JP2009235332A - Dehydrator in gas hydrate production plant - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば、海底下等に存在している天然ガスを輸送や貯蔵等に適した状態に生成する天然ガスハイドレート生成プラントで生成された低濃度のガスハイドレートを安定して脱水処理を行って高濃度のガスハイドレートスラリーを生成できるようにしたガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置に関する。 For example, the present invention stably dehydrates a low-concentration gas hydrate produced in a natural gas hydrate production plant that produces natural gas existing under the seabed or the like in a state suitable for transportation or storage. It is related with the spin-drying | dehydration apparatus in the gas hydrate production | generation plant which made it possible to produce | generate high concentration gas hydrate slurry.
シベリアやカナダ、アラスカ等の凍土地帯や大陸周辺部における水深500m以下の海底下には、主成分がメタンである天然ガスハイドレート(NGH)が存在している。このNGHは、メタン等のガス分子と水分子とから構成される低温高圧下で安定した水状固体物質あるいは包接水和物であり、二酸化炭素や大気汚染物質の排出量が少ないクリーンエネルギーとして着目されている。 Natural gas hydrate (NGH), the main component of which is methane, exists under the seabed at a depth of 500 m or less in frozen land zones such as Siberia, Canada, and Alaska and in the continental area. This NGH is a water-like solid substance or clathrate hydrate that is composed of gas molecules such as methane and water molecules and is stable under low temperature and high pressure, and as clean energy that emits less carbon dioxide and air pollutants. It is attracting attention.
日本では海外のガス田で採取された天然ガスは液化された後、輸送され、貯蔵されてエネルギーとして利用されることが一般的である。その製造や貯蔵は−162℃の極低温において行われている。これに対して天然ガスハイドレートは、−20℃で分解せずに安定した性質を示し、固体として扱うことができる等の利点を備えている。このような性質から、世界中に存在している採算面等の理由から未開発の中小ガス田におけるガス資源を有効に利用することができる手段として、あるいは大ガス田からの近距離、小口輸送の場合等に天然ガスハイドレート方式(NGH方式)を活用できる。 In Japan, natural gas collected from overseas gas fields is generally liquefied, transported, stored, and used as energy. Its manufacture and storage are performed at an extremely low temperature of -162 ° C. On the other hand, natural gas hydrate has the advantage that it exhibits stable properties without being decomposed at −20 ° C. and can be handled as a solid. Because of these characteristics, it is possible to effectively use gas resources in undeveloped small and medium gas fields for reasons such as profitability existing all over the world, or short distance from small gas fields, small-scale transportation. Natural gas hydrate method (NGH method) can be utilized in the case of.
NGH方式では、中小ガス田等のNGH出荷基地において、輸送や貯蔵に適したNGHを生成し、輸送船や車両等によって所望のNGH受入基地まで輸送され、NGH受入基地では輸送されたNGHを貯蔵し、必要に応じてNGHガス化装置によってエネルギー源として利用することになる。図6は、前記NGH出荷基地に利用されるガスハイドレートの生成プラントの構成の一例を説明する概略のブロック図である。採掘された原料ガスは高圧反応容器である生成器1において水と十分に混合されてハイドレート化されて、低濃度のガスハイドレート(GH)スラリーが生成される。生成されたGHスラリーは給送ポンプ2によって脱水器3に供給されて、脱水された高濃度のGHスラリーを生成する。このとき、脱水器3へは該脱水器3の最下部に供給される。供給されたGHスラリーは脱水器3を徐々に上昇しながら脱水されて、脱水器3の上端部から取り出される。取り出されたガスハイドレートは、脱水されてパウダー状となったGHパウダーとして取り出される。このGHパウダーがペレット成型器4に供給されて造粒され、輸送や貯蔵等にとって適宜な大きさのGHペレットが形成される。次いで、常圧下においても分解しない温度まで冷却機5により冷却された後、脱圧装置6に供給される。すなわち、前記生成器1から冷却機5に至るまでは、常温高圧下において処理がなされ、冷却機5と脱圧装置6とにより、常圧下でも分解しない温度に処理される。その後、生成されたGHペレットは貯蔵槽に給送されて貯蔵される。
