JP2016087594A - Device for and method of producing block of gas hydrate, and block of gas hydrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスハイドレートの塊製造装置、塊製造方法、及びガスハイドレートの塊に関するものである。 The present invention relates to a gas hydrate lump production apparatus, a lump production method, and a gas hydrate lump.
ガスハイドレートは、水素結合によって形成される水分子(ホスト分子)の籠状構造(クラスレートと称される場合もある)の内部に別の分子(ゲスト分子)が包み込まれてできる結晶であり、相平衡が生成条件となる所定の温度と圧力の下、前記ゲスト分子としての炭酸ガス(二酸化炭素)、メタンガス、天然ガス等のハイドレート形成物質と水とを反応させることにより生成する。
生成したガスハイドレートは、前記温度または圧力のどちらか一方、または温度と圧力の両方を変化させて相平衡を生成条件外とすることにより分解し、ハイドレート形成物質と水とになる。
A gas hydrate is a crystal formed by enclosing another molecule (guest molecule) inside a cage structure (sometimes called clathrate) of a water molecule (host molecule) formed by hydrogen bonding. It is produced by reacting a hydrate-forming substance such as carbon dioxide (carbon dioxide), methane gas, natural gas or the like as the guest molecule with water under a predetermined temperature and pressure at which phase equilibrium is a production condition.
The produced gas hydrate is decomposed by changing one of the temperature and pressure, or both the temperature and pressure, and bringing the phase equilibrium out of the production conditions, and becomes a hydrate-forming substance and water.
通常、前記ハイドレート形成物質と水の反応は、水中に微細な気泡を吹き込むバブリング法、ハイドレート形成物質(ガス)中に水を噴霧する噴霧法等の公知の方法によって行われ、生成するガスハイドレートはガスハイドレートスラリーとして得られる。 Usually, the reaction between the hydrate-forming substance and water is carried out by a known method such as a bubbling method in which fine bubbles are blown into water or a spraying method in which water is sprayed into a hydrate-forming substance (gas). Hydrate is obtained as a gas hydrate slurry.
ガスハイドレートを貯蔵する場合や輸送する場合、生成された前記ガスハイドレートスラリーは、例えば、円盤状、球状、コイン状、棒状等の形状の成形物(ペレットと称される場合がある)に圧縮成形される(例えば、特許文献1)。 When the gas hydrate is stored or transported, the generated gas hydrate slurry is, for example, formed into a disk-shaped, spherical, coin-shaped, rod-shaped or the like (sometimes referred to as a pellet). Compression molding is performed (for example, Patent Document 1).
また、ガスハイドレートは、その表面に氷を形成して覆うことによって、平衡温度以上の温度において自己保存効果(セルフプリザベーション効果)と呼ばれる、分解が抑制される効果を有することが知られている。従来、ガスハイドレートは、前述したペレットにされて、前記自己保存効果によって長期間にわたる貯蔵および輸送を実現していた。 In addition, gas hydrate is known to have an effect of suppressing decomposition, called a self-preserving effect (self-preservation effect) at a temperature equal to or higher than the equilibrium temperature by covering the surface with ice formed. Yes. Conventionally, the gas hydrate has been formed into the above-described pellets and realized storage and transportation over a long period of time due to the self-preserving effect.
ところで、二酸化炭素ハイドレート(以下、CO2ハイドレートと称する場合がある)を飲料や冷菓等に混ぜ、口の中でCO2ハイドレートが分解することにより炭酸飲料のような食感が得られる食品とする試みがなされている(例えば、特許文献2)。 By the way, carbon dioxide hydrate (hereinafter sometimes referred to as CO 2 hydrate) is mixed with beverages, frozen desserts, etc., and the CO 2 hydrate decomposes in the mouth, so that a texture like carbonated beverages can be obtained. Attempts to produce food have been made (for example, Patent Document 2).
ここで、前述のように前記貯蔵や輸送を目的としたガスハイドレートペレットの場合、分解し難いことが求められるため、ハイドレートに包蔵されたガスを再ガス化する際には、その分解し難さのために再ガス化がし難い場合がある。
また、圧縮成形されたペレットが内部から分解すると、その内部から外部に向けてガスが一気に放出されて、ペレットが弾け砕けて分解する場合がある。
Here, as described above, in the case of the gas hydrate pellets for the purpose of storage and transportation, it is required that the gas hydrate pellets are difficult to be decomposed. Therefore, when the gas contained in the hydrate is regasified, the decomposition is performed. Due to the difficulty, regasification may be difficult.
Further, when the compression-molded pellet is decomposed from the inside, gas may be released from the inside toward the outside, and the pellet may be shattered and decomposed.
前述のように飲料や冷菓等に混ぜる場合、CO2ハイドレートペレットは速やかに分解することが求められる。また、前記ペレットが弾ける現象を抑制することが求められる。 As described above, when mixed with beverages, frozen desserts, etc., the CO 2 hydrate pellets are required to be quickly decomposed. In addition, it is required to suppress the phenomenon that the pellets flip.
したがって本発明の目的は、容易に分解するとともに、ペレット等の塊状のガスハイドレートの内部から外部に向けてガスが一気に放出されて、該ガスハイドレートが弾ける現象の発生の虞の少ないガスハイドレートの塊を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a gas hydrate that is easily decomposed and has a low risk of occurrence of a phenomenon in which gas is released from the inside of a massive gas hydrate such as pellets to the outside at once. To provide a lump of rate.
上記課題に鑑み、本発明の第1の態様に係るガスハイドレートの塊製造装置は、原料ガスと水から生成されたガスハイドレートのスラリーが送られて、前記スラリーを脱水し、ガスハイドレートの塊を形成する脱水成形部と、前記脱水成形部において前記ガスハイドレートの塊の中を通気する通気ガスを送る通気部と、前記脱水成形部において形成された前記ガスハイドレートの塊の少なくとも外表面に氷を形成する氷形成部と、を備える、ことを特徴とするものである。 In view of the above problems, the gas hydrate lump production apparatus according to the first aspect of the present invention is such that a gas hydrate slurry generated from a raw material gas and water is fed, and the slurry is dehydrated, and the gas hydrate is dehydrated. A dehydration molding part that forms a lump of gas, a ventilation part that sends a ventilation gas that ventilates the lump of gas hydrate in the dehydration molding part, and at least a lump of the gas hydrate formed in the dehydration molding part And an ice forming part that forms ice on the outer surface.
