JP2007238886A - ガスハイドレート製造装置における成形装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】 原料ガスと水とを水和反応させて製造される粉末状のガスハイドレートを連続的かつ円滑に圧縮成形する装置を提供する。
【解決手段】 成形装置は、製造された粉末状のガスハイドレートｎを収容するホッパー１と、このホッパー１の底の開口部５の下部に配置された圧縮成形ロール６ａ，６ｂと、前記ホッパー１内のガスハイドレートｎを前記圧縮成形ロール６ａ，６ｂに供給する押込み装置３とより構成すると共に、前記押込み装置３を前記ホッパー１の内壁面１ａに沿って上下動可能なプッシャー１１ａ，１１ｂと該プッシャー１１ａ，１１ｂを駆動する駆動装置１２ａ，１２ｂとにより形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガスハイドレート製造装置における成形装置、より詳しくは、原料ガスと水とを水和反応させて粉末状のガスハイドレートを生成し、この粉末状のガスハイドレートを圧縮してペレット状に成形するためのガスハイドレート製造装置における成形装置に関するものである。

近年、クリーンなエネルギー源として、メタンやプロパン等を主成分とする天然ガスが注目されている。そして、このような天然ガスの輸送や貯蔵のためにこれを液化して液化天然ガス（ＬＮＧ）とすることが行われている。しかしながら、このＬＮＧによるガスの輸送および貯蔵には極低温状態（−１６２℃以下）が必要であり、そのため輸送装置や貯蔵装置が高価なものになっている。かかることから、原料ガスと水とを水和反応させてガスハイドレートを製造し、このガスハイドレートの自己保存性を奏する温度（例えば、−２０℃程度）に保持しながら輸送し、また、貯蔵することが提案されている。このガスハイドレートは、所定の圧力と温度条件下（例えば、４〜６ＭＰａ、０〜５℃）で天然ガス等と水とを接触させることにより製造され、このガスハイドレートは、粉雪またはかき氷状の所謂粉末状である。

ところで、このような粉末状のガスハイドレートは、貯蔵タンクへの充填率（ガスハイドレートの体積／容器の体積）が小さいために、その輸送または貯蔵には、大きな容積を有するタンク等が必要になるばかりでなく、粉末状であるから表面積が大きくなってしまい、天然ガスと水とに分解してしまう分解速度が非常に速いという問題がある。また、大量に貯蔵すると下層のものが岩盤状に硬化してしまい、取出しが困難になるという問題がある。

かかることから、本発明者は、この粉末状のガスハイドレートを成形装置により圧縮成形して略球形状等の成形品となし、このガスハイドレート成形品を輸送し、または貯蔵することを先に提案している。（例えば、特許文献１参照。）

この成形装置Ｂは、粉末状のガスハイドレートを所定のポケット３４（成形凹部）を有する二本の圧縮成形ロール３３ａ，３３ｂの間に供給し、この圧縮成形ロール３３ａ，３３ｂを回転させながらガスハイドレートｎを圧縮成形するものである。ところで、このような成形装置Ｂにおいては、粉末状のガスハイドレートｎを二本の圧縮成形ロール３３ａ，３３ｂの間に効率よく供給するには、ガスハイドレートｎの自重に加えて所定の圧力を付与する必要がある。

かかることから、本発明者は、図５に示す如く、製造された粉末状のガスハイドレートｎを収容する円錐状のホッパー３０の中心にスクリュー型押込み装置３１が設けられ、かつ、このホッパー３０の底に圧縮成形ロール３３ａ，３３ｂが配置され、前記スクリュー型押込み装置が駆動装置３２により駆動されるようになっている成形装置Ｂを用いて、粉末状のガスハイドレートｎを連続的に圧縮成形することを試みた。
特開２００２−２２０３５３号公報

