JPH11130700A - Production of methane hydrate and device for producing the same - Google Patents

Production of methane hydrate and device for producing the same

Info

Publication number
JPH11130700A
JPH11130700A JP29594297A JP29594297A JPH11130700A JP H11130700 A JPH11130700 A JP H11130700A JP 29594297 A JP29594297 A JP 29594297A JP 29594297 A JP29594297 A JP 29594297A JP H11130700 A JPH11130700 A JP H11130700A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
methane
aqueous phase
methane hydrate
water
reaction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP29594297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadaaki Tanii
忠明 谷井
Kozo Yoshikawa
孝三 吉川
Masaki Minemoto
雅樹 峯元
Masaharu Watabe
正治 渡部
Yoshito Soma
芳人 惣万
Yoshimasa Ando
喜昌 安藤
Kiyonori Nishida
清則 西田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP29594297A priority Critical patent/JPH11130700A/en
Publication of JPH11130700A publication Critical patent/JPH11130700A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/52Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a method for efficiently producing highly concentrated methane hydrate by allowing methane to react with water, and to obtain a device for producing the same. SOLUTION: This method for producing methane hydrate comprises circulating a aqueous phase L from an upflow chamber 6 through an upper chamber 8, a downflow chamber 7 and an aqueous phase-circulating pump 9 in a reaction vessel 1 having a partition plate 5, supplying methane from a methane-charging port 10 into the upflow chamber 6 to allow the methane to react with the water, and recovering the produced methane hydrate layer MH floated on the surface of the aqueous phase from a liquid phase-extracting port 16.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、メタンと水とを反
応させて高濃度のメタンハイドレートを効率よく製造す
る方法及びその製造装置に関する。
The present invention relates to a method for efficiently producing high-concentration methane hydrate by reacting methane with water and an apparatus for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】メタンなどの天然ガス成分は、寒冷地の
地下などに水和物として大量に分布することが知られて
いる。これらの水和物は低温高圧の条件下に安定に存在
しているので次世代の天然ガス源として期待されてい
る。特にメタンの水和物(以下「メタンハイドレート」
と記す)は、水和物格子中のメタンの分子間距離が高圧
充填のガスボンベ中より短く、緊密充填状態となってい
るので水和状態での貯蔵・輸送が期待されると共に、メ
タンと水との反応が可逆平衡反応であり、大きな水和熱
を発生するところから、蓄熱材や冷凍機・ヒートポンプ
などへの応用も検討されている。一方では、前記のよう
に様々な応用が期待されていることから、天然資源に依
存するばかりでなくメタンハイドレートを効率よく合成
しようとする研究も進められている。しかしメタンハイ
ドレートは一般に、例えば15℃で安定に存在し得る圧
力が100kg/cm2 以上であるように、安定に存在する
ためには低温高圧が必要で取扱いが難しい。そこでメタ
ンハイドレートの生成平衡が少しでも高温低圧側に移行
するように各種の安定化剤が探索され、例えばイソブチ
ルアミンやイソプロピルアミンなど脂肪族アミン(特公
昭53−15082号公報)や、1,3-ジオキソラン、シ
クロブタノン、テトラヒドロフラン、シクロペンタノ
ン、アセトンなど(横井誠一他,日本化学会誌,1993,
(4),P.387〜394)が安定化剤として有効なことが見い
だされた。
2. Description of the Related Art It is known that natural gas components such as methane are distributed in large quantities as hydrates underground in cold regions. Since these hydrates exist stably under the condition of low temperature and high pressure, they are expected as the next generation natural gas source. In particular, methane hydrate (hereinafter “methane hydrate”)
) Means that the intermolecular distance of methane in the hydrate lattice is shorter than that in the gas cylinder filled with high pressure, and it is in a tightly packed state, so that storage and transport in the hydrated state is expected, and methane and water Since this reaction is a reversible equilibrium reaction and generates a large heat of hydration, its application to heat storage materials, refrigerators and heat pumps is also being studied. On the other hand, since various applications are expected as described above, research for efficiently synthesizing methane hydrate in addition to relying on natural resources is also in progress. However, methane hydrate is generally difficult to handle because it requires a low temperature and a high pressure in order to exist stably, for example, a pressure that can exist stably at 15 ° C. is 100 kg / cm 2 or more. Therefore, various stabilizers have been sought so that the methane hydrate formation equilibrium can be shifted to a high temperature and a low pressure side even a little. For example, aliphatic amines such as isobutylamine and isopropylamine (Japanese Patent Publication No. 53-15082), 3-dioxolan, cyclobutanone, tetrahydrofuran, cyclopentanone, acetone, etc. (Seiichi Yokoi et al., The Chemical Society of Japan, 1993,
(4), pp. 387-394) were found to be effective as stabilizers.

【0003】前記のメタンハイドレートの合成に際し
て、従来は一般に例えば図2に示す装置が用いられてい
た。図2においてこのメタンハイドレート合成装置は、
耐圧容器50に水相注入管51、メタンガスを導入する
メタン導入管52、排気口53、及び攪拌羽根54が装
着され、この耐圧容器50が恒温槽55に浸漬されてな
っている。この合成装置には容器内の気相温度T1 計測
器、液相温度T2 計測器、容器内圧力P計測器、攪拌羽
根53の回転数R計測器、及び恒温槽55の温度T3
測器が設置されている。
In synthesizing the methane hydrate, an apparatus shown in FIG. 2, for example, has conventionally been generally used. In FIG. 2, this methane hydrate synthesizing apparatus
The pressure vessel 50 is provided with an aqueous phase injection pipe 51, a methane introduction pipe 52 for introducing methane gas, an exhaust port 53, and a stirring blade 54. The pressure vessel 50 is immersed in a thermostat 55. This synthesizer includes a gas phase temperature T 1 measuring device, a liquid phase temperature T 2 measuring device, a container pressure P measuring device, a rotating speed R measuring device of the stirring blade 53, and a temperature T 3 measuring device in the thermostatic chamber 55. Vessels are installed.