原料ガスと水とを所定の圧力条件および温度条件の下で反応させてガスハイドレートを生成すると、ガスハイドレートの粒が水中に懸濁した状態のガスハイドレートスラリーが得られる。通常、ガスハイドレートスラリーを脱水すると、前記ガスハイドレートの粒と粒の間には水が残った状態の塊となる[図2(A)を参照]。 When gas hydrate is produced by reacting the raw material gas and water under predetermined pressure conditions and temperature conditions, a gas hydrate slurry in which the gas hydrate particles are suspended in water is obtained. Usually, when the gas hydrate slurry is dehydrated, it becomes a lump with water remaining between the particles of the gas hydrate [see FIG. 2 (A)].
本態様によれば、脱水成形部においてガスハイドレートスラリーを脱水し、前記ガスハイドレートの粒が集まったガスハイドレートの塊を形成するとともに、前記通気部によって、前記ガスハイドレートの塊の中を通気ガスによって通気することができる。このことにより、前記ガスハイドレートの塊の内部のガスハイドレートの粒と粒の間に残った水を、前記通気ガスによって追い出し、該ガスハイドレートの塊の内部に通気孔を形成することができる。
尚、本明細書において、ガスハイドレートの「塊の中」または「塊の内部」とは、前記塊の外観を成す外周よりも内側を意味するものである。
According to this aspect, the gas hydrate slurry is dehydrated in the dehydration molding unit to form a gas hydrate lump in which the gas hydrate particles are collected, and the gas hydrate lump is formed in the gas hydrate lump by the vent. Can be ventilated by aeration gas. Thus, the water remaining between the gas hydrate grains inside the gas hydrate lump is expelled by the ventilation gas, and a vent hole is formed inside the gas hydrate lump. it can.
In the present specification, “in the lump” or “inside the lump” of the gas hydrate means the inside of the outer periphery forming the appearance of the lump.
そして前記氷形成部によって、前記通気孔を有するガスハイドレートの塊の少なくとも外表面に氷を形成し、ガスハイドレートの塊の保存性を高めることができる。尚、前記ガスハイドレートの塊の中の通気孔の一部に氷が形成されていてもよい。 Then, the ice forming portion can form ice on at least the outer surface of the gas hydrate lump having the vents, thereby enhancing the storage stability of the gas hydrate lump. In addition, ice may be formed in a part of the air hole in the mass of the gas hydrate.
ここで従来、脱水したガスハイドレートをペレット等の成形物(塊)にし、当該ペレットの内部のガスハイドレートの粒と粒の間に水が残った状態でその外表面に氷を形成していた。このとき前記ガスハイドレートの粒と粒の間の水も凍るので、前記ペレットの内部のガスハイドレートの粒と粒の間の隙間は氷で埋められている。このことによって、ガスハイドレートの比表面積が小さくなり、前記ペレットの分解が抑えられていた。 Here, conventionally, dehydrated gas hydrate is formed into pellets or other shaped articles (lumps), and ice is formed on the outer surface of the pellets with water remaining between the gas hydrate grains inside the pellets. It was. At this time, the water between the particles of the gas hydrate is also frozen, so that the gap between the particles of the gas hydrate inside the pellet is filled with ice. As a result, the specific surface area of the gas hydrate was reduced, and decomposition of the pellets was suppressed.
一方、本態様においては、前記ガスハイドレートの塊の中に通気孔が形成されているので、当該ガスハイドレートの塊の比表面積は大きくなる。以って、分解し易いガスハイドレートの塊とすることができる。比表面積の大きいガスハイドレートの塊は、内部のガスハイドレートの粒と粒の間の隙間は氷で埋められた比表面積の小さいガスハイドレートペレットに比して分解し易いが、前記塊の外表面に氷を形成することにより、その保存性を高めることができる。 On the other hand, in this aspect, since the air holes are formed in the gas hydrate lump, the specific surface area of the gas hydrate lump is increased. Therefore, it can be set as the mass of the gas hydrate which is easy to decompose. A gas hydrate lump with a large specific surface area is easier to decompose than a gas hydrate pellet with a small specific surface area in which the gaps between the gas hydrate particles inside are filled with ice. By forming ice on the outer surface, the preservability can be enhanced.
また、ガスハイドレートの塊に前記通気孔があると、ガスハイドレートの塊の内部のガスハイドレートが分解して生成したガスが、該通気孔を通ってガスハイドレートの塊の外部に出るので、ガスハイドレートの塊の内部から外部に向けてガスが一気に放出されて、該ガスハイドレートの塊が弾ける現象の発生を抑制することができる。 Further, when the gas hydrate lump has the vent hole, gas generated by decomposition of the gas hydrate inside the gas hydrate lump exits the gas hydrate lump through the vent hole. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a phenomenon in which gas is released all at once from the inside of the gas hydrate lump to the outside, and the gas hydrate lump is repelled.
本発明の第2の態様に係るガスハイドレートの塊製造装置は、第1の態様において、前記通気ガスは、前記原料ガスがハイドレート化する圧力および温度条件下において、該原料ガスよりもハイドレート化し難いガスである、ことを特徴とするものである。 A gas hydrate lump production apparatus according to a second aspect of the present invention is the gas hydrate lump production apparatus according to the first aspect, wherein the ventilation gas is hydrated more than the raw material gas under pressure and temperature conditions at which the raw material gas is hydrated. It is a gas that is difficult to rate.
