JP2003073678A - ガスハイドレートスラリーの脱水装置及び脱水方法 - Google Patents
ガスハイドレートスラリーの脱水装置及び脱水方法Info
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- F17C11/007—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrocarbon gases, such as methane or natural gas, propane, butane or mixtures thereof [LPG]
Abstract
にならないような条件下で、連続的に効率よく脱水して
含水率の低いガスハイドレートにするガスハイドレート
の脱水装置を提供する。 【解決手段】 水中にガスハイドレートが分散したスラ
リーから水を除去するガスハイドレートスラリーの脱水
装置であって、ガスハイドレートが分解せず、かつ、水
が凝固しない温度及び圧力条件を維持した環境内にスク
リュープレス型の脱水機を設置した。
Description
接触させて生成したガスハイドレート(水和物)が水中
に分散しているスラリーから水を除去する、ガスハイド
レートスラリーの脱水装置及び脱水方法に関する。
る天然ガスを貯蔵・輸送する方法としては、ガス田から
天然ガスを採取したあと液化温度まで冷却し、液化天然
ガス(LNG)とした状態で貯蔵・輸送する方法が一般
的である。しかしながら、たとえば液化天然ガスの主成
分であるメタンの場合、液化させるには−162℃とい
った極低温条件が必要であり、こうした条件を維持しな
がら貯蔵・輸送を行うためには、専用の貯蔵装置やLN
G輸送船といった専用の輸送手段が必要となる。こうし
た装置等の製造および維持・管理には非常に高いコスト
を要するため、上記方法に代わる低コストの貯蔵・輸送
方法が鋭意研究されてきた。
て固体状態の水和物(以下「天然ガスハイドレート」と
する)を生成し、この固体状態のまま貯蔵・輸送すると
いう方法が見出され、近年特に有望視されている。この
方法では、LNGを取扱う場合のような極低温条件は必
要とされず、また固体とするためその取扱いも比較的容
易である。このため、既存の冷凍装置あるいは既存のコ
ンテナ船を若干改良したものを各々貯蔵装置あるいは輸
送手段として利用可能となり、従って、大幅な低コスト
化が図れるものとして期待が寄せられている。
物(クラスレート化合物)の一種であって、複数の水分
子(H2O )により形成された立体かご型の包接格子
(クラスレート)の中に、天然ガスの各成分を構成する
分子、すなわちメタン(CH4)、エタン(C2H6)、
プロパン(C3H8)等が入り込み包接された結晶構造を
なすものである。クラスレートに包接された天然ガス構
成分子どうしの分子間距離は、天然ガスが高圧充填され
た場合のガスボンベ中における分子間距離よりも短くな
る。これは、天然ガスが緊密充填された固体を生成し得
ることを意味し、たとえばメタンの水和物が安定に存在
し得る条件下、すなわち−30℃・大気圧(1kg/c
m2 )においては、気体状態と比較して約1/170の
体積とすることができる。このように、天然ガスハイド
レートは比較的容易に得られる温度・圧力条件下におい
て製造可能で、かつ安定した保存が可能なものである。
天然ガスは、酸性ガス除去工程において二酸化炭素(C
O2 )や硫化水素(H2S )等の酸性ガスを除去され、
低温・高圧状態にしていったんガス貯蔵部に貯蔵された
後、生成工程において水和される。この天然ガスハイド
レートは水が混在するスラリー状(以下「原料スラリ
ー」とする)であり、続く脱水工程において、原料スラ
リーに混在している未反応の水が除去され、さらに冷却
工程および減圧工程を経て固体となったものがコンテナ
等の容器に封入され、貯蔵装置内において所定の温度・
圧力に調整された状態で貯蔵される。
の輸送手段に積み込まれ、目的地まで輸送される。目的
地での陸揚げ後、天然ガスハイドレートは分解工程を経
て天然ガスの状態に戻され、各供給地へと送られる。な
お、上述した天然ガスハイドレートの他にも、原料ガス
を代えることによって、種々のガスハイドレートを生成
することができる。
来のガスハイドレートの生成から輸送までのプロセスに
おいては、下記のような解決すべき問題を有している。
すなわち、ガスハイドレートの生成プラントでは、生成
直後のガスハイドレートが多量の水(水スラリー)を含
んだスラリー状であるため、このガスハイドレートをそ
のままあるいは冷凍して貯蔵及び輸送をすれば、水
(氷)の分だけ容積や重量が増すため、貯蔵や輸送にか
