility, in which piping included in the transfer facility is cooled. This includes a cooling process. The cooling step includes a first step of taking out the cryogenic liquefied gas as a liquid from the tank and flowing it through the piping, and after the first step, taking out the cryogenic liquefied gas as a liquid from the tank and passing it through the piping. and a second step of distributing it to. The cryogenic liquefied gas that is the liquid that is distributed in the first step is discharged as a gas from a branch pipe that branches from the main line and has a smaller diameter than the main line. The cryogenic liquefied gas flowing in the second step is not discharged from the branch pipe.
従来、低温流体の移送に先立って、移送設備の配管を予め冷却することが知られている。液化天然ガス(LNG)の荷役においては、船や陸に据え付けられたLNGタンクから発生する低温の蒸発ガス(BOG)を配管に流通させ、BOGの冷熱によって配管を冷却することが知られている。しかしながら、液化水素の荷役においては、液化水素のBOGを利用して配管の冷却を行うことが難しいことが明らかになった。そこで、液化水素の荷役において、液体である液化水素を用いて配管の冷却を行う方法が検討された。しかしながら、大口径の配管に極低温の液化水素を流通させると、急激な部分冷却が生じやすく、適切に冷却を行うことが困難であることが判明した。この状況を踏まえてさらに検討が重ねられた。 Conventionally, it is known to pre-cool piping of transfer equipment prior to transfer of a low-temperature fluid. When handling liquefied natural gas (LNG), it is known that low-temperature evaporated gas (BOG) generated from LNG tanks installed on ships or on land is passed through pipes, and the pipes are cooled by the cold energy of the BOG. . However, when handling liquefied hydrogen, it has become clear that it is difficult to cool piping using the liquefied hydrogen BOG. Therefore, during cargo handling of liquefied hydrogen, a method of cooling pipes using liquefied hydrogen, which is a liquid, was investigated. However, it has been found that when extremely low temperature liquefied hydrogen is passed through a large-diameter pipe, rapid partial cooling tends to occur, making it difficult to perform appropriate cooling. Further consideration was given in light of this situation.
本開示にかかる荷役方法は、液体である極低温液化ガスを用いて、配管の冷却を2ステップで行う。なかでも、第1ステップとして、極低温液化ガスを収容するタンクから取り出した液化ガスを配管に流通させ、この液化ガスを、メインラインから分岐し、メインラインよりも小径である枝管からガスとして排出する。この構成によれば、メインラインよりも小径である枝管からガスを排出するため、メインラインに流通する極低温液化ガスの量を制御することが容易になる。このため、メインラインの温度制御が容易になり、配管の急激な冷却を回避できる。また、液体である極低温液化ガスを配管に流通させる場合、液体が直接触れる配管下部と液体が触れない配管上部との温度差(配管天地温度差)が過大になることがあったが、本開示にかかる荷役方法によれば、配管天地温度差が過大になることも防止しつつ、冷却を進めることができる。 In the cargo handling method according to the present disclosure, pipes are cooled in two steps using cryogenic liquefied gas. Among these, as the first step, the liquefied gas taken out from the tank containing the cryogenic liquefied gas is passed through the pipe, and this liquefied gas is branched from the main line and is passed through the branch pipe, which has a smaller diameter than the main line, as a gas. Discharge. According to this configuration, since gas is discharged from the branch pipe having a smaller diameter than the main line, it becomes easy to control the amount of cryogenic liquefied gas flowing through the main line. Therefore, temperature control of the main line becomes easy, and rapid cooling of the piping can be avoided. In addition, when flowing cryogenic liquefied gas through pipes, the temperature difference between the lower part of the pipe that is in direct contact with the liquid and the upper part of the pipe that is not in contact with the liquid (piping top-bottom temperature difference) can become excessive. According to the disclosed cargo handling method, cooling can be proceeded while preventing the pipe top-bottom temperature difference from becoming excessive.
前記荷役方法は、前記第1ステップと同時または前記第1ステップの後に、温度確認ステップを含み、前記温度確認ステップにおいて、前記配管の温度が所定温度以下であることが確認された場合に前記第2ステップが開始されてよい。この構成によれば、より効率的に配管の冷却を行うことが可能で、冷却のために消費する液化水素の量を低減し、冷却に要する時間を短縮する効果が大きい。これらにより、より効率的に液化水素の荷役を実施できる。 The cargo handling method includes a temperature confirmation step at the same time as the first step or after the first step, and in the temperature confirmation step, when it is confirmed that the temperature of the piping is equal to or lower than a predetermined temperature, the cargo handling method includes a temperature confirmation step. Two steps may be initiated. According to this configuration, it is possible to cool the piping more efficiently, and the amount of liquefied hydrogen consumed for cooling is reduced, which is highly effective in shortening the time required for cooling. These allow for more efficient cargo handling of liquefied hydrogen.
