KR102624377B1 - 압축 가스를 형성 및 분배하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

압축 가스를 형성 및 분배하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102624377B1
KR102624377B1 KR1020210142766A KR20210142766A KR102624377B1 KR 102624377 B1 KR102624377 B1 KR 102624377B1 KR 1020210142766 A KR1020210142766 A KR 1020210142766A KR 20210142766 A KR20210142766 A KR 20210142766A KR 102624377 B1 KR102624377 B1 KR 102624377B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluid
compressed gas
thermal fluid
heat exchanger
thermal
Prior art date
Application number
KR1020210142766A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220056809A (ko
Inventor
마이클 카시아파레
조셉 피. 코헨
데이비드 조나단 초크
데이비드 존 파레시
앤써니 알. 키벨로스
Original Assignee
에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 filed Critical 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드
Publication of KR20220056809A publication Critical patent/KR20220056809A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102624377B1 publication Critical patent/KR102624377B1/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/06—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with compressed gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • F17C9/04—Recovery of thermal energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C7/00—Methods or apparatus for discharging liquefied, solidified, or compressed gases from pressure vessels, not covered by another subclass
    • F17C7/02—Discharging liquefied gases
    • F17C7/04—Discharging liquefied gases with change of state, e.g. vaporisation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/011—Oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/013—Carbone dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/014—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/016—Noble gases (Ar, Kr, Xe)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/016—Noble gases (Ar, Kr, Xe)
    • F17C2221/017—Helium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/031—Air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/035—Propane butane, e.g. LPG, GPL
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146—Two-phase
    • F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146—Two-phase
    • F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/033—Small pressure, e.g. for liquefied gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/01—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2225/0107—Single phase
    • F17C2225/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/03—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2225/033—Small pressure, e.g. for liquefied gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/03—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2225/036—Very high pressure, i.e. above 80 bars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01—Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128—Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0135—Pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01—Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128—Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0157—Compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0304—Heat exchange with the fluid by heating using an electric heater
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0309—Heat exchange with the fluid by heating using another fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0309—Heat exchange with the fluid by heating using another fluid
    • F17C2227/0323—Heat exchange with the fluid by heating using another fluid in a closed loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0327—Heat exchange with the fluid by heating with recovery of heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0337—Heat exchange with the fluid by cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0337—Heat exchange with the fluid by cooling
    • F17C2227/0341—Heat exchange with the fluid by cooling using another fluid
    • F17C2227/0355—Heat exchange with the fluid by cooling using another fluid in a closed loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0337—Heat exchange with the fluid by cooling
    • F17C2227/0365—Heat exchange with the fluid by cooling with recovery of heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0367—Localisation of heat exchange
    • F17C2227/0388—Localisation of heat exchange separate
    • F17C2227/0393—Localisation of heat exchange separate using a vaporiser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0367—Localisation of heat exchange
    • F17C2227/0388—Localisation of heat exchange separate
    • F17C2227/0395—Localisation of heat exchange separate using a submerged heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/04—Methods for emptying or filling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/01—Intermediate tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
    • F17C2250/0439—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/02—Improving properties related to fluid or fluid transfer
    • F17C2260/025—Reducing transfer time
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/04—Reducing risks and environmental impact
    • F17C2260/046—Enhancing energy recovery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/05—Regasification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F17C2265/063—Fluid distribution for supply of refueling stations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F17C2265/065—Fluid distribution for refueling vehicle fuel tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0134—Applications for fluid transport or storage placed above the ground
    • F17C2270/0139—Fuel stations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

압축 가스를 형성하고 이를 압축 가스 수용기에 분배하기 위한 방법 및 시스템. 압축 가스는 극저온에서 제공되는 공정 유체로부터 형성된다. 형성은 공정 유체를 가압하고 여전히 극저온에서 가압된 공정 유체를 제1 열 교환기에 공급하고, 가압된 공정 유체의 극저온보다 높은 열 유체 온도에서 저장소에 제공되는 열 유체와 간접 열 교환되게 이를 가열하는 것을 포함한다. 일단 적절한 온도로 가열되면, 압축 가스는 압축 가스 수용기로 분배되거나, 장래의 사용을 위해 하나 이상의 압축 가스 저장 용기에 저장될 수 있다.

Description

압축 가스를 형성 및 분배하기 위한 방법 및 시스템 {METHOD AND SYSTEM FOR FORMING AND DISPENSING A COMPRESSED GAS}
본 발명은 극저온에서 제공되는 공정 유체로부터 압축 가스를 형성하고 압축 가스를 압축 가스 수용기로 분배하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 예를 들어, 수소, 천연 가스, 하나 이상의 탄화수소, 및 액체 또는 혼합 액체-기체 상으로 제공되는 그 혼합물과 같은 공정 유체로부터 압축 가스, 예를 들어, 압축 연료 가스를 형성하고, 분배 스테이션에 고정 배치되거나 탱크 트럭 또는 튜브 트레일러 상에 장착된 하나 이상의 압축 가스 저장 용기 또는 차량 연료 탱크와 같은 수용 용기에 압축 가스를 분배하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
압축 가스는 헬스케어, 화학, 제조, 특히 차량용 연료 가스를 포함하는 많은 산업에서 사용된다. 액화 가스는 저압에서의 높은 밀도로 인해 분배에 이점을 제공한다. 따라서 이러한 유체는 예를 들어, 차량 연료 탱크 및/또는 압축 가스 분배 스테이션 또는 이동식 압축 가스 저장 트레일러에서의 하나 이상의 압축 가스 저장 용기에 압축 가스를 분배하기 위해 필요에 따라 압축 가스가 형성되는 극저온 액체로서 더 오랜 시간에 걸쳐 더 많은 양으로 운송 및 저장된다.
차량 연료 보급 및/또는 압축 가스 저장 용기 충전과 같은 많은 어플리케이션에서, 용기 온도 제한을 위반하지 않으면서 시간 효율적인 방식으로 각각의 압축 가스 수용기를 충전하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 수소-기동 차량은 통상적으로 차량 연료 탱크에 대해 85 ℃인 수용 용기의 온도제한을 위반하지 않고 3분 내에 700 bar까지 충전되도록 제공된다. 동시에, 충전 공정 중에 연료 탱크에 진입하는 동안 수소의 온도가 - 40 ℃ 아래로 떨어지지 않는 것이 필요하다. 주변 압력 및 온도에서 기체 상태인 수소 또는 다른 공정 유체가 액체로서 저장된 후, 예를 들어, 연료 보급 차량 또는 다른 고압 어플리케이션 또는 저장에서 사용하기 위해 고압으로 펌핑될 때, 압축 유체는 통상적으로 - 150 ℃보다 낮은 온도에서 펌프를 빠져나올 것이다. 압축 가스가 통상의 저장 탱크에 저장되거나 대부분의 고객 공정으로 전달되기에 해당 온도는 너무 낮다.
이러한 문제에 대한 일반적인 해결책은 압축 공정 유체를 이용될 수 있는 온도로 가온하기 위해 일종의 기화기, 일반적으로 강제 통풍 외기 기화기를 사용하는 것이다. 이러한 해결책에는 2개의 문제가 있다. 첫 번째는 기화기를 통과하는 공기가 관찰자를 불안하게 하고 잠재적으로 위험할 수 있는 큰 안개 구름을 생성할 수 있다는 것이다. 두 번째 문제는 압축 유체가 막 가온될 때 공정 유체, 예를 들어, 수소를 냉각하는 데 사용된 에너지가 낭비된다는 것이다.
포깅(fogging) 문제에 대한 하나의 해결책은 외기가 아니라 압축 유체를 가온시키기 위해 저항 열을 사용하는 것이다. 그러나, 이러한 해결책으로는, 에너지가 2번 낭비된다. 유체를 냉각하는 데 사용되는 에너지가 손실될 뿐만 아니라, 냉각 에너지를 분산시키는 데 추가 에너지가 사용된다. 수소 연료 보급 스테이션과 같은 시스템에서의 에너지 낭비에 대한 통상의 해결책은 일부 가스가 기화기를 우회하여 압축 가스 수용기로 직접 이동하도록 하는 것이다. 이러한 접근법은 압축과 분배가 동시적일 것을 필요로 한다.
압축 시간 대 분배 시간의 문제를 다루기 위해 사용된 해결책은 압축 가스가 압축 지점과 분배 지점 사이에서 알루미늄 블록과 같은 열 저장소를 통해 이동하도록 하는 것이다. 예를 들어, US 2015/0267865 A1호는 압축 수소 가스를 차량 연료 탱크에 분배하기 위한 방법 및 시스템을 개시하고, 시스템의 하류 단부에 배열된 저온 축압기 및 시스템의 하류 단부에 배열된 추가적인 저온 축압기에서의 간접 열 교환에 의해 압축 수소 가스의 온도를 제어하는 것을 제안한다. 2개의 저온 축압기는 2개의 저온 축압기 사이에서 열 유체가 순환하는 열 유체 회로에 의해 연결된다. 알루미늄 블록 저온 축압기는 템퍼링될 압축 가스의 양의 변화에 반응하는 능력에서 제한된다. 필요에 따라 열 또는 냉기를 축적하기 위한 용량은 블록의 설계에 의해 제한된다.
