JP3561252B2 - メタンハイドレート浮力タンクおよびこれを用いた貯蔵・輸送方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタンハイドレート製造バースおよびメタンハイドレート再ガス化バースにおいて貯蔵し、あるいは、その間の輸送船の容器として用いられるメタンハイドレート浮力タンクおよびメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、メタンを主成分とする天然ガスを輸送する方法は、天然ガスをそのままパイプラインで移送するか（第１の従来技術）、あるいは、極低温・常圧のＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ；液化天然ガス）を例えばマイナス１６２［℃度］の低温にし、かつ、例えば０．０２５［ＭＰａ］の圧力で加圧することにより液化したものをＬＮＧ船で輸送していた（第２の従来技術）。
【０００３】
このような第１の従来技術では、輸送距離に限界があり、また第２の従来技術は設備コストが高いため、長時間にわたってガス生産が可能な大型ガス田でなければ経済性が成り立たないなど課題が多く、近年、天然ガスをガスハイドレート化し効率よく貯蔵、輸送しようとする研究がなされている。
しかし、このハイドレート化した貯蔵・輸送方法でも、相当のコストがかかり、全てに合理的な方法および手段がなく、特に、天然ガスハイドレートの貯蔵・輸送に適した船舶の輸送形態は見当たらなかった。
【０００４】
図６および図７は、第３の従来技術である天然ガスハイドレート化貯蔵ないし輸送システムの概要を説明するための図であって、図６がメタンハイドレート製造バースにおけるメタンハイドレート製造方法および積荷を説明するための図であり、図７がメタンハイドレート再ガス化バースにおけるメタンハイドレート再ガス化方法および荷揚げを説明するための図である。
【０００５】
この図６に示すメタンハイドレート製造バースにおいて、海底等地下のガス田１０１にはガス井１０３により掘削されており、このガス井１０３によってガス田１０１から天然ガスを取り出し、ガスホルダ１０５に貯蔵する。このガスホルダ１０５に貯蔵された天然ガスは、１０［℃］で圧力が７．８［ＭＰａ］の状態になっている。このガスホルダ１０５内の天然ガスは、低温の清水とともにハイドレート製造機１０７に取り込まれ、このハイドレート製造機１０７において例えば温度が１〜３［℃］、圧力が０．３〜３［ＭＰａ］のスラリー状天然ガスとされた後に、温度および圧力が制御されているスラリー貯蔵タンク１０９に貯蔵される。
【０００６】
なお、このハイドレート製造機１０７におけるハイドレート生成過程において、天然ガスと低温の清水と、添加物アミンやエーテルあるいはケトン等を補助材を用いることにより、ハイドレートが高い温度あるいは低い圧力において、安定し易いスラリー状の天然ガスとなり、温度および圧力の制御が緩和されることになる。
【０００７】
このスラリー貯蔵タンク１０９に貯蔵されているスラリー状の天然ガスは、移送ポンプ１１１から圧送されてホース１１３を介してハイドレート輸送船１２１に供給できるようになっている。
このハイドレート輸送船１２１は、図６に示すように、複数の防熱タンク１２３，１２３，…を備えており、かつ、防熱材に覆われた防熱タンク１２３，１２３，…には熱媒管１２５，１２５，…がそれぞれ設けられている。また、各防熱タンク１２３，１２３，…の各熱媒管１２５，１２５，…のタンク内部側にはプロテクター１２７，１２７，…が設けられている。さらに、両防熱タンク１２３，１２３は張込管１２９で連通されている。また、ハイドレート輸送船１２１の各防熱タンク１２３，１２３，…の各熱媒管１２５，１２５，…は、熱源装置（図示せず）から熱媒の供給が受けられるようになっている。
【０００８】
ハイドレート輸送船１２１を図６に示すメタンハイドレート製造バースに接岸させた後、スラリー貯蔵タンク１０９の出口に備えられた移送ポンプ１１１と、ハイドレート輸送船１２１の張込管１２９とをホース１１３で接続する。しかる後に、移送ポンプ１１１を運転することにより、スラリー貯蔵タンク１０９内のスラリー状の天然ガスは、移送ポンプ１１１、ホース１１３、ハイドレート輸送船１２１の張込管１２９を介して防熱タンク１２３，１２３に送り込まれる。この防熱タンク１２３，１２３に送り込まれたスラリー状の天然ガスは、例えばマイナス１５［℃］に冷却されてペレット状にされ安定化を図っている。
【０００９】
ペレット状天然ガスを防熱タンク１２３，１２３，…に満載したハイドレート輸送船１２１は、例えば数十日の航海を行って目的地のハイドレート貯蔵バースまでペレット状天然ガスを輸送する。
目的地に到着したハイドレート輸送船１２１は、図７に示すように、ハイドレート貯蔵バースに接岸し、防熱タンク１２３，１２３，…の取出管１３１の出口に設けた移送ポンプ１３３の吐出口と、ハイドレート貯蔵バースのガスホルダー１４１とをホース１４３によって接続する。
【００１０】
また、ハイドレート輸送船１２１では、熱源装置からホットガスを防熱タンク１２３，１２３，…の熱媒管１２５，１２５，…に供給することにより、ペレット化した天然ガスをスラリー状の天然ガスに状態変化をさせる。その後、移送ポンプ１３３を運転することにより、防熱タンク１２３，１２３，…内のスラリー状天然ガスを、移送ポンプ１３３、ホース１４３を介してガスホルダー１４１に送り込んでいた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した第１の従来技術によれば、天然ガスのままパイプラインで移送するので、寒冷地などの環境下ではパイプラインの閉塞事故が発生する恐れがあった。上述した第２の従来技術によれば、ＬＮＧ船で輸送するので、天然ガスを液化天然ガスにするために極低温設備が必要となるほか、極低温の輸送船や極低温の貯蔵設備などが必要となり、設備費が膨大になるほか、液化天然ガスの状態で積荷したり航海しているので、圧力や温度の関係によって液化天然ガスがボイルオフなどの危険性が伴うという欠点があった。
