RU2584685C2

RU2584685C2 - Способ формования гранулы газового гидрата

Info

Publication number: RU2584685C2
Application number: RU2013148118/04A
Authority: RU
Inventors: Ватару ИВАБУТИ; Томоаки ЕГАМИ; Хидео НАРИТА; Дзиро НАГАО; Кийофуми СУДЗУКИ
Original assignee: Мицуи Инджиниринг энд Шипбилдинг Ко., Лтд.; Нэшнл Инститьют Оф Эдванст Индастриал Сайенс Энд Текнолоджи
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2016-05-20
Also published as: US20140203471A1; WO2012132980A1; JPWO2012132980A1; CA2834763A1; EP2692837B1; AU2012234629A1; RU2013148118A; ES2716011T3; AU2012234629B2; BR112013034023A2; EP2692837A4; CA2834763C; EP2692837A1; US9039949B2

Abstract

Изобретение относится к вариантам способа формования гранулы газового гидрата в формующей газовый гидрат установке, включающей в себя генератор, в который подают исходный газообразный материал и воду, и выполненной с возможностью обеспечения реакции исходного газообразного материала с водой при высоком давлении в генераторе, чтобы производить суспензию газового гидрата, и для удаления воды из суспензии газового гидрата, который производят для того, чтобы формовать суспензию газового гидрата в гранулу газового гидрата требуемого размера, причем данный способ включает следующие стадии, на которых в одном из вариантов: подают суспензию газового гидрата в цилиндрическую компрессионную камеру, оборудованную компрессионным плунжером, способным перемещаться и возвращаться в цилиндрической компрессионной камере в направлении оси компрессионной камеры, и перемещают компрессионный плунжер для прикладывания компрессионного действия для выдавливания воды из суспензии газового гидрата и формования гранулы газового гидрата, и минимизируют скорость перемещения компрессионного плунжера в то время, когда вода выдавливается из суспензии газового гидрата так, что соединение между частицами газового гидрата усиливается и сформованная гранула газового гидрата имеет повышенное сопротивление сдвигу. Полученные гранулы газового гидрата имеют высокое сопротивление сдвигу, что является удобным для обращения в процессе траспортировки и хранения. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

В формующей газовый гидрат установке образуется гидрат природного газа, такой как гидрат, существующий под морским дном, или аналогичный гидрат, из которого изготавливают гранулы газового гидрата, подходящие для транспортировки, хранения и других целей. Настоящее изобретение относится к способу формования гранул газового гидрата, имеющих высокую прочность, в формующей газовый гидрат установке.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Гидрат природного газа (NGH), который состоит главным образом из метана, существует под морским дном на глубине, составляющей не более чем 500 м, вокруг материков и в областях вечной мерзлоты, таких как Сибирь, Канада и Аляска. NGH представляет собой содержащее воду твердое вещество или клатратный гидрат, у которого основные компоненты представляют собой молекулы газообразного метана и других газов, а также молекулы воды, причем у данного содержащего воду твердого вещества или клатратного гидрата сохраняется устойчивость при низкой температуре и высоком давлении. NGH привлекает внимание как чистый источник энергии с низкими выбросами диоксида углерода и загрязняющих воздух веществ.

Как правило, природный газ сжижают и затем хранят для использования в качестве источника энергии. Сжиженный природный газ производят и хранят при чрезвычайно низкой температуре, составляющей -162°C. С другой стороны, преимущество гидрата природного газа заключается в том, что он проявляет устойчивые свойства без разложения, и его можно использовать в твердом состоянии при температуре, составляющей -20°C, и т.д. Поскольку гидрат природного газа имеет такие свойства, предполагается, что способ гидрата природного газа (способ NGH), включающий получение, транспортировку, хранение и повторную газификацию природного газа, представляет собой способ эффективного использования газовых ресурсов на газовых месторождениях малого и среднего масштаба во всем мире, которые не разрабатываются по соображениям рентабельности, или в таком случае, где небольшое количество газа требуется транспортировать на короткое расстояние от газового месторождения большого масштаба.

