JP2013198882A - Method and device for avoiding clogging of bubble dispersion device - Google Patents
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Description
本発明は、気泡分散装置の閉塞回避方法及び装置に関する。 The present invention relates to a blockage avoidance method and apparatus for a bubble dispersion device.
ハイドレートを大量、かつ、高速に製造しようとする場合、攪拌バブリングや気泡塔などのガスを生成器の液中に噴射するハイドレート生成技術において、気液接触を増進する目的で気泡分散装置を設置することがある。前述の装置では、ハイドレートの生成速度向上を狙うため、液温およびガス温度をハイドレート生成条件の平衡温度以下にして運転することが理想的である。 When producing a large amount of hydrate at a high speed, in the hydrate generation technology in which gas such as stirring bubbling or bubble column is injected into the liquid of the generator, a bubble dispersing device is used for the purpose of promoting gas-liquid contact. May be installed. In the above-described apparatus, in order to improve the hydrate generation speed, it is ideal to operate the liquid temperature and gas temperature below the equilibrium temperature of the hydrate generation conditions.
しかしながら、系内雰囲気、特に、気泡分散装置付近の液温がハイドレート生成条件下(平衡温度以下)にあることから、気泡分散装置出口(以下、噴射口と記す。)においてハイドレートが生成し、閉塞に至ることが多い。 However, since the temperature inside the system, particularly the liquid temperature in the vicinity of the bubble dispersion device, is under hydrate production conditions (equilibrium temperature or less), hydrate is produced at the bubble dispersion device outlet (hereinafter referred to as the injection port). Often leads to blockage.
閉塞回避策としては、従来、以下の2点の対応が行われていた。 Conventionally, as a blockage avoidance measure, the following two measures have been taken.
(a)噴射口にハイドレート生成が起こらないように、ガス温度を平衡温度以上に加熱して供給する(閉塞防止処置)。 (A) The gas temperature is heated to an equilibrium temperature or higher so as not to generate hydrate at the injection port (blocking prevention measure).
(b)噴射口の閉塞が起きた後、液温を平衡温度以上に加熱して閉塞を解消する(閉塞解除処置)。 (B) After the injection port is blocked, the liquid temperature is heated to an equilibrium temperature or higher to eliminate the blockage (blocking release treatment).
しかし、上記の閉塞回避策は、過剰な温熱を与えることによるハイドレート生成量の減少、閉塞の解消に当てる時間の無駄(正味の運転時間ロス)、および温熱によるエネルギー消費増加が問題であった。特に、装置規模が大きくなった場合のインパクトが大である。 However, the above-mentioned measures for avoiding clogging have been problematic in that the amount of hydrate produced is reduced by applying excessive heat, waste of time for netting clogging (net operating time loss), and energy consumption increase due to heat. . In particular, the impact when the device scale increases is great.
類似の案件としては、熱交換器閉塞防止の制御方法として、低温恒温槽内の冷媒を、熱交換器を閉塞しているハイドレートを融解する温度まで上昇させ、加熱された冷媒を低温恒温槽と熱交換器との間で循環させるようにした発明(例えば、特許文献1参照。)が提案されているが、この発明の場合も、上記のように、過剰な温熱を与えることによるハイドレート生成量の減少、閉塞の解消に当てる時間の無駄(正味の運転時間ロス)、および温熱によるエネルギー消費増加が問題であった。 As a similar project, as a control method for preventing heat exchanger blockage, the refrigerant in the low-temperature thermostatic chamber is raised to a temperature at which the hydrate blocking the heat exchanger is melted, and the heated refrigerant is cooled to the low-temperature thermostatic chamber. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1) between the heat exchanger and the heat exchanger. In the case of this invention as well, as described above, a hydrate by applying excessive heat is also provided. Reductions in production amount, waste of time for clogging (net operating time loss), and increased energy consumption due to heat were problems.
このような問題を解消するため、本発明は、ハイドレート生成速度を落とすことなく、噴射口の閉塞又は閉塞の兆候を解消できる手段を提供すること、また、ハイドレート生成工程において、運転時間のロスおよびエネルギー消費を抑える手段を提供することにある。 In order to solve such a problem, the present invention provides a means capable of eliminating the blockage of the injection port or the sign of the blockage without reducing the hydrate generation speed, and in the hydrate generation process, The object is to provide a means to reduce loss and energy consumption.
本願に係る気泡分散装置の閉塞回避装置は、ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置の噴射口近傍に加熱手段を設置することを特徴とするものである。 The blockage avoidance device for a bubble dispersion device according to the present application is characterized in that a heating means is installed in the vicinity of an injection port of a bubble dispersion device for injecting a gas into a liquid of a hydrate generator.
