JP4845008B2 - ガスハイドレート製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、原料ガスと原料水を反応させてガスハイドレートを製造するガスハイドレート製造装置に関する。

近年、天然ガス等（以下、原料ガスという。）の安全かつ経済的な輸送・貯蔵手段として、原料ガスを水和させて固体状態の水和物としたガスハイドレートを用いる方法が注目されている。

このガスハイドレートは一般に高圧・低温下で生成され、その製造方法としては、原料水中に原料ガスを気泡として吹き込みながら撹拌するいわゆる「気液撹拌方式」と、原料ガス中に原料水を噴霧するいわゆる「水スプレー方式」の２つが知られている。

このうち、前者の「気液撹拌方式」は、ガスハイドレートの製造効率が高いため比較的多く用いられているが、生成したガスハイドレートは多量の水が付着したスラリー状（例えば、５〜２０重量％：ガスハイドレート濃度、以下同じ。）となるため、輸送や貯蔵するためには脱水装置において水分を除去する必要がある（例えば、特許文献１を参照。）。

このスラリー状のガスハイドレートの脱水装置への移送はスラリーポンプを設置した移送用配管を介して行われるが、スラリーポンプの吸込口や移送用配管中にガスハイドレートが詰まって閉塞させてしまうことが多いため、ガスハイドレートの製造効率が低下してしまうという問題があった。
特開２００４−２５０６１７号公報

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ガスハイドレートの製造効率が高いガスハイドレート製造装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するため、本発明は、原料水に原料ガスを気泡として吹き込みつつ撹拌してガスハイドレートを生成する生成容器からなるガスハイドレート製造装置において、前記ガスハイドレートを前記生成容器の上方へ移送しつつ脱水する搬送手段を、前記生成容器の上端部付近から前記原料水の水面下まで挿入されたリボン状のスクリュー羽根から構成するとともに、前記スクリュー羽根の表面に複数の貫通孔又はメッシュを形成したことを特徴とするガスハイドレート製造装置である。

ここで原料ガスとは所定の圧力及び温度で原料水と反応してガスハイドレートを生成するものならば特に種類は問わず、例えば天然ガス又はその成分であるメタン、エタン、プロパン、ｉ−ブタンなどの炭化水素ガス及びそれらの混合ガス、あるいは二酸化炭素、硫化水素及びそれらの混合ガスなどを対象とすることができる。

上記の貫通孔又はメッシュの目開きの大きさを、０．１〜５．０ ｍｍにすることが好ましい。

請求項１に記載の本発明は、原料水に原料ガスを気泡として吹き込みつつ撹拌してガスハイドレートを生成するいわゆる気液撹拌方式の生成容器内に、生成したガスハイドレートを上方へ移送しつつ脱水する搬送手段を設け、その搬送手段を、生成容器の上端部付近から原料水の水面下まで挿入されたリボン状のスクリュー羽根から構成するとともに、スクリュー羽根の表面に複数の貫通孔又はメッシュを形成したものである。

これにより、生成容器内において脱水を行えるようになり、ガスハイドレートを脱水装置に移送するスラリーポンプや移送配管が不要となるため、ガスハイドレートを連続的に製造して、製造効率を向上させることができる。

また、生成容器内で生成されたガスハイドレートを上方へ連続的に移送しつつ重力脱水することが容易にでき、ガスハイドレートの製造効率を向上されることができる。

請求項２に記載の本発明によれば、貫通孔の大きさを０．１〜５．０ ｍｍとすることにより、ガスハイドレートの脱水を効果的に行うことができるとともに、粒子径の大きなガスハイドレートを選択的に移送することができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
本発明に係るガスハイドレート製造装置を図１に基づいて説明する。

このガスハイドレート製造装置（以下、「製造装置」という。）は、従来の気液撹拌方式の生成容器内に、生成したガスハイドレートを生成容器の上部へ移送しつつ脱水する搬送手段を設けたものである。

本製造装置は、ガスハイドレートを生成する生成容器１、生成したスラリー状のガスハイドレート２を上方へ移送しつつ脱水する搬送手段であるスクリュー羽根３、及び移送されたガスハイドレート４を生成容器１外に搬出する搬出機５から構成される。

生成容器１は原料ガス６を原料水７と反応させてガスハイドレートを生成するものであり、有底筒形の耐圧容器からなる。生成容器１の内部は高圧（例えば、５．１ Ｍｐａなど）に保持されており、低温（例えば、１〜５℃など）の原料水８が貯水されている。この原料水８は、循環水経路９に設けられた熱交換器１０により反応熱が除去され低温に維持されるとともに、反応に消費された分が補給されるようになっている。