В способе NGH получают NGH в форме, подходящей для транспортировки и хранения на месте отгрузки NGH, таком как газовое месторождение малого и среднего масштаба, и NGH транспортируют на место приема NGH, используя предусмотренный резервуар, автомобиль или подобное транспортное средство. На месте приема NGH транспортируемый NGH хранят и используют посредством газификации на газификационной установке в качестве источника энергии, когда это необходимо. Фиг.5 представляет схематическое изображение, разъясняющее примерную конструкцию установки, которую используют на месте отгрузки NGH для получения газового гидрата. Добываемый исходный газообразный материал G превращают в гидрат путем его полного смешивания с водой W в генераторе 1, который представляет собой высокого давления реакционный резервуар, и в результате этого получается суспензия газового гидрата (GH) низкой плотности. Получаемая суспензия GH поступает в обезвоживающее устройство 3 посредством подающего насоса 2, затем обезвоженная и в результате этого суспензия GH высокой плотности получается. При этом суспензия GH поступает в нижнюю часть обезвоживающего устройства 3. Поступающая суспензия GH поднимается в обезвоживающее устройство 3. Суспензия GH обезвоживается, поступая вверх в сливную часть (часть, снабженную микропорами, щелями или подобными приспособлениями для отделения гидратных частиц от воды), которая занимает среднее положение на пути суспензии в обезвоживающее устройство 3, и выходит из верхней концевой части обезвоживающего устройства 3. Выходящий газовый гидрат находится в форме затвердевшего GH. Затвердевший GH поступает в формующее гранулы устройство 4 для гранулирования, и из него формуют гранулы, у которых размер является подходящим для транспортировки, хранения или аналогичных целей. После этого гранулы GH охлаждают, используя охлаждающее устройство 5, то такой температуры, при которой гранулы GH не разлагаются при давлении окружающей среды, и затем они поступают в снижающее давление устройство 6. Технологические стадии для получения газового гидрата из генератора 1 перед охлаждающим устройством 5 осуществляют в состоянии при комнатной температуре и высоком давлении, которое представляет собой состояние для получения газового гидрата. Затем газовый гидрат обрабатывают при такой температуре, что газовый гидрат не разлагается при давлении окружающей среды в охлаждающем устройстве 5 и в снижающем давлении устройстве 6. После этого формованные гранулы GH принимает и содержит резервуар для хранения.

В связи с этим заявитель настоящей заявки предложил способ и устройство для изготовления гранул газового гидрата, обеспечивая изготовление гранул газового гидрата, имеющих превосходную пригодность для хранения, при низкой себестоимости (см. патентный документ 1). При использовании данного способа изготовления гранул газового гидрата происходит обезвоживание газового гидрата посредством устройства для сжатия и формования в условиях образования газового гидрата таким образом, что образуется газовый гидрат, в котором исходный газообразный материал находится между частицами газового гидрата и воды, и в результате этого получаются гранулы газового гидрата. Далее, в качестве устройства для сжатия и формования используется брикетировочная машина, включающая пару барабанов, которые вращаются в противоположных направлениях, причем каждый из них имеет внешнюю периферическую поверхность, снабженную множеством форм для гранул.

Кроме того, заявитель настоящей заявки предложил устройство для формования гранул газового гидрата, чтобы повышать эффективность формования гранул GH путем осуществления процесса обезвоживания и процесса формования гранул GH за счет использования единого устройства в формующей газовый гидрат установке (см. патентный документ 2). В устройстве для формования гранул газового гидрата согласно патентному документу 2 компрессионный плунжер установлен во внутреннем цилиндре компрессионной камеры, вода отжимается от суспензии GH, которая поступает во внутренний цилиндр путем перемещения компрессионного плунжера, и вода стекает через сетчатую деталь, предусмотренную в части внутреннего цилиндра. После отжима воды запорный клапан открывают, и гранула GH P проталкивается и движется в охлаждающую камеру через запорный клапан за счет дополнительного перемещения плунжер. Затем закрывают запорный клапан, охлаждают охлаждающую камеру, и затем суспензия GH поступает после возвращения компрессионного плунжера.

ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

Патентный документ 1: японская патентная заявка JP-A 2007-270029

Патентный документ 2: японская патентная заявка JP-A 2010-235868

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМА, РЕШАЕМАЯ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

Авторы настоящего изобретения повторяли сдвиговые исследования гранул GH, сформованных из полученного GH, для цели получения данных, способствующих проектированию и конструированию устройства для формования гранул GH. Здесь, учитывая эффективность работы установки для изготовления GH, скорость формования гранул GH повышали путем увеличения скорости хода компрессионного плунжера, и, таким образом, была повышена производительность процесса. По этой причине образцы для сдвиговых исследований формовали при повышенной скорости хода компрессионного плунжера.

