TW434219B - Method for producing gas hydrates - Google Patents

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TW434219B TW087117071A TW87117071A TW434219B TW 434219 B TW434219 B TW 434219B TW 087117071 A TW087117071 A TW 087117071A TW 87117071 A TW87117071 A TW 87117071A TW 434219 B TW434219 B TW 434219B
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Robert Frederick Heinemann
David Da-Teh Huang
Jinping Long
Roland Bernard Saeger
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Description

43421 9>.: 五、發明說明（1) 本發明係關於連續製造氣體水合物之裝置及方法。本發 明包括使用流化床或膨脹床反應器以便使氣體與水等反應 物接觸而產生氣體水合物。 i 氣體水合物已熟知許多年。此等水合物是包含化合物， 其中使各種輕質烴類氣體或其他氣體，例如天然氣，甲 烷，乙烷，丙烷，丁烷，二氧化碳，硫化氫，氮及其聯合 體在高壓和低溫下與水，物理上起反應，氣體變得吸留入 或截留入擴展之固態水晶格網絡中（此網絡包括氫鍵鍵合 之水分子）。由於氣體與水分子間之弱范德瓦爾斯（v a η d e r W a a 1 s ’）力以气晶格結構内，水分子間之氫鍵合，該 水合物結構穩定。 已知有至少兩種不同之水合物晶體結構，每一者是籠形 結晶構造。結構I的籠形水合物單位晶體包括：每4 6個水 分子，兩個四Ka i十面體空腔和六個十二面體空腔。結構 I I的籠形水合物單位晶體，每1 3 6個水分子，含有八個大 的六Kai十面體空腔和16個十二面體空腔。可將相當大體 積的氣體在壓力下截留在此等空腔中。舉例而言，現已測 定：天然氣體水合物，每立方呎的固態天然氣水合物，可 含有多達180標準立方呎的氣體。 較早，認為氣體水合物是工業上之麻煩事情。時常，石 油和天然氣生產設施位於寒冷環境中，於此情況，產物係 位於深地下水下井中。當自此等井中導出液體時，為了製 造氣體水合物，提供所有必須之成份和狀況，即：提供輕 質烴類氣體和水，溫度低而壓力高。因此，在油或天然氣
43411 五、發明說明（2) 管產期間，氣體水合物時常自動產生在鑽油氣管和輸送 期間2因為氣體水合物係固態物料，當在油或天然氣生產 體或動產生時，此固態物料不能立即流動成為濃縮之漿 製1逝固體形式，所以氣體水合物易於堵塞管子，通道和 起^多輪运系統中之設備。氣體水合物的此等不利性質引 煩^彳研究’目的在抑制水合物形成之方法並消除此種麻 夫？_丨如’參閱凱兹（D. Katz)等，天然氣手冊，紐約， /η .格如-希爾（McGraw-Hi 1 1)出版公司（1959) p. 189 至 物，’史羅安二世（E‘D， SUan Jr.)天然氣之籠形水合 ，爾西爾代克# (Marcel Dekker)公司出版（1991)。 積的i俨因在性：能儲存在氣體水合物中之相當大體 以儲。//Λ、研/人員開始考慮此'，麻煩之事”作為用 uule /輸达就體之一種可能方法。參閱：米勒 (19 ο等’美國氣體協會月刊，第28卷，Ν0·2， Ν〇.3,5ι’/.63 °發證給卡因（Cahn)等之美國專利案 或數個#普27J中S己述一種方法，其中將固態水合物相以-輪送舻I業乂驟產生。然後將此水合物輸送至儲存或海上 匕t。然而，此方法有缺點，因為它需要輸送濃縮之 水5物漿體在液態丙烷載體中。 =Θ生（Hutchinson)等，在美國專利案Ν〇· 2, 3 7 5, 5 5 9中 =水合烴類氣體之方法。在此方法中1氣體和水等組 伤在官子中混纟’管子移動水合物產物至儲存槽。如上所 述’因為氣體水合物的不良流動性質，此設備可能歷經堵 塞。
