JP2003138279A

JP2003138279A - ガスハイドレート生成装置

Info

Publication number: JP2003138279A
Application number: JP2001335516A
Authority: JP
Inventors: Shigemitsu Kikuchi; 重光菊池; Hidetaka Ono; 秀隆小野
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2003-05-14

Abstract

(57)【要約】【課題】ガスハイドレートの生成能力を高めて生成効
率の向上を図ることができるガスハイドレート生成装置
を提供すること。【解決手段】水とガスとを混合して吹き出す混合ノズ
ル２０を生成貯蔵タンク２に設ける。そして、さらにハ
イドレート化する極低温なガスを吹き出すガス吹出部２
１を混合ノズル２０の近傍に設け、これらによってガス
ハイドレートを生成する構成とした。ガス吹出部２１か
ら吹き出されるガスは、該ガスを断熱圧縮する圧縮ター
ビン１３と、断熱圧縮されたガスを断熱膨張させる膨張
タービン１４と、圧縮タービン１３と膨張タービン１４
とを軸１２を介して連結し該軸１２を駆動するモータ１
１と、圧縮タービン１３により断熱圧縮されたガスを冷
却する各熱交換器１５，１６とを有するマイクロコンプ
レッサ／タービン装置１０によって生成される構成とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスと水とを反応
させてハイドレートを生成するガスハイドレート生成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、メタン等の炭化水素を主成分とす
る天然ガス（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、例えば液化天然ガス
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ＬＮＧ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。

【０００３】こうした研究の結果、天然ガスを水和させ
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、したがって、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。

【０００４】この天然ガスハイドレートとは、包接化合
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、例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／ｃｍ
²）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
生成可能で、かつ安定した保存が可能なものである。

【０００５】この方法において、ガス田から産出された
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、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であり、続く脱水工程におい
て、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。

【０００６】輸送時には、この容器のままコンテナ船等
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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のガスハイドレートの生成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。ガスをハイドレ
ート化する生成プロセスは、別途設置した例えば冷却装
置で、生成空間となる容器、水、またはガスをそれぞれ
間接的に冷却し、ここから得られた水とガスとを反応さ
せることによって行われている。

【０００８】この生成プロセスには、例えばバブリング
型と呼ばれるものがあり、高圧とされた容器内に満たさ
れた低温な水に、ガスを供給してガスハードレートを生
成するものである。また、撹拌を行って気液接触密度を
高めてより生成を効率的に行うものもある。これらは、
天然ガスハイドレートの生成プロセスにおける反応速度
が遅い場合に有効であり、反応空間である容器内の除熱
が容易であるという長所が挙げられる。しかし、ガスハ
イドレートの生成効率が低いことが短所として挙げられ
る。

【０００９】また、スプレー型と呼ばれるものがあり、
容器内にガスを満たしておき、低温な水を噴霧するもの
である。これによれば、気液接触面積の増大が図られ、
反応が効率的になされることが確認されている。そして
近年では、さらに多量のガスハイドレートを効率よく生
成するガスハイドレート生成装置の開発が進められてい
る。

【００１０】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、ガスハイドレートの生成能力を高めて生成効率
の向上を図ることができるガスハイドレート生成装置を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用する。請求項１に記載の
発明は、ガスと水とを反応させて容器内でガスハイドレ
ートを生成するガスハイドレート生成装置において、前
記水と前記ガスとを混合して前記容器内に吹き込む混合
吹込手段が設けられていることを特徴とする。

【００１２】このような構成とすることで、ガスと水と
は混合吹込手段内にて混合されながら微粒化され、接触
時間と単位面積当たりの気液接触面積が増大してハイド
レートへの反応を進行させながら容器内に吹き込まれ
る。そして、容器内には混合吹込手段によって反応した
ガスハイドレートが効率的に生成されることとなる。こ
の混合吹込手段は、それぞれ流量を調整して混合するこ
とが望ましく、例えば流量調整弁等をガスあるいは水が
混合吹込手段に向かって流動する上流側に設けることと
してもよい。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
ガスハイドレート生成装置において、前記ガスを前記水
と混合させることなく単独で前記容器内に吹き出すガス
吹出手段が、前記混合吹込手段の近傍に設けられている
ことことを特徴とする。

