JP2004099846A - 天然ガス水和物ペレットの分解装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ペレット状に成型された天然ガス水和物ペレットa及び系内を循環する循環水bを導入して天然ガス水和物ペレットaと水bを混合する混合器1、該混合器で混合された天然ガス水和物ペレットaと水bの混合物を粉砕・圧送するスラリーポンプ7、該スラリーポンプによって圧送されたスラリー状の天然ガス水和物を管12内に導入するとともに、管12外に熱源水dを導入して天然ガス水和物を分解する再ガス化器10、該再ガス化器から天然ガスと水の2相流を導入して水bと天然ガスeに分離する気液分離器4から構成する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、球形などのペレット状に成型された天然ガス水和物ペレットを高速で分解することにより、ガス需要の変動に対して迅速に対応できる天然ガス水和物ペレットの分解装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、天然ガスの輸送媒体として、天然ガス水和物が注目されており、中でも、ハンドリングの容易性や分解安定性などの面から、天然ガス水和物を球形などのペレット状に成型して輸送することが提案されている。
【0003】
しかしながら、天然ガス水和物をペレットに成型することによる分解安定性の向上は、その反面、天然ガス水和物の分解を困難にし、ガス需要の変動に対応し難くなっている。
【0004】
ところで、天然ガスの安定供給を実現するため、従来、天然ガス水和物に水を注いでスラリー状に加工するスラリー製造タンクと、スラリー状に加工された天然ガス水和物の分解処理を行う分解容器と、分解容器内部で天然ガス水和物を加熱する水和物加熱手段を備えた天然ガス水和物の分解装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−316683号公報(第3〜5頁、図1)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この分解装置は、スラリー状に加工された天然ガス水和物を縦形のタンク内に投入し、このタンク内に配置されたチューブ形の熱交換器内に熱源水を通しているため、熱交換速度が遅く、高速でガス化させることができない。
【0007】
また、この分解装置は、塊や粉体状の天然ガス水和物を対象とした常圧付近での分解を対象としているため、ペレット状の天然ガス水和物の場合、分解速度が更に遅くなるとともに、高圧ガスが必要な場合は、発生ガスをガス圧縮機によって圧縮する必要があり、別途、圧縮エネルギを与える必要があるため、不経済である。
【0008】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、球形などのペレット状に成型された天然ガス水和物ペレットを高速で分解することにより、ガス需要の変動に対して迅速に対応できる天然ガス水和物ペレットの分解装置を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の天然ガス水和物ペレットの分解装置は、ペレット状に成型された天然ガス水和物ペレット及び系内を循環する循環水を導入して天然ガス水和物ペレットと水とを混合する混合器、該混合器で混合された天然ガス水和物ペレットと水との混合物を粉砕・圧送するスラリーポンプ、該スラリーポンプによって圧送されたスラリー状の天然ガス水和物を管内に導入するとともに、管外に熱源水を導入して天然ガス水和物を分解する再ガス化器、該再ガス化器から天然ガスと水の2相流を導入して水と天然ガスとに分離する気液分離器から構成されている。
【0010】
また、本発明の天然ガス水和物ペレットの分解装置は、混合器内における天然ガス水和物ペレットの分解を最小限に抑制するため、再ガス化圧力レベルにより必要に応じて混合機に導入する循環水を冷却器で氷点付近に冷却させている。
【0011】
また、本発明の天然ガス水和物ペレットの分解装置は、冷却器で除熱した循環水の熱を熱回収ヒートポンプの熱源として40℃程度の高温熱源を製造し、これにより再ガス化器に供給する熱源水を予熱させている。
【0012】
また、本発明の天然ガス水和物ペレットの分解装置は、循環水の一部を混合器に導入して20〜30wt%の天然ガス水和物スラリーを生成し、当該天然ガス水和物スラリーを、再ガス化器導入前に、エダクター等の混合装置を用いて残りの循環水と混合させ、所定の天然ガス水和物濃度にさせている。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図1は、本発明に係る天然ガス水和物ペレットの分解装置の概略構成図である。
【0014】