【0004】前記の装置を用いてメタンハイドレートを
合成するには、例えば、先ず耐圧容器50内にメタン導
入管52からメタンガスを導入して容器内の空気を排除
し、次いで水相注入管51から所定濃度の安定化剤を含
む水溶液を水相として注入し、恒温槽55によって所定
温度に安定化させる。攪拌羽根54による攪拌下にメタ
ン導入管52からメタンガスを所定圧に達するまで導入
する。この状態で攪拌を続けると、水和反応が起こって
容器内の圧力Pが降下すると共に水和熱により液相温度
2 が上昇する。必要なら排気口53からメタンガスの
一部を排気することによって容器内圧力Pを調整し、恒
温槽55中で液相温度T2 と気相温度T 1 とが一致する
まで静置すると、温度T2 における生成平衡圧力Pを有
するメタンハイドレートが液相として得られる。
[0004] Methane hydrate is produced using the above apparatus.
To synthesize, for example, first, methane is introduced into the pressure vessel 50.
Methane gas is introduced from the inlet pipe 52 to eliminate air in the container
Then, a predetermined concentration of a stabilizer is contained from the aqueous phase injection pipe 51.
The aqueous solution is injected as an aqueous phase.
Stabilize to temperature. Meta under stirring by the stirring blade 54
Methane gas is introduced from the gas introduction pipe 52 until it reaches a predetermined pressure.
I do. If stirring is continued in this state, a hydration reaction occurs and
As the pressure P in the vessel drops, the heat of hydration causes the liquidus temperature
TTwoRises. If necessary, methane gas can be
The pressure P in the container is adjusted by evacuating a part,
Liquid phase temperature T in hot bath 55TwoAnd gas phase temperature T 1Matches
When left still, the temperature TTwoWith formation equilibrium pressure P at
Methane hydrate is obtained as a liquid phase.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記のメタンハイドレ
ートの製造方法には下記の問題があった。すなわち、 メタンと水との反応は先ず気液界面でメタンが水相に
吸収されることによって起こる。一方、反応によって生
成したメタンハイドレートは密度が水の密度より小さく
(理論密度0.915g/cm3 )、液面近傍に浮上してメ
タンハイドレート層を形成するので、気液界面における
メタンの吸収が生成物によって妨害されることになる。
またメタンハイドレートの生成に伴って水相の粘度が上
昇し攪拌効果も低下する。この結果、高濃度のメタンハ
イドレートを得ることが困難になる。 メタン導入管52からのメタンガスの導入に伴って水
相中のメタンハイドレートの濃度は上昇するが、反応に
より水相に残存する水の割合は減少するので、その温度
と圧力において生成平衡に達するとそれ以上は反応が進
まなくなり、この点でも高濃度のメタンハイドレートを
得ることができない。本発明は、上記の課題を解決する
ためになされたものであって、従ってその目的は、メタ
ンと水とを反応させて高濃度のメタンハイドレートを効
率よく製造する方法とその製造装置とを提供することに
ある。
The above-mentioned method for producing methane hydrate has the following problems. That is, the reaction between methane and water occurs first by the absorption of methane into the aqueous phase at the gas-liquid interface. On the other hand, the methane hydrate generated by the reaction has a density lower than that of water (theoretical density of 0.915 g / cm 3 ) and floats near the liquid surface to form a methane hydrate layer. Absorption will be hindered by the product.
Further, the viscosity of the aqueous phase increases with the generation of methane hydrate, and the stirring effect decreases. As a result, it becomes difficult to obtain a high concentration of methane hydrate. Although the concentration of methane hydrate in the aqueous phase increases with the introduction of methane gas from the methane introduction pipe 52, the proportion of water remaining in the aqueous phase decreases due to the reaction, so that the production equilibrium is reached at that temperature and pressure. Then, the reaction does not proceed any further, and it is not possible to obtain a high concentration of methane hydrate in this regard. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and therefore, an object of the present invention is to provide a method for efficiently producing high-concentration methane hydrate by reacting methane and water, and an apparatus for producing the same. To provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、メタンと水とを反応させてメタンハイド
レートを製造するに際して、水相に上昇流と下降流とか
らなる循環流を形成し、この循環流にメタンを供給して
水と反応させ、反応によって生成し前記水相の液面近傍
に浮上したメタンハイドレート層を回収するメタンハイ
ドレートの製造方法を提供する。前記において、水相の
液面が一定の水準を保つように、系に新たな水相を補給
することが好ましい。前記において、水相中を上昇して
液面から放出された未反応メタンガスは前記循環流に供
給して水と反応させることが好ましい。本発明はまた、
温度調節手段を有する反応容器と、この反応容器に導入
された水相に上昇流と下降流とからなる循環流を形成す
る手段と、この循環流にメタンを供給する手段と、反応
によって生成し前記水相の液面近傍に浮上したメタンハ
イドレート層を回収する手段とを有するメタンハイドレ
ートの製造装置を提供する。この製造装置は、水相の液
面が一定の水準を保つように反応容器内に新たな水相を
補給する手段と、水相中を上昇して液面から放出された
未反応メタンガスを前記循環流に供給する手段とを有す
ることが好ましい。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for producing methane hydrate by reacting methane and water. And a method for producing methane hydrate in which methane is supplied to the circulating flow to react with water, and a methane hydrate layer generated by the reaction and floating near the liquid surface of the aqueous phase is recovered. In the above, it is preferable to supply a new aqueous phase to the system so that the liquid level of the aqueous phase is maintained at a constant level. In the above, it is preferable that unreacted methane gas released from the liquid surface ascending in the aqueous phase be supplied to the circulating flow and reacted with water. The present invention also provides
A reaction vessel having a temperature control means, a means for forming a circulating flow composed of an ascending flow and a descending flow in an aqueous phase introduced into the reaction vessel, a means for supplying methane to the circulating flow, Means for recovering the methane hydrate layer floating near the liquid surface of the aqueous phase. This manufacturing apparatus includes a means for replenishing a new aqueous phase into the reaction vessel so that the liquid level of the aqueous phase maintains a constant level, and an unreacted methane gas that has been ascended in the aqueous phase and released from the liquid level. It is preferable to have a means for supplying to the circulation flow.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例によって詳しく説明する。図1はこの実施例における
メタンハイドレートの製造装置及びこの装置を用いた製
造方法の一実施形態を示している。図1において、符号
1は密閉された反応容器である。この反応容器1はジャ
ケット2を有し、ブラインタンク3とブラインポンプ4
とを経由して循環されるブラインによって、反応容器1
に導入された水相Lを例えば2〜5℃の所定温度範囲に
保持できるようになっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to examples. FIG. 1 shows an embodiment of a methane hydrate production apparatus and a production method using this apparatus in this embodiment. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a sealed reaction vessel. This reaction vessel 1 has a jacket 2, a brine tank 3 and a brine pump 4
Reaction vessel 1 by brine circulated through
The aqueous phase L introduced into the container can be kept in a predetermined temperature range of, for example, 2 to 5 ° C.