ところで、本発明者の知見によれば、前記したようなスクリュー型押込み装置３１を用いたガスハイドレート製造装置における成形装置Ｂによれば、スクリュー型押込み装置３１によるガスハイドレートの押込み作用によってホッパー３０の開口３５内や圧縮成形ロール３３ａ，３３ｂ間に略楔形状のガスハイドレートの塊ｂが生じ、その後は栓のような作用をしてガスハイドレートｎのロール３３ａ，３３ｂへの送り込みが不能となり、ガスハイドレート成形品ｐ（ペレット）の製造ができなくなるという問題があった。かかる状態になると、成形装置Ｂの運転を中断してこのガスハイドレート塊ｂを除去する必要があり、装置Ｂの分解・組立・調整といった作業をしなくてはならず、結果、ガスハイドレート製造装置の運転効率を著しく損なうこととなる。特に、この成形装置Ｂが高圧雰囲気（４〜６ＭＰａ）下でガスハイドレート成形品ｐの製造を行う場合は、装置全体が２００ｍｍ以上の厚みのある堅牢な耐圧容器に収容されている関係で、ガスハイドレートの塊ｂの除去作業は極めて困難であるという問題がある。

本発明は、前記したような問題点を解決するためになされたものであって、
１）請求項１に記載の第１の態様は、原料ガスと水とを水和反応させて粉末状のガスハイドレートｎを生成する生成装置と、前記粉末状のガスハイドレートを圧縮成形する成形装置Ａとよりなるガスハイドレート製造装置において、前記成形装置Ａを、下部に開口部５を設けかつ内部に前記粉末状のガスハイドレートｎを収容するホッパー１と、前記開口部５の下部に配置された圧縮成形ロール６ａ，６ｂと、前記ホッパー１内の粉末状のガスハイドレートｎを前記圧縮成形ロール６ａ，６ｂに供給する機械的押込み装置３とを設けてなるガスハイドレート製造装置における成形装置Ａを提供するものである。

かかる、ガスハイドレート製造装置における成形装置Ａによれば、ホッパー１内の粉末状のガスハイドレートｎは、このホッパー１の内壁面１ａに沿って上下動するプッシャー１１ａ，１１ｂによりその開口５から圧縮成形ロール６ａ，６ｂ上に強制的に供給されるため、その開口部５内またはその下部にガスハイドレートの塊ｂが生ずるという問題がなくなる。

２）また、請求項２に記載の第２の態様は、前記機械的押込み装置３を前記ホッパー１の内壁面１ａに沿って上下動可能なプッシャー１１ａ，１１ｂと該プッシャー１１ａ，１１ｂを駆動する駆動装置１２ａ，１２ｂとにより形成したことを特徴とするガスハイドレート製造装置における成形装置Ａである。

このように構成したガスハイドレート製造装置における成形装置Ａによれば、何れかの組のプッシャー等が故障したとしても、他の組のプッシャー等を用いて運転することが可能となり、その結果、ガスハイドレート製造装置の運転効率を向上させることが出来る。

３）さらにまた、請求項３に記載の第３の態様は、プッシャー１１ａ，１１ｂを覆うと共に該プッシャーに対して所定の範囲で上下動可能でかつ下部が開放されたガード１５ａ，１５ｂを取り付けてなるガスハイドレート製造装置における成形装置Ａである。

このように構成されたガスハイドレート製造装置における成形装置Ａによれば、ガード１５ａ，１５ｂ内に流入した粉末状のガスハイドレートｎは、ガード１５ａ，１５ｂ内に保持された状態でプッシャー１１ａ，１１ｂに押されて下降し、所定の位置（例えば、段部）に達すると、ガード１５ａ，１５ｂの下降は停止され、このガード１５ａ，１５ｂ内の粉末状のガスハイドレートｎは、プッシャー１１ａ，１１ｂにより押出されてホッパー１の開口５から圧縮成形ロール６ａ，６ｂ上に押込まれる。その結果、ホッパー１の開口５等においてガスハイドレートの塊Ｂの生ずる現象がなくなるのである。

４）さらに、請求項４に記載の第４の態様は、プッシャー１１ａ，１１ｂと該プッシャー１１ａ，１１ｂを駆動する駆動装置１２ａ，１２ｂとを複数配置するとともに各組のプッシャー１１ａ，１１ｂを順次駆動することによりホッパー１内の粉末状のガスハイドレートｎを連続して圧縮成形ロール６ａ，６ｂに供給するようにしてなるガスハイドレート製造装置における成形装置Ａである。

このように構成したガスハイドレート製造装置における成形装置Ａによれば、粉末状のガスハイドレートｎを連続して圧縮成形ロール６ａ，６ｂに供給することが出来るため、ガスハイドレート製造装置の運転効率をより一層高めることが出来る。

