本发明涉及密封且热隔绝的罐的领域，该罐用于对处于低温度下的液化气体进行储存和/或运输，该罐比如是用于对液态氢进行运输的罐，该液态氢在大气压下处于约-253℃下，但该液态氢还可以在较高压力下进行储存。这些罐可以被安装在固定站或者任何陆地或浮式交通工具处。
背景技术：
1、用于对处于大气压下的液化气体进行储存和/或运输的陆地自支撑式罐是已知的。
2、用于对处于大气压下的液化天然气体进行储存和/或运输的膜罐也是已知的。这种罐例如包括罐壁，该罐壁在厚度方向上从罐的内部至外部连续地具有：用于与液化天然气体接触的初级密封膜、初级热隔绝屏障、次级密封膜、限定出罐总体形式的支承结构和次级热隔绝屏障。
3、初级密封膜和次级密封膜在其间限界出初级空间，该初级空间包含初级隔绝屏障。
4、为了使气体在罐内部保持液态形式，重要的是罐具有优异的热隔绝性能。实际上，这种罐必须尽可能地对容纳在罐内部的液化气体的升温进行限制，并且因此限制向罐外部的热传导，这种热传导可能损坏对低温敏感的元件。
5、例如从j.p.sass、w.w.st.cyr、t.m.barrett、r.g.baumgartner、j.w.lott和j.e.fesmirel于2009年6月30日发表的文献《用于液态氢储存罐的玻璃气泡隔绝(glassbubbles insulation for liquid hydrogen storage tanks)》中已知的做法是降低自支撑式球状罐的中间空间的压力，以提高罐的热隔绝性能。
6、然而，借助于罐中的真空泵对这种中间空间进行抽气(evacuate)的抽气方法是漫长且耗能的过程。
7、换言之，难以抽取最初存在于空间中的所有空气。因此，难以对作为空气主要成分的氮气和氧气进行抽取。
技术实现思路
1、本发明的某些方面从观察到下述现象开始：当罐被冷却时，最初呈气相的诸如氧气和氮气等的化学物种可以冷凝成液相，并且如果压力和温度充分降低，则这些化学物种可能在第二阶段固化成固相。因此，氮例如可以容易地以液相在初级空间中扩散并且然后固化。
2、这种现象会导致损坏罐，并且特别是通过形成沿初级空间的厚度扩散的液体或冰从而形成热桥而降低了罐的热隔绝性能。
3、本发明所基于的一个想法是提出一种用于对密封且热隔绝的罐中的中间空间进行抽气的抽气方法。
4、本发明所基于的另一想法是提出一种改进的用于对密封且热隔绝的罐中的中间空间进行抽气的抽气方法，从而在速度和能耗方面提供优势。
5、本发明所基于的另一想法是提出一种用于对密封且热隔绝的罐中的中间空间进行抽气的抽气方法，与已知的抽气方法相比，该方法在能量方面更经济且成本更低。
6、本发明所基于的另一想法是提出一种密封且热隔绝的罐，该罐在中间空间中包括呈现出优异物化性能的气相物。
7、特别地，本发明所基于的想法是提出一种在中间空间中处于下述条件下的气相物：该条件允许所述气相物在温度降低的情况下从气相冷凝成固相，而不会经过液相。
8、根据一个实施方式，本发明提供了一种用于对密封且热隔绝的罐中的中间空间进行抽气的抽气方法，
9、密封且热隔绝的罐包括：外部密封壁；内部密封壁，该内部密封壁定位成与外部密封壁的内侧部间隔开一距离并且该内部密封壁限定有内部空间，该内部空间用于对液化气体、优选氢进行容纳；以及中间空间，该中间空间位于外部密封壁与内部密封壁之间，该方法包括以下步骤：
10、-用处于第一温度的替换用气相物对中间空间中存在的气相物进行替换，第一温度大于273k，替换用气相物包括一种或更多种主要化学物种以及可能的一种或更多种残留化学物种，对气相物进行替换包括将替换用气相物注入到处于第一压力的中间空间中，中间空间中的第一压力小于500kpa的绝对压力，其中，主要化学物种或每种主要化学物种在第一温度下且在比第一压力低的分压处呈气态状态，其中，相比于氮在处于比126k低的任何温度处呈现的饱和蒸汽压力，主要化学物种或每种主要化学物种在处于比126k低的所述温度处呈现出较低的饱和蒸汽压力，
