(57)【要約】  予め設定された配送圧でガスを生産する方法及び装置を記載する。本方法を使用することにより、水和物と液体が容器に導入され、少なくとも部分的にその容器を満たす。液体の凝固点は、液体が水和物と接したときにその凝固を避けるため、水和物の溶解温度より低くなければならない。容器は、水和物の少なくとも一部を溶解させて解放されたガスと自由水を生産する前に、容器からのガスの放出に抗して、密閉される。容器の運転圧が予め設定された配送圧のとき、又はそれを超えるとき、解放されたガスは予め設定された配送圧で放出され、また、最終消費者への配送の前に、更に調整してよい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
水和物、及び水和物の溶解温度より低い凝固点を持つ液体を容器に導入し、少なくとも部分的に前記容器を満たす段階；
前記容器を、ガスが容器から漏れない様に密閉する段階；
その後、前記水和物の少なくとも一部を溶解させ、解放されたガス及び自由水を生産する段階；及び
前記容器の作業圧が予め設定された配送圧のとき、又はそれを超えたとき、前記容器から前記解放されたガスを放出する段階、
を含む予め設定された配送圧でガスを生産する方法。
【請求項２】
前記容器を密閉する段階が、容器に水和物及び液体を導入する段階の前、間、又は後に存在する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記容器を実質的に満たす様に、追加の液体を前記容器に導入する請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記水和物と液体を予め混合し、スラリーの形状で前記容器に添加する請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記水和物の少なくとも一部を溶解する前記段階が、前記水和物を前記水和物の溶解温度より高い温度に加熱する段階を含む請求項１−４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記水和物を加熱する前記段階が、前記水和物の少なくとも一部を溶解させる様に、前記液体を、前記水和物の溶解温度より高い温度で導入する段階を含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記水和物を加熱する段階が、前記容器を内部で、及び／又は外部から加熱する段階を更に含む請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記液体又はスラリーを、前記容器に導入する前に、前記水和物の溶解温度より低い温度に予備加熱する請求項１又は４に記載の方法。
【請求項９】
前記液体のｐＨが中性である請求項１−８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記液体の比重が、前記水和物の比重より少なくとも２０％大きい請求項１−９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記液体が水に不溶である請求項１−１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記スラリーを形成するために使用される液体が、前記容器に導入される前記液体と異なる組成を持つ請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
前記容器の運転圧を前記予め設定された配送圧、又はそれを超える圧力に維持しながら前記容器から解放されたガスを置き換える様に、前記容器を液体で実質的に満たす段階を包含する運転停止シーケンスを更に含む請求項１−１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記容器への前記スラリーの供給と、前記予め設定された配送圧の容器からの解放されたガス、液体及び自由水の除去とを釣り合わせる段階を更に含む請求項４−１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記容器に導入される液体、又は前記スラリー形成用の液体が、水、コンデンセート、ＬＰＧ又はこれらを組合せた物である請求項１−１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記放出されたガスを、ガスの温度を調節することにより調整する段階を更に含む請求項１−１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記放出されたガスから過剰の水を分離する段階を更に含む請求項１−１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記放出されたガスから過剰の液体及び／又はスラリー形成用液体を分離する段階を更に含む請求項１−１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記分離された液体及び／又はスラリー形成用液体の少なくとも一部を再利用する段階を更に含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記容器中の水和物をかき混ぜる段階を更に含む請求項１−１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記かき混ぜる段階が、前記液体を、渦を発生させる様に、前記容器に対して接線方向に導入する段階を含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記容器から自由水、液体及び／又はスラリー形成用液体の混合物を除去する段階を更に含む請求項１−２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
過飽和の混合物を生産する様に前記混合物の圧力を下げ、また、前記過飽和の混合物を支配し、並びに、その後、前記過飽和の混合物からガスを分離することにより、前記混合物からガスを回収する段階を更に含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記分離されたガスを予め設定された配送圧に圧縮する段階を更に含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
