JP5256108B2 - 溶存ガス除去方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ガスハイドレートの生成における溶存ガス除去方法、更に詳しくは、ガス溶存水の中に溶け込んでいる原料ガスを、ハイドレート化しないか、或いは、ハイドレート化し難い非ハイドレート化ガスを用いて除去する溶存ガス除去方法に関する。
原料ガスと原料水を所定の温度及び圧力の下で反応させてガスハイドレートを製造する場合、反応熱（「生成熱」とも称される。）が発生する。ガスハイドレート製造プロセスにおいては、この反応熱を素早く除去することがガスハイドレートの生成速度を向上させるために重要である。
この反応熱を除去する方法としては、従来、熱交換器を用いる方法（例えば、特許文献１参照。）が知られているが、原料ガスが溶存しているガス溶存水を熱交換器に導いて反応熱を除去すると、ガス溶存水の中に溶存している原料ガスがハイドレート化して、熱交換器を閉塞させる虞れがある。
本発明は、ガス溶存水の中に溶け込んでいる原料ガスを、ハイドレート化しないか、或いは、ハイドレート化し難い非ハイドレート化ガスを用いて除去する溶存ガス除去方法を提供することにある。
本発明に係る溶存ガス除去方法の一つは、原料ガスと原料水を所定の温度及び圧力下で反応させてガスハイドレートを製造する場合に、原料ガスと原料水が反応してできたハイドレートスラリーをスラリー分離槽に供給し、このスラリー分離槽内のフィルタで濾過されたガス溶存水をガス分離槽に供給し、このガス分離槽内に供給されたガス溶存水に非ハイドレート化ガスを吹き込んでガス溶存水に溶け込んでいる原料ガスを気泡化することを特徴とするものである。
更に、本発明に係る溶存ガス除去方法の他の一つは、原料ガスと原料水を所定の温度及び圧力下で反応させてガスハイドレートを製造する場合に、原料ガスと原料水が反応してできたハイドレートスラリーをスラリー分離槽に供給し、このスラリー分離槽内のフィルタで濾過されたガス溶存水をガス分離槽に供給し、前記ガス溶存水がガス分離槽内の絞り部を通って流動することで、絞り部の出口側に生じた負圧によってガス溶存水に溶け込んでいる原料ガスの気泡化が引き起こされることを特徴とするものである。
本発明の溶存ガス除去方法の一つは、原料ガスと原料水が反応してできたハイドレートスラリーをスラリー分離槽に供給し、このスラリー分離槽内のフィルタで濾過されたガス溶存水をガス分離槽に供給し、このガス分離槽内に供給されたガス溶存水に非ハイドレート化ガスを吹き込んでガス溶存水に溶け込んでいる原料ガスを気泡化するので、ガス溶存水に溶け込んでいる原料ガスを容易に除去することができる。その際、ガス分離槽内に絞り部を設けて、絞り部の出口を負圧化させることにより、ガス溶存水に溶け込んでいる原料ガスの気泡化を促進させることができる。
本発明の溶存ガス除去方法の他の一つは、気泡反応槽におけるハイドレート転換率が１００％になるように原料ガスの供給量を調整し、前記気泡反応槽で生成したハイドレートスラリーをスラリー分離槽に供給し、このスラリー分離槽内のフィルタで濾過されたガス溶存水に非ハイドレート化ガスを吹き込んでガス溶存水に溶け込んでいる原料ガスを気泡化するので、ガス溶存水に溶け込んでいる原料ガスを容易に除去することができる。
以下、本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
先ず、本発明の一実施形態について説明する。図１に示すように、気泡反応塔１は、スラリー分離槽２及びガス分離槽３を備えている。気泡反応塔１は、その底部を貫通する原料ガス供給管４の上端部に気泡発生器５を有し、更に、塔底部に原料水供給管６を連通させている。