本願に係る気泡分散装置の閉塞回避装置は、ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置の噴射口近傍に加熱手段を設置し、前記気泡分散装置にガスを供給するガス管に流量計を設け、前記ハイドレート生成器内とガス管内との差圧を計る差圧計を設け、更に、ハイドレート生成器内とガス管内との差圧が初期運転時よりも30%以上上昇した時及び/又はガス流量が初期運転時よりも20%以上ダウンした時、気泡分散装置の噴射口近傍を、閉塞又は閉塞の兆候が解消するまで加熱するように指令する制御装置を設けたことを特徴とするものである。 An obstruction avoidance device for a bubble dispersion device according to the present application is a gas pipe that supplies a gas to the bubble dispersion device by installing a heating means in the vicinity of an injection port of the bubble dispersion device that injects gas into the liquid of the hydrate generator. A flow meter is provided, a differential pressure gauge is provided for measuring the differential pressure between the hydrate generator and the gas pipe, and the differential pressure between the hydrate generator and the gas pipe is increased by 30% or more from the initial operation. When the time and / or the gas flow rate is reduced by 20% or more from the initial operation, a control device is provided to instruct the heating of the vicinity of the injection port of the bubble dispersion device until the blockage or the sign of the blockage is resolved. It is a feature.
本願に係る気泡分散装置の閉塞回避装置は、ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置が単管式又は多管式ノズルから成ることを特徴とするものである。 The blockage avoidance device for a bubble dispersion device according to the present application is characterized in that the bubble dispersion device for injecting gas into the liquid of the hydrate generator comprises a single tube type or a multi-tube type nozzle.
本願に係る気泡分散装置の閉塞回避装置は、ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置が断面凹形の加熱ジャケットの窪みにタイル状に形成した焼結金属製のノズルを装着して成ることを特徴とするものである。 The device for avoiding blockage of the bubble dispersion device according to the present application is equipped with a nozzle made of sintered metal formed in a tile shape in the recess of the heating jacket having a concave cross section by the bubble dispersion device that injects gas into the liquid of the hydrate generator. It is characterized by comprising.
本願に係る気泡分散装置の閉塞回避装置は、ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置が加熱ジャケットのガス噴射側に設けた多数の窪みに、同窪みと同形に形成した焼結金属製のノズルを装着して成ることを特徴とするものである。 The clogging avoidance device for a bubble dispersion device according to the present application is a firing device in which a bubble dispersion device for injecting gas into the liquid of a hydrate generator is formed in a number of depressions provided on the gas injection side of a heating jacket in the same shape as the depressions. It is characterized by being equipped with a nozzle made of sintered metal.
本願に係る気泡分散装置の閉塞回避方法は、ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置の噴射口の閉塞又は閉塞の兆候が生じた時、閉塞又は閉塞の兆候が解消するまで気泡分散装置の噴射口近傍を加熱することを特徴とするものである。 The method for avoiding clogging of the bubble dispersing apparatus according to the present application is such that when the sign of clogging or clogging of the injection port of the bubble dispersing apparatus for injecting gas into the liquid of the hydrate generator occurs, the sign of clogging or clogging is resolved The vicinity of the injection port of the bubble dispersing apparatus is heated.
本願に係る気泡分散装置の閉塞回避方法は、ハイドレート生成器内の未反応ガスと供給ガスとの差圧が初期運転時よりも30%以上上昇した時及び/又はガス流量が初期運転時よりも20%以上ダウンした時、ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置の噴射口近傍を、閉塞又は閉塞の兆候が解消するまで加熱することを特徴とするものである。 The method for avoiding clogging of the bubble dispersing apparatus according to the present application is such that when the differential pressure between the unreacted gas and the supply gas in the hydrate generator is increased by 30% or more from the initial operation and / or the gas flow rate is higher than that at the initial operation. Further, when the temperature is lowered by 20% or more, the vicinity of the injection port of the bubble dispersing device that injects the gas into the liquid of the hydrate generator is heated until the blockage or the sign of the blockage is eliminated.
