(57)【要約】【課題】  チューブがハイドレートスラリーによって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１０では、チューブラリアラクタ１１の所定区間Ａ、Ｂ、Ｃの圧力損失ΔＰA、ΔＰB、ΔＰCが計測されており、圧力損失ΔＰA、ΔＰB、ΔＰCが所定値Ｐ0以上になると、給水手段２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃによって所定区間Ａ、Ｂ、Ｃに給水される水量を増加される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定圧力、所定温度のチューブ内で水とハイドレート形成ガスを移送する間に水とハイドレート形成ガスを反応させて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、
前記チューブ内の所定区間の圧力損失を計測する圧損計測手段と、
前記所定区間へ水を給水する給水手段と、
前記圧損計測手段によって計測された圧力損失が所定値以上になると前記給水手段による給水量を増加させる第１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】
所定圧力、所定温度のチューブ内で水とハイドレート形成ガスを移送する間に水とハイドレート形成ガスを反応させて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、
前記チューブ内の所定区間の圧力損失を計測する圧損計測手段と、
前記圧損計測手段によって計測された圧力損失が所定値以上になると前記チューブ内の温度を設定値より上昇させる第２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３】
ハイドレートを下から上へ移送することを特徴とする請求項１又は２に記載のハイドレート生成装置。
【請求項４】
前記チューブの内径を上流から下流にかけて均一とし、又は拡大させ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、所定圧力、所定温度のチューブ内で水とハイドレート形成ガスを移送する間に水とハイドレート形成ガスを反応させて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】
従来から天然ガス等のハイドレート形成ガスと水を所定圧力下、所定温度下で反応させてハイドレートを生成する方法が種々考案されている。その中に、外周から冷媒で冷却されるチューブ内でハイドレート形成ガスと水との混合物を移送する間に、ハイドレート形成ガスと水を反応させてハイドレートを生成する方法が含まれている（特許文献１参照）。この方法によると、反応熱の除去効率を高くすることができ、また、ピストンフローとなるので、ハイドレートの生成速度を速めることができる。
【０００３】
ここで、チューブ内では、気体、液体、固体の三相流体が移送されるが、装置の運転状態の変化で移送されるハイドレートスラリーのスラリー濃度が高くなったり、粘度が上昇したり、又はチューブ内にハイドレートが貯まったりすると、チューブ内で閉塞が起ってしまう。このようになると、一旦ハイドレートの生成を停止してハイドレートスラリーをチューブから取り除かなければならず、ハイドレート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２００４−７５７７１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、チューブがハイドレートスラリー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、所定圧力、所定温度のチューブ内で水とハイドレート形成ガスを移送する間に水とハイドレート形成ガスを反応させて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、前記チューブ内の所定区間の圧力損失を計測する圧損計測手段と、前記所定区間へ水を給水する給水手段と、前記圧損計測手段によって計測された圧力損失が所定値以上になると前記給水手段による給水量を増加させる第１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、所定圧力、所定温度のチューブ内で天然ガス等のハイドレート形成ガスと水が移送され、この間に水とハイドレート形成ガスが反応してハイドレートが生成される。
【０００７】
ここで、給水手段によってチューブ内の所定区間へ水が給水されるようになっており、この所定区間の圧力損失が圧損計測手段によって計測されている。第１制御手段は、圧損計測手段によって計測された圧力損失が所定値以上になると、給水手段による給水量を増加させる。
【０００８】
これによって、チューブ内の所定区間の水量が増加してハイドレートの含有率が低下し、または、水流の勢いが増すので、ハイドレートの流動性が良くなる。従って、チューブの所定区間で発生するハイドレートスラリーによる閉塞を防止できるので、ハイドレートの生成を停止することなく連続して行うことができ、生産性を向上できる。
【０００９】
請求項２に記載のハイドレート生成装置は、所定圧力、所定温度のチューブ内で水とハイドレート形成ガスを移送する間に水とハイドレート形成ガスを反応させて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、前記チューブ内の所定区間の圧力損失を計測する圧損計測手段と、前記圧損計測手段によって計測された圧力損失が所定値以上になると前記チューブ内の温度を設定値より上昇させる第２制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載のハイドレート生成装置では、圧損計測手段によって計測されたチューブの所定区間の圧力損失が所定値以上になると、第２制御手段が、チューブ内の温度を設定値より上昇させる。これによって、ハイドレートの生成速度が低下してハイドレートスラリーのスラリー濃度が低下し、ハイドレートスラリーの流動性が良くなる。従って、チューブの所定区間で発生するハイドレートスラリーによる閉塞を防止できるので、ハイドレートの生成を停止することなく連続して行うことができ、生産性を向上できる。
