JP4820678B2 - Roller molding equipment for gas hydrate powder - Google Patents
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本発明は、ガスハイドレート粉末製造装置における成形装置、より詳しくは、粉末状のガスハイドレート粉末を圧縮成形する成形装置に関するものである。 The present invention relates to a molding apparatus in a gas hydrate powder production apparatus, and more particularly to a molding apparatus for compression molding powdery gas hydrate powder.
近年、クリーンなエネルギー源として、メタンやプロパン等を主成分とする天然ガスが注目されている。そして、このような天然ガスの輸送や貯蔵のためにこれを液化して液化天然ガス(LNG)とすることが行われている。しかしながら、このLNGによるガスの輸送および貯蔵には極低温状態(−162℃以下)が必要であり、そのため輸送装置や貯蔵装置が高価なものになっている。 In recent years, natural gas mainly composed of methane, propane or the like has attracted attention as a clean energy source. In order to transport and store such natural gas, it is liquefied to form liquefied natural gas (LNG). However, the transport and storage of gas by this LNG requires an extremely low temperature state (−162 ° C. or less), and therefore, the transport device and the storage device are expensive.
かかることから、原料ガスと水とを水和反応させてガスハイドレート粉末を製造し、このガスハイドレート粉末の自己保存性を奏する温度(例えば、−20℃程度)に保持しながら輸送し、また、貯蔵することが提案されている。 Therefore, a gas hydrate powder is produced by hydration reaction of the raw material gas and water, and transported while maintaining the temperature (for example, about −20 ° C.) at which the gas hydrate powder exhibits self-storability, It has also been proposed to store.
このガスハイドレート粉末は、所定の圧力と温度条件下(例えば、4〜6MPa、0〜5℃)で天然ガス等と水とを接触させることにより製造され、このガスハイドレート粉末は、粉雪またはかき氷状の所謂粉末状である。 The gas hydrate powder is produced by bringing natural gas or the like into contact with water under a predetermined pressure and temperature condition (for example, 4 to 6 MPa, 0 to 5 ° C.). It is in the form of shaved ice.
ところで、このような粉末状のガスハイドレート粉末は、貯蔵タンクへの充填率(ガスハイドレート粉末の体積/容器の体積)が小さいために、その輸送または貯蔵には、大きな容積を有するタンク等が必要になるばかりでなく、粉末状であるから表面積が大きくなってしまい、天然ガスと水とに分解してしまう分解速度が非常に速いという問題がある。また、大量に貯蔵すると下層のものが岩盤状に硬化してしまい、取出しが困難になるという問題がある。 By the way, since such a powdery gas hydrate powder has a small filling rate (volume of gas hydrate powder / volume of container) in the storage tank, a tank or the like having a large volume is required for transportation or storage. Not only is necessary, but also has a problem that the surface area becomes large because it is in the form of powder, and the decomposition rate of decomposition into natural gas and water is very high. In addition, if a large amount is stored, the lower layer is hardened into a rock shape, which makes it difficult to take out.
かかることから、本発明者は、この粉末状のガスハイドレート粉末を成形装置により圧縮成形して略球形状等の成形品となし、このガスハイドレート粉末成形品を輸送し、または貯蔵することを先に提案している(例えば、特許文献1参照。)。 Therefore, the present inventor compresses the powdery gas hydrate powder with a molding device to form a molded product having a substantially spherical shape, and transports or stores the gas hydrate powder molded product. (For example, refer to Patent Document 1).
