JP2006124532A

JP2006124532A - ガスハイドレート冷却装置

Info

Publication number: JP2006124532A
Application number: JP2004315428A
Authority: JP
Inventors: Seiji Horiguchi; 清司堀口; Yuichi Kato; 裕一加藤; Toru Iwasaki; 徹岩崎
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】ガスハイドレートの攪拌を十分に行い、冷却効率の向上を図る。
【解決手段】外部に冷却ジャケット２を有する横型筒状の冷却器本体３内に回転軸４を設ける。回転軸４の長手方向に多数の掻取り攪拌翼５を配置する。掻取り攪拌翼５を、回転軸４の半径方向に向けて取り付けた脚体６と、脚体６に本体の内面に沿うと共に回転軸の長手方向に延在する掻取り攪拌翼体７により構成する。また、冷却器本体３の一端にガスハイドレート導入口８を設けると共に、他端にガスハイドレート排出口９を設ける。更に、冷却ジャケット２に冷媒を供給して冷却器本体３内のガスハイドレートを氷点下に冷却する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスハイドレート冷却装置、より詳しくは、比較的低温、高圧下で生成されたガスハイドレートを、例えば、大気圧等の低圧状態で貯蔵または輸送する場合に、氷点下に冷却するガスハイドレート冷却装置に関するものである。

従来、ガスハイドレートを工業的に生成する方法として、メタンや天然ガスなどの原料ガスを充満させた反応塔内に水をスプレー状に噴霧する水スプレー方式と、水中に原料ガスを気泡状に吹き込みながら攪拌機で攪拌するバブリング方式の２つの方式が知られている。これらの方式では、ガスハイドレートを効率よく生成するために、比較的低温、具体的には、氷が生じない０〜５℃で、かつ、高圧、例えば、２．０〜１０．０ＭＰａの状態として生成されている。

ところで、このように比較的低温、高圧下で生成されたガスハイドレートを貯蔵または輸送するためには、耐圧容器が必要になり、そのため、ガスハイドレートの貯蔵または輸送に多大の費用が生じることとなる。

このため、生成されたガスハイドレートを、例えば、大気圧等の低圧下で貯蔵または輸送することが考えられるが、この場合、ガスハイドレートの安定化、すなわち、ガス化を防ぐために、ガスハイドレートを冷却して低温状態にする必要がある。このガスハイドレートを冷却するための冷却器としてスクリューコンベア型冷却装置が知られている。（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１０５３６２号公報（第８頁−第９頁、図２）

しかしながら、このスクリューコンベア型冷却装置は、ガスハイドレートの攪拌が十分に行われないために冷却効率が悪いという問題がある。その上、ガスハイドレートの一部が容器本体の内面やスクリューに付着する恐れがある。このような事態が生ずると、ガスハイドレートの冷却効率がさらに悪化する。また、ガスハイドレートの付着量が多くなると、装置の運転ができなくなる恐れがあるなどの問題がある。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、次のように構成になっている。

請求項１に記載の発明は、外部に冷却ジャケットを有する横型筒状の冷却器本体内に回転軸を設けると共に、該回転軸の長手方向に多数の掻取り攪拌翼を配置し、該掻取り攪拌翼を、回転軸の半径方向に向けて取り付けた脚体と、該脚体に本体の内面に沿うと共に回転軸の長手方向に延在する掻取り攪拌翼体により構成し、かつ、前記冷却器本体の一端にガスハイドレート導入口を設けると共に、冷却器本体の他端にガスハイドレート排出口を設け、更に、前記冷却ジャケットに冷媒を供給して冷却器本体内のガスハイドレートを氷点下に冷却することを特徴とするガスハイドレート冷却装置である。

請求項２に記載の発明は、前記掻取り攪拌翼を中空翼とし、該掻取り攪拌翼内に冷媒を流通させるように構成してなる請求項１記載のガスハイドレート冷却装置である。

請求項３に記載の発明は、前記脚体と掻取り攪拌翼体により構成された掻取り攪拌翼を、位相をずらして複数配置してなる請求項１又は２記載のガスハイドレート冷却装置である。

請求項４に記載の発明は、前記脚体と掻取り攪拌翼体とにより構成された掻取り攪拌翼を、回転軸に固定可能に嵌合させたボスに複数配置して掻取り攪拌ユニットとし、該掻取り攪拌ユニットを回転軸の軸心方向に複数配置してなる請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガスハイドレート冷却装置である。

