JP5092048B2 - ガスハイドレートペレット製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガスハイドレートペレット製造装置、更に詳しくは、輸送、或いは、貯蔵時に割れ難いガスハイドレートペレットを製造するガスハイドレートペレット製造装置に関する。

近年、クリーンなエネルギー源や各種製品の原料として、メタンを主成分とする天然ガスが注目され、その輸送、或いは、貯蔵のために、天然ガスをガスハイドレートに変換する研究が行なわれている。ガスハイドレートは、水の分子が作る篭の中にガスの分子が一つずつ収まる結晶構造を持っており、例えば、メタンハイドレートでは、常圧で１ｍ3 のメタンハイドレートの中に１６４ｍ3 のメタンを包蔵できるといわれている。

このように、メタンハイドレートは、高いガス包蔵性を有しているため、ＬＮＧ（液化天然ガス）に代わる天然ガスの新しい輸送及び貯蔵媒体として注目されている。メタンハイドレート中のメタンガスの密度は、ＬＮＧの約１／３．５であるが、その製造に際しては、ＬＮＧのように液化温度（−１６２℃以下）まで冷却する必要がないため、エネルギー効率が大幅に改善すると言われている。

ところが、パウダー状のガスハイドレートは、充填率（ガスハイドレートの体積／容器の体積）が小さいため、輸送又は貯蔵する場合には、大容積のタンクが必要となる。このため、パウダー状のガスハイドレートを造粒機（ペレタイザ）によってペレット状に成型することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、パウダー状のガスハイドレートをペレタイザによってペレット状に成型する場合、成型後にガスハイドレートペレットがラミネーション（圧粉体に生じた層状の欠陥。）を起こして割れる場合がある。ガスハイドレートペレットが割れると、嵩密度が大きくなり、ペレットの充填効率が低下する。また、ガスハイドレートペレットが割れた場合は、微粉から数ｍｍの大きさとなり、割れた部分から分解が起こるので、初期ガス包蔵量が低下する。また、ペレット時に比べて貯蔵安定性が悪化する。

従って、パウダー状のガスハイドレートをペレタイザによってペレット状に成型する前にパウダー状のガスハイドレートの水分値を調整することが考えられるが、ガスハイドレートの製造工程では、所定の圧力及び温度条件下でガスハイドレートを製造しているので、ガスハイドレートの水分値を調整することが難しい。

特開２００２−２２０３５３号公報

本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、その目的とするところは、ガスハイドレートペレットの割れを防止し、以て、ガスハイドレートの貯蔵効率（体積効率）、貯蔵安定性を高めることにある。

請求項１に係るガスハイドレートペレット製造装置は、ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールによってパウダー状のガスハイドレートをペレット状に成型するガスハイドレートペレット製造装置において、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着することを特徴とする。

請求項２に係るガスハイドレートペレット製造装置は、ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールを水槽に浸漬して、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着することを特徴とする。

請求項３に係るガスハイドレートペレット製造装置は、ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールの周面にバインダー用の水を噴霧して、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着することを特徴とする。

請求項１に係る発明は、ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールによってパウダー状のガスハイドレートをペレット状に成型するガスハイドレートペレット製造装置において、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着するので、この水膜がパウダー状のガスハイドレートをペレット状に成型する時にペレットのバインダーとして作用する。このため、成型されたペレットの割れやラミネーションを防止することができた。その際、成型されたペレット表面にも薄い水膜が形成されるので、氷点下に冷却することによってペレット表面に氷の膜を形成させることができる。これにより、脱圧時および貯蔵中の分解を抑制することができる。

請求項２に係る発明は、ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールを水槽に浸漬して、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着するので、請求項１に記載の発明と同等の効果が得られる。

請求項３に係る発明は、ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールの周面にバインダー用の水を噴霧して、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着するので、請求項１に記載の発明と同等の効果が得られる。

本発明に係るガスハイドレートペレット製造装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。 本発明に係るガスハイドレートペレット製造装置の要部拡大縦断面である。 （ａ）水膜で覆われたガスハイドレートペレットの断面図、（ｂ）氷膜で覆われたガスハイドレートペレットの断面図である。 本発明に係るガスハイドレートペレット製造装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

