JP2013216842A

JP2013216842A - ハイドレート成長による排水部閉塞の防止方法

Info

Publication number: JP2013216842A
Application number: JP2012095479A
Authority: JP
Inventors: Masato Ito; 真人伊藤; Tetsuo Murayama; 哲郎村山; Wataru Iwabuchi; 渉岩渕; Masahiro Takahashi; 正浩高橋
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2013-10-24
Anticipated expiration: 2032-04-19
Also published as: JP5937411B2

Abstract

【課題】ハイドレート成長による排水部の閉塞を防止する方法を提供する。
【解決手段】スクリュープレス脱水機３にハイドレートスラリーｓを導入して、スクリュープレス脱水機３の上流側にハイドレートのケークａを形成し、前記ケークａをスクリュープレス脱水機３の下流側に移送して止水栓ｂと成し、前記止水栓ｂを利用してスクリュープレス脱水機３内にハイドレートスラリーｓを滞留させ、次に、前記スクリュープレス脱水機３にハイドレートスラリーｓを定流量で導入し、ハイドレートスラリーｓの供給圧と、スクリュープレス脱水機３から排出される排水圧との差圧ΔＰが一定になるようにスクリュープレス脱水機３の回転を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイドレート成長による排水部の閉塞を防止する方法に関する。

天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）の試験プラントは、生成工程、脱水成形工程および冷却脱圧工程を備えているが、更に、脱水成形工程を分けると、スラリーを濃縮するための一次脱水工程と、一次脱水されたＮＧＨを更に脱水しながら成形する工程に分かれる。

しかし、現状では、脱水された水の逃げ場所である排水部にハイドレートが成長し、排水部が閉塞する傾向にある。そのため、ハイドレートが成長しないように、平衡温度に近い条件で運転しているが、ハイドレートが分解している可能性がある。

一般的に、結晶が成長するためには、分子の物質移動が必要である。現在の排水部は、気液接触下にあり、水とガスが十分に物質移動できる環境にあるため、閉塞しやすい状態となっている。

他方、重力脱水塔の脱水集合部に水を張って水切部がガスと接触しないようにするハイドレート製造装置が提案されているが（例えば、特許文献１参照。）、この発明は、水切部が脱水集合部内の水中に水没しているため、脱水性能に問題があった。

特開２００６−１１１７７６号公報

このような問題を解消するため、本発明は、ハイドレート成長による排水部の閉塞を防止することにある。

本願に係るハイドレート成長による排水部閉塞の防止方法は、
（ａ）スクリュープレス脱水機にハイドレートスラリーを導入して、スクリュープレス脱水機の上流側にハイドレートのケークを形成し、
（ｂ）前記ケークをスクリュープレス脱水機の下流側に移送して止水栓と成し、
（ｃ）前記栓を利用してスクリュープレス脱水機内にハイドレートスラリーを滞留させ、
（ｄ）次に、前記スクリュープレス脱水機にハイドレートスラリーを定流量で導入し、ハイドレートスラリーの供給圧と、スクリュープレス脱水機から排出される排水圧との差圧ΔＰが一定になるようにスクリュープレス脱水機の回転を制御することを特徴とするものである。

本願に係るハイドレート成長による排水部閉塞の防止方法は、
（ａ）スクリュー軸が逆転しているスクリュープレス脱水機にハイドレートスラリーを導入して、スクリュープレス脱水機の上流側にハイドレートのケークを形成し、
（ｂ）前記スクリュー軸を正転してスクリュープレス脱水機の下流側にケークを移送して止水栓となし、
（ｃ）前記スクリュープレス脱水機に導入されるハイドレートスラリーの供給圧と、スクリュープレス脱水機から排出される排水圧との差圧ΔＰが前記栓の抵抗より大きくならないように、スクリュープレス脱水機内にハイドレートスラリーを導入して、スクリュープレス脱水機内にハイドレートスラリーを滞留させ、
（ｄ）次に、スクリュープレス脱水機にハイドレートスラリーを定流量で導入し、前記差圧ΔＰが一定になるようにスクリュープレス脱水機のスクリュー軸の回転を制御することを特徴とするものである。

