WO2017010083A1

WO2017010083A1 - 液化水素移送方法

Info

Publication number: WO2017010083A1
Application number: PCT/JP2016/003290
Authority: WO
Inventors: 峻太郎海野; 智教高瀬; 友章梅村
Original assignee: 川崎重工業株式会社
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2016-07-12
Publication date: 2017-01-19
Also published as: JP2017020594A

Abstract

液化水素移送方法が、空気／窒素置換工程、窒素／水素置換工程および移送工程を備える。窒素／水素置換工程は、液送配管と気送配管とを流体的に分離した状態で液送配管に水素ガスを供給する加圧作業と、加圧作業の後で液送配管と気送配管とを流体的に接続して液送配管内のガス圧と気送配管内のガス圧とを等しくする均圧化作業と、均圧化作業の後で液送配管および気送配管から窒素ガスと水素ガスの混合気の一部を外部へ排出する落圧作業とを含む。窒素／水素置換工程において、これらの作業が、液送配管および気送配管内の各水素ガス濃度が予め設定した設定値以上になるまで、複数回繰り返し行われる。

Description

液化水素移送方法

　本発明は、液化水素移送方法に関する。

　特許文献１に記載のように、ＬＮＧ貯蔵基地には、ＬＮＧ貯蔵タンクと、加圧用タンクとが設けられ、タンクローリーとの間でＬＮＧを移送する際には、ＬＮＧ貯蔵タンクの液相部とタンクローリーの液相部を液送配管で接続し、加圧用タンクの気相部とタンクローリーの気相部を気送配管で接続してＬＮＧを移送する。

　基地のＬＮＧ貯蔵タンクからタンクローリーに液送配管と気送配管を介してＬＮＧを移送する場合に、液送配管と気送配管を接続した状態では、それら配管内の一部に空気が残留している。この空気とＬＮＧとの反応を防止するため、ＬＮＧの移送前に、各配管内の空気を窒素ガスで置換する作業を行う(置換作業）。

　その手法の１つとして、液送配管と気送配管の夫々に対して不活性ガス（窒素ガス）を注入する加圧作業と、それら配管からガスを排出する落圧作業を繰り返し行う手法（プレッシャースイング法）が公知である。装置の簡単化の為に液送配管と気送配管とを流体的に接続した状態で作業することも公知である。

特開２０００－１１７４２９号公報

　ＬＮＧに代わる次世代燃料として水素ガスが注目されており、水素ガスもＬＮＧと同じように液化状態で海上輸送、陸上輸送して使用に供される。
　前記タンクローリーの場合、基地タンクとタンクローリーを接続した状態では、液送配管と気送配管内に空気が残留している。

　この空気と液化水素の反応を防止すると共に、液化水素よりも高い沸点を有する窒素ガスが液送配管内で液化水素の冷熱により固化することを防止するため、配管内の空気を窒素ガスで置換し、その後窒素ガスを水素ガスで置換する作業を行う（置換作業）。
　尚、配管内の空気をヘリウムガスで置換する置換作業を行うことも可能であり、この場合ヘリウムガスを水素ガスで置換する必要はない。
　前記のプレッシャースイング法では、置換される方のガス（空気や窒素ガス）が置換するガス（水素ガス）に混じって各配管内に少量だけ残留することになる。

　このとき、液送配管では、置換される方のガスの濃度を極力低くする必要がある。これは、液送配管内に残留した空気や窒素ガスが液化水素の冷熱によって固化することを極力防ぐためである。気送配管では、置換される方のガスの濃度を液送配管と同程度まで低くする必要がない。

　液送配管と気送配管を流体的に接続状態にしてプレッシャースイング法で置換作業を行う場合には、液送配管を優先的に置換することができず、長い作業時間を要し、水素ガスの消費量も多かった。一方、液送配管と気送配管を流体的に分離状態にして置換作業を行うと、装置の複雑化を招き、水素ガスの消費量も多かった。

