JP4039628B2 - ガスハイドレートの再ガス化方法及び装置 - 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再ガス化方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）の生成には、天然ガスと水を反応器内で上手く混合（例えば、攪拌やバブリング）しながら反応熱を除去する必要がある。この反応熱を除去は、一般に、冷凍機によって行われている。冷凍機の負荷は、反応熱の除去のほか、天然ガスハイドレートの生成に使用する水及び天然ガスの顕熱除去にも必要である。例えば、１ｔ／ｈの天然ガスハイドレートの生成に必要な冷凍機及び補機動力は、生成条件にもよるが５３０ｋＷが必要である。
【０００３】
一方、天然ガスは、ガスホルダに貯蔵する方法が一般的である。しかし、通常、大容量の天然ガスを貯蔵する際に、５０ＭＰａ以上の圧力で貯蔵することは、設備コスト及び安全性の面で得策でないため、現実的に存在しない。
【０００４】
天然ガスハイドレートは、ガス包蔵能力が高いので、天然ガスを１０〜５０ＭＰａの圧力で貯蔵したガスタンクに比べて極めて小さい容器で同一ガス量を貯蔵することができるため、天然ガスハイドレートに関する技術開発が天然ガス貯蔵技術の一つとして着目されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
【非特許文献１】
兼子 弘、”天然ガスハイドレート船−新しい天然ガス輸送技術−”「Energy Review 」、1999年11月号、第22〜25ページ
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、天然ガスハイドレートに製造には、上述したような動力を消費するため、必ずしも上述の有利性を発揮できるところが少ないのが現状である。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ガスハイドレートの生成に要する生成動力の低減を計り、以て、市中に存在する多数のガスホルダを代替えするガスハイドレートの再ガス化方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、本発明のガスハイドレートの再ガス化方法は、ガスハイドレートの再ガス化方法であって、ガスと水からガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成工程と、該ガスハイドレート生成工程で生成されたスラリー状のガスハイドレートを貯蔵するスラリー貯蔵工程と、該スラリー貯蔵工程から送出されたスラリー状のガスハイドレートを脱水する固液分離工程と、該固液分離工程で脱水されたガスハイドレートを導入して再ガス化させる減圧ガス化工程と、該減圧ガス化工程で生じた氷塊と水及び固液分離工程で分離された母液を前記ガスハイドレート生成工程に戻す冷熱リサイクル工程とからなるものである。
【０００９】
一方、本発明のガスハイドレートの再ガス化装置は、ガスハイドレートの再ガス化装置であって、ガスと水からガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成槽と、該ガスハイドレート生成槽で生成されたスラリー状のガスハイドレートを貯蔵するスラリー貯槽と、該スラリー貯槽から送出されたスラリー状のガスハイドレートを脱水する固液分離機と、該固液分離機で脱水されたガスハイドレートを導入して再ガス化させる減圧ガス化器と、該減圧ガス化器で生じた氷塊と水及び固液分離機で分離された母液を前記ガスハイドレート生成槽に戻す冷熱リサイクルラインとからなるものである。
【００１０】
ここで、本発明の冷熱リサイクルラインは、減圧ガス化器で生じた氷塊と水と、固液分離機で分離された母液とを混合する混合器を備えている。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１は本発明に係る天然ガスハイドレートの再ガス化方法を実施する設備の概略構成図、図２は天然ガスハイドレートの分解乖離曲線の説明図である。
【００１３】
図１において、１は、天然ガスハイドレート生成槽（以下、ＮＧＨ生成槽という）であり、スラリー状の天然ガスハイドレート（以下、スラリー状のＮＧＨという）ｄを生成するようになっている。
【００１４】
即ち、ＮＧＨ生成槽１内に配したノズル２からＮＧＨ生成槽１内の母液ｅにガスブースタ３によって所定の圧力（例えば、３４ａｔａ（３．３３ＭＰａ））に昇圧された天然ガスｆを噴出すると、水ｅと天然ガスｆが反応してスラリー状のＮＧＨ（ｄ）が生成される。その際、水ｅと天然ガスｆの反応熱は、冷凍機４によって除去される。
【００１５】
ＮＧＨ生成槽１内のスラリー状のＮＧＨ（ｄ）は、スラリーポンプ５によってスラリー貯槽６に送出され、一旦、貯蔵される。
【００１６】
