用于低温储存和运输挥发性气体的热级联制造技术

描述了一种系统，其中低温液体运输流体用作与作为第二低温液体的挥发性气体热连通。液态的挥发性气体能够运输另外的挥发性物质，所述另外的挥发性物质不能仅使用低温液体以液态形式运输。低温液体之间的热连通是热级联。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于低温储存和运输挥发性气体的热级联相关申请本申请要求2018年1月12日提交的美国临时申请No.62/616，849的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本公开涉及一种用于在低温液体载流体中传输多种挥发性气体的系统。更具体地，本公开涉及低温液态的挥发性气体，其能够运输与低温液体热连通的另外的挥发性物质。
技术介绍
有价值的挥发性化学品作为纯物质或作为某些混合物在压力下的运输是商业实践。通常，这种压力控制增加了化学品运输的重量和成本。挥发性化学物质的制冷降低了运输化学气体所需的工作压力并减少了对压力保持的需要。制冷设备系统增加了挥发性化学品运输的费用和制冷设备失效的风险，特别是对于基于压缩机的系统。如果挥发性化学物质逸出压力控制或冷却的化学物质加热到环境温度，则其对运输车辆，操作员和本地环境造成显著的风险。液化天然气(LNG)的运输是商业上建立的工业，其用其它泵配置代替压缩机。各种出版物已经描述了LNG，LNG的混合物和可选地含有少量气体杂质的储存和运输，所述气体杂质在低于约-150℃(-258°F)的低温下作为液体混合物。其他出版物已经描述了将LNG实现为用于有意引入的，高浓度的单一选择的气体杂质或掺杂剂的载体或运输流体的实施方式。气体掺杂剂通常是另一种商业上有价值的挥发性气态化合物，其比甲烷重。在这种配置中，气体掺杂剂在低温条件下混合到诸如LNG的运输流体中具有减轻毒性或爆炸性的潜能。然而，能被混合到运输流体中以进行运输的气体掺杂剂的数量和类型在热力学和化学上存在限制。专利
技术实现思路
本文公开了一种用于储存和运输气体的方法，包括以下步骤：在低温条件下将运输流体充入运输流体系统，将第一挥发性气体充入第一挥发性气体系统，通过与运输流体的热传递将第一挥发性气体保持在第一液相，将第二挥发性气体充入第二挥发性气体系统，通过与第一挥发性气体或运输流体的热传递将第二挥发性气体保持在第二液相。以及运输第一液相和第二液相。运输流体包括至少一种选自氧气，氮气，氩气，甲烷，乙烷，乙烯，丙烷，丙烯及其组合的组分。第一挥发性气体或第二挥发性气体可以包括氧气，一氧化碳，氩气，丙烷，丙烯，1-丁烯，硅烷，四氟甲烷，乙烷，液体天然气，甲烷，一氯三氟乙烷，氯三氟甲烷，亚乙基氯二氟甲烷，氯二氟甲烷，异丁烷，氪，三氟甲烷，氯乙烯，全氟乙烯，四氟乙烯，二甲醚，异丁烯，正丁烷，甲基乙基醚，硫化羰，氯-2-二氟-1，1-乙烯，二氟甲烷，二氯一氟甲烷，膦，新戊烷，光气，乙醛，二氟乙烷，氯-1-四氟-1，1，2，2-乙烷，氯化氢，氙，环氧乙烷，1，1，1-三氟乙烷，1，2-丁二烯，1，3-丁二烯，二氯二氟乙烷，氯-2-三氟-1，1，1-乙烷，氯，1，1，1，2-四氟乙烷，六氟乙烷，甲基氯，甲基溴，甲醛，二氮氧化物，硫化氢，氟化氢，甲基氟，氨，五氟乙烷及其组合。在某些配置中，运输流体包括氧气，氮气，氩气，液体天然气，甲烷，乙烷，乙烯，丙烷，丙烯及其组合。通过低温热级联将运输流体，第一挥发性气体和第二挥发性气体保持在分开的液相中。附图说明为了详细描述本专利技术的优选实施例，现将作出参考附图，其中：图1示出了本公开中的热级联的示意图；图2示出了本公开中的直接热级联的示意图；图3示出了本公开中的间接热级联的示意图；图4示出了根据本公开的用于低温气体储存和运输的间接热级联系统；图5示出了可以作为第一或第二挥发性气液与LNG运输流体一起运输的代表化合物的表；图6示出了可以与各种第一挥发性气体和LNG运输流体共同运输的代表化学成分的表；图7示出了可以作为第一或第二挥发性气液与乙烷运输流体一起运输的代表化合物的表。