(57)【要約】【課題】ガスハイドレートの生成促進、管壁に付着したガスハイドレートの掻き取り機能の強化。【解決手段】原料水Ｗ及び原料ガスＧを通す管路２と、該管路２を冷却する冷媒循環領域域３とを有する多管式又は二重管式のガスハイドレート生成装置において、前記管路２内にコイルバネ６を回転自在に設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料水及び原料ガスを通す管路と、該管路を冷却する冷媒循環領域域とを有する多管式又は二重管式のガスハイドレート生成装置において、前記管路内にコイルバネを回転自在に設けたことを特徴するガスハイドレート生成装置。
【請求項２】
前記コイルバネに回転翼を設けて、前記コイルバネを積極的に回転させることを特徴する請求項１記載のガスハイドレート生成装置。
【請求項３】
前記コイルバネに、均一ピッチのコイルバネを適用することを特徴する請求項１又は２記載のガスハイドレート生成装置。
【請求項４】
前記コイルバネに、可変ピッチのコイルバネを適用することを特徴する請求項１又は２記載のガスハイドレート生成装置。
【請求項５】
前記コイルバネを伸長抑制ロッドに固定して、予め、コイルバネの長さを所定の長さに固定することを特徴する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のガスハイドレート生成装置。
【請求項６】
前記コイルバネの線形断面を流線型にすることを特徴する請求項１ないし５のいずれか１項に記載のガスハイドレート生成装置。
【請求項７】
前記コイルバネの線形断面を角型にするとともに、その角部を前記コイルバネの半径方向に向けることを特徴する請求項１ないし５のいずれか１項に記載のガスハイドレート生成装置。
【請求項８】
前記コイルバネの外表面にフロンを焼き付けたことを特徴する請求項１ないし７のいずれか１項に記載のガスハイドレート生成装置。
【請求項９】
前記コイルバネにフロン製のチューブを外装したことを特徴する請求項１ないし７のいずれか１項に記載のガスハイドレート生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は原料水と原料ガスとの水和反応によりガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多管式（シェルアンドチューブ式とも称される。）又は二重管式のガスハイドレート生成装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
多管式のガスハイドレート生成装置１Ｘは、図１０に示すように、中空ドラム２４内を前後一対の管板２５，２６で仕切るとともに、これらの管板２５，２６を多数の管路２が貫通するようになっている。そして、管板２５に面する部位が分岐室２０となり、管板２６に面する部位が合流室２１となっている。分岐室２０に供給された原料ガスＧは、管路２内を通過する間に原料水Ｗと水和反応してガスハイドレートとなり、合流室２１からガスハイドレートスラリーＳとして次工程に送出される。また、前後二つの管板２５，２６に囲まれた部位が冷媒循環領域３となっている。この冷媒循環領域３には、冷媒流入口２２及び冷媒流出口２３が接続され、冷媒流入口２２から供給された冷却媒体Ｒは、冷媒循環領域３を通過する間に水和反応の際に発生した反応熱を除去するようになっている。
【０００４】
他方、二重管式のガスハイドレート生成装置１Ｙは、図１１に示すように、管路２の外周面を冷却ジャケット２７で覆った二重管から成り、冷却ジャケット２７には、冷媒流入口２２及び冷媒流出口２３が接続されている。この冷却ジャケット２７は、冷媒循環領域３となっている。管路２に供給された原料ガスＧは、管路２内を通過する間に原料水Ｗと水和反応してガスハイドレートとなり、後部からガスハイドレートスラリーＳとして次工程に送出される。冷媒流入口２２から供給された冷却媒体Ｒは、冷媒循環領域３を通過する間に水和反応の際に発生した反応熱を除去するようになっている。
【０００５】
その上、特許文献１には、管路内にコイルバネを設置することが記載されている。コイルバネは、管路内を流れる原料水や原料ガスによって管路の長さ方向に伸縮すると共に、管路の直径方向に搖動し、ガスハイドレートの生成を促進する。また、コイルバネの伸縮によって管路の内壁に付着したガスハイドレートを掻き取る効果もある。
【０００６】
