特表 2024-517137 水素圧縮アセンブリ、水素製造プラント、及び圧縮方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-19

(54)【発明の名称】水素圧縮アセンブリ、水素製造プラント、及び圧縮方法

(51)【国際特許分類】

   F04D 25/16 20060101AFI20240412BHJP

   C01B 3/02 20060101ALI20240412BHJP

   C25B 1/04 20210101ALN20240412BHJP

【ＦＩ】

F04D25/16

C01B3/02 H

C25B1/04

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023565319

(86)(22)【出願日】2022-04-21

(85)【翻訳文提出日】2023-10-24

(86)【国際出願番号】 EP2022025168

(87)【国際公開番号】W WO2022228720

(87)【国際公開日】2022-11-03

(31)【優先権主張番号】102021000010475

(32)【優先日】2021-04-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】517029381

【氏名又は名称】ヌオーヴォ・ピニォーネ・テクノロジー・ソチエタ・レスポンサビリタ・リミタータ

【氏名又は名称原語表記】Ｎｕｏｖｏ Ｐｉｇｎｏｎｅ Ｔｅｃｎｏｌｏｇｉｅ Ｓ．Ｒ．Ｌ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002871

【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】カンジョーリ，フランチェスコ

(72)【発明者】

【氏名】ベルテラーメ，ドメニコ

(72)【発明者】

【氏名】グリマルディ，アンジェロ

(72)【発明者】

【氏名】グリエルモ，アルベルト

【テーマコード（参考）】

3H130

4K021

【Ｆターム（参考）】

3H130AA12

3H130AB12

3H130AB27

3H130AB42

3H130AB63

3H130AB65

3H130AB69

3H130AC01

3H130DD01X

3H130DE04X

3H130DJ01X

3H130ED00Z

4K021AA01

4K021BA02

(57)【要約】

【解決手段】 水素の圧力を増加させるための圧縮アセンブリを有する、水素を製造するための水素製造プラント。圧縮アセンブリは、少なくとも１つのバレル圧縮機と、少なくとも１つの一体型ギア式遠心圧縮機と、を有する。水素を圧縮する方法も開示される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素などのガスを圧縮するためのガス圧縮アセンブリであって、
少なくとも１つのバレル圧縮機を有する少なくとも１つの圧縮ユニットと、
一体型ギア式遠心圧縮機タイプの少なくとも１つの圧縮ユニットと、を備える、ガス圧縮アセンブリ。

【請求項2】

少なくとも１つの圧縮ユニットを有する低圧サブステージと、
少なくとも１つの圧縮ユニット（４１、４２）を有する中圧サブステージと、
一体型ギア式遠心圧縮機タイプの少なくとも１つの圧縮ユニットの最終圧力サブステージと、を備える、請求項１に記載のガス圧縮アセンブリ。

【請求項3】

前記圧縮ユニットが、
第１のバレル圧縮機と、
前記第１のバレル圧縮機に接続された前記第１のバレル圧縮機の駆動シャフトと、
前記第１のバレル圧縮機の前記駆動シャフトに接続された第１のギアボックスと、
第２のバレル圧縮機と、
前記第２のバレル圧縮機に接続された前記第２のバレル圧縮機の駆動シャフトと、
前記第２のバレル圧縮機の前記駆動シャフトに接続された第２のギアボックスと、
前記第１のバレル圧縮機及び前記第２のバレル圧縮機を動作させるために、前記第１のギアボックス及び前記第２のギアボックスに動作可能に接続された駆動電気モータと、を含む、請求項２に記載のガス圧縮アセンブリ。

【請求項4】

前記圧縮ユニットの前記駆動電気モータが、可変速度電気モータ又は固定速度電気モータである、請求項３に記載のガス圧縮アセンブリ。

【請求項5】

前記少なくとも１つの圧縮ユニットが、
ブルギアと、
前記ブルギアに機械的に接続された２つ以上のインペラと、
前記インペラを動作させるために前記ブルギアに動作可能に接続された電気駆動電気モータと、を含み、
前記インペラが、直列に作用して前記水素を圧縮する、請求項４に記載のガス圧縮アセンブリ。