详细描述作为用于工业过程反应物的某些挥发性气体的生产和它们的消耗需要陆上或海上运输。挥发性气体在压力控制，冷却温度，或其组合下运输。安全和基础设施限制负面地影响这些气体的运输成本和潜在市场。例如，大容量的加压运输容器是重的，并且由于可能无意的减压释放从而导致公共危险，一些化合物不能运输到某些市场。而且，大容量制冷运输容器在运输和卸载时需要制冷和压缩机基础设施，一些市场可能不能充分地满足容纳和储存某些化合物。一种将直接或间接热级联布置在运输流体和挥发性气体间的方法提供了一种方式，其降低了与储存和运输控制和基础设施相关的成本。热级联是挥发性气体和运输流体之间的热传递布置。运输流体用作热传递介质以将挥发性气体保持在预定温度范围内。热级联被配置成使得运输流体被冷却到液态。热级联被配置成将运输流体和挥发性气体保持在液态。运输流体在低温下被冷却到液态。本文所用的低温可指低于约-90℃(-130°F)的任何温度，或者低于约-120℃(-184°F)的任何温度，或者低于约-150℃(-238°F)的任何温度。运输流体在标准温度和压力(STP)下是纯的或大体上纯的气态成分，在本文中定义为0℃(32°F)和1atm(101.325kPa)。运输流体气态成分在低温下是液体，没有额外的加压，例如在1atm(101.325kPa)的标准压力下。运输流体可以是任何保持在低温下并具有低加压的流体，例如在小于约5atm(506.625kPa)的压力下，或者在小于约3atm(303.975kPa)的压力下，并且在一些情况下在小于约2atm(202.650kPa)的压力下。如果体积中至少约85％的浓度是单一气体组分，则在STP下可以认为运输流体是纯的或大体上纯的气体成分；或者，体积中至少约90％的浓度为单一气体组分；或者体积中至少约95％的浓度是单一气体组分。在某些情况下，如果在STP下体积中至少约99％的浓度是单一气体组分，则认为运输流体是纯的或大体上纯的。运输流体可以是任何纯的或大体上纯的气体组分，其在低温下体积中至少85％的液体；或者体积中至少90％的液体；或体积中至少95％的液体，其在低温下取决于成分。运输流体也可以是任何成分，其在低温下体积中至少99％的液体。根据为运输流体给出的定义，挥发性气体可以被认为是纯的或大体上纯的气体成分。挥发性气体可以包括一种或多种混合的纯的或大体上纯的气体。在混合气体组分的情况下，挥发性气体可以具有第一气体和第二气体之间的混合组分的任何比率，例如，第一气体与第二气体的比率可以在约1:1000至约1000:1的范围内。任何混入另一种气体的气体组分可以被认为是杂质或掺杂剂。这包括混合以形成挥发性气体的多种组分和混合到运输流体中的任何挥发性气体。挥发性气体或运输流体的混合可以是气相或液相。挥发性气体具有沸点或从液体到气体的相变，其温度低于STP下运输流体的沸点。挥发性气体的凝固点低于运输流体的沸点。在混合挥发性气体配置中，第一气体可用作运输流体和第二气体之间的热传递介质，使得第一气体和第二气体保持在预定温度范围内。在这种情况下，预定的气体温度范围是低温的，或者该温度范围低于挥发性气体的沸点。虽然不在本公开的设想范围之外，但是存在可能不利于在运输流体中传输挥发性气体的热级联配置。更具体地，当挥发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于储存和运输气体的方法，包括：/n在低温条件下将运输流体充入运输流体系统；/n将第一挥发性气体充入第一挥发性气体系统；/n通过与运输流体的热传递将第一挥发性气体保持在第一液相中，/n将第二挥发性气体充入第二挥发性气体系统；/n通过与第一挥发性气体或运输流体的热传递将第二挥发性气体保持在第二液相中；/n以及运输第一液相和第二液相。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180112 US 62/616,8491.一种用于储存和运输气体的方法，包括：
