JP2010235235A

JP2010235235A - 高差圧条件下で使用する搬送装置及びその制御方法

Info

Publication number: JP2010235235A
Application number: JP2009083732A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sano; 健一佐野; Kiyoshi Shimada; 潔島田; Tsukasa Takano; 宰高野
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2010-10-21

Abstract

【課題】ガスハイドレートペレットの製造工程の脱圧工程等に見られる高差圧条件下で使用する搬送装置１であって、大量処理が可能であり、付帯設備が少なく、かつ、小型である搬送装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】流体中の被搬送物ｍを、圧力差のある領域へ搬送する搬送装置１において、前記搬送装置１が、高圧側Ｈで流体が循環する高圧ループ２と、低圧側Ｌで流体が循環する低圧ループ３と、前記高圧ループ２の流路の一部を形成する貯留配管４を有し、前記貯留配管４が、前記高圧ループ２又は前記低圧ループ３の配管と継合する両端を開口した筒状体であり、かつ、内部に、前記被搬送物ｍは捕集して前記流体は通過させる固液分離構造６を有し、さらに、前記高圧ループ２から前記低圧ループ３の流路の一部を形成する位置に移動する切替機構５を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば天然ガスハイドレート製造プラントで使用する高圧条件下から低圧条件下（又は低圧条件下から高圧条件下）にハイドレートペレットを移送するための搬送装置等の、差圧の大きい２つの領域間で被搬送物の授受を行う搬送装置に関するものである。

従来のガスハイドレートペレットの製造工程は、高圧環境下（例えば、天然ガスハイドレートペレットの場合、約５．４ＭＰａ）でガスハイドレートの生成を行う生成工程と、生成された粉雪状のハイドレートを圧搾して塊状のペレットに加工する成形工程と、前記ペレットを冷却及び脱圧する冷却工程及び脱圧工程と、大気圧下にあるペレット貯留タンクで貯留する貯留工程とから構成されている（例えば、特許文献１参照）。

脱圧工程では、ペレットが移送された搬送装置（減圧ドラム）内に原料ガスと異なるガスからなる作動液（例えば液体プロパン）を充填し、作動液をフラッシュ弁からフラッシュして、減圧ドラム内を大気圧まで脱圧する構成としている。この構成により、貯槽内に流入した大気圧のパージガスを、高圧の原料ガスのガス圧まで再度、昇圧する必要がなくなり、ガスハイドレート製造プラントにおける消費電力を抑制することを可能としている。

特開２００６−５２２６１号公報

しかしながら、ペレットに同伴する作動液（例えば液体プロパン）の回収系を付帯設備とする必要があり、設備全体が大型化してしまう問題を有している。特に、ガスハイドレートペレットを商業的に大量に生産するプラントを建設する際に、ガスハイドレートペレット製造装置の大型化に伴い、付帯設備の占める容積の規模も増大してしまうため、装置全体の小型化の要請がある。つまり、ガスハイドレートペレットの生産量は増加させながら、製造装置及び付帯設備を小型化することが望まれている。

そこで、本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ガスハイドレートペレットの製造工程の脱圧工程等に見られる高差圧条件下で使用する搬送装置であって、大量処理が可能であり、付帯設備が少なく、かつ、小型である搬送装置及びその制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る搬送装置は、流体中の被搬送物を、圧力差のある領域へ搬送する搬送装置において、前記搬送装置が、高圧側で流体が循環する高圧ループと、低圧側で流体が循環する低圧ループと、前記高圧ループの流路の一部を形成する貯留配管を有し、前記貯留配管が、前記高圧ループ又は前記低圧ループの配管と継合する両端を開口した筒状体であり、かつ、前記高圧ループから前記低圧ループの流路の一部を形成する位置に移動する切替機構を有していることを特徴とする。

より具体的には、本発明に係る搬送装置は、ガスハイドレートの生成条件下でガスハイ
ドレートを生成する生成装置と、前記ガスハイドレートを脱水・圧搾成形してハイドレートペレットを成形する成形装置と、前記ペレットを冷却し、脱圧して大気圧とする搬送装置を有したガスハイドレートペレット製造装置の前記搬送装置において、前記搬送装置が、高圧側で流体が循環する高圧ループと、低圧側で流体が循環する低圧ループと、前記高圧ループの流路の一部を形成する貯留配管を有し、前記貯留配管が、前記高圧ループ又は前記低圧ループの配管と継合する両端を開口した筒状体であり、かつ、内部に被搬送物である前記ペレットは捕集して前記流体は通過させる固液分離構造を有し、さらに、前記高圧ループから前記低圧ループの流路の一部を形成する位置に移動する切替機構を有していることを特徴とする。