【0008】この反応容器1は、下部の空間が、器底か
ら延びる仕切板5によって2室に分割され、一方、容器
の上部は、仕切板5によって仕切られない一体の空間と
なっている。以後、仕切板5によって分割された下部空
間の一方を上昇流室6、他方を下降流室7と称する。ま
た仕切板5の上部に形成された仕切りのない空間を上部
室8と称する。反応容器1の上昇流室6の底部と下降流
室7の底部とは、水相Lを下降流室7から上昇流室6へ
循環する水相循環ポンプ9を経由して連結されている。
The lower space of the reaction vessel 1 is divided into two chambers by a partition plate 5 extending from the bottom of the reactor, while the upper part of the vessel is an integral space that is not partitioned by the partition plate 5. Hereinafter, one of the lower spaces divided by the partition plate 5 is referred to as an upflow chamber 6 and the other is referred to as a downflow chamber 7. A space without a partition formed above the partition plate 5 is referred to as an upper chamber 8. The bottom of the ascending flow chamber 6 and the bottom of the descending flow chamber 7 of the reaction vessel 1 are connected via an aqueous phase circulation pump 9 that circulates the aqueous phase L from the descending flow chamber 7 to the ascending flow chamber 6.

【0009】前記の上昇流室6の底部にはメタン導入口
10が設けられ、このメタン導入口10にはメタン貯槽
11からガス供給ポンプ12及び流量制御弁13を経由
してメタンガスが供給されるようになっている。一方、
反応容器1の頂部からはガス管14が引出され、容器頂
部に溜まったガスがガス管14及びガス循環ポンプ15
を経由して、メタン導入口10に循環されるようになっ
ている。
A methane inlet 10 is provided at the bottom of the upward flow chamber 6, and methane gas is supplied to the methane inlet 10 from a methane storage tank 11 via a gas supply pump 12 and a flow control valve 13. It has become. on the other hand,
A gas pipe 14 is drawn from the top of the reaction vessel 1, and the gas accumulated at the top of the vessel is supplied to the gas pipe 14 and a gas circulation pump 15.
Through the methane inlet 10.

【0010】この反応容器1は、上部室8の側壁に液層
抜出口16が設けられ、この液層抜出口16から、水相
Lの液面S近傍に浮上した比較的低密度のメタンハイド
レート層MHが抜出ポンプ17を経由してメタンハイド
レート回収タンク18に回収されるようになっている。
また反応容器1の頂部には水相供給口19が設けられ、
水相タンク20から新たな水相が水相供給ポンプ21を
経由して反応容器1内に供給されるようになっている。
In the reaction vessel 1, a liquid layer discharge port 16 is provided on the side wall of the upper chamber 8, and a relatively low-density methane hydride floating near the liquid surface S of the aqueous phase L is provided from the liquid layer discharge port 16. The rate layer MH is recovered in the methane hydrate recovery tank 18 via the extraction pump 17.
An aqueous phase supply port 19 is provided at the top of the reaction vessel 1,
A new aqueous phase is supplied from the aqueous phase tank 20 into the reaction vessel 1 via the aqueous phase supply pump 21.

