[发明专利]用于形成和分配压缩气体的方法和系统

说明书

一种用于形成压缩气体并将其分配到压缩气体接收器的方法和系统。所述压缩气体由在低温下提供的工艺流体形成。所述形成包括对所述工艺流体加压，将仍处于低温的加压工艺流体进料到热交换器，并以与热流体间接热交换的方式加热所述加压工艺流体，所述热流体以高于所述加压工艺流体的所述低温的热流体温度提供在储存器中。一旦被加热到合适的温度，所述压缩气体可以被分配到所述压缩气体接收器或被存储在一个或多个压缩气体储存容器中供以后使用。

背景技术

本发明涉及一种用于由在低温下提供的工艺流体形成压缩气体并将压缩气体分配到压缩气体接收器的方法和系统。更具体地，本发明涉及一种用于由工艺流体形成压缩气体(例如，压缩的燃料气体)并将压缩气体分配到接收容器中的方法和系统，所述工艺流体例如为以液体或混合的液-气相提供的氢、天然气、一种或多种烃及其混合物，所述接收容器例如为车辆燃料箱或一个或多个压缩气体储存容器，其被固定地设置在分配站处或安装在罐车或管道拖车上。

压缩气体被用于多种行业，包括医疗保健、化学制品、制造业，并且特别是用作车辆的燃料气体。液化气体因为它们在低压下的高密度而有利于分配。因此，这些流体作为低温液体在更长的时间内且以更大的量被运输和储存，根据需要由低温液体形成压缩气体，例如，以将压缩气体分配到车辆燃料箱和/或压缩气体分配站处或移动的压缩气体存储拖车上的一个或多个压缩气体储存容器中。

在多种应用中，诸如给车辆加气和/或给压缩气体储存容器充气，期望以时间有效的方式给相应的压缩气体接收器充气，而不违反容器温度的限制。例如，规定氢动力车辆在3分钟内填充到700巴，而不违反接收容器的温度限制，对于车辆燃料箱，该温度限制通常为85℃。同时，要求在填充过程期间进入燃料箱时氢气的温度不能低于-40℃。当在环境压力和温度下为气态的氢或其他工艺流体以液体形式存储时，然后被泵送到高压以用于例如为车辆加气或其他高压应用或存储时，压缩流体将通常在低于-150℃的温度下离开泵。该温度太低，使得压缩气体无法被储存在常规的储罐中，或者无法被输送到大多数客户流程中。

该问题的常见解决方案是使用某种汽化器，通常是强制通风环境空气汽化器，以将压缩的工艺流体加热到其可以使用的温度。该解决方案存在两个问题。首先是通过汽化器的空气会产生大的雾云，这可能会干扰观察者并且可能是潜在危险的。第二个问题是，当压缩流体被加热时，用于制冷工艺流体(例如氢气)的能量将被浪费。

雾化问题的一种解决方案是使用电阻加热来加热压缩流体，而不是环境空气。然而，使用该解决方案，能量将被浪费两次。不仅用于制冷流体的能量被损耗，而且额外的能量被用于耗散制冷能量。在诸如加氢站的系统中，能量浪费的常规解决方案是允许一些气体绕过汽化器，并且直接进入压缩气体接收器。该方法要求压缩和分配同时进行。

用于解决压缩时间相对于分配时间的问题的解决方案是使压缩气体在压缩点与分配点之间行进通过蓄热器，诸如铝块。例如，US 2015/0267865 A1公开了一种用于将压缩氢气分配到车辆燃料箱的方法和系统，并提出通过在布置在系统下游端的蓄冷器和布置在系统上游端的另一蓄冷器中的间接热交换来控制压缩氢气的温度。两个蓄冷器通过热流体回路连接，其中热流体在两个蓄冷器之间循环。铝块蓄冷器对待回火的压缩气体的量的变化的反应能力有限。根据需要，蓄热和蓄冷的能力受到块的设计的限制。

本发明的一个目的是提供一种方法和系统，其能够将低温工艺流体诸如例如液态氢(LHY)和/或液态天然气(LNG)转化成压缩气体，并将压缩气体以时间和能量有效的方式分配到压缩气体接收器(诸如例如车辆燃料箱)中。

期望具有一种方法和系统，其可以灵活地适应可能导致低温工艺流体和/或压缩气体的流量和/或温度变化的需求变化。

需要减少在用于给车辆和/或罐车和/或管道拖车加气的分配站处满足压缩燃料气体的需求所需的能量。

发明内容