In the NGH system, NGH suitable for transportation and storage is generated at NGH shipping bases such as small and medium gas fields, and transported to the desired NGH receiving base by transport ships and vehicles, etc., and the transported NGH is stored at the NGH receiving base. If necessary, it will be used as an energy source by the NGH gasifier. FIG. 6 is a schematic block diagram illustrating an example of the configuration of a gas hydrate generation plant used in the NGH shipping base. The mined raw material gas is sufficiently mixed with water and hydrated in the
図5は前記生成器1と脱水器3との処理工程を示しており、生成器1には原料ガスGと水Wとが生成器1の反応槽1aに供給される。供給された原料ガスGと水Wとが攪拌装置1bにより攪拌され、原料ガスGと水Wとが反応して低濃度GHが生成される。未反応の原料ガスGは反応槽1aの上部から回収されブロワ1cにより反応槽1aの底部から再び供給される。生成されたGHスラリーは前記給送ポンプ2により脱水器3の底部に給送される。供給されたGHスラリーは脱水器3を上昇しながら脱水処理されて、該脱水器3の上部からスクリュフィーダ等の給送装置3cにより次工程の前記ペレット成型器4に給送される。脱水器3は内筒3aと該内筒3aを収容する外筒3bとの二重構造とされており、GHスラリーは内筒3aに供給され、該GHスラリーからの脱水は外筒3b内に流出する。外筒3bに流出した水Wは回収ポンプ3dにより前記生成器1に返戻されて、原料ガスGとの反応に供される。
FIG. 5 shows the processing steps of the
前記脱水器3では、供給されたGHスラリーが上昇するのにしたがって、水分が除去される。特に、途中の排水部を通過してその上部の脱水部に至ると、濃度が高くなり、脱水部の上部では水分が70%〜40%程度に、水分が除去された状態なるが、前記内筒3aに接触するGHスラリーまたはGHパウダーは、内壁面に結露して付着してしまうおそれがある。内壁面に付着したGHスラリーは脱水されたGHスラリーの上昇を阻害し、その範囲を徐々に拡大して内筒3aの全域に至ると閉塞してしまってGHスラリーの脱水を行えず、脱水器の機能を停止させてしまうおそれがある。
In the
例えば、特許文献1には、脱水されたGHスラリーを脱水器3から円滑に搬出するために、ガスハイドレートの付着水を重力脱水する縦型移動層式の脱水器を備えたガスハイドレート脱水装置であって、前記脱水器は略垂直に立設された第1の塔体と、前記第1の塔体の上部に接続し、複数の微細な貫通孔を有する水切り部と、前記水切り部を外囲する貯水部と、前記水切り部の上部に接続する第2の塔体とからなり、前記第1の塔体の底部から供給され前記脱水部を通過したガスハイドレートを上方へ搬送する搬送手段が設けられており、この搬送手段により脱水器の上部に配された搬出機へ脱水器内のガスハイドレートを搬送するものである。なお、搬出機と搬出手段には、スクリュコンベヤが用いられている。
For example,
しかしながら、特許文献1に開示された搬送手段であるスクリュコンベヤでは、脱水器の中心軸の部分に配されることになるため、脱水器の中心部からの搬送が促進されて、内壁面近傍のガスハイドレートは滞留してしまうおそれがある。内壁面近傍に滞留したガスハイドレートは内壁面に付着してしまうおそれがあるから、ガスハイドレートの滞留部が徐々に広がって、最終的には脱水器の中心軸部のみのガスハイドレートが搬送されることになるおそれがある。しかも、場合によってはスクリュコンベヤの羽根に付着して大きな負荷となって、該羽根の回転を停止させてしまうおそれがある。
However, in the screw conveyor which is a conveying means disclosed in
ところで、前記脱水器の上部の脱水部の内壁面にGHスラリーの付着が始まる場合には、内壁面とGHスラリーとの間の摩擦力が大きくなって、GHスラリーの上昇の抵抗となる。付着の開始時に摩擦力を軽減することにより、付着しようとするGHスラリーが摩擦力の軽減によって付着することが回避される場合がある。 By the way, when the GH slurry starts to adhere to the inner wall surface of the dewatering unit at the upper part of the dehydrator, the frictional force between the inner wall surface and the GH slurry is increased, and the GH slurry is raised. By reducing the frictional force at the start of adhesion, it may be avoided that the GH slurry to be adhered adheres due to the reduction of the frictional force.
