JP2010228851A

JP2010228851A - ガスハイドレートペレット移送装置

Info

Publication number: JP2010228851A
Application number: JP2009077221A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Murayama; 哲郎村山; Kenichi Sano; 健一佐野
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2010-10-14

Abstract

【課題】ガスハイドレート生成工程のうちのペレット成形器から冷却器へ移送する場合に、GHペレットに随伴した水が冷却されて氷結することになるが、ペレットの移送装置において氷結しないようにすること。
【解決手段】冷却器35内の冷媒を、循環ポンプ４により冷媒循環路３から移送槽１へ給送し、該移送槽１から冷却器35へ返戻させる。冷媒循環路３の途中に加温装置５を配して、移送槽１へ供給される冷媒を、ペレット成形器24内とほぼ等しい温度まで昇温する。移送槽１の供給口1aへペレット成形器34からGHペレットを供給し、冷媒の流れによって吐出口1bから冷却器35へ移送する。GHペレットは生成温度の冷媒によって移送されるから移送槽１内で氷結することがない。また、移送槽１内に液位を冷却器35内の液位と等しくなるように、移送槽10を配することが好ましい（図２参照）。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、海底下等に存在している天然ガスハイドレートや人工的に製造したガスハイドレート（天然ガスハイドレート、ＣＯ₂ハイドレート）を輸送や貯蔵等に適した状態に生成するガスハイドレート生成プラントにいて、成形工程から脱圧工程へガスハイドレートペレットを移送するガスハイドレートペレット移送装置に関する。

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として着目されている。

天然ガスは液化された後、貯蔵されてエネルギとして利用されているが、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、特に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、小口輸送手段として、天然ガスをハイドレート化して輸送する方式(NGH輸送)が期待されている。

NGH輸送では、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を生成後、場合によっては成形し、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る。一方、NGH受入基地では輸送されたNGHを貯蔵し、必要に応じてガス化してエネルギ源として利用したり、NGHのままさらに車両等による小口輸送を行うことになる。図４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31において、水と十分に混合されてハイドレート化され、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スラリーは供給ポンプ32によって脱水器33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33へは該脱水器33の最下部に供給される。供給されたGHスラリーは脱水器33を徐々に上昇しながら脱水されて、脱水器33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、例えば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形器34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器35により冷却された後、脱圧装置36に供給される。すなわち、前記生成器31から冷却器35に至るまでは、ガスハイドレート生成条件において処理がなされ、冷却器35と脱圧装置36とにより、常圧下でも分解し難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。

図３には、前記ペレット成形器34で成形されたGHペレットを冷却器35へ移送する移送装置を示しており、この移送装置にはスクリューコンベヤ37が用いられている。すなわち、ペレット成形器34により成形されたペレットは、このスクリューコンベヤ37に落下させて、スクリュー軸37aを軸として回転するスクリュー羽根37bにより押し送られて冷却器35へ給送される。

ところで、本願出願人は、貯蔵性に優れたペレットを低コストで製造できるガスハイドレートペレットの製造方法及び製造装置を提案している（特許文献１参照）。このガスハイドレートペレットの製造方法は、ガスハイドレートをその生成条件下において圧縮成形手段により脱水するとともに、ペレットに成形するようにしたものである。

特開２００７−２７００２９

ガスハイドレートペレットは常圧下で輸送や貯蔵等を行える利点を備えているが、ガスハイドレートを生成する工程では常温、高圧下にある。例えば、天然ガスハイドレートの場合には、約５.４MPaの高圧下、約８℃の温度下で生成され、これを−20℃まで冷却することにより常圧下で安定した状態を維持させることができる。このため、生成工程を経て生成されたガスハイドレートを脱圧工程に供給して、脱圧することになるが、この脱圧工程に供するに先立って常圧下でも安定するように冷却工程に供する必要がある。

ところで、前記特許文献１に記載されているように、ガスハイドレート粒子と粒子との間には水で満たされた部分が存しており、この水を極力搾り出してGHの濃度を高めることが行われているが、完全に水を除去することはできない。例えば、生成され得るGH濃度は約90％のものである。このため、この水はGHペレットに随伴されて脱圧工程へ供されることになるが、冷却工程へ供される際には、必ず水の氷点温度の領域を通過することになる。このとき、随伴された水が氷結することになる。

従来、生成されたGHペレットは、前述の通り、スクリューコンベヤ37等の機械構造による移送装置により冷却工程まで移送されている。前記随伴された水が氷結し、徐々に成長すると、移送装置の各部に結氷して、当該部分の機能を損なうことになる。例えば、スクリューコンベヤ37が用いられる場合には、スクリュー羽根37bに結氷すると、回転の抵抗となってしまい、スクリューコンベヤ37の作動に影響することになる。さらに氷結状態が成長すると、スクリューコンベヤ37による移送路を閉塞してしまうおそれがある。