【００１２】
上述した第３の従来技術によれば、天然ガスをガスハイドレート化して輸送する方法が提案されているが、天然ガスをガス状態からスラリー状にし、さらにペレット状にして輸送し、かつ、輸送の終了時点で、再び、スラリー状天然ガスにし、消費時点では再びガス状態にして使用されるなど、貯蔵、荷役および輸送上の条件により、天然ガスの度々の状態変化に多量の熱量が必要となり、しかも、ボイルアウト量（蒸発してなくなる量）も多く、高圧の防熱タンクを必要となり、好適な貯蔵方法および好適な船舶の輸送形態がないという不都合があった。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、天然ガスの状態変化に伴う熱量を低減し、かつ、ボイルオフなどの軽減を図ったメタンハイドレート浮力タンクおよびこれを用いた貯蔵・輸送方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願請求項１に係る発明のメタンハイドレート浮力タンクは、所定の容積を有する外タンクと、前記外タンクの内周面に設けた所定の厚さの防熱材と、前記防熱材の内周面に設けた清水および／またはペレット状天然ガスを収容するインナータンクと、前記インナータンクの内周面に冷媒または外部からの熱媒が供給される熱媒管と、前記インナータンクの上部から前記外タンクの上甲板上に連通して開口されるペレット状天然ガス投入される投入口と、前記インナータンクの上部から前記外タンクの上甲板上に連通されたガス吐出口と、前記外タンクの上甲板から前記インナータンクの底部まで延長されてなる注排水装置とからなることを特徴とする。
本願請求項２に係る発明は、請求項１記載のメタンハイドレート浮力タンクにおいて、前記インナータンク内の温度を測定する温度計と、前記インナータンク内に液体が貯蔵されたときにその液体の液面を測定できる液面計と、前記のインナータンク内の圧力を測定できる圧力計とを前記外タンクの上甲板に設け、かつ、これらの計器により検出した結果が所定の条件以上となったときに警報を発する警報装置を設けてなることを特徴とする。
【００１４】
本願請求項３に係る発明は、請求項１記載のメタンハイドレート浮力タンクにおいて、前記インナータンクの内周面に設けた熱媒管のタンク内部側には、前記熱媒管を外力より保護するプロテクターが設けられていることを特徴とする。
本願請求項４に係る発明は、請求項１記載のメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法において、メタンハイドレート浮力タンクがバラストタンクを有するマザーボードに着脱可能になっており、前記マザーボードのバラストタンクトップにメタンハイドレート浮力タンクを載置固定して輸送し、輸送終了後は前記マザーボードのバラストタンクトップからメタンハイドレート浮力タンクを取り外して係留地に係留することにより、積荷を輸送・貯蔵することを特徴とする。
【００１５】
本願請求項５に係る発明は、請求項４記載のメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法において、輸送中は前記メタンハイドレート浮力タンクの前記熱媒管に前記マザーボードから熱媒の供給を受け、係留中は前記メタンハイドレート浮力タンクの前記熱媒配管に係留地から熱媒を供給を受けることを特徴とする。
本願請求項６に係る発明は、請求項４記載のメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法において、輸送中には前記マザーボードのバラストタンク内のバラストを抜いた状態で輸送し、積降時には前記マザーボードのバラストタンク内にバラストを注入して一定の喫水まで前記マザーボードを沈め、前記マザーボードに前記メタンハイドレート浮力タンクを装着しあるいは取り外すことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るメタンハイドレート浮力タンクを示す断面図である。
この図１において、符号１は、貯蔵および輸送を行うメタンハイドレート浮力タンクである。このメタンハイドレート浮力タンク１は、例えば１０００［ｍ３］、５００［ｍ３］単位で、天然ガス田の掘削能力や、ハイドレート製造能力、必要貯蔵能力または天然ガス消費量の諸条件によって容量を決められることになる。このメタンハイドレート浮力タンク１は、の所定の容積を有する外タンク３と、前記外タンク３の内周面に設けた所定の厚さの防熱材５と、前記防熱材５の内周面に設けたインナータンク７と、前記インナータンク７の内周面に設けた熱媒管９と、前記熱媒管９のタンク内部側に設けられ前記熱媒管９を外力より保護するプロテクター１１とから構成されている。
【００１８】
また、このメタンハイドレート浮力タンク１は、前記インナータンク７内の温度を測定する温度計１３ａと、前記インナータンク７内に液体が貯蔵されたときにその液体の液面を測定できる液面計１３ｂと、前記のインナータンク７内の圧力を測定できる圧力計１３ｃとを前記外タンク３の上甲板３ａに設け、かつ、これらの計器１３ａ，１３ｂ，１３ｃにより検出した結果の一つが所定の条件以上となったときに警報を発する警報装置（図示せず）を設けてなる。
【００１９】
さらに、前記メタンハイドレート浮力タンク１は、前記インナータンク７の上部から前記外タンク３の上甲板３ａに上に延長して設けられたガス吐出口１５と、前記外タンク３の上甲板３ａの上部から前記インナータンク７の底部まで延長されてなる注排水装置１７とを備えている。
【００２０】
さらに、メタンハイドレート浮力タンク１の外タンク３の上甲板３ａには、外タンク３からインナータンク７までハッチ１９が設けられており、このハッチ１９を塞ぐ防熱蓋２１が設けられている。
さらに、上記メタンハイドレート浮力タンク１は、前記インナータンク７に連通するベントポスト２３が設けられている。また、メタンハイドレート浮力タンク１の外タンク３の上甲板３ａには、前記熱媒管９に連通する熱媒供給接続管９ａ，９ｂが設けられている。
