KR20200095400A - 저장 용기를 액화 가스로 충전하기 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents

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KR20200095400A
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로랑 알리디에
안 타오 티에우
토마 파예
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레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
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Abstract

액화 가스의 탱크(10)에 의해 액화 가스로 저장 용기(2)를 충전하기 위한 방법이며, 방법은 차압에 의해 액화 가스를 탱크(10)로부터 저장 용기(2) 내로 이송하는 단계를 포함하고, 저장 용기(2)는 이송 단계 전에 탱크(10)의 내부 압력보다 높은 내부 압력을 갖고, 방법은 이송 단계 전에, 탱크(10)에 유익하게 저장 용기(2) 내의 압력 강하를 보장하기 위해 탱크(10) 및 저장 용기(2)를 유체 연통하여 배치하는 단계 및 가압 디바이스(3, 6)를 사용하여 탱크(10) 내의 압력을 증가시키는 단계를 포함한다.

Description

저장 용기를 액화 가스로 충전하기 위한 방법 및 디바이스 {METHOD AND DEVICE FOR FILLING A STORAGE VESSEL WITH LIQUEFIED GAS}
본 발명은 저장 용기를 액화 가스로 충전하기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다.
본 발명은 더 구체적으로 액화 가스 탱크에 의해 저장 용기를 액화 가스로 충전하기 위한 방법에 관한 것으로서, 방법은 차압(pressure differential)에 의해 탱크로부터 저장 용기로 액화 가스를 이송하는 단계를 포함하며, 이 방법에서 저장 용기는 이송 단계 전에, 탱크의 내부 압력보다 높은 내부 압력을 갖는다.
일반적으로, 액체 수소는 압력차에 의해 설비로 전달된다. 통상적으로, 충전될 저장 용기는 3 내지 13 bara의 압력에 있고, 전달 탱크에 수납된 액체는 0.3 barg 내지 13 barg의 압력에 있다.
차압에 의해(펌프를 사용하지 않고) 이러한 이송을 달성하기 위해, 대부분의 경우에, 먼저 충전될 고정된 저장 용기의 압력보다 통상적으로 1 barg만큼 더 높은 압력으로 전달 세미트레일러(semitrailer)의 탱크를 가압해야 할 필요가 있다.
이 가압은 통상적으로 가압 히터로서 공지되어 있는 디바이스를 사용하여 수행된다. 저온 액체는 중력 하에서 탱크로부터 배출되고, 탱크의 낮은 지점에 위치된 교환기, 통상적으로 대기 교환기(atmospheric exchanger) 내에서 기화된다. 따라서, 디바이스는 낮은 위치에 핫스폿(hotspot)을 포함한다. 열사이펀 효과에 의한 유동이 발생하고, 생성된 고온 가스는 이어서 자연스럽게 탱크로 복귀된다. 이는 탱크가 가압되게 한다. 가압 속도는 통상적으로 열 교환기의 크기 및 배관의 직경에 의존한다.
그러나, 이 디바이스는 단점을 갖는다. 따라서, 가압을 위해 필요한 시간이 비교적 길 수도 있다. 게다가, 열사이펀 유동의 원동력(motive force)은 액체 기둥의 헤드와 액체와 가스 사이의 밀도의 차이에 의존하기 때문에, 이 디바이스는 탱크가 비어 있거나 거의 비어 있을 때 마찬가지로 작동하지 않는다. 가압은 이어서 달성하는데 더욱 더 오래 걸린다. 게다가, 이 가압은 설비 내에 열을 도입한다. 이는 액체 수소의 가열을 야기하여, 궁극적으로 물류 내에서의 증발에 의해 손실된 가스의 양을 증가시킨다.
