JP4854365B2

JP4854365B2 - ガスハイドレートの製造装置及び製造方法

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Publication number: JP4854365B2
Application number: JP2006097716A
Authority: JP
Inventors: 英教守屋
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Co Ltd
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP2007269990A

Description

本発明は、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の炭化水素や二酸化炭素等のガスをハイドレート形成物質としてガスハイドレートを製造する装置及びその製造方法に関するものである。

ガスハイドレートは、水分子が結合して形成された立体構造の籠の内部に、例えば天然ガスの成分であるメタン、エタン、プロパン、ブタン等の炭化水素や二酸化炭素等のガス分子が取り込まれて形成される包接（クラスレート）水和物（ハイドレート）の総称である。すなわちガスハイドレートは、原料ガス分子と水分子からなる氷状の固体物質であり、水分子が形成する立体的な籠状構造の内部に原料ガス分子を包接した安定な包接化合物の一種である。このガスハイドレートは、ガス包蔵量が比較的大きいと共に、大きな生成・分解エネルギーや、ハイドレート化ガスの選択性等の特徴ある性質を有しているため、例えば、天然ガス等の輸送・貯蔵手段や、蓄熱システム、アクチュエータ、特定成分ガスの分離回収等の多様な用途が可能であり、盛んに研究がなされている。

ガスハイドレートは、通常、高圧・低温条件の下で生成される。生成方法として、以下の方式が良く知られている。原料ガスを高圧に充填した反応容器の上部から冷却した水を噴霧することにより、水滴が原料ガス中を落下する際に水滴表面にガスハイドレートを生成させる、いわゆる「水噴霧方式」や、原料ガスを水中に気泡として導入（バブリング）することにより、原料ガスの気泡が水中を上昇する際に気泡表面にガスハイドレートを生成させる、いわゆる「バブリング方式」等である。

これらのガスハイドレート生成方法によって生成されたガスハイドレートは、比重が水より小さいので水中を浮上するが、適度な撹拌操作によりスラリー化する。生成されたガスハイドレートは、前記スラリー状態で反応容器外に抜き出される。このスラリー状態のガスハイドレートを、以下、一次ガスハイドレートと称する。また、この一次ガスハイドレートを生成する工程を、第一生成工程と称する。

スラリー状の一次ガスハイドレートは、水分を多く含み、そのガスハイドレート含有量は２０〜４０ｗｔ％であり、輸送・貯蔵または多様な用途に使用するために、十分なガス包蔵量ではない。この一次ガスハイドレートを更にガスと接触させて反応させることにより、ガスハイドレート含有量を高め、ガス包蔵量の大きな、高濃度のガスハイドレートを得ることができる。この高濃度ガスハイドレートを、以下、二次ガスハイドレートと称し、該二次ガスハイドレートを得るための工程を、第二生成工程と称する。

前記二次ガスハイドレートの製造方法の従来技術として、特許文献１（特開２００５−２６３６７５号公報）に記載の方法が挙げられる。
特許文献１に記載された方法は、前記原料ガスを水中へ分散するか又は水とミキシングして低純度のガスハイドレートスラリーを製造する第１生成工程と、該第１生成工程より流入した低純度のガスハイドレートスラリーを濾過して未反応水を除去する脱水工程と、該脱水工程で脱水したガスハイドレートを原料ガス及び／又は機械的撹拌手段によって撹拌混合しながらガスハイドレートに付着している残存水と原料ガスとを再反応させて高純度のガスハイドレートを製造する第２生成工程と、によって構成されている。

上記特許文献１に記載の従来技術では、以下のような問題点がある。
脱水後の一次ガスハイドレートを第２生成工程に供給する際、その一次ガスハイドレートの粒径が揃っていないと、二次ハイドレートを生成するための第２生成器内における、ハイドレートとガスとの接触効率が不均一になり、生成する二次ハイドレートの濃度にも影響を及ぼす虞がある。

脱水後の一次ガスハイドレートの粒径が均一であれば、該一次ガスハイドレートに付着している残存水も均一に分散し、第二生成工程において、該残存水と原料ガスとの反応を安定した条件で行うことができる。そして、第二生成工程に用いる反応容器（以下、第二生成器と称する）内での反応が均一に進むことによって、生成した二次ガスハイドレートの濃度勾配も少なくなり、より高濃度のハイドレートを得ることができる。
更に、一次ガスハイドレートを解砕することによってガスハイドレートの表面積を拡大し、ガスとの接触効率が高められ、効率よく高濃度の二次ガスハイドレートが形成される。

