(57)【要約】【課題】  装置構成が簡単となり、コンパクト化が可能で安価に製作することができると共に、ランニングコストが安くハイドレートの処理効率を向上させることができ、取り扱いも容易なハイドレート処理装置を提供する。【解決手段】  軸方向に移送しながら混合する移送混合手段が収納され、先端部にはハイドレートを供給するハイドレート供給口と、後端部にはハイドレートを排出するハイドレート排出口を有する容器本体の先端部に、ハイドレート形成物質を含むガスを供給するガス供給口を設けると共に、容器本体の外周に冷媒用空間を設け、該冷媒用空間内に冷却用の冷媒を供給せしめるようにした。  また、移送混合手段をパドル式またはリボン式とし、容器本体の先端部にスクリュープレス型脱水装置を連接し、共通の駆動部で回転軸を駆動するようにした。【選択図】            図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に移送しながら混合する移送混合手段が収納され、先端部にはハイドレートを供給するハイドレート供給口と、後端部にはハイドレートを排出するハイドレート排出口を有する容器本体の先端部に、ハイドレート形成物質を含むガスを供給するガス供給口を設けると共に、容器本体の外周に冷媒用空間を設け、該冷媒用空間内に冷却用の冷媒を供給せしめるようにしたことを特徴とするハイドレート処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のハイドレート処理装置において、該ハイドレート供給口と該ガス供給口が共通であることを特徴とするハイドレート処理装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のハイドレート処理装置において、移送混合手段が軸方向に間隔を置いてパドルを取り付けた回転軸を有することを特徴とするハイドレート処理装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載のハイドレート処理装置において、移送混合手段が軸方向に間隔を置いてリボンを取り付けた回転軸を有することを特徴とするハイドレート処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のハイドレート処理装置において、容器本体の先端部に設けられるハイドレート供給口を容器本体の先端面に設けた開口とし、該開口を介してハイドレートを物理脱水する物理脱水装置の後端面に設けたハイドレート排出用の開口と連通せしめたことを特徴とするハイドレート処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載のハイドレート処理装置において、物理脱水装置をスクリュープレス型脱水装置としたことを特徴とするハイドレート処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載のハイドレート処理装置において、スクリュープレス型脱水装置のスクリュー回転軸と移送混合手段の回転軸が連結され、共通の駆動部で駆動されるようにしたことを特徴とするハイドレート処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載のハイドレート処理装置において、スクリュープレス型脱水装置のスクリュー回転軸と移送混合手段の回転軸が複数であることを特徴とするハイドレート処理装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のハイドレート処理装置において、該ハイドレート供給口に加熱設備を設けることを特徴とするハイドレート処理装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のハイドレート処理装置において、該ハイドレート供給口に掻き取り装置を設けることを特徴とするハイドレート処理装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のハイドレート処理装置において、該ハイドレート供給口をライニングすることを特徴とするハイドレート処理装置。
【請求項１２】
請求項３に記載のハイドレート処理装置において、該ハイドレート供給口近くのパドルの腕の長さを他のパドルの腕の長さより短くすることを特徴とするハイドレート処理装置。
【請求項１３】
請求項３に記載のハイドレート処理装置において、パドルをライニングすることを特徴とするハイドレート処理装置。
【請求項１４】
請求項４に記載のハイドレート処理装置において、該ハイドレート供給口近くのリボンの腕の長さを他のリボンの腕の長さより短くすることを特徴とするハイドレート処理装置。
【請求項１５】
請求項４に記載のハイドレート処理装置において、リボンをライニングすることを特徴とする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、水とハイドレート形成物質を含むガスを反応させて生成されたハイドレートを処理するためのハイドレート処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、メタン等の炭化水素を主成分とする天然ガスの有効利用がなされているが、そのための天然ガスを貯蔵・輸送する方法して、ガス田から採取した天然ガスを液化温度まで冷却し、液化天然ガス（ＬＮＧ）として貯蔵・輸送する方法が採用されている。
【０００３】
しかしながら、例えば液化天然ガスの主成分であるメタンの場合、液化させるのに−１６２℃の極低温を要するため、専用の貯蔵設備や専用のＬＮＧ輸送船が必要となり、貯蔵や輸送のコストが高くなるため、大ガス田以外ではあまり採用されていないのが実情である。
【０００４】
そのため近年は、特に中小ガス田等において、天然ガスを水和させて固体状態の水和物（ハイドレート）を生成し、そのハイドレートを固体状態のまま貯蔵・輸送する、あまりコストのかからない方法が検討されている（例えば特許文献１）。
【０００５】
図７は、上記特許文献１にも記載されている従来のハイドレート製造処理プロセスの１例を示す工程図である。
【０００６】
図において、Ｓ１は水と天然ガスを氷点よりも高温（０℃〜５℃程度）、かつ大気圧よりも高圧下（４ＭＰａ程度以上）で反応させてハイドレートを生成する生成工程で、例えばスプレー式の生成反応装置が使用されている。