본 발명의 하나의 목적은 전술된 종래 기술의 단점의 모두 또는 일부를 극복하는 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 방법은 다른 관점에서 서두에서 제공된 일반적인 정의에 따라, 본질적으로 방법이 이송 단계 전에, 탱크에 유익하게 저장 용기 내의 압력 강하를 보장하기 위해 탱크 및 저장 용기를 유체 연통하여 배치하는 단계 및 가압 디바이스를 사용하여 탱크 내의 압력을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명의 실시예는 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수도 있다:
- 가압 디바이스를 통해 탱크 내의 압력을 증가시키는 단계는 탱크와 저장 용기를 유체 연통하여 배치하는 단계와 동시에 그리고/또는 탱크를 유체 연통하여 배치하는 단계 후에, 탱크와 저장 용기 사이의 이 유체 연통이 중단되는 단계 중에 수행된다.
- 탱크와 저장 용기를 유체 연통하여 배치하는 단계는, 저장 용기 내의 압력이 탱크 내의 압력과 동일하거나 또는 0.5 내지 5 bar, 및 특히 0.5 내지 1 bar의 결정된 제한값만큼 탱크 내의 압력을 초과하는 결정된 레벨로, 탱크에 유익하게 저장 용기 내의 압력을 낮춘다.
- 탱크 내의 압력을 증가시키는 단계는, 탱크 내의 압력이 0.5 내지 5 bar, 및 특히 1 내지 2 bar의 결정된 값만큼 저장 용기 내의 압력을 초과하는 결정된 레벨까지 탱크 내의 압력을 증가시킨다.
- 탱크와 저장 용기를 유체 연통하여 배치하는 단계는 탱크의 하부 부분 및/또는 상부 부분에 연결된 하나의 단부 및 저장 용기의 하부 부분 및/또는 상부 부분에 연결된 다른 단부를 갖는 적어도 하나의 이송 파이프를 통해 수행된다.
- 탱크와 저장 용기를 유체 연통하여 배치하는 단계는 탱크의 상부 부분에 연결된 하나의 단부 및 저장 용기의 상부 부분에 연결된 하나의 단부를 갖는 적어도 하나의 이송 파이프를 통해 수행된다.
- 탱크를 가압하기 위한 디바이스는 탱크에 연결된 유체 흡인 제1 단부와 탱크에 연결된 유체 복귀 제2 단부 사이에, 유체 가열 부재 및 가압 회로 내의 유체의 순환을 제어하기 위한 하나 이상의 가열 밸브의 세트를 포함하는 탱크 가압 회로를 포함한다.
본 발명은 또한 차압에 의해 액화 가스를 저장 용기 내로 이송하도록 의도된, 액화 가스의 탱크를 포함하는 액화 가스 저장 용기를 충전하기 위한 디바이스이며, 디바이스는 탱크에 연결된 유체 흡인 제1 단부와 탱크에 연결된 유체 복귀 제2 단부 사이에, 유체 가열 부재 및 가압 회로 내의 유체의 순환을 제어하기 위한 하나 이상의 가열 밸브의 세트를 포함하는 탱크 가압 회로를 포함하고, 디바이스는 탱크에 연결된 제1 단부 및 저장 용기에 연결되도록 의도된 제2 단부를 포함하는 적어도 하나의 유체 이송 파이프를 더 포함하고 상기 이송 파이프 내의 유체의 순환을 제어하기 위한 하나 이상의 이송 밸브의 세트를 포함하고, 디바이스는 탱크 및/또는 저장 용기 내의 압력을 측정하기 위한 하나 이상의 센서의 세트를 포함하고, 디바이스는 탱크의 상단부에 연결된 제1 단부 및 저장 용기의 상단부에 연결되도록 의도된 다른 단부를 갖는 유체 이송 파이프를 더 포함한다.
