JP2006052395A - ガスハイドレートからのガス回収方法および回収装置並びにガスハイドレートの再ガス化方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】地表面下または海底面下に存在するガスハイドレートからのガス回収方法であって、ガスハイドレートの存在位置近傍に配置した熱エネルギー放射源を駆動してガスハイドレートに熱エネルギーを供給し、ガスハイドレートを分解してガスを発生させ、発生したガスを専用の回収管により回収することを特徴とする方法およびこれを具体化した装置、並びにこれに係る再ガス化方法。
【選択図】図1
Description
前記エネルギー供給源に接続され、前記主管が前記ガスハイドレート層へ到達した後に、その位置でガスハイドレートを加熱分解してガスを発生させるための少なくとも1個の移動可能な熱エネルギー放射源としての、加熱用水蒸気を発生する手段およびこの水蒸気をさらに加熱する加熱用マイクロ波もしくは高周波を発生する手段を含むヘッド部と、発生したガスを地上または海上に回収するための前記主管内の回収路を有するガス回収手段と、ガス発生・回収のための制御を行う制御部とを備えることを特徴とする(請求項11参照)。
本発明の一態様に係る第1のガス回収方法は、地表面下または海底面下に存在するガスハイドレートからのガス回収方法であって、ガスハイドレートの存在位置近傍に配置した熱エネルギー放射源としての、加熱用マイクロ波もしくは高周波を発生する手段からガスハイドレートに熱エネルギーを供給し、この熱エネルギーによりガスハイドレートを分解してガスを発生させ、このようにして発生したガスを回収路から回収するガスハイドレートからのガス回収方法である。
本発明の一態様に係る第1のガス回収装置は、地表面下または海底面下に存在するガスハイドレート層からガスを回収する装置であって、ガスハイドレート層へ到達させるための主管と、地上または海上に設置されたエネルギー供給源と、このエネルギー供給源に接続され、上記の主管がガスハイドレート層へ到達した後に、その位置でガスハイドレートを加熱分解してガスを発生させるための少なくとも1個の移動可能な熱エネルギー放射源としての、加熱用マイクロ波もしくは高周波を発生する手段を含むヘッド部と、上記熱エネルギー放射源により供給された熱エネルギーにより発生したガスを地上または海上に回収するための主管内の回収路を有するガス回収手段と、ガスの発生または/および回収のための制御を行う制御部とを備えるガスハイドレートからのガス回収装置である。
なお、ここで生成させたメタノールまたは水素を、海上構造物12等における燃料電池の燃料として用いることが可能であり、このように構成した場合には、環境を汚染することのないエネルギー供給源とすることができるという利点がある。
なお、この回収装置40は、図1に示す実施形態と基本的に同様の構造を有するので、同一部材には、同一の番号を付す。
また、複合ヘッド42の各ヘッドは、超音波、マイクロ波等を用いて互いに通信して、協調して動作するように制御することも好ましい。
本実施形態の回収装置を海底に配置するにも、前述のように、この回収装置を主管14とともに掘削・配置した後、回収装置10が露出するようになるまで、主管14のみを後退させる等の方法を用いることができる。
なお、この回収装置60は、図1に示す実施形態と基本的に同様の構造を有するので、同一部材には、同一の番号を付す。
また、例えば衝撃波を用いて、掘削地点の周辺のメタンハイドレート層に衝撃(振動)を与え、メタンハイドレート層に亀裂を生じさせることにより、熱の移動を容易にしてメタンハイドレートの加熱分解を促進することも可能である。
次に、本発明の一態様に係る第2のガス回収装置および回収方法について説明する。
図7に、本発明の一実施形態のメタンガス回収装置(以下、単に「回収装置」という)70の概略構成図を示す。
なお、この回収装置70は、図1に示す回収装置10と基本的に同様の構造を有するので、同一部材には同一の番号を付す。
また、本実施形態の回収装置70では、上述したヘッド部25を数珠繋ぎ状に複数台接続することで複合ヘッド43を形成している。
また、この回収装置80は、図1に示す実施形態と基本的に同様の構造を有するので、同一部材には、同一の番号を付す。
従って、上述した実施形態は、地上あるいは海上施設で用意した熱水や水蒸気等をメタンハイドレート層に搬送するような従来の実施形態に比べて、非常に低いエネルギー損失でメタンハイドレートのガス化を行うことができる。
