JP2005255945A - Method and apparatus for producing gas hydrate - Google Patents
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Description
本発明は、ガスハイドレートの濃度を短時間で50%台から90%台に高めるガスハイドレート製造方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a gas hydrate manufacturing method and apparatus for increasing the gas hydrate concentration from the 50% level to the 90% level in a short time.
従来、濃度が90%以上、即ち、水分が10%以下となる高濃度(高純度)のガスハイドレートを製造する場合において、ガスハイドレートの濃度を50%程度から90%以上に増加させる方法として、次の2つの方法がある。 Conventionally, when producing a high concentration (high purity) gas hydrate having a concentration of 90% or more, that is, moisture of 10% or less, a method for increasing the concentration of the gas hydrate from about 50% to 90% or more. There are the following two methods.
すなわち、
(1)濃度50%のガスハイドレートを濃度70%まで遠心分離、或いは、圧縮濾過等の機械脱水を行い、続いて、濃度70%から濃度90%まで原料ガスと残留水分とを気液接触させてガスハイドレートを生成増加させる方法(例えば、図4又は特許文献1参照。)。
That is,
(1) Centrifugation of gas hydrate of 50% concentration to 70% concentration or mechanical dehydration such as compression filtration, and then gas-liquid contact between source gas and residual moisture from 70% concentration to 90% concentration To increase the generation of gas hydrate (see, for example, FIG. 4 or Patent Document 1).
(2)濃度50%から濃度90%まで、圧力容器内で機械攪拌によって原料ガスと残留水分とを気液接触させてガスハイドレートを生成増加させる方法(図5参照。)。
しかしながら、前者の方法は、細粒ガスハイドレートが脱水機の篩下に漏洩するため、歩留りが低下する。また、脱水機を高圧(例えば、30〜50kg/cm2 )に対応させるため、過大な設備となる。 However, in the former method, since the fine gas hydrate leaks under the sieve of the dehydrator, the yield decreases. Moreover, since it makes a dehydrator respond | correspond to high pressure (for example, 30-50 kg / cm < 2 >), it will be an excessive installation.
他方、後者の方法は、ガスハイドレート濃度が50%以上になると、ほぼ粉体状であるので、機械攪拌の効率が低くなり、ガスハイドレートの濃度を増加させるために長時間を必要とする。また、ガスハイドレートの生成熱を除去するには、除去するには、外壁ジャケットからの冷却以外に有効な手段がない。所定の除熱量を得ようとすれば、装置が過大なサイズとなる。 On the other hand, in the latter method, when the gas hydrate concentration is 50% or more, it is almost in the form of powder, so the efficiency of mechanical stirring is lowered, and a long time is required to increase the gas hydrate concentration. . Further, in order to remove the heat generated by the gas hydrate, there is no effective means other than cooling from the outer wall jacket. If a predetermined amount of heat removal is to be obtained, the apparatus becomes excessively large.
本発明は、上記のような問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、過大な装置を要することなく、短時間でガスハイドレートの濃度を50%から90%以上に高めることができるガスハイドレートの製造方法及び装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to reduce the gas hydrate concentration from 50% to 90% or more in a short time without requiring an excessive apparatus. It is an object of the present invention to provide a gas hydrate manufacturing method and apparatus that can be improved.
本発明は、係る目的を達成するため、本発明は、次のように形成されている。 In order to achieve the object, the present invention is formed as follows.