尚、特許文献２（特表２００１−５１９４７０号公報）には、ガスハイドレートを粉砕する方法が記載されているが、その粉砕方法は、一対のローラにより行われ、反応容器内において生成したガスハイドレートを細かくする限りのものであり、前記生成したガスハイドレートの残存水と原料ガスとを更に反応させるための第二生成工程に送るために、該ガスハイドレート粒子の粒径を均一にするように構成されたものではない。

特開２００５−２６３６７５号公報特表２００１−５１９４７０号公報

本発明の目的は、脱水後の前記一次ガスハイドレートを解砕して均一な粒径に揃えた上で、第二生成部にて更に原料ガスと反応させることにより、一次ガスハイドレートの表面積を拡大し、ガスとの接触効率が高められ、効率よく高濃度の二次ガスハイドレートを生成させることができるガスハイドレートの製造方法及び製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係るガスハイドレートの製造装置は、原料ガスと水とを低温及び高圧の下で反応させて一次ガスハイドレートを生成する第一生成部と、生成した一次ガスハイドレートを脱水する脱水部と、脱水された一次ガスハイドレートを均一な大きさに解砕する解砕部と、一次ガスハイドレートと原料ガスとを再度反応させて高濃度の二次ガスハイドレートを生成する第二生成部と、を有するガスハイドレートの製造装置であって、前記解砕部は、前記脱水部と前記第二生成部との間の連結部に設けられ、第二生成部への導入口の近傍に設けられたメッシュ部と、軸と該軸の先端に設けられた掻集作用部によって構成された掻集部とを備え、該掻集部は、前記掻集作用部が前記脱水部の出口を通り、前記メッシュ部との間を軸方向に往復動可能に形成され、前記掻集作用部は、前記一次ガスハイドレートを破砕するための破砕歯を備え、且つ軸を中心として回動可能に構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、脱水部と第二生成部との間の連結部に、脱水された一次ガスハイドレートを均一な大きさに解砕する解砕部を設けたことによって、一次ガスハイドレートを第二生成部に供給する前に一次ガスハイドレートを解砕し、その粒径を均一にすることができる。

その際、前記掻集作用部を摺動させて前記一次ガスハイドレートを掻集し、前記メッシュ部方向へ移動させ、該メッシュ部を通過させるように構成されているので、構造簡単にして脱水後の一次ガスハイドレートが均一な粒径に解砕される。

また、前記掻集作用部は、一次ガスハイドレートを破砕するための破砕歯を備えている。掻集作用部がメッシュ部に一次ガスハイドレートを押圧することによって、該メッシュ部を詰まらせるような一次ガスハイドレートの固まりを形成する場合がある。
本発明によれば、破砕歯を備えた掻集作用部を回動させ、該破砕歯によって、固まった一次ガスハイドレートの表面を削り、前記メッシュ部を通過できる大きさに破砕することができる。そして、前記破砕歯によって破砕された一次ガスハイドレートを、再度掻集作用部によって掻集し、メッシュ部方向へ移動させ、該メッシュ部を通過させることによって均一な粒径に解砕することができる。

このように、一次ガスハイドレートを解砕することによってハイドレートの表面積が拡大し、ガスとの接触効率が高められるため、効率よく二次ハイドレートが形成される。
そして、均一な粒径に解砕された一次ガスハイドレートが第二生成工程に供給されるため、第二生成工程において、一次ガスハイドレートの残存水と原料ガスとの反応を安定した条件で行うことができる。第二生成器内での反応が均一に進むことによって、生成した二次ガスハイドレートの濃度勾配も少なくなり、より高濃度の二次ガスハイドレートを得ることができる。

本発明の第２の態様に係るガスハイドレートの製造装置は、原料ガスと水とを低温及び高圧の下で反応させて一次ガスハイドレートを生成する第一生成部と、生成した一次ガスハイドレートを脱水する脱水部と、脱水された一次ガスハイドレートを均一な大きさに解砕する解砕部と、一次ガスハイドレートと原料ガスとを再度反応させて高濃度の二次ガスハイドレートを生成する第二生成部と、を有するガスハイドレートの製造装置であって、前記解砕部は、前記脱水部と前記第二生成部との間の連結部に設けられ、第二生成部への導入口の近傍に設けられたメッシュ部と、軸と該軸の先端に設けられた掻集作用部によって構成された掻集部とを備え、該掻集部は、前記掻集作用部が前記脱水部の出口を通り、前記メッシュ部との間を軸方向に往復動可能に形成され、前記メッシュ部は、前記一次ガスハイドレートを破砕するための破砕歯をメッシュ面に備え、メッシュ面に平行に回動可能に構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、第１の態様と同様に、脱水部と第二生成部との間の連結部に、脱水された一次ガスハイドレートを均一な大きさに解砕する解砕部を設けたことによって、一次ガスハイドレートを第二生成部に供給する前に一次ガスハイドレートを解砕し、その粒径を均一にすることができる。