【0011】この製造装置は以下のように運転される。
予め反応容器1内の空気をメタンガスで置換し、次に水
相タンク20からこの反応容器1内に、液面Sが液層抜
出口16より上方に来るように水相Lを導入する。この
水相は必要なら安定化剤を含んでいてもよい。次いで水
相循環ポンプ9を作動して、容器内の液相Lを上昇流室
6から上部室8、下降流室7、水相循環ポンプ9を経由
して再び上昇流室6に戻る方向に循環させる。このとき
同時にブラインタンク3のブラインをジャケット2に循
環して容器内の液相Lを例えば2〜5℃の所定温度範囲
まで冷却し、以後この温度が維持されるように温度管理
を行う。
This manufacturing apparatus is operated as follows.
The air in the reaction vessel 1 is replaced with methane gas in advance, and then the aqueous phase L is introduced from the aqueous phase tank 20 into the reaction vessel 1 so that the liquid surface S is above the liquid layer outlet 16. This aqueous phase may contain stabilizers if necessary. Next, the aqueous phase circulation pump 9 is operated to move the liquid phase L in the container from the upward flow chamber 6 to the upward flow chamber 6 again via the upper chamber 8, the downward flow chamber 7, and the aqueous phase circulation pump 9. Circulate. At this time, the brine in the brine tank 3 is simultaneously circulated through the jacket 2 to cool the liquid phase L in the container to a predetermined temperature range of, for example, 2 to 5 ° C., and thereafter, the temperature is controlled so that this temperature is maintained.

【0012】液相Lの温度が所定温度で安定したら、液
相循環を続けながら、メタン貯槽11内のメタンをメタ
ン導入口10から上昇流室6の底部に連続的に気泡とし
て導入する。これによってメタンの少なくとも一部は気
泡の気液界面から水相に吸収され、水と反応してメタン
ハイドレートに転化する。
When the temperature of the liquid phase L is stabilized at a predetermined temperature, methane in the methane storage tank 11 is continuously introduced from the methane inlet 10 into the bottom of the rising flow chamber 6 as bubbles while continuing the liquid phase circulation. As a result, at least a portion of methane is absorbed from the gas-liquid interface of the bubbles into the aqueous phase, reacts with water, and is converted into methane hydrate.

【0013】反応によって生成したメタンハイドレート
は、密度が水の密度より小さいので水相中を浮上し、上
部室8の液面Sの下方に集積してメタンハイドレート層
MHを形成する。このメタンハイドレート層MHは、液
層抜出口16から抜出ポンプ17によって抜出し、メタ
ンハイドレート回収タンク18に回収する。
The methane hydrate generated by the reaction floats in the aqueous phase because its density is smaller than that of water, and accumulates below the liquid surface S of the upper chamber 8 to form a methane hydrate layer MH. The methane hydrate layer MH is extracted from the liquid layer extraction port 16 by an extraction pump 17 and collected in a methane hydrate recovery tank 18.

【0014】上昇流室6で水相に吸収されなかった未反
応のメタンガスは、液面Sから放出され反応容器1の頂
部に気相として溜まる。このメタンガスはガス管14及
びガス循環ポンプ15を経由してメタン貯槽11からの
新たなメタンガスと合流し、メタン導入口10から上昇
流室6に循環する。メタン貯槽11からの新たなメタン
ガスの供給流量は、メタンハイドレート回収タンク18
に回収されたメタンハイドレートの合成に消費されたメ
タン量に対応するように、流量制御弁13によって制御
する。
Unreacted methane gas not absorbed in the aqueous phase in the upflow chamber 6 is released from the liquid surface S and accumulates as a gas phase at the top of the reaction vessel 1. This methane gas merges with new methane gas from the methane storage tank 11 via the gas pipe 14 and the gas circulation pump 15 and circulates from the methane inlet 10 to the upflow chamber 6. The supply flow rate of the new methane gas from the methane storage tank 11 is changed to the methane hydrate recovery tank 18.
Is controlled by the flow control valve 13 so as to correspond to the amount of methane consumed in the synthesis of the methane hydrate recovered in the first step.

【0015】液層抜出口16からメタンハイドレート層
MHを抜出すに伴って水相の液面Sは下がるので、この
液面Sの水準が一定に保たれるように、新たな水相を水
相タンク20から水相供給ポンプ21を経由して反応容
器1内に補給する。
As the methane hydrate layer MH is withdrawn from the liquid layer withdrawal outlet 16, the liquid level S of the aqueous phase falls, so that a new aqueous phase is formed so that the level of the liquid level S is kept constant. Water is supplied from the aqueous phase tank 20 into the reaction vessel 1 via the aqueous phase supply pump 21.

【0016】水相Lの環流によってメタンハイドレート
層MHの下部を流れる水相は、仕切板5の上辺を越えて
下降流室7に流入し、更に水相循環ポンプ9によって上
昇流室6に循環される。この循環された水相はメタンハ
イドレートの核種を含んでいるので、メタンガスと接触
すると直ちにメタンハイドレートを生成する。この系で
は、メタンの気泡は水相中を上昇するので気泡界面が高
粘度の反応生成物で覆われることなく、常に新たな水分
子と接触することができ、反応が促進される。この運転
操作を安定した状態で継続することにより、メタンハイ
ドレート回収タンク18に高濃度のメタンハイドレート
を効率よくかつ連続的に回収することができる。
The aqueous phase flowing under the methane hydrate layer MH due to the reflux of the aqueous phase L flows into the descending flow chamber 7 beyond the upper side of the partition plate 5, and further flows into the ascending flow chamber 6 by the aqueous phase circulation pump 9. Circulated. Since this circulated aqueous phase contains nuclides of methane hydrate, methane hydrate is produced immediately upon contact with methane gas. In this system, the bubbles of methane rise in the aqueous phase, so that the bubble interface can be constantly brought into contact with new water molecules without being covered with a high-viscosity reaction product, and the reaction is promoted. By continuing this operation in a stable state, high-concentration methane hydrate can be efficiently and continuously recovered in the methane hydrate recovery tank 18.