請求項1に記載の発明は、湿潤状態のガスハイドレート粉体に含まれている水分と原料ガスとを反応させてほぼ乾燥したガスハイドレート粉体を製造する際に、反応容器内に導入した湿潤状態のガスハイドレート粉体に対し、反応容器の下部から原料ガスを噴出して前記ガスハイドレート粉体を上下に流動化させ、前記ガスハイドレート粉体に含まれている水分と原料ガスとの接触効率を高めることを特徴とするガスハイドレート製造方法である。
The invention described in
請求項2に記載の発明は、湿潤状態のガスハイドレート粉体に含まれている水分と原料ガスとを反応させてほぼ乾燥したガスハイドレート粉体を製造するガスハイドレート製造装置において、反応容器内に無数のガス噴出孔を有する仕切板を設け、該仕切板の下方をガス充填室とすると共にその上方を流動層室とし、該流動層室内に導入した湿潤状態のガスハイドレート粉体に対し、前記仕切板に設けた無数のガス噴出孔から原料ガスを噴出して前記ガスハイドレート粉体を上下に流動化させ、前記ガスハイドレート粉体に含まれている水分と原料ガスとの接触効率を高めることを特徴とするガスハイドレート製造装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a gas hydrate production apparatus for producing a substantially dry gas hydrate powder by reacting moisture contained in a wet gas hydrate powder with a raw material gas. A wet gas hydrate powder introduced into the fluidized bed chamber provided with a partition plate having innumerable gas ejection holes in the container, the gas filling chamber below the partition plate and the fluidized bed chamber above the gas filled chamber On the other hand, the gas hydrate powder is fluidized up and down by injecting the raw material gas from the numerous gas injection holes provided in the partition plate, and the moisture and raw material gas contained in the gas hydrate powder, It is a gas hydrate manufacturing apparatus characterized by improving the contact efficiency.
請求項3に記載の発明は、反応容器内に上下両端の空いた腰板を設けると共に、該腰板によって前記反応容器内に塊成化区画と濃度増加区画とを形成し、かつ、前記塊成化区画に供給する流動化ガス供給量を調整してガスハイドレート粉体を造粒化させることを特徴とする請求項2記載のガスハイドレート製造装置である。
The invention according to claim 3 is provided with a waist plate which is open at both upper and lower ends in the reaction container, and the agglomeration section and the concentration increasing section are formed in the reaction container by the waist plate, and the agglomeration is performed. 3. The gas hydrate production apparatus according to
請求項4に記載の発明は、反応容器から飛散したガスハイドレート粒子を、捕集装置によって原料ガスから分離した後、前記反応容器に戻すことを特徴とする請求項3記載のガスハイドレート製造装置である。 The invention according to claim 4 is characterized in that the gas hydrate particles scattered from the reaction vessel are separated from the raw material gas by a collector and then returned to the reaction vessel. Device.
請求項5に記載の発明は、反応容器に冷却ジャケット又は冷却管を設けたことを特徴とする請求項3記載のガスハイドレート製造装置である。
The invention according to
上記のように、請求項1に記載の発明に係るガスハイドレート製造方法は、湿潤状態のガスハイドレート粉体に含まれている水分と原料ガスとを反応させてほぼ乾燥したガスハイドレート粉体を製造する際に、反応容器内に導入した湿潤状態のガスハイドレート粉体に対し、反応容器の下部から原料ガスを噴出して前記ガスハイドレート粉体を上下に流動化させ、前記ガスハイドレート粉体に含まれている水分と原料ガスとの接触効率を高めるので、次のような効果を有する。すなわち、
(1)ガスハイドレートの攪拌を原料ガスで流動化して行なうため、湿潤状態のガスハイドレートに含まれている水分と原料ガスとの接触度が高まり、ガスハイドレートの生成反応時間を短縮できる。
As described above, the gas hydrate production method according to the first aspect of the present invention is a gas hydrate powder that is substantially dried by reacting the moisture contained in the wet gas hydrate powder with the raw material gas. When the body is manufactured, the gas hydrate powder is fluidized up and down by jetting a raw material gas from the lower part of the reaction vessel with respect to the wet gas hydrate powder introduced into the reaction vessel. Since the contact efficiency between the moisture contained in the hydrate powder and the raw material gas is increased, the following effects are obtained. That is,
(1) Since the gas hydrate is stirred by fluidizing with the raw material gas, the contact degree between the moisture contained in the wet gas hydrate and the raw material gas is increased, and the gas hydrate production reaction time can be shortened. .
(2)ガスハイドレート生成熱の除熱を原料ガスの顕熱で行なっているので、直接冷却となり、冷却効果を高くすることができる。そのため、ガスハイドレートの反応時間を短縮できる。 (2) Since the heat removal of the gas hydrate generation heat is performed by sensible heat of the raw material gas, direct cooling is performed, and the cooling effect can be enhanced. Therefore, the reaction time of gas hydrate can be shortened.
