JP2012115880A - Device and method for forming gas hydrate pellet - Google Patents
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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に設置されているペレット成形装置によってガスハイドレートスラリーからガスハイドレートペレットを成形した際に、分解が極力抑制されて貯蔵や輸送の際に安定した状態を維持するガスハイドレートペレットを成形するためのガスハイドレートペレットの成形装置に関する。 For example, the present invention provides a gas hydrate slurry from a gas hydrate slurry by a pellet forming apparatus installed in a natural gas hydrate production plant that produces natural gas hydrate existing under the seabed in a state suitable for transportation and storage. The present invention relates to an apparatus for molding gas hydrate pellets for molding gas hydrate pellets, in which decomposition is suppressed as much as possible when molding gas hydrate pellets and a stable state is maintained during storage and transportation.
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。 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.
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℃でほとんど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をハイドレート化して輸送、貯蔵し、さらに再ガス化して利用する天然ガスハイドレート方式(NGH方式)が期待されている。 Natural gas, after being liquefied, is stored and used as energy, but its production 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 with almost no decomposition 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. In such a case, a natural gas hydrate system (NGH system) is expected in which natural gas is hydrated for transportation, storage, and regasification.
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源として利用することになる。図8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Gは高圧反応容器である生成器1において水Wと十分に混合され、ハイドレート化されて低濃度のガスハイドレートスラリーが生成される。生成されたガスハイドレートスラリーは供給ポンプ2によって脱水器3に供給されて、脱水された高濃度のガスハイドレート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。供給されたガスハイドレートスラリーは脱水器3を上昇する際に、脱水器3の途中に設けた水切り部(微細孔やスリット等によりハイドレート粒子と水を分離する部分)で脱水されて、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、パウダー状となったガスハイドレートパウダーとして取り出される。このガスハイドレートパウダーがペレット成形器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ガスハイドレートペレットが成形される。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からペレット成形器4に至るまでは、高圧下(温度はガスハイドレート種によって異なり、NGHの場合、2〜10℃)において処理がなされ、冷却器5と脱圧装置6とにより、常圧下でもほとんど分解しない温度(例えばNGHの場合、概ね−20℃)に処理される。その後、成形されたガスハイドレート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. 8 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 G is sufficiently mixed with water W in the generator 1 which is a high-pressure reaction vessel, and is hydrated to produce a low concentration gas hydrate slurry. The produced gas hydrate slurry is supplied to the dehydrator 3 by the supply pump 2 to produce a dehydrated highly concentrated gas hydrate slurry. At this time, the dehydrator 3 is supplied to the lowermost part of the dehydrator 3. When the supplied gas hydrate slurry ascends the dehydrator 3, it is dehydrated at a draining part (a part that separates hydrate particles and water through fine holes, slits, etc.) provided in the middle of the dehydrator 3. It is taken out from the upper end of the vessel 3. The extracted gas hydrate is extracted as a powdered gas hydrate powder. This gas hydrate powder is supplied to the pellet molding machine 4 and granulated, and gas hydrate pellets having an appropriate size for transportation and storage are molded. Next, after being cooled by the cooler 5 to a temperature at which it does not decompose even under normal pressure, it is supplied to the decompression device 6. That is, from the generator 1 to the pellet former 4, the treatment is performed under high pressure (temperature varies depending on the gas hydrate species and in the case of NGH, 2 to 10 ° C.), and the cooler 5 and the decompressor 6 Thus, it is processed at a temperature that hardly decomposes even under normal pressure (for example, in the case of NGH, approximately -20 ° C). Thereafter, the molded gas hydrate pellets are fed to a storage tank and stored.
しかしながら、従来の工程では、脱水器3とペレット成形器4とのそれぞれの装置を必要としており、ガスハイドレート生成プラントを大型化させてしまうと共に、生成工程を煩雑にするおそれがある。 However, in the conventional process, each apparatus of the dehydrator 3 and the pellet former 4 is required, which may increase the size of the gas hydrate production plant and make the production process complicated.
一方、本願出願人は、脱水器とペレット成形器とを単独の装置により行うことができ、しかも、ガスハイドレート生成プラントの連続処理を損なうことがないガスハイドレートペレット成形装置を提案している(特許文献1参照)。 On the other hand, the applicant of the present application has proposed a gas hydrate pellet molding apparatus in which the dehydrator and the pellet molding machine can be performed by a single apparatus and the continuous processing of the gas hydrate production plant is not impaired. (See Patent Document 1).
この特許文献1に開示されたガスハイドレートペレット成形装置は、前記生成器で生成したガスハイドレートスラリーを充填して圧搾する圧搾室と、前記圧搾室に連通し、該圧搾室で圧搾されたガスハイドレートペレットを受け入れて冷却する冷却室と、前記冷却室に連通し、冷却されたガスハイドレートペレットを脱圧する脱圧工程に連通する供給路と、前記圧搾室に設けた圧搾手段と、前記圧搾室と前記冷却室との間を開閉する弁手段と、前記冷却室と前記供給路との間を移動すると共に、ガスハイドレートペレットを受容する保持室を備えたペレット保持手段とからなり、前記圧搾手段でガスハイドレートを圧搾後、前記弁手段を開放し、該圧搾手段の圧搾動作を継続してガスハイドレートペレットを前記冷却室に供給することにより、ガスハイドレートペレットを順次冷却室から前記ペレット保持手段の保持室に給送し、該ペレット保持手段の移動動作によって、前記冷却室を遮断した状態でガスハイドレートペレットを前記供給路へ供給するようにしたものである。 The gas hydrate pellet forming apparatus disclosed in Patent Document 1 is connected to a compression chamber for filling and compressing the gas hydrate slurry generated by the generator, and the compression chamber, and is compressed in the compression chamber. A cooling chamber that receives and cools the gas hydrate pellets, a supply path that communicates with the cooling chamber and communicates with a depressurization step that depressurizes the cooled gas hydrate pellets, and a squeezing means provided in the squeezing chamber; A valve means for opening and closing between the compression chamber and the cooling chamber; and a pellet holding means having a holding chamber for moving between the cooling chamber and the supply path and receiving gas hydrate pellets. After squeezing the gas hydrate with the squeezing means, the valve means is opened, and the squeezing operation of the squeezing means is continued to supply gas hydrate pellets to the cooling chamber. Gas hydrate pellets are sequentially fed from the cooling chamber to the holding chamber of the pellet holding means, and the gas hydrate pellets are supplied to the supply path in a state where the cooling chamber is shut off by the moving operation of the pellet holding means. It is a thing.