このため、例えば、スクリューコンベヤ37のケーシングの外壁に温水を流通させるジャケットを設けて温水トレースにより加温して、氷結の発生を防止している。あるいは、結氷の除去装置等を設けて移送装置に付着した氷が成長することがないようにしている。

しかしながら、温水トレースや除去装置の設置は前記移送装置の構造を複雑にするおそれがあり、移送装置を大型化してしまうことにもなる。

そこで、この発明は、温度トレースや除去装置等を設置することがないため、複雑な構造とならずに、ガスハイドレートに随伴される水を氷結させずに冷却工程へ移送することができるようにした、ガスハイドレートペレット移送装置を提供することを目的としている。

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ペレット移送装置は、ガスハイドレートスラリーが高圧下にて脱水処理されて、形成されたガスハイドレートペレットを、常圧まで脱圧するに先立って冷却するために、ペレット成形工程から冷却工程へ移送するガスハイドレートペレット移送装置において、前記冷却工程の冷却器内に充填されるペレット冷却用の冷媒を、該冷却器から取り出し、冷却器へ返戻させる冷媒循環径路を設け、前記冷媒循環径路の途中に移送槽を介在させて設け、前記移送槽に導入される前記冷媒を昇温させる冷媒加温手段を設け、前記形成されたガスハイドレートペレットを前記移送槽に供給して、昇温させた前記冷媒と共に前記冷却器へ給送することを特徴としている。

ペレット冷却用の冷媒は冷却器より排出され、前記冷媒循環路を流通して前記移送槽を経由して冷却器に返戻される。すなわち、前記冷媒は冷却器と移送槽との間を循環する。冷媒が循環して前記移送槽内を流れる際には、該冷媒の温度が、前記冷媒加温手段によりGHの生成温度近傍まで昇温される。このため、この移送槽に供給されたGHペレットが随伴している水が氷結することがない。そして、GHペレットは移送槽を通って冷却器まで移送されて、冷却器に供給されるから、冷却器内で氷点領域を通過して冷却される。したがって、移送過程において前記水が氷結することがない。

また、請求項２の発明に係るガスハイドレートペレット移送装置は、前記移送槽内における冷媒の液位を冷却器内の冷媒の液位とほぼ等しくしてあることを特徴とする請求項１に記載のガスハイドレートペレット移送装置。

前記移送槽内においてガスハイドレートペレットは循環するペレット冷却用の冷媒によって押し流されながら移送される。このため、移送槽内はこの冷媒で充満されていることが好ましい。そこで、移送槽内の液位を冷却器内の液位とほぼ等しくすることにより移送槽内を冷媒で充満させようとするものである。

この発明に係るガスハイドレートペレット移送装置によれば、GHペレットはペレット生成温度まで上昇させたペレット冷却用の冷媒と共に冷却器に移送されることから、移送途中で氷点域を通過せずに冷却器まで移送される。また、移送途中で水の氷点域を通過して氷結したとしてもガスハイドレートに随伴されている水が結氷する部分が移送装置には存せず、ガスハイドレートの移送に支障が生じない。このため、ガスハイドレート生成プラントの円滑な運転を図ることができる。

また、請求項２の発明に係るガスハイドレートペレット移送装置によれば、GHペレットを、昇温されたペレット冷却用の冷媒に常に浸漬させた状態で移送することができ、結氷部がなく、移送装置が閉塞されることがない。

この発明に係るガスハイドレートペレット移送装置を説明する図である。この発明の他の実施形態に係るガスハイドレートペレット移送装置を説明する図である。従来のガスハイドレートペレット移送装置を説明する図である。天然ガスハイドレートの出荷基地に利用される、従来の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。

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ペレット移送装置を具体的に説明する。

図１に、この発明に係るガスハイドレートペレット移送装置の概略の構成を示してある。なお、前述した図３に示す部分と同一の部分については同一の符号を付してある。前記ペレット成形器34で成形されたペレットを排出する該ペレット成形装置の排出口に臨んで、移送装置としての移送槽１の供給口1aが配されており、この移送槽１の吐出口1bは、前記冷却器35に連通した入口管２に接続されている。移送槽１は前記供給口1aがペレットを受け入れやすいように、拡開してあると共に、吐出口1bの側の深さよりも大きい深さとしてある。このため、移送槽１内では吐出口1b側で流速が大きくなるようにしてある。

前記冷却器35と前記移送槽１の供給口1a側とが冷媒循環路３により接続されており、この冷媒循環路３には、循環ポンプ４と加温装置５とが配されている。すなわち、前記循環ポンプ４が作動することにより、冷却器35内のペレット冷却用の冷媒が冷媒循環路３を通って前記移送槽１に供給される。このとき、前記加温装置５を通過することにより昇温されたペレット冷却用の冷媒が移送槽１に供給されることになる。