上記スラリー分離槽２は、その上端部に原料ガス排出管７を設け、更に、槽内部をフィルタ８によって二分している。更に、スラリー分離槽２は、フィルタ８よりも上方の位置にスラリー排出管９を設け、更に、フィルタ８よりも上方の位置に気泡反応塔１の上端部に設けたスラリー供給管１０を連通させている。
上記ガス分離槽３は、その内部に絞り部１１を設け、更に、絞り部１１のくびれ部１２に非ハイドレート化ガス供給管１３を設けている。更に、絞り部１１の上方に原料水排出管１４を設けている。この原料水排出管１４は、上記原料水供給管６に連通すると共に、その途中に熱交換器１７を備えている。また、ガス分離槽３は、その上端部に混合ガス排出管１５を設けている。そして、スラリー分離槽２の底部とガス分離槽３の底部をガス溶存水排出管１6 によって連通させている。
今、原料水供給管６から気泡反応塔１内に所定の温度に冷却された原料水Ｗを供給しながら原料ガス供給管４から所定の圧力に加圧された原料ガスＧを供給すると、気泡発生器５の焼結エレメント（図示せず）から原料ガスＧが無数の微細な気泡となって放出される。
この微細な気泡状の原料ガスＧは、原料水Ｗと水和反応してガスハイドレートＨになる。水和反応に際して発生した反応熱は、気泡反応塔１の外側に設けた冷却ジャケット（図示せず）によって除去される。
ガスハイドレートＨは、原料水Ｗを母液とするハイドレートスラリーＳとなって気泡反応塔１からスラリー供給管１０を通ってスラリー分離槽２に供給される。スラリー分離槽２内でハイドレートスラリーＳから分離した原料ガスＧは、原料ガス排出管７を通って原料ガス供給管４に戻される。スラリー分離槽２で原料ガス（未反応ガス）Ｇが除去されたハイドレートスラリーＳは、スラリー排出管９を通って図示しない脱水工程に供給される。
他方、スラリー分離槽２内では、フィルタ８によってハイドレートスラリーＳに含まれているガス溶存水ｗが濾過される。濾過されたガス溶存水ｗは、ガス溶存水排出管１6 を通ってガス分離槽３の底部に供給される。
ガス分離槽３の底部に供給されたガス溶存水ｗは、絞り部１１を通ってガス分離槽３の上方に流動するが、絞り部１１の上部側（出口側）が負圧化しているため、ガス溶存水ｗに溶け込んでいる原料ガスＧが気泡化する一方、非ハイドレート化ガス供給管１３から噴出される気泡状の非ハイドレート化ガス（例えば、Ｎ2 ガス、或いは、Ｈ2 ガス等。）ｇによってガス溶存水ｗが攪拌されるため、ガス溶存水ｗに溶け込んでいる原料ガスＧの気泡化が促進される。原料ガスＧの気泡は、ガス溶存水ｗの液面に達すると、崩壊してガスに戻る。
非ハイドレートガスｇと原料ガスＧが混合した混合ガスｇ”は、混合ガス排出管１５から排出され、原料ガスＧが除去された原料水（未反応水）Ｗは、ガス分離槽３の原料水排出管１４を経て原料水供給管６に戻される。その際、原料水（未反応水）Ｗは、熱交換器１７によって所定の温度に再冷却される。
次に、本発明の別の実施形態について説明する。図２に示すように、気泡反応塔１は、スラリー分離槽２を備えている。気泡反応塔１は、その底部を貫通する原料ガス供給管４の上端部に気泡発生器５を有し、更に、塔底部に原料水供給管６を連通させている。
原料ガス供給管４は、制御装置２０によって制御する調整弁２１を備えている。制御装置２０は、気泡反応塔１に設けたセンサーによって測定した各種データに基づいて調整弁２１を調整するようになっている。例えば、気泡反応塔１内の温度、圧力から反応速度を演算し、調整弁２１を制御する。或いは、気泡反応塔１の温度から推定される生成熱と原料ガス流量から転換率を推定し、調整弁２１を制御する。又は、気泡反応塔１の上部の気泡数を計測し、調整弁２１を制御する。