前記荷役方法において、前記極低温液化ガスは液化水素であり、前記所定温度は空気の液化点温度以下であってよい。本開示にかかる荷役方法は、特に液化水素の荷役において有効である。また、空気の液化点温度以下の温度を指標として第1ステップから第2ステップへの移行を行うことによって、より効率的に配管の冷却を行うことができる。 In the cargo handling method, the cryogenic liquefied gas may be liquefied hydrogen, and the predetermined temperature may be lower than the liquefaction point temperature of air. The cargo handling method according to the present disclosure is particularly effective in cargo handling of liquefied hydrogen. Further, by transitioning from the first step to the second step using the temperature below the liquefaction point temperature of air as an index, the piping can be cooled more efficiently.
前記荷役方法において、前記温度確認ステップは、前記枝管の温度を確認することによって行われてよい。枝管の温度は、メインラインの温度よりも容易に測定できる。枝管の温度からメインラインの温度を推測することによれば、よりシンプルな設備構成によって極低温液化ガスの荷役を行うことが可能となる。 In the cargo handling method, the temperature checking step may be performed by checking the temperature of the branch pipe. Branch pipe temperatures are easier to measure than main line temperatures. By estimating the temperature of the main line from the temperature of the branch pipes, it becomes possible to handle cryogenic liquefied gas with a simpler equipment configuration.
前記荷役方法において、前記温度確認ステップは、前記枝管における真空断熱構造を有さない部分の温度を確認することによって行われてよい。極低温液化ガスの移送設備における配管は、その大部分が真空断熱配管で構成される。これに対して、枝管は、真空断熱構造を有さない部分を有してもよい。真空断熱構造を有さない部分は、真空断熱配管よりも配管の温度の確認が容易である。枝管の真空断熱構造部分以外の部分の温度を確認することによって、より容易かつ迅速に温度確認が可能で、シンプルな設備構成によって極低温液化ガスの荷役を行うことが可能となる。 In the cargo handling method, the temperature checking step may be performed by checking the temperature of a portion of the branch pipe that does not have a vacuum insulation structure. Most of the piping in cryogenic liquefied gas transfer equipment is composed of vacuum-insulated piping. On the other hand, the branch pipe may have a portion that does not have a vacuum insulation structure. It is easier to check the temperature of piping in parts that do not have a vacuum insulation structure than in vacuum insulation piping. By checking the temperature of the parts of the branch pipe other than the vacuum-insulated structure, it is possible to check the temperature more easily and quickly, and it becomes possible to handle cryogenic liquefied gas with a simple equipment configuration.
本開示に従う極低温液化ガスの荷役設備は、極低温液化ガスを収容するタンクと、前記タンクに接続する第1端を有する第1配管と、前記第1配管よりも鉛直方向における下方において前記タンクに接続する第2端を有する第2配管と、前記第1配管の前記第1端と逆側の端部である第3端と、前記第2配管の前記第2端と逆側の端部である第4端と、に接続する第3配管と、前記第3配管の中途から分岐し、前記第3配管よりも小径である第4配管と、を備える。前記第1配管の前記第1端と前記第3端との間には、前記第1配管の連通状態と閉止状態とを切換可能である第1開閉機構が備えられる。前記第2配管の前記第2端と前記第4端との間には、前記第2配管の連通状態と閉止状態とを切換可能である第2開閉機構が備えられる。前記第3配管における、前記第1配管との接続部および前記第2配管との接続部より下流には、前記第3配管の連通状態と閉止状態とを切換可能である第3開閉機構が備えられる。前記第4配管には、前記第4配管の連通状態と閉止状態とを切換可能である第4開閉機構が備えられる。前記第4配管は、前記第3配管における前記第3開閉機構よりも上流において、前記第3配管から分岐している。前記第1配管、前記第2配管、前記第3配管は、真空断熱二重管で構成される。前記第4配管の少なくとも一部は真空断熱構造を有さない。 A cargo handling equipment for cryogenic liquefied gas according to the present disclosure includes a tank containing cryogenic liquefied gas, a first pipe having a first end connected to the tank, and a tank located below the first pipe in the vertical direction. a second pipe having a second end connected to the first pipe; a third end of the first pipe opposite to the first end; and an end of the second pipe opposite to the second end. A fourth end is provided, and a third pipe is connected to the third pipe, and a fourth pipe is branched from the middle of the third pipe and has a diameter smaller than that of the third pipe. A first opening/closing mechanism capable of switching the first pipe between a communicating state and a closed state is provided between the first end and the third end of the first pipe. A second opening/closing mechanism is provided between the second end and the fourth end of the second pipe, and is capable of switching the second pipe between a communicating state and a closed state. A third opening/closing mechanism capable of switching the third piping between a communicating state and a closed state is provided downstream of the connecting portion with the first piping and the connecting portion with the second piping in the third piping. It will be done. The fourth pipe is provided with a fourth opening/closing mechanism that can switch the fourth pipe between a communicating state and a closed state. The fourth pipe branches from the third pipe upstream of the third opening/closing mechanism in the third pipe. The first piping, the second piping, and the third piping are constructed of vacuum-insulated double pipes. At least a portion of the fourth pipe does not have a vacuum insulation structure.