以上により構成されたこの発明に係るガスハイドレートペレット移送装置では、前記循環ポンプ４が作動することにより、冷却器35内の冷媒が冷媒循環路３を通って前記移送槽１に供給される。この移送槽１の吐出口1bは入口管２に接続されているから、移送槽１に供給された冷媒は入口管２から冷却器35に返戻されることになる。

前記移送槽１の供給口1aはペレット成形器34の排出口を臨ませて配されているから、このペレット成形器34により成形されたGHペレットが、供給口1aから移送槽１に供給される。移送槽１は前記循環ポンプ４により冷媒が流通しているため、供給されたGHペレットはこの冷媒の流れによって移送槽１内を吐出口1bに向かって移動し、前記入口管２から冷却器35へ移送されることになる。

ところで、前記ペレット成形器34においては、常温で高圧下にあり、前記冷媒は零下温度にあるため、この零下温度の冷媒にGHペレットを供給すると、該GHペレットに随伴されている水が氷点域を通って冷却されることにより氷結することになる。このため、前記加温装置５により冷媒を加温して、移送槽１に供給される際には、GHペレットに随伴されている水が氷結することのない常温まで昇温させる。これにより、移送槽１内で水が氷結することがなく、GHペレットは円滑に冷却器35へ移送される。そして、GHペレットが冷却器35に供給された際に、冷却器35内の冷媒により冷却されて、水が氷結する。水の氷結が生じる位置としては、移送槽１に較べて冷却器35内のほうが熱容量が大きいため、影響を受けにくい。

ところで、図１に示す実施形態では、冷却器35内の冷媒の液位よりも高い位置に移送槽１を設置してあるため、移送槽１を冷媒で充満させておくためには循環ポンプ４の吐出圧を大きくし、入口管２にバルブ等を配して流量を調整しながら循環ポンプ４を運転する必要が生じる場合がある。このため、図２に示すように、移送槽10の吐出口10bを冷却器35の側壁であって通常時の冷媒の液位よりも低い位置に接続させる。これにより、移送槽10内の液位が冷却器35内の液位とほぼ等しい高さとなり、循環ポンプ４による流量を一定に保つことができる。しかも、GHペレットは移送槽10内で確実に冷媒に浸漬した状態に保たれるから、円滑に冷却器35へ移送することができる。

前記移送槽１(10)を具備させてペレット成形器34で形成されたペレットを、液体プロパンにより冷却する冷却器35に移送させたところ、結氷を生じることがなく円滑に移送された。このとき、ペレット成形器34は圧力が５.４MPa、温度８℃にあり、冷却器35内に供給される冷媒にプロパン液を用いて−40℃に調整したものを利用した。また、前記加温装置５により移送槽１へ供給する冷媒を８℃に昇温させた。なお、冷却器35の内圧はペレット成形器34と等しく５.４MPaとしてある。この冷却器35で約−20℃までGHペレットを冷却して、後続する脱圧工程へ供給するようにして、常圧下で−20℃のGHペレットを得ることができた。

この実機では冷媒として液体プロパンを用いているが、GHペレットを溶解してしまうアルコール系の冷媒以外であれば、他の冷媒であっても構わず、液体プロパンや液体ブタン、液体ヘキサン等の炭化水素系のものが好ましい。

この発明に係るガスハイドレートペレット移送装置によれば、移送装置の各部分においてGHペレットに随伴された水が結氷することがないから、ペレット成形器から冷却器へのGHペレットの移送が円滑となり、ガスハイドレート生成プラントを円滑に運転することに寄与する。

１移送槽
1a 供給口
1b 吐出口
２入口管
３循環路
４循環ポンプ
５加温装置
10 移送槽
10a 供給口
10b 吐出口
34 ペレット成形器
35 冷却器

Claims

ガスハイドレートスラリーが高圧下にて脱水処理されて、形成されたガスハイドレートペレットを、常圧まで脱圧するに先立って冷却するために、ペレット成形工程から冷却工程へ移送するガスハイドレートペレット移送装置において、
前記冷却工程の冷却器内に充填されるペレット冷却用の冷媒を、該冷却器から取り出し、冷却器へ返戻させる冷媒循環径路を設け、
前記冷媒循環径路の途中に移送槽を介在させて設け、
前記移送槽に導入される前記冷媒を昇温させる冷媒加温手段を設け、
前記形成されたガスハイドレートペレットを前記移送槽に供給して、昇温させた前記冷媒と共に前記冷却器へ給送することを特徴とするガスハイドレートペレット移送装置。
前記移送槽内における冷媒の液位を冷却器内の冷媒の液位とほぼ等しくしてあることを特徴とする請求項１に記載のガスハイドレートペレット移送装置。