JP4866632B2

JP4866632B2 - 天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置

Info

Publication number: JP4866632B2
Application number: JP2006065268A
Authority: JP
Inventors: 純一吉田; 鈴木　　剛
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 Holdings Co Ltd
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2026-03-10
Also published as: JP2007238836A

Description

この発明は、海底下等に存在している天然ガスハイドレートを輸送や貯蔵に適した状態に生成する天然ガスハイドレート生成プラントに設置されている脱水装置であって、スラリー状となったガスハイドレートから水分を除去するのに適した脱水装置に関する。

シベリアやカナダ、アラスカ等の凍土地帯や大陸周辺部における水深500m以下の海底下には、主成分がメタンである天然ガスハイドレート（NGH）が存在している。このNGHは、メタン等のガス分子と水分子とから構成される低温高圧下で安定した水状固体物質あるいは包接水和物であり、二酸化炭素や大気汚染物質の排出量が少ないクリーンエネルギーとして着目されている。

天然ガスは液化された後、貯蔵されてエネルギーとして利用されているが、その製造や貯蔵は−162℃の極低温において行われている。これに対して天然ガスハイドレートは、−20℃で分解せずに安定した性質を示し、固体として扱うことができる等の利点を備えている。このような性質から、世界中に存在している採算面等の理由から未開発の中小ガス田におけるガス資源を有効に利用することができる手段として、あるいは大ガス田からの近距離、小口輸送の場合等に天然ガスハイドレート方式を活用できる。

NGH方式では、中小ガス田等のNGH出荷基地において、輸送や貯蔵に適したNGHを生成し、輸送船や車両等によって所望のNGH受入基地まで輸送され、NGH受入基地では輸送されたNGHを貯蔵し、必要に応じてNGHガス化装置によってエネルギー源として利用することになる。図４は、前記NGH出荷基地におけるNGH生成プラントの構成の一例を説明する概略図である。天然ガス及び水を高圧反応容器からなる第１生成器３に給送して、低濃度のNGHスラリーを生成する。この低濃度スラリーを脱水器４に供給し、脱水する。脱水器４により脱水されたNGHは第２生成器５に供給され、再度天然ガスによりNGH中における天然ガス成分を高めて高濃度のNGHスラリーあるいはパウダーを生成する。この第２生成器５を通過した高濃度スラリーあるいはパウダーは、造粒器６に給送されて造粒され、適宜な大きさのNGHペレットに形成される。そして、常圧下でも分解しない温度まで冷却器７によって冷却され、ロータリポンプ８等によって給送されて貯蔵槽９に排出、貯蔵される。

例えば、特許文献１には、ガスハイドレートスラリの脱水に要する動力を削減するガスハイドレートの製造装置が開示されている。この製造装置では、天然ガスと水を縦長の生成塔に導入して下から上に向かう循環流を形成させてガスハイドレートａを生成し、生成されたガスハイドレートを循環流によって生成塔の出口付近に設けた濾過器に流入させ、ガスハイドレートから未反応の水を分離させるようにしてある。

ところで、前記第１生成器３により生成されたNGHスラリーは前記脱水器４に供給するには、図５に示すように、底部中央に接続されたスラリー供給管4aから行われている。このため、脱水器４内ではNGHスラリーが、特許文献１に開示されているように、上向きでほぼ平行な流れとなっており、この流れによりNGHスラリー中の固形分が浮力により上昇しながら上部の固形分の層と、下部の水分の層とに分離される。そして、水分を脱水器４から排出すると共に、上部の固形分が次工程の第２生成器５へ給送される。

特開２００５−２４８１２４

上述したように、従来の脱水器は、NGHスラリーの上昇流に任せた状態で水分を分離して脱水するものであるため、固形分の上昇までに相当の時間を要することになる。このため、脱水処理の時間が長くなってNGH生成処理の総時間を長くしてしまうおそれがある。

また、上昇流による固液分離であるため、脱水器４の高さが大きくなると共に、処理量を大きくするためには塔径も大きくなって大型化してしまうおそれがある。

そこで、この発明は、処理時間を短縮することができると共に、小型化を図ることができる天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置は、天然ガスハイドレートの製造過程における生成されたガスハイドレートスラリーの脱水装置において、前記脱水装置は、曲面を有する壁体を備えた中空塔体からなり該中空塔体の下部に供給されたガスハイドレートスラリーが内部を上昇しながら脱水される脱水器を有し、生成装置で生成された前記スラリーを前記脱水器に供給するスラリー供給管を、脱水器の側壁底部に、この壁部の接線方向に接続して、前記スラリーを脱水器の内壁面に沿って供給することを特徴としている。

