(57)【要約】【課題】  ハイドレート生成のために発生する熱を効率よく除去することにより、効率よくハイドレートを生成するハイドレート生成方法および生成装置を提供することを課題とする。【解決手段】  ハイドレートが水に浸されているスラリーを、生成容器の中から伝熱管内に抜き出し、伝熱管の外側に０℃以上で沸騰するよう調整した冷媒を噴霧することにより、ハイドレート生成熱を効率よく除去し、効率的にハイドレートを生成することとした。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水とハイドレート形成物質としてのガスを接触させてハイドレートを生成させる時に発生する生成熱の除去を、ハイドレートが密閉されている生成容器の壁の外側で、冷媒を蒸発させることにより行うことを特徴とするハイドレート生成方法。
【請求項２】
請求項１に記載のハイドレート生成方法において、冷媒を０℃以上で蒸発させることを特徴とするハイドレート生成方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のハイドレート生成方法において、前記生成容器に密閉されているハイドレートが水に浸され、スラリーとなっていることを特徴とするハイドレート生成方法。
【請求項４】
請求項３に記載のハイドレート生成方法において、ハイドレートが密閉されている前記生成容器から熱交換器に前記スラリーを輸送し、同熱交換器にて、冷媒を蒸発させることによりハイドレート生成熱を除去し、同熱交換器から前記生成容器に同スラリーを返送することを特徴とするハイドレート生成方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のハイドレート生成方法において、前記生成容器の壁の外側に冷媒を噴霧することを特徴とするハイドレート生成方法。
【請求項６】
請求項４に記載のハイドレート生成方法において、前記熱交換器の伝熱面に冷媒を噴霧することを特徴とするハイドレート生成方法。
【請求項７】
水とハイドレート形成物質としてのガスを接触させてハイドレートを生成させる時に発生する生成熱の除去を、ハイドレートを生成している生成容器の壁の外側で、冷媒を蒸発させることにより行うように構成されてなることを特徴とするハイドレート生成装置。
【請求項８】
請求項７に記載のハイドレート生成装置において、冷媒を０℃以上で蒸発させるように構成されてなることを特徴とするハイドレート生成装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載のハイドレート生成装置において、前記生成容器の中のハイドレートが水に浸され、スラリーとなっているように構成されてなることを特徴とするハイドレート生成装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のハイドレート生成装置において、ハイドレートが密閉されている前記生成容器から熱交換器に前記スラリーを輸送し、同熱交換器にて、冷媒を蒸発させることによりハイドレート生成熱を除去し、同熱交換器から前記生成容器に同スラリーを返送するように構成されてなることを特徴とするハイドレート生成装置。
【請求項１１】
請求項７ないし請求項９のいずれかに記載のハイドレート生成装置において、前記生成容器の壁の外側に冷媒を噴霧するように構成されてなることを特徴とするハイドレート生成装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載のハイドレート生成装置において、前記熱交換器の伝熱面に冷媒を噴霧するように構成されてなることを特徴とするハイドレート生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水と天然ガスを反応させて天然ガスハイドレート（以下、単に「ハイドレート」と記す）を生成する方法およびその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・輸送する方法として、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３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３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しない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。また、貯蔵・輸送形態によっては成形工程Ｓ６は省略されることもある。
【００１３】
