用于低温储存和运输挥发性气体的热级联
阅读说明：本技术 用于低温储存和运输挥发性气体的热级联 (Thermal cascade for cryogenic storage and transport of volatile gases ) 是由 爱德华·彼得森 于 2019-01-10 设计创作，主要内容包括：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。(A system is described in which a cryogenic liquid transport fluid is used in thermal communication with a volatile gas as a second cryogenic liquid. The volatile gas in the liquid state is capable of transporting additional volatile substances which cannot be transported in liquid form using only cryogenic liquids. The thermal communication between the cryogenic liquids is a thermal cascade.)
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。
技术领域
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。
背景技术
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***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。
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
为了详细描述本发明的优选实施例，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，当挥发性气体的凝固点高于运输流体的沸点时，导致挥发性气体固化或挥发性气体的沸点低于运输流体的沸点并导致挥发性气体汽化，这可能是不利的。以固态或气态运输挥发性气体可能需要来自本文发现的额外的，重复的或替代的热传递介质或方法步骤。
图1示意性地示出了运输流体110和挥发性气体120之间的热级联100。运输流体110保持在低温下。挥发性气体120与运输流体110热连通。挥发性气体120通过与运输流体110的热连通而保持在低温下。挥发性气体120通过热传递到运输流体110而保持在低于其沸点的温度。运输流体110是用于挥发性气体120的热传递介质。
在一些配置中，挥发性气体120也可与第二挥发性气体130热连通。在这些配置中，挥发性气体120可以被认为是第一挥发性气体120。运输流体110保持在低温下。第一挥发性气体120与运输流体110热连通，保持在低于其沸点的预定温度下，并可选地保持在低温下。因此，与第一挥发性气体120热连通的第二挥发性气体130保持在低于其沸点的温度下，并可选地保持在低温下。运输流体110是到第一挥发性气体120和第二挥发性气体130的热传递介质。第一挥发性气体120是从第二挥发性气体130到运输流体110的热传递介质。运输流体110和任何挥发性气体(例如第一挥发性气体120和第二挥发性气体130)之间的热连通形成热级联100。
现在参考图2，热级联200可以由运输流体210，第一挥发性气体220和第二挥发性气体230之间的直接热传递产生。直接热传递配置包括将挥发性气体直接混合到单个容器或器皿中的运输流体210中。第一挥发性气体220以气相，液相或其组合的形式混合到运输流体210中。第一挥发性气体220可以被认为是运输流体210中的杂质或掺杂剂。而且，第二挥发性气体230可以以气相，液相或其组合的形式直接混入运输流体210中。这可以与将第一挥发性气体220直接混合到运输流体210中同时或相继进行。第二挥发性气体230也可以被认为是运输流体210中的杂质或掺杂剂。此外，第二挥发性气体230可以被认为是高沸点液化气。示意性地，这可以由热级联A表示。
或者，第二挥发性气体230可以在气相，液相或其组合中直接混入第一挥发性气体220中。第二挥发性气体230可以被认为是第一挥发性气体220中的高沸点液化气，杂质或掺杂剂。然后可以将混合的第二挥发性气体230和第一挥发性气体以气相，液相或其组合直接混合到运输流体210中。第一挥发性气体220可完全包围第二挥发性气体230并将其与运输流体210隔离。此外，第二挥发性气体230可以被认为是高沸点液化气。示意性地，这可以由热级联B表示。
图3示出间接热级联400。间接热传递是指在不将气体组分混合到单个容器或器皿中的情况下进行热能的交换。热能通过热传递装置如容器，管道，热交换器，其它设备或基础设施系统传递。这样，运输流体系统410，第一挥发性气体系统420和第二挥发性气体系统430保持气体被隔离，密封或以其它方式防止混合。运输流体系统410，第一挥发性气体系统420和第二挥发性气体系统430被独立地配置，除了每个系统之间共享的热传递步骤。热传递步骤可以是任何热交换器配置，其将低温液体，挥发性气液或其气体保持在分离的，密封的管道中。更具体地，运输流体系统410通过热传递步骤413与第一挥发性气体系统420热连通。第二挥发性气体系统430通过热传递步骤423与第一挥发性气体系统420热连通。在某些配置中，第二挥发性气体系统430通过热传递步骤433与运输流体系统410热连通。
运输流体110，210，第一挥发性气体120，220和第二挥发性气体130，230可以是提供热级联布置的任何挥发性气体组分。因此，运输流体110，210，第一挥发性气体120，220和第二挥发性气体130，230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，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。在某些配置中，运输流体110，210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。
现在参考图4，示出了用于在低温气体储存和运输时的间接热级联的系统300。通常，系统300包括运输流体系统310，第一挥发性气体系统320和第二挥发性气体系统330。运输流体系统310包括容器311，泵供给管道312，第一热交换器313，第二热交换器314，调节器315和沸腾系统316。第一挥发性气体系统320包括容器321，泵供给管道322，第一热交换器323，第二热交换器324，调节器325和沸腾系统326。第二挥发性气体系统330包括容器331，泵供给管道332，调节器335和再循环系统336。
通常，容器311，321，331被配置为挥发性气液储存容器或低温液体储存容器。容器311，321，331可以包括任何制冷或低温设备，包括但不限于泵，压缩机，冷凝器，冷却剂管道，蒸发冷却器，空气冷却器，水冷却器，自动制冷或气体膨胀，使得它们在预定温度范围内被热调节。容器311，321，331可以被配置成在充有低温液体时在小于约5atm(506.625kPa)的任何升压下压力控制。容器311，321，331包括在约0.0001m3至约500，000m3之间的任何体积，并且在某些配置中，容器包括多个单独的容器，器皿，切片，腔室，挡板，蜂窝体，管道，或其组合，而没有限制。容器311，321，331可以具有动态体积，该动态体积变化以适应挥发性气液当被填充，注入或引入其中时的体积和压力。同样，容器311，321，331可具有任何尺寸或体积以满足本地储存或运输需求。在后面的例子中，尺寸范围可以从用于实验室使用或关于研究设施运输的挥发性气液的小于一升，到用于制造设施储存和供应或陆上运输的铁路车或半卡车的大小。容器311，321，331的配置可延伸到任何海洋船只的尺寸，例如海洋气罐船或海洋超级气罐船。
