KR20220011584A - 액화 가스로 탱크를 충전하는 방법 - Google Patents

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liquefied gas
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delivery
tank
circuit
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슈테판 크레바탱
장-마르크 페이롱
Original Assignee
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

충전 장치를 사용하여, 액화 가스 공급원(4)으로부터의 가압된 액화 가스로 탱크(2)를 충전하는 방법으로서, 충전 장치는 전달 회로를 포함하고, 전달 회로는 액화 가스 공급원(4)에 연결된 제1 단부(13) 및 액화 가스 탱크(2)에 연결된 제2 단부(23)를 포함하는 액체 전달용 제1 파이프(3), 가스 회수 부재(8)에 연결된 제1 단부(16) 및 충전될 상기 탱크(2)에 연결된 제2 단부(26)를 포함하는 가스 전달용 제2 파이프(6)를 구비하고, 회로는 제3 전달 파이프(5) 및 제4 전달 파이프(7)를 포함하고, 제3 전달 파이프(5) 및 상기 제4 전달 파이프(7)의 각각은 제1 전달 파이프(3) 및 제2 전달 파이프(6)에 연결되고, 회로는 회로의 파이프들 내의 유체의 유동을 제어하기 위한 밸브(36, 46, 13, 33, 15, 17)의 세트를 포함하고, 방법은, 액화 가스 공급원(4)으로부터 액화 가스 탱크(2)로의 액화 가스의 전달 전에, 액화 가스 탱크(2)의 감압 및 전달 회로의 적어도 일부의 냉각을 포함하고, 액화 가스 탱크(2)의 감압 및 전달 회로의 냉각이, 가스 전달용 제2 파이프(6)의 제2 단부(26), 제3 전달 파이프(5), 제1 전달 파이프(3), 제4 전달 파이프(7), 및 제2 전달 파이프(6)의 제1 단부(16)를 통한, 액화 가스 탱크(2) 내에 포함된 가압된 증발 가스의 전달을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액화 가스로 탱크를 충전하는 방법{METHOD FOR FILLING A TANK WITH LIQUEFIED GAS}
본 발명은 액화 가스로 탱크를 충전하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 보다 특히, 충전 장치를 사용하여, 액화 가스 공급원으로부터의 가압된 액화 가스로 탱크를 충전하는 방법에 관한 것으로서, 충전 장치는 전달 회로를 포함하고, 전달 회로는 액화 가스 공급원에 연결된 제1 단부 및 액화 가스 탱크에 연결된 제2 단부를 포함하는 액체 전달용 제1 파이프, 가스 회수 부재에 연결된 제1 단부 및 충전될 상기 탱크에 연결된 제2 단부를 포함하는 가스 전달용 제2 파이프를 구비하고, 회로는, 제1 및 제2 전달 파이프에 각각 연결되는, 제3 전달 파이프 및 제4 전달 파이프를 포함하고, 회로는 회로의 파이프들 내의 유체의 유동을 제어하기 위한 밸브의 세트를 포함하고, 방법은, 액화 가스 공급원으로부터 액화 가스 탱크로의 액화 가스의 전달 전에, 액화 가스 탱크의 감압 및 전달 회로의 적어도 일부의 냉각을 포함한다.
액화 가스로 탱크를 충전하는 시퀀스에 앞서서, 회로 (충전될 탱크의 가요성 배관 등)는 일반적으로 주변 온도이다. 이러한 경우에, 충전 전에, 전체 배열체(arrangement)를 액화 가스의 온도(즉, 액체 수소의 경우에 21.7 K)까지 냉각하여야 한다.
현재, 냉각은 저장 공급원으로부터의 액체 수소의 유동에 의해서 제공된다. 이는, 액체 전달 파이프의 전체적인 냉각 중에 액체 수소의 증발을 유발한다. 설비에 따라, 5 내지 15 kg의 액체 수소가 증발되고, 동작의 지속시간은 5분으로부터 10분까지 달라질 수 있다.
이러한 냉각은 시간 소모적이고, 공급원에 충전된 액화기에 의해서 생산된 유체의 저온 손실을 유발한다.
