KR20010022921A - 가스 수화물 저장 탱크 - Google Patents

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KR20010022921A
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헤이네만로버트프레데릭
후앙데이비드다-테
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데니스 피. 산티니
모빌 오일 코포레이션
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Abstract

가스 수화물 저장 탱크(10)는 개방부를 한정하는 적어도 하나의 절연된 벽 (12) 및 개방부를 덮는 햇빛 투과 가능한 상부 부재(16)를 포함한다. 가스 기밀 상태의 가스 수화물 저장 캐비티(20)는 상부 부재 및 벽(들) 내에서 한정된다. 커버 부재(30)가 제공되어 햇빛이 상부 부재의 일부를 통과하는 것을 방지하기 위하여 상부 부재의 적어도 일부를 덮는다. 가스 저장 탱크는 또한 저장 캐비티로부터 가스와 물을 제거하기 위한 장치들(24, 26)을 포함한다. 사용시, 사용자가 가스가 필요할 때, 커버 부재(30)는 햇빛 투과 가능한 상부 부재(16)의 적어도 일부분으로 부터 제거되어 햇빛은 상부 부재(16)를 통과하여 저장 탱크(10) 내로 조사된다.

Description

가스 수화물 저장 탱크{Gas hydrate storage reservoir}
가스 수화물은 오랫동안 알려져 왔다. 이들 수화물들은 천연 가스, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 탄산가스, 황화 수소, 질소 및 그 결합물과 같은 다양한 경질 탄화수소 가스 또는 다른 가스들이 높은 압력과 낮은 온도에서 물과 물리적으로 반응하는 포접 화합물들(inclusion compounds)이다. 가스는 수소 결합된 물분자를 포함하는 연장된 고형 물 격자 네트워크(solid water lattice network) 내에 포함되거나 빠져들게 된다. 수화물 구조는 가스와 물분자 사이의 약한 반 데르 왈스의 힘 및 격자 구조 내의 물분자들간의 수소 결합력에 때문에 안정하다.
적어도 2가지의 다른 수화물 결정 구조들이 알려져 있으며, 이들 각각은 포접(clathrate) 결정구조이다. 구조 Ⅰ의 포접 수화물 단위 결정은 매 46개의 물분자를 위한 2개의 테트라카이데카헤드론 캐비티(tetrakaidecahedron cavity)와 6개의 도데카헤드론(dodecahedron) 캐비티를 포함한다. 구조 Ⅱ의 포접 수화물 단위 결정은 매 136개의 물분자를 위한 8개의 넓은 헥사카이데카헤드론 (hexakaidecahedron) 캐비티와 16개의 도데카헤드론 캐비티를 함유한다. 비교적 큰 부피의 가스는 압력 하에서 이 캐비티들 내에 빠져들 수 있다. 예를 들어, 천연 가스 수화물은 고형의 천연 가스 수화물 1 입방 피트당 180 표준 입방 피트 정도의 가스를 함유할 수 있는 것으로 판단된다.
이미 가스 수화물들은 산업상 불필요한 것으로 간주되었다. 석유 및 천연 가스 생산 설비들은 가끔 차가운 환경에 위치하며, 제품은 깊은 지하 또는 수중 정 (well) 내에 위치한다. 이 정들을 개발할 때, 필요한 성분 및 조건들 모두는 가스 수화물을 생산하기 위하여 존재하며, 즉 경질 탄화수소 가스와 물이 존재하며, 온도는 낮고 압력은 높다. 따라서, 원유 또는 천연가스정이 개발될 때, 가스 수화물은 때때로 천공 및 이송 파이프 및 장비 내에서 자연적으로 생성된다. 가스 수화물은 응집된 슬러리 또는 고형화 형태로서 쉽게 유동하지 않는 고형화 재료이기 때문에 이들이 석유 또는 천연 가스 제품 내에서 자연적으로 생성될 때, 이들은 생산 및 이송 시스템 내의 장비, 파이프 및 채널들을 막는 경향이 있다. 가스 수화물들의 이러한 불리한 특성들은 수화물 형성을 억제하고 이 불필요함을 제거하기 위한 방법들에 대한 많은 연구를 야기하였다. 예를 들어, 맥그로우-힐(McGraw-Hill), 뉴욕(1959), 디. 카츠(D. Katz) 등의 "천연 가스의 핸드북" 189-221면, 마르셀 데커 인크.(1991), 이. 디. 슬론(E. D. Sloan)의 "천연 가스의 포접 수화물" 참고.
