加圧液化ガス貯蔵を加熱するシステム

专利摘要:
本発明は、高純度加圧液化ガスを１ｋｇ／ｈ以上の流量で貯蔵及び流通させるデバイス（１）であって、前記ガスの液化相（ＧL）をその下部（３）に含み、前記ガスの気相（Ｇg）を上部（４）に含む容器（２）と、前記ガスの前記気相（Ｇg）を抜き出すためのシステム（５）と、使用時に前記ガスの一定圧力を維持するのに使用される加熱システム（６）とを有するデバイス（１）に関する。本発明は、加熱システム（６）が、容器の表面（２）に作り付けられた回路内での熱流体の循環を含んでいることを特徴とする。
公开号:JP2011511234A
申请号:JP2010545530
申请日:2009-01-28
公开日:2011-04-07
发明作者:バルビエ、ジャン−ポール
申请人:レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード；
IPC主号:F17C7-00

专利说明:

[0033] 図１は、本発明に係るデバイスの長手方向の概略断面を示している。
図２は、図１に示したデバイスの詳細の線Ａに沿った断面の斜視図を示している。
図３は、本発明に係るデバイスの実施形態の他の例の概略断面図を示している。
図４は、図１乃至３に示したデバイスの詳細概略図であって、本発明に係るデバイスの容器に組み込まれた加熱システムのチューブを示している。] 図１ 図２ 図３ 図４
[0034] 加圧液化ガスを貯蔵し且つ流通させるためのデバイス１が図１に示されており、容器２を具備している。容器２の下部３は貯蔵されているガスの液相ＧLで満たされており、上部４は貯蔵されているガスの気相Ｇgで満たされている。また、抜き出しシステム５が容器２の上部にある。この抜き出しシステム５は、本発明のデバイスに関連する用途のために使用される加圧された腐食性液化ガスの気相Ｇgを抜き出すように設計されている。抜き出しシステム５は、例えば容器２内部の上部４に位置するパイプからなる。したがって、このような抜き出しシステム５のために、液相に溶存している不純物は同伴されない。] 図１
[0035] 容器２は腐食性のガス、例えばアンモニアを収容することがあるので、前記ガスに適合し、このガスによって腐食されない材料からなるのがよい。したがって、容器２は例えばステンレス鋼製であり、ステンレス鋼３０４が特によく適している。容器２は大きな容量を有し、例えば１０乃至５０トンの加圧された液化腐食性ガスを収容することができるＩＳＯコンテナからなり、充填又は交換は月に１度又は２度でよく、安全性に関してこのデリケートな作業の頻度を制限する。]
[0036] デバイス１は容器２に組み込まれた加熱システム６を具備している。加熱システム６は気化による液体ＧLの冷却を補償する機能を有し、こうして気相Ｇgの圧力低下を防ぐ。好ましい方法では、図１に示すように、加熱システム６は容器２の外面の下部に位置している。したがって、この構造の目的は、液相ＧLのみを加熱して、液相ＧLへ流れる不純物を再度同伴する加熱されていない気相Ｇgを部分的に再凝縮させることによって、液相ＧLに溶解している不純物の気相Ｇgへの移動を制限することである。] 図１
[0037] デバイス１は、管路１２を通って入る液化ガスＧL及び管路５を通って出て行くガスを制御するバルブ１３及び１４を備えている。]
[0038] また、図１に示すデバイスは容器２内に収容された液体レベルインジケータ８を含んでいる。このインジケータ８は、ユーザーに、容器２の下部３に残っている液体のレベルを知らせる機能を有する。こうして、前記ユーザーは、液体が全て気化した場合に液相中に溶存している不純物が気相に同伴されるのを防ぐために、残留液体（例えば１０％）を残すように行動するであろう。変形として、デバイス１はレベルインジケータ８の代わりに容器２の重さを量るためのシステムを含んでもいてよい。] 図１
[0039] 変形として、容器２に組み込まれた加熱システム６を覆うように断熱システム１０を取り付けてもよい。容器２に適用される第１の断熱技術は以下の工程を含む：
工程ａ）：例えばアルミニウム又はＰＶＣ製の堅い漏れのない覆いを容器２の外側に５０ｍｍと２００ｍｍの間の距離で取り付ける。]
[0040] 工程ｂ）：ポリウレタンを工程ａ）で形成したジャケットの内部に注入する。]
[0041] 容器２に適用される他の断熱技術は以下の工程を含む：
工程ａ）：厚さが５０ｍｍと２００ｍｍの間にある断熱材料、例えば固体ポリウレタンのシートを容器２の外側に貼り付ける。]
[0042] 工程ｂ）：例えばアルミニウムまたはＰＶＣ製の覆いを前記シート上に取り付ける。]
[0043] また、圧力センサ１１があってもよい。図２に示すように、このセンサ１１は接続手段９によって加熱システム６に接続されている。] 図２
[0044] 図２に、その中に熱流体Ｆが循環するチューブ７からなる回路６が溶接された表面Ｓを有する容器２を具備したデバイス１を示している。] 図２
[0045] 図４にチューブ７を示しており、図３に矢印で示すように、加熱された流体Ｆがチューブに入る。加熱された流体Ｆの流量は、調節バルブ１５により、それの温度に関連するガス圧力に従って調節される。ガス圧力は、容器２の下流の配管において凝縮がないように選択される。圧力は圧力センサ１１によって測定される。] 図３ 図４
[0046] 流体Ｆの循環は、液化腐食性ガスの蒸気圧が５０℃の液相温度に相当する場合、及び／又は残留液体レベルが最初の体積の１０％未満になったらすぐに停止される。]
[0047] 加熱システム６は、容器２の表面の５％乃至９０％、好ましくはこの外面の１０％乃至５０％を覆うであろう。特に好ましい方法では、図３に図示するように、加熱システムは容器２の外面Ｓの下部４分の１をカバーする。この実施形態の例では、容器２の外面Ｓの下部４分の１に溶接されたチューブ７で熱流体Ｆの循環が起こり、９０％が使用されるまで液相の体積Ｖのみを加熱する。底部のより熱い液体が重力及び対流によって上昇する。本発明の特定の実施形態によれば、チューブ７はステンレス鋼製であり、同じくステンレス鋼製である容器２の外面Ｓに溶接されている。] 図３
[0048] 流体Ｆが水である場合、容器２の表面Ｓに溶接されたチューブ７内において５０℃の最高温度で予め加熱された水を循環させることによって、入熱が行われる。加熱された流体Ｆの温度を５０℃に制限し、前記容器がいっぱいのときに危険なガス圧を生じないようにする。]
[0049] 加熱システム６を出て行く水の温度が３０℃（Ｔｆ）であり、加圧液化ガスと水との間でのみ熱交換が行われることを考えると、Ｑvapgaz ＝ Ｍeau × Ｃｐeau ×（Ｔi − ＴF）を成立させることができる。これは、例えば、Ｍeau ＝ ＱvapNH3 ／Ｃｐeau （Ｔi − ＴF）＝２５０００／１×２０＝１２５０ｌ／ｈのアンモニアの場合の水の流量に相当する。]
[0050] このようなデバイスは、容器を出て行く高純度の腐食性ガスと、高いガス流通流量の両方を確保することを可能にする。]
[0051] 得られるガスの純度はガス流通デバイスにとって重要なファクターである。実際のところ、不純物は、出発原料、漏れた場合の空気によるその汚染、又は容器の製造に由来するグリース若しくは油に由来するであろう。したがって、これは、予め洗浄され、それが収容するガスに適合し、定期的にそれが収容する腐食性ガスによる腐食生成物を容器から洗浄すべきである。液相によって引き起こされる腐食は、気相によって引き起こされるものよりも早い。図３に概略的に示す加熱システム６を用いると、液体の１０％が加熱され、それにより温度勾配がある。実際のところ、温度は容器の下部から上部へ向けて上昇する。なお、温度が高いほど腐食は大きくなるので、気相中の腐食不純物は、液相中よりも（数桁）少量である。このように、本発明に係る加熱システムは金属不純物による汚染を最小にすることを可能にし、このために電子産業又は光電子産業に適合する高純度、例えば９９．９９９９％のガスを提供することを可能にする。] 図３
[0052] 本発明の特定の実施形態によれば、加熱システム６は、例えば溶接又は接着によって、容器２の外面Ｓに常時接触している。]
[0053] 容器２の外面Ｓに組み込まれたチューブ７内で熱流体を循環させることによる加熱のシステムは、容器の交換の間、加熱システムを熱流体入口パイプと流体出口パイプへの接続部に固定するための操作を最小限にする。]
[0054] ５０℃という流体の温度は、燃焼又は漏電の危険性をもたらさない。]
[0055] 電気加熱の場合と同様の、可燃性ガス（例えば、アンモニア）の漏れに関連する爆発の危険性はない。]
[0056] 緊急の場合に容器２を冷却するために自動スプリンクラーシステムを使用することも可能であり、これは電気加熱の場合にはより難しい。]
[0057] 本発明に係るデバイスは、アンモニアの貯蔵及び流通のみではなく、とりわけ電子工学において用いられる特殊なガスに関係する全ての用途においても適用可能である。]