このような構造のメタンハイドレート浮力タンク１は、海上に浮かべて使用するものである。
【００２１】
［第２の実施の形態］
図２ないいし図５は本発明の第２の実施の形態に係るメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法を説明するための図である。ここに、図２は、ハイドレート製造バースにおいてメタンハイドレート浮力タンク１にペレットを積荷する方法を説明するため図である。図３は、ハイドレート製造バースにおいて、マザーボードにメタンハイドレート浮力タンクを積載する方法を説明するための図である。図４は、マザーボードにメタンハイドレート浮力タンクを固定して輸送する方法を説明するための図である。図５は、目的地にてマザーボードからメタンハイドレート浮力タンクを降ろし、貯蔵しておく方法を説明するための図である。
【００２２】
（天然ガスをメタンハイドレート浮力タンクに積み込む方法の説明）
ハイドレート製造バースには、図２に示すように、空のメタンハイドレート浮力タンク１ａと、清水を満載したメタンハイドレート浮力タンク１ｂとが接岸している。このメタンハイドレート浮力タンク１ｂに貯蔵されている清水は、ペレット生成に使用するものである。
この図２に示すメタンハイドレート製造バースにおいて、天然ガスは、海底等地下のガス田３１からガス井３３によって掘削された後に、ガスタンク３５に貯蔵されている。このガスタンク３５内の天然ガスは、例えば、１［ＭＰａ］以下で所定温度の状態で貯蔵されている。
【００２３】
このガスタンク３５内の天然ガスはホース３７ａを介してメタンハイドレート浮力タンク１ａの上に設けられたハイドレート製造機３９に、前記メタンハイドレート浮力タンク１ｂに貯蔵されている温度が例えば２［℃］、圧力が例えば０．０２５［ＭＰａ］の清水はホース３７ｂを介して前記ハイドレート製造機３９に、それぞれ供給される。このハイドレート製造機３９は、前記天然ガスと清水とを用い、温度が例えばマイナス１５［℃］以下、圧力が例えば０．０２５［ＭＰａ］のペレット状天然ガスとした後、メタンハイドレート浮力タンク１ａに送給する。
【００２４】
ここで、このハイドレート製造機３９におけるハイドレート生成過程において、天然ガスと低温の清水と、添加物アミンやエーテルあるいはケトン等を補助材を用いることにより、ハイドレートが高い温度あるいは低い圧力において、安定し易いペレット状天然ガスとなり、温度および圧力の制御が緩和される。
【００２５】
また、前記メタンハイドレート浮力タンク１ａの熱媒管９は、熱媒供給接続管９ａ，９ｂを介してハイドレート製造バースに設置した熱源装置（図示せず）から熱媒を供給を受けることにより、前記インナータンク７内を例えばマイナス１５［℃］以下に冷却保存されている。
このインナータンク７内に貯蔵されたペレット状天然ガスは、例えばマイナス１５［℃］以下に冷却されて安定化が図られている。
そして、ペレット状の天然ガスを満載したメタンハイドレート浮力タンク１ｃが所定個数そろったところで、次の輸送に移ることになる。
【００２６】
（ペレット状天然ガスを満載したメタンハイドレート浮力タンクをマザーボードに載置して輸送する方法の説明）
まず、メタンハイドレート浮力タンク１を輸送するマザーボードについて説明する。マザーボード４１は、図３ないし図５に示すように、底部に設けられたバラストタンク４３と、このバラストタンク４３の中央上部に延長されている隔壁４５と、両側面に設けられた側面扉４７ａ，４７ｂとを少なくとも備えている。また、マザーボード４１は、自航あるいは非自航のどちらでもよい。
【００２７】
清水を満載したメタンハイドレート浮力タンク１ｂ，１ｂ，…を搭載したマザーボード４１は、ハイドレート製造バースの近くに到着すると、図３に示すように、バラストタンク４３にバラストを注水し、マザーボード４１を一定の喫水まで沈める。そして、側面扉４７ａの一部を開口し、清水を満載したメタンハイドレート浮力タンク１ｂをマザーボード４１から降ろした後に、当該メタンハイドレート浮力タンク１ｂをハイドレート製造バースに係留し、かつ、ペレット状天然ガスが満載されたメタンハイドレート浮力タンク１ｃをマザーボード４１のバラストタンク４３のタンクトップ上に載置し固定する。
【００２８】
また、マザーボード４１のバラストタンク４３のタンクトップに載置固定されたメタンハイドレート浮力タンク１ｃは、図４に示すように、マザーボード４１上の熱源装置（図示せず）と熱媒供給接続管９ａ，９ｂとがホース４９ａ，４９ｂによって連通されることにより、メタンハイドレート浮力タンク１ｃの熱媒管９に熱源装置（図示せず）から熱媒が供給されることになる。これにより、メタンハイドレート浮力タンク１ｃのインナータンク７の内部は、マイナス１５［℃］以下に保たれる。
このようにペレット状天然ガスを満載したメタンハイドレート浮力タンク１ｃ，１ｃ，…を搭載したマザーボード４１は、図４に示すように、バラストタンク４３内のバラストを排水した後に、ハイドレート製造バースから消費地まで輸送される。
【００２９】
（メタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵方法等の説明）
また、消費地の係留地の近くに到着したマザーボード４１は、再び、バラストタンク４３にバラストを注入し、メタンハイドレート浮力タンク１ｃが浮上する一定の喫水まで沈める。しかる後に、側面扉４７ａまたは側面扉４７ｂの一部を開き、ペレット状天然ガスが満載されているメタンハイドレート浮力タンク１ｃをバラストタンク４３のタンクトップから降ろし、消費地の係留地に係留する。また、係留地に係留されたメタンハイドレート浮力タンク１ｃは、図５に示すように、熱媒供給接続管９ａ，９ｂと、係留地に設置されている熱源装置（図示せず）とをホース５５ａ，５５ｂで接続することにより、熱源装置（図示せず）から冷媒あるいはホットガスの供給が受けられるようになっている。
【００３０】
