JP3810310B2 - ガスハイドレートの荷役方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガスハイドレートから成るペレット状のガスハイドレートペレットを荷役するガスハイドレートの荷役方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスハイドレートは、水の分子の作るカゴの中にガスの分子が一つずつ収まっている結晶構造を持っており、例えば、メタンに関しては、圧力３ＭＰａ、温度０℃でメタン８分子と水４６分子とによってメタンハイドレートを生成し、その容積は、標準状態のメタンガスの１／１７０に減少すると言われている。
【０００３】
このように、ガスハイドレートは、高いガス包蔵性を有しているので、天然ガスハイドレートに関しては、ＬＮＧ（液化天然ガス）に代わる天然ガスの新しい輸送形態、或いは、貯蔵形態として注目されている。
【０００４】
また、高いガス包蔵性を有するガスハイドレートの利用方法として、二酸化炭素の海洋貯留法が考えられる。二酸化炭素に関しては、温度０℃、圧力１．２ＭＰａという比較的低い圧力でハイドレートを形成するため、深海中の高圧環境を利用して二酸化炭素ハイドレートを貯留することで温暖化ガスの低減が期待される。
【０００５】
ところで、船舶、車両、或いはコンテナなどの各種の輸送手段を用いてガスハイドレートを輸送する方法として、かき氷、或いは雪のような粉体であるガスハイドレートをペレット化、或いは、スラリー化して輸送することが提案されている。
【０００６】
しかし、ガスハイドレートをペレット状に形成したガスハイドレートペレット、或いは、ガスハイドレートをスラリー状にしたガスハイドレートスラリーを荷役する場合には、次のような問題がある。
【０００７】
すなわち、ガスハイドレートペレットは、貯蔵時の充填効率、つまり、貯蔵効率が高くなる利点があるが、その反面、荷役時のハンドリング性が必ずしも良くない。また、ガスハイドレートペレットを荷役する時には、水平搬送および垂直搬送が混在することが避けられないため、輸送装置が複雑、かつ、大型化する。更に、ガスハイドレートペレットは、気相中を輸送されるため、輸送時の保冷効果が低下する。
【０００８】
一方、ガスハイドレートスラリーを荷役する場合には、通常のスラリー輸送の場合と同様に、ポンプおよび配管を用いて輸送できるため、ガスハイドレートペレットを荷役する場合に比べて輸送が容易である。また、熱容量の大きい液体冷媒（母液）を、予め、冷却しておくことにより、輸送時におけるガスハイドレートの温度上昇を抑制することができる。
【０００９】
しかしながら、スラリーのままでは、ペレットに比べて充填効率、つまり、貯蔵効率が低く、貯槽の大型化が避けられない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、貯留時、或いは輸送時における充填効率（貯蔵効率）の向上を計る一方、荷役時におけるハンドリング性の向上を計るガスハイドレートの荷役方法及び装置を提供することを主な目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明は、次のように構成されている。
【００１２】
（１） ガスハイドレートから成るペレット状のガスハイドレートペレットを荷役するに際し、該ガスハイドレートペレットとスラリー母液とを混合させてスラリー状にし、該スラリーを固液分離装置に移送し、しかる後に、該固液分離装置により前記ガスハイドレートペレットを、前記スラリー母液から分離して第２の貯槽に貯留することを特徴とするガスハイドレートの荷役方法。
【００１３】
（２） 前記ガスハイドレートペレットと前記スラリー母液とを、ガスハイドレートペレットを貯留している第１の貯槽から前記固液分離装置に至る管内で混合させる（１）記載のガスハイドレートの荷役方法。
