(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスハイドレートの製造過程で生成されたガスハイドレートスラリーを、給送ポンプで脱水器の最下部に供給し、供給されたガスハイドレートスラリーが脱水器内を上昇しながら脱水される脱水装置において、
前記脱水器の底板に、該脱水器と同心で小径の有底円筒形からなるクッションボックスを設け、
前記給送ポンプの吐出側の供給管を前記クッションボックスの外壁に該クッションボックスの径方向に沿った方向に接続して連通させて、給送されるガスハイドレートスラリーの流速を減じて脱水器に供給することを特徴とするガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、海底下等に存在している天然ガスハイドレート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脱水装置であって、スラリー状となったガスハイドレートから水分を除去するのに適した脱水装置に関する。
【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】
天然ガスは液化された後、貯蔵されてエネルギーとして利用されているが、その製造や貯蔵は−162℃の極低温において行われている。これに対して天然ガスハイドレートは、−20℃で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天然ガスハイドレート方式(NGH方式)を活用できる。
【０００４】
NGH方式では、中小ガス田等のNGH出荷基地において、輸送や貯蔵に適したNGH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５は、前記NGH出荷基地に利用されるガスハイドレートの生成プラントの構成の一例を説明する概略のブロック図である。採掘された原料ガスは高圧反応容器である生成器１において水と十分に混合されてハイドレート化されて、低濃度のガスハイドレート（GH）スラリーが生成される。生成されたGHスラリーは給送ポンプ２によって脱水器３に供給されて、脱水された高濃度のGHスラリーを生成する。このとき、脱水器３へは該脱水器３の最下部に供給される。供給されたGHスラリーは脱水器３を徐々に上昇しながら脱水されて、脱水器３の上端部から取り出される。取り出されたガスハイドレートは、脱水されてパウダー状となったGHパウダーとして取り出される。このGHパウダーがペレット成型器４に供給されて造粒され、輸送や貯蔵等にとって適宜な大きさのGHペレットが形成される。次いで、常圧下においても分解しない温度まで冷却機５により冷却された後、脱圧装置６に供給される。すなわち、前記生成器１から冷却機５に至るまでは、常温高圧下において処理がなされ、冷却機５と脱圧装置６とにより、常圧下でも分解しない温度に処理される。その後、生成されたGHペレットは貯蔵槽に給送されて貯蔵される。
【０００５】
図４は前記生成器１と脱水器３との処理工程を示しており、生成器１には原料ガスＧと水Ｗとが生成器１の反応槽1aに供給される。供給された原料ガスＧと水Ｗとが攪拌装置1bにより攪拌され、原料ガスＧと水Ｗとが反応して低濃度GHが生成される。未反応の原料ガスＧは反応槽1aの上部から回収されブロワ1cにより反応槽1aの底部から再び供給される。生成されたGHスラリーは前記給送ポンプ２により脱水器３の底部に給送される。供給されたGHスラリーは脱水器３を上昇しながら脱水処理されて、該脱水器３の上部からスクリュフィーダ等の搬送手段3aにより次工程の前記ペレット成型器４に給送される。脱水器３で脱水処理された水Ｗは回収ポンプ3bにより前記生成器１に返戻されて、原料ガスＧとの反応に供される。
【０００６】
前記脱水器３では、最下部に供給されたGHスラリーの上昇流に任せた状態で水分を分離させて脱水される。このとき、効率よく脱水処理が行われるためには、脱水器３に供給されたGHスラリーが分散されることが好ましい。
【０００７】
ところで、本願出願人は、ガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置の脱水効率を向上させて、脱水器の小型化を図ることにより、天然ガスハイドレート生成プラントのコンパクト化を促進するものとして、円筒形の脱水器にGHスラリーを供給する供給管の軸方向を脱水器の内壁面の接線方向と平行な方向として、供給されたGHスラリーが脱水器の内壁面に沿って周方向に流れながら螺旋状に上昇するようにして、脱水されたGHの固形分を脱水器の外周側から採取することにより、固形分の回収時間を短縮する天然ガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置を提案している（特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２３８８３６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述した特許文献１に開示された脱水装置では、脱水器からの固形分の回収時間の短縮化を図ることができるが、脱水器の外周側からの回収のみが促進され、中心部に残留する固形分が生じやすい。