上記スラリー分離槽２は、その上端部に混合ガス排出管１５を設け、更に、槽内部をフィルタ８によって二分している。更に、スラリー分離槽２は、その底部に非ハイドレート化ガス供給管１３と原料水排出管１４を設けている。この原料水排出管１４は、上記原料水供給管６に連通すると共に、その途中に熱交換器１７を備えている。
今、原料水供給管６から気泡反応塔１内に所定の温度に冷却された原料水Ｗを供給しながら原料ガス供給管４から所定の圧力に加圧された原料ガスＧを供給すると、気泡発生器５の焼結エレメント（図示せず）から原料ガスＧが無数の微細な気泡となって放出される。
この微細な気泡状の原料ガスＧは、原料水Ｗと水和反応してガスハイドレートＨになる。この際、気泡反応塔１内でのハイドレート転換率が１００％になるように、制御装置２０によって調整弁２１が調整される。水和反応に際して発生した反応熱は、例えば、気泡反応塔１の外側に設けた冷却ジャケット（図示せず）によって除去される。
ガスハイドレートＨは、原料水Ｗを母液とするハイドレートスラリーＳとなって気泡反応塔１からスラリー供給管１０を通ってスラリー分離槽２に供給される。スラリー分離槽２では、フィルタ８によってハイドレートスラリーＳに含まれるガス溶存水ｗが濾過される。
非ハイドレート化ガス供給管１３からスラリー分離槽２の底部に非ハイドレート化ガス（例えば、Ｎ2 （窒素ガス）Ｈ2 （水素ガス）等。）ｇが供給すると、非ハイドレート化ガスｇが無数の微細な気泡となって浮上し、これが刺激になってガス溶存水ｗに溶け込んでいる原料ガスＧが気泡化する。
原料ガスＧの気泡は、ハイドレートスラリーＳの液面に達すると、崩壊してガスに戻る。原料ガスＧが混じった非ハイドレート化ガスｇ”は、混合ガス排出管１５から排出される。また、原料ガス（未反応ガス）Ｇが除去された原料水Ｗは、原料水排出管１４を経て原料水供給管６に戻される。その際、原料水（未反応水）Ｗは、熱交換器１７によって所定の温度に再冷却される。
２ スラリー分離槽
３ ガス分離槽
８ フィルタ
Ｇ 原料ガス
Ｈ ガスハイドレート
Ｓ ハイドレートスラリー
Ｗ 原料水
ｇ 非ハイドレート化ガス
ｗ ガス溶存水
３ ガス分離槽
８ フィルタ
Ｇ 原料ガス
Ｈ ガスハイドレート
Ｓ ハイドレートスラリー
Ｗ 原料水
ｇ 非ハイドレート化ガス
ｗ ガス溶存水
Claims (2)
- 原料ガスと原料水を所定の温度及び圧力下で反応させてガスハイドレートを製造する場合に、原料ガスと原料水が反応してできたハイドレートスラリーをスラリー分離槽に供給し、このスラリー分離槽内のフィルタで濾過されたガス溶存水をガス分離槽に供給し、このガス分離槽内に供給されたガス溶存水に非ハイドレート化ガスを吹き込んでガス溶存水に溶け込んでいる原料ガスを気泡化することを特徴とする溶存ガス除去方法。
- 原料ガスと原料水を所定の温度及び圧力下で反応させてガスハイドレートを製造する場合に、原料ガスと原料水が反応してできたハイドレートスラリーをスラリー分離槽に供給し、このスラリー分離槽内のフィルタで濾過されたガス溶存水をガス分離槽に供給し、前記ガス溶存水がガス分離槽内の絞り部を通って流動することで、絞り部の出口側に生じた負圧によってガス溶存水に溶け込んでいる原料ガスの気泡化が引き起こされることを特徴とする溶存ガス除去方法。
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