また、前記メッシュ部は、前記一次ガスハイドレートを破砕するための破砕歯を備え、メッシュ面に平行に回動可能に構成されている。
前記掻集作用部がメッシュ部に一次ガスハイドレートを押圧することによって、該メッシュ部を詰まらせるような一次ガスハイドレートの固まりを形成する場合がある。
本発明によれば、前記破砕歯を備えたメッシュ部を回動させ、該破砕歯によって、固まった一次ガスハイドレートの表面を削り、メッシュ部を通過できる大きさに破砕することができる。

特に、破砕歯を備えたメッシュ部によって、固まった一次ガスハイドレートの表面を削って破砕するので、該一次ガスハイドレートは、そのほとんどが破砕されると同時にメッシュ部のメッシュを通過することができる。従って、その後に行う解砕工程における、掻集作用部の掻集動作による掻集量を少なくできる。

そして、脱水後の前記一次ガスハイドレートを解砕して均一な粒径に揃えた上で、第二生成部にて更に原料ガスと反応させることにより、ガスハイドレートの表面積を拡大し、ガスとの接触効率が高められ、効率よく高濃度の二次ガスハイドレートを生成させることができる。

本発明の第３の態様に係るガスハイドレートの製造装置は、第１または第２の態様において、前記掻集作用部を前記脱水部側から前記メッシュ部側へ移動させる際には、該掻集作用部を前記連結部の底部に接触させて移動させることによって、一次ガスハイドレートをメッシュ部側へ掻集し、前記掻集作用部を前記メッシュ部側から前記脱水部側へ移動させる際には、該掻集作用部を前記連結部の底部に接触させずに移動させることを特徴とする。

このことによって、脱水された一次ガスハイドレートを掻集して該メッシュ部を通過させるように、前記掻集部を脱水部側からメッシュ部側へ移動させる際には、該掻集部が連結部の底部に接しながら移動して、一次ガスハイドレートを効率よく掻集し移動させることができる。
そして、該掻集部を元の位置に戻す際には、掻集部を連結部の底部に接触させずに移動させることによって、脱水部から連続的に排出されている脱水された一次ガスハイドレートを、掻集経路外に押しのけられて、蓄積されるのを防止することができる。

本発明の第４の態様に係るガスハイドレートの製造装置は、第３の態様において、前記掻集作用部は、前記軸を回転させることによって、前記連結部の底部と該掻集作用部との位置関係を調整できるような形状に構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、前記軸を回転させるだけで、前記掻集作用部を連結部の底部との位置関係を調整することができる。従って、掻集作用部を、脱水部とメッシュ部の間を繰り返し往復移動させる際に、前記位置関係の調整が容易である。

本発明の第５の態様に係るガスハイドレートの製造装置は、第１乃至第４のいずれかの態様において、前記メッシュ部のメッシュは１〜５ｍｍであることを特徴とする。
本発明によれば、第二生成器に供給する一次ガスハイドレートの粒径を１〜５ｍｍとすることができ、第二生成工程において、一次ガスハイドレートと原料ガスとを接触させて反応させるために、適した粒径にすることができる。

