JP2012030225A - Gas hydrate pellet production apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスハイドレートペレット製造装置、更に詳しくは、輸送、或いは、貯蔵時に割れ難いガスハイドレートペレットを製造するガスハイドレートペレット製造装置に関する。 The present invention relates to a gas hydrate pellet manufacturing apparatus, and more particularly to a gas hydrate pellet manufacturing apparatus that manufactures gas hydrate pellets that are difficult to break during transportation or storage.
近年、クリーンなエネルギー源や各種製品の原料として、メタンを主成分とする天然ガスが注目され、その輸送、或いは、貯蔵のために、天然ガスをガスハイドレートに変換する研究が行なわれている。ガスハイドレートは、水の分子が作る篭の中にガスの分子が一つずつ収まる結晶構造を持っており、例えば、メタンハイドレートでは、常圧で1m3 のメタンハイドレートの中に164m3 のメタンを包蔵できるといわれている。 In recent years, natural gas mainly composed of methane has attracted attention as a clean energy source and raw material for various products, and research is being conducted on converting natural gas to gas hydrate for transportation or storage. . Gas hydrate has a crystal structure in which each gas molecule fits in a cage made of water molecules. For example, methane hydrate has 164 m3 methane in 1 m3 methane hydrate at normal pressure. It is said that can be embedded.
このように、メタンハイドレートは、高いガス包蔵性を有しているため、LNG(液化天然ガス)に代わる天然ガスの新しい輸送及び貯蔵媒体として注目されている。メタンハイドレート中のメタンガスの密度は、LNGの約1/3.5であるが、その製造に際しては、LNGのように液化温度(−162℃以下)まで冷却する必要がないため、エネルギー効率が大幅に改善すると言われている。 Thus, since methane hydrate has a high gas storage property, it attracts attention as a new transport and storage medium for natural gas that replaces LNG (liquefied natural gas). The density of methane gas in methane hydrate is about 1 / 3.5 of that of LNG. However, it is not necessary to cool to the liquefaction temperature (-162 ° C. or lower) like LNG in the production thereof, so that energy efficiency is high. It is said to improve significantly.
ところが、パウダー状のガスハイドレートは、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、輸送又は貯蔵する場合には、大容積のタンクが必要となる。このため、パウダー状のガスハイドレートを造粒機(ペレタイザ)によってペレット状に成型することが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 However, since the powdery gas hydrate has a small filling rate (volume of gas hydrate / volume of container), a large-capacity tank is required for transportation or storage. For this reason, it has been proposed to form powdery gas hydrate into pellets using a granulator (pelletizer) (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、パウダー状のガスハイドレートをペレタイザによってペレット状に成型する場合、成型後にガスハイドレートペレットがラミネーション(圧粉体に生じた層状の欠陥。)を起こして割れる場合がある。ガスハイドレートペレットが割れると、嵩密度が大きくなり、ペレットの充填効率が低下する。また、ガスハイドレートペレットが割れた場合は、微粉から数mmの大きさとなり、割れた部分から分解が起こるので、初期ガス包蔵量が低下する。また、ペレット時に比べて貯蔵安定性が悪化する。 However, when a powdered gas hydrate is molded into a pellet by a pelletizer, the gas hydrate pellet may break after being molded due to lamination (a layered defect generated in the green compact). When the gas hydrate pellets are cracked, the bulk density increases and the pellet filling efficiency decreases. Further, when the gas hydrate pellet is broken, it becomes a size of several mm from the fine powder, and decomposition occurs from the cracked portion, so that the initial gas storage amount is reduced. Further, the storage stability is deteriorated as compared with the case of pelletization.
従って、パウダー状のガスハイドレートをペレタイザによってペレット状に成型する前にパウダー状のガスハイドレートの水分値を調整することが考えられるが、ガスハイドレートの製造工程では、所定の圧力及び温度条件下でガスハイドレートを製造しているので、ガスハイドレートの水分値を調整することが難しい。 Therefore, it is conceivable to adjust the moisture value of the powdered gas hydrate before the powdered gas hydrate is formed into pellets by the pelletizer. In the gas hydrate manufacturing process, the predetermined pressure and temperature conditions are considered. Since the gas hydrate is manufactured below, it is difficult to adjust the moisture value of the gas hydrate.