以上の説明から明らかなように、本発明によるガスハイドレート製造装置における成形装置Ａによれば、ホッパー１内に収容される粉末状のガスハイドレートｎは、このホッパー１の内壁面１ａに沿って上下動するプッシャー１５ａ，１５ｂにより、ホッパー１の開口５から圧縮成形ロール６ａ，６ｂに所定圧に付与されて供給されるため、その開口５内またはその下部に略楔形状のガスハイドレートの塊ｂが生ずる虞がなくなる。その結果、ガスハイドレート製造装置を連続して運転することができ、製造装置の運転効率を向上させることができるという効果を奏する。

以下、図１乃至図４を参照して本発明によるガスハイドレート製造装置における成形装置Ａの実施形態を説明する。これらの図において、図１と同一符号は同一名称を示す。

図１において、１１ａ，１１ｂは、ホッパー１の傾斜する内壁面１ａに沿って上下動するプッシャーで、このプッシャー１１ａ、１１ｂは、それぞれ押込み装置３を構成する油圧ピストン１２ａ、１２ｂによって駆動されるようになっている。より詳しくは、プッシャー１１ａ、１１ｂは、油圧ピストン１２ａ、１２ｂのピストン棒１３ａ、１３ｂの先端に取り付けられている。そして、このピストン棒１３ａ、１３ｂにはプッシャー１１ａ、１１ｂから所定の間隔Ｌ１を置いて大径部１４ａ、１４ｂが設けられ、このプッシャー１１ａ、１１ｂと大径部１４ａ、１４ｂとの間隔Ｌ１内においてガード１５ａ、１５ｂが上下動可能なようになっている。

さらに、ガード１５ａ、１５ｂは、プッシャー１１ａ、１１ｂを覆い、かつ下部には開口１６ａ、１６ｂが設けられている。

また、このガード１５ａ，１５ｂは、ホッパー１の内壁面１ａに設けられたストッパー１７ａ，１７ｂにより、ガード１５ａ、１５ｂの下縁１８ａ，１８ｂがこのストッパー１７ａ，１７ｂに当接し、ガード１５ａ，１５ｂの下降が停止されるように形成されている。また、図２に示す如く、前記ガード１５ａ，１５ｂとホッパー内壁面１ａとの摺接部に突起１９が設けられ、この突起１９が、ホッパー１の内壁面１ａに設けられた縦溝２０内に挿入されており、このガード１５ａ，１５ｂがＡ−Ｂ方向へずれるのを防止するようになっている。

このように構成されたガスハイドレート製造装置における成形装置Ａにおいて、図３に示す如く、油圧ピストン１２ａを駆動してプッシャー１１ａを上方へ移動させると、このプッシャー１１ａが、ガード１５ａを引き上げてその先端２１ａと他方のガード１５ｂとの間に間隔Ｄ１が生じる。そのため、この間隔Ｄ１に粉末状のガスハイドレートｎが流入すると共にガード１５ａ内にも流入する。しかる後、図４に示す如く、油圧ピストン１２ａを駆動してピストン棒１３ａを下降させると、ガード１５ａは、そのピストン棒１３ａの下降に伴ってストッパー１７ａに当接するまで下降する。

そして、ピストン棒１３ａに設けられた大径部１４ａが、ガード１５ａの上面に当たるまでプッシャー１１ａは下降する。このとき、ガード１５ａ内の粉末状のガスハイドレートｎは、プッシャー１１ａにより押出されてホッパー１の底に設けられた開口５から圧縮成形ロール６ａ，６ｂに供給されることになる。

もちろん、プッシャー１１ａの上記のような作動過程において他方のプッシャー１１ｂは、前記プッシャー１１ａと反対の動きを行う。具体的には、プッシャー１１ｂが、ガード１５ｂ内の粉末状のガスハイドレートｎを押出して圧縮成形ロール６ａ，６ｂに供給し、その供給が終わると、前記プッシャー１１ａが降下を開始し、プッシャー１１ｂは上昇するようになっている。従って、両プッシャー１１ａ，１１ｂが交互に圧縮成形ロール６ａ，６ｂに粉末状のガスハイドレートを押出しながら供給するのである。このようにして、粉末状のガスハイドレートｎを連続的にガスハイドレート成形品ｐにしている。