【請求項6】

前記低圧サブステージが、
第１の圧縮ユニット及び第２の圧縮ユニットと、
前記第１の圧縮ユニットに接続された第１の凝縮器と、
中間冷却によって温度を低下させ、最終的に前記水素の湿潤部分を凝縮させるための第１の熱交換器と、
前記第１の熱交換器の下流に接続され、前記第１の熱交換器と前記第２の圧縮ユニットとの間に介在する第２の凝縮器と、
前記第２の圧縮ユニットの下流に接続された第２の熱交換器と、を含む、請求項２に記載のガス圧縮アセンブリ。

【請求項7】

前記中圧サブステージが、
第１の圧縮ユニット及び第２の圧縮ユニットと、
前記低圧サブステージの前記第２の熱交換器と、前記中圧サブステージの前記第１の圧縮ユニットとの間に直列に接続された第３の凝縮器及び第４の凝縮器であって、前記第３の凝縮器及び第４の凝縮器が前記水素ガスの前記湿潤を低減することができる、第３の凝縮器及び第４の凝縮器と、
前記中圧サブステージの前記第１の圧縮ユニットの下流に接続された熱交換器と、
前記中圧サブステージの前記熱交換器と前記第２の圧縮ユニットとの間に介在して接続された第５の凝縮器と、
前記中圧サブステージの前記第２の圧縮ユニットの下流に接続された第６の凝縮器と、を含む、請求項６に記載のガス圧縮アセンブリ。

【請求項8】

前記最終圧力サブステージが、
前記中圧サブステージの前記第２の圧縮ユニットの前記第６の凝縮器に接続された、中間冷却一体型ギア式遠心圧縮機タイプの圧縮ユニットと、
前記水素の温度を低下させ、前記湿潤を凝縮させるための熱交換器と、を含む、請求項７に記載のガス圧縮アセンブリ。

【請求項9】

水素製造プラントであって、
水素を製造するように構成された水素製造ステージと、
前記水素製造ステージに接続され、前記水素の圧力を増加させるための圧縮アセンブリであって、
少なくとも１つのバレル圧縮機を有する少なくとも１つの圧縮ユニットと、
一体型ギア式遠心圧縮機タイプの少なくとも１つの圧縮ユニットと、を含む、圧縮アセンブリと、を備える、水素製造プラント。

【請求項10】

少なくとも１つの圧縮ユニットを有する低圧サブステージと、
少なくとも１つの圧縮ユニットを有する中圧サブステージと、
一体型ギア式遠心圧縮機タイプの少なくとも１つの圧縮ユニットを含む最終圧力サブステージと、を備える、請求項９に記載の水素製造プラント。

【請求項11】

前記圧縮ユニットが、
第１のバレル圧縮機と、
前記第１のバレル圧縮機に接続された前記第１のバレル圧縮機の駆動シャフトと、
前記第１のバレル圧縮機の前記駆動シャフトに接続された第１のギアボックスと、
第２のバレル圧縮機と、
前記第２のバレル圧縮機に接続された前記第２のバレル圧縮機の駆動シャフトと、
前記第２のバレル圧縮機の前記駆動シャフトに接続された第２のギアボックスと、
前記第１のバレル圧縮機及び前記第２のバレル圧縮機を動作させるために、前記第１のギアボックス及び前記第２のギアボックスに動作可能に接続された駆動電気モータと、を含む、請求項１０に記載の水素製造プラント。

【請求項12】

前記圧縮ユニットの前記駆動電気モータが、可変速度電気モータ又は固定速度電気モータである、請求項１１に記載の水素製造プラント。

【請求項13】

前記少なくとも１つの圧縮ユニットが、
ブルギアと、
前記ブルギアに機械的に接続された２つ以上のインペラと、
前記インペラを動作させるために前記ブルギアに動作可能に接続された電気駆動電気モータと、を含み、
前記インペラが、直列に作用して前記水素を圧縮する、請求項１２に記載の水素製造プラント。

