JP5356781B2

JP5356781B2 - 高差圧条件下で使用する搬送装置及びその制御方法

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Publication number: JP5356781B2
Application number: JP2008292683A
Authority: JP
Inventors: 哲郎村山
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: 2008-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2028-11-14
Also published as: BRPI0913721A2; EP2351699A1; JP2010116263A; WO2010055873A1; US20110194905A1

Description

本発明は、例えば天然ガスハイドレート製造プラントで使用する高圧条件下から低圧条件下（又は低圧条件下から高圧条件下）にハイドレートペレットを移送するための搬送装置等の、高差圧条件である２つの領域間で被搬送物の授受を行う搬送装置に関するものである。

従来のガスハイドレートペレット（例えば、天然ガスハイドレートペレット等）の製造工程は、約５．４ＭＰａの高圧環境下でガスハイドレートの生成を行う生成工程と、生成された粉雪状のハイドレートを圧搾してピンポン玉状のペレットに加工する成形工程と、前記ペレットを冷却及び脱圧する冷却工程及び脱圧工程と、大気圧下にあるペレット貯留タンクで貯留する貯留工程とから構成されている（特許文献１参照）。

前記脱圧工程では、ペレットが移送された搬送装置（減圧ドラム）内に原料ガスと異なるガスからなる作動液（例えば液体プロパン）を充填し、前記作動液をフラッシュ弁からフラッシュして、減圧ドラム内を大気圧まで脱圧する構成としている。この構成により、貯槽内に流入した大気圧のパージガスを、約５．４ＭＰａの原料ガスのガス圧まで再度、昇圧する必要がなくなり、ガスハイドレート製造プラントにおける消費電力を抑制することを可能としている。
特開２００６−５２２６１号公報

しかしながら、前記ペレットに同伴する作動液（例えば液体プロパン）の回収系を付帯設備とする必要があり、設備全体が大型化してしまう問題を有している。特に、ガスハイドレートペレットを商業的に大量に生産するプラントを建設する際に、ガスハイドレートペレット製造装置の大型化に伴い、付帯設備の占める容積の規模も増大してしまうため、装置全体の小型化の要請がある。つまり、ガスハイドレートペレットの生産量は増加させながら、製造装置及び付帯設備を小型化することが望まれている。

そこで、本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ガスハイドレートペレットの製造工程の脱圧工程等に見られる高差圧条件下で使用する搬送装置であって、確実な圧力の閉止を実現しながら、付帯設備が少なく、小型であり、かつ処理速度の速い搬送装置及びその制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る高差圧条件下で使用する搬送装置は、一方を高圧側の高圧管に、他方を低圧側の低圧管に連結した中央部に球状に形成された弁室を有するケーシングと、前記ケーシングの内部に回転可能に支持された球状弁と、前記ケーシングと前記球状弁の形成する隙間である隙間部と、前記高圧管と隙間部をシールする高圧側シールと、前記低圧管と隙間部をシールする低圧側シールを具備し、前記球状弁の一部を穿孔して前記高圧管又は前記低圧管に対応する開口部を有した運搬室を形成し、前記運搬室に収容した被搬送物を前記球状弁の回転により運搬する搬送装置において、前記高圧管と前記隙間部を、高圧リリーフ弁を有する高圧リリーフラインで連結して、前記低圧管と前記隙間部を、低圧リリーフ弁を有する低圧リリーフラインで連結して、前記隙間部の圧力を制御するよう構成し、封液と共に前記被搬送物を運搬することを特徴とする。

この構成により、作動液の回収系の付帯設備等が不要となるため、小型の搬送装置として提供することができる。また、前記運搬室が前記球状弁の一部を開口して形成したため
、高圧側と低圧側が連通することはなく、差圧により例えばドーナツ状のシールが作用するため、高差圧条件下であっても確実に圧力を閉止することができる。ここで、運搬室の開口部は高圧管と低圧管を同時に連通しない限りにおいて、大きく形成することができる。