잠재적으로 가스 수화물 내에 저장될 수 있는 가스의 비교적 큰 체적 때문에 결국 연구가들은 안전하고 비용 면에서 효과적인 저장 및/또는 이송 가스를 위한 가능한 방법으로서 이 "불편함"을 주목하기 시작하였다. 비. 밀러(B. Miller) 등의 "에이엠. 가스. 어소시에이티드 몬. 볼륨 28. 2호(1946) 63면 참고. 다수의 연구가들과 특허권자들은 가스 수화물 제조 방법을 설명하였다. 예를 들어, 칸(Cahn) 등의 미국 특허 제 3,514,274 호 참조.
가스 수화물 제조 공정들에 관련한 광대한 문서자료가 존재하는 반면, 수화물의 저장 및 재가스화를 위한 장치 및 방법에 대한 문헌에는 관심이 거의 검증되지 못하였다. 가스 수화물의 생산에 있어 이들 관점들 또한 중요하다. 만일 가스 수화물을 오랜 기간동안 신뢰성있게 저장할 수 없다면, 그 생산은 제한된 범위에서 유용할 것이다. 부가적으로, 만일 가스 수화물을 편리하고 제어가능하게 재가스화할 수 없다면, 수화물을 생산하고 저장할 이유가 없다.
허친슨(Hutchinson) 등의 미국특허 제 2,375,559 호는 탄화수소 가스를 수화시키고 생산된 수화물을 저장 탱크 내에 저장하는 방법을 개시하고 있다. 이들 저장된 수화물을 재가스화시키는 방법에 대해서 허친슨의 특허는 구체적인 설명이 거의 없다.
도내스(Donath)의 미국 특허 제 2,904,511 호는 가스 수화물을 형성함으로서 염수로부터 탈염화된 물을 생산하는 해수탈염 장치를 예시하고 있다. 이 특허는 주로 해수탈염 방법에 관한 것이기 때문에 수화물 저장 및 가스 복귀는 도내스의 관심사가 아니다. 그보다는, 수화물이 곧바로 가스가 비교적 탈염화된 물로부터 유리되는 수화물 분해 용기 내로 빠져나간다.
구드문드슨(Gudmundsson)은 또한 가스 수화물을 제조하기 위한 여러 가지 시스템들을 기술하고 있다. 예를 들어, 미국특허 제 5,536,893 호; 국제특허공개 WO 93/01153호; 1995년 6월 네덜란드 헤이그 "아이소페 컨퍼런스 포로시딩스 V1", "냉각 수화물로서의 천연 가스의 운송"; 및 1994년 2월 "에스피이 제품 및 시설", "냉각 수화물로서의 천연 가스 저장" 참조. 미국 특허 제 5,536,893 호는 가스 수화물을 대기압 및 0 내지 15℃ 이하의 온도에서의 장시간 보관에 적합한 고형화된 블록으로 응집시키는 방법을 설명한다. 수화물 저장 및 재가스화를 위하여 이용되는 방법 및 장치에 대해서는 설명들이 거의 없다.
구드문드슨은 "준 안정적인(metastable)" 조건, 즉 흔히 수화물이 불안정하게 분해될 것으로 예상되는 조건들 하에서의 가스 수화물의 저장을 기술하고 있다. 이러한 비교적 온화한 준 안정적인 조건들(5 내지 20。F의 온도 및 주위 압력)하에서, 천연 가스 수화물은 충분히 천천히 분해되어 해양 수송 또는 대규모 저장에 적합한 장시간(예를 들어, 10일 이상)동안 완전한 상태를 유지한다. 이 준안정성 현상은 육안적인 수화물 샘플 외부 표면의 자연적인 재가스화에 기여한다. 수화물 재가스화 공정은 흡열공정이기 때문에 수화물 샘플의 외부 표면이 분리되면 자동 냉각 장치가 분리된 물을 아이스 쉘(ice shell)로 냉각시키며, 아이스 쉘은 벌크 (bulk) 수화물을 현저하게 절연하고 샘플 내부로부터의 대량 이송율을 감소시킨다. 이 준안정성 현상은 초기 생산 후의 수화물을 비교적 온화한 조건에서 안정적인 상태를 유지하게 한다.