通常，泵供给管道312，322，332分别从容器311，321，331抽取低温液体。泵供给管道312，322，332包括被配置用于传输低温液体或挥发性气液的任何管道，包括但不限于任何材料和任何可接受的用于将挥发性气体保持在液相或低温下的绝热体。泵供给管道312，322，332还包括配置成向挥发性气液提供动力的任何装置或设备，例如但不限于压缩泵，互易泵或离心泵。泵供给管道312，322，332可以从点到点地传输挥发性气液，或者它们可以被配置成分别形成在容器311，321，331中开始和结束的回路。在示例性配置中，可以预见，存在源自和返回到容器的多个泵供给管道。例如，包括容器321的第一挥发性气体系统320具有第一泵供给管道322a和第二泵供给管道322b。尽管仅在图2中示出了该实施例，但是分别在运输流体系统310和第二挥发性气体系统330中可找到的用于容器311，331的泵供给管道312，332的类似配置也在本公开的设想范围内。
泵供给管道312，322，332将挥发性气液或低温流体传输到第一热交换器313，323和第二热交换器314，324。第一热交换器313，323可以是配置成用于挥发性气液或低温流体之间的液体到液体热传递的任何热交换器。第二热交换器314，324可以是配置成用于蒸汽或气体到液体热传递的任何热交换器。第一热交换器313，323和第二热交换器314，324可以是任何设计，使得当作用于包括液体，气体，固体或其组合的低温流体或挥发性气液流时，可以通过间接方式进行热交换。在泵供给管道312，322，332中可以根据需要使用另外的热交换器，以配置用于系统300的热级联。
调节器315，325，335被配置为分别调节容器311，321，331中的蒸汽或压力。调节器315，325，335可以是气体或蒸汽流，以保持蒸汽在单位时间或压力的恒定体积下流动，从而将容器311，321，331保持在预定的控制压力。另外，调节器315，325，335可以包括允许蒸汽和液体的反向流动的配置，使得冷凝物返回到相应的容器311，321，331。调节器335控制再循环管道336中来自第二挥发性气体容器331的蒸气。再循环管道336使蒸汽循环并冷凝以返回到第二气体容器331。设置在运输流体系统310和第一挥发性气体系统320中的调节器315，325分别控制到沸腾系统316，326的蒸汽流。
沸腾系统316，326可以包括被配置成捕获或保持蒸气控制的任何系统，所述蒸气已从挥发性液化气或低温流体中沸腾。沸腾系统316，326可以包括压缩机，泵，或制冷系统，其冷凝蒸气以改良液化气。沸腾系统316，326可以包括燃料补充系统，其捕获蒸汽以用作燃烧或其它能量过程中的燃料或燃料添加剂，所述能量过程例如但不限于制冷，动力运输，发电，水脱盐和废物再循环。在某些情况下，沸腾系统316，326可被配置成允许将某些预定蒸汽控制地释放到大气中。
在操作中，在低温条件下将运输流体(TF)充入运输流体系统310。第一挥发性气体(VG1)作为液体被充入第一挥发性气体系统320，第二挥发性气体(VG2)作为液体被充入第二低温气体系统330。运输流体保持在低温条件下以保持第一挥发性气体和第二挥发性气体的液态。系统的运行使第一挥发性气体和第二挥发性气体循环与运输流体热连通，从而使它们在低温条件下保持液态。
在某些操作中，运输流体保持在容器311中，处于或接近其自然沸点，例如在低温条件下。同样，运输流体可以保持在由调节器315限定的控制压力下。运输流体通过泵供给管道312移动到第一热交换器313。在某些情况下，第一热交换器313用作液体到液体的热交换器。VG1通过泵供给管道322a离开容器321并流过第一热交换器313。这允许从第一挥发性气体系统320中的VG1到运输流体系统310中的运输流体的热连通或热传递。运输流体和VG1之间的热交换导致运输流体的一些蒸发和VG1的冷却。这样冷却，VG1返回到容器321。部分汽化的运输流体可以返回到容器311。
在其它操作中，泵供给管道312中的部分汽化的运输流体流向第二热交换器314。第二热交换器314是液体蒸汽冷凝器。在第二热交换器314中，运输流体进一步被VG1蒸汽蒸发或从容器321中汽化。来自第二热交换器314的部分汽化的运输流体返回到容器311。
随着蒸汽在容器311中累积，气体压力可能增加。调节器315控制运输流体蒸气从容器311到沸腾系统316的释放。运输流体蒸汽可用作用于多种目的的能源，包括但不限于制冷，动力运输，发电，水脱盐和废物再循环。
在操作中，第一挥发性气体(VG1)在低温条件下作为液体包含在容器321中。更具体地，可以预见，VG1保持在运输流体系统310或容器311中的运输流体的温度和由第一挥发性气体沸腾产生的温度之间的温度。VG1的沸点可通过例如调节器325的压力控制阀限定的压力来控制。在某些配置中，如果VG1控制压力保持在低于VG1沸点，则没有蒸汽进入沸腾系统326。或者，如果第一挥发性气体系统320的容器321中的液体被允许加热到一定温度并且因此高于调节器325被配置为控制的压力，则VG1蒸汽将进入沸腾系统326。沸腾系统326可以被配置为与本文描述的沸腾系统315相同，相似，连接，或连通。或者，第一挥发性气体蒸汽可以在为预定成分预定的情况下排放到大气中。此外，VG1蒸汽可以作为冷凝蒸汽被调节器325引导到第二热交换器314。如本文所述，第二热交换器314中的VG1蒸汽，被配置为液体蒸汽冷凝器，通过与运输流体的热交换而被冷凝。冷凝的VG1返回到容器321。
第二挥发性气体(VG2)可以在与运输流体系统310和第一挥发性气体系统320热连通的第二挥发性气体系统330中共同运输。VG2可以被认为是高沸点液体(HBL)。因此，VG2与运输流体和VG1热连通或热级联布置，并用于与运输流体和VG1共同运输。在这种配置中，VG2在容器331中作为液体保持在如本文所述的低温或冷却条件下。
在操作中，VG2通过泵供给管道332传输到热交换器323。同时或大约同时，VG1通过泵供给管道322b从第一挥发性气体系统320中的容器321传输到第一热交换器323。通常，第一热交换器323可以类似于运输流体系统310中的第一热交换器313。第一热交换器323被配置为液体到液体的热交换器。第一热交换器323允许在低温或冷却温度下的液体之间的热传递。如此配置，作为液体的VG2将热量传递到VG1并且可以部分地蒸发VG1。VG2被冷凝并返回到第二挥发性气体系统330，特别是容器331。液相或部分蒸发相的VG1返回到容器321。
在进一步的操作中，VG2可以提高容器331中的温度和压力。因此，如前所述，VG2的沸点可以由调节器335控制。在VG2保持在一定压力和温度的情况下，使得在容器331中产生蒸汽。VG2蒸气通过调节器335并可被运输到第二热交换器324。第二热交换器324可以类似于先前描述的运输流体系统310中的第二热交换器314。VG2与部分汽化的VG1进行热交换。在第二热交换器324中发生的热交换导致VG2蒸气的冷凝。冷凝的VG2返回到容器331。部分蒸发的VG1返回到第一挥发性气体系统320的容器321。
在本文所述的操作过程中，运输流体，第一挥发性气体和第二挥发性气体可以不包含蒸汽，不包含液体，或液体和蒸汽的混合物，这取决于各自的特性和系统300的操作。此外，调节器315，325，335可以在与系统中的任何其它调节器相同的压力，较低的压力或较高的压力下运转。例如，调节器315，325，335在独立且不同的压力下或在相同的操作压力下运转。泵供给管道312，322，332将优先设计成移动液体，特别是低温液体，但是能够部分或完全压缩气体。
尽管没有具体示出和描述，但是可以利用另外的设备来提供特定流的冷却，所述设备利用制冷，蒸发冷却，空气冷却和其它热源或冷源，所述热源或冷源不是活性流体之间热量的特定交叉交换。所有压力控制阀和操作阀可以手动操作，自动操作或自致动。尽管需要可控和安全的操作，但目前没有特别包括或排除用于保持压力或温度的应急设备，而在设备内开发防止不安全或不需要的条件或许有用。还假定所有的液体可以被转移到或出本文所示的任何或所有的控制容器中，尽管这种转移设备在图4中未示出。
