(57)【要約】【課題】  循環水ラインがハイドレートで閉塞されることを防止する。【解決手段】  ハイドレート生成装置１００では、循環水ライン２６を循環する水の密度がマイクロモーション流量計２９によって検出されており、循環水ライン２６を循環する水の密度が所定値以下になると、給水ライン１８のタンク６内への給水量を増加させる。これによって、タンク６内のハイドレートの含有率が下がり、以って循環水ライン２６へ流入するハイドレートの量が抑制されて循環水ライン２６内のスラリー濃度が低下する。従って、循環水ライン２６がハイドレートによって閉塞されることを防止できる。【選択図】  図１
2006096867.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をタンク内へ投入し、所定温度下、所定圧力下でハイドレートを生成するハイドレート生成装置において、
前記タンク内の水を冷却して循環させ、前記タンク内の水を所定温度に冷却する循環水ラインと、
前記循環水ラインに設けられ、循環する水のスラリー濃度を検出する濃度検出手段と、
前記濃度検出手段で検出されたスラリー濃度が所定値まで上昇すると、前記タンク内へ水を給水する給水手段の給水量を設定量より増加させる制御手段と、
を有することを特徴とするハイドレート生成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記給水手段の前記タンク内への給水量を増加させることに替えて、前記給水手段から前記循環水ラインへ水を給水させる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】
前記制御手段は、前記給水手段の前記タンク内への給水量を所定の割合で増加させると共に、前記給水手段から前記循環水ラインへ所定の割合で水を給水させる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４】
前記濃度検出手段は、循環する水の密度を検出することでスラリー濃度を算出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項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、タンク内にハイドレート形成ガスと水を投入し、所定温度下、所定圧力下でハイドレートを生成するハイドレート生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から天然ガスと水をタンク内に投入し、所定温度下、所定圧力下で攪拌して天然ガスハイドレート（Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ  Ｈｙｄｒａｔｅ．以下、ＮＧＨと呼ぶ）を生成する技術が開発されている（例えば、特許文献１乃至４参照）。特許文献１乃至４では、タンク内を所定温度に冷却するために、タンク内の水を冷却装置を備える循環水ラインで循環させている。
【０００３】
ここで、循環水ラインには水だけではなく天然ガスまでも流入してしまう。このため、循環水ライン内の温度、圧力がＮＧＨの生成境界を越えると循環水ライン内でＮＧＨが生成されてしまう。また、循環水ラインにはタンク内で生成されたハイドレートも流入する。これに伴って、循環水ラインを循環する水のＮＧＨの含有率（スラリー濃度）が所定値以上まで上昇すると、循環水ラインでの水の流動性が悪くなり、循環水ラインがＮＧＨで閉塞されてしまう。このようになると、一旦ＮＧＨの生成ラインを停止してＮＧＨを循環水ラインから取り除かなければならず、ＮＧＨの生産性が低下するという問題があった。
【特許文献１】特開２００４−１０６８６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】
【０００４】
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、循環水ラインがハイドレートによって閉塞されることを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載のハイドレート生成装置は、水とハイドレート形成ガスをタンク内へ投入し、所定温度下、所定圧力下でハイドレートを生成するハイドレート生成装置において、前記タンク内の水を冷却して循環させ、前記タンク内の水を所定温度に冷却する循環水ラインと、前記循環水ラインに設けられ、循環する水のスラリー濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段で検出されたスラリー濃度が所定値まで上昇すると、前記タンク内へ水を給水する給水手段の給水量を設定量より増加させる制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載のハイドレート生成装置では、天然ガス等のハイドレート形成ガスと水がタンク内に投入され、所定温度下、所定圧力下でハイドレートが生成される。ここで、タンク内の水は循環水ラインで冷却されて循環されることで所定温度に冷却されるが、循環水ラインには水のみではなくハイドレート形成ガスも流入する。このため、循環水ラインの温度、圧力がハイドレートの生成境界を越えると循環水ライン内でハイドレートが生成され、循環する水のスラリー濃度が上昇する。また、タンク内で生成されたハイドレートが循環水ラインに流入することによっても、循環する水のスラリー濃度が上昇する。このスラリ濃度は、濃度検出手段によって検出されており、所定値まで上昇すると、制御手段が、タンク内へ水を給水する給水手段の給水量を設定量より増加させる。これによって、タンク内でのハイドレートの生成率が抑制されてタンク内のハイドレートの含有率が低下し、以って循環水ラインに流入するハイドレートの量が抑制される。従って、循環水ラインを循環する水のスラリー濃度が間接的に下げられ、ハイドレートによる循環水ラインの閉塞が防止される。