　本発明の目的は、短い作業時間で且つ水素ガスやヘリウムガスの消費量も少なくして置換作業を実行可能な液化水素移送方法を提供することである。

　本発明の一態様に係る液化水素移送方法は、第１の低温タンクと第２の低温タンクとの間で液化水素を移送する液送配管と、前記第１の低温タンクと前記第２の低温タンクとの間で水素ガスを移送する気送配管とを含む複数の配管の内部の空気を窒素ガスで置換する空気／窒素置換工程と、前記空気／窒素置換工程の後で前記複数の配管内の窒素ガスを水素ガスで置換する窒素／水素置換工程と、前記窒素／水素置換工程の後で前記液送配管を介して液化水素を移送する移送工程とを備え、
　前記窒素／水素置換工程は、前記液送配管と前記気送配管とを流体的に分離した状態で前記液送配管に水素ガスを供給する加圧作業と、前記加圧作業の後で前記液送配管と前記気送配管とを流体的に接続して前記液送配管内のガス圧と前記気送配管内のガス圧とを等しくする均圧化作業と、前記均圧化作業の後で前記液送配管および前記気送配管から窒素ガスと水素ガスの混合気の一部を外部へ排出する落圧作業とを含み、
　前記窒素／水素置換工程において、これらの作業が、前記液送配管および前記気送配管内の各水素ガス濃度が予め設定した設定値以上になるまで、複数回繰り返し行われる。

　この方法によれば、窒素／水素置換工程において、液送配管と気送配管とを流体的に分離した状態で液送配管に水素ガスを供給するため、液送配管から優先して水素ガスで置換することができる。加圧作業に要する時間を短くすることができる。更に、均圧化作業によって液送配管に供給されたガスで気送配管も置換するため、従来は捨てられるはずだった液送配管内のガスを有効利用して気送配管の置換が行われる。そのため、水素ガスの消費量を節減することができる。

　前記窒素／水素置換工程は、前記気送配管から窒素ガスを抜き取る真空引き作業を含み、前記真空引き作業は、前記液送配管と前記気送配管とを流体的に分離した状態で、前記加圧作業と並行して前記均圧化作業の前に行われてもよい。　この方法によれば、加圧作業が行われない気送配管から窒素ガスを抜き取る真空引き作業が、液送配管と気送配管とを流体的に分離した状態で、加圧作業と並行して均圧化作業の前に行われる。このため、作業時間の短縮を図れるうえ、１系統の配管から真空引きするための真空引きの系統が簡単になる。

　本発明の別態様に係る液化水素移送方法は、第１の低温タンクと第２の低温タンクとの間で液化水素を移送する液送配管と、前記第１の低温タンクと前記第２の低温タンクとの間で水素ガスを移送する気送配管とを含む複数の配管の内部の空気をヘリウムガスで置換する空気／ヘリウム置換工程と、前記空気／ヘリウム置換工程の後で前記液送配管を介して液化水素を移送する移送工程とを備え、
　前記空気／ヘリウム置換工程は、前記液送配管と前記気送配管とを流体的に分離した状態で前記液送配管にヘリウムガスを供給する加圧作業と、前記加圧作業の後で前記液送配管と前記気送配管とを流体的に接続して前記液送配管内のガス圧と前記気送配管内のガス圧とを等しくする均圧化作業と、前記均圧化作業の後で前記液送配管および前記気送配管から空気とヘリウムガスの混合気の一部を外部へ排出する落圧作業とを含み、
　前記ヘリウム／水素置換工程において、これらの作業が、前記液送配管および前記気送配管内の各ヘリウムガス濃度が予め設定した設定値以上になるまで、複数回繰り返し行われる。

　この方法によれば、空気／ヘリウム置換工程において、液送配管と気送配管とを流体的に分離した状態で液送配管にヘリウムガスを供給するため、液送配管から優先してヘリウムガスで置換することができる。その結果、空気／ヘリウム置換工程の作業時間を短くすることができる。更に、均圧化作業によって液送配管を置換したガスで気送配管も置換するため、従来であれば捨てられるはずだった液送配管内のガスを有効利用して気送配管の置換が行われる。そのため、ヘリウムガスの消費量を節減することができる。

