《在存储容器中存储低温流体的方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《在存储容器中存储低温流体的方法.pdf（8页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104136868A43申请公布日20141105CN104136868A21申请号201280065974722申请日2012121313/344,82420120106USF25D3/00200601F25D3/1020060171申请人琳德股份公司地址德国慕尼黑72发明人R李74专利代理机构上海专利商标事务所有限公司31100代理人朱立鸣54发明名称在存储容器中存储低温流体的方法57摘要一种通过使用外部过热器而在存储容器中保持过冷底部状态或液化天然气的自然对流的方法。液化天然气从存储容器中被移除并且由低温流体、例如液氮在换热器中冷却。被冷却的液化天然气被重新引入存储容器。
2、，从而在存储容器中保持过冷底层或自然对流。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014070386PCT国际申请的申请数据PCT/IB2012/0031072012121387PCT国际申请的公布数据WO2013/102794EN2013071151INTCL权利要求书2页说明书4页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书4页附图1页10申请公布号CN104136868ACN104136868A1/2页21一种将存储容器中的低温流体的底层保持在过冷状态的方法，包括移除一部分低温流体，冷却低温流体的移除部分，以及将低温流体的移除部分重新引入存储容器的。
3、液态区域。2如权利要求1所述的方法，其特征在于，在高于从存储容器移除低温流体的位置处，将低温流体的移除部分重新注入存储容器。3如权利要求1所述的方法，其特征在于，低温流体被用于冷却低温流体的移除部分。4如权利要求3所述的方法，其特征在于，低温流体是在换热器中。5如权利要求1所述的方法，其特征在于，在低温流体的移除部分中建立循环。6如权利要求4所述的方法，其特征在于，产生热虹吸管效应，以使低温流体的移除部分循环。7如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过从由液氮、液氧、液态空气、氩和乙烯以及这些流体的混合物组成的组中选择的低温流体来提供冷却。8如权利要求1所述方法，其特征在于，在所述存储容器中的。
4、所述低温流体从由液化天然气、液氮、液氧、液态空气、液氩和乙烯以及这些流体的混合物所组成的组中选择。9如权利要求1所述的方法，其特征在于，冷却是基于低温流体的移除部分的温度。10如权利要求9所述的方法，其特征在于，供应到换热器的低温流体量被调节成保持所需的低温流体过冷程度。11如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括用泵使低温流体的移除部分循环回到存储容器中。12如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却由机械制冷提供。13如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述低温流体从所述换热器排出。14一种在存储容器的低温流体中保持占优势的过冷条件的方法，包括移除一部分低温流体，冷却低温流体的移除。
5、部分，以及将低温流体的移除部分重新引入存储容器。15如权利要求14所述的方法，其特征在于，在高于从存储容器移除低温流体的位置处，将低温流体的移除部分重新注入存储容器。16如权利要求14所述的方法，其特征在于，低温流体被用于冷却低温流体的移除部分。17如权利要求14所述的方法，其特征在于，在低温流体中建立循环。18如权利要求17所述的方法，其特征在于，在低温流体中产生热虹吸管效应。19如权利要求14所述的方法，其特征在于，通过从由液氮、液氧、液态空气、氩、乙烯以及这些流体的混合物组成的组中选择的低温流体来提供冷却。20如权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述存储容器中的所述低温流体从由液化天。
6、然气、液氮、液氧、液态空气、液氩和乙烯以及这些流体的混合物所组成的组中选择。21如权利要求14所述的方法，其特征在于，对部分低温流体的移除是连续的。22如权利要求14所述的方法，其特征在于，低温流体是在换热器中。23如权利要求14所述的方法，其特征在于，供应给换热器的低温流体量被调节成在所述存储容器中的保持所需的低温流体过冷程度。24如权利要求14所述的方法，其特征在于，进一步包括通过泵将低温流体的移除部分重新引入存储容器。权利要求书CN104136868A2/2页325如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述冷却由机械制冷来提供。26如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述低温流体从所述。