【０００７】
請求項２に記載のハイドレート生成装置は、請求項１に記載のハイドレート生成装置であって、前記制御手段は、前記給水手段の前記タンク内への給水量を増加させることに替えて、前記給水手段から前記循環水ラインへ水を給水させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載のハイドレート生成装置では、濃度検出手段によって検出される循環水ラインを循環する水のスラリ濃度が所定値まで上昇すると、制御手段が給水手段から循環水ラインへ水を給水させ、循環水ラインを循環する水の流量を増加させる。これによって、直接的に循環水ラインを循環する水のスラリー濃度が下がり、ハイドレートによる循環水ラインの閉塞が防止される。
【０００９】
請求項３に記載のハイドレート生成装置は、請求項１に記載のハイドレート生成装置であって、前記制御手段は、前記給水手段の前記タンク内への給水量を所定の割合で増加させると共に、前記給水手段から前記循環水ラインへ所定の割合で水を給水させることを特徴とすることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載のハイドレート生成装置では、濃度検出手段によって検出される循環水ライン内の循環水のスラリ濃度が所定値まで上昇すると、制御手段が、給水手段のタンク内への給水量を所定の割合で増加させると共に、給水手段から循環水ラインへ所定の割合で水を給水させる。これによって、タンク内の水位と循環水ラインを循環する水のスラリー濃度をバランス良く維持できる。
【００１１】
請求項４に記載のハイドレート生成装置は、請求項１乃至３の何れか１項に記載のハイドレート生成装置であって、前記濃度検出手段は、循環する水の密度を検出することでスラリー濃度を算出することを特徴とする。
【００１２】
循環水ラインを循環する水の密度は、例えば、マイクロモーション流量計で測定される。この流量計は、循環水が曲管を通過するとき、曲管が循環水から受ける抵抗値を測定して、循環水の密度に換算する。そして、密度とスラリー濃度は負の相関関係にあり、循環水の密度が下がると、濃度が高くなり、密度が上がると、濃度が低くなる。
【００１３】
これは、ハイドレートが水より比重が小さいため、ハイドレートの含有率が大きくなると、循環水の密度が小さくなり、ハイドレートの含有率が小さくなると、循環水の密度が大きくなる関係にあるためである。
【００１４】
そこで、請求項４に記載のハイドレート生成装置では、循環水ラインを循環する水の密度を検出することで、循環水ラインのスラリー濃度を算出し、算出されたスラリー濃度に基づいて請求項１乃至３の何れか１つの制御を行っている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上記構成にしたので、ハイドレートによって循環水ラインが閉塞されることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
第１生成装置２は、上面が開口し、所定温度下および所定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。
【００１９】
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。
【００２０】
攪拌機１０は、蓋部８Ａを垂直に貫通する回転軸１０Ｃと、攪拌羽根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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
循環水ライン２０の一端は、タンク６の底部に設けられた循環水抜取ライン２６に接続され、他端は、タンク内部に循環水を戻す循環水戻しライン２８に接続されている。循環水戻しライン２８の出口は、タンク６内において水面レベルよりも下方において開口している。
【００２６】
循環水ライン２０には、循環水抜取ライン２６から抜き取った循環水を矢印ａの方向に循環させるポンプＰと、循環水の循環方向ａに対してポンプＰの下流側に位置するマイクロモーション流量計２９と、マイクロモーション流量計２９の下流側に位置する熱交換器３０と、熱交換器３０の下流側、即ち循環水戻しライン２８の近傍に位置する温度センサ３２とが介装されている。熱交換器３０は、ＣＰＵ３４によって制御される。また、マイクロモーション流量計２９は、循環水が曲管を通過するとき、曲管が循環水から受ける抵抗値を測定して、循環水の密度に換算する。
【００２７】
ここで、循環水ライン２６には水だけではなくタンク６内で生成されたハイドレートが流入する。また、タンク６内のガスが循環水ライン２６に流入し、循環水ライン２６内の温度、圧力がハイドレートの生成境界を越えると循環水ライン２６でハイドレートが生成される。そして、循環水ライン２６内の循環水のハイドレートの含有率（スラリー濃度）が増加すると、循環水ライン２６で水の流動性が悪くなり、スラリー濃度が所定値以上になると循環水ライン２６がハイドレートによって閉塞される。
【００２８】
ところで、ハイドレートは水より比重が小さく、循環水中のハイドレートの含有率が大きくなると、循環水の密度が小さくなり、循環水中のハイドレートの含有率が小さくなると、循環水の密度が大きくなる。このため、図３に示すように、密度とスラリー濃度は負の相関関係にあり、循環水の密度が下がると、スラリー濃度が高くなり、循環水の密度が上がると、スラリー濃度が低くなる。
【００２９】
上述したように、循環水ライン２６はスラリー濃度が所定値以上になると閉塞される。これを言換えると循環水ライン２６は循環水の濃度が所定値以下になると閉塞される。