본 발명의 목적은 예를 들어, 액체 수소(LHY: liquid hydrogen) 및/또는 액체 천연 가스(LNG: liquid natural gas)와 같은 극저온 공정 유체를 압축 가스로 변환하고, 압축 가스를 시간 및 에너지 효율적인 방식으로 예를 들어, 차량 연료 탱크와 같은 압축 가스 수용기로 분배할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
극저온 공정 유체 및/또는 압축 가스의 유량 및/또는 온도의 변화로 이어질 수 있는 수요 변화에 유연하게 적응할 수 있는 방법 및 시스템을 갖는 것이 바람직하다.
차량 및/또는 탱크 트럭 및/또는 튜브 트레일러에 연료를 보급하기 위한 분배 스테이션에서 압축 연료 가스에 대한 수요를 충족시키기 위해 필요한 에너지를 감소시킬 필요가 있다.
본 발명은 극저온 공정 유체를 압축 가스로 변환하고, 극저온 공정 유체를 가압하고 열 유체 저장소에 제공된 열 유체와의 간접 열 교환에 의해 가압되었지만 여전히 극저온의 공정 유체를 가열함으로써 시간 및 에너지 효율적인 방식으로 압축 가스 수용기, 특히 수용 용기로 압축 가스를 분배하는 것을 달성한다. 열 유체 저장소는 종래 기술의 열 교환기의 알루미늄 블록 재료를 대체한다. 열 유체 저장소의 크기와 그에 따른 열 유체의 총량 및 전체 열 용량은 열 유체 저장소를 설계할 때 특정 어플리케이션의 요구에 유연하게 맞춰질 수 있다. 한편으로 열 유체 저장소의 질량 및 열 용량과 다른 한편으로 열 전달은 금속 블록 열 교환기를 갖는 경우 보다 더 높은 정도로 커플링 해제된다. 알루미늄 또는 다른 고체 열 교환 재료의 (부피가 큰) 블록 대신 열 유체 저장소의 형태로 열 용량을 제공하는 것은 가압된 공정 유체로의 열 전달의 보다 유연하고 정밀한 제어를 가능하게 한다.
따라서, 본 발명은 극저온 공정 유체로부터 압축 가스를 형성하고 압축 가스를 압축 가스 수용기로 분배하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 공정 유체는 나중에 정의될 극저온(낮은) 온도에 있다는 것을 단지 나타내기 위해 "극저온 공정 유체"라고 명명된다.
본 방법에서, 공정 유체는 극저온에서 제공된다. 극저온 공정 유체의 적어도 일부는 액체 상태로 제공될 수 있다. 극저온 공정 유체는 가압되고 여전히 극저온에서 제1 열 교환기에 공급된다. 가압된 극저온 공정 유체로부터 압축 가스를 형성하는 것은 예를 들어, D-리모넨(Limonene)과 같은 열 유체와의 간접 열 교환에 의해 제1 열 교환기에서의 가압된 극저온 공정 유체를 가열하는 것을 포함하거나 이로 구성된다. 열 유체는 제1 열 교환기로 진입할 때 가압된 극저온 공정 유체의 극저온보다 높은 열 유체 온도에서 열 유체 저장소에 제공된다.
본 방법은 가압된 공정 유체로부터 형성된 압축 가스를 분배기에 공급하는 단계를 추가로 포함한다. 압축 가스는 형성되어, 중간 압축 가스 저장소가 제공되는 경우 중간 압축 가스 저장소 후에 직접, 형성된 대로 인-라인으로, 또는 간접적으로 분배기에 전달될 수 있다. 압축 가스는 고정 사이트 상에 및/또는 튜브 트레일러와 같은 이동식 저장 트레일러 상에 존재하는 경우 예를 들어, 하나 이상의 압축 가스 저장 용기의 중간 저장소로 공급될 수 있다. 하나 이상의 선택적 압축 가스 저장 용기로부터 형성 및/또는 압축된 가스와 같은 압축 가스는 분배기를 통해 압축 가스 수용기로 분배된다.
제1 열 교환기에서 간접 열 교환을 실시하기 위해, 가압된 공정 유체 및 열 유체 중 하나는 제1 열 교환기를 통해 하나 이상의 유체 채널로 이송될 수 있으며, 다른 하나는 직접 접촉하여 하나 이상의 유체 채널을 둘러싼다. 적절한 실시예에서, 가압된 공정 유체는 열 유체와의 간접 열 교환에서 열 유체를 통해 이송됨으로써 제1 열 교환기에서 가열된다.
제1 열 교환기를 떠나는 가압된 공정 유체가 이를 분배하거나 저장소로 전달하기에 여전히 너무 저온이면, 압축 가스를 형성하는 단계는 추가의 열 교환기 또는 바람직하게는 예를 들어, 전기 저항 히터와 같은 트림(trim) 히터에 의해 제1 열 교환기로부터의 가압된 공정 유체를 추가로 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 필요한 경우, 가압된 공정 유체는 선택적인 추가 가열 단계에서 예를 들어 - 40 ℃ 내지 0 ℃ 범위 내의 온도로 가열될 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 통상적인 어플리케이션에서, 극저온 공정 유체는 극저온 펌프 및/또는 극저온 압축기와 같은 극저온 공급 디바이스에 의해 가압 및 공급되고, - 150 ℃ 미만의 온도에서 극저온 공급 디바이스를 빠져나간다. 예를 들어, 연소 엔진 또는 연료 전지 차량의 연료 탱크와 같은 수용 용기를 충전하기 위해, 가압된 극저온 공정 유체는 - 40 ℃ 이상의 온도로 가열되고, 편의상 - 17.5 ℃ 이하, 바람직하게는 -33 ℃ 미만의 온도로 가열된다.
본 발명은 추가적으로 압축 가스를 형성하고 이를 압축 가스 수용기에 분배하기 위한 시스템에 관한 것으로, 본 시스템은 극저온에 있는 공정 유체의 공급원, 예를 들어, 극저온에 있는 공정 유체를 포함하는 저장 용기, 및 공급원으로부터 극저온 공정 유체를 수용하도록 동작 가능하게 배치되고, 공정 유체를 가압하고 여전히 극저온에서 가압된 공정 유체를 공급하도록 구성된 극저온 공급 디바이스를 포함한다. 극저온 공급 디바이스는 하나 이상의 극저온 펌프 및/또는 하나 이상의 극저온 압축기를 포함할 수 있다. 본 시스템은 추가로 가압된 극저온 공정 유체로부터 압축 가스를 형성하기 위한 공정 유체 처리 장치, 및 압축 가스를 압축 가스 수용기에 분배하도록 구성된 분배기를 포함한다. 공정 유체 처리 장치는 여전히 극저온에서 극저온 공급 디바이스로부터 가압된 공정 유체를 수용하도록 동작 가능하게 배치되고 열 유체와의 간접 열 교환에 의해 가압된 공정 유체를 가열하도록 구성된 제1 열 교환기를 포함한다. 제1 열 교환기는 가압되고 극저온 공급 디바이스에 의해 공급된 모든 공정 유체를 수용하도록 배치될 수 있다. 또는, 이는 가압되고 극저온 공급 디바이스에 의해 공급된 공정 유체의 일부만을 수용하도록 배치될 수 있으며, 다른 부분은 예를 들어, 기화기로 공급된다.
본 발명에 따르면, 본 시스템은 가압된 공정 유체의 극저온보다 높은 온도에서의 열 유체의 열 유체 저장소를 포함하며, 열 유체 저장소는 제1 열 교환기에 열 유체를 제공하도록 동작 가능하게 배치된다.
열 유체는 바람직하게는 액체로서 열 유체 저장소에 제공되며, 즉, 저장소는 열 유체의 배스(bath)를 포함할 수 있다. 열 유체가 저장소를 포함하는 열 유체 회로에서 순환되는 실시예에서, 열 유체 저장소는 열 유체 회로에서 열 유체를 순환시키는 데 필요한 양을 초과하는 양의 열 유체를 포함한다. 열 회로가 열 유체의 총 질량 M11을 포함하고 저장소 컨테이너가 이러한 총 질량 중 질량 m12를 포함하는 경우, 비율 m12/M11은 유리하게 관계 m12/M11 ≥ 0.5를 충족하며, 즉, 저장소 컨테이너 내의 질량 m12는 순환 동안 열 유체 회로의 다른 모든 구성 요소 내의 열 유체의 질량 이상일 수 있다. 더욱 바람직하게는, m12/M11 ≥ 0.6 또는 m12/M11 ≥ 0.7 또는 m12/M11 ≥ 0.8이다. 예를 들어, 차량 연료 보급 스테이션의 경우, 열 유체가 D-리모넨 또는 동일하거나 더 높은 열 용량을 갖고 유사하게 넓은 온도 범위에서 동작될 수 있는 열 유체이면, 저장소 컨테이너의 열 유체의 체적은 1000 리터 내지 2000 리터의 범위일 수 있으며, 저장소 컨테이너 외부에 순환하는 열 유체의 체적은 50 리터 내지 200 리터의 범위일 수 있다.