434gi § 五、發明說明（3) 一^------------------- ^發證給多拉司（D〇nath)之美國專利案“ ^⑻斗乃丨丨舉例 說明一種水脫鹽設備，2㈣形成氣體水合物而自鹽水， 產生脫鹽之水。將多拉司的形成水合物之容器部份填充以 欲予純化之$，並將形成水合物之氣體引入液態水中而形 成水合物。因為液態水存在於形成水合物之容器中，此設 備可能極不適合於使用在船上或鑽油平台上或受波浪影響 之其他地區。 ^古德Η德森（Gudmundsson)記述製造氣體水合物之各種 系統。舉例而言，參閱：美國專利案N〇. 5, 536, 893 ; w〇專 利公告案No· 9 3 / 0 1 j 5 3 輸送天然氣作為冷凍之水合物 ，1995年何蘭海牙，"IS0PE會議會刊；及1994年2月， s P E製造及設施，11儲存天然氣作為冷凍之水合物"。古德 門德森的典型系統1 0 0通常顯示於圖1中。在此系統中，將 來自天然氣源G之天然氣壓縮（1 〇 2 ) ’冷卻（1 [) 4 )並儒供至 一連續攪拌之罐式反應容器1 〇 6。將來自適當來源S之泵送 (泵"P")通過冷卻器1 0 8而形成經引入罐丨0 6中之水/冰漿 體。將罐1 [) 6維持在適合於產生氣體水合物之條件下（例 如’ 5 0 T ( 2 °C ) ’ 7 2 0 ps i g)。將罐i 〇 6中所產生之氣體水 合物漿體經由管線11 0輪送至分離器丨丨2，於該處，將水經 由管線1 4移出。分離器1 1 2包括一系列的旋風分離器和一 旋轉鼓式過濾器。最後，將經純化之水合物在冷凍器丨i 6 中冷凍至5 °F ( - 3 °C ) ’自該處’將水合物丨丨8輸送至儲存或 輸送裝置。 本發明的一個目的在克服關於已知之氣體水合物製造方
C:\ProgramFilcs\PatentA55324.ptd 第 8 頁 434g1§ 五、發明說明（4) 法的各種缺點和問題。作為目的，本發明尋求提供使用極 少量之設備而連續，簡單，有效率且清潔產生氣體水合物 之方法與裝置。 第一觀點，本發明係關於製造氣體水合物之裝置。該裝 置包括一反應器容.器，其具有流化床或膨脹床區域《該反 應器容器具有一個上部部分和一個下部部分，其中，反應 器容器上部部分的截面面積大於下部部分的截面面積。提 供一種設備用以將水引入反應器容器中，以引入其上部部 分較佳。亦提供一種設備用以在昇高之壓力下，將形成水 合物之氣體引入反應器容器之下部部分中3較佳，將引入 水之設備和引入形成水合物之氣體的設備排列因此使氣體 和水以逆流方式流至流化床或膨脹床。 本發明的裝置中，水合物產生可經由調整反應器容器的 上部部分和下部部分的相對直徑予以控制。如上所述，上 部部分的截面面積大於下部部分的截面面積。因此，典 型，反應器容器上部部分的直徑I將大於該容器下部部分 的直徑D2。以大於1和8或更小為佳，有利地，IVD2是 1. 2或較大至6或較小，甚至更佳者：/D2是2或較大至5或 較小。 另外，可以調整上部部分和下部部分的相對高度而控制 氣體水合物生產。假定：上部部分和下部部分每一者獨立 維持一基本上恒定直徑（込代表上部部分者而D2代表下部部 分者），則其較佳者為：上部部分的高度（&):下部部分 的高度（H2)的比率维持小於1 0，甚至更佳者，此比率係小