【０００７】
Ｓ２は生成工程Ｓ１で生成されたハイドレートと水のスラリーから水を物理的に脱水する物理脱水工程で、例えばスクリュープレス型脱水装置が使用されている。
【０００８】
Ｓ３は物理脱水工程Ｓ２で物理脱水された後のハイドレートに含まれる残留水を、生成工程Ｓ１よりも低温（−５℃〜０℃程度）で天然ガスと反応させて脱水する水和脱水工程で、例えば２軸スクリュー型脱水装置が使用されている。
【０００９】
Ｓ４は水和脱水工程Ｓ３で水和脱水されたハイドレートを、低圧下でも分解しない氷点以下の温度（−２５℃〜−２０℃程度）まで冷却する冷却工程で、例えばスクリューコンベア型冷却装置が使用されている。
【００１０】
Ｓ５は冷却工程Ｓ４で冷却されたハイドレートを大気圧下に減圧する減圧工程で、例えばバルブ切替減圧装置が使用されている。
【００１１】
Ｓ６は減圧工程Ｓ５で減圧されたハイドレートを成形する成形工程で、例えば加圧プレス型成形装置が使用されている。
【００１２】
なお、成形工程Ｓ６で成形されて固化されたハイドレートは図示せざる輸送容器に収められて冷凍貯蔵され、或いは輸送容器ごと目的地に輸送されて貯蔵され、貯蔵されたハイドレートは必要に応じて分解装置によりガス化され、消費者の元に送られることになる。
【００１３】
図８は図７に示す生成工程Ｓ１と物理脱水工程Ｓ２、水和脱水工程Ｓ３、冷却工程Ｓ４の構成を示す説明図である。
【００１４】
図中１は生成反応によりハイドレートを生成させる円筒縦型の生成容器で、生成容器１には水配管２を介して図示せざる貯水槽から水が供給されて生成容器１内に液相Ｌが形成され、水配管２に設けた図示せざる給水ポンプ及びバルブを制御して、液相Ｌが所定の水位を保つように構成されている。
【００１５】
また、生成容器１にはガス配管３を介して図示せざるガス貯蔵部に貯蔵された低温・高圧の天然ガスが供給されて生成容器１内に気相Ｇが形成され、ガス配管３に設けた図示せざる流量制御弁の開度を制御して、気相Ｇの圧力がハイドレートの生成圧力である４ＭＰａ程度以上を維持するように構成されている。
【００１６】
なお、生成容器１の底部と頂部には図示のように水配管４が接続され、その水配管４には図示せざるフイルタやバルブと共に、水循環ポンプ５、熱交換器６、及び図示せざるバルブが順次設けられ、生成容器１の頂部から内側に突き出した水配管４の先端には、スプレーノズル７が設けられている。
【００１７】
これにより、生成容器１の底部から抜き出された水は、水循環ポンプ５により循環させられながら熱交換器６により必要な温度まで冷却され、スプレーノズル７により噴霧されてハイドレートが生成されている。
【００１８】
また、液相Ｌの液面に近い生成容器１の側面には、液面に浮遊するハイドレートと水のスラリーを抜き出すスラリー抜出口８が設けられており、スラリー抜出口８はスラリー配管９を介してスクリュープレス型脱水装置１０に接続されている。
【００１９】
このスラリー配管９には図示せざるバルブと共にスラリー抜出ポンプ１１が設けられており、生成容器１内の液相Ｌの液面に浮遊する生成されたハイドレートと水のスラリーをスラリー抜出口８から抜き出して、スクリュープレス型脱水装置１０に供給するようになっている。
【００２０】
スクリュープレス型脱水装置１０は、円筒状の内部空間を有する本体の内部に、筒形スクリーン（メッシュ）状のろ材１２と、側面に螺旋状の突起部を有し内部空間に配置された軸体であるスクリュー回転軸１３と、このスクリュー回転軸１３を駆動する駆動部１４より構成されており、スラリー抜出ポンプ１１により抜き出されたハイドレートと水のスラリーは、スラリー配管９を介してスクリュープレス型脱水装置１０の上流側である先端部に供給され、物理的に脱水されたハイドレートは、スクリュープレス型脱水装置１０の下流側である後端部よりハイドレート排出管１５を介して排出され、後段の水和脱水工程Ｓ３へ供給されることになる。
【００２１】
なお、スクリュープレス型脱水装置１０によって物理的に脱水された水は、スクリュープレス型脱水装置１０の先端側の本体底部より抜き出され、水配管１６を介して成形容器１に返送されるようになっている。
【００２２】
次に、スクリュープレス型脱水装置１０の後端部よりハイドレート排出管１５を介して排出された物理脱水後のハイドレートは、後段の２軸スクリュー型脱水装置１７の先端部に供給されている。
【００２３】
２軸スクリュー型脱水装置１７は、長円形をなす筒状の内部空間を有する本体の内部に、側面に螺旋状の突起部を有し内部空間に配置された軸体であるスクリュー回転軸１８を２本備え、螺旋状の突起部が重複するように配置して、それぞれ駆動部１９により駆動するように構成されており、２軸スクリュー型脱水装置１７の後端部には、ガス配管２０を介して天然ガスが供給され、図示せざる冷却手段によって内部空間内は水和反応に適した温度に制御されている。
【００２４】
２軸スクリュー型脱水装置１７は上記のように構成されているので、ハイドレート排出管１５を介して先端部より２軸スクリュー型脱水装置１７に供給されたハイドレートは、スクリュー回転軸１８の駆動により後端部に向かって軸方向に搬送されながら、ガス配管２０を介して後端部より供給された天然ガスと接触し、攪拌されつつ水和反応に適した温度である−５℃〜０℃程度に冷却されることによってハイドレート中に残存する水分と反応して水和脱水され、水和脱水された後のハイドレートは２軸スクリュー型脱水装置１７の下流側である後端部よりハイドレート排出管２１を介して排出され、後段の冷却工程Ｓ４へ供給されることになる。
【００２５】
次に、２軸スクリュー型脱水装置１７の後端部よりハイドレート排出管２１を介して排出された水和脱水後のハイドレートは、後段のスクリューコンベア型冷却装置２２の先端部に供給されている。
【００２６】
スクリューコンベア型冷却装置２２は、円筒状の内部空間を有する本体の内部に、側面に螺旋状の突起部を有し内部空間に配置された軸体であるスクリュー回転軸２３と、スクリュー回転軸２３を駆動する駆動部２４より構成されている。
【００２７】
２軸スクリュー型脱水装置１７により水和脱水されたハイドレートは、スクリューコンベア型冷却装置２２においてスクリュー回転軸２３の駆動により後端部に向かって軸方向に搬送されながら、内部空間内でハイドレートを低圧下でも分解しない氷点以下の低温である−２５℃〜−２０℃程度まで冷却されている。
【００２８】
