JP3993337B2 - ガスハイドレートの製造装置および製造法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスハイドレートの製造装置および製法に関し、さらに詳しくは天然ガスのようなメタンを主成分とするガスと水からメタンハイドレート（またはガスハイドレート）を工業的に製造するガスハイドレートの製造装置および製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、クリーンなエネルギー源や各種構成原料として天然ガス等のメタンを主成分とするガスが注目され、その貯蔵または輸送に利用する目的で天然ガス等をガスハイドレートにする研究が行われている。メタンハイドレートは、水とメタンとからなるもので、その生成には例えば温度３０３°Ｋで約８０ＭＰａ以上という高圧を必要とする。しかもメタンハイドレートは、その構造上不安定な物質であり、例えばメタンハイドレートの水／メタン比（水和数）は、分子レベルの構造に対するガス分子の占有率により決定される水和数（理論上メタン分子１に対し水分子５．７５）と、マクロな非結合水を含む水／メタン比のみかけの水和数を有している。
従来、メタンハイドレートは、圧力容器を用いてメタンと水を高圧、低温下で反応させる方法が行われているが、この方法はあくまでも実験室的な方法であり、工業的に連続して製造する方法は知られていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、水と天然ガスのようなメタンを主成分とするガスからメタンハイドレートを工業的に連続して製造することができる装置および製造法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願で特許請求される発明は以下の通りである。
（１）冷却手段を有する筒状容器と、該筒状容器内に、メタンを主成分とするガスを原料兼駆動媒体として、水または不凍液を噴射するエジェクターと、前記筒状容器内で水とメタンとの反応によって生成したメタンハイドレートを外部へ排出する手段とを有するガスハイドレートの製造装置。
（２）前記生成メタンハイドレートの排出手段は、前記筒状容器の側部に水または不凍液の排出口と、該排出口に生成メタンハイドレートをかき寄せる手段である（１）記載のガスハイドレートの製造装置。
（３）（１）または（２）記載の装置を用い、エジェクターに供給する原料ガスの温度および圧力を１〜４℃、１〜２１気圧（ゲージ圧）、水または不凍液の温度および圧力を１〜４℃、０〜２０気圧（ゲージ圧）、および筒状容器内の温度、圧力を１〜４℃、０〜２０気圧（ゲージ圧）とし、メタンと水との配合割合を重量比で１：４〜１０としてメタンハイドレートを合成することを特徴とするガスハイドレートの製造法。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。
図１は、本発明のメタンハイドレートの製造装置の一実施例を示す説明図である。
【０００６】
図１において、この装置は、冷却手段として冷却ジャケット３を有する筒状容器１と、該筒状容器の上部に設けられたエジェクター２８と、該エジェクターに駆動媒体兼原料ガスとしてメタンを主成分とするガス源８から前記エジェクター２８へ該ガスを供給するライン２５と、該ガスにより同伴される水または不凍液をエジェクター２８に供給するライン２１と、該筒状容器１内に貯留される水または不凍液５と、該水または不凍液の一部を抜き出し、ポンプ３１を介して前記エジェクター２８へ循環させるライン４と、筒状容器１内の原料ガスを圧縮機２６により昇圧して前記エジェクター２８に再循環させるライン３０と、該筒状容器１の側部に設けられたメタンハイドレート９を含む水または不凍液の排出口７と、生成したメタンハイドレート９を排出口７へ移動させる手段であるかき寄せ機１４とからなる。なお、図中、６は冷媒の供給ライン、２は冷媒の出口ラインである。
【０００７】
図１の装置において、筒状容器１は圧力容器からなり、容器内の圧力および温度は、メタンハイドレートが生成する反応温度および圧力、１〜４℃、０〜２０気圧（ゲージ圧、以下同じ）に保持される。エジェクター２８としては、原料ガスが駆動媒体である水または不凍液によって均一に噴射できるものであればよく、例えば水または不凍液を供給する配管径が１０ｍｍの場合、のど部の径が１ｍｍのものが用いられる。エジェクター２８に供給させる原料ガスと水の配合割合は、重量比で約１：４〜１０が好ましい。
筒状容器１内の温度および圧力は、前記の所定の値に制御されるが、図中、これらの制御手段は省略されている。不凍液としては、エチレングリコール等の不凍液のように水を含有する不凍液であればどのようなものでもよい。
【０００８】
原料ガスとして天然ガスをボンベ８からライン２５を介してエジェクター２８に供給し、水または不凍液と共に筒状容器１内に噴射し、例えば１〜４℃、圧力０〜２０気圧（ゲージ圧）で水とメタンを反応させる。筒状容器内のガスはライン２７から抜き出し、圧縮機２６で加圧し（ライン圧力１〜２１気圧）、ライン２５からエジェクター２８に再循環する。消費された天然ガスはボンベ８から適宜補充される。水または不凍液は底部の抜き出しライン４から抜き出され、ポンプ３１により昇圧され、ライン２１からエジェクター２８に循環される。生成したメタンハイドレートは、容器内を下方に落下し、水または不凍液５の表層部に浮遊し、図１の場合と同様にかき寄せ機１４により捕集され、排出口７から排出される。
以下、本発明の具体的な実施例を述べる。
【０００９】
【実施例】
実施例１
