(57)【要約】【課題】複数の装置から構成されるガスハイドレート生成装置を一体化してシンプルで効率的なガスハイドレート製造設備にする。【解決手段】水ｗとガスｇとを反応させてガスハイドレートｈを生成した後、このガスハイドレートを脱水して高濃度のガスハイドレートを製造する装置である。水ｗとガスｇとを反応させてガスハイドレートｈを生成するハイドレート生成装置１と、該ハイドレート生成装置１で製造されたガスハイドレートｈの水分を分離するハイドレート脱水装置２とを上下に配置する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水とガスとを反応させてガスハイドレートを生成した後、このガスハイドレートを脱水して高濃度のガスハイドレートを製造する装置において、水とガスとを反応させてガスハイドレートを生成するハイドレート生成装置と、該ハイドレート生成装置で製造されたガスハイドレートの水分を分離するハイドレート脱水装置とを上下に配置したことを特徴とするガスハイドレート製造装置。
【請求項２】
ハイドレート脱水装置の上にハイドレート生成装置を配置すると共に、両装置をスラリー搬送管で接続し、ハイドレート生成装置で製造されたガスハイドレートスラリーをスラリー搬送管を経てハイドレート脱水装置に流下させることを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート製造装置。
【請求項３】
ハイドレート脱水装置で脱水されたガスハイドレートを、該装置の中に設けた縦形のハイドレート排出管内に掻き落として該装置外部に排出することを特徴とする請求項２記載のガスハイドレート製造装置。
【請求項４】
ハイドレート生成装置の上にハイドレート脱水装置を配置すると共に、ハイドレート生成装置で製造されたガスハイドレートスラリーをポンプによってハイドレート脱水装置に押し上げることを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲストガス（例えば、天然ガス）と水からガスハイドレートを生成し、このガスハイドレートを脱水して付着水の少ないガスハイドレートを製造するガスハイドレート製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、混合ガス（例えば、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採用されているが、天然ガスをＬＮＧとして貯蔵し、その後、輸送するためには、高性能の冷凍設備や貯蔵施設などが必要となっている。
【０００３】
このため、混合ガスである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、この固体状態のまま貯蔵あるいは輸送することが鋭意検討されている。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ため、製造、貯蔵および輸送コストが少なくなり、斯界で注目されている。
【０００４】
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、水和物として固体化させたものであるが、通常、未反応の水が生じるため、多量の水を含んだスラリー状となっている。
【０００５】
従って、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、正味ガス量が少なく、その貯蔵および輸送にかかるコストが膨大なものになってしまうという問題がある。
【０００６】
このため、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脱水除去する必要がある。付着水の少ない混合ガスガスハイドレートの製造方法に関しては、ガスハイドレートの性状が付着水量の変化によって激変するため、多段階で製造することが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１０６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１では、水供給手段と原料ガス供給手段を備えたガスハイドレート生成装置（第１工程）にガスハイドレートを回収する手段を備えている。このガスハイドレートを回収する手段により回収したクラスター状のガスハイドレートに残存する付着成分を更にハイドレート化する再ガスハイドレート化装置の第２工程により、ガスハイドレート含水率が高まった高濃度のガスハイドレートとすることが可能である、としている。
【０００８】
しかしながら、第１工程ハイドレート生成装置と第２工程ハイドレート生成装置の２つに分かれた反応装置となっているため、第１工程から第２工程への生成ガスハイドレートの輸送が困難である、という問題があった。また、設備的には、第１工程ハイドレート生成装置と第２工程ハイドレート生成装置間に輸送設備が必要になるため、複雑で大きな場所が必要な設備になる、という問題があった。