スクリューコンベア型冷却装置２２により適切な温度まで冷却されたハイドレートは、スクリューコンベア型冷却装置２２の下流側である後端部より、ハイドレート排出管２５を介して排出され、図示せざる後段の減圧工程Ｓ５へ供給されるようになっている。
【００２９】
このスクリューコンベア型冷却装置２２の本体は、外筒と内筒から２重筒に構成されており、外筒と内筒の間に形成された冷媒用空間２６には、冷媒管２７を介して冷却用の冷媒が循環され、円筒状の内部空間を有する本体の内部は適切な冷却温度に制御されるような冷却手段が採用されている。
【００３０】
なお、上記の冷媒管２７には、冷媒循環ポンプ２８や熱交換器２９と共に、図示せざるアキュムレータや膨張弁等が設けられて冷媒循環回路が構成されており、冷媒としてはＣＯ２ 、ＮＨ３ 、Ｒ１２等が使用されている。
【００３１】
上記のようにして処理されたハイドレートは、図示せざる後段の減圧工程Ｓ５で大気圧下に減圧され、続いて成形工程Ｓ６で成形して固化された後、図示せざる輸送容器に収められて冷凍貯蔵され、或いは輸送容器ごと目的地に輸送されて貯蔵され、貯蔵されたハイドレートは必要に応じて分解装置によりガス化され、消費者の元に送られるようになっている。
【００３２】
ところが、上記のように構成された従来のハイドレート処理装置においては、生成容器１において生成された後のハイドレートを処理するために、物理脱水工程Ｓ２においては例えばスクリュープレス型脱水装置１０、水和脱水工程Ｓ３においては例えば２軸スクリュー型脱水装置１７、冷却工程Ｓ４においては例えばスクリューコンベア型冷却装置２２というように、それぞれの工程毎に独立した処理装置を設け、それらをハイドレート排出管１５、２１等で連結してハイドレートを供給するようにしているため、装置構成が複雑となり、処理装置のコンパクト化が困難であるばかりか、それぞれの処理装置を駆動するために別々の駆動部１４、１９、２４を必要とするため、処理装置が高価となるという問題があった。
【００３３】
また、水和脱水工程Ｓ３においては、例えば２軸スクリュー型脱水装置１７の内部空間内を水和反応に適した温度に維持するために、−５℃〜０℃程度まで冷却しなければならず、冷却工程Ｓ４においては、例えばスクリューコンベア型冷却装置２２の内部空間内で、ハイドレートを低圧下でも分解しない氷点以下の低温である−２５℃〜−２０℃程度まで冷却しなければならないため、それぞれ別々の冷却手段を必要とし、ハイドレートの処理効率もあまりよくなく、ランニングコストも高くなるという問題があった。
【特許文献１】特開２００３−１０５３６２公報（図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、水とハイドレート形成物質を含むガスを反応させて生成されたハイドレートの処理装置の装置構成が簡単となり、コンパクト化が可能で安価に製作することができると共に、ランニングコストが安くハイドレートの処理効率を向上させることができ、取り扱いも容易で従来の問題点を解消し得る、実用上極めて有効なハイドレート処理装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたもので、特許請求の範囲に記載された各発明は、ハイドレート処理装置として、それぞれ以下の（１）〜（１５）に述べる各手段を採用したものである。
【００３６】
（１）第１の手段は、軸方向に移送しながら混合する移送混合手段が収納され、先端部にはハイドレートを供給するハイドレート供給口と、後端部にはハイドレートを排出するハイドレート排出口を有する容器本体の先端部に、ハイドレート形成物質を含むガスを供給するガス供給口を設けると共に、容器本体の外周に冷媒用空間を設け、該冷媒用空間内に冷却用の冷媒を供給せしめるようにしたことを特徴とするものである。
【００３７】
（２）第２の手段は、第１の手段を採用したハイドレート処理装置において、該ハイドレート供給口と該ガス供給口が共通であることを特徴とするものである。
【００３８】
（３）第３の手段は、第１又は第２の手段を採用したハイドレート処理装置において、移送混合手段が軸方向に間隔を置いてパドルを取り付けた回転軸を有することを特徴とするものである。
【００３９】
（４）第４の手段は、第１又は第２の手段を採用したハイドレート処理装置において、移送混合手段が軸方向に間隔を置いてリボンを取り付けた回転軸を有することを特徴とするものである。
【００４０】
（５）第５の手段は、第１ないし第４のいずれかの手段を採用したハイドレート処理装置において、容器本体の先端部に設けられるハイドレート供給口を容器本体の先端面に設けた開口とし、該開口を介してハイドレートを物理脱水する物理脱水装置の後端面に設けたハイドレート排出用の開口と連通せしめたことを特徴とするものである。
【００４１】
（６）第６の手段は、第５の手段を採用したハイドレート処理装置において、物理脱水装置をスクリュープレス型脱水装置としたことを特徴とするものである。
【００４２】
（７）第７の手段は、第６の手段を採用したハイドレート処理装置において、スクリュープレス型脱水装置のスクリュー回転軸と移送混合手段の回転軸が連結され、共通の駆動部で駆動されるようにしたことを特徴とするものである。
【００４３】
（８）第８の手段は、第７の手段を採用したハイドレート処理装置において、スクリュープレス型脱水装置のスクリュー回転軸と移送混合手段の回転軸が複数であることを特徴とするものである。
【００４４】
（９）第９の手段は、第１ないし第４のいずれかの手段を採用したハイドレート処理装置において、該ハイドレート供給口に加熱設備を設けることを特徴とするとするものである。
【００４５】
（１０）第１０の手段は、第１ないし第４のいずれかの手段を採用したハイドレート処理装置において、該ハイドレート供給口に掻き取り装置を設けることを特徴とするものである。
【００４６】
（１１）第１１の手段は、第１ないし第４のいずれかの手段を採用したハイドレート処理装置において、該ハイドレート供給口をライニングすることを特徴とするものである。
【００４７】
（１２）第１２の手段は、第３の手段を採用したハイドレート処理装置において、該ハイドレート供給口近くのパドルの腕の長さを他のパドルの腕の長さより短くすることを特徴とするものである。
【００４８】
（１３）第１３の手段は、第３の手段を採用したハイドレート処理装置において、パドルをライニングすることを特徴とするものである。