すなわち、係留地に係留したメタンハイドレート浮力タンク１ｃ内のペレット状天然ガスを貯蔵しておくときには、熱源装置からメタンハイドレート浮力タンク１ｃのインナータンク７内の熱媒管９に冷媒の供給を受ける。これにより、メタンハイドレート浮力タンク１ｃのインナータンク７内は、マイナス１５［℃］以下に保たれて、メタンハイドレート浮力タンク１ｃによりペレット状天然ガスを貯蔵しておくことができる。
【００３１】
また、係留地に係留したメタンハイドレート浮力タンク１ｃ内のペレット状天然ガスを消費地のガスタンク５１に移送するときには、メタンハイドレート浮力タンク１ｃのインナータンク７内の熱媒管９に熱源装置からホットガスの供給を受ける。これにより、メタンハイドレート浮力タンク１ｃのガス吐出口１５と、消費地のガスタンク５１とを、コンプレッサー５７を備えたホース５３で接続し、メタンハイドレート浮力タンク１ｃのインナータンク７内を加熱し、ペレット状天然ガスから天然ガスに変換し、ガスタンク５１に供給する。
【００３２】
一方、メタンハイドレート浮力タンク１ｃを降ろしたマザーボード４１には、ガス荷揚げ後に残った分解水あるいは清水を満載したメタンハイドレート浮力タンク１ｂをバラストタンク４３のタンクトップに載置し固定する。しかる後に、側面扉４７ａまたは側面扉４７ｂの一部を閉じて、バラストタンク４３のバラストを排水し、ハイドレート製造バースに向けて輸送する。
上述した一連の動作をすることにより、メタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法を実現することができる。
【００３３】
上述したように本発明の第２の実施の形態に係るメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法によれば、少ない天然ガスの状態変化による熱量の軽減ができ、かつ、天然ガスの状態変化を少なくすることによりボイルオフの軽減を図り、メタンハイドレート浮力タンク１を輸送および貯蔵に直接用いることにより合理的な船舶の輸送形態を提供することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本願請求項１ないし４に係る発明によれば、必要な容量のメタンハイドレート浮力タンクにより輸送および貯蔵が容易にできる効果がある。
また、本願請求項５ないし７に係る発明によれば、少ない天然ガスの状態変化による熱量の軽減ができ、かつ、天然ガスの状態変化を少なくすることによりボイルオフの軽減を図り、メタンハイドレート浮力タンクを輸送および貯蔵に直接用いることにより合理的な船舶の輸送形態を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るメタンハイドレート浮力タンクを示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法であって、ハイドレート製造バースにおいてメタンハイドレート浮力タンク１にペレットを積荷する方法を説明するため図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法であって、ハイドレート製造バースにおいて、マザーボードにメタンハイドレート浮力タンクを積載する方法を説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法であって、マザーボードにメタンハイドレート浮力タンクを固定して輸送する方法を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法であって、目的地にてマザーボードからメタンハイドレート浮力タンクを降ろし、貯蔵しておく方法を説明するための図である。
【図６】従来の天然ガスハイドレート化貯蔵ないし輸送システムの概要を説明するための図であって、メタンハイドレート製造バースにおけるメタンハイドレート製造方法および積荷を説明するための図である。
【図７】従来の天然ガスハイドレート化貯蔵ないし輸送システムの概要を説明するための図であって、メタンハイドレート再ガス化バースにおけるメタンハイドレート再ガス化方法および荷揚げを説明するための図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ メタンハイドレート浮力タンク
３ 外タンク
５ 防熱材
７ インナータンク
９ 熱媒管
９ａ，９ｂ 熱媒供給接続管
１１ プロテクター
１３ａ 温度計
１３ｂ 液面計
１３ｃ 圧力計
１５ ガス吐出口
１７ 注排水装置
１９ ハッチ
２１ 防熱蓋
２３ ベントポスト
４１ マザーボード
４３ バラストタンク
４５ 隔壁
４７，４７ａ，４７ｂ 側面扉
４９ａ，４９ｂ ホース
５１ ガスタンク
５３ ホース
５５ａ，５５ｂ ホース
５７ コンプレッサー
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタンハイドレート製造バースおよびメタンハイドレート再ガス化バースにおいて貯蔵し、あるいは、その間の輸送船の容器として用いられるメタンハイドレート浮力タンクおよびメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、メタンを主成分とする天然ガスを輸送する方法は、天然ガスをそのままパイプラインで移送するか（第１の従来技術）、あるいは、極低温・常圧のＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ；液化天然ガス）を例えばマイナス１６２［℃度］の低温にし、かつ、例えば０．０２５［ＭＰａ］の圧力で加圧することにより液化したものをＬＮＧ船で輸送していた（第２の従来技術）。
【０００３】
このような第１の従来技術では、輸送距離に限界があり、また第２の従来技術は設備コストが高いため、長時間にわたってガス生産が可能な大型ガス田でなければ経済性が成り立たないなど課題が多く、近年、天然ガスをガスハイドレート化し効率よく貯蔵、輸送しようとする研究がなされている。