【請求項14】

前記低圧サブステージが、
第１の圧縮ユニット及び第２の圧縮ユニットと、
前記第１の圧縮ユニットの入力として接続され、受け取られた前記ガスの前記湿潤成分の部分を凝縮するための、第１の凝縮器と、
温度を低下させ、前記水素の前記湿潤部分を凝縮させるための第１の熱交換器と、
前記第１の熱交換器の下流に接続され、前記第１の熱交換器と前記第２の圧縮ユニットとの間に介在する第２の凝縮器と、
前記第２の圧縮ユニットの下流に接続された第２の熱交換器と、を含む、請求項１０に記載の水素製造プラント。

【請求項15】

前記中圧サブステージが、
第１の圧縮ユニット及び第２の圧縮ユニットと、
前記低圧サブステージの前記第２の熱交換器と、前記中圧サブステージの前記第１の圧縮ユニットとの間に直列に接続された第３の凝縮器及び第４の凝縮器であって、前記第３の凝縮器及び第４の凝縮器が前記水素ガスの前記湿潤を低減することができる、第３の凝縮器及び第４の凝縮器と、
前記中圧サブステージの前記第１の圧縮ユニットの下流に接続された熱交換器と、
前記中圧サブステージの前記熱交換器と前記第２の圧縮ユニットとの間に介在して接続された第５の凝縮器と、
前記中圧サブステージの前記第２の圧縮ユニットの下流に接続された第６の凝縮器と、を含む、請求項１４に記載の水素製造プラント。

【請求項16】

前記最終圧力サブステージが、
前記中圧サブステージの前記第２の圧縮ユニットの前記第６の凝縮器に接続された、一体型ギア式遠心圧縮機タイプの圧縮ユニットと、
前記水素の温度を低下させ、前記湿潤を凝縮させるための熱交換器と、を含む、請求項１５に記載の水素製造プラント。

【請求項17】

前記水素製造ステージが、水の電気分解に基づく、請求項９に記載の水素製造プラント。

【請求項18】

水素ガスを圧縮する方法であって、
水素ガスを得るステップと、
少なくとも１つの遠心圧縮機によって前記水素を圧縮するステップと、
一体型ギア式遠心圧縮機のうちの少なくとも１つによって前記水素を圧縮するステップと、を含む、方法。

【請求項19】

水素ガスを得る前記ステップが、電気分解によって実行される、請求項１８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、水素圧縮アセンブリ、及び水素圧縮アセンブリを含む高圧水素を製造するためのプラントに関し、水素圧縮アセンブリは、アンモニアを製造するためなどのいくつかの産業プロセスにおいて、又は異なる技術分野において使用され得る異なる種類のガスタービンなどのタービン及びエンジンのための燃料源として使用され得る。

【0002】

以下では、説明は水素の圧縮に言及するが、圧縮アセンブリは任意の他の種類のガスを圧縮するためにも使用され得るので、この説明がこの特定の使用に限定されると考えるべきでないことは明らかである。

【背景技術】

【0003】

水素は、いくつかの産業用途のために製造される。例えば、水素の最も重要な産業用途のうちの１つ（唯一のものではない）は、アンモニアの製造であり、アンモニアは、様々な範囲及び産業分野で通常使用される周知の化学製品である。例えば、アンモニアは、異なる種類の作物の畑の肥料として使用されるために製造される。加えて、アンモニアはまた、原油精製部門において、特に水素のためのキャリアとして、すなわち水素の輸送のために主に使用される。