전통적으로, 천연 가스, 관련 천연 가스, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 탄산가스, 질소 및 황화 수소와 같은 가스를 형성하는 수화물들은 높은 압력 하에서 저장되어 왔다. 액화된 천연 가스 및 액화된 프로판은 이러한 형태의 저장 시스템의 실예이다. 고압 실린더의 존재 때문에 고압 및 액화조건 하에서의 가스 저장은 중요한 안정성 문제를 일으키며, 매우 고 비용이다.
본 발명은 가스 수화물의 저장 및 재가스화(regassifying)를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 가스 수화물이 재가스화를 위하여 햇빛에 노출되어지도록 햇빛 투과성 상부를 갖는, 바람직하게는 적어도 부분적으로 지하에 위치하는 절연된 저장탱크를 포함한다. 커버 부재는 저장된 수화물이 햇빛에 노출되는 것을 제어하기 위해 설치된다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 제 1 실시예의 단순화된 개략적인 측면도.
도 2는 적절한 위치에 커버 부재를 갖는 본 발명에 따른 장치의 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 평면도로서, 햇빛이 투과되는 상부의 일부 및 저장 캐비티를 노출시키기 위하여 커버 부재들이 부분적으로 접혀진 상태를 나타냄
도 4는 햇빛으로의 노출과는 관계없이 저장된 가스 수화물의 가열을 위하여 본 발명의 장치 내에 포함될 수 있는 가열 수단을 도시함.
도 5는 본 발명에 따른 장치의 제 3 실시예의 단순화된 개략적인 측면도.
본 발명의 목적은 가스 수화물의 대규모 집적물을 비용이 저렴하고 편리하며 안전하게 저장하는 가스 수화물 저장 탱크 및 방법을 제공하는 것이다. 부가적으로, 본 발명의 목적은 제어가능하고 편리하고 저렴한 비용으로 가스 수화물을 재가스화시키고 저장 탱크로부터 가스와 물 생성물을 제거하는 가스 수화물의 재가스화 시스템 및 방법을 제공하는 것이다. 본 발명은 가스 수화물의 유리한 특성들을 이용하며 가압 및/또는 액화 조건에서의 가스 저장과 관련된 단점들을 제거한다.
이 목적들을 이루기 위하여, 본 발명은 개방부를 한정하는 적어도 하나의 절연 벽과 개방부를 덮는 햇빛 투과성 상부 부재를 포함하는 가스 수화물 저장 탱크를 제공한다. 상부 부재와 벽(들) 내에 가스 기밀의 가스 수화물 저장 캐비티를 한정하기 위하여 적합한 수단이 제공된다. 햇빛 투과성 상부 부재의 적어도 일부를 덮기 위한 수단이 제공되어 햇빛이 상부 부재의 그 일부를 통과하는 것을 선택적으로 방지한다. 가스 저장 탱크는 또한 저장 캐비티로부터 가스와 물을 제거하기 위한 장치를 포함한다. 본 발명의 방법에서, 사용자가 가스가 필요할 때, 덮기 위한 수단 내의 커버 부재는 햇빛 투과성 상부 부재의 적어도 일부분으로부터 제거되어 햇빛이 상부 부재를 통하여 저장 탱크 내로 조사될 것이다. 태양으로부터의 열 에너지는 노출된 가스 수화물을 따듯하게 하며, 그로 인하여 수화물은 가스와 물 성분으로 해리된다. 가스 성분은 탱크로부터 제거되어 적절한 사용 위치로 이송된다.