本開示にかかる荷役設備によれば、前述した荷役方法を実施できる。また、既存の設備構成の組み合わせによって荷役設備を構成することが可能で、特別な設備を必要とすることなく、合理的なコストで信頼性の高い荷役設備を構成できる。 According to the cargo handling equipment according to the present disclosure, the cargo handling method described above can be carried out. Further, it is possible to configure cargo handling equipment by combining existing equipment configurations, and it is possible to configure highly reliable cargo handling equipment at a reasonable cost without requiring special equipment.
本開示にかかる荷役設備において、前記極低温液化ガスは、液化水素または液化ヘリウムであってよい。本開示にかかる荷役設備は、液化水素または液化ヘリウムを収容し、移送する設備として好適である。 In the cargo handling equipment according to the present disclosure, the cryogenic liquefied gas may be liquefied hydrogen or liquefied helium. The cargo handling equipment according to the present disclosure is suitable as equipment for storing and transferring liquefied hydrogen or liquefied helium.
本開示にかかる荷役設備において、前記第4配管の径は、前記第3配管の径に対して、1/4以下であってよい。第4配管の径をこの範囲とすることによって、メインラインである第3配管に流通する液化水素の量をより確実に制御できる。 In the cargo handling equipment according to the present disclosure, the diameter of the fourth pipe may be 1/4 or less of the diameter of the third pipe. By setting the diameter of the fourth pipe within this range, the amount of liquefied hydrogen flowing through the third pipe, which is the main line, can be controlled more reliably.
本開示にかかる温度確認方法は、前記極低温液化ガスの荷役設備において、前記第4配管における真空断熱構造を有さない部分における配管温度を測定する、または、前記第4配管における真空断熱構造を有さない部分を視認することによって温度を確認する、極低温液化ガス荷役設備における温度確認方法である。この温度方法によれば、迅速かつ簡単に配管温度を確認できる。また、第4配管の温度と第3配管の温度の相関を予め確認しておけば、第4配管の温度を測定することで第3配管の温度を推測し、液化水素の荷役をより迅速かつ容易に行うことができる。 The temperature confirmation method according to the present disclosure includes measuring the pipe temperature at a portion of the fourth pipe that does not have a vacuum insulation structure in the cryogenic liquefied gas cargo handling equipment, or measuring the pipe temperature at a portion of the fourth pipe that does not have a vacuum insulation structure. This is a temperature confirmation method in cryogenic liquefied gas cargo handling equipment that confirms the temperature by visually checking the parts that are not present. According to this temperature method, the pipe temperature can be checked quickly and easily. Also, if you check the correlation between the temperature of the fourth pipe and the temperature of the third pipe in advance, you can estimate the temperature of the third pipe by measuring the temperature of the fourth pipe, and the cargo handling of liquefied hydrogen can be done more quickly. It can be done easily.
[実施の形態の具体例]
次に、本開示にかかる極低温液化ガスの荷役方法および荷役設備の具体的な実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。なお、本明細書において「極低温」とは、100K(-173℃)以下の温度範囲を意味する。また、本明細書では、極低温液化ガスの移送元側を「上流側」、極低温液化ガスの移送先側を「下流側」と称する。以下の例ではタンクに近い側を「上流側」、船に近い側を「下流側」と称するが、実際の運用において流体の流通方向はこれに制限されない。
[Specific example of embodiment]
Next, specific embodiments of the cryogenic liquefied gas cargo handling method and cargo handling equipment according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are given the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. Note that in this specification, "cryogenic temperature" means a temperature range of 100 K (-173° C.) or lower. Furthermore, in this specification, the source side of the cryogenic liquefied gas is referred to as the "upstream side", and the destination side of the cryogenic liquefied gas is referred to as the "downstream side". In the following example, the side closer to the tank will be referred to as the "upstream side" and the side closer to the ship will be referred to as the "downstream side," but in actual operation, the direction of fluid flow is not limited to these.