【０００９】
本発明は、このような多くの問題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、複数の装置から構成されるガスハイドレート生成装置を一体化してシンプルで効率的なガスハイドレート製造設備を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明は、次のように構成されている。
【００１１】
請求項１に記載の発明に係るガスハイドレート製造装置は、水とガスとを反応させてガスハイドレートを生成した後、このガスハイドレートを脱水して高濃度のガスハイドレートを製造する装置において、水とガスとを反応させてガスハイドレートを生成するハイドレート生成装置と、該ハイドレート生成装置で製造されたガスハイドレートの水分を分離するハイドレート脱水装置とを上下に配置したことを特徴とするガスハイドレート製造装置である。
【００１２】
請求項２に記載の発明に係るガスハイドレート製造装置は、ハイドレート脱水装置の上にハイドレート生成装置を配置すると共に、両装置をスラリー搬送管で接続し、ハイドレート生成装置で製造されたガスハイドレートスラリーをスラリー搬送管を経てハイドレート脱水装置に流下させることを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート製造装置である。
【００１３】
請求項３に記載の発明に係るガスハイドレート製造装置は、ハイドレート脱水装置で脱水されたガスハイドレートを、該装置の中に設けた縦形のハイドレート排出管内に掻き落として該装置外部に排出することを特徴とする請求項２記載のガスハイドレート製造装置である。
【００１４】
請求項４に記載の発明に係るガスハイドレート製造装置は、ハイドレート生成装置の上にハイドレート脱水装置を配置すると共に、ハイドレート生成装置で製造されたガスハイドレートスラリーをポンプによってハイドレート脱水装置に押し上げることを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート製造装置である。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように、請求項１に記載の発明は、水とガスとを反応させてガスハイドレートを生成した後、このガスハイドレートを脱水し、高濃度、すなわち水分量の少ないガスハイドレートを製造する装置において、水とガスとを反応させてガスハイドレートを生成するハイドレート生成装置と、該ハイドレート生成装置で製造されたガスハイドレートの水分を分離するハイドレート脱水装置とを上下に配置したため、従来に比して配管類が非常に少なくなり、ガスハイドレート製造装置のコンパクト化、簡略化を図ることができる。さらに、ハイドレート生成装置とハイドレート脱水装置との接続配管を短くできるため、冷熱のロスを軽減できる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、ハイドレート脱水装置の上にハイドレート生成装置を配置すると共に、両装置をスラリー搬送管で接続し、ハイドレート生成装置で製造されたガスハイドレートスラリーをスラリー搬送管を経てハイドレート脱水装置に流下させるので、ガスハイドレートスラリーの搬送に動力を必要としないか、必要な場合でも動力が少なくて済み、経済的である。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、ハイドレート脱水装置で脱水されたガスハイドレートを、該装置の中に設けた縦形のハイドレート排出管内に掻き落として該装置外部に排出するので、脱水後のハイドレートを容易に取り出すことができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、ハイドレート生成装置の上にハイドレート脱水装置を配置すると共に、ハイドレート生成装置で製造されたガスハイドレートスラリーをポンプによってハイドレート脱水装置に押し上げるので、ガスハイドレートスラリーを一定流量で脱水することができ、また、その流量を任意に変更するすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
（１）第１の実施形態
図１に示すように、このガスハイドレート製造装置は、ハイドレート脱水装置２の上に仕切板３を介してハイドレート生成装置１を一体的に設置したものであり、両装置は、ハイドレートスラリー搬送管４を介して連結されている。
【００２０】
より具体的に説明すると、ハイドレート脱水装置２は、２重構造になっており、外側にある大径の有底タンク５は、その上のハイドレート生成装置１の有蓋タンク６と一体的に形成されている。その上、ハイドレート脱水装置の有底タンク５とハイドレート生成装置の有蓋タンク６間は、下に凸の仕切板３によって仕切られている。