열 유체는 특히 적어도 50 ℃ 또는 적어도 80 ℃ 또는 적어도 100 ℃까지 액체를 유지하는 열 유체일 수 있다. 이는 현장에서 접하는 가장 높은 주변 온도 하에서 액체를 유지해야 한다. 적절하게 이는 아래로 - 50 ℃ 미만 또는 - 70 ℃ 미만의 온도까지 액체를 유지해야 한다. D-리모넨 및 D-리모넨을 포함하는 조성물은 열 유체의 적절한 예이다. 적절한 조성물이 예를 들어, US 6 974 552 B1호에 개시되어 있다.
시스템은 공정 유체 처리 장치로부터 압축 가스를 수용하도록 동작 가능하게 배치되고 이를 저장하도록 구성된 하나 이상의 압축 가스 저장 용기를 포함할 수 있다. 유리한 실시예에서, 공정 유체 처리 장치, 하나 이상의 압축 가스 저장 용기 및 분배기는 공정 유체 처리 장치에서 형성된 압축 가스의 스트림이 하나 이상의 압축 가스 저장 용기 또는 분배기로 선택적으로 공급될 수 있도록 동작 가능하게 배치되어, 하나 이상의 압축 가스 저장 용기를 우회하거나 하나 이상의 압축 가스 저장 용기와 분배기 사이에서 분할된다.
분배기는 공정 유체 처리 장치로부터 압축 가스, 즉, 공정 유체 처리 장치에 의해 형성된 압축 가스의 전부 또는 일부만을 수용하도록 동작 가능하게 배치되고/배치되거나 분배기는 존재하는 경우 하나 이상의 압축 가스 저장 용기로부터 압축 가스를 수용하도록 동작 가능하게 배치된다. 인-라인으로 공정 유체 처리 장치로부터 및/또는 존재하는 경우 하나 이상의 압축 가스 저장 용기로부터 수용된 압축 가스는 분배기를 통해 분배된다.
분배기는 존재하는 경우 하나 이상의 압축 가스 저장 용기로부터만 압축 가스를 수용하도록 동작 가능하게 배치될 수 있다. 이러한 실시예에서, 공정 유체 처리 장치로부터의 압축 가스는 하나 이상의 압축 가스 저장 용기에만 공급된다. 그러나, 시스템이 하나 이상의 압축 가스 저장 용기를 포함하는 바람직한 실시예에서, 분배기는 공정 유체 처리 장치와 유체 연통하고 추가로 압축 가스가 공정 유체 처리 장치로부터 분배기로, 하나 이상의 압축 가스 저장 용기를 우회하거나, 하나 이상의 압축 가스 저장 용기로 또는 동시에 분배기와 하나 이상의 압축 가스 저장 용기 모두로 공급될 수 있도록 하나 이상의 압축 가스 저장 용기와 유체 연통한다.
제1 열 교환기는 케이싱측 유체에 대한 입구 및 출구를 갖는 케이싱 및 케이싱 내에 장착되고 채널측 유체를 수용하도록 동작 가능하게 배치된 하나 이상의 유체 채널을 포함할 수 있다. 케이싱측 유체는 열 유체 및 가압된 극저온 공정 유체 중 하나이다. 채널측 유체는 가압된 공정 유체 및 열 유체 중 다른 하나이다. 적절한 실시예에서, 가압된 극저온 공정 유체는 제1 열 교환기를 통해 하나 이상의 유체 채널에서 이송되는 채널측 유체이다. 제1 열 교환기는 케이싱측 유체, 유리하게는 열 유체를 채널측 유체에 대한 하나 이상의 유체 채널과 직접 접촉시키도록 구성된다.
열 유체 저장소는 제1 열 교환기에 통합될 수 있다. 제1 열 교환기의 케이싱은 열 유체의 배스를 포함할 수 있고, 가압된 공정 유체를 이송하기 위한 하나 이상의 유체 채널은 열 유체에 침지되어 제1 열 교환기에 의해 둘러싸인 열 유체 저장소에 제공될 수 있다.
그러나, 더 바람직한 실시예에서, 열 유체는 제1 열 교환기와 별개로 열 유체 저장소에 제공된다. 제1 열 교환기는 열 유체 저장소의 외부에 배치된다. 제1 열 교환기는 열 유체 저장소 컨테이너의 외부에 부착되거나 열 유체 저장소와 이격되어 배치될 수 있다. 열 유체 저장소 및 제1 열 교환기는 열 유체가 열 유체 저장소로부터 제1 열 교환기로 그리고 제1 열 교환기를 통해, 그리고 이로부터 다시 열 유체 저장소로 그리고 열 유체 저장소를 통해 순환될 수 있도록 유체 흐름 연통의 열 유체 회로에 배열된다. 열 유체 회로는 열 유체를 순환시키기 위한 하나 이상의 펌프를 포함할 수 있다.
가변 드라이브, 예를 들어, 가변 주파수 드라이브(VFD: variable frequency drive)가 제공될 수 있고, 하나 이상의 펌프와 결합되어 하나 이상의 펌프의 속도(들)를 변화시킬 수 있으며, 이에 의해 제1 열 교환기를 통해 공급된 열 유체의 유량을 변화시킬 수 있다. 열 유체를 순환시키기 위해 2개 이상의 펌프가 사용되는 실시예에서, 가변 드라이브는 2개 이상의 전기 구동 모터를 포함할 수 있으며, 각 펌프마다 하나씩 있다. 각각의 구동 모터는 각각의 펌프에 직접 부착될 수 있다. 가변 드라이브는 열 유체의 온도에 응답하여 하나 이상의 펌프의 속도를 높이거나 낮추도록 구성될 수 있다. 시스템은 예를 들어, 가변 드라이브와 커플링되고 제1 열 교환기를 빠져나가는 열 유체의 온도를 감지하기 위해 제1 열 교환기의 열 유체 출구에 또는 이에 가깝게 배치되는 열 유체 온도 센서를 포함할 수 있다. 가변 드라이브는 열 유체의 측정된 온도가 열 유체 온도가 열 유체의 빙점에 너무 근접했음을 나타내는 사전 결정된 더 낮은 온도 레벨 미만인 경우 각 펌프의 속도를 높일 수 있다.
압축 가스가 하나 이상의 압축 가스 저장 용기로부터 분배기로 보내어지는 실시예에서 및/또는 분배 동작의 초기 단계 동안, 특정 휴지 시간이 경과한 후, 압축 가스가 가온되어 허용 가능한 분배 온도를 넘는 온도에 도달했을 수 있다. 이러한 조건에서는, 분배기를 통해 압축 가스를 분배하기 전에 압축 가스를 냉각시킬 필요가 있을 수 있다. 시스템 및 방법은 제1 열 교환기의 하류 및/또는 존재하는 경우, 하나 이상의 압축 가스 저장 용기의 하류에 배열된 제2 열 교환기를 그에 따라 포함하고 채용할 수 있어, 압축 가스가 분배기로 공급되기 전에, 또는 압축 가스가 분배기를 통해 공급되어 압축 가스 수용기로 분배되는 동안 압축 가스를 냉각시킨다.
제2 열 교환기는 열 유체, 즉, 열 유체 저장소에 제공된 열 유체와의 간접 열 교환으로 압축 가스를 냉각시키도록 구성될 수 있다. 열 유체는 열 유체 저장소, 제1 열 교환기 및 제2 열 교환기를 포함하는 열 유체 회로에서 순환될 수 있다. 열 유체는 제1 열 교환기에서 가압된 공정 유체와의 간접 열 교환에 의해 냉각되고 제2 열 교환기에서 압축 가스와의 간접 열 교환에 의해 가열된다. 제2 열 교환기에서 열 유체를 가열하는 것은 제1 열 교환기에서의 열 유체의 냉각을 적어도 부분적으로 보상하고, 그 반대도 마찬가지이며, 이에 의해 압축 가스의 컨디셔닝의 에너지 효율을 추가로 증가시킨다.
제2 열 교환기에서의 간접 열 교환을 실시하기 위해, 가압된 공정 유체 및 열 유체 중 하나는 제2 열 교환기를 통해 하나 이상의 유체 채널로 이송될 수 있으며, 다른 하나는 직접 접촉하여 하나 이상의 유체 채널을 둘러싼다. 적절한 실시예에서, 가압된 공정 유체는 열 유체를 통해 이송됨으로써 제2 열 교환기에서 가열된다.
바람직한 실시예에서, 제2 열 교환기는 열 유체 저장소의 외부에 배치된다. 그러나 원칙적으로 열 유체 저장소는 제2 열 교환기에 통합될 수 있다. 통합된 경우, 제2 열 교환기의 케이싱은 열 유체의 배스를 포함할 수 있고, 가압된 공정 유체를 이송하기 위한 하나 이상의 유체 채널은 열 유체에 침지되어 제2 열 교환기에 의해 둘러싸인 열 유체 저장소에 제공될 수 있다.
제1 열 교환기 및 제2 열 교환기는 열 유체 회로에서 직렬로 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 열 교환기의 하나 이상의 유체 채널 및 제2 열 교환기의 하나 이상의 유체 채널은 열 유체 저장소로서 제공된 열 유체 배스에 침지될 수 있으며, 즉, 열 교환기가 열 유체 저장소에서 형성될 수 있다.