다른 가능한 특정 특징에 따르면, 디바이스는 밸브의 세트의 적어도 일부를 제어하도록 구성된 전자 제어 및 데이터 처리 및 저장 부재를 포함하고, 제어 부재는, 저장 용기 내의 압력이 탱크 내의 압력보다 높을 때 탱크로부터 저장 용기로의 유체의 이송 전에, 저장 용기와 탱크 사이의 압력의 전달을 보장하기 위해 하나 이상의 이송 밸브의 세트의 개방, 그리고 저장 용기와 탱크 사이의 압력의 이송 후 또는 중에, 탱크 내의 압력을 증가시키기 위해 하나 이상의 가열 밸브의 세트의 개방, 이어서 하나 이상의 가열 밸브의 세트의 폐쇄 및 차압에 의해 탱크로부터 저장 용기로의 액화 가스의 이송을 보장하기 위해 하나 이상의 이송 밸브의 세트의 개방을 수행하도록 구성된다.
본 발명은 또한 청구범위의 범주 내에서 상기 또는 하기의 특징들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 대안적인 디바이스 또는 방법에 관한 것일 수도 있다.
다른 특유한 특징과 장점은 도면을 참조하여 제공된 이하의 설명을 숙독할 때 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 디바이스의 구조 및 동작의 일 예를 도시하고 있는 개략 부분도.
도 1에 도시된 설비(1)는 액화 가스 저장 용기(2)를 충전하기 위한 디바이스를 포함한다. 저장 용기(2)는 예를 들어, 액화 수소를 수납하는 고정된 절연성 이중벽 진공 저장 용기이다.
설비(1)는, 예를 들어 세미트레일러에 의해 운반되고 차압에 의해 액화 가스를 저장 용기(2)로 이송하도록 의도된 액화 가스(예를 들어, 액화 수소)의 탱크(10)를 포함한다.
탱크(10)는 전술된 바와 같이, 가압 히터, 즉 탱크(10)를 가압하기 위한 회로(3)를 포함한다. 이 가압 회로(3)는 탱크(10)(특히 저부 부분)에 연결된 유체 흡인 제1 단부(4)와 탱크(10)(특히 상부 부분)에 연결된 유체 복귀 제2 단부(5) 사이에, 유체 가열 부재(6)(저부 부분에 위치된 대기 열 교환기 등) 및 하나 이상의 가열 밸브(7, 19)의 세트를 포함한다. 예를 들어, 가압 회로(3)는 상기 가압 회로(3) 내의 유체의 순환(열사이펀 효과에 의한)을 제어하기 위한, 바람직하게는 제어식 및 자동식인 가열 밸브(7) 및 차단 밸브(19)(바람직하게 수동 제어식)를 포함한다.
디바이스(1)는, 탱크(10)에 연결된 제1 단부 및 저장 용기(2)에 연결되도록 의도된 적어도 하나의 제2 단부를 각각 포함하는 적어도 하나의 유체 이송 파이프(및 본 예에서, 2개의 파이프(8, 9))를 더 포함한다. 이송 파이프 또는 파이프들(8, 9)은 적합한 회로에 의해 저장 용기(2)의 하단부 및/또는 상단부에 병렬로 연결될 수도 있다.
설비 및 특히 각각의 이송 파이프(8, 9)는 이송 파이프 또는 파이프들(8, 9) 내의 유체의 순환을 제어하기 위한 이송 밸브(11, 12, 13, 14, 15)의 세트를 포함한다. 예를 들어, 탱크(10)의 하단부에 연결된 제1 이송 파이프(8)는 자동 안전 차단 밸브 및 수동 조작식 차단 밸브로 각각 구성될 수도 있는 직렬의 2개의 밸브(11)를 포함한다.
마찬가지로, 제2 이송 파이프(9)(탱크(10)의 상부 부분에 연결됨)는, 예를 들어 자동 안전 차단 밸브 및 수동 조작식 차단 밸브로 각각 구성될 수도 있는 직렬의 2개의 밸브(15)를 포함한다.
각각의 이송 파이프(8, 9)는 저장 용기(2)의 회로에 연결되게 되어 저장 용기의 상단부 및/또는 하단부와 연통하게 하는 가요성 단부를 가질 수도 있다. 저장 용기의 회로는 유리하게는 제어식 또는 수동 조작식 밸브일 수도 있는 밸브(12, 13, 14)의 세트를 포함한다. 탱크(10) 및 저장 용기(2)는 종래의 통기/보호 밸브 디바이스를 포함할 수도 있다.