ところで、前述したように、ガスハイドレートスラリーを圧搾して水分を除去する際に、例えば、90重量%まで搾水することになるが、この搾水工程は高圧下で行われて、成形されたガスハイドレートペレットには水分が残存しており、一部はガスハイドレートペレットの表面に付着した付着水として存在する。また、ガスハイドレートペレットに成形する際には、水の飛沫等が発生する。一方、ガスハイドレートペレットを常圧下で安定させた状態に維持するためには、約−20℃に冷却されるから、前記付着水や飛散した水が凍結する。この氷が成形されたガスハイドレートペレット同士を接着させ、冷却装置の内部でペレットの塊を形成するおそれがある。しかも、形成されたペレットの塊が冷却装置内で成長してさらに大きな塊となり、冷却装置を閉塞するおそれが生じる。さらに、冷却装置の伝熱面に堆積して、伝熱効率を低下させてしまい、ガスハイドレートを十分に冷却できなくなってしまうおそれがある。 By the way, as described above, when the gas hydrate slurry is squeezed to remove moisture, for example, water is squeezed to 90% by weight. This squeezing step is performed under high pressure and molded. Further, moisture remains in the gas hydrate pellets, and some of the water exists as adhering water adhering to the surface of the gas hydrate pellets. Further, when forming into gas hydrate pellets, water splashes and the like are generated. On the other hand, in order to maintain the gas hydrate pellets in a stable state under normal pressure, the adhering water and the scattered water are frozen because it is cooled to about −20 ° C. There is a possibility that the gas hydrate pellets molded with ice are bonded to each other to form a lump of pellets inside the cooling device. In addition, the formed pellet lump grows in the cooling device to become a larger lump, which may block the cooling device. Furthermore, it accumulates on the heat transfer surface of the cooling device, lowering the heat transfer efficiency, and there is a possibility that the gas hydrate cannot be sufficiently cooled.
このため、成形されたガスハイドレートペレットに同伴される付着水や飛沫水等を確実に分離するようにしたガスハイドレートの付着水分離装置を、本願出願人は提案している(特許文献2参照)。 For this reason, the applicant of the present application has proposed a gas hydrate adhering water separation device that reliably separates adhering water, splash water and the like accompanying the molded gas hydrate pellets (Patent Document 2). reference).
前記ガスハイドレートの付着水分離装置は、原料ガスと水とを生成器に供給して高圧下で反応させてガスハイドレートスラリーを生成し、ガスハイドレートスラリーから水分を除去した後、所望の大きさのペレットに成形して冷却した後、常圧まで減圧するガスハイドレート生成プラントにおいて、前記ガスハイドレートスラリーを充填して該ガスハイドレートスラリーを圧搾してガスハイドレートペレットを形成する圧搾装置と、前記圧搾装置に連通させて、該圧搾装置で形成したガスハイドレートペレットを供給し、密度が水よりも小さい液体であって、ガスハイドレートスラリーの生成のための圧力のもとで液化した状態を維持し、ガスハイドレートペレットの状態を安定させる温度環境にあって凍結しない液体による封液を充填した封液室と、前記封液室の下部に配して、該封液室を沈降するガスハイドレートペレットを受け容れて次工程へ移送するペレット移送装置と、前記ペレット移送装置の下方であって、封液室を沈降したガスハイドレートを受け止める共に、封液室を降下する水を通過させる水分離板とから構成されたものである。 The gas hydrate adhering water separator supplies a raw material gas and water to a generator and reacts under high pressure to generate a gas hydrate slurry, and after removing moisture from the gas hydrate slurry, a desired hydrate is separated. In a gas hydrate production plant that is formed into pellets of a small size, cooled, and then depressurized to normal pressure, the gas hydrate slurry is filled, and the gas hydrate slurry is compressed to form gas hydrate pellets. A gas hydrate pellet formed in the squeezing device in communication with the device and the squeezing device, a liquid having a density lower than that of water, and under pressure for producing a gas hydrate slurry Filled with a liquid seal that does not freeze in a temperature environment that maintains the liquefied state and stabilizes the state of the gas hydrate pellets A liquid chamber, a pellet transfer device disposed below the sealed liquid chamber, receiving a gas hydrate pellet settling in the sealed liquid chamber and transferring it to the next process, and below the pellet transfer device, A water separation plate that receives the gas hydrate that has settled in the sealed liquid chamber and allows water that descends through the sealed liquid chamber to pass therethrough.