그러나 수화물을 재가스화시키기 위하여 햇빛을 항상 이용할 수 있는 것은 아니다. 이러한 시간(예를 들어, 야간 또는 흐린 날)의 경우, 본 발명에 따른 가스 수화물 저장 탱크는 임의적으로 저장 캐비티 내에 적어도 부분적으로 위치한 가스 수화물 가열 수단을 더 포함할 수 있다. 이 가열 수단은 어떠한 적합한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 가열 수단은 가열 코일, 스팀이 그 내부를 통하여 유동하는 코일 또는 채널, 전기 가열 부재, 증기 랜스 또는 극초단파 발생기를 포함할 수도 있으며, 비교적 따듯한 가스 또는 액체는 코일 또는 채널 내부를 통하여 유동한다.
햇빛 투과성 상부 부재를 덮기 위한 수단은 사용자가 상부 부재의 일부를 주변 햇빛에 선택적으로 노출시키게 하며, 그로 인하여 햇빛이 상부 부재를 통과하여 재가스화를 위하여 가스 수화물을 가열한다. 커버는 어떠한 적합한 형태를 취할 수 있으나, 바람직하기는 원하지 않는 주변 열이 수화물을 통과하여 가열하는 것을 방지하도록 절연된다. 덮기 위한 수단은 하나 이상의 커버 부재, 바람직하기로는 햇빛 투과 가능한 상부부재의 연속적인 더 많은 부분을 노출시키기 위하여 접혀질 수 있는 커버 부재들을 포함할 수 있다. 유리하게는, 덮기 위한 수단은 상부 부재를 완전히 덮을 수 있고, 상부 부재를 완전히 노출시킬 수 있고 또는 상부 부재의 표면적의 0에서 100% 범위의 어느 부분을 덮을 수 있을 것이다.
비록 덮기 위한 수단이 본 발명으로부터 벗어남이 없이 수동으로 이동할 수있지만, 커버 부재(들)의 이동을 위한 바람직한 어떤 수단이 제공되어 햇빛 투과 가능한 상부 부재의 적어도 일부를 선택적으로 덮고/덮거나 노출시킨다. 예를 들어, 이동 수단은 본 기술분야에서 통상적으로 알려진 어떠한 적합한 기계적 또는 전기적 장치(예를 들어, 전기 모터)일 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 장치의 이용을 통하여 귀중한 가스 생성물이 손실 없이 가스 수화물을 편리하고 저렴하며 제어가능하고 안전하게 저장 및 재가스화할 수 있다.
본 발명의 유리한 관점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면과 관련하여 고려하면 보다 완전하게 이해되고 평가될 것이다.
본 발명은 가스 수화물을 위한, 바람직하게는 다량의 가스 수화물 축적을 위한 저장 탱크에 관한 것이다. 본 발명에 따른 저장 탱크는 적어도 하나의 절연된 벽, 바람직하게는 적어도 부분적으로 지하에 위치하고 강화 콘크리트로 이루어지며 햇빛 투과 가능한 상부 부재를 갖는 벽을 포함한다. 상부 부재는 하나 이상의 이동가능한 커버 부재들로 덮여져 있으며, 커버 부재들은 햇빛을 상부로 선택적으로 통과시킨다. 이러한 방법에서는, 커버와 벽은 주변 환경의 열로부터 저장된 가스 수화물을 보호하고 차단하지만, 수화물의 재가스화가 요구될 때, 커버 부재들은 설정된 양만큼 이동할 수 있어 수화물에 햇빛을 비추게 한다. 햇빛은 수화물을 가열하여 수화물을 분리시키고 사용자에게 유용한 저장된 가스를 생성한다.
가스를 형성하는 어떠한 적절한 수화물도 본 발명에 따른 방법과 장치에 사용할 수 있다. 가스를 형성하는 적절한 수화물의 예들은 천연 가스, 관련 천연 가스(associated natural gas), 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 탄산가스, 질소 및 황화 수소뿐만 아니라 이들 가스의 결합체를 포함한다. 수화물은 위에서 언급된 여러 가지 문헌들 내에 설명된 공정들과 같은 본 기술분야에서 알려진 적절한 공정에 의해서 제조될 수 있다. 부가적으로, 가스 수화물은 발명자인 진핑 롱, 로랜드 비. 새거, 데이비드 디. 후앙 및 로버트 에프. 헤이네만이 1997년 10월 14일자로 출원한 발명의 명칭이 "가스 수화물 제조방법 및 장치"인 미국특허출원번호 제 08/950,246 호에 기재된 공정에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 저장 탱크(10)의 한 실시예가 도 1에 개략적으로 도시된다. 강화 콘크리트 벽들(14)은 적어도 부분적으로 지표면 아래에 제공된다. 지하에 위치함으로서 제공되는 절연성에 더하여, 벽들(12)은 적절한 형태의 절연물질(예를 들어, 발포, 섬유유리 절연체 등)을 이용하여 독립적으로 절연될 수 있다. 햇빛 투과 가능한 상부 부재(16)는 저장 탱크(10)의 벽들(12)을 덮는다. 바람직하게는, 상부 부재(16)는 투명하고, 이중으로 끼워진, 절연된 유리 또는 플라스틱 재료로 이루어진다. 진공, 공기 또는 다른 적절한 가스가 일반적으로 2장의 유리 또는 플라스틱 사이의 공간 내에 포함되어 절연체를 제공한다.