図1において、1は、混合器であり、この混合器1に、球形などのペレット状に成型された天然ガス水和物ペレットaを、ペレット供給機2によって貯槽やホッパなどのペレット貯蔵部3から連続的に供給するとともに、気液分離器4内に滞留している循環水b(1.1MPa)を、配管5を経て連続的に供給するようになっている。
【0015】
その際、ペレット貯蔵部3内は、−10℃〜−20℃に保持されている。
【0016】
7は、スラリーポンプであり、天然ガス水和物ペレットaを含んだ循環水bを吸い込むようになっている。配管8を経てスラリーポンプ7に吸い込まれた天然ガス水和物ペレットaは、スラリーポンプ7によって細かに破砕されつつ分解圧力(1.5MPa)まで昇圧される。
【0017】
スラリーポンプ7によって昇圧された天然ガス水和物スラリーcは、配管9を経て再ガス化器10に導かれる。この再ガス化器10は、シェルアンドチューブ式熱交換器であり、本体(胴体)11内に多数の管(チューブ)12を備えている。そして、多数の管(チューブ)12内に天然ガス水和物スラリーcを導入し、管(チューブ)12外に海水などの熱源水dを導入するようになっている。
【0018】
このシェルアンドチューブ式熱交換器10の管(チューブ)12内に導入された天然ガス水和物ペレットaの細粒は、管(チューブ)12内を通過する間に管(チューブ)12外に導入された大量の熱源水dによって加熱され、天然ガスと水とに連続的に、かつ、高速に分解される。こうして生じた天然ガスと水との2相流は、配管13を経て気液分離器4に導入され、水bと天然ガスeとに分離される。
【0019】
分離された天然ガスeは、調節弁14及び脱湿器15を経て配管16からガス需要側に送出される。脱湿器15で生じたドレンは、配管17を経て気液分離器4に戻される。
【0020】
一方、水側は、天然ガス水和物ペレットaの分解に伴って生成する生成水分だけ水量が増加するため、気液分離器4にて液面制御を行い、余剰分を気液分離器4の底部に配した配管18により系外に排出する。符号19は、液面制御用の調節弁である。
【0021】
ここで、図1中、符号A乃至Jの箇所の流体性状は、1実施例として、[表1]に記載の通りである。なお、[表1]中、NGHPは、天然ガス水和物ペレット、NGHは、天然ガスの意味である。
【0022】
【表1】
【0023】
上記のように、この発明は、循環水bに混入させた天然ガス水和物ペレットaをスラリーポンプ7を用いて細かく砕いて天然ガス水和物スラリーcとした後、この天然ガス水和物スラリーcをシェルアンドチューブ式熱交換器10の管(チューブ)12内に導入し、管(チューブ)12外側に導入した大量の熱源水dによって連続的に加熱することにより、従来のタンク内での水和物の分解に比べて分解速度を大幅に高めることができる。その結果、ガス需要側の需要変動に応じた自由度の大きなガス供給が可能となる。
【0024】
天然ガス水和物の分解速度は、平衡温度と熱源との温度差、圧力および水和物表面積、水和物周囲の熱伝達率などに影響されるが、天然ガス水和物スラリーをシェルアンドチューブ式熱交換器の管内に導入することにより、熱伝達率を向上させることができるため、従来のタンク内での分解に比べて分解速度が増大する。
【0025】
上記再ガス化器においては、水和物スラリー入口側が固液2相流、管内中段が固気液3相流、出口側が気液2相流となる。特に、気相割合が増大すると、熱伝達が著しく阻害される。このため、分解圧力が1〜4MPaの場合、再ガス化器10に導入する天然ガス水和物スラリーc中の水和物濃度は、5〜15wt%とする必要がある。
【0026】
また、固液2相流においても、固体の分率(スラリー濃度)が増大すると、流動障害が生ずる。このため、混合器1において、循環水b中に供給する天然ガス水和物ペレットaの量は、30wt%以下とする必要がある。
【0027】
ところで、スラリーポンプ7の動力を節減する方法としては、気液分離器4内の循環水bの一部を混合器1に導入して20〜30wt%の天然ガス水和物スラリーcを作り、再ガス化器10への導入直前に、エダクター等の混合装置20を用いて残りの循環水bと混合させて所定の水和物濃度(5〜15wt%)としてから再ガス化器10で分解することが考えられる(図2)。
【0028】
また、高圧(1MPa以上)で分解する場合は、混合器1内での天然ガス水和物ペレットaの分解を最小限に抑制するために、混合器1に導入する循環水bを冷却器21により氷点付近(2〜3℃)に冷却する(図2)。この場合、冷媒としては、ブラインfを適用する。
【0029】
なお、図1の分解装置と同じ機器に同じ符号を付け、詳しい説明については省略する。ただ、図2中、符号22は、循環ポンプ、23は、配管18からエダクター等の混合装置20に至る配管、24は、エダクター等の混合装置20から再ガス化器10に至る配管を示している。
【0030】
ここで、図2中、符号A乃至Oの箇所の流体性状の1実施例は、[表2]に記載の通りである。なお、[表2]中、NGHPは、天然ガス水和物ペレット、NGHは、天然ガスの意味である。
【0031】
【表2】
【0032】