すなわち、生成装置により生成されたNGHスラリーを脱水器に供給すると、スラリーが脱水器内を旋回しながら上昇することになる。この上昇によりスラリー中の固形分が浮力により浮上し、水分と分離される。なお、前記脱水器は角筒状であっても構わないが、円筒形や楕円形等のように壁部が曲線とされているものであれば、旋回流が形成されやすくなって好ましい。

また、請求項２の発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置は、天然ガスハイドレートの製造過程における生成されたガスハイドレートスラリーの脱水装置において、前記脱水装置は、曲面を有する壁体を備えた中空塔体からなり該中空塔体の下部に供給されたガスハイドレートスラリーが内部を上昇しながら脱水される脱水器を有し、生成装置で生成されたガスハイドレートのスラリーを供給する前記脱水器にゲストガスを供給すると共に、前記ゲストガスを供給するガス供給管を、脱水器の側壁底部に、この壁部の接線方向に接続して、前記ゲストガスを脱水器の内壁面に沿って供給することを特徴としている。

脱水器に天然ガスをゲストガスとして供給するもので、その際に脱水器の壁面の接線方向に供給する。これにより、脱水器内のスラリーが旋回しながら上昇することになる。また、ゲストガスの供給によりガスハイドレート化が促進される。なお、前記脱水器は、円筒形や楕円形等のように壁部が曲線とされているものであれば、旋回流が形成されやすくなって好ましい。

また、請求項３の発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置は、前記脱水器にスラリーを供給するスラリー供給管を、前記ガス供給管とほぼ対称の位置に設けると共に、ゲストガスの供給方向とスラリーの供給方向とを同じとしたことを特徴としている。

すなわち、スラリーとゲストガスのいずれも脱水器内で旋回するように脱水器の接線方向から供給するようにしたものであり、スラリーが旋回しながら上昇して、固形分が浮力によって浮上する。

この発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置によれば、NGHスラリーが上昇する際に旋回運動を行うから、水分が分離された固形分が脱水器の周壁面に集中することになる。このため、固形分の回収処理が容易となり、脱水処理に要する時間を短縮できる。しかも、回収時間が短縮されることにより、脱水器の処理容積を小さくすることができ、脱水装置の小型化を図って、NGH生成プラントの小型化を図ることができる。

また、請求項２の発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置によれば、脱水器に供給されたスラリーに天然ガスがゲストガスとして接触されるから、ガスハイドレート化が行われるため、スラリー濃度が上昇する。すなわち、脱水と同様な効果が得られる。しかも、天然ガスが脱水器の側壁に対して接線方向から供給されるから、脱水器内のスラリーは旋回流が付与され、旋回しながら上昇して固形分が水分から分離されて、周壁面に沿って集中するから、固形分の回収が簡便となる。

また、請求項３の発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置によれば、スラリーとゲストガスとが脱水器の側壁に沿って供給されて、スラリーに確実に旋回運動を付与することができると共に、ガスハイドレート化が促進されて、スラリーの脱水処理の時間をより短縮することができる。

以下、図示した好ましい実施の形態に基づいて、この発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置を具体的に説明する。

図１及び図２は、脱水装置に用いられるこの発明に係る脱水器11の平面図と正面図をそれぞれ示している。この脱水器11はほぼ円筒形に形成された塔とされている。この脱水器11には前述したように、第１生成器３で生成されたNGHスラリーがスラリー供給管12から供給される。なお、スラリー供給管12の適宜位置には開閉弁13が設けられて、脱水器11へのスラリーの供給量を調整するようにしてある。このスラリー供給管12は、脱水器11の側壁の下部に接続され、スラリー供給管12の軸方向が脱水器11の側壁の接線方向とほぼ平行となるようにして、供給されたスラリーが内壁面11aに沿って旋回するようにしてある。脱水器11の側壁の適宜高さにはフィルター11bが設けられており、水分がこのフィルター11bを通過して脱水器11から排出されるようにしてある。また、脱水器11の上部には浮力により浮上したスラリーの固形分Ｓを回収するスラリー回収手段14が設けられている。

この実施形態に係る脱水装置では、脱水器11に供給されたスラリーは脱水器11の内壁面11aに沿って旋回することになり、このスラリーが含有する固形分が水分による浮力を受けて徐々に上昇する。浮遊した固形分は旋回流によって内壁面11aの上部に集中する。このため、脱水されたガスハイドレートを前記スラリー回収手段14により脱水器11から回収することが容易となり、例えば脱水器11の全域から回収するような大型の回収機構とする必要がなく、回収時間が短縮されるので、脱水器11を小型化することができる。なお、スラリーから分離した水分は前記フィルター11bより排出される。

