JP2005264116A - Method for discharging gas-hydrate and apparatus for discharging gas-hydrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高圧条件下において生成されるガスハイドレートを低圧側に払い出す方法および装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for discharging gas hydrate produced under high pressure conditions to the low pressure side.
ガスハイドレートは、水分子の作る籠の中にガスを取り込んでなる安定な固体状の水和物であり、取り込まれたガスがメタンの場合はメタンハイドレート、天然ガス(通常、メタンを主成分とした混合ガス)の場合は天然ガスハイドレートと呼ばれている。天然ガスハイドレートは、低温高圧の条件下においては安定で、常温常圧では不安定なため、陸上では永久凍土地域、海域では水深500m以深の海底下に存在することが確認され、有望な天然ガス資源として注目されている。 Gas hydrate is a stable solid hydrate that is obtained by taking gas into the cage made by water molecules. When the taken gas is methane, methane hydrate and natural gas (usually methane is the main component). In the case of mixed gas as a component), it is called natural gas hydrate. Natural gas hydrate is stable under conditions of low temperature and high pressure, and unstable at room temperature and normal pressure. It is attracting attention as a gas resource.
一方で、ガスハイドレートは、その構造中に大量のガスを貯蔵できることに鑑み、天然ガスハイドレート(NGH)を工業的に生産して、液化天然ガス(LNG)に代わる天然ガスの新しい輸送・貯蔵手段として研究が進められている。例えば、天然ガスハイドレートは、数℃の温度、数十気圧の条件下で製造することができる。また、製造された天然ガスハイドレートの粉体またはペレットは、−10数℃、大気圧の条件下で容易に輸送、貯蔵することができる。 On the other hand, in view of the fact that a large amount of gas can be stored in the structure of gas hydrate, natural gas hydrate (NGH) is industrially produced, and new transportation of natural gas to replace liquefied natural gas (LNG) Research is ongoing as a means of storage. For example, natural gas hydrate can be produced under conditions of a temperature of several degrees Celsius and several tens of atmospheres. The produced natural gas hydrate powder or pellets can be easily transported and stored under conditions of −10 ° C. and atmospheric pressure.
ガスハイドレートの製造方法は、原料水を数℃に冷却して高圧条件下の生成槽に供給し、原料ガスを水中に噴き込んで反応させることにより、ガスハイドレートを生成する方法が知られている。この生成槽で生成されたガスハイドレートは、水面に浮上した状態で排出口から排出され、例えば脱水機により脱水処理が施された後、大気圧下に取り出すようになっている(特許文献1参照。)。 As a method for producing gas hydrate, a method of producing gas hydrate by cooling raw material water to several degrees Celsius, supplying it to a production tank under high pressure conditions, and injecting raw material gas into water to cause reaction is known. ing. The gas hydrate generated in the generation tank is discharged from the discharge port in a state of floating on the water surface, and is dehydrated by, for example, a dehydrator and then taken out under atmospheric pressure (Patent Document 1). reference.).
ところで、高圧条件下で生成されたガスハイドレートを大気圧下に取り出す方法としては、例えば、高圧容器内で脱水処理されたガスハイドレートを、排出口を通じて同一圧力に設定される他の容器内に落下させて収容し、この容器内の圧力を大気圧に戻してから取り出す方法が考えられる。しかし、ガスハイドレートは、その付着性や圧密性などの特性により、一部が排出経路内に付着するなどして、自重落下による排出が困難になる場合がある。 By the way, as a method for taking out the gas hydrate generated under high-pressure conditions under atmospheric pressure, for example, the gas hydrate dehydrated in the high-pressure vessel is placed in another vessel set at the same pressure through the discharge port. A method of taking out the container after dropping it into the container and returning the pressure in the container to atmospheric pressure is conceivable. However, the gas hydrate may be difficult to discharge due to its own weight drop due to a part of the gas hydrate adhering to the discharge path due to characteristics such as adhesion and compactness.