かるコストは膨大なものとなってしまう。換言すれば、
多量の水を含むスラリー状ガスハイドレート(原料スラ
リー)を冷却すれば、ガスハイドレート固体として輸送
する場合のガス密度が低くなり、余分な水(氷)も同時
に輸送することとなって輸送効率上好ましくない。
ドレートの場合には、高い回収率を確保するためには、
天然ガスハイドレートが分解せず、しかも、水が氷にな
らない条件にて脱水を行なうのが望ましく、従って、高
圧条件を維持しつつ脱水することが望まれる。また、天
然ガスは可燃性のガスであるため、脱水装置の外部への
リークを完全になくすことが重要である。本発明は上記
の事情に鑑みてなされたものであり、ガスハイドレート
が分解せず、しかも水が凝固して氷にならないような条
件下で、連続的に効率よく脱水して含水率の低いガスハ
イドレートを提供できるガスハイドレートスラリーの脱
水装置及びスラリー脱水方法の提供を目的としている。
決するため、以下の手段を採用した。請求項1に記載の
ガスハイドレートスラリーの脱水装置は、水中にガスハ
イドレートが分散したスラリーから水を除去するガスハ
イドレートスラリーの脱水装置であって、ガスハイドレ
ートが分解せず、かつ、水が凝固しない温度及び圧力条
件を維持した環境内に脱水手段を設置したことを特徴と
するものである。
水装置とすれば、ガスハイドレートが分解せず、かつ、
水が凝固しない温度及び圧力条件を維持した環境内に脱
水手段を設置したので、ガスハイドレートを分解させる
ことなく、液体の水を容易に脱水することができる。
ーの脱水装置は、水中にガスハイドレートが分散したス
ラリーから水を除去するガスハイドレートスラリーの脱
水装置であって、ガスハイドレートが分解せず、かつ、
水が凝固しない程度の温度、圧力を維持した圧力容器内
に脱水手段を設置したことを特徴とするものである。
水装置によれば、ガスハイドレートが分解せず、かつ、
水が凝固しない程度の温度、圧力を維持した圧力容器内
に脱水手段を設置したので、ガスハイドレートを分解さ
せることなく、液体の水を容易に脱水することができ
る。この場合の脱水手段としては、連続脱水が可能とな
るスクリュープレス型が好ましい。また、前記脱水手段
の駆動部を圧力容器内に設置することにより、脱水手段
の駆動力が圧力容器を貫通して伝達されることがなくな
り、軸シールが不要となる。軸シールは圧力容器内部か
らのリークの原因となりやすく、軸シールをなくすこと
により圧力容器内部流体のリークを最小限とすることが
できる。特に、前記脱水手段をキャンドモータによって
駆動することにより、容易に前記軸シールをなくすこと
ができる。そして、上述したガスハイドレートスラリー
の脱水装置は、特に天然ガスハイドレートの脱水装置と
して好適である。
ーの脱水方法は、水中にガスハイドレートが分散したス
ラリーから水を除去するガスハイドレートスラリーの脱
水方法であって、ガスハイドレートが分解せず、かつ、
水が凝固しない温度及び圧力条件に維持した環境内に設
置されている脱水手段に水中にガスハイドレートが分散
したスラリーを供給して脱水することを特徴としてい
る。
水方法によれば、ガスハイドレートが分解せず、かつ、
水が凝固しない温度及び圧力条件に維持した環境内に設
置されている脱水手段に水中にガスハイドレートが分散
したスラリーを供給して脱水する方法を採用したので、
ガスハイドレートを分解させることなく、液体の水を容
易に脱水することができる。
ーの脱水方法は、水中にガスハイドレートが分散したス
ラリーから水を除去するガスハイドレートスラリーの脱
水方法であって、ガスハイドレートが分解せず、かつ、
水が凝固しない程度の温度、圧力を維持した圧力容器内
に脱水手段を設置し、該脱水手段に水中にガスハイドレ
ートが分散したスラリーを供給して脱水することを特徴
としている。
水方法によれば、ガスハイドレートが分解せず、かつ、
水が凝固しない程度の温度、圧力を維持した圧力容器内
に脱水手段を設置し、該脱水手段に水中にガスハイドレ
ートが分散したスラリーを供給して脱水する方法を採用
したので、ガスハイドレートを分解させることなく、液
体の水を容易に脱水することができる。この場合の脱水
手段としては、連続脱水が可能となるスクリュープレス
型が好ましい。また、前記脱水手段の駆動部を圧力容器
内に設置することにより、脱水手段の駆動力が圧力容器
を貫通して伝達されることがなくなり、軸シールが不要
となる。軸シールは圧力容器内部からのリークの原因と
なりやすく、軸シールをなくすことにより圧力容器内部
流体のリークを最小限とすることができる。特に、前記
脱水手段をキャンドモータによって駆動することによ