本発明の第６の態様に係るガスハイドレートの製造方法は、原料ガスと水とを低温及び高圧の下で反応させて一次ガスハイドレートを生成する第一生成工程と、生成した一次ガスハイドレートを脱水する脱水工程と、脱水された一次ガスハイドレートを均一な大きさに解砕する解砕工程と、一次ガスハイドレートと原料ガスとを再度反応させて高濃度の二次ガスハイドレートを生成する第二生成工程と、を有するガスハイドレートの製造方法であって、前記解砕工程は、掻集作用部を摺動させて前記脱水工程を経た前記一次ガスハイドレートを掻集し、当該掻集作用部の前記摺動を続けて、前記第二生成工程を実行する第二生成部への導入口の近傍に設けられたメッシュ部方向へ当該掻集した一次ガスハイドレートを移動させ、当該掻集作用部の前記摺動を続けて当該掻集した一次ガスハイドレートを、該メッシュ部を通過させることによって行われ、前記掻集作用部及びメッシュ部の少なくとも一方が破砕歯を備えていて、前記解砕工程において、前記掻集作用部が前記メッシュ部に一次ガスハイドレートを押圧することによって、該メッシュ部を詰まらせるような一次ガスハイドレートの固まりを形成した場合には、前記破砕歯を備えている部材を回動させることによって、固まった一次ガスハイドレートを、メッシュ部を通過できる大きさに破砕する破砕工程を行うことを特徴とする。
本発明によれば、第１または第２の態様と同様の作用効果が得られる。

本発明によれば、脱水後の前記一次ガスハイドレートを解砕して均一な粒径に揃えた上で、第二生成部にて更に原料ガスと反応させることにより、ガスハイドレートの表面積を拡大し、ガスとの接触効率が高められ、効率よく高濃度の二次ガスハイドレートを生成させることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
［実施例１］
図１は本実施例に係るガスハイドレートの製造装置の一実施例を示す概略図である。本実施例に係るガスハイドレートの製造装置は、原料ガスと水とを低温及び高圧の下で反応させて一次ガスハイドレート６を生成する第一生成部である第一生成器１と、生成した一次ガスハイドレート６を脱水する脱水部である脱水塔２と、脱水一次ガスハイドレート７を均一な大きさに解砕する解砕機３と、解砕一次ガスハイドレート８と原料ガスとを再度反応させて高濃度の二次ガスハイドレート９を生成する第二生成部である第二生成器４とを備えて構成されており、前記解砕機３は、脱水塔２と第二生成器４との連結部である本実施例では円筒状の連結管５に設けられている。

はじめに、第一生成工程及び第一生成器について説明する。第一生成器１内は、公知の方法により、所定の温度及び圧力に調整され、原料ガスと原料水が第一生成器１に供給され、そこで一次ガスハイドレート６の生成反応を進行させる。本実施例では温度は１℃〜５℃、圧力は４ＭＰa〜８ＭＰa、好ましくは温度は２℃〜４℃、圧力は５ＭＰa〜６ＭＰaである。

前記一次ガスハイドレート６は、撹拌によって第一生成器１内に分散され、スラリー化する。生成された一次ガスハイドレート６は、前記スラリー状態で第一生成器１外に抜き出され、続く脱水工程に供される。スラリー状の一次ガスハイドレート６は、水分を多く含み、そのガスハイドレート含有量は約２０ｗｔ％である。

次に脱水工程及び脱水塔について説明する。
第一生成器１から抜き出されたスラリー状態の一次ガスハイドレート６は、脱水部である脱水塔２に導入される。脱水塔２は、本実施例では重力および毛細管現象を利用した脱水構造のものを採用している。脱水された一次ガスハイドレート７（以下、脱水一次ガスハイドレートと称する）は、脱水塔２の上部の脱水塔出口１０に押し上げられる。

脱水一次ガスハイドレート７のガスハイドレート含有量は約５０ｗｔ％である。
この脱水一次ガスハイドレート７を更に後段の第二生成器４内でガスと接触させて反応させることにより、ガスハイドレート含有量を高め、ガス包蔵量の大きな、高濃度の二次ガスハイドレート９を得ることができる。

次に、解砕工程と解砕機の構成について説明する。図２は本発明に係る解砕機の実施例を示す断面図である。図３は本発明に係る解砕工程を説明するための要部拡大断面図である。図４は本発明に係る破砕工程を説明するための要部拡大断面図である。図５は本発明に係る掻集部の一実施例を示す斜視図である。

解砕工程に用いられる解砕機３は、脱水塔２と第二生成器４との間の連結管５に設けられ、第二生成器４への導入口１１の近傍に設けられたメッシュ部１２と、軸１３の先端に掻集作用板１４を備えた掻集部１５とを備えて構成されている。前記メッシュ部１２は、第二生成器４への導入口１１の直前に設けられるのが好ましく、該メッシュ部１２のメッシュは１〜５ｍｍであることが好ましい。