C:\Program Files\Patent\55324.ptd 第 9 頁 434麝 ί§ 五、發明說明（5) 於5。典型，此比率可能低至2。只要不脫離本發明，下部 部分可具有較上部部分，較大之高度（即：Hpi，或 1 係小於〇。 根據本發明之裝置可另外包括用以自反應器容器的上部 部分撤出未起反應之形成水合物之氣體的設備。視情況， 可將所撤出之氣體冷卻並循環回入反應容器中。當需要此 項循環時，提供在昇高之壓力下，引入所循環之形成水合 物之氣體的設備以便將再循環之氣體引入反應器容器下部 部分中。 i 在將氣體水合物自反應器容器中移出後，可將彼等輸送 至任何所需要之位置，例如，至儲存，至卡車，船隻，鐵 軌車或其他車輛；或至立即脫氣和使用之位置。用以移動 氣體水合物粒子遠離反應器容器之輸送設備可能是任何適 當之移動固體之裝置例如，螺桿式輸送器，帶式輸送器， 車輛等。 在本發明的一較佳具體實施例中，為了防止水合物粒子 黏附至反應器壁上並污塞反應器，該裝置包括用以將至少 一部分的反應器容器之至少一個壁除霜之設備。較佳者， 基本上，可將反應器容器的整個内部表面經由將各個壁除 霜之設備予以除霜。用於除霜之設備可包括任何適當之加 熱設備，例如，電氣或其他加熱之元件以便將各個反應器 壁加熱並除霜，或用以移動經加熱之氣體或液體沿著各壁 在在各壁以内而將各壁加熱和除霜之管子，除霜之設備可 能是反應器容器構造的一個整體部分或可將它定位直接接
C:\Program Files\Patent\55324.ptd 第 ΙΟ 頁 4^421 § 五'發明說明（δ) 鄰反應器容器 亦可將根據 大體上垂直。 指：反應器容 要不脫離本發 時，其較佳者 0至5 °以内。 在另外觀點 器，製造氣體 水合物之氣體 之氣體提供至 所必須之氣流 下列方式，以 向呈逆流而流 體水合物粒子 子提供反應器 些氣體水合物 少一部分的氣 出而出口成為 如上所述， 氣體自流化床 使反應過程更 又，根據本 器之壁除霜。 之各壁但是與各壁分開。 本發明之裝置定向因此使：其縱轴是垂直或 按本申請案中之"大體上垂直u ，申請人意 器縱軸是在2 °的垂直以内。另種方式，只 明，可使反應器容器的縱軸傾斜。當傾斜 為：反應器容器的縱軸與垂直方向之角度在 ，本發明係 水合物之方 引入流化床 少一部分的 。將 便它 動。 。至 的流 粒子 體水 氣體 可將 或膨 為有 發明 除霜 水引入 與流化 形成水 少一部 化床或 留在流 合物粒 水合物 至少一 脹反應 效率且 之方法 ，其可 關於使 法。根 或膨脹 產生或 流化床 床或膨 合物之 分的經 膨脹反 化床或 子自該 產物。 部分的 床中移 減少浪 可包括 經由上 用流化 據本發 反應床 維持流 或膨脹 脹反應 氣體與 如此形 應床之 膨脹反 流化床 床或膨 明之方 中。此 化床或 反應床 床中之 水起反 成之氣 固態物 應床中 或膨脹 脹床反應 法，將形成 形成水合物 膨脹反應床 中，較佳以 氣體流動方 應而形成氣 體水合物粒 料。雖然有 ，但是將至 反應床中移
未起反應之形成水合物之 出并予以循環。此項循環 費該形成水合物之氣體。 將至少一部分的反應器容 述之任何方法予以實現T
C:\Program Files\Pateni:\55324. ptd 第 11 頁
43421 I 五、發明說明（7) 減少反應器污塞及增加水合物生產。 本發明的有利觀點，當連同下列詳述和附隨之圖式予以 考慮時，將可更為完全了解和知悉，其中： 圖1，如上所述，是示意圖舉例說明：使用連續攪拌之 罐式反應器製造氣體水合物之所熟知方法； 圖2是簡化之示意圖舉例說明：根據本發明之裝置和方 法之一個具體實施例；及 圖3舉例說明：用以撤出根據本發明之裝置和方法中之 氣體水合物粒子之一種可能的裝置。 本發明係關於自，成水合物之氣體和水，製造氣體水合 物之方法和裝置。^然可使用任何適當形成水合物之氣體 在本發明的方法與裝置中，例如天然氣，締合之天然氣， 甲烧，乙炫，丙烧，丁烧，二氧化碳，氮和硫化氫以及此 等氣體之聯合體，但是天然氣特別適合供使用於本發明 中。另外，可使用任何適當之水源在本發明方法中，包括 淡水，鹽水，海水，工藝用水。 便利地，可構造根據本發明之裝置，因此使氣體水合物 產生在單一反應容器中，藉以將設備尺寸及成本減至最 | 少。因此，根據本發明之方法與裝置特別極適合使用於各 種位置，於此等情況，氣體管線或氣體液化之設備不可供 利用或於此種情況，環境的經濟主宰：管線或氣體液化不 可實行。因為此等原因，根據本發明之方法與裝置極適合 使用在遙遠位置，離岸之位置或各種位置（其中，空間是 極受重視）。有利地，可使用本發明在船上或鑽油平台