り、容易に前記軸シールをなくすことができる。そし
て、上述したガスハイドレートスラリーの脱水方法は、
特に天然ガスハイドレートの脱水方法として好適であ
る。
ートスラリーの脱水装置及び脱水方法の一実施形態を図
面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態において
は、ガスハイドレートが天然ガスを原料とする天然ガス
ハイドレートである場合について説明する。
ラリーの脱水装置及びスラリー脱水方法が適用される、
天然ガスハイドレートの生成システムのプロセスを示す
ブロック図である。図において、図中の符号1は天然ガ
スと水とを氷点よりも高温かつ大気圧よりも高圧下で反
応させて天然ガスハイドレートを生成する生成手段、2
は生成された天然ガスハイドレートを物理的に脱水する
物理脱水手段、3は脱水の過程もしくは脱水後において
天然ガスハイドレートに含まれる残存水分を天然ガスと
反応させて天然ガスハイドレートを生成する水和脱水手
段、4は生成された天然ガスハイドレートを冷却する冷
却手段、5は冷却された天然ガスハイドレートを大気圧
まで減圧する減圧手段、6は天然ガスハイドレートを成
形固化する成形手段である。
2に示す。図において、図中の符号11は生成手段1を
構成する生成反応装置、12は物理脱水手段2を構成す
るガスハイドレートスラリーの脱水装置となるスクリュ
ープレス型脱水装置、13は水和脱水手段3を構成する
2軸スクリュー型脱水装置、14は冷却手段4を構成す
るスクリューコンベア型冷却装置、15は減圧手段5を
構成するバルブ切替型減圧装置、16は成形手段6を構
成する加圧プレス型成形装置(ガスハイドレート成形装
置)である。また、符号17は原料である水を貯蔵する
貯水槽、18は同じく原料である天然ガスを産出するガ
ス田、19はガス田18から産出された天然ガスを貯蔵
するガス貯蔵部である。
0を有している。圧力容器20には水配管21を介して
貯水槽17が接続されており、圧力容器20の内部に
は、水配管21を通じて貯水槽17の水が供給されるこ
とによって水相Lが形成されている。また、水配管21
には給水ポンプ22およびバルブ23が設けられてお
り、水相Lが所定の水位を保つように制御される。
してガス貯蔵部19が接続されている。ガス貯蔵部19
には、ガス田18から産出された天然ガスが、酸性ガス
および重質成分の除去の工程を経た後、圧縮機等により
低温・高圧の状態にされて貯蔵されている。圧力容器2
0の内部には、ガス貯蔵部19に貯蔵された天然ガスが
ガス配管24を通じて供給されることによって気相Gが
形成されている。
計測する圧力計25が設けられ、ガス配管にはバルブ2
6および流量調節弁27が設けられており、流量調節弁
27の開度は、圧力計25の計測値に基づき圧力容器2
0内部に天然ガスを補充して気相Gの圧力をガスハイド
レートの生成圧力(例えば40atm)に保つように制
御される。
氷点よりも高温であってガスハイドレートの生成温度
(例えば5℃前後)よりも低温(これの状態を「過冷
却」と定義する)に保つ冷却装置28が設けられてい
る。冷却装置28によって過冷却の状態を保つのは、天
然ガスハイドレートが生成する過程で発生する水和熱を
回収し、生成反応装置11の内部を常に生成温度に保つ
ためである。なお、冷却装置28には、水相Lを直接冷
却する冷却コイルやラジエタ、圧力容器20を包んで容
器全体を冷却する冷却ジャケットを採用するのが好まし
い。
配管30が接続されている。水配管30には、フィルタ
31、バルブ32、水循環ポンプ33、熱交換器34お
よびバルブ35が設けられている。また、圧力容器20
の頂部から内側に突き出した水配管30の端部には、ス
プレーノズル36が設けられている。
は、液面に生成されたスラリー状の天然ガスハイドレー
トを抜き出すスラリー抜出口20aが設けられている。
このスラリー抜出口20aはスラリー配管37を介して
スクリュープレス型脱水装置12に接続されている。ス
ラリー配管37には、バルブ38およびスラリー抜出ポ
ンプ39が設けられており、水相Lの液面に生成された
天然ガスハイドレートを抜き出してスクリュープレス型
脱水装置12に供給するようになっている。
形の内部空間40aを有する容器本体40と、容器本体
40の内部に設けられた筒形スクリーン(メッシュ)状
のろ材40cと、側面に螺旋状の突条部41aを有し内
部空間40aに配置された軸体であるスクリュー部41
と、このスクリュー部41を駆動する駆動部42とを備
えている。容器本体40の先端(上流側)には、生成反
応装置11においてスラリー状に生成された天然ガスハ
イドレート(原料スラリー)を上方から内部空間40a