しかしながら、従来の技術は、コイルバネの前後両端が管路に固定されているため、ガスハイドレートの生成を促進する機能、あるいは、管路の内壁に付着したガスハイドレートを掻き取る機能が必ずしも十分ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１６２６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来技術の問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、ガスハイドレートの生成促進、管壁に付着又は堆積したガスハイドレートの掻き取り機能の強化、掻き取ったガスハイドレートをコイルバネの回転で機械的に排出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に係るガスハイドレート生成装置は、原料水及び原料ガスを通す管路と、該管路を冷却する冷媒循環領域域とを有する多管式又は二重管式のガスハイドレート生成装置において、前記管路内にコイルバネを回転自在に設けたことを特徴するものである。
【００１０】
本発明の請求項２に係るガスハイドレート生成装置は、前記コイルバネに回転翼を設けて、前記コイルバネを積極的に回転させることを特徴するものである。
【００１１】
本発明の請求項３に係るガスハイドレート生成装置は、前記コイルバネに、均一ピッチのコイルバネを適用することを特徴するものである。
【００１２】
本発明の請求項４に係るガスハイドレート生成装置は、前記コイルバネに、可変ピッチのコイルバネを適用することを特徴するものである。
【００１３】
本発明の請求項５に係るガスハイドレート生成装置は、前記コイルバネを伸長抑制ロッドに固定して、予め、コイルバネの長さを所定の長さに固定することを特徴するものである。
【００１４】
本発明の請求項６に係るガスハイドレート生成装置は、前記コイルバネの線形断面を流線型にすることを特徴するものである。
【００１５】
本発明の請求項７に係るガスハイドレート生成装置は、前記コイルバネの線形断面を角型にするとともに、その角部を前記コイルバネの半径方向に向けることを特徴するものである。
【００１６】
本発明の請求項８に係るガスハイドレート生成装置は、前記コイルバネの外表面にフロンを焼き付けたことを特徴するものである。
【００１７】
本発明の請求項９に係るガスハイドレート生成装置は、前記コイルバネにフロン製のチューブを外装したことを特徴するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、原料水及び原料ガスを通す管路と、該管路を冷却する冷媒循環領域域とを有する多管式又は二重管式のガスハイドレート生成装置において、前記管路内にコイルバネを回転自在に設けたので、管路内を流れる混合物によってコイルバネが回転し、ガスハイドレートの生成が促進されるとともに、管路の内壁に付着したガスハイドレートの掻き取り機能も強化されるようになった。また、管壁から掻き取られたガスハイドレートをコイルバネの回転力で出口方向に積極的に排出することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るガスハイドレート生成装置の要部の第１の例を示す断面図である。
【図２】本発明に係るガスハイドレート生成装置の要部の第２の例を示す断面図である。
【図３】（ａ）可変ピッチコイルの自然長時の側面図、（ｂ）可変ピッチコイルの伸長時の側面図である。
【図４】本発明に係るガスハイドレート生成装置の要部の第３の例を示す断面図である。
【図５】固定長コイルの断面図である。
【図６】コイルバネの線形断面の１例を示す図である。
【図７】コイルバネの線形断面の他の１例を示す図である。
【図８】（ａ）中空コイルの中間部における断面図、（ｂ）中空コイルの末端部の断面図、（ｃ）中空コイルの末端部の背面図である。
【図９】テフロンチューブ外装コイルの断面図である。
【図１０】従来の多管式（シェルアンドチューブ式）ガスハイドレート生成装置の断面図である。
【図１１】従来の二重管式ガスハイドレート生成装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は本発明に係るガスハイドレート生成装置の要部の第１例を示す断面図である。図１に示すように、本発明のガスハイドレート生成装置１Ｘ又は１Ｙは、管路２内に均一ピッチのコイルバネ６を設けている。コイルバネ６は、その前端部６ａを管路２の入り口７に設けた直径方向のピン９に取り付け、後端部６ｂをフリー（非固定）にしている。コイルバネ６は、前端部付近にサルカン（撚り戻し手段）１０を設けてコイルバネ６自身の周方向の回転を妨げないようにしている。符号８は管路２の出口である。