　本発明によれば、短い作業時間で、且つ水素ガスやヘリウムガスの消費量も少なくして、置換作業を実行可能な液化水素移送方法を提供することができる。

第１実施形態に係る低温タンクと配管類の構成図である。配管を窒素／水素置換する場合の計算例１（比較例）を示す図表である。計算例１のガス消費量／配管とガスＢ純度の関係を示す線図である。配管を窒素／水素置換する場合の計算例２（実施例）を示す図表である。計算例２のガス消費量／配管とガスＢ純度の関係を示す線図である。配管を窒素／水素置換する場合の計算例３（実施例）を示す図表である。計算例３のガス消費量／配管とガスＢ純度の関係を示す線図である。配管を窒素／水素置換する場合の計算例４（実施例）を示す図表である。計算例４のガス消費量／配管とガスＢ純度の関係を示す線図である。第２実施形態に係る低温タンクと配管類の構成図である。第３実施形態に係る低温タンクと配管類の構成図である。

　以下、本発明を実施するための形態について説明する。

　図１に示すように、第１実施形態では、水素受け入れ基地に、断熱構造の基地タンクである２つの低温タンク１，２と、複数の配管とが設けられている。低温タンク１，２には、所定レベルまで液化水素が貯留されている。低温タンク１，２への液化水素の充填はタンクローリー等によって行われる。
　複数の配管には、液送配管３および気送配管４が含まれる。液送配管３は、低温タンク１の液相部と低温タンク２の液相部とを接続し、第１の低温タンク１と第２の低温タンク２との間で液化水素を移送する。気送配管４は、低温タンク１の気相部と低温タンク２の気相部とを接続しており、第１の低温タンク１と第２の低温タンク２との間で水素ガスを移送する。水素ガスの移送は液化水素を移送している間に行われ、水素ガスの移送方向は液化水素の移送方向と逆である。
　複数の配管には、その他、接続配管５、ガス供給配管７、分岐配管７ａおよびガス排出配管１０が含まれる。接続配管５は、液送配管３と気送配管４とを接続する。ガス供給配管７は、外部の窒素ガス供給系８および水素ガス供給系９と接続され、液送配管３に窒素ガスまたは水素ガスを供給する。分岐配管７ａは、ガス供給配管７から分岐して気送配管４に接続されている。ガス排出配管１０は、気送配管４から大気中へガスを排出する。

　低温タンク１内において液送配管３にはポンプ１Ｐが接続され、低温タンク２内で液送配管３にはポンプ２Ｐが接続されている。配管には複数のバルブが設けられており、バルブには、一例として、接続配管５に付設された開閉弁６と、ガス供給配管７（特に、ガス供給配管７のうち分岐配管７ａとの分岐点よりも下流側の部分）に付設された開閉弁７ｂと、分岐配管７ａに付設された開閉弁７ｃと、窒素ガス供給系８の開閉弁８ａと、水素ガス供給系９の開閉弁９ａと、ガス排出配管１０に付設された開閉弁１１と、低温タンク１の近傍で液送配管３と気送配管４に付設された開閉弁１２，１３と、低温タンク２の近傍で液送配管３と気送配管４に付設された開閉弁１４，１５とが含まれる。
　開閉弁６は、接続配管５を開閉する。開閉弁６が開弁すると、液送配管３が気送配管４と流体的に接続される。開閉弁６が閉弁すると、液送配管３が気送配管４から流体的に分離される。開閉弁６は、液送配管３と気送配管４とを流体的に接続するのか分離するのかを切り換える切換器の一例である。
　開閉弁１１は、ガス排出配管１０を開閉する。開閉弁１１が開弁すると、気送配管４が（開閉弁６の開弁時には液送配管３も）大気に開放される。開閉弁１０が閉弁すると、気送配管４および液送配管３が大気から遮断される。開閉弁１１は、液送配管３および気送配管４を大気に開放するのか否かを切り換える切換器の一例である。

　低温タンク１，２の立ち上げ初期や定期点検後に、低温タンク１から低温タンク２へ又はその逆に低温タンク２から低温タンク１へ液化水素を移送しようとする際、液送配管３と気送配管４内には空気が入っていることがある。そのため、液化水素の移送の事前に、空気を液送配管３および気送配管４から排出する。