に取り入れる原料スラリー導入口40bが設けられてい
る。原料スラリー導入口40bには、上述したスラリー
配管37が接続されている。容器本体40は、内部空間
40aを形成するろ材(内壁)40cと外殻を構成する
筐体40dとの二重構造になっており、ろ材40cはメ
ッシュ加工され、筐体40dの下部には脱水して内部に
溜まった水(回収水)を排出する回収水排水口40eが
設けられている。
外周面を内部空間40aの内面、すなわちろ材40cに
近接させて配置されるとともに、自らの軸線を中心とし
て所定方向に回転可能に支持されており、軸端に連結さ
れた駆動部42によって回転駆動される。容器本体40
の終端(下流側)には、スクリュー部41の回転によっ
て搬送されてきた天然ガスハイドレートを取り出すハイ
ドレート排出口40fが設けられている。ハイドレート
排出口40fはハイドレート配管43を介して後段の2
軸スクリュー型脱水装置13に接続されている。
水装置(ガスハイドレートスラリーの脱水装置)12に
ついて、本発明の特徴的な構成を詳述する。図3は、図
2のスクリュープレス型脱水装置12を拡大して、その
詳細な構成を示したものである。さて、このスクリュー
プレス型脱水装置12は、脱水する原料スラリーが天然
ガスハイドレートであって、その回収率を確保するとと
もに含水率の低い最終製品を得るためにも、天然ガスハ
イドレートが分解せず、かつ、水が凝固しない条件下で
脱水しなければならない。このため、圧力が0.5MP
a以上といった高圧条件を維持した環境下で脱水する必
要がある。なお、この場合の温度条件は、0℃となる。
の容器本体40を上記高圧条件に耐えうる圧力容器と
し、その内部にスクリュープレス型の脱水機を設置す
る。具体的には、外殻となる筐体40dを圧力容器と
し、駆動部42にキャンドモータを使用したスクリュー
部41を採用する。駆動部42となるキャンドモータ
は、圧力容器である筐体40dの一部をなす外壁部42
aの内壁面に固定側の胴体部コイル42bを備え、スク
リュー部41の軸部を延長した軸端部41bに回転側の
ローター部コイル42cが設けられている。なお、胴体
部コイル42bとローター部コイル42cとの間は、非
接触に分離されている。
イル42cは、外壁部42aに固定されている胴体部コ
イル42bに対して、通電により同軸としたスクリュー
部41と一体に回転する。このため、スクリュー部41
及び駆動部42は、圧力容器の筐体40dを貫通する回
転軸部をシールするというに、困難なシール構造が不要
の設置構造となる。特に、可燃性ガスである天然ガスが
回転軸の貫通部から容器本体40の外へ漏出することは
絶対に避けなければならないので、軸貫通部における完
全なシール構造が不要となるキャンドモータの採用は、
この観点からも好ましいことである。
で脱水された天然ガスハイドレートは、2軸スクリュー
型脱水装置13へ送られる。2軸スクリュー型脱水装置
13は、断面が長円形をなす筒形の内部空間50aを有
する容器本体50と、側面に螺旋状の突条部51a,5
2aを有し内部空間50aに配置されて個々に回転しな
がら天然ガスハイドレートを搬送する2本の軸体51,
52とを備えている。
ス型脱水装置12において物理的に脱水された天然ガス
ハイドレートを取り入れる取入口50bが設けられてい
る。取入口50bには、上述したハイドレート配管43
が接続されている。軸体51,52は、両者が平行に配
置されるとともに軸方向から見てそれぞれの突条部51
a,52aを重複させて配置されている。さらに、それ
ぞれの突条部51a,52aを内部空間50aの内面に
近接させて配置されるとともに、自らの軸線を中心とし
て回転可能に支持されており、駆動部53によって回転
駆動される。なお、両軸体の回転方向は同方向であって
もよいし、異なる方向であってもよい。
の回転によって搬送されてきたガスハイドレートを取り
出す取出口50cが設けられている。取出口50cには
ハイドレート配管54を介して後段のスクリューコンベ
ア型冷却装置14に接続されている。取出口50cに近
い容器体50の側面には、天然ガスを内部空間50aに
供給するガス供給孔50dが設けられている。ガス供給
孔50dは、ガス配管24から分岐するガス配管55を
介してガス貯蔵部19に接続されている。ガス配管55
にはバルブ56および流量調節弁57が設けられてい
る。
は、内部空間50aの圧力を検出する圧力計58が設置
されており、流量調節弁57の開度は、圧力計58の計
測値に基づき内部空間50aに天然ガスを補充して内部
の圧力を常に生成圧(例えば40atm)に保持するよ
うに制御されている。
軸スクリュー型脱水装置13には、容器本体40,50