Однако когда образцы гранул GH, полученные описанным выше способом формования, помещали в устройство для исследования при трехосном сжатии в целях сдвигового исследования и проводили это сдвиговое исследование, образцы разрушались даже при слабом напряжении от осевой нагрузки, и не были получены точные результаты измерений. Затем путем проб и ошибок в ходе разнообразных исследований были успешно изготовлены гранулы GH, имеющие повышенную прочность, и в результате стало возможным почти точное измерение напряжения сдвига. Таким образом, можно увеличивать прочность гранул GH, изготовленных и сформованных в установке для формования GH.

Следующая задача настоящего изобретение заключается в том, чтобы предложить способ формования гранулы GH, имеющих повышенное сопротивление сдвигу, для улучшения технологичности гранул GH во время транспортировки и хранения.

СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

Для осуществления вышеупомянутой цели здесь предложены технические средства, которые основаны на исследовании сопротивления сдвигу гранул газового гидрата согласно настоящему изобретению. Согласно настоящему изобретению предложен способ формования гранулы газового гидрата в формующей газовый гидрат установке, включающей в себя генератор, в который подают исходный газообразный материал и воду, предназначенный для обеспечения реакции исходного газообразного материала с водой при высоком давлении в генераторе, чтобы формовать суспензию газового гидрата, и удаление воды из суспензии газового гидрата, чтобы формовать из суспензии газового гидрата гранулу газового гидрата, имеющую требуемый размер. Данный способ включает следующие стадии: подачи суспензии газового гидрата в цилиндрическую компрессионную камеру, оборудованную компрессионным плунжером, способным перемещаться и возвращаться в цилиндрической компрессионной камере в направлении оси компрессионной камеры, и перемещение компрессионного плунжера, для прикладывания компрессионного действия для выдавливания воды из суспензии газового гидрата и формования гранулы газового гидрата. Скорость перемещения компрессионного плунжера устанавливают на минимальном уровне.

Согласно настоящему изобретению скорость сжатия компрессионного плунжера уменьшается до минимально возможного уровня. С другой стороны, скорость возвращения компрессионного плунжера можно устанавливать на высоком уровне.

Когда осуществляют формование гранул GH, прилагая сжатие при высокой скорости сжатия, сжимающее действие компрессионного плунжера завершается, прежде чем будет установлено прочное соединение между частицами GH. Это считается возможной причиной получения гранул GH с низким сопротивлением сдвигу в процессе формования.

С другой стороны, когда осуществляют формование гранул GH, прилагая сжатие при низкой скорости сжатия, сжимающее давление прилагают до тех пор, пока не будет создано прочное соединение между частицами GH. Это считается причиной получения гранул GH, имеющих высокое сопротивление сдвигу.

В способе формования гранул газового гидрата согласно п.2 формулы настоящего изобретения скорость перемещения компрессионного плунжера устанавливают на уровне ниже значения, выраженного следующим образом:

Длина гранулы перед сжатием × 10^-2 (м/мин)

Когда компрессионный плунжер продвигается на заданную длину для сжатия суспензии газового гидрата, осуществляется формование гранул GH из суспензии GH, поступающей в компрессионную камеру. Размер получаемых при формовании гранул GH зависит от технических параметров компрессионной камеры. Однако предпочтительным является формование гранул GH, имеющих высокую плотность, независимо от размера компрессионной камеры. Кроме того, поскольку плотность поступающей суспензии GH является почти постоянной, процентная доля воды, выжимаемой из суспензии GH в процессе выдавливания воды, является постоянной, независимо от размера компрессионной камеры. По этой причине соединение между частицами GH усиливается, независимо от размера или других параметров компрессионной камеры, путем выдавливания воды в процессе перемещения компрессионного плунжера при низкой скорости. При этом скорость перемещения компрессионного плунжера устанавливают на уровне ниже значения, выраженного следующим образом:

Длина гранулы перед сжатием × 10^-2 (м/мин)

ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Используя способ формования гранул GH согласно настоящему изобретению, можно формовать гранулы GH, имеющие высокое сопротивление сдвигу, путем усиления соединения между частицами GH. Таким образом, оказывается возможным изготовление GH, который является весьма удобным для обращения в процессе транспортировки и хранения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет изображение, схематически иллюстрирующее конструкцию компрессионной камеры и компрессионного плунжера для разъяснения способа формования гранул GH согласно настоящему изобретению.