그러나, 더 유리한 실시예에서, 열 유체 회로는 제1 브랜치 및 제1 브랜치에 병렬로 배열된 제2 브랜치를 포함한다. 열 유체 저장소는 유리하게는 양쪽 브랜치에 공통일 수 있다. 제1 브랜치는 제1 열 교환기, 열 유체 저장소 및 제1 브랜치에서 열 유체를 순환시키기 위한 제1 펌프를 포함할 수 있고, 제2 브랜치는 제2 열 교환기, 열 유체 저장소 및 제2 브랜치에서 열 유체를 순환시키기 위한 제2 펌프를 포함할 수 있다. 병렬 브랜치로의 열 교환기의 배열은 온도에 대한 압축 가스 컨디셔닝에서의 유연성을 증가시키고 압축 가스의 온도의 보다 정밀한 제어를 가능하게 한다.
가변 드라이브가 제공되는 경우, 위에 언급된 바와 같이, 가변 드라이브는 서로 독립적으로 제1 펌프의 속도와 제2 펌프의 속도를 변화시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, VFD와 같은 가변 드라이브는 제1 펌프와 커플링된 제1 전기 구동 모터 및 제2 펌프와 커플링된 제2 전기 구동 모터를 포함할 수 있다. 제1 전기 구동 모터는 제1 펌프에 직접 부착될 수 있고/있거나 제2 전기 구동 모터는 제2 펌프에 직접 부착될 수 있다. 제1 전기 구동 모터는 상술한 바와 같이 제1 열 교환기를 빠져나가는 열 유체의 온도에 따라 제어될 수 있다. 가변 드라이브는 열 유체의 온도 및/또는 제2 열 교환기를 빠져나가는 압축 가스의 온도가 제어되도록, 예를 들어, 각각의 사전 결정된 온도 범위 내에서 유지되도록 제2 펌프의 속도를 변경하도록 구성될 수 있다. 제1 열 교환기에 더 적은 가열이 필요하고/하거나 제2 열 교환기에 더 적은 냉각이 필요한 경우 펌핑 속도를 낮추면 에너지 입력을 감소시키므로 전체 에너지 효율을 증가시킨다.
제1 열 교환기 및/또는 존재하는 경우, 제2 열 교환기는 나선형으로 코일화된 제1 열 교환기 및/또는 나선형으로 코일화된 제2 열 교환기로서 유리하게 설계될 수 있으며, 각각의 열 교환기는 케이싱측 유체로서 열 유체 및 가압된 공정 유체 중 하나를 위한 케이싱 및 케이싱을 통한 채널측 유체로서 가압된 공정 유체 및 열 유체 중 다른 하나를 이송하기 위해 케이싱 내에 장착된 하나 이상의 나선형으로 코일화된 유체 채널을 포함한다. 각각의 나선형으로 코일화된 열 교환기는 두 유체의 역류 또는 횡류 흐름에서 열 교환을 실시하도록 적절하게 구성되고 동작될 수 있으며, 케이싱측 유체는 나선형 유로에서 하나 이상의 나선형으로 코일화된 유체 채널을 둘러싸고 있다.
필요한 경우, 열 유체를 가열하기 위해 하나 이상의 열 유체 히터가 제2 열 교환기 대신에 또는 바람직하게는 추가로 제공될 수 있다. 열 유체 히터는 열 유체 저장소의 열 유체 또는 제1 열 교환기로 또는 이로부터의 경로에서의 열 유체를 가열하기 위해 열 유체 저장소 컨테이너의 벽 내부 또는 벽 상에 배치되거나 저장소 컨테이너와 떨어져 배치될 수 있다. 하나 이상의 열 유체 히터는 전기 저항 히터(들)로서 적절하게 제공될 수 있다.
열 유체 회로가 제2 열 교환기를 포함하는 경우, 열 유체 회로에서 열 유체의 총 질량 M11은 제2 열 교환기를 통해 순환되는 열 유체를 포함한다. 비율 m12/M11에 대해 위에서 특정된 관계는 또한 확대된 열 유동 회로에 유효하다.
공정 유체 처리 장치는 극저온 공급 디바이스로부터 공정 유체의 일부를 수용하도록 동작 가능하게 배치되고 공정 유체의 이 부분을 기화시키도록 구성된 기화기를 포함할 수 있다. 선택적인 기화기는 예를 들어, 제1 열 교환기에 병렬로 배열될 수 있고, 가스를 존재하는 경우 하나 이상의 압축 가스 저장 컨테이너로 보내거나, 선택적인 하나 이상의 압축 가스 저장 컨테이너를 우회하여 분배기로 보내도록 동작 가능하게 배치될 수 있다.
공정 유체는 액체 상태로 제공되거나 혼합된 액체-기체 상 유체로서 제공될 수 있다. 이는 공급 용기에 제공될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 압축 가스는 수소 및/또는 천연 가스 및/또는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등과 같은 하나 이상의 기체 탄화수소(들)로 이루어지거나 이를 주성분(들)으로 포함한다. 이러한 실시예에서 제공되는 공정 유체는 수소 및/또는 액체 또는 혼합 액체-기체 상태의 하나 이상의 탄화수소(들)를 주성분 또는 단독 성분(들)으로 포함한다. 이는 제공된 공정 유체가 원칙적으로 예를 들어, 액체 산소, 액체 질소, 액체 아르곤, 액체 헬륨, 액화 공기, 액체 이산화탄소 또는 이들의 임의의 혼합물과 같은 임의의 다른 극저온 유체를 포함하거나 이로 이루어질 수 있다는 것을 배제하지 않는다.
본원에 사용되는 "극저온 공정 유체"라는 용어는 - 70 ℃ 미만의 온도를 갖는 액체, 기체 또는 혼합-상 유체를 의미하는 것으로 의도된다. 본원에서 사용되는 용어는 기체의 온도가 - 70 ℃를 초과하지 않는 한 기체 유체도 포함한다. 극저온 공정 유체의 예는 액체 수소(LHY), 액체 질소(LIN), 액체 산소(LOX), 액체 아르곤(LAR), 액체 헬륨, 액체 이산화탄소 및 가압된 혼합 상 극저온 공정 유체(예를 들어, LIH 및 기체 수소의 혼합물)를 포함한다. 본 발명의 목적을 위해, 온도가 - 70 ℃ 미만인 경우 "극저온"이라고 칭한다. 따라서, 극저온에서의 공정 유체는 - 70 ℃ 미만의 온도를 갖는 액체, 혼합 액체-기체 상 또는 기체 유체이다.
공정 유체는 예를 들어, 공정 가스가 수소를 포함하거나 이로 이루어지는 경우와 같이 공정 유체 또는 그 성분의 임계점 압력을 초과하는 압력으로 가압될 수 있다. 따라서, 가압된 공정 유체는 초임계 유체일 수 있거나 하나 이상의 초임계 유체 성분을 포함할 수 있다. 본원에 사용되는 "압축 가스"라는 용어는 기체 상태뿐만 아니라 초임계 상태의 공정 유체를 포함한다. 예를 들어, 본 발명이 적용되는 공정 유체의 주요 후보로서의 수소는 초임계 유체로서 극저온 공급 디바이스를 빠져나갈 수 있다. 공정 유체는 초임계 유체로서 제1 열 교환기에 진입할 수 있다. 이는 여전히 초임계 상태 또는 기체 상태에서 제1 열 교환기를 빠져나갈 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, "제1", "제2", "제3" 등은 복수의 단계 및/또는 피처 및/또는 구성 요소 중에서 구별하기 위해 사용되며, 이와 같이 명시적으로 언급하지 않는 한 전체 수 또는 시간 및/또는 공간에서의 상대 위치를 나타내지 않는다. 예를 들어, "제1 열 교환기"에서의 "제1"의 사용은 추가 열 교환기의 존재를 암시하지 않지만, 본원에 설명된 바와 같이 제2 열 교환기의 채용은 바람직하다.
청구항에서, 청구된 단계를 식별하기 위해 문자가 사용된다(예를 들어, (a), (b) 및 (c)). 이러한 문자는 방법의 단계를 지칭하는 것을 돕기 위해 사용되며, 이러한 순서가 청구항에서 구체적으로 언급되지 않는 한, 그리고 언급되는 범위에서만 청구된 단계가 수행되는 순서를 나타내도록 의도된 것이 아니다.
도면은 극저온에서 제공되는 공정 유체로부터 압축 가스를 형성하고 압축 가스를 압축 가스 수용기로 분배하기 위한 방법 및 시스템을 나타낸다.
이어지는 상세한 설명은 단지 바람직한 예시적인 실시예를 제공하며, 본 발명의 범위, 적용 가능성 또는 구성을 제한하도록 의도되지 않는다. 오히려, 바람직한 예시적인 실시예의 이어지는 상세한 설명은 본 발명의 바람직한 예시를 구현하기 위한 가능한 설명을 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 제공할 것이며, 청구항에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 요소의 기능 및 배열에 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.