　第１実施形態に係る液化水素移送方法は、液送配管３と気送配管４とを含む複数の配管の内部の空気を窒素ガスで置換する空気／窒素置換工程と、空気／窒素置換工程の後で複数の配管内の窒素ガスを水素ガスで置換する窒素／水素置換工程と、窒素／水素置換工程の後で液送配管３を介して液化水素を移送する移送工程とを備えている。空気／窒素置換工程および窒素／水素置換工程の実行中、開閉弁１２～１５は閉弁状態で維持され、２つの低温タンク１，２は互いに流体的に分離される。

　空気／窒素置換は、例えば、次のようにして行う。液送配管３について空気／窒素置換を行う場合、窒素ガス供給系８からガス供給配管７を介して液送配管３に窒素ガスを充填し、その後液送配管３内のガスを接続配管５と気送配管４とガス排出配管１０を介して大気放出する。この一連の作業が、複数回繰り返される。気送配管４について空気／窒素置換を行う場合、窒素ガス供給系８からガス供給配管７と分岐配管７ａを介して気送配管４に窒素ガスを充填し、その後気送配管４内のガスをガス排出配管１０を介して大気放出する。この一連の作業が、複数回繰り返される。但し、空気／窒素置換後に液送配管３や気送配管４内に２または３％の濃度の空気が残留することもある。

　窒素／水素置換工程は、液送配管３と気送配管４とを流体的に分離した状態で液送配管３に水素ガスを供給する加圧作業と、加圧作業の後で液送配管３と気送配管４とを流体的に接続して液送配管３内のガス圧と気送配管４内のガス圧とを等しくする均圧化作業と、この均圧化作業の後で液送配管３および気送配管４から窒素ガスと水素ガスの混合気の一部を外部へ排出する落圧作業とを含む。これらの作業が、液送配管３および気送配管４内の各水素ガス濃度が予め設定した設定値以上になるまで、複数回繰り返し行われる。

　加圧作業の際には、開閉弁９ａ，７ｂを開弁し且つ開閉弁７ｃを閉弁して、水素ガス供給系９からガス供給配管７を介して液送配管３に水素ガスを供給する。加圧作業の際には、開閉弁６を閉弁して、液送配管３を気送配管４から流体的に分離する。そのため、加圧作業中は、水素ガスが気送配管４に供給されない。
　均圧化作業の際には、接続配管５の開閉弁６を開弁し、液送配管３と気送配管４とを流体的に接続する。また、均圧化作業の際には、ガス排出配管１０の開閉弁１１を閉弁状態に保持し、液送配管３および気送配管４を大気から遮断する。事前の加圧作業によって、液送配管３の内圧は気送配管４よりも高圧となっている。そのため、均圧化作業では、液送配管３内の水素ガスを含んだ混合気の一部が気送配管４に流れ込むことによって、液送配管３と気送配管４のガス圧が均圧化される。気送配管４への水素ガスの供給は、この均圧化作業によって行われる。
　落圧作業の際には、接続配管５の開閉弁６を開弁すると共に、ガス排出配管１０の開閉弁１１を開弁し、液送配管３と気送配管４とを流体的に接続すると共に液送配管３および気送配管４を大気に開放する。それにより、液送配管３および気送配管４内のガスがガス排出配管１０を介して大気中へ放出される。
　窒素／水素置換工程は、気送配管４から窒素ガスを抜き取る真空引き作業を含んでもよい。真空引き作業は、液送配管３と気送配管４とを流体的に分離した状態で（接続配管５の開閉弁６を閉弁した状態で）、加圧作業と並行して均圧化作業の前に行われる。

　次に、窒素／水素置換工程を示す計算例１～４について図表に基づいて説明する。図表に示す数値は、圧力及びガス量を示す指標としての数値であり、「１００」が大気圧（１気圧）に相当し、加圧時には液送配管３内の全圧を「５００」まで加圧し、真空引きによる減圧時には気送配管４内の全圧を「１０」まで減圧する。「ガスＡ」は窒素ガスを示し、「ガスＢ」は水素ガスを示す。前述のとおり、液送配管３のガスＢ純度は極力高いことを要求される一方、気送配管４のガスＢ純度は液送配管３と比べて低いことを許容される。例えば、液送配管３のガスＢ純度目標値（設定値）は９９．９％であり、気送配管４のガスＢ純度目標値（設定値）は９９％である。