7、换热器排出。权利要求书CN104136868A1/4页4在存储容器中存储低温流体的方法背景技术0001本发明提供一种方法，其用于在存储容器中保持例如液化天然气LNG的低温流体的过冷状态。低温流体的一部分从存储容器中离开，、被冷却并且接着被重新引入存储容器。0002液化天然气主要由甲烷组成，其包括大约85至98摩尔成分的LNG。次要的成分目前可以包括乙烷、丙烷、二氧化碳、氧和氮。为了说明的目的，将使用纯甲烷的性质作为LNG的特征。0003液化天然气散料存储容器、特别是那些用在加油站的存储容器，受热负载和返回气体和/或与加料运转有关的两相支配。这样会引起存储容器显著的热负载，其典型地导致气体排出。。
8、由于天然气是强有力的温室气体，因此这种排出不仅是有价值产品的损失也是重大的环境问题。在过冷状态下与存储罐压力相对应地低于沸点的温度保持散料存储容器的内容物将防止大多数或者全部的排出。然而，可获得的过冷量取决于散料存储容器的供应流体的温度，并且会通过一段时间的升温而损失。因此来自LNG存储容器的排出通常并且显著地妨碍作为车用燃料的天然气的成功实现。0004LNG车用燃料罐典型地具有大约68BAR的表压BARG的最优存储压力，以将燃料供给发动机而无需泵或压缩机的帮助。如果被供应的液体在加燃料期间处于相应于最优存储压力下的饱和温度之上的温度，那么燃料罐通常必然会在加燃料期间排出。因此理想的是，从散料。
9、存储罐供应的LNG所需的温度处于或者稍微低于相应于最优车载存储压力下的饱和温度。例如，在6BAR的表压BARG以下，饱和温度大约131。这样，允许加燃料发生在少量排出或没有排出的时候，并且存储罐在接近于最适宜的车载存储压力下被填充。0005进一步，在车载燃料罐最初处于相对于最适宜压力的升高压力的情况下，通常有利的是首先引入过冷LNG以使燃料罐中存在的气体收缩。发明内容0006本发明提供一种将存储容器中例如液化天然气的低温流体保持在过冷状态的方法，包括移除低温流体的一部分，冷却低温流体的移除部分，以及将低温流体的移除部分重新引入存储容器的液态区域。0007适于本发明的低温流体包括液化天然气、液氮。
10、、液氧、液态空气和液氩以及这些流体的混合物。虽然不是典型的低温流体的其他流体和流体混合物、例如乙烯也适用于本发明。当这些流体或流体混合物被储存在容器中时，流体的液相和气相部分会自然形成并分离。当这些流体的混合物作为存储容器的唯一内容物被包含，则液相和气相成分的摩尔比将根据平衡热力学而不同。0008低温流体的移除部分优选从存储容器的接近底部区域移除，并且优选在高于低温流体被移除处的位置处被注回存储容器。这样将有助于在存储容器中建立均匀的底部过冷层。典型地，低温流体、例如液氮被用于冷却低温流体的移除部分；然而其他低温流体、例如液态空气、氧和氩以及这些流体的混合物也可以被采用，或者机械制冷装置或以其。
11、他方法冷却的传热流体可以被采用。通过低温流体、例如液氮所提供的冷却优选在外部换热器中说明书CN104136868A2/4页5进行，外部换热器位于比罐中被移除的液化天然气所返回的位置更高的位置。低温流体的冷却将增加其密度并且将导致被移除液化天然气的自然循环热虹吸管回路，并使其返回存储容器而无需泵的帮助。然而这是优选的方法，也可以采用其他的循环方法、例如那些通过泵帮助的方法。如果需要的话，低温流体的移除可以被连续地实施，或者，可以周期性地进行，其中以间歇的时间表将低温流体从存储容器中移除。0009低温流体、例如液氮在位于低温流体存储容器外部的换热器中。供应到换热器的低温流体量被调节成在存储容器中保。
12、持低温流体中的过冷所需的程度。这种冷却液还可以通过其他低温流体、由其他装置冷却的传热流体或机械制冷提供。在换热任务完成后，低温流体从换热器排出。0010在另一个实施例中公开了一种在存储容器中保持低温流体的自然对流的方法，包括移除一部分低温流体，冷却低温流体的移除部分并且将低温流体的移除部分重新引回存储容器。0011存储容器可以从任意一种可用的设计、尺寸或定向中选择。接入存储容器或接出存储容器的管道连接也可以适当改良。过冷低温流体的进入存储容器的回流可以高于或低于在散料存储容器内部低温液体被移除的位置。用于热虹吸管效应以进行过冷的优选模式的管道可以另外设置或者与作为用于外部低温泵的热虹吸管冷却的。