【００４９】
（１４）第１４の手段は、第４の手段を採用したハイドレート処理装置において、該ハイドレート供給口近くのリボンの腕の長さを他のリボンの腕の長さより短くすることを特徴とするものである。
【００５０】
（１５）第１５の手段は、第４の手段を採用したハイドレート処理装置において、リボンをライニングすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００５１】
特許請求の範囲に記載の各請求項に係る発明は、上記の（１）〜（１５）に記載の各手段を採用しているので、それぞれ以下のような効果を有する。
【００５２】
（１）請求項１に係る発明は上記第１の手段を採用しているので、ハイドレートは、容器本体内の先端部では供給されたハイドレート形成物質を含むガスにより水和脱水され、後端部に向かって軸方向に移送されながら混合されて適切な温度まで冷却して排出させることができ、水和脱水と冷却が、容器本体の外周に設けた冷媒用空間に供給された冷媒により同じ容器本体内でなされるので、水和脱水装置と冷却装置を別々に設けて別々の駆動部で駆動したり、水和脱水と冷却のための冷却手段を別々に設ける必要はなく、装置構成が簡単でコンパクト化が可能であると共に、処理装置を安価に製作することができる。
【００５３】
（２）請求項２に係る発明は上記第２の手段を採用しているので、請求項１に係る発明の効果に加え、該ハイドレート供給口と該ガス供給口を別々に設ける必要はなく、装置構成がより簡単でコンパクト化が可能であると共に、処理装置を安価に製作することができる。
【００５４】
（３）請求項３に係る発明は上記第３の手段を採用しているので、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加え、移送混合手段として一般的に使用されているパドル式の移送混合機を利用することができ、製作や取り扱いが容易でより安価に製作することができる。
【００５５】
（４）請求項４に係る発明は上記第４の手段を採用しているので、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加え、移送混合手段として一般的に使用されているリボン式の移送混合機を利用することができ、製作や取り扱いが容易でより安価に製作することができる。
【００５６】
（５）請求項５に係る発明は上記第５の手段を採用しているので、請求項１ないし請求項４のいずれかに係る発明の効果に加え、ハイドレートの物理脱水と水和脱水と冷却を直接連通させて連続的に行うことができ、装置構成がさらに簡単でコンパクト化がより可能であると共に、処理装置を安価に製作することができる。
【００５７】
（６）請求項６に係る発明は上記第６の手段を採用しているので、請求項５に係る発明の効果に加え、物理脱水装置として一般的に使用されているスクリュープレス型脱水装置を利用することができ、製作や取り扱いが容易でより安価に製作することができる。
【００５８】
（７）請求項７に係る発明は上記第７の手段を採用しているので、請求項６に係る発明の効果に加え、スクリュープレス型脱水装置のスクリュー回転軸と移送混合手段の回転軸を共通の駆動部で駆動することができ、処理装置をさらに安価に製作することができる。
【００５９】
（８）請求項８に係る発明は上記第８の手段を採用しているので、請求項７に係る発明の効果に加え、多量のハイドレートを効率よく処理することができる。
【００６０】
（９）請求項９に係る発明は上記第９の手段を採用しているので、請求項１ないし請求項４のいずれかに係る発明の効果に加え、ハイドレート供給口に設けた加熱設備により加熱することで、ハイドレート供給口付近における該ハイドレートの閉塞を防止し、多量のハイドレートを効率よく処理することができる。
【００６１】
（１０）請求項１０に係る発明は上記第１０の手段を採用しているので、請求項１ないし請求項４のいずれかに係る発明の効果に加え、ハイドレート供給口に設けた掻き取り装置により掻き取ることで、ハイドレート供給口付近におけるハイドレートの閉塞を防止し、多量のハイドレートを効率よく処理することができる。
【００６２】
（１１）請求項１１に係る発明は上記第１１の手段を採用しているので、請求項１ないし請求項４のいずれかに係る発明の効果に加え、ハイドレート供給口をライニングすることで、ハイドレート供給口に付着し難くして該ハイドレートの閉塞を防止し、多量のハイドレートを効率よく処理することができる。
【００６３】
（１２）請求項１２に係る発明は上記第１２の手段を採用しているので、請求項３に係る発明の効果に加え、ハイドレート供給口近くのパドルの腕の長さを他のパドルの腕の長さよりも短くすることで、ハイドレート供給口からハイドレートを容器本体内にスムーズに供給してハイドレートの閉塞を防止し、多量のハイドレートを効率よく処理することができる。
【００６４】
（１３）請求項１３に係る発明は上記第１３の手段を採用しているので、請求項３に係る発明の効果に加え、パドルをライニングすることでパドルに付着し難くして該ハイドレートの閉塞を防止し、多量のハイドレートを効率よく処理することができる。
【００６５】
（１４）請求項１４に係る発明は上記第１４の手段を採用しているので、請求項４に係る発明の効果に加え、ハイドレート供給口近くのリボンの腕の長さを他のリボンの腕の長さよりも短くすることで、ハイドレート供給口からハイドレートを容器本体内にスムーズに供給して該ハイドレートの閉塞を防止し、多量のハイドレートを効率よく処理することができる。
【００６６】
（１５）請求項１５に係る発明は上記第１５の手段を採用しているので、請求項４に係る発明の効果に加え、リボンをライニングすることでリボンに付着し難くして該ハイドレートの閉塞を防止し、多量のハイドレートを効率よく処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６７】
本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例１〜実施例５に基き説明する。
【実施例１】
【００６８】
図１は本発明の実施例１に係るハイドレート処理装置の構成を示す説明図で、図７に示す水和脱水工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４の処理を行うものである。
