JP2006111760A

JP2006111760A - ガスハイドレート生成装置

Info

Publication number: JP2006111760A
Application number: JP2004301568A
Authority: JP
Inventors: Satoru Tokisu; 鴇巣　　哲
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】設備を単純化してコスト低減が可能で、生成したガスハイドレートの付着水を脱水しつつ、円滑に排出することができる排出機構を有するガスハイドレート生成装置を提供する。
【解決手段】生成したガスハイドレートＨを、耐圧容器１内側面に沿って上方搬送装置５のらせん状の搬送路５ａを回転させて上方に搬送した後、排出羽根６の上方に配置した通気性のある回転円盤７で、ハイドレート形成ガスＧの循環を確保しつつ、ガスハイドレートＨがさらに上方に移動することを防ぎ、回転する排出羽根６で耐圧容器１の内側面の排出路２の開口部２ａに向けて導入して排出路２の排出フィーダ３で排出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスハイドレート生成装置に関し、さらに詳しくは設備を単純化してコスト低減が可能で、生成したガスハイドレートの付着水を脱水しつつ、円滑に排出することができる排出機構を有するガスハイドレート生成装置に関するものである。

近年、水分子の作るカゴの中にガスを取り込んでなる安定な固形状のガスハイドレートが新たなガスの輸送、貯蔵手段等として注目されている。ガスハイドレートは、その結晶構造により高いガス包蔵性を有し、また、液化天然ガスのように極低温にする必要がなく、常圧・低温（−１０数℃程度）で輸送、貯蔵ができる。

このガスハイドレートの生成方法の一つとして、所定の加圧状態の耐圧容器の中で、所温度に冷却された水にハイドレート形成ガス、例えばメタンガスや天然ガスなどを気泡状態で供給して生成する方法がある。

この方法によるガスハイドレートの生成装置は、種々提案されているが、例えば内筒容器と外筒容器との二重構造として、この両容器のすき間を生成したガスハイドレートの搬送路としたものがある（特許文献１参照）。

しかしながら、この装置ではガスハイドレートの生成に寄与しない耐圧構造の外筒容器が必要となり、設備が大型化、コスト高となる。また、外筒容器と内筒容器とのすき間はガスが充満しているため、内筒容器のガスハイドレートの生成熱を除去しにくく、外側からも効率的な冷却が困難であるという問題がある。生成したガスハイドレートが、付着水分率等の程度によって付着性の高い性状となっている場合には、容器壁面に固着して円滑にガスハイドレートが搬送できないという問題も生じる。

また、特許文献１の図５にはガスハイドレート生成容器の上部を絞って垂直スクリューコンベアと水平スクリューコンベアとを設けて、生成したガスハイドレートを搬送する装置が提案されている。

しかしながら、この装置においても生成したガスハイドレートが生成容器の内側面に固着して円滑な排出ができないという問題が生じる。
特開２００４―１０６８６号

本発明の目的は、設備を単純化してコスト低減が可能で、生成したガスハイドレートの付着水を脱水しつつ、円滑に排出することができる排出機構を有するガスハイドレート生成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明のガスハイドレート生成装置は、耐圧容器と該耐圧容器内部の下方に攪拌羽根を有し、該耐圧容器内部を所定の圧力および温度条件下として水にハイドレート形成ガスを気泡として供給してガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成装置において、生成したガスハイドレートを前記耐圧容器内側面に沿って接触させつつ、上方に搬送する上方搬送装置と、前記耐圧容器の内側面に一端を開口した排出路と該排出路に内設した排出フィーダとからなる排出装置とを備えて、前記上方搬送装置によって搬送されたガスハイドレートを前記排出路に導入するための上下方向を回転軸方向として回転する排出羽根を設け、前記上方搬送装置は、帯状らせん体からなる搬送路を前記耐圧容器内側面に沿って前記耐圧容器内を上下方向を回転軸方向として回転させることを特徴とするものである。

本発明のガスハイドレート生成装置によれば、耐圧容器とこの耐圧容器内部の下方に攪拌羽根を有し、耐圧容器内部を所定の圧力および温度条件下として水にハイドレート形成ガスを気泡として供給してガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成装置において、生成したガスハイドレートを耐圧容器内側面に沿って接触させつつ、上方に搬送する上方搬送装置と、耐圧容器の内側面に一端を開口した排出路と排出路に内設した排出フィーダとからなる排出装置とを備えて、上方搬送装置によって搬送されたガスハイドレートを排出路に導入するための上下方向を回転軸方向として回転する排出羽根を設け、上方搬送装置は、帯状らせん体からなる搬送路を耐圧容器内側面に沿って耐圧容器内を上下方向を回転軸方向として回転させるので、外筒容器が不要となり、耐圧容器を１つにしてガスハイドレートを生成、排出することができ、設備を単純化して大幅なコスト低減が可能となる。

