(57)【要約】【課題】  安定な生成量および転化率でハイドレートを製造できるハイドレート生成装置の提供。【解決手段】  水とハイドレート形成ガスとをタンク内に投入し、所定圧力下で前記タンク内の水中に前記ハイドレート形成ガスを循環しバブリングしハイドレートを生成するハイドレート生成装置であって、前記ハイドレート形成ガスの温度を検出する温度検出手段と、前記ハイドレート形成ガスの圧力を検出する圧力検出手段と、前記ハイドレート形成ガスを冷却あるいは加熱してガスの温度を調整する温度調整手段と、を備えたガスラインを有し、前記ガスライン内のハイドレート形成ガスの温度をハイドレートの平衡温度Ｔeq＋αに維持することでガスライン内部でのハイドレート生成を防止し、ラインの閉塞を防ぐことを特徴とするハイドレート生成装置。【選択図】        図１
2006104228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水とハイドレート形成ガスとをタンク内に投入し、所定圧力下で前記タンク内の水中に前記ハイドレート形成ガスを循環しバブリングしハイドレートを生成するハイドレート生成装置であって、
前記ハイドレート形成ガスの温度を検出する温度検出手段と、
前記ハイドレート形成ガスの圧力を検出する圧力検出手段と、
前記ハイドレート形成ガスを冷却あるいは加熱してガスの温度を調整する温度調整手段と、を備え、
前記タンクに連通するガスライン内のハイドレート形成ガスの温度をハイドレートの平衡温度Ｔeq＋αに維持することを特徴とするハイドレート生成装置。
【請求項２】
前記ガスライン内に、ハイドレート形成ガスに含まれる水分を除去する除湿手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のハイドレート生成装置。
【請求項３】
前記タンク内の液面を検出する液面検出手段と、
前記液面検出手段で検出した液面の高さに応じて循環水の温度を制御する温度制御手段と、を備え、
単位時間当たりのハイドレート生成量と転化率を一定に維持することを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載のハイドレート生成装置。
【請求項４】
前記液面検出手段は多点式温度計であることを特徴とする請求項３に記載の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、ハイドレート生成装置に関し、特に、安定な生成量および転化率でハイドレートを製造できるハイドレート生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然ガスは、環境負荷が低いことから、今後、需要が益々拡大することが予想される。
【０００３】
これまで、天然ガスを海上輸送したり、生産地や消費地で貯蔵したりするときは、液化天然ガス（ＬＮＧ）の形で行なわれてきた。
【０００４】
世界には、東南アジアを中心としてＬＮＧ方式が適用できない中小規模のガス田が非常に多く存在している。
【０００５】
しかしながら、ＬＮＧ方式が適用可能なガス田は、超大規模田には好適に適用できるが、中小規模のガス田には適用は困難であるので、中小規模のガス田においては、産出した天然ガスを周辺地域のみで利用するか、または大気中に放出することが多かった。
【０００６】
近年、ＬＮＧ方式とは異なる天然ガスの貯蔵、輸送方式として、天然ガスをハイドレート化して貯蔵、輸送する方式が注目されている。
【０００７】
ハイドレートを生成する装置としては、水と天然ガスのようなハイドレート生成ガスとを所定圧力、温度でタンク内で攪拌するものが知られている（特許文献１〜４）。
【０００８】
しかしながら、前記ハイドレート生成装置において、ただ単に水とハイドレート生成ガスとを所定の供給量で供給しただけでは、安定した生成量および転化率でハイドレートを製造することは困難であった。
【０００９】
すなわち、ハイドレート生成と共に消費されるガスと水を補充しつつ、生成したハイドレートを回収する構造とすることで安定した生成量を達成することができるが、ガスと水の温度、ガスの圧力をハイドレートの生成領域に保ちながら発熱反応であるハイドレート生成を安定して行うには水とガスを冷却しつつ加圧して循環する必要があり、例えば生成タンク外に設けられた熱交換器を経由・循環させてガスと水を冷却する方法が考えられる。
【００１０】
しかし冷却しながらガスを循環させることにより循環ガスライン内部は温度・圧力条件がハイドレート生成領域となる可能性があり、循環ガスライン内部に存在する水とガスとで予期せずハイドレートが生成すればガスラインの閉塞に至る危険性がある。
【００１１】
また、循環ガスライン以外にもハイドレート生成によって消費されたガスをタンク内に補充するガスライン内部にも、水と生成ガスがハイドレート生成領域の温度・圧力条件となればハイドレートが予期せず生成し、ガスラインの閉塞を起こす危険性がある。
【００１２】
これらを避けるためガスラインの温度を上げれば生成タンク内のガス温度も上昇するので、生成タンクにおけるハイドレートの生成効率が低下してしまう。
【特許文献１】特開２００４−０１０６８６号公報
【特許文献２】特開２０００−２６４８５２号公報