现在参考图4和图2，系统300的可控和安全操作可以允许第一挥发性气体与第二挥发性气体混合，或者第一挥发性气体与运输流体混合，第二挥发性气体与运输流体混合，或者它们的任意组合。可以预见，存在需要利用低温运输流体(TF)作为液态热传递介质的情况。有时还需要挥发性更大的气体，第一挥发性气体(VG1)保持在其液态中，使得其在储存条件下不形成固体部分。还需要第一挥发性气体蒸汽压力在受控的储存温度下不超过控制压力。还应理解，本发明不限于纯化合物或制剂。运输流体(TF)可以是具有所需沸点或范围在系统所需操作压力范围内的纯化合物或化合物的混合物。第一挥发性气体可以是化合物的混合物，其作为混合物的凝固点低于运输流体的沸点，同时在控制条件下的沸点高于运输流体的沸点。此外，第二挥发性气体(VG2)可以是化合物的混合物或纯物质，其具有低于第一挥发性气体沸点的凝固点，同时在控制条件下具有高于或低于第一挥发性气体受控温度的沸点。在一些情况下，第二挥发性气体的沸点将超过第一挥发性气体的沸点。在一些情况下，第二挥发性气体的沸点将等于或低于第一挥发性气体的沸点。尽管在三种不同流体的系统中包含了实例，但是这样包含的流体的数量可以更大。对每个流体的相对量的推断没有限制。一种或多种运输流体的量需要足够大并且不大于足以将一种或多种第一挥发性气体和一种或多种第二挥发性气体作为液体从出口地点移动到进口地点，这考虑了由于蒸发到环境中而引起的期望损失，并且在一些情况下，其作用为制冷的运输燃料源或动力源。第一挥发性气体的量仅需要足够大以提供对第二挥发性气体的充分冷却和来自第二挥发性气体的热传递，并且可以由或可以不由用于出口的可销售或有价值的化学品组成。在一些情况下，可以存在第一挥发性气体和第二挥发性气体的形式为，其中第二挥发性气体的目的是作为可销售的产品而第一挥发性气体的目的是用作非反应性热传递流体。在一些情况下，可能存在多个运输流体，第一挥发性气体，和第二挥发性气体在同一陆上运输或海上船运。可能存在的情况为，其中所有物质都是可销售的但是对于每种材料或每种物质的部分或组合含量的可能混合，进口地点是不同的。
参照图5，示出了可以作为第一或第二挥发性气液(例如，VG1，VG2)运输的代表性化合物的表。在这些示例性配置中，运输流体由液态天然气(LNG)组成或包括液态天然气(LNG)。液态挥发性气体的列表可以按如前文所述的热或级联方式和系统与LNG共同运输。当作为运输流体实施时，共同运输的液态挥发性气体可以与LNG直接或间接热连通。此外，所列的化合物不是穷举性的，本发明也不限于所列的化合物，物质或它们的混合物。图5的表仅用于说明目的。
LNG大体上包括甲烷。还应理解，LNG中可能存在不是甲烷的杂质。这些其它杂质可以改变LNG的沸点和凝固点。还应理解的是，共同运输的化合物的控制压力将影响其沸点。运输的压力也可以改变LNG的沸点。
通常，图5显示了许多液态挥发性气体化合物在正常或标准大气压下的凝固点和沸点的流体性质。例如，如果挥发性化合物，物质或混合物的沸点高于运输流体(TF)的沸点，并且更易挥发的气体，化合物，物质或混合物(例如，VG1，VG2)的凝固点低于运输流体的沸点，则通过使用TF作为主动或被动制冷源来实现挥发性气液的运输，使得挥发性气液的温度在运输或储存过程中通过TF的沸腾或外部制冷可以保持在或稍高于TF的沸点。在图5的最右列中，这种状态由那些液态挥发性气体标识为"液态"。具有高于甲烷沸点的凝固点的纯化合物将形成固体，并且不一定以液态运输。沸点低于甲烷沸点的纯化合物将形成气体，并且不一定以液态运输。
图4中描述的LNG的示例性概念可以扩展到其它化合物，例如氮气，其可以作为低温液体运输，如图6进一步所示。使用氮气作为运输液体(TF)，可以作为液体共同运输的挥发性气体(VG1，VG2)包括氧气和一氧化碳。此外，如果单独用氮气作为运输液体(TF)诸如甲烷和乙烷的化合物将固化。因此，更一般地，如果挥发性气体(例如，VG1，VG2)中的挥发性物质，化合物或混合物的沸点高于用作运输流体(TF)的工作恒温流体化合物或混合物的沸点，并且挥发性气体(VG1，VG2)的凝固点低于用作运输流体的工作恒温流体化合物或混合物的沸点，则通过使用作为主动或被动制冷源的工作恒温流体能够将挥发性化合物或混合物(VG1，VG2)作为液体运输，使得挥发性气体，物质或混合物的温度在运输或储存过程中保持在或稍高于工作恒温运输流体化合物或混合物的沸点。使用液氮作为运输流体在用作沸腾流体时是有利的，因为其释放到大气不会导致增加碳排放或释放可燃气体。
流体运输的一个例子提供了运输选择的挥发性气液的优点，但是如图5和6所示，如果只有LNG或甲烷和氮气被认为是足够低值，低温沸腾材料以在或接近工作恒温流体的沸腾温度下作为液体共同运输挥发性化合物，则许多化合物可以被排除。在一些情况下，使用乙烷作为运输液体，例如，如图7所示，更多的化合物可作为液体共同运输。因为乙烷在大气压下比甲烷在更高的温度下沸腾，所以可以使用乙烷作为工作恒温流体将更高温度沸点化合物作为液体运输。通常，乙烷具有比LNG或甲烷大得多的经济价值，并且不会被认为是人们希望损失的作为燃料沸腾或燃烧的物质，但是许多化合物，包括本文所示的几种，在质量层面通常比乙烷有高得多的价值，并且乙烷的财务损失可以通过运输的能力来抵消且不需损失去沸腾更有价值的化合物。
一些化合物在加压容器中运输的安全性低得多，这是由于无意的减压释放可能导致危险。在一些情况下，如果压力控制不能在正常的压力控制操作内提供操作压力，尤其对于由密闭容器中的温度降低引起的低压力的情况，可以向密闭控制容器中充入惰性气体以避免真空状态。惰性气体可以是LNG蒸气，挥发性气体(VG1，VG2)蒸气，氮气，非反应性气体或稀有气体如氩气或氦气。用于保持容器中压力的惰性气体的实例包括但不限于氮气，氩气，甲烷，乙烷，丙烷，氦气，氢气和氧气。
气体勘探的近期进步，包括压裂，已经以相当低的成本实现乙烷的更大的可获得性，使得乙烷成为更合理的选择以作为一些市场中更易挥发的化合物的热传递液体或混合物组分。鉴于压裂的进步，乙烷和甲烷在广泛使用压裂的世界上某些地区更加容易获得。在那些区域中，LNG和乙烷运输是理想的且适于如上所述的低温运输。乙烷和乙烷的混合物可以在接近大气压力下作为稳定液体使用甲烷或LNG作为较低的经济价值，较低沸点的运输或牺牲流体来运输，如去沸腾或燃烧。如图7所示，乙烷和几种其它化合物可以在LNG的正常沸腾温度下保持为液体，或者它可以利用普通温度控制技术在低压下保持为更接近或在其沸点，而不需要高压控制，其使用与制冷装置相配合的热交换器的主动或被动流量控制。液体乙烷可以控制在运输液体的沸点和其自身沸点之间的任何温度，这将是压力保持的结果。或者，仅使用乙烷作为实例，可以使乙烷加热至其沸点并使其蒸发或甚至沸腾，如同典型LNG运输容器中的LNG一样。在另一种情况下，乙烷沸腾气体可以通过热交换器进行再冷凝，其中冷却流体是液态LNG并且冷凝的乙烷返回到乙烷储存容器。
允许第一挥发性气体(VG1)例如乙烷在其沸腾温度下，或大体上高于运输流体的沸腾温度下运输的另一个优点是允许第二和甚至更多的挥发性气体化合物或混合物(例如VG2)在或接近保持的乙烷操作温度下作为液体运输，相反地，在LNG运输的沸腾温度下(即，光气，环氧乙烷)将不是液体。该方法的优点包括避免挥发性气液(VG1，VG2)在升压下的储存和避免包括压缩机在内的标准制冷设备对主动制冷的要求。
具有经济价值或可用作传输热传递流体的材料的运输，可以在压力在温度等于或低于，且优选地显著低于本地环境温度条件下作为液体运输，这在本公开中是可预见的。尽管乙烷已经被用作能够运输第二挥发性气体(VG2)的第一挥发性气体(VG1)的实例，但是具有比乙烷略低沸点的其它化合物，例如乙烯将用于能够运输乙烷不能运输的一些化合物。例如，丙烷具有高得多的沸点，但具有比乙烷更低的凝固点，并且具有比乙烷更宽的应用范围。在一些情况下，乙烯(VG1)相对于乙烷(VG2)或其它非反应性制冷剂会被共同运输，使得乙烯将热量从乙烷转移出去，并且乙烷将热量从第二挥发性气体转移出去，从而保护第二挥发性气体不与潜在反应性的第一挥发性气体直接接触。在一些情况下，可以将运输液体，第一挥发性气体和第二挥发性气体单独储存，以能够运输第二挥发性气体。在某些情况下，在卸载时一种或多种这些物质被允许混合，使得该混合物是液态挥发性气体混合物的有价值和可销售的商品。在一些情况下，可以将第一和第二挥发性气体作为混合物运输，该混合物能更容易和更安全地运输，作为最终产品更有价值，或者在最终加工步骤中更有用。这种情况的非排他性实例可以包括运输化学品，如在乙烷中溶剂化的光气，膦，环氧乙烷或羰基硫化物，其中更易挥发的运输化学品将稍后反应形成新的化合物，而乙烷用作其溶剂。在一些情况下，系统可能包括多种运输流体和挥发性气体，以便使用各种公开的热传递方法将多种有价值的气体从一个或多个出口地点传输到一个或多个进口地点。
实施例
1.通过这种方法在标准压力下使用LNG共同运输氩气不会直接有用。在大气压下，氩气仅为气体形式存在。因此，氩气在LNG的沸点下不会形成液体，因为它在比LNG或甲烷的沸点低的温度下沸腾。应当理解为，低沸点化合物，物质或混合物可以在加压容器中在LNG的沸点下运输，这将降低它们的蒸气压并增强它们运输的安全性。作为另一个实施例，尝试通过该方法使用LNG运输氙气会导致固体氙气的形成，这会使化合物的热传递和移出其控制容器成问题。