しかし、このハイドレート化した貯蔵・輸送方法でも、相当のコストがかかり、全てに合理的な方法および手段がなく、特に、天然ガスハイドレートの貯蔵・輸送に適した船舶の輸送形態は見当たらなかった。
【０００４】
図６および図７は、第３の従来技術である天然ガスハイドレート化貯蔵ないし輸送システムの概要を説明するための図であって、図６がメタンハイドレート製造バースにおけるメタンハイドレート製造方法および積荷を説明するための図であり、図７がメタンハイドレート再ガス化バースにおけるメタンハイドレート再ガス化方法および荷揚げを説明するための図である。
【０００５】
この図６に示すメタンハイドレート製造バースにおいて、海底等地下のガス田１０１にはガス井１０３により掘削されており、このガス井１０３によってガス田１０１から天然ガスを取り出し、ガスホルダ１０５に貯蔵する。このガスホルダ１０５に貯蔵された天然ガスは、１０［℃］で圧力が７．８［ＭＰａ］の状態になっている。このガスホルダ１０５内の天然ガスは、低温の清水とともにハイドレート製造機１０７に取り込まれ、このハイドレート製造機１０７において例えば温度が１〜３［℃］、圧力が０．３〜３［ＭＰａ］のスラリー状天然ガスとされた後に、温度および圧力が制御されているスラリー貯蔵タンク１０９に貯蔵される。
【０００６】
なお、このハイドレート製造機１０７におけるハイドレート生成過程において、天然ガスと低温の清水と、添加物アミンやエーテルあるいはケトン等を補助材を用いることにより、ハイドレートが高い温度あるいは低い圧力において、安定し易いスラリー状の天然ガスとなり、温度および圧力の制御が緩和されることになる。
【０００７】
このスラリー貯蔵タンク１０９に貯蔵されているスラリー状の天然ガスは、移送ポンプ１１１から圧送されてホース１１３を介してハイドレート輸送船１２１に供給できるようになっている。
このハイドレート輸送船１２１は、図６に示すように、複数の防熱タンク１２３，１２３，…を備えており、かつ、防熱材に覆われた防熱タンク１２３，１２３，…には熱媒管１２５，１２５，…がそれぞれ設けられている。また、各防熱タンク１２３，１２３，…の各熱媒管１２５，１２５，…のタンク内部側にはプロテクター１２７，１２７，…が設けられている。さらに、両防熱タンク１２３，１２３は張込管１２９で連通されている。また、ハイドレート輸送船１２１の各防熱タンク１２３，１２３，…の各熱媒管１２５，１２５，…は、熱源装置（図示せず）から熱媒の供給が受けられるようになっている。
【０００８】
ハイドレート輸送船１２１を図６に示すメタンハイドレート製造バースに接岸させた後、スラリー貯蔵タンク１０９の出口に備えられた移送ポンプ１１１と、ハイドレート輸送船１２１の張込管１２９とをホース１１３で接続する。しかる後に、移送ポンプ１１１を運転することにより、スラリー貯蔵タンク１０９内のスラリー状の天然ガスは、移送ポンプ１１１、ホース１１３、ハイドレート輸送船１２１の張込管１２９を介して防熱タンク１２３，１２３に送り込まれる。この防熱タンク１２３，１２３に送り込まれたスラリー状の天然ガスは、例えばマイナス１５［℃］に冷却されてペレット状にされ安定化を図っている。
【０００９】
ペレット状天然ガスを防熱タンク１２３，１２３，…に満載したハイドレート輸送船１２１は、例えば数十日の航海を行って目的地のハイドレート貯蔵バースまでペレット状天然ガスを輸送する。
目的地に到着したハイドレート輸送船１２１は、図７に示すように、ハイドレート貯蔵バースに接岸し、防熱タンク１２３，１２３，…の取出管１３１の出口に設けた移送ポンプ１３３の吐出口と、ハイドレート貯蔵バースのガスホルダー１４１とをホース１４３によって接続する。
【００１０】
また、ハイドレート輸送船１２１では、熱源装置からホットガスを防熱タンク１２３，１２３，…の熱媒管１２５，１２５，…に供給することにより、ペレット化した天然ガスをスラリー状の天然ガスに状態変化をさせる。その後、移送ポンプ１３３を運転することにより、防熱タンク１２３，１２３，…内のスラリー状天然ガスを、移送ポンプ１３３、ホース１４３を介してガスホルダー１４１に送り込んでいた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した第１の従来技術によれば、天然ガスのままパイプラインで移送するので、寒冷地などの環境下ではパイプラインの閉塞事故が発生する恐れがあった。上述した第２の従来技術によれば、ＬＮＧ船で輸送するので、天然ガスを液化天然ガスにするために極低温設備が必要となるほか、極低温の輸送船や極低温の貯蔵設備などが必要となり、設備費が膨大になるほか、液化天然ガスの状態で積荷したり航海しているので、圧力や温度の関係によって液化天然ガスがボイルオフなどの危険性が伴うという欠点があった。
【００１２】
上述した第３の従来技術によれば、天然ガスをガスハイドレート化して輸送する方法が提案されているが、天然ガスをガス状態からスラリー状にし、さらにペレット状にして輸送し、かつ、輸送の終了時点で、再び、スラリー状天然ガスにし、消費時点では再びガス状態にして使用されるなど、貯蔵、荷役および輸送上の条件により、天然ガスの度々の状態変化に多量の熱量が必要となり、しかも、ボイルアウト量（蒸発してなくなる量）も多く、高圧の防熱タンクを必要となり、好適な貯蔵方法および好適な船舶の輸送形態がないという不都合があった。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、天然ガスの状態変化に伴う熱量を低減し、かつ、ボイルオフなどの軽減を図ったメタンハイドレート浮力タンクおよびこれを用いた貯蔵・輸送方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願請求項１に係る発明のメタンハイドレート浮力タンクは、所定の容積を有する外タンクと、前記外タンクの内周面に設けた所定の厚さの防熱材と、前記防熱材の内周面に設けた清水および／またはペレット状天然ガスを収容するインナータンクと、前記インナータンクの内周面に冷媒または外部からの熱媒が供給される熱媒管と、前記インナータンクの上部から前記外タンクの上甲板上に連通して開口されるペレット状天然ガス投入される投入口と、前記インナータンクの上部から前記外タンクの上甲板上に連通されたガス吐出口と、前記外タンクの上甲板から前記インナータンクの底部まで延長されてなる注排水装置とからなることを特徴とする。
