(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ガスハイドレートの製造過程における脱水工程で脱水処理されて成分濃度が高められたガスハイドレートのスラリーを天然ガスに曝気してより高濃度のガスハイドレートを生成する生成装置において、
前記脱水後のスラリーが供給され、下部から天然ガスが供給される生成器と、
前記生成器により生成された高濃度ガスハイドレートを排出する排出手段と、
前記天然ガスの供給により前記生成器内で昇降する攪拌子と、
高濃度ガスハイドレートを通過させ、前記攪拌子を通過させないフィルタとからなり、
前記フィルタを前記排出手段の上方に配して、これを通過した高濃度ガスハイドレートを前記生成器から排出することを特徴とする天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置。
【請求項２】
前記攪拌子は金属製であることを特徴とする請求項１に記載の天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置。
【請求項３】
前記攪拌子は合成樹脂製であることを特徴とする請求項１に記載の天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置。
【請求項４】
前記攪拌子は中実体であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置。
【請求項５】
前記攪拌子は中空体であり、貫通孔を形成してあることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置。
【請求項６】
前記攪拌子の外表面を、前記ガスハイドレートの付着を防止する程度に円滑面としてあることを特徴とする請求項２から請求項５までのいずれかに記載の天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置。
【請求項７】
前記生成器に、請求項２から請求項６までのいずれかに記載の攪拌子のうちの１種類または２種類以上を収容させたことを特徴とする請求項１に記載の天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、天然ガスを輸送や貯蔵に適した状態に生成する天然ガスハイドレート生成プラントに設置されている生成装置であって、特に脱水処理によって生成された天然ガスハイドレートのスラリーを再度、天然ガスに曝気してさらに成分の濃度を高めた天然ガスハイドレートの生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シベリアやカナダ、アラスカ等の凍土地帯や大陸周辺部における水深500m以下の海底下には、主成分がメタンである天然ガスハイドレート（NGH）が存在している。このNGHは、メタン等のガス分子と水分子とから構成される低温高圧下で安定した水状固体物質あるいは包接水和物であり、二酸化炭素や大気汚染物質の排出量が少ないクリーンエネルギーとして着目されている。
【０００３】
天然ガスは一般に液化された後、輸送・貯蔵されてエネルギーとして利用されているが、その製造や輸送・貯蔵は−162℃の極低温において行われている。これに対してNGHは、常圧下において−20℃でほとんど分解せずに安定した性質を示し、固体として扱うことができる等の利点を備えている。このような性質から、世界中に存在している採算面等の理由から未開発の中小ガス田におけるガス資源を有効に利用することができる手段として、あるいは大ガス田からの近距離、小口輸送の場合等にNGH方式を活用できる。
【０００４】
NGH方式では、中小ガス田等のNGH出荷基地(地上又は海上)において、輸送や貯蔵に適したNGHペレットを生成し、輸送船や車両等によって所望のNGH受入基地まで輸送され、NGH受入基地では輸送されたNGHを貯蔵し、必要に応じてNGH再ガス化装置によってエネルギー源として利用することになる。図２は、前記NGH出荷基地におけるNGH生成プラントの構成の一例を説明する概略図である。天然ガス及び水を高圧反応容器からなる第１生成器３に給送して、低濃度のNGHスラリーを生成する。この低濃度スラリーを脱水器４に供給し、脱水する。脱水器４により脱水されたNGHは第２生成器５に供給され、再度天然ガスによりNGH中における天然ガス成分を高めて高濃度のNGHスラリーあるいはパウダーを生成する。この第２生成器５を通過した高濃度スラリーあるいはパウダーは、造粒器６に給送されて造粒され、適宜な大きさのNGHペレットに形成される。そして、常圧下でも分解しない温度まで冷却器７によって冷却された後、ロータリバルブ８等によって貯蔵槽９に排出、貯蔵される。
【０００５】
前記第２生成器５では、生成器内で、天然ガスを天然ガスとして脱水処理後のNGHスラリーと反応させることにより成分濃度を高めて、NGHを粉雪のようなパウダー状態あるいは高濃度スラリー化する。例えば、特許文献１には、湿潤状態のガスハイドレート粉体に含まれている水分と原料ガスとを反応させてほぼ乾燥したガスハイドレート粉体を製造するガスハイドレート製造方法及び装置が開示されている。このガスハイドレート製造方法は、反応容器内に導入した湿潤状態のガスハイドレート粉体に対し、反応容器の下部から天然ガスとなる原料ガスを噴出して前記ガスハイドレート粉体を上下に流動化させ、前記ガスハイドレート粉体に含まれている水分と原料ガスとの接触効率を高めるようにしたものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２５５９４５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したガスハイドレート製造装置では、接触効率が高められて、より濃度の高いガスハイドレート粉体が得られるが、反応容器に供給された直後のガスハイドレートは脱水処理後のもので未だ水分が多いため、供給されてから流動化するのに適した状態の水分量となるまでに長時間を要する場合がある。特に、供給されたガスハイドレートが団塊となってしまったような場合は、反応器の下部から噴出される天然ガスとある程度反応してガスハイドレート濃度が高められてから、活発な流動が行われる。