本開示にかかる極低温液化ガスの荷役方法および荷役設備で取り扱われる液化ガスは、液化水素、液化ヘリウム、液化重水素を含む。本開示にかかる荷役方法および荷役設備は、液化水素の荷役において好適である。 The liquefied gas handled by the cryogenic liquefied gas cargo handling method and cargo handling equipment according to the present disclosure includes liquefied hydrogen, liquefied helium, and liquefied deuterium. The cargo handling method and cargo handling equipment according to the present disclosure are suitable for cargo handling of liquefied hydrogen.
図1は、本開示にかかる荷役設備の模式図である。図1を参照して、荷役設備1は、極低温液化ガスとしての液化水素L0を収容するタンク10と、移送設備30と、を含む荷役ターミナルである。移送設備30は、タンク10に収容される液化水素L0を外部設備の一例である船20に移送するための設備である。外部設備は船に限定されず、タンクローリ等の車両であってもよく、別の固定設備であってもよい。移送設備30は、ローディングアームを含んで構成されうる。
FIG. 1 is a schematic diagram of cargo handling equipment according to the present disclosure. Referring to FIG. 1,
移送設備30は、タンク10に接続する第1配管31と、第1配管31よりも鉛直方向における下方においてタンク10に接続する第2配管32と、を含む。第1配管31の第1端P1は、タンク10内の液化水素L0の液面よりも上に接続される。第1配管31は、液化水素L0が蒸発した気体である水素ガスを流通させるためのラインである。第2配管32の第2端P2は、タンク10内の液化水素L0の液面よりも下に接続される。第2配管32は、液体である液化水素ガスを流通させるためのラインである。
The
移送設備30はまた、第3配管としてのメインライン33と、メインライン33から分岐する第4配管としての枝管34と、を含む。第1配管31における第1端P1と逆側の端部である第3端P3は、メインライン33に接続している。また、第2配管32における第2端P2と逆側の端部である第4端P4も、メインライン33に接続している。メインライン33は、大口径の配管であってよい。大口径の配管とは、典型的には、口径が4インチ(内径約100mm)以上である配管である。メインライン33が大口径の配管である場合に、本開示にかかる設備や方法が特に好適である。メインライン33の口径の上限は、本開示にかかる効果を有する限り特に制限されないが、例えば32インチ(内径約800mm)である。枝管34は、メインライン33よりも小径である。枝管34は例えば、メインライン33の径に対して概ね1/4以下の径であってよい。枝管34の径の下限は特に制限されないが、例えば、1/8インチ(内径約6.5mm)以上の配管を用いることができる。具体的には例えば、メインライン33として口径16インチ(内径約400mm)、枝管34として口径1インチ(内径約27mm)の配管を用いて、設備を構成できる。
The
メインライン33は、直接にまたは別の配管を介して、液化水素の移送先である外部設備に接続するラインである。一方、枝管34は排出系統である。枝管34の末端は開放されていてもよいし、各種の水素ガス利用設備に接続していてもよい。水素ガス利用設備としては例えば、燃料電池、発電設備等が挙げられる。また、枝管34は別の目的を備える配管を兼ねるものであってもよい。例えば、枝管34は、本開示にかかる荷役方法においては排気ラインとして使用されるが、タンク10から小型の収容設備に液化水素を移送する場合等には、液化水素移送用配管として用いられうるものであってよい。
The
タンク10、第1配管31、第2配管32、メインライン33は高断熱構造である真空断熱構造Sを有する。具体的に、タンク10は真空断熱構造のタンクである。また、第1配管31、第2配管32、メインライン33は真空断熱二重管で構成される。枝管34は、メインライン33からの分岐部から少なくとも一部が真空断熱二重管で構成されることが好ましい。枝管34は、真空断熱二重管で構成される部分と、真空断熱構造を有さず、単管で構成される部分とを有することが好ましい。枝管34が真空断熱構造を有さない部分を有することによって、後述する温度確認が容易にできる。
The
第1配管31には、第1配管31の連通状態(ライン開)と閉止状態(ライン閉)とを切換可能である第1開閉機構としての弁41が備えられる。第2配管32には、第2配管32の連通状態(ライン開)と閉止状態(ライン閉)とを切換可能である第2開閉機構としての弁42が備えられる。メインライン33には、メインライン33の連通状態(ライン開)と閉止状態(ライン閉)とを切換可能である第3開閉機構としての弁43が備えられる。メインライン33にはまた、メインライン33の配管表面の温度を測定する温度計51が備えられる。温度計51は、配管上部の温度を測定する温度計51aと、配管下部の温度を測定する温度計51bとを含む。弁41,42,43は、真空断熱二重管のカバー内に設けられることが好ましい。枝管34は、メインライン33の弁43よりも上流から分岐している。枝管34には、枝管34の連通状態(ライン開)と閉止状態(ライン閉)とを切換可能である第4開閉機構としての弁44が備えられる。弁44は、弁42,43よりも容量の小さいバルブである。弁44は、枝管34における真空断熱構造を有さない部分に設けられても、真空断熱構造を有する部分に設けられてもよい。
The
枝管34における真空断熱構造を有さない部分の鉛直下方にはトレー71が備えられる。枝管34に液化水素を流通させると、枝管34に流通する液化水素によって枝管34の外周表面が冷却され、配管表面において空気の液化が生じることがある。この場合、トレー71で液化空気を受けることによって、作業者や周囲設備に対する安全性を向上できる。
A
図1は本開示にかかる構成を主として示すものであり、移送設備を簡略化して示している。移送設備30は、図示していない構成を多数含む。例えば、枝管34は1箇所ではなく、メインラインの複数個所から複数の枝管が分岐してもよい。メインラインを複数の弁によって区画し、各区画に枝管を設けることによって、区画ごとに配管の冷却を実施できる。また、枝管34の出口付近には、枝管34から排出される気体を加温するための加温機構が設けられてよい。
FIG. 1 mainly shows the configuration according to the present disclosure, and shows the transfer equipment in a simplified manner.