また、生成したガスハイドレートを帯状らせん体からなる搬送路によって、耐圧容器内側面に沿って接触させながら上方に搬送するので、耐圧容器の内側面にガスハイドレートを固着させることなく、搬送中に重力によって付着水分を落下させて脱水しつつ、円滑に排出することができる。

そして、上方搬送されたガスハイドレートは、回転する排出羽根で内側面の排出路の開口部に向けて導入されて、排出路の排出フィーダで円滑に排出することができる。

以下、本発明のガスハイドレート生成装置を図に示した実施形態に基づいて説明する。図１にガスハイドレート生成装置の全体概要を示す。

円筒状の耐圧容器１には、冷却された水Ｗを供給する水供給路１０とハイドレート形成ガスＧ（メタンガス、天然ガス等）を供給するガス供給路１１が接続されている。ハイドレート形成ガスＧはブロワ９を備えたガス循環路１２を介して循環し、耐圧容器１の上方から排出されて再度、耐圧容器１の下方から供給される。

耐圧容器１の側面外周には、図示するように冷却ジャケット８を設けてもよい。耐圧容器１の内部下方には駆動モータＭで耐圧容器１の内部の液を回転させる攪拌羽根４が設けられている。この攪拌羽根４の上方には、生成したガスハイドレートＨを上方に搬送する上方搬送装置５が備わっている。この上方搬送装置５は、耐圧容器１の内側面に沿って帯状らせん体からなる搬送路５ａが、上下方向に延びて配置され、耐圧容器１内部を内側面に沿って回転可能な構造となっている。その詳細は後述する。

耐圧容器１内部の上方には、上下方向に延び、駆動モータＭによって回転する回転軸６ａに固定された排出羽根６が配置されている。排出羽根６の平面方向羽根形状は、回転軸６ａを中心として放射状の延びた直線羽根、湾曲羽根等、排出路２に効率よくガスハイドレートＨを排出できる形状を適宜、採用することができる。羽根枚数もガスハイドレートＨの排出効率等を考慮して適宜、決定する。

排出羽根６とほぼ同じ高さの耐圧容器１の内側面には、駆動モータＭで作動する排出フィーダ３を内設する排出路２の開口部２ａが設けられている。円滑にガスハイドレートＨを排出路２の導入するために、開口部２ａをベルマウス形状にすることができる。

排出羽根６の上方には、排出羽根６と同じ回転軸６ａに固定され、通気部を有する回転円盤７が配置されている。この回転円盤７の一例を図３に示す。図３（ａ）に示す平面方向においては、回転軸６ａに一端を固定した分割片７ａが放射状に多数設けられている。この分割片７ａは側面方向においては、図３（ｂ）に示すように上下方向に通気性を確保するためにすき間が設けられている。各分割片７ａの端部を鍵状に曲げることによって、生成したガスハイドレートＨの上方移動を規制しつつ、ハイドレート形成ガスＧの循環を妨げないようにしている。

上方搬送装置５の構造を図２に基づいて説明する。帯状のらせん体に形成された搬送路５ａは、上端を排出羽根６に固定して上下方向に延びる保持支柱５ｂに所定の位置に固定されて、らせん形状を保ちながら、排出羽根６とともに回転可能となっている。

帯状らせん体の搬送路５ａの保持は、この構造に限定されず、例えば、回転軸６ａを下方に延設して回転軸６ａから搬送路５ａに平面放射状に保持支柱５ｂを延ばして、らせん形状に搬送路５ａを保持しながら回転可能にすることもできる。また、搬送路５ａは排出羽根６と別の回転軸によって回転させるようにしてもよい。

搬送路５ａの幅は、搬送効率、回転数、らせんのピッチ等を考慮して適宜決定するが、回転中心部に中空となる空間を設けることによって、この空間から上方搬送する間にガスハイドレートＨの付着水分が重力によって落下して、脱水されることになる。

搬送路５ａの上面にゴム、ゴム混合物等の上面部材５ｃを外側に膨らむように配置して、耐圧容器１の内側面に接するもしくは、ほぼ接するようにしてもよい。このようにすることによって、耐圧容器１の内側面に付着したガスハイドレートＨを掻くように上方に搬送することでき、耐圧容器１の内側面に付着したまま残るガスハイドレートＨの量を減らすことができる。

次に図１に基づいて、この生成装置によるガスハイドレートＨの生成、排出過程を説明する。耐圧容器１内部の所定温度に冷却された水Ｗに、耐圧容器１の下方に固定されたスパージャ１３からハイドレート形成ガスＧが気泡として供給される。この際に攪拌羽根４の攪拌によって、水Ｗとハイドレート形成ガスＧが頻繁に接触して、ガスハイドレートＨが生成する。この攪拌によって生成率を向上させることができる。