【0004】

現在、水素は主にいわゆる水蒸気改質プロセスで製造されている。この製造プロセスによれば、メタンは最初に圧縮される。周知のように、メタンは、その分子量が非常に高い（約１８）ので、容易に圧縮され得るガスである。続いて、炭素から水素を分離するステップ（いわゆる改質ステップ）が行われて、３０バール～４０バールの圧力で水素（Ｈ_２）が得られ、次いでアンモニアを得るために、この水素が窒素と混合される。３０バール～４０バールの圧力で、水素は、貯蔵容器内で、並びに／又は短距離及び長距離パイプラインを介して容易に輸送され得る。

【0005】

周知のように、水素は非常に小さく軽い分子である。したがって、パイプラインを通して水素を輸送するのは厄介である。一般に、このガスの効率的な輸送を達成するために、３０バール～４０バールの上述した程度の圧力であることが必要である。

【0006】

上述の水素製造技術は、効果的であるが、いくつかの技術的問題を有する。主な問題のうちの１つは、環境に優しくないことである。実際には、メタンを燃焼させなければならず、その結果、二酸化炭素（ＣＯ_２）が製造され、いわゆる「グレー水素」を得ることになる。「グリーン水素」、すなわち、メタンの燃焼を回避し、二酸化炭素を大気中に拡散させることによって得られる水素を製造するための最近の産業上の関心は、市場において急速に成長している。

【0007】

加えて、メタンを燃焼及び処理するためのプラントは、伝統的に、非常に高い設置面積並びに運用コストを有する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

したがって、改良された圧縮アセンブリ、並びに水素及び一般に任意の他のガスを圧縮する方法が、この分野で歓迎されるであろう。より一般的には、メタン又は任意の他の燃料を燃焼させることなくグリーン水素を製造することができる新しいタイププラントをまた提供することも望ましい。

【0009】

一態様では、本明細書に開示される主題は、新規で産業上有用な水素圧縮アセンブリ、及び電気分解によって水素を製造するように構成された水素製造プラントを対象とする。圧縮アセンブリは、水素又は任意の他のガスの圧力を増加させるのに適している。圧縮アセンブリは、バレル圧縮機を有する少なくとも１つの圧縮ユニットと、一体型ギア式遠心圧縮機タイプの少なくとも１つの圧縮ユニットと、を備える。

【0010】

別の態様では、本明細書に開示される主題は、関連するギアボックスを有する２つのバレル圧縮機と、バレル圧縮機を動作させるために第１のギアボックス及び第２のギアボックスに接続された駆動電気モータと、を有する圧縮ユニットに関する。

【0011】

別の態様では、可変速度電気モータ又は固定速度電気モータを有する圧縮ユニットが本明細書で開示される。

【0012】

別の態様では、ブルギアと、ブルギアによって機械的に駆動される複数のインペラとインペラを動作させるためにブルギアに動作可能に接続された電気駆動電気モータと、を有する、圧縮ユニットが本明細書で開示される。

【0013】

本開示の更なる態様は、水素ガスを得るステップと、少なくとも１つの遠心圧縮機によって水素を圧縮するステップと、次いで、一体型ギア式遠心圧縮機のうちの少なくとも１つによって水素を圧縮するステップと、を含む、水素ガスを圧縮する方法に関する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

本発明の開示される実施形態、及びそれに付随する利点の多くについての完全な理解は、添付図面に関連して考慮される場合、以下の発明を実施するための形態を参照することによって、それらがより良好に理解される際、容易に得られるであろう。

【図1】図１は、第１の実施形態による水素を製造するためのプラントの概略図を示す。

【図2】図２は、第２の実施形態による水素を製造するためのプラントのレイアウトを示す。

【図3】図３は、図２のプラントの水素の圧力を増加させるためのバレル圧縮機ステージを示す。

【図4】図４は、図２のプラントの水素の圧力を増加させるための一体型ギア式遠心圧縮機ステージを示す。

【図5】図５は、本開示による、水素ガスを圧縮する方法のフロー図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

