JP4745024B2 - ガスハイドレートペレットの払い出し方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガスハイドレートペレットを高圧のガスハイドレート生成ガスの中から常圧下の貯槽内に払い出すガスハイドレートペレットの払い出し方法及び装置に関するものである。

従来、ガスハイドレート製造システムとしては、図６のようなシステムがある。このガスハイドレート製造システムは、第１生成器１０１、脱水器１０２、第２生成器１０３、造粒器１０４、脱圧装置１０５、冷却器１０６、貯槽１０７、ガス圧縮機１０８により構成されている。

上記第１生成器１０１に、高圧（例えば、５４ａｔａ（５．２９ＭＰａ））の原料ガス（天然ガス）ｇと、常温（例えば、５℃）の原料水ｗとを供給し、攪拌・バブリング方式などの任意の方式によって原料ガスｇと原料水ｗとを気液接触させてガスハイドレートを生成する。ガスハイドレートの生成に際して発生した反応熱は、ＬＮＧの冷熱を利用して除去される。

第１生成器１０１で生成されたガスハイドレートは、スラリーｓ（例えば、ガスハイドレートの含有率２０％程度）の状態で脱水器１０２に供給して脱水する（例えば、含水率５０％程度。）。脱水器１０２で脱水された水ｗ’は、元の原料水ｗに混入される。

脱水器１０２によって脱水されたガスハイドレートｈは、第２生成器１０３に供給され、更に、脱水される（例えば、含水率１０％以下）。第２生成器１０３における脱水には、第１生成器１０１から供給された原料ガスｇが使用される。つまり、原料ガスｇとガスハイドレートに付随している水ｗとが反応して新たにガスハイドレートを生成することによってガスハイドレートの含水率を実質的に低下させるのである。

第２生成器１０３で脱水されたガスハイドレートｈは、造粒機（ペレタイザー）１０４によって任意の形状及び寸法のガスハイドレートペレットｐに成型される。このガスハイドレートペレットｐは、高圧（５４ａｔａ（約５．２９ＭＰａ））の原料ガス（ガスハイドレート生成ガス）ｇの雰囲気中で成型されるので、脱圧装置１０５によって貯蔵や輸送に適した常圧まで減圧され、しかる後に、冷却器１０６によって自己保存効果を発揮できると言われているマイナス２０℃程度に冷却される。冷却器１０６によって冷却されたガスハイドレートペレットｐは、常圧下にある貯槽１０７に貯蔵される。

脱圧装置１０５によって減圧されたパージガスｇ’は、ガス圧縮機１０８によって原料ガスｇと同圧まで昇圧され、第１生成器１０１の上流側に戻される。

このようなガスハイドレートの製造システムは、上記以外にも知られている（例えば、特許文献１。）。
特開２００３−１０５３６２号公報（第１１−１２頁、図１１）

しかし、脱圧装置１０５によって減圧されたパージガスｇ’を第１生成器１０１の上流側に還元する場合は、パージガスｇ’をガス圧縮機１０８を用いて原料ガスｇのガス圧（例えば、５４ａｔａ（約５．２９ＭＰａ））まで昇圧する必要があるため、高圧用のガス圧縮機１０８が必要になるばかりでなく、ガス圧縮機１０８を運転するための消費電力が増大するという問題がある。

また、従来のガスハイドレート製造システムは、脱圧装置１０５と冷却器１０６とをそれぞれ別個に設ける必要があるので、その分、設備費が増大すると共に、工程が長くなり、維持管理が面倒になるという問題がある。