通気の勢いによって通気孔が確保されるが、通気中に通気ガスが水と反応してガスハイドレートを形成する場合がある。ガスハイドレートの塊の中(ガスハイドレートの粒と粒の間)でガスハイドレートが形成されると、通気孔としての空間が狭くなる。
本態様によれば、前記通気ガスは、前記原料ガスがハイドレート化する圧力および温度条件下において、該原料ガスよりもハイドレート化し難いガスであるので、前記ガスハイドレートの塊の中における通気ガスのハイドレート化の虞を低減し、前記通気孔の形成をより効率よく行うことができる。
The ventilation hole is secured by the momentum of ventilation, but the ventilation gas may react with water during ventilation to form a gas hydrate. When the gas hydrate is formed in the gas hydrate lump (between the gas hydrate grains), the space as a vent hole becomes narrow.
According to this aspect, since the aeration gas is a gas that is less likely to hydrate than the source gas under pressure and temperature conditions at which the source gas hydrates, the aeration gas in the mass of the gas hydrate The risk of gas hydrate formation can be reduced, and the air holes can be formed more efficiently.
本発明の第3の態様に係るガスハイドレートの塊製造装置は、第1の態様または第2の態様において、前記脱水成形部は、重力によるろ過脱水構造または吸引ろ過脱水構造である、ことを特徴とするものである。 In the gas hydrate lump production apparatus according to the third aspect of the present invention, in the first aspect or the second aspect, the dehydration molding unit has a gravity filtration dehydration structure or a suction filtration dehydration structure. It is a feature.
本態様によれば、前記脱水成形部において脱水する際に、ガスハイドレートの塊の中のガスハイドレートの粒と粒の間が圧力によって押し詰められる虞を低減することができる。以って、前記通気孔を形成し易くすることができる。 According to this aspect, when dehydrating in the dehydration molding unit, it is possible to reduce the possibility that the pressure between the gas hydrate particles in the gas hydrate lump is compressed. Therefore, the vent hole can be easily formed.
本発明の第4の態様に係るガスハイドレートの塊製造装置は、第1の態様から第3の態様のいずれかにおいて、前記脱水成形部は、筒体内部に前記スラリーが導入されるとともに、少なくとも該筒体の側壁に前記スラリーの水を排出する複数の排水孔を有する内筒体と、前記内筒体の外側を囲うとともに、前記内筒体の排水孔から排出された水を受ける外筒体と、を備えることを特徴とするものである。 A gas hydrate lump production apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the gas hydrate lump production apparatus according to any one of the first aspect to the third aspect, wherein the dehydration molding unit introduces the slurry into a cylindrical body, An inner cylinder having a plurality of drain holes for discharging the water of the slurry at least on a side wall of the cylinder, and an outer side surrounding the outer side of the inner cylinder and receiving the water discharged from the drain holes of the inner cylinder And a cylindrical body.
本態様によれば、ガスハイドレートスラリーを脱水してガスハイドレートの塊を形成する脱水成形部を構成簡単にして実現することができる。 According to this aspect, the dehydration molding unit for dehydrating the gas hydrate slurry to form a mass of gas hydrate can be realized with a simple configuration.
本発明の第5の態様に係るガスハイドレートの塊製造装置は、第4の態様において、前記脱水成形部の前記内筒体と前記外筒体は、各筒体の側壁が重力方向に沿うように配設されるとともに、前記内筒体の上方に前記スラリーの導入部を備え、前記通気部は、前記内筒体の上方から下方に向けて前記通気ガスを送るように構成されている、ことを特徴とするものである。 In the gas hydrate lump manufacturing apparatus according to the fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the inner cylinder body and the outer cylinder body of the dewatering molding section are such that the side walls of the cylinder bodies are along the direction of gravity. The slurry introduction part is provided above the inner cylinder, and the ventilation part is configured to send the ventilation gas from the upper side to the lower side of the inner cylinder. It is characterized by that.
本発明の第6の態様に係るガスハイドレートの塊製造方法は、原料ガスと水から生成されたガスハイドレートの粒を含むスラリーが送られて、該スラリーを脱水してガスハイドレートの塊を形成する脱水成形工程と、前記ガスハイドレートの塊の中を通気ガスによって通気する通気工程と、前記通気工程後に得られる前記ガスハイドレートの塊の少なくとも外表面に氷を形成させる氷形成工程と、を含む、ことを特徴とするものである。 In the gas hydrate lump production method according to the sixth aspect of the present invention, a slurry containing gas hydrate particles generated from a raw material gas and water is sent, and the slurry is dehydrated to form a gas hydrate lump. A dehydration molding step for forming the gas hydrate, an aeration step for ventilating the gas hydrate lump with an aeration gas, and an ice formation step for forming ice on at least the outer surface of the gas hydrate lump obtained after the aeration step It is characterized by including these.
本態様によれば、脱水して形成したガスハイドレートの塊の中を通気ガスによって通気するので、ガスハイドレートの塊を形成するガスハイドレートの粒と粒の間に残った水を前記通気ガスによって追い出し、その粒と粒の間に空間を形成することができる。このことにより、ガスハイドレートの塊の内部から外部に連なる通気孔(空間)を有するガスハイドレートの塊を得ることができる。
前記通気孔を有するガスハイドレートの塊は容易に分解するとともに、分解したときにその内部から外部に向けてガスが一気に放出されて弾ける現象の発生の虞を低減することができる。
また、前記氷形成工程を行うことにより前記塊の外表面を氷で覆い、前記通気孔を有するガスハイドレートの塊の保存性を高めることができる。
According to this aspect, since the gas hydrate lump formed by dehydration is ventilated by the aeration gas, the water remaining between the particles of the gas hydrate forming the gas hydrate lump is aerated. A gas can be expelled to form a space between the grains. This makes it possible to obtain a gas hydrate lump having a vent (space) continuous from the inside to the outside of the gas hydrate lump.
The mass of the gas hydrate having the air holes can be easily decomposed, and the possibility of occurrence of a phenomenon that the gas is released from the inside toward the outside when it is broken can be reduced.
Further, by performing the ice formation step, the outer surface of the lump can be covered with ice, and the storage stability of the lump of gas hydrate having the vents can be enhanced.
本発明の第7の態様に係るガスハイドレートの塊製造方法は、第6の態様において、前記脱水成形工程後に前記通気工程を行う、ことを特徴とするものである。 The gas hydrate lump production method according to the seventh aspect of the present invention is characterized in that, in the sixth aspect, the aeration step is performed after the dehydration molding step.