C:\Prograin Pi lcs\ratent\55324, ptd 第 12 頁 4342) 0 五、發明說明（8) 上，於此等情況，探出遙遠 產中之締合的氣體。 根據本發明之方法與裝置 知方法，提供許多獨特之優 發明之方法與裝置時，經由 留反，所產生之氣體水合物 且每單位的反應器體積，具 人不希望受任何特別之操作 改良之效率和容量，至少一 或膨脹反應床的結果。使用 氣體和水流，因為’k等反應 床或膨脹反應床的固態氣體 水合物粒子提供氣體與水接 之滯留時間，湍流以及懸浮 氣體與水接觸時間。咸信： 徵導致改良之反應收獲率和 本發明的其他特徵協助提 知方法的優點。例如，使用 的循環回路改良了效率及有 物的使用。另外’移動氣體 除在水合物形成反應期間所 反應器及維持它在適合水合 根據本發明之方法與裝置 上較為健全。如上所述，當 或 離 山 厗 氣 體 聚 集 物 ， 包 括 油 生 較 用 以 製 造 氣 體 水 合 物 之 所 熟 點 〇 舉 例 而 — 當 使 用 根 據 本 形 成 水 合 物 之 氣 體 與 水 間 之 包 產 物 以 較 南 之 效 率 予 以 產 生 有 較 之 容 量 0 雖 钬 專 利 中 請 學 說 所 束 缚 > 但 是 咸 信 此 種 部 分 係 於 本 發 明 中 使 用 流 化 床 流 化 床 或 膨 脹 反 應 床 產 生 湍 流 物 與 仍 然 懸 浮 在 氣 流 中 之 流 化 水 合 物 粒 子 碰 撞 0 懸 浮 之 氣 體 觸 之 表 面 面 積 並 增 加 氣 體 和 水 之 氣 體 水 合 物 粒 子 提 供 較 長 之 流 化 床 或 膨 脹 反 應 床 的 此 等 特 效 率 0 供 較 製 造 氣 體 水 合 物 之 各 種 所 未 起 反 應 之 形 成 水 合 物 之 氣 體 價 值 之 形 成 水 合 物 之 氣 體 反 應 通 過 流 化 床 或 膨 脹 床 有 助 於 移 放 釋 之 水 合 熱 I 藉 以 協 助 冷 卻 物 產 生 之 適 當 狀 況 下 0 較 其 他 所 熟 知 方 法 亦 似 乎 技 術 使 用 連 續 攪 拌 之 罐 式 反 應 器
43421 § 五、發明說明（9) af，反應器的大量污塞可能發生。因為'依照本發明之方法 與裝置使用流化床而使氣體與水等反應物接觸，所以甚少 或無另外之設備提供在反應器容器的室中。因此，反應器 内，甚少有或沒有設備，其可厭地，收集氣體水合物粒 子。此外，在本發明的方法與裝置中，設置一個除霜設備 i 而保持反應器之壁不會附聚氣體水合物粒子。此除霜設備 保持反應器壁無污物堵塞且亦改良該系統之效率。 本發明的一個具體實施例是圖2中示意所舉例說明之氣 體連續裝置1 0。流化床或膨脹床反應器1 2具有一個上部部 分1 4和一個下部部分1 6。將此反應器容器1 2良好絕緣而減 少自周圍環境之熱 >專導及協助控制反應器容器1 2内之溫 度。一個錐形部分1 8連接上部部分1 4和下部部分1 6。該上 部部分14具有較下部部分16者較大之截面面積，且如圖2 中所舉例說明，上部部分1 4之直徑Di大於下部部分i 0之直 徑])2。雖然反應器1 2可能具有任何適當形狀，但是通常， 其較佳者為：各反應器部分1 4和1 6具有圓形截面以致反應 器1 2似乎是一個堆疊在另一個頂上之兩個圓筒。當然，該 截面可能是卵形，橢圓形，正方形，長方形，不規則形狀 或只要不遠離本發明，任何其他截面形狀。 可調整反應器1 2的上部部分1 4和下部部分i 6之相對直徑 而使水合物生產效率和產量達極大。如上所述，Di / D2典型 將是大於丨和8或較小。在本發明的多數具體實施例中， D! /D2可能小於5。 反應器1 2的上部部分1 4具有縱向高度而下部部分1 6具