2.环氧乙烷可以形成***云，以及光气即使在小剂量下也可以是高毒性的。气体勘探的近期进步，包括压裂，已经以相当低的成本实现乙烷的更大的可获得性，使得乙烷成为更合理的选择以作为一些市场中更易挥发的化合物的热传递液体或混合物组分。图7列出了第三液体的候选物，在甲烷或LNG是第一低温液体而乙烷是第二低温液体的情况下，在标有"作为第三液体共同运输"的列中用术语"YES"表示。在这种情况下，第三液体的可接受条件是第三液体温度可通过保持在或低于其沸点的液体乙烷被保持在它的沸点以下但在它的凝固点以上。显然，使用乙烷或类似物质作为中间热传递流体大大扩展了可以使用第一低温液体作为散热器来运输的液体的数量。
3.如图2所示，LNG被装载到能够运输LNG和其它货物的容器上并用作运输流体。将液体乙烷装入单独的容器中并冷却至储存压力下乙烷不沸腾的温度，在这种情况下对于运输容器上的所有流体选择压力为1atm至1.35atm(101.325kPa至136.789kPa)。因此，LNG将在约-161℃(-258°F)下储存并且乙烷将在低于-89℃(-128°F)下储存。高沸点液体(VG2)是氯乙烯，其为公认的用于世界各地制造聚氯乙烯的大宗商品化学品。在大气压下，氯乙烯在-154℃(-245°F)凝固并在-14℃(7°F)沸腾。氯乙烯可以在没有压力控制的情况下在这些温度之间保持为液体。对于每种流体将使用至少20℃的工作温差以更容易地适应标准热传递设备。LNG通过在-161℃(-258°F)下沸腾而保持其自身，乙烷被LNG冷却并保持在-141℃(-222°F)，氯乙烯保持在-121℃(-186°F)，这显著高于其凝固点并远低于其沸点。如果乙烷和氯乙烯之间的温差下降，则将达到的最低温度为-141℃(-222°F)，其高于氯乙烯的凝固点。这是一个实例，其使用主要低温液体将次要液体保持在液态，继而通过与主要低温液体的热传递，将不能可靠地保持在液态的第三物质保持在液态，防止其凝固。
4.LNG被装载到能够运输LNG和其它货物的容器上，例如如图4的配置所示。将液体丙烷装入单独的容器中并冷却至储存压力下丙烷不沸腾的温度，在这种情况下对于运输容器上的所有流体选择压力为1atm至1.35atm(101.325kPa至136.789kPa)。因此，LNG将在约-161℃(258°F)下储存，并且丙烷将在低于-42℃(-44°F)即其标准沸点下储存。高沸点液体(VG2s)将是液态范围在-111℃(-168°F)和11℃(12°F)之间的环氧乙烷，其为公认的用于世界各地以制造聚合物和各种化学品的大宗商品化学品，以及光气是在大气压下液态范围在-128℃(-198°F)和8℃(46°F)之间的另一种大宗商品化学品。对于丙烷有用的工作温度可以比高沸点化合物的较高凝固温度高10℃，或-101℃(-150°F)，因此环氧乙烷不能凝固。假定每种流体的工作温差为至少20℃，则将环氧乙烷保持在-81℃(-114°F)并且将光气保持在-81℃(-114°F)。LNG通过在-161℃(-258°F)沸腾而保持其自身，丙烷通过LNG冷却并保持在-101℃(-150°F)，并且高沸点化合物保持在-81℃(-114°F)，这显著高于其凝固点-128℃(198°F)和-111℃(-168°F)，分别且恰好在它们各自的沸点11℃(12°F)和8℃(46°F)以下。由于这些化学品是***性的和高反应性的环氧乙烷，和高毒性的光气，可以用双壁壳和/或额定压力控制来增强控制和隔离。这是一个实例，其使用主要低温液体将次要液体保持在液态，继而通过与主要低温液体的热传递，将两种不能可靠地保持在液态的分离物质保持在液态，防止其凝固。
5.人们希望在大气压下运输两种反应物，环氧乙烷和氨，到制造场所以制造第三化学品，乙醇胺。在大气压下，环氧乙烷在-111℃(-168°F)和11℃(12°F)之间是液体。在大气压下，氨在-78℃(-108°F)和-33℃(-27°F)之间是液体。因此，中间热传递液体应保持在约-68℃(-90°F)至-45℃(-49°F)，允许有效热传递的有用温差，同时在-161℃(-258°F)即LNG的沸点是液体。适合该任务的化合物的实例是丙烷和丙烯。使用丙烷是由于其对这些化合物中的任一种的较低反应性，丙烷可以在-68℃(-90°F)下操作，并且单独储存的氨和环氧乙烷保持在-58℃(-72°F)。为了增加安全性，丙烷可以保持在单独的储存室中，使得两种反应的化学品不能相互接触，例如通过系统泄漏。这是一个实例，其使用主要低温液体将次要液体在两个分开的储存容器中保持在液态，继而通过与主要低温液体的热传递，以及最小化或消除第三液体的相互作用，将两种不能可靠地保持在液态的分离物质保持在液态，防止其凝固。
6.R-134A是在-101℃(-150°F)和-27℃(-17°F)之间的液体。R-32是在-137℃(-215°F)和-53℃(-63°F)之间的液体。需要一种液体以将每种液体可靠地保持在液态，并且必须在-101℃(-150°F)和-52℃(-62°F)之间操作。二者都不能直接使用LNG作为主要热交换流体进行运输，因为每一种都会凝固。这些制冷剂之间的中间热传递流体的选择包括丙烷，丙烯和乙烷等，但制冷剂如R13在-181℃(-294℉)凝固并在-81℃(-114℉)沸腾，如果R13在其沸点下操作并用作标准制冷剂，则使其适合作为第一和第二挥发性气体的单一挥发性组分。
7.氧气和氩气都是空气的组分，氮气也是如此，但氮气在质量层面具有最低的经济价值，并且液氧和液氩作为工业化学品具有较大的价值。如图7所示，在77.3K沸腾的氮气可用于保持氧气和一氧化碳在大气压下为液体，而不是氩气，其将在84.2K凝固。然而，根据本发明，使氮气成为运输流体(TF)，氧气可以在氩气的液态范围84.2K和87.2K之间保持为液体，并用作第二低温液体。因此，氧气可以用于将氩气保持在狭窄的温度范围内，当氧气在90.1K下沸腾时它是液体。尽管在这种情况下通常不认为是高沸点液体，甚至不认为是最高沸点液体，但是由于氧气的较大沸程以及适合用作中间液体或第一挥发性气体，因此氩气会以这种方式被氧气作用。
8.二氯乙烷(EDC)可以通过乙烯和氯在低至20℃(68°F)的适度温度下反应来制造。为了防止这些反应物在运输过程中混合，可以使用单独的物质作为热传递介质，例如乙烷。在这种情况下，LNG或甲烷是允许沸腾并为所有系统液体组分提供最终冷却的TF。在大气压下乙烷的液态范围为90K至184K。在大气压下乙烯的液态范围为104K至169K。在大气压下氯的液态为171K至239K。LNG保持在其111K的沸点。乙烯将用作第一挥发性气体并且将在131K下操作，且与LNG进行热交换。乙烷将用作第二挥发性气体并且将在184K即其蒸发温度下操作，且与乙烯进行热交换。尽管乙烯的凝固点高于乙烷的凝固点，但二者液体都不能降至低于甲烷的沸点，即为系统设定的最低温度，因此确保化学品都不会凝固。最后，氯气是系统的第二挥发性气体，与沸腾的乙烷进行热交换，并保持在184K以上。氯气温度允许在184K和其沸点239K之间操作。
9.二氯乙烷(EDC)可以通过乙烯和氯在低至20℃(68°F)的适度温度下反应来制造。为了防止这些反应物在运输过程中混合，可以使用单独的物质作为热传递介质，例如乙烷。乙烯由船运输并通过制冷保持在其沸点。如果通过使用外部冷却方法如制冷在操作压力下保持在或低于其沸腾温度，则乙烯可用作TF。在大气压下，作为运输流体的乙烯将在169K沸腾。在大气压下乙烷的液态范围为90K至184K。在大气压下氯的液态范围为171K至239K。保持乙烷在184K确保氯不会凝固。氯气温度允许在184K和其沸点239K之间操作。
10.在大气压下乙烯在104K下凝固并在169K下沸腾。其凝固点低于甲烷的沸点111K。LNG被装载到能够运输LNG和其它货物的容器上并用作运输流体(TF)。液态乙烯随后被冷却并作为挥发性气液装载到与LNG热接触的单独的控制隔层中，其中乙烯在储存压力下不沸腾，在这种情况下对于运输容器上的所有流体选择压力为1atm至1.35atm(101.325kPa至136.789kPa)。因此，LNG将在大约111K即其沸点下储存，并且乙烯将在169K以下储存。使用热交换或热级联，通过与LNG的热交叉交换将液体乙烯保持在低于其沸点的温度。在该实例中，没有第三液体。
11.在大气压下丙烯在88K下凝固并在225K下沸腾。其凝固点低于甲烷的沸点111K。如图2所示，LNG被装载到能够运输LNG和其它货物的容器上并用作主要低温液体。将液体丙烯装入单独的控层中并冷却至储存压力下丙烯不沸腾的温度，在这种情况下对于运输容器上的所有流体选择压力为1atm至1.35atm(101.325kPa至136.789kPa)。因此，LNG将在大约111K即其沸点下储存，并且丙烯将在低于225K下储存。使用热交换或热级联，通过与LNG的热交叉交换将液体丙烯保持在低于其沸点的温度。在这种情况下，没有第三液体。
