JP2010253337A

JP2010253337A - ガスハイドレートペレット製造方法及び装置

Info

Publication number: JP2010253337A
Application number: JP2009103435A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Takahashi; 正浩高橋; Toru Iwasaki; 徹岩崎; Kenichi Sano; 健一佐野
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2029-04-21
Also published as: JP5153714B2

Abstract

【課題】ガスハイドレート生成工程からガスハイドレートペレット冷却工程に至るまでの高圧大型機器数を減らし、プロセスのシンプル化を図る。
【解決手段】壁面に通水口２１を有するシリンダー状のフィルタ２２を気泡塔２３内に設け、前記フィルタ２２の中間部に冷水供給管２６を配置し、前記フィルタ２２内にピストン２７を設けるとともに、前記のフィルタ２２の出口に圧搾成型用のダイプレート２８を設け、かつ、前記ダイプレート２８の面に沿って前記ダイプレート２８から押し出された棒状のガスハイドレートＨを一定長にカットするカッター刃３１と、一定長にカットされたガスハイドレートペレットＰをダイプレート２８の外側に払い出すペレット払い出し器３２を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスハイドレートペレット製造方法及び装置、更に詳しくは、バッチ式のガスハイドレートペレット製造方法及び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製造方法は、ガスハイドレート生成工程からガスハイドレートペレット冷却工程に至るまでに、ガスハイドレート生成工程→ガスハイドレートスラリー脱水工程→ペレット成型工程の各工程を、それぞれ、別の高圧機器で行っていた（例えば、特許文献１参照。）。

上記のように、高圧機器が複数になると、設備コストが嵩むことになる。また、高圧機器が複数になると、例えば、船上製造設備（ＦＰＳＯ）を想定した場合に、限られた設置面積に設置できなくなる虞れがある。

特開２００３−１０５３６２号公報

本発明は、ガスハイドレート生成工程からガスハイドレートペレット冷却工程に至るまでの高圧大型機器数を減らすことで、上記課題を解決すること、及び、気・液・固体の分離工程を減らすことで、プロセスのシンプル化を図ることにある。

本発明のガスハイドレートペレット製造方法は、原料ガスが混入した原料水を壁面に通水口を有するシリンダー状のフィルタ内に導入してガスハイドレートを生成し、その際に生じた反応熱を前記フィルタ内に導入した冷水によって除去し、前記フィルタ内のピストンをフィルタの出口に向けて移動させて前記フィルタの通水口から原料水を脱水すると共にガスハイドレートを圧搾し、前記フィルタの出口にあるダイプレートを塞いでいた蓋を開放した後、前記ピストンをフィルタの出口に向けて再駆動させて前記ダイプレートからガスハイドレートを一定長さだけ棒状に押し出し、次に、前記ダイプレート面に沿ってカッター刃と押し出し器を移動させて一定長のガスハイドレートペレットを形成し、ダイプレートの外側に払い出すことを特徴とするものである。

本発明のガスハイドレートペレット製造方法は、原料ガスを原料水に気泡状に注入して、予め、原料ガスが混入した原料水を製造することを特徴とするものである。

本発明のガスハイドレートペレット製造装置は、壁面に通水口を有するシリンダー状のフィルタを気泡塔内に設け、前記フィルタの中間部に冷水供給管を少なくとも１段配置し、前記フィルタ内にピストンを設けるとともに、前記のフィルタの出口にダイプレートを設け、かつ、前記ダイプレートの面に沿って前記ダイプレートから押し出された棒状のガスハイドレートを一定長にカットするカッター刃と、一定長にカットされたガスハイドレートペレットをダイプレートの外側に払い出すペレット払い出し器を設けたことを特徴とするものである。

本発明のガスハイドレートペレット製造装置は、気泡塔に気泡発生器を併設させたことを特徴とするものである。

本発明のガスハイドレートペレット製造装置は、冷水供給管をフィルタの胴部にフィルタの長手方向に所定の間隔を隔てて複数設けたことを特徴とするものである。

本発明は、ガスハイドレート生成、脱水及び圧搾成型の各工程の機能を合せ持つため、高圧の主機数の低減によるコスト低減、及び、設備面積を低減することが可能となる。

本発明に係るガスハイドレートペレット製造装置の全体図である。図１のＡ部の詳細図である。図２のＣ−Ｃ断面図である。図１のＢ部の拡大断面図である。チョッパーとペレット払い出し器の斜視図である。気泡発生具の拡大断面図である。本発明に係るガスハイドレートペレット製造方法の説明図である。

以下、本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。

図１に示すように、本発明のガスハイドレートペレット製造装置１は、ペレット製造器２、気液分離器３、気泡発生器４、ブロア５、複数の熱交換器６，７及びポンプ８，９，１０を備えている。