本願請求項２に係る発明は、請求項１記載のメタンハイドレート浮力タンクにおいて、前記インナータンク内の温度を測定する温度計と、前記インナータンク内に液体が貯蔵されたときにその液体の液面を測定できる液面計と、前記のインナータンク内の圧力を測定できる圧力計とを前記外タンクの上甲板に設け、かつ、これらの計器により検出した結果が所定の条件以上となったときに警報を発する警報装置を設けてなることを特徴とする。
【００１４】
本願請求項３に係る発明は、請求項１記載のメタンハイドレート浮力タンクにおいて、前記インナータンクの内周面に設けた熱媒管のタンク内部側には、前記熱媒管を外力より保護するプロテクターが設けられていることを特徴とする。
本願請求項４に係る発明は、請求項１記載のメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法において、メタンハイドレート浮力タンクがバラストタンクを有するマザーボードに着脱可能になっており、前記マザーボードのバラストタンクトップにメタンハイドレート浮力タンクを載置固定して輸送し、輸送終了後は前記マザーボードのバラストタンクトップからメタンハイドレート浮力タンクを取り外して係留地に係留することにより、積荷を輸送・貯蔵することを特徴とする。
【００１５】
本願請求項５に係る発明は、請求項４記載のメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法において、輸送中は前記メタンハイドレート浮力タンクの前記熱媒管に前記マザーボードから熱媒の供給を受け、係留中は前記メタンハイドレート浮力タンクの前記熱媒配管に係留地から熱媒を供給を受けることを特徴とする。
本願請求項６に係る発明は、請求項４記載のメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法において、輸送中には前記マザーボードのバラストタンク内のバラストを抜いた状態で輸送し、積降時には前記マザーボードのバラストタンク内にバラストを注入して一定の喫水まで前記マザーボードを沈め、前記マザーボードに前記メタンハイドレート浮力タンクを装着しあるいは取り外すことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るメタンハイドレート浮力タンクを示す断面図である。
この図１において、符号１は、貯蔵および輸送を行うメタンハイドレート浮力タンクである。このメタンハイドレート浮力タンク１は、例えば１０００［ｍ３］、５００［ｍ３］単位で、天然ガス田の掘削能力や、ハイドレート製造能力、必要貯蔵能力または天然ガス消費量の諸条件によって容量を決められることになる。このメタンハイドレート浮力タンク１は、の所定の容積を有する外タンク３と、前記外タンク３の内周面に設けた所定の厚さの防熱材５と、前記防熱材５の内周面に設けたインナータンク７と、前記インナータンク７の内周面に設けた熱媒管９と、前記熱媒管９のタンク内部側に設けられ前記熱媒管９を外力より保護するプロテクター１１とから構成されている。
【００１８】
また、このメタンハイドレート浮力タンク１は、前記インナータンク７内の温度を測定する温度計１３ａと、前記インナータンク７内に液体が貯蔵されたときにその液体の液面を測定できる液面計１３ｂと、前記のインナータンク７内の圧力を測定できる圧力計１３ｃとを前記外タンク３の上甲板３ａに設け、かつ、これらの計器１３ａ，１３ｂ，１３ｃにより検出した結果の一つが所定の条件以上となったときに警報を発する警報装置（図示せず）を設けてなる。
【００１９】
さらに、前記メタンハイドレート浮力タンク１は、前記インナータンク７の上部から前記外タンク３の上甲板３ａに上に延長して設けられたガス吐出口１５と、前記外タンク３の上甲板３ａの上部から前記インナータンク７の底部まで延長されてなる注排水装置１７とを備えている。
【００２０】
さらに、メタンハイドレート浮力タンク１の外タンク３の上甲板３ａには、外タンク３からインナータンク７までハッチ１９が設けられており、このハッチ１９を塞ぐ防熱蓋２１が設けられている。
さらに、上記メタンハイドレート浮力タンク１は、前記インナータンク７に連通するベントポスト２３が設けられている。また、メタンハイドレート浮力タンク１の外タンク３の上甲板３ａには、前記熱媒管９に連通する熱媒供給接続管９ａ，９ｂが設けられている。
このような構造のメタンハイドレート浮力タンク１は、海上に浮かべて使用するものである。
【００２１】
［第２の実施の形態］
図２ないいし図５は本発明の第２の実施の形態に係るメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法を説明するための図である。ここに、図２は、ハイドレート製造バースにおいてメタンハイドレート浮力タンク１にペレットを積荷する方法を説明するため図である。図３は、ハイドレート製造バースにおいて、マザーボードにメタンハイドレート浮力タンクを積載する方法を説明するための図である。図４は、マザーボードにメタンハイドレート浮力タンクを固定して輸送する方法を説明するための図である。図５は、目的地にてマザーボードからメタンハイドレート浮力タンクを降ろし、貯蔵しておく方法を説明するための図である。
【００２２】
（天然ガスをメタンハイドレート浮力タンクに積み込む方法の説明）
ハイドレート製造バースには、図２に示すように、空のメタンハイドレート浮力タンク１ａと、清水を満載したメタンハイドレート浮力タンク１ｂとが接岸している。このメタンハイドレート浮力タンク１ｂに貯蔵されている清水は、ペレット生成に使用するものである。