そこで、この発明は、脱水器の上部における脱水部の内壁面とGHスラリーとの摩擦力が増加しようとする場合に、GHスラリーとの接触面積を変更することによって摩擦力を軽減して、GHスラリーが内壁面に付着しようとすることを防止するガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention reduces the frictional force by changing the contact area with the GH slurry when the frictional force between the inner wall surface of the dehydrating unit and the GH slurry at the upper part of the dehydrator is about to increase. It aims at providing the dehydration apparatus in the gas hydrate production | generation plant which prevents that a slurry tries to adhere to an inner wall surface.
前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係るガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置は、ガスハイドレートの製造過程で生成されたガスハイドレートスラリーを重力により脱水する円筒形の容器を有する脱水器からなるガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置において、前記脱水器の上部の脱水部の一部を固定部とし、他部をこの固定部に対して可動する可動部とし、前記可動部の動作により該脱水部におけるガスハイドレートスラリーとの接触面積を可変としたことを特徴としている。 As a technical means for achieving the above object, a dehydration apparatus in a gas hydrate production plant according to the present invention comprises a cylindrical container for dehydrating a gas hydrate slurry produced in a gas hydrate production process by gravity. In the dehydration apparatus in the gas hydrate production plant comprising the dehydrator having, a part of the dehydration unit at the top of the dehydrator is a fixed part, and the other part is a movable part movable with respect to the fixed part. It is characterized in that the contact area with the gas hydrate slurry in the dewatering section is variable by operation.
供給されたGHスラリーの脱水が促進されて、脱水器の上部の脱水部における該GHスラリーと内壁面との間の摩擦力が増大したならば、前記可動部を固定部に対して移動させて、GHスラリーとの接触面積を減じる。これにより、脱水されたGHスラリーとの間の摩擦力が減じられて、該GHスラリーが脱水器内を上昇するようになって、脱水処理が継続される。 When dehydration of the supplied GH slurry is promoted and the frictional force between the GH slurry and the inner wall surface in the dehydrator at the top of the dehydrator increases, the movable part is moved relative to the fixed part. Reduce contact area with GH slurry. As a result, the frictional force with the dehydrated GH slurry is reduced, and the GH slurry rises in the dehydrator, and the dehydration process is continued.
また、請求項2の発明に係るガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置は、前記可動部が固定部に対して、該脱水部の軸方向に摺動可能として、この摺動により前記接触面積を可変としたことを特徴としている。
Further, in the dehydration apparatus in the gas hydrate production plant according to the invention of
前記可動部を固定部に対して摺動させて、これら可動部と固定部との重畳している部分の範囲を大きくすれば、可動部の脱水器に露呈する部分の面積が減じられてGHスラリーとの接触面積が減じられる。 If the movable part is slid with respect to the fixed part and the range of the overlapping part of the movable part and the fixed part is increased, the area of the part exposed to the dehydrator of the movable part is reduced, and the GH The contact area with the slurry is reduced.
また、請求項3の発明に係るガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置は、前記可動部を固定部に対して拡径可能とし、この拡径による前記接触面積を可変としたことを特徴としている。
Further, the dehydration apparatus in the gas hydrate production plant according to the invention of
前記可動部を固定部に対して拡径することにより該可動部の内壁面が固定部の内壁面から外側に離隔した位置となる。このため、脱水器の脱水部におけるGHスラリーとの接触面積が減じられて、摩擦力が減じられる。 By expanding the diameter of the movable part with respect to the fixed part, the inner wall surface of the movable part is positioned away from the inner wall surface of the fixed part. For this reason, the contact area with the GH slurry in the dehydrator of the dehydrator is reduced, and the frictional force is reduced.