11、-使中间空间中的压力降低至比压力阈值低的绝对压力，以及
12、-通过将处于比273k低的第二温度处的流体注入到罐的内部空间中来对罐进行冷却，
13、其中，压力阈值小于所述主要化学物种或每种主要化学物种的三相点，以在对罐进行冷却时使所述主要化学物种或每种主要化学物种冷凝成固相，以及其中，残留化学物种或每种残留化学物种处于比0.1kpa低的分压处。
14、最初存在的气相物包括例如空气，该空气主要包括氮气和氧气。因此，重要的是对最初存在的该气相物进行替换，以准备对中间空间进行抽气。因此，主要化学物种或每种主要化学物种在对罐进行冷却之前处于气态状态并且当温度降低时冷凝成呈雪或冰柱形式的固相，而不会经过液体状态。因此，这种冷凝将极大地减少了主要化学物种所占据的空间，并且因此降低中间空间中存在的压力。此外，极大地降低了中间空间中存在的化学物种冷凝成液相并且在初级空间中扩散的风险。还极大地减少了热桥在整个中间空间中的形成。
15、根据实施方式，这种抽气方法可以包括以下特征中的一个或更多个特征。
16、根据一个实施方式，第一压力低于110kpa的绝对压力。因此，对密封壁的压力是适中的，从而允许相对轻量化的结构、特别是呈膜的形式的结构。
17、根据一个实施方式，压力阈值低于1kpa，优选地，压力阈值低于0.1kpa。因此，在冷却期间可能冷凝的材料的量相对小。
18、根据一个实施方式，所述主要化学物种或每种主要化学物种在处于比126k低的任何温度处的饱和蒸汽压力以小于1/10的比率、优选地以小于1/1000的比率、甚至更优选地以小于1/10000的比率低于氮在处于比126k低的温度处的饱和蒸汽压力。
19、根据一个实施方式，残留化学物种或每种残留化学物种处于比10pa低的分压处，优选地，残留化学物种或每种残留化学物种处于比1pa低的分压处
20、因此，空间中存在的残留化学物种的可能冷凝成液相的量非常小。因此，借助于这些特征，罐的热隔绝能力得以保持。
21、根据一个实施方式，主要化学物种或每种主要化学物种选自：二氧化碳和反式-1,3,3,3-四氟丙烯(trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene)。
22、根据一个实施方式，替换用气相物包括作为单个主要物种的二氧化碳。
23、因此，当罐被冷却时，二氧化碳将冷凝成固相，而不会经过液相，并且形成或多或少的多孔固相物。二氧化碳为在对罐进行冷却期间可以容易地被冷凝成固相的优选主要物种。二氧化碳从气相到固相的相变使得中间空间中的压力进一步降低。因此，增强了罐的热隔绝性能。
24、根据一个实施方式，对中间空间中存在的气相物进行替换包括：
25、将中间空间中存在的所述气相物抽吸到外部密封壁的外部，直至中间空间中的绝对压力低于第二压力阈值为止，其中，第二压力阈值低于20kpa，优选地低于10kpa，甚至更优选地低于1kpa，然后，
26、将替换用气相物注入到中间空间中。
27、根据一个实施方式，反复进行对中间空间中存在的气相物进行抽吸的步骤以及对替换用气相物进行注入的步骤。
28、根据一个实施方式，对中间空间中存在的气相物进行替换包括同时进行将中间空间中存在的所述气相物抽吸到外部密封壁的外部以及将替换用气相物注入到中间空间中以用替换用气相物对中间空间进行扫气。
29、根据一个实施方式，第一温度高于330k，优选地高于373.15k。因此，在中间空间中存在的处于环境温度下的水被汽化并且将能够容易地从该中间空间中排出。
30、根据一个实施方式，通过将流体喷射到罐的内部空间中来进行对罐的冷却。
31、根据一个实施方式，通过经由在罐的底部部分中露出的填充管线对罐的内部空间进行填充，来进行对罐的冷却。
32、根据一个实施方式，流体是液态氢。
33、根据一个实施方式，流体是液态氩、液态氦或液态二氮。