【００１４】このような構成とすることで、混合吹込手
段の近傍に設けられたガス吹出手段から容器内に向かっ
てハイドレート化するガスが吹き出されて、容器内はこ
のガスの雰囲気とされる。ガス吹出手段から吹き出され
るガスは、水と混合させないで容器内に単独で吹き出さ
れるガスである。混合吹込手段から容器内に向かって吹
き込まれるガスと水との混合した流体は、ガス吹出手段
から吹き出されるガスに撹拌されることになり、気液接
触面積の増加につながる。つまり、混合吹込手段から容
器内に吹き込まれるガスと水との気液接触面積が増大す
るとともに、これらが混合された流体とガス吹出手段か
ら吹き出されるガスとの接触密度が増大する。また、ガ
ス吹出手段におけるガスの吹き出し方向によって、生成
されるガスハイドレートの吹き込み方向を導くことにも
なり、即座に落下しないので反応時間の長時間化を導く
ことにもなる。

【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項２記載の
ガスハイドレート生成装置において、ガス吹出手段に供
給すべき前記ガスを断熱圧縮する圧縮タービンと、断熱
圧縮された前記ガスを断熱膨張させる膨張タービンと、
前記圧縮タービンと前記膨張タービンとを軸を介して連
結し該軸を駆動するモータと、前記圧縮タービンにより
断熱圧縮された前記ガスを冷却する熱交換器とを有する
マイクロコンプレッサ／タービン装置を備え、前記マイ
クロコンプレッサ／タービン装置によって冷却された前
記ガスを、前記ガス吹出手段を介して前記容器内に吹き
出すことを特徴とする。

【００１６】マイクロコンプレッサ／タービン装置に
は、ハイドレート化するガスが流動し、このガスが一旦
圧縮タービンに入ることによって、ガスには圧縮作用が
働く。これによって、ガスは断熱圧縮されて高温高圧状
態となる。そして、このガスが熱交換器を通過すること
によって冷却され、その後に膨張タービンに入ることに
よって、ガスには膨張作用が働く。その結果、ガスは断
熱膨張して低温状態となる。これによってガスは極低温
な温度状態となり、ガス吹出手段から容器内に向けて吹
き出されることとなる。圧縮タービンと膨張タービンと
は、軸を介して連結され、モータが軸を回転させること
によって各タービンにおける断熱圧縮と断熱膨張とのそ
れぞれの作用が同時に行われることになる。

【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項３記載の
ガスハイドレート生成装置において、前記熱交換器が、
前記圧縮タービンによって断熱圧縮された前記ガスと、
前記容器内から流出する前記ガスとの間で熱交換が行わ
れることを特徴とする。

【００１８】マイクロコンプレッサ／タービン装置の一
構成要素である熱交換器は、圧縮タービンによって断熱
圧縮された高温高圧なガスを取り入れるとともに、容器
内から流出するガスを同時に取り入れる。そして、これ
らガス同士で熱交換を行わせることとなる。熱交換器を
通過した容器からのガスは、再度圧縮タービンに導いて
循環させることが望ましい。

【００１９】請求項５に記載の発明は、請求項３記載の
ガスハイドレート生成装置において、前記熱交換器が、
前記圧縮タービンによって断熱圧縮された前記ガスと、
生成されたガスハイドレートから分離した水との間で熱
交換が行われることを特徴とする。

【００２０】マイクロコンプレッサ／タービン装置の一
構成要素である熱交換器は、圧縮タービンによって断熱
圧縮された高温高圧なガスを取り入れるとともに、生成
されたガスハイドレートから分離した水を同時に取り入
れる。そして、ガスと水との間で熱交換を行わせること
となる。

【００２１】請求項６に記載の発明は、請求項３〜請求
項５のいずれかに記載のガスハイドレート生成装置にお
いて、前記混合吹込手段は、前記マイクロコンプレッサ
／タービン装置内を流動する前記ガスの一部を導いて前
記容器内に吹き込むことを特徴とする。