また、請求項4の発明に係るガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置は、前記可動部を固定部に対して拡径可能とすると共に、該可動部が拡径する距離が高さ位置により異なることを特徴としている。
In the dehydration apparatus in the gas hydrate production plant according to the invention of
すなわち、可動部が円筒形の状態から円錐形の状態に拡径するようにしたものである。拡径することにより可動部の内壁面が離隔して、脱水部におけるGHスラリーとの接触面積が減少する。 That is, the diameter of the movable part is increased from the cylindrical state to the conical state. By expanding the diameter, the inner wall surface of the movable part is separated, and the contact area with the GH slurry in the dewatering part decreases.
また、請求項5の発明に係るガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置は、前記可動部を可撓性を備えた弾性を有する袋体で形成し、該袋体内への作動媒体の充填により膨張し、作動媒体の抜去により該袋体が収縮することを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the dehydration apparatus in the gas hydrate production plant, the movable part is formed by a flexible bag body having flexibility and expands by filling the bag body with a working medium. The bag is contracted by removing the working medium.
前記袋体に作動媒体を充填すると、該袋体が膨張して該袋体の一部が脱水部の内壁側に位置する。このため、該袋体の内壁側に位置した部分がGHスラリーの上昇を案内する。他方、作動媒体を抜去すると袋体が収縮して内壁側に位置していた部分が退避する。このため、GHスラリーとの接触面積が減じられて、摩擦力が減じられる。 When the bag body is filled with the working medium, the bag body expands and a part of the bag body is located on the inner wall side of the dewatering portion. For this reason, the part located in the inner wall side of this bag body guides the raise of GH slurry. On the other hand, when the working medium is removed, the bag body contracts and the portion located on the inner wall side is retracted. For this reason, the contact area with the GH slurry is reduced, and the frictional force is reduced.
この発明に係るガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置によれば、脱水器の上部の脱水部の内壁面と脱水されたGHスラリーの接触面積を変更することができるから、該内壁面とGHスラリーとの間の摩擦力を減じることができ、GHスラリーと内壁面との間の摩擦力を増大させることがなく、GHスラリーを円滑に上昇させることができ、GHスラリーが内壁面に付着することを極力防止することができる。 According to the dehydration apparatus in the gas hydrate production plant according to the present invention, since the contact area between the inner wall surface of the dehydration unit at the top of the dehydrator and the dehydrated GH slurry can be changed, the inner wall surface and the GH slurry The friction force between the GH slurry and the inner wall surface can be reduced without increasing the friction force between the GH slurry and the inner wall surface, and the GH slurry can be raised smoothly, and the GH slurry adheres to the inner wall surface. It can be prevented as much as possible.
以下、図示した好ましい実施の形態に基づいて、この発明に係るガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置を具体的に説明する。 Hereinafter, based on the illustrated preferred embodiment, a dehydration apparatus in a gas hydrate production plant according to the present invention will be specifically described.