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、その目的とするところは、ガスハイドレートペレットの割れを防止し、以て、ガスハイドレートの貯蔵効率(体積効率)、貯蔵安定性を高めることにある。 The present invention has been made in order to solve such problems, and the object of the present invention is to prevent cracking of gas hydrate pellets, and thus storage efficiency (volume efficiency) of gas hydrate. , To improve storage stability.
請求項1に係るガスハイドレートペレット製造装置は、ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールによってパウダー状のガスハイドレートをペレット状に成型するガスハイドレートペレット製造装置において、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着することを特徴とする。
The gas hydrate pellet manufacturing apparatus according to
請求項2に係るガスハイドレートペレット製造装置は、ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールを水槽に浸漬して、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着することを特徴とする。
The gas hydrate pellet manufacturing apparatus according to
請求項3に係るガスハイドレートペレット製造装置は、ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールの周面にバインダー用の水を噴霧して、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着することを特徴とする。 The gas hydrate pellet manufacturing apparatus according to claim 3 sprays water for binder on the peripheral surface of a pellet forming roll having a concave portion for pellet molding on the peripheral surface, and forms a water film for binder on the surface of the concave portion. It is characterized by adhering.
請求項1に係る発明は、ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールによってパウダー状のガスハイドレートをペレット状に成型するガスハイドレートペレット製造装置において、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着するので、この水膜がパウダー状のガスハイドレートをペレット状に成型する時にペレットのバインダーとして作用する。このため、成型されたペレットの割れやラミネーションを防止することができた。その際、成型されたペレット表面にも薄い水膜が形成されるので、氷点下に冷却することによってペレット表面に氷の膜を形成させることができる。これにより、脱圧時および貯蔵中の分解を抑制することができる。
The invention according to
請求項2に係る発明は、ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールを水槽に浸漬して、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着するので、請求項1に記載の発明と同等の効果が得られる。
Since the invention which concerns on
請求項3に係る発明は、ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールの周面にバインダー用の水を噴霧して、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着するので、請求項1に記載の発明と同等の効果が得られる。
Since the invention which concerns on Claim 3 sprays the water for binders on the surrounding surface of the pellet molding roll which has the recessed part for pellet shaping | molding in a surrounding surface, the water film for binders adheres to the surface of the said depression, An effect equivalent to that of the invention of
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1)第1の実施形態
図1に示すように、このガスハイドレートペレット製造装置1は、ペレット成型用の凹部2を周面に有する一対のペレット成型ロール3,4によってパウダー状のガスハイドレートnをペレット状に成型するようになっている。また、このガスハイドレートペレット製造装置1は、ペレット成型ロール3,4の上方に設けたホッパー5内に押込みスクリュー6を設けてダクト7と通ってホッパー5内に供給されたパウダー状のガスハイドレートnを一対のペレット成型ロール3,4間に強制的に押し込むようになっている。ここで、ペレット成型ロール3,4によって成型されたガスハイドレートペレットの形状としては、通常、球状であるが、炭団型、レンズ型、アーモンド型などを挙げることができる。
(1) 1st Embodiment As shown in FIG. 1, this gas hydrate
その上、この発明では、ホッパー5の側面8に複数の噴霧ノズル9を設けてパウダー状のガスハイドレートnに対してバインダー用の水Wを噴霧するようになっている。その際、噴霧ノズル9より噴霧する水Wの噴霧量を調整してガスハイドレートの水分値を20〜70wt%、好ましくは、30〜60wt%としている。
Moreover, in the present invention, a plurality of
ここで、ガスハイドレートの水分値が20wt%未満の場合には、バインダー量が少ないので、ペレットの割れやラミネーションが発生する。他方、ガスハイドレートの水分値が70wt%を超える場合には、余剰水過多となり、ガスハイドレートの押込み量に悪影響を及ぼし、正常のペレットが成型し難くなる。 Here, when the moisture value of the gas hydrate is less than 20 wt%, the amount of the binder is small, so that cracking and lamination of the pellet occur. On the other hand, if the moisture value of the gas hydrate exceeds 70 wt%, excess water is excessive, which adversely affects the amount of gas hydrate pushed in and makes it difficult to mold normal pellets.