【００２２】このような構成としたことで、マイクロコ
ンプレッサ／タービン装置での冷却過程におけるガスの
一部が混合吹込手段に導かれ、混合吸込手段においてガ
スと水とが混合される。これによって、ハイドレート化
するガスを供給源から混合吸込手段に直接導かずにハイ
ドレート化しやすい状態で送ることになる。そして、ガ
スの効率的な循環経路を形成することとなる。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は本実施形態のガス
ハイドレート生成装置１の構成を説明する概略構成図で
ある。また、図２は混合ノズル２０の構造を説明する断
面図である。なお、このガスハイドレート生成装置１
は、ガスハイドレートの貯蔵機能を含んで構成されるも
のである。また、ハイドレート化するガスは天然ガス
（ガス）を用いて説明する。

【００２４】図１において、符号２は生成貯蔵タンク
（容器）、５は水タンク、１０はマイクロコンプレッサ
／タービン装置、２０は混合ノズル（混合吹込手段）を
示している。また、図２において、符号２０ａは天然ガ
スと水とを混合させる混合部、２０ｂは天然ガスの流入
方向に対して直角方向に形成された水を取り込むための
水流路、２０ｃは混合部２０ａで混合された流体（以
下、「混合流体」という）を吹き出す複数のノズル孔を
示している。

【００２５】生成貯蔵タンク２は、上下２分割構成とさ
れ、上側には天然ガスハイドレートを生成する生成室３
（容器）が形成され、また、この下側には天然ガスハイ
ドレートＧＨを貯蔵する貯蔵室４が形成されている。生
成室３の一壁面には、混合ノズル２０が挿入されるよう
に設けられている。そして、この混合ノズル２０の近傍
である外周部には、孔部（図示せず）を有するガス吹出
部２１（ガス吹出手段）が嵌め込まれるように設けられ
ている。さらに、ガス吹出部２１を覆い被せるように、
円筒形状の風導カバー２２が混合ノズル２０に取り付け
られている。

【００２６】生成室３の底部には、スクリュウコンベヤ
８が設けられ、生成室３内に生成された天然ガスハイド
レートＧＨの撹拌を行って反応しなかった水を分離しつ
つ、生成された天然ガスハイドレートＧＨを下側の貯蔵
室４に導いている。貯蔵室４は、一定な温度と圧力を維
持して天然ガスハイドレートＧＨの保存を行い、天然ガ
スハイドレートＧＨから得られる天然ガスを外部に供給
する供給口４ａ、貯蔵室４を冷却する図示しない冷凍装
置等が設けられている。

【００２７】生成貯蔵タンク２の近隣には、２槽に分か
れた水タンク５が設置されており、このうちの一方は、
ほぼ常温とされた水Ｗ１が溜められる常温槽６、他方は
０℃近傍とされた低温な水Ｗ２が溜められる低温槽７で
ある。この低温槽７は、水配管ＷＬ１によって混合ノズ
ル２０の水流路２０ｂに接続されており、低温槽７内に
ある水Ｗ２をポンプ４１とバルブ４２とを介して混合ノ
ズル２０に送り出す水Ｗ２の供給源となっている。

【００２８】また、圧縮タービン１３、膨張タービン１
４、軸１２、モータ１１、各熱交換器１５，１６からな
るマイクロコンプレッサ／タービン装置１０が、生成貯
蔵タンク２に隣接して設けられ、これら各構成要素をつ
なぐガス配管の一部が、分岐バルブ１７を介して混合ノ
ズル２０に接続されている。この混合ノズル２０の混合
部２０ａにつながるガス配管ＧＬ３の一端は、圧縮ター
ビン１３と膨張タービン１４とをつなぐガス配管ＧＬ１
ｂに分岐バルブ１７を介してつながっており、ここから
天然ガスの供給を受けて他端に接続された混合ノズル２
０に天然ガスが供給されている。一方、膨張タービン１
４から吐出される天然ガスは、ガス配管ＧＬ１ｃを介し
て混合ノズル２０とともに設けられたガス吹出部２１に
供給されている。