前記掻集作用板１４は、脱水塔２の脱水塔出口１０を通り、前記メッシュ部１２との間を軸方向に往復動可能に構成されている。該軸１３は、メッシュ部１２を貫通して該メッシュ部１２に設けられた軸受け（図示せず）に軸支されるように構成されていてもよい。該軸１３は、連結管５の外部から、手動または公知の動力装置（図示せず）によって、操作することができる構造である。

前記掻集作用板１４は、図５に示すように略半円形状に形成されており、該掻集作用板１４の下流側面（メッシュ部のメッシュ面に対向する面）には、破砕歯１６が備えられている。また、掻集作用板１４は、前記軸１３を回転させることにより回動するように構成されている。
前記掻集作用板１４の形状は、連結管５の形状及び寸法に応じて具体的に決められる。

次に、前記解砕工程について詳細に説明する。
まず、脱水塔２の脱水塔出口１０に押し上げられた脱水一次ガスハイドレート７を、前記掻集部１５の掻集作用板１４を連結管５の底部に当接させて移動させることによって掻集し、前記メッシュ部１２側へ押し集める［図３（ａ）参照］。そして、該脱水一次ガスハイドレート７は、該メッシュ部１２を通過させることによって均一な粒径に解砕される。この解砕動作を繰り返すことによって、均一な粒径の解砕一次ガスハイドレート８が第二生成工程に供給される［図３（ｂ）参照］。

解砕動作を繰り返し行う場合には、前記掻集部１５の掻集作用板１４を、前記脱水塔出口１０よりも上流側へ移動させる。前記解砕動作を行っている間に、脱水塔出口１０には脱水一次ガスハイドレート７が押し上げられてくる［図３（ｂ）］。

前記掻集部１５の掻集作用板１４を、前記脱水塔出口１０を通過して元の位置に戻す場合、該掻集作用板１４を連結管５の底部に当接させた状態で移動させると、脱水塔出口１０に押し上げられて盛り上がった脱水一次ガスハイドレート７を、脱水塔２よりも上流側の掻集経路外へ押しのけてしまう。

そのため、前記掻集動作後、掻集作用板１４を脱水塔出口１０を通過させて元の位置に戻す際には、軸１３を回転させて掻集作用板１４を連結管５の底部に接触しない位置にして移動させる。このことによって、脱水工程によって連続的に脱水されて、脱水塔出口１０に押し上げられて盛り上がっている脱水一次ガスハイドレート７が、掻集経路外に押しのけられて、蓄積されるのを防止することができる［図３（ｃ）参照］。

また、前記解砕動作を繰り返し行うと、脱水一次ガスハイドレート７がメッシュ部１２に押し付けられ、メッシュ部１２を詰まらせるような脱水一次ガスハイドレート７の固まりを形成する場合がある。この場合に、以下の破砕工程が実行される。

前記掻集作用板１４の下流側面には、前記脱水一次ガスハイドレート７の固まりを破砕するための破砕歯１６が備えられている。前記破砕歯１６を備えた掻集作用板１４を、手動または公知の動力装置により回動させることによって、固まった脱水一次ガスハイドレート７の表面を削り、破砕することができる［図４（ａ）参照］。前記掻集作用板１４の破砕歯１６による破砕動作によって破砕された脱水一次ガスハイドレート７は、そのほとんどが掻集作用板１４の上流側に溜まる。

破砕された脱水一次ガスハイドレート７は、掻集部１５の掻集作用板１４によって再び掻集され、メッシュ部１２側に押し集められ、前記解砕動作を行うことによって解砕される。

その際、上述のように掻集作用板１４の上流側に、破砕された脱水一次ガスハイドレート７が溜まっている状態で、該掻集作用板１４を掻集工程時の位置にして上流側へ移動させると、破砕された脱水一次ガスハイドレート７が脱水塔２側に戻されてしまう。
そのため、掻集作用板１４を上流側へ移動させる際には、軸１３を回転させて掻集作用板１４を連結管５の底部に接触しない位置にして上流側へ移動させることで、掻集作用板１４がメッシュ部１２付近の破砕された脱水一次ガスハイドレート７を掻き戻さないようにすることができる［図４（ｂ）参照］。