この図２に示すメタンハイドレート製造バースにおいて、天然ガスは、海底等地下のガス田３１からガス井３３によって掘削された後に、ガスタンク３５に貯蔵されている。このガスタンク３５内の天然ガスは、例えば、１［ＭＰａ］以下で所定温度の状態で貯蔵されている。
【００２３】
このガスタンク３５内の天然ガスはホース３７ａを介してメタンハイドレート浮力タンク１ａの上に設けられたハイドレート製造機３９に、前記メタンハイドレート浮力タンク１ｂに貯蔵されている温度が例えば２［℃］、圧力が例えば０．０２５［ＭＰａ］の清水はホース３７ｂを介して前記ハイドレート製造機３９に、それぞれ供給される。このハイドレート製造機３９は、前記天然ガスと清水とを用い、温度が例えばマイナス１５［℃］以下、圧力が例えば０．０２５［ＭＰａ］のペレット状天然ガスとした後、メタンハイドレート浮力タンク１ａに送給する。
【００２４】
ここで、このハイドレート製造機３９におけるハイドレート生成過程において、天然ガスと低温の清水と、添加物アミンやエーテルあるいはケトン等を補助材を用いることにより、ハイドレートが高い温度あるいは低い圧力において、安定し易いペレット状天然ガスとなり、温度および圧力の制御が緩和される。
【００２５】
また、前記メタンハイドレート浮力タンク１ａの熱媒管９は、熱媒供給接続管９ａ，９ｂを介してハイドレート製造バースに設置した熱源装置（図示せず）から熱媒を供給を受けることにより、前記インナータンク７内を例えばマイナス１５［℃］以下に冷却保存されている。
このインナータンク７内に貯蔵されたペレット状天然ガスは、例えばマイナス１５［℃］以下に冷却されて安定化が図られている。
そして、ペレット状の天然ガスを満載したメタンハイドレート浮力タンク１ｃが所定個数そろったところで、次の輸送に移ることになる。
【００２６】
（ペレット状天然ガスを満載したメタンハイドレート浮力タンクをマザーボードに載置して輸送する方法の説明）
まず、メタンハイドレート浮力タンク１を輸送するマザーボードについて説明する。マザーボード４１は、図３ないし図５に示すように、底部に設けられたバラストタンク４３と、このバラストタンク４３の中央上部に延長されている隔壁４５と、両側面に設けられた側面扉４７ａ，４７ｂとを少なくとも備えている。また、マザーボード４１は、自航あるいは非自航のどちらでもよい。
【００２７】
清水を満載したメタンハイドレート浮力タンク１ｂ，１ｂ，…を搭載したマザーボード４１は、ハイドレート製造バースの近くに到着すると、図３に示すように、バラストタンク４３にバラストを注水し、マザーボード４１を一定の喫水まで沈める。そして、側面扉４７ａの一部を開口し、清水を満載したメタンハイドレート浮力タンク１ｂをマザーボード４１から降ろした後に、当該メタンハイドレート浮力タンク１ｂをハイドレート製造バースに係留し、かつ、ペレット状天然ガスが満載されたメタンハイドレート浮力タンク１ｃをマザーボード４１のバラストタンク４３のタンクトップ上に載置し固定する。
【００２８】
また、マザーボード４１のバラストタンク４３のタンクトップに載置固定されたメタンハイドレート浮力タンク１ｃは、図４に示すように、マザーボード４１上の熱源装置（図示せず）と熱媒供給接続管９ａ，９ｂとがホース４９ａ，４９ｂによって連通されることにより、メタンハイドレート浮力タンク１ｃの熱媒管９に熱源装置（図示せず）から熱媒が供給されることになる。これにより、メタンハイドレート浮力タンク１ｃのインナータンク７の内部は、マイナス１５［℃］以下に保たれる。
このようにペレット状天然ガスを満載したメタンハイドレート浮力タンク１ｃ，１ｃ，…を搭載したマザーボード４１は、図４に示すように、バラストタンク４３内のバラストを排水した後に、ハイドレート製造バースから消費地まで輸送される。
【００２９】
（メタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵方法等の説明）
また、消費地の係留地の近くに到着したマザーボード４１は、再び、バラストタンク４３にバラストを注入し、メタンハイドレート浮力タンク１ｃが浮上する一定の喫水まで沈める。しかる後に、側面扉４７ａまたは側面扉４７ｂの一部を開き、ペレット状天然ガスが満載されているメタンハイドレート浮力タンク１ｃをバラストタンク４３のタンクトップから降ろし、消費地の係留地に係留する。また、係留地に係留されたメタンハイドレート浮力タンク１ｃは、図５に示すように、熱媒供給接続管９ａ，９ｂと、係留地に設置されている熱源装置（図示せず）とをホース５５ａ，５５ｂで接続することにより、熱源装置（図示せず）から冷媒あるいはホットガスの供給が受けられるようになっている。
【００３０】
すなわち、係留地に係留したメタンハイドレート浮力タンク１ｃ内のペレット状天然ガスを貯蔵しておくときには、熱源装置からメタンハイドレート浮力タンク１ｃのインナータンク７内の熱媒管９に冷媒の供給を受ける。これにより、メタンハイドレート浮力タンク１ｃのインナータンク７内は、マイナス１５［℃］以下に保たれて、メタンハイドレート浮力タンク１ｃによりペレット状天然ガスを貯蔵しておくことができる。
【００３１】
また、係留地に係留したメタンハイドレート浮力タンク１ｃ内のペレット状天然ガスを消費地のガスタンク５１に移送するときには、メタンハイドレート浮力タンク１ｃのインナータンク７内の熱媒管９に熱源装置からホットガスの供給を受ける。これにより、メタンハイドレート浮力タンク１ｃのガス吐出口１５と、消費地のガスタンク５１とを、コンプレッサー５７を備えたホース５３で接続し、メタンハイドレート浮力タンク１ｃのインナータンク７内を加熱し、ペレット状天然ガスから天然ガスに変換し、ガスタンク５１に供給する。
【００３２】
一方、メタンハイドレート浮力タンク１ｃを降ろしたマザーボード４１には、ガス荷揚げ後に残った分解水あるいは清水を満載したメタンハイドレート浮力タンク１ｂをバラストタンク４３のタンクトップに載置し固定する。しかる後に、側面扉４７ａまたは側面扉４７ｂの一部を閉じて、バラストタンク４３のバラストを排水し、ハイドレート製造バースに向けて輸送する。
