JP4578930B2 - ガスハイドレート製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、原料ガスと水とを反応させてガスハイドレートを生成し、このガスハイドレートを脱水器によって水切りして低含水率のガスハイドレートを製造するガスハイドレート製造方法に関するものである。

メタンなどの炭化水素を主成分とする天然ガスを貯蔵および輸送する方法として、一般に、ガス田から天然ガスを採取した後、液化温度まで冷却し、液化天然ガス（ＬＮＧ）とした状態で貯蔵および輸送する方法が採られているが、上記のように、天然ガスをＬＮＧとして貯蔵し、または輸送するためには、多大の費用が必要になっている。

従って、近年、天然ガスを水と水和させて固体状態の水和物、すなわち、天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）を生成し、そのままの状態で貯蔵、あるいは輸送することが検討されている。この天然ガスハイドレートは、比較的容易に得られる温度および圧力条件下において製造可能であり、そのため、製造、貯蔵および輸送コストが少なくなり、斯界から注目されている。

ところで、天然ガスハイドレートは、原料ガスと水とを接触させて水和物として固体化させたものであるが、通常、多量の水を含んだスラリー状となる。したがって、このスラリー状の天然ガスハイドレートを貯蔵および輸送すれば、この貯蔵および輸送にかかるコストが膨大になってしまう。

そこで、含水率の低い天然ガスハイドレートを生成し、その貯蔵や輸送にかかるコストを低減することを目的として、スラリー状の天然ガスハイドレートを脱水器に導入して、未反応水を脱水除去する必要がある。そして、この脱水器として、横型スクリュープレス型脱水装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１０５３６２号（第７−１０頁、図２）

ところが、このようなスクリュープレス型脱水装置は、メッシュ加工した内壁と、この内壁の外側にあって外殻を構成する筒体との二重構造になっており、内壁内に設置したスクリュー軸によってスラリー状の天然ガスハイドレートを強制的に前進させることによって内壁に加工したメッシュから水を除去するようにしている。

このため、脱水中に天然ガスハイドレートの多くが水と一緒に内壁のメッシュ孔をすり抜け、結果的に天然ガスハイドレートの回収率が低下するという問題がある。

また、スクリュー軸を高トルクで回転させるために、動力費がかかるという問題がある。更に、内部が高圧の状態で高トルクを発生させるため、設備全体が過重になっており、スクリュー軸を高圧から大気圧の領域でシールする必要がある。

このような問題を解決するため、本発明者らは、従来のような機械的な強制脱水ではなく、重力を利用した天然ガスハイドレートスラリーの脱水器について検討した。この脱水器１は、図２に示すように、ガスハイドートスラリーｓを導入する導入部４と、ガスハイドレートスラリーｓの水ｗを脱水する水切り部６と、水切り部６で脱水されたガスハイドレートｎを導出する導出部５からなる縦型筒状本体２と、水切り部６にてガスハイドレートｎから分離した水（濾液）ｗを集合する脱水集合部３により構成したものである。

ところが、水切り部６で濾過された水（濾液）ｗが、水切り部６を構成している金網や多孔板の部分で原料ガスと反応してガスハイドレートとなり、このガスハイドレートが水切り部６を構成している金網や多孔板の部分に次第に堆積して金網や多孔板を塞ぐことから、脱水器の脱水性能が次第に低下するという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、ガスハイドレートによる水切り部の目詰まりを防止して脱水器の安定的な運転を実現するとともに、定脱水率の運転を実現するガスハイドレート製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、次のように構成される。

請求項１に係る発明は、ガスハイドレート生成器内で原料ガスと水を反応させてガスハイドレートを生成し、該ガスハイドレートと水が混合したガスハイドレートスラリーを脱水器によって水切りして低含水率のガスハイドレートを製造するガスハイドレート製造方法において、
前記脱水器は、ガスハイドレートスラリー導入部と水切り部とガスハイドレート導出部とをこの順に積み重ねた構造の縦型筒状本体と、該縦型筒状本体と同心状になるように前記水切り部の外側に設けた脱水集合部より構成され、
前記脱水集合部には、脱水集合部内の液面高さｈを計測する液面センサーと、ポンプ及び流量計を備え水切り部で濾過された濾液をガスハイドレート生成器に戻す戻しラインと、給水手段が設けられ、脱水集合部内の液面高さｈが設定値よりも低下すると共に濾液の戻り量が設定値よりも減少した時に、前記給水手段から脱水集合部内に給水して脱水集合部内の液面高さｈを水切り部が水没する高さｈ’に引き上げ、
その後、前記ポンプを断続運転して脱水集合部内の液面を通常の液面高さｈと水切り部が水没する液面高さｈ’の間で上下させて水切り部を洗浄することを特徴とするものである。

上記したように、請求項１に記載の発明は、原料ガスと水とを反応させてガスハイドレートを生成し、該ガスハイドレートと水とが混合したガスハイドレートスラリーを脱水器によって水切りして低含水率のガスハイドレートを製造するガスハイドレート製造方法において、前記脱水器内の液面を上下させて水切り部を洗浄するので、水切り部を構成している金網や多孔板の目詰まりを未然に防止することが可能になった。その結果、脱水器の安定的な運転を実現することができると共に、定脱水率の運転を実現することが可能となった。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１において、１１はガスハイドレート生成器、１２はガスハイドレート生成器１１で生成されたスラリー状のガスハイドレートを脱水する脱水器、１３は脱水器１２でほぼ脱水されたガスハイドレートｎを次工程（図示せず）に横移送するガスハイドレート搬送装置である。

