JP4866642B2

JP4866642B2 - 天然ガスハイドレート生成プラントにおけるペレット冷却装置

Info

Publication number: JP4866642B2
Application number: JP2006095565A
Authority: JP
Inventors: 喜久男中村; 徹岩崎
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: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: JP2007269920A

Description

この発明は、天然ガス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冷却装置であって、ペレットに形成された天然ガスハイドレート(NGH)を常圧下での輸送や貯蔵等を可能とするためのペレット冷却装置に関する。

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。この天然ガスハイドレートは、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として着目されている。

天然ガスからは一般に液化天然ガスが製造され、輸送・貯蔵されてエネルギーとして利用されているが、その製造や輸送・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、常圧下において−20℃でほとんど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。

天然ガスハイドレート方式では、中小ガス田等のNGH出荷基地(地上又は海上)において、輸送や貯蔵に適したNGHペレットを生成し、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再ガス化装置によってエネルギ源として利用することになる。図５は、前記NGH出荷基地におけるNGH生成プラントの構成を説明する概略を示す図である。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、造粒装置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、ロータリポンプ等８によって給送されて貯蔵槽９に貯蔵される。

なお、冷却温度を確保するために、冷媒に液体を用いる場合には、冷却後に天然ガスハイドレート中に含まれている水と冷媒と混ざり合ってしまい、これらを分離することが困難となってしまうおそれがある。

一方、本出願人は、所定の温度に冷却された冷媒液を供給する冷媒液供給ラインが繋がる冷媒液供給口と、ペレット状のガスハイドレートが供給されるガスハイドレート供給口と、供給された前記ガスハイドレートが排出されるガスハイドレート排出口とを有するガスハイドレート冷却装置を、先に提案した（特許文献１）。

特願２００４−３０２０９５

NGHが常圧下において安定した固体物質であるためには、安定した温度が要求される。造粒させると発熱があるため、急冷しないとNGHの温度が上昇してしまい、更に常圧下でほとんど分解しない温度まで冷却しないと、常圧下でのその温度を維持することができなくなり、NGHの分解が促進されてしまうおそれがある。

また、ペレットの造粒発熱分はNGHが分解しない温度まで急冷しなくてはならないが、低温の冷却冷媒で急激に冷却することにより、ペレットの表面温度が安定温度以下となった場合にもNGHが分解してしまうおそれがある。

そこで、この発明は、造粒による発熱を極力迅速に除去すると共に、常圧下でも分解されない安定温度までペレット表面温度を必要以上に低温にすることなく、ペレットを冷却す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ペレット冷却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ペレット冷却装置は、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のスラリーあるいはパウダーを適宜な大きさのペレットに造粒し、このペレットを所定温度まで冷却する天然ガスハイドレート生成プラントにおけるペレット冷却装置において、天然ガスハイドレートの前記ペレットが分解されない内部圧力を維持する冷却器と、前記冷却器の内部を上下に区画して形成した上側冷却室と下側冷却室と、造粒装置で形成された前記ペレットを前記上側冷却室の上部から供給するペレット供給手段と、前記上側冷却室に供給され、この上側冷却室内を通過したペレットを前記下側冷却室の上部から供給するペレット案内手段と、前記上側冷却室に低温冷媒を供給する低温冷媒供給手段と、前記下側冷却室に前記低温冷媒よりも温度が高い調温冷媒を供給する調温冷媒供給手段と、前記低温冷媒を回収する低温冷媒回収手段と、前記調温冷媒を回収する調温冷媒回収手段と、前記下側冷却室の下部に設けた、冷却されたペレットを排出させるペレット排出手段とからなることを特徴としている。

前記上側冷却室に供給されたペレットは、前記低温冷媒に曝される。このとき、低温冷媒の温度及び供給量を調整することにより、ペレットを安定温度の近くまで急激に冷却させることができる。したがって、前記造粒装置で造粒された際に発生した熱が迅速に除去されて、発熱によりNGHが分解されることが抑制される。上側冷却室で急冷されたペレットは下側冷却室に案内されて、低温冷媒よりも温度が高い調温冷媒に曝される。この下側冷却室では、ペレット表面温度が必要以上に低くならず、ペレットが常圧下でも分解されない安定温度まで冷却される。このため、下側冷却室に供給される調温冷媒の供給量や温度が調整される。安定温度まで冷却されたペレットは、前記ペレット排出手段により排出されて、次工程に給送される。なお、冷媒として用いられる冷却ガスとしては、メタンリッチガス等がある。