上記のように、本発明によれば、スクリュープレス脱水機の濾材が、当該濾材によって分離された水中に浸漬することになる。このため、濾材から漏れたハイドレートが濾材の二次側に面、すなわち、濾材の排出側の面に付着するのを抑制することができる。その結果、スクリュープレス脱水機の濾材の閉塞を防止することができる。

また、ハイドレート生成器、スクリュープレス脱水機およびハイドレート生成に必要な溶解度ηをη_d，η_sp，η_eとすると、
η_d＞η_sp＞η_e
となる。

従って、ハイドレートの成長の駆動力となるηが小さくなるので、ハイドレートの核の成長が抑制されることになる。

本発明に係る閉塞防止方法を適用するハイドレート製造装置の概略構成図である。スクリュープレス脱水機の拡大図である。スクリュープレス脱水機の濾過部にケークを作る説明図である。スクリュープレス脱水機の圧搾部にケークを移動させて止水栓を作る説明図である。スクリュープレス脱水機の濾過部に或るケーク濃度のハイドレート層を作る説明図である。スクリュープレス脱水機の横断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。

図１に示すように、ハイドレート製造装置１は、ハイドレート生成器２、スクリュープレス脱水機（「スクリュープレス型脱水機」とも云う。）３、第１搬送装置４、造粒装置５、第２搬送装置６および貯蔵装置７より構成されている。

上記ハイドレート生成器２は、スパージャ（図示せず）からタンク１１内の水ｗに天然ガス、或いは二酸化炭素等の原料ガスを噴出してハイドレートを生成する。その際、タンク１１内の水ｗは、攪拌機１２によって攪拌されると共に、循環ライン（図示せず）によって循環される。循環ラインは、循環ポンプと反応熱を除去するための熱交換器を備えている。

上記スクリュープレス脱水機３は、横型の脱水機であり、主として、内筒１４および外筒１５からなる２重筒形状の筒体１６と、内筒１４内に設けられたスクリュー軸１７より構成されている。

図２に示すように、内筒１４は、所定箇所１８より上流側を濾過部Ａとし、所定箇所１８より下流側を圧搾部Ｂとしている。濾過部Ａは、水切り用の濾材１９を備えている。濾材１９は、内筒１４の側面の一部を構成するように湾曲している。濾材１９としては、例えば、金網、パンチングプレート、焼結金属などを挙げことができるが、ウェッジワイヤスクリーンが好ましい。

また、スクリュー軸１７は、内筒１４の濾過部Ａに対応する軸部１７ａの直径が一定であるが、圧搾部Ｂに対応する軸部１７ｂの直径は、下流端に向かって次第に太くなっている。上記スクリュー軸１７は、正逆回転モータＭ１によって回転される。正逆回転モータＭ１は、トルク計を備えている。

図１に示すように、上記第１搬送装置４は、横型の搬送装置であり、外筒２１内のスクリューコンベヤ２２を電動モータＭ２によって回転するようになっている。第１搬送装置４は、外筒２１の上流端に容器状の水受部２３を設けると共に、その上端部に水切り用の濾材２４を装着している。濾材２４は、外筒２１の側面の一部を構成するように湾曲している。濾材２４としては、例えば、金網、パンチングプレート、焼結金属などを挙げることができるが、ウェッジワイヤスクリーンが好ましい。

この第１搬送装置４の外筒２１の上流端は、誘導管を介してスクリュープレス脱水機３の内筒１４の下流端と連通している。

上記造粒装置５は、スクリューフィーダ２７を備えたホッパ２８と、当該ホッパ２８の下方に配置された一対のブリケッテングロール２９，２９より構成されている。スクリューフィーダ２７は、電動モータＭ３によって駆動される。一対のブリケッテングロール２９，２９は、ハウジング３０内に収納されている。上記ホッパ２８は、誘導管を介して第１搬送装置４の外筒２１の下流端と連通している。

上記第２搬送装置６は、横型の搬送装置であり、外筒３３内のスクリューコンベヤ３４を電動モータＭ４によって駆動するようになっている。上記外筒３３の上流端は、誘導管を介して造粒装置５のハウジング３０に連通している。