また、球状弁を連続的に回転させることで被搬送物を運搬することができるため、処理速度が速い搬送装置として提供することができる。さらに、ゲート弁等は、差圧が働くことによりゲートが押され、スライドさせることが困難になる動作不良が発生することがあるが、本発明の搬送装置は球状弁を回転させることでバルブの切り替えと同様の効果を得られるため、動作不良の発生を抑制することができる。

また、この構成により、例えば、運搬室が高圧側から低圧側に回転する途中で、前記高圧側及び低圧側から運搬室が２つの前記シールにより完全に閉止されるときがあり、その時に、前記高圧リリーフ弁又は低圧リリーフ弁を制御して、高圧及び低圧の両側から隔離された運搬室及び隙間部の圧力を制御することができる。そのため、運搬室の圧力が急激に変化することがなくなり、シールへの負担を小さくすることができ、その結果、特に圧力差の大きい場合であっても、シール部材の強度を上げるために肉厚を増加させる等のシール機構の強化が不必要となり、搬送装置を小さく構成することができる。

上記の高差圧条件下で使用する搬送装置において、前記高圧管に充満した前記封液を、前記高圧リリーフライン及び前記高圧リリーフ弁を経由して前記隙間部に供給するように構成したことを特徴とする。

上記の高差圧条件下で使用する搬送装置において、前記ケーシングに連結された前記高圧管及び前記低圧管は、球状弁を挟んで互いに向かい合う位置になるように連結されていることを特徴とする。

この構成により、ケーシングを挟んで高圧管と低圧管の位置が離れるため、運搬室の開口部を大きく形成することができる。つまり、前記球状弁に開口部を大きく形成した場合であっても、高圧管と低圧管を連通する可能性が低くなるため、球状弁に対する運搬室の容積を大きくとることができ、被搬送物の運搬量を増加させることができる。その結果、被搬送物の処理量に対して、搬送装置を小さく構成することができる。

上記の目的を達成するための本発明に係る上記の搬送装置の制御方法であって、一方を高圧側の高圧管に、他方を低圧側の低圧管に連結した中央部に球状に形成された弁室を有するケーシングと、前記ケーシングの内部に回転可能に支持された球状弁と、前記ケーシングと前記球状弁の形成する隙間である隙間部と、前記高圧管と隙間部をシールする高圧側シールと、前記低圧管と隙間部をシールする低圧側シールを具備し、前記球状弁の一部を穿孔して前記高圧管又は前記低圧管に対応する開口部を有した運搬室を形成し、前記運搬室に収容した被搬送物を前記球状弁の回転により運搬する搬送装置の制御方法において、前記高圧管と前記隙間部を、高圧リリーフ弁を有する高圧リリーフラインで連結して、前記低圧管と前記隙間部を、低圧リリーフ弁を有する低圧リリーフラインで連結して構成し、前記運搬室が前記高圧管側と連通するよう回転する場合には前記高圧リリーフ弁を制御して前記隙間部を加圧し、前記運搬室が前記低圧管と連通するよう回転する場合には前記低圧リリーフ弁を制御して前記隙間部を減圧して、前記高圧管又は前記低圧管に対する前記運搬室の圧力の差を緩和するように構成し、更に、前記高圧管に充満した封液を、前記高圧リリーフライン及び前記高圧リリーフ弁を経由して前記隙間部に供給するように構成して、前記封液と共に前記被搬送物を運搬することを特徴とする。

この構成により、被搬送物を運搬する際の球状弁の回転時に、運搬室の端部がシールを通過し、例えば高圧管と隙間部を連通する瞬間に、被搬送物が隙間部側に噴出するシールエロージョンの発生を抑制することができ、シールの耐久性が向上する。そのため、特に高圧側と低圧側の差圧が大きい場合であっても、シールを簡易な構造とできるため、コンパクトな搬送装置を提供することができる。また、被搬送物が脆い場合は、シールエロージョンにより破壊されてしまう可能性があるが、この問題を解決することができる。

上記の目的を達成するための本発明に係るガスハイドレート製造装置は、高圧領域及び低圧領域を有するガスハイドレート製造装置において、前記高圧領域及び低圧領域を連結する位置の、圧力差のある境界上に前記搬送装置を設置したことを特徴とする。この構成により、搬送装置に付帯する液体の回収系である大型の設備が必要ないため、装置のコン
パクト化、低コスト化を実現することができ、また、ガスハイドレート製造プラントにおける面積効率を向上させることができる。