도면은 압축 가스를 형성하고 특히 연소 엔진 또는 연료 전지 차량의 연료 탱크, 또는 일부 다른 압력 정격 수용 용기와 같은 압축 가스 수용기에 압축 가스를 분배하기 위한 시스템을 나타낸다. 도면은 또한 극저온 공정 유체, 즉, 극저온에서 제공되는 공정 유체로부터 압축 가스를 형성하기 위한 방법을 예시한다. 압축 가스를 형성하는 것은 적어도 극저온 공정 유체를 가압하고 가열하는 것을 포함한다. 압축 가스가 압축 수소, 압축 천연 가스, 또는 이들의 혼합물인 경우, 제공되는 극저온 공정 유체는 액체 또는 혼합-액체-기체 상의 수소, 천연 가스 또는 이들의 혼합물이다.
시스템은 극저온 공정 유체(1), 예를 들어, 액체 또는 혼합-상 수소로 충전된 예를 들어, 공급 용기(2)와 같은 극저온 공정 유체의 공급원을 포함한다. 시스템은 추가로 공급 용기(2)로부터 극저온 공정 유체(1)를 수용하도록 동작 가능하게 배치된 극저온 공급 디바이스(3)를 포함한다. 극저온 공급 디바이스(3)는 여전히 극저온에 있는 가압된 공정 유체(4)로서 극저온 공급 디바이스(3)를 떠나는 극저온 공정 유체(1)를 가압하도록 구성된다. 극저온 공급 디바이스(3)는 극저온 공정 유체(1)의 압력을 약 0.5 MPa로부터 차량 연료 탱크를 충전하는 데 유용한 압력, 일반적으로 20 내지 100 MPa, 그리고 통상적으로 약 80 MPa로 증가시키도록 구성될 수 있다. 가압된 공정 유체(4)는 극저온 공급 디바이스(3)를 떠날 때 예를 들어, - 150 ℃와 같이 여전히 매우 저온이다.
따라서, 시스템은 극저온 공급 디바이스(3)를 떠나는 가압된 극저온 공정 유체(4)의 적어도 일부를 분배기(25)를 통해 압축 가스 수용기(26)로 분배하거나 제공되는 경우 중간 저장소로 보내기에 적절한 압축 가스(7)로 변환하기 위한 공정 유체 처리 장치를 포함한다. 공정 유체 처리 장치는 제1 열 교환기(5)를 포함한다. 이는 제1 열 교환기(5)와 인-라인으로 배열된 하나 이상의 추가 구성 요소 및/또는 제1 열 교환기(5)에 병렬로 배열된 하나 이상의 추가 구성 요소를 포함할 수 있으며, 극저온 공급 디바이스(3)로부터 가압된 공정 유체(4)를 가열 및/또는 기화시키도록 구성된 이러한 선택적인 추가 구성 요소는 수용 용기를 충전하는 데 적합한 압축 가스(7)를 형성하는 데 필요한 추가 처리를 받아야 한다.
극저온 공급 디바이스(3)로부터의 가압된 극저온 공정 유체(4)는 극저온 공급 디바이스(3)에 의해 가압되고 공급되는 극저온 공정 유체(4)의 적어도 일부를 수용하도록 동작 가능하게 배치된 제1 열 교환기(5)에서 가열된다. 예시적인 실시예에서, 제1 열 교환기(5)는 극저온 공급 디바이스(3)에 의해 가압되고 공급되는 모든 극저온 공정 유체(4)를 수용하도록 동작 가능하게 배치된다. 가압된 극저온 공정 유체(4)는 열 유체 저장소(12)에 제공된 열 유체(11)와의 간접 열 교환에 의해 제1 열 교환기(5)에서 가열된다.
열 유체 저장소(12)는 제1 열 교환기(5)의 공정 유체 입구에서 가압된 공정 유체(4)의 극저온을 초과하는 열 유체 온도에서 열 유체(11)로 충전된 저장소 컨테이너이다. 열 유체(11)는 열 유체 저장소(12), 제1 열 교환기(5), 및 열 유체 저장소(12)로부터의 열 유체(11)를 제1 열 교환기(5)로 그리고 이를 통해, 그리고 이로부터 다시 열 유체 저장소(12)로 그리고 이를 통해 순환시키도록 구성된 제1 열 유체 펌프(14)를 포함하는 열 유체 회로에서 순환된다.
열 유체(11)는 유리하게는 액체로서 제공될 수 있다. 따라서, 열 유체 저장소(12)는 저장소 컨테이너에 포함된 액체 열 유체(11)의 배스를 포함하거나 이로 구성될 수 있다. 열 유체 회로에서 열 유체(11)를 순환시키는 것은 배스로부터 열 유체(11)를 제거하고 열 유체(11)를 배스에 재도입하는 것을 포함한다. 유리한 실시예에서, 열 유체(11)는 1 bar에서 50 ℃ 초과 또는 80 ℃ 초과, 바람직하게는 100 ℃ 초과의 표준 비등점을 갖도록 선택된다. 이는 1 bar에서 - 50 ℃ 미만 또는 - 70 ℃ 미만의 표준 빙점을 가질 수 있다.
쉘(shell) 및 튜브 설계는 제1 열 교환기(5)에 대해 선택될 수 있다. 이러한 설계에서, 제1 열 교환기(5)는 케이싱측 유체에 대한 입구 및 출구를 갖는 케이싱을 포함한다. 2개의 열 교환 유체 중 다른 하나는 하나 이상의 나선형으로 코일화된 튜브로서 형성된 하나 이상의 유체 채널에서 케이싱을 통해 이송된다. 예시적인 실시예에서, 가압된 극저온 공정 유체(4)는 유체 채널에서 이송되는 채널측 유체이고, 열 유체(11)는 유체 채널(튜브)과 직접 접촉하여 유체 채널을 둘러싸는 케이싱측 유체이다. 유리하게는, 제1 열 교환기(5)는 코일형-튜브 열 교환기이다. 제1 열 교환기(5)가 나선형의 코일형-튜브 열 교환기로서 설계되면, 열 교환 유체(4 및 11) 모두가 나선형(helical) 또는 나선형(spiral) 유로로, 바람직하게는 역류 또는 횡류로 제1 열 교환기(5)를 통해 순환되어, 열 유체(11)로부터 가압된 극저온 공정 유체(4)로 열을 집중적으로 전달한다.
제1 열 교환기(5)에서 냉각된 열 유체(11)는 열 유체 저장소(12)로 다시 공급된다. 제1 열 교환기(5)를 떠나는 가압된 공정 유체(4)는 예를 들어, 온도가 허용되는 경우 차량 탱크 및/또는 현장 저장 용기와 같은 수용 용기로서 압축 가스 수용기(26)로 직접 보내어질 수 있다.
그러나, 가압된 공정 유체(4)는 이를 압축 가스 수용기(26)로 분배하거나 이를 중간 저장소에 공급하기에는 여전히 너무 저온인 온도에서 제1 열 교환기(5)를 떠날 수 있다. 따라서, 공정 유체 처리 장치는 제1 열 교환기(5)를 떠나는 가압된 공정 유체(4)의 일부 또는 전부를 가열하기 위한 히터(6), 예를 들어, 전기 저항 히터를 포함할 수 있다. 히터(6)는 인-라인 전기 트림 히터의 역할을 할 수 있다. 존재하는 경우, 히터(6)는 제1 열 교환기(5)로부터 가온된 공정 유체(4)의 적어도 일부를 수용하도록 동작 가능하게 배치되고 차량 탱크 및/또는 현장 저장 용기와 같은 수용 용기로 직접 압축 가스(7)로서 히터(6)를 떠나는 가압되고 템퍼링(tempering)된 공정 유체를 충전할 수 있게 하는 온도로 적절하게 가온된 공정 유체(4)의 이러한 적어도 일부를 추가로 가열하도록 구성된다.
시스템은 공정 유체 처리 장치에 형성된 압축 가스(7)의 중간 저장을 위한 하나 이상의 압축 가스 저장 용기(20)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 압축 가스 저장 용기(20)는 공정 유체 처리 장치로부터 압축 가스(7)의 적어도 일부(21)를 수용하도록 동작 가능하게 배치될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 하나 이상의 압축 가스 저장 용기(20)는 히터(6)로부터 압축 가스(7)를 수용하도록 동작 가능하게 배치된다. 하나 이상의 압축 가스 저장 용기(20)는 고정식으로, 즉, 현장에서 고정되어 배열될 수 있거나, 빠른 교체를 가능하게 하는 이동식 압축 가스 저장 트레일러 상에 배열될 수 있거나, 하나 이상의 고정식 압축 가스 저장 용기(20)와 하나 이상의 이동식 압축 가스 저장 용기(20)의 조합을 포함할 수 있다.
분배기(25)는 하나 이상의 압축 가스 저장 용기(20)를 우회하여 압축 가스(8)를 수용하고, 이러한 의미에서 공정 유체 처리 장치로부터, 여기서는 히터(6)로부터 직접 수용하도록 동작 가능하게 배치될 수 있다. 공정 유체 처리 장치에서 형성된 압축 가스(7)의 전부 또는 단지 일부는 형성된 대로 분배기(25)로 직접 이송되고 분배기(25)를 통해 예를 들어, 차량 연료 탱크와 같은 압축 가스 수용기(26)로 분배될 수 있다.
