JP4897327B2

JP4897327B2 - 天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱圧装置

Info

Publication number: JP4897327B2
Application number: JP2006085730A
Authority: JP
Inventors: 純一吉田
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: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2026-03-27
Also published as: JP2007263156A

Description

この発明は、天然ガスハイドレート生成プラントで生成された天然ガスハイドレートを輸送や貯蔵等を可能とするために、生成処理圧から常圧まで減圧する天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱圧装置に関する。

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NGH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NGH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(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ー源として利用することになる。図２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化反応を行い高濃度の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、ロータリーバルブ８等によって給送されて貯蔵槽９に貯蔵される。なお、NGHの生成から冷却までは30〜70atmの高圧下で処理が行われ、その後−20℃近くに冷却して常圧まで減圧することになる。

この出願人は、NGH製造プロセスにおける脱圧装置であって、原料ガス以外のガスを液化させた高圧の作動液で造粒機のペレット送出管を密閉すると共に造粒機で形成したガスハイドレートペレットを導入する液封器と、該液封器内の高圧の作動液とガスハイドレートペレットを導入する減圧ドラムと、前記減圧ドラム内の高圧の作動液をフラッシュするフラッシュ弁により構成された脱圧装置を提案した（特許文献１）。

特願２００４−２３３４５１

NGH生成プラントにおける脱圧装置は、上述した特許文献１にて提案されているように、減圧ドラム等にNGHペレット等を収容させて、この減圧ドラム等の内部から高圧気体を排出させる処理としなければならないから、いわゆるバッチ処理される。他方、脱圧処理までの前工程では連続処理が行われている。このため、脱圧処理で連続処理作業が断続的なものとなる。しかも、脱圧工程は最終工程に近い工程であるため、ここで断続的になってしまうと、NGH生成プラント全体を断続的に処理することにもなるおそれがある。また、生成されたNGHを輸送等に供する場合には、例えば直接輸送用のタンク等に収容させて脱圧し、このタンクを輸送用車両等に積載することが考えられるが、輸送用車両へ円滑に積載するためには、積載用のタンク等を予め脱圧処理が完了した状態として、積載に待機させておくことが望ましい。

そこで、この発明は、バッチ処理を行わなければならない脱圧処理に対して、脱圧処理後のNGHを極力連続的に貯蔵や輸送準備等の後工程へ供給できるようにするNGH生成プラントにおける脱圧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NGH生成プラントにおける脱圧装置は、天然ガスハイドレートの製造過程にて高圧下で生成されたガスハイドレートのペレットを常圧下で貯蔵可能とするために、冷却処理された冷却器から貯蔵タンクに給送されたガスハイドレートペレットの雰囲気圧力を高圧の生成処理圧から常圧まで減圧する天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱圧装置において、前記冷却器からガスハイドレートペレットを給送するための複数のNGH供給管と、前記複数のNGH供給管のそれぞれに接続させて、給送されたガスハイドレートペレットを受け入れる貯蔵タンクと、前記NGH供給管のそれぞれに設けたNGH供給弁と、前記貯蔵タンクのそれぞれに接続されたガス排出管と、前記ガス排出管のそれぞれに、それぞれの貯蔵タンクに連繋させて設けた減圧弁と、前記貯蔵タンク同士を連通させる連絡管と、該連絡官に貯蔵タンク同士の連通状態と遮断状態とを切り替える開閉弁とを設け、前記NGH供給管と前記ガス排出管、前記連絡管とのそれぞれを、前記貯蔵タンクと着脱自在とし、この貯蔵タンクを輸送手段に積載可能としたことを特徴としている。

例えば、２基の貯蔵タンクを設置した場合、一方の貯蔵タンクへ前記NGH供給管を介して冷却器からNGHを供給し、他方の貯蔵タンクへは供給を行わない。すなわち、一方の貯蔵タンクは、前記NGH供給弁を開放し、前記減圧弁を不作動とし、他方の貯蔵タンクは、前記NGH供給弁を閉じて、減圧弁を作動させる。このため、一方の貯蔵タンクの内圧は冷却器と等しくなり、他方の貯蔵タンクは脱圧される。一方の貯蔵タンクへのNGHの供給が完了すると、NGH供給弁を閉じてNGHの供給を停止すると共に、減圧弁を作動させてこの貯蔵タンク内を脱圧する。また、他方の貯蔵タンクへのNGH供給弁を開放して、貯蔵タンク内を加圧すると共に、NGHを供給する。このとき、減圧弁は不作動となっている。以上により、一方の貯蔵タンク内は脱圧され、他方の貯蔵タンク内は冷却器と等しい圧力となってNGHを円滑に受け入れられる状態となる。なお、減圧されることにより貯蔵タンクから排出されるガスは他の処理工程等に利用することができる。また、減圧弁は貯蔵タンク内からガスを抜く速度を適宜なものに調整できるものであることが好ましい。

NGHが供給された直後では一方の貯蔵タンクの内圧は冷却器と等しい高圧となっており、他方の貯蔵タンクは減圧されて常圧となっている。そこで、前記開閉弁を開放することにより、これらの貯蔵タンクの圧力を均一にする。すなわち、一方の貯蔵タンクの内圧は減圧され、他方の貯蔵タンクの内圧は増圧されることとなる。