(3)原料ガスのバブリングによってガスハイドレート全体が攪拌状態となるため、ガスハイドレートの壁面への付着、堆積を防止できる。 (3) Since the entire gas hydrate is agitated by the bubbling of the raw material gas, it is possible to prevent the gas hydrate from adhering to and depositing on the wall surface.
他方、請求項2に記載の発明に係るガスハイドレート製造装置は、湿潤状態のガスハイドレート粉体に含まれている水分と原料ガスとを反応させてほぼ乾燥したガスハイドレート粉体を製造するガスハイドレート製造装置において、反応容器内に無数のガス噴出孔を有する仕切板を設け、該仕切板の下方をガス充填室とすると共にその上方を流動層室とし、該流動層室内に導入した湿潤状態のガスハイドレート粉体に対し、前記仕切板に設けた無数のガス噴出孔から原料ガスを噴出して前記ガスハイドレート粉体を上下に流動化させ、前記ガスハイドレート粉体に含まれている水分と原料ガスとの接触効率を高めるので、次のような効果を有する。すなわち、
(1)ガスハイドレートの攪拌を原料ガスで流動化して行なうため、湿潤状態のガスハイドレートに含まれている水分と原料ガスとの接触度が高まり、ガスハイドレートの生成反応時間を短縮できる。
On the other hand, the gas hydrate manufacturing apparatus according to the invention described in
(1) Since the gas hydrate is stirred by fluidizing with the raw material gas, the contact degree between the moisture contained in the wet gas hydrate and the raw material gas is increased, and the production reaction time of the gas hydrate can be shortened. .
(2)ガスハイドレート生成熱の除熱を原料ガスの顕熱で行なっているので、直接冷却となり、冷却効果を高くすることができる。そのため、ガスハイドレートの反応時間を短縮できる。 (2) Since the heat removal of the gas hydrate generation heat is performed by sensible heat of the raw material gas, direct cooling is performed, and the cooling effect can be enhanced. Therefore, the reaction time of gas hydrate can be shortened.
(3)原料ガスのバブリングによってガスハイドレート全体が攪拌状態となるため、ガスハイドレートの壁面への付着、堆積を防止できる。 (3) Since the entire gas hydrate is agitated by the bubbling of the raw material gas, it is possible to prevent the gas hydrate from adhering to and depositing on the wall surface.
また、請求項3に記載の発明は、反応容器内に上下両端の空いた腰板を設けると共に、該腰板によって前記反応容器内に塊成化区画と濃度増加区画とを形成し、かつ、前記塊成化区画に供給する流動化ガス供給量を調整してガスハイドレート粉体を造粒化させるので、流動層部において、ガスハイドレート濃度を増加させると同時に、流動攪拌効果によってガスハイドレート粒子の塊成化(造粒化)も可能となるので、後工程における付着、閉塞、分解を防止できる。 Further, the invention according to claim 3 is provided with a waist plate which is open at both upper and lower ends in the reaction vessel, and the agglomeration zone and the concentration increasing zone are formed in the reaction vessel by the waist plate, and the mass Since the gas hydrate powder is granulated by adjusting the fluidized gas supply amount supplied to the formation zone, the gas hydrate particles are increased by the fluid stirring effect at the same time as increasing the gas hydrate concentration in the fluidized bed part. Can be agglomerated (granulated), thereby preventing adhesion, blockage, and decomposition in the subsequent process.