水和物を受容するための密閉可能な容器；
前記密閉可能な容器に液体を導入するための液体注入口；
前記水和物の少なくとも一部を溶解させるための手段；及び
前記容器の運転圧が予め設定された配送圧のとき、又はそれを超えたときに、解放されたガスを前記容器から放出するために配置されたガス出口、
を含む予め設定された配送圧でガスを生産するための装置。
【請求項２６】
スラリー形成用液体と水和物を含むスラリーを受容するためのスラリー注入口を更に含む請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記水和物の少なくとも一部を溶解させるための手段が、前記水和物の溶解温度より高い温度に前記水和物を加熱する手段を含む請求項２５又は２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記水和物を加熱する手段が前記容器に対して内部的又は外部的な加熱ユニットを含む請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記容器の運転圧を予め設定された配送圧に維持する様に、前記容器への前記スラリーの供給と、前記容器からの解放されたガス、スラリー形成用液体、液体及び／又は自由水の除去とを釣り合わせるための制御装置を更に含む請求項２５−２８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３０】
前記密閉可能な容器、即ち複数の密閉可能な容器が直列又は並列で作動する請求項２５−２９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３１】
前記放出された解放されたガスを調節するためのガス調整ユニットを更に含む請求項２５−３０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３２】
前記放出された解放されたガスから水を除去する手段を更に含む請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記放出されたガスから過剰の液体及び／又はスラリー形成用液体を分離するためのガス／液体分離器を更に含む請求項２５−３２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３４】
前記容器中の前記水和物をかき混ぜるためのかき混ぜ装置を更に含む請求項２５−３３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３５】
前記液体注入口が前記容器に対して正接している請求項２５−３４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３６】
前記容器からドレイン排出された自由水、液体及び／又はスラリー形成用液体の混合物からガスを回収するためのガス回収ユニットを更に含む請求項３３−３５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３７】
前記分離された過剰の自由水及び／又は液体からガスを回収するための手段が、前記回収されたガスの圧力を下げるための一以上の凝縮装置を含み、及び過飽和のガスを生産する請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記過飽和のガスからガスを分離するための、一以上のガス／液体分離器を更に含む請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記分離されたガスの圧力を上げる様に前記分離されたガスを圧縮するための、一以上の圧縮器を更に含む請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
実質的に、添付の図面を参照して明細書で説明した、及び図面に図解した方法。
【請求項４１】
実質的に、添付の図面を参照して明細書で説明した、及び図面に図解した装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水和物を溶解させることにより、予め設定された配送圧でガスを生産する方法及び装置に関する。
【０００２】
特に市場で関心があるガス水和物の一つは天然ガスであり、本発明は特に、排他的ではないが、水和物を溶解させることにより、予め設定された配送圧で天然ガスを生産する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガス水和物又は包接化合物は、高圧低温の条件下で水とガスの混合物から形成される、氷状の固体である。水分子は籠と似ている結晶格子構造を形成し、その中にガスの分子が捕捉されることになる。任意の所定の結晶格子構造に対して、その格子内に捕捉され得るガスの理論的最大量があり、当技術で「最大ガス含量」又は「理論的エネルギー密度」として知られている。
【０００４】
温度が、所謂「水和物の溶解温度」を超えて上げられると、水和物は溶解して、捕捉されていたガスを解放し、結晶格子を「自由水」に転換させる。
【０００５】
天然ガスは、自然界に存在するガス状炭化水素の混合物であり、一般的にはオイルリザーバと関連している。その主たる成分はメタンであり、変化する量のエタン、プロパン及びブタン、並びに、通常、微量の二酸化炭素、硫化水素及び窒素を伴う。天然ガスは、ある深海環境中に、水和物の形状で自然界に存在することが見いだされている。天然ガス水和物は、一般的に、大気圧において、−１５℃以下の温度で安定であり、既知の格子構造に対して、水和物のガス／ｍ３のおよそ１８０Ｓｍ３の最大ガス含量を持つ。
【０００６】
実験室の条件下で、ガス含量がより高い、合成の天然ガス水和物が生産されている。本出願人の国際出願番号ＰＣＴ／ＡＵ００／００７１９号（Ｊａｃｋｓｏｎ等）は、引用によりその内容を本明細書に援用するが、ガス含量が１８０Ｓｍ３／ｍ３を上回り、２２７Ｓｍ３／ｍ３にも達する合成天然ガス水和物の生産を記載した。この合成天然ガス水和物は、水和物の溶解温度が大気圧で０℃より高く、ガス、水及び界面張力を下げるのに適合した添加物の混合物を用いて生産された。
【０００７】