図1は、この発明の第1の実施形態に係るガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置の脱水器10を示す断面図である。前工程で生成された低濃度のGHスラリーは脱水器10の底部から供給されて、徐々に上昇しながら脱水される。この脱水器10は円筒形の内筒10aが円筒形の外筒10bに収容されて構成されており、GHスラリーは内筒10aの底部から供給される。供給されたGHスラリーが、上昇しながら内筒10aの中間部に設けられている排水部11に達すると、GHスラリーに随伴している水が該排水部11に形成されている多数の小孔から外筒10b内に排出される。この排水部11の上方には、毛管現象の原理により水の上昇限界となって、さらに脱水されて高濃度のGHスラリーまたはGHパウダーが生成される脱水部12が配されている。この脱水部12の上部から脱水されたGHスラリーまたはGHパウダーが、前記給送装置3cにより搬出されて次工程へ給送されることになる。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a
前記脱水部12は固定部となる内筒10aの上部とこの上部に被せられた可動部となる可動筒13とにより構成されている。可動筒13の外周面には、外方に張り出した環状のブラケット部14が設けられている。他方、前記排水部11の上方には内筒10aの外周面に、外方に張り出した環状の台座プレート15が設けられており、該台座プレート15の外周端は外筒10bの内壁面に固定されている。この台座プレート15にピストン・シリンダ機構16が取り付けられており、該ピストン・シリンダ機構16のピストンロッド16aを、上方を指向して伸長させ、先端部に前記ブラケット部14を連繋させてある。
The dehydrating
以上により構成された第1実施形態に係るガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置では、排水部11を通過して上昇したGHスラリーが脱水部12に至ると、水分が除去されているものであるため高濃度となり、内筒10aの内壁面との間の摩擦力が生じる。高濃度のGHスラリーの増加と共に摩擦力が増大するとGHスラリーが内筒10aの内壁面に付着し、その範囲が広がった場合には内筒10aを閉塞してしまうおそれが生じる。そこで、前記ピストン・シリンダ機構16のピストンロッド16aを後退させる。これにより、該ピストンロッド16aに連繋させた前記前記ブラケット部14が台座プレート15側に引き寄せられるから、このブラケット部14が設けられている可動筒13が、図1において実線で示す位置から想像線で示す位置まで下降する。これにより、内筒10aの脱水部12の面積が減じられることになるから、GHスラリーとの接触面積が減じられる。このため、GHスラリーと脱水部12との間の摩擦力が減少することになって、GHスラリーが上昇を継続することができるようになる。したがって、GHスラリーに対して円滑な脱水処理が継続されることになる。
In the dehydration apparatus in the gas hydrate production plant according to the first embodiment configured as described above, when the GH slurry rising through the
次に、図2に示す第2の実施形態に係る脱水装置を説明する。この第2実施形態では、脱水器20の内筒20aの上部に可撓性を備えた板材からなる可動部21が巻回した状態に配されている。この可動部21と脱水部20の上部とで脱水部が形成されている。可動部21の内側の端部は内筒20aに固定されており、外側の端部21aから適宜な部位までが内側の部分に重畳させてある。前記端部21aの外側面には雌ネジ部が形成されているナットブラケット22が固定されており、この雌ネジ部に雄ネジからなる駆動ネジ23が螺合させてある。この駆動ネジ23は駆動部24によって回動されるようにしてある。
Next, a dehydrator according to the second embodiment shown in FIG. 2 will be described. In the second embodiment, a
この第2の実施形態に係る脱水装置では、上昇して脱水されたGHスラリーと内筒20aとの間の摩擦力が大きくなった場合には、前記駆動部24により前記駆動ネジ23を回動させる。駆動ネジ23はナットブラケット22の雌ネジに螺合しているため、該駆動ネジ23の回動方向に応じてナットブラケット22が駆動部24に対して進退することになる。このため、前記駆動ネジ23を、ナットブラケット22が駆動部24から離隔する方向に回動させる。これにより、可動部21の径が徐々に大きくなって可動部21の内壁面が内筒20aの壁面から離隔することになる。このため、可動部21の内壁面とGHスラリーとの接触がなくなり、接触面積が減じられ、GHスラリーと脱水部との摩擦力が減じられるから、GHスラリーは脱水部の内壁面に付着することがなく、円滑に上昇して脱水処理が連続して行われることになる。
In the dehydrating apparatus according to the second embodiment, when the frictional force between the GH slurry that has been lifted and dehydrated and the
また、図3は第3の実施形に係る脱水装置の可動部31を示す図である。この可動部31は、水平断面が円弧状で短冊状をした複数枚の可動板材31aが円筒状に並設されて構成されている。これら可動板材31aは下端部で内筒に対して揺動可能に支持されている。それぞれの可動板材31aの外周面の上部には支持ブラケット32が、該外周面に揺動可能に設けられており、この支持ブラケット32には揺動自在に駆動ロッド33が下方を指向させて伸長させてある。この駆動ロッド33の下端部には入力部33aが設けられており、それぞれの可動板材31aの入力部33aがワイヤーロープ等の操作部材34に連繋させてある。
FIG. 3 is a view showing the
この第3実施形態に係る脱水装置では、脱水されたGHスラリーが内筒の内壁面に付着しようとした場合には、前記操作部材34を操作して、駆動ロッド33を引き下げる。これにより、可動板材31aの上部が引き下げられるから、図3において想像線で示すように、可動板材31aのそれぞれは上部が拡径しながら揺動することになる。これにより、可動部31は内筒の内壁面から離隔するようになり、GHスラリーとの接触面積が減じられて、該内壁面とGHスラリーとの間の摩擦力が減少する。したがって、GHスラリーは内壁面に付着することなく上昇が継続されて、脱水処理が円滑に行われることになる。