生成したガスハイドレートＨは、水面に浮かんでガスハイドレート層を形成し、徐々にその層を厚くして耐圧容器１の内部に留まることになるので、順次、上方に搬送して耐圧容器１の外部へ連続して排出しないと水Ｗとハイドレート形成ガスＧとの接触が妨げられてガスハイドレートＨの生成効率が低下する場合がある。また、生成したガスハイドレートＨは付着水量等の程度によって耐圧容器１の内側面に固着しやすい性状となる。

そこで、上方搬送装置５によって生成したガスハイドレートＨの上方への搬送を促すようにする。搬送路５ａの下端部は、ガスハイドレートＨの層と水Ｗの層の境界付近となるように配置する。

搬送路５ａが回転することによって、ガスハイドレートＨが搬送路５ａの上面に載って耐圧容器１の内側面に沿って接触しながら上方に搬送される。また、内側面に沿いながら搬送するので、ガスハイドレートＨが内側面に固着したたままの状態になることを防ぐことができ、搬送中に重力によって付着水分を搬送路５ａから落とすことによってガスハイドレートＨの脱水効果も生じる。

上方搬送されたガスハイドレートＨは、回転する排出羽根６によって耐圧容器１の内側面に向けて押出されて、耐圧容器１の内側面に開口した排出路２に導入される。ここで、排出羽根６の上方に回転円盤７が設置されているので、ガスハイドレートＨのさらなる上方移動が回転円盤７によって規制されて、円滑にガスハイドレートＨを排出路２に導入できる。特に、この生成装置ではハイドレート形成ガスＧの循環気流によって、ガスハイドレートＨがさらに上方に移動しようとするが、回転円盤７がガスハイドレートＨの上方移動を規制するとともに、そのすき間が上下方向にハイドレート形成ガスＧの通気を確保してハイドレート形成ガスＧの循環が妨げられることがないので、ガスハイドレートＨの生成に悪影響が生じることがない。

この実施形態では、ガスハイドレートＨの上方移動の規制体として多数の分割片７ａからなる回転円盤７を採用しているが、これに限定されず多数の貫通孔を有する回転円盤としてもよく、耐圧容器１の内側面から規制体を突出させて設けるようにしてもよい。

開口部２ａから導入されたガスハイドレートＨは、駆動モータＭで駆動される排出フィーダ３によって排出路２を経て次工程に搬送される。排出フィーダ３としては、リボンフィーダやスクリューフィーダ等を用いる。

排出路２は図４に示すように、ガスハイドレートＨの生成量に応じて複数設けることで排出効率を向上させることができる。このとき、平面方向において、耐圧容器１に対して円周方向に均等に設置するのが好ましい。排出路２の方向は、円周方向に限定されず、放射線方向に設置してもよい。

以上のように、本発明のガスハイドレート生成装置では、耐圧容器１に外筒容器が不要となり、設備を単純化してコスト低減が可能となる。また、生成したガスハイドレートＨを耐圧容器１の内側面に固着した状態になることを防ぐことができ、付着水を脱水しつつ円滑に排出することができる。特に、連続してガスハイドレートＨを生成する生成装置においては、効率的に連続してガスハイドレートの生成、排出をすることができる。

本発明のガスハイドレート生成装置の全体概要を示す説明図である。本発明に係る上方搬送装置を例示する説明図である。本発明に係る規制体を一例を示す説明図である。本発明に係る排出路の配置の一例を平面方向で示す説明図である。

符号の説明

１耐圧容器
２排出路２ａ開口部
３排出フィーダ
４攪拌羽根
５上方搬送装置５ａ搬送路
５ｂ保持支柱５ｃ上面部材
６排出羽根６ａ回転軸
７回転円盤（規制体）７ａ分割片
８冷却ジャケット
９ブロア
１０水供給路
１１ガス供給路
１２ガス循環路
１３スパージャ
H ガスハイドレート
Ｇハイドレート形成ガス
Ｗ水

Claims

耐圧容器と該耐圧容器内部の下方に攪拌羽根を有し、該耐圧容器内部を所定の圧力および温度条件下として水にハイドレート形成ガスを気泡として供給してガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成装置において、生成したガスハイドレートを前記耐圧容器内側面に沿って接触させつつ、上方に搬送する上方搬送装置と、前記耐圧容器の内側面に一端を開口した排出路と該排出路に内設した排出フィーダとからなる排出装置とを備えて、前記上方搬送装置によって搬送されたガスハイドレートを前記排出路に導入するための上下方向を回転軸方向として回転する排出羽根を設け、前記上方搬送装置は、帯状らせん体からなる搬送路を前記耐圧容器内側面に沿って前記耐圧容器内を上下方向を回転軸方向として回転させることを特徴とするガスハイドレート生成装置。
前記排出羽根の上方に通気性を有しつつ、ガスハイドレートの上方移動を規制する規制体を設けた請求項１に記載のガスハイドレート生成装置。
前記規制体が前記排出羽根の回転軸に固定された回転円盤である請求項２に記載のガスハイドレート生成装置。
前記排出路を複数設けた請求項１〜３のいずれかに記載のガスハイドレート生成装置。