(57)【要約】【課題】  ハイドレート化率の高いハイドレートが低いコストで得られるハイドレート冷却搬送装置、および前記ハイドレート冷却搬送装置を有するハイドレート処理装置の提供。【解決手段】  ハイドレート冷却手段とハイドレート搬送手段とを有し、一端にハイドレートの入口部を、他端にハイドレートの出口部を有し、入口部のハイドレートよりも出口側のハイドレートの方が低温になるように温度制御され、しかも内部がハイドレート形成ガス雰囲気下に保持されたハイドレート冷却搬送装置、および前記ハイドレート冷却搬送装置の前段にハイドレート脱水装置を配設したハイドレート処理装置。【選択図】        図１
2006131747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイドレート冷却手段とハイドレート搬送手段とを有する横型円筒状のハイドレート冷却搬送装置であって、
一端にハイドレートの入口部を、他端にハイドレートの出口部を有し、
該ハイドレート冷却搬送装置の内部を通過するハイドレートが入口部から出口部に向って順次低温になるように温度制御され、しかも内部がハイドレート形成ガス雰囲気に保持されてなる
ことを特徴とするハイドレート冷却搬送装置。
【請求項２】
前記ハイドレート冷却手段は、ハイドレート搬送方向に沿って配設された１または２以上の冷却装置より構成されてなる請求項１に記載のハイドレート冷却搬送装置。
【請求項３】
、前記冷却装置はジャケット式冷却装置および／または電気式冷却装置である請求項２に記載のハイドレート冷却搬送装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のハイドレート冷却搬送装置とハイドレートを脱水するハイドレート脱水装置とを有するハイドレート処理装置であって、前記ハイドレート冷却搬送装置の前段に前記ハイドレート脱水装置を配設したことを特徴とするハイドレート処理装置。
【請求項５】
前記ハイドレート脱水装置がスクリュープレス型脱水機であり、しかも内部がハイドレート形成ガス雰囲気下に保持されてなることを特徴とする請求項４に記載のハイドレート処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイドレート冷却搬送装置およびハイドレート処理装置にかかり、特に、従来に比較してハイドレート化率の高いハイドレートが得られるハイドレート冷却搬送装置、および前記ハイドレート冷却搬送装置を有するハイドレート処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水と天然ガスとを所定の温度および圧力下で接触させて生成させた天然ガスハイドレートは、そのままではハイドレート化率が充分に高くないことが多い。
【０００３】
そこで、各種の方法で物理的脱水を行なって表面の水を除去することが行なわれてきた。
【０００４】
しかしながら、物理的脱水だけでは、得られるハイドレートのハイドレート化率は７０％程度が限度であり、それ以上のハイドレート化率を達成するためには、物理的脱水されたハイドレートに、所定温度、圧力で天然ガスを接触させて水和脱水をおこなう必要があった（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−１０５３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、物理的脱水工程の後に水和脱水工程を行なうと、水和脱水工程の分だけ生産工程が増加し、したがって製造コストも増大するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、ハイドレート化率の高いハイドレートが低いコストで得られるハイドレート冷却搬送装置、および前記ハイドレート冷却搬送装置を有するハイドレート処理装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、ハイドレート冷却手段とハイドレート搬送手段とを有する横型円筒状のハイドレート冷却搬送装置であって、一端にハイドレートの入口部を、他端にハイドレートの出口部を有し、該ハイドレート冷却搬送装置の内部を通過するハイドレートが入口部から出口部に向って順次低温になるように温度制御され、しかも内部がハイドレート形成ガス雰囲気に保持されてなることを特徴とするハイドレート冷却搬送装置に関する。
【０００８】