の内部を上記過冷却の状態に保持する冷却装置(図示
略)が設けられている。
筒形の内部空間60aを有する容器本体60と、側面に
螺旋状の突条部61aを有し内部空間60aに配置され
た軸体61とを備えている。容器本体60の先端には、
2軸スクリュー型脱水装置13において水和脱水された
天然ガスハイドレートを内部空間60aに取り入れる取
入口60bが設けられている。取入口60bには、上述
したハイドレート配管54が接続されている。
aの内面に近接させて配置されるとともに、自らの軸線
を中心として所定方向に回転可能に支持されており、駆
動部62によって回転駆動される。容器体60の終端に
は、軸体61の回転によって搬送されてきた天然ガスハ
イドレートを取り出す取出口60cが設けられている。
取出口60cはハイドレート配管63を介して後段のバ
ルブ切替型減圧装置15に接続されている。
る内壁60dと外殻を構成する筐体60eとの二重構造
になっており、取出口60cに近い筐体60eの側面に
は内壁60dとの隙間に冷媒を導入する冷媒入口60f
が設けられ、取入口60bに近い筐体60eの側面には
冷媒を導出する冷媒出口60gが設けられている。容器
本体60には、冷媒入口60fと冷媒出口60gとを繋
ぐ冷媒配管65が接続されており、冷媒配管65には冷
媒循環ポンプ66および熱交換器67が設けられてい
る。冷媒は熱交換器66によって冷却され、冷媒配管6
5を通じて内壁60dと筐体60eとの隙間に流入し、
脱水を終えた天然ガスハイドレートを低気圧下でも分解
しない氷点以下の低温(例えば−10℃〜−15℃)ま
で冷却する。
ト配管63に直列に設けられた2つのバルブ71,72
によって構成されている。2つのバルブ71,72は離
間して配置され、後段のバルブ72を経たハイドレート
配管63は大気開放されており、その後段には加圧プレ
ス型成形装置16が設けられている。加圧プレス型成形
装置16は、固定の壁部75と壁部75に接近離間可能
に駆動されるプレート76とを備えている。
る天然ガスハイドレートの生成について説明する。ま
ず、貯水槽17から圧力容器20内に水を導入し水相L
を形成する。同時に、ガス貯蔵部19から圧力容器20
内に天然ガスを導入し、気相Gの圧力をガスハイドレー
トの生成圧力にまで高める。なお、水相Lを形成する水
には、必要であれば安定化剤を添加してもよい。次に、
水相Lの温度を過冷却の状態にまで冷却し、以後はこの
状態が維持されるように温度管理を行う。
安定したら、水相Lを形成する水の一部を水配管30を
通じて圧力容器20の底部から抜き出し、熱交換器34
によって上記再度冷却した後、スプレーノズル36から
気相G中に噴霧する。スプレーノズル36から噴霧され
た水粒子は気相G中を漂いながら水相Lに向けて落下す
る。このように気相G中に水の粒子を多量に形成するこ
とにより、気相G中に存在する水の粒子の表面積、すな
わち気相Gを形成する天然ガスとの接触面積が極めて大
きくなる。水粒子の表面では、水と天然ガスとの水和反
応が起こり、天然ガスハイドレートが生成される。な
お、圧力容器20内の温度は氷点よりも高温になるよう
に制御されているので、水相Lを形成する水や噴霧され
た水粒子が凍りつくことはない。
レートはそのまま落下し、水相Lの液面に降り積もり、
天然ガスハイドレートの層を形成する。この天然ガスハ
イドレートはスラリー抜出口20aから抜き出され、ス
ラリー配管37を通じてスクリュープレス型脱水装置1
2に送り込まれる。このとき、天然ガスハイドレートは
水とともに回収されるため、含水率が非常に高いスラリ
ー状となる。
ス型脱水装置12に送り込まれたスラリー状天然ガスハ
イドレート(原料スラリー)は、原料スラリー導入口4
0bから容器本体40の内部空間40aに落下して内部
空間40aに収容される。そして、スクリュー部41の
回転によって軸方向に搬送され、その過程で加圧される
ことによって物理的に脱水される。この時、スクリュー
部41が設置されている容器本体40内は適切な高圧及
び温度に維持されているので、天然ガスハイドレートは
分解することなく脱水される。また、水分についても、
凝固して氷になるようなことはないので、液体のまま効
率よく脱水されて回収される。従って、前工程でせっか
く生成した天然ガスハイドレートが分解し、回収率を低
下させるようなことはない。なお、天然ガスハイドレー
トから分離された水分は、ろ材40cのメッシュを通じ
て筐体40dの下部に落下して集められ、回収水排出口
40eから排出される。
ートは、ハイドレート排出口40fを通じてスクリュー
プレス型脱水装置12から取り出され、ハイドレート配
管43を通じて2軸スクリュー型脱水装置13に送り込
