JP2005247919A - ハイドレートの生成方法及び生成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】原料水を冷却して氷を生成する氷生成部10a,10b,10cと、ハイドレート生成温度領域内で氷の一部を融解させて水とし、この水をハイドレート形成物質と反応させてハイドレートを生成するハイドレート生成部20a,20b,20cとからなるユニット30a,30b,30cが直列に複数設けられている。
【選択図】図1
Description
水導入ノズル11から容器9内に導入された原料水は、第1ユニット30aから順に第2ユニット30b、第3ユニット30cへと移送しながら段階的にハイドレート濃度が高められ、最終的には排出ノズル23から排出される。以下、水導入ノズル11から排出ノズル23に至る作用を詳細に説明する。
まず、第1氷生成部10aから第1ハイドレート生成部20aに氷2〔図2(A)〕が導入される。図2(A)に示す氷は、ハイドレート生成熱やメタンガス顕熱などを冷熱として吸収して温度が上昇し、ハイドレート生成温度領域内で一部(表面)が融解して水が生成され、図2(B)に示す如く氷2の表面が水3で濡れた状態が構成される。このように本発明では、氷2の一部をハイドレート生成温度領域内で融解させるものの氷水スラリーが構成される程度にまで氷融解を進行させるものではなく、図2(B)に示すように、氷2を核とし、その表面が水3で濡れる程度までの氷融解を生じさせるものである。
第1ステップでは、まず氷点以下の任意温度(例えば図3中のc点)で原料水1kgを冷却して氷1kgを生成する。この氷1kgは、氷の比熱(kJ/kg℃)と、氷点と任意温度との温度差(ΔT:℃)と、質量(1kg)との積に相当する温度変化熱量(kJ)、及び、融解熱量〔335kJ(80kcal)〕を合わせた熱量を冷熱として有している。なお、ここでは説明の便宜上、氷の冷熱として融解熱のみを有する場合(すなわち温度変化熱を有さない場合)について説明する。
第2ステップでは氷点以下の任意温度で第1生成物を冷却して原料水(未反応水)から氷を生成し、メタンハイドレート0.77kgと氷0.333kgの混合物とする。そして、ハイドレート生成熱(435kJ/kg)を氷0.333kgの融解熱(111kJ)により除去しながらハイドレートを生成することで、メタンハイドレートを0.256kg生成することができる。メタンハイドレート0.256kg中の水分量は上記構成比率より0.221kgであるから、第2ステップにおける原料水0.333kg中、0.112kgがハイドレートを生成せずに未反応水として残留していることとなる。従って、第2ステップにおける生成物(第2生成物)は、1.026kg(0.77kg+0.256kg)のメタンハイドレートと、0.112kgの未反応水の混合物であり、この混合物中のメタンハイドレート濃度は90.2%である。
第3ステップでは氷点以下の任意温度で第2生成物を冷却して原料水(未反応水)から氷を生成し、メタンハイドレート1.026kgと氷0.112kgの混合物とする。そして、ハイドレート生成熱(435kJ/kg)を氷0.112kgの融解熱(37.5kJ)により除去しながらハイドレートを生成することで、メタンハイドレートを0.086kg生成することができる。メタンハイドレート0.086kg中の水分量は上記構成比率より0.074kgであるから、第3ステップにおける原料水0.112kg中、0.038kgがハイドレートを生成せずに未反応水として残留していることとなる。従って、第3ステップにおける生成物(第3生成物)は、1.112kg(0.77kg+0.256kg+0.086kg)のメタンハイドレートと、0.038kgの未反応水の混合物であり、この混合物中のメタンハイドレート濃度は96.7%である。
3 水
4 ハイドレート
9 容器
10a,10b,10c 氷生成部
11 水導入ノズル
12a,12b,12c 冷却部
18 回転軸
20a,20b,20c ハイドレート生成部
23 排出ノズル
30a,30b,30c ユニット
51 冷媒冷却器
61 ガス冷却器
103 ハイドレート生成装置
Claims (3)
- 原料水を冷却して氷を生成する氷生成工程と、ハイドレート生成温度領域内で前記氷の一部を融解させ、ハイドレート生成熱を前記氷の冷熱によって除去しながらハイドレートを生成するハイドレート生成工程とを順次繰り返すことを特徴とする、ハイドレート生成方法。
- 原料水を冷却して氷を生成する氷生成部と、ハイドレート生成温度領域内で前記氷の一部を融解させて水とし、この水をハイドレート形成物質と反応させてハイドレートを生成するハイドレート生成部とからなるユニットが直列に複数設けられていることを特徴とする、ハイドレート生成装置。
- 請求項2において、前記ハイドレート生成部は、ハイドレート生成反応を徐々に進行させながら前記氷を移送させる移送手段を備えていることを特徴とする、ハイドレート生成装置。
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