【００１４】
（３） 前記ガスハイドレートペレットと前記スラリー母液とを、ガスハイドレートペレットを貯留している第１の貯槽から前記固液分離装置に至る経路中に配した混合タンク内で混合させる（１）記載のガスハイドレートの荷役方法。
【００１５】
（４） 前記ガスハイドレートペレットと前記スラリー母液とを、前記ガスハイドレートペレットを貯留している第１の貯槽内で混合させる（１）記載のガスハイドレートの荷役方法。
【００１６】
（５） 前記第１の貯槽を空にした時、該貯槽をガスハイドレートペレットの貯留に備えて前記スラリー母液により事前に冷却する（２）、（３）又は（４）記載のガスハイドレートの荷役方法。
【００１７】
（６） 前記第１の貯槽が陸上のタンク又は船舶の船倉である（２）、（３）、（４）又は（５）記載のガスハイドレートの荷役方法。
【００１８】
（７） 前記第２の貯槽が船舶の船倉又は陸上のタンクである（１）記載のガスハイドレートの荷役方法。
【００１９】
（８） ガスハイドレートから成るペレット状のガスハイドレートペレットを荷役する荷役装置において、前記ガスハイドレートペレットを貯留する第１の貯槽と、該第１の貯槽から取り出したガスハイドレートペレットとスラリー母液とを混合してスラリー状にするスラリー製造装置と、該スラリー製造装置で製造されたスラリーを移送するスラリー移送手段と、該スラリー移送手段によって移送されたスラリーをスラリー母液とガスハイドレートペレットとに分離する固液分離装置と、該固液分離装置で分離されたガスハイドレートペレットを貯留する第２の貯槽とから成るガスハイドレートの荷役装置。
【００２０】
（９） 前記ガスハイドレートペレットと前記スラリー母液とを、ガスハイドレートペレットを貯留している第１の貯槽から前記固液分離装置に至る管内で混合させる（８）記載のガスハイドレートの荷役装置。
【００２１】
（１０） 前記ガスハイドレートペレットと前記スラリー母液とを、ガスハイドレートペレットを貯留している第１の貯槽から前記固液分離装置に至る経路中に配した混合タンク内で混合させる（８）記載のガスハイドレートの荷役装置。
【００２２】
（１１） 前記ガスハイドレートペレットと前記スラリー母液とを、前記ガスハイドレートペレットを貯留している第１の貯槽内で混合させる（８）記載のガスハイドレートの荷役装置。
【００２３】
（１２） 前記第１の貯槽が陸上のタンク又は船舶の船倉である（９）、（１０）又は（１１）記載のガスハイドレートの荷役装置。
【００２４】
（１３） 前記第２の貯槽が船舶の船倉又は陸上のタンクである（８）記載のガスハイドレートの荷役装置。
【００２５】
ここで、ガスハイドレートを構成するガスとしては、例えば、アルゴン、クリプトン、窒素、酸素、メタン、キセノン、硫化水素、炭酸ガス、エタン、プロパンなどが知られている。
【００２６】
また、スラリー母液としては、冷却時、或いは荷役時の温度で液体であれば、貯留時に揮発して気体となる物質でも安全性に問題がなければ適用可能である。
【００２７】
例えば、天然ガスハイドレートのスラリー母液としては、沸点がメタンより高く、かつ、常温又は常温以下の温度で液体である炭化水素、換言すれば、マイナス２０±１０℃〜プラス０±１０℃で液体で、かつ、０±１０℃以上でガスである炭化水素（例えば、ブタン、イソブタン、ネオペンタン）などの１種又は混合物、或いは天然ガス、ハイドロフルオロカーボン、パーフルオロカーボン、メタンチオール、エタンチオール、クロロエタン、アミン類など、高度な固液分離装置が不要で、かつ、ペレットに付着あるいは残留しても最終的に燃料としてそのまま利用できるものが好ましい。
【００２８】
また、ガスハイドレートペレットの寸法は、配管輸送が可能であり、かつ、スラリー母液から分離し易い大きさ、例えば、５〜５０ｍｍ程度の粒径を持つものが好ましい。