図４は図３に示す生成工程Ｓ１と物理脱水工程Ｓ２の従来の装置構成を示す説明図である。図４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を介して図示しない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に設けた図示しない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。
【００１４】
また、生成容器1にはガス配管３を介して図示しないガス貯蔵部に貯蔵された低温・高圧の天然ガスがハイドレート形成物質として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に設けた図示しない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。
【００１５】
そして、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には図示しないフィルタやバルブと共に、水循環ポンプ５、循環水冷却熱交換器２１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。
【００１６】
これにより、生成容器１の底部、液相Ｌ内から抜き出された水は、循環水ｗとして水循環ポンプ５により循環させられながら循環水冷却装置２０の循環水冷却熱交換器２１によりハイドレート生成条件に必要な設定温度Ｔｗ（凍結するとハイドレート生成が阻害されるので０℃より高く、０℃〜５℃程度）まで冷却され、スプレーノズル７により生成容器１の気相Ｇ内で噴霧されて、ハイドレートが生成されている。
【００１７】
また、液相Ｌの液面に近い生成容器１の側面には、液面に浮遊してい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。
【００１８】
このスラリー配管９には図示しない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。
【００１９】
スクリュープレス型脱水装置１０で物理的に脱水されたハイドレートは、図示しない後段の水和脱水工程Ｓ３へ供給されて処理され、脱水された水は、スクリュープレス型脱水装置１０の本体底部より抜き出され、水配管１２を介して生成容器１に返送される。
【００２０】
上記のように、生成容器１において所定の設定温度でスプレーされる循環水ｗと気相Ｇのハイドレート形成物質としての天然ガスからハイドレートが生成されるが、ハイドレート生成反応は発熱反応であり、大量の熱を発生し液相の温度を徐々に上昇させるため、循環水ｗは、循環水冷却装置２０によってハイドレート生成条件に必要な設定温度Ｔｗまで冷却して生成容器１に戻す必要がある。
【００２１】
従来の循環水冷却装置２０は、図４に示すように、圧縮機２２、凝縮器２３、アキュムレータ２４、膨張弁２５等から構成され、後述の熱交換器２７と冷媒の循環を行う冷凍機２６と、冷凍機２６の膨張弁２５から供給された冷媒ｃを蒸発させ熱交換を行い、気化した冷媒ｃを圧縮機２２に還流する蒸発器により構成され冷媒ｃにより中間冷却媒体ｃｗを冷却する熱交換器２７と、中間冷却媒体ｃｗと循環水ｗで熱交換を行い循環水ｗを所定の設定温度Ｔｗに冷却する循環水冷却熱交換器２１と、熱交換器２７と循環水冷却熱交換器２１との間で中間冷却媒体ｃｗを循環させる中間冷却媒体ポンプ２８と、を備えている。
【００２２】
したがって中間冷却媒体ｃｗは、循環水ｗを上記の０℃より高く０℃〜５℃程度の設定温度Ｔｗに冷却するための中間冷却媒体温度Ｔｃｗに設定されるが、循環水ｗが凍結すると水配管４等の循環ラインにおいて凍り付きによるライン閉塞（スケーリング）を起こす恐れがあり、中間冷却媒体温度Ｔｃｗも０℃以下にできない。そこで中間冷却媒体ｃｗとしてはその種類を限定されないが、例えば、熱交換器２７で「０℃より高く且つ循環水ｗの冷却後の設定温度Ｔｗ以下」の所定の温度Ｔｃｗに冷却した冷却水（以下、中間冷却媒体として「冷却水ｃｗ」を例に説明する）を用いる。
【００２３】
一方、循環水冷却熱交換器２１に入る循環水ｗの冷却前の温度（Ｔｗ＋ΔＴ）は、冷却後の０℃より高く０℃〜５℃程度の設定温度Ｔｗとの差ΔＴが小さく、わずか数℃高いだけの近傍の温度にあるため、冷却水ｃｗの温度Ｔｃｗとの差（Ｔｗ＋ΔＴ−Ｔｃｗ）も小さく、しかも液体／液体の熱交換であるので、循環水冷却熱交換器２１における総括伝熱係数を大きく取れず、熱交換の効率が低い。
【００２４】
そのため、冷却水ｃｗの流量が膨大に必要となり、循環水冷却熱交換器２１や中間冷却媒体ポンプ２８が大型化し、また、その大量の冷却水ｃｗを所定の冷却水温度Ｔｃｗに冷却するために、冷凍機２６、および熱交換器２７は高負荷となり、冷凍機２６等の所要動力が増大する、というような問題を生じていた。