まれる。2軸スクリュー型脱水装置13に送り込まれた
天然ガスハイドレートは、取入口50bを通じて内部空
間50aに収容され、軸体51,52の回転によって軸
方向に搬送される。その過程で残存する水分と内部空間
50aに供給された天然ガスと接触し、これとともに撹
拌されつつ冷却されることによって残存する水分と天然
ガスとを反応させてハイドレート化する。
ドレートは、取出口50cに至るころには残存する水分
のほとんどを未水和の天然ガスと水和反応させることで
脱水され、結果的に天然ガスハイドレートそのものの量
を増加させる。水和脱水を終えた天然ガスハイドレート
は、取出口50Cを通じて2軸スクリュー型脱水装置1
3から取り出され、ハイドレート配管54を通じてスク
リューコンベア型冷却装置14に送り込まれる。
込まれた天然ガスハイドレートは、取入口60bを通じ
て内部空間60aに収容され、軸体41の回転によって
軸方向に搬送され、その過程で容器本体60内部を循環
する冷媒によって冷却される。氷点以下の低温になるま
で冷却された天然ガスハイドレートは、取出口60fを
通じてスクリューコンベア型冷却装置14から取り出さ
れ、ハイドレート配管63を通じてバルブ切替型減圧装
置15に送り込まれる。
ブ71を開き、下流側のバルブ72を閉じた状態とさ
れ、天然ガスハイドレートを受け入れる。バルブ71,
72間には天然ガスハイドレートが蓄積していくので、
ある程度になったらバルブ71を閉じ、続いてバルブ7
2を開いてバルブ71,72間の天然ガスハイドレート
を大気圧まで減圧する。減圧を終えた天然ガスハイドレ
ートは、バルブ切替型減圧装置15から取り出され、加
圧プレス型成形装置16に送り込まれる。
天然ガスハイドレートは、プレート76によって壁部7
5に押し付けられるようにして成形固化される。成形固
化された天然ガスハイドレートは図示しない専用の輸送
容器に収容され、貯蔵・輸送される。
と水とを氷点よりも高温、かつ大気圧よりも高圧下で反
応させることで、水を凍らせることなく天然ガスハイド
レートを生成することが可能である。ただし、この天然
ガスハイドレートには多量の水が含まれることになるの
で、生成された天然ガスハイドレートを物理的に脱水
し、さらにこの物理脱水の後に天然ガスハイドレートに
含まれる残存水分を天然ガスと反応させて天然ガスハイ
ドレートを生成することによって天然ガスハイドレート
の含水率を低下させる。
温、かつ大気圧よりも高圧下で実施されるので、生成さ
れた天然ガスハイドレートを大気圧下に取り出すべく、
これを氷点よりも低温にまで冷却し、残存する水(氷)
の中に凍りづけにしたのち減圧し、大気圧下に取り出せ
るようにする。以上の各工程を実施することで、より含
水率の低い天然ガスハイドレートが得られる。
水率の低い天然ガスハイドレートを生成してその貯蔵や
輸送にかかるコストを削減することができる。また、減
圧を終えた天然ガスハイドレートを成形固化することに
より、貯蔵や輸送の際の利便性を向上させることができ
る。
独のスクリュープレス型脱水装置12により脱水した後
に水和脱水を行っているが、物理脱水と同時進行的に水
和脱水を行うようにしても構わない。また、減圧手段5
(バルブ切替型減圧装置15)の後段に成形手段6(加
圧プレス型成形装置16)を設けたが、成形手段6を設
けず、脱水を終えた天然ガスハイドレートをそのまま容
器に詰めて貯蔵・輸送することも可能である。
水装置12は、図1に示した生成システムのプロセス以
外にも使用することができる。以下、上述したスクリュ
ープレス型脱水装置12を適用できるプロセスの構成例
を図面に基づいて簡単に説明する。なお、上記実施形態
において既に説明した構成要素には同一符号を付して説
明は省略する。図4に示すブロック図のプロセス構成
(第1変形例)では、脱水によって分離された水(回収
水)を生成手段1に戻して再利用する。具体的には、ス
クリュープレス型脱水装置12の排水口40eと貯水槽
17とを接続する水配管を設け、天然ガスハイドレート
から分離された回収水を、この水配管を通じて貯水槽1
7や圧力容器20に戻すように構成されている。
2変形例)では、図4の場合と同様に、回収水を生成手
段1に戻すのであるが、回収水を生成手段1に戻す前に
その水を冷却する水冷却手段7を設けてある。
3変形例)では、水和脱水手段3において天然ガスハイ
ドレートの生成に供されなかった天然ガスを生成手段1
に導くようにしてある。
4変形例)では、図6の場合と同様に、天然ガスを生成
手段1に導入する前に冷却する、天然ガス冷却手段8を
設けてある。なお、天然ガス冷却手段8には、天然ガス