13、管道相同。0012接入和/或接出容器的另外的管道也是可能的，包括用于进入容器的底部或顶部区域的气体和/或液体的回流。0013如果需要，另外的例如控制阀的控制元件或者温度或压力传感装置也可以用于控制外部过冷的程度和速度。0014低温流体、例如从外部换热器排出的氮气可以用于低温流体存储容器所位于的其他单元运转中，例如冷却运转、惰性化，或作为压力气体来运转阀。0015由于热虹吸管性能以及返回和供应管线可以补充有低温泵，外部换热器的放置可以被改良以最优化循环。0016用于容器压力控制和蒸汽冷凝的其它方法也是可能的，并且可以联合用在本发明中。例如，对容器进行填充时，可采用由过冷液体在顶部和底部进行填充的。
14、组合，以保持存储容器压力。另外，可以设置外部低温泵，以使底部过冷液体的一部分周期性地循环至低温容器的顶部，以直接冷凝蒸汽。0017虽然本发明的以下详细说明是将存在与存储容器的液化天然气作为低温液体来凸轮，当本发明的方法也可适用于其它低温流体，例如液氮、液氧、液态空气、液氩、和乙烯以及这些流体的混合物。附图说明0018图是根据本发明的低温流体存储容器和第二制冷源的示意图。具体实施方式0019转向附图，示出处于高压下的包含LNG的液化天然气散料存储容器。液化天然气存在于散料存储容器A中，该容器与换热器B流体连通。液化天然气将通过管线1而从散料存储容器A中被回收，且在管线1中被导向换热器B。管线1中。
15、的液化天然气将进一步通说明书CN104136868A3/4页6过与液氮的换热而被冷却。进一步被冷却的液化天然气经过管线2返回散料存储容器。液化天然气将经由通过换热器B的管线3而被注入换热器B。液氮在换热过程被加热并且经由管线4作为氮气而从换热器B中排出。0020液化天然气LNG散料存储容器包含处于高压下的LNG。在散料容器中的LNG通常包括顶部饱和层液体处于与存储压力相对应的沸点温度和下部过冷层液体处于比与存储压力相对应的沸点低的温度。下部过冷层可以进一步具有空间温度变化。这种两层排列的平衡条件是用于罐内的自然对流，该自然对流是由来自容器壁的热负载和可被引入容器底部的气体所导致的，由此，使顶部。
16、饱和层变得非常薄。当热的或底部气体被持续地加入容器，仅该薄的顶部饱和层会汽化，而底部过冷层会变暖但不会汽化。在这一时间段内，由于随着液体被回收，薄的饱和层的蒸发量会由液体回收量补偿，因此通常没有显著的排出。然而，附加的热将最终破坏贯穿底层的过冷并且整个容器将变得饱和。在那种情况下，任何进一步的供热和供气将仅仅导致LNG蒸发而不变暖。为了在容器中保持所需压力，则排出天然气变成必要的。0021本发明的方法是在液化天然气存储容器中抑制对底部过冷层的破坏。本发明进一步的目的是将底部过冷层保持在优选的温度下，以有助于车用燃料罐最优的加料。因此，本发明设法在存储容器中保持低温流体底部区域的过冷状态，并保持。
17、存在于存储容器中的低温流体整体的过冷状态。由于先前描述的自然对流以及排出的问题显著减少或消除，通过防止底部过冷层随时间流逝而被破坏，散料存储容器将保持大量过冷。这通过采用第二制冷源在此情形中，优选低温流体，例如液氮来完成，以对外部换热器中的一部分LNG进行过冷。虽然可以使用泵来循环在外部形成的该过冷LNG，本发明的新颖方面和优选选择是依靠循环的热虹吸管效应。0022转向附图，示出两条管线进入散料存储容器底部，优选的在水平和垂直方向上分离。标记“H”表示当冷却器液化天然气从比再次引入的点的高度要高的点注入整体存储容器时，外部换热器B驱动热虹吸管效应所必需的高度。液化天然气通过管线1从存储容器A被。
18、回收并且指向外部换热器B。管线3中的液氮被用于冷却外部换热器B中来自管线1的LNG的这部分侧流。当换热器B中的LNG的外部流被正常沸点低于LNG的沸点大约35的液氮充分冷却，其自然变得更加稠密并且趋于下降。LNG的这种高度过冷的侧流向下流过管线2并且回到散料LNG存储容器的底部。当这种高过冷LNG返回散料LNG存储容器时，在外部换热器B中其自然地由来自管线1的温度更高的LNG返回流所替代。这种自然循环或热虹吸管效应一直持续到液氮被供给外部换热器B。0023所供应的液氮量通常调节成保持底部过冷的一个优选的程度，通过温度T或LNG的其他合适的温度测量值表示。泵未示出是有助于该循环的一种可能的附加特。
19、征。然而，一个实施例是已经描述和说明的热虹吸管设计，其提供更简单、更可靠以及更低成本的解决方案。除了管道布置之外，这种热虹吸管设计还取决于流体静力学的压力头以驱动循环。图中示出的这种距离H说明静水压头如何通过相对于存储容器内部的内部管道末端的来合适地放置外部换热器而产生。H的典型值在1至3米之间。0024需要注意的是，图中所示的热虹吸管布置仅仅将外部的过冷LNG直接引入到容器的底部区域。如先前所讨论的，存在于这些容器内部的自然对流将确保位于该更低区域上方的容器容量的大部分也保持在过冷状态。说明书CN104136868A4/4页70025虽然本发明关于特定的实施例做了描述，显然本发明的多数其他形式和改进对本领域技术人员来说是明显的。本发明中的从属权利要求通常应该解释成覆盖所有这些在本发明真实的精神和范围内的明显的形式和改进。说明书CN104136868A1/1页8图1说明书附图CN104136868A。