JP2002356686A - ガスハイドレート製造方法および製造装置 - Google Patents
ガスハイドレート製造方法および製造装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水中へのガス拡散を効果的に行うことにより
効率よくガスハイドレートを製造するガスハイドレート
の製造方法および装置を得る。 【解決手段】 原料水と原料ガスとを反応させてガスハ
イドレートを製造する方法において、原料水中に原料ガ
スを混入させて微細気泡を生成する微細気泡生成工程
と、微細気泡が生成された原料水を原料水が貯留された
貯留槽に供給して原料ガスの原料水への溶解を促進させ
る溶解促進工程と、溶解促進された原料水を所定の圧
力、温度で反応させてガスハイドレートを生成するガス
ハイドレート生成工程とを備えた。
効率よくガスハイドレートを製造するガスハイドレート
の製造方法および装置を得る。 【解決手段】 原料水と原料ガスとを反応させてガスハ
イドレートを製造する方法において、原料水中に原料ガ
スを混入させて微細気泡を生成する微細気泡生成工程
と、微細気泡が生成された原料水を原料水が貯留された
貯留槽に供給して原料ガスの原料水への溶解を促進させ
る溶解促進工程と、溶解促進された原料水を所定の圧
力、温度で反応させてガスハイドレートを生成するガス
ハイドレート生成工程とを備えた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば天然ガスな
どの原料ガスと水とを反応させてガスハイドレートを製
造するガスハイドレートの製造方法及び装置に関する。
どの原料ガスと水とを反応させてガスハイドレートを製
造するガスハイドレートの製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスハイドレートは、水分子が構成する
籠状構造の内部に天然ガス、二酸化炭素などの気体分子
を高濃度に包蔵する氷状の物質である。ガスハイドレー
トは、単位体積当たり多量の気体を包蔵でき、しかも、
液化天然ガスに比較して、大気圧下比較的高温にて貯蔵
・輸送できることから、天然ガス等の輸送、貯蔵への応
用が注目されている。このため、従来は天然に存在する
ガスハイドレートの利用に関する検討が中心であった
が、近年この性質に着目してこれを工業的に製造する試
みが行われている。
籠状構造の内部に天然ガス、二酸化炭素などの気体分子
を高濃度に包蔵する氷状の物質である。ガスハイドレー
トは、単位体積当たり多量の気体を包蔵でき、しかも、
液化天然ガスに比較して、大気圧下比較的高温にて貯蔵
・輸送できることから、天然ガス等の輸送、貯蔵への応
用が注目されている。このため、従来は天然に存在する
ガスハイドレートの利用に関する検討が中心であった
が、近年この性質に着目してこれを工業的に製造する試
みが行われている。
【０００３】従来行われていたガスハイドレート製造工
程を概説すると、天然ガス等の原料ガスと水を、平衡曲
線で示されるハイドレート生成範囲に気体と水の温度、
圧力を保持し、両者を接触、溶解させることでガスハイ
ドレートを生成する。生成されたいわゆるシャーベット
状のガスハイドレートは、未反応のガスおよび原料水か
ら分離脱水され、さらに凍結、成型等の各処理が行わ
れ、貯蔵設備に貯蔵される。そして、必要に応じて貯蔵
設備から搬出して輸送される。
程を概説すると、天然ガス等の原料ガスと水を、平衡曲
線で示されるハイドレート生成範囲に気体と水の温度、
圧力を保持し、両者を接触、溶解させることでガスハイ
ドレートを生成する。生成されたいわゆるシャーベット
状のガスハイドレートは、未反応のガスおよび原料水か
ら分離脱水され、さらに凍結、成型等の各処理が行わ
れ、貯蔵設備に貯蔵される。そして、必要に応じて貯蔵
設備から搬出して輸送される。
【０００４】ところで、ガスハイドレートの製造工程に
おいて、ガスハイドレートの生成速度を規律する重要な
ファクタとして、ガスの水への拡散溶解速度が挙げられ
る。
おいて、ガスハイドレートの生成速度を規律する重要な
ファクタとして、ガスの水への拡散溶解速度が挙げられ
る。
【０００５】ガスの水への溶解速度を高めてガスハイド
レートを効率よく製造する技術として、例えば図５に示
す特開２００１−１０９８５号公報に開示された天然ガ
スハイドレートの製造装置および製造方法の発明があ
る。同公報の発明は、耐圧容器５１と、耐圧容器５１内
をガススペース５６と気液接触スペース５２に区画する
多孔質板５５と、気液接触スペース５２内に２段以上に
配置されたコイル蒸発器５３と、これに冷媒を供給する
冷凍機５８と、気液接触スペース５２の出口にバッファ
ータンク５９を介して連結されたガスハイドレートの貯
蔵タンク６２と、その底部の水を気液接触スペース５２
内の底部に供給する原料水供給配管６１と、ガススペー
ス５６に天然ガスを供給する原料ガス供給配管５７とを
有するガスハイドレート製造ユニットＡ、Ｂ、Ｄを天然
ガスの成分ガスに応じて複数個連結し、各貯蔵タンク６