【０００８】
そこで、この発明は、ガスハイドレートの流動化を促進して、十分に高濃度のガスハイドレートを生成する時間を極力短縮することができるようにした天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置は、天然ガスハイドレートの製造過程における脱水工程で脱水処理されて成分濃度が高められたガスハイドレートのスラリーを天然ガスに曝気してより高濃度のガスハイドレートを生成する生成装置において、前記脱水後のスラリーが供給され、下部から天然ガスが供給される生成器と、前記生成器により生成された高濃度ガスハイドレートを排出する排出手段と、前記天然ガスの供給により前記生成器内で昇降する攪拌子と、高濃度ガスハイドレートを通過させ、前記攪拌子を通過させないフィルタとからなり、前記フィルタを前記排出手段の上方に配して、これを通過した高濃度ガスハイドレートを前記生成器から排出することを特徴としている。
【００１０】
生成器内に天然ガスが供給されると、前記攪拌子がその噴出力を受けて生成器内を昇降する。この昇降により、供給された脱水後の前記スラリーの飛散が促進されると共に、スラリーが攪拌されて天然ガスとの接触機会が増加する。なお、この昇降は、天然ガスの噴出力によって上昇し、自重により下降するもので、昇降の際に規則性のない無作為な方向へ移動する自由運動することが望ましい。これにより、高濃度のNGHスラリーまたはNGHパウダーの生成が促進される。生成された高濃度NGHスラリーまたはNGHパウダーは前記フィルタを通過して前記排出手段に供され、この排出手段により生成器外へ排出されて、次工程へ給送される。前記フィルタは攪拌子を通過させないから、攪拌子が生成器から排出されてしまうことはない。
【００１１】
前記攪拌子は、球形とすることが望ましいが、円滑な昇降が行われる形状であれば、多面体や扁平球形、あるいは表面に凹凸が形成された形状とすることもできる。また、自由運動を行わせることができる大きさや形状であればよく、例えば径を10〜50mmとする。
【００１２】
また、請求項２と請求項３の発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置は、前記攪拌子が、金属製であることと、合成樹脂製であることとを、それぞれ特徴としている。
【００１３】
前記攪拌子は天然ガスの噴射を受けて昇降することができ、スラリーとの接触によって摩耗することのない材質で形成されることが望ましい。天然ガスの噴射力に応じて、金属製または合成樹脂製としたものである。
【００１４】
金属製の攪拌子としては、アルミニウムやチタン等の比重の小さい軽量金属が望ましい。また、合成樹脂製の攪拌子としては、ポリカーボネイト(PC)やポリアミド(Ny)、ポリアセタール(POM)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、変性ポリフェニレンサルファイド(PPS)などの高性能特殊エンジニアリングプラスチック、またはフッ素系の樹脂、高分子量高密度ポリエチレン（UHMW-HDPE）等の良好な耐摩耗性を有する材料とすることが望ましい。
【００１５】
また、請求項４の発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置は、前記攪拌子が中実体であることを特徴とし、請求項５の発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置は、前記攪拌子が中空体であり、貫通孔を形成してあることを特徴としている。
【００１６】
攪拌子は中実体であれば成形加工が容易等のために好ましいが、密度が大きくなって円滑な昇降を果たせない場合がある。そこで、中実体で不都合な場合には中空体として円滑な昇降を果たせるよう密度を調整する。中空体とした場合には、攪拌子内部の圧力と生成器の内圧とが等しくなるよう例えばピンホールのような貫通孔を形成することが好ましい。
【００１７】
また、請求項６の発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置は、前記攪拌子の外表面を、前記ガスハイドレートの付着を防止する程度に円滑面としてあることを特徴としている。
【００１８】
攪拌子にガスハイドレートが付着してしまうと、これが成長して円滑な昇降に支障が生じるおそれがあるから、表面を円滑にしてガスハイドレートが付着しないようにしたものである。
【００１９】
また、請求項７の発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置は、前記生成器に、請求項２から請求項６までのいずれかに記載の攪拌子のうちの１種類または２種類以上を収容させたことを特徴としている。