本発明によれば、完全閉塞に至らずにガス供給が滞りなく行えることにより、正味の運転時間を延ばすことが可能となる。また、閉塞箇所をピンポイントで加熱することで熱量を大幅に削減でき、熱的に高効率な生成プロセスを実現可能である。また、閉塞兆候が確認された時のみヒーティングを行ない、閉塞の兆候が解消された際にヒーティングを止めるため、ガスの主流が温まり難く、ハイドレート生成速度が落ちにくい。また、フィードバック制御機構が働かず完全閉塞した後でも閉塞箇所をピンポイントで加熱可能なため、従来の閉塞解消方法と比べて、短時間で復旧することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to extend the net operation time because the gas supply can be performed without delay without being completely blocked. In addition, the amount of heat can be significantly reduced by heating the closed portion pinpoint, and a thermally highly efficient generation process can be realized. In addition, heating is performed only when an obstruction sign is confirmed, and heating is stopped when the obstruction sign is resolved, so that the main gas flow is difficult to warm and the hydrate generation rate is difficult to decrease. Further, even after the feedback control mechanism does not work and completely occludes, the occluded portion can be heated pinpointed, so that it is possible to recover in a shorter time compared to the conventional occlusion elimination method.
以下、本発明の実施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.
図1に示すように、ハイドレート生成器1は、その底部近傍に気泡分散装置の一種である単管形のノズル2aを設け、このノズル2aからハイドレート生成器1内の水中にガスgを噴射するようになっている。ノズル2aから噴射されたガスgは、水wと水和反応してハイドレートhとなる。ハイドレートhは、スラリー供給管4を通って脱水装置(図示せず)に供給される。水wは、給水管5を通って補給され、ハイドレート生成器1の上部空間に溜まった未反応ガスg’は、戻し配管6を通ってガス管7に戻される。戻し配管6は、ブロア8を備えている。
As shown in FIG. 1, the
ハイドレート生成器1は、その側方に設けた循環ライン9によってハイドレート生成器1内の水wを循環するようになっている。循環ライン9は、水wを循環させる循環ポンプ10および反応熱を除去する熱交換器11を備えている。また、ハイドレート生成器1内の攪拌は、攪拌機12によって行われる。
The
上記ノズル2aは、先端部に加熱手段の一種である加熱ジャケット21aを設け、この加熱ジャケット21aによってノズル2aの噴射口近傍を加熱するようになっている。ノズル2aの噴射口近傍とは、気液接触が起こるノズル2aの噴射口(出口)3からノズル2aの入口側に向かって所定の距離Lだけ離れた位置13に至る範囲又は領域を云う(図2(c)参照)。所定の距離Lとしては、1cm程度が望ましい。
The
図2(a)に示すように、ガスgは、ノズル2aの噴射口(出口)3より気泡aとなって噴射されるが(閉塞無し(理想状態))、噴射口3がハイドレート生成環境下にあることから、図2(b)に示すように、徐々にノズル2aの内壁面にハイドレートhが付着するようになる(閉塞兆候(過渡期))。次いで、図2(c)に示すように、ハイドレートhが蓋のように噴射口3の全面を覆い、噴射口3が完全に閉塞される(閉塞状態)。このため、加熱手段の設置場所の選定が重要になる。
As shown in FIG. 2 (a), the gas g is injected as bubbles a from the injection port (exit) 3 of the
上記ノズル2aは、図3に示すように、加熱手段として、噴出口(出口)3の近傍に加熱ジャケット21aを設置している。加熱ジャケット21aは、ノズル2aよりも大径の胴部22を有し、ノズル2aと胴部22間の隙間は、円環状の上端板23および下端板(図示ぜず)によって液密状に塞がれている。上端板23は、ノズル2aの噴射口(出口)3および胴部22の上端と同一水平面になっている。また、加熱ジャケット21aは、胴部22に加熱媒体の供給管24および流出管25を備え、供給管24は、バルブ14を備えている。
As shown in FIG. 3, the
上記ガス管7は、ガス流量計15を備えている。符号16は、差圧計であり、その一方の導管17はハイドレート生成器1の上部空間と連通し、他の一方の導管18はガス管7と連通している。また、符号19は、制御装置であり、少なくとも、次の三つの機能を備えている。
The
(a) 差圧計16で計測される差圧が初期運転時よりも30%以上上昇した時に加熱手段のバルブ14を開き、差圧計16で計測される差圧が初期運転時と同レベルに復帰した時、バルブ14を閉じる。
(A) The valve 14 of the heating means is opened when the differential pressure measured by the
(b) ガス管7内のガス流量が初期運転時よりも20%以上ダウンした時にバルブ14を開き、ガス管7内のガス流量が初期運転時と同レベルに復帰した時、バルブ14を閉じる。
(B) The valve 14 is opened when the gas flow rate in the
(c) 差圧計16で計測される差圧が初期運転時よりも10%上昇するとともに、ガス管7内のガス流量が初期運転時よりも10%ダウンした時にバルブ14を開き、差圧計16で計測される差圧が初期運転時と同レベルに復帰するとともに、ガス管7内のガス流量が初期運転時と同レベルに復帰した時、バルブ14を閉じる。