この成形装置Fは、図3に示す如く、ホッパー室30に供給されたガスハイドレート粉末nを、対向するポケット34(成形凹部)を有する一対の成形ローラ33a,33bに供給し、この成形ローラ33a,33bの回転と共に前記ポケット34内に充填されたガスハイドレート粉末nを圧縮して成形するものである。そして、前記ポケット34内にガスハイドレート粉末nを充填するためのスクリュー型押込み装置31が前記ホッパー室30に配置され、ガスハイドレート粉末の自重に加えて所定の圧力を付与するようになっている。
As shown in FIG. 3, the molding apparatus F supplies the gas hydrate powder n supplied to the
ところで、本発明者の知見によれば、前記したような成形装置Fによれば、粉雪状のガスハイドレート粉末nの略生成条件下(例えば、4〜6MPa、2〜5℃程度)において圧縮成形すると、この粉末nから水が染み出すということが判明した。そして、このガスハイドレート粉末nは、水よりも比重が小さいために、染み出した水がホッパー室30内に溜まると浮き上がるという性質があることと、成形圧力を高圧にすると染み出す水の量が増加するということも判明した。
By the way, according to the knowledge of the present inventor, according to the molding apparatus F as described above, compression is performed under substantially the production conditions (for example, about 4 to 6 MPa, about 2 to 5 ° C.) of the powder snow-like gas hydrate powder n. It turned out that water exudes from this powder n when it shape | molds. And since this gas hydrate powder n has a specific gravity smaller than that of water, the gas hydrate powder n has the property that the exuded water floats up when it accumulates in the
前記ガスハイドレート粉末nを原料として成形装置Fで圧縮成形を行うと、運転初期は染み出した水が溜っていないので順調にペレットpの製造ができるが、両ローラ34a,34bの間隙には圧密状態のガスハイドレートが充填されているので、該両ローラ34a,34bにより絞り出された水(絞水)は、ローラ34a,34bの間隙より排水されることなくホッパー室30内に溜まっていく。
When compression molding is performed with the molding apparatus F using the gas hydrate powder n as a raw material, since the exuded water does not accumulate in the initial stage of operation, the pellet p can be produced smoothly, but in the gap between the rollers 34a and 34b, Since the gas hydrate in the compacted state is filled, the water (squeezed water) squeezed by the rollers 34a and 34b is accumulated in the
かかる状態で運転を続けると、ホッパー室30内の水位が上昇していくこととなり、これに伴ってガスハイドレート粉末に浮力が生じ、送出し装置31で押込まれるガスハイドレート粉末nと、浮上しようとするガスハイドレート粉末nとが該装置31のスクリューの先端付近に次々と滞留するようになり、これが塊となってしまう。
If the operation is continued in such a state, the water level in the
そして、送出し装置31より供給された粉末nが、ローラ6a,6bの軸方向に延長する断面略楔形の塊を成長させ、ある程度の大きさに達した塊bとなってホッパー室30の開口部35内や成形ローラ33a,33b間に栓の如く作用してガスハイドレート粉末nが成形ローラ33a,33bに供給できなくなり、ガスハイドレート粉末の成形体p(ペレット)が製造できなくなるという問題があった。
Then, the powder n supplied from the
また、常圧(大気圧)において前記成形装置Fを運転する際も、ポケット34内に確実に充填するために押込み装置31の加圧力を上昇させると、スクリュー先端付近で粉末n同士が固着して塊を生じ、閉止栓として作用するという同様の問題があった。
Further, when the molding apparatus F is operated at normal pressure (atmospheric pressure), if the pressing force of the pushing
このように塊bを生ずると、成形装置Fの運転を中断し、このガスハイドレート粉末nの塊bを除去する必要があり、装置Fの分解・組立・調整といった作業をしなくてはならず、結果、ガスハイドレート粉末製造装置の運転効率を著しく損なうこととなる。特に、この成形装置Fがガスハイドレート粉末の略生成条件の高圧雰囲気(4〜6MPa)下でガスハイドレート粉末成形品pの製造を行っている場合は、装置全体が200mm以上の厚みのある堅牢な耐圧容器に収容されている関係で、ガスハイドレート粉末の塊bの除去作業は極めて困難であるという問題があり、前記塊bが溶解するまでの長時間(例えば、24時間)成形装置Bは運転を停止することとなり、ついには原料であるガスハイドレート粉末nの製造装置の生産量を極端に低下又は生産を停止しなければならないという問題があった。
本発明は、前記の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、圧縮成形ローラ間に生ずるガスハイドレート粉末自体の塊による閉塞栓を迅速に融解するローラ型成形機を提供するものである。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to form a roller mold that quickly melts a blocking plug due to a lump of gas hydrate powder itself generated between compression molding rollers. The machine is provided.
前記目的を達成するための本発明に係るローラ型圧縮成形装置は、
1)原料ガスと水とを水和反応させて粉末状のガスハイドレート粉末を生成し、該ガスハイドレート粉末を略球形状に圧縮成形する圧縮成形装置において、前記圧縮成形装置は、前記ガスハイドレート粉末を収容するホッパー室と、前記ホッパー室の開口部の下部に配置された一対の圧縮ローラと、前記ホッパー室内のガスハイドレート粉末を前記圧縮ローラに供給する押込み装置から構成され、かつ、前記ホッパー室の少なくとも一面の下部より前記一対の圧縮ローラへ温水又は冷水を供給すると共に、他面の下部より排水することを特徴とする。
2)前記ホッパー室の少なくとも一面の下部に温水又は冷水の噴出ノズルを設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a roller type compression molding apparatus according to the present invention comprises:
1) a raw material gas and water by hydration to produce a powdered gas hydrate powder in the compression molding apparatus for compression molding the gas hydrate powder in Ryakudama shape, the compression molding apparatus, the gas A hopper chamber containing hydrate powder, a pair of compression rollers disposed below the opening of the hopper chamber, and a pushing device for supplying gas hydrate powder in the hopper chamber to the compression roller , and The hot water or the cold water is supplied to the pair of compression rollers from the lower part of at least one surface of the hopper chamber, and is drained from the lower part of the other surface.