34、根据一个实施方式，密封且热隔绝的罐包括位于外部密封壁与内部密封壁之间的次级密封膜，中间空间形成在次级密封膜与内部密封壁之间，内部密封壁为初级密封膜，其中，中间空间包括沿厚度方向延伸的支撑元件，以对初级密封膜进行支撑。
35、这种支撑元件可以以多种方式进行生产，例如，这种支撑元件呈隔绝材料块、刚性箱节段、柱状件、间隔壁等的形式。
36、根据一个实施方式，本发明还提供密封且热隔绝的罐，该罐包括：外部密封壁；内部密封壁，该内部密封壁定位成与外部密封壁的内侧部间隔开一距离处并且该内部密封壁限定有内部空间，该内部空间用于对液化气体、优选氢进行容纳；以及中间空间，该中间空间位于外部密封壁与内部密封壁之间，
37、其中，中间空间包括气相物，气相物包括一种或更多种主要化学物种以及可能的一种或更多种残留化学物种，
38、其中，相比于氮在处于比126k低的任何温度处呈现的饱和蒸汽压力，所述主要化学物种或每种主要化学物种在处于比126k低的所述温度处呈现出较低的饱和蒸汽压力，
39、其中，中间空间中的气相物处于比压力阈值低的绝对压力处，所述压力阈值低于所述主要化学物种或每种主要化学物种的三相点，以及其中，残留化学物种或每种残留化学物种处于比0.1kpa低的分压处。
40、根据一个实施方式，内部空间对液化气体进行容纳，液化气体具有比273k低的温度。
41、根据一个实施方式，内部空间对液化气体进行容纳，液化气体具有比173k低的温度，优选地，液化气体具有比123k低的温度，例如，液化气体具有比50k低的温度。
42、根据一个实施方式，内部空间对液态氢进行容纳。
43、根据一个实施方式，所述主要化学物种或每种主要化学物种选自：二氧化碳和反式-1,3,3,3-四氟丙烯。
44、根据一个实施方式，二氧化碳为气相物的单个主要物种。
45、根据一个实施方式，罐包括位于外部密封壁与内部密封壁之间的次级密封膜，中间空间形成在次级密封膜与内部密封壁之间，内部密封壁为初级密封膜，其中，中间空间包括对初级密封膜进行支撑的初级热隔绝屏障。
46、这种罐可以形成例如用于对液态氢进行储存的陆地储存设备的一部分，或者这种罐可以被安装在浮式、沿海或深水结构中，所述浮式、沿海或深水结构特别是船舶、浮式储存和再气化单元(fsru)、浮式生产和储存海上单元(fpso)等。
47、根据一个实施方式，用于对液化气体进行运输的船舶、优选用于对氢进行运输的船舶包括双船体以及布置在该双船体中的上述罐。
48、根据一个实施方式，双船体包括内部船体，该内部船体形成罐的支承结构。
49、根据一个实施方式，本发明还提供用于液化气体的传输系统，该系统包括：上述船舶；隔绝管路，该隔绝管路被布置成将安装在船舶的船体中的罐连结至浮式或陆地储存设备；以及泵，该泵用于将液化气体通过隔绝管路从浮式或陆地储存设备驱送至船舶的罐或者将液化气体通过隔绝管路从船舶的罐驱送至浮式或陆地储存设备。
50、根据一个实施方式，本发明还提供一种用于对这种船舶进行装载或卸载的方法，其中，将液化气体通过隔绝管路从浮式或陆地储存设备输送至船舶的罐，或者将液化气体通过隔绝管路从船舶的罐输送至浮式或陆地储存设备。
1.一种用于对密封且热隔绝的罐(1、111)中的中间空间进行抽气的抽气方法，
2.根据权利要求1所述的抽气方法，其中，所述第一压力低于110kpa的绝对压力。
3.根据权利要求1或2所述的抽气方法，其中，所述压力阈值低于1kpa，优选地，所述压力阈值低于0.1kpa。
4.根据前述权利要求中的一项所述的抽气方法，其中，所述主要化学物种或每种主要化学物种在处于比126k低的任何温度处的饱和蒸汽压力以小于1/10的比率低于氮在处于比126k低的温度处的饱和蒸汽压力，优选地，所述主要化学物种或每种主要化学物种在处于比126k低的任何温度处的饱和蒸汽压力以小于1/1000的比率低于氮在处于比126k低的温度处的饱和蒸汽压力，甚至更优选地，所述主要化学物种或每种主要化学物种在处于比126k低的任何温度处的饱和蒸汽压力以小于1/10000的比率低于氮在处于比126k低的温度处的饱和蒸汽压力。