２の上部空間部にガス抜き出し管７０を接続し、これを
後流の再生ガス混合器６６に連結したものである。
レートを効率よく製造する技術として、例えば図５に示
す特開２００１−１０９８５号公報に開示された天然ガ
スハイドレートの製造装置および製造方法の発明があ
る。同公報の発明は、耐圧容器５１と、耐圧容器５１内
をガススペース５６と気液接触スペース５２に区画する
多孔質板５５と、気液接触スペース５２内に２段以上に
配置されたコイル蒸発器５３と、これに冷媒を供給する
冷凍機５８と、気液接触スペース５２の出口にバッファ
ータンク５９を介して連結されたガスハイドレートの貯
蔵タンク６２と、その底部の水を気液接触スペース５２
内の底部に供給する原料水供給配管６１と、ガススペー
ス５６に天然ガスを供給する原料ガス供給配管５７とを
有するガスハイドレート製造ユニットＡ、Ｂ、Ｄを天然
ガスの成分ガスに応じて複数個連結し、各貯蔵タンク６
２の上部空間部にガス抜き出し管７０を接続し、これを
後流の再生ガス混合器６６に連結したものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術には以下のような問題点がある。上記の従来技
術においては、水中へのガス拡散溶解を促進するため
に、多孔質板５５によってガスの微細気泡を発生させる
ことにより、水とガスとの接触面積を大きくするという
方法を採用している。しかしながら、このような多孔質
板５５を介して気泡を導入する方法では、発生できる気
泡径はさほど小さくなく、気液界面面積拡大によるガス
溶解促進効果はあまり期待できない。一方、一定以上の
面積を有する多孔質板５５を設置するためのスペースが
必要であり、また、耐圧容器５１内で気液を接触させる
ための気液接触スペース５２も一定以上確保することが
必要となることから、耐圧容器５１の容積を大きくする
必要があり、設備が大きくなるという問題がある。さら
に、多孔質板５５にハイドレートが付着、成長し、最悪
の場合には孔が閉塞される虞がある。
従来技術には以下のような問題点がある。上記の従来技
術においては、水中へのガス拡散溶解を促進するため
に、多孔質板５５によってガスの微細気泡を発生させる
ことにより、水とガスとの接触面積を大きくするという
方法を採用している。しかしながら、このような多孔質
板５５を介して気泡を導入する方法では、発生できる気
泡径はさほど小さくなく、気液界面面積拡大によるガス
溶解促進効果はあまり期待できない。一方、一定以上の
面積を有する多孔質板５５を設置するためのスペースが
必要であり、また、耐圧容器５１内で気液を接触させる
ための気液接触スペース５２も一定以上確保することが
必要となることから、耐圧容器５１の容積を大きくする
必要があり、設備が大きくなるという問題がある。さら
に、多孔質板５５にハイドレートが付着、成長し、最悪
の場合には孔が閉塞される虞がある。
【０００７】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、水中へのガス拡散を効果的に行うこと
により効率よくガスハイドレートを製造するガスハイド
レートの製造方法および装置を得ることを目的としてい
る。
れたものであり、水中へのガス拡散を効果的に行うこと
により効率よくガスハイドレートを製造するガスハイド
レートの製造方法および装置を得ることを目的としてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係るガスハイド
レートの製造方法は、原料水と原料ガスとを反応させて
ガスハイドレートを製造するものにおいて、原料水中に
原料ガスを混入させて微細気泡を生成する微細気泡生成
工程と、微細気泡が生成された原料水を原料水が貯留さ
れた貯留槽に供給して原料ガスの原料水への溶解を促進
させる溶解促進工程と、溶解促進された原料水を所定の
圧力、温度で反応させてガスハイドレートを生成するガ
スハイドレート生成工程とを備えたものである。
レートの製造方法は、原料水と原料ガスとを反応させて
ガスハイドレートを製造するものにおいて、原料水中に
原料ガスを混入させて微細気泡を生成する微細気泡生成
工程と、微細気泡が生成された原料水を原料水が貯留さ
れた貯留槽に供給して原料ガスの原料水への溶解を促進
させる溶解促進工程と、溶解促進された原料水を所定の
圧力、温度で反応させてガスハイドレートを生成するガ
スハイドレート生成工程とを備えたものである。
【０００９】また、貯留槽内の原料水と未溶解ガスを用
いて、微細気泡生成工程と前記溶解促進工程とを繰り返
す循環工程を備えたものである。
いて、微細気泡生成工程と前記溶解促進工程とを繰り返
す循環工程を備えたものである。
【００１０】また、貯留槽の温度を、その貯留槽の圧力
におけるガスハイドレート生成温度、または氷点の何れ
か高い温度近くまで冷却する冷却工程を備えたものであ
る。
におけるガスハイドレート生成温度、または氷点の何れ
か高い温度近くまで冷却する冷却工程を備えたものであ
る。
【００１１】また、ガスハイドレート生成工程は、溶解