【００２９】
また、ガスハイドレートペレットの形状としては、球形状のものが最も好ましいが、例えば、円筒状、カプセル状など充填効率（貯蔵効率）の高いものであれば、如何なる形状のものでもよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明するが、この実施の形態では、ガスハイドレートとして天然ガスハイドレートを用い、液体冷媒（母液）として液体プロパンを用いた場合を例に採る。
（イ）第１の実施形態
図１は、本発明に係るガスハイドレートの荷役方法の実施に適用する荷役装置に概略図であり、荷役装置１には、第１の荷役装置１０ａおよび第２の荷役装置１０ｂがある。
【００３１】
第１の荷役装置１０ａは、ガスハイドレートペレット（以下、ＧＨペレットという）ｂを貯留する１次ペレット貯槽（第１の貯槽）１１、ＧＨペレットｂを過冷却する冷却ライン１２およびＧＨペレットｂを荷役する荷役ライン１３で構成されている。
【００３２】
ＧＨペレットｂは、ガスハイドレートをペレット製造装置３によって、例えば、球形状に成形されたものであり、コンベア１４に乗って直接接触型の過冷却器１５を通過する間に、例えば、マイナス１０℃〜マイナス５０℃に過冷却された後、１次ペレット貯槽１１に貯留される。１次ペレット貯槽１１内のＧＨペレットｂは、マイナス１０℃〜マイナス５０℃に過冷却されているので、ガスハイドレートの自己保存効果により大気圧下における貯蔵が可能である。
【００３３】
冷却ライン１２は、直接接触型の過冷却器１５、第１循環ポンプ１６、第１冷媒貯槽１７、第２循環ポンプ１８、第１熱交換器１９、第１バルブ２０および第１循環配管２１により構成され、第１熱交換器１９によって、例えば、マイナス５０℃に冷却されたスラリー母液ｄは、直接接触型の過冷却器１５に設けたノズル２２からコンベア１４に乗って移送中のＧＨペレットｂに向けて噴射され、ＧＨペレットｂをマイナス１０℃〜マイナス５０℃に過冷却する。この時、第１バルブ２０は「開」、第２バルブ２３は「閉」になっている。なお、符号２４は、過冷却器本体を示している。
【００３４】
一方、荷役ライン１３は、第１冷媒貯槽１７、第２循環ポンプ１８、第１熱交換器１９、第２バルブ２３、第１固液分離装置２５および第２循環配管２６により構成されており、第１冷媒貯槽１７に貯留されたスラリー母液ｄは、第１熱交換器１９を通過する間に、例えば、マイナス５０℃に冷却される。
【００３５】
次に、１次ペレット貯槽（第１の貯槽）１１内のＧＨペレットｂを船舶３１の船倉（第２の貯槽）２９に荷役する場合について説明する。
【００３６】
図２に示すように、第１、第２バルブ２０及び２３を切り換え、第１バルブ２０を「閉」、第２バルブ２３を「開」とした後、第２循環ポンプ１８を始動し、第２循環配管２６に第１冷媒貯槽１７内のスラリー母液ｄを循環させる。その際、スラリー母液ｄは、第１熱交換器１９によって、例えば、マイナス５０℃に冷却される。
【００３７】
しかる後に、１次ペレット貯槽１１のバルブ２７を開いて１次ペレット貯槽１１内のＧＨペレットｂを第２循環配管２６に送出すると、ＧＨペレットｂは、第２循環配管２６内を循環しているマイナス５０℃のスラリー母液ｄと混合してスラリー状になるとともに、マイナス５０℃のスラリー母液ｄによってマイナス１０℃〜マイナス５０℃に過冷却されながら第１固液分離装置２５に輸送される。上記バルブ２７の開度は、所定のスラリー濃度になるように調整される。
【００３８】
第１固液分離装置２５に輸送されたＧＨペレットｂは、スラリー母液ｄから分離され、第１固液分離装置２５に設けられているダクト２８を通って船舶３１の船倉（第２の貯槽）２９内に積み込まれる。船倉２９（第２の貯槽）内のＧＨペレットｂは、マイナス１０℃〜マイナス５０℃に過冷却されているので、ガスハイドレートの自己保存効果により大気圧下における貯蔵が可能である。