감압의 저온 분자는 일반적으로 가열기 그리고 이어서 사이클 압축기를 통과하는 것에 의해서 회수된다. 에너지와 관련하여 비용이 많이 드는 프리고리(frigory)는 이용되지 않는다.
공기 가스의 액화에 필요한 에너지는 수소보다 상당히 적다. 이러한 이유로, 기체 복귀(gaseous return)는 이용되지 않고, 분자가 항상 회수되는 것은 아니다.
액체 헬륨 설비의 경우에, 분자의 회수가 일반적으로 실행된다. 프리고리의 회수가 액화 시스템에 통합될 수 있다. 기체 복귀의 온도에 따라, 저온 헬륨이 액화기의 상이한 스테이지들에 직접 주입될 수 있다.
본 발명의 하나의 목적은 전술한 종래 기술의 단점의 전부 또는 일부를 극복하는 것이다.
이를 위해서, 본 발명에 따른 방법은, 또한 전술한 서두에 기재된 일반적인 정의에 따라, 액화 가스 탱크의 감압 및 전달 회로의 냉각이, 가스 전달용 제2 파이프의 제2 단부, 제3 전달 파이프, 제1 전달 파이프, 제4 전달 파이프, 및 제2 전달 파이프의 제1 단부를 통한, 액화 가스 탱크 내에 포함된 가압된 증발 가스의 전달을 포함하는 것을 본질적인 특징으로 한다.
그에 따라, 감압된 저온 가스가 피냉각 액체 전달 라인으로 전환된다.
따라서, 방법은 충전될 탱크로부터 오는 저온 가스를 (예를 들어, 이러한 가스가 가열기를 통과하기 전에) 이용할 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 실시예가 이하의 특성 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
- 액화 가스 탱크로부터 제2 전달 파이프의 제1 단부에 전달되는 가압된 증발 가스가 재가열되고 가스 회수 부재 내에서 벤트되고(vented)/거나 압축되고/거나 저장되며,
- 제3 및 제4 전달 파이프는 회로의 2개의 단부에 각각, 다시 말해서 제1 및 제2 전달 파이프의 제2 단부 그리고 제1 및 제2 전달 파이프의 제1 단부에 각각 위치되고,
- 제3 및 제4 전달 파이프의 각각은 각각의 밸브의 세트를 포함하고,
- 액화 가스 탱크는, 감압 전에, 1.2 내지 10 bar, 예를 들어 1.4 내지 7 bar의 압력이고, 감압 후에 1.1 내지 1.4 bar의 압력이고,
- 방법은, 액화 가스 탱크의 감압 및 전달 회로의 적어도 일부의 냉각 후에, 액화 가스를 제1 전달 파이프를 통해 공급원으로부터 액화 가스 탱크로 전달하는 단계를 포함하고,
- 액화 가스는 수소 또는 헬륨이다.
본 발명은 또한 청구항의 범위 내의 전술한 또는 이하의 특징의 임의의 조합을 포함하는 임의의 대안적인 장치 또는 방법에 관한 것일 수 있다.
추가적인 구분된 특징 및 장점은 도면을 참조하여 제공된 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 충전 장치 및 방법의 구조 및 동작의 예를 도시하는 개략적인 부분도를 도시한다.
장치는, 액화 가스 공급원(4)에 (특히 공급 탱크의 액체 상에) 연결되도록 의도된 (예를 들어, 개략도에서 밸브(13)의 좌측의) 제1 단부 및 충전될 탱크(2)에 (특히 그 액체 상에) 연결되도록 의도된 (예를 들어, 개략도에서 밸브(23)의 우측 또는 좌측의) 제2 단부를 포함하는 액체 전달용 제1 파이프(3)를 구비하는 유체 회로를 포함한다.
공급원(4)은 전형적으로 기체 상이 위에 있는 액화 가스의 저장부를 포함한다. 또는, 공급원이 가압될 수 있고, 이러한 압력은 유체가 전달되도록 구동하는 힘이 될 수 있다. 전달 펌프가 또한 고려될 수 있다.