前記ガスハイドレートの付着水分離装置は、ガスハイドレートスラリーを所望の濃度まで圧搾したならば、前記封液室に給送することになるが、その際、前記圧搾装置と封液室との間を連通させることになる。例えば、圧搾装置と封液室との間を閉止していた扉体を開放することになる。このとき、圧搾のために加圧された状態で形成されたガスハイドレートペレットが圧搾前の圧力まで減圧されるため、僅かに膨張し、封液室内の液体、例えばヘキサンやプロパン等の封液がガスハイドレートペレットに吸収される。この封液が吸収された状態は、ガスハイドレートが生成する高圧の雰囲気であるが、この状態から後続する脱圧工程に供されると、大気圧程度の雰囲気となるため、吸収した封液が気化してガスハイドレートペレット中に微細なガス層が形成されることになる。さらに、この微細なガス層によりガスハイドレートペレットの比表面積が増大し、その結果として分解し易い状態となるおそれがある。 If the gas hydrate slurry is squeezed to a desired concentration, the gas hydrate adhering water separation device will feed the sealed liquid chamber, but at that time, the squeezing device and the sealed liquid chamber It will communicate between them. For example, the door which has closed between the pressing device and the sealing chamber is opened. At this time, since the gas hydrate pellets formed in a pressurized state for squeezing are decompressed to the pressure before squeezing, the gas hydrate pellets expand slightly, and a liquid in the sealed liquid chamber, for example, a sealed liquid such as hexane or propane. Is absorbed into the gas hydrate pellets. The state in which the sealing liquid is absorbed is a high-pressure atmosphere in which gas hydrate is generated. However, if the sealing liquid is subjected to a subsequent depressurization step from this state, the atmosphere is at atmospheric pressure. Vaporizes and a fine gas layer is formed in the gas hydrate pellets. Furthermore, this fine gas layer increases the specific surface area of the gas hydrate pellets, and as a result, the gas hydrate pellets may be easily decomposed.
そこで、この発明は成形されたガスハイドレートペレットにヘキサン等の封液が吸収されることを阻止して、脱圧時にガス層が形成されることを抑制し、さらにはガスハイドレートペレットの分解を抑制することができるガスハイドレートペレットの成形装置および成形方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention prevents the sealing liquid such as hexane from being absorbed into the molded gas hydrate pellets, suppresses the formation of a gas layer at the time of depressurization, and further decomposes the gas hydrate pellets. An object of the present invention is to provide a molding apparatus and a molding method for gas hydrate pellets capable of suppressing the above.
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の成形装置は、原料ガスと水とを生成器に供給して高圧下で反応させてガスハイドレートスラリーを生成し、ガスハイドレートスラリーから水分を除去しつつ、所望の大きさのペレットに成形するガスハイドレート生成プラントにおいて、前記ガスハイドレートスラリーを充填して該ガスハイドレートスラリーを圧搾してガスハイドレートペレットを形成する圧搾装置と、前記圧搾装置に連通させて、該圧搾装置で形成したガスハイドレートペレットを供給し、密度が水よりも小さい液体であって、ガスハイドレートスラリーの生成のための圧力のもとで液化した状態を維持し、ガスハイドレートペレットの状態を安定させる温度環境にあって凍結しない液体を封液として充填した封液室とからなり、前記圧搾装置で形成したガスハイドレートペレットを減圧させた後、該ガスハイドレートペレットを前記封液室に供給することを特徴としている。 As a technical means for achieving the above object, the gas hydrate pellet forming apparatus according to the present invention supplies a raw material gas and water to a generator and reacts them under high pressure to generate a gas hydrate slurry. In a gas hydrate production plant for forming pellets of a desired size while removing moisture from the gas hydrate slurry, the gas hydrate slurry is filled and compressed to form gas hydrate pellets. A pressure device for forming a gas hydrate slurry, the gas hydrate pellets formed by the pressure device, and having a density lower than that of water. In a temperature environment that maintains a liquefied state and stabilizes the state of the gas hydrate pellets. Becomes liquid from the sealing liquid chamber which is filled as a working liquid, after said gas hydrate pellets formed by the squeezing device is vacuum is characterized by supplying the gas hydrate pellets in the sealing liquid chamber.
形成されたガスハイドレートペレットが、圧搾後の圧力から、例えば圧搾前の圧力まで減圧されると、ガスハイドレートペレットが僅かに膨張し、その際、ガスハイドレートペレットの周囲にある圧搾されていた水が該ガスハイドレートペレットに吸引(吸収)されてガスハイドレートペレットに滲入する。そのため、該ガスハイドレートペレットが封液室に供給されても、ヘキサン等の封液はガスハイドレートペレットに吸収されない。従って、脱圧された状態で封液が気化することによるガス層は形成されず、ガスハイドレートペレットの分解は促進されない。 When the formed gas hydrate pellets are depressurized from the pressure after squeezing to, for example, the pressure before squeezing, the gas hydrate pellets are slightly expanded, and at that time, the gas hydrate pellets are compressed around the gas hydrate pellets. Water is sucked (absorbed) into the gas hydrate pellets and permeates into the gas hydrate pellets. Therefore, even if the gas hydrate pellets are supplied to the sealing liquid chamber, the sealing liquid such as hexane is not absorbed by the gas hydrate pellets. Therefore, a gas layer due to vaporization of the sealing liquid in a depressurized state is not formed, and decomposition of the gas hydrate pellets is not promoted.