このように、プッシャー１１ａ，１１ｂにより交互に、しかも所定量の粉末状のガスハイドレートｎを圧縮成形ロール６ａ，６ｂ上に供給することができるので、連続的にガスハイドレート成形品ｐを製造することができる。

前記実施態様においては、押込み装置３を構成するプッシャー１１ａ，１１ｂを、圧縮成形ロール６ａ，６ｂの軸心に向かって作動するように配置した一組のプッシャーについて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、プッシャーは、圧縮成形ロール６ａ，６ｂの長手方向に平行に複数組配置することもできる。そして、複数組配置した場合は、プッシャーの作動時に対向するプッシャー同士が衝突しないように配置をずらすことが好ましい。配置をずらすことにより、対向する組のプッシャーを同期して動作することができる。また、１本のプッシャーのみからなる押込み装置を使用することもできる。

また、ガード、およびプッシャーの容量は、ガスハイドレート成形品ｐの生産量によって適宜選択することができる。さらに、ガスハイドレートｎの押込み速度や上下動範囲を適宜調整することもできる。

また、ガードの上部を流線型（砲弾型）とすることができる。これにより、ガードの上下動の際にガスハイドレートｎとの摩擦抵抗を減少させ、ホッパー１内のガスハイドレートｎを撹乱されなくなり、圧縮成形ロール６ａ，６ｂに一層安定的にガスハイドレートｎが供給されるようになる。

さらにまた、プッシャーおよびガードをそれぞれ、圧縮成形ロール６ａ，６ｂの長手方向に幅広に形成することもできる。このように構成すれば圧縮成形ロール６ａ，６ｂに粉末状のガスハイドレートｎを大量かつ安定的に供給することができ、その結果、ガスハイドレート成形品ｐの品質（密度、硬さ、外観等）を安定させることができる。

本発明によるガスハイドレート製造装置における成形装置の一実施態様の側面図である。 図１のＣ―Ｃ矢視図である。 本発明によるガスハイドレート製造装置における成形装置の一実施態様の作動説明図である。 本発明によるガスハイドレート製造装置における成形装置の一実施態様の作動説明図である。 従来のガスハイドレート製造装置における成形装置の側面図である。

符号の説明

ｎ 粉末状ガスハイドレート ｐ ガスハイドレート成形品
ｂ ガスハイドレートの塊 ｃ ポケット
１ ホッパー ３ 押込み装置 ５ 開口
６ａ、６ｂ 圧縮成形ロール １１ａ、１１ｂ プッシャー
１２ａ、１２ｂ 油圧ピストン １３ａ、１３ｂ ピストン棒
１４ａ、１４ｂ 大径部 １５ａ、１５ｂ ガード
１７ａ、１７ｂ ストッパー １８ａ、１８ｂ 下縁
１９ 突起 ２０ 縦溝

Claims (4)

1. 原料ガスと水とを水和反応させて粉末状のガスハイドレートを生成する生成装置と、前記粉末状のガスハイドレートを圧縮成形する成形装置とよりなるガスハイドレート製造装置において、
   前記成形装置を、下部に開口部を設けかつ内部に前記粉末状のガスハイドレートを収容するホッパーと、前記開口部の下部に配置された圧縮成形ロールと、前記ホッパー内の粉末状のガスハイドレートを前記圧縮成形ロールに供給する機械的押込み装置とを設けてなるガスハイドレート製造装置における成形装置。
2. 前記機械的押込み装置を前記ホッパーの内壁面に沿って上下動可能なプッシャーと該プッシャーを駆動する駆動装置とにより形成したことを特徴とする請求項１に記載のガスハイドレート製造装置における成形装置。
3. プッシャーに、該プッシャーを覆うとともに該プッシャーに対して所定の範囲で上下動可能でかつ下部が開放されたガードを取り付けてなる請求項２に記載のガスハイドレート製造装置における成形装置。
4. プッシャーと該プッシャーを駆動する駆動装置とを複数配置するとともに各組のプッシャーを順次駆動することによりホッパー内の粉末状のガスハイドレートを連続して圧縮成形ロールに供給するようにしてなる請求項２乃至３に記載のガスハイドレート製造装置における成形装置。

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