上記の搬送装置において、複数の前記貯留配管が、前記高圧ループ及び前記低圧ループの異なる複数の場所に設置されたことを特徴とする。

上記の搬送装置において、複数の前記貯留配管が、円周状に配列された回転式切替機構として形成され、前記貯留配管が継合する前記高圧ループ又は前記低圧ループを切り替える切替機構が、前記回転式切替機構を回転させる回転機構から成ることを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明に係る搬送装置の制御方法は、前記搬送装置の制御方法において、前記貯留配管が、搬送元となる前記高圧ループ又は前記低圧ループである第１ループに継合され、前記流体と共に循環している前記被搬送物を、前記固液分離構造で捕集する貯留ステップと、前記貯留配管が、前記第１ループから、搬送先である前記低圧ループ又は前記高圧ループである第２ループへ切り替えられる切替ステップと、前記貯留配管に捕集された前記被搬送物を、前記第２ループの前記流体の循環中へ排出する排出ステップを有することを特徴とする。

本発明に係る搬送装置及びその制御方法によれば、大量処理が可能であり、付帯設備が少なく、かつ、小型である搬送装置及びその制御方法を提供することができる。

即ち、例えば、高圧ループから低圧ループに、被搬送物であるペレットを搬送した場合、ペレットは循環している流体（例えば液体プロパン等）と共に低圧ループに移動するが、その後、貯留配管を再び高圧ループに切り替える際に、流体を伴って移動するため、高圧ループと低圧ループにおける流体量の増減は微量となる。そのため、従来必要であった作動液（液体プロパン）の回収（作動液の蒸発ガスの液化回収）を行う付帯設備が不要となった。

また、高圧ループ及び低圧ループを循環している流体の流速を上昇させて、ペレットの捕集及び排出の速度を上昇させることが容易であり、搬送装置の処理量を増加させることができる。この単位時間当たりの処理量増加により、搬送装置を従来のものと比べ小型化することができる。

更に、複数の貯留配管を、高圧ループ及び低圧ループの異なる複数の場所に設置する構成により、複数の貯留配管の切り替えを、位相をずらして行うことができ、ペレットの搬送処理を連続的に行うことができる。

更に、複数の貯留配管を、円周状に配列されたリボルバ型の回転式切替機構として形成する構成により、貯留配管の切替を連続的に行うことができる。即ち、１つの貯留配管でペレットの捕集を行っている間、他の貯留配管でペレットの排出を行うことができるため、搬送効率を向上することができる。

本発明に係る実施の形態の搬送装置を示す図である。本発明に係る実施の形態の搬送装置の作動状態を示す図である。本発明に係る実施の形態の貯留配管を示す図である。本発明に係る異なる実施の形態の搬送装置の作動状態を示す図である。本発明に係る異なる実施の形態の貯留配管を示す図である。パッキンの断面を示した図である。

以下、本発明に係る実施の形態のガスハイドレート製造装置における搬送装置及びその制御方法について、図面を参照しながら説明する。図１にガスハイドレート製造装置の脱圧工程で使用する搬送装置１を示す。

ガスハイドレート製造装置は、ガスハイドレートの生成条件下でガスハイドレートを生成する生成装置と、ガスハイドレートを脱水・圧搾成形してハイドレートペレットｍを成形する成形装置２０と、ペレットｍを冷却し、脱圧して大気圧とする搬送装置１を有している。

搬送装置１は、例えば液体プロパン等の作動液が、ポンプ２２により循環している高圧ループ２及び低圧ループ３と、高圧ループ２と低圧ループ３の間を移動する貯留配管４と、切替機構５を有している。成形装置２０で球状又は円柱状等に成形されたペレットｍは、液体プロパン等の流体の流れで、貯留配管４まで運ばれる。貯留配管４に捕集されたペレットｍは、切替機構５のスライド移動により、低圧ループ３に搬送され、ベルトコンベア２１により、次工程に送られるように構成されている。この搬送装置１により、ペレットｍを、ガスハイドレートの生成条件である、約５．４ＭＰの高圧側Ｈから、大気圧である低圧側Ｌに移動することができる。

