(57)【要約】【課題】ほぼ均一なスラリー濃度のガスハイドレートスラリーを安定して且つ連続的に反応容器外に抜き出すことのできるガスハイドレートの生成装置を提供すること。【解決手段】反応容器１内が所定の温度及び圧力に設定され、該反応容器内で原料ガス１８と水１６の接触によってガスハイドレート２２が生成され、生成されたガスハイドレートは該反応容器内の水面上に溜まり、該水面上に溜まるガスハイドレートは抜き出し手段１４によって反応容器外に抜き出される構成のガスハイドレート生成装置であって、ガスハイドレート２２が溜まる水面部分に、反応容器の中央部から容器壁部３に繋がる螺旋路３０を有する螺旋状筒体３２が水面上から水面下に跨るように設けられ、抜き出し手段の抜き出し口１２は容器壁部３における螺旋路に連通する位置に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器内が所定の温度及び圧力に設定され、該反応容器内で原料ガスと水の接触によってガスハイドレートが生成され、生成されたガスハイドレートは該反応容器内の水面上に溜まり、該水面上に溜まるガスハイドレートは抜き出し手段によって反応容器外に抜き出される構成のガスハイドレート生成装置であって、
生成された前記ガスハイドレートが溜まる水面部分に、反応容器の中央部から容器壁部に繋がる螺旋路を有する螺旋状筒体が水面上から水面下に跨るように設けられ、
前記抜き出し手段の抜き出し口は前記容器壁部における前記螺旋路に連通する位置に設けられていることを特徴とするガスハイドレート生成装置。
【請求項２】
請求項１において、反応容器内の水に前記螺旋路と同じ向きに旋回流を生じさせる旋回流形成手段が設けられていることを特徴とするガスハイドレート生成装置。
【請求項３】
請求項１において、原料ガスと水の接触が反応容器内に水を散水して行われるスプレー方式のガスハイドレート生成装置であり、前記抜き出し手段が有する吸引手段の吸引力によって前記螺旋路内のガスハイドレートが螺旋路に沿って移動して抜き出されるように構成されていることを特徴とするガスハイドレート生成装置。
【請求項４】
反応容器内を所定の温度及び圧力に設定し、該反応容器内で原料ガスと水を接触させてガスハイドレートを生成し、生成したガスハイドレートは該反応容器内の水面上に溜まり、該水面上に溜まるガスハイドレートを抜き出し手段によって反応容器外に抜き出して生成するガスハイドレート生成方法であって、
前記ガスハイドレートが溜まる水面部分に反応容器の中央部から容器壁部に繋がる螺旋路を有する螺旋状筒体が水面上から水面下に跨るように設けられた当該螺旋状筒体を用いて、前記抜き出し手段により前記螺旋状筒体内のガスハイドレートを前記螺旋路に沿って移動させて反応容器外に抜き出すことを特徴とするガスハイドレート生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応容器内が所定の温度及び圧力に設定され、該反応容器内で原料ガスと水の接触によってガスハイドレートが生成され、生成されたガスハイドレートは該反応容器内の水面上に溜まり、該水面上に溜まるガスハイドレートは抜き出し手段によって反応容器外に抜き出される構成のガスハイドレート生成装置及び生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスハイドレートは、水分子が結合して形成された立体構造の籠の内部に、例えば天然ガスの成分であるメタン、エタン、プロパン、ブタン等の炭化水素や二酸化炭素等のガス分子が取り込まれて形成される包接（クラスレート）水和物（ハイドレート）の総称である。すなわち、ガスハイドレートは、原料ガス分子と水分子からなる氷状の固体物質であり、水分子が形成する立体的な籠状構造の内部に原料ガス分子を包接した安定な包接化合物の一種である。このガスハイドレートは、ガス包蔵量が比較的大きいと共に、大きな生成・分解エネルギーや、ハイドレート化ガスの選択性等の特徴ある性質を有しているため、例えば、天然ガス等の輸送・貯蔵手段や、蓄熱システム、アクチュエータ、特定成分ガスの分離回収等の多様な用途が可能であり、盛んに研究がなされている。
【０００３】
ガスハイドレートは、通常、高圧・低温条件の下で生成される。生成方法として、以下の方式が良く知られている。原料ガスを高圧に充填した反応容器の上部から冷却した水を散水（スプレー）することにより、水滴が原料ガス中を落下する際に水滴表面にガスハイドレートを生成させる、いわゆる「スプレー方式」や、原料ガスを水中に気泡として導入（バブリング）することにより、原料ガスの気泡が水中を上昇する際に気泡表面にガスハイドレートを生成させる、いわゆる「バブリング方式」等である。