また、請求項2の発明に係るガスハイドレートペレットの成形装置は、前記圧搾装置と封液室との間の連通状態と遮断状態とを、進退動作によって切り替える開閉プランジャと、前記圧搾装置に前記封液室に対して進退する圧搾プランジャとを備え、前記開閉プランジャで圧搾装置と封液室とを遮断した状態で前記圧搾プランジャを前進させて、前記ガスハイドレートスラリーを圧搾してガスハイドレートペレットを成形し、前記圧搾プランジャを後退させてガスハイドレートペレットを減圧すると共にガスハイドレートペレットに搾水を吸収させ、前記開閉プランジャを移動させて前記圧搾装置と封液室とを連通させて、前記ガスハイドレートペレットを封液室に供給することを特徴としている。 A molding apparatus for gas hydrate pellets according to the invention of claim 2 is an open / close plunger that switches between a communication state and a blocking state between the pressing device and a sealed liquid chamber by an advancing and retracting operation, and the pressing device to the pressing device. A squeezing plunger that advances and retreats with respect to the sealed liquid chamber, the squeezing device is advanced in a state where the squeezing device and the sealed liquid chamber are shut off by the opening and closing plunger, and the gas hydrate slurry is compressed to gas hydrate Forming pellets, retreating the compression plunger to depressurize the gas hydrate pellets and absorbing water into the gas hydrate pellets, moving the open / close plunger to communicate the compression device and the sealing chamber The gas hydrate pellets are supplied to a sealing chamber.
ガスハイドレートペレットが形成されたならば、前記開閉プランジャで遮断状態を維持させて前記圧搾プランジャを後退させて、ガスハイドレートペレットを、圧搾後の圧力から、例えば圧搾前の圧力まで減圧する。これにより、それまで圧搾された水が吸引(吸収)されてガスハイドレートペレットに滲入する。なお、このときの後退量は僅かであって、形成されたガスハイドレートペレットの膨張が安定する状態となる位置まで後退させるものであり、ガスハイドレートペレットを形成する際の圧搾圧力や形成されたガスハイドレートペレットの寸法、圧搾装置の形状や寸法、圧搾プランジャのヘッド部の面積、吸引される水が通過する通路寸法等の条件に応じて設定される。 If the gas hydrate pellet is formed, the shut-off state is maintained by the open / close plunger and the squeezing plunger is moved backward to reduce the gas hydrate pellet from the pressure after squeezing to, for example, the pressure before squeezing. Thereby, the water squeezed so far is sucked (absorbed) and permeates into the gas hydrate pellets. Note that the amount of retraction at this time is small, and the gas hydrate pellets formed are retreated to a position where the expansion becomes stable. It is set according to conditions such as the dimensions of the gas hydrate pellets, the shape and dimensions of the squeezing device, the area of the head portion of the squeezing plunger, the dimensions of the passage through which the sucked water passes.
また、この発明に係るガスハイドレートペレットの成形方法は、原料ガスと水とを生成器に供給して高圧下で反応させてガスハイドレートスラリーを生成し、ガスハイドレートスラリーから水分を除去しつつ、所望の大きさのペレットに成形するガスハイドレート生成プラントにおいて、前記ガスハイドレートスラリーを充填して該ガスハイドレートスラリーを圧搾し、搾水してガスハイドレートペレットを形成し、前記搾水して形成したガスハイドレートペレットを減圧して、該ガスハイドレートペレットに、適宜量の前記搾水を吸収させ、前記搾水を吸収したガスハイドレートペレットを、密度が水よりも小さい液体であって、ガスハイドレートスラリーの生成のための圧力のもとで液化した状態を維持し、ガスハイドレートペレットの状態を安定させる温度環境にあって凍結しない液体を封液中に供給することを特徴としている。 In addition, the gas hydrate pellet forming method according to the present invention supplies a raw material gas and water to a generator and reacts under high pressure to generate a gas hydrate slurry, and removes moisture from the gas hydrate slurry. Meanwhile, in the gas hydrate production plant for forming into pellets of a desired size, the gas hydrate slurry is filled, the gas hydrate slurry is squeezed, and water is squeezed to form gas hydrate pellets. The gas hydrate pellets formed by depressurization are decompressed, the gas hydrate pellets absorb an appropriate amount of the squeezed water, and the gas hydrate pellets that have absorbed the squeezed water have a density lower than that of water. And maintaining the liquefied state under pressure for the production of gas hydrate slurry, Is characterized by supplying a liquid that condition does not freeze in a temperature environment to stabilize the in working liquid.
ガスハイドレートスラリーを圧搾して水分を搾りだして、ガスハイドレートを固めたガスハイドレートペレットを形成する。形成されたガスハイドレートペレットを減圧すると、該ガスハイドレートペレットが僅かに膨張し、圧搾された水が吸引されて吸収される。次いで、前記封液中に供給されても封液が吸収されることが抑制される。したがって、後続する行程で脱圧された場合でもガス層が形成されることがない。 The gas hydrate slurry is squeezed to squeeze out moisture to form gas hydrate pellets in which the gas hydrate is hardened. When the formed gas hydrate pellets are decompressed, the gas hydrate pellets are slightly expanded, and the compressed water is sucked and absorbed. Next, even if it is supplied into the sealing liquid, the sealing liquid is suppressed from being absorbed. Therefore, even when the pressure is released in the subsequent process, a gas layer is not formed.
なお、吸収させる搾水の「適宜量」とは、減圧された際のガスハイドレートペレットの膨張量に対応した量であり、該ガスハイドレートペレットが封液中に供給された際に、封液が吸収される余地がほとんどない状態までガスハイドレートペレットにおける割合を占める程度である。 The “appropriate amount” of the squeezed water to be absorbed is an amount corresponding to the expansion amount of the gas hydrate pellets when the pressure is reduced, and when the gas hydrate pellets are supplied into the sealing liquid, they are sealed. It is a grade which occupies the ratio in a gas hydrate pellet until there is almost no room for liquid absorption.