また、従来の熱水等を使用する実施形態では、十分なエネルギー供給を行うために大量の熱水が必要となり、そのために使用した水を回収するのにも大きなコストがかかる。それに対して本発明に係る上述の実施形態では、高温の過熱水蒸気を用いるために大量の水を使用する必要がない、すなわち、大量の水を回収する必要がなく、経済的観点からも環境保護の観点からも非常に効果的であるといえる。
本実施例では、0℃、約3気圧以上の条件でメタンハイドレートが生成することを利用してメタンハイドレートを作製した。
先ず、原料となる水とメタンハイドレートを反応容器に貯留した。この反応容器は、メタンハイドレート作製時に水とメタンガスとを十分に混合して、メタンハイドレートの生成反応を促進する攪拌手段を備える。また、反応容器は、原料となるメタンガスを供給するガス供給手段と接続されている。このガス供給手段は、圧力制御手段を備えており、例えば、反応容器内部の圧力を所定の圧力(約3気圧以上)に維持することができる。
水中のメタンガスが十分に飽和し、かつ反応容器内が十分に冷却される、すなわち、メタンハイドレートの生成条件に到達することによりメタンハイドレートが生成し、生成したメタンハイドレートが水面に浮きあがった。このとき、ガス供給手段がメタンガスを連続的に供給することにより、反応容器内部の圧力が所定の圧力に維持され、メタンハイドレートが連続的に生成した。
上述の方法により作製したメタンハイドレートの一部を圧力弁付きの耐圧容器に移し、前述したマグネトロンから発生させた周波数2450MHzの加熱用マイクロ波を上記メタンハイドレートに照射し、メタンハイドレートの再ガス化を行った。このように制御された加熱条件下で上記メタンハイドレートを分解し、発生する水および水蒸気とを分離してメタンガスを得た。ここでのガス化率は、略100%であった。
なお、加熱用マイクロ波を用いてメタンハイドレートの再ガス化を行うと説明したが、高周波電磁波による高周波加熱により行っても同様の結果を得ることができる。
また、上述の方法により作製したメタンハイドレートに、スチームジェネレータにより発生させた水蒸気をさらに加熱用マイクロ波あるは高周波を用いて加熱した過熱水蒸気(約160〜180℃)を用いて、制御された加熱条件下で分解し、発生する水および水蒸気とを分離してメタンガスを得た。この実験におけるガス化率は、略100%であった。
12 海上構造物
14 主管
16 内管
18 回収手段
20 固定手段
22 ケーブル
23 供給管
24,25 ヘッド部
26 エネルギー供給部
28 制御手段
30 転換手段
32 濾過手段
34 圧力制御手段
36 マグネトロン
38 超音波発生手段
42,43 複合ヘッド
46 スチームジェネレータ
56 ガス回収部
62,63 管状体ヘッド部
G メタンハイドレート層
Claims (20)
- 地表面下または海底面下に存在するガスハイドレートからのガス回収方法であって、
前記ガスハイドレートの存在位置近傍に配置した熱エネルギー放射源としての、加熱用マイクロ波もしくは高周波を発生する手段より前記ガスハイドレートに熱エネルギーを供給し、
供給された熱エネルギーにより前記ガスハイドレートを分解してガスを発生させ、
発生したガスを回収路により回収する
ことを特徴とするガスハイドレートからのガス回収方法。 - 前記熱エネルギー放射源から放射される熱エネルギーの放射方向を制御する
請求項1に記載のガスハイドレートからのガス回収方法。 - 地表面下または海底面下に存在するガスハイドレートからのガス回収方法であって、
前記ガスハイドレートの存在位置近傍に配置した熱エネルギー放射源としての、加熱用水蒸気を発生する手段およびこの水蒸気をさらに加熱する加熱用マイクロ波もしくは高周波を発生する手段より前記ガスハイドレートに熱エネルギーを供給し、
供給された熱エネルギーにより前記ガスハイドレートを分解してガスを発生させ、
発生したガスを回収路により回収する
ことを特徴とするガスハイドレートからのガス回収方法。 - 前記熱エネルギー放射源の近傍において、前記熱エネルギー放射源による熱エネルギー供給に加えて超音波エネルギーを供給する
請求項1〜3のいずれかに記載のガスハイドレートからのガス回収方法。 - 前記ガスハイドレートからのガス回収路中において、
発生させたガスの圧力の調整を行う
請求項1〜4のいずれかに記載のガスハイドレートからのガス回収方法。 - 前記ガスハイドレートから回収したガスの転換を行う
請求項1〜5のいずれかに記載のガスハイドレートからのガス回収方法。 - 前記ガスハイドレートから回収したガスの濾過を行う