Фиг.2 представляет изображение, иллюстрирующее результаты исследования прочности, проведенного по отношению к гранулам GH, изготовленным с использованием способа формования гранул GH согласно настоящему изобретению. Согласно данному способу скорость компрессионного плунжера равняется значению произведения исходной длины L₀ гранулы GH × 10^-4 (м/мин). В данном исследовании прилагается поперечное напряжение sh', составляющее 1,0, 1,5 и 3,0 МПа.

Фиг.3 представляет изображение, иллюстрирующее результаты исследования прочности, проведенного по отношению к гранулам GH, изготовленным с использованием способа формования гранул GH согласно настоящему изобретению. Согласно данному способу скорость компрессионного плунжера равняется значению произведения исходной длины L₀ гранулы GH × 10^-3 (м/мин). В данном исследовании прилагается поперечное напряжение sh', составляющее 1,0, 2,0 и 3,0 МПа.

Фиг.4 представляет пояснительное изображение, иллюстрирующее пример установки для изготовления GH, а также пример установки для изготовления GH, подходящей для практического осуществления способа формования гранул GH согласно настоящему изобретению.

Фиг.5 представляет блок-схему, разъясняющую примерную конструкцию традиционной установки для изготовления GH, которая применяется на месте отгрузки гидрата природного газа.

ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее будет подробно описан способ формования гранул газового гидрата согласно настоящему изобретению на основании предпочтительных вариантов осуществления, как проиллюстрировано на чертежах.

На Фиг.4 представлено устройство для формования гранулы GH, включающее компрессионную камеру и компрессионный плунжер и предназначенное для практического осуществления настоящего изобретения.

В установке для формования GH исходный газообразный материал G и вода W поступают в генератор 1 через подающую исходный материал трубе 11 и подающую хладагент трубу 12 соответственно. Суспензия GH образуется в результате реакции исходного газообразного материала G и воды W в генераторе 1, затем суспензия GH поступает в компрессионную камеру 21 формующего гранулы устройства 20 через подающую суспензию трубу 13. С другой стороны, непрореагировавший хладагент возвращается из генератора 1 посредством рециркулирующего хладагент насоса 1a через возвратная трубу 1b. Выпускной конец рециркулирующего хладагент насоса 1a присоединен к подающей хладагент трубе 12. Подающая хладагент труба 12 снабжена регулировочным клапаном 12a, и открывание регулировочного клапана 12a регулируется на основании измеренных значений датчика давления (манометра) 11с, который измеряет внутреннее давление генератора 1.

Компрессионная камера 21 включает внутренний цилиндр 21a, имеющий цилиндрическую форму, и внешний цилиндр 21b, вмещающий в себя внутренний цилиндр 21a. Внутри внутреннего цилиндра 21a находится компрессионный плунжер 21e, который может осуществлять скользящее перемещение и возвращение в направлении оси O внутреннего цилиндра 21a. Компрессионный плунжер 21e перемещается и возвращается за счет действия не представленного на чертеже источника энергии. В качестве источника энергии использовать гидравлический привод, моторный привод с реечно-шестереночным механизмом, который преобразует выходную мощность мотора в линейное движение, или аналогичное устройство. Часть внутреннего цилиндра 21a определяет сетчатую деталь 21c, которая снабжена отверстиями подходящего размера.

Компрессионная камера 21 соединяется с охлаждающей камерой 23 через запорный клапан 22, занимающий положение на выступающем конце компрессионного плунжера 21e. Открывание запорного клапана 22 обеспечивает соединение между компрессионной камерой 21 и охлаждающей камерой 23. Охлаждающая камера 23 имеет форму цилиндра, у которого внутренний диаметр является равным или составляющим более чем диаметр внутреннего цилиндра 21a компрессионной камеры 21.