この発明に係るガスハイドレートペレットの成形装置、または請求項3の発明に係るガスハイドレートの成形方法によれば、形成されたガスハイドレートペレットをヘキサン等の封液中に浸漬させた場合に、封液がガスハイドレートペレットに吸引(吸収)されることがない。このため、後続の脱圧工程において気化した封液によるガス層が形成されることがなく、輸送や貯蔵時等におけるガスハイドレートペレットを安定させて分解を抑制することができる。したがって、ガスハイドレートペレットの輸送・貯蔵上の効率が向上して、ガスハイドレートの利便性が高まる。 According to the gas hydrate pellet molding apparatus according to the present invention or the gas hydrate molding method according to the invention of claim 3, when the formed gas hydrate pellets are immersed in a sealing liquid such as hexane. The sealing liquid is not sucked (absorbed) into the gas hydrate pellets. For this reason, the gas layer by the sealing liquid vaporized in the subsequent depressurization process is not formed, and it is possible to stabilize the gas hydrate pellets during transportation and storage and to suppress decomposition. Therefore, the efficiency of transportation and storage of gas hydrate pellets is improved, and the convenience of gas hydrate is increased.
また、請求項2の発明に係るガスハイドレートペレットの成形装置によれば、ガスハイドレートペレットの成形圧や成形速度を任意に選定できると共に、形成されたガスハイドレートペレットの減圧を確実に行うことができる。しかも、それまでに搾水された水を滲入させるため、排出径路中にある搾水を吸引することができ、滲入させるための水の通路等を別に確保する必要がなく、簡便な構造でガスハイドレートペレットの安定性を向上させることができる。 According to the gas hydrate pellet molding apparatus of the second aspect of the present invention, the gas hydrate pellet molding pressure and molding speed can be arbitrarily selected, and the formed gas hydrate pellet can be reliably decompressed. be able to. Moreover, since the water squeezed so far is infiltrated, the squeezed water in the discharge path can be sucked in, and there is no need to separately provide a water passage for infiltration, and the gas has a simple structure. Stability of hydrate pellets can be improved.
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の成形装置を具体的に説明する。 The gas hydrate pellet molding apparatus according to the present invention will be described in detail below based on the preferred embodiments shown in the drawings.
図1はこの発明に係るガスハイドレートペレットの成形装置を説明する図であり、図8に示すガスハイドレート生成プラントの場合と同様に、ガスハイドレートは生成器1に原料ガスGと水Wが、それぞれ原料ガス供給管11と反応水供給管12とから供給されている。生成器1では、これら原料ガスGと水Wとが反応してガスハイドレートスラリーを生成し、スラリー供給管13によりペレット成形装置20の圧搾装置21に給送されている。また、生成器1からは未反応水再循環ポンプ1aを介して返戻管1bから未反応水が回収されている。この未反応水再循環ポンプ1aの吐出側は前記反応水供給管12に接続されている。また、反応水供給管12には調整弁12aが設けられており、生成器1の内圧を測定している圧力計11cの測定値に基づいて該調整弁12aの開度が調整されている。
FIG. 1 is a diagram for explaining a gas hydrate pellet forming apparatus according to the present invention. As in the case of the gas hydrate production plant shown in FIG. 8, the gas hydrate is fed to the generator 1 with a raw material gas G and water W. Are supplied from the raw material
前記圧搾装置21は筒状の内筒21aとこの内筒21aを収容した外筒21bとにより構成されており、内筒21aには該内筒21aの軸Oの方向に摺動して進退可能な圧搾プランジャ21eが収容されている。なお、この圧搾プランジャ21eは、駆動源として油圧シリンダ21fの作動により進退動作を行うようにしてある。内筒21aの一部には適宜な大きさの透孔が形成されたスクリーン部21cが設けられている。
The squeezing
前記圧搾装置21の下部には、スラリー循環ポンプ11aの吸込側に接続されたスラリー回収管21dが接続されており、このスラリー循環ポンプ11aの吐出側に前記原料ガス供給管11が接続されている。また、スラリー循環ポンプ11aの吸込側には原料ガス供給ポンプ11bの吐出側が接続されている。すなわち、後述するように圧搾装置21でガスハイドレートスラリーが生成される際に発生する搾水は、原料ガス供給ポンプ11bから供給される原料と合流して、スラリー循環ポンプ11aにより生成器1に返戻されている。また、前記スラリー供給管13の途中と前記スラリー回収管21dとが戻し管13aにより接続されており、この戻し管13aの途中に戻し弁13bが設けられている。前記圧搾プランジャ21eの後方側となる背圧室21gにはガス・水バッファ21hが背圧管21iを介して接続されている。このガス・水バッファ21hは、前記スラリー回収管21dに調整弁21jを介して接続されている。
A
前記圧搾装置21の圧搾プランジャ21eの前方側となる圧搾室22の前端はペレット出口22aとされており、このペレット出口22aには、上下方向を長手方向とした筒状の封液室30の上部が接続させてあり、これら圧搾室22と封液室30とが連通させてある。この封液室30は密度が水よりも小さい液体である封液Lで充満されている。また、ガスハイドレートの生成は、常温で、約5.4MPaの高圧下で行われ、前記圧搾装置21の外筒21bはいわゆる高圧容器で形成されており、封液室30も高圧容器で形成されている。このため、前記封液Lは約5.4MPaの高圧下で液体の状態を維持するものとしてあり、例えば、液体プロパンや液体ヘキサンが用いられている。この封液室30にはクッションタンク31が設けられており、封液室30に封液Lを供給することにより、封液室30に封液Lが常に充満されるようにしてある。封液室30の前記圧搾室22のペレット出口22aを臨んだ部分には、駆動シリンダ32aの作動によって該該ペレット出口22aの出口面に沿って摺動可能な掻き板32が設けられている。
The front end of the squeezing
また、前記圧搾室22のペレット出口22aに対して進退可能な開閉プランジャ33が配されている。この開閉プランジャ33が前進して前記ペレット出口22aに押圧されることにより該ペレット出口22aが閉じられて、圧搾室22と封液室30とが遮断され、後退することによりペレット出口22aが開放されるようにしてある。この開閉プランジャ33は、例えば閉塞シリンダ33aの作動により進退するようにしてある。
In addition, an open /
前記封液室30の中間部には、縮径された首部30aが形成されており、この首部30aの下方には、後述するように封液室30を沈降するガスハイドレートペレットPを封液室30の外部に排出しながら次工程へ移送するペレット移送装置34が設けられている。このペレット移送装置34の下方であって、封液室30の内部には水分離板35が設けられている。この水分離板35は、水が通過することを許容し、ガスハイドレートペレットPを通過することを阻止するものであり、例えば、水の通過を許容する透孔が形成されているものとされている。そして、この水分離板35の下方となる封液室30の底部が貯水部36とされている。
A
前記貯水部36には水回収ポンプ37の吸込側が接続されており、この水回収ポンプ37の作動によって貯水部36内に滞留した水を排出するようにしてある。なお、排出された水は、前記生成器1に返戻させて原料ガスGを反応させる水Wに利用されるようにすることが好ましい。また、前記貯留部36に滞留した水位を検出する水位検出器37aが設けられており、前記水回収ポンプ37はこの水位検出器37aの出力信号に基づいて駆動されるようにしてある。
The
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の成形装置の作用、以下に説明する。 The operation of the gas hydrate pellet forming apparatus according to the present invention configured as described above will be described below.