【００２０】
すなわち、生成器に収容させる攪拌子を数種類のものとしたものである。単一の種類の攪拌子でも構わないが、複数種類のものが収容されている場合には、これら攪拌子の昇降速度の違いや、上昇高さの違い等があって、天然ガスとNGHスラリーとの接触効率の向上を期待できる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置によれば、攪拌子の昇降によってNGHスラリーを飛散させることができて流動化までの時間を短縮することができる。これによって天然ガスとの接触機会を増加させ、これらNGHスラリーと天然ガスとの反応が促進されるから、高濃度のNGHスラリーまたはパウダーの生成の迅速化を図ることができる。しかも、攪拌子を通過させないフィルタが設けられているため、団塊となってしまって十分に高濃度化されていないNGHスラリーまたはパウダーは排出手段に達しないから、次工程へ給送されるNGHスラリーまたはパウダーの質を向上させ、しかも、均一の質とすることができる。
【００２２】
また、請求項２のまたは請求項３の発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置によれば、脱水処理後のNGHスラリーの性状に応じて、NGHスラリーを飛散させるのに適した攪拌子とすることができる。
【００２３】
また、請求項４または請求項５の発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置によれば、攪拌子の重量をNGHスラリーの性状に応じたものに容易に調整することができる。この調整は、中実体の攪拌子であればその径を変えることにより、また中空体のものでは肉厚を変えること等により行うことができる。
【００２４】
すなわち、攪拌子の材質や構造を変更することにより、処理すべきNGHスラリーの性状に最も適したものとすることができ、生成器による生成処理の最適化を図ることができる。
【００２５】
また、請求項６の発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置によれば、攪拌子にNGHスラリーが付着することがないから、攪拌子の昇降を円滑に行わせることができ、NGHスラリーを確実に高濃度化させることができる。
【００２６】
また、請求項７の発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置によれば、処理対象となるNGHスラリーの性状に応じて適した攪拌子を配することができる。例えば、前工程の脱水処理から供給されるNGHスラリーが一定の性状である場合には、単一の攪拌子とし、供給されるNGHスラリーの性状が不安定である場合には複数種類の攪拌子を用いるようにする。勿論、安定した性状であっても複数種類の攪拌子を用いることもできる。攪拌子の種類が異なることにより、昇降速度や昇降高さ等の種々の挙動が生じるから、NGHスラリーを確実に飛散させて迅速に流動化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図示した好ましい実施の形態に基づいて、この発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置を具体的に説明する。なお、この実施形態は、前記第２生成器５に関する生成装置について示してある。
【００２８】
図１にこの発明に係る生成装置10を示してあり、生成されるNGHは高圧下で分解が抑制されることから、内圧が50〜70atmに耐える圧力容器で構成された生成器11を主体として構成されている。この生成器11の底部に接続されたガス供給管12から天然ガスが供給される。生成器11の底部には、例えば環状に形成されたパイプからなり適宜個数のノズル孔が形成された噴射ノズル13が配されており、ガス供給管12から供給された天然ガスはこの噴射ノズル13から生成器11内に噴射される。すなわち、環状のパイプに形成されたノズル孔から噴射されるため、生成器11の全域にわたって噴射されるようにしてある。他方、前工程で脱水処理されたNGHスラリーはスラリー供給管14から生成器11に供給される。
【００２９】
前記噴射ノズル13の上方にはスクリューコンベヤ等からなるスラリー排出手段15が設けられており、生成器11内で生成された高濃度のNGHスラリーまたはパウダー（以下、「高濃度NGHスラリー」と総称する。）は、このスラリー排出手段15により次工程へ給送される。このスラリー排出手段15の上方には、生成器11の内部の全域にわたってフィルタ16が設けられている。
【００３０】
そして、生成器11には攪拌子として、多数のダミーボール17が収容されている。このダミーボール17は、前記噴射ノズル13から噴射された天然ガスの噴射力を受けて上昇し、適宜高さとなると自重により下降するようにしてある。なお、ダミーボール17の昇降は不規則でランダムな方向で行われる自由運動するようなものとされている。この自由運動を行わせるために、天然ガスの噴射力やNGHスラリーＳの成分等の関係で最適な材質や構造を選択する。例えば、アルミニウムやチタン等の軽量金属や、ポリカーボネイト(PC)やポリアミド(Ny)、ポリアセタール(POM)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、変性ポリフェニレンサルファイド(PPS)などの高性能特殊エンジニアリングプラスチック、またはフッ素系の樹脂、高分子量高密度ポリエチレン（UHMW-HDPE）等の良好な耐摩耗性を有する合成樹脂を用いることが望ましい。