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
(1)実施形態1
図1に示すように、このガスハイドレート製造装置は、圧力容器(反応容器ともいう。)1、サイクロン2、循環ガス冷却器3および循環ガスブロワ4を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1)
As shown in FIG. 1, the gas hydrate production apparatus includes a pressure vessel (also referred to as a reaction vessel) 1, a
圧力容器1は、筒形に形成され、その断面は、円形又は矩形断面となっている。この圧力容器1は、大断面部1aと、小断面部1bと、これらを接続する漏斗状部1cにより形成され、小断面部1bの上端に多孔板や焼結板等から成る仕切板5を設けている。そして、仕切板5より下方をガス充填室6と称すると共に、仕切板5より上方を流動層室7と称している。
The
更に、この圧力容器1は、その外側に循環ガスブロワ4を備え、圧力容器1内の原料ガスgを循環するようにしている。そして、圧力容器1の大断面部1aの上部部分に設けたダクト8から流出したガスハイドレート粒子aをサイクロン(捕集装置ともいう。)2によって捕集して圧力容器1の大断面部1aの下部部分に戻すようにしている。
Further, the
そして、サイクロン2の頂部2aと圧力容器1のガス充填室6とを接続する管路9には、循環ガス冷却器3と循環ガスブロワ4とを、この順に配し、圧力容器1の外に取り出した原料ガスgを循環ガス冷却器3によって所定温度に冷却した後、圧力容器1のガス充填室6に供給するようにしている。
A circulation gas cooler 3 and a circulation gas blower 4 are arranged in this order in a
また、サイクロン2から循環ガス冷却器3に至る管路9の途中に原料ガス補給管10を設け、ガスハイドレートの水和脱水反応の進行状況にしたがって原料ガスgを補給するようにしている。
In addition, a raw material
更に、圧力容器1の大断面部1aに原料供給管11を設け、圧力容器1の漏斗部1cに製品排出管12を設けている。
Further, a raw
次に、このガスハイドレート製造装置の作用について説明する。 Next, the operation of this gas hydrate production apparatus will be described.
上記循環ガス冷却器3および循環ガスブロワ4を稼働すると、所定温度に冷却された原料ガス(天然ガス)gが圧力容器1のガス充填室6に供給され、仕切板5に設けられている微細な無数の孔15から圧力容器1の流動層室7内に噴出する。
When the circulating gas cooler 3 and the circulating gas blower 4 are operated, the raw material gas (natural gas) g cooled to a predetermined temperature is supplied to the
その時、原料供給管11から圧力容器1の流動層室7に湿潤状態(例えば、純度50%程度)のガスハイドレート粉体Aを供給すると、湿潤状態のガスハイドレート粉体Aは、仕切板5に設けられている微細な無数の孔15から噴出する原料ガスgによって吹き上げられ、上下に激しく流動する。その間に、湿潤状態のガスハイドレート粉体Aに含まれている未反応水と原料ガス(天然ガス)gが反応し、新規にガスハイドレートが生成される。
At that time, when the gas hydrate powder A in a wet state (for example, a purity of about 50%) is supplied from the raw
従って、この新規なガスハイドレートの生成によってガスハイドレート粉体Aに含まれている未反応水が減少し、ガスハイドレートの純度が高くなる(例えば、純度90%程度)。純度の上がったガスハイドレート粉体A’は、製品排出管12から図示しない次工程に送出される。
Therefore, the generation of the new gas hydrate reduces the unreacted water contained in the gas hydrate powder A, and the purity of the gas hydrate is increased (for example, the purity is about 90%). The gas hydrate powder A ′ having increased purity is sent from the
この例では、ガスハイドレート生成熱を循環ガス(原料ガス)の顕熱を利用して除去している。
(2)実施形態2
図2は、本発明に係るガスハイドレート製造装置の第2の実施形態を示しており、圧力容器1の流動層室7内に設けた伝熱管13にブラインbを通してガスハイドレートの生成熱を除去するようにしている。また、伝熱管13の代わりに圧力容器1の外側に冷却ジャケット(図示せず)を設けてガスハイドレートの生成熱を除去しても良い。その他の部位は、第1の実施形態と相違がないので、同じ部位に同じ符合を付け、詳細な説明を省略する。
(3)実施形態3
図3は、本発明に係るガスハイドレート製造装置の第3の実施形態を示しており、第1の実施形態と同じ部位に同じ符合を付け、詳細な説明を省略する。
In this example, the gas hydrate generation heat is removed using the sensible heat of the circulating gas (raw material gas).