図2は、前記生成器1によって生成されたガスハイドレートスラリーが供給される状態にある前記圧搾装置21を示している。このとき、前記圧搾プランジャ21eは、図2に示すように、内筒21a内を後部まで後退した位置にある。また、前記開閉プランジャ33は前進して圧搾装置21のペレット出口22aを閉じた位置にある。この状態で、前記スラリー供給管13からガスハイドレートスラリーが圧搾室22に供給される。供給されたガスハイドレートに同伴された未反応の水は、内筒21aのスクリーン部21cでろ過されて外筒21b内に流出し、前記スラリー循環ポンプ11aにより前記スラリー回収管21dを通って生成器1に回収される。内筒21a内にガスハイドレートスラリーが充填されると、前記圧搾プランジャ21eが、図3に示すように、前進してガスハイドレートスラリーを圧搾し、ガスハイドレートスラリーから搾水される。これにより、ガスハイドレートの塊となってガスハイドレートペレットPが形成される。図3に示すように、圧搾プランジャ21eは、内筒21aの前部まで前進する。このとき、例えば、約10重量%のガスハイドレートスラリーを充填した場合に、約90重量%まで搾水されて、ガスハイドレートペレットPが形成されるように圧搾手段の動作を調整する。
FIG. 2 shows the
所望の濃度まで搾水されてガスハイドレートペレットPが形成されたならば、前記圧搾プランジャ21eを、図3に示す位置から図4に示す位置まで、僅かに後退させる。この後退量は、図3に示す位置にある状態で後述の開閉プランジャ33を後退させてペレット出口22aを開放した際にガスハイドレートペレットPに生じる減圧状態と同様に減圧される程度としてある。また、この後退量は、ガスハイドレートペレットPを形成する際の圧搾圧力や形成されたガスハイドレートペレットPの寸法、圧搾装置21の形状や寸法、圧搾プランジャ21eのヘッド部の面積、吸引される水が通過する通路寸法等の条件に応じて設定され、形成されたガスハイドレートペレットPの膨張が安定する状態となる位置まで後退させるようにすることが好ましい。
Once the water is squeezed to the desired concentration to form the gas hydrate pellet P, the squeezing
圧搾プランジャ21eが後退することによりガスハイドレートペレットPが減圧されると、それまで圧搾された水が逆方向に流れてガスハイドレートペレットPに吸収されることになる。なお、圧搾プランジャ21eの前進端の近傍では、搾水は圧搾プランジャ21eと外周面と圧搾室22の内周面との間隙を通って圧搾プランジャ21eのヘッド部の後方に流出することになり、圧搾プランジャ21eの後退時には前記間隙を通ってガスハイドレートペレットPに滲入することになる。
When the gas hydrate pellet P is depressurized by the retraction of the squeezing
ガスハイドレートペレットPに適宜な量の水が吸収されたならば、図5に示すように、前記開閉プランジャ33を後退させて圧搾装置21のペレット出口22aを開放する。この状態で前記圧搾プランジャ21eが前進すると、形成されたガスハイドレートペレットPがペレット出口22aから前記封液室30に押し出されることになる。このとき、連続して押し出されたガスハイドレートペレットPが封液室30における処理にとって大きすぎる場合には、前記掻き板32が駆動シリンダ32aにより駆動され、出口面に沿って摺動することによりガスハイドレートペレットPが切断される。ガスハイドレートペレットPは封液室30に押し出されると、この封液室30に充満している封液Lに浸漬される。この封液Lの密度は水よりも小さいものとしてあるため、ガスハイドレートペレットPは封液Lを沈降することになる。また、ガスハイドレートペレットPの形成時に表面に付着した水も同様に沈降することになる。付着した水は、封液Lとの密度差により表面張力を受けてガスハイドレートペレットPの表面から離隔する。
When an appropriate amount of water is absorbed in the gas hydrate pellet P, the opening / closing
ガスハイドレートペレットPが沈降して前記ペレット移送装置34に到達すると該ペレット移送装置34に受け容れられて、封液室30から外部に排出される。このペレット移送装置34にも封液Lが充填されているから、封液LもガスハイドレートペレットPと共に排出されることになる。また、封液室30におけるペレット移送装置34の下方に設けられた水分離板35にガスハイドレートペレットPが到達すると、該水分離板35によって沈降が停止する。一方、ガスハイドレートペレットPから離隔した水は、この水分離板35を通過して、水分離板35の下方の貯水部36に滞留する。そして、滞留した水は前記水回収ポンプ37で前記生成器1に返戻される。
When the gas hydrate pellets P settle and reach the
前記ペレット移送装置34によって移送されるガスハイドレートペレットPは、次工程では冷却される。このとき、前記封液LもガスハイドレートペレットPに伴われて冷却工程に移送されるから、該封液Pも冷却されることとなる。冷却工程ではガスハイドレートペレットPが常圧下にあっても安定した状態を維持できるようにすることから、例えばNGHの場合では概ね−20℃で冷却される。このため、封液Lも−20℃の雰囲気中に晒されることになり、この雰囲気中でも凍結することがないものを用いることが好ましく、前述したように、液体プロパンや液体ヘキサン等を用いることが適している。
The gas hydrate pellets P transferred by the
冷却されたガスハイドレートペレットPは、常圧まで脱圧されて貯蔵するのに適した状態となり、貯蔵槽に給送される。このガスハイドレートペレットPには水が滲入していてヘキサン等の封液Lが吸収されていないため、この脱圧される際に、ヘキサン等のガス層が形成されことが抑制されて、ガスハイドレートペレットPの分解を促進させる原因が極力解消される。 The cooled gas hydrate pellets P are depressurized to normal pressure and are in a state suitable for storage, and are fed to the storage tank. Since the gas hydrate pellets P are infiltrated with water and the sealing liquid L such as hexane is not absorbed, the formation of a gas layer such as hexane is suppressed during the depressurization. The cause of promoting the decomposition of the hydrate pellet P is eliminated as much as possible.