エネルギー関連用途において、水和物の高いガス含量を利用する試みが為されてきている。既知の再ガス化技術は、水和物の加熱を利用して、捕捉されたガスを大気圧又は低圧条件で解放している。この様な従来方法では、大気圧の直ぐ上の圧力、一般的には１２０ｋＰａのガスを生産することになる。この圧力は、容積が固定された容器中で溶解された、所定のガス含量の水和物に対して生じさせることができる圧力の理論的レベルより十分に低い。更に、ガス燃焼による発電所に供給する一般的なパイプライン用途では、およそ４０Ｍｐａの圧力で稼働する。この様に、水和物の再ガス化に関する既知の技術を用いると、ガスを、末端消費者に配送する前に、費用のかかるガス圧縮工程で処理しなければならない。ガスの圧縮は相当量のエネルギーの消費を伴い、稼働費用が高くなる。これに加え、圧縮プラントの設置は、かなりの設備投資を必要とする。
【０００８】
水和物の結晶構造中に貯蔵された比較的大量のガスをより良く利用できる方法に対する需要が存在する。
【０００９】
本明細書に従来技術の使用及び刊行物が引用されているが、この引用は、オーストラリア又は他のいずれかの国において、これらのいずれかが技術常識の一部を形成するという了解を構成するものでないことは、明らかであろう。
【００１０】
発明の記述、本発明の記載及び添付の特許請求の範囲において、表現する言語又は必要な含蓄により文脈がそうではないことを要求する場合を除き、単語「含む」、又は「含んでいる」の様な変形は、包括的な意味合いで、即ち、記述した特徴の存在を明記するために、しかし、本発明の種々の態様において更なる特徴の存在又は追加を排除しないために、使用される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一局面において、予め設定された配送圧でガスを生産する方法が提供され、その方法は、
水和物、及び水和物の溶解温度より低い凝固点を持つ液体を容器に導入し、少なくとも部分的に前記容器を満たす段階；
前記容器を、ガスが容器から漏れない様に密閉する段階；
その後、前記水和物の少なくとも一部を溶解させ、解放されたガス及び自由水を生産する段階；及び
前記容器の作業圧が予め設定された配送圧のとき、又はそれを超えたとき、前記容器から前記解放されたガスを放出する段階、
を含む。
【００１２】
本方法は、ガスの圧縮に伴うより高いエネルギーの代わりに、ポンプによる液体の汲み上げに伴う比較的低いエネルギーを利用する。液体は、水和物と容器の壁の間、個々の水和物と隣接する水和物の間、及び／又は容器が少なくとも部分的に満たされるレベルより上の空所の少なくとも一部の間隙を満たす様に、容器に導入される。間隙は、水和物の結晶構造それ自身にも存在し得て、運転圧力は、液体がこれらの結晶間の間隙も満たす様に十分に高いことが理解される。従来の水和物の再ガス化技術を用いると、容器の運転圧力のいかなる増加も観察される前に、解放されたガスは、先ず、これらの間隙を満たさなければならない。本発明の方法は、間隙を、液体で効率的に予め充填することにより、この問題を克服する。
【００１３】
容器を密閉する段階は、その容器に水和物と液体を導入する段階の前、間、又は後に存在してよい。追加の液体を、その容器を実質的に満たす様に、容器中に導入してよい。
【００１４】
一の態様において、水和物と液体は、スラリーの形状で容器中に導入される。スラリーの使用は、容器を加圧下で操作しながら容器にスラリーをポンプで汲み入れる能力のお蔭で、この方法を連続的に運転することを可能にする。
【００１５】
水和物の少なくとも一部を溶解する段階は、その水和物を、水和物の溶解温度より高い温度に加熱する段階を含んでよい。
【００１６】
水和物の少なくとも一部を溶解する様に、水和物の溶解温度より高い温度で液体を容器に導入することにより、水和物を加熱してよい。別法として、又は追加的に、容器を内部で、及び／又は外部から加熱することにより、水和物を加熱してよい。
【００１７】
本方法は、液体又はスラリーを容器に導入する段階に先立って、液体又はスラリーを予備加熱する段階を更に含んでよい。
【００１８】
液体は、工程装置の耐用年数を最小にするために、ｐＨを中性にすべきである。必要なら液体の水からの分離を促進するために、液体は、水和物の比重より少なくとも２０％大きい比重を持つこと、及び／又は水に不溶であることが有利である。
【００１９】
容器に導入される液体、又はスラリーを形成するために用いられる液体は、水、コンデンセート、ＬＰＧ、又はこれらを組合せた物でよい。これらの液体は異なる組成を持ってよい。
【００２０】
一の態様において、本方法は、予め設定された配送圧の、又はそれを超える容器の運転圧を維持しながら、容器から解放されたガスを置き換える様に、容器を液体で充填する段階を包含する運転停止シーケンスを更に含む。
【００２１】
スラリーを用いる場合、容器の運転圧を予め設定された配送圧に維持する様に、容器へのスラリーの供給と、放出された解放されたガス、液体及び自由水の容器からの除去を釣り合わせることにより、本方法を連続的に運転してよい。
【００２２】
容器から放出されたガスは、最終消費者の処方に合致する様に調整を必要とする場合がある。この目的のため、本方法は、放出されたガスの温度を調節することにより除去されたガスを調整する段階を更に含んでよい。別法として、又は追加的に、放出されたガスを、放出されたガスから過剰の水を分離することにより、調整してよい。
【００２３】
放出されたガスは、液体及び／又はスラリー形成用液体に対して過飽和である。本方法は、放出されたガスから過剰の液体及び／又はスラリー形成用液体を分離する段階を更に含んでよい。分離された過剰の液体及び／又はスラリー形成用液体の少なくとも一部を再利用してよい。
【００２４】
本方法は、容器中の水和物をかき混ぜる段階を更に含む。一の態様において、これは、渦を作る様に、液体を、容器に対して接線方向に導入することにより達成される。
【００２５】
本方法は、自由水、液体及び／又はスラリー形成用液体の混合物を容器から除去する段階を更に含んでよい。一の態様において、過飽和の混合物を生産する様に混合物の圧力を下げ、また、その過飽和の混合物を支配し、並びに、その後、過飽和の混合物からガスを分離することにより、ガスを回収する。本方法は、分離されたガスを、最終消費者への配送のため予め設定された配送圧に圧縮する段階を更に含んでよい。
【００２６】
本発明の第二の局面において、予め設定された配送圧でガスを生産するための装置が提供され、本装置は、