본 발명에 따른 저장 탱크(10)는 적어도 한 개의 벽(14)과 상부 부재(16)를 포함한다. 저장 탱크(10)는 구형, 반구형, 원통형 등을 포함한 어떠한 적절한 형태를 취할 수 있다. 만일 원통형일 경우, 원통의 횡단면 형상은 정사각형, 사각형, 원형, 달걀형, 타원형 등과 같은 어떠한 형태일 수도 있다. 도 1 내지 도 3 및 도 5에 도시된 본 발명의 실시예는 둥근 단면을 갖는 원통형이다. 도 1은 지하에 위치한 벽들(12)을 도시하였으나, 이것은 본 발명의 요구조건이 아니다. 오히려, 본 발명은 지상에 독립 구조로 서있는 저장 탱크 또는 부분적으로 지하에 위치한 저장 탱크를 이용하여 사용될 수 있다.
필요한 경우, 본 저장 탱크(10)는 또한 장시간 동안의 저장에 적합한 온도와 압력에서 저장된 수화물을 유지하기 위한 적합한 수단을 포함한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 장치는 안정된 조건들(즉, 수화물 형성에 적합한 조건) 또는 준 안정적인 조건(예를 들어, 대기압에서의 0 내지 15℃, 사실은 안정한 상태를 유지하지만, 수화물이 분해될 것으로 예상되는 조건들)하에서 가스 수화물을 유지할 수 있다. 적합한 저장 온도 및 압력 조건에서 저장 탱크(10)를 유지하기 위하여 본 발명에서 벗어나지 않고 저장 탱크(10)는 본 기술 분야에서 공지된 냉각 및 가압 장치를 포함할 수 있다.
사용시, 가스 수화물(18)은 저장 탱크(10) 내에 규정된 저장 캐비티(20) 내에 저장된다. 햇빛이 햇빛 투과 가능한 상부 부재(16)를 통과함으로서 저장된 가스 수화물(18)은 가열되어 가스 성분과 물 성분으로 해리된다. 유리된 가스는 본 기술 분야에서 공지된 어떠한 적절한 수단(예를 들어, 캐비티(20) 내에 제공된 배출구 (vent))에 의하여 수집되어 가스 라인(24)을 통하여 저장 캐비티(20)로부터 제거된다. 여기에서, 어떠한 용도를 위하여 적절한 방식으로 가스를 이송하거나 저장할 수 있다. 예를 들어, 주거용 또는 산업 공정을 위한 열을 제공하기 위하여 가스를 연소시킬 수 있으며, 다른 저장 및/또는 이송 등을 위하여 가스를 압축시켜 탱크 내에 담을 수 있다.
가스와 물로 해리되는 즉시, 유리된 물은 저장 캐비티(20)의 바닥으로 떨어지며, 물은 집수(예를 들어, 요부(sump) 내)되어 펌프를 통하여 제거된다. 이는 일반적으로 도 1 내의 물 제거 라인(26)에 의하여 도시된다. 다른 한편으로, 유리된 물이 배출을 위한 모든 적절한 환경 기준들을 만족하는 한, 탱크로부터 주변 대지로 물을 간단하게 배출할 수 있다.
