(57)【要約】【課題】実質的に付着水が無く、乾いた粉体状、即ち、パウダー状のガスハイドレートを生成する。【解決手段】第１反応槽２が保有している水ａの中に天然ガスｃを噴出させてスラリー状のガスハイドレートｄを生成し、その時に発生する生成熱を第１反応槽内の水循環系の冷却器９により除熱する。このスラリー状のガスハイドレートｄを、天然ガスｃが充満している第２反応槽３内に流下させて粉体状のガスハイドレートｄ”を生成すると共に、その時に発生する反応熱を第２反応槽に付随する冷却器２５（１９）で除熱する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１反応槽が保有している水の中に天然ガスを噴出させてスラリー状のガスハイドレートを生成し、その時に発生する生成熱を第１反応槽に付随する冷却器により除熱し、しかる後に、このスラリー状のガスハイドレートを、天然ガスが充満している第２反応槽内に流下させて粉体状のガスハイドレートを生成し、その時に発生する反応熱を第２反応槽に付随する冷却器により除熱することを特徴とするガスハイドレート生成方法。
【請求項２】
スラリー状のガスハイドレートを、第２反応槽に付随するスラリー循環路に沿って循環させると共に、該循環路の途中に設けた冷却器により粉体状のガスハイドレートが生成する時の反応熱を除熱することを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート生成方法。
【請求項３】
第２反応槽内の天然ガスを、第２反応槽に付随するガス循環路に沿って循環させると共に、該循環路の途中に設けた冷却器により粉体状のガスハイドレートが生成する時の反応熱を除熱することを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート生成方法。
【請求項４】
第１及び第２の２つの反応槽を備え、第１反応槽は、槽内の水の中に天然ガスを噴出させてスラリー状のガスハイドレートを生成すると共に、その時に発生する反応熱を第１反応槽に付随する冷却器により除熱し、第２反応槽は、スラリー状のガスハイドレートを槽内に充満している天然ガスの中に流下させて粉体状のガスハイドレートを生成すると共に、その時に発生する反応熱を第２反応槽に付随する冷却器で除熱することを特徴とするガスハイドレート生成装置。
【請求項５】
第２反応槽は、冷却器を含むスラリー循環路を備えていることを特徴とする請求項４記載のガスハイドレート生成装置。
【請求項６】
第２反応槽は、冷却器を含むガス循環路を備えていることを特徴とする請求項４記載のガスハイドレート生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１及び第２の２つの反応槽を用いてガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ある適度な温度及び圧力下において、天然ガスと水を混合して天然ガスの水和物（ハイドレート）を生成することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２７９２７７号公報（第３−４頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この天然ガスハイドレートの生成過程を見てみると、天然ガスと水を強制対流によって混合することにより天然ガスハイドレートが生成されるのであるが、天然ガスの全量が直ちに天然ガスハイドレートになる訳ではない。その理由は、天然ガスと水の分子が衝突する機会が確率的であり、反応及び伝熱が１００％進行しないことに起因すると考えられている。すなわち、反応器から排出される天然ガスハイドレートは、２０〜３０％程度の濃度を有するスラリー状態であることからも推察することができる。
【０００５】
天然ガスの全量を、一つの反応器で時間を掛けて天然ガスハイドレート（含水率≠０％）にすることは可能であるが、固体の天然ガスハイドレートとなるため、ハンドリングが困難である。
【０００６】
天然ガスハイドレートの生成過程は、気体、液体及び固体の３相を呈し、最終的に固体として取り扱うため、生成過程において、時々刻々、変化する状態に合わせてガスハイドレート生成方法及び装置を構築する必要がある。
【０００７】
天然ガスハイドレートの場合、水と天然ガスとのモル比は、６．２対１程度であることから推察できるように、天然ガスハイドレートは、約８０％（重量）が水である。従って、天然ガスハイドレートの輸送は、燃料にならない水を輸送しているとも言えるので、天然ガスハイドレートは、極力、脱水して付着水の無いことが望ましい。
【０００８】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、実質的に付着水が無く、乾いた粉体状（パウダー状）のガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成方法及び装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のガスハイドレート生成方法は、第１反応槽が保有している水の中に天然ガスを噴出させてスラリー状のガスハイドレートを生成し、その時に発生する生成熱を第１反応槽に付随する冷却器により除熱し、しかる後に、このスラリー状のガスハイドレートを、天然ガスが充満している第２反応槽内に流下させて粉体状のガスハイドレートを生成し、その時に発生する反応熱を第２反応槽に付随する冷却器により除熱することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明のガスハイドレート生成方法は、スラリー状のガスハイドレートを、第２反応槽に付随するスラリー循環路に沿って循環させると共に、該循環路の途中に設けた冷却器により粉体状のガスハイドレートが生成する時の反応熱を除熱することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明のガスハイドレート生成方法は、第２反応槽内の天然ガスを、第２反応槽に付随するガス循環路に沿って循環させると共に、該循環路の途中に設けた冷却器により粉体状のガスハイドレートが生成する時の反応熱を除熱することを特徴とするものである。
