JP4274817B2 - Gas hydrate storage tank - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天然ガスなどのメタンを主成分とするガスと水とから構成されている所謂ガスハイドレートを貯蔵するためのガスハイドレート貯蔵タンクに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、天然ガスの輸送や貯蔵は、液化天然ガス(LNG)、或いは、圧縮天然ガス(CHG)の形で行われている。
【0003】
ところで、LNGは、貨物温度をマイナス162℃に保って輸送又は貯蔵する必要があるため、その輸送や貯蔵に高価なタンクが必要である。また、その製造に多くのエネルギーを必要とし、かつ、温度コントロールが不調になると急激に気化するため、非常に危険である。更に、上記のように、極端な低温であるため、気化速度が速く、長期貯蔵に不向きなものであった。
【0004】
このため、クリーンなエネルギー源や各種構造の原料として、近年、天然ガスなどのメタンを主成分とするガスと水とから構成されているガスハイドレート(以下、NGHという)が注目され、NGHの製造や輸送についての手段が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−304196号公報(第2−3頁、図1)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、NGHの製造現場や輸送経由地又は消費地等においては、NGHを、一旦、貯蔵する必要がある。そして、NGHを貯蔵するための貯蔵タンクは、経済的側面から大型で、かつ、安価に製作する必要があり、近来、この点を考慮したNGH貯蔵タンクの開発が斯界から強く望まれているところである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、断熱材で被覆されたタンク本体内に複数の隔壁を所定の間隔を有するように配置して複数の単位タンクを構成し、各単位タンクの底面を漏斗状となすとともにその下部に排出装置に連なる排出口を設け、更に、各単位タンクに温度センサを配置するとともに冷・温媒体及びガスハイドレートの搬入口を設け、前記温度センサの温度信号を制御装置に導入して前記冷・温媒体の供給量を制御するガスハイドレート貯蔵タンクにおいて、前記各隔壁にそれぞれ開閉弁を有する連通孔を設けるとともに、所定の単位タンクを冷・温媒体供給設備に連結し、前記単位タンクに供給された冷・温媒体を前記連通孔を経て他の単位タンクに供給することを特徴とするガスハイドレート貯蔵タンクを提供せんとするものである。
【0008】
このように、本発明は、タンク本体内に複数の単位タンクを形成するとともに、その底面を漏斗状に構成したため、NGHの排出を容易に行うことができるばかりでなく、タンク本体の下部のデッドスペースを減少することができる。その結果、貯蔵タンク内へのNGH内の貯蔵量を増加させることができる。
【0009】
そして、複数の単位タンク内には、それぞれ、ガスハイドレートと冷・温媒体とが供給されるように構成され、かつ、各単位タンク内に配置された温度センサによって冷・温媒体の供給量が制御され、各単位タンク内が所定の温度に保持されるため、ガスハイドレートを搬入する時の作業性を向上させることができ、かつ、長期にわたっての安定したガスハイドレートの貯蔵が可能になる。
【0011】
また、本発明は、上記のように、各隔壁にそれぞれ開閉弁を有する連通孔を設けるとともに、所定の単位タンクを冷・温媒体供給設備に連結し、前記単位タンクに供給された冷・温媒体を前記連通孔を経て他の単位タンクに供給するため、冷・温媒体供給設備から供給された冷・温媒体により、先ず、所定の単位タンクを所定の温度、例えば、マイナス25℃程度に冷却し、しかる後に、当該単位タンクと隣接する単位タンクとの間の隔壁に設けられた開閉弁を開放して隣の単位タンクに冷・温媒体を供給する。以下、順次、この操作を繰り返して単位タンクを、順次、所定の温度に冷却する。その結果、所定の単位タンクが所定の温度に冷却された時点で、NGHを所定の単位タンクに搬入することができるため、NGHの搬入作業の効率を向上させることができる。
【0012】
(2) また、本発明のガスハイドレート貯蔵タンクは、冷・温媒体供給設備に一端が連結された冷・温媒体供給管を各単位タンク内に位置するように延設するとともに、前記冷・温媒体供給管には各単位タンク毎に開閉弁を有する放出口を設け、更に、制御装置の制御信号により前記開閉弁を制御して熱媒体を所定の単位タンクに供給することを特徴とするものである。
【0013】
このような構成によれば、貯蔵タンク本体を構成する複数の単位タンクのうち、選択された単位タンクを第1の単位タンクとして冷却し、そして、選択された任意の単位タンクにNGHを搬入することができるため、NGHの搬入作業の作業性をさらに向上させることができる。
【0018】
【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。図1は本発明に係るガスハイドレート貯蔵タンクの断面図、図2は図1のA−A’矢視図である。
【0019】
図1に示すように、ガスハイドレート貯蔵タンク100のタンク本体1は、内壁2と、内壁2を被覆する断熱材3と、断熱材3の周囲を囲繞する外壁4とにより構成されている。そして、その内部には、複数の隔壁5a,5b,5c〜が所定の間隔で配置され、複数の単位タンク(ユニットタンク)6a,6b,6c,6d〜が形成されている。この単位タンク6a,6b,6c,6d〜の上部は、支柱30により支持されている。支柱30は、タイロッドなどの締結具31によって内壁2および隔壁5に連結されている。