회로는, 액화 가스의 공급원(4)에 (예를 들어, 그 기체 상에) 또는 가스 회수 부재(8)에 연결되도록 의도된 제1 단부(16) 및 충전될 상기 탱크(2)에 (예를 들어, 그 기체 상에) 연결되도록 의도된 제2 단부를 포함하는, 가스 전달을 위한 제2 파이프(6)를 포함한다.
회로는, 제1 전달 파이프(3) 및 제2 전달 파이프(6)를 연결하고 밸브(15)를 구비하는, 제3 전달 파이프(5)를 포함한다.
회로는, 제1 전달 파이프(3) 및 제2 전달 파이프(6)를 연결하고 밸브(17)를 구비하는, 제4 전달 파이프(7)를 포함한다.
제3 전달 파이프(5) 및 제4 전달 파이프(7)는 바람직하게 (각각 충전될 탱크(2)를 향해서 그리고 공급원(4)을 향해서) 회로의 2개의 단부에 위치된다.
예를 들어, 그리고 비제한적으로, 제3 파이프(5)는 탱크(2)와 일체인 회로망의 일부일 수 있고 제거 가능한 또는 신속 연결부와 같은 유체 연결부를 구비할 수 있고 제1 파이프(3) 및 제2 파이프(6)를 형성하는 배관에 (예를 들어, 파선으로 상징적으로 도시된 가요성 부분의 우측에) 연결되도록 구성될 수 있다.
회로는 회로의 파이프 내의 유체의 유동을 제어하기 위한 밸브의 세트를 포함한다. 예를 들어, 액체 전달용 제1 파이프(3)는 적어도 하나의 절연 및/또는 유동 제어 밸브(33)를 포함한다.
유사하게, 제2 전달 파이프(6)는 적어도 하나의 절연 및/또는 유동 제어 밸브(36, 46)를 포함한다.
이러한 아키텍처는 단일 유동(단지 제1 액체 파이프(3)) 또는 이중 유동(액체를 전달하는 제1 파이프(3) 및 반대 방향으로 가스를 배기하는 제2 파이프(6))으로 탱크(2)를 충전할 수 있게 한다.
제3 전달 파이프(5) 및 제4 전달 파이프(7)의 각각은 바람직하게 적어도 하나의 절연 및/또는 유동 제어 밸브(15, 17)를 포함한다.
공급원(4)으로부터 액화 가스 탱크(2)로의 액화 가스의 전달 전에, 액화 가스 탱크(2)의 감압 및 전달 회로의 적어도 일부의 냉각이 실행되어야 한다.
액화 가스 탱크(2)의 감압 및 전달 회로의 냉각 중 적어도 일부는, 가스 전달용 제2 파이프(6)의 제2 단부(26), 제3 전달 파이프(5), 제1 전달 파이프(3), 제4 전달 파이프(7), 및 제2 전달 파이프(6)의 제1 단부(16)를 통한, 액화 가스 탱크(2) 내에 포함된 가압된 증발 가스의 전달에 의해서 실행된다.
즉, 저온 감압 가스의 유동이, 제3 전달 파이프(5) 및 제4 전달 파이프(7)에 의해서 형성된 이탈부(deviation)를 통해서, 제1 액체 파이프(3)의 적어도 일부로 전환된다. 이는 적절한 밸브의 제어에 의해서 달성될 수 있다(예를 들어, 이러한 감압 중에 밸브(15, 33, 17, 56)가 개방되고, 다른 밸브는 폐쇄된다).
따라서, 이러한 회로의 냉각은, 충전 시작 시의 액화 가스의 감압 및 증발 중에 실시된다. 수소 적용예에서, 이러한 프로세스는, 설비에 따라, 0.02 kg 내지 0.08 kg의 수소(H2)의 증발 감소를 가능하게 한다.
이는 감압 단계 중에 액체 라인(3)의 냉각으로 인해서 충전될 탱크(2)의 기체 복귀를 이용할 수 있게 한다.
이러한 해결책은 많은 장점을 갖는다.
따라서, 이러한 방법은 에너지 균형과 관련된 절감을 가능하게 한다(공급원(4)으로부터의 또는 액화기로부터의 액체의 플래싱(flashing)이 없다).
이러한 해결책은, 설비에 따라, (각각의 충전에서) 냉각에 의해서 4 내지 14 kg의 액체 수소를 절감할 수 있게 한다.