本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、その目的は、高圧ガスの雰囲気中で成型したガスハイドレートペレットを常圧下で貯蔵する際に、パージガスの発生を抑制しながらガスハイドレートを払い出すことができるガスハイドレートペレットの払い出し方法及び装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、高圧ガスの雰囲気中で成型したガスハイドレートペレットを脱圧して冷却する脱圧装置と冷却器とを一つの装置で兼用するようにしたガスハイドレートペレットの払い出し方法及び装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、次のように構成されている。
請求項１に記載の発明に係るガスハイドレートペレットの払い出し方法は、ガスハイドレートペレットを、高圧のガスハイドレート生成ガス中から常圧下の貯槽内に払い出すガスハイドレートペレットの払い出し方法において、（ａ）ガスハイドレートペレット払い出し用の容器に冷媒液を注入する工程、（ｂ）前記冷媒液が注入された前記容器に前記ガスハイドレートペレットを投入して当該ガスハイドレートペレットを冷却する工程、（ｃ）前記容器の冷媒液を抜き出して容器内を減圧する工程、（ｄ）減圧された容器から冷却したガスハイドレートペレットを常圧下に払い出す工程とから成るガスハイドレートペレットの払い出し方法である。

請求項２に記載の発明に係るガスハイドレートペレットの払い出し方法は、前記ガスハイドレートペレット払い出し用の容器を少なくとも３基有すると共に、前記（ａ）〜（ｄ）工程を各容器間において互いに時間をずらして順次行うことを特徴とする請求項１記載のガスハイドレートペレットの払い出し方法である。

請求項３に記載の発明に係るガスハイドレートペレットの払い出し方法は、前記ガスハイドレートペレット払い出し用の容器から冷媒液を抜き出す時に発生した冷媒ガスを液化天然ガスの冷熱を利用して再液化することを特徴とする請求項１記載のガスハイドレートペレットの払い出し方法である。

請求項４に記載の発明に係るガスハイドレートペレットの払い出し装置は、ガスハイドレートペレットを高圧のガスハイドレート生成ガス中から常圧下の貯槽に払い出すガスハイドレートペレットの払い出し装置において、少なくとも３基のガスハイドレートペレット払い出し用の容器と、該容器に冷媒液を順番に分配する冷媒供給弁と、前記冷媒液が注入された容器内に前記ガスハイドレートペレットを投入するガスハイドレートペレット投入弁と、前記ガスハイドレートペレットが投入された容器から冷媒液を排出する減圧弁と、減圧した容器の前記ガスハイドレートペレットを常圧下に払い出すガスハイドレートペレット排出弁と、前記減圧弁によって減圧された時に気化した冷媒ガスを再液化する冷媒再液化器とから成るガスハイドレートペレットの払い出し装置である。

上記のように、請求項１に記載の発明は、ガスハイドレートペレットを、高圧のガスハイドレート生成ガス中から常圧下の貯槽内に払い出す際に、（ａ）ガスハイドレートペレット払い出し用の容器に冷媒液を注入する工程、（ｂ）前記冷媒液が注入された前記容器に前記ガスハイドレートペレットを投入して当該ガスハイドレートペレットを冷却する工程、（ｃ）前記容器の冷媒液を抜き出して容器内を減圧する工程、（ｄ）減圧された容器から冷却したガスハイドレートペレットを常圧下に払い出す工程とから構成されているので、パージガスの発生を抑制しながらガスハイドレートペレットを高圧のガスハイドレート生成ガス中から常圧下の貯槽内に払い出すことができる。

また、本発明は、上記のように、冷媒液が注入された容器にガスハイドレートペレットを投入してガスハイドレートペレットを直接冷却するため、ガスハイドレートペレットを瞬間的に冷却することができる。

また、請求項２に記載の発明は、前記ガスハイドレートペレット払い出し用の容器を少なくとも３基有すると共に、前記（ａ）〜（ｄ）工程を各容器間において互いに時間をずらして順次行うので、ガスハイドレートペレットを連続的に払い出すことができる。

また、請求項３に記載の発明は、前記ガスハイドレートペレット払い出し用の容器から冷媒液を抜き出す時に発生した冷媒ガスを液化天然ガスの冷熱を利用して再液化するので、電力を消費する冷凍機などが不要となり、経済的である。