【0020】
単位タンク6a,6b,6c,6d〜の一部(底部)を構成している底面7は、NGHの安息角と同等又はそれより大きな傾斜角を有する漏斗状に形成されている。そして、底面7の最下部に図示しない開閉弁を有する排出口9a,9b,9c,9d〜が設けられている。漏斗状底面7の傾斜角は、開閉弁を開放した時、貯蔵されているNGHが排出口9a,9b,9c,9d〜から自動的に排出するようにNGHの状態により、適宜、設定される。即ち、NGHは、シャーベット状、粉粒状、ペレット状又は不凍液を用いたスラリーの状態で貯蔵する場合があり、これらのNGHは、それぞれ、安息角を異にするからである。
【0021】
上記隔壁5a,5b,5c〜は、その上部に開閉弁11a,11b,11c〜を有する連通孔10a,10b,10c〜を有し、開閉弁11a,11b,11c〜を開放することによって単位タンク6a,6b,6c,6d〜が連通するようになっている。そして、最上流の単位タンク6aには、エアコンディショナなどの冷・温媒体供給設備12から、例えば、冷風または温風Aが供給されるようになっている。
【0022】
図中、14a,14b,14c,14d〜は、単位タンク6a,6b,6c,6d〜内に配置させた温度センサであり、その温度信号V1 ,V2 ,V3 ,V4 〜が制御装置15に導入され、制御装置15からの制御信号V11,V12,V13,〜により開閉弁11a,11b,11c〜がそれぞれ制御されるようになっている。また、単位タンク6a,6b,6c,6d〜は、その上部に圧力調整用の放出弁(図示せず)を備えている。
【0023】
図中、16は、NGH供給パイプであり、開閉弁17a,17b,17c,17d〜を開閉することによって所定の単位タンク6a,6b,6c,6d〜にNGH18を搬入できるようになっている。また、19は、単位タンク6a,6b,6c,6d〜の下部に配置させた搬出装置であり、NGHの状態により、例えば、ベルトコンベア、スクリューコンベア、或いは、スラリー管等が用いられる。また、搬出装置19は、必要により断熱材3により被覆されている。
【0024】
次に、NGHをガスハイドレート貯蔵タンクに搬入して貯蔵する場合について説明する。
【0025】
図3に示すように、先ず、冷・温媒体供給設備12を起動して、例えば、−25℃〜−10℃の冷風Aを最上流の単位タンク6a内に供給する。このとき、排出口9aの開閉弁(図示せず)と隔壁5aの開閉弁11aとを閉鎖しておく。この場合、単位タンク6a内の圧力が上昇するが、放出弁(図示せず)の働きにより昇圧を防ぐことができる。
【0026】
単位タンク6aの内部が所定の温度(例えば、マイナス20℃)に達すると、NGH供給パイプ16の開閉弁17aを開放し、NGH18を単位タンク6a内に搬入すると同時に、隔壁5bの開閉弁11bを開放して単位タンク6b内に冷風Aを導入し、単位タンク6b内を所定の温度に冷却する。
【0027】
単位タンク6a内にNGH18が所定量搬入されると、開閉弁17aを閉鎖するとともに開閉弁17bを開放してNGH18を単位タンク6b内に搬入する。
【0028】
以下、同様の方法により、順次、単位タンク6c,6d〜にNGH18の搬入して貯蔵する。この場合、開閉弁17a,17b,17c,17d〜の制御は、制御装置15からの制御信号によって行われる。
【0029】
このように、NGHの搬入および貯蔵においては、タンク本体1全体を冷却することなく、最上流の単位タンク6aのみを所定温度に冷却することによって搬入作業が開始できるため、搬入作業の迅速性および作業効率の向上を計ることができる。
【0030】
単位タンク本体6a,6b,6c,6d〜内に貯蔵されたNGH18は、所定の期間、一定の温度に冷却されたまま貯蔵される。この冷却温度(保冷温度)としては、−25℃〜−10℃が好ましい。即ち、メタンを主成分とする天然ガスハイドレート(NGH)は、通常、−25℃〜−10℃の温度とすることにより、常圧で安定していることが知られているからである。
【0031】
従って、上記温度に冷却して貯蔵することにより、各単位タンク本体6a,6b,6c,6d〜内を常圧とすることができる。このことは、単位タンク本体6a,6b,6c,6d〜、換言すれば、タンク本体1を耐圧殻とする必要がなく、その構造を軽構造とすることができる。その結果、タンク本体1を安価に製作できる。もちろん、貯蔵過程で各単位タンク6a,6b,6c,6d〜内の温度が所定範囲を外れるようになった時は、その温度を温度センサ14a,14b,14c,14d〜が検知して冷・温媒体供給設備12を制御する。
【0032】
次に、単位タンク6a,6b,6c,6d〜内に貯蔵されているNGH18を搬出する場合について説明する。
【0033】
単位タンク6a内のNGH18を搬出する場合は、図4に示すように、排出口9aの開閉弁(図示せず)を開放すると、単位タンク6a内のNGH18が自重によって排出口9aから排出装置19上に落下して排出される。このとき、熱媒体供給設備12により単位タンク6a内に冷風Aを供給することにより、内圧低下防止と冷却温度保持とを計ることができる。
【0034】
NGH18の搬出は、単位タンク6a,6b,6c,6d〜のいずれからも任意に行うことができる。その場合は、開閉弁11a,11b,11c〜を、適宜、操作して冷風Aを選択された単位タンク6a,6b,6c,6d〜に供給すればよい。
【0035】
図5は、ガスハイドレート貯蔵タンクの第2の実施形態の断面図であり、既に説明した第1の実施形態のものと同じ部品には同じ符号を付けて詳しい説明を省略する。
【0036】
この実施形態のものは、冷・温媒体供給設備12に接続された冷・温媒体供給管20がタンク本体1の下部に配設されている。この冷・温媒体供給管20には、各単位タンク6a,6b,6c,6d〜ごとに、開閉弁21a,21b,21c,21d〜を有する放出口22a,22b,22c,22d〜が設けられている。