(C) When the differential pressure measured by the
次に、差圧計16を用いて加熱手段のバルブ14を制御する場合について説明する。
Next, the case where the valve 14 of the heating means is controlled using the
上記のように、ノズル2aから噴射されたガスgは、水wと水和反応してハイドレートhとなる。ハイドレートhは、スラリー供給管4を通って脱水装置(図示せず)に供給される。水wは、給水管5を通って補給される。ハイドレート生成器1の上部空間に溜まった未反応ガスg’は、戻し配管6を通ってガス管7に戻され、ハイドレート生成器1内の水wは、循環ライン9によって循環される。
As described above, the gas g ejected from the
ハイドレート生成器1内は、ハイドレート生成条件下にあることから、ノズル2aの噴射口(出口)3にハイドレートhが生成してノズル2aの噴射口(出口)3が次第に狭くなり(図2(b)参照)、閉塞に至ることが多い(図2(c)参照)。
Since the
ノズル2aの噴射口(出口)3の閉塞が進行して、差圧計16で計測される差圧が初期運転時よりも30%以上上昇した際、差圧計16の信号を入力した制御装置19の指令によってバルブ14が開き、加熱媒体の一種である温水cが加熱ジャッケット21aに供給される。
When the closing of the injection port (outlet) 3 of the
加熱ジャッケット21aに温水cが供給されると、ノズル2aの噴射口(出口)3を閉塞していたハイドレートhが加熱分解して消滅し、再度、ノズル2aの噴射口(出口)3からガスgが噴射する。そして、差圧計16で計測される差圧が初期運転時のレベルに復帰した時、制御装置19の指令によってバルブ14が閉じられる。
When the hot water c is supplied to the
以上の説明では、気泡分散装置として単管形のノズル2aを適用した場合について説明したが、単管形のノズル2aに限定されることはない。小型の気泡分散装置の場合は、単管形のノズル2aの代わりに焼結金属等を利用することができる。
In the above description, the case where the single
焼結金属利用の場合は、図4に示すように、断面凹形の加熱ジャケット21bの窪みにタイル状に形成した焼結金属製のノズル2bを装着する。この場合、ガス導管27は、加熱ジャケット21bの底部を貫通して焼結金属製のノズル2bの底面に達している。
In the case of using sintered metal, as shown in FIG. 4, a
大型化してガス処理量を増す場合は、図5に示すように、径の大きな中空状の加熱ジャケット21dに多数のノズル2dの先端部を貫通装着させた形状とする(多管ノズル方式)。また、図6に示すように、径の大きな中空状の加熱ジャケット21eのガス噴射側に設けた六角形の多数の窪みに六角形に形成した焼結金属製のノズル2eを装着する。なお、窪みやノズル2eの形状は、六角形に限定するものではなく、任意の形状を選択することができる。この場合、各窪みにガス導管が連通している。
In the case of increasing the gas processing amount by increasing the size, as shown in FIG. 5, a configuration is adopted in which the distal end portions of a large number of
上記のように、加熱手段に加熱ジャケット21a〜21eを用いる場合は、母液(ハイドレート生成器1内の水w)を、極力、温めたくないので、ガス導管や加熱手段の外側(母液と接触する面)に断熱材を巻き付ける等の措置を講ずることで、より高効率な閉塞解消機構となる。また、熱源に電気ヒーターを使用する場合も加熱手段外側に断熱材を巻き付ける等の措置をした方がよい。また、当然ながら、導線が液中に浸っているため、絶縁皮膜で覆われていなければならない。
As described above, when the
更に、加熱手段の制御方法として、差圧計を用いた場合について説明したが、加熱手段の制御方法としては、例えば、ガス流量計15で計測させるガス流量に基づいて制御してもよい。また、ガス流量計15で計測させるガス流量および差圧計16で計測される差圧の両方に基づいて制御してもよい。
Furthermore, although the case where a differential pressure gauge is used as the control method of the heating means has been described, for example, the control method of the heating means may be controlled based on the gas flow rate measured by the
1 ハイドレート生成器
2a 気泡分散装置
3 噴射口
21a 加熱手段
g ガス
w 液
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JP2012069423A JP2013198882A (en) | 2012-03-26 | 2012-03-26 | Method and device for avoiding clogging of bubble dispersion device |
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CN105567362A (en) * | 2016-01-16 | 2016-05-11 | 黑龙江科技大学 | Gas-hydrate-separation bubbling reinforcing device gas-hydrate-separation purifying reinforcing device based on the same and gas purifying reinforcing method |
JP2020081964A (en) * | 2018-11-26 | 2020-06-04 | 株式会社Ihiプラント | Hydrate production device and method |
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