ハイドレートの生成速度は、水が凝固した条件では大幅に低下するので、通常は、氷点以上の温度で水と天然ガスなどのハイドレート形成ガスとを接触させてハイドレートを生成させる。
【０００９】
また、前記ハイドレートを脱水する場合も、ハイドレート中の水が氷結しないように通常はハイドレートを氷点以上の温度に保持する。
【００１０】
したがって、前記ハイドレート冷却搬送装置には、水が液体状で存在するハイドレート粒子が搬入される。
【００１１】
ハイドレート冷却搬送装置では、入口温度が、氷点近辺で、且つハイドレート粒子表面の水が凍らない温度に保持されているから、ハイドレート粒子表面や粒子中の水分は、冷却液体の状態，若しくは過冷却液体の状態にある。したがって、前記ハイドレート粒子がハイドレート形成ガスと接触すると、急速にハイドレートが生成し、水和脱水される。しかも、前記ハイドレート粒子は、出口に向かって搬送されるうちに、ハイドレートが１気圧で安定に存在し得る温度まで冷却される。
【００１２】
したがって、前記ハイドレート冷却搬送装置は、ハイドレート粒子を冷却すると同時に前記ハイドレート粒子のハイドレート化率を効率よく高めることができるから、これまで物理脱水工程の後に行なっていた水和脱水工程を省略できる。
【００１３】
ここで、入口温度は、たとえば５〜―５℃の範囲に設定でき、出口温度は、たとえば−２０〜−２５℃の範囲に設定できる。また、この際、入口と出口の間の温度は、出口側の方がより低温になるように設定できる。
【００１４】
ハイドレート形成ガスとしては、水とハイドレートを形成するガスが挙げられ、具体的には天然ガス、メタン、エタン、プロパン、ブタン、フロン、二酸化炭素、酸素、窒素、水素などが挙げられる。
【００１５】
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冷却搬送装置において、前記ハイドレート冷却手段が、ハイドレート搬送方向に沿って配設された１または２以上の冷却装置より構成されてなるものに関する。
【００１６】
前記ハイドレート冷却搬送装置においては、各冷却装置毎に温度制御を行えばよいから、内部を搬送されるハイドレートの温度制御を高精度に行なえるという特長を有する。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のハイドレート冷却搬送装置において、前記冷却装置はジャケット式冷却装置および／または電気式冷却装置であるものに関する。
【００１８】
前記ハイドレート冷却搬送装置は、冷却装置として温度制御の容易なジャケット式冷却装置および／または電気式冷却装置を用いているから、内部を搬送されるハイドレートの温度制御を更に高精度で行なえる。
【００１９】
ここで、ジャケット式冷却装置は、冷媒が流通する流路を有し、所定の温度に調節された冷媒がこの流路を流通することにより、冷却をおこなう冷却装置と定義でき、電気式冷却装置は、ペルチェ効果のような熱電効果によって冷却を行なう冷却装置と定義される。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載のハイドレート冷却搬送装置とハイドレートを脱水するハイドレート脱水装置とを有するハイドレート処理装置であって、前記ハイドレート冷却搬送装置の前段に前記ハイドレート脱水装置を配設したことを特徴とするハイドレート処理装置に関する。
【００２１】
前記ハイドレート処理装置によれば、ハイドレートを脱水してハイドレート化率を高めた後、更に、前記ハイドレート冷却搬送装置でハイドレート化と冷却とを同時に行なうから、より高ハイドレート化率のハイドレートが得られる。また、物理的脱水装置と水和脱水装置と冷却装置とを直列に設けるのに比較して、構成を大幅に簡略化でき、コンパクト化も可能である。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のハイドレート処理装置において、前記ハイドレート脱水装置がスクリュープレス型脱水機であり、しかも内部がハイドレート形成ガス雰囲気下に保持されてなることを特徴とするハイドレート処理装置に関する。
【００２３】