上記貯蔵装置７は、中空状のタンクであり、ロータリーフィーダ３８を備えた誘導管を介して第２搬送装置６の外筒３３の下流端に連通している。

更に説明すると、スラリー供給管４０は、その一端がハイドレート生成器２のタンク１１に接続し、他の一端がスクリュープレス脱水機３の内筒１４の上流端に接続している。このスラリー供給管４０は、スラリー供給ポンプ４１と、流量計４２と、スラリー導入バルブＶ３を備えている。また、スラリー供給管４０から分岐した分岐管４３は、逆洗バルブＶ２を備えている。分岐管４３の先端は、内筒１４と外筒１５の間の空間内に開口している。

図１に示すように、第１排水回収管４４は、その一端がスクリュープレス脱水機３の濾過部Ａに対峙する外筒１５の接続部に接続し、他の一端がハイドレート生成器２のタンク１１に接続している。

更に、第１排水回収管４４は、液面調整バルブＶ１と排水回収バルブＶ５を備えている。第１排水回収管４４は、第２排水回収管４５を介して第１搬送装置４の水受部２３に接続している。第１排水回収管４４と第２排水回収管４５の接続部は、排水回収バルブＶ５よりも下流側に位置している。また、第２排水回収管４５は、排水回収バルブＶ４を具備している。

更に、スクリュープレス脱水機３の外筒１５と内筒１４を連通する脱気管４６は、ガス抜きバルブＶ６を具備している。

図１において、符号４７は液面計であり、その一方の管４８は、スクリュープレス脱水機３の外筒１５の下部空間と連通し、他の一方の管４９は外筒１５の上部空間と連通している。

更に、スラリー供給管４０と第１排水回収管４４は、連通管５０によって連通している。連通管５０は、差圧計５１を具備している。差圧計５１と、スラリーポンプ４１と、流量計４２は、スクリュープレス脱水機３の正逆回転モータＭ１と電気的に接続し、図示しない制御装置によって正逆回転モータＭ１およびスラリーポンプ４１を制御するようになっている。また、液面計４７は、液面調整バルブＶ１およびガス抜きバルブＶ６と電気的に接続し、図示しない制御装置によって液面調整バルブＶ１およびガス抜きバルブＶ６を制御するようになっている。

更に、ハイドレート製造装置１は、ハイドレート生成器２のハイドレート生成温度Ｔｄと、スクリュープレス脱水機３の内筒１４内の温度Ｔｓと、ハイドレート平衡温度Ｔｅとの関係が、
Ｔｄ＜Ｔｓ＜Ｔｅ
となるように設計することが望ましい。

この際、ハイドレート生成器２、スクリュープレス脱水機３およびハイドレート生成に必要な溶解度ηをη_d，η_sp，η_eとすると、
η_d＞η_sp＞η_e
となる。

次に、上記スクリュープレス脱水機３の閉塞防止方法について説明する。

予め、バルブＶ１，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５およびＶ６を開くと共に、バルブＶ２を閉じる。次いで、スクリュープレス脱水機３のスクリュー軸１７を正逆回転モータＭ１によって逆回転させる。

（ａ）先ず、ハイドレート生成器２で生成されたハイドレートスラリーｓをスクリュープレス脱水機３の内筒１４に導入して、内筒１４の濾過部Ａに濃度の高いハイドレートのケークａを形成する（図３参照。）。

内筒１４の中に導入されたハイドレートスラリーｓは、逆回転しているスクリュー軸１７によって内筒１４の上流側に移送され、濾過部Ａの濾材１９によって脱水される。脱水されたハイドレートは、ケークａとして濾過部Ａに堆積する。一方、ハイドレートから分離した水ｗは、濾材１９を通過した後、第１排水回収管４４を経てハイドレート生成器２に戻される。

（ｂ）正逆回転モータＭ１のトルクがある一定値以上に達したら、正逆回転モータＭ１によってスクリュー軸１７を正回転させて、濾過部Ａのケークａを内筒１４の圧搾部Ｂまで移送し、或る排水抵抗を持った止水栓ｂを作る（図４参照。）。