【００２９】上述した圧縮タービン１３と膨張タービン
１４とをつなぐガス配管ＧＬ１ｂには、２つの熱交換器
１５，１６が備わる。一方の熱交換器は、水タンク５の
低温槽７から水配管ＷＬ３を介して水Ｗ２を取り込み、
この水Ｗ２と圧縮タービン１３からの天然ガスとの間で
熱交換を行う水冷熱交換器１５である。水配管ＷＬ３
は、低温槽７から水冷熱交換器１５、さらには常温槽６
につながるように形成されており、ポンプ４５によって
水Ｗ２が低温槽７から常温槽６に導かれる構成とされて
いる。

【００３０】また、他方の熱交換器は、生成室３内の極
低温な天然ガスを取り込んで熱交換を行うガス熱交換器
１６であり、戻りガス配管ＧＬ２と接続されて極低温な
天然ガスを取り込んでいる。戻りガス配管ＧＬ２は、ガ
ス熱交換器１６を通過するように設置されており、最終
的に圧縮タービン１３の吸入側につながるガス配管ＧＬ
１ａに接続されている。

【００３１】このように、これら各熱交換器１５，１６
は、圧縮タービン１３と膨張タービン１４との間をつな
ぐガス配管ＧＬ１ｂ上に直列配置して構成されている。
また、分岐バルブ１７は、これら各熱交換器１５，１６
の間に設けられている。

【００３２】また、生成室３からガス熱交換器１６につ
ながる戻りガス配管ＧＬ２の一端である生成室３側に
は、生成室３内の浮遊物を除去するデミスター９が備え
られている。

【００３３】さて、以上の構成からなる本実施形態のガ
スハイドレート生成装置は、以下のように動作する。天
然ガスは、除湿器３０にある除湿手段３１にて除湿がな
されると、ガス配管ＧＬ１ａを流動して圧縮タービン１
３に入る。圧縮タービン１３は、モータ１１の駆動によ
って回転する軸１２の駆動力によって回転し、圧縮ター
ビン１３の吸入側から天然ガスを取り込んで断熱圧縮す
る。断熱圧縮されて高温高圧となった天然ガスは、ガス
配管ＧＬ１ｂを流動し、この間にある水冷熱交換器１５
で低温槽７に蓄えられた水Ｗ２との熱交換が行われる。

【００３４】分岐バルブ１７を介してガス熱交換器１６
に向かって流動した一方の天然ガスは、ガス熱交換器１
６にて生成室３から流出する極低温な天然ガスと熱交換
をすることとなる。

【００３５】膨張タービン１４の吸入側に流入した天然
ガスは、膨張タービン１４の回転によって断熱膨張する
こととなり、さらなる温度低下がなされた天然ガスとな
って、ガス配管ＧＬ１ｃを流動して混合ノズル２０とと
もに設けられたガス吹出部２１に向かって吐出されるこ
とになる。

【００３６】また、分岐バルブ１７にて他方に分かれた
天然ガスは、ガス配管ＧＬ３を流動して混合ノズル２０
に入り、この内部に形成された混合部２０ａで低温槽の
水Ｗ２と混合されて各ノズル孔２０ｃから生成室３に吹
き出されることになる。

【００３７】混合ノズル２０に流入する水Ｗ２は、低温
槽７からポンプ４１によって供給され、途中に設置され
たバルブ４２で流量の調整が行われる。ポンプ４１によ
って水Ｗ２は圧送されるので、混合ノズル２０では水Ｗ
２と天然ガスとの十分な撹拌が行われる。なお、低温槽
７内の水Ｗ２は、貯蔵室４から排出される低温な水が戻
り水配管ＷＬ２を介してポンプ４４で戻されることによ
って確保される。貯蔵室４から排出される水は、天然ガ
スハイドレートの冷熱エネルギーを蓄えているので、０
℃近傍の低温な水とされている。

【００３８】さて、混合ノズル２０に流入した天然ガス
と水は、この内部にある混合部２０ａで撹拌されながら
微粒化して混合され、ガスハイドレートの生成が進行し
た状態で各ノズル孔２０ｃから生成室３内に吹き込まれ
る。各ノズル孔２０ｃの直径は、ここから吹き出される
ハイドレート化した混合流体の状態によって決定するこ
とが望ましい。これは、生成された水和物の大きさによ
って各ノズル孔２０ｃが塞がれないようにするためであ
る。