水和物を受容するための密閉可能な容器；
前記密閉可能な容器に液体を導入するための液体注入口；
前記水和物の少なくとも一部を溶解させるための手段；及び
前記容器の運転圧が予め設定された配送圧のとき、又はそれを超えたときに、解放されたガスを前記容器から放出するために配置されたガス出口、
を含む。
【００２７】
本装置は、スラリー形成用液体と水和物を含むスラリーを受容するための、スラリー注入口を更に含んでよい。
【００２８】
一の態様において、水和物の少なくとも一部を溶解させる手段は、水和物の溶解温度より高い温度に水和物を加熱する手段である。水和物を加熱する手段は、容器の内部又は外部の加熱ユニットであってよい。
【００２９】
本装置は、予め設定された配送圧で、実質的に連続供給のガスを生産する様に、直列又は並列で稼働する複数の密閉可能な容器を、等しく含んでよい。
【００３０】
一の態様において、本装置は、容器へのスラリーの供給と、解放されたガス、スラリー形成用液体、液体及び／又は自由水の容器からの除去を釣り合わせるための、第一の制御装置を更に含む。別法として、又は追加的に、本装置は、容器の運転圧を予め設定された配送圧に維持する様に、容器へのスラリーの供給と、解放されたガスの容器からの除去速度を釣り合わせるための、第二の制御装置を更に含む。
【００３１】
本装置は、解放されたガスの温度を調節するために設置された、ガス調整ユニットを包含してよい。ガス調整ユニットは、放出されたガスを乾燥するための手段を更に含んでよい。
【００３２】
一の態様において、ガス／液体分離器を用いて、除去されたガスから、過剰の水、液体及び／又はスラリー形成用液体を分離する。
【００３３】
本装置は、容器中の水和物をかき混ぜるためのかき混ぜ装置を更に含む。一の態様において、液体注入口は、渦を発生させるために、容器に正接している。
【００３４】
本装置は、容器から抜いた自由水、液体及び／又はスラリー形成用液体の混合物に由来するガスを回収するための、ガス回収ユニットを更に含んでよい。好ましくは、ガス回収ユニットは、回収されたガスの圧力を下げるための一以上の凝縮装置を含み、及び過飽和のガスを生産する。ガス回収ユニットは、過飽和のガスからガスを分離するための、一以上のガス／液体分離器を更に含んでよく、及び分離されたガスの圧力を高める様に分離されたガスを圧縮するための、一以上の圧縮器を更に含んでよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
水和物から、予め設定された供給圧力でガスを生産するための方法及び装置の態様を説明する前に、本発明の種々の局面は、記載された、特定の段階の順序、運転圧及び温度にも、あるいは、特定の容器の配列にも限定されないことを理解すべきである。本明細書で用いる術語は、特定の態様を説明することだけを目的とし、特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の範囲を、多少なりとも限定することを意図していない。他に定義が為されていない限り、本明細書で使用される全ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する分野の当業者によって普通に理解されるのと同じ意味を持つ。
【００３６】
本明細書に記載されたものと類似する、又は等価の、他の種の方法及び装置を、本発明の種々の局面を実施する、又は試験するために使用できるが、予め設定された供給圧で天然ガスを生産するための、天然ガスの水和物の溶解に関連する具体的な装置の態様及び段階の順序をここに記載する。
【００３７】
これらの態様は、天然ガスを生産する様に、天然ガス水和物を溶解することを目指しているが、メタン及びＣＯ２等、他のガスの水和物も、等しく同じ操作にかけてよい。任意の水和物が、類似のやり方でガスを貯蔵し、かつ放出すると期待される。
【００３８】
本発明の第一の態様を、図１の操作工程図に図解する。この態様において、水和物は固体の形状で供給され、操作は、バッチ操作として実施される。
【００３９】
図１を参照して、大気圧及びおよそ−１５℃の温度で、天然ガス水和物を固体で貯蔵するための貯蔵タンク１２を含む、ガス１０の生産装置が提供される。他の種類の水和物に対しては、貯蔵タンク１２の圧力及び温度条件を調節する必要があるかもしれないが、唯一の要求は、貯蔵タンク１２中の水和物の溶解が阻止されることである。貯蔵タンク１２の特定の温度は、この様に、特定の水和物の、所定の圧力における水和物の溶解温度に依存する。国際特許出願番号ＰＣＴ／ＡＵ００／００７１９号を参照して、界面張力を低下させる添加物を水及びガスと混合して合成天然ガス水和物を生産するとき、水和物の溶解温度は、大気圧で０℃より高くてよい。
【００４０】
水和物は表面に非常に接着し易いので、水和物は貯蔵タンク１２の（複数の）表面１３に接着して、潜在的な詰まりをもたらす可能性がある。図１の貯蔵タンク１２は、引用によりその内容を本明細書に援用する、本出願人の、同時係属する国際出願番号ＰＣＴ／ＡＵ２００４／０００５２１号、発明の名称が「非接着性の壁内張り系」に記載された可撓性の壁内張り系１４を包含する。貯蔵タンク１２の（複数の）表面１３に接着する水和物は、ＰＣＴ／ＡＵ２００４／０００５２１号に記載された手法で、可撓性の壁内張り系１４を変形させることにより、取り除ける。
【００４１】
貯蔵タンク１２からの水和物は、水和物で容器１６を少なくとも部分的に満たす様に、一以上の加圧容器１６に導入される。加圧容器１６は、等しく、直列又は並列で使用されて、予め設定された供給圧でガスを生産可能であることを明確に理解すべきである。図１に図解された態様において、２個の加圧容器１６’及び１６’’が用いられている。
【００４２】
水和物は、貯蔵タンク１２から、任意の適切な移送手段１５、本例では平坦、又はねじコンベヤーを用いて、加圧容器１６が少なくとも部分的に、一般的には６０−９０容積％、好ましくは６５−７５容積％、水和物で満たされるまで、一個又は複数個の圧力容器１６に移送される。
【００４３】
各加圧容器１６には、容器内部の運転圧が予め設定された配送圧に達する、又はそれを超えるまで容器を密閉するために使用される、ガス出口バルブ３２が設けられている。本例では、ガス出口バルブ３２は、導管４１中、容器１６の下流に配置された、随意の逆止め弁４３と共に、予め設定された配送圧に設定された圧力安全弁を含む。ガス出口バルブ３２は、等しく、圧力センサー（図示せず）と協働する単純バルブであってよい。