따라서, 전달 작업자는 이동 탱크(10)의 이송 파이프 또는 파이프들(8, 9)을 저장 용기(2)의 회로에 연결할 수도 있다. 저장 용기(2) 내의 압력이 탱크(10) 내의 압력보다 높아, 차압에 의한 이송을 방지하면, 작업자는 탱크(10) 및 저장 용기(2) 내의 압력을 평형화하기 위해 밸브(14, 15)를 개방하고(탱크(10)의 상부 부분과 저장 용기(2)의 상부 부분을 연통하여 배치함) 그리고/또는 밸브(13, 11)를 개방할 수도 있다(탱크(10)의 하부 부분과 저장 용기(2)의 하부 부분을 연통하여 배치함). 다른 비한정적인 옵션에 따르면, 작업자는 밸브(14)를 개방하고(저장 용기(2)의 상부 부분을 연결함), 탱크의 상부 부분에 연결된(밸브(15)를 개방함으로써) 라인(9) 및/또는 탱크(10)의 하부 부분에 연결된(밸브(11, 13)를 개방함으로써) 라인(8)을 사용할 수도 있다.
탱크(10) 내의 압력이 저장 용기의 압력(예를 들어, 5 bar 이하의 차압(및 특히 예를 들어, 0.5 내지 1 bar의 차이))에 도달하거나 충분히 근접하게 될 때, 이송 밸브(11, 15)는 폐쇄될 수 있다.
작업자는 이어서 가열 루프를 활성화함으로써 탱크(10) 내의 압력을 증가시키기 위해 가열 밸브(7, 19)를 개방할 수 있다.
탱크(10) 내의 압력이 저장 용기(2)의 압력(예를 들어, 0.5 내지 5 bar, 특히 1 내지 2 bar)을 충분히 초과할 때, 가열 밸브(7, 19)는 폐쇄될 수 있다. 저장 용기가 차압에 의해 충전되는 것을 허용하기 위해 이송 밸브(11, 15, 12, 13, 14)의 모두 또는 일부가 이어서 개방될 수 있다. 이 충전은 저장 용기 내의 압력을 증가시키기 위해 저부로부터(대응 밸브(13) 개방) 그리고/또는 저장 용기(2) 내의 압력을 감소시키기 위해 상부로부터(대응 밸브(14) 개방) 저장 용기(2)에 공급하는 것으로 이루어질 수도 있다.
유리하게는, 탱크(10) 내의 압력의 증가(가열 루프를 활성화함)는 탱크(10) 및 저장 용기(2) 내의 압력을 평형화하는 동작 중에도 시작될 수도 있다(밸브(11, 15, 14 및/또는 13) 개방)는 것이 주목되어야 한다. 이는 탱크(10)의 가압을 더욱 더 가속화하는 것을 가능하게 한다.
탱크(10) 및/또는 저장 용기(2)는 하나 이상의 압력 측정 센서(16, 17)의 세트를 포함할 수도 있다.
설비(예를 들어, 이동 탱크(10) 또는 외부 제어 유닛)는 밸브의 모두 또는 일부를 제어하도록 구성된 전자 제어 및 데이터 처리 및 저장 부재(18)를 포함할 수도 있다. 이 전자 제어 부재(18)는 마이크로프로세서, 컴퓨터 또는 임의의 다른 적합한 디바이스를 포함할 수도 있다.
이 제어 부재(18)는 디바이스의 밸브 또는 다른 구성요소의 모두 또는 일부를 제어할 수도 있고, 특히 언급된 압력 측정 뿐만 아니라 충전 또는 정지 지시를 수신할 수도 있다.
이 제어 부재(18)는 전술된 수동 조작의 모두 또는 일부를 자동화하거나 제어할 수도 있다.