【００３９】この際、マイクロコンプレッサ／タービン
装置１０の膨張タービン１４から吐出される極低温な天
然ガスは、各ノズル孔２０ｃから吹き出される混合流体
を囲むようにガス吹出部２１から吹き出される。する
と、各ノズル孔２０ｃから吹き出された天然ガスと水と
の混合流体が、ガス吹出部２２から吹き出された極低温
の天然ガスの流れに乗って撹拌されながら生成室３内を
大きな弧を描いて落下する。これによって、比較的長い
時間にわたって混合流体が極低温な天然ガスに冷却され
ながら反応して結びつき、より大きな天然ガスハイドレ
ートＧＨの粒子となって生成室３の底部に蓄積される。

【００４０】ガス吹出部２１から吹き出された極低温の
天然ガスは、この一部が混合流体と反応して天然ガスハ
イドレートＧＨとなり、反応しなかった天然ガスは生成
室３内に次第に充満する。このため、生成室３内は極低
温の天然ガスの雰囲気とされ、ハイドレート化に必要と
される極低温状態が生成室３内に維持される。つまり、
生成室３を冷却する冷却装置等は必要としない。

【００４１】なお、上記説明したように、マイクロコン
プレッサ／タービン装置１０から吐出される極低温な天
然ガスは、混合ノズル２０の混合部２０ａに直接に導く
ことなく、反応する混合流体に間接的に送り出してい
る。これは、マイクロコンプレッサ／タービン装置１０
によって生成される極低温な天然ガスが、混合ノズル２
０内に流入することで混合する水を凍らせてしまうから
である。しかしながら、マイクロコンプレッサ／タービ
ン装置１０は、−８０℃程度の極低温な天然ガスを生成
することができるとともに、この温度以上に調整可能で
ある。つまり、天然ガスハイドレートを生成する際の最
適温度を導くことが可能であるので、マイクロコンプレ
ッサ／タービン装置１０と混合ノズル２０とを直接つな
いで構成することも可能である。

【００４２】生成室３内の天然ガスは、この壁面に設け
られたデミスター９を通過して浮遊物が取り除かれた
後、戻りガス配管ＧＬ２を流動して上述したガス熱交換
器１６を通過する。ここで温度が異なる天然ガス同士の
熱交換が行われた後、圧縮タービン１３の吸入側につな
がるガス配管ＧＬ１ａに戻され、再びマイクロコンプレ
ッサ／タービン装置１０における循環経路を辿ることと
なる。

【００４３】生成室３内に生成された天然ガスハイドレ
ートＧＨは、スクリュウコンベア８にて次第に中央部の
排出口８ａに集められ、この際の圧縮作用により天然ガ
スハイドレートＧＨ生成時に反応しなかった水が分離す
る。排出口８ａから天然ガスハイドレートＧＨが貯蔵室
４に送られると、天然ガスハイドレートは一定な温度と
圧力管理のもとに貯蔵され、必要に応じて熱が加えられ
て天然ガスとして供給口４ａから外部に供給されること
となる。

【００４４】貯蔵室４における天然ガスハイドレートＧ
Ｈの加熱工程は、水タンク５の常温槽６に溜められた常
温の水Ｗ１が利用される。つまり、常温槽６の水Ｗ１を
ポンプ４６で貯蔵室４に送ることで、この水Ｗ１が天然
ガスハイドレートＧＨの冷熱エネルギーあるいは潜熱を
奪うことによって、天然ガスハイドレートＧＨの気化を
促すことになる。そして、天然ガスハイドレートＧＨの
冷熱エネルギーを奪った水は、ほぼ０℃となった低温の
水となるので、これが上述したように一旦低温槽７に送
られて、後に混合ノズル２０に導かれることとなる。