また、被搬送物が脆いガスハイドレートペレットの場合は、シールエロージョンにより破壊されてしまう可能性があり、生産物であるペレットの歩留が低下してしまうため、上記の構成によりガスハイドレートペレット製造プラント自体の生産効率を向上させることができる。

また、球状弁に開口して形成する運搬室の形状を開口部から底部に向かって狭くなるテーパー状とすることにより、運搬室に供給された被搬送物が運搬室内に詰まることを抑制できるため、小型の搬送装置であっても、効率よく被搬送物を運搬することができる。つまり、運搬室内に被搬送物が詰まる場合は、運搬室の容積を実際よりも小さく使うことになってしまうという問題を解決することができる。さらに、前記球状弁の内部をえぐるように運搬室を形成することにより、運搬室の容量を大容量化でき、搬送装置の小型化を実現することができる。

本発明に係る高差圧条件下で使用する搬送装置及びその制御方法によれば、確実な圧力の閉止を実現しながら、付帯設備が少なく、小型であり、かつ処理速度の速い搬送装置及びその制御方法を提供することができる。さらに、その結果、例えばガスハイドレート製造プラント等の施設における容積効率を向上させることができる。

以下、本発明にかかる実施の形態のガスハイドレート製造装置における搬送装置及びその制御方法について、図面を参照しながら説明する。図１に本発明の実施の形態のガスハイドレート製造装置の構成を示す。

ガスハイドレート製造工程は、ガスハイドレートを生成する生成工程、粉雪状の前記ガスハイドレートを例えば、ピンポン玉状に押し固めてペレットとする成形工程、前記ペレットを冷却し、脱圧する冷却工程及び脱圧工程、前記ペレットを貯留する貯留工程から構成されており、図１には、冷却工程、脱圧工程及び貯留工程の概略を示している。

圧力が約５．４ＭＰａで、温度が約４℃の条件下において前工程で成形されたペレットｍは、例えば液体プロパン等の封液Ｌが充満している１次冷却器２で冷却され、搬送装置１により脱圧されて大気圧（０．１ＭＰａ）である２次冷却器３に送られ、スクリューコンベア４により封液Ｌからペレットｍのみが運搬され仕切弁５を通過して大気圧で約−２０℃のペレット貯留タンク６に貯留される。

図２は前記搬送装置１を示しており、高圧側の高圧管２１と低圧側の低圧管２２を連結する中央部が球状に膨らんだケーシング１５と、前記ケーシング１５の内部に回転可能に支持された球状弁１１と、前記球状弁１１の一部を開口して形成された運搬室１２と、前記ケーシング１５と前記球状弁１１の形成する隙間である隙間部１６と、前記高圧管２１と隙間部１６をシールする高圧側シール１３と、前記低圧管２２と隙間部１６をシールする低圧側シール１４を具備している。前記搬送装置１は、例えば、ペレットｍ等の被搬送物を高圧側から低圧側に運搬する際、まず、高圧管２１と対向する位置に開口部２３を有する運搬室１２にペレットｍを落下させ収容し、その後、球状弁１１を回転させ、前記運搬室１２の開口部２３を低圧管２２と連通させることで、被搬送物であるペレットｍを高圧側から低圧側に搬送することができる構成となっている。

また、隙間部１６は、高圧リリーフ弁１８を有する高圧リリーフライン１７を介して高
圧管２１に連通しており、同様に低圧リリーフ弁２０を有する低圧リリーフライン１９を介して低圧管２２に連通している。前記リリーフ弁を制御して、隙間部１６の圧力を制御することができる。ここで、ペレットｍがピンポン玉ぐらいの大きさである場合は、球状弁１１は直径が２ｍ程度の大きさを想定している。