【００２５】
【特許文献１】特開２００３−１０５３６２公報（第７〜８頁、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明はハイドレート生成のために発生する熱を効率よく除去することにより、効率よくハイドレートを生成するハイドレート生成方法および生成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】
【００２７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、下記の（１）から（１２）の手段を提供するものであり、以下、特許請求の範囲に記載の順に説明する。
【００２８】
（１）その第１の手段として、水とハイドレート形成物質としてのガスを接触させてハイドレートを生成させる時に発生する生成熱の除去を、ハイドレートが密閉されている生成容器の壁の外側で、冷媒を蒸発させることにより行うことを特徴とするハイドレート生成方法を提供する。
【００２９】
（２）第２の手段として、第１の手段のハイドレート生成方法において、冷媒を０℃以上で蒸発させることを特徴とするハイドレート生成方法を提供する。
【００３０】
（３）第３の手段として、第１の手段または第２の手段のハイドレート生成方法において、前記生成容器に密閉されているハイドレートが水に浸され、スラリーとなっていることを特徴とするハイドレート生成方法を提供する。
【００３１】
（４）第４の手段として、第３の手段のハイドレート生成方法において、ハイドレートが密閉されている前記生成容器から熱交換器に前記スラリーを輸送し、同熱交換器にて、冷媒を蒸発させることによりハイドレート生成熱を除去し、同熱交換器から前記生成容器に同スラリーを返送することを特徴とするハイドレート生成方法を提供する。
【００３２】
（５）第５の手段として、第１の手段ないし第３の手段のいずれかのハイドレート生成方法において、前記生成容器の壁の外側に冷媒を噴霧することを特徴とするハイドレート生成方法を提供する。
【００３３】
（６）第６の手段として、第４の手段のハイドレート生成方法において、前記熱交換器の伝熱面に冷媒を噴霧することを特徴とするハイドレート生成方法を提供する。
【００３４】
（７）第７の手段として、水とハイドレート形成物質としてのガスを接触させてハイドレートを生成させる時に発生する生成熱の除去を、ハイドレートを生成している生成容器の壁の外側で、冷媒を蒸発させることにより行うように構成されてなることを特徴とするハイドレート生成装置を提供する。
【００３５】
（８）第８の手段として、第７の手段のハイドレート生成装置において、冷媒を０℃以上で蒸発させるように構成されてなることを特徴とするハイドレート生成装置を提供する。
【００３６】
（９）第９の手段として、第７の手段または第８の手段のハイドレート生成装置において、前記生成容器の中のハイドレートが水に浸され、スラリーとなっているように構成されてなることを特徴とするハイドレート生成装置を提供する。
【００３７】
（１０）第１０の手段として、第９の手段のハイドレート生成装置において、ハイドレートが密閉されている前記生成容器から熱交換器に前記スラリーを輸送し、同熱交換器にて、冷媒を蒸発させることによりハイドレート生成熱を除去し、同熱交換器から前記生成容器に同スラリーを返送するように構成されてなることを特徴とするハイドレート生成装置を提供する。
【００３８】
（１１）第１１の手段として、第７の手段ないし第９の手段のいずれかのハイドレート生成装置において、前記生成容器の壁の外側に冷媒を噴霧するように構成されてなることを特徴とするハイドレート生成装置を提供する。
【００３９】
（１２）第１２の手段として、第１１の手段のハイドレート生成装置において、前記熱交換器の伝熱面に冷媒を噴霧するように構成されてなることを特徴とするハイドレート生成装置を提供する。
【発明の効果】
【００４０】
（１）特許請求の範囲に記載の請求項１の発明によれば、冷媒を蒸発させてハイドレート生成熱を除去するため、通常の液体同士の単なる温度差による伝熱と比較し著しく総括伝熱係数が大きくなる。よって、除熱効率が高くなるため、ハイドレートの生成効率が高くなる。また、多量の中間冷却媒体が不要となり、中間冷却媒体を流すために必要な所要動力を削減することができる。
【００４１】