ガスハイドレート生成器１１は、耐圧容器１４と、原料ガスである天然ガスｇを気泡状に噴出するガス噴出ノズル１５と、耐圧容器１４内を攪拌する攪拌機１６により構成されている。

原料ガスには、メタン、エタン、プロパン、ブタンなどの混合ガスである天然ガスのほか、炭酸ガス、フロンガスなどのガスハイドレートを形成するガスを利用することができる。

脱水器１２は、ガスハイドレートスラリーｓを導入する導入部１８と、ガスハイドレートスラリー中の水ｗを脱水する水切り部１９と、水切り部１９で脱水されたガスハイドレートｎを導出する導出部２０からなる縦型筒状本体２１と、水切り部１９によって濾過された水（濾液）ｗを集合する脱水集合部２２により形成されている。

水切り部１９は、金網や多孔板を円筒形にしたものであり、その小孔２３は、孔径が０．１〜５ｍｍとなるように形成されている。小孔２３の孔径が０．１mm未満の場合は、目詰まりが発生し易くなり、逆に、５ｍｍを超えると、ガスハイドレートの流失量が増加し、ガスハイドレートの回収率が低下する。

脱水集合部２２は、縦型筒状本体２１と同心状になるように、水切り部１９の外側に設けられているが、その上部に、例えば、超音波センサーなどの液面センサー３５を備え、脱水集合部２２内の液面高さｈを計測するようになっている。

更に、水切り部１９によって濾過された未反応水（濾液）ｗは、ポンプ２９を備えた戻しライン２８を経てガスハイドレート生成器１１に戻されるようになっているが、ポンプ２９の手前に流量計３６を設け、未反応水（濾液）ｗの戻り量を計測するようになっている。

図中、３３は、制御器であり、脱水集合部２２内の液面高さｈが設定値よりも低下し、かつ、戻しライン２８を戻る未反応水（濾液）ｗの戻り量が設定値よりも減少した場合には、水切り部１９が目詰まりしたと判断し、後述する水噴射ノズル２４から脱水集合部２２内に清水ｗ’を供給するようになっている。

脱水集合部２２は、その上部に水供給ノズル２４を設けると共に、水供給ノズル２４と、清水タンク２５と、給水ポンプ２６とを給水ライン２７によって接続し、清水タンク２５内の清水（フレッシュ水）ｗ’を給水ポンプ２６によって水噴射ノズル２４に供給するようになっている。

次に、このガスハイドレート製造方法について説明する。

ガスハイドレート生成器１１にて生成されたガスハイドレートｎは、ガスハイドレートの濃度が２０％程度のスラリー状である。このガスハイドレートスラリーｓは、スラリーポンプ３０によって脱水器下端の導入部１８内に供給される。

そして、その液面が水切り部１９よりも上方に達すると、ガスハイドレートスラリーｓ中の未反応水ｗが水切り部１９の小孔２３から脱水集合部２２内に流出する。こうして含水率が約５０％程度となったガスハイドレートｎは、脱水器１２内を上昇して導出部２０に至り、ここからガスハイドレート排出装置１３によって次工程に移送される。

その間に、脱水集合部２２内の液面高さｈが設定値よりも低下し、かつ、戻しライン２８を戻る未反応水（濾液）ｗの戻り量が設定値よりも減少した場合には、制御器３３は、水切り部１９が目詰まりしたと判断する。

そして、ポンプ２６を運転して水噴射ノズル２４から脱水集合部２２内に清水ｗ’を供給し、脱水集合部２２内の液面高さｈを水切り部１９が水没する高さｈ’に引き上げる。

その後、ポンプ２６を断続運転して脱水集合部２２内の液面高さを、液面高さｈと液面高さｈ’との間で変動させ、水切り部１９を濾液ｗ自体で洗浄する。

本発明に係る第１のガスハイドレート製造装置の概略構成図である。 重力を利用した脱水器の断面図である。

符号の説明

ｇ 原料ガス
ｎ ガスハイドレート
ｓ ガスハイドレートスラリー
ｗ 水
ｗ 濾液
１，１２ 脱水器
１９ 水切り部
２２ 脱水集合部

Claims (1)

1. ガスハイドレート生成器内で原料ガスと水を反応させてガスハイドレートを生成し、該ガスハイドレートと水が混合したガスハイドレートスラリーを脱水器によって水切りして低含水率のガスハイドレートを製造するガスハイドレート製造方法において、
   前記脱水器は、ガスハイドレートスラリー導入部と水切り部とガスハイドレート導出部とをこの順に積み重ねた構造の縦型筒状本体と、該縦型筒状本体と同心状になるように前記水切り部の外側に設けた脱水集合部より構成され、
   前記脱水集合部には、脱水集合部内の液面高さｈを計測する液面センサーと、ポンプ及び流量計を備え水切り部で濾過された濾液をガスハイドレート生成器に戻す戻しラインと、給水手段が設けられ、脱水集合部内の液面高さｈが設定値よりも低下すると共に濾液の戻り量が設定値よりも減少した時に、前記給水手段から脱水集合部内に給水して脱水集合部内の液面高さｈを水切り部が水没する高さｈ’に引き上げ、
   その後、前記ポンプを断続運転して脱水集合部内の液面を通常の液面高さｈと水切り部が水没する液面高さｈ’の間で上下させて水切り部を洗浄することを特徴とするガスハイドレート製造方法。

Images