(57)【要約】  本発明は、空気分離および原料ストック(1)からの液体窒素の気化によるガス状窒素製造装置を用いた水素を提供するための方法に関し、ガス状窒素についての顧客の要求が第1の閾値未満であるとき、顧客は、専ら液体窒素の気化によって窒素を供給され、またガス状窒素についての顧客の要求が第1の閾値を上回る第2の閾値を超える場合は、顧客は窒素製造装置によって少なくとも部分的に窒素を供給される。
2010521642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気分離(9)によってガス状窒素を製造するための装置によりおよび液体窒素の気化により窒素を提供するための方法であって、
a)  ガス状窒素についての顧客の要求が第1の閾値未満である場合は、顧客は専ら液体窒素の気化によって窒素を提供され、
b)  ガス状窒素についての顧客の要求が前記第1の閾値を上回る第2の閾値を超える場合、顧客は、窒素を製造するための装置によって少なくとも部分的に窒素を提供される
方法。
【請求項２】
窒素についての顧客の要求が前記第2の閾値を上回る第3の閾値を超える場合、顧客は、前記窒素を製造するための装置(9)によって部分的に窒素を提供され、かつ、液体窒素の気化によって部分的に窒素を提供される請求項１に記載の窒素を提供するための方法。
【請求項３】
顧客の要求が前記第2の閾値と第3の閾値の間であり、顧客は前記窒素を製造するための装置(9)のみによって提供される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ガス状窒素についての顧客の要求が前記第2の閾値を上回る場合、顧客は前記窒素を製造するための装置(9)のみによって窒素を提供される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第1、第2および第3の閾値のうちの少なくとも1つが、電力価格および/または液体窒素価格および/または気化の手段(5)に接続された貯蔵容器(1)中の液体窒素の量および/または前記貯蔵容器中の液体窒素の量の変化速度に従って変動する先行する請求項のうちの１項に記載の方法。
【請求項６】
先行する請求項のうちの１項に記載の方法であって、ガス状窒素についての顧客の要求が前記第2の閾値を上回る場合、また場合によっては前記第3の閾値未満である場合は、前記窒素を製造するための装置は、実質的に一定の流量でガス状窒素を製造し、
a)  ガス状窒素についての顧客の要求が前記実質的に一定の流量未満である場合、ガス状窒素の過剰な部分は大気に放出され、前記ガス状窒素の残りの部分は顧客に運ばれ、
b)  ガス状窒素についての顧客の要求が前記実質的に一定の流量以上である場合、全てのガス状窒素流が顧客に運ばれる
方法。
【請求項７】
前記ガス状窒素を製造するための装置が深冷空気蒸留装置(9)であり、また場合によっては液体窒素が、前記ガス状窒素を製造するための装置に運ばれ、前記装置を低温に保っておくことに関与する先行する請求項のうちの1項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明は窒素を提供するための方法および装置に関する。深冷空気蒸留装置のようなガス発生装置によって、および深冷装置が休止中、および/または要求される全ての流量を製造することができないときに、顧客に供給するガス状窒素を提供する窒素貯蔵槽によって顧客に窒素を提供することが普通である。
【０００２】
本発明によれば、ガス発生装置は、顧客に提供するために(ガス状または液体状の)ガス貯蔵槽を使用することがより経済的である場合に限り起動される。
【０００３】
図1に示されるように、先行技術によれば、特に顧客のサイトに存在する設備において、ガス発生装置Aは一般に、「バルク」型(気化器を伴う液体またはガス)の緊急供給手段Bと接続される。
【０００４】
該発生装置は、常にラインC、Eを介して顧客に提供する状態にある。顧客が定格量(100％)を超えて消費した場合、緊急供給手段が起動され、ラインD、Eを介して窒素を運ぶ。
【０００５】
同様に、該発生装置が休止中であるときは、緊急供給手段が引き継ぐ。
【０００６】
この動作モードにおいて、発生装置は、顧客の消費量が如何ほどであっても起動される。発生装置についての定格(nominal)量と比較して顧客の消費量が低い段階においては、エネルギー消費、およびそれ故に製造コストは最適ではない。
【０００７】
先行技術によるこの方法での操作は図3に図示される。時間0において、顧客が20 Nm3/hの窒素を消費するが、この流量は単純な液体注入カラムを具備した分離装置中での空気蒸留によって専ら供給される。顧客の消費量が増大すると、装置の製造量が結果として、10時間および20時間にてそれぞれ40 Nm3/hおよび100 Nm3/hまで増大する。ここで、顧客の消費量が150 Nm3/hに到達したとき、分離装置はその最大流量100 Nm3/hを製造し、残りは、50 Nm3/hの流量を製造する、貯蔵された窒素の気化によって提供される。
