JP3891033B2 - ガスハイドレート連続製造装置及び該装置を用いたガスハイドレート連続製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイドレート形成ガス（例えばメタン）と水とを反応させてガスハイドレートを連続的に製造するようにしたガスハイドレート連続製造装置及び該装置を用いたガスハイドレート連続製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、事業用及び工業用の燃料には、地球温暖化対策としてＣＯ2排出量の少ないものが求められており、このため単位燃焼量当たりのＣＯ2排出量が少ない天然ガス等を使用することが進められている。
【０００３】
天然ガスは、主成分のメタンにエタン、プロパン、ブタンを数％含んだガスであり、天然ガスを輸送もしくは貯蔵する場合には、天然ガスを−１６２℃以下の極低温で液化天然ガス（ＬＮＧ）として輸送もしくは貯蔵を行っている。天然ガスを燃料として使用する場合には、天然ガスを液化する液化プラントや、天然ガスを極低温で輸送及び貯槽し得るＬＮＧ船及び貯蔵設備が必要となり、大規模な設備費、運搬コスト及び運転コストが掛かる問題があった。このために、従来では、一般に大量の天然ガスが採取できる大規模採取地にしか利用することができなかった。
【０００４】
一方、上記したような大規模な天然ガス採取地以外にも、中、小規模の天然ガス採取地は多数存在しているが、前記したような大規模設備やコストの問題から中、小規模の天然ガス採取地の天然ガスは利用されていないのが現状である。
【０００５】
そこで、天然ガスを取扱い易い状態で大量に固体化することが考えられており、その１つとしてガスハイドレートがある。
【０００６】
ガスハイドレートは、水分子が弱く結合して形成された籠状構造に、例えば天然ガスの成分であるメタン、エタン、プロパン、ブタン等の炭化水素（ハイドレート形成ガス）が閉じ込められたシャーベット状の固体化合物であり、ガスハイドレートを製造する場合には、０〜１０℃の水に１０〜７０ataのメタン等のガスハイドレート生成ガスを接触させ、この時ガスハイドレート生成熱（９８ｋｃａｌ/ｋｇ）を除去するよう冷却することによってガスハイドレートが生成される。ガスハイドレートは、生成熱によって温度が上昇すると生成効率が大幅に低下し、一方、温度が上昇しても圧力が高ければガスハイドレートの生成は確保できる。
【０００７】
上記したようにガスハイドレートは、前記液化天然ガス方式に比して、比較的高い温度と低い圧力で製造できるので、製造設備を小型で安価なものとすることができ、しかもガスハイドレートは固体として安定しているので、保管、運搬等の取扱いが容易であり、よって、前記したような中、小規模の天然ガス採取地にも容易に適用して、従来利用されていない中、小規模の天然ガス採取地の天然ガスを有効利用することができる。
【０００８】
従来より、ガスハイドレートの製造には、反応容器内に水を収容しておき、ハイドレート形成ガスを液面上部の空間に供給することにより液面で接触させるようにした液面接触方式、反応容器内にハイドレート形成ガスを供給しておき、反応容器内上部から水を散布して接触させる水散布方式、反応容器内に水を収容しておき、水中にハイドレート形成ガスを供給して気泡接触させるようにしたバブリング方式等が考えられているが、以下では、本発明が対象としている液面接触方式におけるメタンを用いた従来のガスハイドレート生成装置について説明する。
【０００９】
図５は液面接触方式によるメタンを用いた従来のガスハイドレート生成装置の一例を示したものである。この装置は、耐圧の反応容器５０に給水管５１により水を供給して所定のレベルを保持するようにし、更に、前記反応容器５０内の液面の上部空間に、ハイドレート形成ガス導入管５２によりメタンを導入してメタンと水とを液面で接触させることにより水和反応を行わせてガスハイドレートを生成するようにしている。この時、前記反応容器５０内が１０〜７０ataの圧力になるようにメタンの供給を調節する。又、反応容器５０の外部にはジャケット式の冷却装置５３を設けて前記水和反応によるガスハイドレートの生成熱を除去するようにしている。冷却装置５３には、上記ジャケット式以外に、反応容器５０の液中に熱交換器を挿入して液を直接冷却するようにしたものもある。又、反応容器５０内の液中には上部のモータ５４によって回転される攪拌羽根５５を設けて液の攪拌を行うようにしている。
【００１０】
又、反応容器５０の側面には、略液面高さの位置にガスハイドレート取出口５６を有する取出管５７を接続して、液面に生成したガスハイドレートを取出管５７を介して外部に取り出すようにしている。
【００１１】
図５のガスハイドレート生成装置を用いてガスハイドレートを製造するには、先ず反応容器５０内に給水管５１により所定の水位まで水を供給し、続いてハイドレート形成ガス導入管５２によりメタンを導入して反応容器５０内が１０〜７０ataの所定圧力になるように調節する。更にモータ５４にて攪拌羽根５５を回転させることにより液を攪拌する。上記したように水を収容した反応容器５０内にメタンを導入すると、水とメタンの接触により水和反応が行われてガスハイドレートが生成する。生成したガスハイドレートは水と比較して比重が小さいので、液面に浮上してガスハイドレート層５８を形成するようになる。前記水和反応によるガスハイドレートの生成熱は冷却装置５３によって除去する。液面に生成したガスハイドレートは、ガスハイドレート取出口５６から取出管５７によって外部に取り出される。
【００１２】
ガスハイドレートが生成すると、水とハイドレート形成ガスが消費されるので、所定の水位が保持されるように給水管５１により水を供給すると共に、所定圧力が保持されるようにハイドレート形成ガス導入管５２によりメタンを供給する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図５に示した従来のガスハイドレート生成装置では、以下のような問題を有していた。
【００１４】
即ち、水とメタンが液面で接触してガスハイドレートを生成する際、液面を覆うようにガスハイドレート層５８が形成され、このために、ガスハイドレート層５８がメタンと水の接触を妨害することになって、ガスハイドレートの生成効率を著しく低下させてしまう。
【００１５】
更に、液面に形成したガスハイドレート層５８は移動しないために成長して塊状を形成し易く、塊となったガスハイドレートはガスハイドレート取出口５６から取り出すことができない。又、液面上に生成したガスハイドレート層５８はガスハイドレート取出口５６に向かう方向に移動し難い。一方、この問題を解決するために、図５の従来装置では、反応容器５０内における前記ガスハイドレート取出口５６の近傍位置に、回転駆動するようにした排出羽根５９を設けてガスハイドレートをガスハイドレート取出口５６に導くようにしている。しかし、上記排出羽根５９は、ガスハイドレート取出口５６の直近傍のガスハイドレートの塊を壊したりガスハイドレート取出口５６に移動させるだけであり、液面全体に形成されたガスハイドレート層５８を壊して効率良くガスハイドレート取出口５６に向かわせることはできない。よって、安定したガスハイドレートの取り出しができないという問題を有していた。