次に、本開示にかかる荷役方法について説明する。本開示にかかる荷役方法を実施する設備は特に制限されないが、例えば上述した荷役設備1において好適に実施される。本開示にかかる荷役方法は、極低温液化ガスである液化水素L0を収容するタンク10から、移送設備30を介して液化水素L0を移送する荷役方法において実施される冷却方法に特徴を有する。本開示にかかる荷役方法は、移送設備30が有する配管、特にメインライン33を冷却する冷却工程を含む。この冷却工程は典型的に、液化水素のローディングやアンローディングに先立つ予冷工程として実施される。
Next, a cargo handling method according to the present disclosure will be explained. Although the equipment for carrying out the cargo handling method according to the present disclosure is not particularly limited, it is suitably carried out, for example, in the
図2は、本開示にかかる荷役方法の概要を示すフローチャートである。図2は、上述した荷役設備1において荷役を行う場合を説明し、図2における弁41~44は、図1に示された弁41~44に対応する。
FIG. 2 is a flowchart showing an overview of the cargo handling method according to the present disclosure. FIG. 2 illustrates a case where cargo handling is carried out in the
図2を参照して、本開示にかかる荷役方法に含まれる冷却工程は、第1冷却ステップS1と、第1冷却ステップS1に次いで実施される第2冷却ステップS2とを含む。 Referring to FIG. 2, the cooling process included in the cargo handling method according to the present disclosure includes a first cooling step S1 and a second cooling step S2 performed subsequent to the first cooling step S1.
冷却工程が開始される(S0)。冷却工程が開始される時、移送設備30の配管は冷却されていない状態(常温域)であってよい。また、第1冷却ステップS1の前に予備冷却ステップないしガス置換ステップが実施されてもよい。例えば、予備冷却ステップとして、タンク10から第1配管31を通じて水素ガスが取り出され、配管内に充填された状態であってもよい。
A cooling process is started (S0). When the cooling process is started, the piping of the
第1冷却ステップS1の開始時、タンク10からのガス取り出しラインである第1配管31の弁41およびメインライン33の弁43は全閉とする。タンク10からの液体である液化水素ガス取り出しラインである第2配管32の弁42は全開とする(S10)。このようにして、タンクから、液体である液化水素を取り出し、移送設備の配管に流通させる。次いで、枝管34に設けられる弁44の全開と全閉を繰り返す(S20)。配管内に供給された液化水素は、枝管34を通じてガスG1として排出される。また、枝管34から排出されるガスG1の量に応じて、液化水素がタンク10から配管内に呼び込まれる。ここで、枝管34はメインライン33に対して小径であり、弁44からの排気量も少量となる。このため、メインライン33内に流入する液化水素の量を容易に調整できる。このことによって、メインライン33が大口径であっても、メインライン33の冷却スピードが過大にならず、また、メインライン33の配管の天地温度差が過大になることを抑制できる。なお、図2に示したフローチャートでは、弁42を全開としているが、第1冷却ステップS1の途中で弁42の開度を変更してもよい。例えば、第1冷却ステップS1の開始時から中盤までは弁42を一部開とし、一定程度冷却が進んだことを確認した後に、弁42を全開としてもよい。第1冷却ステップS1の途中で弁42の開度を変更することによって、より精密に冷却スピードを制御できる。また、図2に示したフローチャートでは弁44の全開と全閉を繰り返しているが、弁44の一部開と閉を繰り返してもよい。
At the start of the first cooling step S1, the
弁44の全開と全閉を1回または複数回行うごとに、弁42,43間の温度を確認する(S30)。温度確認の具体的な形態は特に制限されないが、典型的には、メインライン33の配管温度を確認する。温度の確認には温度計51を利用してもよく、枝管34の温度からメインライン33の温度を推測してもよい。弁42,43間の温度が-220℃以上である場合(S30でNO)は、S20を繰り返す。弁42,43間の温度が-220℃未満である場合(S30でYES)は、枝管34の弁44を全閉とする(S40)。メインライン33よりも小径の配管である枝管34に設けられた弁44を開閉することによって、冷却スピードが過大になることを抑制しつつ、冷却を行える。また、大口径の配管であるメインライン33における配管天地での温度差が過大になることを抑制しつつ、冷却を行える。
Each time the
なお、図2に示す例では、S30において弁42,43間の温度が-220℃未満であることが確認されるが、この温度は-220℃に限定されず、設備の構成や配管の径等に応じて所定の温度を設定できる。所定の温度としては、空気の液化点温度(約-190℃)以下とすることが好ましい。第1冷却ステップS1においてメインライン33の温度が空気の液化点温度以下になるまで冷却を進めることによって、続く第2冷却ステップS2において冷却スピードが過大となることを防止できる。