【００６９】
図中３０は円筒状の容器本体で、その先端部にはハイドレートを供給するハイドレート供給口３１が設けられ、後端部には容器本体３０内で処理されたハイドレートを排出するハイドレート排出口３２が設けられている。
【００７０】
また、容器本体３０の内部には、軸方向に間隔を置いてパドル３３を取り付けた回転軸３４を有する移送混合手段３５が収納されており、その移送混合手段３５の回転軸３４は駆動部３６により駆動されるようになっている。
【００７１】
また、容器本体３０の先端部には、例えばメタンやプロパン等のハイドレート形成物質を含む天然ガス、混合ガス等のガスを供給するガス供給口３７が設けられている。
【００７２】
また、容器本体３０の外周は外筒と内筒から２重筒に構成されており、外筒と内筒の間に形成された筒状の冷媒用空間３８には冷媒管３９を介して冷却用の冷媒が供給され、容器本体３０の内部空間は適切な冷却温度に制御されるような冷却手段が採用されている。
【００７３】
なお、上記の冷媒管３９には、冷媒循環ポンプ４０や熱交換器４１と共に、図示せざるアキュムレータや膨張弁等が設けられて冷媒循環回路が構成されており、冷媒としてはＣＯ２ 、ＮＨ３ 、Ｒ１２等が使用されている。
【００７４】
本実施例のハイドレート処理装置は上記のように構成されているので、ハイドレート供給口３１から容器本体３０の先端部に供給されたハイドレートは、駆動部３６により回転軸３４を回転させると、パドル３３により容器本体３０の内部を軸方向に移送されながら混合され、処理されたハイドレートは容器本体３０の後端部にあるハイドレート排出口３２から排出されることになる。
【００７５】
このとき、ハイドレート供給口３１から容器本体３０の先端部に供給されるハイドレートは、前段の物理脱水工程Ｓ２において物理的に脱水されているが、物理的に脱水されたハイドレートに含まれる残留水は、パドル３３によりハイドレートが容器本体３０の内部を軸方向に移送されながら混合されることで、容器本体３０の先端部においてガス供給口３７から供給されるハイドレート形成物質を含むガスと接触し、攪拌されつつ水和反応に適した温度である−５℃〜０℃程度に冷却されることによってハイドレート中に残存する水分と反応して直ちに水和脱水されることになる。
【００７６】
また、容器本体３０の先端部において水和脱水されたハイドレートは、パドル３３によりハイドレートが容器本体３０の内部を軸方向に移送されながら混合されることで、冷媒用空間３８に供給される冷媒の気化熱により、ハイドレートが低圧下でも分解しない氷点以下の低温である−２５℃〜−２０℃程度まで冷却され、容器本体３０の後端部にあるハイドレート排出口３２から排出されることになる。
【００７７】
従って、容器本体３０の上流側である先端部においては水和脱水工程Ｓ３の処理がなされ、それから後端部までは冷却工程Ｓ４の処理がなされ、容器本体３０内において水和脱水工程Ｓ３の処理と冷却工程Ｓ４の処理が、共通の冷却手段によって適切な温度に制御されながら連続的になされることになる。
【００７８】
次に、図６は水と天然ガスを反応させて生成されるハイドレートの生成平衡線図で、横軸は温度、縦軸は圧力を示す。
【００７９】
図中に示す斜線部Ｈ１は、生成工程Ｓ１において生成されたハイドレートを、物理脱水工程Ｓ２において物理脱水した状態を示し、温度は０℃〜５℃程度、圧力はハイドレートの生成圧力以上である５ＭＰａ程度に維持されている。
【００８０】
また、斜線部Ｈ２は、物理脱水工程Ｓ２において物理脱水されたハイドレートを、水和脱水工程Ｓ３において天然ガスと反応させてハイドレート中に含まれている残留水を水和脱水した状態を示し、温度は−５℃〜０℃程度、圧力は５ＭＰａ程度に維持されている。
【００８１】
また、斜線部Ｈ３は、水和脱水工程Ｓ３において水和脱水されたハイドレートを、冷却工程Ｓ４において低圧下でも分解しない氷点以下の低温に冷却した状態を示し、温度は−２５℃〜−２０℃程度、圧力は５ＭＰａ程度に維持されている。
【００８２】
なお、斜線部Ｈ４は、冷却工程Ｓ４において冷却されたハイドレートを、温度は−２５℃〜−２０℃程度を維持したまま０．１ＭＰａ程度まで減圧させた状態を示す。
【００８３】
図６の斜線部Ｈ１で示すように、物理脱水されたハイドレートの温度は０℃〜５℃程度であるが、これを同じ圧力下で少し冷却すると、斜線部Ｈ２で示すように、直ちに温度が−５℃〜０℃程度の水和脱水されたハイドレートなる。
【００８４】
従って、図１で示すように、水和脱水工程Ｓ３は物理脱水されたハイドレートが容器本体３０内を軸方向に移動する最初の段階である先端部の短い区間でなされ、冷却工程Ｓ４はその後ハイドレートが後端部に移動する長い区間でなされることになる。
【実施例２】
【００８５】
図２は本発明の実施例２に係るハイドレート処理装置の構成を示す説明図で、図１に示す実施例と同様に、図７に示す水和脱水工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４の処理を行うもので、図中図１に示すハイドレート処理装置と同じ部分には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。
【００８６】
図１に示す実施例１においては、移送混合手段３５が軸方向に間隔をおいてパドル３３を取り付けた回転軸３４を有しているのに対し、本実施例においてはパドル３３の代わりにリボン４２を取り付け、移送混合手段３５が軸方向に間隔をおいてリボン４２を取り付けた回転軸３４を有するように構成したものであり、他の構成は図１に示すものと同様の構成となっている。
【００８７】
従って、本実施例においても、図１に示す実施例１と同様に、ハイドレート供給口３１から容器本体３０の先端部に供給されたハイドレートは、リボン４２によりハイドレートが容器本体３０の内部を軸方向に移送されながら混合されることで、容器本体３０の先端部においてガス供給口３７から供給されるハイドレート形成物質を含むガスと接触し、攪拌されつつ水和反応に適した温度である−５℃〜０℃程度に冷却されることによってハイドレート中に残存する水分と反応して水和脱水され、先端部から後端部に向かって徐々に冷却され、移送されながら攪拌されて冷媒用空間３８に供給される冷媒の気化熱により、ハイドレートが低圧下でも分解しない氷点以下の低温である−２５℃〜−２０℃程度まで冷却され、容器本体３０の後端部にあるハイドレート排出口３２から排出されることになる。