Охлаждающая камера 23 снабжена передающим гранулы клапаном 24 на конце, противоположном компрессионной камере 21. Передающий гранулы клапан 24 включает клапанный корпус 24b, в котором находится сферический клапанный элемент 24a, подобный так называемому шаровому клапану. Клапанный элемент 24a включает фиксирующую камеру 24c. Фиксирующая камера 24c имеет внутренний диаметр, который равняется или составляет более чем диаметр охлаждающей камеры 23, и достаточную глубину для помещения гранулы (пеллеты) GH. Часть фиксирующей камеры 24c является открытой и определяет отверстие 24d. Это отверстие 24d предназначено, чтобы занимать приемное положение напротив охлаждающей камеры 23, и в положении выпуска оно обращено к подающему каналу 25 для введения гранул GH в процесс обезвоживания в ответ на поворот клапанного элемента 24a относительно клапанного корпуса 24b. Когда подающий канал 25 соединяется с последующим процессом снижения давления, его внутреннее давление представляет собой давление окружающей среды и, таким образом, охлаждающая камера 23 не может соединяться с подающим каналом 25 за счет вращательного действия клапанного элемента 24a. Например, клапанный элемент 24a предназначен, чтобы находиться в выпускной части за счет поворота из приемного положения, как представлено на Фиг.4, в направлении по часовой стрелке, а также занимать приемное положение за счет поворота из выпускного положения в направлении против часовой стрелки.

Нижняя часть компрессионной камеры 21 присоединена к выпускающей суспензию трубе 21d. Циркулирующий суспензию насос 11a присоединен к впускному концу выпускающей суспензию трубы 21d и к выпускному концу подающей исходный материал трубы 11. Кроме того, циркулирующий суспензию насос 11a присоединен также своим впускным концом к выпускному концу подающего исходный материал насоса 11b. Таким образом, вода, выдавливаемая во время обработки суспензии GH в компрессионной камере 21, соединяется с исходным материалом, поступающим посредством подающего исходный материал насоса 11b, и возвращается в генератор 1 посредством циркулирующего суспензию насоса 11a. Подающая суспензию труба 13 присоединена в среднем положении своей длины к выпускающей суспензию трубе 21d посредством возвратной трубы 13a. Возвратная труба 13a снабжена возвратным клапаном 13b в среднем положении своей длины. Газоводяной буфер 21h присоединен через создающую противодавление трубу 21i к создающей противодавление камере 21g, которая расположена напротив компрессионной камеры 21 относительно компрессионного плунжера 21e. Газоводяной буфер 21h присоединен к выпускающей суспензию трубе 21d через регулировочный клапан.

В охлаждающую камеру 23 хладагент высокого давления поступает через подающую хладагент трубу 23a, и хладагент выходит через выпускающую хладагент трубу 23c посредством выпускающего насоса 23b. При этом выпускающая хладагент труба 23b снабжена хладагентным буфером 23d, который предназначен для стабилизации работы выпускающего насоса 23c за счет временного содержания выходящего хладагента. Выпускная труба 23e, которая присоединена к выпускающему насосу 23c на выпускном конце выпускающего насоса 23c, присоединена к не представленному на чертеже источнику хладагента, такому как охлаждающее устройство, к которому также присоединена подающая хладагент труба 23, и в результате этого возвращается циркулирующий хладагент, который поступает в охлаждающую камеру 23 из источник хладагента.

Для формования гранул GH, прежде всего, компрессионный плунжер 21e занимает наиболее заднее положение возврата, а именно положение, наиболее удаленное от охлаждающей камеры 23, запорный клапан 22 закрывается, и клапанный элемент 24a передающего гранулы клапана 24 занимает приемное положение. При этом во внутренний цилиндр 21a компрессионной камеры 21 поступает суспензия GH, и он заполняется заданным количеством суспензии GH.

Например, когда 10 мас.% суспензия GH поступает во внутренний цилиндр 21a, перемещается плунжер 21e, и в результате этого сжимается суспензия GH в компрессионной камере 21, и, таким образом, выдавливается вода, и получается 90 мас.% GH в форме гранул GH P. При этом отжатая вода протекает через сетчатую деталь 21c во внешний цилиндр 21b, выходит через выпускающую суспензию трубу 21d посредством циркулирующего суспензию насоса 11a и возвращается в генератор 1.