図２乃至図４は搬送装置１の作動状態を示している。まず、図２に示したように、運搬室１２にペレットｍを収容する。このとき、斜線部は高圧領域（例えば５．４ＭＰａ）を示しており、高圧管２１、運搬室１２及び隙間部１６が高圧領域となっており、同時に、封液Ｌが満たされている状態である。ここで、低圧領域（例えば０．１ＭＰａ）と高圧領域の閉止は低圧側シール１４により行っている。つぎに、球状弁１１が時計回りに回転し、運搬室１２の開口部２３が高圧側シール１３を通過し、図３（Ａ）に示す方向となる。

図３（Ａ）では運搬室１２が両側のシールにより高圧側及び低圧側から隔離された状態になっており、このとき、低圧リリーフ弁２０を制御して、運搬室１２及び隙間部１６を脱圧して圧力を中圧領域（例えば２．０ＭＰａ）とする。ここで、矢印は低圧リリーフライン中の流体の流れる方向を示しており、粗い斜線部は中圧領域を示しており、高圧側シール１３及び低圧側シール１４には差圧が作用している状態である。さらに、運搬室１２及び隙間部１６を脱圧して低圧領域とすると、低圧側シール１４にかかる圧力はなくなり、高圧側シール１３に高圧領域と低圧領域の差圧が作用する。

図３（Ｂ）では、低圧領域となった運搬室１２が球状弁１１の回転により低圧管２２と連通して、被搬送物であるペレットｍが低圧管２２に封液Ｌとともに落下する。ここで、低圧管２２を全て液相で充填すると、液相の温度変化で装置が破壊されることがあるため、上部にガス相を残しており、このガス相をバッファとしている。

また、例えば、運搬室１２及び隙間部１６の圧力と低圧管２２の圧力差があった場合、運搬室１２の開口部２３端部が低圧側シール１４を通過する瞬間に、ペレットｍが低圧管２２側に圧力差により飛び出すシールエロージョンが発生し、低圧側シール１４の耐久性を著しく低下させる危険性がある。さらに、被搬送物がペレットｍのように脆い物質である場合、破壊される可能性がある。本発明では、前述したように、運搬室１２内を高圧領域から中圧領域へ、中圧領域から低圧領域へ、段階をおって脱圧し、球状弁１１が回転して他の領域と連通する際には圧力差がない状態としているため、上記のような問題を防止することができる。

図４（Ｃ）ではペレットｍを排出した運搬室１２及び隙間部１６に、封液Ｌを供給した様子を示している。このとき、低圧管２２側のガスが運搬室１２内に残っているが、その後、高圧リリーフ弁１８を制御して、運搬室１２及び隙間部１６を加圧して高圧領域とすると、前記ガスは例えば低圧領域が０．１ＭＰａで、高圧領域が５．４ＭＰａのときは、約５０分の１まで圧縮されるため問題はない。

図４（Ｄ）では、運搬室１２及び隙間部１６が高圧領域になっており、高圧側シール１３を運搬室１２の開口部２３が連通する際には、圧力差がない状態となっているため、シールエロージョンを発生させずに、高圧管２１と連通させることができる。

以上の工程を繰り返し、搬送装置１は、被搬送物を高圧側から低圧側、又は低圧側から高圧側に連続して運搬することができるため、装置の大きさに比べ、運搬処理の速度が速い搬送装置として提供することができる。

図５は球状弁１１及び運搬室１２と、高圧側シール１３の斜視図を示しており、図６は他の運搬室１２の形状を有する球状弁１１の断面図を示している。図６の左方はテーバー
型の運搬室１２を示しており、被搬送物が運搬室１２内に詰まって閉塞して、搬送装置１が機能しなくなることを防止できる。図６の右方は球状弁１１の内部を刳り貫いており、これにより、運搬室１２は大きな容積とすることができる。これは、被搬送物が運搬室内に詰まらないものである場合に適用することが望ましい。

図７は高圧管２１と低圧管２２が直角の角度を持つように構成されている場合の搬送装置１Ｘを示しており、この場合、運搬室１２の開口部２３が大きいと、高圧管２１と低圧管２２が図７の矢印に示す様に連通してしまう可能性がある。そのため、運搬室１２の容積の大容量化、開口部２３の大口径化を行う際には、高圧管２１と低圧管２２の位置が可能な限りはなれるように、望ましくは互いに対向するように設置するとよい。