本態様によれば、前記脱水成形工程後に前記通気工程を行うことにより、ガスハイドレートの塊の中(ガスハイドレートの粒と粒の間)に含まれる水を通気ガスによって除き、前記通気孔を形成することができる。 According to this aspect, by performing the ventilation step after the dehydration molding step, water contained in the gas hydrate lump (between the particles of the gas hydrate) is removed by the ventilation gas, and the ventilation hole Can be formed.
本発明の第8の態様に係るガスハイドレートの塊製造方法は、第6の態様において、前記脱水成形工程と前記通気工程とを同時に行うことを含む、ことを特徴とするものである。 A gas hydrate lump production method according to an eighth aspect of the present invention is characterized in that, in the sixth aspect, the dehydration molding step and the aeration step are simultaneously performed.
本態様においては、前記スラリーを送ってガスハイドレートを脱水しつつ、前記脱水により形成される該ガスハイドレートの塊の中に通気ガスを通気する。このことによって、通気により前記脱水を円滑に行うとともに、ガスハイドレートの塊に対して効果的に通気ガスを通気することができる。 In this embodiment, while the slurry is fed to dehydrate the gas hydrate, aeration gas is vented into the mass of the gas hydrate formed by the dehydration. This makes it possible to smoothly perform the dehydration by aeration and to effectively vent the aeration gas to the gas hydrate lump.
本発明の第9の態様に係るガスハイドレートの塊は、表面が氷で覆われたガスハイドレートの塊であって、その内部のガスハイドレートの粒と粒の間に空隙を有して固められている、ことを特徴とするものである。 The gas hydrate lump according to the ninth aspect of the present invention is a gas hydrate lump whose surface is covered with ice, and has voids between the particles of the gas hydrate inside the gas hydrate lump. It is characterized by being hardened.
本態様によれば、ガスハイドレートの塊の内部の粒と粒に空隙があるので、前記内部のガスハイドレートが分解して生成したガスが、前記空隙を通って塊の外部に出ることができる。したがって、ガスハイドレートの塊の内部から外部に向けてガスが一気に放出されて、該ガスハイドレートの塊が弾ける現象の発生を抑制することができる。
また、ガスハイドレートの塊の表面が氷で覆われていることにより、該ガスハイドレートの塊の保存性が高められる。
According to this aspect, since the gas hydrate lump has internal grains and voids, the gas generated by the decomposition of the internal gas hydrate can pass through the voids to the outside of the mass. it can. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a phenomenon in which gas is released all at once from the inside of the gas hydrate lump to the outside and the gas hydrate lump repels.
Further, since the surface of the gas hydrate lump is covered with ice, the storage stability of the gas hydrate lump is enhanced.
本発明の第10の態様に係るガスハイドレートの塊は、表面が氷で覆われたガスハイドレートの塊であって、前記ガスハイドレートの分解条件下に置かれたときに、前記塊の内部のガスハイドレートの分解により生じた高圧ガスが低圧の外部に移動可能な孔を有する、ことを特徴とするものである。 The mass of gas hydrate according to the tenth aspect of the present invention is a mass of gas hydrate whose surface is covered with ice, and when the mass is placed under the decomposition conditions of the gas hydrate, The high-pressure gas generated by the decomposition of the internal gas hydrate has a hole that can move to the outside at a low pressure.
本態様によれば、前記ガスハイドレートの塊は、該塊の内部のガスハイドレートの分解により生じた高圧ガスが低圧の外部に移動可能な孔を有するので、前記高圧ガスが前記孔を通ってガスハイドレートの塊の外部に出ることができる。したがって、その塊の内部から外部に向けてガスが一気に放出されて、当該塊が弾ける現象の発生を抑制することができる。
また、前記ガスハイドレートの塊の表面が氷で覆われていることにより、該ガスハイドレートの塊の保存性が高められる。
According to this aspect, the gas hydrate lump has a hole through which the high-pressure gas generated by the decomposition of the gas hydrate inside the lump can move to the outside at a low pressure, so that the high-pressure gas passes through the hole. Can go outside the mass of gas hydrate. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a phenomenon in which gas is released at a stretch from the inside of the lump to the outside and the lump is flipped.
Further, since the surface of the gas hydrate lump is covered with ice, the storage stability of the gas hydrate lump is enhanced.
本発明の第11の態様に係るガスハイドレートの塊は、第9の態様または第10の態様において、前記塊の内部に、該ガスハイドレートの原料ガスがハイドレート化する圧力および温度条件下において、前記原料ガスよりもハイドレート化し難いガスを含む、ことを特徴とするものである。 A gas hydrate lump according to an eleventh aspect of the present invention is the ninth aspect or the tenth aspect, wherein the gas hydrate feed gas is hydrated into the lump inside the lump. In the above, a gas that is more difficult to hydrate than the raw material gas is included.
前記ガスハイドレートの原料ガスがハイドレート化する圧力および温度条件下において、前記原料ガスよりもハイドレート化し難いガス(以下、難ハイドレート化ガス)は、前記塊の内部の空間内(例えば、ガスハイドレートの粒と粒の間の空隙や塊の内部から外部に連なる孔)に存在可能である。
本態様によれば、前記塊の内部の空間に前記「難ハイドレート化ガス」が存在することにより、前記塊の内部の空間内においてガスハイドレートが形成され、その空間が狭まる虞を低減することができる。以って、前記塊の内部の空間を確保することができる。
Under the pressure and temperature conditions at which the gas hydrate source gas is hydrated, a gas that is less likely to be hydrated than the source gas (hereinafter referred to as a hardly hydrated gas) is in a space inside the mass (for example, It is possible to exist in the voids between the gas hydrate grains and the pores connected from the inside to the outside of the lump.
According to this aspect, the presence of the “hardly hydrated gas” in the space inside the lump reduces the possibility that gas hydrate is formed in the space inside the lump and the space is narrowed. be able to. Thus, a space inside the mass can be secured.