しかして、需要先（例えば、市中）のガス需要が切迫した場合には、スラリー貯槽６に貯蔵されているスラリー状のＮＧＨ（ｄ）を再ガス化した後、中圧管（例えば、３ａｔａ（０．２９７ＭＰａ））７を経て需要先に供給するのである。尚、この中圧管７と、上流側の中圧管（例えば、１０ａｔａ（０．９８０７ＭＰａ））８は、ガバナ弁９を介して接続されている。
【００１７】
スラリー貯槽６からスラリーポンプ１０によって送出されたスラリー状のＮＧＨ（ｄ）は、固液分離機１１によって脱水された後、スクリューコンベヤ１２によって減圧ガス化器１３に供給される。１４は、ロックホッパである。
【００１８】
減圧ガス化器１３内の天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）（ｄ’）は、減圧により再ガス化し（例えば、３ａｔａ（０．２９７ＭＰａ））、上述した中圧管７に供給される。その際、天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）自体を形成していた生成水及び脱水後の天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）（ｄ）に付着していた母液、すなわち、生成時に対してＮＧＨの分解乖離熱によって水の大半は、氷結して減圧ガス化器１３内に氷スラリーとして溜まる（但し、ガス化器操作温度は、０℃とすることによって一部は水のまま溜まる。）。
【００１９】
図２において、ａは、生成された天然ガスハイドレートの状態であるが、減圧ガス化器にてガス化ｂする。天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）のガス化に際して、減圧状態にすると、非平衡状態になるため、不安定になるが、乖離線に近づこうとして安定な再ＮＧＨ化に移行するが、自分自身が持ち込んだ水及び分解乖離水を氷結して再ＮＧＨ化しない。
【００２０】
減圧ガス化器１３内の氷塊ｈは、図示しない破砕機によって破砕された後、配管１８を経て混合器１５に送出される。一方、固液分離機１１によって分離された母液ｅ’は、母液槽１６に、一旦、溜められた後、ポンプ１７を備えた配管１９を経て混合器１５に供給され、そこで、氷塊ｈと混合して氷スラリーとして配管２０よりＮＧＨ生成槽１に導入される。１８〜２０は、リサイクルラインを示している。
【００２１】
減圧ガス化器１３で生じた氷塊ｈと水のスラリーは、冷熱を保有しているので、その分、ＮＧＨ生成槽１に付随している冷凍機４の動力を低減することができる。
【００２２】
尚、２１は循環系ライン、２２は熱交換器、２３はポンプを示す。また、２４は、ガス戻しライン、２５はブロア、２６は常温水器を示している。
【００２３】
【実施例】
（実施例）
本発明と従来例の使用動力を［表１］に表わした。［表１］から本発明は、従来例より使用動力を約４１８ｋＷ（≒５３０ｋＷ−１１１．５ｋＷ）低減できることが分かる。
【００２４】
【表１】
尚、試算条件は、下記の通りである。
【００２５】
（１）ＮＧＨ生成条件は、ガス圧３４ ata （３．３３MPa ）、温度４℃の都市ガス１３Ａを対象とした。
（２）動力の算定基準は、都市ガス１３Ａを１ton ／hrを原料とし、生成・分解するものとした。
（３）減圧ガス化槽の操作温度を０℃とする。
【００２６】
【発明の効果】
上記のように、本発明のガスハイドレート再ガス化方法は、ガスハイドレートの再ガス化方法であって、ガスと水からガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成工程と、該ガスハイドレート生成工程で生成されたスラリー状のガスハイドレートを貯蔵するスラリー貯蔵工程と、該スラリー貯蔵工程から送出されたスラリー状のガスハイドレートを脱水する固液分離工程と、該固液分離工程で脱水されたガスハイドレートを導入して再ガス化させる減圧ガス化工程と、該減圧ガス化工程で生じた氷塊と水及び固液分離工程で分離された母液を前記ガスハイドレート生成工程に戻す冷熱リサイクル工程とから構成されており、ガスハイドレート生成工程に戻された氷塊や固液分離工程で分離された母液による氷スラリーは、冷熱を保有しているので、ガスハイドレート生成工程で発生する生成熱を除去する冷凍機の動力又は負荷を低減することができる。
【００２７】
また、本発明のガスハイドレート再ガス化装置は、ガスハイドレートの再ガス化装置であって、ガスと水からガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成槽と、該ガスハイドレート生成槽で生成されたスラリー状のガスハイドレートを貯蔵するスラリー貯槽と、該スラリー貯槽から送出されたスラリー状のガスハイドレートを脱水する固液分離機と、該固液分離機で脱水されたガスハイドレートを導入して再ガス化させる減圧ガス化器と、該減圧ガス化器で生じた氷塊と水及び固液分離機で分離された母液を前記ガスハイドレート生成槽に戻す冷熱リサイクルラインとから形成されており、ガスハイドレート生成槽に戻された氷塊や固液分離機で分離された母液との氷スラリーは、冷熱を保有しているので、ガスハイドレート生成槽で発生する生成熱を除去する冷凍機の動力又は負荷を低減することができる。