【0017】一般にメタンと水との反応は、例えば反応
温度を10℃とすると圧力が60kg/cm2G以上において
進行する。従って反応容器1としては少なくとも耐圧6
0kg/cm2G以上の高圧容器を必要とする。反応をより高
温低圧側で行いたい場合は水相Lに安定化剤を添加する
ことが好ましい。メタンの水和反応をより高温低圧側に
移行し得る安定化剤の例としては、例えばイソブチルア
ミンやイソプロピルアミンなどの脂肪族アミン類;1,3-
ジオキソラン、テトラヒドロフラン、フランなどの脂環
式エーテル類;シクロブタノン、シクロペンタノンなど
の脂環式ケトン類;アセトンなどの脂肪族ケトン類など
を挙げることができる。これらの安定化剤は何れも分子
中に炭化水素基と極性基とを有しているので、それぞれ
の極性基が水分子を引き寄せ、炭化水素基がメタン分子
を引き寄せることによって分子間距離を縮め、水和反応
を促進すると考えられる。例えば脂肪族アミン類の添加
によって10℃、20kg/cm2Gでの反応が可能となり、
テトラヒドロフランの添加によっては10℃、10kg/c
m2G以下での反応も可能となる。これらの安定化剤は純
水1000g当たり0.1〜10モルの範囲内で添加す
ることが好ましい。
In general, the reaction between methane and water proceeds at a pressure of 60 kg / cm 2 G or more, for example, when the reaction temperature is 10 ° C. Therefore, the reaction vessel 1 must have a pressure resistance of at least 6
Requires a high pressure vessel of 0 kg / cm 2 G or more. When it is desired to carry out the reaction at a higher temperature and lower pressure, it is preferable to add a stabilizer to the aqueous phase L. Examples of stabilizers that can shift the methane hydration reaction to higher temperatures and lower pressures include aliphatic amines such as isobutylamine and isopropylamine;
Alicyclic ethers such as dioxolane, tetrahydrofuran, and furan; alicyclic ketones such as cyclobutanone and cyclopentanone; aliphatic ketones such as acetone; Since all of these stabilizers have a hydrocarbon group and a polar group in the molecule, each polar group attracts a water molecule and the hydrocarbon group attracts a methane molecule, thereby reducing the intermolecular distance. It is thought to promote the hydration reaction. For example, the reaction at 10 ° C. and 20 kg / cm 2 G becomes possible by adding an aliphatic amine,
10 ° C, 10kg / c depending on the addition of tetrahydrofuran
Reaction at m 2 G or less is also possible. These stabilizers are preferably added in the range of 0.1 to 10 mol per 1000 g of pure water.

【0018】反応温度は前記の生成平衡の関係で水相L
の氷点以上できるだけ低いほうがよい。例えば反応容器
1中の水相温度は2〜5℃の範囲内となるように制御す
ることが好ましい。これによってメタンの水中への溶解
度を増大させ、かつ生成平衡圧を低下させることができ
る。水とメタンとの反応は発熱反応であって、反応容器
1中で反応が開始されると水和熱により系内温度が上昇
するので、系内温度が常に所定範囲内に維持されるよう
に温度制御を行うことが好ましい。
The reaction temperature depends on the above-mentioned production equilibrium relation and the aqueous phase L
It is better to be as low as possible. For example, it is preferable to control the temperature of the aqueous phase in the reaction vessel 1 to be in the range of 2 to 5 ° C. As a result, the solubility of methane in water can be increased, and the production equilibrium pressure can be reduced. The reaction between water and methane is an exothermic reaction, and when the reaction is started in the reaction vessel 1, the temperature of the system rises due to the heat of hydration, so that the temperature in the system is always maintained within a predetermined range. It is preferable to perform temperature control.

【0019】前記の図1に示す実施例では温度制御手段
としてジャケット2を用いたが、もちろんこれに限定さ
れるものではない。例えば反応容器を2重管又は多重管
で構成し何れか一方の間隙にブラインを循環してもよ
く、また反応容器内に冷却コイルやラジエターを挿入し
てもよく、又はそれらを組合せて用いてもよい。
In the embodiment shown in FIG. 1 described above, the jacket 2 is used as the temperature control means, but is not limited to this. For example, the reaction vessel may be composed of a double tube or a multi-tube, and brine may be circulated in either one of the gaps, a cooling coil or a radiator may be inserted in the reaction vessel, or a combination thereof may be used. Is also good.