水素は、アンモニアの製造などの多くの産業用途で使用される。電気分解は、メタンを燃焼させることなく、したがって、二酸化炭素を大気中に分散させることなく、水素を製造するための方法である。しかしながら、水素は非常に軽い分子であるため、産業用に使用するためには、電気分解によって得られる水素の圧力を増加させなければならない。一態様によれば、本開示の本主題は、圧縮機（すなわち、遠心圧縮機）と、一体型ギア式遠心圧縮機との異なるレイアウトを組み合わせて、ガスの高い圧縮率及びプラントの低減された設置面積を達成する圧縮システム又はプランを対象とする。

【0016】

ここで図面を参照すると、図１は、第１の実施形態による水素製造プラント１の概略図を示す。

【0017】

特に、水素製造プラント１は、参照番号２で一般的に示される水素製造ステージと、以下でより良く説明されるように、水素の圧力を３０～４０バールの圧力に上昇させるための圧縮アセンブリ３と、を備える。

【0018】

水素製造ステージ２は、水の電気分解に基づく。これは、電気を使用して水を分解すること（電気分解）による水素の周知の製造に基づく。これは、水に電流を流して、水を水素及び酸素に分解することを伴う。再生可能なエネルギーを使用して電流が生成される場合、電気分解は実質的に汚染又は毒性副産物をもたらさない。

【0019】

水素製造ステージ２によって製造された水素は周囲圧力にあるので、水素が製造された状態で輸送することは困難である。そのような水素は、加圧され、輸送に適した特別な容器に貯蔵されるか、又はパイプラインを通して所定の目的地（貯蔵容器、水素タービン、燃料補給ステーションなど）に輸送するために加圧されなければならない。したがって、水素製造ステージ２の下流に圧縮アセンブリ３が接続されて、製造された水素の圧力を上昇させ、上述の３０バール～４０バールの圧力に到達させる。

【0020】

より具体的には、発明されたものは、新しい水素製造プラント１の独自の圧縮アセンブリ３を使用して、水素製造ステージ２において電気分解によって製造された、又は任意の他の水素製造システムによって供給された水素を加圧する新しい方法である。考慮される実施形態では、新しい水素製造プラント１の独自の圧縮アセンブリ３は、理想的には複数のサブステージに分割される。一例では、プラントの設計要件に従って、水素圧力を、問題の実施形態では、周囲圧力から約６バールに増加させるための低圧サブステージ４と、水素圧力を約２４バールに上昇させるための中圧サブステージ５と、水素圧力を約３０バール以上に上昇させるための最終圧力サブステージ６と、を含む、３つのサブステージが使用される。

【0021】

より具体的には、図１の概略図を更に参照すると、低圧サブステージ４は、圧縮ユニット４１を（概略的に）含み、圧縮ユニット４１は、直列に配置された２つのバレル圧縮機４１１及び４１２をそれぞれ有する。バレル圧縮機は、シャフトと、シャフトに固定され、直列に配置されたインペラのセットと、バレルの典型的な形状を有するケースと、を含む、遠心圧縮機である。

【0022】

図に示される概略的な実施形態では、バレル圧縮機４１１又は４１２は、それぞれ９つのインペラを含む。他の実施形態では、圧縮ユニット４１の各バレル圧縮機４１１又は４１２用の異なる数のインペラは、所望の水素の増圧並びに水素の流量に応じて提供され得る。特に、水素に対して高い圧縮比が必要とされる場合、通常、バレル圧縮機４１１又は４１２は、それぞれ３つ以上のバレル圧縮機を有する。

【0023】

また、いくつかの実施形態では、バレル圧縮機４１１又は４１２は、以下でより良く説明されるように、前の遠心圧縮機のガス圧力により良く適合するように、可変速度電気モータ又は固定速度電気モータ（図示せず）によって駆動されてもよい。より具体的には、可変速度電気モータが考慮される。