【０００４】
前者のスプレー方式を用いたガスハイドレート生成装置の一例として、特許文献１（特開２０００−２６４８５２号公報）に記載の装置が挙げられる。反応容器内で原料ガスとスプレー水を接触させて生成したガスハイドレートは、一般に水より比重が小さいため、また微細な気泡がハイドレートに付着するため、反応容器内の水面上に浮いてガスハイドレートの層を形成する。前記接触反応を継続させることにより、このガスハイドレートは水面上に次第に溜まっていくと共に濃縮されて濡縮スラリーとなる。このガスハイドレートの濃縮スラリーを、水面近くの容器壁部に抜き出し口が配置された抜き出し装置によって抜き出すようになっている。
【０００５】
また、バブリング方式を用いたガスハイドレート生成装置も、図５及び図６に示した如く、反応容器１内の水面下で生成したガスハイドレート１０は水面上に溜まり、それを水面近くの容器壁部に抜き出し口１２が配置された抜き出し装置１４によって抜き出すようになっている点ではスプレー方式と変わらない。図において、符号１６は貯留された水を示す。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２６４８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のガスハイドレート生成装置は、反応容器１内の水面に浮いたガスハイドレート１０の濃縮スラリーを水面近くの容器壁部に抜き出し口１２が配置された抜き出し装置１４にて反応容器１外に抜き出すようになっているため、抜き出し口１２近くの濃縮スラリーが抜き出されるとその後は水１６が多くなり、抜き出されたガスハイドレートスラリーの濃度が一定せず、ばらつく問題があった。反応容器外に抜き出されたガスハイドレートスラリーは、通常、次工程で更に濃縮装置にかけられるが、この濃縮装置にかけるに際して、望ましいスラリー濃度範囲がある。前記反応容器から取り出したスラリー濃度が一定せず、ばらつくと、次工程の望ましいスラリー濃度範囲から外れてしまう問題があった。すなわち、従来の構造では、濃縮スラリーを安定して連続的に反応容器外に抜き出すことはできない問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、ほぼ均一なスラリー濃度のガスハイドレートスラリーを安定して且つ連続的に反応容器外に抜き出すことのできるガスハイドレートの生成装置および生成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係るガスハイドレート生成装置は、反応容器内が所定の温度及び圧力に設定され、該反応容器内で原料ガスと水の接触によってガスハイドレートが生成され、生成されたガスハイドレートは該反応容器内の水面上に溜まり、該水面上に溜まるガスハイドレートは抜き出し手段によって反応容器外に抜き出される構成のガスハイドレート生成装置であって、生成された前記ガスハイドレートが溜まる水面部分に、反応容器の中央部から容器壁部に繋がる螺旋路を有する螺旋状筒体が水面上から水面下に跨るように設けられ、前記抜き出し手段の抜き出し口は前記容器壁部における前記螺旋路に連通する位置に設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、生成したガスハイドレートが溜まる水面部分に、螺旋路を有する螺旋状筒体が水面上から水面下に跨るように設けられ、抜き出し手段の抜き出し力が抜き出し口から螺旋状筒体の螺旋路に閉じられた状態で伝わるように構成されているので、螺旋状筒体内のガスハイドレートを前記螺旋路に沿って移動させて反応容器外に安定して連続的に抜き出すことができる。
【００１１】
本発明の第２の態様に係るガスハイドレート生成装置は、第１の態様において、反応容器内の水に前記螺旋路と同じ向きに旋回流を生じさせる旋回流形成手段が設けられていることを特徴とするものである。  
本発明によれば、旋回流形成手段によって形成された旋回流は、螺旋路内の流速に寄与するため、水面上のガスハイドレートに対して、遠心分離作用ではなく、螺旋路内を前記抜き出し口に向かって円滑に移動させる作用を発現するようになる。従って、第１の態様による作用効果に加えて、螺旋状筒体内のガスハイドレートを前記螺旋路に沿って移動させて反応容器外に抜き出すことを、一層安定して連続的に行えるようになる。