生成容器１の下部には、原料ガス６を気泡１２として原料水８中に吹き出すスページャ１３と、吹き出された原料ガス６を原料水８と混合・撹拌する撹拌羽根１４がそれぞれ設置されている。撹拌羽根１４は生成容器１の底面から延びた回転軸を介して電動機１５により回転駆動される。

スラリー状のガスハイドレート２を生成容器１の上方へ移送しつつ脱水する搬送手段は、生成容器１の頂部から略垂直に挿入されたスクリュー羽根３から構成される。

スクリュー羽根の構造の一例を図２に示す。図２（ａ）はスクリュー羽根の側面図を、図２（ｂ）は上面図を、それぞれ示したものである。

スクリュー羽根３は、細長い平板を螺旋状に巻いた、いわゆるリボン状の形状を有し、その外周部は上方から伸びる３本の支柱１７ａ、１７ｂ、１７ｃにそれぞれ固定されている。３本の支柱１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、その上端部において放射状の固定具１８により回転軸１９に接続されている。なお、支柱１７の数は、図２に示す本数に限定されるものではない。

ガスハイドレート２を上方へ移送しつつ重力脱水（水切り）するために、スクリュー羽根３の表面には多数の微細な貫通孔２０が形成されている。この貫通孔２０の大きさは、効果的な脱水を行う上から ０．１〜５．０ ｍｍとすることが好ましい。なお、貫通孔２０の代わりにメッシュを形成してもよい。また、スクリュー羽根１６は、ガスハイドレートが付着しにくいように撥水性を有する材料、例えばＰＴＦＥやポリエチレンなどを用いることが望ましい。

このスクリュー羽根３は、その下部が原料水８の水面下に、上部が生成容器１の上端部付近に、それぞれ位置するように生成容器１内に設置される。

搬出機５は、搬送手段３により上方へ移送されつつ脱水された高濃度のガスハイドレート４を生成容器１の外部へ搬出するものであり、その側面の一部が生成容器１の頂部と連通する略横置きされたスクリューコンベア２１により構成される。

スクリューコンベア２１は電動機２２により回転駆動され、連通部２３を介して受け渡された高濃度のガスハイドレート４は、水平方向へ移送され終端部２４から外部へ搬出される。

上記のような構造を有する製造装置の動作を以下に説明する。
原料ガス６は、生成容器１の下部に設置されたスページャ１３から原料水８内に気泡１２として供給され、回転する撹拌羽根１４により混合・撹拌されてガスハイドレート２を生成する。このガスハイドレート２は、比重が小さいため原料水８の水面付近に浮遊し、回転するスクリュー羽根１６により連続的にすくい上げられて上方へ移送される。このスクリュー羽根１６の表面には多数の貫通孔２０が設けられているため、ガスハイドレート２に付着した原料水８は移送中に貫通孔２０で重力脱水（水切り）されて濃度が高くなる（例えば、４０〜６０重量％）。高濃度になったガスハイドレート４は、連通部２３を通じて搬出機５に受け渡され、回転するスクリューコンベア２１により終端部２４まで運ばれて外部へ搬出される。

このように、スラリーポンプや脱水機への移送配管が不要となるため、ガスハイドレートを連続的に製造することができる。

本発明に係るガスハイドレート製造装置である。 スクリュー羽根の構造図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。

符号の説明

１ 生成容器 ２ スラリー状のガスハイドレート
３ スクリュー羽根
４ 高濃度ガスハイドレート ５ 搬出機 ６ 原料ガス
７ 原料水 ８ 生成容器内の原料水 ９ 循環水経路
１０ 熱交換器 １１ 循環水ポンプ １２ 気泡
１３ スページャ １４ 撹拌羽根 １５ 電動機
１７ 支柱 １８ 固定具 １９ 回転軸
２０ 貫通孔 ２１ スクリューコンベア ２２ 電動機 ２３ 連通部 ２４ 終端部 ２５ 電動機

Claims (2)

1. 原料水に原料ガスを気泡として吹き込みつつ撹拌してガスハイドレートを生成する生成容器からなるガスハイドレート製造装置において、
   前記ガスハイドレートを前記生成容器の上方へ移送しつつ脱水する搬送手段を、前記生成容器の上端部付近から前記原料水の水面下まで挿入されたリボン状のスクリュー羽根から構成するとともに、前記スクリュー羽根の表面に複数の貫通孔又はメッシュを形成したことを特徴とするガスハイドレート製造装置。
2. 前記貫通孔又は前記メッシュの目開きの大きさを、０．１〜５．０ ｍｍにしたことを特徴とする請求項１に記載のガスハイドレート製造装置。

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