以下、実施例に基づき本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
<原料ガス>
本発明に係るガスハイドレートの塊製造装置においてハイドレート化される原料ガスは、例えば、二酸化炭素(以下においてCO2と称する場合がある)、メタン、エタン、プロパン、n−ブタン、i−ブタン、ペンタン、あるいは、これらの混合ガス(例えば天然ガス)等が挙げられる。以下の実施例においては、原料ガスとして二酸化炭素を用いた場合について説明する。
<Raw gas>
Examples of the raw material gas to be hydrated in the gas hydrate lump production apparatus according to the present invention include carbon dioxide (hereinafter sometimes referred to as CO 2 ), methane, ethane, propane, n-butane, and i-butane. , Pentane, or a mixed gas thereof (for example, natural gas). In the following examples, the case where carbon dioxide is used as the source gas will be described.
<水(原料水)>
ハイドレートを形成する水W(原料水)としては、水道水を用いることができる。また、純水または精製水を用いることもできる。また、原料水中に、生成したハイドレートの分解を抑制する分解抑制物質を添加してもよい。前記分解抑制物質としては、水中において解離して分解抑制作用を奏するイオンを生じる電解質を用いることができる。
尚、形成したガスハイドレートの塊を食用に用いる場合には、前記分解抑制物質は塩化ナトリウム(NaCl)等の人体への影響の少ない物質を用いることが望ましい。
<Water (raw water)>
Tap water can be used as the water W (raw water) forming the hydrate. Moreover, pure water or purified water can also be used. Moreover, you may add the decomposition inhibitor which suppresses decomposition | disassembly of the produced | generated hydrate in raw material water. As the decomposition inhibiting substance, an electrolyte that generates ions that dissociate in water and have a decomposition inhibiting action can be used.
When the formed gas hydrate lump is used for food, it is desirable to use a substance that has little influence on the human body, such as sodium chloride (NaCl), as the decomposition inhibiting substance.
[実施例1]
ガスハイドレートの塊製造装置の概略構成について図に基づいて説明する。図1は、本発明に係るガスハイドレートの塊製造装置の一例を示す概略構成図である。図2は、(A)は、通気工程前のガスハイドレートの塊を示す断面図、(B)は、通気工程後のガスハイドレートの塊を示す断面図である。図3は、氷形成工程後のガスハイドレートの塊を示す断面図である。図4は、通気部の他の例を示す図である。
[Example 1]
A schematic configuration of a gas hydrate lump production apparatus will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a gas hydrate lump production apparatus according to the present invention. 2A is a cross-sectional view showing a gas hydrate lump before the ventilation step, and FIG. 2B is a cross-sectional view showing a gas hydrate lump after the aeration step. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a mass of gas hydrate after the ice formation step. FIG. 4 is a diagram illustrating another example of the ventilation portion.
図1のガスハイドレートの塊製造装置10(以下、単に塊製造装置10と称する場合がある)は、原料ガスG0としてのCO2と、水Wとを反応させてガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成工程を行うハイドレート生成部12を備えている。ガスハイドレート生成部12の上流側には、CO2(原料ガスG0)を、CO2がハイドレート化する所定の圧力および温度にする遠心圧縮器等の圧縮装置14と冷却器16とを備えている。CO2は、例えば1.2〜4.5MPa、0〜10℃の条件でハイドレート化することができる。
またハイドレート生成部12には、不図示のポンプ等によって水Wがライン24から送られるように構成されている。
The gas hydrate
The
ハイドレート生成部12におけるガスハイドレート生成工程は、水中に微細な気泡を吹き込むバブリング法、ガス中に水を噴霧する噴霧法等の公知の方法によって行うことができる。特にバブリング法は気液接触効率が良く、目的のガスハイドレートを効率よく生成させることができるので好ましい。
The gas hydrate production process in the hydrate production |
ハイドレート生成部12において、水Wは、その一部が抜き出されて循環ライン18によって熱交換器20を経由してハイドレート生成熱を除熱してハイドレート生成部12に戻されるように構成されている。生成したCO2ガスハイドレートは、CO2ガスハイドレートの粒が懸濁したスラリーSとして、ライン22によって脱水成形部30に送られるように構成されている。尚、スラリーSにおいて、そのガスハイドレート含有量は約10wt%〜20wt%である。
In the
脱水成形部30は、内筒体32と外筒体34によって構成されており、図1に示すように、内筒体32と外筒体34の側壁が重力方向に沿うように配設されている。
内筒体32には、その上部に設けられたスラリー導入部36からスラリーSが導入される。また内筒体32は、少なくとも該筒体の側壁に前記スラリーの水を排出する複数の排水孔38を有している。
The
Slurry S is introduced into the
外筒体34は、内筒体32の外側を囲うとともに、内筒体32の排水孔38から排出された水W1を受けるように構成されている。
水W1は、外筒体34の下部からライン26により抜き出され、ライン24の水Wと合一されて、ハイドレート生成部12に戻すことができる。
The
The water W 1 can be extracted from the lower portion of the outer
本実施例において、脱水成形部30では重力によるろ過により脱水が行われる。内筒体32にスラリーSが導入され、排水孔38から水が排出されて内筒体32内にガスハイドレートの粒が溜まるとともに重力により前記粒同士が集まって塊状となり、ガスハイドレートの塊Pが形成される。
In the present embodiment, the
更に脱水成形部30は、前記ガスハイドレートの塊Pの中を通気する通気ガスG1を送る通気部40を備えている。通気部40は、内筒体32の上方から下方に向けて通気ガスG1を送るように構成されている。本実施例では、通気部40は、内側にスラリー導入部36を備えた二重管構造となっており、スラリー導入部36の外側の管から通気ガスG1を送るように構成されている。
Further
また、通気部40からの通気ガスG1の供給を制御する制御部42を備えることが望ましい。符号44は通気ガスG1を通気部40に供給する供給ライン46を開閉するバルブである。制御部42によって、通気ガスの供給量、供給タイミング、圧力等を制御することができる。
尚、通気部40から通気ガスG1を通気することによる効果については、後述する塊製造装置10を用いたガスハイドレートの塊製造方法の説明において詳述する。
Further, it is desirable to provide a
It should be noted that the effect of venting the vent gas G 1 from the
脱水成形部30の下流側には氷形成部52が設けられている。氷形成部52は、脱水成形部30において形成されて通気ガスG1による通気が行われたガスハイドレートの塊Pの少なくとも外表面に氷60(図3)を形成する。氷形成部52には、冷却部54と氷形成部52内をCO2ガスハイドレートが生成する圧力下から、CO2ガスハイドレートが分解する圧力下に減圧可能な減圧部56を備えている。
An
次に、塊製造装置10を用いたガスハイドレートの塊製造方法について説明するとともに、塊製造装置10の作用効果について説明する。
前述したように、ハイドレート生成部12において、原料ガスG0としてのCO2と、水Wとを所定の圧力条件および温度条件の下で反応させてCO2ガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成工程が行われる。
Next, a gas hydrate lump production method using the
As described above, in the
前記ガスハイドレート生成工程において生成したCO2ガスハイドレートの粒を含むスラリーSは脱水成形部30に送られて、脱水成形工程が行われる。脱水成形部30においてスラリーSが脱水され、ガスハイドレートGHの粒が集まったガスハイドレートの塊Pが形成される。ガスハイドレートの塊Pのガスハイドレート含有量は30wt%〜60wt%であることが好ましく、より好ましくは40wt%〜50wt%である。
スラリーSを脱水して形成したガスハイドレートの塊Pは、図2(A)に示すようにガスハイドレートGHの粒と粒の間に水W2が残った状態である。
The slurry S containing the CO 2 gas hydrate particles generated in the gas hydrate generation step is sent to the
The gas hydrate lump P formed by dehydrating the slurry S is in a state in which water W 2 remains between the particles of the gas hydrate GH as shown in FIG.