【００４４】
ガス出口バルブ３２は、水和物の少なくとも一部を溶解させる段階に先立って容器を密閉する様に、閉ざされなければならない。これは、水和物を容器１６に導入する段階、及び／又は液体を容器に導入する段階の間、開かれていても、閉じられていてもよい。
【００４５】
本発明の第一の態様において、液体３１は、バッファータンク２４から一個又は複数の容器１６中にポンプで送られる。液体３１は、容器１６中における液体３１の凍結を避けるために、水和物の溶解温度より低い凝固点を持たなければならない。液体３１は、任意の適切な加熱ユニット２２を用いて予備加熱してよい。この例では、加熱ユニット２２は、他の工程機器（図示せず）からの低品位の廃熱を利用する、単純な温水ジャケットである。液体３１を予備加熱することは、水和物を溶解させるために必要とされる、容器１６の直接加熱のレベルを下げる。液体３１を予備加熱することは、液体３１が水和物と接触する際に凝固する危険性も緩和する。
【００４６】
この態様において、各加圧容器１６にはレベル指示器３０を設置して、容器１６に添加された液体３１及び／又は水和物のレベルを監視する。実質的に容器を満たし、かつ、固体水和物上のデッドスペースを除く様に、容器１６に十分な液体３１を添加してよい。液体３１が容器１６を満たす必要は無いが、水和物を少なくとも覆う様に、十分な液体３１の添加が好ましいことを理解すべきである。
【００４７】
十分な液体３１が容器１６に導入され、及びガス出口バルブ３２が閉じられると、水和物の少なくとも一部が溶解されて、それからガス及び自由水を解放する。水和物の溶解は、容器１６の所定の運転圧に対する水和物の溶解温度、又はそれを超える温度に水和物を加熱することにより達成される。水和物が溶解するにつれて、結晶格子構造内に捕捉されたガスが解放され、及び自由水が放出される。解放されたガスは、比重が低く、従って、容器１６の最上部３３に向かって上昇する。より高密度の自由水は、重力の下、液体３１と共に、容器１６の最下部３５に向かって下降する。
【００４８】
各容器１６の運転圧は、圧力センサー３５を用いて監視する。容器１６は密閉され、及び液体３１は固体水和物の内部及び間の間隙を満たす様に添加されているので、水和物のより多くが溶解するにつれて、密閉された容器の運転圧は連続的に増加する。容器１６内の運転圧が予め設定された配送圧になると、又はそれを超えると、ガス出口バルブ３２が開いて、容器１６から、予め設定された配送圧でガス流２９を放出する。ガス流２９は液体３１に対して過飽和であり、一般的に外見は霧である。用語「過飽和」は、ここでは、２つの相、即ちガス相及び液体相が存在するとこを指すために使用される。
【００４９】
過飽和のガス流２９は導管４１に沿って進み、そのままで最終消費者に配送すること、又は下に記載した手法で更なる調整に付すことができる。液体３１は、サイクロン分離装置、水切りポット、フラッシュドラム等の、任意の適切なガス／液体分離器１８を用いて、過飽和のガス流２９から分離できる。不飽和のガス流３７は、最終消費者へ配送するか、又は更に調整するために、ガス／液体分離器１８から除去される。分離された過剰の液体４７の流れはガス／液体分離器１８から取り除かれ、再使用のため、バッファータンク２４に返される。
【００５０】
大部分の用途に対して、本発明の方法により生産されたガスを最終消費者に供給するために、具体的な製品搬送の仕様を満たす必要があろう。このような製品仕様の一つはガスの配送の温度である。必要なら、不飽和のガス流３７を、温度調節手段２２を備えたガス調整ユニット２０に供給してよい。不飽和のガス流３７の温度は、温度調節手段２２を使用してガス流３７を加熱又は冷却することにより、調節する。温度調節手段２２は、必要に応じて、加熱ユニット又は冷却ユニットでよい。
【００５１】
実質的にガスを連続的に供給するために、図１に図解された装置１０の使用を、順に運転される、それぞれ、第一及び第二の加圧容器１６’及び１６’’を用いて説明する。第二の加圧容器１６’’は、第一のそれと同様に作動する。第二の容器１６’’を水和物で満たすことは、第一の容器１６’を液体３１で満たして、以下に概説する手法で残留ガスを除去することとタイミングを合わせて起こる。任意の数の容器１６を、等しく直列及び／又は並列で用いて同様の結果を達成できるであろう。
【００５２】
固体状の水和物は、水和物貯蔵容器１２から第一の容器１６’中へと移送される。レベル指示器３０’からの信号が、第一の容器１６’は所望のレベルまで固体水和物で満たされたことを示すとき、第一の容器１６’を、容器１６’の対応するガス出口バルブ３２’を閉じることにより、密閉する。
【００５３】
次いで、液体３１を、レベル指示器３０’からの信号が液体３１のレベルは、少なくとも、第一の容器１６’に供給された固体水和物のレベルのそれであることを示すまで、第一の加圧容器１６’に添加する。液体を容器に導入する段階の間に、固体水和物間、固体水和物と容器１６’の壁の間の任意の間隙は、固体水和物自身における任意の結晶間の間隙と同様に、液体３１で満たされる。
【００５４】
液体３１は、ヒーター２２を用いて、水和物の溶解温度より低い温度に予備加熱される。液体の導入に先立って容器が密閉されているならば、水和物の溶解温度より高い温度で液体３１を第一の容器１６’に導入することも可能である。第一の容器１６’の内壁の周囲に配置された、随意の温水回路２８を使用して、第一の加圧容器１６’に直接熱を加える。容器１６’中の水和物／液体混合物は、この様にして、水和物の溶解温度に、又はそれを超える温度に加熱される。
【００５５】
水和物の全てが同時に溶解し始めるのではないことが理解され、また、本発明の方法を使用して、容器１６’中の全ての水和物が溶解させられるという要求は無いことを理解すべきである。水和物のより均一な加熱を促進するため、第一の容器１６’中の水和物／液体混合物を、容器３９中の機械的かき混ぜ装置を使用してかき混ぜる。渦を生じさせて水和物／液体混合物のかき混ぜを補助するため、液体３１を、接線注入口２７を介して第一の容器１６’に導入する。
【００５６】