【００１６】
一方、前記攪拌羽根５５を液面に近い位置に設けて高速回転させることにより液面を巻き込むように運転し、これによってガスハイドレート層５８を壊すことも考えられているが、この方式では気泡の巻き込みによって液面に泡状の密度が低いガスハイドレートが生成し、この泡状のガスハイドレートは流動性が悪いためにガスハイドレート取出口５６からの取り出しが更に困難になるという問題がある。
【００１７】
又、前記取出管５７によるガスハイドレートの取り出しには、反応容器５０内を１０〜７０ataの所定圧力に保持したままガスハイドレートを取り出すことが要求されるが、このように圧力を保持したままでガスハイドレートを安定して取り出す有効な方法も提案されていない。
【００１８】
従って、液面接触方式における従来のガスハイドレート生成装置においては、ガスハイドレートを連続して高効率にしかも安定して製造することはできなかった。
【００１９】
本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みてなしたものであり、反応容器内で水とハイドレート形成ガスとを反応させて生成したガスハイドレートを連続的に安定して取り出せるようにして高効率なガスハイドレートの製造を可能にしたガスハイドレート連続製造装置及び該装置を用いたガスハイドレート連続製造方法を提供することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、反応容器に所定レベルを保持するよう水を供給すると共に反応容器内が所定圧力範囲に保持されるようハイドレート形成ガスを供給して所定の冷却温度で接触させることによりガスハイドレートを生成するようにしたガスハイドレート連続製造装置であって、反応容器内に鉛直に設けた回転駆動軸と、該回転駆動軸の軸心から当該軸の径方向へ所定の間隔離反した位置において、前記回転駆動軸に取付けられて下端が液面に没入し且つ平面視で前記回転駆動軸の回転方向前方側が前記回転駆動軸から離反し、前記回転駆動軸の回転方向後方側が前記回転駆動軸に近接するよう配置された掻き寄せ羽根と、前記回転駆動軸と略同一軸線上に該回転駆動軸の下方に位置するよう鉛直に設けられて上端が液面近傍に開口し、前記掻き寄せ羽根の回転により集合させられたハイドレートを下部に導く取出管と、該取出管に設けた圧力保持装置と、を備えたことを特徴とするガスハイドレート連続製造装置、に係るものである。
【００２１】
請求項２記載の発明は、圧力保持装置がロータリーフィーダであることを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート連続製造装置、に係るものである。
【００２２】
請求項３記載の発明は、反応容器に所定レベルを保持するよう水を供給すると共に反応容器内が所定圧力範囲に保持されるようハイドレート形成ガスを供給して所定の冷却温度で接触させることによりガスハイドレートを生成するようにしたガスハイドレート連続製造装置であって、反応容器内に鉛直に設けた回転駆動軸と、該回転駆動軸の軸心から当該軸の径方向へ所定の間隔離反した位置において、前記回転駆動軸に取付けられて下端が液面に没入し且つ平面視で前記回転駆動軸の回転方向前方側が前記回転駆動軸から離反し、前記回転駆動軸の回転方向後方側が前記回転駆動軸に近接するよう配置された掻き寄せ羽根と、前記回転駆動軸と略同一軸線上に該回転駆動軸の下方に位置するよう鉛直に設けられて上端が液面近傍に開口し、前記掻き寄せ羽根の回転により集合させられたハイドレートを下部に導く取出管と、該取出管内で回転して前記集合したハイドレートを下部に強制排出する排出スクリューと、を備えたことを特徴とするガスハイドレート連続製造装置、に係るものである。
【００２３】
請求項４記載の発明は、前記回転駆動軸に取付ける掻き寄せ羽根を、複数備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のガスハイドレート連続製造装置、に係るものである。
【００２４】
請求項５記載の発明は、回転駆動軸を挟んで対抗配置した掻き寄せ羽根を複数組設置し、一つの対向配置された掻き寄せ羽根間の回転駆動軸径方向の間隔を他の対向配置された掻き寄せ羽根の回転駆動軸径方向の間隔と異ならしめた請求項４に記載のガスハイドレート連続製造装置、に係るものである。
【００２５】
本発明の請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のガスハイドレート連続製造装置の反応容器に所定レベルを保持するよう水を供給すると共に反応容器内が所定圧力範囲に保持されるようハイドレート形成ガスを供給して所定の冷却温度で接触させることによりガスハイドレートを生成する、前記ガスハイドレート連続製造装置を用いたガスハイドレート連続製造方法であって、液面に生成するガスハイドレートを回転する掻き寄せ羽根にて反応容器の中心側に移動させることにより集合し、集合したガスハイドレートを鉛直方向に設けた取出管により反応容器の下部に取り出すことを特徴とするガスハイドレート連続製造方法、に係るものである。
【００２６】
請求項７記載の発明は、反応容器の液面が、取出管の上端開口と同等或いはそれより僅かに低い高さを保持するよう水の供給を制御することを特徴とする請求項６記載のガスハイドレート連続製造方法、に係るものである。
【００２７】
上記手段によれば、以下のように作用する。
【００２８】
請求項１〜７に記載の発明によれば、下端が液面に没入して回転する掻き寄せ羽根の作用により、液面にはガスハイドレートによって覆われない部分が常に現出し、これによりハイドレート形成ガスは常に水と接触することができるのでガスハイドレートの生成が高効率で行われるようになる。
【００２９】
又、液面部分は回転している掻き寄せ羽根によって常に乱されているので、液面に生成したガスハイドレートは成長することなく直ちに細かく砕かれて細粒の流動性を有したものとなり、更に、流動性を有したガスハイドレートは掻き寄せ羽根の傾斜角により反応容器の中心側に移動して効果的に集合させられる。
【００３０】
更に、請求項１に記載の発明では、反応容器の中心側に移動して集合したガスハイドレートは液面近傍に開口した取出管に流入し、且つ取出管に備えた圧力保持装置により反応容器内の圧力を保持して排出できるようにしたので、反応容器内に生成したガスハイドレートを連続的に安定して取り出すことができる。
【００３１】
更に、請求項３に記載の発明では、取出管内に排出スクリューを備えたことにより、中心側に集合したガスハイドレートを強制的に取出管を通して確実に取り出すことができる。更に、取出管内部にガスハイドレートが充満された状態を保持するように排出スクリューの回転速度を調節することにより、排出スクリューが圧力保持機能を備えることができ、よって圧力保持装置の設置を省略することができる。
【００３２】