その際、スクリュープレス脱水機３の内筒１４から流出したハイドレートスラリーｓは、誘導管を経て第１搬送装置４に導入される。第１搬送装置４の濾材２４によって分離された水ｗは、第２排水回収管４５および第２排水回収管４４を経てハイドレート生成器２に戻される。

（ｃ）スクリュープレス脱水機３の内筒１４内に止水栓ｂができたら、スクリュープレス脱水機３の正逆回転モータＭ１を停止する。次いで、バルブＶ１を閉じ、バルブＶ６を開く。スクリュープレス脱水機３に設けた液面計４７が水ｗで満液となったら、再度、バルブＶ１を開き、バルブＶ６を閉じる。

（ｄ）次に、差圧計５１の差圧ΔＰが、栓ｂの抵抗より大きくならないように、ハイドレートスラリーｓをスクリュープレス脱水機３の内筒１４内に導入する。この操作により、止水栓ｂに遮られたハイドレートスラリーｓが内筒１４内に滞留し、スクリュープレス脱水機３の濾過部Ａにも或るケーク濃度のハイドレート層ｃができる（図５参照。）。

（ｅ）次に、スクリュープレス脱水機３の正逆回転モータＭ１および第１搬送装置４４のモータＭ２を駆動する。

（ｆ）次に、スクリュープレス脱水機３にハイドレートスラリーｓを定流量で導入し、差圧計５１の差圧ΔＰが一定になるようにスクリュープレス脱水機３の正逆回転モータＭ１の回転数を制御する。

この際、差圧計５１の差圧ΔＰは、スクリュープレス脱水機３の圧搾部抵抗（止水栓ｂの抵抗）より小さい。数量的には、０．４〜１．０ＭＰａの範囲が好ましい。

上記の操作により、図６に示すように、スクリュープレス脱水機３の外筒１５の下部に、内筒１４に装着された濾材１９によって分離された水ｗが溜まり、その水位は、濾材１９の上端部に保持される。

このため、濾材１９全体が水ｗに漬かり、ガスとの接触が絶たれる。そして、ハイドレートの種の成長に起因する濾材１９の閉塞が防止される。

スクリュープレス脱水機３によって脱水されたハイドレートｄは、第１搬送装置４によって造粒装置５に供給される。造粒装置５で所定の形状寸法に造粒されたハイドレートペレットｅは、第２搬送装置６によって貯蔵装置７に貯蔵される。

３スクリュープレス脱水機
ａケーク
ｂ止水栓
ｓハイドレートスラリー

Claims

（ａ）スクリュープレス脱水機にハイドレートスラリーを導入して、スクリュープレス脱水機の上流側にハイドレートのケークを形成し、
（ｂ）前記ケークをスクリュープレス脱水機の下流側に移送して止水栓と成し、
（ｃ）前記栓を利用してスクリュープレス脱水機内にハイドレートスラリーを滞留させ、
（ｄ）次に、前記スクリュープレス脱水機にハイドレートスラリーを定流量で導入し、ハイドレートスラリーの供給圧と、スクリュープレス脱水機から排出される排水圧との差圧ΔＰが一定になるようにスクリュープレス脱水機の回転を制御することを特徴とするハイドレート成長による排水部閉塞の防止方法。
（ａ）スクリュー軸が逆転しているスクリュープレス脱水機にハイドレートスラリーを導入して、スクリュープレス脱水機の上流側にハイドレートのケークを形成し、
（ｂ）前記スクリュー軸を正転してスクリュープレス脱水機の下流側にケークを移送して止水栓となし、
（ｃ）前記スクリュープレス脱水機に導入されるハイドレートスラリーの供給圧と、スクリュープレス脱水機から排出される排水圧との差圧ΔＰが前記栓の抵抗より大きくならないように、スクリュープレス脱水機内にハイドレートスラリーを導入して、スクリュープレス脱水機内にハイドレートスラリーを滞留させ、
（ｄ）次に、スクリュープレス脱水機にハイドレートスラリーを定流量で導入し、前記差圧ΔＰが一定になるようにスクリュープレス脱水機のスクリュー軸の回転を制御することを特徴とするハイドレート成長による排水部閉塞の防止方法。