【0037】
一方、単位タンク6a,6b,6c,6d,〜の上部には、NGH供給管23が設けられている。そして、このNGH供給管23にも各単位タンク6a,6b,6c,6d〜ごとに開閉弁24a,24b,24c,24d〜を有する供給口25a,25b,25c,25d〜が設けられている。ここで、26a,26b,26c〜は、連通孔10a,10b,10c〜に設けたファンである。
【0038】
この例の場合は、開閉弁21a,21b,21c,21d〜のいずれかを開放することにより、選択された単位タンク6a,6b,6c,6d〜の一つ又は複数を同時に冷却することができる。そして、対応する単位タンク6a,6b,6c,6d〜の開閉弁24a,24b,24c,24d〜を開放することにより、冷却された単位タンク6a,6b,6c,6d〜にNGH18を搬入、貯蔵することができる。更に、必要に応じてファン26a,26b,26c〜を作動させることによって単位タンク6a,6b,6c,6d〜間の通気を迅速に行うことができる。
【0039】
ところで、分解ガスが発生する場合には、各単位タンク6a,6b,6c,6d〜ごとに圧力センサ(図示せず)を設置し、各圧力センサからの信号に基づいて各単位タンク6a,6b,6c,6d〜に設けた開閉弁(図示せず)を操作して各単位タンク6a,6b,6c,6d〜の分解ガスを単位タンク外へ放出する。勿論、分解ガスは、必要によりNGH製造装置(図示せず)に導いて、再度、NGH18として貯蔵しても良い。
【0040】
上記の実施形態では、単位タンク6a,6b,6c,6d〜を横方向に並べた場合を示したが、単位タンク6は、例えば、図6に示すように、縦横方向に接合させても良い。6a,6b,6c〜及び60a,60b,60c〜は、単位タンクを示している。このように配置すれば、特に、タンク本体1が大型となる場合は好適である。
【0041】
また、隔壁5a,5b,5c〜に断熱材を設けることにより、例えば、特定の単位タンクからNGH18を排出する場合、NGH18を貯蔵している単位タンクのみを所定の温度に冷却すればよいので、必要エネルギーの低減を計ることができる。
【0042】
尚、NGHを分解する時は、冷・温媒体供給設備12を切り換えて温風を使用する。そして、貯蔵タンク100内でNGHを分解して天然ガスを取り出すのである。また、貯蔵タンク100を保守点検する場合にも、残留しているNGHを除去する際に温風が必要となる。
【0043】
【発明の効果】
上記のように、本発明は、断熱材で被覆されたタンク本体内に複数の隔壁を所定の間隔を有するように配置して複数の単位タンクを構成し、各単位タンクの底面を漏斗状となすとともにその下部に排出装置に連なる排出口を設け、更に、各単位タンクに温度センサを配置するとともに冷・温媒体及びガスハイドレートの搬入口を設け、前記温度センサの温度信号を制御装置に導入して前記冷・温媒体の供給量を制御するようにしたので、各単位タンク内は、所定の温度保持が容易となり、NGHを搬入する時の作業性の向上と、長期にわたっての安定したNGHの貯蔵が可能になる。
【0044】
また、各単位タンク内の温度制御が行われるため、NGHを常圧で貯蔵することができる。その結果、貯蔵タンク本体の軽構造化が可能となり、貯蔵タンク本体を安価に構築することができるなど大きな効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るガスハイドレート貯蔵タンクの1例を示す概略断面図である。
【図2】図1のA−A’断面図である。
【図3】ガスハイドレートの搬入説明図である。
【図4】ガスハイドレートの排出説明図である。
【図5】本発明にかかるガスハイドレート貯蔵タンクの他の1例を示す概略断面図である。
【図6】本発明にかかるガスハイドレート貯蔵タンクの更に他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 タンク本体
2 内壁
3 断熱材
4 外壁
5a,5b,5c 隔壁
6a,6b,6c,6d 単位タンク
7 底面
9a,9b,9c,9d 排出口
10a,10b,10c 連通孔
11a,11b,11c、17a,17b,17c,17d、21a,21b,21c,21d 開閉弁
12 熱媒体供給設備
14a,14b,14c,14d 温度センサ
15 制御装置
16 NGH供給パイプ
18 NGH
19 排出装置
20 熱媒体供給管
22a,22b,22c,22d 放出口
23 供給管
30 支柱
31 締結材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas hydrate storage tank for storing a so-called gas hydrate composed of a gas mainly composed of methane such as natural gas and water.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, natural gas is transported and stored in the form of liquefied natural gas (LNG) or compressed natural gas (CHG).
[0003]