　計算例１（比較例）について（図２、図３参照）
　図２のＰＳパージ方式（プレッシャスイング方式）の冒頭における、ガスＡ（Ｎ₂）１００．０は、液送配管３と気送配管４に圧力又はガス量「１００」の窒素ガスが収容されていることを示し、ガスＢ（Ｈ₂）０．０は液送配管３と気送配管４内の水素ガスのガス量は０であることを示している。尚、この計算例１は液送配管３と気送配管４を接続状態にして窒素／水素置換する場合の計算例である。

　ＰＳパージ方式の場合、最初に、加圧（１）において水素ガス供給系９からガス供給配管７を介して液送配管３と気送配管４にガス量「４００」の水素ガスを充填し、次の落圧作業においてガス排出配管１０からガスを大気中へ放出することで大気圧「１００」まで落圧させる。その後、同様に、加圧と落圧を複数回繰り返えしていくと、ガスＢ純度（水素ガス純度）が徐々に増大していく。全圧を５気圧まで加圧してから１気圧に戻すという一連の作業群を繰り返すので、この一連の作業群がｎ回済んだ時点での液送配管３のガスＢ純度(％)は、１００（１－（１／５）ⁿ）である。気送配管４の水素ガス純度(％)も同じである。５回目の加圧と落圧の後では、液送配管３でも気送配管４でも、ガスＢ純度（水素ガス純度）が１００．０％になる。以上のＰＳパージ方式の場合、各配管３，４に５回の加圧作業が行われ、ガスＢ（水素ガス）の使用量は１配管当たり「２０００」である。２配管あるので、合計が「４０００」／２配管となる。高価なガスＢの使用量が多くなるため、好ましくない。

　計算例２（実施例）（図４、図５参照）
　計算例２（省ガスパージ方法（１））は、加圧作業の対象が液送配管３のみである点、均圧化によって気送配管４にガスＢを供給する点、加圧時に気送配管４が真空引きされる点で計算例１と異なる。加圧と真空引きのときは液送配管３を気送配管４から流体的に分離し（接続配管５の開閉弁６を閉弁し）、均圧化と落圧のときは液送配管３を気送配管４と流体的に接続する（接続配管５の開閉弁６を開弁する）。液送配管３については、加圧と均圧化と落圧とからなる１連の作業群を５回繰り返えす。尚、各加圧作業においては、水素ガス供給系９からガス供給配管７を介して液送配管３にガス量「４００」のガスＢを追加供給する。気送配管４については、真空引きと均圧化と落圧とからなる１連の作業群を５回繰り返えす。尚、各真空引きにおいては、図示外の真空ポンプによりガス圧「１０」になるまで真空引きする。

　均圧化作業においては、接続配管５の開閉弁６を開弁し且つ開閉弁１１を閉弁した状態において、液送配管３と気送配管４のガス圧を均圧化する。この均圧化の前に、液送配管３では加圧を実施し、気送配管４では真空引きを実施する。そのため、均圧化を行うと液送配管３におけるその後の落圧で廃棄される筈のガスを気送配管３へ流すことで、ガスＢの消費量を節減することができる。しかも、液送配管３の加圧と気送配管４の真空引きを並行して行うため、時間短縮を図ることができる。