図１に示すように、ペレット製造器２は、壁面に螺旋状又は円環状の通水口２１を有するシリンダー状のフィルタ２２を耐圧性を有する中空状の気泡塔２３内に設けた構造になっている。フィルタには、図４に示すように、金属製の三角断面材２４を所定の間隔を隔てて螺旋状に巻き、その外側を棒状の支持部材２５に固定したフィルタ２２、或いは、金属製の三角断面材を円環状に形成後、これを所定の間隔を隔てて多段に重ね、その外側を棒状の支持部材で固定したフィルタ（図示せず）を使用する。

上記フィルタ２２は、隣接する三角断面材２４，２４の隙間が通水口２１になっている。フィルタとしては、上記フィルタに限るものではなく、ガスハイドレートスラリーの脱水が可能なフィルタであればよい。また、上記フィルタ２２は、その胴部に冷水供給管２６をフィルタ２２の高さ方向に所定の間隔を隔てて複数段（例えば、３段。）配置し、ガスハイドレートの生成熱を除去するようになっている。

上記フィルタ２２は、その中にピストン２７を有するとともに、その上部出口に圧搾成型用のダイプレート２８を設けている（図２参照。）。ピストン２７は、気泡塔２３の下部に設けたピストン駆動シリンダ２９によって気泡塔２３の底部２３ａとダイプレート２８の間を往復するようになっている。この例では、ピストン駆動手段として、流体シリンダを使用したが、流体シリンダの代わりにスクリュー軸を使用することによって装置サイズを小さくすることが可能である。ダイプレート２８は、ガスハイドレートＨを形成するための複数の穴を有する円筒状のプレートで、ここを押し出されたガスハイドレートＨを棒状にする。

図２に示すように、気泡塔２３は、その上部（頭部）に、ダイプレート２８の上面を塞ぐ蓋３０を設けている。この蓋３０は、ダイプレート２８の上面と後述するチョッパー（カッター刃）３１及びペレット払い出し器３２と干渉しない後退位置との間を往復するようになっている。蓋３０の上下動は、蓋駆動シリンダ３３によって行われるようになっている。

更に、図４に示すように、気泡塔２３は、その上部（頭部）に、チョッパー３１及びペレット払い出し器３２を備えている。チョッパー３１は、図５に示すように、ワイヤー線をカッター刃として使用し、ペレット払い出し器３２は、ほぼ円弧状に形成され、チョッパー３１の背面に位置している。これらの両端部には、チョッパー駆動シリンダ３５のピストンロッド３６を連携させ、ダイプレート２８から押し出された棒状のガスハイドレートＨをチョッパー３１によって切断しながらカットされたガスハイドレートペレットＰをダイプレート２８からスクリューコンベア３９に払い出すようになっている。

気泡発生器４は、密閉容器４０内に焼結エレメント４１を内蔵した構造になっている。焼結エレメント４１は、図６に示すように、無蓋形の焼結エレメント支持箱４２内に設置され、焼結エレメント支持箱４２の底部に原料ガス導入管４３が接続されている。

再度、図１に戻って説明すると、ペレット製造器２のフィルタ２２と気泡塔２３の間にある排水部１１は、配管１２を介して気液分離器３の気相部３ａと連通し、気液分離器３の頂部は、配管１３を介して気泡発生器４の原料ガス導入管４３と連通し、気液分離器３の底部は、配管１４を介して気泡発生器４の容器４０と連通している。

また、気泡発生器４の容器４０は、配管１５を介してフィルタ２２の内部と連通している。また、上記気液分離器３と気泡発生器４を連通する配管１４から分岐した配管１６は、２台の熱交換器６，７を経て上記冷水供給管２６に接続している。２台の熱交換器６，７を連通する配管１６’には、原料水供給管４４が接続されている。また、気泡発生器４の原料ガス導入管４３には、原料ガス供給管４５が接続されている。

更に、ペレット製造器２の頭部には、ガスハイドレートペレットＰを冷却工程５０に搬送するスクリューコンベア３９が設けられている。尚、気液分離器３と気泡発生器４の原料ガス導入管４３を連通する配管１３には、ブロア５が設けられ、ペレット製造器２と気液分離器３を連通する配管１２には、ポンプ８が設けられ、気液分離器３と気泡発生器４を連通する配管１４には、ポンプ９が設けられ、原料水供給管４４には、ポンプ１０が設けられている。

尚、上記気液分離器３と気泡発生器４を連通する配管１４から分岐した配管１６に関わる機器、つまり、２台の熱交換器６及び７、冷水供給管２６、２台の熱交換器６，７を連通する配管１６’に接続している原料水供給管４４、この原料水供給管４４に設けられたポンプ１０等は、この発明の必須の要件を構成するものではない。

