JP5513428B2 - ガスハイドレートペレット成形機の運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガスハイドレートペレット成形機の運転方法、更に詳しくは、必要最小限の水によってペレタイザを収納している収納容器内の温度管理を行なう一方、成形ロールの圧搾部から漏れ出るガスハイドレートスラリーを排出させることができるガスハイドレートペレット成形機の運転方法に関するものである。

ガスハイドレートの生成条件と同様の高圧下でガスハイドレートペレットを成形するペレタイザの場合、ガスハイドレートペレット成形時の温度管理は、ペレタイザを収納している収納容器の表面に設置した温水トレース配管に温水を流すことによって目標となる温度近傍となるように行なっていた。

しかし、このような温度管理の場合は、ガスハイドレートペレット成形時の設定温度に近づけること、あるいは、ガスハイドレートペレット成形時の設定温度を変更することが極めて難しく、また、可能であったとしても著しく時間がかかる。

他方、ペレタイザを収納している収納容器内には、ペレタイザによるガスハイドレートペレット成形時に、ペレタイザを構成している一対の成形ロールの圧搾部（一対の成形ロールのガスハイドレート粉体噛込部）からスラリーが漏れ出る場合を想定して一定量の水を流しているが、実際に漏れ出るスラリー量に見合った水量とすることが難しく、漏れ出たスラリーを流出させる多量の水を流した場合、水が保有している熱の損失が大きくなるという問題がある。

ところで、樹脂に金属を混合することによって得られる比重の大きな樹脂をペレット化する発明が提案されているが（例えば、特許文献１参照。）、この発明は、押出機の押出口から押し出される比重の大きな樹脂が落下しないように前記押出口へ冷風を吹きつけるようにしているに過ぎない。

特開平１１−４８２４２号公報

本発明は、必要最小限の水によってペレタイザを収納している収納容器内の温度管理を行なう一方、成形ロールの圧搾部から漏れ出るガスハイドレートスラリーを排出させることができるガスハイドレートペレット成形機の運転方法を提供することにある。

本願の請求項１に係るガスハイドレートペレット成形機の運転方法は、ペレタイザから漏れ出るガスハイドレートスラリーを受ける収納容器内の受け皿に所定の温度に調整された水を給水し、この給水の水温ｔ₁ （℃）と受け皿から排出した混合水の水温ｔ₂ （℃）の温度差Δｔ（℃）による通水の熱量変化Δｑ（Ｊ／ｓｅｃ）から、ペレタイザから漏れ出たガスハイドレートスラリー中のガスハイドレート量Ｑ（ｇ／ｓｅｃ）を検知し、このガスハイドレート量に見合うように受け皿に供給する給水量Ｍ（ｍ³ ／ｍｉｎ）を制御することを特徴とすることを特徴とするものである。

本発明によれば、ペレタイザから漏れ出るガスハイドレートスラリーを受ける収納容器内の受け皿に所定の温度に調整された水を直接供給することにより、収納容器内の雰囲気温度を自由に設定し、容易にかつ短時間で温度制御が行なえるようになる。

また、受け皿に供給する給水の水温ｔ₁ （℃）と受け皿から排出した混合水の水温ｔ₂ （℃）の温度差Δｔ（℃）による通水の熱量変化Δｑ（Ｊ／ｓｅｃ）から、ペレタイザから漏れ出たガスハイドレートスラリー中のガスハイドレート量Ｑ（ｇ／ｓｅｃ）を検知し、このガスハイドレート量に見合うように受け皿に供給する給水量Ｍ（ｍ³ ／ｍｉｎ）を制御することにより、通水が保有している熱の損失を極小化することができる。

本発明に係るガスハイドレートペレット成形機の運転方法を実施するための制御構成図である。

図１に示すように、耐圧性の収納容器１の中には、一対の成形回転ロール２，２より成るペレタイザ３が収納されている。また、ペレタイザ３の直下には、ペレタイザ３から漏れ出るガスハイドレートスラリーｓを受ける受け皿４が設けられている。

ペレタイザ３は、一対の成形ロール２，２の圧搾部、あるいは、一対の成形ロール２，２のガスハイドレート粉体噛込部に対向するホッパー室５の側板部分に排水管６を設けて一対の成形ロール２，２によって絞り出されたガスハイドレートスラリーｓを受け皿４内に流下させるようになっている。

他方、受け皿４には、給水管７を通って所定の温度に温度調整された水ｗが給水されるようになっている。ガスハイドレートの生成条件にもよるが、例えば、ガスハイドレートの生成圧力が５．４ＭＰａの場合、給水温度ｔ₁ は、ガスハイドレートの平衡温度＋２〜６℃に調整される。

また、受け皿４の最深部には、排水管８が設けられ、ペレタイザ３から漏れ出たガスハイドレートスラリーｓと給水管７より給水された水ｗとの混合液ｗ’を排出するようになっている。尚、所望により、排水管８から排出された混合液ｗ’を給水管７に戻すこともできる。

給水管７には、熱交換器１０、第１バルブ１１、流量計１２、第１温度計１３がこの順序に設けられ、排水管８には、第２温度計１４が設けられている。また、熱交換器１０には、給水管７と交差する温水管１５が設けられている。温水管１５には、第２バルブ１６が設けられている。