促進された原料水を反応管路に流しながら冷却すること
を特徴とするものである。
促進された原料水を反応管路に流しながら冷却すること
を特徴とするものである。
【００１２】また、本発明に係るガスハイドレート製造
装置は、原料水と原料ガスとを反応させてガスハイドレ
ートを製造するものにおいて、原料水と原料ガスとをラ
イン途中において混合して原料ガスの微細気泡を生成す
るラインミキサーと、微細気泡が生成された原料水を貯
留する貯留槽と、貯留槽にて溶解促進された原料水を所
定の圧力、温度で反応させてガスハイドレートを生成す
るガスハイドレート生成装置とを備えたものである。
装置は、原料水と原料ガスとを反応させてガスハイドレ
ートを製造するものにおいて、原料水と原料ガスとをラ
イン途中において混合して原料ガスの微細気泡を生成す
るラインミキサーと、微細気泡が生成された原料水を貯
留する貯留槽と、貯留槽にて溶解促進された原料水を所
定の圧力、温度で反応させてガスハイドレートを生成す
るガスハイドレート生成装置とを備えたものである。
【００１３】また、貯留槽内の原料水と未溶解ガスを前
記ラインミキサーに供給する循環経路を備えたものであ
る。
記ラインミキサーに供給する循環経路を備えたものであ
る。
【００１４】また、貯留槽の温度を、その貯留槽の圧力
におけるガスハイドレート生成温度、または氷点の何れ
か高い温度近くまで冷却する冷却手段を備えたものであ
る。
におけるガスハイドレート生成温度、または氷点の何れ
か高い温度近くまで冷却する冷却手段を備えたものであ
る。
【００１５】また、ガスハイドレート生成装置は、溶解
促進された原料水を流しながら冷却する反応管路からな
ることを特徴とするものである。
促進された原料水を流しながら冷却する反応管路からな
ることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図４は本発明の一
実施の形態のガスハイドレート製造工程の概要の説明図
であり、原料ガスとして天然ガスを用いたものを示して
いる。まず、図４に基づいてガスハイドレート製造工程
の概要を説明する。天然ガスは、１〜１０℃に冷却され
重質成分がコンデンセートとして分離される（Ｓ１）。
一方、水も１〜１０℃に冷却され（Ｓ２）、この冷却水
と天然ガスが１〜１０℃、５０気圧の状態で反応してガ
スハイドレートが生成される（Ｓ３）。生成されたスラ
リー状のガスハイドレートは分離脱水処理され高濃度ス
ラリーまたは固体にされ（Ｓ４）、ここで分離された水
及び未反応ガスは再び反応工程（Ｓ３）に戻される。
実施の形態のガスハイドレート製造工程の概要の説明図
であり、原料ガスとして天然ガスを用いたものを示して
いる。まず、図４に基づいてガスハイドレート製造工程
の概要を説明する。天然ガスは、１〜１０℃に冷却され
重質成分がコンデンセートとして分離される（Ｓ１）。
一方、水も１〜１０℃に冷却され（Ｓ２）、この冷却水
と天然ガスが１〜１０℃、５０気圧の状態で反応してガ
スハイドレートが生成される（Ｓ３）。生成されたスラ
リー状のガスハイドレートは分離脱水処理され高濃度ス
ラリーまたは固体にされ（Ｓ４）、ここで分離された水
及び未反応ガスは再び反応工程（Ｓ３）に戻される。
【００１７】分離脱水処理されたガスハイドレートは−
１５℃程度の温度で凍結処理される（Ｓ５）。この凍結
処理はＳ４で分離脱水処理されたガスハイドレートの表
面に付着した水分を凍結させて氷の殻を作ることによ
り、ガスハイドレートの安定化を図るためである。凍結
処理の後、５０気圧から大気圧に減圧する減圧処理を行
う（Ｓ６）。その後、凍結処理されたガスハイドレート
をペレット状に成形処理し（Ｓ７）、サイロ等の貯蔵設
備で貯蔵され（Ｓ８）、要求に応じてベルトコンベア等
の積み出し設備で積み出し処理され（Ｓ９）、輸送船等
の輸送装置で長距離輸送に供される（Ｓ１０）。以上が
ガスハイドレート製造工程の概要であるが、本実施の形
態は上記の工程の中で水と天然ガスからスラリー状のガ
スハイドレートを生成する工程（Ｓ３）において工夫を
したものである。以下、この点について詳細に説明す
る。
１５℃程度の温度で凍結処理される（Ｓ５）。この凍結
処理はＳ４で分離脱水処理されたガスハイドレートの表
面に付着した水分を凍結させて氷の殻を作ることによ
り、ガスハイドレートの安定化を図るためである。凍結
処理の後、５０気圧から大気圧に減圧する減圧処理を行
う（Ｓ６）。その後、凍結処理されたガスハイドレート
をペレット状に成形処理し（Ｓ７）、サイロ等の貯蔵設
備で貯蔵され（Ｓ８）、要求に応じてベルトコンベア等
の積み出し設備で積み出し処理され（Ｓ９）、輸送船等
の輸送装置で長距離輸送に供される（Ｓ１０）。以上が
ガスハイドレート製造工程の概要であるが、本実施の形
態は上記の工程の中で水と天然ガスからスラリー状のガ
スハイドレートを生成する工程（Ｓ３）において工夫を
したものである。以下、この点について詳細に説明す
る。
【００１８】図１は本発明の一実施の形態の主要な構成
機器を示した系統図である。まず、図１に基づいて本実