請求項５に記載の発明は、前記掻取り攪拌翼を構成する掻取り攪拌翼体にすくい面を設けてなる請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスハイドレート冷却装置である。

請求項６に記載の発明は、前記掻取り攪拌翼を構成する掻取り攪拌翼体にスクレーパを設けてなる請求項１乃至５のいずれか１項に記載のガスハイドレート冷却装置である。

請求項７に記載の発明は、前記スクレーパの外縁に刃部を形成してなる請求項６記載のガスハイドレート冷却装置である。

請求項８に記載の発明は、前記スクレーパの外縁に複数の切欠部を設けてなる請求項６又は７に記載のガスハイドレート冷却装置である。

請求項９に記載の発明は、前記脚体の横断面を角型に形成するとともに、その一つを回転軸の回転方向に指向させるように構成してなる請求項３又は４記載のガスハイドレート冷却装置である。

請求項１０に記載の発明は、前記回転軸を中空軸とし、該回転軸内に冷媒を流通させるように構成してなる請求項１記載のガスハイドレート冷却装置である。

請求項１１に記載の発明は、前記冷却器本体のガスハイドレートの排出口の上部に覗き窓を設けてなる請求項１に記載のガスハイドレート冷却装置である。

請求項１に記載の発明は、外部に冷却ジャケットを有する横型筒状の冷却器本体内に回転軸を設けると共に、該回転軸の長手方向に多数の掻取り攪拌翼を配置し、該掻取り攪拌翼を、回転軸の半径方向に向けて取り付けた脚体と、該脚体に本体の内面に沿うと共に回転軸の長手方向に延在する掻取り攪拌翼体により構成し、かつ、前記冷却器本体の一端にガスハイドレート導入口を設けると共に、冷却器本体の他端にガスハイドレート排出口を設け、更に、前記冷却ジャケットに冷媒を供給して冷却器本体内のガスハイドレートを氷点下に冷却するため、掻取り攪拌翼によるガスハイドレートの攪拌を十分に行うことができる。その結果、掻取り攪拌翼や本体の内面にガスハイドレートが付着する恐れがなくなるとともに、ガスハイドレートを効率的に冷却することができる。

従って、外部に冷却ジャケットを有する横型筒状の冷却器であっても冷却器本体内のガスハイドレートを氷点下に冷却することができる。

請求項２に記載の発明は、前記掻取り攪拌翼を中空翼とし、該掻取り攪拌翼内に冷媒を流通させるように構成したため、冷却器本体内部からの冷却の程度をさらに高めることができ冷却効率をさらに高めることができる。

請求項３に記載の発明は、前記脚体と掻取り攪拌翼体により構成された掻取り攪拌翼を、位相をずらして複数配置したため、攪拌効果が向上し、攪拌の安定性が増し冷却効率をさらに高めることができる。

請求項４に記載の発明は、前記脚体と掻取り攪拌翼体とにより構成された掻取り攪拌翼を、回転軸に固定可能に嵌合させたボスに複数配置して攪拌ユニットとし、該攪拌ユニットを回転軸の軸心方向に複数配置したため、脚体と掻取り攪拌翼体とを掻取り攪拌ユニットとして組み立てることができるばかりでなく、不要な場合には、掻取り攪拌ユニット単位で取り外すことが出る。そのため、冷却器の製作や保守点検作業が容易になる。

請求項５に記載の発明は、前記掻取り攪拌翼を構成する掻取り攪拌翼体にすくい面を設けたため、遠心力により冷却器本体内面に付着したガスハイドレートを容易に除去することができる。また、回転するための回転力を小さくすることもできため、消費動力を少なくできる。更に、ガスハイドレートの付着を抑制することができるため、冷却器の連続運転が可能となる。加えて、冷却ジャケット面での伝熱効果がよくなる。

請求項６に記載の発明は、前記掻取り攪拌翼を構成する掻取り攪拌翼体にスクレーパを設けたため、冷却器本体の内面に付着したガスハイドレートを容易に除去することができる。また、回転するための回転力を小さくすることもでき、消費動力を少なくできる。更に、ガスハイドレートの付着を抑制することができるため、冷却器の連続運転が可能となる。加えて、冷却ジャケット面での伝熱効果がよくなる。

請求項７に記載の発明は、前記スクレーパの外縁に刃部を形成したため、冷却器本体内面に付着したガスハイドレートを、より効果的に除去することができる。このため、不必要な動力がいらなくなり、消費動力を少なくする。