【００２８】
尚、生成時の反応熱は、ＮＧＨ生成生成に伴う発熱量であり、分解時は、同等の解離吸熱量によって氷結作用が行われており、氷結のための凝固熱として、一旦、貯蔵されているため、その蓄熱が非常に大きいので、生成槽へ供給できる冷熱量が余剰になるため、場合によって供給する氷の一部融解する熱交換器として常温水器２６を設ける場合もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る天然ガスハイドレートの再ガス化方法を実施する設備の概略構成図である。
【図２】天然ガスハイドレートの分解乖離曲線の説明図である。
【符号の説明】
ｄ スラリー状のガスハイドレート
ｄ’ 脱水されたガスハイドレート
ｅ 水
ｅ’母液
ｆ ガス
ｈ 氷塊
１ ガスハイドレート生成槽
６ スラリー貯槽
１１ 固液分離機
１３ 減圧ガス化器
１８〜２０ 冷熱リサイクルライン
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスハイドレートの再ガス化方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）の生成には、天然ガスと水を反応器内で上手く混合（例えば、攪拌やバブリング）しながら反応熱を除去する必要がある。この反応熱を除去は、一般に、冷凍機によって行われている。冷凍機の負荷は、反応熱の除去のほか、天然ガスハイドレートの生成に使用する水及び天然ガスの顕熱除去にも必要である。例えば、１ｔ／ｈの天然ガスハイドレートの生成に必要な冷凍機及び補機動力は、生成条件にもよるが５３０ｋＷが必要である。
【０００３】
一方、天然ガスは、ガスホルダに貯蔵する方法が一般的である。しかし、通常、大容量の天然ガスを貯蔵する際に、５０ＭＰａ以上の圧力で貯蔵することは、設備コスト及び安全性の面で得策でないため、現実的に存在しない。
【０００４】
天然ガスハイドレートは、ガス包蔵能力が高いので、天然ガスを１０〜５０ＭＰａの圧力で貯蔵したガスタンクに比べて極めて小さい容器で同一ガス量を貯蔵することができるため、天然ガスハイドレートに関する技術開発が天然ガス貯蔵技術の一つとして着目されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
【非特許文献１】
兼子 弘、”天然ガスハイドレート船−新しい天然ガス輸送技術−”「Energy Review 」、1999年11月号、第22〜25ページ
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、天然ガスハイドレートに製造には、上述したような動力を消費するため、必ずしも上述の有利性を発揮できるところが少ないのが現状である。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ガスハイドレートの生成に要する生成動力の低減を計り、以て、市中に存在する多数のガスホルダを代替えするガスハイドレートの再ガス化方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、本発明のガスハイドレートの再ガス化方法は、ガスハイドレートの再ガス化方法であって、ガスと水からガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成工程と、該ガスハイドレート生成工程で生成されたスラリー状のガスハイドレートを貯蔵するスラリー貯蔵工程と、該スラリー貯蔵工程から送出されたスラリー状のガスハイドレートを脱水する固液分離工程と、該固液分離工程で脱水されたガスハイドレートを導入して再ガス化させる減圧ガス化工程と、該減圧ガス化工程で生じた氷塊と水及び固液分離工程で分離された母液を前記ガスハイドレート生成工程に戻す冷熱リサイクル工程とからなるものである。
【０００９】
一方、本発明のガスハイドレートの再ガス化装置は、ガスハイドレートの再ガス化装置であって、ガスと水からガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成槽と、該ガスハイドレート生成槽で生成されたスラリー状のガスハイドレートを貯蔵するスラリー貯槽と、該スラリー貯槽から送出されたスラリー状のガスハイドレートを脱水する固液分離機と、該固液分離機で脱水されたガスハイドレートを導入して再ガス化させる減圧ガス化器と、該減圧ガス化器で生じた氷塊と水及び固液分離機で分離された母液を前記ガスハイドレート生成槽に戻す冷熱リサイクルラインとからなるものである。
【００１０】