In the example shown in FIG. 2, it is confirmed in S30 that the temperature between the
次いで、第2冷却ステップS2に進む。第2冷却ステップS2よりも前に枝管34に設けられた弁44は閉とされており(S40)、第2冷却ステップS2では、枝管34から液化水素ガスは排出されない。第2冷却ステップS2では、メインライン33の弁43が調整開とされる(S50)。なお、調整開とは、必要に応じて全閉から全開までの範囲で弁の開度を調整した状態とすることをいう。これによって、メインライン33における弁43よりも下流まで液化水素が供給され、また、メインライン33は引き続き冷却される。このとき、メインライン33はすでに-220℃未満まで冷却されているため、弁43の調整により液化水素の流量が多くなっても冷却スピードが過大になることがない。
Next, the process proceeds to the second cooling step S2. The
弁43を調整開とした後、弁42,43間の温度を確認する(S60)。温度確認の具体的な形態は特に制限されないが、典型的には、メインライン33の配管温度を確認する。温度の確認には温度計51を利用できる。弁42,43間の温度が液化水素の温度以上である場合(S60でNO)は、弁43の開度を増し(S65)、液化水素の流通量を多くする。弁42,43間の温度が液化水素の温度近傍である場合(S60でYES)、冷却が終了される(S70)。液化水素の温度は約-253℃(20K)である。
After opening the
次に、本開示にかかる温度確認方法について説明する。本開示にかかる温度確認方法を実施する設備は特に制限されないが、例えば上述した荷役設備1において好適に実施される。本開示にかかる温度確認方法は、真空断熱構造を有するメインラインの温度を、枝管の温度を確認することによって推測する方法である。上述のとおり、荷役設備1において、メインライン33は真空断熱構造Sを有するのに対して、枝管34の少なくとも一部は真空断熱構造Sを有さず単管で構成される。この部分の温度は、より汎用的な温度測定方法によって測定できる。あらかじめ枝管34における単管部分の温度と冷却対象であるメインライン33の温度との相関を確認しておくことによって、枝管温度からメインラインの温度を推定できる。
Next, a temperature confirmation method according to the present disclosure will be explained. Although the equipment that implements the temperature confirmation method according to the present disclosure is not particularly limited, it is suitably implemented, for example, in the
枝管34における温度の測定は、温度計を用いて温度を測定してもよく、その他の方法でもよい。例えば、枝管34の単管が空気液化点よりも低温まで冷却された場合、配管出口や配管表面に液体空気が発生する。液化空気の発生を視認することによって、温度を確認することも好ましい。
The temperature in the
(実施例)
図3は、図1に模式的に示す移送設備30において本開示にかかる極低温液化ガスの荷役方法における冷却工程を実施した場合の実績データを示す。図3は、冷却工程のうち第1冷却ステップにあたる部分を示している。図3中、弁42および弁43の弁開度(%)の経時推移がそれぞれ示される。また、メインライン33の配管上下それぞれに配置された温度計51a、51bの温度(℃)の経時推移がそれぞれ示される。さらに、温度計51a、51bの温度変化速度(クールダウンレート、℃/h)の経時推移がそれぞれ示される(右軸)。クールダウンレートは、-50℃/h以上50℃/h以下の範囲が適正範囲とされた。
(Example)
FIG. 3 shows performance data when the cooling step in the cryogenic liquefied gas cargo handling method according to the present disclosure is performed in the
図3を参照して、0分から300分まで、弁42の開度を10%に維持しながら弁44の開閉を繰り返した。300分に弁42の開度を100%とした。300分から900分まで、弁42の開度を100%に維持しながら弁44の開閉を繰り返した。弁43は、0分から900分まで全閉に維持した。
Referring to FIG. 3, opening and closing of
配管温度は冷却開始時(0分)には約10℃であった。冷却開始後900分において、-200℃以下まで冷却された。この間のクールダウンレートはほぼ適正範囲内であった。より詳しく説明すると、配管上部の温度(温度計51a)のクールダウンレートは、0分から900分までの間、ごくわずかな逸脱を除いて適正範囲内に維持された。クールダウンレートの最低値は-59.4℃/h(103分時)であった。配管下部の温度(温度計51b)のクールダウンレートは、0分から300分までの間、大部分が適正範囲内に維持された。大口径の配管から液化水素の抜き出しを実施した場合にはこの段階でのクールダウンレートの制御が困難であったのに対して大幅な改善が見られた。また、300分から900分までの間、ごくわずかな逸脱を除いてクールダウンレートは適正範囲内に維持された。クールダウンレートの最低値は-109.8℃/h(204分時)であった。