　本例も、一連の作業群がｎ回済んだ時点での液送配管３のガスＢ純度(％)は、計算例１と同じである。そのため、液送配管３のみを対象とする加圧作業を５回行えば、比較例と同じく、液送配管３のガスＢ純度は１００．０％となり、設定値以上となる。本例では、真空引きを採用しているので、均圧化作業時に気送配管４のガスＢ純度が大きく高められ、液送配管３のガスＢ純度に近い値になる。そのため、真空引きと均圧化と落圧とからなる一連の作業群が５回行われることで、気送配管４でもガスＢ純度は１００．０％まで高められ、設定値以上となる。このように、得られるガスＢ純度は比較例と同じに維持しつつ、ガスＢの使用量合計は「２０００」／２配管となる。加圧回数は２．５回／１配管、真空引は２．５回／１配管となる。なお、ガスＢ消費量（合計）とガスＢ純度の関係は図５に示すようになる。この省ガスパージ方法（１）によれば、ＰＳパージ方式と比較して、ガスＢの消費量を節減可能である。

　計算例３（実施例）（図６、図７参照）
　計算例３（省ガスパージ方法（２））は、気送配管４が真空引きされない点で計算例２と異なる。加圧のときは液送配管３を気送配管４から流体的に分離し（接続配管５の開閉弁６を閉弁し）、均圧化と落圧のときは液送配管３を気送配管４と接続する（接続配管５の開閉弁６を開弁する）。液送配管３については、加圧と均圧化と落圧とからなる１連の作業群を５回繰り返えす。本例も、各加圧作業において、ガス量「４００」のガスＢが液送配管３に追加供給され、一連の作業群がｎ回済んだ時点での液送配管３のガスＢ純度(％)は、計算例１，２と同じである。５回繰返しの結果、ガスＢ純度が１００．０％となる。

　気送配管４については、均圧化と落圧からなる１連の作業群を５回繰り返す。
　その結果、ガスＢ純度が９９．２％となる。本例では、真空引きをしないため、均圧化作業による気送配管４のガスＢ純度の向上幅が、計算例２と比べると小さい。しかし、気送配管４のガスＢ純度の設定値は相対的に低いので、真空引きをしなくても、５回の均圧化と落圧を行えば、気送配管４のガスＢ純度は設定値以上に到達できる。ガスＢの使用量合計は「２０００」／２配管である。これは、計算例２と同等であり、比較例と比べれば小さい。加圧回数は２．５回／１配管、真空引は０．０回／１配管である。この省ガスパージ方法（２）におけるガス消費量（合計）とガスＢの純度の関係は図７に示すようになる。

　計算例４（実施例）（図８、図９参照）
　計算例４（省ガスパージ方法（３））においては、詳細図示は省略するが、第１の低温タンク１の気相部と第２の低温タンク２の気相部とが、第１気送配管（図示略）と第２気送配管（図示略）との２本の気送配管によって接続される。液送配管３と第１気送配管とは、接続配管５で接続され、２つの気送配管は接続配管（図示略）で接続され、各接続配管に開閉弁（図示略）が設けられる。液送配管３と第１気送配管の間で均圧化が行われ、第１気送配管と第２気送配管の間で均圧化が行われる。　

　液送配管３については、加圧と均圧化と落圧とからなる１連の作業群を５回実施する。第１気送配管については、液送配管３との均圧化と第２気送配管との均圧化と落圧とからなる１連の作業群を５回実施する。第２気送配管については、真空引きと第１気送配管との均圧化と落圧とからなる１連の作業群を５回実施する。

　その結果、液送配管３のガスＢ純度が１００％になり、第１気送配管のガスＢ純度が９９．２％になり、第２気送配管のガスＢ純度が９９．１％になる。そして、最終的に、加圧回数は１．７回／１配管、真空引は１．７回／１配管、ガスＢの消費量は合計「２０００」／３配管となる。この省ガスパージ方法（３）におけるガス消費量（合計）とガスＢの純度の関係は図９に示すようになる。

　以上説明した液化水素移送方法の作用、効果について説明する。
　前記の窒素／水素置換工程の計算例２，３によれば、液送配管３と気送配管４とを流体的に分離した状態で液送配管３に加圧作業により水素ガスを供給するため、液送配管３から優先して水素ガスで置換することができる。その結果、窒素／水素置換工程の作業時間を短くすることができる。
　更に、均圧化作業によって液送配管３を置換したガスで気送配管４も置換するため、従来は捨てられるはずだった液送配管３内のガスを有効利用して気送配管４の置換を行うため、水素ガスの消費量を節減することができる。