2) A jet nozzle for hot water or cold water is provided at the lower part of at least one surface of the hopper chamber .
本発明に係る成形装置は、圧縮成形ローラ間に生ずる略楔形状のガスハイドレート粉末の塊(閉塞栓)を温水で直接的に融解させているので、融解速度が速い。従って、成形装置の詰まりによるペレットの製造中断時間を短縮し、特に、ガスハイドレート粉末の略生成条件下の高圧においてペレットを製造する際の閉塞解除操作が著しく改善され、ガスハイドレートペレットの生産量が低下するのを防止する。 In the molding apparatus according to the present invention, the mass (occlusion plug) of the substantially wedge-shaped gas hydrate powder generated between the compression molding rollers is directly melted with warm water, so that the melting speed is high. Therefore, the production interruption time of pellets due to clogging of the molding equipment is shortened, and the operation for releasing clogging is particularly improved when producing pellets at high pressures under the conditions under which gas hydrate powder is substantially produced. Prevent the amount from decreasing.
さらに、前記温水を噴出するようにしたことで、前記塊に集中的に温水が高圧で衝突するので、一層効率よく塊を融解することができる。 Furthermore, since the hot water is ejected, the hot water collides with the lump intensively at a high pressure, so that the lump can be melted more efficiently.
以下、図1及び図2を参照して本発明に係る圧縮成形装置Aの実施形態を説明する。
本発明に係る圧縮成形装置Aは、図1並びに図2に示す如く、ガスハイドレート粉末nを収容するホッパー室5と、前記ホッパー室5の開口部5aの下部に配置された一対の圧縮ローラ6a,6bと、前記ホッパー室5内のガスハイドレート粉末nを前記圧縮ローラ6a,6bに供給する押込み装置12から構成されており、前記ホッパー室5は、圧縮ローラ6a,6bの側面に対向して配置される側板1a,1bと、前記圧縮ローラ6aと圧縮ローラ6bとの間隙に向かって傾斜の形成され対向して配置されるフィーダベース10a,10bとからなり、前記ホッパー室5内にはガスハイドレート粉末nを前記圧縮ローラ6a,6bに供給するスクリュー型の押込み装置12が配置されている。
Hereinafter, an embodiment of a compression molding apparatus A according to the present invention with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, a compression molding apparatus A according to the present invention includes a hopper chamber 5 for storing a gas hydrate powder n and a pair of compression rollers disposed below an opening 5a of the hopper chamber 5. 6a, 6b and a pushing
そして、前記ホッパー室5の側板1aの下部より前記一対の圧縮ローラ6a,6bへ温水h1を供給すると共に、他方の側板1bの下部より排水するようになっている。さらに、前記側板1aの下部に前記温水を噴出するノズル3が設けてある。
The hot water h1 is supplied from the lower part of the side plate 1a of the hopper chamber 5 to the pair of
前記温水h1は、前記排水管4より排出されるガスハイドレート粉末nの絞水h3や、ガスハイドレート粉末製造装置における未反応水等、またはイオン交換水や純水等の水を、温調装置並びに移送ポンプと貯水タンクと熱交換器からなる恒温槽(不図示)で所定の温度(例えば、60〜80℃の範囲)に保持するようになっており、熱媒体管路2を介して前記ホッパー室5に供給し、かつ、その供給した温水及び前記絞水h3を排水管4を介して前記恒温槽に還流するようになっている。
The warm water h1 is a temperature control of the water squeezed h3 of the gas hydrate powder n discharged from the
また、場合によって前記側板1aの熱媒体管路2に冷却水(例えば、1℃程度の純水等)を流通させ、側板1a並びにローラ6a,6bを冷却することができるようになっている。
In some cases, cooling water (for example, pure water of about 1 ° C.) is circulated through the
このように構成されたガスハイドレート粉末nの圧宿成形装置Aは、ガスハイドレート粉末の略生成条件(例えば、5MPa、3℃程度)下において、図示しないガスハイドレート粉末の製造装置から供給されるガスハイドレート粉末nを一旦ホッパー室5内に保持し、スクリュー型の押込み装置12の作用によりホッパー室5の開口部5aの下部に配置された一対の圧縮ローラ6a,6bに供給し、該圧縮ローラ6a,6bに形成されたポケット7内に前記ガスハイドレート粉末nが確実に充填され、前記圧縮ローラ6a,6bの回転と共に圧縮されてペレットpが製造される。
The gas hydrate powder forming apparatus A for gas hydrate powder n configured in this manner is supplied from a gas hydrate powder production apparatus (not shown) under substantially the conditions for producing gas hydrate powder (for example, about 5 MPa, about 3 ° C.). The gas hydrate powder n is temporarily held in the hopper chamber 5 and supplied to a pair of