The pipe temperature was about 10° C. at the start of cooling (0 minutes). 900 minutes after the start of cooling, it was cooled to -200°C or lower. The cooldown rate during this time was within the appropriate range. To explain in more detail, the cool-down rate of the temperature at the upper part of the pipe (
配管温度の天地差は、配管上部の温度(温度計51a)と配管下部の温度(温度計51b)との差分である。0分から900分まで、配管温度天地差は70℃以内に抑えられ、管理値内に維持できた。900分において、弁43を100%開とした。弁43を開とし、メインラインに液化水素を流通させることによって、メインラインのさらなる冷却を行った。
The vertical difference in pipe temperature is the difference between the temperature at the upper part of the pipe (
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein are illustrative in all respects, and should be understood not to be restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included.
1 荷役設備、10 タンク、20 船、30 移送設備、31 第1配管、32 第2配管、33 メインライン、34 枝管、41、42、43、44 弁、51 温度計、71 トレー。 1 cargo handling equipment, 10 tank, 20 ship, 30 transfer equipment, 31 first piping, 32 second piping, 33 main line, 34 branch pipe, 41, 42, 43, 44 valve, 51 thermometer, 71 tray.
Claims (10)
前記移送設備が有するメインラインを冷却する冷却工程を含み、
前記冷却工程は、
前記タンクから液体である極低温液化ガスを取り出し、前記メインラインに流通させる第1ステップと、
前記第1ステップの後、前記タンクから液体である極低温液化ガスを取り出し、前記メインラインに流通させて、前記メインラインをさらに冷却する第2ステップと、を含み、
前記第1ステップにおいて流通される液体である極低温液化ガスは、前記メインラインから分岐し、前記メインラインに対して1/4以下の径である枝管からガスとして排出され、
前記第2ステップにおいて流通される液体である極低温液化ガスは、前記枝管から排出されず、前記メインラインと前記枝管との分岐部よりも下流まで流通される、
極低温液化ガスの荷役方法。 In a cargo handling method for cryogenic liquefied gas, the cryogenic liquefied gas is transferred from a tank containing the cryogenic liquefied gas via a transfer facility,
including a cooling step of cooling a main line included in the transfer equipment,
The cooling step includes:
A first step of extracting a liquid cryogenic liquefied gas from the tank and distributing it to the main line;
After the first step, a second step of extracting a liquid cryogenic liquefied gas from the tank and circulating it through the main line to further cool the main line,
The cryogenic liquefied gas, which is the liquid distributed in the first step, branches from the main line and is discharged as a gas from a branch pipe having a diameter of 1/4 or less of the main line,
The cryogenic liquefied gas, which is the liquid distributed in the second step, is not discharged from the branch pipe, but is distributed downstream from the branching point between the main line and the branch pipe.
How to handle cryogenic liquefied gas.
前記枝管から排出される前記ガスの量に応じて、前記タンクから前記メインライン内に極低温液化ガスが呼び込まれる、
請求項1に記載の極低温液化ガスの荷役方法。 In the first step, opening and closing of a valve provided in the branch pipe is repeated,
Cryogenic liquefied gas is drawn into the main line from the tank according to the amount of the gas discharged from the branch pipe.
The method for handling cryogenic liquefied gas according to claim 1.