続いて、ガスハイドレートGHの粒が集まって形成されたガスハイドレートの塊Pに対し、通気部40によって、ガスハイドレートの塊Pの中(ガスハイドレートGHの粒と粒の間)を通気ガスG1で通気する通気工程を行う。このことにより、ガスハイドレートの塊Pの中のガスハイドレートGHの粒と粒の間に残った水W2を通気ガスG1によって追い出し、図2(B)に示すように、ガスハイドレートの塊Pの粒と粒の間の空隙によって形成される通気孔50を作ることができる。
Subsequently, the gas hydrate lump P formed by collecting the gas hydrate GH particles is passed through the gas hydrate lump P (between the gas hydrate GH particles) by the
通気ガスG1としては、原料ガスG0(本実施例においてはCO2)がハイドレート化する圧力および温度条件下において、原料ガスG0よりもハイドレート化し難いガスであることが好ましい。例えば、N2や空気等が挙げられる。 The ventilation gas G 1 is preferably a gas that is less likely to be hydrated than the source gas G 0 under pressure and temperature conditions at which the source gas G 0 (CO 2 in this embodiment) is hydrated. Eg, N 2 or air, and the like.
原料ガスG0と同じガスを通気ガスG1として用いると、通気中に通気ガスG1が水と反応してガスハイドレートを形成する場合がある。ガスハイドレートの塊Pの中(ガスハイドレートGHの粒と粒の間)でガスハイドレートが形成されると、通気孔50としての空間が狭くなる。通気ガスG1がハイドレート化し難いガスであれば、ガスハイドレートの塊Pの中における通気ガスG1のハイドレート化の虞を低減し、通気孔50の形成をより効率よく行うことができる。
尚、通気ガスG1の量を調節(例えば、通気量を増やす等)することにより、前記粒と粒の間の水がハイドレート化する前に当該水を除くことができる。したがって、原料ガスG0と同じガスを通気ガスG1として用いることもできる。
Using the same gas as the raw material gas G 0 as a vent gas G 1, may form a gas hydrate by reacting vent gas G 1 is the water in the vent. When the gas hydrate is formed in the mass P of the gas hydrate (between the particles of the gas hydrate GH), the space as the
Incidentally, adjusting the amount of ventilation gas G 1 (e.g., such as increasing the aeration rate) by, water during the grains and grain can be removed the water before hydrate of. Therefore, it is also possible to use the same gas as the raw material gas G 0 as a vent gas G 1.
脱水成形部30における脱水成形工程および通気工程後に、脱水成形部30の底部48からガスハイドレートの塊Pが取り出されて氷形成部52に送られる。氷形成部52において、ガスハイドレートの塊Pの少なくとも外表面に氷60(図3)を形成する氷形成工程が行われる。
After the dehydration molding step and the aeration step in the
氷形成部52において、通気工程後のガスハイドレートの塊Pは0℃以下(例えば、−5℃〜−20℃)に冷却される。更に氷形成部52内は、減圧部56によってCO2ハイドレートの生成圧力外の圧力に減圧される。この減圧によってガスハイドレートの塊Pの表面のガスハイドレートが分解して分解水が生成するとともに当該分解水が凍り、図3に示すようにガスハイドレートの塊P表面を覆うように氷60を形成することができる。これによりガスハイドレートの塊Pに自己保存効果が生じ、その保存性を高めることができる。尚、前記ガスハイドレートの塊Pの中の通気孔50内の表面に、前記分解水が凍った氷が形成されていてもよい。
In the
通常、長期保存に適したガスハイドレートの塊Pを製造する場合には、ガスハイドレートの塊Pの中のガスハイドレートGHの粒と粒の間に水W2が残った図2(A)の状態で、その外表面に氷60を形成していた。この場合、ガスハイドレートGHの粒と粒の間の水W2も凍るので、ガスハイドレートの塊Pの中のガスハイドレートGHの粒と粒の間の隙間は水W2が凍った氷で埋められることとなる。このことによって、ガスハイドレートの塊Pの比表面積が小さくなり、その分解が抑えられていた。
Usually, when producing a gas hydrate lump P suitable for long-term storage, water W 2 remains between the particles of the gas hydrate GH in the gas hydrate lump P (FIG. 2A). ),
一方、本実施例では、ガスハイドレートの塊Pの中に通気孔50が形成されているので、当該ガスハイドレートの塊Pの比表面積は大きくなる。以って、分解し易いガスハイドレートの塊Pとすることができる。比表面積の大きいガスハイドレートの塊Pは、内部のガスハイドレートGHの粒と粒の間の隙間は氷で埋められた比表面積の小さいガスハイドレートペレットに比して分解し易いが、前記塊Pの外表面に氷60を形成することにより、その保存性を高めることができる。
On the other hand, in this embodiment, since the air holes 50 are formed in the gas hydrate lump P, the specific surface area of the gas hydrate lump P is increased. Thus, the gas hydrate lump P can be easily decomposed. The gas hydrate lump P having a large specific surface area is easily decomposed as compared with the gas hydrate pellet having a small specific surface area in which the gap between the particles of the gas hydrate GH inside is filled with ice. By forming the