なお、図１の搬送装置１は、ガスハイドレート製造装置に限らず、流体を伴う被搬送物を、圧力差のある２つの領域間で搬送する必要のある場所で使用することができる。また、搬送装置１は、低圧側Ｌから高圧側Ｈへの搬送も行うことができる。

図２に、切替機構５の作動状態を示し、以下に説明する。図２Ａに示す様に、まず、切替機構５の貯留配管４を、高圧ループ２の配管と継合させ、流体と共に流れてくるペレットｍを捕集する。貯留配管４は、下流側に固液分離構造６を有しており、この固液分離構造６は、流体は通過させ、ペレットｍは捕集する構造であり、例えば格子状又は網状のスリット又は多孔板等を用いることができる。

図２Ｂに示す様に、貯留配管４に一定量のペレットｍが捕集されたのちに、図示しないスライド機構により切替機構５をスライドして、貯留配管４を低圧ループ３と継合させる。

次に図２Ｃに示す様に、貯留配管４と低圧ループ３を継合して、低圧ループ３の流れにより、ペレットｍは低圧ループ３内に排出される。ここで、高圧ループ２と低圧ループ３は、流体の流れの方向を逆にしている。

その後、図２Ｄに示す様に、貯留配管４は、ペレットｍを排出後、高圧ループ２と継合する位置に戻される。なお、貯留配管４はスライドをする際も含め、常に流体が充填されている状態となっている。

ここで、ペレットｍの捕集及び排出は、流体の流れにより積極的に行われるため、流体
の流速を制御することで、ペレットｍの搬送速度を自在に制御することができ、搬送装置１の大量処理を実現することができる。

図３に切替機構５の１例の斜視図を示しており、高圧ループ２及び低圧ループ３に継合するように、スライド可能な貯留配管４を配置している。貯留配管４は、ペレットｍは捕集し、流体は通過させる固液分離構造６を底部に有している。また、貯留配管４をスライドさせた際に、高圧ループ２及び低圧ループ３の流体の流動を妨げないように、ダミー配管８を配置している。また、貯留配管４及びダミー配管８の両端には、パッキン７を設置し、高圧ループ２及び低圧ループ３との接合面から流体が漏洩することを防止している。ここで、パッキン７ｂを設置する構成により、高圧ループ２と低圧ループ３の間で、流体又は被搬送物が漏洩することを防止してもよい。

なお、貯留配管４の形状は、円筒形に限るものではなく、高圧ループ２又は低圧ループ３とそれぞれ継合する形状であれば、例えば、貯留配管４の中央部を拡大した紡錘形状として、貯留配管４の容積を大型化したものを使用することもできる。

図４に、２つの切替機構５を有した搬送装置１の１例の作動状態を示す。図４Ａに示す様に、第１切替機構５Ａの貯留配管４を高圧ループ２と継合し、ペレットｍを捕集し、第２切替機構５Ｂのダミー配管８を高圧ループ２と継合している。

図４Ｂに示す様に、第１切替機構５Ａの貯留配管４に一定量のペレットｍを捕集した後、第１及び第２切替機構５Ａ、５Ｂを同時に逆方向に図示しないスライド機構によりスライドさせ、図４Ｃに示す様に、第１切替機構５Ａの貯留配管４を低圧ループ３と継合し、ペレットｍを排出し、第２切替機構５Ｂの貯留配管４を高圧ループ２と継合し、ペレットｍの捕集を行う。

このように、複数の切替機構５を連動させて制御することにより、ペレットｍを連続的に搬送することが可能となる。つまり、１つ１つの貯留配管４によるペレットｍの搬送方式は、バッチ式となっているが、この切替機構５の数をさらに増やすことで、全体としてあたかも連続方式で処理を行っている状態を作り出すことができ、搬送装置１による大量処理が実現可能となる。なお、矢印は高圧ループ２及び低圧ループ３における流体の流れの方向を示している。

また、貯留配管４は、予め定めた時間の経過後に自動的にスライドするように構成することもできるが、貯留配管４内のペレットｍの量を計測するセンサを設置し、このセンサによりスライドするタイミングを制御することもできる。このセンサにより、貯留配管４にペレットｍが溜まりすぎて、スライド時にペレットｍが、高圧ループ又は低圧ループの配管と、貯留配管の間に挟まれて破壊されるという問題を防止することができる。なお、被搬送物の硬度が高い場合は、このセンサの設置により、高圧ループ２及び低圧ループ３の配管及び切替機構５の破壊を防止することができる。