施の形態の構成機器について説明する。本実施の形態の
ガスハイドレート製造装置は、天然ガス等の原料ガスを
所定圧力で貯留する原料ガス源１、原料水を貯留すると
共に原料ガスの原料水への溶解を促進させる機能を有す
る貯留槽３、貯留槽３の原料水を後述のラインミキサー
５に供給して原料水の循環を行う循環ポンプ７、循環ポ
ンプ７から供給される原料水と貯留槽３内の未溶解ガス
とを混合して原料ガスの微細気泡を生成するラインミキ
サー５、貯留槽３で溶解促進された原料水を所定の圧
力、温度で反応させてガスハイドレートを生成する反応
容器９、反応容器９で生成されたガスハイドレート、未
反応ガス、原料水とを分離する分離器１０とを備えてい
る。そして、各構成機器は図中矢印を付した実線で示し
た配管によって連結され、要所には圧力検出器１７が設
置され、この圧力検出器１７の信号によって配管ライン
に設置された各バルブ１９が制御され、当該配管ライン
の圧力、流量が調整されるように構成されている。
機器を示した系統図である。まず、図１に基づいて本実
施の形態の構成機器について説明する。本実施の形態の
ガスハイドレート製造装置は、天然ガス等の原料ガスを
所定圧力で貯留する原料ガス源１、原料水を貯留すると
共に原料ガスの原料水への溶解を促進させる機能を有す
る貯留槽３、貯留槽３の原料水を後述のラインミキサー
５に供給して原料水の循環を行う循環ポンプ７、循環ポ
ンプ７から供給される原料水と貯留槽３内の未溶解ガス
とを混合して原料ガスの微細気泡を生成するラインミキ
サー５、貯留槽３で溶解促進された原料水を所定の圧
力、温度で反応させてガスハイドレートを生成する反応
容器９、反応容器９で生成されたガスハイドレート、未
反応ガス、原料水とを分離する分離器１０とを備えてい
る。そして、各構成機器は図中矢印を付した実線で示し
た配管によって連結され、要所には圧力検出器１７が設
置され、この圧力検出器１７の信号によって配管ライン
に設置された各バルブ１９が制御され、当該配管ライン
の圧力、流量が調整されるように構成されている。
【００１９】上記の各構成機器のうち主要なものの構成
をさらに詳細に説明する。本実施の形態のラインミキサ
ー５は、図２（西華産業株式会社「ＯＨＲラインミキサ
ー」カタログ第７頁より引用）に示すように、入り口側
が大径で出口側が小径になった２段状の筒状体１１から
なり、この筒状体１１の大径部１１ａ中にガイドベーン
と呼ばれる翼体１３を有し、その先の小径部１１ｂ内に
筒の内周面から中央に延びる複数のキノコ状の衝突体１
５を有している。このようなラインミキサー５において
は、循環ポンプ７によってラインミキサー５５に供給さ
れた原料水が翼体１３によって旋回流となり、猛烈な遠
心力によって外側へ押しやられ、それがキノコ状の衝突
体１５によってさらに強烈に攪拌され、その中に原料ガ
スが巻き込まれて超微細な気泡群に砕かれ、原料水と原
料ガスとが混合される。これによって、原料ガスと原料
水との接触面積が大きくなり原料ガスは原料水に効率よ
く溶け込む。
をさらに詳細に説明する。本実施の形態のラインミキサ
ー５は、図２（西華産業株式会社「ＯＨＲラインミキサ
ー」カタログ第７頁より引用）に示すように、入り口側
が大径で出口側が小径になった２段状の筒状体１１から
なり、この筒状体１１の大径部１１ａ中にガイドベーン
と呼ばれる翼体１３を有し、その先の小径部１１ｂ内に
筒の内周面から中央に延びる複数のキノコ状の衝突体１
５を有している。このようなラインミキサー５において
は、循環ポンプ７によってラインミキサー５５に供給さ
れた原料水が翼体１３によって旋回流となり、猛烈な遠
心力によって外側へ押しやられ、それがキノコ状の衝突
体１５によってさらに強烈に攪拌され、その中に原料ガ
スが巻き込まれて超微細な気泡群に砕かれ、原料水と原
料ガスとが混合される。これによって、原料ガスと原料
水との接触面積が大きくなり原料ガスは原料水に効率よ
く溶け込む。
【００２０】貯留槽３は上部に未溶解ガスの取り出し口
を有し、下部にラインミキサー５から吐出された原料ガ
スの微細気泡を含んだ原料水の取り入れ口を有してい
る。そして、貯留槽３は、貯留槽３の圧力におけるガス
ハイドレート生成温度、または氷点の何れか高い温度近
くまで冷却する冷却手段を備えている。この冷却手段の
例としては、貯留槽３の周囲を冷却する態様のものであ
ってもよいし、原料水の循環経路を冷却する態様のもの
であってもよい。循環経路を冷却する態様のものは、循
環経路を構成する管路を冷却すればよいので装置の単純
化が図れる。
を有し、下部にラインミキサー５から吐出された原料ガ
スの微細気泡を含んだ原料水の取り入れ口を有してい
る。そして、貯留槽３は、貯留槽３の圧力におけるガス
ハイドレート生成温度、または氷点の何れか高い温度近
くまで冷却する冷却手段を備えている。この冷却手段の
例としては、貯留槽３の周囲を冷却する態様のものであ
ってもよいし、原料水の循環経路を冷却する態様のもの
であってもよい。循環経路を冷却する態様のものは、循
環経路を構成する管路を冷却すればよいので装置の単純