【００３９】
一方、第１固液分離装置２５で分離されたスラリー母液ｄは、第１冷媒貯槽１７に戻される。ＧＨペレットｂとスラリー母液ｄの分離には、例えば、金網３０などが用いられる。符号５０は、スラリー母液補充ラインを示している。
【００４０】
図１に示すように、船倉２９を備えた船舶３１は、船倉２９内を所定温度に冷却する冷却設備３２、および第２の荷役装置１０ｂにおける循環配管４１の一部を備えている。
【００４１】
第２の荷役装置１０ｂは、第２冷媒貯槽４２、第３循環ポンプ４３、第２熱交換器４４、第２固液分離装置４５及び第３循環配管４１により構成されており、第２冷媒貯槽４２に貯留されたスラリー母液ｄは、第２熱交換器４４を通過する間に、例えば、マイナス５０℃に冷却される。
【００４２】
次に、船倉２９内のＧＨペレットｂを陸上の貯槽４８に荷役する場合について説明する。この場合には、船倉２９を第１の貯槽と見做し、陸上の貯槽４８を第２の貯槽と見做すものとする。
【００４３】
図３に示すように、陸側の第３循環配管４１ａと、船舶側の第３循環配管４１ｂとを接続させた後、第３循環ポンプ４３を駆動すると、第２冷媒貯槽４２内のスラリー母液ｄが第３循環配管４１内を循環する。その際、スラリー母液ｄは、第２熱交換器４４によって、例えば、マイナス５０℃に冷却される。
【００４４】
しかる後に、船倉（第１の貯槽）２９のバルブ４６を開けて船倉２９内のＧＨペレットｂを第３循環配管４１に送出すると、ＧＨペレットｂは、第３循環配管４１内を循環しているマイナス５０℃のスラリー母液ｄと混合してスラリー状になるとともに、マイナス５０℃のスラリー母液ｄによってマイナス１０℃〜マイナス５０℃に過冷却されながら第２固液分離装置４５に輸送される。上記バルブ４６の開度は、所定のスラリー濃度になるように調整される。
【００４５】
第２固液分離装置４５に輸送されたＧＨペレットｂは、スラリー母液ｄから分離され、ダクト４７を通って陸上の貯槽（第２の貯槽）４８に荷揚げされる。陸上の貯槽（第２の貯槽）４８内のＧＨペレットｂは、マイナス１０℃〜マイナス５０℃に過冷却されているので、ガスハイドレートの自己保存効果により大気圧下における貯蔵が可能である。
【００４６】
一方、第２固液分離装置４５で分離されたスラリー母液ｄは、第２冷媒貯槽４２に戻される。また、ＧＨペレットｂとスラリー母液ｄとの分離には、例えば、金網４９などが用いられる。符号５１は、スラリー母液補充ラインを示している。
【００４７】
以上の説明では、一次ペレット貯槽１１から第１固液分離装置２５に至る配管２６、あるいは船倉３１から第１固液分離装置４５に至る配管４１内でＧＨペレットｂとスラリー母液ｄとを混合させる場合について説明したが、一次ペレット貯槽１１、あるいは船倉３１内でＧＨペレットｂとスラリー母液ｄとを混合させても差し支えない。
（ロ）第２の実施形態
図４は、ＧＨペレットｂの荷役に際して、ＧＨペレットｂとスラリー母液ｄとをスラリータンクで混合させる方式を採用した荷役装置の概略図である。
【００４８】
図４に示すように、荷役装置１０ｃは、第１の貯槽としての貯蔵タンク６１を有し、その中に、例えば、球形状に成形されたＧＨペレットｂが貯蔵されている。陸上に設置されている貯蔵タンク（第１の貯槽）６１および後で説明する船舶の船倉（第２の貯槽）６３のような大型タンクは、圧力容器にすると経済的でないため、内圧がほぼ大気圧に保持されている。また、ＧＨペレットｂの分解を抑制するため、荷役プラント全体は、低温、例えば、マイナス１５℃に保持されている。
【００４９】
貯蔵タンク６１に貯蔵されているＧＨペレットｂは、貯蔵タンク６１の下部に設けられている定量供給バルブ６４、ベルトコンベヤ６５を経てスラリータンク６６に供給される。
【００５０】