水和物から解放されたガスは、容器１６’の最上部３３に向かって昇る。水和物から放出された自由水は、重力下、容器１６’の最下部３６に向かって移動する。水和物がどんどん溶解させられるにつれて、密閉された容器１６’中で圧力が上がる。加圧容器１６’の運転圧は連続的に監視される。加圧容器１６’の運転圧が予め設定された配送圧を超えるとき、第一の加圧容器１６’の調節弁３２’が開かれ、予め設定された配送圧で、第一の加圧容器１６’からガスを放出する。
【００５７】
水和物の全てが溶解すると、加圧容器１６’からのガスの放出は必然的に停止に至る。これが起こるとき、第一の容器１６’の運転圧は、なおも、予め設定された配送圧に少なくとも等しく、また、容器１６’は、若干の残留ガスと共に、自由水と液体の混合物を含有する。
【００５８】
高圧真空ポンプ５０を使用して容器１６’から残留ガスを排出し、バッファータンク２４から追加の液体３１を導入することができる。追加の液体３１は、容器１６’から残留ガスを置き換える様に追加される。その後、ガス出口バルブ３２’を閉じることにより、第一の容器１６’を隔離する。第一の容器１６’に残存する液体と自由水の混合物６０を、次いで、再使用のため、第一の容器１６’からバッファータンク２４中へと、吹き落とす、引き落とす、又はドレン排出する。液体と自由水は、任意の適切な液体／液体分離装置６２を使用して相互に分離可能で、これは、もし液体が水に不溶、及び／又は、例えば２０％だけ水と比重が異なるなら、より容易になる。
【００５９】
本発明の第二の態様を図２に図解する。この際、類似の参照番号は類似の部品を指す。この態様において、水和物は、固体水和物とスラリー形成用液体を含むスラリーとして、容器１６に供給される。スラリー形成用液体は、後にバッファータンク２４から容器１６に導入される液体３１と同種の液体であっても、そうでなくてもよい。適切な液体は、水、コンデンセート、ＬＰＧ及びこれらを組合せた物を包含する。
【００６０】
スラリーの使用は、本方法を、始動後連続的に実施することを可能にする。本方法を連続的に運転することを可能にするのは、加圧下の容器中にスラリーをポンプで送り込む能力である。始動シーケンスは、事実上、第一の態様に関連して説明したものと同じである。その後、本方法を連続的に運転するために、容器１６内のスラリーのレベルを、加圧容器１６の運転圧が予め設定された配送圧に維持される様に、制御する。これは、容器１６へのスラリーの供給と、容器からのスラリー形成用液体、液体及び／又は自由水の除去とを釣り合わせることにより達成される。容器１６へのスラリーの供給は、容器の運転圧を、予め設定された配送圧に、又はそれを超えて維持する様に、容器から解放されたガスの放出速度に対しても釣り合わせる。
【００６１】
理論に縛られることは望まないが、スラリーが形成されると、スラリー形成用液体は、水和物間の間隙を満たすと共に、水和物格子内の結晶間の間隙の、少なくとも幾ばくかを満たす。第一の態様において、容器１６に導入された液体３１は、この同じ機能に役立った。実際には、次いで、スラリーポンプ４４、又は他の適切な移送手段を使用して、容器１６にスラリーを導入することにより、水和物と液体は、容器１６に同時に添加されている。
【００６２】
第二の態様については、容器１６中のスラリーのレベルを示すために、レベル指示器３０を用いる。始動シーケンスの間、容器１６は少なくとも部分的にスラリーで満たされ、ガス出口バルブ３２を閉じることにより密閉される。第二の態様については、水和物を溶解させる段階の前に容器１６を密閉しさえすれば、ガス出口バルブ３２は、容器１６を少なくとも部分的にスラリーで満たす段階の前、間、又は後に閉じてよい。ガス出口バルブ３２は、容器の運転圧１６が予め設定された配送圧を超える時まで、閉じたままである。その時に、過飽和のガス流２９が、容器１６から放出される。
【００６３】
スラリーは、任意の加熱手段、この例では、温水回路４６を使用して予備加熱してよい、但し、スラリーを予備加熱する温度は、スラリー中の水和物の安定性を維持する様に、如何なる場合も、水和物の溶解温度より低い。
【００６４】
自由水とスラリー形成用液体の混合物６０は、容器１６の最下部３６から除去され、これは、再利用及び再使用のため、液体／液体分離装置６２を使用して相互に分離可能である。
【００６５】
この目的のため、スラリー形成用液体が、水より少なくとも２０％大きい、又は小さい比重を持つことが有利である。本態様における過飽和のガス流２９は、スラリー形成用液体に関して過飽和である。この過剰のスラリー形成用液体を、第一の態様に対し過剰の液体３１の分離及び再利用に関して上述したと同様の手法で、分離し、かつ再利用できる。同様に、不飽和ガス３７を、必要に応じて、上述の手法で調整して、製品配送の処方を満たすことが可能である。
【００６６】
何らかの理由、例えば保守管理のため連続的操作を停止させねばならないときは、容器１６へのスラリーの供給を停止し、また、容器１６の最下部３６からのスラリー形成用液体と自由水の混合物６０の除去を止める。ガス出口バルブ３２は、バッファータンク２４からのスラリー形成用液体で加圧容器１６を満たすことにより容器１６中に在る残留ガスを追い出す間、開いたままである。残留ガスを容器から追い出した後、ガス出口バルブ３２を閉じ、いくらかの残留する混合物６０を、容器１６からドレイン排出又は吹き出しすることができる。
【００６７】
本発明の方法と組み合わせて使用するガス回収方法を図３に図解する。本ガス回収方法は、混合物６０からガスを回収するために使用する。以下の考察の目的のため、ガス回収方法を、本発明の第一の態様を参照して説明する。この態様において、自由水と液体３１の混合物６０は、停止シーケンスの一段階として、ドレーン排出される。混合物６０は、容器の運転圧１６のガスで飽和している。ガスは、一連のガス／液体分離器６４’、６４’’及び６４’’’と組み合わせた一連の中間気化器（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  ｆｌａｓｈ  ｖｅｓｓｅｌ）６２’、６２’’及び６２’’’を含むガス回収系６１を使用して、混合物６０から回収する。
【００６８】
混合物６０は第一の気化器６２’に送り込まれ、そこで、停止時の容器の運転圧１６と、一般的には大気圧であるバッファータンク２４中の圧力の中間である、第一の圧力レベルに圧力を下げられる。圧力が下がるにつれて、混合物６０はガスと液体で過飽和になり、過剰のガスと液体は、第一のガス／液体分離器６４’を使用して混合物６０から分離される。第一の圧力レベルにある過剰の液体６０’は、第二の気化器６２’’に向けられる。過剰のガス７０’は圧縮機６６’に送り込まれ、ガスを予め設定された配送圧に戻す。過剰のガス７０’を、次いで、ガス調整ユニット２０に送り込まれた不飽和ガス流３７に添加してよい。