化が図れる。
【００２１】分離器１０は、ガスハイドレート、未反応
ガス、原料水とを分離するものであるが、分離器１０の
例としては、デカンター、サイクロン、遠心分離器１
０、ベルトプレス、スクリュー濃縮・脱水機、回転ドラ
イヤー等が考えられる。
ガス、原料水とを分離するものであるが、分離器１０の
例としては、デカンター、サイクロン、遠心分離器１
０、ベルトプレス、スクリュー濃縮・脱水機、回転ドラ
イヤー等が考えられる。
【００２２】次に、以上のように構成された本実施の形
態の装置によってガスハイドレートを製造する製造工程
の説明をする。原料水が貯留された貯留槽３に原料ガス
を供給する。すると、原料ガスの一部は原料水に溶け、
それ以外の未溶解の原料ガスはラインミキサー５に供給
される。また、循環ポンプ７を稼働して貯留槽３内の原
料水をラインミキサー５に供給する。ラインミキサー５
に供給された原料ガスと原料水とは、前述したメカニズ
ムによって猛烈な勢いで混合される。このとき、原料ガ
スは微細気泡となって原料水の中に混じり込み、この工
程でも原料ガスの溶解がかなり促進される。ラインミキ
サー５によって微細気泡が生成された原料水は、貯留槽
３の下部から貯留槽３に戻され、貯留槽３内で一時的に
滞留して原料ガスの原料水への溶解が促進される。
態の装置によってガスハイドレートを製造する製造工程
の説明をする。原料水が貯留された貯留槽３に原料ガス
を供給する。すると、原料ガスの一部は原料水に溶け、
それ以外の未溶解の原料ガスはラインミキサー５に供給
される。また、循環ポンプ７を稼働して貯留槽３内の原
料水をラインミキサー５に供給する。ラインミキサー５
に供給された原料ガスと原料水とは、前述したメカニズ
ムによって猛烈な勢いで混合される。このとき、原料ガ
スは微細気泡となって原料水の中に混じり込み、この工
程でも原料ガスの溶解がかなり促進される。ラインミキ
サー５によって微細気泡が生成された原料水は、貯留槽
３の下部から貯留槽３に戻され、貯留槽３内で一時的に
滞留して原料ガスの原料水への溶解が促進される。
【００２３】貯留槽３の下部から原料ガスが溶け込んだ
原料水がポンプ２１によって所定の圧力に昇圧されて反
応容器９に送られ、所定の温度に冷却されてガスハイド
レートが生成される。そして、ここで生成されたガスハ
イドレートは分離器１０に送られ、ガスハイドレート、
未反応ガス、原料水に分離される。分離された原料水
は、反応容器９内の未反応の原料水と共にポンプ２３に
よって再び貯留槽３に戻される。なお、ガスハイドレー
ト生成に供されなかった原料水を戻すとしても、一定量
の原料水は消費されるので、これを補うために図１に示
す補給水ラインから貯留槽３に原料水が補給される。分
離器１０で分離された未反応の原料ガスも、原料水の場
合と同様に、反応容器９内の未反応の原料ガスと共に再
び貯留槽３に戻される。一方、生成されたガスハイドレ
ートは分離器１０から取り出され、後処理工程（図４に
おけるＳ５以降の工程）に送られる。
原料水がポンプ２１によって所定の圧力に昇圧されて反
応容器９に送られ、所定の温度に冷却されてガスハイド
レートが生成される。そして、ここで生成されたガスハ
イドレートは分離器１０に送られ、ガスハイドレート、
未反応ガス、原料水に分離される。分離された原料水
は、反応容器９内の未反応の原料水と共にポンプ２３に
よって再び貯留槽３に戻される。なお、ガスハイドレー
ト生成に供されなかった原料水を戻すとしても、一定量
の原料水は消費されるので、これを補うために図１に示
す補給水ラインから貯留槽３に原料水が補給される。分
離器１０で分離された未反応の原料ガスも、原料水の場
合と同様に、反応容器９内の未反応の原料ガスと共に再
び貯留槽３に戻される。一方、生成されたガスハイドレ
ートは分離器１０から取り出され、後処理工程（図４に
おけるＳ５以降の工程）に送られる。
【００２４】以上のように、本実施の形態によれば、原
料ガスの原料水への溶解を、筒体１１からなるラインミ
キサー５で連続的に行うと共に、貯留槽３で一時的に滞
留させて原料ガスの原料水への溶解促進を図ったので、
原料ガスが原料水に効率よく溶け込み、ガスハイドレー
トの生成効率を高めることができる。
料ガスの原料水への溶解を、筒体１１からなるラインミ
キサー５で連続的に行うと共に、貯留槽３で一時的に滞
留させて原料ガスの原料水への溶解促進を図ったので、
原料ガスが原料水に効率よく溶け込み、ガスハイドレー
トの生成効率を高めることができる。
【００２５】また、貯留槽３あるいは原料水の循環経路
で反応温度近くまで冷却しているので、反応容器９での
冷却を簡略化でき、装置の単純化、コンパクト化が可能
になる。
で反応温度近くまで冷却しているので、反応容器９での
冷却を簡略化でき、装置の単純化、コンパクト化が可能
になる。
【００２６】実施の形態２．図３は本発明の他の実施の
形態の説明図であり、実施の形態１を示した図１と同一
部分には同一の符号を付してある。本実施の形態におい
ては、実施の形態１の反応容器９に代えて反応管路２５