In the dehydrating apparatus according to the third embodiment, when the dehydrated GH slurry is to adhere to the inner wall surface of the inner cylinder, the
図4には、この脱水装置の第4の実施形態に係る脱水器40の上部を示してある。この実施形態では内筒40aの上端部に、可動部としての袋体41が配設されている。この袋体41は可撓性を備えた弾性を有する材料で形成されており、内部に空気や油等の作動媒体を充填することにより膨張し、該作動媒体を抜去することにより収縮するものとされている。そして、この袋体41の内壁面と内筒40aの上部の内壁面とにより脱水部が形成されている。
FIG. 4 shows the upper part of a
この第4実施形態に係る脱水装置では、脱水されたGHスラリーが脱水部の内壁面に付着しようとした場合には、前記袋体41内から作動媒体を抜去する。これにより、袋体41が収縮して該袋体41の内壁面が内筒40aの内壁面から離隔することになるから、脱水部におけるGHスラリーとの接触面積が減少することになる。したがって、GHスラリーと内壁面との間の摩擦力が減少して、GHスラリーが内壁面に付着してしまうことが防止される。このため、円滑な脱水処理を行わせることができる。
In the dehydrating apparatus according to the fourth embodiment, when the dehydrated GH slurry is about to adhere to the inner wall surface of the dehydrating unit, the working medium is extracted from the
この発明に係るガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置によれば、脱水処理されて濃度が高くなったGHスラリーが内筒の脱水部の内壁面に付着することがないから、円滑な脱水処理を行わせることができ、ガスハイドレート生成プラントの連続運転を支障なく行うことができる。 According to the dehydration apparatus in the gas hydrate production plant according to the present invention, since the GH slurry that has been dehydrated and has a high concentration does not adhere to the inner wall surface of the dehydration part of the inner cylinder, smooth dehydration is performed. Therefore, continuous operation of the gas hydrate production plant can be performed without any trouble.
10 脱水器
10a 内筒
10b 外筒
11 排水部
12 脱水部
13 可動筒(可動部)
14 ブラケット部
15 台座プレート
16 ピストン・シリンダ機構
16a ピストンロッド
20 脱水器
20a 内筒
21 可動部
21a 外側の端部
22 ナットブラケット
23 駆動ネジ
24 駆動部
31 可動部
31a 可動板材
32 支持ブラケット
33 駆動ロッド
33a 入力部
34 操作部材
40 脱水器
49a 内筒
41 袋体(可動部)
10 Dehydrator
10a inner cylinder
10b outer cylinder
11 Drainage section
12 Dehydration section
13 Movable cylinder (movable part)
14 Bracket part
15 Pedestal plate
16 Piston and cylinder mechanism
16a Piston rod
20 Dehydrator
20a inner cylinder
21 Moving parts
21a Outer edge
22 Nut bracket
23 Drive screw
24 Drive unit
31 Moving parts
31a Movable plate material
32 Support bracket
33 Drive rod
33a Input section
34 Control members
40 Dehydrator
49a inner cylinder
41 Bag (movable part)
Claims (5)
前記脱水器の上部の脱水部の一部を固定部とし、他部をこの固定部に対して可動する可動部とし、
前記可動部の動作により該脱水部におけるガスハイドレートスラリーとの接触面積を可変としたことを特徴とするガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置。 In a dehydration apparatus in a gas hydrate production plant comprising a dehydrator having a cylindrical vessel for dehydrating a gas hydrate slurry produced in the process of producing gas hydrate by gravity,
A part of the dehydrating unit at the top of the dehydrator is a fixed part, and the other part is a movable part movable with respect to the fixed part,
A dehydrating apparatus in a gas hydrate production plant, wherein the contact area with the gas hydrate slurry in the dehydrating unit is variable by the operation of the movable unit.
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