【特許文献３】特開２０００−３０２７０１号公報
【特許文献４】特開２０００−３０９７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、安定な生成量および転化率でハイドレートを製造できるハイドレート生成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、  水とハイドレート形成ガスとをタンク内に投入し、所定圧力下で前記タンク内の水中に前記ハイドレート形成ガスを循環しバブリングしハイドレートを生成するハイドレート生成装置であって、前記ハイドレート形成ガスの温度を検出する温度検出手段と、前記ハイドレート形成ガスの圧力を検出する圧力検出手段と、前記ハイドレート形成ガスを冷却あるいは加熱してガスの温度を調整する温度調整手段と、を備え、前記タンクに連通するガスライン内のハイドレート形成ガスの温度をハイドレートの平衡温度Ｔeq＋αに維持することを特徴とするハイドレート生成装置に関する。
【００１５】
上記構成の発明では、ガスを循環あるいは補充するガスライン内部の温度をハイドレートの平衡温度Ｔよりも高く維持し、ガスライン内部でのハイドレート生成を防止することでガスラインの閉塞を防ぐことができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のハイドレート生成装置において、前記ガスライン内に、ハイドレート形成ガスに含まれる水分を除去する除湿手段を設けたことを特徴とするハイドレート生成装置に関する。
【００１７】
上記構成の発明では、ガスライン内をハイドレート分解領域に保つ温度調整手段に加え、ガスに含まれる水分を除湿手段により除去することで、より効果的にガスライン内でのハイドレート生成によるガスラインの閉塞を防止することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、前記タンク内の液面を検出する液面検出手段と、前記液面検出手段で検出した液面の高さに応じて循環水の温度を制御する温度制御手段と、を備え、単位時間当たりのハイドレート生成量と転化率を一定に維持することを特徴とするハイドレート生成装置に関する。
【００１９】
上記構成の発明では、タンク内の液面高さが一定になるように水温を調整することで、安定した生成速度と転化率でハイドレートを生成できる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、前記液面検出手段は多点式温度計であることを特徴とするハイドレート生成装置に関する。
【００２１】
上記構成の発明では、液面をタンク内の温度分布で検出することで、単純な構造で液面を正確に検出することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、安定な生成量および転化率でハイドレートを製造できるハイドレート生成装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
１．実施形態１
以下、本発明のハイドレート生成装置の一例につき、説明する。
【００２４】
１−１  構成
図１に示すように、実施形態１に係るハイドレート生成装置１００は、水と天然ガスとを接触させてハイドレートを生成させる第１生成装置２と、第１生成装置２の下方に位置し、第１生成装置２で生成したハイドレートに更に天然ガスを接触させる第２生成装置４とを備える。
【００２５】
第１生成装置２は、上面が開口し、所定温度および圧力下で水と天然ガスとを接触させるタンク６と、タンク６を内部に収容するとともに、第２生成装置４に連通する外部タンク８と、タンク６において水と天然ガスとを攪拌する攪拌機１０と、攪拌機１０と同軸に設けられ、タンク６内で生成したハイドレートを外部タンク８に導出するハイドレート排出スクレーパ１２とを備える。
【００２６】
外部タンク８は、上面が開口し、タンク６を収容する本体８Ｂと、本体８Ｂの上面開口部を覆蓋する蓋部８Ａとから構成されている。
【００２７】
攪拌機１０は、蓋部８Ａを垂直に貫通する回転軸１０Ｃと、回転軸１０Ｃの下端に設けられた攪拌羽根１０Ａと、回転軸１０Ｃを回転させるモータ１０Ｂとから構成される。一方、ハイドレート排出スクレーパ１２は、攪拌機１０の回転軸１０Ｃと同軸に設けられた回転力伝達装置１２Ａを介してモータ１２Ｂによって攪拌機１０とは別個独立に回転する。
【００２８】
外部タンク８の蓋部８Ａには、更に、タンク６に天然ガスを供給するガス供給ライン１４と、外部タンク８内部が所定圧力を越えたら放圧する放圧ライン１６とが設けられている。
【００２９】
外部タンク８の本体８Ａおよびタンク６には、夫々ジャケット８Ｃおよびジャケット６Ａが設けられ、ジャケット８Ｃおよびジャケット６Ａに所定温度の冷媒を流通させることにより、外部タンク８およびタンク６の内部は所定の温度に保持されている。
【００３０】
タンク６には、外部から水を供給する給水ライン１８と、タンク６内の水を冷却して循環させる循環水ライン２０、およびタンク６内のガスを循環させる循環ガスライン２２が設けられている。
【００３１】
また、タンク６の底部近傍には、所定間隔でガス吹出し孔が穿設されたガス吹出し管２４が水平に設けられている。
【００３２】