請求項４に記載の発明に係るガスハイドレートペレットの払い出し装置は、ガスハイドレートペレットを高圧のガスハイドレート生成ガス中から常圧下の貯槽に払い出すガスハイドレートペレットの払い出し装置において、少なくとも３基のガスハイドレートペレット払い出し用の容器と、該容器に冷媒液を順番に分配する冷媒供給弁と、前記冷媒液が注入された容器内に前記ガスハイドレートペレットを投入するガスハイドレートペレット投入弁と、前記ガスハイドレートペレットが投入された容器から冷媒液を排出する減圧弁と、減圧した容器の前記ガスハイドレートペレットを常圧下に払い出すガスハイドレートペレット排出弁と、前記減圧弁によって減圧された時に気化した冷媒ガスを再液化する冷媒再液化器とから構成されているので、高圧ガスの雰囲気中で成型した前記ガスハイドレートペレットを脱圧して冷却する脱圧装置と冷却器とを一つの容器で兼用することが可能となった。

従って、その分、ガスハイドレートペレット払い出し装置の工程が短縮され、維持管理を容易に行なうことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、この実施の形態では、混合容器の切り替えを３連式の方式で行う場合について説明するが、これだけに限定するものではない。

図１は、本発明のガスハイドレートペレットの払い出し方法の実施に適用する装置の概略構成図である。

図１において、符号１は、ガスハイドレートペレットの払い出し装置であり、テーブルフィーダ２、３基の混合容器３ａ，３ｂ，３ｃ、スクリューフィーダ４、冷媒再液化器５、バッファタンク６、送液ポンプ７を備えている。

混合容器（ガスハイドレートペレット払い出し用の容器）３ａ〜３ｃは、それぞれ、注液弁（冷媒供給弁）１１、ガスハイドレートペレット投入弁１２、減圧弁（抽液弁とも言う。）１３、ガスハイドレートペレット排出弁１４を有している。

注液弁１１は、冷媒再液化器５に接続している冷媒供給管１５から分岐した３本の分岐管１６ａ，１６ｂ，１６ｃに、それぞれ、設けられている。そして、第１の分岐管１６ａは、第１の混合容器３ａに接続され、第２の分岐管１６ｂは、第２の混合容器３ｂに接続され、第３の分岐管１６ｃは、第３の混合容器３ｃに接続されている。

また、ガスハイドレートペレット投入弁１２は、テーブルフィーダ２と各混合容器３ａ，３ｂ，３ｃとを連通する３本のガスハイドレートペレット投入管１７ａ，１７ｂ，１７ｃに設けられている。また、減圧弁１３は、第１の混合容器３ａに設けた第１の抽液管１８ａと、第２の混合容器３ｂに設けた第２の抽液管１８ｂと、第３の混合容器３ｃに設けた第３の抽液管１８ｃとに設けられている。この３本の抽液管１８ａ〜１８ｃは、冷媒再液化器５に設けた幹管１９に、それぞれ、接続されている。また、ガスハイドレートペレット排出弁１４は、混合容器３ａ，３ｂ，３ｃとスクリューフィーダ４とを連通する３本のガスハイドレートペレット排出管２０ａ，２０ｂ，２０ｃに、それぞれ、設けられている。

なお、冷媒再液化器５で再液化された冷媒を一時的に貯留するバッファタンク６及び送液ポンプ７は、上記の冷媒供給管１５に設けられている。また、この実施の形態では、冷媒液としてプロパン（Ｃ₃ Ｈ₈ ）を用いているが、これに限らず、例えば、ブタン（Ｃ₄ Ｈ₁₀）などを適用することができる。

上記テーブルフィーダ２は、ホッパー２１より供給されたガスハイドレートペレットｐを複数の混合容器３ａ，３ｂ，３ｃに分配するものであり、回転円板２３を内蔵した円形容器２２の周辺には、外側に突出させた３個のガスハイドレートペレット排出部２４ａ，２４ｂ，２４ｃを有している（図２参照。）。このガスハイドレートペレット排出部２４ａ，２４ｂ，２４ｃには、上記ガスハイドレートペレット投入弁１２を備えたガスハイドレートペレット投入管１７ａ，１７ｂ，１７ｃを接続させている。