スクリュープレス型脱水機の内部は、ハイドレート形成ガス雰囲気に保持されているから、ハイドレート粒子の圧搾は、ハイドレート形成ガス雰囲気下で行なわれる。したがって、ハイドレート粒子内の水とスクリュープレス型脱水機内のハイドレート形成ガスとが接触して新たにハイドレートが生成して水和脱水が行なわれる。これにより、ハイドレート粒子中のハイドレート化率が高まる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、従来に比較してハイドレート化率の高いハイドレートが低いコストで得られるハイドレート冷却搬送装置、および前記ハイドレート冷却搬送装置を有するハイドレート処理装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
１．実施形態１
【００２６】
以下、本発明のハイドレート処理装置を備えるハイドレート製造ラインの一例について説明する。
【００２７】
図１に示すように、ハイドレート製造ライン１０００は、水と天然ガスとから天然ガスハイドレート（以下、「ＮＧＨ」と略称する。）を生成させるハイドレート生成器１００と、ハイドレート生成器１００で生成したＮＧＨを脱水するスクリュープレス機２００と、スクリュープレス機２００で脱水したＮＧＨを後述する脱圧器４００に向かって搬送すると同時に、冷却および水和脱水する冷却搬送装置３００と、冷却搬送装置３００で冷却、水和脱水されたＮＧＨを脱圧する脱圧器４００、および脱圧器４００で脱圧されたＮＧＨを造粒，成形する成形機５００とを備える。スクリュープレス機２００は、本発明におけるハイドレート脱水装置に相当するとともに、冷却搬送装置３００は、本発明に係るハイドレート冷却搬送装置に相当する。そして、スクリュープレス機２００と冷却搬送装置３００とは、本発明におけるハイドレート処理装置に相当する。
【００２８】
ハイドレート生成器１００は、直立した筒状容器１０２と、筒状容器１０２の内部における頂部に設けられ、下方に向かって水をスプレーする水スプレーノズル１０４と、筒状容器１０２の底部近傍に設けられた濃縮スクリーン１０６と、濃縮スクリーン１０６の上方に近接して設けられ、濃縮スクリーン１０６の上面に溜まったハイドレートをスクリュープレス機２００に導入するスクリューコンベア１０８とを備える。
【００２９】
筒状容器１０２には、濃縮スクリーン１０６でＮＧＨと分離された水を水スプレーノズル１０４に戻す水循環ライン１１０が設けられている。水循環ライン１１０には、ポンプ１１２および熱交換器１１４が介装され、ポンプ１１２と熱交換器１１４との間には新鮮水を供給する給水ライン１１６が接続されている。
【００３０】
濃縮スクリーン１０６は、フィルターの役割を果たすものであればよく、細孔を有する金属プレートや、金属繊維や金属粒子を燒結した焼結フィルタなどが使用される。
【００３１】
筒状容器１０２には、更に、天然ガスを導入するガス導入ライン１１８および天然ガスを外部に導出するガス導出ライン１２０が設けられている。
【００３２】
筒状容器１０２の胴部にはジャケット１２２が設けられ、ジャケット１２２に冷媒を流通させることにより、筒状容器１０２の内部を所定の温度に設定する。
【００３３】
スクリュープレス機２００は、モータ２１８で軸線の回りに回転する内筒スクリュー２０２と、内筒スクリュー２０２を囲むように内筒スクリュー２０２と同軸に設けられた円筒状の外筒スクリーン２０４と、内筒スクリュー２０２および外筒スクリーン２０４を収容する筐体２０６とを有する。
【００３４】
内筒スクリュー２０２は、螺旋状の送り羽根２０８と回転軸２１０とを有する。回転軸２１０は、図１において矢印ａで示すＮＧＨの送り方向に沿って直径が増大する円錐状に形成されているので、ＮＧＨの送り方向ａにそって回転軸２１０と外筒スクリーン２０４との間の空間が縮小する。
【００３５】
回転軸２１０の送り方向ａ側の末端には、円錐台状のプレス部材２１２が設けられ、筐体２０６とプレス部材２１２との間には、ＮＧＨの通過する空間が形成されている。
【００３６】
筐体２０６には、また、送り方向ａ側の末端に、天然ガスを導入するガス導入ライン２１４が設けられ、送り方向ａとは反対側の末端部近傍に、筐体２０６内部を通過した天然ガスを外部に導出する天然ガス導出ライン２１６が設けられている。
【００３７】
筐体２０６には、更に、ＮＧＨから搾り出された水を水循環ライン１１０におけるポンプ１１２の吸入口側に戻す水戻しライン２２０が設けられている。
【００３８】
ハイドレート生成器１００のスクリューコンベア１０８は、筐体２０６における送り方向ａとは反対側の末端に連通し、ハイドレート生成器１００で生成したＮＧＨは、スクリューコンベア１０８によって筐体２０６の前記側の末端に導入される。
【００３９】