权利要求:

請求項1
１ｋｇ／ｈ以上の流量の加圧高純度液化ガスを貯蔵及び流通させるデバイスであって、−前記ガスの液化相（ＧL）を下部（３）に収容し、前記ガスの気相（Ｇg）を上部（４）に収容する容器（２）と、−前記ガスの前記気相（Ｇg）を抜き出すためのシステム（５）と、−使用時に前記ガスの一定圧力を維持するように設計された加熱システム（６）とを具備し、前記加熱システム（６）は、前記容器（２）の表面（Ｓ）に作り付けられた回路内での熱流体（Ｆ）の循環からなることを特徴とするデバイス。
請求項2
前記回路は、前記容器（２）の外面（Ｓ）上のチューブ（７）を有することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
請求項3
前記チューブ（７）及び前記容器（２）は、ステンレス鋼製であることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
請求項4
前記加熱システム（６）は、前記容器（２）の外面（Ｓ）の下部４分の１を覆って分布していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のデバイス。
請求項5
抜き出されるガスの流量が、１ｋｇ／ｈと１００ｋｇ／ｈの間にあり、好ましくは１０ｋｇ／ｈと５０ｋｇ／ｈの間にあることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のデバイス。
請求項6
前記容器（２）の容量が、１トンと１００トンの間にあり、好ましくは１０トンと４０トンの間にあることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のデバイス。
請求項7
液体レベルインジケータ（８）が前記容器（２）内にあることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のデバイス。
請求項8
前記ガスの圧力に従って前記加熱システム（６）内を循環する熱流体（Ｆ）の流量を調節する手段（９）を具備したことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のデバイス。
請求項9
前記熱流体（Ｆ）の温度が５０℃以下であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のデバイス。
請求項10
前記加熱システム（６）が組み込まれている前記容器（２）の外面（Ｓ）の少なくとも一部を覆う断熱システム（１０）を有することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のデバイス。
請求項11
前記高純度加圧液化ガスはアンモニアであることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のデバイス。