次に、形成されたガスハイドレートペレットPがNGHペレットのケースについて、前記圧搾プランジャ21eを後退させない場合のものと、後退させた場合のものとについて分解速度を比較した。すなわち、圧搾プランジャ21eを後退させることにより、形成されたNGHペレットPに水を滲入させて吸収させた後に封液Lに浸漬させて安定化させた場合(以下、「水含有NGHペレット」という。)と、圧搾プランジャ21eを後退させずに封液Lに浸漬させることにより、封液Lを吸収した後に安定化させた場合(以下、「封液含有NGHペレット」という。)とについて、それぞれ分解速度を測定した。なお、NGHペレットPの形成条件は、圧搾プランジャ21eによる圧搾圧を15.4(MPa)とし、それぞれ安定化させた後の2週間について次式で示すNGH率の変化を測定した。
NGH率(wt%) = {(ペレット中のNGH重量)÷(ペレットの重量)}×100 式1
ここで、分母の「ペレット中のNGH重量」は、実測したペレット重量と分解後の水の重量をもとにして次式より求めた。
ペレット中のNGH重量 = 天然ガス重量×
{1+((NGHの水和数×水の分子量)÷天然ガスの分子量)} 式2
なお、
天然ガス重量 = ペレット重量−分解後の水の重量
NGHの水和数(NGH内のガス分子と水分子の個数比) = 6.19
水の分子数 = 18g/mol
天然ガスの分子量(平均分子量) = 16.94g/mol
として求めた。
また、初期NGH率については、水含有NGHペレットが82(wt%)、封液含有NGHペレットが84(wt%)であり、サンプル重量は、水含有NGHペレットが42(g)、封液含有NGHペレットが49(g)であった。そして、2週間後のNGH率が、水含有NGHペレットでは72(wt%)に、封液含有NGHペレットでは44(wt%)になった。
Next, in the case where the formed gas hydrate pellets P are NGH pellets, the decomposition speed was compared between the case where the
NGH rate (wt%) = {(weight of NGH in pellet) / (weight of pellet)} × 100 Formula 1
Here, the “NGH weight in the pellet” of the denominator was obtained from the following equation based on the actually measured pellet weight and the weight of water after decomposition.
NGH weight in pellet = natural gas weight x
{1 + ((hydration number of NGH × molecular weight of water) ÷ molecular weight of natural gas)} Equation 2
In addition,
Natural gas weight = pellet weight-weight of water after decomposition
Hydration number of NGH (number ratio of gas molecules to water molecules in NGH) = 6.19
Number of water molecules = 18 g / mol
Natural gas molecular weight (average molecular weight) = 16.94 g / mol
As sought.
The initial NGH rate is 82 (wt%) for water-containing NGH pellets and 84 (wt%) for sealing liquid-containing NGH pellets, and the sample weight is 42 (g) for water-containing NGH pellets, including sealing liquid. The NGH pellet was 49 (g). The NGH rate after 2 weeks was 72 (wt%) for the water-containing NGH pellets and 44 (wt%) for the sealant-containing NGH pellets.
前記分解速度の比較を図6及び図7に示してあり、図6は水含有NGHペレットについてのNGH率の変化を、図7は封液含有NGHペレットについてのNGH率の変化を示している。これらのグラフのNGH率の変化から分解速度を求めると、水含有NGHペレットでは0.67(wt%/day)が、封液含有NGHペレットでは2.9(wt%/day)が、それぞれ得られた。すなわち、水含有NGHペレットの方が分解速度が小さく長い期間で安定していた。 A comparison of the decomposition rates is shown in FIGS. 6 and 7. FIG. 6 shows a change in the NGH rate for the water-containing NGH pellet, and FIG. 7 shows a change in the NGH rate for the sealant-containing NGH pellet. When the decomposition rate was determined from the change in the NGH rate in these graphs, 0.67 (wt% / day) was obtained for the water-containing NGH pellets and 2.9 (wt% / day) was obtained for the sealant-containing NGH pellets. That is, the water-containing NGH pellets had a lower decomposition rate and were more stable over a longer period.