（１）第１の実施形態
図１に示すように、このガスハイドレートペレット製造装置１は、ペレット成型用の凹部２を周面に有する一対のペレット成型ロール３，４によってパウダー状のガスハイドレートｎをペレット状に成型するようになっている。また、このガスハイドレートペレット製造装置１は、ペレット成型ロール３，４の上方に設けたホッパー５内に押込みスクリュー６を設けてダクト７と通ってホッパー５内に供給されたパウダー状のガスハイドレートｎを一対のペレット成型ロール３，４間に強制的に押し込むようになっている。ここで、ペレット成型ロール３，４によって成型されたガスハイドレートペレットの形状としては、通常、球状であるが、炭団型、レンズ型、アーモンド型などを挙げることができる。

その上、この発明では、ホッパー５の側面８に複数の噴霧ノズル９を設けてパウダー状のガスハイドレートｎに対してバインダー用の水Ｗを噴霧するようになっている。その際、噴霧ノズル９より噴霧する水Ｗの噴霧量を調整してガスハイドレートの水分値を２０〜７０ｗｔ％、好ましくは、３０〜６０ｗｔ％としている。

ここで、ガスハイドレートの水分値が２０ｗｔ％未満の場合には、バインダー量が少ないので、ペレットの割れやラミネーションが発生する。他方、ガスハイドレートの水分値が７０ｗｔ％を超える場合には、余剰水過多となり、ガスハイドレートの押込み量に悪影響を及ぼし、正常のペレットが成型し難くなる。

また、上記ホッパー５に水分計１０を設け、ホッパー５内のガスハイドレートｎの水分値を測定するようになっている。水分計１０において測定されたガスハイドレートｎの水分値は、制御装置１１に入力される。制御装置１１は、入力された測定値と、予め、記憶させたおいた設定値とを比較して噴霧ノズル９に接続されている給水管１２に設けた流量調整バルブ１３を調整するようになっている。ここで、水分計（ Moistur meter）としては、赤外線吸収法、誘電率法、放射線法など方式を採用した水分計が好ましく使用される。

図１において、２点鎖線で示すように、ペレット成型ロール３，４の端面に対してはみ出し防止用の当て板１４を設けている。この当て板１４は、図２に示すように、当て板１４の上部とホッパー５の下部とを重複するようになっている。また、当て板１４の上部とホッパー５の下部との重複部分に水抜き用の間隙１５を設けると共に、当て板１４の前面に水槽１６を設けている。その上、当て板１４の上端に設けた正面視Ｖ又はＵ字型の切欠き部１７より前記水槽１６に余剰水Ｗ’を排出するようになっている。水槽１６の余剰水Ｗ’は、排水管１８を経て図示しない生成器に供給するようになっている。

また、符号２０は、中空状のハウジングであり、ホッパー５やペレット成型ロール３，４などが設けられている。また、上記のガスハイドレート供給ダクト７は、バルブ２１を有している。上記ガスハイドレートペレット製造装置１の下方にはガスハイドレート冷却器２５を設けてガスハイドレートペレットｐを所定の温度（例えば、−１５℃〜−２５℃）に冷却するようになっている。ガスハイドレート冷却器２５で所定の温度の冷却されたガスハイドレートペレットｐは、ロックホッパー式の脱圧器２７を通って図示しないタンク内に貯蔵される。

上記ガスハイドレートペレット製造装置の作用について説明する。

図１に示すように、ホッパー５の側壁８に設けた複数の噴霧ノズル９よりホッパー５内にバインダー用の水Ｗが噴霧されているので、ガスハイドレート供給ダクト７からホッパー５に供給されたパウダー状のガスハイドレートｎの表面にバインダー用の水Ｗが付着する。表面にバインダー用の水Ｗが付着したパウダー状のガスハイドレートｎは、押込みスクリュー６において一対のペレット成型ロール３，４の間の谷間に強制的に押し込まれる。

一対のペレット成型ロール３，４の間の谷間に強制的に押し込まれたパウダー状のガスハイドレートｎは、ペレット成型ロール３，４の回転に伴ってペレット成型ロール３，４の周面に設けたペレット成型用の凹部２内に押し込まれ、所定の形状のガスハイドレートペレットｐに成型される。このとき、パウダー状のガスハイドレートｎの水分値が適度（例えば、２０〜７０ｗｔ％程度）あることにより、図３（ａ）に示すように、成型後のハイドレート粒子ｎ間にバインダー用の水Ｗが介在し、バインダーの効果がでる。このため、成型されたペレットの割れやラミネーションを防止することができる。その際、成型されたペレット表面にも薄い水膜ａが形成されるので、氷点下に冷却することによってペレット表面に氷の膜ｂ（図３（ｂ）参照。）を形成させることができる。これにより、脱圧時および貯蔵中の分解を更に抑制することができる。