【００２１】
他方、ハイドレート脱水装置２の小径の有底タンク７は、ハイドレート脱水装置２の大径の有底タンク５の底部を貫通しており、その上部に搬送装置であるスクリューコンベア８を備えている。このスクリューコンベア８は、ハイドレート脱水装置２の大径の有底タンク５の側面を貫通し、その外部に突き出ている。更に、ハイドレート脱水装置２の小径の有底タンク７は、その側面に金網やポーラス層（ポーラス部材）からなる水切部９を備えている。この水切部９は、大径の有底タンク５の底部より上方に位置している。
【００２２】
上記ハイドレート生成装置１は、天然ガスなどの混合ガスｇを気泡状に吐出するガス吐出管１０を有すると共に、その上方に攪拌装置１１を有している。このハイドレート生成装置１には、生成したガスハイドレートの上昇を助長するためのガイド（図示せず）を設置するとよい。
【００２３】
また、ハイドレート生成装置１の側部とハイドレート脱水装置２の小径タンク７の側部は、流量を制御する流量調整バルブ１２を有するハイドレートスラリー搬送管４によって接続している。このハイドレートスラリー搬送管４の上部とハイドレート生成装置１の上部間は、連通管１３によって接続している。なお、ハイドレートスラリーがつかえる場合には、ハイドレートスラリー搬送管４に軸流ポンプ（図示せず）を適用することが好ましい。
【００２４】
また、ハイドレート生成装置１の上部とガス吐出管１０間は、ブロワ１４及び冷却器３４を有するライン１５によって接続しており、ハイドレート生成装置１の底部と測部間は、ポンプ１６と冷却器１７を有するライン１８によって接続している。
【００２５】
更に、ハイドレート脱水装置２の外筒（大径有底タンク）５とハイドレート生成装置１の側部間は、ポンプ１９を有するライン２０によって接続している。また、ハイドレート生成装置１の上部には、原料ガス供給管２１が設けられ、ハイドレート生成装置１の側部には、原料水供給管２２が、ハイドレート脱水装置２の外筒（大径有底タンク）５には、外筒（大径有底タンク）５内の未反応ガスを取り出す均圧ライン２３が各々設けられている。
【００２６】
ここで、ハイドレート生成装置１の圧力をＰ1 （ＭＰａ）、ハイドレート脱水装置２の圧力をＰ2 （ＭＰａ）とすると、次式のように設定されている。
Ｐ1 ≧Ｐ2 
【００２７】
次に、このガスハイドレート製造装置の作動について説明する。
今、攪拌装置１１によってハイドレート生成装置１内の原料水ｗを攪拌しながら、ブロア１４によってハイドレート生成装置１内の混合ガスｇをガス吐出管１０から原料水ｗの中にバブリングさせると、所定の条件下（例えば、温度１〜５℃、圧力５ＭＰａ）で混合ガスｇと原料ガスｗとが水和反応し、ガスハイドレートｈが生成される。
【００２８】
このガスハイドレートｈは、水より軽いため（比重：０．８〜０．９）、ハイドレート生成装置１内を上昇し、ハイドレート生成装置１とハイドレート脱水装置２との圧力差と重力によってハイドレートスラリー搬送管４を経由してハイドレート生成装置１から、その下方のハイドレート脱水装置２に供給される。
【００２９】
ハイドレート生成装置１では、ガスハイドレート生成の反応熱を除去するための装置が必要であり、ハイドレート生成装置１内のスラリー液を外部循環ライン１８を介して外部循環して冷却器１７で除熱している。原料水ｗは、図１では、ハイドレート生成装置１に、直接、供給されるが、スラリー外部循環ライン１８に供給してもよい。また、未反応の原料ガスｇは、ブロワ１４及び冷却器３４を持つライン１５介して循環される。
【００３０】
ハイドレート脱水装置２では、ハイドレート生成装置１で製造されたガスハイドレートスラリーｓを脱水して高濃度のガスハイドレートｈが生成される。生成した高濃度のガスハイドレート（例えば、含水率：５０〜５５％）ｈは、ハイドレート脱水装置２より取り出される。高濃度のガスハイドレートｈは、図１では、ハイドレート脱水装置２の側面より取り出されるが、底部より取り出してもよい（図２参照。）。
【００３１】
ハイドレート生成装置２は、ガスハイドレートと水の重力差を利用した重力脱水装置である。有底小径タンク７の底部に供給されたガスハイドレートスラリーｓは、ハイドレート脱水装置２の有底小径タンク７内を上昇する。有底小径タンク７内を上昇したガスハイドレートスラリーｓの水ｗは、ハイドレート脱水装置２の有底小径タンク７の側面に開けられた細孔から排出され、脱水されたガスハイドレートｈは、更に、上昇して排出装置であるスクリューコンベア８により次工程に取り出される。
【００３２】
ハイドレート脱水装置２の有底小径タンク７の側面に開けられた細孔から排出された水ｗは、有底大径タンク５と有底小径タンク７間にあるジャケット部２４に蓄えられたのち、ポンプ１９よってハイドレート生成装置１に戻される。
【００３３】