図１に示す装置（筒状容器の容量１５リットル）の天然ガス供給ライン２５を天然ガスボンベ８に連結して天然ガスを供給し、一方、水または不凍液５を配管２１から供給し、天然ガスと水との供給割合を１：４〜１０として、配管２１に連結されたエジェクター２８からこれらを筒状容器１内に供給し、圧力を大気圧〜２０気圧、温度を０〜５℃として水とメタンとを反応させ、メタンハイドレートを連続的に製造した。筒状容器内の水５は、ライン４、ポンプ３１およびライン２１を介してエジェクター２８に循環使用し、天然ガスはライン２７、圧縮機２６、およびライン３０、２５を介してエジェクター２８に循環使用された。以下の表１にエジェクターの仕様、製造条件および結果を示す。
【００１０】
【表１】
表１に示すように、メタンハイドレートを高収率で連続的に製造することができた。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、メタンを主成分とするガスと水または不凍液とを連続的に反応させ、メタンハイドレートを工業的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のメタンハイドレートの製造装置の一実施例を示す説明図。
【符号の説明】
１…筒状容器、２…冷媒出口、３…冷却ジャケット、４…水または不凍液抜き出しライン、５…水または不凍液、６…冷媒入口、７…メタンハイドレート排出口、８…天然ガスボンベ、９…メタンハイドレート結晶、１４…かき寄せ機、２１…水または不凍液供給ライン、２５…天然ガス供給ライン、２６…圧縮機、２７…天然ガス抜き出しライン、２８…エジェクター、３０…ガス循環ライン、３１…ポンプ。
【発明の属する技術分野】
本発明はガスハイドレートの製造装置および製法に関し、さらに詳しくは天然ガスのようなメタンを主成分とするガスと水からメタンハイドレート（またはガスハイドレート）を工業的に製造するガスハイドレートの製造装置および製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、クリーンなエネルギー源や各種構成原料として天然ガス等のメタンを主成分とするガスが注目され、その貯蔵または輸送に利用する目的で天然ガス等をガスハイドレートにする研究が行われている。メタンハイドレートは、水とメタンとからなるもので、その生成には例えば温度３０３°Ｋで約８０ＭＰａ以上という高圧を必要とする。しかもメタンハイドレートは、その構造上不安定な物質であり、例えばメタンハイドレートの水／メタン比（水和数）は、分子レベルの構造に対するガス分子の占有率により決定される水和数（理論上メタン分子１に対し水分子５．７５）と、マクロな非結合水を含む水／メタン比のみかけの水和数を有している。
従来、メタンハイドレートは、圧力容器を用いてメタンと水を高圧、低温下で反応させる方法が行われているが、この方法はあくまでも実験室的な方法であり、工業的に連続して製造する方法は知られていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、水と天然ガスのようなメタンを主成分とするガスからメタンハイドレートを工業的に連続して製造することができる装置および製造法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願で特許請求される発明は以下の通りである。
（１）冷却手段を有する筒状容器と、該筒状容器内に、メタンを主成分とするガスを原料兼駆動媒体として、水または不凍液を噴射するエジェクターと、前記筒状容器内で水とメタンとの反応によって生成したメタンハイドレートを外部へ排出する手段とを有するガスハイドレートの製造装置。
（２）前記生成メタンハイドレートの排出手段は、前記筒状容器の側部に水または不凍液の排出口と、該排出口に生成メタンハイドレートをかき寄せる手段である（１）記載のガスハイドレートの製造装置。
（３）（１）または（２）記載の装置を用い、エジェクターに供給する原料ガスの温度および圧力を１〜４℃、１〜２１気圧（ゲージ圧）、水または不凍液の温度および圧力を１〜４℃、０〜２０気圧（ゲージ圧）、および筒状容器内の温度、圧力を１〜４℃、０〜２０気圧（ゲージ圧）とし、メタンと水との配合割合を重量比で１：４〜１０としてメタンハイドレートを合成することを特徴とするガスハイドレートの製造法。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。
図１は、本発明のメタンハイドレートの製造装置の一実施例を示す説明図である。
【０００６】
図１において、この装置は、冷却手段として冷却ジャケット３を有する筒状容器１と、該筒状容器の上部に設けられたエジェクター２８と、該エジェクターに駆動媒体兼原料ガスとしてメタンを主成分とするガス源８から前記エジェクター２８へ該ガスを供給するライン２５と、該ガスにより同伴される水または不凍液をエジェクター２８に供給するライン２１と、該筒状容器１内に貯留される水または不凍液５と、該水または不凍液の一部を抜き出し、ポンプ３１を介して前記エジェクター２８へ循環させるライン４と、筒状容器１内の原料ガスを圧縮機２６により昇圧して前記エジェクター２８に再循環させるライン３０と、該筒状容器１の側部に設けられたメタンハイドレート９を含む水または不凍液の排出口７と、生成したメタンハイドレート９を排出口７へ移動させる手段であるかき寄せ機１４とからなる。なお、図中、６は冷媒の供給ライン、２は冷媒の出口ラインである。
【０００７】