【００６９】
混合物６０’の圧力は、第二の気化器６２’’中で、第一の圧力レベルより低いが大気圧より高い、第二の圧力レベルに更に下げられる。この圧力低下により、混合物６０’はガスと液体で再度過飽和になり、第二のガス／液体分離ユニット６４’’に送り込まれる。第二のガス／液体分離器６４’’中で除去された過剰の液体と自由水６０’’は、第三の気化器６２’’’に導かれる。第二のガス／液体分離器６４’’を使用して分離されている過剰のガス７０’’は、第二の圧縮器６６’’を使用して、第二の圧力レベルから第一の圧力レベルに圧縮される。過剰のガス７０’’は、第一の圧縮機６６’を用いて、次いで、予め設定された配送圧へと、更に圧縮される。
【００７０】
同様に、第三の気化器６２’’’を使用して、混合物６０’’の圧力を大気圧に下げる。第三のガス／液体分離器６４’’’中で分離された過剰のガス７０’’’は、第三の圧縮機６６’’’を使用して第二の圧力レベルに圧縮され、その後、第二と第一の圧縮器、それぞれ６６’’及び６６’を使用して、予め設定された配送圧に圧縮される。
【００７１】
任意の残存する液体６０’’’は、バッファータンク２４へ再循環される。液体３１が水でないときは、液体６０’’’のバッファータンク２４への再循環に先立って、液体３１と自由水の更なる分離が必要であるかもしれない。
【００７２】
混合物６０は、一個の気化タンク（ｆｌａｓｈ  ｔａｎｋ）を使用して、等しく気化させて大気圧にしてよい。気化タンクと圧縮器の具体的な数は変動してよいことを理解すべきである。上述した多段式の気化タンクと圧縮器系を使用する利点は、単一の気化タンクと圧縮器系を使用するときより、各圧縮器と気化タンクがより小型で、従ってより安価であり得ることである。同様に、放出された飽和ガスを大気圧から取り出してライン圧に戻すために、単一の圧縮器が要求される負荷よりも、圧縮器６６’、６６’’及び６６’’’の各々にかかる負荷は低いであろう。
【００７３】
本発明の幾つかの態様を詳細に説明してきたが、本発明には、従来技術に対して、
（ａ）本方法は、単一の加圧容器を使用して、連続的に運転可能である、
（ｂ）水和物自身の高いガス含量を最適化することにより、従来技術の方法に対して、７０から１００％の間の、圧縮に必要な動力を節約し得る、
（ｃ）より高価な圧縮装置の代わりに、スラリーポンプを使用する、及び
（ｄ）水和物の溶解を助けるため低級な加熱を利用することにより、コストが下げられる、
を包含する多くの有利な点がある。
【００７４】
既に説明したものに加えて、当業者には、基本的な発明の概念から離脱せずに、数多くの異形及び変形が、それ自身を示唆するであろう。このような全ての異形及び変形は、その本質が上述の明細書及び添付した特許請求の範囲から決定される本発明の範囲の内にあると考えるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
本発明の態様を、例示だけのために、添付の図面を参照してここに説明する。
【図１】図１は、バッチ操作で、固体水和物を使用し予め設定された配送圧でガスを生産するための、本発明の第一の態様に関する操作流れ図を図解する。
【図２】図２は、連続操作で、スラリーを使用して予め設定された配送圧でガスを生産するための、本発明の第二の態様に関する操作工程図を図解する。
【図３】図３は、ガス調整及び回収システムを含有させた、本発明の第三の態様を模式的に図解する。
【図１】
2008501045.tif 000002
【図２】
2008501045.tif 000003
【図３】
2008501045.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月30日(2007.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水和物、及び水和物の溶解温度より低い凝固点を持つ液体を容器に導入し、少なくとも部分的に前記容器を満たす段階；
前記容器を、ガスが容器から漏れない様に密閉する段階；
その後、前記水和物の少なくとも一部を溶解させ、解放されたガス及び自由水を生産する段階；及び
前記容器の作業圧が予め設定された配送圧のとき、又はそれを超えたとき、前記容器から前記解放されたガスを放出する段階、
を含む予め設定された配送圧でガスを生産する方法。
【請求項２】
前記容器を密閉する段階が、容器に水和物及び液体を導入する段階の前、間、又は後に存在する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記容器を実質的に満たす様に、追加の液体を前記容器に導入する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記水和物と液体を予め混合し、スラリーの形状で前記容器に添加する請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記水和物の少なくとも一部を溶解する前記段階が、前記水和物を前記水和物の溶解温度より高い温度に加熱する段階を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記水和物を加熱する前記段階が、前記水和物の少なくとも一部を溶解させる様に、前記液体を、前記水和物の溶解温度より高い温度で導入する段階を含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記水和物を加熱する段階が、前記容器を内部で、及び／又は外部から加熱する段階を更に含む請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記液体又はスラリーを、前記容器に導入する前に、前記水和物の溶解温度より低い温度に予備加熱する請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記液体のｐＨが中性である請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記液体の比重が、前記水和物の比重より少なくとも２０％大きい請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記液体が水に不溶である請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記スラリーを形成するために使用される液体が、前記容器に導入される前記液体と異なる組成を持つ請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