【００１２】
一方、本発明のガスハイドレート生成装置は、第１及び第２の２つの反応槽を備え、第１反応槽は、槽内の水の中に天然ガスを噴出させてスラリー状のガスハイドレートを生成すると共に、その時に発生する反応熱を第１反応槽に付随する冷却器により除熱し、第２反応槽は、スラリー状のガスハイドレートを槽内に充満している天然ガスの中に流下させて粉体状のガスハイドレートを生成すると共に、その時に発生する反応熱を第２反応槽に付随する冷却器で除熱することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の第２反応槽は、冷却器を含むスラリー循環路を備えていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の第２反応槽は、冷却器を含むガス循環路を備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明に係るガスハイドレート生成装置の概略構成図、図２は、その要部拡大断面図である。
【００１６】
図１に示すように、本発明のガスハイドレート生成装置１は、第１反応槽２及び第２反応槽３の２つの反応槽を備えている。第１反応槽２は、大径部４と、その下部に設けた小径部５の２つの部分から形成され、総じて縦長になっている。
【００１７】
小径部５は、その内部に保有する水ａを循環させる水循環手段６を備えている。この水循環手段６は、一端が小径部５の下部に接続し、他端が小径部５のほぼ中央に接続する循環水パイプ７と、その途中に配した循環水ポンプ８および循環水冷却器９により構成されている。この冷却器９は、冷媒として、例えば、ブラインｂを使用し、ガスハイドレート生成時に発生する反応熱（生成熱）を除熱するようになっている。また、この循環水パイプ７には、水ａを補給するための注水管１０が接続されている。
【００１８】
また、小径部５は、その下部に備えたガス噴射ノズル１１から小径部５内の水ａの中に天然ガスｃを気泡状に噴出するようになっている。小径部５の中で水ａと反応した天然ガスｃは、天然ガスハイドレートｄになる。この天然ガスハイドレートｄは、水より比重が小さいので、浮上して大径部４に溜まり、スラリー状となる（約３０％程度以下の濃度）。このスラリー状の天然ガスハイドレートｄは、スラリーポンプ１２によって第２反応槽３に供給される。
【００１９】
大径部４の中に溜まった未反応の天然ガスｃは、循環ガスブロワー１３によってガス噴射ノズル１１及び第２反応槽３に戻される。符号１４は、未反応の天然ガスを戻すためのパイプを示している。
【００２０】
上記第１反応槽２は、スラリーポンプ１２のポンプ流量を制御してスラリー状の天然ガスハイドレートｄと、未反応の天然ガスｃとの界面ｅを一定に保つように制御されている。また、天然ガスハイドレートｄのスラリー濃度を検出して注水管１０から導入する注水量を制御するようになっている。
【００２１】
一方、第２反応槽３は、第１反応槽２と同様に、大径部１５と、その下部に設けた小径部１６の２つの部分から形成され、総じて縦長になっている。大径部１５は、第１反応槽２で生成されたスラリー状の天然ガスハイドレートｄを流下するためのスプレーノズル（流体噴射ノズル）１７と、このスプレーノズル１７の直下に設けたオーバフロータンク１８と、ガス冷却器（冷凍機）１９で冷却された天然ガスｃを斜め上方に向けて噴射する多数のガス噴射ノズル２０を備えている。
【００２２】
また、第２反応槽３は、スラリー循環手段２１を備えている。このスラリー循環手段２１は、オーバフロータンク１８と、オーバフロータンク１８の下部に取り付けられた伝熱部２２と、伝熱部２２及びスプレーノズル１７に接続する循環パイプ２３と、その途中に設けた循環ポンプ２４及び冷却器（外部熱交換器）２５から構成されている。
【００２３】
上記伝熱部２２は、図２に示すように、多数の伝熱管２６により形成され、その上端部は、オーバフロータンク１８の底部に接続し、その下端部は、中空円盤形のヘッド部２７に接続している。そして、このヘッド部２７とスプレーノズル１７とは、循環パイプ２３によって接続されている。
【００２４】
また、図１に戻って説明すると、第２反応槽３の小径部１６には、斜め上方に向けて設けた多数のガス噴射ノズル２０から成るガス噴射ノズル群２８が多段に設けられ、粉体状のガスハイドレートの生成及び流動化を図るようになっている。
【００２５】
第２反応槽３の大径部１５内に充満している未反応の天然ガスｃは、配管３０を経てガス噴射ノズル２０に供給されるが、配管３０の途中には、ブロワー２９及びガス冷却器１９が設置されている。また、第１反応槽の大径部４の底部と、スラリー循環手段２１の循環パイプ２３とは、スラリー供給パイプ３１により接続され、その途中にスラリーポンプ１２が設けられている。
【００２６】