請求項５に記載の発明では、回転駆動軸を挟んで対抗配置した掻き寄せ羽根を複数組設置し、一つの対向配置された掻き寄せ羽根間の回転駆動軸径方向の間隔を他の対向配置された掻き寄せ羽根の回転駆動軸径方向の間隔と異ならしめたことにより、液面の略全体を掻き寄せ羽根によりカバーして、反応容器の液面に生成するガスハイドレートの殆んどを回転中心側に集合させることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例と共に説明する。以下に示す形態例では、ハイドレート形成ガスとしてメタンを用いた場合について説明するが、ハイドレート形成ガスとしてはメタンに限らず、エタン、プロパン、ブタン、クリプトン、キセノン及び二酸化炭素を用いてもガスハイドレートを製造することができる。
【００３４】
図１は本発明を実施するガスハイドレート連続製造装置の形態の一例を示すもので、図中１は反応容器である。反応容器１には、水を供給する給水管２が接続されており、この給水管２には水を冷却する冷却器３及び流量調節弁４が設けられている。前記反応容器１の内部には液面のレベルを検出する液面検出器５が設けられており、該液面検出器５の検出値に基づいて前記流量調節弁４の開度を調節して反応容器１内部の液面レベルを一定に制御するようにした液面制御器６が備えられている。
【００３５】
一方、反応容器１の上部には、メタンを供給するハイドレート形成ガス導入管７が接続されており、このハイドレート形成ガス導入管７には流量調節弁８が設けられている。前記反応容器１の上部には液面上部の反応容器１内空間の圧力を検出する圧力検出器９が設けられており、該圧力検出器９の検出値に基づいて前記流量調節弁８の開度を調節して反応容器１内部の圧力を一定に制御する圧力制御器１０を備えている。
【００３６】
反応容器１の中心上部には鉛直な回転駆動軸１１が貫通して配置されており、反応容器１の上部には回転駆動軸１１を回転する羽根駆動装置１２が設けられている。１３は、回転駆動軸１１が反応容器１を貫通する部分に設けたシール装置である。
【００３７】
前記回転駆動軸１１の下端には、半径方向に延びる連結材１４を介して鉛直な板状の掻き寄せ羽根１５が取付けられており、該掻き寄せ羽根１５は回転駆動軸１１と共に円を描いて水平回転するようになっている。図２の場合、掻き寄せ羽根１５は周方向に等間隔を有して３個備えており、各掻き寄せ羽根１５の下端は液面に所要の深さで没入しており、且つ回転により液面に生成したハイドレートを回転駆動軸１１の軸心側に移動させる方向に傾斜している。即ち、各掻き寄せ羽根１５は、半径方向に延びて回転する連結材１４と直角な線（接線）に対して所要の同一の傾斜角αで傾斜しており、従って、掻き寄せ羽根をＡ方向に回転すると、掻き寄せ羽根の傾斜角αの作用によって液面上に生成したガスハイドレートがＢ方向に移動されて回転中心側に集合されるようになっている。
【００３８】
更に、反応容器１内における前記回転駆動軸１１の軸線上の下方には、上端の開口１６が液面近傍に位置し、前記液面の中心側に集合したハイドレートを反応容器１の下部に導くようにした取出管１７を設けている。更に、この取出管１７には、ロータリーフィーダ１８ａ等からなる圧力保持装置１８を設けている。１９は取出管１７から取り出されるガスハイドレートを受ける容器である。尚、反応容器１内の液を所定の冷却温度に保持するために、給水を冷却する冷却器３を備えることに加えて、二点鎖線で示すように、反応容器１の外部に備えるようにしたジャケット式の冷却器２０、或いは液中に備えるようにした熱交換器による冷却器２１等を組み合わせて設けてもよい。
【００３９】
又、図１に示したガスハイドレート連続製造装置における液面接触方式に加えて、給水管２から破線で示すように分岐した給水の一部をノズル２ａにより反応容器１内上部空間に散布して接触させるようにした水散布方式、或いは、ハイドレート形成ガス導入管７から破線で示すように分岐したハイドレート形成ガスをノズル７ａにより液中に供給して気泡接触させるようにしたバブリング方式等を組合わせて実施することもできる。
【００４０】
図３は、前記掻き寄せ羽根の他の例を示したものである。図３では４個の掻き寄せ羽根を互いに直交する方向に設けており、直径方向に対向する２個の掻き寄せ羽根１５ａ，１５ａは回転駆動軸１１に対して近い間隔で取付け、他方の直径方向に対向する２個の掻き寄せ羽根１５ｂ，１５ｂは回転駆動軸１１に対して遠い間隔で取付けている。
【００４１】
以下、上記形態例の作用を説明する。
【００４２】
図１に示す給水管２により反応容器１に所定の水位まで水を供給し、続いて羽根駆動装置１２により回転駆動軸１１を介して掻き寄せ羽根１５を図２に示す矢印方向に所定の回転速度で回転させ、この状態で、ハイドレート形成ガス導入管７により反応容器１にメタンを供給する。この時、液面制御器６により反応容器１内部の液レベルが取出管１７の上端開口１６と同等或いはそれより僅かに低い所定高さになるように制御し、更に、圧力制御器１０により反応容器１内部の圧力を例えば１０〜７０ataの所定値に制御する。又、冷却器３により、更にはジャケット式の冷却器２０、又は液中に挿入した熱交換器による冷却器２１によって、反応容器１内の液の温度が例えば０℃〜１０℃程度の所定の冷却温度になるように冷却する。上記により、メタンは液面において水と接することによりガスハイドレートを生成する。
【００４３】
この時、掻き寄せ羽根１５の下端が液面に没入して回転しているため、液面にはガスハイドレートによって覆われない部分が常に現出することになり、よってメタンは常に水と接触することができ、これによりガスハイドレートの生成が高効率で行われるようになる。
【００４４】
更に、液面部分は回転している掻き寄せ羽根１５によって常に乱されることになるため、液面に生成したガスハイドレートは成長することなく直ちに細かく砕かれて細粒の流動性を有したものとなり、更に流動性を有するガスハイドレートは掻き寄せ羽根１５の傾斜角αにより図２のＢ方向に移動されて回転中心側に集合されるようになる。この時、掻き寄せ羽根１５は液面に生成したガスハイドレートを中心側に集合できればよいので、低い回転速度で回転される。
【００４５】
上記のように、回転中心側に集合したガスハイドレートは、液面近傍に位置する開口１６から取出管１７に流入して取出管１７内を流下し、圧力保持装置１８を介して容器１９に取り出される。この時、ガスハイドレートは細粒化されて流動性を有しているので、取出管１７に良好に流入して排出され、更に取出管１７に備えたロータリーフィーダ１８ａ等による圧力保持装置１８によって反応容器１内の圧力を保持できるので、反応容器１内に生成したガスハイドレートを連続的に安定して取り出すことができる。
【００４６】
取出管１７によって反応容器１外に取り出されたガスハイドレートは、図示しない冷凍装置等にて直ちに冷凍すると、ガスハイドレートの分解を押えることができるので、以後の運搬等の取扱いに好都合である。
【００４７】