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ペレット冷却装置は、前記上側冷却室の下部に前記低温冷媒供給手段を、上部に前記低温冷媒回収手段を設けて、低温冷媒を上側冷却室で下部から上部へ流通させ、前記下側冷却室の下部に前記調温冷媒供給手段を、上部に前記調温冷媒回収手段を設けて、調温冷媒を下側冷却室で下部から上部へ流通させることを特徴としている。

上側冷却室に供給されたペレットは下降しながら、この上側冷却室内を上昇する低温冷媒と衝突することになって、接触して冷却される。また、下側冷却室においても、ペレットは下降しながら下側冷却室内を上昇する調温冷媒と衝突することになって、接触して冷却される。すなわち、ペレットの落下に対しては低温冷媒と調温冷媒とが対向流となって、このペレットを冷却する。

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ペレット冷却装置は、前記上側冷却室の上部に前記低温冷媒供給手段を、下部に前記低温冷媒回収手段を設けると共に、冷却に供されて回収された低温冷媒を前記下側冷却室に供給して、低温冷媒を上側冷却室で上部から下部へ流通させると共に、冷却に供された低温冷媒を副調温冷媒として下側冷却室に供給し、前記下側冷却室の上部に主調温冷媒を供給する前記調温冷媒供給手段を、下部に前記調温冷媒回収手段を設けて、前記主調温冷媒と副調温冷媒とを混合させた調温冷媒を下側冷却室で上部から下部へ流通させることを特徴としている。

上側冷却室を落下するペレットに対して低温冷媒が並行流となって接触するペレットを冷却し、下側冷却室においても落下するペレットに対して調温冷媒が並行流となって接触するペレットを冷却する。低温冷媒は、ペレットの冷却に供せられて昇温したものを副調温冷媒とし、新たに供給される低温冷媒よりも温度が高いものを主調温冷媒として、これらを混合させたものを調温冷媒として使用する。この混合の割合を調整することにより所望の温度の調温冷媒が得られ、ペレット表面温度を必要以上に低くしないでペレットを所望の温度に冷却できる。

また、請求項４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ペレット冷却装置は、前記ペレット供給手段と前記ペレット案内手段のそれぞれに、逆流防止手段を設けて、低温冷媒が前記造粒装置方向へ流入することを防止し、調温冷媒が上側冷却室に流入することを防止することを特徴としている。

低温冷媒や調温冷媒に冷却ガスを用いる場合には、冷却ガスが冷却室内を上昇するおそれがある。ペレットは上側冷却室の上部から供給されるから、上昇した冷却ガスがペレットの供給管を逆流するおそれが生じる。そこで、逆流防止手段を設けて、冷却ガス等の冷媒がペレット供給手段を逆流しないようにしてある。また、下側冷却室に供給された調温冷媒が上側冷却室に流入した場合には、低温冷媒の温度が上昇してしまい、所望の冷却効果を得られないおそれがある。このため、下側冷却室から上側冷却室に調温冷媒が逆流しないように逆流防止手段を設けたものである。

また、請求項５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ペレット冷却装置は、前記下側冷却室の圧力を上側冷却室の圧力よりも小さくして、調温冷媒が上側冷却室に流入することを防止することを特徴としている。

すなわち、上側冷却室と下側冷却室の内圧に差を設けることにより、下側冷却室から上側冷却室への調温冷媒の逆流を防止したものである。なお、この構造とする場合には、下側冷却室のペレット案内手段に前記逆流防止手段を設ける必要はない。

また、請求項６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ペレット冷却装置は、前記冷却器の内部に、滞留するペレットによるブリッジ現象の発生を防止するブリッジ防止手段を設けたことを特徴としている。