また、ガスハイドレートの塊Pの内部から外部に連なる通気孔50があることにより、ガスハイドレートの塊Pの中側からガスハイドレートが分解して生成したガスが、通気孔50を通ってガスハイドレートの塊Pの外に出ることができる。したがって、ガスハイドレートの塊Pの内部から外部に向けてCO2ガスが一気に放出されて、ガスハイドレートの塊Pが弾ける現象の発生を抑制することができる。
In addition, since the gas hydrate lump P has a
また、前述のように脱水成形工程後に通気工程を行う場合のほか、ガスハイドレートスラリーSを脱水し、ガスハイドレートの塊Pを形成しつつ、該ガスハイドレートの塊Pの中に通気ガスG1を通気してもよい。すなわち、脱水成形工程と前記通気工程とを同時に行ってもよい。このことによって、通気により脱水を円滑に行うとともに、ガスハイドレートの塊Pに対して効果的に通気ガスG1を通気することができる。 In addition to the case where the aeration process is performed after the dehydration molding process as described above, the gas hydrate slurry S is dehydrated to form the gas hydrate lump P, and the aerated gas is contained in the gas hydrate lump P. the G 1 may be vented. That is, the dehydration molding process and the ventilation process may be performed simultaneously. This fact, together with the smoothly dehydration by ventilation, it is possible to vent the effective venting gas G 1 with respect to mass P of the gas hydrate.
尚、脱水成形部30において形成したガスハイドレートの塊Pが大きい場合には、所望のサイズに砕いてから氷形成部52において氷形成工程を行ってもよい。また、氷形成工程後のガスハイドレートの塊Pを砕き、その砕いたことにより露出した面に対して氷形成工程を行ってもよい。
When the gas hydrate lump P formed in the
また、本実施例においては、脱水成形部30において重力ろ過による脱水を行う場合について説明したが、例えば、図1に示すように脱水成形部30を減圧するポンプ58を設け、吸引ろ過による脱水を行うことも可能である。
In this embodiment, the case where dehydration by gravity filtration is performed in the
また、本実施例において通気部40は、内筒体32の上方から下方に向けて通気ガスG1を送るように構成されているが、例えば、図4に示すように、管の外周に複数のガス供給孔を有する通気管62を内筒体32の中心に設け、通気ガスG1が内筒体32の中心からその外側(側壁に向かう方向)に向けて出る構成とすることもできる。
Further, vent 40 in this embodiment, although the upper inner
以上、説明したガスハイドレートの塊製造装置10を用いたガスハイドレートの塊製造方法によって製造されたガスハイドレートの塊Pは、以下のような特徴を有している。
すなわち、ガスハイドレートの塊Pは、その表面が氷60で覆われているとともに、その内部のガスハイドレートGHの粒と粒の間に通気孔50としての空隙を有して固められている。
The gas hydrate lump P produced by the gas hydrate lump production method using the gas hydrate
That is, the mass P of the gas hydrate is covered with
更に言い換えると、ガスハイドレートの塊Pは、表面が氷60で覆われているとともに、ガスハイドレートGHの分解条件下に置かれたときに、前記塊Pの内部のガスハイドレートGHの分解により生じた高圧ガスが低圧の外部に移動可能な孔(通気孔50)を有している。
In other words, the mass P of the gas hydrate is covered with
本発明に係るガスハイドレートの塊Pは、その内部の粒と粒に通気孔50があるので、前記内部のガスハイドレートGHが分解して生成したガスが、通気孔50を通って塊の外部に出ることができる。したがって、ガスハイドレートの塊Pの内部から外部に向けてガスが一気に放出されて、ガスハイドレートの塊Pが弾ける現象の発生を抑制することができる。また、ガスハイドレートの塊Pの表面が氷60で覆われていることにより保存性が高められる。
Since the gas hydrate lump P according to the present invention has
尚、通気ガスG1として、原料ガスG0(本実施例におけるCO2)がハイドレート化する圧力および温度条件下において、原料ガスG0よりもハイドレート化し難いガス(難ハイドレート化ガス)を用いた場合には、ガスハイドレートの塊Pの内部には、前記難ハイドレート化ガスが含まれている。
このことにより、塊Pの内部の通気孔50に前記難ハイドレート化ガスが存在でき、通気孔50内においてガスハイドレートが形成され、通気孔50が狭まる虞を低減することができる。以って、通気孔50内の空間を確保することができる。
As the ventilation gas G 1, the pressure and temperature conditions to hydrate of (CO 2 in this embodiment) source gas G 0, hydrate of hard gases from the raw material gas G 0 (flame hydrate gases) Is used, the gas hydrate lump P contains the hardly hydrated gas.
Accordingly, the hardly hydrated gas can be present in the
本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and it goes without saying that these are also included in the scope of the present invention. .