混合器1内における水和物分解抑制のために循環水bを冷却する場合、冷却器21で除熱した熱量を熱回収ヒートポンプ25の熱源として40℃程度の高温熱源を製造することができる。この高温熱源により水和物分解用の熱源水dを加熱器26で予熱することにより、分解速度を更に高めることができる(図3)。
【0033】
熱源水dとして、海水などの温度変動を伴う媒体を使用する場合、この応用例を適用することにより熱源温度が安定化するため、天然ガスの安定供給に有用である。
【0034】
なお、図1の分解装置と同じ機器に同じ符号を付け、詳しい説明については省略する。ただ、図2中、符号22は、循環ポンプ、23は、配管18からエダクター等の混合装置20に至る配管、24は、エダクター等の混合装置20から再ガス化器10に至る配管、27は、冷水供給用貯槽を示している。
【0035】
ここで、図3中、符号A乃至Qの箇所の流体性状の1実施例は、[表3]に記載の通りである。なお、[表3]中、NGHPは、天然ガス水和物ペレット、NGHは、天然ガスの意味である。
【0036】
【表3】
【0037】
【発明の効果】
上記のように、本発明は、ペレット状に成型された天然ガス水和物ペレット及び系内を循環する循環水を導入して天然ガス水和物ペレットと水とを混合する混合器、該混合器で混合された天然ガス水和物ペレットと水との混合物を粉砕・圧送するスラリーポンプ、該スラリーポンプによって圧送されたスラリー状の天然ガス水和物を管内に導入するとともに、管外に熱源水を導入して天然ガス水和物を分解する再ガス化器、該再ガス化器から天然ガスと水の2相流を導入して水と天然ガスとに分離する気液分離器から構成されているので、従来のタンク内での水和物の分解に比べて分解速度を高めることができる。その結果、ガス需要側の需要変動に応じた自由度の大きなガス供給が可能となる。
【0038】
また、本発明は、循環水の一部を混合器に導入して20〜30wt%の天然ガス水和物スラリーを生成し、当該天然ガス水和物スラリーを、再ガス化器導入前に、エダクター等の混合装置を用いて残りの循環水と混合させ、所定の天然ガス水和物濃度にさせているので、上記の効果に加え、スラリーポンプの動力を節減することができる。
【0039】
また、本発明は、冷却器で除熱した循環水の熱を回収して再ガス化器に供給する熱源水の予熱に利用しているので、破砕された天然ガス水和物ペレットの分解速度を更に高めることができる。特に、熱源水として、海水などの温度変動を伴う媒体を使用する場合、この方法を適用することにより熱源温度が安定化するため、天然ガスの安定供給に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る天然ガス水和物ペレットの分解装置の概略構成図である。
【図2】本発明に係る天然ガス水和物ペレットの分解装置の他の実施形態を示す概略構成図である。
【図3】本発明に係る天然ガス水和物ペレットの分解装置の他の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
a 天然ガス水和物ペレット
b 循環水
1 混合器
4 気液分離器
7 スラリーポンプ
10 再ガス化器
12 管(チューブ)
Claims (4)
- ペレット状に成型された天然ガス水和物ペレット及び系内を循環する循環水を導入して天然ガス水和物ペレットと水とを混合する混合器、該混合器で混合された天然ガス水和物ペレットと水との混合物を粉砕・圧送するスラリーポンプ、該スラリーポンプによって圧送されたスラリー状の天然ガス水和物を管内に導入するとともに、管外に熱源水を導入して天然ガス水和物を分解する再ガス化器、該再ガス化器から天然ガスと水の2相流を導入して水と天然ガスとに分離する気液分離器からなる天然ガス水和物ペレットの分解装置。
- 混合器内における天然ガス水和物ペレットの分解を最小限に抑制するため、必要に応じて混合機に導入する循環水を冷却器で氷点付近に冷却する請求項1記載の天然ガス水和物ペレットの分解装置。
- 冷却器で除熱した循環水の熱を熱回収ヒートポンプの熱源として40℃程度の高温熱源を製造し、これを再ガス化器に供給する熱源水の予熱に用いる請求項1記載の天然ガス水和物ペレットの分解装置。
- 循環水の一部を混合器に導入して20〜30wt%の天然ガス水和物スラリーを生成し、当該天然ガス水和物スラリーを、再ガス化器導入前に、エダクター等の混合装置を用いて残りの循環水と混合させ、所定の天然ガス水和物濃度にする請求項1記載の天然ガス水和物ペレットの分解装置。
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JP2010018752A (ja) * | 2008-07-14 | 2010-01-28 | Japan Oil Gas & Metals National Corp | ガスハイドレートのガス化方法及ガス化システム |
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