시스템이 하나 이상의 압축 가스 저장 용기(20)를 포함하는 경우, 공정 유체 처리 장치에 형성된 압축 가스(7)의 전부 또는 단지 일부는 하나 이상의 압축 가스 저장 용기(20)로 안내되어 장래의 사용을 위해 그 안에 저장될 수 있다. 분배기(25)는 적어도 원칙적으로 압축 가스를 압축 가스 수용기(26)로 분배하기 위해 하나 이상의 압축 가스 저장 용기(20)로부터만 압축 가스(22)를 수용하도록 동작 가능하게 배치될 수 있다. 공정 유체 처리 장치에 형성된 모든 압축 가스(7)는 이러한 전제 하에 하나 이상의 압축 가스 저장 용기(20)로 보내어질 수 있다. 그러나, 예시적인 실시예에서, 하나 이상의 압축 가스 저장 용기(20)는 압축 가스(7)의 적어도 일부(21)를 수용하도록 동작 가능하게 배치되고, 분배기(25)는 하나 이상의 압축 가스 저장 용기(20)를 우회하여 압축 가스(8)를 수용하고 하나 이상의 압축 가스 저장 용기(20)로부터 압축 가스(22)를 수용하도록 동작 가능하게 배치된다. 시스템은 흐름 조절 수단, 예를 들어, 압축 가스 분획(8 및 22)을 분배기(25)로 선택적으로, 즉 한번에 하나씩 안내하기 위한 밸브를 포함할 수 있다. 흐름 조절 수단은 추가로 예를 들어, 혼합물로서 분배기(25)에 압축 가스 분획(8 및 22) 모두를 동시에 이송하는 것을 가능하게 할 수 있다.
하나 이상의 압축 가스 저장 용기(20)로부터의 압축 가스(22)는 예를 들어, 극저온 공급 디바이스(3)가 제품을 분배기(25)로 보낼 준비가 되어 있지 않은 경우 분배기(25)로 안내될 수 있다. 분배기(25)는 가스가 충분히 저온인 경우 압축 가스를 압축 가스 수용기(26)로 직접 분배할 수 있다. 더 일반적으로, 압축 가스(22)는 너무 따뜻하여 직접 분배될 수 없다. 마찬가지로, 압축 가스(8)는 직접 분배되기에는 너무 따뜻할 수 있다. 하나 이상의 압축 가스 저장 용기(20)를 우회하는 이송 라인의 압축 가스(8)는 더 긴 휴지 시간 후에 따뜻하게 되었을 수 있다.
시스템은 압축 가스(8 및/또는 22)의 적어도 일부(23)를 수용하도록 동작 가능하게 배치되고 이를 분배기(25)로 보내기 전에 열 유체(11)와의 간접 열 교환에 의해 이러한 적어도 일부(23)를 냉각시키도록 구성된 제2 열 교환기(10)를 포함할 수 있다. 제2 열 교환기(10)는 열 유체(11)와의 간접 열 교환에 의해 분배를 위해 적절한 온도 범위 내의 온도로, 예를 들어, - 17.5 ℃ 내지 - 40 ℃ 범위 내의 온도, 바람직하게는 - 33 ℃ 미만의 온도로 압축 가스(8 및/또는 9)의 적어도 일부(23)를 냉각시키도록 구성된다.
시스템, 예를 들어, 분배기(25)는 압축 가스(8 및/또는 22)를 수용하도록 동작 가능하게 배치된 분배기(25) 및 분산기(24)로 안내된 압축 가스(8 및/또는 22)에 대해 나타낸 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 추가로 포함할 수 있다. 분배기(24)는 분산기(24)를 통해 압축 가스를 수용하도록 동작 가능하게 배치된다. 존재하는 경우, 분산기(24)는 측정된 온도가 허용하는 경우 압축 가스(8 및/또는 22)를 분배기(25)를 통해 압축 가스 수용기(26)로 직접 보내도록 구성되며, 추가로 측정된 온도가 너무 높은 경우, 압축 가스(8 및/또는 22)의 적어도 일부(23)를 제2 열 교환기(10)로 보내도록 구성된다. 적어도 일부(23)는 제2 열 교환기(10)로 보내어진 경우, 위에서 언급한 바와 같이 분배에 적절한 온도 범위 내의 온도로 열 유체(11)에 대해 냉각된다. 적절하게 냉각된 압축 가스는 그 후 분배기(25)를 통해 분배된다.
제2 열 교환기(10)는 열 유체 회로의 구성 요소이고 열 유체 저장소(12)로부터 열 유체(11)를 수용하도록 동작 가능하게 배치된다. 따라서, 열 유체(11)는 열 유체 저장소(12)로부터 또한 제2 열 교환기(10)로 그리고 이를 통해, 그리고 이로부터 다시 열 유체 저장소(12)로 그리고 이를 통해 순환될 수 있다.
쉘 및 튜브 설계는 제2 열 교환기(10)에 대해 선택될 수 있다. 이러한 설계에서, 제2 열 교환기(10)는 케이싱측 유체를 위한 입구 및 출구를 갖는 케이싱을 포함한다. 2개의 열 교환 유체 중 다른 하나는 하나 이상의 나선형으로 코일화된 튜브로서 형성된 하나 이상의 유체 채널에서 케이싱을 통해 이송된다. 예시적인 실시예에서, 압축 가스(23)는 유체 채널에서 이송되는 채널측 유체이고, 열 유체(11)는 유체 채널(튜브)과 직접 접촉하는 유체 채널을 둘러싸는 케이싱측 유체이다. 유리하게는, 제2 열 교환기(10)는 코일형-튜브 열 교환기이다. 제2 열 교환기(10)가 나선형의 코일형-튜브 열 교환기로 설계되면, 열 교환 유체(23 및 11) 모두가 나선형(helical) 또는 나선형(spiral) 유로를 통해, 바람직하게는 역류 또는 횡류로 제2 열 교환기(10)를 통해 순환되어, 열 유체(11)로부터 압축 가스(23)로 열을 집중적으로 전달한다.
제1 열 교환기(5) 및 제2 열 교환기(10)는 순환하는 열 유체(11)에 대해 직렬로 배열될 수 있다. 순차적인 흐름 배열에서, 열 유체 저장소(12)는 열 유체 저장소(11)로부터 가압된 공정 유체(4)를 가압하는 제1 열 교환기(5)로 그리고 이를 통해 순환될 수 있다. 그 후 냉각된 열 유체(11)는 열 유체 저장소(12)로 다시 순환되어 전체 사이클을 완료하기 전에 압축 가스(23)를 냉각시키고 차례로 다시 가온되는 제2 열 교환기(10)로 그리고 이를 통해 추가로 순환될 수 있다. 순차적인 흐름 배열은 열 유체의 흐름 방향과 관련하여 수정될 수 있다. 열 유체(11)를 순환시키기 위해 직렬 열 유체 회로에 하나 이상의 펌프가 배열될 수 있다.
그 중 하나가 도면에 예시된 더욱 바람직한 실시예에서, 제1 열 교환기(5) 및 제2 열 교환기(10)는 열 유체(11)에 대해 병렬로 배열된다. 열 유체 회로는 제1 브랜치(13) 및 제1 브랜치(13)와 병렬인 제2 브랜치(15)를 포함한다. 제1 브랜치(13)는 열 유체 저장소(12), 제1 열 교환기(5) 및 제1 브랜치(13)에서 열 유체(11)를 순환시키도록 구성된 제1 열 유체 펌프(14)를 포함한다. 제2 브랜치(15)는 열 유체 저장소(12), 제2 열 교환기(10) 및 제2 브랜치(15)에서 열 유체(11)를 순환시키도록 구성된 제2 열 유체 펌프(16)를 포함한다.
열 유체 회로는 펌프(14 및 15)와 열 교환기(5 및 10)의 상류에서 2개의 브랜치(13 및 15)로 분할되고, 2개의 브랜치(13 및 15)는 펌프(14 및 15)와 열 교환기(5 및 10)의 하류에서 다시 결합된다. 열 유체 회로는 열 유체 저장소(12)의 열 유체 출구의 하류에서 2개의 브랜치(13 및 15)로 분할될 수 있고/있거나 2개의 브랜치(13 및 15)는 열 유체 저장소(12)의 열 유체 입구의 상류에서 다시 결합될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 열 유체 출구 및 열 유체 입구는 브랜치(13 및 15) 모두에 공통이다.
열 유체 펌프(14 및 16)는 서로 독립적으로 동작하도록 구성될 수 있다. 따라서, 열 유체(11)는 제1 브랜치(13)에서만 또는 제2 브랜치(15)에서만 순환될 수 있거나, 두 펌프(14 및 16)가 모두 동작하면서 동시에 두 브랜치(13 및 15)에서 순환될 수 있다. 제1 열 교환기(5)에 대한 제1 브랜치(13)에 제1 열 유체 펌프(14)를 제공하고, 추가로 제2 열 교환기(10)에 대한 제2 브랜치(15)에 제2 펌프(16)를 제공하는 것은 열 관리에 대한 유연성을 증가시킨다. 열 유체(11)의 유량은 열 교환기(5 및 10) 각각에 대해 개별적으로 최적화될 수 있다.