가스 수화물 저장 탱크(10)는 또한 본 기술분야에서 공지된 어떠한 적절한 수단을 이용하여 가스 기밀 상태로 구성할 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 밀봉재(28; 중합 또는 실리콘 밀봉재와 같은)가 제공되어 탱크(10)의 측벽과 바닥 벽간의 접합부를 밀봉한다. 가스켓 장치, O-링 또는 다른 적합한 밀봉 수단들(도시되지 않음)이 햇빛 투과 가능한 상부 부재(16)와 측벽들(12) 사이에 제공될 수 있어 캐비티(20)를 가스 기밀 상태로 유지한다.
벽(12) 또는 햇빛 투과 가능한 상부 부재(16)에 적절한 개구부가 제공되어 가스 수화물들(18)이 저장 캐비티(20) 내에 채워진다. 물론, 개구부는 가스 기밀 상태로 밀봉가능하여야 한다. 다른 한편으로, 상부 부재(16)는 완전하게 또는 부분적으로 제거가능하여 개방부가 수화물(18)의 유입을 가능하게 한다. 그러나, 벽 (12)에 충전 개방부(filling opening)를 제공하는 것이 유리하며, 이는 상부 부재 (16)를 개방하지 않고 또한 캐비티(20) 내에 존재하는 가스 수화물(18)을 햇빛 및/또는 주변 열에 노출시키기 않고도 충전 개방부가 사용자가 저장 캐비티(20)에 가스 수화물을 추가하는 것을 허용하기 때문이다.
저장된 가스 수화물(18)의 햇빛으로의 원하지 않는 노출을 방지하기 위하여 적합한 커버 수단이 제공되어 햇빛을 차단한다. 커버 수단이 도 1에서 도면 부호 30으로 도시된다. 바람직하게는, 이 커버 수단(30)은 절연되거나 또는 절연 재료로 이루어져 가스 수화물(18)의 원하지 않는 가열을 방지한다. 본 발명으로부터 벗어남이 없이 어떠한 적절한 커버 수단도 사용될 수 있다. 예를 들어, 커버 수단(30)은 저장 캐비티(20)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 부가적으로, 커버 수단은 상부 부재(16)에 바로 인접하게 위치할 수 있거나, 상부 부재(16)로부터 이격될 수 도 있다.
가능한 커버 수단(30)의 한 예가 도 2 및 도 3에 도시되어 있다. 이 예에서, 커버 수단(30)은 다수의 접혀질 수 있는 햇빛 불투명 셔터들 또는 커버 부재들(32)을 포함하며, 이들은 이동할 수 있어 햇빛 투과 가능한 상부 부재(16)를 선택적으로 덮거나 또는 노출시킨다. 도 2는 상부 부재(16)로부터 햇빛을 차단하기 위하여 커버 부재(32)들이 상부 부재(16)로 연장될 때의 평면도이다. 이 방법에서, 커버 부재들(32)은 햇빛을 차단하여 저장 캐비티(20) 내의 가스 수화물들(18)이 가열 및 해리되는 것을 방지한다. 가스가 필요할 때, 커버 부재(32)는 설정된 시간동안 설정된 정도만큼 역으로 이동(도 3)할 수 있어 설정된 넓이의 햇빛 투과 가능한 상부 부재(16) 표면 및 그에 따른 저장된 수화물들(18)이 햇빛에 노출된다. 커버 부재 (32)는 어떠한 정도로도 이동될 수 있어 해리된 가스의 양 및 원하는 해리 비율에 따라 어떠한 비율(0에서 100%)의 상부 부재(16) 표면이 햇빛에 노출된다.
커버 부재들(32)은 본 기술 분야에서 공지된 적절한 방법으로 이동될 수 있다. 예를 들어, 커버 부재들은 현장에서 작업자에 의하여 물리적으로 이동될 수 있다. 대안적으로, 커버 부재들은 어떠한 적절한 메커니즘을 이용하여 기계적 또는 전자적으로 이동할 수 있다. 바람직하게는, 커버 부재들(32)은 원격 제어 장치를 이용한 작업자에 의하여 가동될 수 있다.