在低温条件下将运输流体充入运输流体系统；
将第一挥发性气体充入第一挥发性气体系统；
通过与运输流体的热传递将第一挥发性气体保持在第一液相中，
将第二挥发性气体充入第二挥发性气体系统；
通过与第一挥发性气体或运输流体的热传递将第二挥发性气体保持在第二液相中；
以及运输第一液相和第二液相。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述运输流体包括至少一种选自下组的组分：氧气，氮气，氩气，液体天然气，甲烷，乙烷，乙烯，丙烷，丙烯及其组合。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述运输流体通过沸腾的方式保持在预定压力的温度下。


4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述运输流体通过应用外部制冷保持在预定压力的温度下。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述第一挥发性气体包括至少一种选自以下组的气体组分：氧气，一氧化碳，氩气，丙烷，丙烯，1-丁烯，硅烷，四氟甲烷，乙烷，甲烷，一氯三氟乙烷，氯三氟甲烷，亚乙基氯二氟甲烷，氯二氟甲烷，异丁烷，氪，三氟甲烷，氯乙烯，全氟乙烯，四氟乙烯，二甲醚，异丁烯，正丁烷，甲基乙基醚，羰基硫化物，氯-2-二氟-1，1-乙烯，二氟甲烷，二氯一氟甲烷，膦，新戊烷，光气，乙醛，二氟乙烷，氯-1-四氟-1，1，2，2-乙烷，氯化氢，氙，环氧乙烷，1，1，1-三氟乙烷，1，2-丁二烯，1，3-丁二烯，二氯二氟乙烷，氯-2-三氟-1，1，1-乙烷，氯，1，1，1，2-四氟乙烷，六氟乙烷，甲基氯，甲基溴，甲醛，二氮氧化物，硫化氢，氟化氢，甲基氟，氨，五氟乙烷及其组合。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中在操作压力下所述第一挥发性气体包括低于所述运输流体沸点的凝固点和高于所述运输流体沸点的沸点。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，包括在操作压力下保持所述第一挥发性气体的温度在所述运输流体的沸点和其沸点之间。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述第二挥发性气体包括至少一种选自以下组的气体组分：氧气，氩气，丙烷，丙烯，丁烯，硅烷，四氟甲烷，乙烷，甲烷，一氯三氟乙烷，氯三氟甲烷，乙烯，氯二氟甲烷，氯二氟甲烷，异丁烷，氪，三氟甲烷，氯乙烯，全氟乙烯，四氟乙烯，二甲醚，异丁烯，正丁烷，甲基乙基醚，羰基硫化物，氯-2-二氟-1，1-乙烯，二氟甲烷，二氯一氟甲烷，膦，新戊烷，光气，乙醛，二氟乙烷，氯-1-四氟-1，1，2，2-乙烷，氯化氢，氙，环氧乙烷，1，1，1-三氟乙烷，1，2-丁二烯，1，3-丁二烯，二氯二氟乙烷，氯-2-三氟-1，1，1-乙烷，氯，1，1，1，2-四氟乙烷，六氟乙烷，甲基氯，甲基溴，甲醛，二氮氧化物，硫化氢，氟化氢，甲基氟，氨，五氟乙烷及其...

【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华·彼得森，
申请(专利权)人：亚致力气体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US