次に、第二生成工程及び第二生成器について説明する。
前記解砕工程によって解砕された解砕一次ガスハイドレート８は、メッシュ部１２の下流側の導入口１１から、第二生成器４に供給される。第二生成器４では、ガスハイドレート含有量が約５０ｗｔ％である前記解砕一次ガスハイドレート８に、原料ガスをブローし、解砕一次ガスハイドレート８の残存水と原料ガスとを再反応させ、高濃度の二次ガスハイドレート９を生成させる第二生成工程が行われる。
該第二生成工程によって、ガスハイドレート含有量が約９０ｗｔ％の高濃度の二次ガスハイドレート９を得ることができる。生成した二次ガスハイドレート９は、スクリューコンベア１８で次工程に送られる。

次に、本実施例の作用を説明する。
本実施例によれば、脱水塔２と第二生成器４との間の連結管５に設けられた解砕機３によって、脱水一次ガスハイドレート７を解砕する解砕工程を行うことによって、均一な粒径の解砕一次ガスハイドレート８を第二生成器４に供給することができる。

その際、前記掻集作用板１４を摺動させて前記脱水一次ガスハイドレート７を掻集し、前記メッシュ部１２方向へ移動させ、該メッシュ部１２を通過させるように構成されているので、構造簡単にして脱水一次ガスハイドレート７を均一な粒径に解砕することができる。

解砕工程によってほぼ均一な粒径（１〜５ｍｍ）に揃えられた解砕一次ガスハイドレート８を第二生成工程に供給できるため、解砕一次ガスハイドレート表面の残存水とガスとの接触効率が高くなり、効率よく二次ガスハイドレート９が形成される。

更に、均一な粒径の解砕一次ガスハイドレート８が第二生成工程に供給されるため、第二生成工程において、解砕一次ガスハイドレート８の残存水と原料ガスとの反応を安定した条件で行うことができる。第二生成器４内での反応が均一に進むことによって、生成した二次ガスハイドレート９の濃度勾配も少なくなり、より高濃度の二次ガスハイドレート９を得ることができる。

また、前記解砕工程において、掻集作用板１４がメッシュ部１２に脱水一次ガスハイドレート７を押圧することによって、該メッシュ部１２を詰まらせるような脱水一次ガスハイドレート７の固まりが形成された場合は、前記破砕工程が実行される。すなわち、破砕歯１６を備えた掻集作用板１４を回動させ、該破砕歯１６によって、固まった脱水一次ガスハイドレート７の表面を削り、前記メッシュ部１２を通過できる大きさに破砕することができる。
そして、前記破砕歯１６によって破砕された脱水一次ガスハイドレート７は、掻集作用板１４によって再び掻集され、メッシュ部１２側に押し集められ、前記解砕動作を行うことによって均一な粒径に解砕することができる。

本実施形態では、円筒状の連結管５内に設けられた解砕機３において、掻集部１５の掻集作用部である掻集作用板１４は、略半円形状に形成されている。
このことによって、掻集部１５を脱水塔２側からメッシュ部１２側、すなわち下流側へ移動させる際には、半円状の掻集作用板１４の弧の部分が円筒状の連結管５の底部に接しながら移動して、脱水一次ガスハイドレート７を効率よく掻集することができる。

更に、掻集部１５の掻集作用板１４をメッシュ部１２側から脱水塔２側へ、すなわち上流側へ移動させる際には、前記軸１３を回転させ、略半円形状の掻集作用板１４の弧の部分を上側に向けることによって、該掻集作用板１４を連結管５の底部に接触させずに移動させることができ、脱水工程によって連続的に脱水塔出口１０に押し上げられる脱水一次ガスハイドレート７や、破砕動作によって破砕された脱水一次ガスハイドレート７を、上流側の掻集経路外へ押しのけてしまうのを防止し、効率よく脱水一次ガスハイドレート７を解砕することができる。

以上のように、脱水一次ガスハイドレート７を解砕して均一な粒径に揃えた上で、第二生成部にて更に原料ガスと反応させることにより、解砕一次ガスハイドレート８の残存水とガスとの接触効率が高められ、効率よく高濃度の二次ガスハイドレート９を生成させることができる。

［実施例２］
次に、発明に係るガスハイドレートの製造装置の解砕機の他の実施例について説明する。水と原料ガスとを反応させて一次ガスハイドレートを生成する第一生成器１と、一次ガスハイドレートを脱水する脱水塔２については、実施例１と同様であるため、その説明は省略する。