By the way, since LNG needs to be transported or stored while keeping the cargo temperature at minus 162 ° C., an expensive tank is required for transport and storage. In addition, it requires a lot of energy for its manufacture, and if the temperature control is not good, it rapidly vaporizes, which is very dangerous. Furthermore, as described above, since the temperature is extremely low, the vaporization rate is high and it is not suitable for long-term storage.
[0004]
Therefore, in recent years, gas hydrate (hereinafter referred to as NGH) composed of a gas mainly composed of methane such as natural gas and water has attracted attention as a clean energy source and raw materials of various structures. Means for manufacturing and transportation have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-304196 A (page 2-3, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, it is necessary to store NGH once in the manufacturing site of NGH, a transit route, or a consumption place. A storage tank for storing NGH needs to be large and economical to manufacture from an economical aspect. Recently, development of an NGH storage tank considering this point has been strongly desired by the industry. is there.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of such a situation, and a plurality of partition walls are arranged in a tank body covered with a heat insulating material so as to have a predetermined interval to constitute a plurality of unit tanks. The bottom of the unit tank has a funnel shape, and a discharge port connected to the discharge device is provided below the unit tank. Further, a temperature sensor is provided in each unit tank, and a cooling / heating medium and gas hydrate carry-in port is provided. In the gas hydrate storage tank that controls the supply amount of the cooling / heating medium by introducing a temperature signal of the sensor into the control device, each partition wall is provided with a communication hole having an opening / closing valve, and a predetermined unit tank is cooled. - connected to the temperature medium supply system, the gas hydrate storage tank, characterized in that for supplying the cold-temperature medium supplied to the unit tank to another unit tank through the communication hole It is an do subjected.
[0008]
Thus, according to the present invention, since a plurality of unit tanks are formed in the tank main body and the bottom surface thereof is configured in a funnel shape, not only can the NGH be easily discharged, but also the dead at the bottom of the tank main body. Space can be reduced. As a result, the storage amount in the NGH in the storage tank can be increased.