請求項1〜6のいずれかに記載のガスハイドレートからのガス回収方法。 - 前記ガスハイドレートがメタンハイドレートであり、前記ガスがメタンガスである
請求項1〜7のいずれかに記載のガスハイドレートからのガス回収方法。 - 地表面下または海底面下に存在するガスハイドレート層からガスを回収する装置であって、
前記ガスハイドレート層へ到達させるための主管と、
地上または海上に設置されたエネルギー供給源と、
前記エネルギー供給源に接続され、前記主管が前記ガスハイドレート層へ到達した後に、その位置でガスハイドレートを加熱分解してガスを発生させるための少なくとも1個の移動可能な熱エネルギー放射源としての、加熱用マイクロ波もしくは高周波を発生する手段を含むヘッド部と、
発生したガスを地上または海上に回収するための前記主管内の回収路を有するガス回収手段と、
ガス発生・回収のための制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とするガスハイドレートからのガス回収装置。 - 前記エネルギー放射源は、放射方向の制御可能な加熱用マイクロ波もしくは高周波を発生する手段である
請求項9に記載のガスハイドレートからのガス回収装置。 - 地表面下または海底面下に存在するガスハイドレート層からガスを回収する装置であって、
前記ガスハイドレート層へ到達させるための主管と、
地上または海上に設置されたエネルギー供給源と、
前記エネルギー供給源に接続され、前記主管が前記ガスハイドレート層へ到達した後に、その位置でガスハイドレートを加熱分解してガスを発生させるための少なくとも1個の移動可能な熱エネルギー放射源としての、加熱用水蒸気を発生する手段およびこの水蒸気をさらに加熱する加熱用マイクロ波もしくは高周波を発生する手段を含むヘッド部と、
発生したガスを地上または海上に回収するための前記主管内の回収路を有するガス回収手段と、
ガス発生・回収のための制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とするガスハイドレートからのガス回収装置。 - 前記ヘッド部は、さらに、前記エネルギー供給源および前記制御部に接続された超音波発生手段を有する
請求項9〜11のいずれかに記載のガスハイドレートからのガス回収装置。 - 前記ガス回収手段は、地上または海上と前記ガスハイドレート層との間に、前記ガス回収路内の回収ガス圧の調整を行うための少なくとも1つの圧力制御手段を有する
請求項9〜12のいずれかに記載のガスハイドレートからのガス回収装置。 - 前記ガス回収手段は、地上または海上と前記ガスハイドレート層との間に、回収ガスを転換させるための少なくとも1つの転換手段を有する
請求項9〜13のいずれかに記載のガスハイドレートからのガス回収装置。 - 前記ガス回収手段は、回収したガスの濾過を行うための少なくとも1つのガス濾過手段を有する
請求項9〜14のいずれかに記載のガスハイドレートからのガス回収装置。 - 前記主管は、複数の内腔を限定する多重管もしくは複合管であり、
前記内腔の少なくとも1つは、前記ヘッド部を挿通可能に構成され、
前記内腔の少なくとも1つが、前記回収手段の回収路を構成する
請求項9〜15のいずれかに記載のガスハイドレートからのガス回収装置。 - 前記主管の先端に前記ヘッド部を有する
請求項9〜16のいずれかに記載のガスハイドレートからのガス回収装置。 - 前記ガスハイドレートがメタンハイドレートであり、前記ガスがメタンガスである
請求項9〜17に記載のガスハイドレートからのガス回収装置。 - ガスハイドレートの再ガス化方法であって、
前記ガスハイドレートに、熱エネルギー放射源としての、加熱用マイクロ波もしくは高周波を発生する手段より前記ガスハイドレートに熱エネルギーを供給し、
供給された熱エネルギーにより前記ガスハイドレートを分解してガスを発生させる
ことを特徴とするガスハイドレートの再ガス化方法。 - ガスハイドレートの再ガス化方法であって、
前記ガスハイドレートに、熱エネルギー放射源としての、加熱用水蒸気を発生する手段およびこの水蒸気をさらに加熱する加熱用マイクロ波もしくは高周波を発生する手段より前記ガスハイドレートに熱エネルギーを供給し、
供給された熱エネルギーにより前記ガスハイドレートを分解してガスを発生させる
ことを特徴とするガスハイドレートの再ガス化方法。
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