12.在大气压下丙烯在88K下凝固并在225K下沸腾。它被装载到低温储存容器上，并通过使用一种制冷形式在操作压力下保持在低于其沸点的温度，并作为热传递流体或运输流体操作。需要共同运输作为液体单独储存的三种另外的化学品：R134A，142K-247K范围内为液体，环氧乙烷，161K-283K范围内为液体，和氨，195K-239K范围内为液体。为了使每种物质保持液态，丙烯必须在或高于三种挥发性气体材料的最高凝固点和低于三种挥发性气体材料的最低沸点下操作。丙烯必须保持在195K和238K之间。选择丙烯和挥发性气体之间额外的10℃温差以促进热交换器设计。因此，保持丙烯在205K和228K之间将允许丙烯有效地用作R134A，环氧乙烷和氨的热传递介质。
具体实施方式
为了详细描述本发明的优选实施例，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，当挥发性气体的凝固点高于运输流体的沸点时，导致挥发性气体固化或挥发性气体的沸点低于运输流体的沸点并导致挥发性气体汽化，这可能是不利的。以固态或气态运输挥发性气体可能需要来自本文发现的额外的，重复的或替代的热传递介质或方法步骤。
图1示意性地示出了运输流体110和挥发性气体120之间的热级联100。运输流体110保持在低温下。挥发性气体120与运输流体110热连通。挥发性气体120通过与运输流体110的热连通而保持在低温下。挥发性气体120通过热传递到运输流体110而保持在低于其沸点的温度。运输流体110是用于挥发性气体120的热传递介质。
在一些配置中，挥发性气体120也可与第二挥发性气体130热连通。在这些配置中，挥发性气体120可以被认为是第一挥发性气体120。运输流体110保持在低温下。第一挥发性气体120与运输流体110热连通，保持在低于其沸点的预定温度下，并可选地保持在低温下。因此，与第一挥发性气体120热连通的第二挥发性气体130保持在低于其沸点的温度下，并可选地保持在低温下。运输流体110是到第一挥发性气体120和第二挥发性气体130的热传递介质。第一挥发性气体120是从第二挥发性气体130到运输流体110的热传递介质。运输流体110和任何挥发性气体(例如第一挥发性气体120和第二挥发性气体130)之间的热连通形成热级联100。
现在参考图2，热级联200可以由运输流体210，第一挥发性气体220和第二挥发性气体230之间的直接热传递产生。直接热传递配置包括将挥发性气体直接混合到单个容器或器皿中的运输流体210中。第一挥发性气体220以气相，液相或其组合的形式混合到运输流体210中。第一挥发性气体220可以被认为是运输流体210中的杂质或掺杂剂。而且，第二挥发性气体230可以以气相，液相或其组合的形式直接混入运输流体210中。这可以与将第一挥发性气体220直接混合到运输流体210中同时或相继进行。第二挥发性气体230也可以被认为是运输流体210中的杂质或掺杂剂。此外，第二挥发性气体230可以被认为是高沸点液化气。示意性地，这可以由热级联A表示。
或者，第二挥发性气体230可以在气相，液相或其组合中直接混入第一挥发性气体220中。第二挥发性气体230可以被认为是第一挥发性气体220中的高沸点液化气，杂质或掺杂剂。然后可以将混合的第二挥发性气体230和第一挥发性气体以气相，液相或其组合直接混合到运输流体210中。第一挥发性气体220可完全包围第二挥发性气体230并将其与运输流体210隔离。此外，第二挥发性气体230可以被认为是高沸点液化气。示意性地，这可以由热级联B表示。
图3示出间接热级联400。间接热传递是指在不将气体组分混合到单个容器或器皿中的情况下进行热能的交换。热能通过热传递装置如容器，管道，热交换器，其它设备或基础设施系统传递。这样，运输流体系统410，第一挥发性气体系统420和第二挥发性气体系统430保持气体被隔离，密封或以其它方式防止混合。运输流体系统410，第一挥发性气体系统420和第二挥发性气体系统430被独立地配置，除了每个系统之间共享的热传递步骤。热传递步骤可以是任何热交换器配置，其将低温液体，挥发性气液或其气体保持在分离的，密封的管道中。更具体地，运输流体系统410通过热传递步骤413与第一挥发性气体系统420热连通。第二挥发性气体系统430通过热传递步骤423与第一挥发性气体系统420热连通。在某些配置中，第二挥发性气体系统430通过热传递步骤433与运输流体系统410热连通。
运输流体110，210，第一挥发性气体120，220和第二挥发性气体130，230可以是提供热级联布置的任何挥发性气体组分。因此，运输流体110，210，第一挥发性气体120，220和第二挥发性气体130，230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，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。在某些配置中，运输流体110，210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。
现在参考图4，示出了用于在低温气体储存和运输时的间接热级联的系统300。通常，系统300包括运输流体系统310，第一挥发性气体系统320和第二挥发性气体系统330。运输流体系统310包括容器311，泵供给管道312，第一热交换器313，第二热交换器314，调节器315和沸腾系统316。第一挥发性气体系统320包括容器321，泵供给管道322，第一热交换器323，第二热交换器324，调节器325和沸腾系统326。第二挥发性气体系统330包括容器331，泵供给管道332，调节器335和再循环系统336。
通常，容器311，321，331被配置为挥发性气液储存容器或低温液体储存容器。容器311，321，331可以包括任何制冷或低温设备，包括但不限于泵，压缩机，冷凝器，冷却剂管道，蒸发冷却器，空气冷却器，水冷却器，自动制冷或气体膨胀，使得它们在预定温度范围内被热调节。容器311，321，331可以被配置成在充有低温液体时在小于约5atm(506.625kPa)的任何升压下压力控制。容器311，321，331包括在约0.0001m3至约500，000m3之间的任何体积，并且在某些配置中，容器包括多个单独的容器，器皿，切片，腔室，挡板，蜂窝体，管道，或其组合，而没有限制。容器311，321，331可以具有动态体积，该动态体积变化以适应挥发性气液当被填充，注入或引入其中时的体积和压力。同样，容器311，321，331可具有任何尺寸或体积以满足本地储存或运输需求。在后面的例子中，尺寸范围可以从用于实验室使用或关于研究设施运输的挥发性气液的小于一升，到用于制造设施储存和供应或陆上运输的铁路车或半卡车的大小。容器311，321，331的配置可延伸到任何海洋船只的尺寸，例如海洋气罐船或海洋超级气罐船。
通常，泵供给管道312，322，332分别从容器311，321，331抽取低温液体。泵供给管道312，322，332包括被配置用于传输低温液体或挥发性气液的任何管道，包括但不限于任何材料和任何可接受的用于将挥发性气体保持在液相或低温下的绝热体。泵供给管道312，322，332还包括配置成向挥发性气液提供动力的任何装置或设备，例如但不限于压缩泵，互易泵或离心泵。泵供给管道312，322，332可以从点到点地传输挥发性气液，或者它们可以被配置成分别形成在容器311，321，331中开始和结束的回路。在示例性配置中，可以预见，存在源自和返回到容器的多个泵供给管道。例如，包括容器321的第一挥发性气体系统320具有第一泵供给管道322a和第二泵供给管道322b。尽管仅在图2中示出了该实施例，但是分别在运输流体系统310和第二挥发性气体系统330中可找到的用于容器311，331的泵供给管道312，332的类似配置也在本公开的设想范围内。
泵供给管道312，322，332将挥发性气液或低温流体传输到第一热交换器313，323和第二热交换器314，324。第一热交换器313，323可以是配置成用于挥发性气液或低温流体之间的液体到液体热传递的任何热交换器。第二热交换器314，324可以是配置成用于蒸汽或气体到液体热传递的任何热交换器。第一热交换器313，323和第二热交换器314，324可以是任何设计，使得当作用于包括液体，气体，固体或其组合的低温流体或挥发性气液流时，可以通过间接方式进行热交换。在泵供给管道312，322，332中可以根据需要使用另外的热交换器，以配置用于系统300的热级联。