又、図３に示すように、回転駆動軸１１に対して近い間隔で取付けた掻き寄せ羽根１５ａ，１５ａと、回転駆動軸１１に対して遠い間隔で取付けた掻き寄せ羽根１５ｂ，１５ｂを備えた構成とすると、液面の略全体を掻き寄せ羽根１５ａ，１５ｂによりカバーして、反応容器１の液面に生成するガスハイドレートの殆んどを回転中心側に集合させることができる。
【００４８】
図４は本発明を実施するガスハイドレート連続製造装置の形態の他の例を示す。尚、図１と同等の構成部分については説明を省略し、図１と異なる構成部分についてのみ説明する。
【００４９】
図４の形態では、反応容器１内下部に備えた取出管１７内に、該取出管１７内で回転する排出スクリュー２２を備えている。そして、該排出スクリュー２２のスクリュー軸２３を前記回転駆動軸１１の中心に通した二重軸構造としており、前記スクリュー軸２３の上端をスクリュー駆動装置２４に連結している。又、図４の場合では、外軸となっている前記回転駆動軸１１の反応容器１外に延出した上端には歯車２５を取付け、該歯車２５に前記羽根駆動装置１２を接続している。尚、前記排出スクリュー２２は、その上端が取出管１７の開口１６から上部に突出するように設けている。又、図４の場合においても図２に示した掻き寄せ羽根１５或いは図３に示した掻き寄せ羽根１５ａ，１５ｂを備えることができる。
【００５０】
図４の構成によれば、スクリュー駆動装置２４により排出スクリュー２２を回転すると、掻き寄せ羽根１５によって中心側に集合したガスハイドレートを排出スクリュー２２の作用により取出管１７を通して強制的に下部に排出することができる。このとき、取出管１７の内部にガスハイドレートが充満された状態になるように排出スクリュー２２の回転速度を調節すると、排出スクリュー２２は圧力保持機能を備えることができ、よって図１に示したような圧力保持装置１８の設置を省略することができる。
【００５１】
又、図４の形態では掻き寄せ羽根１５と排出スクリュー２２とを別個の駆動装置１２，２４で駆動する場合について示したが、前記排出スクリュー２２のピッチを選定することにより排出スクリュー２２によって取出管１７内にガスハイドレートが充満された状態を保持して排出できれば、掻き寄せ羽根１５と排出スクリュー２２とを一体に回転するように構成してもよく、このようにすると駆動装置を１台省略することができる。
【００５２】
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、掻き寄せ羽根の形状、設置数は任意に選定し得ること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること、等は勿論である。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１〜７に記載の発明によれば、下端が液面に没入して回転する掻き寄せ羽根の作用により、液面にはガスハイドレートによって覆われない部分が常に現出し、これによりハイドレート形成ガスは常に水と接触することができるのでガスハイドレートの生成が高効率で行われるようになる効果がある。
【００５４】
又、液面部分は回転している掻き寄せ羽根によって常に乱されているので、液面に生成したガスハイドレートは成長することなく直ちに細かく砕かれて細粒の流動性を有したものとなり、更に、流動性を有したガスハイドレートは掻き寄せ羽根の傾斜角により反応容器の中心側に移動して効果的に集合させられる効果がある。
【００５５】
更に、請求項１に記載の発明では、反応容器の中心側に移動して集合したガスハイドレートは液面近傍に開口した取出管に流入し、且つ取出管に備えた圧力保持装置により反応容器内の圧力を保持して排出するようにしたので、反応容器内に生成したガスハイドレートを連続的に安定して取り出せる効果がある。
【００５６】
更に、請求項３に記載の発明では、取出管内に排出スクリューを備えたことにより、中心側に集合したガスハイドレートを強制的に取出管を通して確実に取り出せる効果がある。更に、取出管内部にガスハイドレートが充満された状態を保持するように排出スクリューの回転速度を調節することにより、排出スクリューが圧力保持機能を備えることができ、よって圧力保持装置の設置を省略できる効果がある。
【００５７】
請求項５に記載の発明では、回転駆動軸を挟んで対抗配置した掻き寄せ羽根を複数組設置し、一つの対向配置された掻き寄せ羽根間の回転駆動軸径方向の間隔を他の対向配置された掻き寄せ羽根の回転駆動軸径方向の間隔と異ならしめたことにより、液面の略全体を掻き寄せ羽根によりカバーして、反応容器の液面に生成するガスハイドレートの殆んどを回転中心側に集合させられる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するガスハイドレート連続製造装置の形態の一例を示す切断側面図である。
【図２】図１をＩＩ−ＩＩ方向から見た掻き寄せ羽根の形状例を示す平面図である。
【図３】図２と同方向から見た掻き寄せ羽根の他の形状例を示す平面図である。
【図４】本発明を実施するガスハイドレート連続製造装置の形態の他の例を示す切断側面図である。
【図５】従来のガスハイドレート生成装置の一例を示す概略切断側面図である。
【符号の説明】
１ 反応容器
１１ 回転駆動軸
１５ 掻き寄せ羽根
１５ａ，１５ｂ 掻き寄せ羽根
１６ 開口
１７ 取出管
１８ 圧力保持装置
１８ａ ロータリーフィーダ
２２ 排出スクリュー
２３ スクリュー軸
α 傾斜角
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイドレート形成ガス（例えばメタン）と水とを反応させてガスハイドレートを連続的に製造するようにしたガスハイドレート連続製造装置及び該装置を用いたガスハイドレート連続製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、事業用及び工業用の燃料には、地球温暖化対策としてＣＯ2排出量の少ないものが求められており、このため単位燃焼量当たりのＣＯ2排出量が少ない天然ガス等を使用することが進められている。
【０００３】
天然ガスは、主成分のメタンにエタン、プロパン、ブタンを数％含んだガスであり、天然ガスを輸送もしくは貯蔵する場合には、天然ガスを−１６２℃以下の極低温で液化天然ガス（ＬＮＧ）として輸送もしくは貯蔵を行っている。天然ガスを燃料として使用する場合には、天然ガスを液化する液化プラントや、天然ガスを極低温で輸送及び貯槽し得るＬＮＧ船及び貯蔵設備が必要となり、大規模な設備費、運搬コスト及び運転コストが掛かる問題があった。このために、従来では、一般に大量の天然ガスが採取できる大規模採取地にしか利用することができなかった。
【０００４】
一方、上記したような大規模な天然ガス採取地以外にも、中、小規模の天然ガス採取地は多数存在しているが、前記したような大規模設備やコストの問題から中、小規模の天然ガス採取地の天然ガスは利用されていないのが現状である。
【０００５】
そこで、天然ガスを取扱い易い状態で大量に固体化することが考えられており、その１つとしてガスハイドレートがある。
【０００６】