上側冷却室に供給されたペレットは、前記ペレット案内手段により下側冷却室に案内されるまでは上側冷却器の底部に滞留することになる。この状態でペレットが下側冷却室に案内されると、ペレット案内手段の近傍のものが案内された上部のペレットが残留し、ペレットによる空洞ととなった山が形成されるブリッジ現象が生じる。また、下側冷却室に供給されたペレットも同様に、滞留したペレットのうちのペレット排出手段の近傍のものが排出されるとブリッジ現象が生じるおそれがある。そこで、ブリッジ現象が生じないようにペレットの山を崩したり、下部のペレットが排出された場合に上部のペレットが冷却器内を確実に落下するようにする必要があり、前記ブリッジ防止手段を設けたものである。

ブリッジ防止手段としては、冷却室内に落下してくるペレットを衝突させて、落下方向を分散させると共に、底部に滞留したペレットに対して、上側に滞留したペレットの荷重が加わらないようにする緩衝手段や、ペレットを壊さない程度の低速で回転する攪拌羽根を備えた攪拌装置などがある。

また請求項７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ペレット冷却装置は、前記ペレット排出手段から排出されたペレットを常圧下におくための脱圧装置を後続させたことを特徴としている。

ペレットを冷却するための冷却室は、前工程の造粒装置からペレットが供給されるために、この造粒装置の内圧とほぼ等しい高圧の内圧とする必要がある。一方、冷却器内での処理により、ペレットが常圧下で安定する温度となるよう調整される。このため、冷却後にペレットを常圧下におけるよう、脱圧装置を後続させたものである。

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ペレット冷却装置によれば、上側冷却室に造粒発熱により昇温して供給されたペレットは低温冷媒に曝されて、ペレットが分解しない温度の近傍まで迅速に冷却される。したがって、ペレットの分解が抑制される。そして、下側冷却室に供給されたペレットは低温冷媒より温度が高い温度の調温冷媒に曝されることによって常圧で分解しない安定温度に調整される。上側冷却室では低温冷媒の温度や供給量を、下側冷却室では調温冷媒の温度と供給量を調整することにより、ペレットの表面温度を必要以上に低温にすることなしにペレットの温度を常温で分解しない安定温度とすることができる。

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ペレット冷却装置によれば、ペレットに対して冷媒が対向流を形成して接触する。このため、ペレットに冷媒が衝突して接触しペレットを冷却することになり、瞬時に冷却する必要がある場合に適している。

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ペレット冷却装置によれば、冷媒がペレットと並行流となるから、ペレットの温度の下降と共に、冷媒温度が高くなり、ペレットの温度と冷媒温度の差を小さくして、ペレット表面温度を必要以上に上げずに、ペレットの温度を極力安定温度まで迅速に近づける場合に適している。

また、請求項４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ペレット冷却装置によれば、上側冷却室に供給された低温冷媒が造粒装置へ逆流することがないから、冷媒が円滑な造粒処理を阻害してしまうことが防止される。また、下側冷却室の調温冷媒が上側冷却室に流入することがないから、上側冷却室の低温冷媒に調温冷媒が混合してしまうことがなく、低温冷媒の温度を不用意に上昇させてしまうことが防止される。

また、請求項６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ペレット冷却装置によれば、上側冷却室と下側冷却室のそれぞれにおけるペレットによるブリッジ現象の発生を防止できる。したがって、ペレットを確実に、しかも連続して冷却することができる。

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ペレット冷却装置を具体的に説明する。

図１には第１実施形態に係るペレット冷却装置11を示してあり、冷却器12を主体として構成されている。この冷却器12は、高圧下で生成された天然ガスハイドレート(NGH)の分解が抑制されるよう、内圧が30〜70atmに耐える圧力容器で構成されている。この冷却器12は、例えば胴部12aの上部に鏡板12bが、下部に逆円錐形の底板12cが接合された形状としてある。なお、後述する作用を十分に果たすものであれば、このような形状には限られない。この冷却器12の内部が、ほぼ中央部において、逆円錐形の区画板13により上側冷却室14と下側冷却室15とに分割されている。