を用いたものである。反応管路２５は単数または複数の
屈曲した管からなり、この管の周面をチラー２７で冷却
するようになっている。このように、反応管路２５を用
いたことで、管周囲からの冷却を効率よく行えるように
なったので、従来例のように冷却コイル等によって原料
ガス・原料水を直接冷却する必要がなくなり、装置の構
成が単純かつコンパクト化できる。しかも、抜熱効率が
よいので、反応速度が速く、ガスハイドレートの生成効
率を高めることができる。
形態の説明図であり、実施の形態１を示した図１と同一
部分には同一の符号を付してある。本実施の形態におい
ては、実施の形態１の反応容器９に代えて反応管路２５
を用いたものである。反応管路２５は単数または複数の
屈曲した管からなり、この管の周面をチラー２７で冷却
するようになっている。このように、反応管路２５を用
いたことで、管周囲からの冷却を効率よく行えるように
なったので、従来例のように冷却コイル等によって原料
ガス・原料水を直接冷却する必要がなくなり、装置の構
成が単純かつコンパクト化できる。しかも、抜熱効率が
よいので、反応速度が速く、ガスハイドレートの生成効
率を高めることができる。
【００２７】なお、このような反応管路２５を用いるこ
とができるのは、原料ガスと原料水の混合・溶解を予め
ラインミキサー５及び貯留槽３で行い、反応管路２５で
は冷却を中心に装置構成を考えることができるからであ
る。すなわち、従来例では原料ガスと原料水の混合・溶
解と反応冷却を槽状の耐圧容器内で行っていたため、混
合・溶解には一定の広がりをもった空間が必要となり、
冷却を反応槽の周囲からのみ行うことはできなかったの
に対して、本実施の形態においては、原料ガスと原料水
の混合・溶解と反応冷却とを分離したので、反応工程で
は冷却を中心に考えることができ、上記の例のように単
純な構成での冷却が可能となるのである。
とができるのは、原料ガスと原料水の混合・溶解を予め
ラインミキサー５及び貯留槽３で行い、反応管路２５で
は冷却を中心に装置構成を考えることができるからであ
る。すなわち、従来例では原料ガスと原料水の混合・溶
解と反応冷却を槽状の耐圧容器内で行っていたため、混
合・溶解には一定の広がりをもった空間が必要となり、
冷却を反応槽の周囲からのみ行うことはできなかったの
に対して、本実施の形態においては、原料ガスと原料水
の混合・溶解と反応冷却とを分離したので、反応工程で
は冷却を中心に考えることができ、上記の例のように単
純な構成での冷却が可能となるのである。
【００２８】また、本実施の形態では、原料水と原料ガ
スの反応を管路を移動させながら行うようにしたので、
このガスハイドレート生成工程では、すべてのもの（生
成されたガスハイドレート、未反応ガス、原料水）が一
旦分離器１０まで送られることになり、従来例のように
生成されたガスハイドレートのみを取り出す仕組みが不
要であり、装置の構成が単純化できる。ただ、実施の形
態１のように未反応ガスが反応容器９で戻されることな
く分離器１０まで送られるので、未反応ガスが原料水戻
しラインに流入する危険性が高いので、これを回避する
ために、分離器１０内の水位〜レベル計２９で検知して
バルブ３１を調整することにより、分離器１０内の水位
が一定レベル以上になるように制御して、原料水に封水
効果をもたせている。
スの反応を管路を移動させながら行うようにしたので、
このガスハイドレート生成工程では、すべてのもの（生
成されたガスハイドレート、未反応ガス、原料水）が一
旦分離器１０まで送られることになり、従来例のように
生成されたガスハイドレートのみを取り出す仕組みが不
要であり、装置の構成が単純化できる。ただ、実施の形
態１のように未反応ガスが反応容器９で戻されることな
く分離器１０まで送られるので、未反応ガスが原料水戻
しラインに流入する危険性が高いので、これを回避する
ために、分離器１０内の水位〜レベル計２９で検知して
バルブ３１を調整することにより、分離器１０内の水位
が一定レベル以上になるように制御して、原料水に封水
効果をもたせている。
【００２９】なお、上記の説明においては各工程におけ
る温度、圧力について特に明示しないが、一例としては
図４で示したものを挙げることができる。ただ、各工程
における温度、圧力は種々の条件によって最適値が選択
される。また、上記の実施の形態においては、原料ガス
としてメタンガスを主成分とする天然ガスについて説明
したが、その他の例として、エタン、プロパン、ブタ
ン、クリプトン、キセノン、二酸化炭素等がある。
る温度、圧力について特に明示しないが、一例としては
図４で示したものを挙げることができる。ただ、各工程
における温度、圧力は種々の条件によって最適値が選択
される。また、上記の実施の形態においては、原料ガス
としてメタンガスを主成分とする天然ガスについて説明
したが、その他の例として、エタン、プロパン、ブタ
ン、クリプトン、キセノン、二酸化炭素等がある。
【００３０】さらに、ラインミキサー５の他の例として
は、筒状体の途中を細くして負圧を発生させることによ