调节器315，325，335被配置为分别调节容器311，321，331中的蒸汽或压力。调节器315，325，335可以是气体或蒸汽流，以保持蒸汽在单位时间或压力的恒定体积下流动，从而将容器311，321，331保持在预定的控制压力。另外，调节器315，325，335可以包括允许蒸汽和液体的反向流动的配置，使得冷凝物返回到相应的容器311，321，331。调节器335控制再循环管道336中来自第二挥发性气体容器331的蒸气。再循环管道336使蒸汽循环并冷凝以返回到第二气体容器331。设置在运输流体系统310和第一挥发性气体系统320中的调节器315，325分别控制到沸腾系统316，326的蒸汽流。
沸腾系统316，326可以包括被配置成捕获或保持蒸气控制的任何系统，所述蒸气已从挥发性液化气或低温流体中沸腾。沸腾系统316，326可以包括压缩机，泵，或制冷系统，其冷凝蒸气以改良液化气。沸腾系统316，326可以包括燃料补充系统，其捕获蒸汽以用作燃烧或其它能量过程中的燃料或燃料添加剂，所述能量过程例如但不限于制冷，动力运输，发电，水脱盐和废物再循环。在某些情况下，沸腾系统316，326可被配置成允许将某些预定蒸汽控制地释放到大气中。
在操作中，在低温条件下将运输流体(TF)充入运输流体系统310。第一挥发性气体(VG1)作为液体被充入第一挥发性气体系统320，第二挥发性气体(VG2)作为液体被充入第二低温气体系统330。运输流体保持在低温条件下以保持第一挥发性气体和第二挥发性气体的液态。系统的运行使第一挥发性气体和第二挥发性气体循环与运输流体热连通，从而使它们在低温条件下保持液态。
在某些操作中，运输流体保持在容器311中，处于或接近其自然沸点，例如在低温条件下。同样，运输流体可以保持在由调节器315限定的控制压力下。运输流体通过泵供给管道312移动到第一热交换器313。在某些情况下，第一热交换器313用作液体到液体的热交换器。VG1通过泵供给管道322a离开容器321并流过第一热交换器313。这允许从第一挥发性气体系统320中的VG1到运输流体系统310中的运输流体的热连通或热传递。运输流体和VG1之间的热交换导致运输流体的一些蒸发和VG1的冷却。这样冷却，VG1返回到容器321。部分汽化的运输流体可以返回到容器311。
在其它操作中，泵供给管道312中的部分汽化的运输流体流向第二热交换器314。第二热交换器314是液体蒸汽冷凝器。在第二热交换器314中，运输流体进一步被VG1蒸汽蒸发或从容器321中汽化。来自第二热交换器314的部分汽化的运输流体返回到容器311。
随着蒸汽在容器311中累积，气体压力可能增加。调节器315控制运输流体蒸气从容器311到沸腾系统316的释放。运输流体蒸汽可用作用于多种目的的能源，包括但不限于制冷，动力运输，发电，水脱盐和废物再循环。
在操作中，第一挥发性气体(VG1)在低温条件下作为液体包含在容器321中。更具体地，可以预见，VG1保持在运输流体系统310或容器311中的运输流体的温度和由第一挥发性气体沸腾产生的温度之间的温度。VG1的沸点可通过例如调节器325的压力控制阀限定的压力来控制。在某些配置中，如果VG1控制压力保持在低于VG1沸点，则没有蒸汽进入沸腾系统326。或者，如果第一挥发性气体系统320的容器321中的液体被允许加热到一定温度并且因此高于调节器325被配置为控制的压力，则VG1蒸汽将进入沸腾系统326。沸腾系统326可以被配置为与本文描述的沸腾系统315相同，相似，连接，或连通。或者，第一挥发性气体蒸汽可以在为预定成分预定的情况下排放到大气中。此外，VG1蒸汽可以作为冷凝蒸汽被调节器325引导到第二热交换器314。如本文所述，第二热交换器314中的VG1蒸汽，被配置为液体蒸汽冷凝器，通过与运输流体的热交换而被冷凝。冷凝的VG1返回到容器321。
第二挥发性气体(VG2)可以在与运输流体系统310和第一挥发性气体系统320热连通的第二挥发性气体系统330中共同运输。VG2可以被认为是高沸点液体(HBL)。因此，VG2与运输流体和VG1热连通或热级联布置，并用于与运输流体和VG1共同运输。在这种配置中，VG2在容器331中作为液体保持在如本文所述的低温或冷却条件下。
在操作中，VG2通过泵供给管道332传输到热交换器323。同时或大约同时，VG1通过泵供给管道322b从第一挥发性气体系统320中的容器321传输到第一热交换器323。通常，第一热交换器323可以类似于运输流体系统310中的第一热交换器313。第一热交换器323被配置为液体到液体的热交换器。第一热交换器323允许在低温或冷却温度下的液体之间的热传递。如此配置，作为液体的VG2将热量传递到VG1并且可以部分地蒸发VG1。VG2被冷凝并返回到第二挥发性气体系统330，特别是容器331。液相或部分蒸发相的VG1返回到容器321。
在进一步的操作中，VG2可以提高容器331中的温度和压力。因此，如前所述，VG2的沸点可以由调节器335控制。在VG2保持在一定压力和温度的情况下，使得在容器331中产生蒸汽。VG2蒸气通过调节器335并可被运输到第二热交换器324。第二热交换器324可以类似于先前描述的运输流体系统310中的第二热交换器314。VG2与部分汽化的VG1进行热交换。在第二热交换器324中发生的热交换导致VG2蒸气的冷凝。冷凝的VG2返回到容器331。部分蒸发的VG1返回到第一挥发性气体系统320的容器321。
在本文所述的操作过程中，运输流体，第一挥发性气体和第二挥发性气体可以不包含蒸汽，不包含液体，或液体和蒸汽的混合物，这取决于各自的特性和系统300的操作。此外，调节器315，325，335可以在与系统中的任何其它调节器相同的压力，较低的压力或较高的压力下运转。例如，调节器315，325，335在独立且不同的压力下或在相同的操作压力下运转。泵供给管道312，322，332将优先设计成移动液体，特别是低温液体，但是能够部分或完全压缩气体。
尽管没有具体示出和描述，但是可以利用另外的设备来提供特定流的冷却，所述设备利用制冷，蒸发冷却，空气冷却和其它热源或冷源，所述热源或冷源不是活性流体之间热量的特定交叉交换。所有压力控制阀和操作阀可以手动操作，自动操作或自致动。尽管需要可控和安全的操作，但目前没有特别包括或排除用于保持压力或温度的应急设备，而在设备内开发防止不安全或不需要的条件或许有用。还假定所有的液体可以被转移到或出本文所示的任何或所有的控制容器中，尽管这种转移设备在图4中未示出。
现在参考图4和图2，系统300的可控和安全操作可以允许第一挥发性气体与第二挥发性气体混合，或者第一挥发性气体与运输流体混合，第二挥发性气体与运输流体混合，或者它们的任意组合。可以预见，存在需要利用低温运输流体(TF)作为液态热传递介质的情况。有时还需要挥发性更大的气体，第一挥发性气体(VG1)保持在其液态中，使得其在储存条件下不形成固体部分。还需要第一挥发性气体蒸汽压力在受控的储存温度下不超过控制压力。还应理解，本发明不限于纯化合物或制剂。运输流体(TF)可以是具有所需沸点或范围在系统所需操作压力范围内的纯化合物或化合物的混合物。第一挥发性气体可以是化合物的混合物，其作为混合物的凝固点低于运输流体的沸点，同时在控制条件下的沸点高于运输流体的沸点。此外，第二挥发性气体(VG2)可以是化合物的混合物或纯物质，其具有低于第一挥发性气体沸点的凝固点，同时在控制条件下具有高于或低于第一挥发性气体受控温度的沸点。在一些情况下，第二挥发性气体的沸点将超过第一挥发性气体的沸点。在一些情况下，第二挥发性气体的沸点将等于或低于第一挥发性气体的沸点。尽管在三种不同流体的系统中包含了实例，但是这样包含的流体的数量可以更大。对每个流体的相对量的推断没有限制。一种或多种运输流体的量需要足够大并且不大于足以将一种或多种第一挥发性气体和一种或多种第二挥发性气体作为液体从出口地点移动到进口地点，这考虑了由于蒸发到环境中而引起的期望损失，并且在一些情况下，其作用为制冷的运输燃料源或动力源。第一挥发性气体的量仅需要足够大以提供对第二挥发性气体的充分冷却和来自第二挥发性气体的热传递，并且可以由或可以不由用于出口的可销售或有价值的化学品组成。在一些情况下，可以存在第一挥发性气体和第二挥发性气体的形式为，其中第二挥发性气体的目的是作为可销售的产品而第一挥发性气体的目的是用作非反应性热传递流体。在一些情况下，可能存在多个运输流体，第一挥发性气体，和第二挥发性气体在同一陆上运输或海上船运。可能存在的情况为，其中所有物质都是可销售的但是对于每种材料或每种物质的部分或组合含量的可能混合，进口地点是不同的。