10 ガスハイドレートの塊製造装置、12 ハイドレート生成部、
14 圧縮装置、16 冷却器、18循環ライン、20 熱交換器、
22、24 ライン、30 脱水成形部、32 内筒体、34 外筒体、
36 スラリー導入部、38 排水孔、40 通気部、
42 制御部、44 バルブ、46 供給ライン、48 底部、
50 通気孔、52 氷形成部、54 冷却部、56 減圧部、58 ポンプ、
60 氷、62 通気管、
G0 原料ガス、G1 通気ガス、W、W1、W2 水、S スラリー
10 gas hydrate lump production apparatus, 12 hydrate generation part,
14 compressors, 16 coolers, 18 circulation lines, 20 heat exchangers,
22, 24 lines, 30 dewatering molded parts, 32 inner cylinders, 34 outer cylinders,
36 slurry introduction part, 38 drainage hole, 40 ventilation part,
42 control unit, 44 valve, 46 supply line, 48 bottom,
50 Ventilation hole, 52 Ice formation part, 54 Cooling part, 56 Pressure reducing part, 58 Pump,
60 ice, 62 vents,
G 0 feed gas, G 1 insufflation gas, W, W 1, W 2 of water, S slurry
Claims (11)
前記脱水成形部において前記ガスハイドレートの塊の中を通気する通気ガスを送る通気部と、
前記脱水成形部において形成された前記ガスハイドレートの塊の少なくとも外表面に氷を形成する氷形成部と、を備える、
ことを特徴とする、ガスハイドレートの塊製造装置。 A slurry of gas hydrate generated from the raw material gas and water is sent, and the slurry is dehydrated to form a dehydrated molding block of gas hydrate,
A ventilation part for sending a ventilation gas to ventilate the mass of the gas hydrate in the dehydration molding part;
An ice forming part that forms ice on at least the outer surface of the mass of the gas hydrate formed in the dewatering molding part,
A gas hydrate lump production apparatus characterized by the above.
前記通気ガスは、前記原料ガスがハイドレート化する圧力および温度条件下において、該原料ガスよりもハイドレート化し難いガスである、
ことを特徴とする、ガスハイドレートの塊製造装置。 In the gas hydrate lump production apparatus according to claim 1,
The ventilation gas is a gas that is less likely to hydrate than the source gas under pressure and temperature conditions at which the source gas hydrates.
A gas hydrate lump production apparatus characterized by the above.
前記脱水成形部は、重力によるろ過脱水構造または吸引ろ過脱水構造である、
ことを特徴とする、ガスハイドレートの塊製造装置。 In the gas hydrate lump production apparatus according to claim 1 or 2,
The dehydration molding unit is a gravity filtration dehydration structure or a suction filtration dehydration structure.
A gas hydrate lump production apparatus characterized by the above.
前記脱水成形部は、
筒体内部に前記スラリーが導入されるとともに、少なくとも該筒体の側壁に前記スラリーの水を排出する複数の排水孔を有する内筒体と、
前記内筒体の外側を囲うとともに、前記内筒体の排水孔から排出された水を受ける外筒体と、を備える、
ことを特徴とする、ガスハイドレートの塊製造装置。 In the gas hydrate lump production apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The dehydration molding part is
An inner cylinder having a plurality of drain holes for discharging the water of the slurry on at least a side wall of the cylinder, while the slurry is introduced into the cylinder;
An outer cylinder that surrounds the outside of the inner cylinder and receives water discharged from the drain hole of the inner cylinder,
A gas hydrate lump production apparatus characterized by the above.
前記脱水成形部の前記内筒体と前記外筒体は、各筒体の側壁が重力方向に沿うように配設されるとともに、前記内筒体の上方に前記スラリーの導入部を備え、
前記通気部は、前記内筒体の上方から下方に向けて前記通気ガスを送るように構成されている、
ことを特徴とする、ガスハイドレートの塊製造装置。 In the gas hydrate lump production apparatus according to claim 4,
The inner cylinder body and the outer cylinder body of the dehydration molding unit are disposed so that the side wall of each cylinder body is along the direction of gravity, and the slurry introduction section is provided above the inner cylinder body,
The ventilation portion is configured to send the ventilation gas from the upper side to the lower side of the inner cylindrical body,
A gas hydrate lump production apparatus characterized by the above.
前記ガスハイドレートの塊の中を通気ガスによって通気する通気工程と、
前記通気工程後に得られる前記ガスハイドレートの塊の少なくとも外表面に氷を形成させる氷形成工程と、を含む、
ことを特徴とする、ガスハイドレートの塊製造方法。 A slurry containing gas hydrate particles generated from a raw material gas and water is sent, and the slurry is dehydrated to form a mass of gas hydrate;
A ventilation step of ventilating the gas hydrate mass with aeration gas;
An ice formation step of forming ice on at least the outer surface of the mass of the gas hydrate obtained after the aeration step,
A method for producing a mass of gas hydrate.
前記脱水成形工程後に前記通気工程を行う、
ことを特徴とする、ガスハイドレートの塊製造方法。 In the gas hydrate lump manufacturing method according to claim 6,
Performing the ventilation step after the dehydration molding step;
A method for producing a mass of gas hydrate.
前記脱水成形工程と前記通気工程とを同時に行うことを含む、
ことを特徴とする、ガスハイドレートの塊製造方法。 In the gas hydrate lump manufacturing method according to claim 6,
Including simultaneously performing the dehydration molding step and the ventilation step.
A method for producing a mass of gas hydrate.
その内部のガスハイドレートの粒と粒の間に空隙を有して固められている、
ことを特徴とする、ガスハイドレートの塊。 A mass of gas hydrate whose surface is covered with ice,
It is hardened with a gap between the gas hydrate grains inside it,
A mass of gas hydrate characterized by that.
前記ガスハイドレートの分解条件下に置かれたときに、前記塊の内部のガスハイドレートの分解により生じた高圧ガスが低圧の外部に移動可能な孔を有する、
ことを特徴とする、ガスハイドレートの塊。 A mass of gas hydrate whose surface is covered with ice,
When placed under the decomposition conditions of the gas hydrate, the high-pressure gas generated by the decomposition of the gas hydrate inside the mass has holes that can move to the outside of the low pressure,
A mass of gas hydrate characterized by that.
前記塊の内部に、該ガスハイドレートの原料ガスがハイドレート化する圧力および温度条件下において、前記原料ガスよりもハイドレート化し難いガスを含む、
ことを特徴とする、ガスハイドレートの塊。 In the mass of gas hydrate according to claim 9 or claim 10,
The gas contains a gas that is less likely to be hydrated than the source gas under the pressure and temperature conditions at which the source gas of the gas hydrate is hydrated inside the mass.
A mass of gas hydrate characterized by that.
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