り、原料ガスを吸引して混合するいわゆるベンチュリ管
方式のものであってもよいし、またあるいは円錐または
円錐台状の容器内の旋回流を利用して気液混合するよう
なもの、例えば特開２０００−４４７号公報に開示され
た旋回式微細気泡発生装置のようなものでもよい。要す
るに、本明細書におけるラインミキサー５とは、ライン
上にあって気液を混合して原料ガスの微細気泡を発生で
きるものを広く含む。また、上記の実施の形態において
は反応管路２５の例として、単数または複数の屈曲管を
示したが、分岐した複数本の直管で構成してもよい。
は、筒状体の途中を細くして負圧を発生させることによ
り、原料ガスを吸引して混合するいわゆるベンチュリ管
方式のものであってもよいし、またあるいは円錐または
円錐台状の容器内の旋回流を利用して気液混合するよう
なもの、例えば特開２０００−４４７号公報に開示され
た旋回式微細気泡発生装置のようなものでもよい。要す
るに、本明細書におけるラインミキサー５とは、ライン
上にあって気液を混合して原料ガスの微細気泡を発生で
きるものを広く含む。また、上記の実施の形態において
は反応管路２５の例として、単数または複数の屈曲管を
示したが、分岐した複数本の直管で構成してもよい。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、原料水中に原料ガスを混入させて微細気泡を生成す
る微細気泡生成工程と、微細気泡が生成された原料水を
原料水が貯留された貯留槽に供給して原料ガスの原料水
への溶解を促進させる溶解促進工程と、溶解促進された
原料水を所定の圧力、温度で反応させてガスハイドレー
トを生成するガスハイドレート生成工程とを備えたこと
により、水中へのガス拡散溶解を効果的に行うことがで
き効率よくガスハイドレートを製造することができる。
は、原料水中に原料ガスを混入させて微細気泡を生成す
る微細気泡生成工程と、微細気泡が生成された原料水を
原料水が貯留された貯留槽に供給して原料ガスの原料水
への溶解を促進させる溶解促進工程と、溶解促進された
原料水を所定の圧力、温度で反応させてガスハイドレー
トを生成するガスハイドレート生成工程とを備えたこと
により、水中へのガス拡散溶解を効果的に行うことがで
き効率よくガスハイドレートを製造することができる。
【図１】 本発明の一実施の形態の主要な構成機器を示
した系統図である。
した系統図である。
【図２】 本発明の一実施の形態のラインミキサー５の
説明図である。
説明図である。
【図３】 本発明の他の実施の形態の他の態様の主要な
構成機器を示した系統図である。
構成機器を示した系統図である。
【図４】 本発明のガスハイドレート製造工程の説明図
である。
である。
【図５】 従来技術の説明図である。
１ 原料ガス源 ３ 貯留槽 ５ ラインミキサー ７ 循環ポンプ ９ 反応容器 １０ 分離器 １７ 圧力検出器 １９ バルブ ２１、２３ ポンプ ２５ 反応管路 ２７ チラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０７Ｃ 9/04 Ｃ１０Ｌ 3/00 Ａ
Claims (8)
- 【請求項１】 原料水と原料ガスとを反応させてガスハ
イドレートを製造する方法において、 原料水中に原料ガスを混入させて微細気泡を生成する微
細気泡生成工程と、微細気泡が生成された原料水を原料
水が貯留された貯留槽に供給して原料ガスの原料水への
溶解を促進させる溶解促進工程と、溶解促進された原料
水を所定の圧力、温度で反応させてガスハイドレートを
生成するガスハイドレート生成工程とを備えたことを特
徴とするガスハイドレート製造方法。 - 【請求項２】 前記貯留槽内の原料水と未溶解ガスを用
いて、前記微細気泡生成工程と前記溶解促進工程とを繰
り返す循環工程を備えたことを特徴とする請求項１記載
のガスハイドレート製造方法。 - 【請求項３】 前記貯留槽の温度を、その貯留槽の圧力
におけるガスハイドレート生成温度、または氷点の何れ
か高い温度近くまで冷却する冷却工程を備えたことを特
徴とする請求項１または２記載のガスハイドレート製造
方法。 - 【請求項４】 ガスハイドレート生成工程は、溶解促進
された原料水を反応管路に流しながら冷却することを特
徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガスハイドレ
ート製造方法。 - 【請求項５】 原料水と原料ガスとを反応させてガスハ
イドレートを製造する装置において、 原料水と原料ガスとをライン途中において混合して原料
ガスの微細気泡を生成するラインミキサーと、微細気泡
が生成された原料水を貯留する貯留槽と、貯留槽にて溶
解促進された原料水を所定の圧力、温度で反応させてガ
スハイドレートを生成するガスハイドレート生成装置と
を備えたことを特徴とするガスハイドレート製造装置。 - 【請求項６】 前記貯留槽内の原料水と未溶解ガスを前
記ラインミキサーに供給する循環経路を備えたことを特
徴とする請求項５記載のガスハイドレート製造装置。 - 【請求項７】 前記貯留槽の温度を、その貯留槽の圧力