また、上記ホッパー5に水分計10を設け、ホッパー5内のガスハイドレートnの水分値を測定するようになっている。水分計10において測定されたガスハイドレートnの水分値は、制御装置11に入力される。制御装置11は、入力された測定値と、予め、記憶させたおいた設定値とを比較して噴霧ノズル9に接続されている給水管12に設けた流量調整バルブ13を調整するようになっている。ここで、水分計( Moistur meter)としては、赤外線吸収法、誘電率法、放射線法など方式を採用した水分計が好ましく使用される。
The
図1において、2点鎖線で示すように、ペレット成型ロール3,4の端面に対してはみ出し防止用の当て板14を設けている。この当て板14は、図2に示すように、当て板14の上部とホッパー5の下部とを重複するようになっている。また、当て板14の上部とホッパー5の下部との重複部分に水抜き用の間隙15を設けると共に、当て板14の前面に水槽16を設けている。その上、当て板14の上端に設けた正面視V又はU字型の切欠き部17より前記水槽16に余剰水W’を排出するようになっている。水槽16の余剰水W’は、排水管18を経て図示しない生成器に供給するようになっている。
In FIG. 1, as shown by a two-dot chain line, a
また、符号20は、中空状のハウジングであり、ホッパー5やペレット成型ロール3,4などが設けられている。また、上記のガスハイドレート供給ダクト7は、バルブ21を有している。上記ガスハイドレートペレット製造装置1の下方にはガスハイドレート冷却器25を設けてガスハイドレートペレットpを所定の温度(例えば、−15℃〜−25℃)に冷却するようになっている。ガスハイドレート冷却器25で所定の温度の冷却されたガスハイドレートペレットpは、ロックホッパー式の脱圧器27を通って図示しないタンク内に貯蔵される。
上記ガスハイドレートペレット製造装置の作用について説明する。 The operation of the gas hydrate pellet manufacturing apparatus will be described.
図1に示すように、ホッパー5の側壁8に設けた複数の噴霧ノズル9よりホッパー5内にバインダー用の水Wが噴霧されているので、ガスハイドレート供給ダクト7からホッパー5に供給されたパウダー状のガスハイドレートnの表面にバインダー用の水Wが付着する。表面にバインダー用の水Wが付着したパウダー状のガスハイドレートnは、押込みスクリュー6において一対のペレット成型ロール3,4の間の谷間に強制的に押し込まれる。
As shown in FIG. 1, since water W for binder is sprayed into the
一対のペレット成型ロール3,4の間の谷間に強制的に押し込まれたパウダー状のガスハイドレートnは、ペレット成型ロール3,4の回転に伴ってペレット成型ロール3,4の周面に設けたペレット成型用の凹部2内に押し込まれ、所定の形状のガスハイドレートペレットpに成型される。このとき、パウダー状のガスハイドレートnの水分値が適度(例えば、20〜70wt%程度)あることにより、図3(a)に示すように、成型後のハイドレート粒子n間にバインダー用の水Wが介在し、バインダーの効果がでる。このため、成型されたペレットの割れやラミネーションを防止することができる。その際、成型されたペレット表面にも薄い水膜aが形成されるので、氷点下に冷却することによってペレット表面に氷の膜b(図3(b)参照。)を形成させることができる。これにより、脱圧時および貯蔵中の分解を更に抑制することができる。
The powdery gas hydrate n forcedly pushed into the valley between the pair of
このガスハイドレートペレットpは、ガスハイドレート冷却器25に供給され、所定の温度(例えば、−15℃〜−25℃)に冷却される。
The gas hydrate pellet p is supplied to the
上記ホッパー5内のパウダー状のガスハイドレートnの水分値は、ホッパー5に設けた水分計10によって測定され、その値が20〜70wt%程度になるように、制御装置11を介して給水管12に設けた流量調整バルブ13が調整される。
The moisture value of the powdery gas hydrate n in the
上記のように、本発明の場合は、パウダー状のガスハイドレートnの水分値を制御装置11によってコントロールしているので、余剰水が生ずることがないと思われるが、若し、余剰水が生じて一対のペレット成型ロール3,4の谷間に余剰水W’が溜まった場合には、図2に示すように、ペレット成型ロール3,4の端面に対して設けたはみ出し防止用の当て板14の上部とホッパー5の下部との重複部分に設けた水抜き用の間隙15を経て当て板14の上端に設けた正面視V又はU字型の切欠き部17より水槽16に余剰水W’が排出される。
