(57)【要約】【課題】脱水器で分離した濾液をガスハイドレート生成器に戻す濾液回収ラインの閉塞を防止する。【解決手段】ガスハイドレート生成槽１１内で原料ガスｇと水ｗとを反応させてガスハイドレートｎを生成し、このガスハイドレートｎと未反応水ｗからなるガスハイドレートスラリーｓを脱水器１２に供給して脱水し、脱水器１２によってガスハイドレートｓから分離された濾液ｗ’を濾液回収ライン３５を経てガスハイドレート生成槽１１に戻すようにした濾液回収方法である。濾液回収ライン３５中の濾液濃度が設定値を超えた時に、濾液回収ライン３５に水ｗを補給して濾液回収ライン３５中の濾液濃度を設定値未満に低減する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスハイドレート生成槽内で原料ガスと水とを反応させてガスハイドレートを生成し、このガスハイドレートと未反応水からなるガスハイドレートスラリーを脱水器に供給して脱水し、該脱水器によってガスハイドレートから分離された濾液を濾液回収ラインを経て前記ガスハイドレート生成槽に戻すようにした濾液回収方法において、前記濾液回収ライン中の濾液濃度が設定値を超えた時に、前記濾液回収ラインに水を補給して濾液回収ライン中の濾液濃度を設定値未満に低減することを特徴とする濾液回収方法。
【請求項２】
前記濾液回収ライン中の濾液濃度が設定値を超えた時に、ガスハイドレート生成槽に供給していた水を、濾液回収ラインに振り向けることを特徴とする請求項１記載の濾液回収方法。
【請求項３】
前記濾液回収ライン中の濾液濃度が設定値を超えた時に、濾液回収ラインに補給する水の温度をガスハイドレート生成温度よりも２．０℃〜１５．０℃程度高くすることを特徴とする請求項１記載の濾液回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスハイドレート生成槽内で原料ガスと水とを反応させてガスハイドレートを生成し、このガスハイドレートと未反応水からなるガスハイドレートスラリーを脱水塔に供給して脱水し、該脱水塔によってガスハイドレートから分離された濾液を濾液回収ラインを経て前記ガスハイドレート生成槽に戻すようにした濾液回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、メタンなどの炭化水素を主成分とする天然ガスを貯蔵および輸送する方法として、ガス田から天然ガスを採取した後、液化温度まで冷却し、液化天然ガス（ＬＮＧ）とした状態で貯蔵および輸送する方法が一般に採用されている。
【０００３】
しかしながら、上記のように、天然ガスをＬＮＧに変換して貯蔵したり、輸送するためには、高度な設備や多大の費用が必要である。
【０００４】
従って、近年、天然ガスを水と水和させて固体状態の水和物、すなわち、天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）を生成し、そのままの状態で貯蔵したり、輸送することが検討されている。この天然ガスハイドレートは、比較的容易に得られる温度および圧力条件下において製造可能である。そのため、ＬＮＧに比べて製造、貯蔵および輸送コストが少なくなり、斯界から注目されている。
【０００５】
ところで、天然ガスハイドレートは、原料ガスと水とを接触させて水和物として固体化させたものであるが、通常、多量の水を含んだスラリー状となっている。したがって、スラリー状の天然ガスハイドレートを貯蔵および輸送すれば、貯蔵や輸送にかかるコストが膨大になってしまう。
【０００６】
従って、天然ガスハイドレートの貯蔵や輸送にかかるコストを低減するためには、スラリー状の天然ガスハイドレートを脱水器に導入して未反応水を除去する必要がある。この種の脱水装置として、横型スクリュープレス型脱水装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１０５３６２号（第７−１０頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、このようなスクリュープレス型脱水装置は、メッシュ加工した内壁と、この内壁の外側にあって外殻を構成する筒体との二重構造になっており、内壁内に設置したスクリュー軸によってスラリー状の天然ガスハイドレートを強制的に前進させることによって内壁に加工したメッシュから水を強制的に除去するようにしている。
【０００８】
このため、脱水中に、天然ガスハイドレートの多くが水と一緒に内壁のメッシュ孔をすり抜け、結果的に、天然ガスハイドレートの回収率が低下するという問題がある。また、スクリュー軸を高トルクで回転させるための動力費がかかるという問題がある。更に、内部が高圧の状態で高トルクを発生させるため、設備全体が過重になっており、スクリュー軸のシールを高圧から大気圧の広域に適用させる必要がある。
【０００９】
このような問題を解決するため、本発明者らは、従来のような機械的な強制脱水ではなく、重力を利用した脱水塔について検討した。
【００１０】