ガスハイドレートは、水分子が弱く結合して形成された籠状構造に、例えば天然ガスの成分であるメタン、エタン、プロパン、ブタン等の炭化水素（ハイドレート形成ガス）が閉じ込められたシャーベット状の固体化合物であり、ガスハイドレートを製造する場合には、０〜１０℃の水に１０〜７０ataのメタン等のガスハイドレート生成ガスを接触させ、この時ガスハイドレート生成熱（９８ｋｃａｌ/ｋｇ）を除去するよう冷却することによってガスハイドレートが生成される。ガスハイドレートは、生成熱によって温度が上昇すると生成効率が大幅に低下し、一方、温度が上昇しても圧力が高ければガスハイドレートの生成は確保できる。
【０００７】
上記したようにガスハイドレートは、前記液化天然ガス方式に比して、比較的高い温度と低い圧力で製造できるので、製造設備を小型で安価なものとすることができ、しかもガスハイドレートは固体として安定しているので、保管、運搬等の取扱いが容易であり、よって、前記したような中、小規模の天然ガス採取地にも容易に適用して、従来利用されていない中、小規模の天然ガス採取地の天然ガスを有効利用することができる。
【０００８】
従来より、ガスハイドレートの製造には、反応容器内に水を収容しておき、ハイドレート形成ガスを液面上部の空間に供給することにより液面で接触させるようにした液面接触方式、反応容器内にハイドレート形成ガスを供給しておき、反応容器内上部から水を散布して接触させる水散布方式、反応容器内に水を収容しておき、水中にハイドレート形成ガスを供給して気泡接触させるようにしたバブリング方式等が考えられているが、以下では、本発明が対象としている液面接触方式におけるメタンを用いた従来のガスハイドレート生成装置について説明する。
【０００９】
図５は液面接触方式によるメタンを用いた従来のガスハイドレート生成装置の一例を示したものである。この装置は、耐圧の反応容器５０に給水管５１により水を供給して所定のレベルを保持するようにし、更に、前記反応容器５０内の液面の上部空間に、ハイドレート形成ガス導入管５２によりメタンを導入してメタンと水とを液面で接触させることにより水和反応を行わせてガスハイドレートを生成するようにしている。この時、前記反応容器５０内が１０〜７０ataの圧力になるようにメタンの供給を調節する。又、反応容器５０の外部にはジャケット式の冷却装置５３を設けて前記水和反応によるガスハイドレートの生成熱を除去するようにしている。冷却装置５３には、上記ジャケット式以外に、反応容器５０の液中に熱交換器を挿入して液を直接冷却するようにしたものもある。又、反応容器５０内の液中には上部のモータ５４によって回転される攪拌羽根５５を設けて液の攪拌を行うようにしている。
【００１０】
又、反応容器５０の側面には、略液面高さの位置にガスハイドレート取出口５６を有する取出管５７を接続して、液面に生成したガスハイドレートを取出管５７を介して外部に取り出すようにしている。
【００１１】
図５のガスハイドレート生成装置を用いてガスハイドレートを製造するには、先ず反応容器５０内に給水管５１により所定の水位まで水を供給し、続いてハイドレート形成ガス導入管５２によりメタンを導入して反応容器５０内が１０〜７０ataの所定圧力になるように調節する。更にモータ５４にて攪拌羽根５５を回転させることにより液を攪拌する。上記したように水を収容した反応容器５０内にメタンを導入すると、水とメタンの接触により水和反応が行われてガスハイドレートが生成する。生成したガスハイドレートは水と比較して比重が小さいので、液面に浮上してガスハイドレート層５８を形成するようになる。前記水和反応によるガスハイドレートの生成熱は冷却装置５３によって除去する。液面に生成したガスハイドレートは、ガスハイドレート取出口５６から取出管５７によって外部に取り出される。
【００１２】
ガスハイドレートが生成すると、水とハイドレート形成ガスが消費されるので、所定の水位が保持されるように給水管５１により水を供給すると共に、所定圧力が保持されるようにハイドレート形成ガス導入管５２によりメタンを供給する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図５に示した従来のガスハイドレート生成装置では、以下のような問題を有していた。
【００１４】
即ち、水とメタンが液面で接触してガスハイドレートを生成する際、液面を覆うようにガスハイドレート層５８が形成され、このために、ガスハイドレート層５８がメタンと水の接触を妨害することになって、ガスハイドレートの生成効率を著しく低下させてしまう。
【００１５】
更に、液面に形成したガスハイドレート層５８は移動しないために成長して塊状を形成し易く、塊となったガスハイドレートはガスハイドレート取出口５６から取り出すことができない。又、液面上に生成したガスハイドレート層５８はガスハイドレート取出口５６に向かう方向に移動し難い。一方、この問題を解決するために、図５の従来装置では、反応容器５０内における前記ガスハイドレート取出口５６の近傍位置に、回転駆動するようにした排出羽根５９を設けてガスハイドレートをガスハイドレート取出口５６に導くようにしている。しかし、上記排出羽根５９は、ガスハイドレート取出口５６の直近傍のガスハイドレートの塊を壊したりガスハイドレート取出口５６に移動させるだけであり、液面全体に形成されたガスハイドレート層５８を壊して効率良くガスハイドレート取出口５６に向かわせることはできない。よって、安定したガスハイドレートの取り出しができないという問題を有していた。
【００１６】
一方、前記攪拌羽根５５を液面に近い位置に設けて高速回転させることにより液面を巻き込むように運転し、これによってガスハイドレート層５８を壊すことも考えられているが、この方式では気泡の巻き込みによって液面に泡状の密度が低いガスハイドレートが生成し、この泡状のガスハイドレートは流動性が悪いためにガスハイドレート取出口５６からの取り出しが更に困難になるという問題がある。
【００１７】
又、前記取出管５７によるガスハイドレートの取り出しには、反応容器５０内を１０〜７０ataの所定圧力に保持したままガスハイドレートを取り出すことが要求されるが、このように圧力を保持したままでガスハイドレートを安定して取り出す有効な方法も提案されていない。
【００１８】
従って、液面接触方式における従来のガスハイドレート生成装置においては、ガスハイドレートを連続して高効率にしかも安定して製造することはできなかった。
【００１９】