前記上側冷却室14の上部中央にペレット供給管16が接続されており、前工程の造粒装置６から造粒されたNGHペレットＰがこのペレット供給管16から上側冷却室14内に供給される。ペレット供給管16の先端部は上側冷却室14の上部に突出させてあり、先端の開口部にはペレット供給管16からNGHペレットＰが排出されることを許容する逆流防止手段としての逆止弁16aが取り付けられている。また、このペレット供給管16の先端部は湾曲させてあり、上側冷却室14に供給されるNGHペレットＰはこの湾曲部を通って斜め下方向に排出されて落下するようにしてある。また、上側冷却室14の中央部の適宜高さ位置にはブリッジ防止手段としての傘状の緩衝部材17が配されている。

前記区画板13には、低温冷媒供給手段としての低温冷媒供給部18が設けられており、上側冷却室14にはこの低温冷媒供給部18からメタンリッチガス等の冷却ガスが低温冷媒として供給されるようにしてある。低温冷媒は、供給されたNGHペレットＰを急速に冷却できる温度と量を供給するようにしてある。また、この低温冷媒供給部18の開口部には、ペレットＰが低温冷媒供給部18に侵入することを防止するために網材や小孔が形成されたパンチングメタル等が取り付けられている。

他方、前記鏡板12bには低温冷媒回収手段を構成する低温冷媒回収管19が接続されており、上側冷却室14に供給された低温冷媒がこの低温冷媒回収管19から回収される。なお、回収される低温冷媒に微小粒子の混入がある場合には、サイクロンセパレータ等の分離器を低温冷媒回収管19に設けて回収することもできる。

前記区画板13の最下部にはペレット案内手段としてのペレット案内管20が設けられている。このペレット案内管20は下側冷却室15に適宜長さ突出させてあり、先端の開口部にはペレットＰが下側冷却室15に排出されることを許容する逆流防止手段としての逆止弁20aが取り付けられている。下側冷却室15の中央部の適宜位置には、ブリッジ防止手段としての傘状の緩衝部材21が設けられている。前記底板12cには調温媒体供給手段としての調温冷媒供給部22が設けられており、下側冷却室15にはこの調温冷媒供給部22からメタンリッチガス等の冷却ガスが調温冷媒として供給されるようにしてある。調温冷媒の温度は、低温冷媒の温度よりも高く、下側冷却室15に供給されたNGHペレットＰを安定温度までゆっくりと冷却できる温度と量を供給するようにしてある。また、この調温冷媒供給部22の開口部には、ペレットＰが調温冷媒供給部22に侵入することを防止するための網材や小孔が形成されたパンチングメタル等が取り付けられている。

下側冷却室15の上部であって区画板13の周縁近傍の胴部12aには調温冷媒回収手段を構成する調温冷媒回収管23が接続されており、下側冷却室15に供給された調温冷媒がこの調温冷媒回収管23から回収される。なお、前記低温冷媒回収管19の場合と同様に、必要に応じてサイクロンセパレータ等の分離器を設けることもできる。

そして、前記底板12cの逆円錐の頂部には、ペレット回収管24が接続されており、下側冷却室15で冷却されたNGHペレットＰがこのペレット回収管24から排出される。ペレット排出管24にはロータリバルブやスクリューコンベヤ等のペレット排出手段25が設けられており、このペレット排出手段25によって、例えば常圧まで減圧する脱圧処理を行う脱圧装置26等の次工程へ給送される。

以上により構成されたこの発明の第１実施形態に係るペレット冷却装置の作用を、以下に説明する。

造粒装置６で造粒されたNGHペレットＰは、造粒により発生した熱を保有した状態で前記ペレット供給管16から前記上側冷却室14に供給される。ペレット供給管16を通ったNGHペレットＰは湾曲した先端部から、前記逆止弁16aを通って上側冷却室14に排出される。上側冷却室14には下部より低温冷媒が供給されるから、供給されたNGHペレットＰはこの低温冷媒に曝され、冷却される。このとき、低温冷媒の温度と量を調整することにより、NGHペレットＰが急激に冷却されて、その圧力で分解されることのない安定温度の近傍まで極力短時間で冷却されるようにする。

上側冷却室14で低温冷媒に曝されたNGHペレットＰは、前記ペレット案内管20から下側冷却室15に排出される。なお、NGHペレットＰはペレット案内管20の先端部の湾曲部から逆止弁20aを通って排出される。供給されたNGHペレットＰは、低温冷媒の温度より高い温度の調温冷媒に曝されることになる。このとき、調温冷媒の温度と量を調整することにより、ペレット表面の温度を必要以上に低くしないで、NGHペレットが安定温度に調整される。