前記容器の運転圧を前記予め設定された配送圧、又はそれを超える圧力に維持しながら前記容器から解放されたガスを置き換える様に、前記容器を液体で実質的に満たす段階を包含する運転停止シーケンスを更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記容器への前記スラリーの供給と、前記予め設定された配送圧の容器からの解放されたガス、液体及び自由水の除去とを釣り合わせる段階を更に含む請求項４に記載の方法。
【請求項１５】
前記容器に導入される液体、又は前記スラリー形成用の液体が、水、コンデンセート、ＬＰＧ又はこれらを組合せた物である請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記放出されたガスを、ガスの温度を調節することにより調整する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記放出されたガスから過剰の水を分離する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記放出されたガスから過剰の液体及び／又はスラリー形成用液体を分離する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記分離された液体及び／又はスラリー形成用液体の少なくとも一部を再利用する段階を更に含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記容器中の水和物をかき混ぜる段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記かき混ぜる段階が、前記液体を、渦を発生させる様に、前記容器に対して接線方向に導入する段階を含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記容器から自由水、液体及び／又はスラリー形成用液体の混合物を除去する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
過飽和の混合物を生産する様に前記混合物の圧力を下げ、また、前記過飽和の混合物を支配し、並びに、その後、前記過飽和の混合物からガスを分離することにより、前記混合物からガスを回収する段階を更に含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記分離されたガスを予め設定された配送圧に圧縮する段階を更に含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
水和物を受容するための密閉可能な容器；
前記密閉可能な容器に液体を導入するための液体注入口；
前記水和物の少なくとも一部を溶解させるための手段；及び
前記容器の運転圧が予め設定された配送圧のとき、又はそれを超えたときに、解放されたガスを前記容器から放出するために配置されたガス出口、
を含む予め設定された配送圧でガスを生産するための装置。
【請求項２６】
スラリー形成用液体と水和物を含むスラリーを受容するためのスラリー注入口を更に含む請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記水和物の少なくとも一部を溶解させるための手段が、前記水和物の溶解温度より高い温度に前記水和物を加熱する手段を含む請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
前記水和物を加熱する手段が前記容器に対して内部的又は外部的な加熱ユニットを含む請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記容器の運転圧を予め設定された配送圧に維持する様に、前記容器への前記スラリーの供給と、前記容器からの解放されたガス、スラリー形成用液体、液体及び／又は自由水の除去とを釣り合わせるための制御装置を更に含む請求項２５に記載の装置。
【請求項３０】
前記密閉可能な容器、即ち複数の密閉可能な容器が直列又は並列で作動する請求項２５に記載の装置。
【請求項３１】
前記放出された解放されたガスを調節するためのガス調整ユニットを更に含む請求項２５に記載の装置。
【請求項３２】
前記放出された解放されたガスから水を除去する手段を更に含む請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記放出されたガスから過剰の液体及び／又はスラリー形成用液体を分離するためのガス／液体分離器を更に含む請求項２５に記載の装置。
【請求項３４】
前記容器中の前記水和物をかき混ぜるためのかき混ぜ装置を更に含む請求項２５に記載の装置。
【請求項３５】
前記液体注入口が前記容器に対して正接している請求項２５に記載の装置。
【請求項３６】
前記容器からドレイン排出された自由水、液体及び／又はスラリー形成用液体の混合物からガスを回収するためのガス回収ユニットを更に含む請求項３３に記載の装置。
【請求項３７】
前記分離された過剰の自由水及び／又は液体からガスを回収するための手段が、前記回収されたガスの圧力を下げるための一以上の凝縮装置を含み、及び過飽和のガスを生産する請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記過飽和のガスからガスを分離するための、一以上のガス／液体分離器を更に含む請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記分離されたガスの圧力を上げる様に前記分離されたガスを圧縮するための、一以上の圧縮器を更に含む請求項３８に記載の装置。
【国際調査報告】
2008501045.tif 000005
2008501045.tif 000006