第３図にはこの発明の第２の実施形態を示してある。この実施形態に係る脱水器21に、前記第１生成器３で生成されたNGHスラリーをスラリー供給管22を介して底部中央から供給する。他方、脱水器21にはゲストガスとして天然ガスを供給するガス供給管23を介して供給されている。このガス供給管23は、その軸方向が脱水器21の円筒形の内壁面21aの接線方向とほぼ平行な方向となるようしてあり、ガス供給管23から供給された天然ガスが、脱水器21内のスラリーが内壁面21aに沿った流れを形成するように作用するようにしてある。

前記天然ガスは、図４に示すNGHの原料となる天然ガスを供給することもできるが、図３に示すように、脱水器21内から蒸発した天然ガスをブロワー24により回収し、熱交換器25を通して冷却して供給することもできる。

なお、スラリーから分離された水分は、脱水器21の側壁に設けられたフィルター21bを通して排出し、図４に示すNGH原料としての水として循環使用することもできる。また、脱水器21の上部には脱水処理されたスラリーＳを回収するスラリー回収手段26が設けられている。

この第２実施形態に係る脱水装置では、脱水器21に供給されたスラリーはガス供給管23から吹き込まれる天然ガスによって内壁面に沿って流れるよう旋回運動が与えられる。したがって、スラリー中の固形分が水分の浮力を受けて上昇しながら脱水器21の上部の内壁面21aに集中することになる。この集中した固形分を主としてスラリーＳを前記スラリー回収手段26で回収する。

他方、前記天然ガスが供給されることにより、脱水器21内のスラリーがこの天然ガスと反応してガスハイドレート化が促進され、さらに成分が高められたNGHスラリーを得ることができる。

以上説明した第２実施形態では、NGHスラリーを脱水器21の底部中央から供給するものとして説明したが、NGHスラリーも、天然ガスと同様に第１実施形態の場合と同じく、脱水器21の内周面21aの接線方向から供給するようにすることもできる。この場合、NGHスラリーの供給部と天然ガスの供給部とがほぼ180°の位置関係とすることが望ましい。

この発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置によれば、第１生成器で生成されたNGHスラリーから脱水されて成分濃度が高められたスラリーを脱水器の内周壁面に集中させて回収できるから、回収時間が短縮され、スラリーの脱水処理効率を向上させることができる。しかも、脱水器の処理容積を減じることができ、脱水装置の小型化を図れることにより、NGH生成プラントの小型化を促進し、中小ガス田等により適したNGH生成プラントとすることができる。

この発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置の第１実施形態に係る脱水器の平面図である。図１に示す脱水器の正面図であり、一部を切断して示してある。第２実施形態に係る脱水器の概略構造を模式的に示した正面図である。天然ガスハイドレート生成プラントの概略の構成を説明するブロック図である。従来の脱水器の概略構造を説明する正面図ある。

符号の説明

11 脱水器
11a 内壁面
12 スラリー供給管
14 スラリー回収手段
21 脱水器
21a 内壁面
22 スラリー供給管
23 ガス供給管
24 ブロワー
25 熱交換器
26 スラリー回収手段
Ｓスラリー

Claims

天然ガスハイドレートの製造過程における生成されたガスハイドレートスラリーの脱水装置において、
前記脱水装置は、曲面を有する壁体を備えた中空塔体からなり該中空塔体の下部に供給されたガスハイドレートスラリーが内部を上昇しながら脱水される脱水器を有し、
生成装置で生成された前記スラリーを前記脱水器に供給するスラリー供給管を、脱水器の側壁底部に、この壁部の接線方向に接続して、前記スラリーを脱水器の内壁面に沿って供給することを特徴とする天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置。
天然ガスハイドレートの製造過程における生成されたガスハイドレートスラリーの脱水装置において、
前記脱水装置は、曲面を有する壁体を備えた中空塔体からなり該中空塔体の下部に供給されたガスハイドレートスラリーが内部を上昇しながら脱水される脱水器を有し、
生成装置で生成されたガスハイドレートのスラリーを供給する前記脱水器にゲストガスを供給すると共に、
前記ゲストガスを供給するガス供給管を、脱水器の側壁底部に、この壁部の接線方向に接続して、前記ゲストガスを脱水器の内壁面に沿って供給することを特徴とする天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置。
前記脱水器にスラリーを供給するスラリー供給管を、前記ガス供給管とほぼ対称の位置に設けると共に、ゲストガスの供給方向とスラリーの供給方向とを同じとしたことを特徴とする請求項２に記載の天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置。