図１に示すように、気泡発生器４に配管１４から原料水Ｗが供給されている状態で、原料ガス導入管４３から気泡発生器４内の焼結エレメント４１に所定圧力（例えば、５０ＭＰａ）の原料ガスＧを供給すると、原料ガスＧが焼結エレメント４１から微細な気泡となって原料水Ｗ内に放出される。

気泡状の原料ガスＧが混入した原料水Ｗは、配管１５を経てペレット製造器２のシリンダー状のフィルタ内２２に供給される。フィルタ２２内の原料水Ｗは、原料ガスＧと水和反応してガスハイドレートＨとなる。ガスハイドレートの生成時に生じた反応熱は、冷水供給管２６から供給される冷水（例えば、０．１〜４℃）Ｗ’によって除去される。

気泡塔２３内の原料水Ｗは、ポンプ８によって気液分離器３に汲み上げられるために、フィルタ２２内の原料水Ｗは、フィルタ２２の通水口２１からフィルタ２２の外側に設けられた排水部１１に流出し、シリンダ状のフィルタ２２内には、ガスハイドレートＨが貯留される。

気液分離器３に流入した原料水Ｗから分離した原料ガスＧは、ブロア５によって気泡発生器４の焼結エレメント４１に供給される。一方、原料水Ｗは、配管１４を経て気泡発生器４に戻される。その際、原料水Ｗの一部は、熱交換器６及び７によって所定の温度（例えば、０．１〜４℃）に冷却された後、冷水供給管２６からフィルタ２２内に供給される。

所定の時間が経過した後、ピストン２７をフィルタ２２の出口に設けたダイプレート２８に向けて押し上げ、シリンダ状のフィルタ２２内に滞留しているガスハイドレートＨを加圧しながら搾水する。例えば、ガスハイドレートは、スラリー濃度が約９０％まで搾水される。

そして、図７に示すように、ダイプレート２８の上面を覆っていた蓋３０を上方に後退させた後、ピストン２７を、再度、押し上げてダイプレート２８から棒状のガスハイドレートＨを一定長だけ押し出す。その後、チョッパー３１をダイプレート２８の上面に沿って前進させて棒状のガスハイドレートＨをカットしてガスハイドレートペレットＰを得る。ダイプレート２８上のガスハイドレートペレットＰは、ペレット払い出し器３２によってスクリューコンベア３９に払い出され、次いで、冷却工程５０に供給される。

２１通水口
２２フィルタ
２３気泡塔
２６冷水供給管
２７ピストン
２８ダイプレート
３１カッター刃」
３２ペレット払い出し器
Ｈガスハイドレート
Ｐガスハイドレートペレット

Claims

原料ガスが混入した原料水を壁面に通水口を有するシリンダー状のフィルタ内に導入してガスハイドレートを生成し、その際に生じた反応熱を前記フィルタ内に導入した冷水によって除去し、前記フィルタ内のピストンをフィルタの出口に向けて移動させて前記フィルタの通水口から原料水を脱水すると共にガスハイドレートを圧搾し、前記フィルタの出口にあるダイプレートを塞いでいた蓋を開放した後、前記ピストンをフィルタの出口に向けて再駆動させて前記ダイプレートからガスハイドレートを一定長さだけ棒状に押し出し、次に、前記ダイプレート面に沿ってカッター刃と押し出し器を移動させて一定長のガスハイドレートペレットを形成し、しかる後に、前記ガスハイドレートペレットを押し出し器によってダイプレートの外側に払い出すことを特徴とするガスハイドレートペレット製造方法。
原料ガスを原料水に気泡状に注入して、予め、原料ガスが混入した原料水を製造することを特徴とする請求項１記載のガスハイドレートペレット製造方法。
壁面に通水口を有するシリンダー状のフィルタを気泡塔内に設け、前記フィルタの中間部に冷水供給管を少なくとも１段配置し、前記フィルタ内にピストンを設けるとともに、前記のフィルタの出口にダイプレートを設け、かつ、前記ダイプレートの面に沿って前記ダイプレートから押し出された棒状のガスハイドレートを一定長にカットするカッター刃と、一定長にカットされたガスハイドレートペレットをダイプレートの外側に払い出すペレット払い出し器を設けたことを特徴とするガスハイドレートペレット製造装置。
気泡塔に気泡発生器を併設させたことを特徴とする請求項３記載のガスハイドレートペレット製造装置。
冷水供給管をフィルタの胴部にフィルタの長手方向に所定の間隔を隔てて複数設けたことを特徴とする請求項３記載のガスハイドレートペレット製造装置。