JP2001233801A - メタン水和物の製造方法と装置 - Google Patents
メタン水和物の製造方法と装置Info
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- JP2001233801A JP2001233801A JP2000051348A JP2000051348A JP2001233801A JP 2001233801 A JP2001233801 A JP 2001233801A JP 2000051348 A JP2000051348 A JP 2000051348A JP 2000051348 A JP2000051348 A JP 2000051348A JP 2001233801 A JP2001233801 A JP 2001233801A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 メタン水和物の製造工程を高効率化し、かつ
製造コストを低減する製造方法を提供する。 【解決手段】 メタン水和物の製造工程において、製造
圧力に対するメタン水和物の生成平衡温度より１℃以上
低い温度で、メタンと水を接触させることを特徴とする
メタン水和物の製造方法。
製造コストを低減する製造方法を提供する。 【解決手段】 メタン水和物の製造工程において、製造
圧力に対するメタン水和物の生成平衡温度より１℃以上
低い温度で、メタンと水を接触させることを特徴とする
メタン水和物の製造方法。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、メタン水和物を製
造するための方法と装置に関するものである。
造するための方法と装置に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】特開平１１−１３０７００号公報には、
メタンハイドレート（メタン水和物）の製造方法とし
て、水とメタンの反応容器内に鉛直循環流を形成し、上
昇流部ヘメタンガスを供給する製造方法が示されてい
る。当該製造方法においては、メタン水和物の製造効率
を高める温度、圧力等の条件は開示されていない。特開
平１０−３２４６４６号公報、特開平１０−３２４６４
７号公報には、多孔質材料の細孔内に水和物状物を含む
材料及びその製造方法が開示されている。これらの発明
は、メタン水和物を多孔質材料に担持させる材料及びガ
ス／水の質量比が大きい水和物の製造方法に関するもの
であり、メタン水和物の製造過程を高効率化する条件を
開示したものではない。特開平０４−３０５２４１号公
報には、氷によりメタン水和物等の包接水和物の核形成
を励起する方法が示されている。また、特開平１０−１
９６８９５号公報、特開平１０−２１３２９６号公報及
び特開平１０−２３８９１３号公報には、メタン水和物
の製造方法として、製造容器へ氷粒を供給する方法が示
されている。これらの発明は、メタン水和物の生成を開
始される方法（核形成の励起）に関するものであり、核
形成以後の結晶成長過程を効率化する条件を明示してい
ない。特開昭４８−９２４０１号公報に、日本化学会
誌、１９９３（Ｎｏ．４）、３８７−３９４、１９９
３）には、メタン水和物を利用した天然ガス貯蔵運搬方
法として、脂肪族アミン、テトラヒドロフラン、アセト
ンなどにより水和物の生成圧力を低下させる方法が示さ
れている。これらの文献は、天然ガスの貯蔵運搬条件を
緩和することを示すにすぎず、メタン水和物の製造を高
効率化する条件を開示したものではない。
メタンハイドレート（メタン水和物）の製造方法とし
て、水とメタンの反応容器内に鉛直循環流を形成し、上
昇流部ヘメタンガスを供給する製造方法が示されてい
る。当該製造方法においては、メタン水和物の製造効率
を高める温度、圧力等の条件は開示されていない。特開
平１０−３２４６４６号公報、特開平１０−３２４６４
７号公報には、多孔質材料の細孔内に水和物状物を含む
材料及びその製造方法が開示されている。これらの発明
は、メタン水和物を多孔質材料に担持させる材料及びガ
ス／水の質量比が大きい水和物の製造方法に関するもの
であり、メタン水和物の製造過程を高効率化する条件を
開示したものではない。特開平０４−３０５２４１号公
報には、氷によりメタン水和物等の包接水和物の核形成
を励起する方法が示されている。また、特開平１０−１
９６８９５号公報、特開平１０−２１３２９６号公報及
び特開平１０−２３８９１３号公報には、メタン水和物
の製造方法として、製造容器へ氷粒を供給する方法が示
されている。これらの発明は、メタン水和物の生成を開
始される方法（核形成の励起）に関するものであり、核
形成以後の結晶成長過程を効率化する条件を明示してい
ない。特開昭４８−９２４０１号公報に、日本化学会
誌、１９９３（Ｎｏ．４）、３８７−３９４、１９９
３）には、メタン水和物を利用した天然ガス貯蔵運搬方
法として、脂肪族アミン、テトラヒドロフラン、アセト
ンなどにより水和物の生成圧力を低下させる方法が示さ
れている。これらの文献は、天然ガスの貯蔵運搬条件を
緩和することを示すにすぎず、メタン水和物の製造を高
効率化する条件を開示したものではない。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、メタン水和
物の製造工程を高効率化し、かつ製造コストを低減する
製造方法と装置を提供するものである。