Фиг.1 (a) представляет компрессионный плунжер 21e, который занимает заднее положение, когда суспензия GH поступает в компрессионную камеру 21. После этого состояния компрессионный плунжер 21e перемещается и вода выдавливается из суспензии GH, поступившей в компрессионную камеру 21. При этом скорость перемещения, а именно скорость сжатия компрессионного плунжера 21e, является минимальной. Если D (м) представляет собой длину компрессионной камеры 21, как представлено на Фиг.1 (a), скорость сжатия Vp предпочтительно определяется следующим выражением:

Vp<D×10^-2 (м/мин) (выражение 1)

Когда гранула (пеллета) GH сформована, запорный клапан 22 открывается для соединения компрессионной камеры 21 с охлаждающей камерой 23. Компрессионная камера 21 имеет такое же внутреннее давление, как охлаждающая камера 23 и фиксирующая камера 24c, поскольку передающий гранулы клапан 24 занимает приемное положение по отношению к подающему каналу 25. Компрессионный плунжер 21e продолжает перемещение к положению запорного клапана 22, и 90 мас.% GH в форме гранулы, из которой выдавлена вода, выталкивается из компрессионной камеры 21 и поступает в охлаждающую камеру 23. При этом, в том случае, где охлаждающую камеру 23 занимает гранула GH, которая была сформована в предшествующем цикле, гранула GH P в таком же количестве, как гранула GH, поступающая в охлаждающую камеру 23, выталкивается из охлаждающей камеры 23 в фиксирующую камеру 24c, когда компрессионный плунжер 21e занимает полностью выдвинутое конечное положение. Когда гранула GH выталкивается из компрессионной камеры 21 посредством перемещения компрессионного плунжера 21e, запорный клапан 22 закрывается.

Запорный клапан 22 закрывается, компрессионный плунжер 21e начинает обратное движение, и 20 суспензия GH поступает во внутренний цилиндр 21a. Поскольку охлаждающая камера 23 становится воздухонепроницаемой, когда запорный клапан 22 закрывается, гранула GH в охлаждающей камере 23 охлаждается до такой температуры, что гранула GH сохраняет устойчивость даже при давлении окружающей среды за счет введения хладагента через подающую хладагент трубу 23a в охлаждающую камеру 23.

При возвращении компрессионного плунжера 21a в наиболее заднее конечное положение клапанный элемент 24a поворачивается из приемного положения в выпускное положение. При этом концевая часть охлаждающей камеры 23 остается закрытой клапанным элементом 24a посредством поворота клапанного элемента 24a в направлении по часовой стрелке. Когда клапанный элемент 24a занимает выпускное положение, гранула GH P оказывается при пониженном давлении и гранула GH P, находящаяся в фиксирующей камере 24c, падает в подающий канал 25. После этого клапанный элемент 24a возвращается в приемное положение путем поворота клапанного элемента 24a из выпускного положения в направлении против часовой стрелки, как показано на Фиг.4. На этом завершается технологический процесс устройства для формования гранул GH.

Посредством повтора вышеупомянутого процесса можно последовательно изготавливать гранулы GH, причем гранулы GH, изготовленные таким способом, могут иметь повышенную прочность.

Фиг.2 и 3 представляют соотношение между аксиальным напряжением sv' (МПа) и аксиальным растяжением Epa (%), полученное в результате исследований, осуществляемых в отношении прочности гранул GH, изготовленных способом формования согласно настоящему изобретению, путем использования устройства для исследования при трехосном сжатии. Данное исследование осуществляют, помещая гранулы (пеллеты) GH, полученные с использованием устройства для формования гранул GH, как представлено на Фиг.4, в устройство для исследования при трехосном сжатии. Исследование при трехосном сжатии предназначено только для GH в твердом состоянии. Результаты исследований являются эквивалентными результатам, полученным в условиях периодического сжатия в компрессионной камере 21, как представлено на Фиг.4. Для сдвиговых исследований аксиальное напряжение (напряжение в вертикальном направлении) относительно заданного поперечного напряжения (напряжение в горизонтальном направлении) sh' прилагают к образцам, помещенным в устройство для исследования при трехосном сжатии. В исследованиях, представленных на Фиг.2, поперечное напряжение sh' составляет 1,0, 1,5 и 3,0 МПа соответственно, и длина D шага компрессионного плунжера представляет собой начальную длину L₀ гранулы GH. Аксиальное растяжение Epa, заданное выражением 2, получается при увеличении аксиального напряжения sv'. Скорость плунжера для приложения аксиального напряжения sv' определяется согласно приведенному выше выражению 1 и равняется произведению начальной длины L₀ гранулы GH × 10^-4 (м/мин):

Аксиальное растяжение Epa (%)=((L₀-L)/L₀)×100 (выражение 2)

L представляет собой длину гранулы GH в данное время.