　また、計算例２，４によれば、加圧作業が行われる液送配管３とは別の気送配管から窒素ガスを抜き取る真空引き作業が、液送配管３と気送配管とを流体的に分離した状態で、加圧作業と並行して均圧化作業の前に行われる。真空引き作業と加圧作業を並行して行うことで、作業時間の短縮を図れるうえ、１系統の気送配管から真空引きするため真空引きの系統が簡単になる。

　次に、第２実施形態に係る液化水素移送方法について説明する。図１０に示すように、第２実施形態に係る水素受け入れ基地には、第１実施形態の窒素ガス供給系８および水素ガス供給系９（図１参照）に代えて、ヘリウムガス供給系１８が設けられている。複数の配管には、ヘリウムガス供給系１８を液送配管３に接続するガス供給配管１７が含まれる。第１実施形態の開閉弁７ｂと同様、開閉弁１７ｂがガス供給配管１７に付設されている。本実施形態では、第１実施形態の分岐配管７ａおよび開閉弁７ｃ（図１を参照）が省略されている。その他の構成は、第１実施形態と同様であり、同一符号を付して説明の重複を省略する。
　第２実施形態に係る液化水素移送方法は、液送配管３と気送配管４とを含む複数の配管の内部の空気をヘリウムガスで置換する空気/ヘリウム置換工程と、この空気／ヘリウム置換工程の後で液送配管３を介して液化水素を移送する移送工程とを備える。

　空気／ヘリウム置換工程は、液送配管３と気送配管４とを流体的に分離した状態で液送配管３にヘリウムガスを供給する加圧作業と、この加圧作業の後で液送配管３と気送配管４とを流体的に接続して液送配管３および気送配管４内のガス圧を等しくする均圧化作業と、この均圧化作業の後で液送配管３および気送配管４から空気とヘリウムガスの混合気の一部を外部へ排出する落圧作業とを含む。これらの作業が、液送配管３および気送配管４内の各ヘリウムガス濃度が予め設定した設定値以上になるまで、複数回繰り返し行われる。

　この空気／ヘリウム置換工程に関する計算例は省略するけれども、気送配管４の真空引きを行う場合、前記計算例２と同様に計算することができる。気送配管４の真空引きを行わない場合、前記計算例３と同様に計算することができる。この場合、計算例２における液送配管３のガスＡを「空気」に、ガスＢを「Ｈｅガス」に変更し、気送配管４のガスＡを「空気」に、ガスＢを「Ｈｅガス」に変更すればよい。

　この液化水素移送方法によれば、液送配管３と気送配管４内の空気を窒素ガスで置換せずに、液送配管３と気送配管４内の空気をヘリウムガスで直接置換するようにしているが、ヘリウムガスの沸点は、液化水素の温度よりも低温であるため、ヘリウムガスが液化水素で固体化することはないし、ヘリウムガスは不活性ガスであるから、ヘリウムガスと液化水素が接触しても何ら問題はない。

　それ故、ヘリウムガスでもって液送配管３と気送配管４内を置換することは非常に好ましい方法であるが、ヘリウムガスは非常に高価であり生産量も僅少であるため、ヘリウムガスの入手可能性の面で問題がある。

　図１１に示すように、第３実施形態に係る液化水素移送システムは、水素ステーションに設置された断熱構造の低温タンク２１と、タンクローリーの低温タンク２２との間で液化水素を移送するシステムであり、この液化水素移送システムに対しても、本願の液化水素移送方法を前記と同様に適用することができる。

　この液化水素移送システムの概略の構成は次の通りである。
　この液化水素移送システムは、水素ステーションに装備されたローディングアーム２０を介して低温タンク２１，２２を接続するように構成されている。この液化水素移送システムは図１のシステムと同様のものであるので簡単に説明する。

　配管類として、低温タンク２１の液相部と低温タンク２２の液相部とを接続する液送配管２３と、低温タンク２１の気相部と低温タンク２２の気相部とを接続する気送配管２４と、液送配管２３と気送配管２４とを接続する接続配管２５と、窒素ガスや水素ガスを供給可能なガス供給配管２７及び分岐配管２７ａと、ガス排出配管３０が設けられている。