As described above, in the case of the present invention, since the moisture value of the powdered gas hydrate n is controlled by the
上記のように、ガスハイドレート冷却器25で所定の温度の冷却されたガスハイドレートペレットpは、ロックホッパー式の脱圧器27を通って図示しないタンク内に貯蔵される。
As described above, the gas hydrate pellets p cooled at a predetermined temperature by the gas hydrate cooler 25 are stored in a tank (not shown) through the lock
(2)第2の実施形態
図4に示すように、このガスハイドレートペレット製造装置1は、ペレット成型用の凹部2を周面に有する一対のペレット成型ロール3,4の下方にそれぞれトレイ30を設け、各トレイ30に張ったバインダー用の水Wにペレット成型ロール3,4の下部を浸漬するようになっている。なお、第1の実施形態の部位と同じ部位には、同じ符号を付与して詳細な説明を省略する。
(2) Second Embodiment As shown in FIG. 4, the gas hydrate
上記ガスハイドレートペレット製造装置の作用について説明する。 The operation of the gas hydrate pellet manufacturing apparatus will be described.
上記のように、ペレット成型ロール3,4の下部は、それぞれ、トレイ30に張ったバインダー用の水Wに浸漬しているので、ペレット成型ロール3,4を矢印の方向に回転させると、各ペレット成型ロール3,4の周面に設けたペレット成型用の凹部2の表面にバインダー用の水Wが水膜となって付着する。
As described above, since the lower portions of the pellet molding rolls 3 and 4 are immersed in the binder water W stretched on the
一方、ガスハイドレート供給ダクト7からホッパー5に供給されたパウダー状のガスハイドレートnは、押込みスクリュー6によって一対のペレット成型ロール3,4の間の谷間に強制的に押し込まれる。一対のペレット成型ロール3,4の間の谷間に強制的に押し込まれたパウダー状のガスハイドレートnは、ペレット成型ロール3,4の回転に伴ってペレット成型ロール3,4の周面に設けたペレット成型用の凹部2内に押し込まれ、所定の形状のガスハイドレートペレットpに成型される。
On the other hand, the powdery gas hydrate n supplied from the gas
このとき、ペレット成型ロール3,4の周面に設けたペレット成型用の凹部2の表面に付着しているバインダー用の水Wがガスハイドレートペレットpの表面に水膜となって付着する(図3(b)参照。)。このため、ガスハイドレートペレットpの表面に付着した水Wによってバインダーの効果が発揮され、ペレットの割れやラミネーションを防止することができる。その後、ガスハイドレートペレットpを氷点下に冷却することによってペレット表面に氷の膜(図3(b)参照。)を形成させることができる。これにより、脱圧時および貯蔵中の分解を更に抑制することができる。
At this time, the binder water W adhering to the surface of the
本法のほか、ペレット成型ロール3,4の周面にバインダー用の水Wをスプレーしても同様の効果を得ることができる。また、ペレタイザは、ロール式に限らず、単発式(往復動式)、その他の方式の成型器にも適用できる。
In addition to this method, the same effect can be obtained by spraying water W for binder on the peripheral surfaces of the
1 ガスハイドレートペレット製造装置
2 ペレット成型用の凹部
3,4 ペレット成型ロール
5 ホッパー
6 押込みスクリュー
9 噴霧ノズル
n パウダー状のガスハイドレート
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