所望の温度に調整されたNGHペレットＰは前記ペレット排出管24から排出され、ペレット排出手段25によって次工程へ給送されることになる。

前記上側冷却室14に供給された低温冷媒は、前記低温冷媒回収管19から回収され、ガス冷却器で温度を調整されて再び低温冷媒として上側冷却室14に供給される。また、下側冷却室15に供給された調温冷媒は、前記調温冷媒回収管23から回収され、ガス冷却器で温度を調整されて再び調温冷媒として下側冷却室15に供給される。

ところで、ペレット供給管16から供給されるペレットＰは上側冷却室14に、ペレット案内管20から供給されるペレットＰは下側冷却室15に、それぞれ滞留するから、滞留したペレットＰが山状となり、上側冷却室14では前記ペレット案内管20により山の内部のペレットＰが、下側冷却室15では前記ペレット排出手段25により、それぞれ排出されて山の内部が空洞となってしまういわゆるブリッジ現象が生じるおそれがある。しかし、前記緩衝部材17及び緩衝部材21によりこの緩衝部材17または緩衝部材21より上側にあるペレットＰによる荷重が、下側にあるペレットＰに作用しないから、下側にあるペレットＰが圧潰されず、ブリッジ現象の発生が防止される。なお、この実施形態では、緩衝部材17と緩衝部材21とのそれぞれを設けたものとしてあるが、単独であるいはこれら緩衝部材17、21と組み合わせて、定期的にあるいは不定期に冷却器12に衝撃を与えるために衝撃部材を打ち当てるいわゆるノッキング機構を設けることもできる。あるいは、ペレットを壊すことがない程度の低速で回転する攪拌羽根を備えた攪拌装置を上側冷却室14及び下側冷却室15にそれぞれ設けた構造とすることもできる。

以上に説明した実施形態では、低温冷媒が上側冷却室14を、調温冷媒が下側冷却室15をそれぞれ循環するものとして説明したが、これら低温冷媒と調温冷媒とが異なる性質の場合にはそれぞれの冷却室14、15で各別に循環させる必要があるが、同じ冷却ガス等の冷媒を低温冷媒と調温冷媒のいずれにも用いることができる。この場合には、図２に示すように、冷媒の循環経路を構成することができる。

図２において、ブロワ30の吐出口側に第１冷却器31と第２冷却器を32を直列に接続させ、第２冷却器32の出口管32aを上側冷却室14に接続させて、第２冷却器32を通過した冷媒を上側冷却室14に供給してある。上側冷却室14に接続された前記低温冷媒回収管19を下側冷却室15の前記調温冷媒供給部22に接続して、上側冷却室14において冷却に供せられ昇温した低温冷媒を下側冷却室15の調温冷媒として利用している。前記低温冷媒回収管19に、前記第１冷却器31から第２冷却器32に至る接続管31aから分岐させた調温管31bを接続させて、回収された低温冷媒に混合させ、調温冷媒として利用するのに適した温度を調整している。そして、下側冷却室15で調温冷媒としてNGHペレットＰの冷却に供され昇温した調温冷媒の調温冷媒回収管23が前記ブロワ30の吸込口側に接続させてある。

この図２に示す循環経路では、第１冷却器31と第２冷却器32とにより温度調整された冷媒が低温冷媒として上側冷却室14に供給され、上側冷却室14から回収された冷媒に第１冷却器31により温度が調整された冷媒を混合させて、下側冷却室15に調温冷媒として供給されている。下側冷却室15において冷却に供せられた調温冷媒は前記調温冷媒回収管23から回収されて、前記ブロワ30に吸い込まれ、再び第１冷却器31に供給されることになる。