【０００８】
消費が50時間にて80 Nm3/h まで低下した場合は、気化による窒素の製造は停止され、蒸留装置による窒素の製造が80 Nm3/hまで減じられる。その後、顧客の消費量に合わせるために、該装置による製造レベルが40 Nm3/hまで、その後20 Nm3/hまで減じられる。
【０００９】
本発明の一つの目的によれば、空気分離によってガス状窒素を製造するための装置によりおよび液体窒素の気化により窒素を供給するための方法が提供され、ここで、
a)  ガス状窒素についての顧客の要求が第1の閾値未満である場合は、顧客は専ら液体窒素の気化によって窒素を提供され、:
b)  ガス状窒素についての顧客の要求が、第1の閾値を上回る第2の閾値を超える場合は、顧客は、窒素を製造するための装置によって少なくとも部分的に窒素を提供される。
【００１０】
本発明の他の目的によれば、:
-  窒素についての顧客の要求が、第2の閾値を上回る第3の閾値を超える場合は、顧客は、窒素を製造するための装置によって部分的に窒素を提供され、かつ液体窒素の気化によって部分的に窒素を提供される;
-  顧客の要求が該第2の閾値と第3の閾値の間である場合、顧客は、窒素を製造するための装置のみによって窒素を提供される;
-  ガス状窒素についての顧客の要求が第2の閾値を上回る場合、顧客は、窒素を製造するための装置のみによって窒素を提供される;
-  該第1、第2および第3の閾値うちの少なくとも1つは、電力価格および/または液体窒素価格および/または気化手段に接続された貯蔵容器中の液体窒素の量および/または貯蔵容器中の液体窒素の量の変化速度に従って変動する;
-  窒素についての顧客の要求が第2の閾値を上回るか、または第2の閾値を上回るが第3の閾値未満である場合、窒素を製造するための装置は、実質的に一定の流量でガス状窒素を製造し、かつ;
a)  ガス状窒素についての顧客の要求が、該実質的に一定の流量未満である場合、ガス状窒素の過剰な部分は大気に放出され、ガス状窒素の残りの部分が顧客に運ばれ、
b)  ガス状窒素についての顧客の要求が、該実質的に一定の流量以上である場合、全てのガス状窒素流が顧客に運ばれる;
-  ガス状窒素を製造するための装置は深冷空気蒸留装置であり、場合によっては、液体窒素がガス状窒素を製造するための装置に運ばれ、装置を低温に保つことに関与する。
【００１１】
本発明の他の目的によれば、空気の分離によってガス状窒素を製造するための装置と、液体窒素の気化器と、貯蔵容器と、該気化器に該貯蔵容器からの液体窒素を供給するための手段と、該製造装置からのガス状窒素を顧客に運ぶための手段と、該気化器からのガス状窒素を顧客に運ぶための手段と、電力価格および/または液体窒素価格および/または該貯蔵容器中の液体窒素の量および/または該貯蔵容器中の液体窒素の量の変化速度に従って、顧客に運ばれるガス状窒素の流量の少なくとも1つを調節するための手段とを含む、ガス状窒素を提供するための装置が提供される。
【００１２】
場合によっては、ガス状窒素を提供するための装置は深冷空気蒸留装置である。
【００１３】
本発明は、ここで図面を参照して詳細に記載されるであろう。
【００１４】
図2は、本発明による窒素を供給するための装置である。図4は、本発明による方法によるこの装置の操作モードを説明するグラフである。
【００１５】
この発明によれば、現行の考え方を逆転することが提案される。顧客は、基本的に「バルク」緊急供給手段によって供給を受ける。顧客の要求が或る値を超えたとき、発生装置が「バルク」供給に取って代わる。この値は、発生装置による製造コストが「バルク」供給よりも経済的となるように定義される。それは、エネルギーコストおよびバルク供給のコストに依存する。
【００１６】
発生装置の製造キャパシティを超えると、顧客に提供するために、「バルク」供給が発生装置による製造を補う。
【００１７】
したがって、図4に示されるように、顧客が時間0にて20 Nm3/hの窒素を消費するが、この流量は、専ら貯蔵容器からもたらされる窒素を気化させることによって(または、場合によってはネットワークからもたらされるガス状窒素の流入によって)提供される。ついで、顧客の要求が10時間にて40 Nm3/hを超えると、窒素の気化が完全に止まり、結果として蒸留装置による製造が40 Nm3/hで開始し、20時間後に100 Nm3/hに到達する。ここで、顧客の消費が150 Nm3/hに到達した場合、分離装置はその最大流量100 Nm3/hを製造し続け、残りは、50 Nm3/hの流量を製造する、貯蔵された窒素の気化によって提供される。
【００１８】
消費量が50時間にて80 Nm3/hにまで低下した場合、気化による窒素の製造は停止され、蒸留装置による窒素の製造が80 Nm3/hにまで減じられる。その後、顧客の消費量に合わせるため、装置の製造レベルは40 Nm3/hまで減じられる。この値を超えると、空気蒸留が停止され、顧客による基本消費量20 Nm3/hを提供するために、液体窒素の気化が再び開始される。