다른 가능한 커버 부재의 형상들은 숙달된 숙련공에게는 명백한 것이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 슬라이딩에 의한 접힘 대신에, 개별적인 커버 부재들(32)이 다른 부재상에 포개짐으로서 접혀질 수 있어 상부 부재(16)의 연속적으로 증가되는 양을 햇빛에 노출시킬 수 있다. 다른 가능한 대안으로서, 상부 부재(16)를 햇빛에 노출시키기 위하여 커버 수단(30)을 이동되고, 접혀지고, 회전하고 또는 선회되는 단일 커버 부재(32)로 구성할 수 있다.
도 3의 평면도는 본 발명의 바람직한 실시예의 다른 특징을 도시한다. 가스 수화물을 가열하기 위하여 햇빛을 항상 이용할 수 있는 것은 아니며, 또한 햇빛은 원하는 가스 수화물 분해율(즉, 가스 유동 체적)을 유지하기 위한 충분한 열을 항상 제공할 수 없다. 따라서, 본 발명에 다른 저장 탱크(10)는 바람직하게 보조 가열 수단(34)을 포함한다. 보조 가열 수단(34)은 어떠한 적합한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 보조 가열 수단은 저장 캐비티(20)를 통과하여 저장된 수화물(18) 내로 연장된 파이프들을 포함할 수 있다. 가열된 가스(예를 들어, 증기) 또는 액체는 파이프들을 통하여 흐를 수 있으며, 그로 인해 열은 파이프를 통하여 인접한 수화물로 전달된다. 이들 파이프들은 가스 수화물을 통하여 직선형태로 연장될 수 있거나, 저장 캐비티(20)의 전체 주변에 감겨질 수 있다.
하나의 적합한 보조 가열 수단(34)은 도 4에 보다 상세하게 도시된 증기 랜스(steam lance) 제조 장치이다. 이 장치에서, 적합한 증기 공급원(36)으로부터의 증기는 압력 하에서 파이프(38)를 통하여 강제로 주입된다. 파이프(38)는 가스 수화물들(18)이 위치한 저장 캐비티(20)를 통하여 연장된다. 증기가 파이프(38)를 통하여 통과할 때 증기는 파이프 내의 적절한 개구들 또는 노즐들(40) 밖으로 강제적으로 배출되어 주변 영역으로 분사된다. 파이프(38) 외부로 강제 배출된 증기는 도 4에서 도면 부호 50으로 도시된 "증기 랜스(steam lance)"를 형성한다. 개구들 또는 노즐 (40) 주변의 영역 내의 가스 수화물들은 증기 랜스의 열에 의하여 가열되어 가스와 물로 해리된다. 유리된 가스는 사용을 위하여 수집될 수 있으며, 해리된 물은 상술한 바와 같이 저장 캐비티(20)로부터 제거될 수 있다.
원하는 바와 같이, 파이프(38)는 보다 제어된 가열을 위하여 절연될 수 있으며, 또는 파이프는 전도성에 의하여 증기로부터의 열을 파이프(38)를 통과시켜 저장된 수화물(18)로 전달하는 열 전도성 재료로 형성될 수 있다.
파이프(38) 내로부터의 과다한 증기 및 응축된 물은, 예를 들어 요부(42; sump)내로 수집될 수 있다. 요부로부터, 물은 라인(44)을 통하여 재순환 루프 또는 처리 위치로 운반될 수 있다. 필요에 따라, 저장 캐비티(20)로부터 배출된 물은 요부(42) 내에 수집될 수 있다.
본 발명으로부터 벗어남이 없이 다른 형태의 보조 가열 수단(34) 역시 유용하다. 보조 가열 수단(34)은 저장 캐비티(20) 내에 위치할 수 있으며, 저장 캐비티 (20) 내에 부분적으로 위치할 수 있거나, 또는 완전히 저장 캐비티(20) 외부에 위치할 수도 있다. 예들로서, 전기 가열 부재들이 저장 캐비티(20) 내에 위치할 수 있다. 부가적으로, 가열 수단(34)은 극초단파 에너지를 이용하여 수화물을 가열하는 극초단파 발생기일수 있다. 본 발명에서 역시 사용할 수 있는 적합한 재가스화장치는 발명자인 로랜드 비. 새거, 데이비드 디. 후앙, 진핑 롱 및 로버트 에프. 헤이네만이 1997년 10월 14일자로 출원한 발명의 명칭이 "증기 또는 다른 가열된 가스 또는 액체를 이용한 가스 수화물 재가스화 방법 및 장치"인 미국특허출원번호 제 08/950,247 호 내에 설명되어 있다.