また、このダミーボール17の形状としては、球形とすることが望ましいが、自由運動を行える形状であれば、例えば多面体やラグビーボールのような扁平させた球形、表面に凹凸がある形状等であっても構わない。さらに、ダミーボール17は中実体とすることが好ましいが、中空体とすることもできる。自由運動を円滑に行える場合には中実体とすることが成形加工等も有利であるので望ましいが、密度が大きくなって自由運動を円滑に果たせない場合には中空体とすることが好ましい。中空体とする場合には肉厚を調整することにより密度を調整できる。また、生成器11の内圧が高いため、中空体の内部の圧力を均衡させるよう体壁に、例えばピンホールのような貫通孔を形成する。また、ダミーボール17の表面は、NGHスラリーが付着することがないように円滑な面とすることが好ましい。
【００３１】
さらに、生成器11に収容させる前記ダミーボール17は、形状や構造が単一の種類のものであっても構わないが、複数種類のものを収容させることもできる。複数種類のダミーボール17が収容されている場合には、それぞれが挙動の異なる自由運動を行うため、生成器11内ではより不規則な運動が生じて、後述する作用にとって好ましい状態となる。
【００３２】
また、前記フィルタ16はこのダミーボール17を通過させず、生成処理された高濃度NGHスラリーを通過させることができるものとされている。このため、フィルタ16は網材や小孔や長孔が形成されたパンチングメタル等により構成されている。このとき、ダミーボール17を通過させないものである必要があるが、さらに開口を小さくして、高濃度NGHスラリーのうちの、よりパウダー状態となるもののみを通過させるようにすれば、均一に安定した濃度の高濃度NGHスラリーを前記スラリー排出手段15で排出させることができる。
【００３３】
生成器11の上部にはガス排出管21が接続されており、供給された天然ガスはこのガス排出管21から生成器11外へ排出される。このガス排出管21はサイクロンセパレータ等からなる分離器22の入口側に接続されており、排出された天然ガスに含まれた固形分とガス分とが分離されるようにしてある。分離器22で分離された天然ガスはガス吐出管22aから排出される。このガス排出管22aが前記ガス供給管12に接続されており、分離された天然ガスは外部から供給される天然ガスと混合され、冷却器23で冷却され、ブロワ24によって生成器11に供給されるようにして、天然ガスが生成器11を循環するようにしてある。
【００３４】
また、分離器22で分離された固形分は、スラリー排出管22bから排出される。このスラリー排出管22bを生成器11に接続させてあり、分離された固形分は生成器11に返還されるようにしてある。
【００３５】
以上により構成されたこの発明の実施形態に係る生成装置10の作用を、以下に説明する。
【００３６】
前工程で脱水処理されたNGHスラリーがスラリー供給管14から供給されると共に、前記分離器22のスラリー排出管22aから分離器22で分離されたNGHスラリーが供給される。また、天然ガスがブロワ24によって供給され、噴射ノズル13から生成器11の全域にわたってほぼ均等に噴射される。これにより、NGHスラリーが天然ガスにより曝気される。噴射ノズル13から噴射される天然ガスの噴射力はダミーボール17に作用するから、このダミーボール17が噴射力を受けて上昇することになる。また、適宜高さまで上昇したダミーボール17は自重によって下降することになり、上昇と下降とを繰り返す。これにより、NGHスラリーが攪拌されて、天然ガスとの接触機会が増加し、迅速にNGHスラリーを流動化させることができる。したがって、NGHスラリーの高濃度化が促進されることになり、高濃度化に要する時間が短縮されることとなる。
【００３７】
高濃度化されたNGHスラリーＳは水分量が減少したものとなるから、粉雪のように細かな粒状となる。このため、前記フィルタ16を通過することができる大きさとなり、通過した高濃度NGHスラリーＳはスラリー排出手段15に落下して次工程へ給送される。
【００３８】
また、未反応の天然ガスは前記ガス排出管21から生成器11の外部に排出される。この天然ガスにはNGHスラリーが随伴されている場合があり、前記分離器22に供されることにより、ガス分と固形分とが分離され、ガス分はガス排出管22aから供給管12を通り、固形分はスラリー排出管22bを通り、それぞれ生成器11に再び供給されることになる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
この発明に係る生成装置によれば、生成器内におけるスラリーの流動化を促進して、生成処理に要する時間を短縮できるから、天然ガスハイドレート生成プラントでのガスハイドレート化を迅速化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明に係る天然ガスハイドレート生成プラントにおける生成装置の概略構造を説明する図である。
【図２】天然ガスハイドレート生成プラントの概略の構成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
10  生成装置
11  生成器
12  ガス供給管
13  噴射ノズル
14  スラリー供給管
15  スラリー排出手段
16  フィルタ
17  ダミーボール（攪拌子）
22  分離器
【図１】
0004796412.tif 000002
【図２】
0004796412.tif 000003