次に、解砕工程と解砕機の構成について説明する。図６は本発明に係るガスハイドレートの製造装置の解砕機の他の実施例を示す要部拡大断面図である。

前記掻集部１５は、軸１３と該軸１３の先端に設けられた掻集作用板１４によって構成され、脱水塔２の脱水塔出口１０と前記メッシュ部１２との間を軸方向に摺動可能に構成されている。該軸１３は、連結管５の外部から、手動または公知の動力装置（図示せず）によって、操作することができる。また、掻集作用板１４は、略半円形状に形成され、前記軸１３を回転させることにより回動するように構成されている。前記掻集作用板１４の形状は、連結管５の形状及び寸法に応じて具体的に決められる。
メッシュ部１２はその上流側のメッシュ面に破砕歯１７を備え、手動または公知の動力装置（図示せず）によって、その面に平行に回動するように構成されている。

次に、前記解砕工程について説明する。
脱水一次ガスハイドレート７を、掻集部１５の掻集作用板１４によって掻集し、メッシュ部１２側へ押し集めて該メッシュ部１２を通過させ、脱水一次ガスハイドレート７を均一な粒径にする解砕動作は、実施例１と同様であるため、その詳細は省略する。この解砕動作を繰り返すことによって、均一な粒径の解砕一次ガスハイドレート８が第二生成工程に供給される。

前記解砕動作を繰り返し行うと、脱水一次ガスハイドレート７がメッシュ部に押圧され、メッシュ部１２を通過できない脱水一次ガスハイドレート７の固まりが生じる場合がある。
本実施例では、図６に示すように、メッシュ部１２はその上流側のメッシュ面に破砕歯１７を備え、該メッシュ部１２をそのメッシュ面に平行に回動させることによって、固まった脱水一次ガスハイドレート７が削られ、破砕されるように構成されている。

メッシュ部１２の上流側面に設けられた破砕歯１７によって破砕された脱水一次ガスハイドレート７は、そのほとんどが、破砕されると同時にメッシュ部８のメッシュを通過し、メッシュ部１２の下流側、すなわち、第二生成器の導入口１１側に落ち、そのまま解砕一次ガスハイドレート８として、導入口１１から第二生成器４に供給される。

また、破砕された脱水一次ガスハイドレート７の一部は、メッシュ部１２の上流側である連結管５側にも溜まる。例えば、メッシュ部１２と掻集作用板１４との間や、掻集作用板１４の上流側に溜まる。
メッシュ部１２の上流側である連結管５側に溜まった破砕された脱水一次ガスハイドレート７は、掻集部１５の掻集作用板１４によって再び掻集され、メッシュ部１２側に押し集められ、前記解砕動作を行うことによって解砕され、解砕一次ガスハイドレート８が第二生成工程に供給される。該第二生成工程は、実施例１と同様であるため、その説明は省略する。

次に、本実施例の作用を説明する。
本発明によれば、実施例１と同様に、脱水一次ガスハイドレート７を解砕して均一な粒径に揃えた上で、第二生成部にて更に原料ガスと反応させることにより、解砕一次ガスハイドレート８の残存水とガスとの接触効率が高められ、効率よく高濃度の二次ガスハイドレート９を生成させることができる。

特に、解砕工程における掻集作用部１４の解砕動作によって、メッシュ部を詰まらせるような脱水一次ガスハイドレート７の固まりを形成した場合に、破砕歯１７を備えたメッシュ部１２が回動し、固まった脱水一次ガスハイドレート７の表面を削って破砕するので、該脱水一次ガスハイドレート７は、そのほとんどが破砕されると同時にメッシュ部１２のメッシュを通過することができる。従って、その後に行う解砕工程における、掻集作用板１４の掻集動作による掻集量を少なくできる。

本発明は、天然ガスまたはメタン、エタン、プロパン、ブタン等の炭化水素や二酸化炭素等のガスをハイドレート形成物質としてガスハイドレートの製造装置及びその製造方法に利用可能である。

本発明に係るガスハイドレートの製造装置の一実施例を示す概略図である。本発明に係るガスハイドレートの製造装置の一実施例を示す要部拡大図である。本発明に係る解砕工程を説明するための要部拡大断面図である。本発明に係る破砕工程を説明するための要部拡大断面図である。本発明に係る掻集部の一実施例を示す斜視図である。本発明に係るガスハイドレートの製造装置の解砕機の他の実施例を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１第一生成器、２脱水塔、３解砕機、４第二生成器、
５連結管、６一次ガスハイドレート、７脱水一次ガスハイドレート、
８解砕一次ガスハイドレート、９二次ガスハイドレート、
１０脱水塔出口、１１導入口、
１２メッシュ部、１３軸部、１４掻集作用板、
１５掻集部、１６、１７破砕歯、１８スクリューコンベア