図５に、本発明に係る異なる実施の形態の搬送装置１の切替機構５を示しており、高圧ループ２及び低圧ループ３をそれぞれ分岐させ、複数の貯留配管４を配置した回転式切替機構９を内蔵している。貯留配管４の切替を、回転式切替機構９の回転により行うため、切替機構５の動作がより連続化し、またコンパクト化を実現することができる。

なお、回転式切替機構９における貯留配管４の設置個数及び配置は、貯留配管４の体積効率、パッキンのシール構造の安定性等のバランスから決定することができる。例えば、２つの貯留配管４から回転式切替機構９を構成すると、無駄な体積が大きくなる。他方、例えば１０個の貯留配管４から回転式切替機構９を構成すると、貯留配管４同士の距離が
近くなり、高圧ループ２と低圧ループ３が短絡する可能性がでてくる。

すなわち、回転式切替機構９の貯留配管数が増えるほど、ペレットの搬送処理がより連続的となる一方、回転式切替機構９の前後の配管が複雑となるため、このバランスも考慮しながら設計を行うことが望ましい。

図６に、貯留配管４に設置したパッキン７の１例を示す。図６Ａに示す様に、パッキン７は内部に中空部１０を有しており、この中空部１０の圧力は自在に制御することが可能となっている。この構成により、切替機構５が可動するときには、中空部１０の圧力を抜いて、パッキン７が配管等の部材と摺れて摩耗することを防止し、切替機構５の可動が終了したときには、中空部１０を加圧して、流体や被搬送物の漏洩を防止することができる。

１搬送装置
２高圧ループ
３低圧ループ
４貯留配管
５切替機構
６固液分離構造
９回転式切替機構
ｍペレット（被搬送物）

Claims

流体中の被搬送物を、圧力差のある領域へ搬送する搬送装置において、
前記搬送装置が、高圧側で流体が循環する高圧ループと、低圧側で流体が循環する低圧ループと、前記高圧ループの流路の一部を形成する貯留配管を有し、
前記貯留配管が、前記高圧ループ又は前記低圧ループの配管と継合する両端を開口した筒状体であり、かつ、前記高圧ループから前記低圧ループの流路の一部を形成する位置に移動する切替機構を有していることを特徴とする搬送装置。
ガスハイドレートの生成条件下でガスハイドレートを生成する生成装置と、前記ガスハイドレートを脱水・圧搾成形してハイドレートペレットを成形する成形装置と、前記ペレットを冷却し、脱圧して大気圧とする搬送装置を有したガスハイドレートペレット製造装置の前記搬送装置において、
前記搬送装置が、高圧側で流体が循環する高圧ループと、低圧側で流体が循環する低圧ループと、前記高圧ループの流路の一部を形成する貯留配管を有し、
前記貯留配管が、前記高圧ループ又は前記低圧ループの配管と継合する両端を開口した筒状体であり、かつ、内部に被搬送物である前記ペレットは捕集して前記流体は通過させる固液分離構造を有し、さらに、前記高圧ループから前記低圧ループの流路の一部を形成する位置に移動する切替機構を有していることを特徴とする搬送装置。
複数の前記貯留配管が、前記高圧ループ及び前記低圧ループの異なる複数の場所に設置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の搬送装置。
複数の前記貯留配管が、円周状に配列された回転式切替機構として形成され、前記貯留配管が継合する前記高圧ループ又は前記低圧ループを切り替える切替機構が、前記回転式切替機構を回転させる回転機構から成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の搬送装置。
前記搬送装置の制御方法において、
前記貯留配管が、搬送元となる前記高圧ループ又は前記低圧ループである第１ループに継合され、前記流体と共に循環している前記被搬送物を、前記固液分離構造で捕集する貯留ステップと、
前記貯留配管が、前記第１ループから、搬送先である前記低圧ループ又は前記高圧ループである第２ループへ切り替えられる切替ステップと、
前記貯留配管に捕集された前記被搬送物を、前記第２ループの前記流体の循環中へ排出する排出ステップを有することを特徴とする搬送装置の制御方法。