本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みてなしたものであり、反応容器内で水とハイドレート形成ガスとを反応させて生成したガスハイドレートを連続的に安定して取り出せるようにして高効率なガスハイドレートの製造を可能にしたガスハイドレート連続製造装置及び該装置を用いたガスハイドレート連続製造方法を提供することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、反応容器に所定レベルを保持するよう水を供給すると共に反応容器内が所定圧力範囲に保持されるようハイドレート形成ガスを供給して所定の冷却温度で接触させることによりガスハイドレートを生成するようにしたガスハイドレート連続製造装置であって、反応容器内に鉛直に設けた回転駆動軸と、該回転駆動軸の軸心から当該軸の径方向へ所定の間隔離反した位置において、前記回転駆動軸に取付けられて下端が液面に没入し且つ平面視で前記回転駆動軸の回転方向前方側が前記回転駆動軸から離反し、前記回転駆動軸の回転方向後方側が前記回転駆動軸に近接するよう配置された掻き寄せ羽根と、前記回転駆動軸と略同一軸線上に該回転駆動軸の下方に位置するよう鉛直に設けられて上端が液面近傍に開口し、前記掻き寄せ羽根の回転により集合させられたハイドレートを下部に導く取出管と、該取出管に設けた圧力保持装置と、を備えたことを特徴とするガスハイドレート連続製造装置、に係るものである。
【００２１】
請求項２記載の発明は、圧力保持装置がロータリーフィーダであることを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート連続製造装置、に係るものである。
【００２２】
請求項３記載の発明は、反応容器に所定レベルを保持するよう水を供給すると共に反応容器内が所定圧力範囲に保持されるようハイドレート形成ガスを供給して所定の冷却温度で接触させることによりガスハイドレートを生成するようにしたガスハイドレート連続製造装置であって、反応容器内に鉛直に設けた回転駆動軸と、該回転駆動軸の軸心から当該軸の径方向へ所定の間隔離反した位置において、前記回転駆動軸に取付けられて下端が液面に没入し且つ平面視で前記回転駆動軸の回転方向前方側が前記回転駆動軸から離反し、前記回転駆動軸の回転方向後方側が前記回転駆動軸に近接するよう配置された掻き寄せ羽根と、前記回転駆動軸と略同一軸線上に該回転駆動軸の下方に位置するよう鉛直に設けられて上端が液面近傍に開口し、前記掻き寄せ羽根の回転により集合させられたハイドレートを下部に導く取出管と、該取出管内で回転して前記集合したハイドレートを下部に強制排出する排出スクリューと、を備えたことを特徴とするガスハイドレート連続製造装置、に係るものである。
【００２３】
請求項４記載の発明は、前記回転駆動軸に取付ける掻き寄せ羽根を、複数備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のガスハイドレート連続製造装置、に係るものである。
【００２４】
請求項５記載の発明は、回転駆動軸を挟んで対抗配置した掻き寄せ羽根を複数組設置し、一つの対向配置された掻き寄せ羽根間の回転駆動軸径方向の間隔を他の対向配置された掻き寄せ羽根の回転駆動軸径方向の間隔と異ならしめた請求項４に記載のガスハイドレート連続製造装置、に係るものである。
【００２５】
本発明の請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のガスハイドレート連続製造装置の反応容器に所定レベルを保持するよう水を供給すると共に反応容器内が所定圧力範囲に保持されるようハイドレート形成ガスを供給して所定の冷却温度で接触させることによりガスハイドレートを生成する、前記ガスハイドレート連続製造装置を用いたガスハイドレート連続製造方法であって、液面に生成するガスハイドレートを回転する掻き寄せ羽根にて反応容器の中心側に移動させることにより集合し、集合したガスハイドレートを鉛直方向に設けた取出管により反応容器の下部に取り出すことを特徴とするガスハイドレート連続製造方法、に係るものである。
【００２６】
請求項７記載の発明は、反応容器の液面が、取出管の上端開口と同等或いはそれより僅かに低い高さを保持するよう水の供給を制御することを特徴とする請求項６記載のガスハイドレート連続製造方法、に係るものである。
【００２７】
上記手段によれば、以下のように作用する。
【００２８】
請求項１〜７に記載の発明によれば、下端が液面に没入して回転する掻き寄せ羽根の作用により、液面にはガスハイドレートによって覆われない部分が常に現出し、これによりハイドレート形成ガスは常に水と接触することができるのでガスハイドレートの生成が高効率で行われるようになる。
【００２９】
又、液面部分は回転している掻き寄せ羽根によって常に乱されているので、液面に生成したガスハイドレートは成長することなく直ちに細かく砕かれて細粒の流動性を有したものとなり、更に、流動性を有したガスハイドレートは掻き寄せ羽根の傾斜角により反応容器の中心側に移動して効果的に集合させられる。
【００３０】
更に、請求項１に記載の発明では、反応容器の中心側に移動して集合したガスハイドレートは液面近傍に開口した取出管に流入し、且つ取出管に備えた圧力保持装置により反応容器内の圧力を保持して排出できるようにしたので、反応容器内に生成したガスハイドレートを連続的に安定して取り出すことができる。
【００３１】
更に、請求項３に記載の発明では、取出管内に排出スクリューを備えたことにより、中心側に集合したガスハイドレートを強制的に取出管を通して確実に取り出すことができる。更に、取出管内部にガスハイドレートが充満された状態を保持するように排出スクリューの回転速度を調節することにより、排出スクリューが圧力保持機能を備えることができ、よって圧力保持装置の設置を省略することができる。
【００３２】
請求項５に記載の発明では、回転駆動軸を挟んで対抗配置した掻き寄せ羽根を複数組設置し、一つの対向配置された掻き寄せ羽根間の回転駆動軸径方向の間隔を他の対向配置された掻き寄せ羽根の回転駆動軸径方向の間隔と異ならしめたことにより、液面の略全体を掻き寄せ羽根によりカバーして、反応容器の液面に生成するガスハイドレートの殆んどを回転中心側に集合させることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例と共に説明する。以下に示す形態例では、ハイドレート形成ガスとしてメタンを用いた場合について説明するが、ハイドレート形成ガスとしてはメタンに限らず、エタン、プロパン、ブタン、クリプトン、キセノン及び二酸化炭素を用いてもガスハイドレートを製造することができる。
【００３４】
図１は本発明を実施するガスハイドレート連続製造装置の形態の一例を示すもので、図中１は反応容器である。反応容器１には、水を供給する給水管２が接続されており、この給水管２には水を冷却する冷却器３及び流量調節弁４が設けられている。前記反応容器１の内部には液面のレベルを検出する液面検出器５が設けられており、該液面検出器５の検出値に基づいて前記流量調節弁４の開度を調節して反応容器１内部の液面レベルを一定に制御するようにした液面制御器６が備えられている。
【００３５】
一方、反応容器１の上部には、メタンを供給するハイドレート形成ガス導入管７が接続されており、このハイドレート形成ガス導入管７には流量調節弁８が設けられている。前記反応容器１の上部には液面上部の反応容器１内空間の圧力を検出する圧力検出器９が設けられており、該圧力検出器９の検出値に基づいて前記流量調節弁８の開度を調節して反応容器１内部の圧力を一定に制御する圧力制御器１０を備えている。
【００３６】