次に、図３に示す第２実施形態に係るペレット冷却装置40を説明する。なお、第１実施形態を説明する図１と同一の部位については同一の符号を付してある。上側冷却室14の前記鏡板12bに低温冷媒供給管41が接続されており、ペレット供給管16から排出されるNGHペレットＰに低温冷媒が吹き付けられるようにしてある。冷却器12の内部を上下に区画する逆円錐形の区画板42には、網材や小孔が形成されたパンチングメタル等が用いられており、上側冷却室14に供給されたNGHペレットＰが通過することなく、低温冷媒のみが通過するようにしてある。また、この区画板42の中央部に上側冷却室14のNGHペレットＰを下側冷却室15に案内するペレット案内手段としてのペレット案内管42aを設ける場合もある。なお、下側冷却室15の圧力を上側冷却室14の圧力より低くすれば、ペレット案内管42aの逆止弁は不必要となる。

下側冷却室15の上部には調温冷媒供給管43が接続されており、低温冷媒の温度よりも高い温度の調温冷媒を下側冷却室15に供給する。下側冷却室15の前記底板12cには、冷媒回収手段としての調温冷媒回収部44が設けられている。この調温冷媒回収部44の開口部には網材や小孔が形成されたパンチングメタル等が取り付けられて、NGHペレットＰの侵入が防止されている。また、底板12cの逆円錐形の頂部にはペレット排出管24とペレット排出手段25とが設けられており、常圧下でも安定する温度に調整されたNGHペレットＰはこのペレット排出手段25によって次工程へ給送される。

前記調温冷媒回収部44には冷媒回収管45を介して、ブロワ46の吸込側が接続されている。ブロワ46の吐出側には第１冷却器47と第２冷却器48とが直列に接続されており、第１冷却器47の吐出側には前記調温冷媒供給管43が分岐されて、下側冷却室15に低温冷媒の温度よりも高い温度の調温冷媒を供給するようにしてある。また、第２冷却器48の吐出側は前記低温冷媒供給管41が接続されて、上側冷却室14に低温冷媒を供給するようにしてある。

なお、上側冷却室14と下側冷却室15には、ブリッジ現象を防止するためのブリッジ防止手段としての傘状の緩衝部材17が配されている。または、緩衝部材17に代えて、ペレットを壊さないように低速で回転する攪拌羽根を有する攪拌装置を設ける構造とすることもできる。

以上により構成された第２実施形態に係るペレット冷却装置では、第１冷却器47で冷却され、さらに第２冷却器48で冷却された冷媒が低温冷媒として上側冷却室14に供給される。他方、上側冷却室14には造粒装置６からNGHペレットＰが供給されており、このNGHペレットＰが低温冷媒に接触することにより冷却される。このとき、造粒装置６による造粒の際に発した熱を極力除去して、NGHペレットＰがその圧力での安定温度の近傍まで冷却されるよう、低温冷媒の温度や量を調整して供給する。

上側冷却室14で冷却されたNGHペレットＰは、前記区画板42の底部開口部または前記ペレット案内管42aを通って下側冷却室15に供給される。また、上側冷却室14でNGHペレットＰの冷却に供せられて昇温した低温冷媒は副調温冷媒となって、下側冷却室15の圧力が上側冷却室14の圧力よりも低くしたときは、前記区画板42の編み目や小孔を通過して下側冷却室15に流入する。また、下側冷却室15には調温冷媒供給管43から、第１冷却器47によって冷却された低温冷媒の温度よりも高い温度の主調温冷媒が供給され、これら主調温冷媒と副調温冷媒とが混合されて調温冷媒となり、下側冷却室15に供給される。この調温冷媒がNGHペレットＰと接触して、NGHペレットＰが、その表面温度が必要以上に低くならずに常圧下でも安定することができる安定温度まで冷却される。そして、下側冷却室15でNGHペレットＰの冷却に供せられた調温冷媒は、冷媒回収管45からブロワ46で吸引され、第１冷却器47に給送されることになり、再び冷却される。この第１冷却器47から第２冷却器48に給送されたものはさらに冷却されて低温冷媒として上側冷却室14に供給され、第１冷却器47から調温冷媒供給管43を通るものは前記主調温冷媒として下側冷却室15に供給される。