【００８８】
本実施例も図２で示すように、水和脱水工程Ｓ３は物理脱水されたハイドレートが容器本体３０内を軸方向に移動する最初の段階である先端部の短い区間でなされ、冷却工程Ｓ４はその後ハイドレートが後端部に移動する長い区間でなされることになる。
【００８９】
このように、図１に示す実施例１及び図２に示す実施例２のハイドレート処理装置においては、水和脱水と冷却が、容器本体３０の外周に設けた冷媒用空間３８に供給された冷媒により同じ容器本体３０内でなされるので、水和脱水装置と冷却装置を別々に設けて別々の駆動部で駆動したり、水和脱水と冷却のための冷却手段を別々に設ける必要はなく、装置構成が簡単でコンパクト化が可能であると共に、処理装置を安価に製作することができ、極めて好都合である。
【００９０】
また、上記実施例１及び実施例２において、ハイドレート供給口３１とガス供給口３７を別々に設けずに、それらを共通とすれば、装置構成がより簡単でコンパクト化が可能であると共に、処理装置を安価に製作することができる。
【００９１】
なお、容器本体３０内には、軸方向に移送しながら混合する移送混合手段３５として、上記実施例１においては軸方向に間隔を置いてパドル３３を取り付けた回転軸３４を有する移送混合手段３５とし、実施例２においては軸方向に間隔を置いてリボン４２を取り付けた回転軸３４を有する移送混合手段３５とし、一般的に使用されているパドル式の移送混合機やリボン式の移送混合機を利用することができるので、製作や取り扱いが容易でより安価に製作することができるが、軸方向に移送しながら混合する機能を有するものであれば、他の構成の移送混合手段を用いてもよい。
【００９２】
また、上記実施例１及び実施例２においては容器本体３０を円筒状としているが、容器本体３０内に収納される移送混合手段の構成に応じて、容器本体３０を円筒状以外の形状にしてもよい。
【００９３】
また、上記実施例１及び実施例２においては、容器本体３０内に収納される移送混合手段３５の回転軸３４を単軸としているが、容器本体３０を長円形の筒状とし、容器本体３０内に複数の回転軸３４を有する移送混合手段３５を設けて多量のハイドレートを効率よく処理するようにしてもよい。
【００９４】
なお、上記実施例１及び実施例２においては、冷媒用空間３８内の冷媒は容器本体３０の先端側から抜き出されて後端側に循環させ、容器本体３０内を軸方向に移送されながら混合されるハイドレートが、先端部から後端部に向かって温度が−５℃〜０℃程度から−２５℃〜−２０℃程度まで徐々に冷却されるように冷媒の循環量を適切に制御しているが、冷媒用空間３８内を水和脱水工程Ｓ３に対応する短い区間の先端側と冷却工程Ｓ４に対応する長い区間の後端側に仕切り、仕切られた冷媒用空間３８内にそれぞれ別々に冷媒を供給せしめ、別々に適切な温度になるように制御せしめてもよい。
【実施例３】
【００９５】
図３は本発明の実施例３に係るハイドレート処理装置の構成を示す説明図で、図７に示す物理脱水工程Ｓ２及び水和脱水工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４の処理を行うものであり、図中図１に示す水和脱水工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４の処理を行うハイドレート処理装置と同じ部分には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。
【００９６】
図において１０はスクリュープレス型脱水装置で、円筒状の内部空間を有する本体の内部に、筒形スクリーン（メッシュ）状のろ材１２及びその後端側に多数の棒を円周に沿って円筒状に配置したろ材１２ａと、側面に螺旋状の突起部を有し内部空間に配置された軸体であるスクリュー回転軸１３と、このスクリュー回転軸１３を駆動する駆動部１４より構成されている。
【００９７】
また、図８に示すように、生成容器１において生成されたハイドレートと水のスラリーはスラリー抜出ポンプ１１により抜き出され、スラリー配管９を介してスクリュープレス型脱水装置１０の先端部に供給されるようになっている。
【００９８】
スクリュープレス型脱水装置１０の先端部に供給されたハイドレートと水のスラリーは、スクリュー回転軸１３の先端に取り付けた駆動部１４を駆動することにより、螺旋状の突起部で後端部に向かって軸方向に移送され、スクリュー回転軸１３の後端部のテーパ状に拡径した圧搾部１３ａで圧搾されて物理的に脱水された後、スクリュープレス型脱水装置１０の後端面に設けられたハイドレート排出用の開口１０ａから、開口１０ａを充満した状態で後方に排出されるように構成されている。
【００９９】
また、スクリュープレス型脱水装置１０によって物理的に脱水された水は、ろ材１２、１２ａによりろ過され、スクリュープレス型脱水装置１０の先端側の本体底部より抜き出されて水配管１６を介し成形容器１に返送されるようになっている。
【０１００】
なお、スクリュープレス型脱水装置１０の後端には、図６に示す水和脱水工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４の処理を行う図１に示すハイドレート処理装置が連接されているが、本実施例においては、そのハイドレート処理装置の容器本体３０の先端面には、ハイドレート供給口３１に代えて開口３０ａが設けられており、スクリュープレス型脱水装置１０の後端面に設けられた開口１０ａと容器本体３０の先端面に設けられた開口３０ａを連通せしめている。
【０１０１】
また、スクリュープレス型脱水装置１０のスクリュー回転軸１３と容器本体３０内に収納された移送混合手段３５の回転軸３４は連結されており、駆動部１４を駆動するとスクリュープレス型脱水装置１０のスクリュー回転軸１３と移送混合手段３５の回転軸３４が共通の駆動部１４により駆動されるようになっている。
【０１０２】
なお、容器本体３０の他の構成は図１に示すものと同じであるため説明を省略する。
【０１０３】
従って、本実施例においては、スクリュープレス型脱水装置１０の先端部に供給されたハイドレートと水のスラリーは、駆動部１４を駆動することによりスクリュープレス型脱水装置１０により物理的に脱水され、スクリュープレス型脱水装置１０の後端面に設けられたハイドレート排出用の開口１０ａから、そのハイドレート排出用の開口１０ａに連通する容器本体３０の先端面に設けられた開口３０ａを介して容器本体３０内に連続的に供給されるので、図示のように物理的脱水工程Ｓ２及び水和脱水工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４の処理が連続的になされることになる。