따라서, 충전 탱크(10)가 이를 충전하기 위해 저장 용기(2)에 연결되게 되고 저장 용기(2) 내의 압력이 탱크(10) 내의 압력보다 높을 때, 제어 부재(18)는, 탱크(10)로부터 저장 용기(2)로의 유체의 이송 전에, 저장 용기(2)와 탱크(10) 사이의 압력의 전달을 보장하기 위해 하나 이상의 이송 밸브(11, 15, 14)의 세트의 개방을 수행하도록 구성될 수도 있다.
이전과 같이, 이것의 목적은 저장 용기 내의 압력을 탱크(10)에 유익하게 낮추는 것이다.
압력의 결정된 평형화가 달성될 때, 이들 밸브는 저장 용기(2)와 탱크(10)를 격리하기 위해 다시 폐쇄된다. 이 구성에서(또는 이 압력 전달의 종료 전에도), 탱크(10)의 가압이 활성화될 수 있다(전술된 바와 같이 탱크(10) 내의 압력을 증가시키기 위해 가열 밸브(7, 19)의 세트를 개방함).
탱크(10) 내의 압력이 저장 용기(2) 내의 압력을 초과하는 충분한 값에 도달할 때, 가압은 중단될 수 있고 차압에 의한 탱크로부터 저장 용기로 액체의 이송이 수행될 수 있다.
따라서, 방법 및 디바이스는 전달 탱크(10)를 더 신속하게 가압하기 위해 저장 용기(2) 내의 압력을 사용하는 것을 가능하게 한다. 추정된 시간 절약은 특정 경우에, 특히 여러번의 연속적인 전달의 경우에, 전달당 30분 내지 2시간 정도에 도달할 수도 있다.
따라서, 탱크(10)는 비교적 저온인 가스로 가압된다. 따라서, 탱크(10)로의 에너지의 추가가 제한된다.

Claims (8)

  1. 액화 가스의 탱크(10)에 의해 액화 가스로 저장 용기(2)를 충전하기 위한 방법이며, 상기 방법은 상기 차압에 의해 상기 액화 가스를 상기 탱크(10)로부터 상기 저장 용기(2) 내로 이송하는 단계를 포함하고, 상기 저장 용기(2)는 상기 이송 단계 전에 상기 탱크(10)의 내부 압력보다 높은 내부 압력을 갖고, 상기 방법은 상기 이송 단계 전에, 상기 탱크(10)에 유익하게 상기 저장 용기(2) 내의 압력 강하를 보장하기 위해 압력을 평형화함으로써 상기 탱크(10) 및 상기 저장 용기(2)를 유체 연통하여 배치하는 단계 및 가압 디바이스(3, 6)를 사용하여 상기 탱크(10) 내의 압력을 증가시키는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가압 디바이스(3, 6)를 통해 상기 탱크(10) 내의 압력을 증가시키는 단계는 상기 탱크(10)와 상기 저장 용기(2)를 유체 연통하여 배치하는 단계와 동시에 그리고/또는 상기 탱크(10)를 유체 연통하여 배치하는 단계 후에, 상기 탱크(10)와 상기 저장 용기(2) 사이의 이 유체 연통이 중단되는 단계 중에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탱크(10)와 상기 저장 용기(2)를 유체 연통하여 배치하는 단계는, 상기 저장 용기(2) 내의 압력이 상기 탱크(10) 내의 압력과 동일하거나 또는 0.5 내지 5 bar, 및 특히 0.5 내지 1 bar의 결정된 제한값만큼 상기 탱크(10) 내의 압력을 초과하는 결정된 레벨로, 상기 탱크(10)에 유익하게 상기 저장 용기(2) 내의 압력을 낮추는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탱크(10) 내의 압력을 증가시키는 단계는, 상기 탱크(10) 내의 압력이 0.5 내지 5 bar, 및 특히 1 내지 2 bar의 결정된 값만큼 상기 저장 용기(2) 내의 압력을 초과하는 결정된 레벨까지 상기 탱크(10) 내의 압력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탱크(10)와 