제1 펌프(14)는 극저온 공급 디바이스(3)가 실행되는 임의의 시간뿐만 아니라 극저온 공급 디바이스(3)를 냉각시키기 위해 통기하거나 공급 용기(2)에서 압력이 너무 높게 형성되는 것을 방지하기 위해 통기할 때 켜질 수 있다. 제2 열 유체 펌프(16)는 제2 열 교환기(10)를 정확한 온도, 통상적으로 약 - 40 ℃로 유지하는 데 필요한 만큼 열 유체(11)를 순환시킨다.
시스템은 가변 속도(들)에서 제1 펌프(14) 및/또는 제2 펌프(16)를 구동하도록 구성된 가변 드라이브를 포함할 수 있다. 가변 드라이브는 제1 펌프(14)를 구동하는 제1 전기 구동 모터 및/또는 제2 펌프(16)를 구동하는 제2 전기 구동 모터를 포함할 수 있다. 가변 드라이브는 유리하게는 각각의 전기 구동 모터의 입력 주파수를 변경함으로써 각각의 펌프의 속도를 변경하기 위한 가변 주파수 드라이브(VFD: variable frequency drive)일 수 있다. 제1 펌프(14)의 속도는 제1 열 교환기(5)를 빠져나가는 열 유체의 온도를 사전 결정된 온도 범위 내에 유지하도록 변경될 수 있다. 제2 펌프(16)의 속도는 제2 열 교환기(10)를 빠져나가는 열 유체의 온도를 사전 결정된 온도 범위 내에 유지하고/유지하거나 제2 열 교환기(10)를 빠져나가는 압축 가스의 온도를 사전 결정된 온도 범위 내에 유지하도록 변경될 수 있다.
열 유체 저장소(12)는 열 유체 회로에서 순환을 유지하는 데 필요한 양을 초과하는 양의 열 유체(11)를 포함한다. 브랜치(13 및 15)를 모두 포함하는 열 회로가 열 유체(11)의 총 질량 M11을 포함하고 저장소 컨테이너가 이러한 총 질량 중 질량 m12를 포함하는 경우, 비율 m12/M11은 유리하게는 관계 m12/M11 ≥ 0.5, 또는 더욱 바람직하게는 m12/M11 ≥ 0.6, 또는 m12/M11 ≥ 0.7을 충족할 수 있다.
열 유체 회로는 열 유체(11)를 가열하기 위한 열 유체 히터(18), 특히 전기 저항 히터를 포함할 수 있다. 열 유체 히터(18)는 예를 들어, 제1 열 교환기(5)의 열 유체(11)에 의해 축적된 냉기가 제2 열 교환기(10)의 열 유체(11)로의 열 전달에 의해 완전히 보상될 수 없는 경우, 열의 임의의 부족을 보상하는 역할을 할 수 있다. 열 유체 히터(18)는 열 유체(11)를 제1 열 교환기(5)로 이송하는 이송 라인 또는 열 유체(11)를 다시 열 유체 저장소(12)로 이송하는 이송 라인에 배열될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 열 유체 히터(18)는 저장소 컨테이너에 배치되고 열 유체 저장소(12)이 열 유체(11)에 침지된다.

Claims (20)

  1. 압축 가스를 형성하고 이를 압축 가스 수용기에 분배하기 위한 방법으로서,
    (a) 극저온에서 공정 유체를 제공하는 단계;
    (b) 상기 공정 유체를 가압하고 여전히 극저온에서 가압된 상기 공정 유체를 제1 열 교환기에 공급하는 단계;
    (c) 상기 가압된 공정 유체의 상기 극저온보다 높은 열 유체 온도에서 열 유체를 열 유체 저장소에 제공하는 단계;
    (d) 상기 가압된 공정 유체로부터 상기 압축 가스를 형성하는 단계로서, 상기 열 유체와의 간접 열 교환에 의해 상기 제1 열 교환기에서 상기 가압된 공정 유체를 가열하는 단계를 포함하는 상기 압축 가스를 형성하는 단계;
    (e) 선택적으로, 하나 이상의 압축 가스 저장 용기를 제공하고, 상기 하나 이상의 압축 가스 저장 용기로부터 분배기로 압축 가스를 공급하는 단계;
    (f) 단계 (d)에서 형성된 압축 가스를 상기 분배기 및/또는 상기 하나 이상의 압축 가스 저장 용기에 공급하는 단계;
    (g) 제2 열 교환기에서의 상기 열 유체와의 간접 열 교환에 의해 단계 (d)에서 형성된 압축 가스 및/또는 상기 하나 이상의 압축 가스 저장 용기로부터 형성된 압축 가스를 냉각하고, 냉각된 압축 가스를 분배기에 공급하는 단계; 및
    (h) 상기 압축 가스를 상기 분배기를 통해 상기 압축 가스 수용기로 분배하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 열 교환기 및 상기 제2 열 교환기는 상기 열 유체에 대해 병렬로 배열되고, 제1 펌프는 상기 제1 열 교환기를 통해 상기 열 유체 저장소의 상기 열 유체를 공급하고, 제2 펌프는 상기 제2 열 교환기를 통해 상기 열 유체 저장소의 상기 열 유체를 공급하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압된 공정 유체 및 상기 열 유체 중 하나는 상기 제1 열 교환기를 통해 하나 이상의 유체 채널로 이송되고 다른 하나는 직접 접촉하여 상기 하나 이상의 유체 채널을 둘러싸서 간접 열 교환을 실시하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열 유체 저장소의 상기 열 유체는 상기 열 유체 저장소, 상기 제1 열 교환기, 및 열 유체 회로의 상기 열 유체를 공급하는 하나 이상의 펌프를 포함하는 상기 열 유체 회로에서 순환되는, 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가압된 공정 유체 및 상기 열 유체 중 하나는 상기 제2 열 교환기를 통해 하나 이상의 유체 채널에서 이송되고 다른 하나는 직접 접촉하여 상기 하나 이상의 유체 채널을 둘러싸서 상기 간접 열 교환을 실시하는, 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 압축 가스 저장 용기가 제공되고, 단계 (d)에서 형성된 상기 압축 가스의 적어도 일부가 중간 저장을 위해 상기 하나 이상의 압축 가스 저장 용기에 공급되는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 압축 가스를 상기 분배기에 공급하는 단계는 상기 압축 가스를 상기 하나 이상의 압축 가스 저장 용기로부터 상기 분배기로 공급하는 단계를 포함하거나 이로 구성되는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 압축 가스 저장 용기가 제공되고, 단계 (d)에서 형성된 상기 압축 가스의 적어도 일부가 상기 하나 이상의 압축 가스 저장 용기를 우회하면서 상기 분배기에 공급되는, 방법.