C:\Program Files\Patent\55324.ptd 第 14 頁 434219 五、發明說明（1 ο) 一~------------- 有向度H·2。以氣體水合物產生系統的特殊操作特性為基 準，此等高度可廣泛變更。通常’其較佳者為]的比 率是1 0或更小。事實’在某些情況下，可能較佳者為：Η 係大於Η]因此使：反應器1 2的下部部分1 6長於上部部分2 14° 典型，女裝或配置反應器丨2以便關於地面，其縱轴是垂 直或大體上垂直。然而，在本發明的另外具體實施例中， 可將此縱軸以關於垂直’傾斜之方式定向，精於該項技藝 之人士透過例行實驗而能確定：適合在指定一組的條件β 下，最適宜使用之適當反應器定向。 水係經由水管線2 0予以引入反應器1 2中。此水可來自任 何適當供水源S，例如湖泊，海洋，工業過程，或任何淡 水或鹽水來源。若必須’應將水冷卻，以便將它在存在於 反應器12中之昇高壓力下’適合於氣體水合物形成之溫度 下，注射入反應器1 2中。在圖2中所舉例說明之本發明具 體實施例中，將水引入反應器1 2的上部部分1 4頂部中，通 常係沿著反應器1 2的縱軸。只要不遠離本發明，可使用用 以引入水之其他適當設備。舉例而言，可將水，實質上在 任何位置，通過反應器1 2的側面而引入。另外，可將水通 過不止一個引入口而引入反應器12中。 為了有效製造氣體水合物’在它進入反應器12前或後， 或當它進入反應器1 2時’應將水再分。舉例而言，此可經 由將水通過霧化器或另外型式的喷嘴引入反應器12中予以 實現。又若需要，在水進入反應器12後，可將它經由使用
C:\Program Filcs\Patont\55324.ptd 第 15 頁 9 五、發明說明（ll) 喷射器或其他分配器予以再分。經細分之水粒子在圖2 ;中，經由小圓圈（見參考數字22)予以舉例說明。需要，此 等水滴之直徑小於5 0 0 0 // m，更佳者，小於1 0 0 0 // m ° i I 所注入之水，沿著反應器12的縱向方向向下進行。當它 進行下達反應器1 2時，它會合形成水合物之氣體。將來自 任何適當來源G之新鮮補充氣在壓力下，通過新鮮氣體管 線2 4而注入反應器1 2之下部部分1 6中。當然，精於該項技 藝之人士應了解：只要不遠離本發明，可將不止一個氣體 丨引入口包括入反應器中以便將新鮮氣體注入反應器中。舉 例而言，只要不脫離本發明，可使用在相同或各種不同高 度之許多氣體注入、。另外，可設置一個氣體注入口通過 反應器容器12之底部供垂直向上注射氣體。 氣體係在壓力下注射，以便它向上流動入反應器容器1 2 中並會合向下之水流。當氣體和水在適當溫度與壓力條件 下會合時，乃形成氣體水合物粒子2 6 (圖2中以小鑽石形所 i舉例說明）。製造氣體水合物之適當溫度與壓力條件充分 刊載於文獻中且為精於該項技藝之人士所熟知。作為實 例，可將反應器1 2維持在7 0 0至2 0 0 0 ps i g範圍内之壓力下 及3 0 °至5 6 °F範圍内之溫度下。在圖2中所舉例說明之本 發明的具體實施例中，水和氣體係呈逆流流動配置，唯只 要不脫離本發明，並流水/氣體流動具體實施例或其他之 水/氣體流動配置係可能。 典型，如果水滴2 2極細，則起始所產生之氣體水合物粒 子2 6亦將極細。因為來自反應器1 2中向上流動氣體之力和
C:\PrQgram Pi les\Patcnt\55324. ptcl 第 16 頁 413421 9λ 五、發明說明02) 壓力’許多小氣體水合物粒子26在重力下不會落至反應器 1 2的底部。毋寧是’該氣體將保持定量的此等氣體水合物 粒子2 6飄浮或懸浮’藉以產生流化床或膨脹床反應區a在 圖2中所舉例說明之本發明的具體實施例中，此流化床或 膨脹床反應區初期存在在反應器1 2的下部部分中《該流化 床或膨脹床可完全或邹分地存在於反應器12的下部部分16 以内。典型，當反應器的截面面積變得較大時（例如，在 |上部區域14中）’則須要較高之氣體壓力和氣流體積才能 i維持流化床或膨脹:反應器床。 I 不須：該反應器12的整個下部部分1 6包括流化床。毋寧 I是，某些部分的反應器12之下部部分16 ’尤其低於氣體注 射口者，舉例而言’可充作一個容積，在將氣體水合物自 反應器12中撤出前’可將氣體水合物產物收集在此容積 中。 為了許多原因，使用流化床或膨脹反應床的粒子有利。 首先，該床的粒子中斷氣體流經反應器，而使它滿動。另 I外’某些水會碰撞氣體水合物粒子而某些將臨時沉積在氣 i體水合物粒子上。緩’fe之氣體和水流動增加氣體和水在^; I化床反應區中之滯留時間並增加此等反應物間接觸^可二 性。另外，該床/管中之氣體水合物粒子揾供志二f 彳促択表面面積而