これに対し、例えば、高圧容器と低圧容器との間に、それぞれ弁を介して中間容器を配設し、それらの弁を開閉して、高圧容器内のガスハイドレートを一旦中間容器に払い出した後、低圧容器に払い出す方法が考えれるが、高圧容器から中間容器にガスハイドレートが払い出されると、中間容器の圧力が高圧容器の圧力となる。したがって、中間容器の圧力が高圧のままで、低圧容器に払い出すと、ガスハイドレートの品質が低下するおそれがある。 On the other hand, for example, an intermediate container is disposed between each of the high-pressure container and the low-pressure container via a valve, the valves are opened and closed, and the gas hydrate in the high-pressure container is once discharged to the intermediate container. Thereafter, a method of discharging to the low-pressure vessel can be considered, but when the gas hydrate is discharged from the high-pressure vessel to the intermediate vessel, the pressure of the intermediate vessel becomes the pressure of the high-pressure vessel. Therefore, if the intermediate container is kept at a high pressure and discharged into the low-pressure container, the quality of the gas hydrate may be deteriorated.
すなわち、ガスハイドレートは分解しやすい構造を有するため、圧力差が大きくなると、払い出し時の衝撃などによりガスハイドレートの平均粒径が細かくなり、取り扱い特性が悪くなるという問題がある。 That is, since the gas hydrate has a structure that is easily decomposed, there is a problem that when the pressure difference increases, the average particle diameter of the gas hydrate becomes fine due to impact at the time of dispensing and the handling characteristics deteriorate.
本発明は、ガスハイドレートの払い出し時における品質を安定化させることを課題とする。 This invention makes it a subject to stabilize the quality at the time of discharge of gas hydrate.
本発明は、上記課題を解決するため、水と原料ガスを設定圧力下で反応させて生成されたガスハイドレートが収容される高圧容器からガスハイドレートを中間容器を介して低圧容器に払い出すにあたり、中間容器の圧力を高圧容器の圧力以下の設定圧力にして高圧容器からガスハイドレートを払い出した後、中間容器の圧力をその設定圧力と低圧容器の圧力との間に設定された圧力に減圧し、中間容器のガスハイドレートを払い出すことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention discharges gas hydrate from a high-pressure vessel containing gas hydrate generated by reacting water and a raw material gas under a set pressure to a low-pressure vessel via an intermediate vessel. In this case, after the gas hydrate is discharged from the high pressure vessel with the pressure of the intermediate vessel set equal to or lower than the pressure of the high pressure vessel, the pressure of the intermediate vessel is set to a pressure set between the set pressure and the pressure of the low pressure vessel. The pressure is reduced, and the gas hydrate in the intermediate container is discharged.
すなわち、中間容器の圧力をガスハイドレートが収容された後に減圧させ、低圧容器との圧力差を所定範囲に設定することにより、例えば、脱水処理されたガスハイドレートの品質を保持しながら払い出すことが可能になる。ここで、ガスハイドレートの品質(例えば、粒度分布等)と圧力差との関係を予めサンプリングなどで認識しておくことにより、中間容器から低圧容器に払い出すときの設定圧を決めることができる。 That is, the pressure in the intermediate vessel is reduced after the gas hydrate is accommodated, and the pressure difference from the low-pressure vessel is set within a predetermined range, for example, while maintaining the quality of the dehydrated gas hydrate. It becomes possible. Here, by setting the relationship between the gas hydrate quality (for example, particle size distribution, etc.) and the pressure difference in advance by sampling or the like, it is possible to determine the set pressure for dispensing from the intermediate container to the low pressure container. .
具体的に、本発明のガスハイドレート払い出し装置は、ガスハイドレートが収容される高圧容器と、この高圧容器に第1の自動弁を介して接続された中間容器と、この中間容器に第2の自動弁を介して接続された低圧容器と、中間容器に昇圧ラインを通じて高圧ガスを供給するガス供給弁と、中間容器内のガスを減圧ラインを通じて排出するガス排出弁と、減圧ラインに調整弁を設けて中間容器の圧力が高圧容器から受ける圧力と低圧容器への払い出し圧力の二つの設定圧力になるように調整弁の開度を調整する圧力調整手段とを備えてなるようにする。この場合において、設定圧力は、中間容器から低圧容器にガスハイドレートを移送できる最小の圧力であることが好ましい。 Specifically, the gas hydrate dispensing apparatus according to the present invention includes a high pressure container in which the gas hydrate is accommodated, an intermediate container connected to the high pressure container via a first automatic valve, and a second container connected to the intermediate container. A low-pressure vessel connected via an automatic valve, a gas supply valve for supplying high-pressure gas to the intermediate vessel through the pressure-up line, a gas discharge valve for discharging the gas in the intermediate vessel through the pressure-reduction line, and a regulating valve in the pressure-reduction line And a pressure adjusting means for adjusting the opening of the adjusting valve so that the pressure of the intermediate container becomes two set pressures of the pressure received from the high pressure container and the discharge pressure to the low pressure container. In this case, the set pressure is preferably the minimum pressure at which the gas hydrate can be transferred from the intermediate vessel to the low pressure vessel.