상기 저장 용기(2)를 유체 연통하여 배치하는 단계는 상기 탱크(10)의 하부 부분 및/또는 상부 부분에 연결된 하나의 단부 및 상기 저장 용기(2)의 하부 부분 및/또는 상부 부분에 연결된 다른 단부를 갖는 적어도 하나의 이송 파이프(8, 9)를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 탱크(10)와 상기 저장 용기(2)를 유체 연통하여 배치하는 단계는 상기 탱크(10)의 상부 부분에 연결된 하나의 단부 및 상기 저장 용기(2)의 상부 부분에 연결된 하나의 단부를 갖는 적어도 하나의 이송 파이프(9)를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탱크(10)를 가압하기 위한 디바이스(3, 6)는 상기 탱크(10)에 연결된 유체 흡인 제1 단부(4)와 상기 탱크(10)에 연결된 유체 복귀 제2 단부(5) 사이에, 유체 가열 부재(6) 및 상기 가압 회로(3) 내의 유체의 순환을 제어하기 위한 하나 이상의 가열 밸브(7, 19)의 세트를 포함하는 탱크(10) 가압 회로(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 차압을 사용하여 액화 가스를 저장 용기(2) 내로 이송하도록 의도된, 액화 가스의 탱크(10)를 포함하는 액화 가스 저장 용기(2)를 충전하기 위한 디바이스이며, 상기 디바이스는 상기 탱크(10)에 연결된 유체 흡인 제1 단부(4)와 상기 탱크(10)에 연결된 유체 복귀 제2 단부(5) 사이에, 유체 가열 부재(6) 및 가압 회로(3) 내의 유체의 순환을 제어하기 위한 하나 이상의 가열 밸브(7, 19)의 세트를 포함하는 탱크(10) 가압 회로(3)를 포함하고, 상기 디바이스는 상기 탱크(10)에 연결된 제1 단부 및 상기 저장 용기(2)에 연결되도록 의도된 제2 단부를 포함하는 적어도 하나의 유체 이송 파이프(8, 9)를 더 포함하고 상기 이송 파이프(8, 9) 내의 유체의 순환을 제어하기 위한 하나 이상의 이송 밸브(11, 12, 13, 14, 15)의 세트를 포함하고, 상기 디바이스는 상기 탱크(10) 및/또는 상기 저장 용기(2) 내의 압력을 측정하기 위한 하나 이상의 센서(16, 17)의 세트를 포함하는, 디바이스에 있어서,
    상기 디바이스는 상기 탱크의 상단부에 연결된 제1 단부 및 상기 저장 용기(2)의 상단부에 연결되도록 의도된 다른 단부를 갖는 유체 이송 파이프(9)를 포함하고, 상기 밸브들의 세트의 적어도 일부를 제어하도록 구성된 전자 제어 및 데이터 처리 및 저장 부재(18)를 포함하고, 상기 제어 부재(18)는, 상기 저장 용기(2) 내의 압력이 상기 탱크(10) 내의 압력보다 높을 때 상기 탱크(10)로부터 상기 저장 용기(2)로의 유체의 이송 전에, 상기 저장 용기(2)와 상기 탱크(10) 사이의 압력의 평형화에 의해 압력의 전달을 보장하기 위해 하나 이상의 이송 밸브의 세트의 개방, 그리고 상기 저장 용기(2)와 상기 탱크(10) 사이의 압력의 이송 후 또는 중에, 상기 탱크(10) 내의 압력을 증가시키기 위해 하나 이상의 가열 밸브의 세트의 개방, 이어서 상기 하나 이상의 가열 밸브의 세트의 폐쇄 및 차압을 사용하여 상기 탱크(10)로부터 상기 저장 용기(2)로의 액화 가스의 이송을 보장하기 위해 상기 하나 이상의 이송 밸브의 세트의 개방을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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