この脱水器１は、図３に示すように、所定のスラリー濃度（例えば、約２０％）のガスハイドートスラリーｓを導入する導入部４と、ガスハイドレートスラリーｓを脱水する水切り部６と、水切り部６で脱水された低含水率（例えば、含水率５０％）のガスハイドレートｎを排出する導出部５からなる縦型の塔体２と、水切り部６によって濾過された濾液（回収水）ｗを集合する脱水集合部３により形成されている。そして、脱水集合部３内の濾液（回収水）ｗを、濾液回収ライン７を経て図示しないガスハイドレート生成器に戻すようにしている。
【００１１】
濾液回収ライン７を経てガスハイドレート生成器に戻される濾液濃度、すなわち、スラリー濃度は、通常、０ｗｔ％に近い状態であるが、例えば、脱水塔１に供給するスラリー濃度を高くした場合には（例えば、２０％〜６０％）、水切り部６を通過するガスハイドレートｎが多くなり、濾液回収ライン７を経てガスハイドレート生成器に戻されるスラリー濃度が高くなることが予想される。
【００１２】
濾液回収ライン７内のスラリー濃度が高くなると、濾液回収ライン７を通過中にガスハイドレートが析出して管壁に付着する。そして、時間の経過とともにガスハイドレートの堆積が増し、やがて濾液回収ライン７が閉塞される恐れがある。
【００１３】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、脱水器で分離した濾液をガスハイドレート生成器に戻す濾液回収ラインの閉塞を防止する濾液回収方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明は、次のように構成される。
【００１５】
請求項１に記載の発明は、ガスハイドレート生成槽内で原料ガスと水とを反応させてガスハイドレートを生成し、このガスハイドレートと未反応水からなるガスハイドレートスラリーを脱水器に供給して脱水し、該脱水器によってガスハイドレートから分離された濾液を濾液回収ラインを経て前記ガスハイドレート生成槽に戻すようにした濾液回収方法において、前記濾液回収ライン中の濾液濃度が設定値を超えた時に、前記濾液回収ラインに水を補給して濾液回収ライン中の濾液濃度を設定値未満に低減することを特徴とする濾液回収方法である。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、前記濾液回収ライン中の濾液濃度が設定値を超えた時に、ガスハイドレート生成槽に供給していた水を、濾液回収ラインに振り向けることを特徴とする請求項１記載の濾液回収方法である。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記濾液回収ライン中の濾液濃度が設定値を超えた時に、濾液回収ラインに補給する水の温度をガスハイドレート生成温度よりも２．０℃〜１５．０℃程度高くすることを特徴とする請求項１記載の濾液回収方法である。
【発明の効果】
【００１８】
上記したように、請求項１に記載の発明は、ガスハイドレート生成槽内で原料ガスと水とを反応させてガスハイドレートを生成し、このガスハイドレートと未反応水からなるガスハイドレートスラリーを脱水器に供給して脱水し、該脱水器によってガスハイドレートから分離された濾液を濾液回収ラインを経て前記ガスハイドレート生成槽に戻すようにした濾液回収方法において、前記濾液回収ライン中の濾液濃度が設定値を超えた時に、前記濾液回収ラインに水を補給して濾液回収ライン中の濾液濃度を設定値未満に低減するようにしたので、ガスハイドレートが析出して管壁に付着することを未然に回避することができる。その結果、ガスハイドレートの堆積による濾液回収ラインの閉塞も未然に回避することができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、前記濾液回収ライン中の濾液濃度が設定値を超えた時に、ガスハイドレート生成槽に供給していた水を、濾液回収ラインに振り向けるので、新たに、給水ラインを設置する必要がなく、経済的である。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、前記濾液回収ライン中の濾液濃度が設定値を超えた時に、濾液回収ラインに補給する水の温度をガスハイドレート生成温度よりも２．０℃〜１５．０℃程度高くするので、濾液回収ラインの管壁に付着していたガスハイドレートが分解し、濾液回収ラインの閉塞を解消することができる。なお、補給水温度をハイドレート生成温度プラス１５．０℃以上に高くすると、ガスハイドレート生成槽中のガスハイドレートをも分解させる恐れがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２２】
図１において、１１はガスハイドレート生成槽、１２はガスハイドレート生成槽１１で生成したガスハイドレートスラリーｓを脱水する脱水器、１３は脱水器１２でほぼ脱水されたガスハイドレートｎを次工程（図示せず）に移送する搬送装置である。
【００２３】
ガスハイドレート生成槽１１は、耐圧容器１４と、原料ガスである天然ガスｇを水ｗの中に気泡状に噴出するスパージャ１５と、耐圧容器１４内を攪拌する攪拌機１６と、原料ガスｇを循環させる循環ライン１７および循環ポンプ１８により構成されている。
【００２４】