【００１９】
本発明によれば、空気分離装置は、40ないし100 Nm3/hの値について、本発明による正確な、所望される消費量を製造することができる。図2に図示されるように、一式のアセンブリ6は、液体窒素の貯蔵容器1と、深冷発生装置の少なくとも1つのコールドボックス9とを含む。
【００２０】
ガス発生装置は、コールドボックス9の内部の単純な空気分離カラムからなり、カラムの塔頂でガス状窒素11を製造する。
【００２１】
液体ライン3上に配置された膨張バルブ7は、気化器5に向けた液体の圧力を下げる。
【００２２】
液体窒素8のための深冷発生装置のコールドボックス9への任意の接続は、該発生装置が液体注入によって低温に保たれることを、少なくとも或る程度は保証する。
【００２３】
貯蔵容器も、ライン3によって気化器5に接続される。
【００２４】
気化器が、ライン18を介して顧客へと接続される。
【００２５】
図4において、0から10時間の間で、液体3が貯蔵容器1から取り出されて膨張バルブ7において膨張され、その後、気化器5において気化される(そして常温まで再加熱される)。コールドボックス9は作動しない。
【００２６】
10から30時間の間で、コールドボックス9からもたらされるガスは、ライン11を通って顧客のネットワークに運ばれる。貯蔵容器からもたらされる液体流は、気化器5において気化されない。
【００２７】
30から40時間の間で、ガスは貯蔵容器からの窒素の気化、および蒸留によって同時に製造され、2つの流は気化器5の下流で(または、場合によっては、2007年1月9日に出願された特許出願FR 0752579号に記載されたように、上流で)混合される。
【００２８】
40から60時間の間で、コールドボックス9からもたらされるガスは、ライン11を通って顧客のネットワークに運ばれる。貯蔵容器からもたらされる窒素流は気化器5において気化されない。
【００２９】
図4において、60から70時間の間で、液体3が再度貯蔵容器1から取り出されると、その圧力は膨張バルブ7において減じられ、その後、気化器5において気化される(そして、常温まで再加熱される)。コールドボックス9は作動しない。
【００３０】
本発明の変形によれば、空気分離装置は8.3 barg (最大8.6 barg)の定格圧力で一定の流量を製造する。減速では運転されず、空気蒸留装置の空気圧縮機は一定の速度にある。
【００３１】
顧客が、装置によって製造された全ての窒素を受け取らない場合は、窒素の一部は、排出バルブまたは調節バルブFVを介して大気に放出される。これは、圧縮機を排気する必要無く、カラムの圧力(ネットワーク圧力N2)を限界値(PSH、およそ7.9 barg)までに制限することを可能にする。
【００３２】
顧客の消費量がピークにある場合は、余剰の流量は、顧客のネットワーク中で圧力を維持することを可能にする液体圧減圧器7 (開口でおよそ7.4 barg)を介して貯蔵容器1からもたらされる。
【００３３】
・  起動時：顧客は液体を提供される。
【００３４】
・  貯蔵容器中の水準LTが、液体窒素および電力の価格に照らして経済的であると判断されたと等価の製造速度(例えば、定格速度の20％)よりも大きな速度で低下した場合、発生装置が起動される。この起動時の閾値のパラメータはIHNによって確立され得る。スライド平均(sliding mean)が、平均消費速度を見積もり、水準低下の判別可能かつ信頼性のある読み取りを得るために、1ないし数時間に渡って確立され得る。
【００３５】
・  顧客の消費量が大きく落ち込んだ場合、発生装置によって顧客に提供される流量が、液体窒素および電気エネルギーの価格に照らして経済的でないと判断される流量閾値未満(例えば、定格流量の20％)となるならば、発生装置は停止されるであろう。この停止閾値のパラメータは、IHNによって定められ得る。
【００３６】
大気に放出される流量は、これがバルブのCvおよびその開度、圧力PT、ならびにガスの温度の関数であるということを用いることによって見積もられる。発生装置によって実際に顧客に提供される流量は、そのとき、発生装置からの定格製造流量と、大気に放出された流量との差から推定される。
【００３７】
消費量が低い場合でさえ、(発生装置を介しての)顧客の供給の持続時間を増大させるために、貯蔵容器が、該貯蔵容器中にほんの少ししか液体を含んでいない場合(例えば、最大水準の10％)は、発生装置を起動することが必要となるであろう。液体窒素の消費量は、その後、液体中注入に限定される(もしある場合は)。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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