便利於氣體與水間之反應。咸信：此等因音且士 W Y M瓦丹有增加流化 床或膨脹床反應器裝置及依照本發明之方法从4 * π忐的效率和反應 產1之功能。 為了各種原因，某些氣體水合物粒子，, 由於向上上昇之
^34§i § i五、發明說明（13) 氣體而不能保 些實例中，因 浮之氣體水合 後，此等粒子 加壓氣體的力 合物撤出裝置 當形成水合 入反應器1 2中 起反應之氣體 之上部部分1 4 少一部 熱。因 冷卻之 所移出 或不須 充作該 合物產 通過 回路之 根據本 之氣體 而昇高 然後將 使其溫 分的在 此，經 狀況。 之熱可 將反應 系統之 生之所 輸出管 物料。 發明之 在膨脹 其壓力 該氣體 度適合 持飄浮而 為將較多 物粒子在 將變得充 而將落至 與方法稍 物之氣體 之形成水 通過一條 移出t。便 水合物形 由移除該 有利地， 能充分， 器容器12 主要熱移 需要溫度 線3 0所移 循環過量 裝置的產 裝置32中 至用以再 在冷卻器 於再引入
C:\Program Pilcs\Pateni\55324. ptd 可能落至 之水合物 流化床或 分大，以 反應器1 2 後在本發 通經反應 合物之氣 或多條氣 利地，此 成反應過 過量氣體 經由移除 以致以周 輔助冷卻 除機構且 下（例如 出之過量 氣體係有 量。首先 %脹。然 W入反應 或其他熱 反應器1 2 反應器12之底部28 產生在其表面上， 膨脹床中可能增長 致彼等可克服向上 之底部28 »可能之 明書中予以更詳細 器1 2時，並非所有 體與水起反應。過 體輸出管線3 0自反 過量氣體，隨同它 程期間所釋出之水 ’可維持反應器i 2 過量氣體而自反應 圍條件為基準，須 。換言之，該過量 有助於維持裝置在 3 0至5 6卞）。 氣體亦形成適合氣 利，因為它增加總 ，使來自管線3 0之 後使該氣體通經壓 器容sl2中之適量 交換器裝置36中冷 中。然後將經冷卻 。在某 此等懸 。最 上昇之 氣體水 敛述。 的經引 量，未 應器12 攜帶至 合烚 呈一種 器12中 要甚少 氣體可 適合水 體循環 效率和 所移出 縮器34 級值。卻，以 之氣體 Μ 第18頁 434含19 五，發明說明（14) …一 通過循環管線3 8而回送至反應器丨2及通過一或多個注射口 而引入反應器1 2之下部部分1 6中。 將反應器12中所產生之氣體水合物粒子，使用—適當產 物撒出裝置40自其中撤出。可將此產物撤出裝置4〇與反應 器12分開或與它成為整體’它亦可充作將水合物產物與過 量水，過量氣體，及/或自某些水合物的分解或再氣化所 產生之水和氣體分離。該產物撤出裝置4 〇可連續或周期性 操作。自該產物撤出裝置4 〇，水合物產物通過管線4 2而離 開’存在之任何氣體通過管線44出口以便循環或清洗而過 量之水或鹽水則通 >過管線4 6出口 。若需要’亦可將水或輯 水循環〜 T， " 為了防止氣體水合物粒子積聚在反應器容器12之内壁 ί上，可將除# i又備5 0包括在本發明裝置中。可使用用以施 加熱至反應器谷器壁上之任何適當設備作為除霜裝置 舉例而言，該除霜設備50可能是經施加至反應器容器1 2的 壁上’或與匕成整體之電加熱之元件。作為另外方式，’ 應器容器12之壁可包括通道，可將經加熱之氣體或液坪 進通過此等通道’或可將攜帶經加熱之氣體或液體之技 定位而與反應器容器12壁呈熱交換關係。可將熱周二= 連續施加通過除霜設備5 ϋ ’如各種條件支配。雖然 中’僅對於反應器12的下部部分丨6予以特別舉例說;， i是亦可安排該除霜設備5 0而維持反應器的上部部分η 但 霜之，不含水合物之狀況。若須要，整個反應器^ 無 種適當除霜之機構。 匕括