におけるガスハイドレート生成温度、または氷点の何れ
か高い温度近くまで冷却する冷却手段を備えたことを特
徴とする請求項５または６記載のガスハイドレート製造
装置。 - 【請求項８】 ガスハイドレート生成装置は、溶解促進
された原料水を流しながら冷却する反応管路からなるこ
とを特徴とする請求項５〜６のいずれかに記載のガスハ
イドレート製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001162951A JP2002356686A (ja) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | ガスハイドレート製造方法および製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001162951A JP2002356686A (ja) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | ガスハイドレート製造方法および製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002356686A true JP2002356686A (ja) | 2002-12-13 |
Family
ID=19006001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001162951A Pending JP2002356686A (ja) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | ガスハイドレート製造方法および製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002356686A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003055676A (ja) * | 2001-08-17 | 2003-02-26 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ハイドレートの製造装置および製造方法 |
| JP2006089531A (ja) * | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 気液接触反応方法及び気液接触反応装置 |
| JP2006225555A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ガスハイドレート製造装置およびガスハイドレート製造方法 |
| 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 |
| JP2012162606A (ja) * | 2011-02-04 | 2012-08-30 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ガスハイドレート製造装置及びガスハイドレート製造方法 |
-
2001
- 2001-05-30 JP JP2001162951A patent/JP2002356686A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003055676A (ja) * | 2001-08-17 | 2003-02-26 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ハイドレートの製造装置および製造方法 |
| JP2006089531A (ja) * | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 気液接触反応方法及び気液接触反応装置 |
| JP2006225555A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ガスハイドレート製造装置およびガスハイドレート製造方法 |
| JP4575805B2 (ja) * | 2005-02-18 | 2010-11-04 | 三井造船株式会社 | ガスハイドレート製造装置およびガスハイドレート製造方法 |
| 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 |
| JP2012162606A (ja) * | 2011-02-04 | 2012-08-30 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ガスハイドレート製造装置及びガスハイドレート製造方法 |
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|---|---|---|---|
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