反応容器１の中心上部には鉛直な回転駆動軸１１が貫通して配置されており、反応容器１の上部には回転駆動軸１１を回転する羽根駆動装置１２が設けられている。１３は、回転駆動軸１１が反応容器１を貫通する部分に設けたシール装置である。
【００３７】
前記回転駆動軸１１の下端には、半径方向に延びる連結材１４を介して鉛直な板状の掻き寄せ羽根１５が取付けられており、該掻き寄せ羽根１５は回転駆動軸１１と共に円を描いて水平回転するようになっている。図２の場合、掻き寄せ羽根１５は周方向に等間隔を有して３個備えており、各掻き寄せ羽根１５の下端は液面に所要の深さで没入しており、且つ回転により液面に生成したハイドレートを回転駆動軸１１の軸心側に移動させる方向に傾斜している。即ち、各掻き寄せ羽根１５は、半径方向に延びて回転する連結材１４と直角な線（接線）に対して所要の同一の傾斜角αで傾斜しており、従って、掻き寄せ羽根をＡ方向に回転すると、掻き寄せ羽根の傾斜角αの作用によって液面上に生成したガスハイドレートがＢ方向に移動されて回転中心側に集合されるようになっている。
【００３８】
更に、反応容器１内における前記回転駆動軸１１の軸線上の下方には、上端の開口１６が液面近傍に位置し、前記液面の中心側に集合したハイドレートを反応容器１の下部に導くようにした取出管１７を設けている。更に、この取出管１７には、ロータリーフィーダ１８ａ等からなる圧力保持装置１８を設けている。１９は取出管１７から取り出されるガスハイドレートを受ける容器である。尚、反応容器１内の液を所定の冷却温度に保持するために、給水を冷却する冷却器３を備えることに加えて、二点鎖線で示すように、反応容器１の外部に備えるようにしたジャケット式の冷却器２０、或いは液中に備えるようにした熱交換器による冷却器２１等を組み合わせて設けてもよい。
【００３９】
又、図１に示したガスハイドレート連続製造装置における液面接触方式に加えて、給水管２から破線で示すように分岐した給水の一部をノズル２ａにより反応容器１内上部空間に散布して接触させるようにした水散布方式、或いは、ハイドレート形成ガス導入管７から破線で示すように分岐したハイドレート形成ガスをノズル７ａにより液中に供給して気泡接触させるようにしたバブリング方式等を組合わせて実施することもできる。
【００４０】
図３は、前記掻き寄せ羽根の他の例を示したものである。図３では４個の掻き寄せ羽根を互いに直交する方向に設けており、直径方向に対向する２個の掻き寄せ羽根１５ａ，１５ａは回転駆動軸１１に対して近い間隔で取付け、他方の直径方向に対向する２個の掻き寄せ羽根１５ｂ，１５ｂは回転駆動軸１１に対して遠い間隔で取付けている。
【００４１】
以下、上記形態例の作用を説明する。
【００４２】
図１に示す給水管２により反応容器１に所定の水位まで水を供給し、続いて羽根駆動装置１２により回転駆動軸１１を介して掻き寄せ羽根１５を図２に示す矢印方向に所定の回転速度で回転させ、この状態で、ハイドレート形成ガス導入管７により反応容器１にメタンを供給する。この時、液面制御器６により反応容器１内部の液レベルが取出管１７の上端開口１６と同等或いはそれより僅かに低い所定高さになるように制御し、更に、圧力制御器１０により反応容器１内部の圧力を例えば１０〜７０ataの所定値に制御する。又、冷却器３により、更にはジャケット式の冷却器２０、又は液中に挿入した熱交換器による冷却器２１によって、反応容器１内の液の温度が例えば０℃〜１０℃程度の所定の冷却温度になるように冷却する。上記により、メタンは液面において水と接することによりガスハイドレートを生成する。
【００４３】
この時、掻き寄せ羽根１５の下端が液面に没入して回転しているため、液面にはガスハイドレートによって覆われない部分が常に現出することになり、よってメタンは常に水と接触することができ、これによりガスハイドレートの生成が高効率で行われるようになる。
【００４４】
更に、液面部分は回転している掻き寄せ羽根１５によって常に乱されることになるため、液面に生成したガスハイドレートは成長することなく直ちに細かく砕かれて細粒の流動性を有したものとなり、更に流動性を有するガスハイドレートは掻き寄せ羽根１５の傾斜角αにより図２のＢ方向に移動されて回転中心側に集合されるようになる。この時、掻き寄せ羽根１５は液面に生成したガスハイドレートを中心側に集合できればよいので、低い回転速度で回転される。
【００４５】
上記のように、回転中心側に集合したガスハイドレートは、液面近傍に位置する開口１６から取出管１７に流入して取出管１７内を流下し、圧力保持装置１８を介して容器１９に取り出される。この時、ガスハイドレートは細粒化されて流動性を有しているので、取出管１７に良好に流入して排出され、更に取出管１７に備えたロータリーフィーダ１８ａ等による圧力保持装置１８によって反応容器１内の圧力を保持できるので、反応容器１内に生成したガスハイドレートを連続的に安定して取り出すことができる。
【００４６】
取出管１７によって反応容器１外に取り出されたガスハイドレートは、図示しない冷凍装置等にて直ちに冷凍すると、ガスハイドレートの分解を押えることができるので、以後の運搬等の取扱いに好都合である。
【００４７】
又、図３に示すように、回転駆動軸１１に対して近い間隔で取付けた掻き寄せ羽根１５ａ，１５ａと、回転駆動軸１１に対して遠い間隔で取付けた掻き寄せ羽根１５ｂ，１５ｂを備えた構成とすると、液面の略全体を掻き寄せ羽根１５ａ，１５ｂによりカバーして、反応容器１の液面に生成するガスハイドレートの殆んどを回転中心側に集合させることができる。
【００４８】
図４は本発明を実施するガスハイドレート連続製造装置の形態の他の例を示す。尚、図１と同等の構成部分については説明を省略し、図１と異なる構成部分についてのみ説明する。
【００４９】
図４の形態では、反応容器１内下部に備えた取出管１７内に、該取出管１７内で回転する排出スクリュー２２を備えている。そして、該排出スクリュー２２のスクリュー軸２３を前記回転駆動軸１１の中心に通した二重軸構造としており、前記スクリュー軸２３の上端をスクリュー駆動装置２４に連結している。又、図４の場合では、外軸となっている前記回転駆動軸１１の反応容器１外に延出した上端には歯車２５を取付け、該歯車２５に前記羽根駆動装置１２を接続している。尚、前記排出スクリュー２２は、その上端が取出管１７の開口１６から上部に突出するように設けている。又、図４の場合においても図２に示した掻き寄せ羽根１５或いは図３に示した掻き寄せ羽根１５ａ，１５ｂを備えることができる。
【００５０】
図４の構成によれば、スクリュー駆動装置２４により排出スクリュー２２を回転すると、掻き寄せ羽根１５によって中心側に集合したガスハイドレートを排出スクリュー２２の作用により取出管１７を通して強制的に下部に排出することができる。このとき、取出管１７の内部にガスハイドレートが充満された状態になるように排出スクリュー２２の回転速度を調節すると、排出スクリュー２２は圧力保持機能を備えることができ、よって図１に示したような圧力保持装置１８の設置を省略することができる。
【００５１】