本発明によれば、ガスハイドレートの払い出し時における品質を安定化させることができる。 According to the present invention, it is possible to stabilize the quality when the gas hydrate is dispensed.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図1は、本実施形態に係るガスハイドレート払い出し装置の一例を示す構成図である。なお、本実施形態において、特に断りがない限り、原料ガスとは天然ガスを示し、ガスハイドレートは天然ガスハイドレートを示すものとする。ただし、原料ガスは、天然ガスに限定されず、例えば、メタンガスなどを用いるようにしてもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a gas hydrate dispensing apparatus according to the present embodiment. In this embodiment, unless otherwise specified, the source gas indicates natural gas, and the gas hydrate indicates natural gas hydrate. However, the source gas is not limited to natural gas, and for example, methane gas or the like may be used.
図に示すように、本実施形態のガスハイドレート払い出し装置(以下、払い出し装置と称す。)は、高圧容器1と、中間容器3と、低圧容器5と、中間容器3の圧力を調整する圧力調整手段とを備えて構成される。 As shown in the figure, the gas hydrate dispensing device (hereinafter referred to as a dispensing device) of the present embodiment is a pressure that adjusts the pressure of the high-pressure vessel 1, the intermediate vessel 3, the low-pressure vessel 5, and the intermediate vessel 3. And adjusting means.
高圧容器1は、例えば、横型筒状に形成された容器からなり、脱水または冷却機能を備えている。この高圧容器1は、ガスハイドレートの導入口12と排出口14とを備えている。
The high-pressure vessel 1 is composed of, for example, a vessel formed in a horizontal cylindrical shape and has a dehydration or cooling function. The high-pressure vessel 1 includes a
中間容器3は、例えば、縦型の筒状容器からなり、頂部に形成される供給口は、自動弁16を有する管路を介して高圧容器1の排出口14に接続される一方、底部にはガスハイドレートを排出する排出口が形成されている。
The intermediate container 3 is composed of, for example, a vertical cylindrical container, and the supply port formed at the top is connected to the
低圧容器5は、例えば、縦型の筒状容器からなり、頂部に形成される供給口は、自動弁18を有する管路を介して中間容器3の排出口に接続される一方、容器の略中央高さから下方に向かって窄めた先の底部には、ガスハイドレートを排出する排出口20が形成されている。
The low-pressure vessel 5 is composed of, for example, a vertical cylindrical vessel, and a supply port formed at the top is connected to a discharge port of the intermediate vessel 3 through a pipe line having an
ここで、中間容器3の圧力調整手段の構成について説明する。中間容器3には、原料ガスを供給して容器3内を昇圧する昇圧ライン22と、原料ガスを抜き出して容器3内を減圧する減圧ライン24がそれぞれ接続されている。昇圧ライン22には自動弁26が配設され、原料ガスの供給量が調節されるようになっている。減圧ライン24には、中間容器3側から順に、自動弁28、調整弁30が順次配設されている。調整弁30は、圧力調整器(PIC)32を介して自動弁26と中間容器3とを結ぶ昇圧ライン22に接続され、中間容器3内の圧力を検知して設定圧力に調整するようになっている。
Here, the configuration of the pressure adjusting means of the intermediate container 3 will be described. Connected to the intermediate container 3 are a
次に、本実施形態の払い出し装置の動作を説明する。まず、高圧容器1内は、高圧状態(例えば、50kg/cm2)に管理され、導入口12からガスハイドレートaが導入される。高圧容器1内に導入されたガスハイドレートaは、脱水または冷却処理される。ここにおいて処理されたガスハイドレートbを中間容器3に払い出す場合は、まず、自動弁16、18、26、28がすべて閉じた状態(ただし、調整弁30は開放)で自動弁26を開き、原料ガスを中間容器3内に導入して、中間容器3が高圧容器1と同一の圧力まで昇圧されたところで自動弁26を閉じる。続いて、自動弁16を開き、高圧容器1内から中間容器3内にガスハイドレートbを払い出した後、自動弁16を閉じる。なお、ここでの払い出しは、ガスハイドレートbの自重落下によるものであるが、例えば、後述するように、自重落下に問題が生じる場合は、中間容器3の圧力を高圧容器1の圧力より小さくして所定の差圧を作り出し、ガスハイドレートbを差圧圧送するようにしてもよい。この場合、中間容器3の圧力調整は、圧力調整器32で調整弁30の開度を調整することにより行う。
Next, the operation of the payout device of this embodiment will be described. First, the inside of the high-pressure vessel 1 is managed in a high-pressure state (for example, 50 kg / cm 2 ), and the gas hydrate a is introduced from the
