JP2006111785A - ガスハイドレート製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水切り部の脱水スクリーンの穴径を可変とし、運転状況に応じた対応が可能であるガスハイドレート製造装置。
【解決手段】原料ガスと水とを反応させてガスハイドレートを生成し、該ガスハイドレートと水とが混合したガスハイドレートスラリーを脱水器１２によって水切りして低含水率のガスハイドレートを製造する装置である。前記脱水器１２の水切り部１９にスリット状や菱形等の任意の形状の第１開口部２５を設けると共に、前記水切り部１９の外側に、前記第１開口部２５に対向する第２開口部２６を持つ水切り部制御用外筒２４を嵌合させる。該水切り部制御用外筒２４の変位により前記第１開口部２５の開口の度合を変化させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、原料ガスと水とを反応させてガスハイドレートを生成し、その後、このガスハイドレートを脱水器によって脱水して低含水率のガスハイドレートを製造するガスハイドレート製造装置に関するものである。

メタンなどの炭化水素を主成分とする天然ガスを貯蔵および輸送する方法として、一般に、ガス田から天然ガスを採取した後、液化温度まで冷却し、液化天然ガス（ＬＮＧ）とした状態で貯蔵および輸送する方法が採られているが、上記のように、天然ガスをＬＮＧとして貯蔵、あるいは輸送するためには、多大の費用が必要になっている。

従って、近年、天然ガスを水と水和させて固体状態の水和物、すなわち、天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）を生成し、そのままの状態で貯蔵、あるいは輸送することが検討されている。この天然ガスハイドレートは、比較的容易に得られる温度および圧力条件下において製造可能であり、そのため、製造、貯蔵および輸送コストが少なくなり、斯界から注目されている。

ところで、天然ガスハイドレートは、原料ガスと水とを接触させて水和物として固体化させたものであるが、通常、多量の水を含んだスラリー状となる。したがって、このスラリー状の天然ガスハイドレートを貯蔵および輸送すれば、この貯蔵および輸送にかかるコストが膨大になってしまう。

そこで、含水率の低い天然ガスハイドレートを生成し、その貯蔵や輸送にかかるコストを低減するには、スラリー状の天然ガスハイドレートを脱水器に導入して未反応水を脱水除去する必要がある。係る脱水器としては、従来、横型スクリュープレス型脱水装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１０５３６２号（第７−１０頁、図２）

ところが、このようなスクリュープレス型脱水装置は、メッシュ加工した内壁と、この内壁の外側にあって外殻を構成する筒体との二重構造になっており、内壁内に設置したスクリュー軸によってスラリー状の天然ガスハイドレートを強制的に前進させることによって内壁に加工したメッシュから水を除去するようにしている。

このため、脱水中に天然ガスハイドレートの多くが水と一緒に内壁のメッシュ孔をすり抜け、結果的に天然ガスハイドレートの回収率が低下するという問題がある。

また、スクリュー軸を高トルクで回転させるために、動力費がかかるという問題がある。更に、内部が高圧の状態で高トルクを発生させるため、設備全体が過重になっており、スクリュー軸を高圧から大気圧の領域でシールする必要がある。

このような問題を解決するため、本発明者らは、従来のような機械的な強制脱水ではなく、重力を利用した塔状の脱水器について検討した。この脱水器１は、図６に示すように、ガスハイドートスラリーｓを導入する導入部４と、ガスハイドレートスラリーｓの水を脱水する水切り部６と、水切り部６で脱水されたガスハイドレートｎを導出する導出部５からなる縦型筒状本体２と、水切り部６にてガスハイドレートｎから分離した水（濾液）ｗを集合する脱水集合部３により形成したものである。

ところが、この脱水器１は、水切り部６の脱水スクリーンの穴径が固定されているため、運転状況に応じた対応ができなかった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、水切り部の脱水スクリーンの穴径を可変とし、運転状況に応じた対応が可能であるガスハイドレート製造装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、次のように構成される。

請求項１に記載の発明は、原料ガスと水とを反応させてガスハイドレートを生成し、該ガスハイドレートと水とが混合したガスハイドレートスラリーを脱水器によって水切りして低含水率のガスハイドレートを製造するガスハイドレート製造装置において、前記脱水器の水切り部にスリット状や菱形等の任意の形状の第１開口部を設けると共に、前記水切り部の外側に、前記第１開口部に対向する第２開口部を持つ水切り部制御用外筒を嵌合させ、該水切り部制御用外筒の変位により前記第１開口部の開口の度合を変化させることを特徴とするガスハイドレート製造装置である。

請求項２に記載の発明は、前記水切り部制御用外筒の外周に沿って歯車を設けると共に、該歯車とかみ合うラックの前後運動によって前記水切り部制御用外筒を筒状の水切り部を軸にして回動させることを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート製造装置である。

請求項３に記載の発明は、前記水切り部制御用外筒の側面に長手方向のラックを設けると共に、該ラックとかみ合う歯車を回転させて前記水切り部制御筒を筒状の水切り部を軸にして上下方向に摺動させることを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート製造装置である。

上記したように、請求項１に記載の発明は、原料ガスと水とを反応させてガスハイドレートを生成し、該ガスハイドレートと水とが混合したガスハイドレートスラリーを脱水器によって水切りして低含水率のガスハイドレートを製造するガスハイドレート製造装置において、前記脱水器の水切り部にスリット状や菱形等の任意の形状の第１開口部を設けると共に、前記水切り部の外側に、前記第１開口部に対向する第２開口部を持つ水切り部制御用外筒を嵌合させ、該水切り部制御用外筒の変位により前記第１開口部の開口の度合を変化させるため、水切り部の目詰まりなどの状況に応じてきめ細かな運転が可能になった。その結果、ガスハイドレート製造装置の安定的な運転を実現することができると共に、定脱水率の運転を実現することが可能となった。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１において、１１はガスハイドレート生成器、１２はガスハイドレート生成器１１で生成されたスラリー状のガスハイドレートｎを脱水する縦型の脱水器、１３は脱水器１２でほぼ脱水されたガスハイドレートｎを次工程（図示せず）に横移送するガスハイドレート搬送装置である。

ガスハイドレート生成器１１は、耐圧容器１４と、原料ガスである天然ガスｇを気泡状に噴出するスパージャ１５と、耐圧容器１４内を攪拌する攪拌機１６と、冷却器１７により構成されている。

脱水器１２は、ガスハイドレートスラリーｓを導入する導入部１８と、ガスハイドレートスラリー中の水ｗを脱水する水切り部１９と、水切り部１９で脱水されたガスハイドレートｎを導出する導出部２０からなる縦型筒状本体２１と、水切り部１９によって濾過された水（濾液）ｗを集合する脱水集合部２２により形成されている。

水切り部１９は、図２及び図３から分かるように、内筒部２３と外筒部２４の２重構造になっている。そして、内筒部２４には、縦長のスリット（第１開口部）２５を等間隔に設けている。他方、外筒部２４には、内筒部２３のスリット２５に対応する縦長のスリット（第２開口部）２６を設けている。内筒部２３のスリット２５の幅は、例えば、５〜５０ｍｍが好ましい。他方、外筒部２４のスリット２６の幅は、例えば、１０〜６０ｍｍが好ましい。

開口部の形状としては、例えば、図４（ａ）のような菱形や、図４（ｂ）のような楕円形などを挙げることができる。

上記外筒部２４は、その外周に沿って歯車３０を備え、歯車３０とかみ合うラック３１の前後運動によって内筒部２３を軸にして周方向に回動するようになっている。ラック３１は、図３に示すように、ラック３１に取り付けたねじ軸３２を図示しないハンドルによって回転させることにより、前後運動する。この場合、ねじ軸３２は、固定された雌ねじ部３３と螺合している。

脱水集合部２２は、縦型筒状本体２１と同心状になるように、水切り部１９の外側に設けられている。

更に、ガスハイドレート生成器１１で生成されたガスハイドレートは、スラリー状のまま縦型の脱水器１２に供給され、水切り部１９によって濾過された未反応水（濾液）ｗは、ポンプ２９及び冷却器２７を備えた戻しライン２８を経てガスハイドレート生成器１１に戻され、脱水集合部２２内の原料ガスｇは、戻しライン３５経てガスハイドレート生成器１１に戻され、ガスハイドレート生成器１１内の原料ガスｇは、循環ライン３７経てスパージャ１５に戻されるようになっている。

その上、戻しライン２８のポンプ２９の手前に流量計３６を設け、未反応水（濾液）ｗの戻り量を計測するようになっている。この未反応水（濾液）ｗの戻り量は、制御装置３４に入力され、水量が基準値よりも低下した場合には、その度合に応じてモーター３８を制御し、外筒部２４を回転させることにより、内筒部２３に設けたスリット２５の開口幅を広げるようになっている。

次に、ガスハイドレート製造方法について説明する。

図１に示すように、ガスハイドレート生成器１１にて生成されたガスハイドレートｎは、ガスハイドレートの濃度が２０％程度のスラリー状である。このガスハイドレートスラリーｓは、スラリーポンプ３０によって脱水器１２の下端部にある導入部１８内に供給される。

そして、脱水器１２の水切り部１９で脱水され、含水率が約５０％程度となったガスハイドレートｎは、導出部２０を経てガスハイドレート排出装置１３により、次工程に移送される。

脱水器１２の水切り部１９で脱水された水（濾液）ｗは、戻しライン２８を経てガスハイドレート生成器１１に戻されるが、戻しライン２８を戻る未反応水（濾液）ｗの戻り量が設定値よりも減少した場合には、制御器３４は、水切り部１９が目詰まりしたと判断し、その度合に応じてモーター３８を制御して外筒部２４を回転させることにより、内筒部２３に設けたスリット２５の開口幅を広げる。

本発明の第２の実施形態を図に示す。この例は、外筒部２４を内筒部２３に沿って上下に移動させるようにしている。外筒部２４の移動は、ラック・ピニオン方式を採用している。

この場合、外筒部２４は、開口４０の穴径の小さな小径ゾーンＹと、前記開口４０よりも開口４１の穴径の大きな大径ゾーンＸとを持っている。他方、内筒部２３は、外筒部２４に設けた大小の開口４０及び４１に対応する開口４２を持っているが、その穴径は、ほぼ一定である。

本発明に係るガスハイドレート製造装置の概略構成図である。 水切り部の一部断面を含む側面図である。 水切り部の要部断面図である。 （ａ）菱形開口の正面図、（ｂ）楕円開口の正面図である。 水切り部の他の実施形態の一部断面を含む側面図である。 従来の脱水器の断面図である。

符号の説明

ｇ 原料ガス
ｎ ガスハイドレート
ｓ ガスハイドレートスラリー
ｗ 水
ｗ 濾液
１２ 脱水器
１９ 水切り部
２２ 脱水集合部
２４ 水切り部制御用外筒
２５ 第１開口部
２６ 第２開口部

Claims (3)

1. 原料ガスと水とを反応させてガスハイドレートを生成し、該ガスハイドレートと水とが混合したガスハイドレートスラリーを脱水器によって水切りして低含水率のガスハイドレートを製造するガスハイドレート製造装置において、前記脱水器の水切り部にスリット状や菱形等の任意の形状の第１開口部を設けると共に、前記水切り部の外側に、前記第１開口部に対向する第２開口部を持つ水切り部制御用外筒を嵌合させ、該水切り部制御用外筒の変位により前記第１開口部の開口の度合を変化させることを特徴とするガスハイドレート製造装置。
2. 前記水切り部制御用外筒の外周に沿って歯車を設けると共に、該歯車とかみ合うラックの前後運動によって前記水切り部制御用外筒を筒状の水切り部を軸にして回動させることを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート製造装置。
3. 前記水切り部制御用外筒の側面に長手方向のラックを設けると共に、該ラックとかみ合う歯車を回転させて前記水切り部制御筒を筒状の水切り部を軸にして上下方向に摺動させることを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート製造装置。
   

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