下側冷却室15で所望温度まで冷却されたNGHペレットＰは、前記ペレット排出管24から排出され、ペレット排出手段25によって次工程へ給送される。

NGHペレットＰが常圧下で安定するためには、例えば−20℃に冷却する必要があるとする。また、造粒装置６で造粒されたNGHペレットＰは造粒発熱により０〜10℃となると想定する。この場合に、第１実施形態と第２実施形態に係るペレット冷却装置11、40における冷却の態様の一例を図４に示す。すなわち、上側冷却室14に供給される低温冷媒の入口温度を約−30〜50℃とし、上側冷却室14において冷却されて下側冷却室15に供給される際のNGHペレットＰが−10〜０℃となるよう低温冷媒の供給量を調整する。このとき、低温冷媒の出口温度が−30〜−25℃となるとし、この冷却後の低温冷媒に対して下側冷却室15に供給される調温冷媒の入口温度を−30〜−20℃となるよう調整する。そして、この調温冷媒の供給量を調整して、冷却されるNGHペレットＰが−20〜−15℃となるようにする。

また、このペレット冷却装置11、40によって冷却されたNGHペレットＰの次工程における処理としては、常圧までの脱圧処理がある。前述した第１実施形態と第２実施形態のいずれも、次工程にこの脱圧処理を行う脱圧装置26を備えたものを示している。この脱圧装置26は前記ペレット搬出手段25からNGHペレットＰが給送される一対の脱圧タンク26a、26bを備えており、切替弁27a、27bの開閉を切り替えることにより、いずれかの脱圧タンク26a、26bにNGHペレットＰが給送されるようにしてある。なお、この脱圧装置26における脱圧タンク26a、26bの基数は、処理量等に応じて設置されるものであり１基以上あり、この実施形態では２基を備えたものを例示してある。脱圧タンク26a、26bのそれぞれには減圧弁28a、28bが設けられており、これら減圧弁28a、28bを開放することにより脱圧タンク26a、26b内が減圧されるようにしてある。また、脱圧タンク26a、26bの出口側にはそれぞれ排出弁29a、29bが設けられて、これらを開閉することにより、脱圧タンク26a、26bのいずれかからNGHペレットＰを排出させることができる。

すなわち、前記切替弁27a、27bの一方を開放し他方を閉成して、開放された切替弁27a（27b）を通して対応する脱圧タンク26a（26b）に前記ペレット排出手段25から安定温度に調整されたNGHペレットＰを供給する。このとき、NGHペレットＰが供給される脱圧タンク26a（26b）に対応する減圧弁28a（28b）を不作動とし、排出弁29a（29b）は閉成させてある。脱圧タンク26a（26b）が供給されたNGHペレットＰで満たされると、切替弁27a（27b）を閉成し、前記減圧弁28a（28b）を作動させる。これにより、脱圧タンク26a（26b）内が減圧されて、常圧となる。そして、この脱圧タンク26a（26b）に対応した排出弁29a（29b）を開放してNGHペレットＰを排出させる。このとき、この脱圧タンク26a（26b）に対応している切替弁27a（27b）を閉成し、他方の切替弁27b（27a）を開放して、他方の脱圧タンク26b（26a）へ前記ペレット排出手段25からNGHペレットＰを給送する。また、脱圧された脱圧タンク26a（26b）内の脱圧ガスは必要に応じて昇圧させて所望の工程で再使用する。

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ペレット冷却装置によれば、造粒装置で造粒されたNGHペレットを極力迅速に冷却し、さらにペレットの表面温度が必要以上に低くならず、NGHペレットが分解されることを極力抑制し、次いでNGHペレットを常圧下でも分解しない安定温度に調整するから、その後の貯留等を簡便に行えることになり、天然ガスハイドレートの生成の高効率化に寄与できる。

この発明の第１実施形態に係るペレット冷却装置の概略の構成を説明する図である。第１実施形態に係るペレット冷却装置における冷媒の供給経路を説明する図であり、第１冷却室と第２冷却室とに同一の冷媒を使用するのに適している。この発明の第２実施形態に係るペレット冷却装置の概略の構成を説明する図である。この発明に係るペレット冷却装置における処理条件の一例を示す表である。天然ガスハイドレート生成プラントの構成の一例を説明するブロック図である。