【００２１】
管路２の管径は、２０〜５０ｍｍ程度が望ましい。管径が太すぎると冷却媒体Ｒによる冷却効率が低下し、細すぎると管の閉塞が発生し易くなる。他方、コイルバネ６のコイル径は、管路２の内径の５０〜９５％、若しくは、６０〜８０％が好ましい。また、コイルバネ６は、伸長時（ガスハイドレート生成装置１Ｘ又は１Ｙの運転時）の長さが管路２の９５％〜１００％となるコイルバネが好ましい。
【００２２】
管路２の入り口７に供給された原料水Ｗと原料ガスＧの混合物は、所定の圧力（例えば、５．０〜６．５ＭＰａ）及び温度（例えば、３〜９℃）で管路２内を通過しながら反応してガスハイドレートとなり、原料水Ｗと原料ガスＧとガスハイドレートが混在したガスハイドレートスラリーＳが管路２の出口８から次工程に供給される。ガスハイドレートの生成過程において発生する生成熱は、冷媒循環領域３を流れる冷却媒体Ｒによって除去される。
【００２３】
管路２内に設置されたコイルバネ６は、管路２内を流れる原料水Ｗや原料ガスＧの流れによって原料水Ｗや原料ガスＧの流れる方向に振幅するとともに直径方向に揺動し、更に、周方向に回転する。その際、原料水Ｗや原料ガスＧの乱流が促進されて原料ガスＧが分散されるため、ガスハイドレートの生成が従来よりも促進される。また、コイルバネ６の振幅や揺動、或いは回転によって管路２の内壁にガスハイドレートが従来よりも付着し難くなる。更に、管路２の内壁に付着したガスハイドレートが従来よりも容易に掻き取られるとともに、コイルバネ６の回転によって管路２より機械的に排出される。
【００２４】
図２は本発明に係るガスハイドレート生成装置の要部の第２の例を示す断面図であり、コイルバネ６の上端部に回転翼１３を設けてコイルバネ６を積極的に回転させるようにした点に特徴がある。その他の部品については、第１の実施形態の部品と同じ部品に同じ符号をつけて詳しい説明を省略する。
【００２５】
コイルバネとしては、均一ピッチのコイルバネ６の代わりに可変ピッチコイル６’を適用することができる。均一ピッチのコイルバネ６は、使用時に、上流ほどピッチが広がって長手方向でピッチが不均一になるので、図３（ａ）のように、例えば、上流側のピッチｐを下流側のピッチｐ’よりも広くして使用時の均一化を図る原ことが好ましい。ここで、自然長時（不使用時）のピッチは、区間ごとに設定しても良いし、全体的に等比的または等差的に設定しても良い。
【００２６】
図４及び図５は、本発明に係るガスハイドレート生成装置の要部の第２の例を示す断面図であり、コイルバネ６の内側に配した複数本（図では、２本）の伸長抑制家ロッド１４を溶接してコイルバネ６の内側に固定したものである。この固定長コイルは、管路２内の流速が変化しても、コイル長を一定に保ち、管路２との接触長を最大化（不変化）を図ることができる。その他の部位については、第１の例の部品と同じ部品に同じ符号をつけて詳しい説明を省略する。
【００２７】
図６は、コイルバネ６及び６’の線形断面を翼型断面１５としたものであり、コイルバネ６及び６’の線形断面を翼型断面１５とすることにより、コイル線前後にガスハイドレートが堆積するのを抑制することができる。
【００２８】
また、図７のように、コイルバネ６及び６’の線形断面を正方形断面１６とするとともに、その角部（尖端部）１６ａをコイルバネ６及び６’の半径方向に向けることにより、横断面丸型のコイル線に比べてコイルを軽量化してコイルバネ６及び６’の回転数を増加することができる。また、掻き取り効果を増加させることができる。
【００２９】
また、コイルバネ６及び６’は、図８（ａ）のように、中空にして軽量化を図り、回転数を増加することができる。その際、原料水Ｗや原料ガスＧの侵入を防止するため、コイルバネ６及び６’の末端部（前後両端部）に、図８（ｂ）のように、栓１７を埋め込んたり、あるいは、コイルバネ６及び６’の末端部（前後両端部）を、図８（ｃ）のように、押しつぶして密閉部１８を形成させてもよい。
【００３０】
また、図９のように、コイルバネ６及び６’にテフロンチューブ１９を外装したり、あるいは、コイルバネ６及び６’にフロンを焼き付けることにより、ハイドレートの付着を抑制することもできる。
【符号の説明】
【００３１】
Ｗ原料水
Ｇ原料ガス
２管路
３冷媒循環領域
６コイルバネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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