このガスハイドレートペレットｐは、ガスハイドレート冷却器２５に供給され、所定の温度（例えば、−１５℃〜−２５℃）に冷却される。

上記ホッパー５内のパウダー状のガスハイドレートｎの水分値は、ホッパー５に設けた水分計１０によって測定され、その値が２０〜７０ｗｔ％程度になるように、制御装置１１を介して給水管１２に設けた流量調整バルブ１３が調整される。

上記のように、本発明の場合は、パウダー状のガスハイドレートｎの水分値を制御装置１１によってコントロールしているので、余剰水が生ずることがないと思われるが、若し、余剰水が生じて一対のペレット成型ロール３，４の谷間に余剰水Ｗ’が溜まった場合には、図２に示すように、ペレット成型ロール３，４の端面に対して設けたはみ出し防止用の当て板１４の上部とホッパー５の下部との重複部分に設けた水抜き用の間隙１５を経て当て板１４の上端に設けた正面視Ｖ又はＵ字型の切欠き部１７より水槽１６に余剰水Ｗ’が排出される。

上記のように、ガスハイドレート冷却器２５で所定の温度の冷却されたガスハイドレートペレットｐは、ロックホッパー式の脱圧器２７を通って図示しないタンク内に貯蔵される。

（２）第２の実施形態
図４に示すように、このガスハイドレートペレット製造装置１は、ペレット成型用の凹部２を周面に有する一対のペレット成型ロール３，４の下方にそれぞれトレイ３０を設け、各トレイ３０に張ったバインダー用の水Ｗにペレット成型ロール３，４の下部を浸漬するようになっている。なお、第１の実施形態の部位と同じ部位には、同じ符号を付与して詳細な説明を省略する。

上記ガスハイドレートペレット製造装置の作用について説明する。

上記のように、ペレット成型ロール３，４の下部は、それぞれ、トレイ３０に張ったバインダー用の水Ｗに浸漬しているので、ペレット成型ロール３，４を矢印の方向に回転させると、各ペレット成型ロール３，４の周面に設けたペレット成型用の凹部２の表面にバインダー用の水Ｗが水膜となって付着する。

一方、ガスハイドレート供給ダクト７からホッパー５に供給されたパウダー状のガスハイドレートｎは、押込みスクリュー６によって一対のペレット成型ロール３，４の間の谷間に強制的に押し込まれる。一対のペレット成型ロール３，４の間の谷間に強制的に押し込まれたパウダー状のガスハイドレートｎは、ペレット成型ロール３，４の回転に伴ってペレット成型ロール３，４の周面に設けたペレット成型用の凹部２内に押し込まれ、所定の形状のガスハイドレートペレットｐに成型される。

このとき、ペレット成型ロール３，４の周面に設けたペレット成型用の凹部２の表面に付着しているバインダー用の水Ｗがガスハイドレートペレットｐの表面に水膜となって付着する（図３（ｂ）参照。）。このため、ガスハイドレートペレットｐの表面に付着した水Ｗによってバインダーの効果が発揮され、ペレットの割れやラミネーションを防止することができる。その後、ガスハイドレートペレットｐを氷点下に冷却することによってペレット表面に氷の膜（図３（ｂ）参照。）を形成させることができる。これにより、脱圧時および貯蔵中の分解を更に抑制することができる。

本法のほか、ペレット成型ロール３，４の周面にバインダー用の水Ｗをスプレーしても同様の効果を得ることができる。また、ペレタイザは、ロール式に限らず、単発式（往復動式）、その他の方式の成型器にも適用できる。

１ ガスハイドレートペレット製造装置
２ ペレット成型用の凹部
３，４ ペレット成型ロール
５ ホッパー
６ 押込みスクリュー
９ 噴霧ノズル
ｎ パウダー状のガスハイドレート

Claims (3)

1. ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールによってパウダー状のガスハイドレートをペレット状に成型するガスハイドレートペレット製造装置において、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着することを特徴とするガスハイドレートペレット製造装置。
2. ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールを水槽に浸漬して、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着することを特徴とする請求項１記載のガスハイドレートペレット製造装置。
3. ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールの周面にバインダー用の水を噴霧して、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着することを特徴とする請求項１記載のガスハイドレートペレット製造装置。

Images