【００１１】
請求項３に記載のハイドレート生成装置は、請求項１又は２に記載のハイドレート生成装置であって、ハイドレートを下から上へ移送することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載のハイドレート生成装置では、ハイドレートを下から上へ移送する。ここで、ハイドレートは水よりも比重が小さく、水に浮くので、ハイドレートを下から上へ移送することで、ハイドレートスラリーを移送する際の負荷を小さくできる。従って、ハイドレートスラリーによってチューブが閉塞されにくくなる。
【００１３】
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、前記チューブの内径を上流から下流にかけて均一とし、又は拡大させることを特徴とする。
【００１４】
ここで、チューブの下流では上流と比してハイドレートの生成量が増加し、ハイドレートスラリーのスラリー濃度が高くなり、ハイドレートスラリーの流動性が悪くなる。
【００１５】
そこで、請求項４に記載のハイドレート生成装置では、チューブの内径を上流から下流にかけて均一とし、又は拡大させ、少なくともチューブの下流に縮径部を設けないことで、チューブ下流でのハイドレートスラリーの移送負荷の増大を抑制し、チューブの下流がハイドレートによって閉塞される危険性を低下させている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上記構成にしたので、ハイドレートスラリーによってチューブ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】
【００１７】
以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１に示すように、ハイドレート生成装置１０には、チューブラリアラクタ１１が備えられている。このチューブラリアラクタ１１は、複数（本実施形態では７本）のチューブラリアラクタユニット１１ｕが配管１４を介して直列に連結されて構成されている。チューブラリアラクタユニット１１ｕは、水Ｗと天然ガスＧとの混合物が流れるチューブ１２の外周に、冷却媒体ＲＥＦを流すジャケット１３が巻装されて構成されている。
【００１９】
各チューブラリアラクタユニット１１ｕのジャケット１３は、配管１５を介して直列に連結されており、最も上流に配設されたジャケット１３に供給された冷却媒体ＲＥＦが順次下流のジャケット１３に流れ、最も下流に配設されたジャケット１３から排出される。また、最も上流に配設されたジャケット１３に冷却媒体ＲＥＦを供給する供給管１６には、流量計１７と、流量調整弁１８が配設され、最も下流に配設されたジャケット１３から冷却媒体ＲＥＦを排出する排出管１９には、流量調整弁２０が配設されている。
【００２０】
ＣＰＵ２２は、流量調整弁１８、２０の開度を調整して冷却媒体ＲＥＦの流量を制御し、チューブ１２内の温度を所定温度（例えば１〜１０℃程度）に維持する。また、チューブ１２内の圧力は、圧力維持装置（図示省略）によって所定圧力（例えば３．０〜１０．０ＭＰａ）に維持する。
【００２１】
また、チューブリアラクタ１１より上流側には、水Ｗと天然ガスＧを混合してチューブラリアラクタ１１の入口に供給する供給手段（図示省略）が設けられている。この供給手段から供給された水Ｗと天然ガスＧの混合物は、所定温度、所定圧力のチューブ１２内を通過しながら反応して、その組成が変化してハイドレートＨとなり、水分が少ないハイドレートスラリーＳが生成される。このハイドレートスラリーＳの生成過程において発生する生成熱は、ジャケット１３を流れる冷却媒体ＲＥＦによって除去される。
【００２２】
なお、出口側のチューブ１２では、ハイドレートＨの生成量が多くなり、生成されたハイドレートスラリーＳの流動性が悪くなるので、出口側のチューブ１２内にはスクリュー３１が設けられており、このスクリュー３１が回転駆動されることで、ハイドレートスラリーＳがチューブラリアラクタ１１から排出される。そして、排出されたハイドレートスラリーＳは、気体／液体／固体分離装置２４に送られ、ハイドレートＨが水Ｗと天然ガスＧから分離される。
【００２３】
また、上流側から１本目と２本目のチューブラリアラクタユニット１１ｕを連結する配管１４Ａには、給水手段２６Ａが接続されており、配管１４Ａから下流に向けて水が給水される。また、同様に、上流側から３本目と４本目のチューブラリアラクタ１１ｕ、上流側から５本目と６本目のチューブラリアラクタユニット１１ｕをそれぞれ連結する配管１４Ｂ、１４Ｃには、それぞれ給水手段２６Ｂ、２６Ｃが接続されており、配管１４Ｂ、１４Ｃから下流に向けて水が給水される。
【００２４】
給水手段２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃは、それぞれ配管１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに接続された給水管２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃと、給水管２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃに配設された流量調整弁３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、流量計３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃを備えている。給水手段２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃは、常時、配管１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃから所定量の水を給水しており、水流の勢いによってハイドレートスラリーＳの流動性が良くなっている。
【００２５】