【００３０】
そこで、ハイドレート生成装置１００では、マイクロモーション流量計２９によって検出された循環水の濃度が所定値以下まで低下すると、ＣＰＵ３４が、給水ライン１８によるタンク６への給水量を設定量より増加させてタンク６内の水の密度を上げ、タンク６内のハイドレート及びハイドレート形成ガスの含有率を下げる。これによって、循環水ライン２６に流入するハイドレート及びハイドレート形成ガスの量を抑制でき、循環水ライン２６内の循環水のスラリー濃度を間接的に下げることができる。従って、ハイドレートによる循環水ライン２６の閉塞を防止できる。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
１−２  作用、効果
第１生成装置２においては、ジャケット６Ａおよびジャケット８Ｃに温度の冷媒を流通させてタンク６および外部タンク８の内部を所定温度に保持しつつ、給水ライン１８からタンク６内に所定量の水を供給し、循環水ライン２０に水を循環させつつ、熱交換器３０で循環水戻り温度Ｔ1を所定の温度に保持する。
【００３４】
そして、攪拌機１０を回転させつつ、ガス供給ライン１４を通して外部タンク８に天然ガスを供給すると、供給された天然ガスは、タンク６内で水と搬送してハイドレートを生成する。生じたハイドレートは、ハイドレート排出スクレーパ１２によって外部タンク８内に排出され、外部タンク８から第２生成装置４に導出される。外部タンク８から第２生成装置４に導出されたハイドレートは転化率が約４０％であり、約６０重量％の水を含んでいる。
【００３５】
第２生成装置４においては、第１生成装置２から導入されたハイドレートを回転パドル４４で攪拌しつつ、更に天然ガスと接触させることにより、ハイドレートの転化率を転化率を約９０％まで高める。
【００３６】
また、マイクロモーション流量計２９によって循環水ライン２６内を循環する水の濃度を検出し、検出された水の濃度から循環水ライン２６内のスラリー濃度を算出し、算出されたスラリー濃度が所定値より高くならないように、タンク６への給水量を制御することにより、循環水ライン２６がハイドレートによって閉塞されることを防止できる。
【００３７】
２．実施形態２
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。
【００３８】
図３に示すように、実施形態２に係るハイドレート生成装置１１０では、給水ライン１８に、三方弁１９を介して給水ライン１８の支流（以下、給水ライン支流という）１８Ａの一端が接続されている。この給水ライン支流１８Ａの他端は開閉弁２１を介して循環水ライン２０に接続されている。
【００３９】
ＣＰＵ３５は、マイクロモーション流量計２９によって検出された循環水ライン２６内の循環水の濃度が所定値以下まで下がると、三方弁１９を切替えて給水ライン１８から給水ライン支流１８Ａへ水を流し、開閉弁２１を開放して循環水ライン２６へ直接給水させる。
【００４０】
これによって、直接的に循環水ライン２６を循環する水のスラリー濃度が下がり、ハイドレートによる循環水ライン２６の閉塞が防止される。
【００４１】
３．実施形態３
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。
【００４２】
図３に示すように、実施形態３に係るハイドレート生成装置１１０では、三方弁１９は、水の流れを給水ライン１８及び給水ライン支流１８Ａにオンオフで切換えるのみではなく、任意の割合で連続的に振り分けることができる。ＣＰＵ３７は、マイクロモーション流量計２９によって検出された循環水ライン２６内の循環水の濃度が所定値以下まで下がると、三方弁１９を調整して給水ライン１８及び給水ライン支流１８Ａを流れる水を三方弁１９で所定の割合で分岐させ、開閉弁２１を開放してタンク６内と循環水ライン２６の双方へ給水させる。
【００４３】
この際、ＣＰＵ３７は、三方弁１９の開度を制御して、給水ライン１８からタンク６内への給水量を所定の割合で増加させると共に、給水ライン支流１８Ａから循環水ライン２６へ所定の割合で水を給水させる。これによって、タンク６内の水位と循環水ライン２６を循環する水のスラリー濃度をバランス良く維持できる。
【００４４】
なお、実施形態１〜３では、ハイドレートが生成されるのと同時に、ハイドレートをタンク６から排出する構成を例に取って本発明を説明した。しかし、これに限らず、ハイドレートをタンク６から排出せずに、タンク内にハイドレートが所定量溜まるまでハイドレートの生成を続ける所謂バッチ式のハイドレート生成装置であっても、タンク内の水を循環水ラインで循環させる場合には、同様にハイドレートによる閉塞という問題は起り得る。このため、バッチ式のハイドレート生成装置にも本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】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】循環水の密度とスラリー濃度との相関関係を示すグラフである。
【図３】実施形態２、３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。
【符号の説明】
【００４６】
６        タンク
１８      給水ライン（給水手段）
２０      循環水ライン
２９      マイクロモーション流量計（濃度検出手段）
３４      ＣＰＵ（制御手段、濃度検出手段）
３５      ＣＰＵ（制御手段、濃度検出手段）
３７      ＣＰＵ（制御手段、濃度検出手段）
１００    ハイドレート生成装置
１１０    ハイドレート生成装置
【図１】
2006096867.tif 000003
【図２】
2006096867.tif 000004
【図３】
2006096867.tif 000005