ここで、本発明の冷熱リサイクルラインは、減圧ガス化器で生じた氷塊と水と、固液分離機で分離された母液とを混合する混合器を備えている。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１は本発明に係る天然ガスハイドレートの再ガス化方法を実施する設備の概略構成図、図２は天然ガスハイドレートの分解乖離曲線の説明図である。
【００１３】
図１において、１は、天然ガスハイドレート生成槽（以下、ＮＧＨ生成槽という）であり、スラリー状の天然ガスハイドレート（以下、スラリー状のＮＧＨという）ｄを生成するようになっている。
【００１４】
即ち、ＮＧＨ生成槽１内に配したノズル２からＮＧＨ生成槽１内の母液ｅにガスブースタ３によって所定の圧力（例えば、３４ａｔａ（３．３３ＭＰａ））に昇圧された天然ガスｆを噴出すると、水ｅと天然ガスｆが反応してスラリー状のＮＧＨ（ｄ）が生成される。その際、水ｅと天然ガスｆの反応熱は、冷凍機４によって除去される。
【００１５】
ＮＧＨ生成槽１内のスラリー状のＮＧＨ（ｄ）は、スラリーポンプ５によってスラリー貯槽６に送出され、一旦、貯蔵される。
【００１６】
しかして、需要先（例えば、市中）のガス需要が切迫した場合には、スラリー貯槽６に貯蔵されているスラリー状のＮＧＨ（ｄ）を再ガス化した後、中圧管（例えば、３ａｔａ（０．２９７ＭＰａ））７を経て需要先に供給するのである。尚、この中圧管７と、上流側の中圧管（例えば、１０ａｔａ（０．９８０７ＭＰａ））８は、ガバナ弁９を介して接続されている。
【００１７】
スラリー貯槽６からスラリーポンプ１０によって送出されたスラリー状のＮＧＨ（ｄ）は、固液分離機１１によって脱水された後、スクリューコンベヤ１２によって減圧ガス化器１３に供給される。１４は、ロックホッパである。
【００１８】
減圧ガス化器１３内の天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）（ｄ’）は、減圧により再ガス化し（例えば、３ａｔａ（０．２９７ＭＰａ））、上述した中圧管７に供給される。その際、天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）自体を形成していた生成水及び脱水後の天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）（ｄ）に付着していた母液、すなわち、生成時に対してＮＧＨの分解乖離熱によって水の大半は、氷結して減圧ガス化器１３内に氷スラリーとして溜まる（但し、ガス化器操作温度は、０℃とすることによって一部は水のまま溜まる。）。
【００１９】
図２において、ａは、生成された天然ガスハイドレートの状態であるが、減圧ガス化器にてガス化ｂする。天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）のガス化に際して、減圧状態にすると、非平衡状態になるため、不安定になるが、乖離線に近づこうとして安定な再ＮＧＨ化に移行するが、自分自身が持ち込んだ水及び分解乖離水を氷結して再ＮＧＨ化しない。
【００２０】
減圧ガス化器１３内の氷塊ｈは、図示しない破砕機によって破砕された後、配管１８を経て混合器１５に送出される。一方、固液分離機１１によって分離された母液ｅ’は、母液槽１６に、一旦、溜められた後、ポンプ１７を備えた配管１９を経て混合器１５に供給され、そこで、氷塊ｈと混合して氷スラリーとして配管２０よりＮＧＨ生成槽１に導入される。１８〜２０は、リサイクルラインを示している。
【００２１】
減圧ガス化器１３で生じた氷塊ｈと水のスラリーは、冷熱を保有しているので、その分、ＮＧＨ生成槽１に付随している冷凍機４の動力を低減することができる。
【００２２】
尚、２１は循環系ライン、２２は熱交換器、２３はポンプを示す。また、２４は、ガス戻しライン、２５はブロア、２６は常温水器を示している。
【００２３】
【実施例】
（実施例）
本発明と従来例の使用動力を［表１］に表わした。［表１］から本発明は、従来例より使用動力を約４１８ｋＷ（≒５３０ｋＷ−１１１．５ｋＷ）低減できることが分かる。
【００２４】
【表１】
【００２５】
（１）ＮＧＨ生成条件は、ガス圧３４ ata （３．３３MPa ）、温度４℃の都市ガス１３Ａを対象とした。
（２）動力の算定基準は、都市ガス１３Ａを１ton ／hrを原料とし、生成・分解するものとした。
（３）減圧ガス化槽の操作温度を０℃とする。
【００２６】
【発明の効果】