(2)
FIG. 2 shows a second embodiment of the gas hydrate production apparatus according to the present invention, in which the heat generated by the gas hydrate is supplied to the
(3) Embodiment 3
FIG. 3 shows a third embodiment of the gas hydrate production apparatus according to the present invention. The same reference numerals are given to the same portions as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
このガスハイドレート製造装置は、矩形断面の圧力容器1を2つ合体させた2連式の圧力容器30を有し、その接合面を上下の空いた腰板16によって仕切っている。そして、腰板16によって仕切られた圧力容器30の前段部を塊成化区画17とし、後段部を濃度増加区画18としている。
This gas hydrate manufacturing apparatus has a
各圧力容器1は、大断面部1aと、小断面部1bと、これらを接続する漏斗状部1cにより形成され、小断面部1cの上端に多孔板や焼結板等から成る仕切板5を設けている。そして、仕切板5より下方をガス充填室6と称すると共に、仕切板5より上方を流動層室7と称している。
Each
只、この例では、原料供給管11を前段の圧力容器1xに設け、製品排出管12を後段の圧力容器1yに設けている。また、循環ガスブロワ4を2台設け、圧力容器30の前段の塊成化区画17と、後段の濃度増加区画18とで循環ガスの風量を変更できるようにしている。サイクロン2や循環ガス冷却器3は、後段側の圧力容器1yに設けている。
In this example, the raw
ここで、塊成化区画17では、塊成条件を、例えば、次のように設定している。
Here, in the
(a)ガス噴流流速 :0.5m/s〜10m/s
(b)ハイドレート水分:10%〜40%
(c)造 粒 時 間 :5min〜20min
次に、このガスハイドレート製造装置の作用について説明する。
(A) Gas jet flow velocity: 0.5 m / s to 10 m / s
(B) Hydrate moisture: 10% to 40%
(C) Granulation time: 5 min to 20 min
Next, the operation of this gas hydrate production apparatus will be described.
各仕切板5に設けた微細な無数の孔15から各圧力容器1の流動層室7内に所定温度に冷却された原料ガス(天然ガス)gを噴出させると共に、原料供給管11から前段の圧力容器1の流動層室7に湿潤状態(例えば、純度50%程度)のガスハイドレート粉体Aを供給すると、湿潤状態のガスハイドレート粉体Aは、仕切板5に設けた微細な無数の孔15から噴出する原料ガスgによって吹き上げられ、上下に流動する。
A raw material gas (natural gas) g cooled to a predetermined temperature is ejected into the
そして、湿潤状態のガスハイドレート粉体Aに含まれている未反応水と原料ガス(天然ガス)gとが反応し、新規にガスハイドレートが生成され、ガスハイドレートの純度が、多少、高くなる(例えば、純度70%程度)と共に、ガスハイドレート粒子どうしが結合し、小さな塊となる。この塊のサイズ(見掛けの粒径)は、後工程の付着、閉塞、分解を防止する観点から、0.5〜10mm程度、好ましくは、2〜6mmである。 Then, the unreacted water contained in the wet gas hydrate powder A reacts with the raw material gas (natural gas) g to newly generate gas hydrate, and the purity of the gas hydrate is somewhat As it becomes higher (for example, about 70% purity), the gas hydrate particles combine to form a small lump. The size of the lump (apparent particle size) is about 0.5 to 10 mm, preferably 2 to 6 mm, from the viewpoint of preventing adhesion, blockage, and decomposition in the subsequent process.
圧力容器30の前段の塊成化区画17で純度が中程度(純度70%程度)に上がるとともに、小さな塊に造粒されたガスハイドレートA”は、中間にある腰板16の下を潜って後段の濃度増加区画18に流入し、仕切板5から噴出する原料ガスgに晒され、小さな塊に造粒されたガスハイドレートA”に含まれている残りの未反応水と原料ガスgとが反応し、ガスハイドレートの純度が更に高くなる(例えば、純度90%程度。)。このガスハイドレートA’は、製品排出管12から図示しない次工程に送出される。
In the
この例の場合も、ガスハイドレート生成熱を循環ガス(原料ガス)の顕熱を利用して除去する。 Also in this example, the gas hydrate generation heat is removed using sensible heat of the circulating gas (raw material gas).
A 湿潤状態のガスハイドレート粉体
A’乾燥したガスハイドレート粉体
g 原料ガス
1 反応容器
5 仕切板
6 ガス充填室
7 流動層室
15 ガス噴出孔
A Wet gas hydrate powder A 'Dry gas hydrate powder g
Claims (5)
4. A gas hydrate production apparatus according to claim 3, wherein the reaction vessel is provided with a cooling jacket or a cooling pipe.
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