（２）請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明において冷媒を０℃以上で蒸発させることにより、水が凍結し壁に付着して総括伝熱係数が小さくなることを防ぐ。よって、除熱効率が下がることがなくなり、ハイドレートの生成効率も下がらなくてすむ。また、冷媒の温度が高くなることにより冷凍機の所要動力が小さくなる。
【００４２】
（３）請求項３の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の発明において、ハイドレートが水に浸されたスラリーとなっていることにより、固体であるハイドレートの粒子間がガスより熱伝導度の高い水で満たされることになるので、ハイドレートの除熱効率が高くなる。
【００４３】
（４）請求項４の発明によれば、請求項３に記載の発明において、ハイドレートが密閉されている生成容器から熱交換器にスラリーを輸送し、熱交換器にて、冷媒を蒸発させることによりハイドレート生成熱を除去し、熱交換器から容器にスラリーを返送する。このとき、新たに追加した熱交換器により、伝熱面積が大きくなることから、除熱効率が高くなるため、ハイドレートの生成効率が高くなる。
【００４４】
（５）請求項５の発明によれば、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、容器の壁の外側に冷媒を噴霧することにより、除熱効率が高くなるため、ハイドレートの生成効率が高くなる。
【００４５】
（６）請求項６の発明によれば、請求項４に記載の発明において、熱交換器の伝熱面に冷媒を噴霧することにより、除熱効率が高くなるため、ハイドレートの生成効率が高くなる。
【００４６】
（７）請求項７の発明によれば、ハイドレート生成装置は、冷媒を蒸発させてハイドレート生成熱を除去するため、通常の液体同士の単なる温度差による伝熱と比較し著しく総括伝熱係数が大きくなる。よって、除熱効率が高くなるため、ハイドレートの生成効率が高くなる。また、多量の中間冷却媒体が不要となり、中間冷却媒体を流すために必要な所要動力を削減することができる。
【００４７】
（８）請求項８の発明によれば、請求項７に記載の発明において、冷媒を０℃以上で蒸発させることにより、水が凍結し壁に付着して総括伝熱係数が小さくなることを防ぐ。よって、除熱効率が下がることがなくなり、ハイドレートの生成効率も下がらなくてすむ。また、冷媒の温度が高くなることにより冷凍機の所要動力が小さくなる。
【００４８】
（９）請求項９の発明によれば、請求項７または請求項８に記載の発明において、ハイドレートが水に浸されたスラリーとなっていることにより、固体であるハイドレートの粒子間がガスより熱伝導度の高い水で満たされることになるので、ハイドレートの除熱効率が高くなる。
【００４９】
（１０）請求項１０の発明によれば、請求項９に記載の発明において、ハイドレートが密閉されている生成容器から熱交換器にスラリーを輸送し、熱交換器にて、冷媒を蒸発させることによりハイドレート生成熱を除去し、熱交換器から容器にスラリーを返送する。このとき、新たに追加した熱交換器により、伝熱面積が大きくなることから、除熱効率が高くなるため、ハイドレートの生成効率が高くなる。
【００５０】
（１１）請求項１１の発明によれば、請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の発明において、生成容器の壁の外側に冷媒を噴霧することにより、除熱効率が高くなるため、ハイドレートの生成効率が高くなる。
【００５１】
（１２）請求項１２の発明によれば、請求項１０に記載の発明において、熱交換器の伝熱面に冷媒を噴霧することにより、除熱効率が高くなるため、ハイドレートの生成効率が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
本発明を実施するための最良の形態として、以下に、実施例１および実施例２を説明する。
【実施例１】
【００５３】
図１は本発明の実施例１に係るハイドレート生成装置の構成説明図である。図１の循環水冷却装置３０は、図４に示す従来の循環水冷却装置２０に対応するものであり、その他のハイドレートの生成装置の構成は図４のものと同様であるので図４を参照することとし、図示、説明を省略する。
【００５４】
図１に示すように、本実施例の循環水冷却装置３０において、３１は循環水冷却熱交換器であり、生成容器１からの循環水ｗの循環ラインを形成する水配管４がその部分区間を伝熱管４ａとして内蔵され、循環水ｗの冷却を行う密閉容器３１ａを有している。３６は、圧縮機３２、凝縮器３３、アキュムレータ３４、膨張弁３５等から構成される冷凍機であり、冷凍機３６の膨張弁３５から供給される液冷媒ｃ１の液冷媒配管３７が、密閉容器３１ａの上部に設けられた複数の冷媒ノズル３８に連通している。
【００５５】