請求項８に記載の発明は、前記スクレーパの外縁に複数の切欠部を設けたため、切欠部の作用により冷却器本体内面に付着したガスハイドレートを、より効果的に除去することができる。このため、不必要な動力がいらなくなり、消費動力を少なくする。

請求項９に記載の発明は、前記脚体の横断面を角型に形成するとともに、その一つを回転軸の回転方向に指向させるように構成したため、ガスハイドレートが脚体に付着し難くなるばかりでなく、ガスハイドレートを切り裂いて回転するため回転力を小さくすることができる。すなわち、消費動力を少なくできる。

請求項１０に記載の発明は、前記回転軸を中空軸とし、該回転軸内に冷媒を流通させるように構成したため、ガスハイドレートを冷却器本体の外部および内部から冷却することができ、冷却効率をさらに高めることができる。

請求項１１に記載の発明は、前記冷却器本体のガスハイドレートの排出口の上部に覗き窓を設けたため、冷却器本体内部でのガスハイドレートの冷却状態を目視することができる。そのため、冷却器の運転状態を容易に確認することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

図１において、１は、ガスハイドレート冷却装置であり、この冷却装置１は、冷媒ａが流通する冷却ジャケット２を外部に有する横型筒状の冷却器本体３内に回転軸４を回転自在に設けるとともに、この回転軸４に複数の掻取り攪拌翼５を備えている。

この掻取り攪拌翼５は、図２及び図３に示すように、門型に形成されている。すなわち、回転軸４に、その半径方向に向けて取り付けた２本の脚体６と、２本の脚体６の先端に、本体３の内面に沿うとともに回転軸４の方向に延在する掻取り攪拌翼体７により形成されている。

再度、図１に戻って説明すると、冷却器本体３は、その一端に冷却前のガスハイドレートｂ１を導入する導入口８を設けるとともに、他端部に冷却されたガスハイドレートｂ２を排出する排出口９を設けている。

上記のように、掻取り攪拌翼５は、回転軸４の軸方向に間隔を有するように取り付けられた２本の脚体６の先端に掻取り攪拌翼体７を取り付けた門型に形成されている。この掻取り攪拌翼５は、回転軸４に２枚一組で取り付けられているとともに、回転軸４の長手方向に対しては、隣接する掻取り攪拌翼５は、位相が９０°ずつずれるように取り付けられている。この掻取り攪拌翼５の配置および個数は、適宜、選択することができる。

更に、この掻取り攪拌翼５は、本体３の内面３ａ（図２参照。）に付着したガスハイドレートｂ１を掻き落とす機能と、底部のガスハイドレートｂ１を掻き揚げて攪拌する機能とを備えている。

冷却器本体３は、高圧に耐えるように耐圧容器となっている。この冷却器本体３の内部には、更に、駆動装置１０によって回転される回転軸４に取り付けた移送スクリュー１１と、払い出し翼１２と、傾斜板１３と、可動堰き１４が設けられている。

可動堰き１４は、固定部１５と可動部１６により形成されている。可動部１６の高さは、可動部１６に回転自在に取り付けたスクリュー軸１７を回転させることによって任意に調節できるようになっている。つまり、スクリュー軸１７は、本体３に取り付けた雌ねじ部１８に螺合されており、スクリュー軸１７を回転させることによって可動部１６の高さを任意に調節できるのである。

続いて、このガスハイドレート冷却装置の作用について説明する。

図示しないガスハイドレート生成装置にて、例えば、温度０℃〜５℃、圧力２．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａの条件下で生成されたガスハイドレートは、図示しない脱水塔によって含水率約５０％に脱水された後、冷却のために冷却装置１に供給される。

導入口８を経て冷却器本体３内に導入されたガスハイドレートｂ１は、導入口８の直下に位置している移送スクリュー１１によって掻取り攪拌翼５の方に移送される。そして、掻取り攪拌翼５によって十分に攪拌される。

冷却装置１の外部ジャケット２には、図示しない冷媒冷却装置によって−３５℃〜−２０℃程度に冷却された冷媒ａが冷媒供給ラインＬ１を経て供給され、冷却器本体３内で攪拌翼５によって攪拌されているガスハイドレートｂ１を氷点下、例えば、−２０℃程度に冷却する。ガスハイドレートを冷却後の冷媒ａは、冷媒排出ラインＬ２から冷媒冷却装置に戻される。