参照图5，示出了可以作为第一或第二挥发性气液(例如，VG1，VG2)运输的代表性化合物的表。在这些示例性配置中，运输流体由液态天然气(LNG)组成或包括液态天然气(LNG)。液态挥发性气体的列表可以按如前文所述的热或级联方式和系统与LNG共同运输。当作为运输流体实施时，共同运输的液态挥发性气体可以与LNG直接或间接热连通。此外，所列的化合物不是穷举性的，本发明也不限于所列的化合物，物质或它们的混合物。图5的表仅用于说明目的。
LNG大体上包括甲烷。还应理解，LNG中可能存在不是甲烷的杂质。这些其它杂质可以改变LNG的沸点和凝固点。还应理解的是，共同运输的化合物的控制压力将影响其沸点。运输的压力也可以改变LNG的沸点。
通常，图5显示了许多液态挥发性气体化合物在正常或标准大气压下的凝固点和沸点的流体性质。例如，如果挥发性化合物，物质或混合物的沸点高于运输流体(TF)的沸点，并且更易挥发的气体，化合物，物质或混合物(例如，VG1，VG2)的凝固点低于运输流体的沸点，则通过使用TF作为主动或被动制冷源来实现挥发性气液的运输，使得挥发性气液的温度在运输或储存过程中通过TF的沸腾或外部制冷可以保持在或稍高于TF的沸点。在图5的最右列中，这种状态由那些液态挥发性气体标识为"液态"。具有高于甲烷沸点的凝固点的纯化合物将形成固体，并且不一定以液态运输。沸点低于甲烷沸点的纯化合物将形成气体，并且不一定以液态运输。
图4中描述的LNG的示例性概念可以扩展到其它化合物，例如氮气，其可以作为低温液体运输，如图6进一步所示。使用氮气作为运输液体(TF)，可以作为液体共同运输的挥发性气体(VG1，VG2)包括氧气和一氧化碳。此外，如果单独用氮气作为运输液体(TF)诸如甲烷和乙烷的化合物将固化。因此，更一般地，如果挥发性气体(例如，VG1，VG2)中的挥发性物质，化合物或混合物的沸点高于用作运输流体(TF)的工作恒温流体化合物或混合物的沸点，并且挥发性气体(VG1，VG2)的凝固点低于用作运输流体的工作恒温流体化合物或混合物的沸点，则通过使用作为主动或被动制冷源的工作恒温流体能够将挥发性化合物或混合物(VG1，VG2)作为液体运输，使得挥发性气体，物质或混合物的温度在运输或储存过程中保持在或稍高于工作恒温运输流体化合物或混合物的沸点。使用液氮作为运输流体在用作沸腾流体时是有利的，因为其释放到大气不会导致增加碳排放或释放可燃气体。
流体运输的一个例子提供了运输选择的挥发性气液的优点，但是如图5和6所示，如果只有LNG或甲烷和氮气被认为是足够低值，低温沸腾材料以在或接近工作恒温流体的沸腾温度下作为液体共同运输挥发性化合物，则许多化合物可以被排除。在一些情况下，使用乙烷作为运输液体，例如，如图7所示，更多的化合物可作为液体共同运输。因为乙烷在大气压下比甲烷在更高的温度下沸腾，所以可以使用乙烷作为工作恒温流体将更高温度沸点化合物作为液体运输。通常，乙烷具有比LNG或甲烷大得多的经济价值，并且不会被认为是人们希望损失的作为燃料沸腾或燃烧的物质，但是许多化合物，包括本文所示的几种，在质量层面通常比乙烷有高得多的价值，并且乙烷的财务损失可以通过运输的能力来抵消且不需损失去沸腾更有价值的化合物。
一些化合物在加压容器中运输的安全性低得多，这是由于无意的减压释放可能导致危险。在一些情况下，如果压力控制不能在正常的压力控制操作内提供操作压力，尤其对于由密闭容器中的温度降低引起的低压力的情况，可以向密闭控制容器中充入惰性气体以避免真空状态。惰性气体可以是LNG蒸气，挥发性气体(VG1，VG2)蒸气，氮气，非反应性气体或稀有气体如氩气或氦气。用于保持容器中压力的惰性气体的实例包括但不限于氮气，氩气，甲烷，乙烷，丙烷，氦气，氢气和氧气。
气体勘探的近期进步，包括压裂，已经以相当低的成本实现乙烷的更大的可获得性，使得乙烷成为更合理的选择以作为一些市场中更易挥发的化合物的热传递液体或混合物组分。鉴于压裂的进步，乙烷和甲烷在广泛使用压裂的世界上某些地区更加容易获得。在那些区域中，LNG和乙烷运输是理想的且适于如上所述的低温运输。乙烷和乙烷的混合物可以在接近大气压力下作为稳定液体使用甲烷或LNG作为较低的经济价值，较低沸点的运输或牺牲流体来运输，如去沸腾或燃烧。如图7所示，乙烷和几种其它化合物可以在LNG的正常沸腾温度下保持为液体，或者它可以利用普通温度控制技术在低压下保持为更接近或在其沸点，而不需要高压控制，其使用与制冷装置相配合的热交换器的主动或被动流量控制。液体乙烷可以控制在运输液体的沸点和其自身沸点之间的任何温度，这将是压力保持的结果。或者，仅使用乙烷作为实例，可以使乙烷加热至其沸点并使其蒸发或甚至沸腾，如同典型LNG运输容器中的LNG一样。在另一种情况下，乙烷沸腾气体可以通过热交换器进行再冷凝，其中冷却流体是液态LNG并且冷凝的乙烷返回到乙烷储存容器。
允许第一挥发性气体(VG1)例如乙烷在其沸腾温度下，或大体上高于运输流体的沸腾温度下运输的另一个优点是允许第二和甚至更多的挥发性气体化合物或混合物(例如VG2)在或接近保持的乙烷操作温度下作为液体运输，相反地，在LNG运输的沸腾温度下(即，光气，环氧乙烷)将不是液体。该方法的优点包括避免挥发性气液(VG1，VG2)在升压下的储存和避免包括压缩机在内的标准制冷设备对主动制冷的要求。
具有经济价值或可用作传输热传递流体的材料的运输，可以在压力在温度等于或低于，且优选地显著低于本地环境温度条件下作为液体运输，这在本公开中是可预见的。尽管乙烷已经被用作能够运输第二挥发性气体(VG2)的第一挥发性气体(VG1)的实例，但是具有比乙烷略低沸点的其它化合物，例如乙烯将用于能够运输乙烷不能运输的一些化合物。例如，丙烷具有高得多的沸点，但具有比乙烷更低的凝固点，并且具有比乙烷更宽的应用范围。在一些情况下，乙烯(VG1)相对于乙烷(VG2)或其它非反应性制冷剂会被共同运输，使得乙烯将热量从乙烷转移出去，并且乙烷将热量从第二挥发性气体转移出去，从而保护第二挥发性气体不与潜在反应性的第一挥发性气体直接接触。在一些情况下，可以将运输液体，第一挥发性气体和第二挥发性气体单独储存，以能够运输第二挥发性气体。在某些情况下，在卸载时一种或多种这些物质被允许混合，使得该混合物是液态挥发性气体混合物的有价值和可销售的商品。在一些情况下，可以将第一和第二挥发性气体作为混合物运输，该混合物能更容易和更安全地运输，作为最终产品更有价值，或者在最终加工步骤中更有用。这种情况的非排他性实例可以包括运输化学品，如在乙烷中溶剂化的光气，膦，环氧乙烷或羰基硫化物，其中更易挥发的运输化学品将稍后反应形成新的化合物，而乙烷用作其溶剂。在一些情况下，系统可能包括多种运输流体和挥发性气体，以便使用各种公开的热传递方法将多种有价值的气体从一个或多个出口地点传输到一个或多个进口地点。
实施例
1.通过这种方法在标准压力下使用LNG共同运输氩气不会直接有用。在大气压下，氩气仅为气体形式存在。因此，氩气在LNG的沸点下不会形成液体，因为它在比LNG或甲烷的沸点低的温度下沸腾。应当理解为，低沸点化合物，物质或混合物可以在加压容器中在LNG的沸点下运输，这将降低它们的蒸气压并增强它们运输的安全性。作为另一个实施例，尝试通过该方法使用LNG运输氙气会导致固体氙气的形成，这会使化合物的热传递和移出其控制容器成问题。
2.环氧乙烷可以形成***云，以及光气即使在小剂量下也可以是高毒性的。气体勘探的近期进步，包括压裂，已经以相当低的成本实现乙烷的更大的可获得性，使得乙烷成为更合理的选择以作为一些市场中更易挥发的化合物的热传递液体或混合物组分。图7列出了第三液体的候选物，在甲烷或LNG是第一低温液体而乙烷是第二低温液体的情况下，在标有"作为第三液体共同运输"的列中用术语"YES"表示。在这种情况下，第三液体的可接受条件是第三液体温度可通过保持在或低于其沸点的液体乙烷被保持在它的沸点以下但在它的凝固点以上。显然，使用乙烷或类似物质作为中间热传递流体大大扩展了可以使用第一低温液体作为散热器来运输的液体的数量。