冷媒ノズル３８は、密閉容器３１ａ内の伝熱管４ａに向けて液冷媒ｃ１を噴射するように配置され、密閉容器３１ａの上部にはまた、冷凍機３６の圧縮機３２の吸入口３２ａへ接続し、密閉容器３１ａ内で気化したガス冷媒ｃ２を冷凍機３６に還流させるガス冷媒配管３９が連通している。
【００５６】
冷凍機３６と循環水冷却熱交換器３１との間を循環する冷媒（ｃ１、ｃ２）は、循環水冷却熱交換器３１内において、０℃より高く且つ通常０℃〜５℃の範囲の循環水ｗの冷却後の所定の設定温度Ｔｗ以下の温度、Ｔｃを沸点とするように選択、調整される。好ましくは、０℃より高い０℃近傍に沸点Ｔｃを設定できるフロン系冷媒を用いるが、例えば、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４１０Ａ等がある。
【００５７】
一方、生成容器１の液相Ｌから水循環ポンプ５によって水配管４を介し送られてきた循環水ｗは、循環水熱交換器３１の密閉容器３１ａ内の伝熱管４ａ内を通過して冷却後の所定の設定温度Ｔｗに冷却された後、水配管４を経てスプレーノズル７から生成容器１の気相Ｇ内に噴霧され、気相Ｇをなすハイドレート形成物質としての天然ガスと反応してハイドレートを生成する。なお、本実施例においても第２実施例においても天然ガスを例に説明するが、「ハイドレート形成物質としてのガス」は、天然ガスに限定されず、同様にハイドレートを形成するガスであれば本発明が適用されるのは勿論である。
【００５８】
なお、循環水ｗは、水とハイドレートが混在するスラリー状であるようにすると、ハイドレートが水に浸されたスラリーとなっていることにより、固体であるハイドレートの粒子間がガスより熱伝導度の高い水で満たされることになるので、ハイドレートの除熱効率が高くなり、ハイドレートの生成効率が高まるので好ましい。
【００５９】
上記のような、本実施例においては、冷凍機３６から、０℃より高く且つ循環水ｗの所定の冷却後の設定温度Ｔｗ以下の温度、略Ｔｃで循環水冷却熱交換器３１の冷媒ノズル３８に供給された液冷媒ｃ１は、冷媒ノズル３８から伝熱管４ａに向けて噴霧後、沸点Ｔｃで気化熱（潜熱）を伝熱管４ａ中の循環水ｗから奪い蒸発し、循環水ｗを（Ｔｗ＋ΔＴ）からＴｗに冷却する。
【００６０】
この熱交換は、冷却前の循環水ｗの温度（Ｔｗ＋ΔＴ）と、液冷媒ｃ１の温度、略Ｔｃとの温度差（Ｔｗ＋ΔＴ−Ｔｃ）が数℃の範囲で小さくても、気化熱（潜熱）による熱交換であるため、通常の液体同士の単なる温度差による伝熱に比べ著しく総括伝熱係数が大きく、冷却効率が高いものとなる。したがって、循環水冷却熱交換器３１の小型化が可能になる。特に、液冷媒ｃ１が伝熱管４ａに向けて噴霧されるので、熱交換が高効率でなされるものとなる。
【００６１】
また、図４で説明した従来例の循環水冷却装置２０にあるような、多量の流量が必要となる冷却水ｃｗ等の中間冷却媒体の循環系統と、そのための中間冷却媒体ポンプ２８、熱交換器２７が不要になる。
【００６２】
そして、従来は熱交換器２７で多量の冷却水ｃｗを所定の中間冷却媒体温度Ｔｃｗに冷却する場合、装置サイズおよび冷却容量が大きくなるばかりでなく、冷凍機２６の冷媒ｃの温度は０℃以下にして冷却能力を増す必要も生じるので、冷凍負荷が増大し、冷凍機２６の容量、所要動力が過大となる恐れがあるが、本実施例の循環水冷却装置３０の冷凍機３６は、液冷媒ｃ１の気化熱で直接循環水ｗを冷却し、また、液冷媒ｃ１の温度を、０℃より高い略沸点温度Ｔｃとするため、冷凍機３６の容量、所要動力が低減できる。
【００６３】
また、本実施例の循環水冷却装置３０においては、いずれの箇所においても、０℃以下のところがなく、循環水ｗの凍結による循環ライン閉塞の恐れがなくなり、中間冷却媒体としての冷却水ｃｗの系統の凍結の恐れも解消する。
【００６４】
以上から、本実施例のハイドレート生成装置は、全体として、効率が高く、装置が簡潔、所要動力が低減し、小型化でき、凍結による循環水ライン閉塞等の不測の事故も防止できるものとなる。
【実施例２】
【００６５】
図２は本発明の実施例２に係るハイドレート生成装置の構成説明図である。図２の循環水冷却装置４０は、図１と同様に図４に示す従来の循環水冷却装置２０に対応するものであり、その他のハイドレートの生成装置の構成は図４のものと同様であるので図４を参照することとし、図示、説明を省略する。
【００６６】
図２に示すように、本実施例の循環水冷却装置４０において、４１は循環水冷却熱交換器であり、生成容器１からの循環水ｗの循環ラインを形成する水配管４がその部分区間を伝熱管４ｂとして内蔵され循環水ｗの冷却を行う密閉容器４１ａを有している。３６は前述の実施例１と同様の、圧縮機３２、凝縮器３３、アキュムレータ３４、膨張弁３５等から構成される冷凍機である。
