JP2017218339A - ハイドレート製造装置、および、ハイドレート製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、ハイドレート製造装置100の概略的な構成を説明するための図である。図1に示すように、ハイドレート製造装置100は、酸素供給源110と、オゾナイザ112と、圧縮ユニット120と、二酸化炭素供給源130と、原料水冷却部140と、気液混合部150と、分離部160と、循環水供給部170と、ハイドレートポンプ180と、ハイドレート冷却部182と、貯蔵部184と、補給水供給部190と、第1回収ユニット200と、第2回収ユニット210と、中央制御部220と、デオゾナイザ230とを含んで構成される。なお、本実施形態において、ハイドレート製造装置100が、ガスハイドレートとしてオゾンハイドレートを製造する構成を例に挙げて説明する。
続いて、ハイドレート製造装置100を用いたハイドレート製造方法について説明する。図5は、ハイドレート製造方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。ここでは、ハイドレート製造方法における各工程がバッチ処理で遂行される構成について説明するが、当該各工程が連続処理で遂行されるとしてもよい。なお、バルブ180aは開弁されているものとする。
図6は、第1回収工程S170の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図6に示すように、第1吸着塔310において、第1吸着工程S210と、第1脱着(再生)工程S220とを交互に一定時間ごとに繰り返す一定時間切替制御が為される。なお、初期状態において、中央制御部220は、未反応ガス供給部312a、312b、残渣ガス排出部314a、314b、ゲスト物質脱着部316a、316bを閉弁しておく。ここで、一定時間切替制御は、予め設計された吸着物質量から算出された必要吸着剤量が飽和に到達する時間に基づいて決定された時間で、各弁を所定時間間隔で開閉操作する制御である。
図9は、第2回収工程S180の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図9に示すように、第2吸着塔350において、第2吸着工程S310と、第2脱着(再生)工程S320とを交互に一定時間ごとに繰り返す一定時間切替制御が為される。なお、初期状態において、中央制御部220は、残渣ガス供給部352a、352b、排気ガス排出部354a、354b、促進物質脱着部356a、356bを閉弁しておく。
112 オゾナイザ(ゲスト物質生成部)
122a 第1ガス冷却部(ガス冷却部)
122b 第2ガス冷却部(ガス冷却部)
122c 第3ガス冷却部(ガス冷却部)
124a 第1圧縮部(圧縮部)
124b 第2圧縮部(圧縮部)
124c 第3圧縮部(圧縮部)
140 原料水冷却部
150 気液混合部
160 分離部
200 第1回収ユニット
210 第2回収ユニット(第3回収ユニット)
310 第1吸着塔
312 未反応ガス供給部
314 残渣ガス排出部
316 ゲスト物質脱着部
350 第2吸着塔(第3吸着塔)
352 残渣ガス供給部(第2残渣ガス供給部、第3残渣ガス供給部)
354 排気ガス排出部(第2排気ガス排出部、第3排気ガス排出部)
356 促進物質脱着部(前駆体脱着部)
Claims (12)
- 原料水を冷却する原料水冷却部と、
冷却された前記原料水と、原料ガスとを混合する気液混合部と、
前記気液混合部において生じる、前記原料ガスのうち少なくとも一種類のガスをゲスト物質として包接したガスハイドレートと、未反応ガスと、前記原料水とを含む混合物から、該未反応ガスを分離する分離部と、
前記分離部によって分離された前記未反応ガスから前記ゲスト物質を回収する第1回収ユニットと、
を備え、
前記気液混合部は、前記第1回収ユニットによって回収されたゲスト物質を、原料ガスとして用いることを特徴とするハイドレート製造装置。 - 前記第1回収ユニットは、所定の圧力および所定の温度環境下で前記ゲスト物質を選択的に吸着する第1吸着剤が充填された第1吸着塔を含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載のハイドレート製造装置。
- 前記第1回収ユニットは、前記ゲスト物質を選択的に分離させる第1分離膜を含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載のハイドレート製造装置。
- 前記ゲスト物質は、オゾンであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のハイドレート製造装置。
- 前記原料ガスには、前記ゲスト物質に加えて、前記ガスハイドレートの生成を促進させるガスである促進物質が含まれており、
前記未反応ガスから前記促進物質を回収する第2回収ユニットを備え、
前記気液混合部は、前記第1回収ユニットによって回収されたゲスト物質、および、前記第2回収ユニットによって回収された促進物質を、原料ガスとして用いることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のハイドレート製造装置。 - 前記第2回収ユニットは、所定の圧力および所定の温度環境下で前記促進物質を選択的に吸着する第2吸着剤が充填された第2吸着塔を含んで構成されることを特徴とする請求項5に記載のハイドレート製造装置。
- 前記第2回収ユニットは、前記促進物質を選択的に分離させる第2分離膜を含んで構成されることを特徴とする請求項5に記載のハイドレート製造装置。
- 前記促進物質は、二酸化炭素であることを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載のハイドレート製造装置。
- 前記ゲスト物質の前駆体から該ゲスト物質を生成するゲスト物質生成部と、
前記未反応ガスから前記ゲスト物質の前駆体を回収する第3回収ユニットと、
を備え、
前記ゲスト物質生成部は、前記第3回収ユニットによって回収された前記ゲスト物質の前駆体から該ゲスト物質を生成し、
前記気液混合部は、前記第1回収ユニットによって回収されたゲスト物質、および、前記ゲスト物質生成部によって生成されたゲスト物質を、原料ガスとして用いることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のハイドレート製造装置。 - 前記第3回収ユニットは、所定の圧力および所定の温度環境下で前記前駆体を選択的に吸着する第3吸着剤が充填された第3吸着塔を含んで構成されることを特徴とする請求項9に記載のハイドレート製造装置。
- 前記第3回収ユニットは、前記前駆体を選択的に分離させる第3分離膜を含んで構成されることを特徴とする請求項9に記載のハイドレート製造装置。
- 原料水を冷却する工程と、
冷却された前記原料水と、原料ガスとを混合して、該原料ガスのうち少なくとも一種類のガスをゲスト物質として包接したガスハイドレートを生成する工程と、
前記ガスハイドレートを生成する工程において該ガスハイドレートを生成した結果生じる、該ガスハイドレートと、未反応ガスと、前記原料水とを含む混合物から、該未反応ガスを分離する工程と、
前記未反応ガスから前記ゲスト物質を回収する工程と、
を有し、
前記ガスハイドレートを生成する工程において、回収された前記ゲスト物質を、原料ガスとして用いることを特徴とするハイドレート製造方法。
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