物の製造工程を高効率化し、かつ製造コストを低減する
製造方法と装置を提供するものである。
【０００３】
【課題が解決するための手段】本発明によれば、以下の
発明が提供される。 （１）メタン水和物の製造工程において、製造圧力に対
するメタン水和物の生成平衡温度より１℃以上低い温度
で、メタンと水を接触させることを特徴とするメタン水
和物の製造方法。 （２）−０．３℃以上の温度及び２．７７ＭＰａ以上の
圧力の条件でメタンと水を接触させることを特徴とする
（１）に記載のメタン水和物の製造方法。 （３）メタン水和部の製造装置において、製造圧力に対
するメタン水和物の生成平衡温度より１℃以上低い温度
で、メタンと水を接触させるための温度調整装置を備え
ることを特徴とするメタン水和物の製造装置。 （４）−０．３℃以上の温度及び２．７７ＭＰａ以上の
圧力条件でメタンと水を接触させるための温度調整装置
及び圧力調整装置を備えることを特徴とする（３）に記
載のメタン水和物の製造装置。
発明が提供される。 （１）メタン水和物の製造工程において、製造圧力に対
するメタン水和物の生成平衡温度より１℃以上低い温度
で、メタンと水を接触させることを特徴とするメタン水
和物の製造方法。 （２）−０．３℃以上の温度及び２．７７ＭＰａ以上の
圧力の条件でメタンと水を接触させることを特徴とする
（１）に記載のメタン水和物の製造方法。 （３）メタン水和部の製造装置において、製造圧力に対
するメタン水和物の生成平衡温度より１℃以上低い温度
で、メタンと水を接触させるための温度調整装置を備え
ることを特徴とするメタン水和物の製造装置。 （４）−０．３℃以上の温度及び２．７７ＭＰａ以上の
圧力条件でメタンと水を接触させるための温度調整装置
及び圧力調整装置を備えることを特徴とする（３）に記
載のメタン水和物の製造装置。
【０００４】
【発明の実施の形態】メタン水和物の生成速度と温度、
圧力の関係を明らかにした実施例を以下に示す。メタン
水和物生成装置としては、ガス昇圧装置、定圧ガス供給
装置及び圧力容器により構成されたものを用いた。メタ
ンガスは、ガス昇圧装置に装備された圧縮空気駆動のガ
スブースターにより加圧された後、定圧ガス供給装置に
流入する。定圧ガス供給装置は、圧力容器からのフィー
ドバック信号により電子圧力調整器をＰＩＤ制御して、
圧力容器へ供給される試料ガスを定圧に保持する。ま
た、定圧ガス供給装置から圧力容器へ送られる試料ガス
の質量は、質量流量計により測定される。このガス流量
は、メタン水和物の生成により消費された容器内のメタ
ンガス量に等しいので、メタン水和物の成長速度を示す
と考えられる。圧力容器は、内容積１．２×１０
-3ｍ2、設計圧力１９．６２ＭＰａのステンレス製であ
り、温度制御用の内部熱交換器とジャケット、観察用耐
圧ガラス（有効直径２０ｍｍ）、攪拌機、シース熱電
対、圧力変換器及び過飽和を解除するための冷却用銅棒
を備えている。攪拌機の中空のシャフトには、メタンガ
スと水の接触を促進するために、スパージャ型翼が取り
付けられた。スパージャ翼により、気相部から吸引され
たガスを液相部へ微細気泡として噴出させることが可能
である。これにより、メタンガスと水の気液接触を促進
することが可能である。生成温度は、低温恒温槽より、
内部熱交換器とジャケットへ、温度調整された不凍液を
循環して制御された。温度、圧力及びメタンガスの質量
流量は、インテリジェントレコーダーにアナログ記録さ
れるとともに、サンプリング間隔１〜３０秒でデジタル
記録された。
圧力の関係を明らかにした実施例を以下に示す。メタン
水和物生成装置としては、ガス昇圧装置、定圧ガス供給
装置及び圧力容器により構成されたものを用いた。メタ
ンガスは、ガス昇圧装置に装備された圧縮空気駆動のガ
スブースターにより加圧された後、定圧ガス供給装置に
流入する。定圧ガス供給装置は、圧力容器からのフィー
ドバック信号により電子圧力調整器をＰＩＤ制御して、
圧力容器へ供給される試料ガスを定圧に保持する。ま
た、定圧ガス供給装置から圧力容器へ送られる試料ガス
の質量は、質量流量計により測定される。このガス流量
は、メタン水和物の生成により消費された容器内のメタ
ンガス量に等しいので、メタン水和物の成長速度を示す
と考えられる。圧力容器は、内容積１．２×１０
-3ｍ2、設計圧力１９．６２ＭＰａのステンレス製であ
り、温度制御用の内部熱交換器とジャケット、観察用耐
圧ガラス（有効直径２０ｍｍ）、攪拌機、シース熱電
対、圧力変換器及び過飽和を解除するための冷却用銅棒
を備えている。攪拌機の中空のシャフトには、メタンガ
スと水の接触を促進するために、スパージャ型翼が取り
付けられた。スパージャ翼により、気相部から吸引され
たガスを液相部へ微細気泡として噴出させることが可能
である。これにより、メタンガスと水の気液接触を促進
することが可能である。生成温度は、低温恒温槽より、
内部熱交換器とジャケットへ、温度調整された不凍液を
循環して制御された。温度、圧力及びメタンガスの質量
流量は、インテリジェントレコーダーにアナログ記録さ
れるとともに、サンプリング間隔１〜３０秒でデジタル
記録された。
【０００５】メタン水和物の生成には、イオン交換水と
メタンガス（純度９９．５％以上）が使われた。メタン
ガスの初期充填は、メタン水和物の生成湿度以上の温度
で行なわれて、攪拌により溶解が促進された。溶解が終
了した後、試料は、実験温度まで冷却された。冷却時の
溶解度増大にともなうガス流入が終了した後に、過飽和