また、貯蔵タンクをトラックや貨物列車等の輸送用車両や輸送船等の輸送手段に積載できるようにしたものである。このために、貯蔵タンクをNGH供給管やガス排出管等から着脱自在として、NGHを受け入れる際に接続させ、輸送の際には分離させるようにしたものである。

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脱圧装置は、前記貯蔵タンクに、充填されたガスハイドレートペレットを排出するNGH排出手段を設けたことを特徴としている。

貯蔵タンクが減圧されて常圧となると、NGHが安定する。このときNGHが安定温度に維持されていれば貯蔵タンクから排出しても分解されないから、例えば輸送用のタンクに詰め替えることができる。この詰め替え作業に前記NGH排出手段が用いられる。

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圧装置によれば、複数の貯蔵タンクのいずれかに生成されたNGHを冷却器から供給できるようにしたから、連続生成されたNGHを連続して受け入れることができる。このため、脱圧処理がバッチ処理であってもNGH生成プラントの連続処理の効率を損なうことがない。

また、減圧されることにより貯蔵タンクから排出されるガスを他の貯蔵タンクに供給するようにしたから、排出ガスを有効に利用できる。また、NGH給送にあたり、ある程度昇圧した後にNGH供給弁を開放するため、差圧により生じるNGHの流れを緩和でき、NGHを損傷させることを極力防止できる。
しかも、輸送の準備作業を簡便に行うことができ、輸送の効率化を促進することができる。

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脱圧装置によれば、貯蔵タンクから輸送用タンク等への詰め替えを簡便に、効率よく、迅速に行うことができる。

以下、図示したこの発明に係る好ましい実施形態に基づいて、この発明に係る脱圧装置を具体的に説明する。

この脱圧装置10は30〜70atmの生成処理圧の下に前記冷却器７で冷却処理されたペレット状のNGHが、ロータリーバルブ８等の給送手段により給送される貯蔵タンク11を備えている。なお、この実施形態では２基の貯蔵タンク11a、11bを備えたものとしてあるが、さらに多くの貯蔵タンク11を備えさせることもでき、NGH生成プラントの製造量に応じた基数を備えさせる。２基の貯蔵タンク11a、11bを備えているため、前記ロータリーバルブ８の吐出側に接続されたNGH供給管12が２方向に分岐させてあり、貯蔵タンク11aに接続されたNGH供給管12aと、貯蔵タンク11bに接続されたNGH供給管12bとしてある。NGH供給管12aの途中にはNGH供給弁13aが、NGH供給管12bの途中にはNGH供給弁13bが、それぞれ設けられている。

貯蔵タンク11aには受入管14aが、貯蔵タンク11bには受入管14bが、それぞれ設けられており、これら受入管14a、14bのそれぞれには受入弁15a、15bが設けられている。そして、これら受入管14a、14bと前記NGH供給管12a、12bとはフランジ等による接続手段16a、16bにより着脱可能とされている。

また、貯蔵タンク11a、11bの天井板には、それぞれガス抜き管17a、17bが設けられており、これらにはそれぞれガス抜き弁18a、18bが設けられている。これらガス抜き管17a、17bには、フランジ等の接続手段19a、19bを介して着脱自在にガス排出管20a、20bが接続されている。これらガス排出管20a、20bに減圧弁21a、21bが設けられており、これら減圧弁21a、21bの下流側でこれらガス排出管20a、20bが合流してガス排出主管20とされている。そして、このガス排出主管20は、貯蔵タンク11a、11bから排出されたガスを使用できるNGH生成プラントの他の処理工程に供給できるように所望の装置等に接続させてある。前記減圧弁21a、21bは貯蔵タンク11a、11bからのガスの排出量を調整できるものとしてあり、適宜な速度で排出させて減圧するものとしてある。

さらに、貯蔵タンク11aと11bとは、連絡管22を介して接続させられるようにしてある。すなわち、貯蔵タンク11a、11bにはそれぞれ連絡元管22a、22bを接続させてあると共に、これら連絡元管22a、22bに開閉元弁23a、23bが設けられている。また、連絡管22と連絡元管22a、22bとはフランジ等の接続手段25a、25bにより着脱自在とされている。

以上により構成されたこの発明の実施形態に係る脱圧装置10の作用を、以下に説明する。

例えば、前記貯蔵タンク11bは冷却されたペレット状のNGHが冷却器７から供給されて充填が完了した直後の状態にあって、空の貯蔵タンク11aにNGHを供給するのを待機している状態にあるとする。貯蔵タンク11bへのNGHの供給のために開放されていた前記NGH供給弁13bおよび受入弁15bを閉じ、貯蔵タンク11bをNGH供給管12bから断絶する。このとき、貯蔵タンク11bの内圧は冷却器７の内圧と等しく高圧にあるから、これを常圧まで減圧することになる。この減圧のためには、前記連絡元弁23a、23bを開放して、貯蔵タンク11aと貯蔵タンク11bとを連通させる。これにより、貯蔵タンク11b内の高圧のガスが貯蔵タンク11aに流入して、貯蔵タンク11aと貯蔵タンク11bとの内圧が均衡する。内圧が均衡した状態となったならば、連絡元弁23a、23bを閉じて貯蔵タンク11aと11bとを断絶する。次いで、前記ガス抜き弁18bを開放し、減圧弁21bを作動させて貯蔵タンク11b内を常圧まで減圧する。貯蔵タンク11bから排出されるガスは、前記ガス案内管20bからガス排出主管20に導かれ、このガスを利用することができる他の処理工程へ供給される。