  10. 압축 가스를 형성하고 이를 압축 가스 수용기에 분배하기 위한 시스템으로서,
    (a) 극저온에 있는 공정 유체의 공급원;
    (b) 상기 공급원으로부터 상기 공정 유체를 수용하도록 동작 가능하게 배치되고, 상기 공정 유체를 가압하고 여전히 극저온에서 상기 가압된 공정 유체를 공급하도록 구성된 극저온 공급 디바이스;
    (c) 상기 가압된 공정 유체로부터 압축 가스를 형성하기 위한 공정 유체 처리 장치로서, 상기 공정 유체 처리 장치는 극저온에서 상기 극저온 공급 디바이스로부터 상기 가압된 공정 유체를 수용하도록 동작 가능하게 배치되고 열 유체와의 간접 열 교환에 의해 상기 가압된 공정 유체를 가열하도록 구성된 제1 열 교환기를 포함하는, 공정 유체 처리 장치;
    (d) 상기 가압된 공정 유체의 상기 극저온보다 높은 온도에서의 상기 열 유체의 열 유체 저장소로서, 상기 열 유체 저장소는 상기 제1 열 교환기에 상기 열 유체를 제공하도록 동작 가능하게 배치되는, 열 유체 저장소;
    (e) 선택적으로, 상기 공정 유체 처리 장치로부터 상기 압축 가스를 수용하도록 동작 가능하게 배치되고 이를 저장하도록 구성되는 하나 이상의 압축 가스 저장 용기;
    (f) 상기 공정 유체 처리 장치로부터 압축 가스를 수용하도록 동작 가능하게 배치되고/배치되거나 상기 하나 이상의 저장 용기로부터 압축 가스를 수용하도록 동작 가능하게 배치되고, 압축 가스를 상기 압축 가스 수용기에 분배하도록 구성된 분배기;
    (g) 상기 공정 유체 처리 장치로부터 압축 가스를 수용하도록 동작 가능하게 배치되고/배치되거나 상기 하나 이상의 압축 가스 저장 용기로부터 압축 가스를 수용하도록 동작 가능하게 배치된 제2 열 교환기로서, 상기 제2 열 교환기는 상기 열 유체와의 간접 열 교환에 의해 수용된 상기 압축 가스를 냉각시키도록 구성되고, 상기 열 유체 저장소는 상기 제2 열 교환기에 상기 열 유체를 제공하도록 동작 가능하게 배치되는 것인 제2 열 교환기; 및
    (h) 제1 브랜치 및 상기 열 유체에 대해 상기 제1 브랜치에 병렬로 배열된 제2 브랜치를 갖는 열 유체 회로로서, 상기 제1 브랜치는 상기 열 유체 저장소, 상기 제1 열 교환기 및 제1 펌프를 포함하고 상기 제1 펌프는 상기 열 유체 저장소 및 상기 제1 열 교환기를 통해 상기 열 유체 저장소의 상기 열 유체를 상기 제1 브랜치에서 순환시키도록 동작 가능하게 배치 및 구성되고, 상기 제2 브랜치는 상기 열 유체 저장소, 상기 제2 열 교환기 및 제2 펌프를 포함하고 상기 제2 펌프는 상기 열 유체 저장소 및 상기 제2 열 교환기를 통해 상기 열 유체 저장소의 상기 열 유체를 상기 제2 브랜치에서 순환시키도록 동작 가능하게 배치 및 구성되는 것인 열 유체 회로
    를 포함하는 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 열 교환기는 상기 제1 열 교환기 및 상기 열 유체 저장소를 통해 상기 열 유체 저장소의 상기 열 유체를 순환시키도록 동작 가능하게 배치되고 구성된 하나 이상의 펌프 및 상기 열 유체 저장소를 포함하는 열 유체 회로에 배치되는, 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 열 유체 저장소는 상기 열 유체의 배스(bath)를 포함하는 저장 컨테이너를 포함하고, 상기 열 유체 저장소는 상기 배스로부터 상기 제1 열 교환기에 상기 열 유체를 제공하도록 동작 가능하게 배치되는, 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 열 유체 회로는 열 유체의 총 질량 M11을 포함하고 저장 용기는 이러한 총 질량 중 열 유체의 질량 m12를 포함하며, m12/M11 비율은 관계 m12/M11 ≥ 0.5 또는 m12/M11 ≥ 0.6 또는 m12/M11 ≥ 0.7을 충족하는, 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 열 교환기는,
    - 상기 열 유체 및 상기 가압된 공정 유체 중 하나인 케이싱측 유체에 대한 입구 및 출구를 갖는 케이싱, 및
    - 상기 케이싱 내에 장착되고 채널측 유체를 수용하도록 동작 가능하게 배치되고 상기 케이싱을 통해 상기 채널측 유체를 이송하도록 구성된 하나 이상의 유체 채널로서, 상기 채널측 유체는 상기 가압된 공정 유체 및 상기 열 유체 중 다른 하나인, 하나 이상의 유체 채널을 포함하고,
    - 상기 제1 열 교환기는 상기 케이싱측 유체를 상기 채널측 유체에 대한 상기 하나 이상의 유체 채널과 직접 접촉시키도록 구성되는, 시스템.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1 열 교환기는 케이싱측 유체로서 상기 열 유체 및 상기 가압된 공정 유체 중 하나에 대한 케이싱 및 상기 케이싱을 통한 채널측 유체로서 상기 가압된 공정 유체 및 상기 열 유체 중 다른 하나를 이송하기 위해 상기 케이싱 내에 장착된 하나 이상의 나선형으로 코일화된 유체 채널을 포함하는 나선형으로 코일화된 열 교환기인, 시스템.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제10항에 있어서,
    상기 제2 열 교환기는,
    - 상기 열 유체 및 상기 가압된 공정 유체 중 하나인 케이싱측 유체에 대한 입구 및 출구를 갖는 케이싱, 및
    - 상기 케이싱 내에 장착되고 채널측 유체를 수용하도록 동작 가능하게 배치되고 상기 케이싱을 통해 상기 채널측 유체를 이송하도록 구성된 하나 이상의 유체 채널로서, 상기 채널측 유체는 상기 가압된 공정 유체 및 상기 열 유체 중 다른 하나인, 하나 이상의 유체 채널을 포함하고,
    - 상기 제2 열 교환기는 상기 케이싱측 유체를 상기 채널측 유체에 대한 상기 하나 이상의 유체 채널과 직접 접촉시키도록 구성되는, 시스템.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 공정 유체 처리 장치는 상기 제1 열 교환기로부터 가압된 공정 유체를 수용하도록 동작 가능하게 배치되고 이러한 공정 유체를 추가로 가열하도록 구성된 히터를 포함하는, 시스템.
  20. 제10항에 있어서,
    상기 열 유체 저장소에 동작 가능하게 배치되고 상기 열 유체를 가열하도록 구성된 열 유체 히터를 더 포함하는, 시스템.
KR1020210142766A 2020-10-28 2021-10-25 압축 가스를 형성 및 분배하기 위한 방법 및 시스템 KR102624377B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/082,067 2020-10-28
US17/082,067 US20220128195A1 (en) 2020-10-28 2020-10-28 Method and System for Forming and Dispensing a Compressed Gas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220056809A KR20220056809A (ko) 2022-05-06
KR102624377B1 true KR102624377B1 (ko) 2024-01-11

Family

ID=78617145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210142766A KR102624377B1 (ko) 2020-10-28 2021-10-25 압축 가스를 형성 및 분배하기 위한 방법 및 시스템

Country Status (10)

Country Link
US (2) US20220128195A1 (ko)
EP (1) EP3992520B1 (ko)
JP (1) JP7297843B2 (ko)
KR (1) KR102624377B1 (ko)
CN (1) CN114484264A (ko)
CA (1) CA3135268A1 (ko)
CL (1) CL2021002781A1 (ko)
FI (1) FI3992520T3 (ko)
IL (1) IL287527A (ko)
MX (1) MX2021012896A (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008060127A1 (de) * 2008-12-03 2010-06-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Anlage zum Betanken von Kraftfahrzeugen mit Wasserstoff
JP2013160476A (ja) * 2012-02-07 2013-08-19 Osaka Gas Co Ltd 無圧温水ヒータ
JP2017067178A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 岩谷産業株式会社 水素ガス充填設備のプレクーラー及びプレクール方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6086782A (en) 1996-07-02 2000-07-11 Advanced Fluid Technologies, Inc. Heat transfer fluid compositions for low temperature applications
TW432192B (en) * 1998-03-27 2001-05-01 Exxon Production Research Co Producing power from pressurized liquefied natural gas
DE102013001676A1 (de) 2012-11-02 2014-05-08 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Betankungseinrichtung zum Betanken eines Speicherbehälters mit einem unter Druck stehenden, gasförmigen Medium
FR3008165B1 (fr) * 2013-07-05 2017-10-27 Air Liquide Procede et station de remplissage de reservoir de gaz
GB2519594A (en) * 2013-10-28 2015-04-29 Highview Entpr Ltd Method and system for the re-liquefaction of boil-off gas
JP6688583B2 (ja) * 2015-10-02 2020-04-28 株式会社神戸製鋼所 ガス供給装置及びガス供給方法
KR102017946B1 (ko) * 2017-04-14 2019-10-21 한국조선해양 주식회사 재기화 시스템 및 이를 포함하는 선박
HRP20220955T1 (hr) * 2018-04-26 2022-10-28 Chart Inc. Sustav za doziranje kriogenog fluida sa rashladnim rezervoarom

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008060127A1 (de) * 2008-12-03 2010-06-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Anlage zum Betanken von Kraftfahrzeugen mit Wasserstoff
JP2013160476A (ja) * 2012-02-07 2013-08-19 Osaka Gas Co Ltd 無圧温水ヒータ
JP2017067178A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 岩谷産業株式会社 水素ガス充填設備のプレクーラー及びプレクール方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA3135268A1 (en) 2022-04-28
KR20220056809A (ko) 2022-05-06
US20220128195A1 (en) 2022-04-28
EP3992520B1 (en) 2024-03-27
IL287527A (en) 2022-05-01
FI3992520T3 (fi) 2024-07-02
MX2021012896A (es) 2022-04-29
EP3992520A1 (en) 2022-05-04
CN114484264A (zh) 2022-05-13
CL2021002781A1 (es) 2022-07-29
JP7297843B2 (ja) 2023-06-26
JP2022071841A (ja) 2022-05-16
US20230279996A1 (en) 2023-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107420738B (zh) 压缩气体分配
US11009185B2 (en) Method and system of dispensing liquefied gas
US20080302504A1 (en) Station Side Cooling for Refueling Vehicle Storage Tanks with High Pressure Fuel
US20200156923A1 (en) Fluid bypass method and system for controlling the temperature of a non-petroleum fuel
US11060665B2 (en) Installation and method for filling tanks with pressurized fluid
EP3249282B1 (en) Compressed gas dispensing
JP5789257B2 (ja) 水素分配システム及びその方法
CN113833977A (zh) 低温流体分配系统和方法
US11506342B1 (en) Precooling system utilizing cryogenic liquid fuels for fueling pressurized vehicle gaseous onboard storage tank system with controlled dispensing temperatures
KR102624377B1 (ko) 압축 가스를 형성 및 분배하기 위한 방법 및 시스템
EP3263969B1 (en) Compressed gas dispensing
US11920736B2 (en) Method and system for filling tanks of hydrogen-fueled vehicles
US20230383911A1 (en) Cryogenic Fluid Dispensing System and Method
US20200025338A1 (en) System and method to cost-effectively pressurize cryogenic h2 by heat transfer
US11933458B1 (en) Method and system for filling tanks of hydrogen-fueled vehicles
RU2133403C1 (ru) Способ заполнения емкости сжатым газом
KR20130023189A (ko) 수소 분배 시스템 및 그 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant