JP2006116503A - Concentrator of low-concentration gas-hydrate slurry and gas-hydrate production plant - Google Patents

Concentrator of low-concentration gas-hydrate slurry and gas-hydrate production plant Download PDF

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Shigeru Nagamori
茂 永森
Seiji Horiguchi
清司 堀口
Takahiro Irie
隆博 入江
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To concentrate a low-concentration gas-hydrate slurry exhausted from a spray type gas-hydrate producer, with a simple constituent. <P>SOLUTION: A concentrator 2 comprises an inlet pipe 30 of a large diameter to which a gas-hydrate slurry is supplied, an outlet pipe 31 of a small diameter from which the gas-hydrate slurry is exhausted, a filter wall 32 connecting the inlet pipe and the outlet pipe and consisting of a porous material formed in a conical cylindrical shape, a separated-water receiving part 33 formed so as to surround the outer periphery of the filter wall, and a water draining nozzle 34 arranged at the separated-water receiving part. The low-concentration gas-hydrate slurry is concentrated by the concentrator 2. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、低濃度ガスハイドレートスラリーの濃縮器およびそれを用いてなるガスハイドレート製造プラントに関する。   The present invention relates to a concentrator for a low concentration gas hydrate slurry and a gas hydrate production plant using the same.

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だ構造の固形の水和物であり、−10数℃の大気圧下で安定することから、液化天然ガス(LNG)に代わる天然ガスの輸送および貯蔵の手段として利用する研究が進められている。   Gas hydrate is a solid hydrate that has a structure in which gas is taken into a cage made of water molecules, and is stable under atmospheric pressure of -10 ° C., so it is a natural alternative to liquefied natural gas (LNG). Research is being carried out to use it as a means of transporting and storing gas.

一般に、ガスハイドレートは、例えば、天然ガス、メタンガス、炭酸ガスなどの原料ガスと水とを低温高圧の生成容器内で反応させて生成される。生成容器内で生成されるガスハイドレートは、多量の未反応水を含むことから、水を分離して製品ガスハイドレートを精製する必要がある。   In general, the gas hydrate is generated, for example, by reacting a raw material gas such as natural gas, methane gas, and carbon dioxide gas with water in a low-temperature and high-pressure generation vessel. Since the gas hydrate produced in the production vessel contains a large amount of unreacted water, it is necessary to separate the water and purify the product gas hydrate.

特許文献1に記載されたガスハイドレートの製造法によれば、生成容器内に原料ガスを供給すると共に、生成容器内の原料ガス中に低温の循環水をスプレー(噴霧)してガスハイドレートを生成する、いわゆるスプレー式のガスハイドレート生成器が採用されている。このようなガスハイドレート生成器では、生成容器内の液面近傍に浮遊するガスハイドレートを水と共にスラリーとして抜き出し、メッシュ加工された内筒を有する2重構造のスクリュープレス型脱水装置に導いて物理的に脱水するようにしている。このスクリュープレス型脱水装置は脱水率に限界があることから、さらに2軸スクリュー型脱水装置に導いて、ガスハイドレートの付着水と原料ガスと反応させる水和反応により脱水して、付着水の少ない製品ガスハイドレートを得るようにしている。また、特許文献2にも、同様のプロセスにより脱水することが記載されている。   According to the method for producing a gas hydrate described in Patent Document 1, a raw material gas is supplied into a production vessel, and low-temperature circulating water is sprayed (sprayed) into the raw material gas in the production vessel. A so-called spray-type gas hydrate generator is used. In such a gas hydrate generator, the gas hydrate floating in the vicinity of the liquid level in the production vessel is extracted as a slurry together with water and led to a double-structure screw press type dehydrator having a meshed inner cylinder. Physically dehydrated. Since this screw press type dehydrator has a limited dehydration rate, the screw press type dehydrator is further led to a twin-screw type dehydrator and dehydrated by a hydration reaction in which the adhering water of gas hydrate reacts with the raw material gas. We try to get less product gas hydrate. Patent Document 2 also describes dehydration by a similar process.

特開2003−55675号公報JP 2003-55675 A 特開2003−64385号公報JP 2003-64385 A

ところで、特許文献1、2に記載されたスプレー式の生成器から抜き出されるガスハイドレートスラリーは、一般にガスハイドレート濃度が低い(例えば、0.5〜5重量%)とされている。例えば、生成器から抜き出されるガスハイドレートスラリーの濃度が低すぎると、スクリュープレス型脱水装置において十分なガスハイドレート濃度(例えば、50〜70重量%程度)にまで脱水することが困難な場合がある。このようにスクリュープレス型脱水装置における脱水率が低すぎると、次段の水和脱水工程における水和反応が十分に行われず、製品ガスハイドレートの濃度を十分に高めることができない。   By the way, the gas hydrate slurry extracted from the spray-type generators described in Patent Documents 1 and 2 generally has a low gas hydrate concentration (for example, 0.5 to 5% by weight). For example, if the concentration of the gas hydrate slurry extracted from the generator is too low, it is difficult to dehydrate to a sufficient gas hydrate concentration (for example, about 50 to 70% by weight) in a screw press type dehydrator. There is. Thus, when the dehydration rate in the screw press type dehydrator is too low, the hydration reaction in the subsequent hydration dehydration step is not sufficiently performed, and the concentration of the product gas hydrate cannot be sufficiently increased.

このように、十分な濃度の製品ガスハイドレートを得ようとすると、スプレー式のガスハイドレート生成器における滞留時間を長くしてスラリー濃度を高めたり、スクリュープレス型脱水装置などの物理脱水装置における脱水率を高めるために、装置の大型化が余儀なくされる。   Thus, when trying to obtain a product gas hydrate having a sufficient concentration, the residence time in the spray-type gas hydrate generator is increased to increase the slurry concentration, or in a physical dehydration apparatus such as a screw press type dehydration apparatus. In order to increase the dehydration rate, the apparatus must be enlarged.

本発明の課題は、スプレー式ガスハイドレート生成器などから排出される低濃度のガスハイドレートスラリーを簡単な構成で濃縮することにより、装置を大型化することなく所望濃度以上のガスハイドレートを得ることにある。   An object of the present invention is to concentrate a low concentration gas hydrate slurry discharged from a spray-type gas hydrate generator or the like with a simple configuration, so that a gas hydrate having a desired concentration or more can be obtained without increasing the size of the apparatus. There is to get.

上記課題を解決するため、本発明は、ガスハイドレートスラリーが供給される大径の入口管と、前記ガスハイドレートスラリーが排出される小径の出口管と、前記入口管と前記出口管を接続する円錐筒状に形成された多孔材からなるろ壁と、該ろ壁の外周を取り囲んで形成された分離水溜め部と、該分離水溜め部に設けられた排水ノズルとを有して構成されてなる濃縮器により、低濃度ガスハイドレートスラリーを濃縮することを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention connects a large-diameter inlet pipe to which a gas hydrate slurry is supplied, a small-diameter outlet pipe from which the gas hydrate slurry is discharged, and connects the inlet pipe and the outlet pipe. Comprising a filter wall made of a porous material formed in a conical cylinder shape, a separation water reservoir part surrounding the outer periphery of the filter wall, and a drain nozzle provided in the separation water reservoir part The concentrated gas hydrate slurry is concentrated by the concentrator formed.

つまり、スプレー式ガスハイドレート生成器から物理脱水装置に移送されるガスハイドレートスラリーの移送配管の途中に、本発明の濃縮器を挿入することにより、ガスハイドレートスラリー中の水分はろ壁を透過して選択的に分離水溜め部に分離される。ここで、分離水の量は、ろ壁の孔径および面積、スラリー流速などと相関するから、それらを適宜設定することにより、物理脱水装置により要求される入口濃度にガスハイドレートスラリー濃度を濃縮することができる。   In other words, the water in the gas hydrate slurry permeates the filter wall by inserting the concentrator of the present invention in the middle of the transfer pipe of the gas hydrate slurry transferred from the spray type gas hydrate generator to the physical dehydrator. Then, it is selectively separated into the separated water reservoir. Here, since the amount of separated water correlates with the pore size and area of the filter wall, the slurry flow rate, etc., the gas hydrate slurry concentration is concentrated to the inlet concentration required by the physical dehydrator by appropriately setting them. be able to.

この場合において、ろ壁の孔にガスハイドレートが目詰まりするおそれがあるから、ろ壁の多孔部に超音波を照射する超音波振動装置を設け、超音波振動により目詰まりしたガスハイドレートを剥離するようにすることが好ましい。   In this case, since there is a risk of gas hydrate clogging in the pores of the filter wall, an ultrasonic vibration device for irradiating ultrasonic waves to the porous portion of the filter wall is provided, and the gas hydrate clogged by ultrasonic vibration is provided. Peeling is preferable.

また、超音波振動に代えて、濃縮器の入口管に旋回流形成手段、例えば、スタティックミキサあるいはインラインミキサと称される旋回羽根を設けることができる。これによれば、濃縮器内でガスハイドレートスラリーの旋回流が形成され、旋回流の遠心力によってろ壁部分のガスハイドレート濃度が中心部よりも低くなるから、目詰まりを抑制することができる。   Further, instead of ultrasonic vibration, a swirl flow forming means, for example, swirl blades called a static mixer or an in-line mixer can be provided in the inlet pipe of the concentrator. According to this, a swirling flow of gas hydrate slurry is formed in the concentrator, and the gas hydrate concentration in the filter wall portion is lower than the central portion due to the centrifugal force of the swirling flow, so that clogging can be suppressed. it can.

さらに、ろ壁孔の目詰まりを解消する方法として、分離水溜め部のろ壁の外面にパルス状の逆洗水を噴射して、孔に詰まったガスハイドレートを洗い流す逆洗手段を設けることができる。   Furthermore, as a method for eliminating clogging of the filter wall hole, a backwashing means for flushing the gas hydrate clogged in the hole by spraying pulsed backwash water onto the outer surface of the filter wall of the separation water reservoir is provided. Can do.

また、本発明の濃縮器を用いたガスハイドレート製造プラントは、原料ガスと水とを水和反応させてガスハイドレートを含むスラリーを生成する生成器と、該生成器の底部の水を抜き出し、冷却器を介して該生成器の頂部にスプレーノズルから生成器内に噴霧する水循環ポンプと、前記生成器の中腹部からガスハイドレートを含むスラリーを抜き出すスラリー移送ポンプと、該スラリー移送ポンプから供給されるガスハイドレートスラリーの水分を分離除去して濃縮する濃縮器と、該濃縮器により濃縮されたガスハイドレートスラリーを物理的に脱水する物理脱水装置とを備え、前記濃縮器は、前記スラリー移送ポンプの吐出に連通された配管に接続される大径の入口管と、前記物理脱水装置の入口に連通された配管に接続される小径の出口管と、前記入口管と前記出口管を接続する円錐筒状に形成された多孔材からなるろ壁と、該ろ壁の外周を取り囲んで形成された分離水溜め部と、該分離水溜め部に設けられた排水ノズルとを有して構成することができる。   In addition, a gas hydrate production plant using the concentrator of the present invention includes a generator for producing a slurry containing gas hydrate by hydrating a raw material gas and water, and extracting water at the bottom of the generator. A water circulation pump for spraying into the generator from a spray nozzle at the top of the generator through a cooler, a slurry transfer pump for extracting a slurry containing gas hydrate from the middle part of the generator, and the slurry transfer pump A concentrator for separating and concentrating the water from the gas hydrate slurry supplied, and a physical dehydrator for physically dehydrating the gas hydrate slurry concentrated by the concentrator, A large-diameter inlet pipe connected to piping connected to the discharge of the slurry transfer pump, and a small-diameter outlet connected to piping connected to the inlet of the physical dehydrator A filter wall made of a porous material formed in a conical cylinder shape connecting the inlet pipe and the outlet pipe, a separation water reservoir portion surrounding the outer periphery of the filter wall, and a separation water reservoir portion A drainage nozzle provided can be provided.

本発明によれば、スプレー式ガスハイドレート生成器などから排出される低濃度のガスハイドレートスラリーを簡単な構成で濃縮することができ、装置を大型化することなく所望濃度以上のガスハイドレートを得ることができる。   According to the present invention, a low concentration gas hydrate slurry discharged from a spray-type gas hydrate generator or the like can be concentrated with a simple configuration, and a gas hydrate having a desired concentration or more can be obtained without increasing the size of the apparatus. Can be obtained.

以下、本発明の実施形態について説明する。
(実施形態1)
図1に、本発明の低濃度ガスハイドレートスラリーの濃縮器の一実施形態の構成図を示し、図2に本発明を適用した一実施の形態のガスハイドレート製造プラントの構成図を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of an embodiment of a concentrator for low-concentration gas hydrate slurry of the present invention, and FIG. 2 shows a configuration diagram of a gas hydrate manufacturing plant of an embodiment to which the present invention is applied.

図2に示す実施形態は、天然ガスのガスハイドレート(以下、NGHと略す。)を製造するプラントを示しているが、本発明は天然ガスに限らず、他の原料ガスのガスハイドレート製造に適用できる。同図に示すように、本実施形態のガスハイドレート製造プラントは、NGHスラリーを生成する生成器1を含むガスハイドレートスラリー製造装置と、生成器1で生成された低濃度のNGHスラリーを濃縮する濃縮器2と、濃縮器2で濃縮されたNGHスラリーの水分をスクリュープレスにより物理的に脱水する物理脱水装置3と、物理脱水装置3で脱水されたNGHの付着水と天然ガスとを反応させてNGHの濃度を製品レベルに高める水和脱水装置4とを備えて構成されている。これらの生成器1、濃縮器2、物理脱水装置3、水和脱水装置4は、いずれも所定の高圧(例えば、3〜10MPa)および低温(例えば、1〜5℃)に保持されている。   The embodiment shown in FIG. 2 shows a plant for producing a gas hydrate of natural gas (hereinafter abbreviated as NGH). However, the present invention is not limited to natural gas, and is a gas hydrate production of other raw material gases. Applicable to. As shown in the figure, the gas hydrate manufacturing plant of the present embodiment concentrates the gas hydrate slurry manufacturing apparatus including the generator 1 that generates the NGH slurry, and the low-concentration NGH slurry generated by the generator 1. The condensing device 2, the physical dehydrating device 3 that physically dehydrates the water of the NGH slurry concentrated by the concentrating device 2, and the NGH adhering water dehydrated by the physical dehydrating device 3 and the natural gas. And a hydration dehydration device 4 that raises the concentration of NGH to the product level. The generator 1, the concentrator 2, the physical dehydration device 3, and the hydration dehydration device 4 are all maintained at a predetermined high pressure (for example, 3 to 10 MPa) and low temperature (for example, 1 to 5 ° C.).

生成器1は、円筒状の容器で形成され、容器の上部にNG(天然ガス)タンク11から圧縮機12と冷却器13を介して冷却された原料ガスである天然ガスが連続して供給されるようになっている。また、生成器1の底部には、水タンク14からポンプ15と冷却器16を介して冷却された水が連続して供給されるようになっている。冷却器13、16には図示していない冷凍装置から冷媒が循環され、これによって生成器1に供給する天然ガスと水を所定の温度に冷却するようになっている。生成器1の頂部には、水のスプレーノズル17が設けられ、このスプレーノズル17には生成器1の底部に連通された水循環ポンプ18によって抜き出された水が、冷却器19によって冷却されて循環供給されるようになっている。冷却器19には、図示していない冷凍装置から冷媒が循環され、これによってスプレーノズル17に供給する水を所定の温度(例えば、1℃)に冷却するようになっている。   The generator 1 is formed of a cylindrical container, and natural gas, which is a raw material gas cooled from an NG (natural gas) tank 11 through a compressor 12 and a cooler 13, is continuously supplied to the upper part of the container. It has become so. Further, the water cooled from the water tank 14 via the pump 15 and the cooler 16 is continuously supplied to the bottom of the generator 1. In the coolers 13 and 16, refrigerant is circulated from a refrigeration apparatus (not shown), whereby natural gas and water supplied to the generator 1 are cooled to a predetermined temperature. A water spray nozzle 17 is provided at the top of the generator 1, and water extracted by a water circulation pump 18 communicated with the bottom of the generator 1 is cooled by a cooler 19 at the spray nozzle 17. It is designed to be circulated. In the cooler 19, a refrigerant is circulated from a refrigeration apparatus (not shown), thereby cooling water supplied to the spray nozzle 17 to a predetermined temperature (for example, 1 ° C.).

生成器1で生成されたNGHスラリーは、生成器1の中腹部からスラリー移送ポンプ20によって連続的に抜き出されて濃縮器2に供給され、ここにおいて水分の一部を分離してNGHスラリーを濃縮するようになっている。濃縮器2により濃縮されたNGHスラリーは、物理脱水装置3に供給され、物理的な圧搾により脱水される。物理脱水装置3としては、例えば、特許文献1に記載のスクリュープレス型脱水装置を適用できる。すなわち、外筒内にメッシュ加工された内筒を収納し、内筒内にスクリュー羽根を有する回転軸を挿入し、回転軸と内筒間の隙間をスクリューの移送方向に徐々に絞って形成されている。濃縮器2および物理脱水装置3によりNGHから分離された水は、ポンプ21により生成器1に戻されるようになっている。   The NGH slurry generated in the generator 1 is continuously extracted from the middle part of the generator 1 by the slurry transfer pump 20 and supplied to the concentrator 2, where a part of the water is separated to obtain the NGH slurry. It comes to concentrate. The NGH slurry concentrated by the concentrator 2 is supplied to the physical dehydrator 3 and dehydrated by physical squeezing. As the physical dehydrator 3, for example, a screw press type dehydrator described in Patent Document 1 can be applied. That is, it is formed by storing the meshed inner cylinder in the outer cylinder, inserting a rotating shaft having screw blades into the inner cylinder, and gradually narrowing the gap between the rotating shaft and the inner cylinder in the screw transfer direction. ing. The water separated from NGH by the concentrator 2 and the physical dehydrator 3 is returned to the generator 1 by the pump 21.

一方、物理脱水装置3により脱水されたNGHは水和脱水装置4に供給され、NGHに付着している付着水と別途供給される原料ガスとを反応させてNGHを生成し、これによってNGHの濃度が十分に高められる。水和脱水装置4としては、例えば、特許文献1に記載の2軸スクリュー型脱水装置を適用することができる。また、これに代えて、流動層式の水和脱水装置を適用することができる。すなわち、流動層式水和脱水装置は、物理脱水装置3により脱水されたNGHを縦型容器内に供給し、容器の底部から原料ガスを吹き込んでNGHの流動層を形成し、流動層反応によりNGHに付着している付着水をNGH化するものである。   On the other hand, the NGH dehydrated by the physical dehydration device 3 is supplied to the hydration dehydration device 4, and NGH is generated by reacting the adhering water adhering to the NGH and the separately supplied source gas, thereby producing NGH. The concentration is sufficiently increased. As the hydration dehydrator 4, for example, a twin-screw type dehydrator described in Patent Document 1 can be applied. Alternatively, a fluidized bed type hydration dehydration apparatus can be applied. That is, the fluidized bed type hydration dehydrator supplies NGH dehydrated by the physical dehydrator 3 into a vertical container, blows a raw material gas from the bottom of the container to form a fluidized bed of NGH, and performs a fluidized bed reaction. NGH is used to convert adhering water adhering to NGH.

次に、本実施形態のガスハイドレート製造プラントの動作を説明する。前述したように、生成器1内は天然ガスおよび水の供給圧により高圧(例えば、3〜10MPa)保持されると共に、冷却器13,16により低温(例えば、1〜5℃)に保持されている。そして、頂部のスプレーノズル17から十分に冷却された水が生成器1内に噴霧されると、生成器1内の気相部の天然ガスと反応して、水和生成物であるNGHの粉粒体22が生成されて液相部に落下する。液相部のNGHを含む水は底部から水循環ポンプ18によって抜き出され、冷却器19を介してスプレーノズル17から再び生成器1内に噴霧される。なお、水循環ポンプ18によって抜き出される水にNGHが混入するのを抑制するために、生成器1の底部に多孔板などからなるフィルタ23が設けられている。また、生成器1内におけるNGH生成反応は発熱を伴うことから、生成器1内の温度を設定温度に保持するために、冷却器19によって循環水を凍結する限界の温度近くまで冷却してスプレーノズル17に循環するようにしている。   Next, operation | movement of the gas hydrate manufacturing plant of this embodiment is demonstrated. As described above, the generator 1 is maintained at a high pressure (for example, 3 to 10 MPa) by the supply pressure of natural gas and water, and is maintained at a low temperature (for example, 1 to 5 ° C.) by the coolers 13 and 16. Yes. Then, when sufficiently cooled water is sprayed from the top spray nozzle 17 into the generator 1, it reacts with the natural gas in the gas phase in the generator 1, and the hydrated product NGH powder Granules 22 are generated and fall into the liquid phase part. Water containing NGH in the liquid phase part is extracted from the bottom by the water circulation pump 18 and sprayed again from the spray nozzle 17 into the generator 1 through the cooler 19. Note that a filter 23 made of a porous plate or the like is provided at the bottom of the generator 1 in order to prevent NGH from being mixed into the water extracted by the water circulation pump 18. Further, since the NGH generation reaction in the generator 1 is accompanied by heat generation, in order to maintain the temperature in the generator 1 at the set temperature, the cooler 19 cools and sprays the circulating water to near the limit temperature for freezing. It circulates to the nozzle 17.

このようにして、水を循環してスプレーすることにより連続的にNGHが生成され、生成されたNGHの比重は水よりも小さいことから、液相部の水面近傍のNGH濃度が最も高くなる。そこで、スラリー移送ポンプ20により液相部の水面近傍のNGHをスラリーとして抜き出すようにする。この抜き出されるNGHスラリーの濃度は、一般に低濃度(例えば、0.5〜5重量%)である。   In this way, NGH is continuously generated by circulating and spraying water. Since the specific gravity of the generated NGH is smaller than that of water, the NGH concentration in the vicinity of the water surface in the liquid phase portion is the highest. Therefore, NGH near the water surface of the liquid phase part is extracted as slurry by the slurry transfer pump 20. The concentration of the extracted NGH slurry is generally a low concentration (for example, 0.5 to 5% by weight).

ここで、本発明の特徴に係る濃縮器2の一実施形態の詳細構成について、図1を参照して説明する。図1に示すように、濃縮器2は、スラリー移送ポンプ20の吐出配管に接続される大径の入口管30と、物理脱水装置3の入口配管に接続される小径の出口管31と、これらを接続する切頭円錐筒状のろ壁32と、ろ壁32の外周を取り囲んで形成された分離水溜め部33とを有して構成されている。ろ壁32は、例えば金網などのような多数の孔(例えば、0.1〜1.0mm径)を有する板材を切頭円錐筒状に加工して形成される。また、分離水溜め部33には、排水ノズル34が設けられ、排水ノズル34は流量制御弁35を介してポンプ21の吸入側に接続されている。さらに、分離水溜め部33の外周に超音波振動装置36が取り付けられている。また、出口管31から流出されるNGHスラリーの質量を計測する質量計37が設けられ、質量計37によって計測された質量に基づいてNGHスラリーの濃度を求め、排出されるNGHスラリー濃度を設定値に保持するように、流量制御弁35を制御して排出する水量を制御するようになっている。   Here, the detailed structure of one Embodiment of the concentrator 2 which concerns on the characteristic of this invention is demonstrated with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the concentrator 2 includes a large-diameter inlet pipe 30 connected to the discharge pipe of the slurry transfer pump 20, a small-diameter outlet pipe 31 connected to the inlet pipe of the physical dehydrator 3, and these And a separation water reservoir 33 formed so as to surround the outer periphery of the filter wall 32. The filter wall 32 is formed by processing a plate material having a large number of holes (for example, a diameter of 0.1 to 1.0 mm) such as a wire mesh into a truncated conical cylinder shape. Further, the separation water reservoir 33 is provided with a drain nozzle 34, and the drain nozzle 34 is connected to the suction side of the pump 21 via a flow control valve 35. Further, an ultrasonic vibration device 36 is attached to the outer periphery of the separated water reservoir 33. Further, a mass meter 37 for measuring the mass of the NGH slurry flowing out from the outlet pipe 31 is provided, the concentration of the NGH slurry is obtained based on the mass measured by the mass meter 37, and the concentration of the discharged NGH slurry is set to a set value. The amount of water to be discharged is controlled by controlling the flow rate control valve 35 so that the water is discharged.

このように形成されることから、本実施形態の濃縮器2の入口管30に低濃度(例えば、0.5〜5重量%)のNGHスラリーが供給されると、スラリー中の水分の一部が選択的にろ壁32の孔を通って分離水溜め部33に流入する。これにより、濃縮器2を通流するNGHスラリーのNGH濃度が濃縮され、濃縮された中濃度(例えば、10〜30重量%)のNGHスラリーを物理脱水装置3に供給することができる。濃縮器2におけるNGHスラリーの濃縮度は、ろ壁32の径(すなわち、NGHスラリーの流速)および軸方向長さを適宜設定することによって調整できる。   Since it is formed in this way, when a low concentration (for example, 0.5 to 5% by weight) of NGH slurry is supplied to the inlet pipe 30 of the concentrator 2 of the present embodiment, a part of moisture in the slurry. Selectively flows into the separation water reservoir 33 through the hole of the filter wall 32. Thereby, the NGH concentration of the NGH slurry flowing through the concentrator 2 is concentrated, and the concentrated medium concentration (for example, 10 to 30 wt%) NGH slurry can be supplied to the physical dehydrator 3. The concentration of the NGH slurry in the concentrator 2 can be adjusted by appropriately setting the diameter of the filter wall 32 (that is, the flow rate of the NGH slurry) and the axial length.

ところで、ろ壁32の内面にNGHの粉粒体が付着して目詰まりすることから、分離水溜め部33の外周に設けた超音波振動装置36を連続して、あるいは間欠的に駆動し、ろ壁32の目に詰まったNGHの粉粒体に超音波振動を加えて剥離させる。これにより、濃縮器2の性能を連続して発揮させることができる。なお、本実施形態では、超音波振動装置36を分離水溜め部33の外周に設けた例を示したが、これに限らず、多数の超音波振動子をろ壁32の外面に近接させて、あるいは接触させて分散して設けることができる。   By the way, since the NGH powder particles adhere to the inner surface of the filter wall 32 and are clogged, the ultrasonic vibration device 36 provided on the outer periphery of the separation water reservoir 33 is continuously or intermittently driven, Ultrasonic vibration is applied to the granular particles of NGH clogged in the filter wall 32 to separate them. Thereby, the performance of the concentrator 2 can be exhibited continuously. In the present embodiment, the example in which the ultrasonic vibration device 36 is provided on the outer periphery of the separation water reservoir 33 has been shown. However, the present invention is not limited to this, and a large number of ultrasonic transducers are placed close to the outer surface of the filter wall 32. Alternatively, they can be dispersed by being brought into contact with each other.

また、本実施形態では、質量計37によって計測されたNGH濃度に基づいて流量制御弁35を制御することにより、濃縮器2から排出されるNGHスラリー濃度を設定値に保持するようにしたが、物理脱水装置3に供給するNGHスラリー濃度を高精度に制御する必要がない場合は、流量制御弁35と質量計37を用いた制御系は省略できる。その場合、流量制御弁35に代えて流量調整可能な弁を用い、一定範囲の流量に調整して用いることが好ましい。   In the present embodiment, the NGH slurry concentration discharged from the concentrator 2 is held at a set value by controlling the flow rate control valve 35 based on the NGH concentration measured by the mass meter 37. When it is not necessary to control the concentration of NGH slurry supplied to the physical dehydrator 3 with high accuracy, the control system using the flow rate control valve 35 and the mass meter 37 can be omitted. In that case, it is preferable to use a flow rate adjustable valve instead of the flow rate control valve 35 so as to adjust the flow rate within a certain range.

また、本実施形態では、ろ壁32の目に詰まったNGHの粉粒体に超音波振動を加えて剥離させる例を示したが、これに代えて、ろ壁32の外面に逆洗水をパルス的に噴出する逆洗手段を設けてもよい。   Moreover, in this embodiment, although the example which applies ultrasonic vibration to the granular material of NGH clogged with the filter wall 32 and made it peel is shown, it replaces with this and backwash water is given to the outer surface of the filter wall 32. You may provide the backwashing means ejected in pulses.

上述したように、本実施形態によれば、スプレー式ガスハイドレート生成器から排出される低濃度のガスハイドレートスラリーを簡単な構成の濃縮器で濃縮することができる。したがって、生成器1や物理脱水装置3を大型化することなく、物理脱水装置3の入口濃度に適した濃度のガスハイドレートスラリーに濃縮して、物理脱水装置3の脱水率を十分に確保できる。その結果、水和脱水装置4における脱水処理を効果的に行うことができ、所望濃度の製品ガスハイドレートを得ることができる。
(実施形態2)
図3に、本発明の低濃度ガスハイドレートスラリーの濃縮器の他の実施形態の構成図を示す。本実施形態が図1の実施形態と相違する点は、超音波振動装置36に代えて、ろ壁32の目詰まりを抑制するために、濃縮器2の入口管30の部分に、スタティックミキサまたはインラインミキサと称される旋回流形成手段38を設けたことにある。すなわち、旋回流形成手段38は、帯状の板材をスクリュー羽根のように形成した羽根部材38aを支持部材38bによって管壁に支持して形成されている。
As described above, according to this embodiment, the low-concentration gas hydrate slurry discharged from the spray-type gas hydrate generator can be concentrated with a concentrator having a simple configuration. Therefore, the generator 1 and the physical dehydrator 3 can be concentrated to a gas hydrate slurry having a concentration suitable for the inlet concentration of the physical dehydrator 3 without increasing the size, and a sufficient dehydration rate of the physical dehydrator 3 can be secured. . As a result, the dehydration process in the hydration dehydrator 4 can be performed effectively, and a product gas hydrate having a desired concentration can be obtained.
(Embodiment 2)
FIG. 3 shows a configuration diagram of another embodiment of the concentrator for the low concentration gas hydrate slurry of the present invention. The present embodiment differs from the embodiment of FIG. 1 in that, instead of the ultrasonic vibration device 36, a static mixer or a mixer is provided in the inlet pipe 30 portion of the concentrator 2 in order to suppress clogging of the filter wall 32. A swirl flow forming means 38 called an inline mixer is provided. That is, the swirl flow forming means 38 is formed by supporting a blade member 38a in which a strip-shaped plate material is formed like a screw blade on a tube wall by a support member 38b.

このように形成することにより、本実施形態によれば、入口管30に流入されるNGHスラリーの流れが羽根部材38aによって旋回流に変換され、NGHよりも比重の大きな水がろ壁32側に押しやられ、NGHはろ壁32部の中心側を流れる割合が多くなる。その結果、濃縮器2の軸心部のNGH濃度が高くなり、ろ壁32側の周辺部のNGH濃度が低くなるから、NGHによるろ壁32の目詰まりを軽減することができる。
(実施形態3)
図4に、本発明の低濃度ガスハイドレートスラリーの濃縮器の他の実施形態の構成図を示す。本実施形態が図3の実施形態と相違する点は、帯状の板材をスクリュー羽根のように形成した羽根部材38aの旋回流形成手段38に代えて、入口管30の部分の内壁に複数の旋回羽根40からなる旋回流形成手段38を設けたことにある。その他の部分は、図3と同一の符号を付して説明を省略する。なお、同図(B)は、同図(A)の斜視図の線IVB−IVBにおける断面図である。
By forming in this way, according to this embodiment, the flow of the NGH slurry flowing into the inlet pipe 30 is converted into a swirl flow by the blade member 38a, and water having a specific gravity larger than that of NGH enters the filter wall 32 side. As a result, the proportion of NGH flowing through the center side of the filter wall 32 increases. As a result, the NGH concentration in the axial center portion of the concentrator 2 is increased and the NGH concentration in the peripheral portion on the filter wall 32 side is decreased, so that clogging of the filter wall 32 due to NGH can be reduced.
(Embodiment 3)
FIG. 4 shows a configuration diagram of another embodiment of the concentrator for low concentration gas hydrate slurry of the present invention. 3 differs from the embodiment of FIG. 3 in that a plurality of swirls are formed on the inner wall of the inlet pipe 30 instead of the swirl flow forming means 38 of the blade member 38a in which a strip-shaped plate material is formed like a screw blade. The swirl flow forming means 38 composed of the blades 40 is provided. Other portions are denoted by the same reference numerals as those in FIG. FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line IVB-IVB in the perspective view of FIG.

図示のように、複数(図示例では、8枚)の旋回羽根40は、管内壁から管中心に向けて放射状に立設させて、且つ流路方向に対して傾斜して設けられている。これによって、入口管30から流入したNGHスラリーは、複数の旋回羽根40によって回転成分が与えられ、らせん状の流れが形成される。ここで、NGHは水に比べて比重が小さいので、管の中心部に集合して流れ、水は金網などから形成されるろ壁32に沿って流れ、分離水溜め部33に透過される。   As shown in the drawing, a plurality (eight in the illustrated example) of swirl vanes 40 are provided to stand radially from the inner wall of the pipe toward the center of the pipe and are inclined with respect to the flow path direction. As a result, the NGH slurry flowing in from the inlet pipe 30 is given a rotational component by the plurality of swirl vanes 40, and a spiral flow is formed. Here, since the specific gravity of NGH is smaller than that of water, the NGH collects and flows in the central portion of the pipe, and the water flows along the filter wall 32 formed of a wire mesh or the like and is transmitted to the separated water reservoir 33.

ここで、旋回羽根40は、流路方向に対して2〜30°、好ましくは5〜10°傾斜させる。また、旋回羽根40の断面は、左右対称の流線型に形成することが好ましいが、左右非対称であってもよい。また、NGHスラリーに効果的ならせん状の流れを生じさせるために、旋回羽根40の高さは入口管30の内径の0.1以上で0.5倍以下が好ましい。   Here, the swirl vane 40 is inclined by 2 to 30 °, preferably 5 to 10 ° with respect to the flow path direction. Further, the cross section of the swirl vane 40 is preferably formed in a symmetric streamline shape, but may be asymmetrical in the left-right direction. Moreover, in order to generate an effective spiral flow in the NGH slurry, the height of the swirl vane 40 is preferably 0.1 to 0.5 times the inner diameter of the inlet pipe 30.

本発明の低濃度ガスハイドレートスラリーの濃縮器の一実施形態の構成図である。It is a block diagram of one Embodiment of the concentrator of the low concentration gas hydrate slurry of this invention. 本発明の低濃度ガスハイドレートスラリーの濃縮器を適用した一実施の形態のガスハイドレート製造プラントの構成図である。It is a block diagram of the gas hydrate manufacturing plant of one Embodiment to which the concentrator of the low concentration gas hydrate slurry of this invention is applied. 本発明の低濃度ガスハイドレートスラリーの濃縮器の他の実施形態の構成図である。It is a block diagram of other embodiment of the concentrator of the low concentration gas hydrate slurry of this invention. 本発明の低濃度ガスハイドレートスラリーの濃縮器のさらに他の実施形態の構成図である。It is a block diagram of further another embodiment of the concentrator of the low concentration gas hydrate slurry of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 生成器
2 濃縮器
3 物理脱水装置
4 水和脱水装置
17 スプレーノズル
18 水循環ポンプ
19 冷却器
20 スラリー移送ポンプ
21 ポンプ
32 ろ壁
33 分離水溜め部
35 流量制御弁
36 超音波振動装置
37 質量計
38 旋回流形成手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Generator 2 Concentrator 3 Physical dehydration device 4 Hydration dehydration device 17 Spray nozzle 18 Water circulation pump 19 Cooler 20 Slurry transfer pump 21 Pump 32 Filter wall 33 Separation water reservoir 35 Flow rate control valve 36 Ultrasonic vibration device 37 Mass meter 38 Swirl flow forming means

Claims (5)

ガスハイドレートスラリーが供給される大径の入口管と、前記ガスハイドレートスラリーが排出される小径の出口管と、前記入口管と前記出口管を接続する円錐筒状に形成された多孔材からなるろ壁と、該ろ壁の外周を取り囲んで形成された分離水溜め部と、該分離水溜め部に設けられた排水ノズルとを有して構成されてなる低濃度ガスハイドレートスラリーの濃縮器。   From a large-diameter inlet pipe to which gas hydrate slurry is supplied, a small-diameter outlet pipe from which the gas hydrate slurry is discharged, and a porous material formed in a conical cylinder shape connecting the inlet pipe and the outlet pipe Concentration of low-concentration gas hydrate slurry comprising a filter wall, a separation water reservoir formed surrounding the outer periphery of the filter wall, and a drain nozzle provided in the separation water reservoir vessel. 前記ろ壁の多孔部に超音波を照射する超音波振動装置を設けたことを特徴とする請求項1に記載の低濃度ガスハイドレートスラリーの濃縮器。   The concentrator for low-concentration gas hydrate slurry according to claim 1, wherein an ultrasonic vibration device for irradiating ultrasonic waves to the porous portion of the filter wall is provided. 前記入口管に旋回流形成手段を設けたことを特徴とする請求項1に記載の低濃度ガスハイドレートスラリーの濃縮器。   2. The concentrator for low-concentration gas hydrate slurry according to claim 1, wherein swirl flow forming means is provided in the inlet pipe. 前記分離水溜め部の前記ろ壁の外面にパルス状の逆洗水を噴射する逆洗手段を設けたことを特徴とする請求項1に記載の低濃度ガスハイドレートスラリーの濃縮器。   The concentrator for low-concentration gas hydrate slurry according to claim 1, further comprising backwashing means for injecting pulsed backwash water on an outer surface of the filter wall of the separated water reservoir. 原料ガスと水とを水和反応させてガスハイドレートを含むスラリーを生成する生成器と、該生成器の底部の水を抜き出し、冷却器を介して該生成器の頂部にスプレーノズルから生成器内に噴霧する水循環ポンプと、前記生成器の中腹部からガスハイドレートを含むスラリーを抜き出すスラリー移送ポンプと、該スラリー移送ポンプから供給されるガスハイドレートスラリーの水分を分離除去して濃縮する濃縮器と、該濃縮器により濃縮されたガスハイドレートスラリーを物理的に脱水する物理脱水装置とを備え、
前記濃縮器は、前記スラリー移送ポンプの吐出に連通された配管に接続される大径の入口管と、前記物理脱水装置の入口に連通された配管に接続される小径の出口管と、前記入口管と前記出口管を接続する円錐筒状に形成された多孔材からなるろ壁と、該ろ壁の外周を取り囲んで形成された分離水溜め部と、該分離水溜め部に設けられた排水ノズルとを有して構成されてなるガスハイドレート製造プラント。
A generator for producing a slurry containing gas hydrate by hydration reaction of raw material gas and water, and water from the bottom of the generator is withdrawn from the spray nozzle to the top of the generator through a cooler. A water circulation pump sprayed into the slurry, a slurry transfer pump for extracting a slurry containing gas hydrate from the middle part of the generator, and a concentration for separating and concentrating the moisture of the gas hydrate slurry supplied from the slurry transfer pump And a physical dehydration device for physically dehydrating the gas hydrate slurry concentrated by the concentrator,
The concentrator includes a large-diameter inlet pipe connected to a pipe communicated with the discharge of the slurry transfer pump, a small-diameter outlet pipe connected to a pipe communicated with an inlet of the physical dehydrator, and the inlet A filter wall made of a porous material formed in the shape of a conical cylinder connecting the pipe and the outlet pipe, a separation water reservoir formed surrounding the outer periphery of the filter wall, and drainage provided in the separation water reservoir A gas hydrate manufacturing plant comprising a nozzle.
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