Claims

原料ガスと水とを低温及び高圧の下で反応させて一次ガスハイドレートを生成する第一生成部と、生成した一次ガスハイドレートを脱水する脱水部と、脱水された一次ガスハイドレートを均一な大きさに解砕する解砕部と、一次ガスハイドレートと原料ガスとを再度反応させて高濃度の二次ガスハイドレートを生成する第二生成部と、を有するガスハイドレートの製造装置であって、
前記解砕部は、前記脱水部と前記第二生成部との間の連結部に設けられ、第二生成部への導入口の近傍に設けられたメッシュ部と、軸と該軸の先端に設けられた掻集作用部によって構成された掻集部とを備え、
該掻集部は、前記掻集作用部が前記脱水部の出口を通り、前記メッシュ部との間を軸方向に往復動可能に形成され、
前記掻集作用部は、前記一次ガスハイドレートを破砕するための破砕歯を備え、且つ軸を中心として回動可能に構成されていることを特徴とするガスハイドレートの製造装置。
原料ガスと水とを低温及び高圧の下で反応させて一次ガスハイドレートを生成する第一生成部と、生成した一次ガスハイドレートを脱水する脱水部と、脱水された一次ガスハイドレートを均一な大きさに解砕する解砕部と、一次ガスハイドレートと原料ガスとを再度反応させて高濃度の二次ガスハイドレートを生成する第二生成部と、を有するガスハイドレートの製造装置であって、
前記解砕部は、前記脱水部と前記第二生成部との間の連結部に設けられ、第二生成部への導入口の近傍に設けられたメッシュ部と、軸と該軸の先端に設けられた掻集作用部によって構成された掻集部とを備え、
該掻集部は、前記掻集作用部が前記脱水部の出口を通り、前記メッシュ部との間を軸方向に往復動可能に形成され、
前記メッシュ部は、前記一次ガスハイドレートを破砕するための破砕歯をメッシュ面に備え、メッシュ面に平行に回動可能に構成されていることを特徴とするガスハイドレートの製造装置。
請求項１又は２に記載されたガスハイドレートの製造装置において、前記掻集作用部を前記脱水部側から前記メッシュ部側へ移動させる際には、該掻集作用部を前記連結部の底部に接触させて移動させることによって、一次ガスハイドレートをメッシュ部側へ掻集し、
前記掻集作用部を前記メッシュ部側から前記脱水部側へ移動させる際には、該掻集作用部を前記連結部の底部に接触させずに移動させることを特徴とするガスハイドレートの製造装置。
請求項３に記載されたガスハイドレートの製造装置において、前記掻集作用部は、前記軸を回転させることによって、前記連結部の底部と該掻集作用部との位置関係を調整できるような形状に構成されていることを特徴とするガスハイドレートの製造装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載されたガスハイドレートの製造装置において、前記メッシュ部のメッシュは１〜５ｍｍであることを特徴とするガスハイドレートの製造装置。
原料ガスと水とを低温及び高圧の下で反応させて一次ガスハイドレートを生成する第一生成工程と、生成した一次ガスハイドレートを脱水する脱水工程と、脱水された一次ガスハイドレートを均一な大きさに解砕する解砕工程と、一次ガスハイドレートと原料ガスとを再度反応させて高濃度の二次ガスハイドレートを生成する第二生成工程と、を有するガスハイドレートの製造方法であって、
前記解砕工程は、
掻集作用部を摺動させて前記脱水工程を経た前記一次ガスハイドレートを掻集し、
当該掻集作用部の前記摺動を続けて、前記第二生成工程を実行する第二生成部への導入口の近傍に設けられたメッシュ部方向へ当該掻集した一次ガスハイドレートを移動させ、
当該掻集作用部の前記摺動を続けて当該掻集した一次ガスハイドレートを、該メッシュ部を通過させることによって行われ、
前記掻集作用部及びメッシュ部の少なくとも一方が破砕歯を備えていて、前記解砕工程において、前記掻集作用部が前記メッシュ部に一次ガスハイドレートを押圧することによって、該メッシュ部を詰まらせるような一次ガスハイドレートの固まりを形成した場合には、前記破砕歯を備えている部材を回動させることによって、固まった一次ガスハイドレートを、メッシュ部を通過できる大きさに破砕する破砕工程を行うことを特徴とするガスハイドレートの製造方法。