Фиг.3 представляет результаты исследований, в которых поперечное напряжение sh' составляет 1,0, 2,0 и 3,0 МПа соответственно, и скорость перемещения компрессионного плунжера равняется произведению начальной длины L₀ гранулы GH × 10^-3 (м/мин).

Как представлено на Фиг.2 и 3, чем больше аксиальное растяжение Epa, тем больше степень увеличения аксиального напряжения sv'. Можно определить, что в любых условиях прочность гранулы увеличивается посредством сжатия. Таким образом, можно определить, что прочность гранулы GH увеличивается посредством формования гранулы GH при сжатии, прилагаемом к GH за счет перемещения компрессионного плунжера при низкой скорости. Для осуществления исследования прочности гранулы GH формовали таким образом, чтобы они были подходящими для помещения в устройство для исследования при трехосном сжатии, и их использовали в качестве образцов для исследования прочности. В установке для формования GH гранулы GH изготавливали посредством сжатия суспензии GH за счет перемещения компрессионного плунжера при минимальной скорости.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Используя способ формования гранул GH согласно настоящему изобретению, можно формовать гранулы GH, имеющие высокую прочность, и, таким образом, оптимизируется простота обращения с гранулами GH во время транспортировки и хранения, и способ формования гранул GH согласно настоящему изобретению может вносить вклад в повышение степени полезности GH в качестве источника энергии.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ЧИСЛЕННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 - Генератор

20 - Формующее гранулы устройство

21 - Компрессионная камера

21a - Внутренний цилиндр

21b - Внешний цилиндр

21e - Компрессионный плунжер

22 - Запорный клапан

23 - Охлаждающая камера

25 - Подающий канал

Claims

1. Способ формования гранулы газового гидрата в формующей газовый гидрат установке, включающей в себя генератор, в который подают исходный газообразный материал и воду, и выполненной с возможностью обеспечения реакции исходного газообразного материала с водой при высоком давлении в генераторе, чтобы производить суспензию газового гидрата, и для удаления воды из суспензии газового гидрата, который производят для того, чтобы формовать суспензию газового гидрата в гранулу газового гидрата требуемого размера, причем данный способ включает следующие стадии, на которых:
подают суспензию газового гидрата в цилиндрическую компрессионную камеру, оборудованную компрессионным плунжером, способным перемещаться и возвращаться в цилиндрической компрессионной камере в направлении оси компрессионной камеры, и
перемещают компрессионный плунжер для прикладывания компрессионного действия для выдавливания воды из суспензии газового гидрата и формования гранулы газового гидрата, и
минимизируют скорость перемещения компрессионного плунжера в то время, когда вода выдавливается из суспензии газового гидрата так, что соединение между частицами газового гидрата усиливается и сформованная гранула газового гидрата имеет повышенное сопротивление сдвигу.

2. Способ формования гранулы газового гидрата в формующей газовый гидрат установке, включающей в себя генератор, в который подают исходный газообразный материал и воду, и выполненной с возможностью обеспечения реакции исходного газообразного материала с водой при высоком давлении в генераторе, чтобы производить суспензию газового гидрата, и для удаления воды из суспензии газового гидрата, который производят для того, чтобы формовать суспензию газового гидрата в гранулу газового гидрата требуемого размера, причем данный способ включает следующие стадии, на которых:
подают суспензию газового гидрата в цилиндрическую компрессионную камеру, оборудованную компрессионным плунжером, способным перемещаться и возвращаться в цилиндрической компрессионной камере в направлении оси компрессионной камеры, и
перемещают компрессионный плунжер для прикладывания компрессионного действия для выдавливания воды из суспензии газового гидрата и формования гранулы газового гидрата, причем скорость перемещения компрессионного плунжера является меньше, чем значение, выраженное длиной гранулы перед сжатием × 10^-2 (м/мин).