【実施例４】
【０１０４】
図４は本発明の実施例４に係るハイドレート処理装置の構成を示す説明図で、図３に示す実施例と同様に、図７に示す物理脱水工程Ｓ２及び水和脱水工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４の処理を行うものであり、図中図３に示すハイドレート処理装置と同じ部分には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。
【０１０５】
図３に示す実施例においては、軸方向に間隔をおいてパドル３３を取り付けた回転軸３４を有する移送混合手段３５を収納した、水和脱水工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４の処理を行う図１に示す容器本体３０の先端に、物理脱水工程Ｓ２の処理を行うスクリュープレス型脱水装置１０を連接し、物理脱水工程Ｓ２及び水和脱水工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４の処理が連続的になされるようにしているが、本実施例は軸方向に間隔をおいてリボン４２を取り付けた回転軸３４を有する移送混合手段３５を収納した、水和脱水工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４の処理を行う図２に示す容器本体３０の先端に、物理脱水工程Ｓ２の処理を行うスクリュープレス型脱水装置１０を連接し、図３に示す実施例３と同様に物理的脱水工程Ｓ２及び水和脱水工程Ｓ３と水和脱水工程Ｓ３の処理が連続的になされるようにしたものである。
【０１０６】
このように、図３に示す実施例３及び図４に示す実施例４においては、ハイドレートの物理脱水と水和脱水と冷却を直接連通させて連続的に行うことができ、装置構成がさらに簡単でコンパクト化がより可能であると共に、処理装置を安価に製作することができる。
【０１０７】
なお、上記の実施例３及び実施例４においては、物理脱水装置として一般的に使用されているスクリュープレス型脱水装置１０を使用することができ、製作や取り扱いが容易でより安価に製作することができるが、後端面に水和脱水工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４の処理を行う容器本体３０の先端面に設けた開口３０ａと連通される開口１０ａを有する物理脱水装置であれば、スクリュープレス型脱水装置１０以外の物理脱水装置を使用してもよい。
【０１０８】
また、物理脱水工程Ｓ２において物理脱水されたハイドレートは、図６において斜線部Ｈ１で示すように０℃〜５℃程度となるように温度が制御されているが、そのための冷却手段としては、例えば水和脱水工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４の処理を行う容器本体３０の冷媒用空間３８に供給される冷媒の冷媒管３９を分岐し、スクリュープレス型脱水装置１０のスクリュー回転軸１３の内部に設けた図示せざる冷却通路にも冷媒を導いて、スクリュープレス型脱水装置１０の内部空間を適切に冷却するようにしてもよい。
【０１０９】
なお、上記実施例１〜４において、物理脱水工程Ｓ２及び水和脱水工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４は、いずれも図６に示すように５ＭＰａ程度の圧力下で処理されるため、製作が容易で圧力の制御も容易であるが、物理脱水工程Ｓ２の処理を行うスクリュープレス型脱水装置１０、及び水和脱水工程Ｓ３と冷却工程Ｓ４の処理を行う容器本体３０には、５ＭＰａ程度の圧力を維持し得るよう、図示せざる適切なシール手段が設けられている。
【０１１０】
また、実施例３及び実施例４においては、スクリュープレス型脱水装置１０のスクリュー回転軸１３と容器本体３０に収納された移送混合手段３５の回転軸３４を一体的に連結しているので、スクリュープレス型脱水装置１０のスクリュー回転軸１３と移送混合手段３５の回転軸３４を共通の駆動部１４で駆動することができ、処理装置をさらに安価に製作することができるが、スクリュープレス型脱水装置１０のスクリュー回転軸１３と移送混合手段３５の回転軸３４を分離可能に連結すると共に、互いに連接される容器本体３０とスクリュープレス型脱水装置１０も分離可能に連接し、分解修理等が容易に行えるようにしてもよい。
【０１１１】
但し、移送混合手段３５の回転軸３４はスクリュープレス型脱水装置１０のスクリュー回転軸１３よりも径が小さいため、連結されたスクリュー回転軸１３と回転軸３４が長尺となる場合には、その連結部付近を、移送されるハイドレートの移送にあまり障害とならないように考慮して軸支せしめてもよい。
【０１１２】
また、実施例３及び実施例４において、スクリュープレス型脱水装置１０のスクリュー回転軸１３と移送混合手段３５の回転軸３４を複数にすれば、多量のハイドレートを効率よく処理することができる。
【実施例５】
【０１１３】
図５は本発明の実施例５に係るハイドレート処理装置の一部分の構成を示す説明図である。
【０１１４】
図５は図１又は図２に示す容器本体３０の先端部の構成を示し、その容器本体３０の先端部には、ガス供給口３７と共通にされたハイドレート供給口３１が設けられており、容器本体３０の内部に収納された移送混合手段３５の回転軸３４は、駆動部３６により駆動されるようになっている。
【０１１５】
なお、４３、４４は図１に示すパドル３３又は図２に示すリボン４２を支持する腕で、回転軸３４に軸方向に間隔をおいて取り付けられている。ハイドレート供給口３１近くのパドル３３又はリボン４２の腕４４は、他のパドル３３又はリボン４２の腕４３の長さより短くされており、ハイドレートの移送方向に沿って腕４４の長さが長くなり、腕４３と同じ長さになった後は一定の長さとなっている。
【０１１６】
ハイドレート供給口３１から供給されたハイドレートは水分が凝固して氷となっておらず、壁面に付着して凝固し易い状態であるため、ハイドレート供給口３１近くのパドル３３又はリボン４２の腕４４の長さが長いと、図中のＡで示す部分においてハイドレートを壁面に擦り付けることになり、上手く攪拌されないので、ハイドレートの閉塞を起こす恐れがある。