3.如图2所示，LNG被装载到能够运输LNG和其它货物的容器上并用作运输流体。将液体乙烷装入单独的容器中并冷却至储存压力下乙烷不沸腾的温度，在这种情况下对于运输容器上的所有流体选择压力为1atm至1.35atm(101.325kPa至136.789kPa)。因此，LNG将在约-161℃(-258°F)下储存并且乙烷将在低于-89℃(-128°F)下储存。高沸点液体(VG2)是氯乙烯，其为公认的用于世界各地制造聚氯乙烯的大宗商品化学品。在大气压下，氯乙烯在-154℃(-245°F)凝固并在-14℃(7°F)沸腾。氯乙烯可以在没有压力控制的情况下在这些温度之间保持为液体。对于每种流体将使用至少20℃的工作温差以更容易地适应标准热传递设备。LNG通过在-161℃(-258°F)下沸腾而保持其自身，乙烷被LNG冷却并保持在-141℃(-222°F)，氯乙烯保持在-121℃(-186°F)，这显著高于其凝固点并远低于其沸点。如果乙烷和氯乙烯之间的温差下降，则将达到的最低温度为-141℃(-222°F)，其高于氯乙烯的凝固点。这是一个实例，其使用主要低温液体将次要液体保持在液态，继而通过与主要低温液体的热传递，将不能可靠地保持在液态的第三物质保持在液态，防止其凝固。
4.LNG被装载到能够运输LNG和其它货物的容器上，例如如图4的配置所示。将液体丙烷装入单独的容器中并冷却至储存压力下丙烷不沸腾的温度，在这种情况下对于运输容器上的所有流体选择压力为1atm至1.35atm(101.325kPa至136.789kPa)。因此，LNG将在约-161℃(258°F)下储存，并且丙烷将在低于-42℃(-44°F)即其标准沸点下储存。高沸点液体(VG2s)将是液态范围在-111℃(-168°F)和11℃(12°F)之间的环氧乙烷，其为公认的用于世界各地以制造聚合物和各种化学品的大宗商品化学品，以及光气是在大气压下液态范围在-128℃(-198°F)和8℃(46°F)之间的另一种大宗商品化学品。对于丙烷有用的工作温度可以比高沸点化合物的较高凝固温度高10℃，或-101℃(-150°F)，因此环氧乙烷不能凝固。假定每种流体的工作温差为至少20℃，则将环氧乙烷保持在-81℃(-114°F)并且将光气保持在-81℃(-114°F)。LNG通过在-161℃(-258°F)沸腾而保持其自身，丙烷通过LNG冷却并保持在-101℃(-150°F)，并且高沸点化合物保持在-81℃(-114°F)，这显著高于其凝固点-128℃(198°F)和-111℃(-168°F)，分别且恰好在它们各自的沸点11℃(12°F)和8℃(46°F)以下。由于这些化学品是***性的和高反应性的环氧乙烷，和高毒性的光气，可以用双壁壳和/或额定压力控制来增强控制和隔离。这是一个实例，其使用主要低温液体将次要液体保持在液态，继而通过与主要低温液体的热传递，将两种不能可靠地保持在液态的分离物质保持在液态，防止其凝固。
5.人们希望在大气压下运输两种反应物，环氧乙烷和氨，到制造场所以制造第三化学品，乙醇胺。在大气压下，环氧乙烷在-111℃(-168°F)和11℃(12°F)之间是液体。在大气压下，氨在-78℃(-108°F)和-33℃(-27°F)之间是液体。因此，中间热传递液体应保持在约-68℃(-90°F)至-45℃(-49°F)，允许有效热传递的有用温差，同时在-161℃(-258°F)即LNG的沸点是液体。适合该任务的化合物的实例是丙烷和丙烯。使用丙烷是由于其对这些化合物中的任一种的较低反应性，丙烷可以在-68℃(-90°F)下操作，并且单独储存的氨和环氧乙烷保持在-58℃(-72°F)。为了增加安全性，丙烷可以保持在单独的储存室中，使得两种反应的化学品不能相互接触，例如通过系统泄漏。这是一个实例，其使用主要低温液体将次要液体在两个分开的储存容器中保持在液态，继而通过与主要低温液体的热传递，以及最小化或消除第三液体的相互作用，将两种不能可靠地保持在液态的分离物质保持在液态，防止其凝固。
6.R-134A是在-101℃(-150°F)和-27℃(-17°F)之间的液体。R-32是在-137℃(-215°F)和-53℃(-63°F)之间的液体。需要一种液体以将每种液体可靠地保持在液态，并且必须在-101℃(-150°F)和-52℃(-62°F)之间操作。二者都不能直接使用LNG作为主要热交换流体进行运输，因为每一种都会凝固。这些制冷剂之间的中间热传递流体的选择包括丙烷，丙烯和乙烷等，但制冷剂如R13在-181℃(-294℉)凝固并在-81℃(-114℉)沸腾，如果R13在其沸点下操作并用作标准制冷剂，则使其适合作为第一和第二挥发性气体的单一挥发性组分。
7.氧气和氩气都是空气的组分，氮气也是如此，但氮气在质量层面具有最低的经济价值，并且液氧和液氩作为工业化学品具有较大的价值。如图7所示，在77.3K沸腾的氮气可用于保持氧气和一氧化碳在大气压下为液体，而不是氩气，其将在84.2K凝固。然而，根据本发明，使氮气成为运输流体(TF)，氧气可以在氩气的液态范围84.2K和87.2K之间保持为液体，并用作第二低温液体。因此，氧气可以用于将氩气保持在狭窄的温度范围内，当氧气在90.1K下沸腾时它是液体。尽管在这种情况下通常不认为是高沸点液体，甚至不认为是最高沸点液体，但是由于氧气的较大沸程以及适合用作中间液体或第一挥发性气体，因此氩气会以这种方式被氧气作用。
8.二氯乙烷(EDC)可以通过乙烯和氯在低至20℃(68°F)的适度温度下反应来制造。为了防止这些反应物在运输过程中混合，可以使用单独的物质作为热传递介质，例如乙烷。在这种情况下，LNG或甲烷是允许沸腾并为所有系统液体组分提供最终冷却的TF。在大气压下乙烷的液态范围为90K至184K。在大气压下乙烯的液态范围为104K至169K。在大气压下氯的液态为171K至239K。LNG保持在其111K的沸点。乙烯将用作第一挥发性气体并且将在131K下操作，且与LNG进行热交换。乙烷将用作第二挥发性气体并且将在184K即其蒸发温度下操作，且与乙烯进行热交换。尽管乙烯的凝固点高于乙烷的凝固点，但二者液体都不能降至低于甲烷的沸点，即为系统设定的最低温度，因此确保化学品都不会凝固。最后，氯气是系统的第二挥发性气体，与沸腾的乙烷进行热交换，并保持在184K以上。氯气温度允许在184K和其沸点239K之间操作。
9.二氯乙烷(EDC)可以通过乙烯和氯在低至20℃(68°F)的适度温度下反应来制造。为了防止这些反应物在运输过程中混合，可以使用单独的物质作为热传递介质，例如乙烷。乙烯由船运输并通过制冷保持在其沸点。如果通过使用外部冷却方法如制冷在操作压力下保持在或低于其沸腾温度，则乙烯可用作TF。在大气压下，作为运输流体的乙烯将在169K沸腾。在大气压下乙烷的液态范围为90K至184K。在大气压下氯的液态范围为171K至239K。保持乙烷在184K确保氯不会凝固。氯气温度允许在184K和其沸点239K之间操作。
10.在大气压下乙烯在104K下凝固并在169K下沸腾。其凝固点低于甲烷的沸点111K。LNG被装载到能够运输LNG和其它货物的容器上并用作运输流体(TF)。液态乙烯随后被冷却并作为挥发性气液装载到与LNG热接触的单独的控制隔层中，其中乙烯在储存压力下不沸腾，在这种情况下对于运输容器上的所有流体选择压力为1atm至1.35atm(101.325kPa至136.789kPa)。因此，LNG将在大约111K即其沸点下储存，并且乙烯将在169K以下储存。使用热交换或热级联，通过与LNG的热交叉交换将液体乙烯保持在低于其沸点的温度。在该实例中，没有第三液体。
11.在大气压下丙烯在88K下凝固并在225K下沸腾。其凝固点低于甲烷的沸点111K。如图2所示，LNG被装载到能够运输LNG和其它货物的容器上并用作主要低温液体。将液体丙烯装入单独的控层中并冷却至储存压力下丙烯不沸腾的温度，在这种情况下对于运输容器上的所有流体选择压力为1atm至1.35atm(101.325kPa至136.789kPa)。因此，LNG将在大约111K即其沸点下储存，并且丙烯将在低于225K下储存。使用热交换或热级联，通过与LNG的热交叉交换将液体丙烯保持在低于其沸点的温度。在这种情况下，没有第三液体。
12.在大气压下丙烯在88K下凝固并在225K下沸腾。它被装载到低温储存容器上，并通过使用一种制冷形式在操作压力下保持在低于其沸点的温度，并作为热传递流体或运输流体操作。需要共同运输作为液体单独储存的三种另外的化学品：R134A，142K-247K范围内为液体，环氧乙烷，161K-283K范围内为液体，和氨，195K-239K范围内为液体。为了使每种物质保持液态，丙烯必须在或高于三种挥发性气体材料的最高凝固点和低于三种挥发性气体材料的最低沸点下操作。丙烯必须保持在195K和238K之间。选择丙烯和挥发性气体之间额外的10℃温差以促进热交换器设计。因此，保持丙烯在205K和228K之间将允许丙烯有效地用作R134A，环氧乙烷和氨的热传递介质。
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