【0024】

中圧サブステージ５は、低圧サブステージ４と構造的に類似しており、直列に接続された２つのバレル圧縮機５１１及び５１２を有する圧縮ユニット５１を含む。

【0025】

この場合もまた、バレル圧縮機５１１又は５１２はそれぞれ最大１０個のインペラを有するが、圧力圧縮比に応じて、異なる数のインペラを有するバレル圧縮機５１１又は５１２を設置することができる。

【0026】

中圧サブステージ５のバレル圧縮機５１１又は５１２は、以下でより良く説明されるように、前の遠心圧縮機のガス圧力により良く適合するように、可変速度電気モータ又は固定速度電気モータ（図示せず）によって駆動されてもよい。

【0027】

低圧サブステージ４及び中圧サブステージ５は、圧縮される水素の流量に応じて、それぞれ２つ以上の圧縮ユニット４１又は５１を含み得る。

【0028】

最終圧力サブステージ６は、水素の温度を所望の圧力に増加させる。最終圧力サブステージ６は、問題の場合では、当然のことながら、中央ブルギア６１１によって機械的に駆動される４つのインペラ６１２を含む、中間冷却一体型ギア式遠心圧縮機タイプの圧縮ユニット６１を含む。このレイアウトの実装は、高速三次元インペラ、比較的低いコスト（従来の圧縮機と比較した場合）、及びより高い効率に関して利点を有する。また、従来の圧縮機と比較した場合は常に、設置面積に関して特に小さいことが分かる。

【0029】

最終圧力サブステージ６の水素出力は、ガスを直ちに導入することができるように、湿潤部分なしで要求圧を有する。

【0030】

ここで図２を参照すると、第１の実施形態と構造的及び機能的に類似している、第２の実施形態による水素製造プラント１のレイアウトのより具体的な設計が示されている。

【0031】

より具体的には、図１の水素製造プラント１は、水の電気分解によって周囲圧力の水素が製造される水素製造ステージ２と、圧縮アセンブリ３と、を備える。

【0032】

水素製造ステージ２は、第１の実施形態と同様に、電気分解によって動作する。

【0033】

圧縮アセンブリ３は、この場合もまた、低圧サブステージ４と、中圧サブステージ５と、最終圧力サブステージ６と、を備える。低圧サブステージ４は、水素製造ステージ２の電解槽から生じる水素の湿潤成分の部分を凝縮するための、水素製造ステージ２に接続された第１の凝縮器４３を含む。

【0034】

低圧サブステージ４はまた、第１の凝縮器４３の下流に接続された第１の圧縮ユニット４１を含む。図３を参照すると、低圧サブステージ４の第１の圧縮ユニット４１のレイアウトが示されている。第１の圧縮ユニット４１は、第１のバレル圧縮機４１１と、第１のバレル圧縮機４１１の駆動シャフト４１４に接続された第１のギアボックス４１３と、第２のバレル圧縮機４１２と、第２のバレル圧縮機４１２の駆動シャフト４１６に接続された第２のギアボックス４１５と、第１のギアボックス４１３及び第２のギアボックス４１５に動作可能に接続されてバレル圧縮機４１１及び４１２を動作させる駆動電気モータ４１７と、を含む。それぞれのギアボックス４１３及び４１５のギア比は、要求される圧縮性能に応じて設定される。

【0035】

また、エピサイクリック又はプラネタリーギアボックス、ウォームギアボックス、ヘリカルギアボックス、ベベルギアボックスなど、任意の種類のギアボックスが実装され得る。

【0036】

好適なギアボックス比は、所望の圧縮比に応じて決定され得る。また、圧縮アセンブリ３の全体的な圧縮比は、特定の設計上の必要性に従ってそれぞれの圧縮ステージを通して分散される。

【0037】

駆動電気モータ４１７は、入口ガス流量に応じて低圧サブステージ４の圧縮比をより良く適合させるように、可変速度電気モータである。

【0038】

他の実施形態では、駆動電気モータ４１７は、固定速度を有し得、したがって、システムの全体的なコストを節約する。

【0039】

また、第１のバレル圧縮機４１１には、遠心圧縮機に入る空気流及び圧力を調整するために、入口案内翼（Inlet Guide Vane、ＩＧＶ）（図示せず）が装備されてもよい。