この発明に係るガスハイドレートペレットの成形装置によれば、分解が抑制されたガスハイドレートペレットを成形することができ、輸送や貯蔵時におけるガスハイドレートペレットの安定性を確保し、ガスハイドレートペレットの利用の促進に寄与する。 According to the apparatus for molding gas hydrate pellets according to the present invention, gas hydrate pellets with suppressed decomposition can be molded, and the stability of gas hydrate pellets during transportation and storage can be ensured. Contributes to promoting the use of pellets.
G 原料ガス
W 水
L 封液
1 生成器
21 圧搾装置
21a 内筒
21b 外筒
21e 圧搾プランジャ
22 圧搾室
22a ペレット出口
30 封液室
32 掻き板
33 開閉プランジャ
34 ペレット移送装置
35 水分離板
36 貯水部
37 水回収ポンプ
G Raw material gas W Water L Sealing liquid 1 Generator
21 Squeezer
21a Inner cylinder
21b outer cylinder
21e compression plunger
22 Press room
22a Pellet outlet
30 Sealing chamber
32 scraper
33 Opening / closing plunger
34 Pellet transfer device
35 Water separator
36 Water reservoir
37 Water recovery pump
Claims (3)
前記ガスハイドレートスラリーを充填して該ガスハイドレートスラリーを圧搾してガスハイドレートペレットを形成する圧搾装置と、
前記圧搾装置に連通させて、該圧搾装置で形成したガスハイドレートペレットを供給し、密度が水よりも小さい液体であって、ガスハイドレートスラリーの生成のための圧力のもとで液化した状態を維持し、ガスハイドレートペレットの状態を安定させる温度環境にあって凍結しない液体を封液として充填した封液室とからなり、
前記圧搾装置で形成したガスハイドレートペレットを減圧させた後、該ガスハイドレートペレットを前記封液室に供給することを特徴とするガスハイドレートペレットの成形装置。 Raw material gas and water are supplied to the generator and reacted under high pressure to produce a gas hydrate slurry, and gas hydrate is produced into pellets of the desired size while removing moisture from the gas hydrate slurry. In the plant
A pressing device for filling the gas hydrate slurry and pressing the gas hydrate slurry to form gas hydrate pellets;
The gas hydrate pellets formed by the squeezing device in communication with the squeezing device are supplied, the density is lower than that of water, and the state is liquefied under the pressure for generating the gas hydrate slurry. And a sealing chamber filled with a liquid that does not freeze as a sealing liquid in a temperature environment that stabilizes the state of the gas hydrate pellets,
An apparatus for molding gas hydrate pellets, comprising: depressurizing gas hydrate pellets formed by the squeezing device, and then supplying the gas hydrate pellets to the sealing chamber.
前記圧搾装置に前記封液室に対して進退する圧搾プランジャとを備え、
前記開閉プランジャで圧搾装置と封液室とを遮断した状態で前記圧搾プランジャを前進させて、前記ガスハイドレートスラリーを圧搾してガスハイドレートペレットを成形し、
前記圧搾プランジャを後退させてガスハイドレートペレットを減圧すると共にガスハイドレートペレットに搾水を吸収させ、
前記開閉プランジャを移動させて前記圧搾装置と封液室とを連通させて、前記ガスハイドレートペレットを封液室に供給す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の成形装置。 An open / close plunger that switches between a communication state and a blocking state between the pressing device and the sealing chamber by an advance / retreat operation;
A pressing plunger that moves forward and backward with respect to the sealed chamber in the pressing device,
The pressing plunger is advanced in a state where the pressing device and the sealing liquid chamber are blocked by the opening and closing plunger, and the gas hydrate slurry is pressed to form a gas hydrate pellet,
Retract the compression plunger to depressurize the gas hydrate pellet and absorb the compressed water into the gas hydrate pellet,
2. The gas hydrate pellet forming apparatus according to claim 1, wherein the gas hydrate pellets are supplied to the sealing chamber by moving the opening / closing plunger to communicate the squeezing device and the sealing chamber. .
前記ガスハイドレートスラリーを充填して該ガスハイドレートスラリーを圧搾し、搾水してガスハイドレートペレットを形成し、
前記搾水して形成したガスハイドレートペレットを減圧して、該ガスハイドレートペレットに、適宜量の前記搾水を吸収させ、
前記搾水を吸収したガスハイドレートペレットを、密度が水よりも小さい液体であって、ガスハイドレートスラリーの生成のための圧力のもとで液化した状態を維持し、ガスハイドレートペレットの状態を安定させる温度環境にあって凍結しない液体を封液中に供給することを特徴とするガスハイドレートペレットの成形方法。 Raw material gas and water are supplied to the generator and reacted under high pressure to produce a gas hydrate slurry, and gas hydrate is produced into pellets of the desired size while removing moisture from the gas hydrate slurry. In the plant
Filling the gas hydrate slurry and pressing the gas hydrate slurry, squeezing to form gas hydrate pellets,
Depressurizing the gas hydrate pellets formed by squeezing the water, allowing the gas hydrate pellets to absorb an appropriate amount of the squeezed water,
The gas hydrate pellets that have absorbed the squeezed water are liquids having a density lower than that of water, and maintain a state of being liquefied under a pressure for producing a gas hydrate slurry. A method for forming a gas hydrate pellet, characterized in that a liquid that does not freeze in a temperature environment that stabilizes the temperature is supplied into the sealing liquid.
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