解除用冷却棒を液体窒素で冷却することにより、メタン
水和物の生成が開始された。
メタンガス（純度９９．５％以上）が使われた。メタン
ガスの初期充填は、メタン水和物の生成湿度以上の温度
で行なわれて、攪拌により溶解が促進された。溶解が終
了した後、試料は、実験温度まで冷却された。冷却時の
溶解度増大にともなうガス流入が終了した後に、過飽和
解除用冷却棒を液体窒素で冷却することにより、メタン
水和物の生成が開始された。
【０００６】図１は、成長速度係数と過冷却度の関係を
示す。ここで、成長速度係数は、水単位質量あたりのメ
タン水和物の質量増加速度である。また、過冷却度は、
メタン水和物の生成平衝条件の測定結果から決定された
次式の関係を用いて、生成圧力Ｐに対する生成平衡温度
Ｔと実温度の差として求められた。 ｌｎＰ＝−８０７６／Ｔ＋３０．５１ Ｐ＜１０ＭＰａ， ｌｎＰ＝−１０１４５／Ｔ＋３７．７８ Ｐ≧１０ＭＰａ． Ｐ：圧力（ＭＰａ） Ｔ：絶対温度（Ｋ）
示す。ここで、成長速度係数は、水単位質量あたりのメ
タン水和物の質量増加速度である。また、過冷却度は、
メタン水和物の生成平衝条件の測定結果から決定された
次式の関係を用いて、生成圧力Ｐに対する生成平衡温度
Ｔと実温度の差として求められた。 ｌｎＰ＝−８０７６／Ｔ＋３０．５１ Ｐ＜１０ＭＰａ， ｌｎＰ＝−１０１４５／Ｔ＋３７．７８ Ｐ≧１０ＭＰａ． Ｐ：圧力（ＭＰａ） Ｔ：絶対温度（Ｋ）
【０００７】成長速度係数は、過冷却度１℃以上の範囲
において、有意な値を持った。すなわち、メタン水和物
の成長は、過冷却度１℃以上で加速されることが明らか
となった。メタン水和物の成長速度は、過冷却度に比例
して増大する。しかし、過冷却度が過大であると、製造
工程を冷却するためのコストが増大するために不都合で
ある。一方、過冷却度１℃未満においては、メタン水和
物の成長速度が無視できるほどに遅いために、不都合で
ある。メタン水和物の生成は、温度−０．３℃以下の温
度範囲において、氷の発生を伴なうことが分かった。氷
の発生は、メタン水和物を製造するためには好ましくな
い。以上の製造試験から、メタン水和物を生成させる温
度は、温度−０．３℃以上でかつ生成圧力Ｐにおける生
成平衝温度Ｔより１℃以上低い温度、好ましくは１．５
〜１．５℃以上低い温度であることが明らかとなった。
なお、当該温度条件においてメタン水和物を製造するた
めには、圧力２．７７ＭＰａ以上で操作する必要があ
る。
において、有意な値を持った。すなわち、メタン水和物
の成長は、過冷却度１℃以上で加速されることが明らか
となった。メタン水和物の成長速度は、過冷却度に比例
して増大する。しかし、過冷却度が過大であると、製造
工程を冷却するためのコストが増大するために不都合で
ある。一方、過冷却度１℃未満においては、メタン水和
物の成長速度が無視できるほどに遅いために、不都合で
ある。メタン水和物の生成は、温度−０．３℃以下の温
度範囲において、氷の発生を伴なうことが分かった。氷
の発生は、メタン水和物を製造するためには好ましくな
い。以上の製造試験から、メタン水和物を生成させる温
度は、温度−０．３℃以上でかつ生成圧力Ｐにおける生
成平衝温度Ｔより１℃以上低い温度、好ましくは１．５
〜１．５℃以上低い温度であることが明らかとなった。
なお、当該温度条件においてメタン水和物を製造するた
めには、圧力２．７７ＭＰａ以上で操作する必要があ
る。
【０００８】
【発明の効果】このように、本発明に係わるメタン水和
物の製造方法を用いれば、冷却能力を過大に設定するこ
となく、メタン水和物の生成速度を増大させることが可
能である。公知の製造方法と比較すると、低コストで、
メタン水和物を高効率に製造できる効果がある。
物の製造方法を用いれば、冷却能力を過大に設定するこ
となく、メタン水和物の生成速度を増大させることが可
能である。公知の製造方法と比較すると、低コストで、
メタン水和物を高効率に製造できる効果がある。
【図１】メタン水和物の生成速度は、過冷却度１℃以上
の温度条件において加速することを示すグラフを示す。
の温度条件において加速することを示すグラフを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成田 英夫 北海道札幌市豊平区月寒東２条17丁目２番 １号 工業技術院北海道工業技術研究所内 Ｆターム(参考） 4H006 AA02 AA04 AC90 BC10 BC11 BE60
Claims (4)
- 【請求項１】 メタン水和物の製造工程において、製造
圧力に対するメタン水和物の生成平衡温度より１℃以上
低い温度で、メタンと水を接触させることを特徴とする
メタン水和物の製造方法。 - 【請求項２】 −０．３℃以上の温度及び２．７７ＭＰ
ａ以上の圧力の条件でメタンと水を接触させることを特
徴とする請求項１に記載のメタン水和物の製造方法。 - 【請求項３】 メタン水和部の製造装置において、製造
圧力に対するメタン水和物の生成平衡温度より１℃以上
低い温度で、メタンと水を接触させるための温度調整装
置を備えることを特徴とするメタン水和物の製造装置。 - 【請求項４】 −０．３℃以上の温度及び２．７７ＭＰ
ａ以上の圧力の条件でメタンと水を接触させるための温
度調整装置及び圧力調整装置を備えることを特徴とする