【０１１７】
しかしながら、ハイドレート供給口３１近くのパドル３３又はリボン４２の腕４４の長さを他のパドル３３又はリボン４２の腕４３の長さより短くすると、ハイドレートはハイドレート供給口３１から容器本体３０内にスムーズに供給され、図中のＢで示す部分にハイドレートを落下させて積もらせた状態から攪拌冷却を開始することができるので、ハイドレートの閉塞を防止し、多量のハイドレートを効率よく処理することができる。
【０１１８】
また、ハイドレート供給口３１にてハイドレートに含まれる水が短時間で氷になりハイドレートの閉塞を起こす恐れがあるが、ハイドレート供給口３１にヒートトレース等による加熱設備を設け、その加熱設備により加熱するようにすれば、ハイドレート供給口３１付近におけるハイドレートの閉塞が防止され、多量のハイドレートを効率よく処理することができる。
【０１１９】
また、ハイドレート供給口３１に掻き取り装置を設け、その掻き取り装置により閉塞した氷とハイドレートを掻き取るようにすれば、ハイドレート供給口３１付近におけるハイドレートの閉塞が防止され、多量のハイドレートを効率よく処理することができる。
【０１２０】
また、ハイドレート供給口３１をテフロン（登録商標名）等の摩擦係数の低い樹脂でライニングすれば、ハイドレート供給口３１に付着し難く、ハイドレートの閉塞が防止され、多量のハイドレートを効率よく処理することができる。
【０１２１】
また、パドル３３やリボン４２をテフロン（登録商標名）等の摩擦係数の低い樹脂でライニングすれば、パドル３３やリボン４２に付着し難く、ハイドレートの閉塞が防止され、多量のハイドレートを効率よく処理することができる。
【０１２２】
なお、ハイドレートの閉塞を防止する上記の各手段は、必要に応じて単独で、または組み合わせて設けてもよい。
【０１２３】
以上、本発明を図１〜図５に示す実施例１〜５に基いて説明したが、本発明によれば水とハイドレート形成物質を含むガスを反応させて生成されたハイドレートの処理装置の装置構成が簡単となり、コンパクト化が可能で安価に製作することができると共に、ランニングコストが安くハイドレートの処理効率を向上させることができ、取り扱いも容易で従来の問題点を解消し得る、実用上極めて有効なハイドレート処理装置を提供することができる。
【０１２４】
但し、本発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、使用する物理脱水装置や水和脱水と冷却を行う容器本体内に収納される移送混合手段の構成や駆動方法、ハイドレートの閉塞を防止する手段等は、要求される処理能力や付加的機能等に応じ、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の実施例１に係るハイドレート処理装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例２に係るハイドレート処理装置の構成を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例３に係るハイドレート処理装置の構成を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例４に係るハイドレート処理装置の構成を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例５に係るハイドレート処理装置の一部の構成を示す説明図である。
【図６】水と天然ガスを反応させて生成されるハイドレートの生成平衡線図である。
【図７】従来のハイドレート製造処理プロセスの１例を示す工程図である。
【図８】図７に示す生成工程Ｓ１と物理脱水工程Ｓ２、水和脱水工程Ｓ３、冷却工程Ｓ４の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１        生成容器
２        水配管
３        ガス配管
４        水配管
５        水循環ポンプ
６        熱交換器
７        スプレーノズル
８        スラリー抜出口
９        スラリー配管
１０      スクリュープレス型脱水装置
１０ａ    開口
１１      スラリー抜出ポンプ
１２      ろ材
１２ａ    ろ材
１３      スクリュー回転軸
１３ａ    圧搾部
１４      駆動部
１５      ハイドレート排出管
１６      水配管
１７      ２軸スクリュー型脱水装置
１８      スクリュー回転軸
１９      駆動部
２０      ガス配管
２１      ハイドレート排出管
２２      スクリューコンベア型冷却装置
２３      スクリュー回転軸
２４      駆動部
２５      ハイドレート排出管
２６      冷媒用空間
２７      冷媒管
２８      冷媒循環ポンプ
２９      熱交換器
３０      容器本体
３０ａ    開口
３１      ハイドレート供給口
３２      ハイドレート排出口
３３      パドル
３４      回転軸
３５      移送混合手段
３６      駆動部
３７      ガス供給口
３８      冷媒用空間
３９      冷媒管
４０      冷媒循環ポンプ
４１      熱交換器
４２      リボン
４３      腕
４４      腕（ハイドレート供給口近傍）
Ｇ        気相
Ｌ        液相
Ｓ１      生成工程
Ｓ２      物理脱水工程
Ｓ３      水和脱水工程
Ｓ４      冷却工程
Ｓ５      減圧工程
Ｓ６      成形工程
【図１】
2005290334.tif 000003
【図２】
2005290334.tif 000004
【図３】
2005290334.tif 000005
【図４】
2005290334.tif 000006
【図５】
2005290334.tif 000007
【図６】
2005290334.tif 000008
【図７】
2005290334.tif 000009
【図８】
2005290334.tif 000010