【0040】

低圧サブステージ４はまた、水素の中間冷却によって温度を低下させ、場合によっては水素の湿潤を凝縮させるための第１の熱交換器（いかなる種類でもあり得る）４４と、第１の熱交換器４４の下流に接続された第２の凝縮器４５と、第２の凝縮器４５に接続された第２の圧縮ユニット４２と、を含む。本実施形態における第２の圧縮ユニット４２は、第１の圧縮ユニット４１と等しい。

【0041】

最後に、低圧サブステージ４は、第２の圧縮ユニット４２に接続された第２の熱交換器４６を含む。中圧サブステージ５は、水素ガスの水分を低減するために、低圧サブステージ４の第２の熱交換器４４に直列に接続された第３の凝縮器５３及び第４の凝縮器５４を含む。

【0042】

また、中圧サブステージ５は、構造的及び機能的観点から低圧サブステージ４の圧縮ユニット４１と同様に、第１の圧縮ユニット５１を含む。

【0043】

中圧サブステージ５は、第１の圧縮ユニット５１に接続された熱交換器５５と、熱交換器５５に接続された第５の凝縮器５６と、構造的及び機能的観点から第１の圧縮ユニット５１と同様に、第５の凝縮器５６に接続された第２の圧縮ユニット５２と、第６の凝縮器５７と、を含む。

【0044】

最終圧力サブステージ６は、第６の凝縮器５７に接続された圧縮ユニット６１と、水素の温度を低下させてその湿潤を凝縮させるための熱交換器６３と、を含む。圧縮ユニット６１は、上述のように、図４に示すように、一体型ギア式遠心圧縮機タイプである。最終圧力サブステージ６の圧縮ユニット６１は、ブルギア６１１と、ブルギア６１１に機械的に接続された２つのインペラ６１２と、ブルギア６１１に動作可能に接続され、直列に作用して水素を圧縮するインペラ６１２を動作させる電気駆動電気モータ６１３と、を含む。

【0045】

このレイアウトは、サイズが小さく、圧縮されたガスの温度を下げるために水凝縮を必要としないので、水素の圧力を増加させるのに特に有用である。

【0046】

いくつかの実施形態では、インペラ６１２の数は、必要とされる流量及び性能に応じて異なり得る。

【0047】

グリーン水素製造プラント１は以下のように動作する。

【0048】

水素製造ステージ２が水素電気分解を生成するとき、ガスは周囲温度であり、湿潤している。次いで、水素は、低圧サブステージ４の第１の凝縮器４３に入り、その水分を低減し、次いで、電気モニタ４１７並びにギアボックス４１３及び４１５によって適切に駆動される第１のボロウ圧縮機（borrow compressor）４１１及び第２のボロウ圧縮機４１２を手段として、第１の圧縮ユニット４１によって圧縮される。

【0049】

次いで、圧縮されたガスは、第１の熱交換器４４によって冷却され、凝縮器４５によって処理された後、第２の圧縮ユニット４２によって更に圧縮される。第２の圧縮ユニット４２は、上述したように、構造的及び機能的に第１の圧縮ユニット４１と同様である。次いで、更に圧縮されたガスは、第６用の第２の熱交換器を通過した後、中圧サブステージ５の第３の凝縮器５３及び第４の凝縮器５４に到達し、第１の圧縮ユニット５１によって更に圧縮される。次いで、ガスは、熱交換器５５及び第５の凝縮器５６を通過した後、第２の圧縮ユニット５２によって圧縮される。