を直接的に冷却する機構の他、天然ガスを断熱膨張させ
自らの温度を低下させたうえで昇圧する機構を採用して
も構わない。また、生成手段1への導入前ではなく、天
然ガスを水和脱水手段3へ導入する前に天然ガス冷却手
段8を設けても構わないし、両方に設けても構わない。
5変形例)では、生成手段1において天然ガスハイドレ
ートの生成に供されなかった天然ガスを水和脱水手段3
に導き、生成手段1と水和脱水手段3との間を循環させ
るようにしてある。
6変形例)では、生成手段1において天然ガスハイドレ
ートを生成した後に残る未反応ガスを生成手段1から除
去する(パージする)ようにしてある。なお、図8に示
すように、天然ガスを生成手段1と水和脱水手段3との
間で循環させる場合には、循環系を構成するガス配管の
いずれかの場所から未反応ガスを除去するようにしても
構わない。
(第7変形例)では、未反応ガスを内燃機関9やボイラ
等の燃料として利用している。
(第8変形例)では、未反応ガスをガスタービン10の
駆動ガスとして利用している。
プレス型脱水装置は、図1及び図4〜11に示したブロ
ック図のプロセス構成はもちろんのこと、それらの組合
せによるプロセス構成に対しても採用可能である。ま
た、本発明のスクリュープレス型脱水装置は、上記の各
プロセス構成またはそれらの組合せによるプロセス構成
を採用した天然ガスハイドレート生成システムに限ら
ず、生成後の天然ガスハイドレートについて脱水を必要
とするプロセスを採用した生成システムに対しても採用
可能である。さらに、上記の説明では天然ガスハイドレ
ートを例に示してあるが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、天然ガスハイドレート以外のガスハイドレ
ートにも適用することができる。
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内において適宜変更することができる。
リー脱水装置によれば、下記のような効果を奏する。請
求項1に記載の発明によれば、ガスハイドレートが分解
せず、かつ、水が凝固しない温度及び圧力条件を維持し
た環境内に脱水手段を設置したガスハイドレートスラリ
ーの脱水装置としたので、脱水中にガスハイドレートを
分解させることがなく、また、水が液体のまま凝固する
こともない。従って、原料スラリーの水を容易に脱水す
ることができ、しかも、高い回収率を維持したガスハイ
ドレートスラリーの脱水装置を提供することができる。
ドレートが分解せず、かつ、水が凝固しない程度の温
度、圧力を維持した圧力容器内に脱水手段を設置したガ
スハイドレートスラリーの脱水装置としたので、脱水中
にガスハイドレートを分解させることなく、液体の水を
容易に脱水することができる。従って、原料スラリーの
水を容易に脱水することができ、しかも、高い回収率を
維持したガスハイドレートスラリーの脱水装置を提供す
ることができる。また、脱水手段としてスクリュープレ
ス型を採用したことで連続脱水が可能となり、前記脱水
手段を圧力容器内に設置、特にキャンドモータを採用し
て駆動することで、圧力容器を貫通する軸部分がなくな
って軸シールが不要となる。このような脱水装置は、ガ
スハイドレートが分解せず、かつ、水が凝固しない環境
とするため高圧条件が求められ、しかも、分解すると可
燃性ガスとなるため漏洩を確実に防止することが求めら
れる天然ガスハイドレートの脱水に特に適している。
ドレートが分解せず、かつ、水が凝固しない温度及び圧
力条件に維持した環境内に設置されている脱水手段に水
中にガスハイドレートが分散したスラリーを供給して脱
水するガスハイドレートスラリーの脱水方法方法とした
ので、脱水中にガスハイドレートを分解させることがな
く、また、水が液体のまま凝固することもない。従っ
て、原料スラリーの水を容易に脱水することができ、し
かも、高い回収率を維持したガスハイドレートスラリー
の脱水方法を提供することができる。
トが分解せず、かつ、水が凝固しない程度の温度、圧力
を維持した圧力容器内に脱水手段を設置し、該脱水手段
に水中にガスハイドレートが分散したスラリーを供給し
て脱水するガスハイドレートスラリーの脱水方法方法と
したので、脱水中にガスハイドレートを分解させること
なく、液体の水を容易に脱水することができる。従っ
て、原料スラリーの水を容易に脱水することができ、し
かも、高い回収率を維持したガスハイドレートスラリー
の脱水方法を提供することができる。また、脱水手段と
してスクリュープレス型を採用したことで連続脱水が可
能となり、前記脱水手段を圧力容器内に設置、特にキャ
ンドモータを採用して駆動することで、圧力容器を貫通