符号１７で示される制御装置は、第１温度計１３より入力した給水ｗの水温ｔ₁ （℃）と、第２温度計１４より入力した混合水ｗ’の水温ｔ₂ （℃）との温度差Δｔ（℃）を演算する機能と、この温度差Δｔ（℃）より給水の熱量変化Δｑ（Ｊ／ｓｅｃ）から、ペレタイザ３から漏れ出たガスハイドレートスラリーｓ中のガスハイドレート量Ｑ（ｇ／ｓｅｃ）を検知する機能と、このガスハイドレート量Ｑ（ｇ／ｓｅｃ）に見合うように第１バルブ１１を制御する機能を有している。

次いで、給水の熱量変化Δｑ（Ｊ／ｓｅｃ）から、ペレタイザ３から漏れ出たガスハイドレートスラリーｓ中のガスハイドレート量Ｑ（ｇ／ｓｅｃ）を算出する方法について説明する。
給水入り口の熱量：ｑ₁ ＝ｔ₁ ×Ｃｐ×ｍ
ガスハイドレートの融解熱：ｑ₂ ＝Ｑ×Ｃ₁ ×Ｈ
出口混合水の熱量：ｑ₃ ＝ｔ₂ ×Ｃｐ×（ｍ＋Ｑ×Ｃ₁ ×Ｃ₂ ）
ここで、Ｃｐ：水の比熱［Ｊ／ｇＫ］
ｍ：給水流量［ｇ／ｓ］
Ｑ：ガスハイドレート量［ｇ／ｓ］
Ｈ：ガスハイドレートの融解熱［Ｊ／ｇ］
Ｃ₁ ：スラリー中のガスハイドレート割合とその融解量を示す係数［- ］
Ｃ₂ ：ガスハイドレート中の水分割合を示す係数［- ］
熱量バランスより
ｑ₁ −ｑ₂ ＝ｑ₃ ±ｑ₀ ≒ｑ₃ （ｑ₀ は外気からの入熱又は放熱であるが無視できる）
これより、
Ｑ＝（ｔ₁ −ｔ₂ ）×Ｃｐ×ｍ／（Ｃ₁ ×Ｈ＋ｔ₂ ×Ｃｐ×Ｃ₁ ×Ｃ₂ ）
となる。
但し、
１）ｔ₂ ＞Ｔｅ（ガスハイドレートの平衡温度）。満足しない場合はｔ₁ 温度を上げる。
２）Ｍ≧Ｑ×４０ とする。
３）Ｃ₁ は設備固有の値になる。スラリー中のガスハイドレート量は、一般的には、４０〜５０％程度、融解効果は８０〜９０％程度であることから、Ｃ₁ ＝０．３〜０．５を用いる。

ガスハイドレートは、融解する際に氷と同程度の融解熱（約８０ｃａｌ／ｇ）が必要であり、収納容器内の温度があまり変わらないような温度を維持し、かつ、ガスハイドレートスラリーの滞留が生じないようにしておくためには、ガスハイドレート量の４０〜５０倍量の水を流す必要がある。このため、ガスハイドレート量に見合った水の流量としておくことは、運転上の重要な要素である。

図１に戻って説明すると、所定の温度に調整された水ｗが給水管７より受け皿４に、直接、給水されると、収納容器１内の雰囲気温度が短時間で所定温度になる一方、ペレタイザ３から受け皿４上に流下したガスハイドレートスラリーｓが受け皿４の外に排出される。また、給水温度ｔ₁ を変えることにより、収納容器１内の雰囲気温度を自由に設定することができる。

他方、制御装置１７は、第１温度計１３から入力する給水ｗの水温ｔ₁ （℃）と、第２温度計１４から入力する混合水ｗ’の水温ｔ₂ （℃）の温度差Δｔ（℃）による給水ｗの熱量変化Δｑ（Ｊ／ｓｅｃ）から、ペレタイザ３から漏れ出たガスハイドレートスラリーｓ中のガスハイドレート量Ｑ（ｇ／ｓｅｃ）を検知し、このガスハイドレート量Ｑ（ｇ／ｓｅｃ）に見合うように第１バルブ１１を制御して受け皿４に給水する給水量Ｍ（ｍ³ ／ｍｉｎ）を制御する。

図中、符号ｈは温水、ｎはガスハイドレート粉体、ｐはガスハイドレートペレットを示している。

１ 収納容器
３ ペレタイザ
４ 受け皿
ｓ ガスハイドレートスラリー
ｗ 水
ｗ’ 混合水

Claims (1)

1. ペレタイザから漏れ出るガスハイドレートスラリーを受ける収納容器内の受け皿に所定の温度に調整された水を給水し、この給水の水温ｔ₁ （℃）と受け皿から排出した混合水の水温ｔ₂ （℃）の温度差Δｔ（℃）による通水の熱量変化Δｑ（Ｊ／ｓｅｃ）から、ペレタイザから漏れ出たガスハイドレートスラリー中のガスハイドレート量Ｑ（ｇ／ｓｅｃ）を検知し、このガスハイドレート量に見合うように受け皿に供給する給水量Ｍ（ｍ³ ／ｍｉｎ）を制御することを特徴とするガスハイドレートペレット成形機の運転方法。

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