【００１２】
本発明の第３の態様に係るガスハイドレート生成装置は、第１の態様において、原料ガスと水の接触が反応容器内に水を噴霧して行われるスプレー方式のガスハイドレート生成装置であり、前記抜き出し手段が有する吸引手段の吸引力によって前記螺旋路内のガスハイドレートが螺旋路に沿って移動して抜き出されるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明は、攪拌機のような旋回流形成手段を設置しないスプレー式のガスハイドレート生成装置に特に有効である。抜き出し手段が有するポンプ等の吸引手段の吸引力が、抜き出し口から螺旋状筒体の螺旋路に閉じられた状態で伝わるので、ガスハイドレートが螺旋路に沿って移動して抜き出される。
【００１４】
本発明の第４の態様に係るガスハイドレート生成方法は、反応容器内を所定の温度及び圧力に設定し、該反応容器内で原料ガスと水を接触させてガスハイドレートを生成し、生成したガスハイドレートは該反応容器内の水面上に溜まり、該水面上に溜まるガスハイドレートを抜き出し手段によって反応容器外に抜き出して生成するガスハイドレート生成方法であって、前記ガスハイドレートが溜まる水面部分に反応容器の中央部から容器壁部に繋がる螺旋路を有する螺旋状筒体が水面上から水面下に跨るように設けられた当該螺旋状筒体を用いて、前記抜き出し手段により前記螺旋状筒体内のガスハイドレートを前記螺旋路に沿って移動させて反応容器外に抜き出すことを特徴とするものである。  
本発明によれば、第１の態様と同様の作用効果が得られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ほぼ均一なスラリー濃度のガスハイドレートスラリーを螺旋状筒体の螺旋路に沿って安定して且つ連続的に反応容器外に抜き出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。  
［実施例１］
図１は本発明に係るバブリング方式の天然ガスハイドレート生成装置の一実施例を示す概略断面図であり、図２は図１のII−II線断面図、図３は螺旋状筒体を示す一部切欠の斜視図である。
【００１７】
反応容器１内の水１６中に天然ガスより成る原料ガス１８を気泡として供給する原料ガス供給手段を構成するスパージャ２０が設けられている。このスパージャ２０は、図示しないガス供給源に連通され、制御された噴射量で原料ガス１８を前記水１６内に供給するようになっている。反応容器１内は、公知の方法により、所定の温度及び圧力に調整される。本実施例では、温度は１℃〜５℃、圧力は４ＭＰa〜８ＭＰa、好ましくは温度は２℃〜４℃、圧力は５ＭＰa〜６ＭＰaである。この温度及び圧力の下で、前記原料ガス１８の気泡と前記水１６が接触して天然ガスハイドレート２２が生成するようになっている。
【００１８】
図１において、符号２４は回転翼を示し、該回転翼２４は反応容器１の中心に配置された回転軸２６を介して駆動装置２８に取り付けられている。回転翼２４が回転することによりスパージャ２０から水１６中に供給された原料ガス１８の気泡を更に微細化して、水との接触反応性を高める役割を果たす。また同時に、反応容器１内の水１６に旋回流を形成して生成した天然ガスハイドレート２２をスラリー化する。図１はこのスラリー化した天然ガスハイドレート２２が水面上に浮いて濃縮スラリーになっている状態を示している。
【００１９】
本発明においては、生成された天然ガスハイドレート２２が溜まる水面部分に、反応容器１の中央部から容器壁部３に繋がる螺旋路３０を有する螺旋状筒体３２が、水面上から水面下に跨るように設けられている。抜き出し装置１４の抜き出し口１２は、容器壁部３における螺旋路３０に連通する位置に設けられている。螺旋状筒体３２は、図２及び図３に示したように、最外周端部３４が反応容器１の容器壁部３に固定されることで、その位置に保持されている。以上の如く構成することにより、抜き出し装置１４の抜き出し力が抜き出し口１２から螺旋状筒体３２の螺旋路３０に閉じられた状態で伝わるようになっている。
【００２０】
該螺旋状筒体３２は上端及び下端が図３に示したように開放されている。螺旋状体３２の水面からの沈み込みの深さ、すなわち水面下の長さは、生成される天然ガスハイドレート２２の量に対応して変更するのが適当であるが、通常、反応容器１の底からの水面高さの１／５〜１／２（回転翼２４が水面高さの１／３の場合）とすることで、対応できる。螺旋の間隔は、螺旋路３０内の流速が全長にわたってほぼ一定となるように、中心部で狭く、容器壁部３に近づくにつれて次第に幅広となるように構成されている。  