【0050】

最後に、ガスは、凝縮器５７を通過した後、中圧サブステージ５を出て、その湿潤を再び低減させる。

【0051】

水素は、最終圧力サブステージ６に入り、特に、上述したように、電気物質６１３によって駆動されるブルギア６１１によって駆動される２つのインペラ６１２が装備された一体型ギア式遠心圧縮機タイプである、圧縮ユニット６１によって圧縮される。各インペラ間の一体型ギア式遠心圧縮ユニット６１は、ガスの温度を低下させることができる中間冷却器ステージを有する。

【0052】

水素製造プラント１を出る前に、ここで約３０～４０バールの圧力を有する圧縮されたガスは、水素の最終奇形物（final monster）を更に低減するように、熱交換器６３を通過する。

【0053】

この時点で、高圧水素は、輸送される準備、及び場合によってはアンモニアを製造するか又は任意の他の使用のための準備が整っている。

【0054】

図５を参照すると、水素製造プラント１によって実行される、水素ガスを圧縮する方法７が示されている。方法７は、水素ガスを得るステップ７１を含み、これは、高圧グリーン水素を製造するために、水素製造ステージ２による電気分解によって実行される。

【0055】

次いで、方法７は、バレル圧縮機４１１、４１２などを含む圧縮ユニット４１、４２、５１、５２などの少なくとも１つの遠心圧縮機によって水素を圧縮するステップ７２を含む。

【0056】

最後に、水素ガスを圧縮する方法７は、一体型ギア式遠心圧縮機６１のうちの少なくとも１つによって水素を圧縮するステップ７３を更に含む。

【0057】

開示された解決策の利点は、水素製造プラントの可用性及び信頼性を高めることが可能であることである。

【0058】

別の利点は、このレイアウトで実現される水素製造プラントが、従来技術の水素製造プラントと比較した場合に、設置面積が低減されることである。

【0059】

本開示による圧縮レイアウトの追加の利点は、最終圧力サブステージにおける一体型ギア式遠心圧縮機の適用が、圧縮プロセスの終了時の体積流量が低いため、この系列に良好に適合することである。

【0060】

本開示の更なる利点は、往復圧縮機による標準的な解決策に対して、Ｈ_２圧縮のためのコンパクトな解決策を提供することである。更に、平均保全間隔（mean time between maintenance、ＭＴＢＭ）が劇的に低減され、運転費用（operating expenditures、ＯＰＥＸ）の削減が達成される。

【0061】

本発明の態様は、様々な特定の実施形態に関して説明されてきたが、当業者には、特許請求の範囲の趣旨及び範囲を逸脱することなく多くの修正、変更、及び省略が可能であることが、当業者には明らかであろう。加えて、本明細書で別段の指定がない限り、いずれのプロセス又は方法ステップの順序又は配列も、代替的な実施形態に従って変更又は再配列され得る。

【0062】

本開示の実施形態に対して詳細な参照がなされており、これらの１つ以上の例は、図面に例解されている。各例は、本開示を限定するものではなく、本開示の説明として提供するものである。実際には、本開示の範囲又は趣旨から逸脱しない限り、本開示に様々な修正及び変形を加えることができるということが、当業者には明らかであろう。本明細書全体を通して「ある実施形態」又は「一実施形態」又は「いくつかの実施形態」への言及は、一実施形態に関して説明される特定の特徴、構造、又は特性が、開示される主題の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通して様々な個所における「ある実施形態では」又は「一実施形態では」又は「いくつかの実施形態では」という句が現れると、それは、必ずしも同一の実施形態を指しているものではない。また、特定の特徴、構造、又は特性は、１つ以上の実施形態において、任意の好適な様式において組み合わされ得る。

【0063】

様々な実施形態の要素を提示する際、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、及び「当該（said）」は、要素のうちの１つ以上があることを意味することを意図している。「備える（comprising）」、「含む（including）」、及び「有する（having）」という用語は、非排他的であることが意図され、列記された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味するものである。

【0064】

Ｂａｒｚａｎｏ ＆ Ｚａｎａｒｄｏ Ｒｏｍａ Ｓ．ｐ．Ａ．

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】