上記スクリューフィーダ４は、筒状の本体３１と、本体３１内に挿入されたスクリュー部３２から構成され、スクリュー部３２を電動モーター３３によって駆動するようになっている。そして、このスクリューフィーダ４から排出されたガスハイドレートペレットｐを図示しない貯槽内に貯蔵するようになっている。

第１、第２、第３の混合容器３ａ，３ｂ，３ｃは、図３に示すように、（ａ）冷媒液充填工程Ａ、（ｂ）ガスハイドレートペレットの投入及び冷却工程Ｂ、（ｃ）冷媒抜き工程Ｃ、（ｄ）ガスハイドレートペレット払い出し工程Ｄの４工程を１サイクルとし、１サイクルを所定の時間ｔ（例えば、６０秒）で履行するようになっている。

また、冷媒液充填工程Ａの処理時間は、ｔ₁ 秒（例えば、２０秒）、ガスハイドレートペレットの投入及び冷却工程Ｂの処理時間は、ｔ₂ 秒（例えば、２０秒）、冷媒抜き工程Ｃの処理時間は、ｔ₃ 秒（例えば、１０秒）、ガスハイドレートペレット払い出し工程Ｄの処理時間は、ｔ₄ 秒（例えば、１０秒）となっている。

そして、第１、第２、第３の混合容器３ａ，３ｂ，３ｃは、ｔ₁ 秒遅れで稼働するようになっている。

次に、上記ガスハイドレートペレット払い出し装置の作用について説明する。なお、便宜上、第１の混合容器の作用について説明する。

（１）先ず、図４（ａ）に示すように、第１の混合容器３ａ内に所定の温度（例えば、−３０℃程度）に冷却された冷媒液（液化プロパン（Ｃ₃ Ｈ₈ ））ｍを注入する（注入時間：ｔ₁ 秒）。

この場合、注液弁１１のみが「開」であり、その他の弁、即ち、ガスハイドレートペレット投入弁１２、減圧弁１３、ガスハイドレートペレット排出弁１４は、全て「閉」となっている。この場合、第１の混合容器３ａ内の圧力は、２．５ａｔａ（０．２４５ＭＰａ）となっている。

（２）次に、図４（ｂ）に示すように、注液弁１１を「開」から「閉」に切り替え、しかる後に、ガスハイドレートペレット投入弁１２を「閉」から「開」に切り替えると、ガスハイドレートペレットｐが既に説明したテーブルフィーダ２より第１の混合容器３ａ内に投入される（投入時間：ｔ₂ 秒）。

この第１の混合容器３ａに投入されたガスハイドレートペレットｐは、冷媒液ｍによって自己保存効果を発揮できる温度（例えば、−２０℃程度）に急冷されると同時に、第１の混合容器３ａにガスハイドレートペレットｐと一緒に高圧（例えば、５４ａｔａ（５．２９ＭＰａ））の原料ガス（ガスハイドレート生成ガス）ｇが流入するため、第１の混合容器３ａ内の圧力が高くなる（例えば、５４ａｔａ（５．２９ＭＰａ））。

（３）次に、図４（ｃ）に示すように、ガスハイドレートペレット投入弁１２を「開」から「閉」に切り替える。しかる後に、減圧弁１３を「閉」から「開」に切り替えると、第１の混合容器３ａ内の冷媒液ｍが減圧弁１３を通って流出し、第１の混合容器３ａが減圧される（例えば、１．７５ａｔａ（０．１７ＭＰａ））。

なお、冷媒液の排出時間は、ｔ₃ 秒である。また、減圧弁１３によって減圧された時に気化した冷媒ガスは、ＬＮＧ（ｕ）を冷熱源とする冷媒再液化器５によって再液化される。

（４）次に、図４（ｄ）に示すように、減圧弁１３を「開」から「閉」に切り替え、しかる後に、ガスハイドレートペレット排出弁１４を「閉」から「開」に切り替えると、第１の混合容器３ａ内に残っているガスハイドレートペレットｐがガスハイドレートペレット排出弁１４を通って排出される。第１の混合容器３ａから排出されたガスハイドレートペレットｐは、スクリューフィーダ４によって常圧中に設置した貯槽（図示せず）に貯蔵される。