第２反応槽３の大径部１５内は、ガス冷却器１９によって所定の温度に冷却された天然ガスｃが充満しており、その中にスプレーノズル１７からスラリー状の天然ガスハイドレートｄを流下すると、その一部が微細な粒子になると同時に、粒子表面の水と第２反応槽３内の天然ガスｃとが反応して水和化が進む。
【００２７】
また、オーバフロータンク１８からオーバフローしたスラリー状の天然ガスハイドレートｄは、ガス噴射ノズル２０から噴出する天然ガスｃによって吹き上げられて微細な粒子ｄ’となると同時に、粒子表面の水と天然ガスｃとが反応して水和化が促進する。
【００２８】
大径部１５から小径部１６に移行した微細な天然ガスハイドレートｄ’は、小径部１６に沿って多段に設けたノズル群２８から斜め上向に向かって噴出する天然ガスｃによって攪拌されながら、ゆっくりした速度で降下する間に粒子表面の水とノズル群２８から噴射する天然ガスｃとの反応が進み、付着水のない粉体状の天然ガスハイドレートｄ”が得られる。第２反応槽３から排出された天然ガスハイドレートｄ”は、氷点下、−２０℃程度まで冷却してペレット状に加工すると、輸送時の充填率が高まり、輸送効率の向上が期待できる。
【００２９】
スラリー循環手段２１に設けられた循環ポンプ２４は、オーバフロータンク１８内のスラリー状の天然ガスハイドレートｄをスプレーノズル１７に戻す役目を持っており、第１反応槽２から第２反応槽３に供給されるスラリー状の天然ガスハイドレートｄの供給量を大きく上回る循環量を達成することにより、ガスハイドレート生成時の反応熱（生成熱）を速やかに除熱するようになっている。冷却器２５の冷媒としては、ブラインｂが用いられている。
【００３０】
図３は、本発明に係るガスハイドレート生成装置の他の実施態様を示す概略構成図である。但し、図１のガスハイドレート生成装置と同じ機器に同じ符号を付けて詳しい説明を省略する。
【００３１】
図１のガスハイドレート生成装置１では、第１反応槽２の循環水及び第２反応槽３の循環スラリーを利用して反応熱の除去を行っているが、生成条件次第、すなわち、高圧領域で操業するガスハイドレート生成装置１０１では、循環媒体をガスにすることも考えられる。
【００３２】
一般に、ガスを冷却媒体に選択する場合、循環ガス風力機の動力が風量に比例するから得策ではないが、高圧下では、風量が圧力に反比例して小さくなるので、動力増加を最小限に抑えることが可能になる。そこで、この第２の発明では、第２反応槽３内の未反応の天然ガスｃを循環させるガス循環手段３５を利用して天然ガスｃを冷却すると共に、第２反応槽３における反応熱を除去するようにしている。
【００３３】
このガス循環手段３５は、第２反応槽３の大径部１５と、第２反応槽３に設置されているガス噴射ノズル２０とを接続している配管３０と、その途中に設置されているブロワー２９及びガス冷却器１９で形成されている。
【００３４】
この実施形態の場合、第２反応槽３の小径部１６に設けられていた伝熱部２２が不要になるメリットがある。比較的大規模な装置の場合、スラリー循環方式（第１の実施形態）が有効であり、小容量であれば、このガス循環方式が望ましい。
【００３５】
【発明の効果】
上記のように、本発明のガスハイドレート生成方法は、第１反応槽が保有している水の中に天然ガスを噴出させてスラリー状のガスハイドレートを生成し、その時に発生する生成熱を第１反応槽に付随する冷却器により除熱し、しかる後に、このスラリー状のガスハイドレートを、天然ガスが充満している第２反応槽内に流下させて粉体状のガスハイドレートを生成し、その時に発生する反応熱を第２反応槽に付随する冷却器により除熱するので、実質的に付着水のない、乾いたパウダー状のガスハイドレートを効率よく、かつ、速やかに、しかも、連続的に生成することが可能になった。更に、脱水器の簡略化、省略化を図ることが可能になった。
【００３６】
一方、本発明のガスハイドレート生成装置は、第１及び第２の２つの反応槽を備え、第１反応槽は、槽内の水の中に天然ガスを噴出させてスラリー状のガスハイドレートを生成すると共に、その時に発生する反応熱を第１反応槽に付随する冷却器により除熱し、第２反応槽は、スラリー状のガスハイドレートを槽内に充満している天然ガスの中に流下させて粉体状のガスハイドレートを生成すると共に、その時に発生する反応熱を第２反応槽に付随する冷却器で除熱するので、実質的に付着水のない、乾いたパウダー状のガスハイドレートを効率よく、かつ、速やかに、しかも、連続的に生成することが可能になった。
【００３７】
また、本発明の第２反応槽は、冷却器を含むガス循環路を備えているので、スラリー循環方式の伝熱部を省略することができ、ガスハイドレート生成装置の簡略化を図ることが可能になった。更に、脱水器の簡略化、省略化を図ることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガスハイドレート生成装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係るガスハイドレート生成装置の要部拡大断面図である。
【図３】本発明に係るガスハイドレート生成装置の他の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
ａ  水
ｃ  天然ガス
ｄ  スラリー状のガスハイドレート
ｄ”粉体状のガスハイドレート
２  第１反応槽
３  第２反応槽
９  冷却器
１９，２５  冷却器
【図１】
2004182885.tif 000003
【図２】
2004182885.tif 000004
【図３】
2004182885.tif 000005