【0020】上昇流室6内でメタンガスは上昇する気泡
の気液界面から水相に吸収され水と反応する。従って気
泡の界面面積はできるだけ大きくすることが好ましい。
これは気泡の粒径をできるだけ微細化することによって
達成されるので、メタン導入口10のガス吹出し部は球
面状又は平板状の多孔板とすることが好ましい。気泡の
粒径が微細化されていれば気泡界面における局部発熱の
冷却効率が向上する効果もある。
In the upflow chamber 6, the methane gas is absorbed by the water phase from the gas-liquid interface of the rising bubbles and reacts with water. Therefore, it is preferable to make the interface area of the bubbles as large as possible.
Since this is achieved by minimizing the particle diameter of the bubbles as much as possible, it is preferable that the gas blowing portion of the methane inlet 10 be a spherical or flat porous plate. If the particle size of the bubbles is reduced, there is also an effect of improving the cooling efficiency of local heat generation at the bubble interface.

【0021】反応容器1の上昇流室6内でメタンガスが
水と接触して反応が進行すると、反応によって生成した
メタンハイドレートは理論密度が0.915g/cm3であっ
て水の密度より小さいので、循環する液相Lが上部室8
に至って水平流動に移行すると、液面Sの近傍まで浮上
し、この液面下にメタンハイドレート層MHを形成す
る。このメタンハイドレート層MHはメタン含有比率が
高い水和物の層であり、そのままメタンハイドレート製
品として使用することができる。得られたメタンハイド
レート製品におけるメタンと水との比率は、反応容器1
における気液平衡条件と安定化剤により決まるので、系
の温度、圧力、及び安定化剤を添加した場合はその種類
と添加量に依存して変化する。
When methane gas comes into contact with water in the ascending flow chamber 6 of the reaction vessel 1 and the reaction proceeds, methane hydrate generated by the reaction has a theoretical density of 0.915 g / cm 3 , which is smaller than the density of water. Therefore, the circulating liquid phase L is
, And rises to the vicinity of the liquid surface S, forming a methane hydrate layer MH below the liquid surface. This methane hydrate layer MH is a hydrate layer having a high methane content ratio, and can be used as it is as a methane hydrate product. The ratio of methane and water in the obtained methane hydrate product
Is determined by the gas-liquid equilibrium conditions and the stabilizer, and therefore the temperature and pressure of the system, and when the stabilizer is added, vary depending on the type and amount of the stabilizer.

【0022】本発明の方法において反応容器内への新た
な水相の補給は必ずしも必要としない。水相の補給を行
わなければ回分式の製造になる。この場合でも反応生成
物がメタンと水との接触を妨げることはないので反応は
進行する。ただし反応の進行に伴って液相中の水の割合
が減少するので、系の温度、圧力における生成平衡近辺
に達すると反応が停止する。この観点から前記実施例の
ように反応容器1に新たな水相を連続的又は間欠的に補
給し、かつ液面S近傍に浮上したメタンハイドレート層
MHを連続的又は間欠的に抜出す連続製法が好ましく、
これによって反応容器内の液相は常に生成平衡の水過剰
側にあって反応が速やかに進行すると共に、液面Sが一
定水準に保たれ、高濃度のメタンハイドレートを固定さ
れた液層抜出口16から継続的に抜出すことができるよ
うになる。
In the method of the present invention, it is not always necessary to supply a new aqueous phase into the reaction vessel. Without replenishment of the aqueous phase, batch production is required. Even in this case, the reaction proceeds because the reaction product does not prevent the contact between methane and water. However, the proportion of water in the liquid phase decreases with the progress of the reaction, and the reaction stops when the temperature reaches near the production equilibrium at the temperature and pressure of the system. From this point of view, as in the above-described embodiment, continuous supply of a new aqueous phase to the reaction vessel 1 continuously or intermittently, and continuous or intermittent withdrawal of the methane hydrate layer MH floating near the liquid surface S Manufacturing method is preferred,
As a result, the liquid phase in the reaction vessel is always on the water excess side of the production equilibrium, and the reaction proceeds rapidly, while the liquid surface S is maintained at a constant level, and the liquid layer with a high concentration of methane hydrate fixed therein is drained. It is possible to continuously withdraw from the outlet 16.

【0023】反応容器内に新たな水相を補給する場合に
は、図1に示すように反応容器1の容器頂部に供給して
もよいが、この場合はメタンハイドレート層MHが水で
希釈されたり層が乱されたりする惧れがあるので、水相
供給口19を水相Lの内部、好ましくは下降流室7の内
部まで延長し、水相タンク20からの新たな水相を循環
水流中に供給することが好ましい。
When a new aqueous phase is supplied to the reaction vessel, it may be supplied to the top of the reaction vessel 1 as shown in FIG. 1, but in this case, the methane hydrate layer MH is diluted with water. Since there is a possibility that the water layer may be disturbed or the layer may be disturbed, the water phase supply port 19 is extended to the inside of the water phase L, preferably to the inside of the descending flow chamber 7, and a new water phase from the water phase tank 20 is circulated. Preferably, it is supplied in a water stream.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明のメタンハイドレートの製造方法
は、水相を上下に循環させ、この循環流にメタンを供給
して水と反応させ、液面近傍に浮上したメタンハイドレ
ート層を回収するものであるので、メタンと水との反応
が反応生成物によって妨害されることなく、また反応系
におけるメタンハイドレートの生成平衡が常に水過剰側
にあって反応が円滑に進行し、極めて効率よくメタンハ
イドレートを製造することができる。このとき新たな水
相を系に補給すれば、メタンハイドレートの連続製造が
可能となり更に生産効率を向上させることができる。ま
た液面から放出された未反応メタンガスを循環流に供給
すれば、メタンの利用率を向上することができて経済的
である。
According to the method for producing methane hydrate of the present invention, the aqueous phase is circulated up and down, methane is supplied to this circulating flow to react with water, and the methane hydrate layer floating near the liquid surface is recovered. The reaction between methane and water is not hindered by the reaction products, and the methane hydrate production equilibrium in the reaction system is always on the excess water side, and the reaction proceeds smoothly, resulting in extremely high efficiency. Methane hydrate can be produced well. At this time, if a new aqueous phase is supplied to the system, methane hydrate can be continuously produced, and the production efficiency can be further improved. If the unreacted methane gas discharged from the liquid level is supplied to the circulation flow, the methane utilization rate can be improved and it is economical.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の製造方法と製造装置の具体例を示す
構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a specific example of a manufacturing method and a manufacturing apparatus of the present invention.