一方、冷媒タンク６７に貯蔵されているスラリー母液ｄは、ポンプ６９によってスラリータンク６６に供給される。スラリータンク６６に供給されたＧＨペレットｂとスラリー母液ｄとは、スラリータンク６６に備えられた攪拌機７１によって攪拌され、スラリー状になる。スラリー母液ｄは、チラー７０により、常時、マイナス１５℃に冷却されている。
【００５１】
スラリータンク６６内のスラリーは、ポンプ７２によって汲みあげられ、配管８１を通って固液分離器７３に輸送される。固液分離器７３は、スラリーを形成しているＧＨペレットｂとスラリー母液ｄとを分離し、ＧＨペレットｂは、船舶の船倉（第２の貯槽）６３に貯蔵され、スラリー母液ｄは、ポンプ６８によって冷媒タンク６７に戻され、再使用される。
【００５２】
船舶の船倉６３に貯蔵されたＧＨペレットｂには、固液分離器７３の性能、およびペレットの粒径にも因るが、数パーセントのスラリー母液ｄが付着している。ＧＨペレットｂに付着したスラリー母液ｄが滴下する場合は、船倉６３の下部に、タンク７４及びポンプ７５により構成された回収装置７８を設置し、回収したスラリー母液ｄを冷媒タンク６７に戻して再使用する。
【００５３】
船舶の船倉６３に貯蔵されたＧＨペレットｂは、最終的に、ガス化プラント７６に荷揚げされて加温されてガス化された後、気液分離装置７７により、例えば、天然ガスと水に分離され、天然ガスは、燃料などに利用される。
【００５４】
なお、図４中、８２は、固液分離器７３で分離されたスラリー母液ｄをタンク６７に戻す配管、８３は、回収装置のポンプ７５と配管８２とを連通させる配管であり、配管８３の途中には、貯蔵タンク６１と船舶の船倉６３とを接続及び分離する継手８４が設けられている。
【００５５】
この実施形態では、符号６１が陸上の貯蔵タンク、符号６３が船舶の船倉の場合について説明したが、これに限らず、例えば、符号６１を船舶の船倉、符号６３を陸上の貯蔵タンクと見做すこともできる。
【００５６】
上記のように、この発明は、貯蔵時、或いは船舶などの輸送手段による輸送時には、ガスハイドレートをペレットのまま貯留するので、充填効率（貯蔵効率）の向上を計ることが可能となる。
【００５７】
また、荷役時には、ＧＨペレットｂとスラリー母液ｄとを混合してスラリー状にして配管輸送するので、ペレットの状態で搬送する場合に比べてハンドリング性が向上する。
【００５８】
従って、第１，第２の貯槽間の輸送設備は、ポンプと配管とが主な設備となるシンプルな構造のため、簡略化、小型化が可能となる。また、諸設備の配置の自由度が高いため、船舶、車両、コンテナなどに設置する場合でも空間を有効に利用することができる。また、スラリー母液によっては固液分離装置も簡易なもので十分である。
【００５９】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。
【００６０】
（イ） パイプライン輸送となるので、ＧＨペレットの輸送が容易になる。
【００６１】
（ロ） ＧＨペレット輸送装置は、密閉式の構造にする必要があるが、パイプラインであるので、必然的に密閉構造となる。
【００６２】
（ハ） 特に、船舶などにおいて、ベルトコンベヤ方式などの輸送方法では、装置の占める空間が大きくなるので、結果的に船舶が大型となるが、パイプラインとなるので、船舶を小型化できる。
【００６３】
（ニ） 特に、船舶などにおいて、陸上施設と船舶の相対位置が、それらを結ぶ接続継手が簡単で、かつ、小型になる。
【００６４】
（ホ） スラリー分離装置（固液分離装置）で分離されたＧＨペレットには、必ずスラリー母液が付着するが、例えば、付着したスラリー母液が常圧・常温で気体であり、しかも、炭化水素である場合には、燃料として供することができるので、スラリー分離装置を振動篩などの簡単な装置とすることができる。
【００６５】