上記のように、本発明のガスハイドレート再ガス化方法は、ガスハイドレートの再ガス化方法であって、ガスと水からガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成工程と、該ガスハイドレート生成工程で生成されたスラリー状のガスハイドレートを貯蔵するスラリー貯蔵工程と、該スラリー貯蔵工程から送出されたスラリー状のガスハイドレートを脱水する固液分離工程と、該固液分離工程で脱水されたガスハイドレートを導入して再ガス化させる減圧ガス化工程と、該減圧ガス化工程で生じた氷塊と水及び固液分離工程で分離された母液を前記ガスハイドレート生成工程に戻す冷熱リサイクル工程とから構成されており、ガスハイドレート生成工程に戻された氷塊や固液分離工程で分離された母液による氷スラリーは、冷熱を保有しているので、ガスハイドレート生成工程で発生する生成熱を除去する冷凍機の動力又は負荷を低減することができる。
【００２７】
また、本発明のガスハイドレート再ガス化装置は、ガスハイドレートの再ガス化装置であって、ガスと水からガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成槽と、該ガスハイドレート生成槽で生成されたスラリー状のガスハイドレートを貯蔵するスラリー貯槽と、該スラリー貯槽から送出されたスラリー状のガスハイドレートを脱水する固液分離機と、該固液分離機で脱水されたガスハイドレートを導入して再ガス化させる減圧ガス化器と、該減圧ガス化器で生じた氷塊と水及び固液分離機で分離された母液を前記ガスハイドレート生成槽に戻す冷熱リサイクルラインとから形成されており、ガスハイドレート生成槽に戻された氷塊や固液分離機で分離された母液との氷スラリーは、冷熱を保有しているので、ガスハイドレート生成槽で発生する生成熱を除去する冷凍機の動力又は負荷を低減することができる。
【００２８】
尚、生成時の反応熱は、ＮＧＨ生成生成に伴う発熱量であり、分解時は、同等の解離吸熱量によって氷結作用が行われており、氷結のための凝固熱として、一旦、貯蔵されているため、その蓄熱が非常に大きいので、生成槽へ供給できる冷熱量が余剰になるため、場合によって供給する氷の一部融解する熱交換器として常温水器２６を設ける場合もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る天然ガスハイドレートの再ガス化方法を実施する設備の概略構成図である。
【図２】天然ガスハイドレートの分解乖離曲線の説明図である。
【符号の説明】
ｄ スラリー状のガスハイドレート
ｄ’ 脱水されたガスハイドレート
ｅ 水
ｅ’母液
ｆ ガス
ｈ 氷塊
１ ガスハイドレート生成槽
６ スラリー貯槽
１１ 固液分離機
１３ 減圧ガス化器
１８〜２０ 冷熱リサイクルライン
Claims (3)
- ガスハイドレートの再ガス化方法であって、ガスと水からガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成工程と、該ガスハイドレート生成工程で生成されたスラリー状のガスハイドレートを貯蔵するスラリー貯蔵工程と、該スラリー貯蔵工程から送出されたスラリー状のガスハイドレートを脱水する固液分離工程と、該固液分離工程で脱水されたガスハイドレートを導入して再ガス化させる減圧ガス化工程と、該減圧ガス化工程で生じた氷塊と水及び固液分離工程で分離された母液を前記ガスハイドレート生成工程に戻す冷熱リサイクル工程とからなるガスハイドレートの再ガス化方法。
- ガスハイドレートの再ガス化装置であって、ガスと水からガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成槽と、該ガスハイドレート生成槽で生成されたスラリー状のガスハイドレートを貯蔵するスラリー貯槽と、該スラリー貯槽から送出されたスラリー状のガスハイドレートを脱水する固液分離機と、該固液分離機で脱水されたガスハイドレートを導入して再ガス化させる減圧ガス化器と、該減圧ガス化器で生じた氷塊と水及び固液分離機で分離された母液を前記ガスハイドレート生成槽に戻す冷熱リサイクルラインとからなるガスハイドレートの再ガス化装置。
- 冷熱リサイクルラインに、減圧ガス化器で生じた氷塊と水と、固液分離機で分離された母液とを混合する混合器を備えた請求項２記載のガスハイドレートの再ガス化装置。
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
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|---|---|---|---|---|
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| CN102448579A (zh) * | 2009-05-26 | 2012-05-09 | 三井造船株式会社 | 被分离气体的分离装置及方法 |
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- 2003-02-21 JP JP2003043814A patent/JP4039628B2/ja not_active Expired - Fee Related
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