前記圧縮ローラ6a,6bによる圧縮部分では、ガスハイドレート粉末n中の水分(未反応水)が絞り出されるようにして染み出てくることになる。この絞水h3は、両ローラ6a,6bの成形間隙にガスハイドレートが圧密状態であるので、この間隙から外部に排水されないが、ホッパー室5の側板1bの下部に設けた排水管4を介して常時排水される。
In the compressed portion by the
ところで、この装置Aを用いてペレットpを製造している際に、押込み装置12の押圧力や原料であるガスハイドレート粉末nの性状等により両ローラ6a,6b間及びホッパー室5の開口部5aに前述の略楔形状の塊b(閉塞栓)を生ずることがある。
By the way, when the pellets p are manufactured using the apparatus A, the opening between the
このような際に前記恒温槽より温水h1(例えば、60℃)を、側板1aの熱媒体管路2を介してホッパー室5内に供給する。
In such a case, warm water h1 (for example, 60 ° C.) is supplied from the thermostat into the hopper chamber 5 through the
この温水h1の供給量や温度は、ホッパー室内の大きさと成形ローラの軸方向の長さ、供給されるガスハイドレート粉末の温度等により、適宜調節するのが好ましい。 The supply amount and temperature of the hot water h1 are preferably adjusted as appropriate depending on the size of the hopper chamber, the axial length of the forming roller, the temperature of the supplied gas hydrate powder, and the like.
そして、温水h1を供給されたガスハイドレート粉末の塊による閉塞栓bは、この温水h1の熱を受熱してガス(メタン、プロパン等の天然ガス)を放出しながら短時間(例えば、3〜6分)で融解(分解)する。そして、閉塞栓bに熱を付与した温水h1は排水h2として排水管4を介して排水される。
Then, the plug b formed by the mass of gas hydrate powder supplied with the hot water h1 receives the heat of the hot water h1 and releases a gas (natural gas such as methane or propane) for a short time (for example, 3 to 3). Melt (decompose) in 6 minutes). And the warm water h1 which gave the heat | fever to the obstruction | occlusion stopper b is drained through the
前記発生したガスは、ガス回収管路を介してガスハイドレート粉末製造装置等の原料ガスとして再利用される。 The generated gas is reused as a raw material gas for a gas hydrate powder production apparatus or the like through a gas recovery line.
本発明に係る成形装置Aにより、成形装置のホッパー室5内に生ずる略楔形状の塊(閉塞栓)を除去する操作にかかる負担が著しく軽減し、かつ、その除去にかかる時間が数時間から数分にまで短縮される。 With the molding apparatus A according to the present invention, the burden on the operation of removing the substantially wedge-shaped lump (blocking plug) generated in the hopper chamber 5 of the molding apparatus is remarkably reduced, and the time required for the removal is from several hours. Reduced to a few minutes.
なお、本実施形態ではホッパー室5内に温水を供給するものについて説明したが、ノズル3によって塊bに高圧の噴流を衝突させているので、冷水(例えば、1〜4℃程度)を用いてもよい。
In addition, although this embodiment demonstrated what supplies a hot water in the hopper chamber 5, since the high pressure jet is made to collide with the lump b by the
また、ホッパー室5の側板1a,1bの下部に複数の可動ノズルを設け、所定の箇所に集中的に高圧の噴流を衝突させることができる。この場合は、さらに効果的に、塊bを溶解させることができる。 Also, a plurality of movable nozzles can be provided below the side plates 1a and 1b of the hopper chamber 5 so that a high-pressure jet can collide intensively at a predetermined location. In this case, the lump b can be dissolved more effectively.
さらにまた、排水管4のホッパー室5内側の開口部5aにガスハイドレート粉末nが詰まらないように、この管路の設けてある側板1b内の管路周囲に前記温水を流通させる管路を設け、排水管4内に粉末が詰まらないようにすることもできる。
Furthermore, in order to prevent the gas hydrate powder n from being clogged in the
A 成形装置
h1 温水
h2 排水
h3 絞水
1、1a,1b 側板
2 熱媒体管路
3 噴出ノズル
4 排水管
5 ホッパー室
6a,6b 成形ローラ
7 ポケット
9a,9b ローラ軸
10a,10b フィーダベース
10c,10d 傾斜面
12 押込み装置
13 熱媒体配管
A Forming device h1 Warm water h2 Drainage h3 Squeezed water 1, 1a,
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