또한, 이러한 해결책은, 물질의 손실이 없이, 수소로 탱크(2)를 충전하는 시퀀스에서 시간이 단축될 수 있게 한다(설비에 따라 5분 내지 10분).
설명된 바와 같이, 회로는, 특히 충전될 탱크(2)를 향해서, 제1 파이프(3)를 제2 파이프(6)에 연결하는 몇개의 횡방향 파이프를 가질 수 있다. 예를 들어, 2개의 횡방향 파이프가 제2 단부에 제공될 수 있고, 밸브를 각각 구비할 수 있다. 이러한 2개의 횡방향 파이프는 탱크(2)에 단단히 연결될 수 있다. 또한, 2개의 밸브(33, 46)가, 각각 제1 및 제2 전달 파이프 상에서, 이러한 2개의 횡방향 파이프들 사이에 제공될 수 있다.
충전될 탱크(2)로부터의 증발 가스의 유동은, 밸브의 세트의 적절한 개방에 의해서, 이러한 횡방향 파이프 중 하나 이상을 통해 전환될 수 있다.

Claims (7)

  1. 충전 장치를 사용하여, 액화 가스 공급원(4)으로부터의 가압된 액화 가스로 탱크(2)를 충전하는 방법이며, 상기 충전 장치는 전달 회로를 포함하고, 상기 전달 회로는, 액화 가스 공급원(4)에 연결된 제1 단부(13) 및 액화 가스 탱크(2)에 연결된 제2 단부(23)를 포함하는 액체 전달용 제1 파이프(3), 가스 회수 부재(8)에 연결된 제1 단부(16) 및 충전될 상기 탱크(2)에 연결된 제2 단부를 포함하는 가스 전달용 제2 파이프(6)를 구비하고, 상기 회로는 제3 전달 파이프(5) 및 제4 전달 파이프(7)를 포함하고, 제3 전달 파이프(5) 및 제4 전달 파이프(7)는 각각 제1 전달 파이프(3) 및 제2 전달 파이프(6)에 연결되고, 상기 회로는 상기 회로의 파이프들 내의 유체의 유동을 제어하기 위한 밸브(36, 46, 13, 33, 15, 17)의 세트를 포함하고, 상기 방법은, 액화 가스 공급원(4)으로부터 액화 가스 탱크(2)로의 액화 가스의 전달 전에, 액화 가스 탱크(2)의 감압 및 전달 회로의 적어도 일부의 냉각을 포함하고, 상기 액화 가스 탱크(2)의 감압 및 전달 회로의 냉각이, 가스 전달용 제2 파이프(6)의 제2 단부, 제3 전달 파이프(5), 제1 전달 파이프(3), 제4 전달 파이프(7), 및 제2 전달 파이프(6)의 제1 단부(16)를 통한, 액화 가스 탱크(2) 내에 포함된 가압된 증발 가스의 전달을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 액화 가스 탱크(2)로부터 제2 전달 파이프(6)의 제1 단부(16)에 전달되는 가압된 증발 가스가 재가열되고 가스 회수 부재(8) 내에서 벤트되고/거나 압축되고/거나 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제3 전달 파이프(5) 및 제4 전달 파이프(7)는 상기 회로의 2개의 단부에 각각, 다시 말해서 제1 전달 파이프(3) 및 제2 전달 파이프(6)의 제2 단부 및 제1 전달 파이프(3) 및 제2 전달 파이프(6)의 제1 단부에 각각 위치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 전달 파이프(5) 및 제4 전달 파이프(7)가 각각 각각의 밸브(15, 17)의 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 액화 가스 탱크(2)가, 감압 전에, 1.2 내지 10 bar, 예를 들어 1.4 내지 7 bar의 압력이고, 감압 후에 1.1 내지 1.4 bar의 압력인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 액화 가스 탱크(2)의 감압 및 전달 회로의 적어도 일부의 냉각 후에, 액화 가스를 제1 전달 파이프(3)를 통해 공급원(4)으로부터 액화 가스 탱크(2)로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 액화 가스가 수소 또는 헬륨인 것을 특징으로 하는 방법.
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