図２および図３は、ハイドレート排出装置の一つの実施形態であり、図１のスクリューコンベアの代替装置である。これは、ハイドレート脱水装置２の有底小径タンク７によって脱水されたガスハイドレートｈをスクレーパ２５で有底小径タンク７の中央部にかき集め、有底小径タンク７の底部を貫通するテーパー管２６によって外部に排出するようになっている。
【００３４】
スクレーパ２５は、彎曲した複数の羽根２７を放射状に配した羽根車からなり、ウォーム歯車２８の下面に取り付けられている。このウォーム歯車２８の軸２９は、支持体３０によって有底大径タンク５に支持されている。ウォーム歯車２８に対するウォーム３１は、タンク外のモーター３２によって駆動するようになっている。
【００３５】
（２）第２の実施形態
図４は、ハイドレート生成装置１をハイドレート脱水装置２の下部に設置した例である。この例では、ハイドレート生成装置１で生成したガスハイドレートスラリーｓをポンプ３５及び冷却器３６を含むライン３８を経由してハイドレート脱水装置２に搬送し、高濃度ガスハイドレート（例えば、含水率：５０〜５５％）ｈを生成するものである。
【００３６】
より具体的に説明すると、ハイドレート脱水装置２は、二重構造になっており、外側にある大径の有蓋タンク５ａは、その下のハイドレート生成装置１の有底タンク６ａと一体的に形成されている。その上、ハイドレート脱水装置の有蓋タンク５ａとハイドレート生成装置の有底タンク６ａ間は、下に凸の仕切板３によって仕切られている。
【００３７】
他方、ハイドレート脱水装置２の中に設けられた小径のタンク（脱水塔）７ａは、その上部に搬送装置であるスクリューコンベア８を備えている。このスクリューコンベア８は、ハイドレート脱水装置２の大径の有蓋タンク５ａの側面を貫通し、その外部に突き出ている。更に、ハイドレート脱水装置２の小径タンク（脱水塔）７ａは、その側面に金網やポーラス層（ポーラス部材）からなる水切部９を備えている。このハイドレート脱水装置２の小径タンク（脱水塔）７ａは、環状の支持板３９によって支持されている。
【００３８】
なお、その他の部位については、第１の実施形態のガスハイドレート製造装置と同じ部位に同じ符号を付与して詳細な説明を省略する。
【００３９】
この例の場合、攪拌装置１１によってハイドレート生成装置１内の原料水ｗを攪拌しながら、ブロア１４によってハイドレート生成装置１内の混合ガスｇをガス吐出管１０から原料水ｗの中にバブリングさせると、所定の条件下（例えば、温度１〜５℃、圧力５ＭＰａ）でガスｇと水ｗとが水和反応し、ガスハイドレートｈが生成する。
【００４０】
このガスハイドレートｈは、ハイドレート生成装置１内ではスラリー状であるからポンプ３５及び冷却器３６を含むライン３８を経由してハイドレート脱水塔置２に搬送する。この際、ガスハイドレートスラリーｓの一部は、ライン３７を経由してハイドレート生成装置１へ循環する。
【００４１】
このハイドレート脱水装置２では、ハイドレート生成装置１で製造されたガスハイドレートスラリーｓを脱水して高濃度のガスハイドレートｈが生成される。生成した高濃度のガスハイドレート（例えば、含水率：５０〜５５％）ｈは、スクリューコンベア８によってハイドレート脱水装置２より取り出される。
【００４２】
ハイドレート脱水装置２は、ガスハイドレートと水の重力差を利用した重力脱水装置である。小径タンク（脱水塔）７ａの底部に供給されたガスハイドレートスラリーｓは、ハイドレート脱水装置２の小径タンク（脱水塔）７ａ内を上昇する。この小径タンク（脱水塔）７ａ内を上昇したガスハイドレートスラリーｓの水ｗは、ハイドレート脱水装置２の小径タンク（脱水塔）７ａの側面に開けられた細孔から排出され、脱水されたガスハイドレートｈは、更に、上昇して排出装置であるスクリューコンベア８により次工程に取り出される。
【００４３】
ハイドレート脱水装置２の小径タンク（脱水塔）７ａの側面に開けられた細孔から排出された水ｗは、有蓋大径タンク５ａと小径タンク（脱水塔）７ａ間にあるジャケット部２４に蓄えられたのち、ポンプ１９よってハイドレート生成装置１に戻される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係るガスハイドレート製造装置の第１の概略構成図である。
【図２】ハイドレート取出装置の代替手段の概略構成図である。
【図３】図２の上面図である。
【図４】本発明に係るガスハイドレート製造装置の第２の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
ｗ  水
ｇ  ガス
ｈ  ガスハイドレート
ｓ  ガスハイドレートスラリー
１  ハイドレート生成装置
２  ハイドレート脱水装置
３  仕切板
【図１】
2006213894.tif 000003
【図２】
2006213894.tif 000004
【図３】
2006213894.tif 000005
【図４】
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