次に、中間容器3内のガスハイドレートbを払い出す場合は、まず、自動弁28を開いて、中間容器3の圧力を減圧する。この減圧過程においては、中間容器3の圧力が設定圧力(例えば、0.5〜20kg/cm2)まで減圧されたところで、圧力調整器32から指令を受けて調整弁30が閉じられ、減圧が終了する。ここで、中間容器3の設定圧力は、圧力調整器32の設定値を調節することにより、変更が可能である。
Next, when the gas hydrate b in the intermediate container 3 is discharged, first, the
中間容器3が設定圧力まで減圧されると、自動弁18を開いて、例えば、大気圧の低圧容器5内に、ガスハイドレートbを払い出す。ここでの払い出しは、ガスハイドレートbの差圧圧送によるものである。
When the intermediate container 3 is depressurized to the set pressure, the
次に、中間容器3の設定圧力について説明する。ガスハイドレートは、圧力差の大きい差圧圧送などの移送過程において構造が壊れやすく、ガスハイドレートの一部の構造が壊れて粒径が細かくなると(例えば、粒径0.5mm未満)、粒度分布が変化して取り扱い性が悪くなる。すなわち、粒度分布などが変化すると、取り扱い特性などの品質が低下して、例えば、大気圧下におけるペレットなどの成型が困難になる場合がある。一方、ガスハイドレートは、付着性や圧密性が高いことから、例えば、同一圧力下において自重落下させる場合、管路などの内壁に付着して閉塞を起しやすい。 Next, the set pressure of the intermediate container 3 will be described. Gas hydrate has a structure that is easily broken in a transfer process such as differential pressure feeding with a large pressure difference. If a part of the structure of gas hydrate is broken and the particle size becomes fine (for example, particle size less than 0.5 mm), the particle size is reduced. The distribution changes and handling becomes worse. That is, when the particle size distribution or the like changes, quality such as handling characteristics deteriorates, and for example, molding of pellets or the like under atmospheric pressure may be difficult. On the other hand, since gas hydrate has high adhesion and compactness, for example, when dropping under its own pressure under the same pressure, it tends to adhere to an inner wall such as a pipe and cause clogging.
これに対し、本実施形態では、中間容器3の圧力を高圧容器1からの受け入れと低圧容器への払い出しの二つのケースについて調節可能(自動シーケンスによる)とし、所定の圧力差を形成することにより、管路などが閉塞されず、品質を保持した状態でガスハイドレートを払い出すことができる。ここで、差圧の設定値は、予め差圧と品質などの関係をサンプリングなどに基づいて認識していれば、運転状況などに応じて最適な差圧設定を行うことができる。 On the other hand, in the present embodiment, the pressure of the intermediate container 3 can be adjusted (by an automatic sequence) for two cases of receiving from the high-pressure container 1 and discharging to the low-pressure container, thereby forming a predetermined pressure difference. In addition, the gas hydrate can be dispensed in a state in which the quality of the pipe is not blocked and the quality is maintained. Here, as for the set value of the differential pressure, if the relationship between the differential pressure and the quality is recognized in advance based on sampling or the like, the optimum differential pressure can be set according to the operating condition.
以上述べたように、本実施形態によれば、生成されたガスハイドレートの払い出し時における品質を安定化させることができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to stabilize the quality when the generated gas hydrate is dispensed.
1 高圧容器
3 中間容器
5 低圧容器
16,18,26,28 自動弁
30 調整弁
32 圧力調整器(PIC)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High pressure vessel 3 Intermediate vessel 5
Claims (3)
The gas hydrate dispensing apparatus according to claim 2, wherein the set pressure is a minimum pressure at which the gas hydrate can be transferred from the intermediate container to the low pressure container.
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