　バルブ類として、低温タンク２１側において液送配管２３と気送配管２４に付設された開閉弁３２，３３と、低温タンク２２側において液送配管２３と気送配管２４に付設された開閉弁３４，３５と、接続配管２５に付設された開閉弁２６と、ガス供給配管２７に付設された開閉弁２７ｂと、分岐配管２７ａに付設された開閉弁２７ｃと、ガス排出配管３０に付設された開閉弁３１等が設けられている。この液化水素移送システムにおける液送配管２３と気送配管２４の内部の空気を窒素ガスで置換する空気／窒素置換工程と、その後窒素ガスを水素ガスで置換する窒素／水素置換工程は、第１実施形態と同様に行うことができるので、その説明は省略する。

　次に、前記実施形態を部分的に変更する例について説明する。
　１）前記加圧作業において、液送配管３に供給する水素ガスのガス量「４００」は一例であり、このガス量に限定される訳ではなく、液送配管３内のボリューム等を勘案してガス量を設定するものとする。

　２）その他、当業者ならば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能で、本発明はそのような変更形態をも包含するものである。

１，２１　　低温タンク(第１の低温タンク)
２，２２　　低温タンク(第２の低温タンク）
３，２３　　液送配管
４，２４　　気送配管

Claims

　第１の低温タンクと第２の低温タンクとの間で液化水素を移送する液送配管と、前記第１の低温タンクと前記第２の低温タンクとの間で水素ガスを移送する気送配管とを含む複数の配管の内部の空気を窒素ガスで置換する空気／窒素置換工程と、
　前記空気／窒素置換工程の後で前記複数の配管内の窒素ガスを水素ガスで置換する窒素／水素置換工程と、
　前記窒素／水素置換工程の後で前記液送配管を介して液化水素を移送する移送工程とを備え、
　前記窒素／水素置換工程は、
　前記液送配管と前記気送配管とを流体的に分離した状態で前記液送配管に水素ガスを供給する加圧作業と、
　前記加圧作業の後で前記液送配管と前記気送配管とを流体的に接続して前記液送配管内のガス圧と前記気送配管内のガス圧とを等しくする均圧化作業と、
　前記均圧化作業の後で前記液送配管および前記気送配管から窒素ガスと水素ガスの混合気の一部を外部へ排出する落圧作業とを含み、
　前記窒素／水素置換工程において、これらの作業が、前記液送配管および前記気送配管内の各水素ガス濃度が予め設定した設定値以上になるまで、複数回繰り返し行われることを特徴とする液化水素移送方法。
　前記窒素／水素置換工程は、前記気送配管から窒素ガスを抜き取る真空引き作業を含み、
　前記真空引き作業は、前記液送配管と前記気送配管とを流体的に分離した状態で、前記加圧作業と並行して前記均圧化作業の前に行われることを特徴とする請求項１に記載の液化水素移送方法。
　第１の低温タンクと第２の低温タンクとの間で液化水素を移送する液送配管と、前記第１の低温タンクと前記第２の低温タンクとの間で水素ガスを移送する気送配管とを含む複数の配管の内部の空気をヘリウムガスで置換する空気／ヘリウム置換工程と、
　前記空気／ヘリウム置換工程の後で前記液送配管を介して液化水素を移送する移送工程とを備え、
　前記空気／ヘリウム置換工程は、
　前記液送配管と前記気送配管とを流体的に分離した状態で前記液送配管にヘリウムガスを供給する加圧作業と、
　前記加圧作業の後で前記液送配管と前記気送配管とを流体的に接続して前記液送配管内のガス圧と前記気送配管内のガス圧とを等しくする均圧化作業と、
　前記均圧化作業の後で前記液送配管および前記気送配管から空気とヘリウムガスの混合気の一部を外部へ排出する落圧作業とを含み、
　前記ヘリウム／水素置換工程において、これらの作業が、前記液送配管および前記気送配管内の各ヘリウムガス濃度が予め設定した設定値以上になるまで、複数回繰り返し行われることを特徴とする液化水素移送方法。