冷却器本体３内で、氷点下、例えば、−２０℃程度に冷却されたガスハイドレートｂ２は、払い出し翼１２によって排出口９から排出される。冷却器１から排出されたガスハイドレートｂ２は、図示しない脱圧装置によって所定圧、例えば、大気圧まで脱圧された後、貯槽や輸送用容器内に貯蔵される。

上記のように、冷却器本体３に導入されたガスハイドレートｂ１は、脚体６と掻取り攪拌翼体７とよりなる門型の掻取り攪拌翼５によって攪拌されながら冷却されるため、冷却効率を高めることができる。しかも、掻取り攪拌翼体７や冷却器本体内面３ａへのガスハイドレートｂ１の付着や堆積を防止することができる。

図４は、回転軸４を中空軸としたものであり、回転軸４を中空軸とすることによって冷媒ａを流すことができるため、冷却効果をさらに高めることができる。

掻取り攪拌翼５を構成する脚体６は、２本に限られるものではなく、所望により、図５に示すように、１本または３本以上の複数としてもよい。そして、この脚体６は、図６に示すように、中空の三角柱よりなり、その一つの突状部Ｓ１が脚体６の回転方向ｄに向けられるように構成することができる。

このように構成すれば、脚体６には、必要に応じて冷媒ａの一部を流してガスハイドレートｂ１を冷却することができると共に、この三角形の突状部Ｓ１によってガスハイドレートｂ１を切り裂くようにして回転するため、駆動装置１０の動力負担を軽減することができるばかりでなく、ガスハイドレートｂ１の付着も防止することができる。この脚体６の突状部Ｓ１の角度θ１は、４５°〜１２０°が好ましい。

一方、脚体６の先端に取り付けられた掻取り攪拌翼体７は、図７に示すように、側面視三角形の部材により形成され、その突端Ｓ２が脚体６の回転方向ｄに向けられている。この掻取り攪拌翼体７は、回転方向前面に傾斜したすくい面７ａを有しており、そのすくい角θ２は、鉛直面Ｙに対して３０°〜６０°となっている。また、掻取り攪拌翼体７と鉛直面Ｙとの角θ３は、９０°以上、つまり、９０°〜１３０°とする。

また、掻取り攪拌翼体７の突端Ｓ２と冷却器本体３の内面３ａとのクリアランスは、冷却器１の規模にもよるが、２〜２０ｍｍ程度が好ましい。さらに、掻取り攪拌翼体７の背面板７ｂは、後方に傾斜させることが好ましい。この場合、掻取り攪拌翼体７の後側（背面側）に生じる負圧によって巻き込まれたガスハイドレートｂ１が、冷却器本体３の内面３ａに押圧されるのを防ぐことが可能となるからである。

更に、掻取り攪拌翼５の掻取り攪拌翼体７には、図８に示すように、スクレーパ１９を取り付けることができる。すなわち、掻取り攪拌翼体７の下部すくい面７ａにスクレーパ１９が押さえ板２０とボルト２１とによって取り付けられている。スクレーパ１９に設けたボルト孔（図示せず）は、長孔とされ、スクレーパ１９の外縁１９ａと冷却器本体内面３ａとの間隔ｈが必要に応じて調整可能になっている。

このように掻取り攪拌翼体７にスクレーパ１９を取り付けると、冷却器本体内面３ａにガスハイドレートｂ１が強固に付着したとしても、このスクレーパ１９によって容易に掻き落とすことができる。

このスクレーパ１９の外縁には、図９に示すように、刃部２２を設けることもできる。その上、その背面側に傾斜角αを有する傾斜面を設けると、ガスハイドレートｂ１の付着を防止することができる。

また、図１０に示すように、スクレーパ１９の外縁１９ａに複数のＶ型の切欠部２３を設けることもできる。この場合、スクレーパ１９は、複数のブロックに分かれるため、冷却器本体内面３ａに付着したガスハイドレートｂ１をより簡単に掻き落とすことができる。なお、このＶ型の切欠部２３は、鋸歯状にしてもよい。

図１１は、回転軸４に対称に設けた上下一対のスクレーパ１９に、それぞれ、Ｖ型の切欠部２３を設けるとともに、その位相を回転軸４の軸心方向に所定長さＬだけずらし、互いに重複しないようにしたものである。この場合は、一方のスクレーパ１９で除去されずに残った冷却器本体内面３ａのガスハイドレートｂ１を他の一方のスクレーパ１９で除去することができる。