C:\Program Files\Patcnt\55324.pld
43421 g 五、發明說明（15) ---- 用以自反應器中移出水合物粒子26之一種適當裝置4〇在 圖3中予以更詳細舉例說明。在產生後，氣體水合物粒子 26最後落至反應容器的底部28。設置用以移出氣體水合物 粒子40之設備在反應器容器12底部28上。在圖3中所舉3例 說明之具體實施例中，用以取出氣體水合物粗子4 〇之設備 包括予以定位之一雙向輥或研磨機60和62因此使：氣體水 合物粒子26經由重力，逸出流化或膨脹反應床而落向觀咬 研磨機60和62。若必須’可提供一轉變區64而引導來自反 應容器的底部28之氣體水合物粒子26至輥或研磨機6〇和 62 ^ 當氣體水合物粒矛26自反應器容器出口時，此等粒子26 通經該雙的輥或研磨機6〇和62。以此種方式，可將氣體水 合物粒子26壓碎成所需要之大小及在產生後立即成形。 使用一雙輥60和62在反應器容器12的出口上亦是有利， 因為此等輥60和62可協助密封反應器容器12並維持它在昇 向之壓力狀況。典型，當使用輕時，將各輕60和62塗覆以 一種換性物料例如橡膠或一種適當聚合物複合材料。 若需要，在離開反應器後（例如’通過輥和研磨機60和 62) ’可將水合物粒子使用一種適當之移動裝置68輸送。 在所舉例說明之具體實施例中，水合物晶體2 6係經由螺桿 式輸送器66予以移動。另種方式，可將水合物晶體26轉移 (例如經由重力）入等待儲存設備十或可移動之運載工具。 只要不脫離本發明，可使用用以移動氣體水合物之任何其 他適當系統。
C:\Program Files\Patent\55324. ptd 第20頁 43421 § 五、發明說明（16) —一..——一 若需要，可將氣體水合物粒子或其他細分之固體粒子的 晶種引入反應器1 2中。在該反應以穩（定狀）態正操作前， 在反應器起動期間，此方式可能特別有益。引入晶種或細 分之固體粒子可提供起始形成水合物之反應的成核位置， 有助於s亥乐統更快達到穩態。若需要，可循環自反應器丄2 所撤出之一些氣體水合物粒子而提供晶種。 根據本發明之裝置的一個有利特徵是該項事實：不須要 填彻物料’設備或其他物料在反應器内而產生流化床。當 該作業開始時’該裝置内部可能是空的，沒有任何機械上 障礙來阻礙反應物产產物之移動。固體水合物產物組成供 使用於流化床或膨脹反應床中之物料。此方式減少了反應 器污塞和堵塞之可能性。 另外’若需要’可將一種適當輔助氣體（例如，惰性氣 體）注射入反應器中以協助維持流化床或膨脹床。 根據本發明所製造之氣體水合物物料可以該項技藝中所 熟知之任何方式儲存’輸送或使用。舉例而言，可將水合 物轉移至儲存單元歷短或長期儲存。一種適當之水合物儲 i存單元記述於發明人：羅蘭（Roland B. Saeger) ’大衛黃 (David D. Huang)，金平朗（Jinping Long)和羅勃 (Robert F· Heinemann)等於1 9 9 7年i〇月14日所申請之美 國專利申請案編號0 8 / 9 5 0，2 4 9中’其標題是”氣體水合物 丨儲存儲存器”。作為另種方式，可將氣體水合物輸送至一 個適當地方以便再氣化而使用經包括在水合物内之氣體組 合物。雖然關於經由本發明所產生之水合物，可使用任何