【００４５】このように、本実施形態のガスハイドレー
ト生成装置においては、混合ノズル２０で天然ガスと水
Ｗ２とを混合させ、混合された状態で生成室３に吹き出
すので、天然ガスと水Ｗ２との接触面積を増大させて接
触時間と単位面積当たりの気液接触面積を大きくするこ
とができ、天然ガスハイドレートＧＨの生成効率を向上
させることが可能となる。

【００４６】また、混合ノズル２０から吹き出された後
に、さらに極低温な天然ガスとの接触を再び行う２段階
の生成プロセスを行っているので、天然ガスハイドレー
トＧＨの生成における反応の限界まで、より多量の天然
ガスハイドレートＧＨを生成することができる。さら
に、生成室３内の温度が極低温となるので、反応の促進
が図られて、より生成効率の高いガスハイドレート生成
装置１を提供することができる。

【００４７】以上、本実施形態のガスハイドレート生成
装置１は、混合ノズル２０とマイクロコンプレッサ／タ
ービン装置１０とを用いて、天然ガスを２段階の生成プ
ロセスでハイドレート化する構成を説明した。しかし、
このようなガスハイドレート生成装置１の構成に限定解
釈されるものではなく、混合ノズル２０でのハイドレー
ト化が可能であるならば、マイクロコンプレッサ／ター
ビン装置１０を用いずに、単独で混合ノズル２０に天然
ガスを導く構成としてもよい。これによれば、天然ガス
ハイドレートの生成状態によって装置の簡略化を促すこ
とができ、ガスハイドレート生成装置１のコスト低下を
図ることができる。

【００４８】また、天然ガスのハイドレート化を説明し
たが、ハイドレート化しやすい、例えば二酸化炭素等を
使用することとしてもよい。これによれば、液化させに
くい二酸化炭素を、容易且つ多量に水和物の固体状態に
することができ、輸送等における利便性や、深海に投棄
する際に有効な手立てとなる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明した本発明のガスハイドレート
生成装置においては以下の効果を奏する。請求項１記載
の発明は、水とガスとを混合して容器内に吹き込む混合
吹込手段が設けられているので、混合吹込手段で水とガ
スとの混合を効果的、つまり接触時間と単位面積当たり
の気液接触面積の増大を図ることができ、ガスハイドレ
ート生成効率の向上がなされたガスハイドレート生成装
置を提供することができる。

【００５０】請求項２記載の発明は、ガスを水と混合さ
せることなく単独で容器内に吹き出すガス吹出手段が、
混合吹込手段の近傍に設けられているので、混合吹込手
段から容器内に向かって吹き込まれる流体に、さらにハ
イドレート化するガスが混合されることになり、これに
よって、ハイドレート化への反応を促進することができ
る。また、ハイドレート化するガスがガス吹出手段から
吹き出されることによって、容器内はこのガスが満たさ
れた環境となるので、ハイドレート化をより促進させる
ことが可能となる。

【００５１】請求項３記載の発明は、ガス吹出手段に供
給すべきガスを断熱圧縮する圧縮タービンと、断熱圧縮
されたガスを断熱膨張させる膨張タービンと、圧縮ター
ビンと膨張タービンとを軸を介して連結し該軸を駆動す
るモータと、圧縮タービンにより断熱圧縮されたガスを
冷却する熱交換器とを有するマイクロコンプレッサ／タ
ービン装置を備えて、この装置によって冷却されたガス
を、ガス吹出手段を介して容器内に吹き出す構成とされ
ているので、ガスハイドレートの反応を促進して生成効
率をさらに向上させることが可能となる。また、マイク
ロコンプレッサ／タービン装置は比較的コンパクトな構
成で形成することができるとともに、容器内を冷却する
必要がないので、ガスハイドレート生成装置の小型化を
図ることができる。

【００５２】請求項４記載の発明は、マイクロコンプレ
ッサ／タービン装置の熱交換器が、圧縮タービンによっ
て断熱圧縮されたガスと、容器内から流出するガスとの
間で熱交換がなされる構成とされているので、マイクロ
コンプレッサ／タービン装置における熱収支をガスハイ
ドレートの生成プロセスによって効率よく補えることに
なり、運転効率を高めてより生成効率の高いガスハイド
レート生成装置を提供することができる。