ここで、水タンク１９内の水ｗは、ポンプ２０によって耐圧容器１４に供給されるが、給水ライン２１に設けた冷却器２２によって所定温度（例えば、１℃）に冷却するようになっている。この冷却器２２は、ポンプ２０の後流側に位置しているが、その冷媒供給ライン２３上に２個のバルブ２４及び２５を設けている。この２個のバルブ２４及び２５は、冷却器２２の前後に設けられている。また、給水ライン２１には、冷却器２２の後流側に第１開閉弁２６を設けている。
【００２５】
脱水器１２は、ガスハイドレートスラリーｓを導入する導入部２８と、ガスハイドレートスラリーｓの水を除去する水切り部２９と、水切り部２９で脱水されたガスハイドレートｎを誘導する導出部３０からなる縦型筒状の塔体３１と、水切り部２９で濾過した水ｗを集合する脱水集合部３２により構成されている。
【００２６】
この水切り部２９は、金網製の筒体あるいは多孔筒体で構成され、その微細孔の孔径は、０．１〜５ｍｍの範囲内となるように形成されている。この孔径が０．１mm未満の場合は、目詰まりが発生し易くなり、逆に、５ｍｍを超えると、ガスハイドレートが通過し易くなる。
【００２７】
脱水器１２の脱水集合部３２に集合した濾液（回収水）ｗ’は、濾液回収ライン３５を経てガスハイドレート生成槽１１に戻されるようになっている。この濾液回収ライン３５には、脱水塔１２からガスハイドレート生成槽１１に向かって流量計３６、密度計３７、第２温度計３８が、この順に設けられている。
【００２８】
他方、上記給水ライン２１および濾液回収ライン３５は、バイパスライン４０によって接続されている。ここで、バイパスライン４０の一端は、冷却器２２と第１開閉弁２６の間の給水ライン２１に接続し、他端は、できるだけ脱水集合部３２に接近させてバイパスライン４０に接続させている。このバイパスライン４０には、第１温度計４１および第２開閉弁４２がこの順に設けられている。
【００２９】
上記のガスハイドレート再生槽１１および脱水塔１２は、スラリーポンプ４３を備えたスラリー供給ライン４４によって接続されている。
【００３０】
図中、５０は、制御装置であり、流量計３６及び密度計３７の検出信号に基づいて第１開閉弁２６および第２開閉弁４２の開閉、並びに冷媒供給ライン２３の２個のバルブ２４及び２５の開閉度を要請するようになっている。
【００３１】
次に、このガスハイドレート製造装置の作用について説明する。
【００３２】
ガスハイドレート生成槽１１内の水ｗを攪拌機１６によって攪拌しながら、水ｗの中にスパージャ１５から原料ガスである天然ガスｇを気泡状に噴出すると、天然ガスｇと水ｗとが反応してガスハイドレートｎが生成される。
【００３３】
上記のように、ガスハイドレート生成槽１１内が攪拌機１６によって攪拌されているため、ガスハイドレートｎは、スラリー状になっており、その濃度は、例えば、約２０％である。
【００３４】
このガスハイドレートスラリーｓは、スラリー供給ライン４４を経て脱水器１２に供給される。脱水器１２に供給されたガスハイドレートスラリーｓは、導入部２８内を上昇してその上方の水切り部２９に至る。そして、水切り部２９によってガスハイドレートスラリーｓの未反応水が水切り部２９の微細孔を透過し、脱水集合部３内に流下する。
【００３５】
水切り部２９で脱水され、低含水率（例えば、約５０％）となったガスハイドレートｎは、脱水塔１２の導出部３０によって上方の排出装置１３に案内された後、排出装置１３により次工程に移送される。
【００３６】
そして、脱水器１２によってガスハイドレートｎから除去された濾液（回収水）ｗ’は、濾液回収ライン３５を経てガスハイドレート生成槽１１に戻されるのであるが、ガスハイドレートｎが水切り部２９の微細孔をすり抜けて濾液（回収水）ｗ’の濃度（スラリー濃度）が設定値（例えば、２０％）を超えた場合には、濾液回収ライン３５上に配置した流量計３６および密度計３７からの検出信号に基づいた制御装置５０の指令によって第１開閉弁２６が「閉」となり、これとは逆にバイパスライン４０の第２開閉弁４２が「開」になる。
【００３７】
このような開閉弁の制御によって水タンク１９の水ｗが濾液回収ライン３５の供給され、濾液回収ライン３５内の濾液（回収水）ｗ’が希釈される。それと同時に、冷却器２２の冷媒供給ライン２３に設けた２個のバルブ２４及び２５の開度調整が行われ、濾液回収ライン３５内の水温が所定温度（例えば、５．０℃）になるようにする。
【００３８】
こうすることで、管壁へのガスハイドレートの付着を防ぐ一方、管壁に付着したガスハイドレートの分解を促進させる。
【００３９】
図２は、脱水装置として、スクリュープレス型の脱水装置５５を用いた例であり、第１の実施形態と同じ機器には、同じ符号を付け、詳細な説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図３】従来の脱水塔の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
ｇ  原料ガス
ｎ  ガスハイドレート
ｓ  ガスハイドレートスラリー
ｗ  水
ｗ’  濾液
１１  ガスハイドレート生成槽
１２  脱水器
３５  濾液回収ライン
【図１】
2006124468.tif 000003
【図２】
2006124468.tif 000004
【図３】
2006124468.tif 000005