図１の装置において、筒状容器１は圧力容器からなり、容器内の圧力および温度は、メタンハイドレートが生成する反応温度および圧力、１〜４℃、０〜２０気圧（ゲージ圧、以下同じ）に保持される。エジェクター２８としては、原料ガスが駆動媒体である水または不凍液によって均一に噴射できるものであればよく、例えば水または不凍液を供給する配管径が１０ｍｍの場合、のど部の径が１ｍｍのものが用いられる。エジェクター２８に供給させる原料ガスと水の配合割合は、重量比で約１：４〜１０が好ましい。
筒状容器１内の温度および圧力は、前記の所定の値に制御されるが、図中、これらの制御手段は省略されている。不凍液としては、エチレングリコール等の不凍液のように水を含有する不凍液であればどのようなものでもよい。
【０００８】
原料ガスとして天然ガスをボンベ８からライン２５を介してエジェクター２８に供給し、水または不凍液と共に筒状容器１内に噴射し、例えば１〜４℃、圧力０〜２０気圧（ゲージ圧）で水とメタンを反応させる。筒状容器内のガスはライン２７から抜き出し、圧縮機２６で加圧し（ライン圧力１〜２１気圧）、ライン２５からエジェクター２８に再循環する。消費された天然ガスはボンベ８から適宜補充される。水または不凍液は底部の抜き出しライン４から抜き出され、ポンプ３１により昇圧され、ライン２１からエジェクター２８に循環される。生成したメタンハイドレートは、容器内を下方に落下し、水または不凍液５の表層部に浮遊し、図１の場合と同様にかき寄せ機１４により捕集され、排出口７から排出される。
以下、本発明の具体的な実施例を述べる。
【０００９】
【実施例】
実施例１
図１に示す装置（筒状容器の容量１５リットル）の天然ガス供給ライン２５を天然ガスボンベ８に連結して天然ガスを供給し、一方、水または不凍液５を配管２１から供給し、天然ガスと水との供給割合を１：４〜１０として、配管２１に連結されたエジェクター２８からこれらを筒状容器１内に供給し、圧力を大気圧〜２０気圧、温度を０〜５℃として水とメタンとを反応させ、メタンハイドレートを連続的に製造した。筒状容器内の水５は、ライン４、ポンプ３１およびライン２１を介してエジェクター２８に循環使用し、天然ガスはライン２７、圧縮機２６、およびライン３０、２５を介してエジェクター２８に循環使用された。以下の表１にエジェクターの仕様、製造条件および結果を示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、メタンを主成分とするガスと水または不凍液とを連続的に反応させ、メタンハイドレートを工業的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のメタンハイドレートの製造装置の一実施例を示す説明図。
【符号の説明】
１…筒状容器、２…冷媒出口、３…冷却ジャケット、４…水または不凍液抜き出しライン、５…水または不凍液、６…冷媒入口、７…メタンハイドレート排出口、８…天然ガスボンベ、９…メタンハイドレート結晶、１４…かき寄せ機、２１…水または不凍液供給ライン、２５…天然ガス供給ライン、２６…圧縮機、２７…天然ガス抜き出しライン、２８…エジェクター、３０…ガス循環ライン、３１…ポンプ。
Claims (3)
- 冷却手段を有する筒状容器と、該筒状容器内にメタンを主成分とするガスを原料兼駆動媒体として、水または不凍液を噴射するエジェクターと、前記筒状容器内で水とメタンとの反応によって生成したメタンハイドレートを外部へ排出する手段とを有するガスハイドレートの製造装置。
- 前記生成メタンハイドレートの排出手段は、前記筒状容器の側部に水または不凍液の排出口と、該排出口に生成メタンハイドレートをかき寄せる手段である請求項１記載のガスハイドレートの製造装置。
- 請求項１または２記載の装置を用い、エジェクターに供給する原料ガスの温度および圧力を１〜４℃、１〜２１気圧（ゲージ圧）、水または不凍液の温度および圧力を１〜４℃、０〜２０気圧（ゲージ圧）、および筒状容器内の温度、圧力を１〜４℃、０〜２０気圧（ゲージ圧）とし、メタンと水との配合割合を重量比で１：４〜１０としてメタンハイドレートを生成することを特徴とするガスハイドレートの製造法。
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|---|---|---|---|
| JP12039999A JP3993337B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | ガスハイドレートの製造装置および製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12039999A JP3993337B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | ガスハイドレートの製造装置および製造法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP12039999A Expired - Fee Related JP3993337B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | ガスハイドレートの製造装置および製造法 |
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1999
- 1999-04-27 JP JP12039999A patent/JP3993337B2/ja not_active Expired - Fee Related
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