冷却搬送装置３００は、略水平方向に配置された筒状容器３０２と、筒状容器３０２の軸線に沿って設けられ、モータ３１４で回転する回転パドル３０４と、筒状容器３０２の回りに設けられた２つのジャケットであるジャケット３０６およびジャケット３０８とを備える。ジャケット３０６は、図１において矢印ｂで示すＮＧＨの移動方向ｂに対して上流側のジャケットであり、ジャケット３０８は、移動方向ｂに沿って下流側のジャケットである。ジャケット３０６およびジャケット３０８は、何れも冷媒を流して筒状容器３０２の内部を冷却するジャケットであり、本発明におけるジャケット式冷却装置に相当する。筒状容器３０２の内部は、ジャケット３０６およびジャケット３０８によって、氷点より低く、且つＮＧＨ粒子表面の水が凍らない入口温度、具体的には５〜−５℃の範囲の温度に保持された第１温度制御ゾーン３０２Ａと、ＮＧＨが１気圧で安定に存在し得る出口温度、具体的には−２０〜−２５℃の範囲の温度に保持された第２温度制御ゾーン３０２Ｂとに分割されている。
【００４０】
ＮＧＨの移動方向ｂに沿って筒状容器３０２の下流側末端部には、天然ガスを導入する天然ガス導入ライン３１０が設けられ、移動方向ｂに対して筒状容器３０２の上流側末端部には、筒状容器３０２に導入された天然ガスを外部に導出する天然ガス導出ライン３１２が設けられている。
【００４１】
ハイドレート製造ライン１０００においては、ジャケット式冷却装置を有する冷却搬送装置３００に代えて電気式冷却装置を有する冷却搬送装置６００を用いることができる。
【００４２】
冷却搬送装置６００は、図２に示すように、冷却搬送装置３００における筒状容器３０２と同様の筒状容器６０２と、筒状容器６０２の軸線に沿って設けられ、モータ６１４で回転する回転パドル６０４と、筒状容器６０２の回りに設けられた熱電冷却デバイス６０６および熱電冷却デバイス６０８とを備える。ジャケット６０６は、図２において矢印ｂで示すＮＧＨの移動方向ｂに対して上流側のジャケットであり、ジャケット６０８は、移動方向ｂに沿って下流側のジャケットである。熱電冷却デバイス６０６および熱電冷却デバイス６０８は、何れもペルチェ効果を利用して筒状容器６０２の内部を冷却し、本発明における電気式冷却装置に相当する。筒状容器６０２の内部は、熱電冷却デバイス６０６によって氷点より低く、且つＮＧＨ粒子表面の水が凍らない入口温度、具体的には５〜−５℃の範囲の温度に冷却される第１温度制御ゾーン６０２Ａと、熱電冷却デバイス６０８によってＮＧＨが１気圧で安定に存在し得る出口温度、具体的には−２０〜−２５℃の範囲の温度に冷却される第２温度制御ゾーン６０２Ｂとに分割されている。
【００４３】
熱電冷却デバイス６０６および熱電冷却デバイス６０８は、夫々電圧制御装置６２２および電圧制御装置６２４によって制御されている。なお、電圧制御装置６２２および電圧制御装置６２４は、電源装置６２０に接続されている。
【００４４】
ＮＧＨの移動方向ｂに沿って筒状容器６０２の下流側末端部には、天然ガスを導入する天然ガス導入ライン６１０が設けられ、移動方向ｂに対して筒状容器６０２の上流側末端部には、筒状容器６０２に導入された天然ガスを外部に導出する天然ガス導出ライン６１２が設けられている。
【００４５】
本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、温度制御ゾーンが２つ以外も可能である。
【００４６】
以下、ハイドレート製造ライン１０００の作用について説明する。
【００４７】
筒状容器１０２において、水スプレーノズル１０４から水がスプレーされ、ガス導入ライン１１８から天然ガスが導入されると、筒状容器２の内部でＮＧＨ粒子が生成し、濃縮スクリーン１０６上に堆積する。したがって、ＮＧＨ粒子中のＮＧＨは濃縮スクリーン１０６上に残存し、水は、濃縮スクリーン１０６の開口を通って筒状容器１０２における濃縮スクリーン１０６の下方に溜まる。
【００４８】
濃縮スクリーン１０６の下方に溜まった水は、水循環ライン１１０によって水スプレーノズル１０４に向かって循環する。水循環ライン１１０を循環する水は、給水ライン１１６からの新鮮水と合わされ、熱交換器１１４で所定の温度に制御されて水スプレーノズル１０４に戻される。
【００４９】
一方、濃縮スクリーン１０６上に残存したＮＧＨ粒子は、スクリューコンベア１０８によってスクリュープレス機２００に導入される。
【００５０】