一方、循環ガスライン２２の一端は、外部タンク８の蓋部８Ａに設けられた循環ガス抜取ライン３８に接続され、他端は、ガス吹出し管２４に接続されている。
【００３３】
循環ガスライン２２には、循環ガス抜取ライン３８から抜き取った循環ガスを圧縮して矢印ｂの方向に圧送する圧縮機４０と、圧縮機４０で圧縮された循環ガスを所定の温度に加熱または冷却する熱交換器４２とが介装されている。また循環ガスライン２２には温度センサ４３、圧力センサ４５が設けられ、ガスの温度・圧力をモニタしＣＰＵ３４にデータとして送る。
【００３４】
圧縮機４０にて加圧されたガスは圧縮により温度が上昇し、またタンク６外の雰囲気温度の影響によっても昇温することが考えられるため熱交換器４２にて冷却する必要がある。しかし循環ガス抜取ライン３８から抜き取ったガスにはタンク６中の水蒸気、水の飛沫などが入り込み、循環ガスライン２２内部に水として存在する可能性がある。これが循環ガスと反応し、循環ガスライン２２内部でハイドレートを生成すると循環ガスライン２２がハイドレートにより閉塞される危険がある。
【００３５】
このため温度センサ４３、圧力センサ４５にて循環ガスライン２２内部のガス温度・圧力をモニタし、ハイドレート生成を防止するためにガスの温度をハイドレートの分解領域に保つ必要がある。循環ガスライン２２内部のガス圧力に関しては、圧縮機４０にて加圧した際の圧力が変わらなければ、加圧したガスが示す圧力はライン内での流動に伴う圧力損失によって循環ガスライン２２各部にて一義的に決定される。
【００３６】
このためハイドレート生成防止のために制御できるパラメータは温度であり、熱交換器４２における温度制御にて循環ガスライン２２内の温度・圧力条件をハイドレートの分解領域に維持する。
【００３７】
圧縮機４０の近傍には循環ガス内の水分を除去する除湿器４１が設けられ、循環ガスを除湿することで循環ガスライン２２内部でのハイドレートの生成を妨げ、ラインの閉塞を防いでいる。ここでは除湿器４１は一基のみ設けられているが、循環ガスライン２２内部の様々な箇所に複数設けることで効果を高めることができるのは言うまでもない。
【００３８】
また、ガス供給ライン１４においても内部に水が浸入し、温度・圧力条件がハイドレート生成条件であればハイドレートの生成によってガス供給ライン１４が閉塞する危険が循環ガスライン２２と同様に発生する。この場合にも前述のようにガス供給ライン１４の温度を制御する温度制御手段を設け、温度制御を行うことでガス供給ライン１４の閉塞を防ぐことができるのは上記の実施形態と同様である。
【００３９】
さらに、ガス供給ライン１４においても除湿器４１を設けることでガスを除湿し、ガス供給ライン１４内部でのハイドレートの生成を妨げ、ラインの閉塞を防ぐこともできる。
【００４０】
本願発明においては、温度センサ４３、圧力センサ４５にて循環ガスライン２２内の温度・圧力条件をモニタしつつ熱交換器４２におけるガス温度制御をおこなうことで、循環ガスライン２２内の温度・圧力をハイドレートの分解領域に維持する。
【００４１】
これにより循環ガスライン２２、あるいはガス供給ライン１４内のハイドレート生成による閉塞を防ぐことができる。
【００４２】
図２に典型的なハイドレートの平衡圧−平衡温度曲線を示す。ハイドレートを生成させないためには、温度・圧力がこの曲線よりも右下、つまり低圧力・高温度にあればよい。
【００４３】
すなわち、ハイドレートの平衡温度をＴeqとしたとき、循環ガスライン２２あるいはガス供給ライン１４内部の全域をＴeq＋αの温度に保つことで、ガスライン内部の全域においてハイドレートの生成を防ぐことができる。
【００４４】
またこのときαの値をなるべく小さく抑えることでタンク６内部でのハイドレート生成効率を維持することができる。
【００４５】
さらに本願発明においてはガスラインに除湿器４１を設けることでガスを除湿し、水分を少なくすることでハイドレートの生成を防いでいる。上記の温度制御と併せて、より効果的にガスラインの閉塞を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、実施形態１に係るハイドレート生成装置の構成を示す概略図である。
【図２】図４は、ハイドレートの平衡温度・圧力の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
２    第１生成装置
４    第２生成装置
６    タンク
６Ａ  ジャケット
８    外部タンク
８Ａ  蓋部
８Ｂ  本体
８Ｃ  ジャケット
１０  攪拌機
１２  ハイドレート排出スクレーパ
１４  ガス供給ライン
１６  放圧ライン
１８  給水ライン
２０  循環水ライン
２２  循環ガスライン
２４  ガス吹出し管
２６  循環水抜取ライン
２８  循環水戻しライン
３０  熱交換器
３２  温度センサ
３４  ＣＰＵ
３６  温度分布測定装置
３８  循環ガス抜取ライン
４０  圧縮機
４１  除湿器
４２  熱交換器
４３  温度センサ
４５  圧力センサ
４６  圧力損失測定装置
４８  ガス放出管
５０  放出ガス供給ライン
５２  圧力センサ
１００  ハイドレート生成装置
【図１】
2006104228.tif 000003
【図２】
2006104228.tif 000004