掻取り攪拌翼５は、例えば、図１２および図１３に示すように、掻取り攪拌ユニット２４としてもよい。すなわち、この掻取り攪拌ユニット２４は、回転軸４に貫入可能な所定長の管体（ボス）２５の一端に複数の切欠部２６を設けるとともに、他端に突起２７を設け、その外面に二つの掻取り攪拌翼５を上下対称に取り付けたものである。

この掻取り攪拌ユニット２４を用いる時は、突起２７が隣接する他の掻取り攪拌ユニット２４の切欠部２６に嵌合するように、複数の掻取り攪拌ユニット２４を回転軸４に挿入して固定する。このようにすれば、掻取り攪拌ユニット２４を工場で容易に製作することができるばかりでなく、組み立てや解体が簡単になるため、製作や保守点検作業などが容易になる。なお、掻取り攪拌ユニット２４は、切欠部２６を設けず図示しないキーで固定することもできる。

もちろん、本発明によるガスハイドレートの冷却器構造において、掻取り攪拌翼５などにポリテトラルオロエチレンコーティングを施すことにより、ガスハイドレートｂ１の付着をより一層防止することができる。

また、排出口８の上部に覗き窓２８を設けてもよい。このように構成すれば、冷却器本体３内のガスハイドレートｂ１の冷却状態を目視することができる。

本発明に係るガスハイドレート冷却装置の断面図である。掻取り攪拌翼の正面図である。図２のＡ―Ａ矢視図である。回転軸の他の実施例の斜視図である。掻取り攪拌翼の他の実施例の側面図である。図３のＢ―Ｂ断面図である。掻取り攪拌翼体の側面図である。掻取り攪拌翼体の他の実施例の側面図である。掻取り攪拌翼体のさらに他の実施例の側面図である。スクレーパの説明図である。スクレーパの他の実施例の説明図である。掻取り攪拌翼ユニットの正面図である。図１２のＣ―Ｃ矢視図である。

符号の説明

２冷却ジャケット
３横型筒状の冷却器本体
４回転軸
５掻取り攪拌翼
６脚体
７掻取り攪拌翼体
８ガスハイドレート導入口
９ガスハイドレート排出口
ａ冷媒

Claims

外部に冷却ジャケットを有する横型筒状の冷却器本体内に回転軸を設けると共に、該回転軸の長手方向に多数の掻取り攪拌翼を配置し、該掻取り攪拌翼を、回転軸の半径方向に向けて取り付けた脚体と、該脚体に本体の内面に沿うと共に回転軸の長手方向に延在する掻取り攪拌翼体により構成し、かつ、前記冷却器本体の一端にガスハイドレート導入口を設けると共に、冷却器本体の他端にガスハイドレート排出口を設け、更に、前記冷却ジャケットに冷媒を供給して冷却器本体内のガスハイドレートを氷点下に冷却することを特徴とするガスハイドレート冷却装置。
前記掻取り攪拌翼を中空翼とし、該掻取り攪拌翼内に冷媒を流通させるように構成してなる請求項１記載のガスハイドレート冷却装置。
前記脚体と掻取り攪拌翼体により構成された掻取り攪拌翼を、位相をずらして複数配置してなる請求項１又は２記載のガスハイドレート冷却装置。
前記脚体と掻取り攪拌翼体とにより構成された掻取り攪拌翼を、回転軸に固定可能に嵌合させたボスに複数配置して掻取り攪拌ユニットとし、該掻取り攪拌ユニットを回転軸の軸心方向に複数配置してなる請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガスハイドレート冷却装置。
前記掻取り攪拌翼を構成する掻取り攪拌翼体にすくい面を設けてなる請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスハイドレート冷却装置。
前記掻取り攪拌翼を構成する掻取り攪拌翼体にスクレーパを設けてなる請求項１乃至５のいずれか１項に記載のガスハイドレート冷却装置。
前記スクレーパの外縁に刃部を形成してなる請求項６記載のガスハイドレート冷却装置。
前記スクレーパの外縁に複数の切欠部を設けてなる請求項６又は７に記載のガスハイドレート冷却装置。
前記脚体の横断面を角型に形成するとともに、その一つを回転軸の回転方向に指向させるように構成してなる請求項３又は４記載のガスハイドレート冷却装置。
前記回転軸を中空軸とし、該回転軸内に冷媒を流通させるように構成してなる請求項１記載のガスハイドレート冷却装置。
前記冷却器本体のガスハイドレートの排出口の上部に覗き窓を設けてなる請求項１に記載のガスハイドレート冷却装置。