【図2】 従来のメタンハイドレートの製造方法と製造
装置の具体例を示す構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a specific example of a conventional method and apparatus for producing methane hydrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…反応容器 2…ジャケット 3…ブラインタンク 4…ブラインポンプ 5…仕切板 6…上昇流室 7…下降流室 8…上部室 9…水相循環ポンプ 10…メタン導入口 11…メタン貯槽 12…ガス供給ポンプ 13…流量制御弁 14…ガス管 15…ガス循環ポンプ 16…液層抜出口 17…抜出ポンプ 18…メタンハイドレート回収タンク 19…水相供給口 20…水相タンク 21…水相供給ポンプ L…水相 MH…メタンハイドレート層 S…液面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reaction container 2 ... Jacket 3 ... Brine tank 4 ... Brine pump 5 ... Partition plate 6 ... Upflow chamber 7 ... Downflow chamber 8 ... Upper chamber 9 ... Water phase circulation pump 10 ... Methane inlet 11 ... Methane storage tank 12 ... Gas supply pump 13 ... Flow control valve 14 ... Gas pipe 15 ... Gas circulation pump 16 ... Liquid layer outlet 17 ... Extraction pump 18 ... Methane hydrate recovery tank 19 ... Aqueous phase supply port 20 ... Aqueous phase tank 21 ... Aqueous phase Supply pump L: water phase MH: methane hydrate layer S: liquid level

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 正治 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 惣万 芳人 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 安藤 喜昌 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 西田 清則 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目8番19号 高菱エンジニアリング株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shoji Watanabe 2-1-1 Shinhama, Arai-machi, Takasago City, Hyogo Prefecture Inside the Takasago Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Yoshito Soma Wadazaki, Hyogo-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture 1-1-1, Machi Kobe Shipyard, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Yoshimasa Ando 1-1-1, Wadasaki-cho, Hyogo-ku, Kobe, Hyogo Prefecture, Japan Kobe Shipyard, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Kiyoshinori Nishida Takaishi Engineering Co., Ltd. 2-2-19-1 Shinhama, Arai-machi, Takasago City, Hyogo Prefecture

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 メタンと水とを反応させてメタンハイド
レートを製造するに際して、水相に上昇流と下降流とか
らなる循環流を形成し、この循環流にメタンを供給して
水と反応させ、反応によって生成し前記水相の液面近傍
に浮上したメタンハイドレート層を回収することを特徴
とするメタンハイドレートの製造方法。
When producing methane hydrate by reacting methane and water, a circulating flow consisting of an upward flow and a downward flow is formed in an aqueous phase, and methane is supplied to the circulating flow to react with water. And recovering a methane hydrate layer generated by the reaction and floating near the liquid surface of the aqueous phase.
【請求項2】 水相の液面が一定の水準を保つように系
に新たな水相を補給することを特徴とする請求項1に記
載のメタンハイドレートの製造方法。
2. The method for producing methane hydrate according to claim 1, wherein a new aqueous phase is supplied to the system so that the liquid level of the aqueous phase is maintained at a constant level.
【請求項3】 水相中を上昇して液面から放出された未
反応メタンガスを前記循環流に供給して水と反応させる
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のメタン
ハイドレートの製造方法。
3. The methane hydride according to claim 1, wherein unreacted methane gas that has risen in the aqueous phase and has been released from the liquid surface is supplied to the circulating flow to react with water. Rate production method.
【請求項4】 メタンと水とを反応させてメタンハイド
レートを製造する装置であって、温度調節手段を有する
反応容器と、この反応容器に導入された水相に上昇流と
下降流とからなる循環流を形成する手段と、この循環流
にメタンを供給する手段と、反応によって生成し前記水
相の液面近傍に浮上したメタンハイドレート層を回収す
る手段とを有することを特徴とするメタンハイドレート
の製造装置。
4. An apparatus for producing methane hydrate by reacting methane and water, comprising: a reaction vessel having a temperature control means; and an up-flow and a down-flow in an aqueous phase introduced into the reaction vessel. A means for forming a circulating flow, a means for supplying methane to the circulating flow, and a means for collecting a methane hydrate layer generated by reaction and floating near the liquid surface of the aqueous phase. Methane hydrate production equipment.
【請求項5】 水相の液面が一定の水準を保つように反
応容器内に新たな水相を補給する手段と、水相中を上昇
して液面から放出された未反応メタンガスを前記循環流
に供給する手段とを有することを特徴とする請求項4に
記載のメタンハイドレートの製造装置。
5. A means for replenishing the reaction vessel with a new aqueous phase so that the liquid level of the aqueous phase maintains a constant level, and means for unreacted methane gas rising from the aqueous phase and discharged from the liquid level. The apparatus for producing methane hydrate according to claim 4, further comprising means for supplying a circulating flow.
JP29594297A 1997-10-28 1997-10-28 Production of methane hydrate and device for producing the same Pending JPH11130700A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29594297A JPH11130700A (en) 1997-10-28 1997-10-28 Production of methane hydrate and device for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29594297A JPH11130700A (en) 1997-10-28 1997-10-28 Production of methane hydrate and device for producing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11130700A true JPH11130700A (en) 1999-05-18