前記温度確認ステップにおいて前記メインラインの温度が所定温度以下であることが確認された場合に前記第2ステップが開始される、
請求項1または2に記載の極低温液化ガスの荷役方法。 At the same time as the first step or after the first step, a temperature confirmation step is included,
The second step is started when it is confirmed in the temperature confirmation step that the temperature of the main line is below a predetermined temperature.
The method for handling cryogenic liquefied gas according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の極低温液化ガスの荷役方法。 The cryogenic liquefied gas is liquefied hydrogen, and the predetermined temperature is below the liquefaction point temperature of air.
The method for handling cryogenic liquefied gas according to claim 3.
請求項3に記載の極低温液化ガスの荷役方法。 The temperature checking step is performed by checking the temperature of the branch pipe,
The method for handling cryogenic liquefied gas according to claim 3.
前記枝管における真空断熱構造を有さない部分の温度を確認することによって行われる、
請求項5に記載の極低温液化ガスの荷役方法。 The temperature confirmation step includes:
This is done by checking the temperature of the part of the branch pipe that does not have a vacuum insulation structure.
The method for handling cryogenic liquefied gas according to claim 5.
前記タンクに接続する第1端を有する第1配管と、
前記第1配管よりも鉛直方向における下方において前記タンクに接続する第2端を有する第2配管と、
前記第1配管の前記第1端と逆側の端部である第3端と、前記第2配管の前記第2端と逆側の端部である第4端と、に接続する第3配管と、
前記第3配管の中途から分岐し、前記第3配管よりも小径である第4配管と、
を備え、
前記第1配管の前記第1端と前記第3端との間には、前記第1配管の連通状態と閉止状態とを切換可能である第1開閉機構が備えられ、
前記第2配管の前記第2端と前記第4端との間には、前記第2配管の連通状態と閉止状態とを切換可能である第2開閉機構が備えられ、
前記第3配管における、前記第1配管との接続部および前記第2配管との接続部より下流には、前記第3配管の連通状態と閉止状態とを切換可能である第3開閉機構が備えられ、
前記第4配管には、前記第4配管の連通状態と閉止状態とを切換可能である第4開閉機構が備えられ、
前記第4配管は、前記第3配管における前記第3開閉機構よりも上流において、前記第3配管から分岐しており、
前記第1配管、前記第2配管、前記第3配管は、真空断熱二重管で構成され、
前記第4配管の少なくとも一部は真空断熱構造を有さない、
極低温液化ガスの荷役設備。 a tank containing cryogenic liquefied gas;
a first pipe having a first end connected to the tank;
a second pipe having a second end connected to the tank below the first pipe in the vertical direction;
A third pipe connected to a third end of the first pipe that is an end opposite to the first end and a fourth end of the second pipe that is an end opposite to the second end. and,
a fourth pipe that branches from the middle of the third pipe and has a smaller diameter than the third pipe;
Equipped with
A first opening/closing mechanism is provided between the first end and the third end of the first pipe, and the first opening/closing mechanism is capable of switching between a communicating state and a closed state of the first pipe,
A second opening/closing mechanism is provided between the second end and the fourth end of the second pipe, and is capable of switching the second pipe between a communicating state and a closed state.
A third opening/closing mechanism capable of switching the third piping between a communicating state and a closed state is provided downstream of the connecting portion with the first piping and the connecting portion with the second piping in the third piping. is,
The fourth pipe is provided with a fourth opening/closing mechanism that can switch between a communicating state and a closed state of the fourth pipe,
The fourth pipe branches from the third pipe upstream of the third opening/closing mechanism in the third pipe,
The first piping, the second piping, and the third piping are composed of vacuum insulated double pipes,
At least a portion of the fourth piping does not have a vacuum insulation structure.
Cargo handling equipment for cryogenic liquefied gas.
請求項7に記載の極低温液化ガスの荷役設備。 the cryogenic liquefied gas is liquefied hydrogen or liquefied helium;
The cargo handling equipment for cryogenic liquefied gas according to claim 7.
請求項7に記載の極低温液化ガスの荷役設備。 The diameter of the fourth pipe is 1/4 or less of the diameter of the third pipe ,
The cargo handling equipment for cryogenic liquefied gas according to claim 7.
前記第4配管における真空断熱構造を有さない部分における配管温度を測定する、
または
前記第4配管における真空断熱構造を有さない部分を視認することによって温度を確認する、
極低温液化ガス荷役設備における温度確認方法。 In the cargo handling equipment for cryogenic liquefied gas according to any one of claims 7 to 9,
measuring the piping temperature in a portion of the fourth piping that does not have a vacuum insulation structure;
or confirming the temperature by visually checking the portion of the fourth pipe that does not have a vacuum insulation structure;
Temperature confirmation method in cryogenic liquefied gas cargo handling equipment.
Priority Applications (1)
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