一方、冷却器７から貯蔵タンク11aへNGHの供給を開始させるために、前記NGH供給弁13aと受入弁15aとを開放して貯蔵タンク11aと冷却器７とを連通させる。このとき、貯蔵タンク11aの内圧は常圧よりも高い状態にあり、冷却器７の内圧との差が小さくなっている。前記ロータリーバルブ８により給送されるNGHはNGH供給管12aを通って貯蔵タンク11aに充填される。また、冷却器７と連通させてあるため、貯蔵タンク11a内の圧力は冷却器７の内圧と均衡することになり、生成処理圧と等しくなる。

前記貯蔵タンク11bの脱圧処理が完了して内部が常圧となると、減圧弁21bの作動を停止する。そして、前記受入弁15bとガス抜き弁18b、連絡元弁22bを閉じた状態として、貯蔵タンク11bを密封状態とする。この状態で、前記接続手段16b、19b、25bの接続状態を解除すれば、貯蔵タンク11bを切り離して独立させることができる。したがって、この貯蔵タンク11bを輸送用車両等に積載して目的地まで輸送することができる。貯蔵タンク11bが輸送に供された空地には新たに空の貯蔵タンク11を搬入し、NGH供給管12やガス排出管20、連絡管22を接続して、NGHの供給に待機させることとなる。

貯蔵タンク11aが供給されたNGHで充満されたならば、前記NGH供給弁13aを閉じて供給を停止する。そして、連絡管22を介して新たに搬入された他の貯蔵タンク11と連通させてこの貯蔵タンク11の内圧と均衡させた後、減圧弁21aを作動させて脱圧を行うことになる。

この実施形態では、２基の貯蔵タンク11a、11bを備えたものとして説明したが、３基以上の貯蔵タンク11に順にNGHを供給するものとすることができることは勿論であり、NGH生成プラントの製造量に応じた基数を備えればよい。

また、この実施形態では、貯蔵タンク11を輸送手段に積み込むことができるものとして説明したが、貯蔵タンク11は据え付けられて固定されたものとすることもできる。固定式の貯蔵タンク11の場合には、充填されたNGHを別途輸送用タンクに詰め直すことが必要となる。そのために、貯蔵タンク11にロータリーバルブやスクリューコンベヤ等の図示しないNGH排出手段を設けて、輸送用タンクに詰め直せるようにすることもできる。

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圧装置によれば、生成されたNGHの脱圧処理を連続して行うことができるから、生成プラントの他の処理工程を断続させることなくNGHを生成でき、NGHプラントの円滑な操業に寄与できる。

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圧装置の概略の構造を説明する図である。 NGH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

７冷却器
８ロータリーバルブ
10 脱圧装置
11a、11b 貯蔵タンク
12、12a、12b NGH供給管
13a、13b NGH供給弁
14a、14b 受入管
15a、15b 受入弁
16a、16b 接続手段
17a、17b ガス抜き管
18a、18b ガス抜き弁
19a、19b 接続手段
20 ガス排出主管
20a、20b ガス排出管
21a、21b 減圧弁
22 連絡管
22a、22b 連絡元管
23a、23b 連絡元弁

Claims

天然ガスハイドレートの製造過程にて高圧下で生成されたガスハイドレートのペレットを常圧下で貯蔵可能とするために、冷却処理された冷却器から貯蔵タンクに給送されたガスハイドレートペレットの雰囲気圧力を高圧の生成処理圧から常圧まで減圧する天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱圧装置において、
前記冷却器からガスハイドレートペレットを給送するための複数のNGH供給管と、
前記複数のNGH供給管のそれぞれに接続させて、給送されたガスハイドレートペレットを受け入れる貯蔵タンクと、
前記NGH供給管のそれぞれに設けたNGH供給弁と、
前記貯蔵タンクのそれぞれに接続されたガス排出管と、
前記ガス排出管のそれぞれに、それぞれの貯蔵タンクに連繋させて設けた減圧弁と、
前記貯蔵タンク同士を連通させる連絡管と、該連絡官に貯蔵タンク同士の連通状態と遮断状態とを切り替える開閉弁とを設け、
前記NGH供給管と前記ガス排出管、前記連絡管とのそれぞれを、前記貯蔵タンクと着脱自在とし、この貯蔵タンクを輸送手段に積載可能とした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圧装置。
前記貯蔵タンクに、充填されたガスハイドレートペレットを排出するNGH排出手段を設けた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脱圧装置。