【００６７】
しかし、本実施例においては前述の実施例１と異なり、冷凍機３６の膨張弁３５から供給される液冷媒ｃ１の液冷媒配管３７が、密閉容器４１ａの下部に設けられた冷媒入口４２に連通している。密閉容器４１ａの上部にはまた、冷凍機３６の圧縮機３２の吸入口３２ａへ接続し、密閉容器４１ａ内で気化したガス冷媒ｃ２を冷凍機３６へ還流するガス冷媒配管３９が連通している。また、密閉容器４１ａ内において、液冷媒ｃ１は、伝熱管４ｂの位置より高い液面を維持し伝熱管４ｂを浸すように、適宜の手段で設定されている。
【００６８】
上記のような、本実施例の循環水冷却装置４０においては、液冷媒ｃ１は、液冷媒ｃ１中に浸った伝熱管４ｂ内の循環水ｗと熱交換して蒸発し、循環水ｗは所定の設定温度Ｔｗに冷却される。
【００６９】
なお、循環水ｗは、水とハイドレートが混在するスラリー状であるようにすると好ましいことは、実施例１の場合と同じである。
【００７０】
本実施例の循環水ｗの冷却のメカニズムは、液冷媒ｃ１の蒸発による気化熱（潜熱）を利用するものであり、上記実施例１と同様であるので説明を省略するが、本実施例の循環水冷却装置４０も、上記の実施例１と同様の作用効果を奏することができる。そして、循環水冷却熱交換器４１が、冷媒ノズルを有さず、伝熱管４ｂを液冷媒ｃ１中に浸す構成としているので、さらに簡潔な構造とすることができ、循環水冷却装置４０も構成がより簡潔なものとなる。
【００７１】
以上、本発明を図示の実施例１、実施例２について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されず、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よいことはいうまでもない。
【００７２】
すなわち、本発明はハイドレート生成のために発生する熱を効率よく除去するために、液冷媒の蒸発による気化熱（潜熱）を利用することに顕著な特徴を有するものであり、図示の上記実施例のように、生成容器から循環水として取り出したハイドレートスラリー等を熱交換器で冷却して生成容器に戻すものに限定されるものではなく、生成容器自体の壁の外側で液冷媒を蒸発させて直接生成容器を冷却してその内側の水とハイドレートを冷却するものであってもよく、その場合、生成容器の冷却対象部分の壁の外側に実施例１のように液冷媒を噴霧する方式、冷却対象部分を液冷媒中に浸漬したり液冷媒で覆ったりする構造により実施例２のように壁の外側で液冷媒を蒸発させる方式等で実施できる。
【００７３】
もっとも、熱交換器にハイドレートスラリー等循環水を輸送してハイドレート生成熱を除去し生成容器に返送すれば、熱交換器によって伝熱面の面積が大きくなることから、除熱効率が高くなるため、ハイドレートの生成効率が高くなり好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施例１に係るハイドレート生成装置の構成説明図である。
【図２】本発明の実施例２に係るハイドレート生成装置の構成説明図である。
【図３】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４】図３に示す生成工程Ｓ１と物理脱水工程Ｓ２の従来の装置構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７５】
１                  生成容器
２                  水配管
３                  ガス配管
４                  水配管
４ａ、４ｂ          伝熱管
５                  水循環ポンプ
２０、３０、４０    循環水冷却装置
２１、３１、４１    循環水冷却熱交換器
２２、３２          圧縮機
２３、３３          凝縮器
２４、３４          アキュムレータ
２５、３５          膨張弁
２６、３６          冷凍機
２７                熱交換器
２８                中間冷却媒体ポンプ
３１ａ、４１ａ      密閉容器
３２ａ              吸入口
３７                液冷媒配管
３８                冷媒ノズル
３９                ガス冷媒配管
４２                冷媒入口
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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