以上により、水面近くにある濃縮された天然ガスハイドレートスラリーがほぼ均一濃度で反応容器１外に抜き出すことが可能になっている。
【００２１】
本実施例では、反応容器１内の水１６に螺旋路３０と同じ向きに旋回流を生じさせる旋回流形成装置３６が設けられている。そして、該旋回流形成装置３６は前記回転翼２４が兼ねるように構成されている。尚、図１において、符号３８は水の補給口、符号４０は吸引ポンプを示す。
【００２２】
次に実施例１の作用を説明する。  
本実施例によれば、生成した天然ガスハイドレート２２が溜まる水面部分に、螺旋路３０を有する螺旋状筒体３２が水面上から水面下に跨るように設けられ、抜き出し装置１４の抜き出し力が抜き出し口１２から螺旋状筒体３２の螺旋路３０に閉じられた状態で伝わるように構成されているので、螺旋状筒体３２内の天然ガスハイドレート２２を前記螺旋路３０に沿って移動させて反応容器１外に安定して連続的に抜き出すことができる。
【００２３】
また、旋回流形成装置３６によって旋回流を形成した場合は、反応容器１内の水１６に螺旋路３０と同じ向きに旋回流を生じさせようになっているので、螺旋路３０内の流速に寄与することになり、水面上の天然ガスハイドレート２２に対して、遠心分離作用ではなく、螺旋路３０内を前記抜き出し口１２に向かって円滑に移動させる作用を発現するようになる。従って、螺旋状筒体３２内の天然ガスハイドレート２２を螺旋路３０に沿って移動させて反応容器１外に抜き出すことを、一層安定して連続的に行えるようになる。
【００２４】
［実施例２］
図４は本発明に係るスプレー方式の天然ガスハイドレート生成装置の一実施例を示す概略断面図である。前記実施例１と同様の構成については同一部分に同一符号を付してその説明は省略する。
【００２５】
本実施例２に係るガスハイドレート生成装置は、反応容器１の上部に設けられたガスノズル４５から供給される原料ガス１８と水１６の接触が、反応容器１内に水１６をノズル５０から散水して行われるスプレー方式のガスハイドレート生成装置である。ノズル５０から散水される水１６は、反応容器１内に貯留された水１６を取り出し口５２から取り出して熱交換機５４で冷却した後、散水される。図４において、符号５６は水循環用ポンプを示す。そして、旋回流は作らずに、抜き出し装置１４が有する吸引ポンプ４０の吸引力によって前記螺旋路３０内の天然ガスハイドレート２２が螺旋路３０に沿って移動して抜き出されるように構成されている。
【００２６】
実施例２においては、抜き出し装置１４が有するポンプ４０の吸引力が、抜き出し口１２から螺旋状筒体３２の螺旋路３０に閉じられた状態で伝わるので、天然ガスハイドレート２２が螺旋路３０に沿って移動して抜き出される。このように、回転翼２４のような撹拌手段或いは旋回流形成装置３６を設置しないスプレー式のガスハイドレート生成装置に特に有効である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、反応容器内で所定の温度及び圧力条件の下、原料ガスと水を接触させて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及び生成方法に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るバブリング方式の天然ガスハイドレート生成装置の一実施例を示す概略断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】螺旋状筒体を示す一部切欠の斜視図である。
【図４】本発明に係るスプレー方式の天然ガスハイドレート生成装置の一実施例を示す概略断面図である。
【図５】従来のバブリング方式の天然ガスハイドレート生成装置の一実施例を示す概略断面図である。
【図６】図５のVI−VI線断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  反応容器
３  容器壁部
１２  抜き出し口
１４  抜き出し装置
１６  水
１８  原料ガス
２２  天然ガスハイドレート
２４  回転翼
３０  螺旋路
３２  螺旋状筒体
３４  最外周端部
３６  旋回流形成装置
４０  吸引ポンプ
【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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