又、図４の形態では掻き寄せ羽根１５と排出スクリュー２２とを別個の駆動装置１２，２４で駆動する場合について示したが、前記排出スクリュー２２のピッチを選定することにより排出スクリュー２２によって取出管１７内にガスハイドレートが充満された状態を保持して排出できれば、掻き寄せ羽根１５と排出スクリュー２２とを一体に回転するように構成してもよく、このようにすると駆動装置を１台省略することができる。
【００５２】
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、掻き寄せ羽根の形状、設置数は任意に選定し得ること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること、等は勿論である。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１〜７に記載の発明によれば、下端が液面に没入して回転する掻き寄せ羽根の作用により、液面にはガスハイドレートによって覆われない部分が常に現出し、これによりハイドレート形成ガスは常に水と接触することができるのでガスハイドレートの生成が高効率で行われるようになる効果がある。
【００５４】
又、液面部分は回転している掻き寄せ羽根によって常に乱されているので、液面に生成したガスハイドレートは成長することなく直ちに細かく砕かれて細粒の流動性を有したものとなり、更に、流動性を有したガスハイドレートは掻き寄せ羽根の傾斜角により反応容器の中心側に移動して効果的に集合させられる効果がある。
【００５５】
更に、請求項１に記載の発明では、反応容器の中心側に移動して集合したガスハイドレートは液面近傍に開口した取出管に流入し、且つ取出管に備えた圧力保持装置により反応容器内の圧力を保持して排出するようにしたので、反応容器内に生成したガスハイドレートを連続的に安定して取り出せる効果がある。
【００５６】
更に、請求項３に記載の発明では、取出管内に排出スクリューを備えたことにより、中心側に集合したガスハイドレートを強制的に取出管を通して確実に取り出せる効果がある。更に、取出管内部にガスハイドレートが充満された状態を保持するように排出スクリューの回転速度を調節することにより、排出スクリューが圧力保持機能を備えることができ、よって圧力保持装置の設置を省略できる効果がある。
【００５７】
請求項５に記載の発明では、回転駆動軸を挟んで対抗配置した掻き寄せ羽根を複数組設置し、一つの対向配置された掻き寄せ羽根間の回転駆動軸径方向の間隔を他の対向配置された掻き寄せ羽根の回転駆動軸径方向の間隔と異ならしめたことにより、液面の略全体を掻き寄せ羽根によりカバーして、反応容器の液面に生成するガスハイドレートの殆んどを回転中心側に集合させられる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するガスハイドレート連続製造装置の形態の一例を示す切断側面図である。
【図２】図１をＩＩ−ＩＩ方向から見た掻き寄せ羽根の形状例を示す平面図である。
【図３】図２と同方向から見た掻き寄せ羽根の他の形状例を示す平面図である。
【図４】本発明を実施するガスハイドレート連続製造装置の形態の他の例を示す切断側面図である。
【図５】従来のガスハイドレート生成装置の一例を示す概略切断側面図である。
【符号の説明】
１ 反応容器
１１ 回転駆動軸
１５ 掻き寄せ羽根
１５ａ，１５ｂ 掻き寄せ羽根
１６ 開口
１７ 取出管
１８ 圧力保持装置
１８ａ ロータリーフィーダ
２２ 排出スクリュー
２３ スクリュー軸
α 傾斜角
Claims (7)
- 反応容器に所定レベルを保持するよう水を供給すると共に反応容器内が所定圧力範囲に保持されるようハイドレート形成ガスを供給して所定の冷却温度で接触させることによりガスハイドレートを生成するようにしたガスハイドレート連続製造装置であって、反応容器内に鉛直に設けた回転駆動軸と、該回転駆動軸の軸心から当該軸の径方向へ所定の間隔離反した位置において、前記回転駆動軸に取付けられて下端が液面に没入し且つ平面視で前記回転駆動軸の回転方向前方側が前記回転駆動軸から離反し、前記回転駆動軸の回転方向後方側が前記回転駆動軸に近接するよう配置された掻き寄せ羽根と、前記回転駆動軸と略同一軸線上に該回転駆動軸の下方に位置するよう鉛直に設けられて上端が液面近傍に開口し、前記掻き寄せ羽根の回転により集合させられたハイドレートを下部に導く取出管と、該取出管に設けた圧力保持装置と、を備えたことを特徴とするガスハイドレート連続製造装置。
- 圧力保持装置がロータリーフィーダであることを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート連続製造装置。
- 反応容器に所定レベルを保持するよう水を供給すると共に反応容器内が所定圧力範囲に保持されるようハイドレート形成ガスを供給して所定の冷却温度で接触させることによりガスハイドレートを生成するようにしたガスハイドレート連続製造装置であって、反応容器内に鉛直に設けた回転駆動軸と、該回転駆動軸の軸心から当該軸の径方向へ所定の間隔離反した位置において、前記回転駆動軸に取付けられて下端が液面に没入し且つ平面視で前記回転駆動軸の回転方向前方側が前記回転駆動軸から離反し、前記回転駆動軸の回転方向後方側が前記回転駆動軸に近接するよう配置された掻き寄せ羽根と、前記回転駆動軸と略同一軸線上に該回転駆動軸の下方に位置するよう鉛直に設けられて上端が液面近傍に開口し、前記掻き寄せ羽根の回転により集合させられたハイドレートを下部に導く取出管と、該取出管内で回転して前記集合したハイドレートを下部に強制排出する排出スクリューと、を備えたことを特徴とするガスハイドレート連続製造装置。
- 前記回転駆動軸に取付ける掻き寄せ羽根を、複数備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のガスハイドレート連続製造装置。
- 回転駆動軸を挟んで対抗配置した掻き寄せ羽根を複数組設置し、一つの対向配置された掻き寄せ羽根間の回転駆動軸径方向の間隔を他の対向配置された掻き寄せ羽根の回転駆動軸径方向の間隔と異ならしめた請求項４に記載のガスハイドレート連続製造装置。
- 請求項１乃至５の何れかに記載のガスハイドレート連続製造装置の反応容器に所定レベルを保持するよう水を供給すると共に反応容器内が所定圧力範囲に保持されるようハイドレート形成ガスを供給して所定の冷却温度で接触させることによりガスハイドレートを生成する、前記ガスハイドレート連続製造装置を用いたガスハイドレート連続製造方法であって、液面に生成するガスハイドレートを回転する掻き寄せ羽根にて反応容器の中心側に移動させることにより集合し、集合したガスハイドレートを鉛直方向に設けた取出管により反応容器の下部に取り出すことを特徴とするガスハイドレート連続製造方法。
- 反応容器の液面が、取出管の上端開口と同等或いはそれより僅かに低い高さを保持するよう水の供給を制御することを特徴とする請求項６記載のガスハイドレート連続製造方法。
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