Family

ID=17827112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29594297A Pending JPH11130700A (en) 1997-10-28 1997-10-28 Production of methane hydrate and device for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11130700A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001165398A (en) * 1999-12-10 2001-06-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Method of preventing blocking-up of piping in hydrate generation plant and device thereof
JP2003055677A (en) * 2001-08-17 2003-02-26 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Process and apparatus for producing gas hydrate
JP2003105360A (en) * 2001-09-28 2003-04-09 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Indicator substance for measuring concentration of hydrate and method for measuring the same
WO2003083019A1 (en) * 2002-03-28 2003-10-09 Mitsui Engineering & Shipbuilding Co.,Ltd. Gas hydrate and method for production thereof
US7812203B2 (en) 2006-10-30 2010-10-12 Chevron U.S.A. Inc. Process for continuous production of hydrates
US7964150B2 (en) * 2006-10-30 2011-06-21 Chevron U.S.A. Inc. Apparatus for continuous production of hydrates
JP2013515764A (en) * 2010-01-25 2013-05-09 エスティーエックス オフショア・アンド・シップビルディング カンパニー リミテッド Rapid gas hydrate production method

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001165398A (en) * 1999-12-10 2001-06-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Method of preventing blocking-up of piping in hydrate generation plant and device thereof
JP2003055677A (en) * 2001-08-17 2003-02-26 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Process and apparatus for producing gas hydrate
JP2003105360A (en) * 2001-09-28 2003-04-09 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Indicator substance for measuring concentration of hydrate and method for measuring the same
WO2003083019A1 (en) * 2002-03-28 2003-10-09 Mitsui Engineering & Shipbuilding Co.,Ltd. Gas hydrate and method for production thereof
JP2009215562A (en) * 2002-03-28 2009-09-24 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Method for producing gas hydrate and decomposition inhibitor for gas hydrate
JP2009228008A (en) * 2002-03-28 2009-10-08 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Method for storing gas hydrate
JP2009235413A (en) * 2002-03-28 2009-10-15 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Manufacturing method for gas hydrate
JP2009256678A (en) * 2002-03-28 2009-11-05 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Gas hydrate
JP2009263671A (en) * 2002-03-28 2009-11-12 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Method for transferring gas hydrate
US7812203B2 (en) 2006-10-30 2010-10-12 Chevron U.S.A. Inc. Process for continuous production of hydrates
US7964150B2 (en) * 2006-10-30 2011-06-21 Chevron U.S.A. Inc. Apparatus for continuous production of hydrates
JP2013515764A (en) * 2010-01-25 2013-05-09 エスティーエックス オフショア・アンド・シップビルディング カンパニー リミテッド Rapid gas hydrate production method
US9149782B2 (en) 2010-01-25 2015-10-06 Stx Offshore & Shipbuilding Co., Ltd. Method for the fast formation of a gas hydrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU689056B2 (en) A method of producing gas hydrate
KR20220086665A (en) Gas-Liquid Bubble Bed Reactor, Reaction System, and Carbonate Synthesis Method
Middleton et al. Gas–liquid mixing in turbulent systems
JPWO2006118071A1 (en) Urea synthesizer and its modification method
JPH11130700A (en) Production of methane hydrate and device for producing the same
CN103974931A (en) A process for synthesis of urea and a related arrangement for a reaction section of a urea plant
US2837408A (en) Process and apparatus for the catalytic decomposition of alkali metal amalgams
CN102574681A (en) Distributed pre-enrichment method and system for production of heavy water
RU2480446C2 (en) Method of producing alkylene glycol
JP4043802B2 (en) Method and apparatus for producing 1,1,2-trichloroethane
JP4798887B2 (en) Gas-liquid counter-flow type gas hydrate manufacturing apparatus and manufacturing method
JP2003055676A (en) Apparatus and method for producing hydrate
JP4964717B2 (en) Method and apparatus for producing 1,1,2-trichloroethane
EP0788561A1 (en) Improved crystallization apparatus and method
JP2004315413A (en) Reactor for methanol synthesis and method for producing methanol
US5173285A (en) Process for the manufacture of hydrogen sulfide
US3104949A (en) Process for the production of caustic alkali solutions from alkali metal amalgams and to apparatus therefor
SU1376938A3 (en) Method of producing ethylchlorthioformate
JP4620439B2 (en) Gas hydrate generating apparatus and generating method
JP2000264851A (en) Method for producing hydrate and device for producing the same
JP2000309785A (en) Apparatus and method for producing gas hydrate
JP2000256226A (en) Method and apparatus for producing hydrate
JP2006160835A (en) Gas hydrate producing system and method for producing the same
US3552932A (en) Adiponitrile apparatus
JP2000256224A (en) Method and arrangement for producing hydrate

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050915

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060613

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20061128