前述の実施例はガスハイドレート製造装置におけるものを記載したが、本発明の搬送装置１はこれに限られるものではなく、他の高差圧条件下で物を運搬する必要がある場合に適用することができる。

本発明に係る実施の形態のガスハイドレート製造装置の構成を示す図である。本発明に係る実施の形態の搬送装置の構成を示す図である。本発明に係る実施の形態の搬送装置の作動状態を示す図である。本発明に係る実施の形態の搬送装置の作動状態を示す図である。本発明に係る実施の形態の球状弁を示す図である。本発明に係る実施の形態の運搬室を示す図である。本発明に係る実施の形態の搬送装置の作動状態を示す図である。

符号の説明

１搬送装置
１１球状弁
１２運搬室
１３高圧側シール
１４低圧側シール
１５ケーシング
１６隙間部
１７高圧リリーフライン
１８高圧リリーフ弁
１９低圧リリーフライン
２０低圧リリーフ弁
２１高圧管
２２低圧管
２３開口部
ｍペレット（被搬送物）

Claims

一方を高圧側の高圧管に、他方を低圧側の低圧管に連結した中央部に球状に形成された弁室を有するケーシングと、前記ケーシングの内部に回転可能に支持された球状弁と、前記ケーシングと前記球状弁の形成する隙間である隙間部と、前記高圧管と隙間部をシールする高圧側シールと、前記低圧管と隙間部をシールする低圧側シールを具備し、前記球状弁の一部を穿孔して前記高圧管又は前記低圧管に対応する開口部を有した運搬室を形成し、前記運搬室に収容した被搬送物を前記球状弁の回転により運搬する搬送装置において、
前記高圧管と前記隙間部を、高圧リリーフ弁を有する高圧リリーフラインで連結して、前記低圧管と前記隙間部を、低圧リリーフ弁を有する低圧リリーフラインで連結して、前記隙間部の圧力を制御するよう構成し、封液と共に前記被搬送物を運搬することを特徴とする搬送装置。
前記高圧管に充満した前記封液を、前記高圧リリーフライン及び前記高圧リリーフ弁を経由して前記隙間部に供給するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
前記ケーシングに連結された前記高圧管及び前記低圧管は、前記球状弁を挟んで互いに向かい合う位置になるように連結されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の搬送装置。
一方を高圧側の高圧管に、他方を低圧側の低圧管に連結した中央部に球状に形成された弁室を有するケーシングと、前記ケーシングの内部に回転可能に支持された球状弁と、前記ケーシングと前記球状弁の形成する隙間である隙間部と、前記高圧管と隙間部をシールする高圧側シールと、前記低圧管と隙間部をシールする低圧側シールを具備し、前記球状弁の一部を穿孔して前記高圧管又は前記低圧管に対応する開口部を有した運搬室を形成し、前記運搬室に収容した被搬送物を前記球状弁の回転により運搬する搬送装置の制御方法において、
前記高圧管と前記隙間部を、高圧リリーフ弁を有する高圧リリーフラインで連結して、前記低圧管と前記隙間部を、低圧リリーフ弁を有する低圧リリーフラインで連結して構成し、前記運搬室が前記高圧管側と連通するよう回転する場合には前記高圧リリーフ弁を制御して前記隙間部を加圧し、前記運搬室が前記低圧管と連通するよう回転する場合には前
記低圧リリーフ弁を制御して前記隙間部を減圧して、前記高圧管又は前記低圧管に対する前記運搬室の圧力の差を緩和するように構成し、前記高圧管に充満した封液を、前記高圧リリーフライン及び前記高圧リリーフ弁を経由して前記隙間部に供給するように構成して、前記封液と共に前記被搬送物を運搬することを特徴とする搬送装置の制御方法。
高圧領域及び低圧領域を有するガスハイドレート製造装置において、前記高圧領域及び低圧領域を連結する位置の、圧力差のある境界上に請求項１乃至３のいずれか１項に記載の前記搬送装置を設置したことを特徴とするガスハイドレート製造装置。