JP6099091B2 - 重水を含むガスハイドレートの製造方法およびそれを用いたガスハイドレート貯蔵方法 - Google Patents
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Description
高沖(2009), NGHによる天然ガス輸送技術, 石油技術協会誌, 73 (2), 158. Sloan, E. D. (1998), Clathrate Hydrates of Natural Gases. 2ndedithion. Stern etal. (2001), Anomalous Preservation of Pure Methane Hydrate at 1 atm, J.Phys. Chem. B, 105, 1756. Takeya, S. and Ripmeester, J.A. (2008), Dissociation Behavior of Clathrate Hydrates to Ice and Dependence onGuest Molecules, Angew. Chem. Int. Ed.,47, 1276.
本発明は、重水を含むガスハイドレート粒子を提供することにより、氷点温度以上でもガスハイドレートの分解を抑制することができ、且つガス化後に残る水の処理工程をなくすことができることを見出し、この重水を含むガスハイドレート粒子の特性を利用して、ガスハイドレートの分解を抑制する方法及びガスハイドレートを輸送・貯蔵する方法を提供すること目的としている。
本発明におけるガスハイドレートは、典型的にはメタンハイドレートであるが、エタンハイドレート、プロパンハイドレート、ブタンハイドレート、あるいは、これらのガス種の混合ガスハイドレートまたは天然ガスハイドレートでも同様に扱うことが出来る。
本発明においては、ガスハイドレートの生成時の原料水として重水を用いるか、原料水に重水を添加することで、ガスハイドレートを安定化させ、高温貯蔵を可能とする。また、ガスハイドレートと重水の氷若しくは重水を含む氷を混合し成型するか、ガスハイドレートに重水若しくは重水を含む水を噴霧した後に冷却するなどして、ガスハイドレート表面を重水を含む氷で被覆することによりガスハイドレートを安定化させる(図1)。
本発明においては、ガスハイドレートしては、メタンハイドレート等を用いる。ガスハイドレートの形状は、塊状、板状またはペレット状等を用いることができる。
ここで本発明で用いる重水とは、水分子を構成する水素が重水素に置換されたものである。また、軽水とは、水分子を構成する水素と酸素の同位体比が天然存在比のものである。
本発明では、原料水を重水として合成したガスハイドレート、原料水に重水を添加して合成したガスハイドレート、通常の水(軽水)から合成したガスハイドレートに重水の氷を混合し、成型したガスハイドレート粒子を作成し、重水を含むガスハイドレートの分解挙動を測定した。なお、ちなみに、軽水と重水の混合物の1気圧20℃における密度は、0.9982 −1.105g/mlの範囲である。
ガスハイドレートを作る方法は、メタン若しくは天然ガス成分と重水をメタン若しくは天然ガス成分−重水−ハイドレート相平衡温度圧力条件より低温・高圧下で接触させることにより得られるかご状構造を構成する水分子が重水であるガスハイドレートを作成することが出来る。また、軽水と重水を混合した水または氷をメタン若しくは天然ガス成分−軽水と重水の混合水−ハイドレート相平衡温度圧力条件より低温・高圧下で接触させることにより得られるかご状構造を構成する水分子の一部が重水であるガスハイドレートを作成することが出来る。
典型的な例を示すと、重水からなる原料水若しくは重水を含む原料水から合成したメタンハイドレートを乳鉢で粒径1ミリメートル以下に粉砕し、6メガパスカルで油圧成型した。また、氷(軽水)から合成したメタンハイドレートと重水からなる氷を粒径1ミリメートル以下に粉砕し、混合した後、6メガパスカルで油圧成型し、メタンハイドレート表面に重水からなる氷を被覆した。
原料水若しくは被覆に用いる水の重水濃度は、高濃度ほど好ましく用いられる。
本発明においては、重水を含むメタンハイドレート粒子を気密容器に入れ、恒温槽を用い、気密容器を−20℃から+20℃まで昇温させて、メタンハイドレートの分解に伴う気密容器内圧力を計測し、+20℃における最終到達圧力との比から分解率を見積もった。すなわち完全分解時、その圧力比は1となる。計測した圧力は+20℃に換算し補正した。いずれの場合も、試料は乳鉢で粉砕し、−10℃において油圧6メガパスカルで成型された。この成型試料を再度粉砕し、粒子径1−2ミリメートルに揃えた後、分解挙動を測定した。
0℃以上で取り扱える利点としては、次のようなことが考えられ、安全上からも、実用上からも、から大きなメリットを生む。
まず、冷却設備の故障等により、貯蔵槽の冷却能力が落ちた場合、分解温度が高い分、分解が始まるまで時間がかかり、補修等の時間を稼ぐことが出来る。また、氷点(0℃)以上で安定なため、補助冷却に通常の氷または氷水等を使用し、不測のガスハイドレートの分解を制御できる。さらに、 陸上での貯蔵時、雪氷または雪氷と通常の水を混合したスラリー等、寒冷な外気、または海洋深層水等の自然の冷熱流体を冷媒として、ガスハイドレートを貯蔵できる。
Claims (5)
- かご状構造を構成する水分子が軽水であるメタンハイドレート若しくは天然ガス成分含有ハイドレートの表面を、重水の氷若しくは重水を含む氷で被覆したガスハイドレート。
- メタン若しくは天然ガス成分と通常の氷(軽水からなる氷)を、メタン若しくは天然ガス−軽水−ハイドレート相平衡温度圧力条件より低温・高圧下で接触させることにより得られるかご状構造を構成する水分子が軽水であるガスハイドレートを製造し、次いで、当該かご状構造を構成する水分子が軽水であるガスハイドレートの表面を重水の氷若しくは重水を含む氷で被覆したガスハイドレートの製造方法。
- 請求項1に記載されたガスハイドレートを用いて、ガスハイドレートを貯蔵するガスハイドレート貯蔵方法。
- 請求項1に記載されたガスハイドレートを用いて、ガスハイドレートを貯蔵する貯蔵庫を、雪氷または雪氷と通常の水を混合したスラリー、寒冷な外気、及び海洋深層水から選ばれる冷熱流体を冷媒として、冷却することを特徴とするガスハイドレート貯蔵方法。
- 貯蔵庫が、ガスハイドレートを輸送するための船、運搬車に取り付けられた貯蔵庫であり、冷却する設備もガスハイドレートを輸送するための船、運搬車に取り付けられた冷却設備である請求項4に記載したガスハイドレート貯蔵方法。
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