符号の説明

３第１生成器
４脱水器
５第２生成器
６造粒装置
７冷却器
８ロータリポンプ等
９貯蔵槽
11 ペレット冷却装置
12 冷却器
13 区画板
14 上側冷却室
15 下側冷却室
16 ペレット供給管
16a 逆止弁(逆流防止手段)
17 緩衝部材(ブリッジ防止手段)
18 低温冷媒供給部
19 低温冷媒回収管(低温冷媒回収手段)
20 ペレット案内管（ペレット案内手段）
20a 逆止弁（逆流防止手段）
21 緩衝部材（ブリッジ防止手段）
22 調温冷媒供給部
23 調温冷媒回収管
24 ペレット排出管
25 ペレット排出手段
26 脱圧装置
26a、26b 脱圧タンク
27a、27b 切替弁
28a、28b 減圧弁
29a、29b 排出弁
30 ブロワ
31 第１冷却器
32 第２冷却器
40 ペレット冷却装置
41 低温冷媒供給管
42 区画板
42a ペレット案内管（ペレット案内手段）
43 調温冷媒供給管
44 調温冷媒回収部
45 冷媒回収管
46 ブロワ
47 第１冷却器
48 第２冷却器
Ｐ NGHペレット

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のスラリーあるいはパウダーを適宜な大きさのペレットに造粒し、このペレットを所定温度まで冷却する天然ガスハイドレート生成プラントにおけるペレット冷却装置において、
天然ガスハイドレートの前記ペレットが分解されない内部圧力を維持する冷却器と、
前記冷却器の内部を上下に区画して形成した上側冷却室と下側冷却室と、
造粒装置で形成された前記ペレットを前記上側冷却室の上部から供給するペレット供給手段と、
前記上側冷却室に供給され、この上側冷却室内を通過したペレットを前記下側冷却室の上部から供給するペレット案内手段と、
前記上側冷却室に低温冷媒を供給する低温冷媒供給手段と、
前記下側冷却室に前記低温冷媒よりも温度が高い調温冷媒を供給する調温冷媒供給手段と、
前記低温冷媒を回収する低温冷媒回収手段と、
前記調温冷媒を回収する調温冷媒回収手段と、
前記下側冷却室の下部に設けた、冷却されたペレットを排出させるペレット排出手段とからな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ペレット冷却装置。
前記上側冷却室の下部に前記低温冷媒供給手段を、上部に前記低温冷媒回収手段を設けて、低温冷媒を上側冷却室で下部から上部へ流通させ、
前記下側冷却室の下部に前記調温冷媒供給手段を、上部に前記調温冷媒回収手段を設けて、調温冷媒を下側冷却室で下部から上部へ流通させることを特徴とする請求項１に記載の天然ガスハイドレート生成プラントにおけるペレット冷却装置。
前記上側冷却室の上部に前記低温冷媒供給手段を、下部に前記低温冷媒回収手段を設けると共に、冷却に供されて回収された低温冷媒を前記下側冷却室に供給して、低温冷媒を上側冷却室で上部から下部へ流通させると共に、冷却に供された低温冷媒を副調温冷媒として下側冷却室に供給し、
前記下側冷却室の上部に主調温冷媒を供給する前記調温冷媒供給手段を、下部に前記調温冷媒回収手段を設けて、前記主調温冷媒と副調温冷媒とを混合させた調温冷媒を下側冷却室で上部から下部へ流通させることを特徴とする請求項１に記載の天然ガスハイドレート生成プラントにおけるペレット冷却装置。
前記ペレット供給手段と前記ペレット案内手段のそれぞれに、逆流防止手段を設けて、低温冷媒が前記造粒装置方向へ流入することを防止し、調温冷媒が上側冷却室に流入することを防止することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の天然ガスハイドレート生成プラントにおけるペレット冷却装置。
前記下側冷却室の圧力を上側冷却室の圧力よりも小さくして、調温冷媒が上側冷却室に流入することを防止することを特徴とする請求項４に記載の天然ガスハイドレート生成プラントにおけるペレット冷却装置。
前記冷却器の内部に、滞留するペレットによるブリッジ現象の発生を防止するブリッジ防止手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の天然ガスハイドレート生成プラントにおけるペレット冷却装置。
前記ペレット排出手段から排出されたペレットを常圧下におくための脱圧装置を後続させたことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の天然ガスハイドレート生成プラントにおけるペレット冷却装置。