5.根据前述权利要求中的一项所述的抽气方法，其中，所述残留化学物种或每种残留化学物种处于比10pa低的分压处，优选地，所述残留化学物种或每种残留化学物种处于比1pa低的分压处。
6.根据前述权利要求中的一项所述的抽气方法，其中，所述主要化学物种或每种主要化学物种选自：二氧化碳和反式-1,3,3,3-四氟丙烯。
7.根据权利要求6所述的抽气方法，其中，所述替换用气相物包括作为单个主要物种的二氧化碳。
8.根据前述权利要求中的一项所述的抽气方法，其中，对所述中间空间(30、130)中存在的所述气相物进行替换包括：
9.根据权利要求8所述的抽气方法，其中，反复进行对所述中间空间(30、130)中存在的所述气相物进行抽吸的步骤和对所述替换用气相物进行注入的步骤。
10.根据权利要求1至7中的一项所述的抽气方法，其中，对所述中间空间(30、130)中存在的所述气相物进行替换包括：同时进行将所述中间空间(30、130)中存在的所述气相物抽吸到所述外部密封壁(11、110)的外部以及将所述替换用气相物注入到所述中间空间(30、130)中以用所述替换用气相物对所述中间空间(30、130)进行扫气。
11.根据前述权利要求中的一项所述的抽气方法，其中，所述第一温度高于330k，优选地，所述第一温度高于373.15k。
12.根据前述权利要求中的一项所述的抽气方法，其中，通过将流体喷射到所述密封且热隔绝的罐(1、111)的所述内部空间中来进行对所述密封且热隔绝的罐(1、111)的冷却。
13.根据前述权利要求中的一项所述的抽气方法，其中，通过经由在所述密封且热隔绝的罐(1、111)的底部部分中露出的填充管线对所述密封且热隔绝的罐(1、111)的所述内部空间(13)进行填充，来进行对所述密封且热隔绝的罐(1、111)的冷却。
14.根据前述权利要求中的一项所述的抽气方法，其中，所述流体为液态氢。
15.根据前述权利要求中的一项所述的抽气方法，其中，所述密封且热隔绝的罐(1)包括次级密封膜，所述次级密封膜位于所述外部密封壁与所述内部密封壁之间，所述中间空间形成在所述次级密封膜与所述内部密封壁之间，所述内部密封壁为初级密封膜，其中，所述中间空间包括对所述初级密封膜进行支撑的初级热隔绝屏障。
16.一种密封且热隔绝的罐，所述罐包括：外部密封壁；内部密封壁(126、26)，所述内部密封壁(126、26)定位成与所述外部密封壁(11、110)的内侧部间隔开一距离，并且所述内部密封壁限定有内部空间(13)，所述内部空间(13)用于对液化气体进行容纳；以及中间空间(30、130)，所述中间空间(30、130)位于所述外部密封壁(11、110)与所述内部密封壁(26、126)之间，
17.根据前一权利要求所述的罐，其中，所述内部空间(13)对液化气体进行容纳，所述液化气体具有比273k低的温度。
18.根据前一权利要求所述的罐，其中，所述内部空间(13)对液态氢进行容纳。
19.根据权利要求16至18中的一项所述的罐，其中，所述主要化学物种或每种主要化学物种选自：二氧化碳和反式-1,3,3,3-四氟丙烯。
20.根据权利要求16至18中的一项所述的罐，其中，二氧化碳是所述气相物的单个主要物种。
21.根据权利要求16至20中的一项所述的罐，其中，所述密封且热隔绝的罐(1)包括次级密封膜(24)，所述次级密封膜(24)位于所述外部密封壁(11)与所述内部密封壁(26)之间，所述中间空间(30)形成在所述次级密封膜(24)与所述内部密封壁(26)之间，所述内壁密封壁(26)为初级密封膜，其中，所述中间空间(30)包括对所述初级密封膜(26)进行支撑的初级热隔绝屏障(25)。