본 발명의 대안적인 실시예가 도 5에 도시되어 있다. 본 실시예에서, 가스 불침투성 재료로 만들어진 라이너(46)를 제공함으로서 저장 캐비티(20)는 가스가 통하지 않은 상태로 형성된다. 이 라이너(46)는 어떠한 적합한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 라이너는 제거가능한 유연한 라이닝 재료(예를 들어, 큰 플라스틱 백)로 만들 수 있으며, 이 라이너는 저장 캐비티(20)의 측벽과 바닥벽에 줄지어 있는 상태이다. 대안적으로, 라이너(46)는 저장 캐비티(20)의 측벽 및 바닥벽 상에 영구적으로 코팅될 수 있고 또는 직접 붙일 수 있다. 본 발명으로부터 벗어남이 없이 어떠한 적합한 가스 불침투성 코팅 또는 라이닝 재료를 사용할 수 있다.
도 5에 도시된 실시예에서, 라이너(46)는 도 1의 실시예에 도시된 밀봉재 (28)를 대체한다. 물론, 본 발명으로부터 벗어남이 없이 라이너(46) 와 밀봉재(28) 모두를 저장 탱크(10) 내에 사용할 수 있다.
본 출원에서, 본 발명이 작동되는 방법으로 본 발명이 어떻게 또는 왜 작동되는지 설명하기 위하여 출원인은 여러 가지 이론들과 메커니즘들을 설명하였다. 이 이론들 및 메커니즘들은 단지 참고를 목적으로 설명되었다. 출원인들은 어떠한 물리적, 화학적 또는 기계적인 작동이론들에 의하여 한정하지 않는다.
본 발명이 특정 예들을 이용하여 여러 가지 바람직한 실시예들에 의하여 설명되었지만, 본 분야의 숙련된 자들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 첨부된 청구범위에 한정된 바와 같이 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다.

Claims (10)

  1. 개방부를 한정하는 적어도 하나의 절연된 벽;
    상기 개방부를 덮는, 햇빛 투과 가능한 상부 부재;
    상기 상부 부재와 적어도 하나의 벽 내에 가스 기밀의 가스 수화물 저장 캐비티를 한정하는 수단,
    햇빛이 상기 상부 부재의 일부를 통과하는 것을 방지하기 위하여 상기 햇빛투과 가능한 상부 부재의 적어도 일부를 덮는 수단;
    상기 저장 캐비티로부터 가스를 제거하기 위한 수단; 및
    상기 저장 캐비티로부터 물을 제거하기 위한 수단을 포함하는 가스 수화물 저장 탱크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 수화물 저장 탱크는 상기 저장 캐비티 내에 적어도 부분적으로 설치되며, 가스 수화물의 적어도 일부를 가열하기 위한 가열 수단을 더 포함하는 가스 수화물 저장 탱크.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 가스 수화물을 가열하기 위한 수단은 적어도 하나의 가열 코일을 포함하는 가스 수화물 저장 탱크.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 가열 수단은 적어도 하나의 코일 또는 증기가 유동하는 채널을 포함하는 가스 수화물 저장 탱크.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 가열 수단은 적어도 하나의 코일 또는 가스 또는 액체가 유동하는 채널을 포함하는 가스 수화물 저장 탱크.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 가열 수단은 하나 이상의 전기 가열 부재를 포함하는 가스 수화물 저장 탱크.
  7. 제 1 항에 있어서, 가스 수화물을 가열하기 위한 극초단파 발생장치를 더 포함하는 가스 수화물 저장 탱크.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 덮는 수단은 적어도 하나의 커버 부재를 포함하는 가스 수화물 저장 탱크.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 커버 부재는 접을 수 있는 가스 수화물 저장 탱크.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 햇빛 투과 가능한 상부 부재의 적어도 일부분을 선택적으로 노출시키기 위하여 적어도 하나의 상기 커버 부재를 이동시키기 위한 수단을 더 포함하는 가스 수화물 저장 탱크.
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