C:\Program Files\Patent\55324. ptd 第 21 頁 43411 § 五、發明說明（17) !適當之再氣化系統，但是一種適當之再氣化單元記述於發i 明人：羅蘭，大衛黃，金平朗和羅勃。等於1997年10月14 ί 曰所申請之美國專利申請案編號0 8 / 9 5 0，2 4 7中，其標題是ί ί "氣體水合物再氣化方法及使用水蒸汽或其他經加熱之氣 | 體或液體之裝置11 。另外適當之再氣化系統記述於上文中 i i所述之”氣體水合物儲存储存器"中。 i ί ! I 因此，依照本發明提供一種簡單，價廉而有效率之方法. 和裝置以便製造氣體水合物。該裝置及方法極適合使用於 船上，鑽油平台上或任何位置（其中，空間是極受重視）。 又，因為其簡單，所以根據本發明之方法和裝置極適合使丨 用於遙遠或難以到達之位置。 i 如自前述顯然可見，根據本發明之裝置和方法極適合於 連續操作（例如 > 連續引入形成水合物之氣體及/或水，以 及連續移出產物）。當然，只要不脫離本發明，本發明亦 可以半連續或分批方式操作。 在此申請案中，申請人已敘述某些學說，試圖解釋：如 何及為何本發明以有效之方式而研究。特舉出此等學說僅 係為了報導目的。申請人並不受任何特定化學物理或操作 的機械學說所約束。 雖然本發明係使用特定實例，從各種較佳具體實施例方 面而敘述，但是精於該項技藝之人士應公認：只要不脫離 本發明的要旨和範圍（如所附隨之申請專利範圍中所界 定），可作成各種改變和變型。
C:\Program Piles\Patent\55324. ptd 第 22 頁

Claims (1)

  1. 成3乎2冬修.」------------ 公告本| 六、申請專利範圍》 1. 一種製造氣體水合物之方法，包括： 將一種形成水合物之氣體引入流化床或膨脹反應床中， 其中該形成水合物之氣體提供為產生或維持該流化床或膨 脹反應床所必須之至少一部分的氣流； 將水引入該流化床或膨脹反應床中，其中，形成水合物 之氣體與水起反應而形成氣體水合物粒子，其中，至少一 部分的經如此形成之氣體水合物粒子提供流化床或膨脹反 應床之固態物料；及 自該流化床或膨脹反應床移出至少一部分的氣體水合物 !粒子。 丨 2.如冲請專利範圍第1項之方法，另外包括：自流化床 丨或膨脹反應床，撤出至少一部分的形成水合物之氣體。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，另外包括：循環至少 —部分的所撤出之形成水合物之氣體回入流化床或膨脹反 應床中。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，另外包括：在將形成 水合物之氣體循環入流化床或膨脹反應床中前，冷卻該經 撤出之形成水合物之氣體。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中將流化床或膨脹 反應床包含在反應器内，該方法另外包括將至少一部分的 反應器之壁除霜。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，形成水合物之 氣體及水係以逆流方式流至流化床或膨脹反應床。 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中將形成水合物之
    C:\Program Fi les\Patent\55324, ptci 第 23 頁 434ai § 六、申請專利範圍 氣體及水連續引入流化床或膨脹反應床。 8. —種製造氣體水合物之方法，包括： 將一種形成水合物之氣體引入反應器之下部部分中； 將水引入反應器中； 使形成水合物之氣體與水在一起接觸而形成氣體水合物 粒子； 形成流化床或膨脹反應床包括至少一部分的形成水合物 之氣體及至少一部分的氣體水合物粒子，其中，將至少一 部分的流化床或膨脹反應床形成在至少部分的反應器下部 部分中；及 自反應器中，移^至少一部分的氣體水合物粒子。 9. 如申請專利範圍第8項之方法，另外包括：自反應器 的上部部分，撤出至少一部分的形成水合物之氣體。 10. 如申請專利範圍第8項之方法，另外包括：循環至少 一部分的所撤出之形成水合物之氣體入反應器的下部部分 中 。
    C:\Program Piles\PateQt\5532-1. ptd 苐 24 頁
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