スクリュープレス機２００に導入されたＮＧＨ粒子は、送り羽根２０８によって送り方向ａに沿ってプレス部材２１２に向かって送られる。ここで、前述のように回転軸２１０と外筒スクリーン２０４との間隔は送り方向ａに沿って縮小しているから、ＮＧＨ粒子は、送り羽根２０８で送り方向ａに沿って送られるにつれて遠心力を受け、内部に含まれている水分が搾り出される。
【００５１】
ＮＧＨ粒子から搾り出された水分は、外筒スクリーン２０４を通って筐体２０６と外筒スクリーン２０４との間の空簡に押し出され、水戻しライン２２０を通って水循環ライン１１０に戻される。
【００５２】
スクリュープレス機２００の内部には、ガス導入ライン２１４から導入された天然ガスによって天然ガス雰囲気に保持されているから、ＮＧＨ粒子の圧搾は、天然ガス雰囲気下で行なわれる。したがって、ＮＧＨ粒子内の水とスクリュープレス機２００内の天然ガスとが接触して新たにＮＧＨが生成して水和脱水が行なわれる。これにより、ＮＧＨのハイドレート化率が高まる。
【００５３】
スクリュープレス機２００で物理的脱水され、更に水和脱水されたＮＧＨ粒子は、次に冷却搬送装置３００に導入される。冷却搬送装置３００に導入されたＮＧＨ粒子は、回転パドル３０４によって、天然ガス導入ライン３１０から導入された天然ガスとかき混ぜられながら移動方向ｂに沿って移動し、先ず、第１温度制御ゾーン３０２Ａに導入される。
【００５４】
第１温度制御ゾーン３０２Ａは、前述のように氷点より低く、且つＮＧＨ粒子表面の水が凍らない入口温度に保持されているから、第１温度制御ゾーン３０２Ａに導入されたＮＧＨ粒子においては、表面の水は過冷却状態になる。したがって、氷点以上の温度に保持されているスクリュープレス機２００よりも高い生成速度でＮＧＨが生成する。これにより、ＮＧＨ粒子のハイドレート化率は更に高まる。
【００５５】
第１温度制御ゾーン３０２Ａに導入されたＮＧＨは、次ぎに第２温度制御ゾーン３０２Ｂに向かって移動する。第２温度制御ゾーン３０２Ｂにおいては、ＮＧＨは、１気圧で安定な温度まで冷却される。
【００５６】
第２温度制御ゾーン３０２Ｂを通過したＮＧＨ粒子は、成形機４００で造粒、形成されて製品となる。
【００５７】
実施形態１に係るハイドレート製造ライン１０００においては、スクリュープレス機２００でＮＧＨ粒子の物理的脱水と水和脱水を同時に行ない、更に冷却搬送装置３００において、表面の水を過冷却状態に保持しつつ天然ガスに接触させてＮＧＨを生成させているから、ハイドレート化率が９０％またはそれ以上の極めて高ハイドレート化率のＮＧＨ粒子が得られる。
【００５８】
また、スクリュープレス機２００および冷却搬送装置３００とは別に水和脱水用の設備を設ける必要がないから、コンパクトに構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施形態１に係るハイドレート製造ラインの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すハイドレート製造ラインにおいて使用される冷却搬送装置の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１００      ハイドレート生成器
２００      スクリュープレス機
２０２      内筒スクリュー
２０４      外筒スクリーン
２０６      筐体
２０８      羽根
２１０      回転軸
２１２      プレス部材
２１４      ガス導入ライン
２１６      天然ガス導出ライン
３００      冷却搬送装置
３０２      筒状容器
３０２Ａ    第１温度制御ゾーン
３０２Ｂ    第２温度制御ゾーン
３０４      回転パドル
３０６      ジャケット
３０８      ジャケット
３１０      天然ガス導入ライン
３１２      天然ガス導出ライン
３１４      モータ
４００      脱圧器
５００      成形機
６００      冷却搬送装置
６０２      筒状容器
６０２Ａ    第１温度制御ゾーン
６０２Ｂ    第２温度制御ゾーン
６０４      回転パドル
６０６      ジャケット
６０８      ジャケット
６１０      天然ガス導入ライン
６１２      天然ガス導出ライン
６１４      モータ
１０００    ハイドレート製造ライン
【図１】
2006131747.tif 000003
【図２】
2006131747.tif 000004