する軸部分がなくなって軸シールが不要となる。このよ
うな脱水方法は、ガスハイドレートが分解せず、かつ、
水が凝固しない環境とするため高圧条件が求められ、し
かも、分解すると可燃性ガスとなるため漏洩を確実に防
止することが求められる天然ガスハイドレートの脱水に
特に適している。
ドレート生成システムのプロセス構成例を示すブロック
図である。
す図である。
水装置の一実施形態を示す構成図である。
水装置を適用可能な天然ガスハイドレート生成システム
のプロセス(第1変形例)を示すブロック図である。
水装置を適用可能な天然ガスハイドレート生成システム
のプロセス(第2変形例)を示すブロック図である。
水装置を適用可能な天然ガスハイドレート生成システム
のプロセス(第3変形例)を示すブロック図である。
水装置を適用可能な天然ガスハイドレート生成システム
のプロセス(第4変形例)を示すブロック図である。
水装置を適用可能な天然ガスハイドレート生成システム
のプロセス(第5変形例)を示すブロック図である。
水装置を適用可能な天然ガスハイドレート生成システム
のプロセス(第6変形例)を示すブロック図である。
脱水装置を適用可能な天然ガスハイドレート生成システ
ムのプロセス(第7変形例)を示すブロック図である。
脱水装置を適用可能な天然ガスハイドレート生成システ
ムのプロセス(第8変形例)を示すブロック図である。
ートスラリーの脱水装置) 40 容器本体 40b 原料スラリー導入口 40c ろ材 40d 筐体 40e 回収水排水口 40f ハイドレート排出口 41 スクリュー部 41a 突条部 41b 軸端部 42 駆動部(キャンドモータ) 42a 外壁部 42b 胴体部コイル 42c ローター部コイル
Claims (12)
- 【請求項1】 水中にガスハイドレートが分散したス
ラリーから水を除去するガスハイドレートスラリーの脱
水装置であって、 ガスハイドレートが分解せず、かつ、水が凝固しない温
度及び圧力条件を維持した環境内に脱水手段を設置した
ことを特徴とするガスハイドレートスラリーの脱水装
置。 - 【請求項2】 水中にガスハイドレートが分散したス
ラリーから水を除去するガスハイドレートスラリーの脱
水装置であって、 ガスハイドレートが分解せず、かつ、水が凝固しない程
度の温度、圧力を維持した圧力容器内に脱水手段を設置
したことを特徴とするガスハイドレートスラリーの脱水
装置。 - 【請求項3】 前記脱水手段がスクリュープレス型で
あることを特徴とする請求項2記載のガスハイドレート
スラリーの脱水装置。 - 【請求項4】 前記脱水手段の駆動部を圧力容器の内
部に設置したことを特徴とする請求項2または3記載の
ガスハイドレートスラリーの脱水装置。 - 【請求項5】 前記脱水手段がキャンドモータによっ
て駆動されることを特徴とする請求項2から4のいずれ
かに記載のガスハイドレートスラリーの脱水装置。 - 【請求項6】 前記ガスハイドレートが天然ガスハイ
ドレートであることを特徴とする請求項1から5のいず
れかに記載のガスハイドレートスラリーの脱水装置。 - 【請求項7】 水中にガスハイドレートが分散したス
ラリーから水を除去するガスハイドレートスラリーの脱
水方法であって、 ガスハイドレートが分解せず、かつ、水が凝固しない温
度及び圧力条件に維持した環境内に設置されている脱水
手段に水中にガスハイドレートが分散したスラリーを供
給して脱水することを特徴とするガスハイドレートスラ
リーの脱水方法。 - 【請求項8】 水中にガスハイドレートが分散したス
ラリーから水を除去するガスハイドレートスラリーの脱
水方法であって、 ガスハイドレートが分解せず、かつ、水が凝固しない程
度の温度、圧力を維持した圧力容器内に脱水手段を設置
し、該脱水手段に水中にガスハイドレートが分散したス
ラリーを供給して脱水することを特徴とするガスハイド
レートスラリーの脱水方法。 - 【請求項9】 前記脱水手段がスクリュープレス型で
あることを特徴とする請求項8記載のガスハイドレート
スラリーの脱水方法。 - 【請求項10】 前記脱水手段の駆動部を圧力容器の
内部に設置したことを特徴とする請求項8または9記載
のガスハイドレートスラリーの脱水方法。 - 【請求項11】 前記脱水手段が、キャンドモータに
よって駆動されることを特徴とする請求項8から10の
いずれかに記載のガスハイドレートスラリーの脱水方
法。 - 【請求項12】 前記ガスハイドレートが天然ガスハ
イドレートであることを特徴とする請求項7から11の
いずれかに記載のガスハイドレートスラリーの脱水方
法。
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