[0009]
A plurality of unit tanks are configured to be supplied with a gas hydrate and a cooling / heating medium, respectively, and a supply amount of the cooling / heating medium is provided by a temperature sensor disposed in each unit tank. Since each unit tank is maintained at a predetermined temperature, workability when carrying in gas hydrate can be improved, and stable storage of gas hydrate over a long period of time is possible. Become.
[0011]
In addition, as described above, the present invention is provided with a communication hole having an on-off valve in each partition wall, and a predetermined unit tank is connected to a cooling / heating medium supply facility so that the cooling / heating temperature supplied to the unit tank is reduced. In order to supply the medium to the other unit tank via the communication hole , the predetermined unit tank is first brought to a predetermined temperature, for example, about minus 25 ° C. by the cold / hot medium supplied from the cold / hot medium supply facility. After cooling, an on-off valve provided in a partition wall between the unit tank and the adjacent unit tank is opened to supply a cooling / heating medium to the adjacent unit tank. Thereafter, this operation is sequentially repeated to sequentially cool the unit tanks to a predetermined temperature. As a result, since the NGH can be loaded into the predetermined unit tank when the predetermined unit tank is cooled to the predetermined temperature, the efficiency of the NGH loading work can be improved.
[0012]
(2) Further , the gas hydrate storage tank of the present invention includes a cold / hot medium supply pipe having one end connected to the cold / hot medium supply facility so as to be positioned in each unit tank, and · the temperature medium feed pipe provided with a discharge port having an on-off valve in each unit tank, further, the feature that by controlling the opening and closing valve by the control signal of the control device supplying a heating medium to the predetermined unit tank To do.
[0013]
According to such a configuration, the selected unit tank among the plurality of unit tanks constituting the storage tank main body is cooled as the first unit tank, and NGH is carried into the selected arbitrary unit tank. Therefore, the workability of the NGH loading work can be further improved.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a gas hydrate storage tank according to the present invention, and FIG. 2 is a view taken along the line AA ′ of FIG.
[0019]
As shown in FIG. 1, the
[0020]
The bottom surface 7 constituting a part (bottom part) of the
[0021]
The
[0022]
In the figure, 14a, 14b, 14c, 14d~ the
[0023]
In the figure, 16 is an NGH supply pipe, and
[0024]
Next, the case where NGH is carried into a gas hydrate storage tank and stored will be described.
[0025]
As shown in FIG. 3, first, the cold / hot
[0026]
When the inside of the
[0027]
When a predetermined amount of
[0028]
Thereafter, the
[0029]
As described above, in carrying in and storing NGH, the carrying-in work can be started by cooling only the
[0030]
The
[0031]
Therefore, the inside of each unit tank
[0032]
Next, the case where the
[0033]
When carrying out the
[0034]
The
[0035]
FIG. 5 is a cross-sectional view of the second embodiment of the gas hydrate storage tank. The same components as those of the first embodiment already described are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
[0036]
In this embodiment, a cold / hot
[0037]
On the other hand, an
[0038]
In the case of this example, one or more of the selected
[0039]
When cracked gas is generated, a pressure sensor (not shown) is installed for each
[0040]
In the above-described embodiment, the case where the
[0041]
Further, by providing a heat insulating material in the
[0042]
When decomposing NGH, hot air is used by switching the cold / hot
[0043]
【The invention's effect】
As described above, the present invention configures a plurality of unit tanks by arranging a plurality of partition walls with a predetermined interval in a tank body covered with a heat insulating material, and the bottom surface of each unit tank has a funnel shape. In addition, a discharge port connected to the discharge device is provided at the bottom, and a temperature sensor is provided in each unit tank, and a cold / hot medium and gas hydrate carry-in port is provided. Since the introduction of the cooling / heating medium is controlled by introduction, it is easy to maintain a predetermined temperature in each unit tank, improving workability when carrying in NGH, and stable over a long period of time. NGH can be stored.
[0044]
Moreover, since temperature control in each unit tank is performed, NGH can be stored at normal pressure. As a result, the storage tank body can be lightly structured, and the storage tank body can be constructed at a low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a gas hydrate storage tank according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram for carrying in gas hydrate.
FIG. 4 is an explanatory view of the discharge of gas hydrate.
FIG. 5 is a schematic sectional view showing another example of the gas hydrate storage tank according to the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing still another example of the gas hydrate storage tank according to the present invention.
[Explanation of symbols]
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CN102514844A (en) * | 2011-12-16 | 2012-06-27 | 中国石油化工股份有限公司 | Vinyl acetate storage device and alarm and control method for crude vinyl acetate |
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