（へ） タンクが空になった場合などにおいて、ＧＨペレットを、再度、貯蔵する場合、タンクは、貯蔵温度（例えば、マイナス１５℃）にするべきであるが、これらのタンクなどにスラリー母液を循環させることによって効率的に冷却が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガスハイドレートの荷役方法を実施する荷役装置の概略図である。
【図２】積荷方法の説明図である。
【図３】荷揚げ方法の説明図である。
【図４】本発明に係るガスハイドレートの荷役方法を実施する他の荷役装置の概略図である。
【符号の説明】
１１，３１，６１ 第１の貯槽
２５，４５，７３ 固液分離装置
３１，４８，６３ 第２の貯槽
ｂ ガスハイドレートペレット
ｄ スラリー母液

Claims (13)

1. ガスハイドレートから成るペレット状のガスハイドレートペレットを荷役するに際し、該ガスハイドレートペレットとスラリー母液とを混合させてスラリー状にし、該スラリーを固液分離装置に移送し、しかる後に、該固液分離装置により前記ガスハイドレートペレットを、前記スラリー母液から分離して第２の貯槽に貯留することを特徴とするガスハイドレートの荷役方法。
2. 前記ガスハイドレートペレットと前記スラリー母液とを、ガスハイドレートペレットを貯留している第１の貯槽から前記固液分離装置に至る管内で混合させる請求項１記載のガスハイドレートの荷役方法。
3. 前記ガスハイドレートペレットと前記スラリー母液とを、ガスハイドレートペレットを貯留している第１の貯槽から前記固液分離装置に至る経路中に配した混合タンク内で混合させる請求項１記載のガスハイドレートの荷役方法。
4. 前記ガスハイドレートペレットと前記スラリー母液とを、前記ガスハイドレートペレットを貯留している第１の貯槽内で混合させる請求項１記載のガスハイドレートの荷役方法。
5. 前記第１の貯槽を空にした時、該貯槽をガスハイドレートペレットの貯留に備えて前記スラリー母液により事前に冷却する請求項２、３又は４記載のガスハイドレートの荷役方法。
6. 前記第１の貯槽が陸上のタンク又は船舶の船倉である請求項２、３、４又は５記載のガスハイドレートの荷役方法。
7. 前記第２の貯槽が船舶の船倉又は陸上のタンクである請求項１記載のガスハイドレートの荷役方法。
8. ガスハイドレートから成るペレット状のガスハイドレートペレットを荷役する荷役装置において、前記ガスハイドレートペレットを貯留する第１の貯槽と、該第１の貯槽から取り出したガスハイドレートペレットとスラリー母液とを混合してスラリー状にするスラリー製造装置と、該スラリー製造装置で製造されたスラリーを移送するスラリー移送手段と、該スラリー移送手段によって移送されたスラリーをスラリー母液とガスハイドレートペレットとに分離する固液分離装置と、該固液分離装置で分離されたガスハイドレートペレットを貯留する第２の貯槽とから成るガスハイドレートの荷役装置。
9. 前記ガスハイドレートペレットと前記スラリー母液とを、ガスハイドレートペレットを貯留している第１の貯槽から前記固液分離装置に至る管内で混合させる請求項８記載のガスハイドレートの荷役装置。
10. 前記ガスハイドレートペレットと前記スラリー母液とを、ガスハイドレートペレットを貯留している第１の貯槽から前記固液分離装置に至る経路中に配した混合タンク内で混合させる請求項８記載のガスハイドレートの荷役装置。
11. 前記ガスハイドレートペレットと前記スラリー母液とを、前記ガスハイドレートペレットを貯留している第１の貯槽内で混合させる請求項８記載のガスハイドレートの荷役装置。
12. 前記第１の貯槽が陸上のタンク又は船舶の船倉である請求項９、１０又は１１記載のガスハイドレートの荷役装置。
13. 前記第２の貯槽が船舶の船倉又は陸上のタンクである請求項８記載のガスハイドレートの荷役装置。

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