図５は、冷媒（プロパン）の状態線図であり、符号ａ〜ｃは、混合容器３ａ内に高圧（５４ａｔａ）のガスハイドレート生成ガスｇが流入すると同時に、前記混合容器３ａ内に投入されたガスハイドレートペレットｐの顕熱によって、予め、前記混合容器３ａ内に充填されていた冷媒液（プロパン）ｍの移行状況を示している。

符号ｃ〜ｄは、前記混合容器３ａ内の冷媒液（プロパン）ｍを減圧した状況を示し、符号ｄ〜ｅは、冷媒液（プロパン）ｍがガス化した状況を示している。また、符号ｅ〜ａは、ＬＮＧ等によって冷却され、ガス化した冷媒（プロパン）が再液化した状態を示している。

また、符号ｅは、符号ｄの気液の状態から液となった状態を図示したものである。従って、符号ｄ〜ｅがＬＮＧによる冷却負荷となる。

本発明のガスハイドレートペレットの払い出し方法の実施に適用する装置の概略構成図である。 テーブルフィーダの平断面図である。 混合容器の切り替えサイクルを示すサイクルパターン図である。 （ａ）冷媒液の充填工程を示す図、（ｂ）ガスハイドレートペレット投入及び冷却工程を示す図、（ｃ）冷媒液の液抜き工程を示す図、（ｄ）ガスハイドレートペレットの排出工程を示す図である。 冷媒（プロパン）の状態線図である。 従来例の全体図である。

符号の説明

ｇ 高圧のガスハイドレート生成ガス
ｍ 冷媒液
ｐ ガスハイドレートペレット
１ ガスハイドレートペレットの払い出し装置
３ａ〜３ｃ 混合容器（ガスハイドレートペレット払い出し用の容器）
５ 冷媒再液化器
１１ 注液弁（冷媒供給弁）
１２ ガスハイドレートペレット投入弁
１３ 減圧弁（抽液弁）
１４ ガスハイドレートペレット排出弁

Claims (4)

1. ガスハイドレートペレットを、高圧のガスハイドレート生成ガス中から常圧下の貯槽内に払い出すガスハイドレートペレットの払い出し方法において、
   （ａ）ガスハイドレートペレット払い出し用の容器に冷媒液を注入する工程、
   （ｂ）前記冷媒液が注入された前記容器に前記ガスハイドレートペレットを投入して当該ガスハイドレートペレットを冷却する工程、
   （ｃ）前記容器の冷媒液を抜き出して容器内を減圧する工程、
   （ｄ）減圧された容器から冷却したガスハイドレートペレットを常圧下に払い出す工程とから成るガスハイドレートペレットの払い出し方法。
2. 前記ガスハイドレートペレット払い出し用の容器を少なくとも３基有すると共に、前記（ａ）〜（ｄ）工程を各容器間において互いに時間をずらして順次行うことを特徴とする請求項１記載のガスハイドレートペレットの払い出し方法。
3. 前記ガスハイドレートペレット払い出し用の容器から冷媒液を抜き出す時に発生した冷媒ガスを液化天然ガスの冷熱を利用して再液化することを特徴とする請求項１記載のガスハイドレートペレットの払い出し方法。
4. ガスハイドレートペレットを高圧のガスハイドレート生成ガス中から常圧下の貯槽に払い出すガスハイドレートペレットの払い出し装置において、少なくとも３基のガスハイドレートペレット払い出し用の容器と、該容器に冷媒液を順番に分配する冷媒供給弁と、前記冷媒液が注入された容器内に前記ガスハイドレートペレットを投入するガスハイドレートペレット投入弁と、前記ガスハイドレートペレットが投入された容器から冷媒液を排出する減圧弁と、減圧した容器の前記ガスハイドレートペレットを常圧下に払い出すガスハイドレートペレット排出弁と、前記減圧弁によって減圧された時に気化した冷媒ガスを再液化する冷媒再液化器とから成るガスハイドレートペレットの払い出し装置。
   

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