【００５３】請求項５記載の発明は、マイクロコンプレ
ッサ／タービン装置の熱交換器が、圧縮タービンによっ
て断熱圧縮されたガスと、生成されたガスハイドレート
から分離した水との間で熱交換がなされる構成とされて
いるので、マイクロコンプレッサ／タービン装置におけ
る熱収支をガスハイドレートの生成プロセスによって効
率よく補えることになり、冷熱エネルギーを有効に利用
しつつ運転効率を高めてより生成効率の高いガスハイド
レート生成装置を提供することができる。

【００５４】請求項６記載の発明は、混合吹込手段がマ
イクロコンプレッサ／タービン装置内を流動するガスの
一部を導いて容器内に吹き込むので、新規にガスを供給
する流路を設ける必要がなく、コストの低減が図られ
る。また、ハイドレート化するガスを供給源から混合吸
込手段に直接導かずにハイドレート化しやすい状態で送
ることができ、ガスの再循環を促すとともに生成効率の
高いガスハイドレート生成装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態におけるガスハイドレー
ト生成装置の構成を説明する概略構成図である。

【図２】本発明の一実施形態における混合吹込手段と
された混合ノズルの構造を説明する断面図である。

【符号の説明】

１ガスハイドレート生成装置２生成貯蔵タンク（容器）３生成室（容器）４貯蔵室１０マイクロコンプレッサ／タービン装置１１モータ１２軸１３圧縮タービン１４膨張タービン１５水冷熱交換器（熱交換器）１６ガス熱交換器（熱交換器）２０混合ノズル（混合吹込手段）２１ガス吹出部（ガス吹出手段）

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 7/20 Ｃ０７Ｃ 9/04 9/04 Ｆ０２Ｃ 1/02 Ｆ０２Ｃ 1/02 Ｃ１０Ｌ 3/00 ＡＦターム(参考） 4G075 AA22 BA10 BD13 CA05 DA02 EB01 EC01 4H006 AA04 AD33 BD81

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスと水とを反応させて容器内でガスハ
イドレートを生成するガスハイドレート生成装置におい
て、前記水と前記ガスとを混合して前記容器内に吹き込む混
合吹込手段が設けられていることを特徴とするガスハイ
ドレート生成装置。
【請求項２】請求項１記載のガスハイドレート生成装
置において、前記ガスを前記水と混合させることなく単独で前記容器
内に吹き出すガス吹出手段が、前記混合吹込手段の近傍
に設けられていることを特徴とするガスハイドレート生
成装置。
【請求項３】請求項２記載のガスハイドレート生成装
置において、前記ガス吹出手段に供給すべき前記ガスを断熱圧縮する
圧縮タービンと、断熱圧縮された前記ガスを断熱膨張さ
せる膨張タービンと、前記圧縮タービンと前記膨張ター
ビンとを軸を介して連結し該軸を駆動するモータと、前
記圧縮タービンにより断熱圧縮された前記ガスを冷却す
る熱交換器とを有するマイクロコンプレッサ／タービン
装置を備え、該マイクロコンプレッサ／タービン装置によって冷却さ
れた前記ガスを、前記ガス吹出手段を介して前記容器内
に吹き出すことを特徴とするガスハイドレート生成装
置。
【請求項４】請求項３記載のガスハイドレート生成装
置において、前記熱交換器は、前記圧縮タービンによって断熱圧縮さ
れた前記ガスと、前記容器内から流出する前記ガスとの
間で熱交換を行わせることを特徴とするガスハイドレー
ト生成装置。
【請求項５】請求項３記載のガスハイドレート生成装
置において、前記熱交換器は、前記圧縮タービンによって断熱圧縮さ
れた前記ガスと、生成されたガスハイドレートから分離
した水との間で熱交換を行わせることを特徴とするガス
ハイドレート生成装置。
【請求項６】請求項３〜請求項５のいずれかに記載の
ガスハイドレート生成装置において、前記混合吹込手段は、前記マイクロコンプレッサ／ター
ビン装置内を流動する前記ガスの一部を導いて前記容器
内に吹き込むことを特徴とするガスハイドレート生成装
置。