また、配管１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃにはそれぞれ圧力計３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃが配設され、最も下流側のチューブラリアラクタユニット１１ｕからハイドレートスラリーＳを排出する排出管３６にも、圧力計３４Ｄが配設されている。ＣＰＵ２２は、圧力計３４Ａによって計測された圧力と圧力計３４Ｂによって計測された圧力との差圧から、配管１４Ａから配管１４Ｂまでの間（区間Ａ）の圧力損失ΔＰAを検出する。また、同様に、ＣＰ
Ｕ２２は、圧力計３４Ｂによって計測された圧力と圧力計３４Ｃによって計測された圧力との差圧から、配管１４Ｂから配管１４Ｃまでの間（区間Ｂ）の圧力損失ΔＰBを検出し
、圧力計３４Ｃによって計測された圧力と圧力計３４Ｄによって計測された圧力との差から、配管１４Ｃから排出管３６までの間の圧力損失ΔＰCを検出する。
【００２６】
ここで、チューブ１２、配管１４内でハイドレートスラリーＳの流動性が悪化すると、チューブ１２、配管１４での圧力損失が上昇し、この圧力損失が限界値ΔＰ1以上まで上
昇すると、チューブ１２、配管１４がハイドレートスラリーＳによって閉塞される。
【００２７】
そこで、ＣＰＵ２２は、区間Ａ、区間Ｂ、区間Ｃの圧力損失ΔＰA、ΔＰB、ΔＰCが
所定値ΔＰ0（＜ΔＰ1）以上になると、流量調整弁３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの開度を大
きくして区間Ａ、区間Ｂ、区間Ｃへの給水量を増加させる。
【００２８】
これによって、区間Ａ、区間Ｂ、区間Ｃの水量が増加してハイドレートＨの含有率が低下し、または水流の勢いが増すのでハイドレートスラリーＳの流動性が良くなる。従って、区間Ａ、区間Ｂ、区間Ｃで発生するハイドレートスラリーＳによる閉塞を防止できるので、ハイドレートＨの生成を停止することなく連続して行うことができ、生産性を向上できる。
【００２９】
また、チューブリアラクタ１１の所定区間の圧力損失を検出し、圧力損失が増加している区間を特定して、その区間に水を供給するようにしたので、閉塞が起りそうになっている区間のハイドレートスラリーＳの流動性を瞬時に良くすることができ、より確実に閉塞を防止できる。
【００３０】
ここで、ハイドレートＨは、水Ｗより比重が小さく水Ｗに浮くので、ハイドレートスラリーＳを下から上へ移送する場合に負荷が小さくなる。このため、チューブラリアラクタ１１は、各チューブラリアラクタユニット１１ｕ、配管１４の向きが、上流から下流にかけて水平又は上向きとなるように構成されており、ハイドレートスラリーＳが下から上へ移送されるようになっている。これによって、ハイドレートスラリーＳの流動性の悪化が抑制されており、閉塞が起り難くなっている。
【００３１】
また、チューブ１２、配管１４の内径を上流から下流にかけて均一とし、又は拡大させ、少なくとも出口側のチューブ１２、配管１４に縮径部を設けないことで、出口側のチューブ１２でのハイドレートＨの負荷の増大を抑制している。さらに、出口側のチューブ１２の内部にはスクリュー３１を設けており、出口側のチューブ１２がハイドレートＨによって閉塞される危険性を低下させている。
【００３２】
なお、本実施形態では、常時、配管１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに給水している給水手段２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの給水量を増加させたが、給水手段２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃが常時、給水を行うことは必須ではない。即ち、通常時には給水手段２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃに給水を行わせず、所定区間Ａ、Ｂ、Ｃの圧力損失が増大した時のみ、給水手段２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃに給水を行わせるようにしても良い。
【００３３】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
【００３４】
上述したように、ＣＰＵ２２は、流量調整弁１８、２０の開度を調整して冷却媒体ＲＥＦの流量を制御し、チューブ１２内の温度を所定温度（例えば１〜１０℃程度）に維持しているが、区間Ａ、区間Ｂ、区間Ｃの圧力損失ΔＰA、ΔＰB、ΔＰCの何れかが所定値
ΔＰ0（＜ΔＰ1）以上になると、流量調整弁１８、２０の開度を小さくして冷却媒体Ｒ
ＥＦの流量を減少させ、チューブ１２内の温度を設定温度より上昇させる。これによって、ハイドレートＨの生成速度が遅くなり、ハイドレートスラリーＳのスラリー濃度が低下するので、ハイドレートスラリーＳの流動性が良くなる。従って、チューブラリアラクタ１１の閉塞を防止できる。
【００３５】
なお、チューブ１２内の温度の制御方法としては、冷却媒体ＲＥＦの流量を制御する方法の他に、冷却媒体ＲＥＦの温度を制御する方法も適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態の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】
【００３７】
１０      ハイドレート生成装置
１２      チューブ
１４      配管（チューブ）
２２      ＣＰＵ（第１制御手段、第２制御手段、圧損計測手段）
２６Ａ    給水手段
２６Ｂ    給水手段
２６Ｃ    給水手段
３４Ａ    圧力計（圧損計測手段）
３４Ｂ    圧力計（圧損計測手段）
３４Ｃ    圧力計（圧損計測手段）
３４Ｄ    圧力計（圧損計測手段）
Ａ        区間（所定区間）
Ｂ        区間（所定区間）
Ｃ        区間（所定区間）
Ｇ        天然ガス（ハイドレート形成ガス）
Ｈ        ハイドレート
Ｗ        水
【図１】
2006111773.tif 000003