上述した一連の動作をすることにより、メタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法を実現することができる。
【００３３】
上述したように本発明の第２の実施の形態に係るメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法によれば、少ない天然ガスの状態変化による熱量の軽減ができ、かつ、天然ガスの状態変化を少なくすることによりボイルオフの軽減を図り、メタンハイドレート浮力タンク１を輸送および貯蔵に直接用いることにより合理的な船舶の輸送形態を提供することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本願請求項１ないし４に係る発明によれば、必要な容量のメタンハイドレート浮力タンクにより輸送および貯蔵が容易にできる効果がある。
また、本願請求項５ないし７に係る発明によれば、少ない天然ガスの状態変化による熱量の軽減ができ、かつ、天然ガスの状態変化を少なくすることによりボイルオフの軽減を図り、メタンハイドレート浮力タンクを輸送および貯蔵に直接用いることにより合理的な船舶の輸送形態を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るメタンハイドレート浮力タンクを示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法であって、ハイドレート製造バースにおいてメタンハイドレート浮力タンク１にペレットを積荷する方法を説明するため図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法であって、ハイドレート製造バースにおいて、マザーボードにメタンハイドレート浮力タンクを積載する方法を説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法であって、マザーボードにメタンハイドレート浮力タンクを固定して輸送する方法を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法であって、目的地にてマザーボードからメタンハイドレート浮力タンクを降ろし、貯蔵しておく方法を説明するための図である。
【図６】従来の天然ガスハイドレート化貯蔵ないし輸送システムの概要を説明するための図であって、メタンハイドレート製造バースにおけるメタンハイドレート製造方法および積荷を説明するための図である。
【図７】従来の天然ガスハイドレート化貯蔵ないし輸送システムの概要を説明するための図であって、メタンハイドレート再ガス化バースにおけるメタンハイドレート再ガス化方法および荷揚げを説明するための図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ メタンハイドレート浮力タンク
３ 外タンク
５ 防熱材
７ インナータンク
９ 熱媒管
９ａ，９ｂ 熱媒供給接続管
１１ プロテクター
１３ａ 温度計
１３ｂ 液面計
１３ｃ 圧力計
１５ ガス吐出口
１７ 注排水装置
１９ ハッチ
２１ 防熱蓋
２３ ベントポスト
４１ マザーボード
４３ バラストタンク
４５ 隔壁
４７，４７ａ，４７ｂ 側面扉
４９ａ，４９ｂ ホース
５１ ガスタンク
５３ ホース
５５ａ，５５ｂ ホース
５７ コンプレッサー
Claims (6)
- 所定の容積を有する外タンクと、前記外タンクの内周面に設けた所定の厚さの防熱材と、前記防熱材の内周面に設けた清水および／またはペレット状天然ガスを収容するインナータンクと、前記インナータンクの内周面に冷媒または外部からの熱媒が供給される熱媒管と、前記インナータンクの上部から前記外タンクの上甲板上に連通して開口されるペレット状天然ガス投入される投入口と、前記インナータンクの上部から前記外タンクの上甲板上に連通されたガス吐出口と、前記外タンクの上甲板から前記インナータンクの底部まで延長されてなる注排水装置とからなることを特徴とするメタンハイドレート浮力タンク。
- 前記インナータンク内の温度を測定する温度計と、前記インナータンク内に液体が貯蔵されたときにその液体の液面を測定できる液面計と、前記のインナータンク内の圧力を測定できる圧力計とを前記外タンクの上甲板に設け、かつ、これらの計器により検出した結果が所定の条件以上となったときに警報を発する警報装置を設けてなることを特徴とする請求項１記載のメタンハイドレート浮力タンク。
- 前記インナータンクの内周面に設けた熱媒管のタンク内部側には、前記熱媒管を外力より保護するプロテクターが設けられていることを特徴とする請求項１記載のメタンハイドレート浮力タンク。
- メタンハイドレート浮力タンクがバラストタンクを有するマザーボードに着脱可能になっており、前記マザーボードのバラストタンクトップにメタンハイドレート浮力タンクを載置固定して輸送し、輸送終了後は前記マザーボードのバラストタンクトップからメタンハイドレート浮力タンクを取り外して係留地に係留することにより、積荷を輸送・貯蔵することを特徴とする請求項１記載のメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法。
- 輸送中は前記メタンハイドレート浮力タンクの前記熱媒管に前記マザーボードから熱媒の供給を受け、係留中は前記メタンハイドレート浮力タンクの前記熱媒配管に係留地から熱媒を供給を受けることを特徴とする請求項４記載のメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法。
- 輸送中には前記マザーボードのバラストタンク内のバラストを抜いた状態で輸送し、積降時には前記マザーボードのバラストタンク内にバラストを注入して一定の喫水まで前記マザーボードを沈め、前記マザーボードに前記メタンハイドレート浮力タンクを装着しあるいは取り外すことを特徴とする請求項４記載のメタンハイドレート浮力タンクを用いた貯蔵・輸送方法。
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