請求項３に記載のメタン水和物の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000051348A JP3511086B2 (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | メタン水和物の製造方法と装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000051348A JP3511086B2 (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | メタン水和物の製造方法と装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001233801A true JP2001233801A (ja) | 2001-08-28 |
| JP3511086B2 JP3511086B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=18573010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000051348A Expired - Lifetime JP3511086B2 (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | メタン水和物の製造方法と装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3511086B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004024854A1 (ja) * | 2002-09-11 | 2004-03-25 | Jfe Engineering Corporation | ガスクラスレートの製造方法および製造装置 |
| JP2005320438A (ja) * | 2004-05-10 | 2005-11-17 | Jfe Engineering Kk | ガスクラスレート製造方法及び装置 |
| JP2007262130A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ガスハイドレート生成方法及び生成装置 |
| JP2009228008A (ja) * | 2002-03-28 | 2009-10-08 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ガスハイドレートの貯蔵方法 |
-
2000
- 2000-02-28 JP JP2000051348A patent/JP3511086B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009228008A (ja) * | 2002-03-28 | 2009-10-08 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ガスハイドレートの貯蔵方法 |
| JP2009235413A (ja) * | 2002-03-28 | 2009-10-15 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ガスハイドレートの製造方法 |
| JP2009256678A (ja) * | 2002-03-28 | 2009-11-05 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ガスハイドレート |
| JP2009263671A (ja) * | 2002-03-28 | 2009-11-12 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ガスハイドレートの移送方法 |
| WO2004024854A1 (ja) * | 2002-09-11 | 2004-03-25 | Jfe Engineering Corporation | ガスクラスレートの製造方法および製造装置 |
| AU2002349639B2 (en) * | 2002-09-11 | 2006-06-22 | Jfe Engineering Corporation | Process for producing gas clathrate and production apparatus |
| JP2005320438A (ja) * | 2004-05-10 | 2005-11-17 | Jfe Engineering Kk | ガスクラスレート製造方法及び装置 |
| JP4514506B2 (ja) * | 2004-05-10 | 2010-07-28 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | ガスクラスレート製造方法及び装置 |
| JP2007262130A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ガスハイドレート生成方法及び生成装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3511086B2 (ja) | 2004-03-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
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