【００１０】
他方、給送ポンプの吐出口に連通させた供給管を、脱水器の最下部に脱水器の軸方向に接続させてGHスラリーを供給する構造とした場合には、GHスラリーのほとんどが脱水器の中心部で上昇することになり、脱水効率が低下するおそれがある。
【００１１】
そこで、この発明は、脱水器の最下部からGHスラリーを供給する場合に、供給されたGHスラリーを脱水器内で極力拡散させて、脱水器内における脱水処理を均等化して処理効率の向上を図るガスハイドレート生成プラントにおける脱水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】
【００１２】
前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係るガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置は、ガスハイドレートの製造過程で生成されたガスハイドレートスラリーを、給送ポンプで脱水器の最下部に供給し、供給されたガスハイドレートスラリーが脱水器内を上昇しながら脱水される脱水装置において、前記脱水器の底板に、該脱水器と同心で小径の有底円筒形からなるクッションボックスを設け、前記給送ポンプの吐出側の供給管を前記クッションボックスの外壁に該クッションボックスの径方向に沿った方向に接続して連通させて、給送されるガスハイドレートスラリーの流速を減じて脱水器に供給することを特徴としている。
【００１３】
前記給送ポンプから給送されたGHスラリーは前記脱水器の下部に設けられた前記クッションボックスに供給されて、流速が減じられた後、脱水器の下部から供給される。
【００１４】
さらに、GHスラリーは、前記クッションボックスを通過した後、さらに減速されて脱水器に供給され、脱水器内ではその径方向に拡散して、脱水器の径方向の全域で上昇することになる。したがって、脱水器に供給されたGHスラリーは流れが一方向に偏らずに脱水器内に拡散しながら供給され、脱水器の径方向の全域で上昇することになる。
【００１５】
また、供給ポンプで給送されたGHスラリーは、クッションボックスの径方向に流れて供給されることになる。このとき、流速が減じられ、クッションボックス内に拡散する。
【発明の効果】
【００２２】
この発明に係るガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置によれば、給送ポンプから給送されたGHスラリーは、前記クッションボックスを通過することにより流速が減じられて脱水器に供給されるから、脱水器内では径方向の全域に拡散することになる。このため、脱水器の全域に亘って脱水処理が行われ、効率よく安定した脱水を行うことができる。
【００２４】
しかも、給送ポンプで給送されたGHスラリーは段階的に減速されて脱水器に供給されることになる。したがって、脱水器内で確実に拡散され、脱水処理が安定して行われる。
【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、この発明に係るガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置を具体的に説明する。
【００２８】
図１は第１の実施形態に係る脱水装置を示しており、脱水器10の底部を示している。脱水器10は円筒状の内筒10aが、圧力容器である円筒状の外筒10bに収容された二重筒構造で構成されている。脱水器10の内筒10aには前記給送ポンプ２によりGHスラリーが、該給送ポンプ２の吐出側に接続された供給管11を通して供給されている。この供給管11は内筒10aの最下部から内筒10aの内部に突出させてあり、先端部には逆円錐形状をしたディフューザ部12が設けられている。なお、このディフューザ部12の最大径の部分は、内筒10aの内径の約１／２以下の大きさとしてある。
【００２９】
前記内筒10aは薄肉円筒状の容器であり、適宜な高さにある壁体には多数の透孔が形成された排水部13とされており、内筒10aの下部から供給されたGHスラリーがこの排水部13に至ると含有されている水が、前記透孔から内筒10aの外部に排出される。なお、排出された水は外筒10bの内部を流れて該外筒10bの下部から回収される。
【００３０】
この構成を備えた脱水装置によると、供給管11から供給されたGHスラリーは前記ディフューザ部12に至ると徐々に拡散されながら供給管11内を通る際の流速に比べて減速されて内筒10aに供給される。このため、ディフューザ部12を通過した後には、GHスラリーは内筒10a内に分散されて上昇する。この上昇によりGHスラリーが排水部13に至って水が排出される。このため、排出部13の高さと前記ディフューザ部12の形状とは、該ディフューザ部12から供給されたGHスラリーが十分に拡散された状態となって排出部13に到達するように設定することが好ましい。
【００３１】
前記排水部13を通過したGHスラリーは、毛管現象による水の上昇限界以上の高さまで上昇させた後、採取されることになる。
【００３２】
図２には第２の実施形態に係る脱水装置20を示しており、この脱水装置20は内筒20aと圧力容器からなる外筒20bとの二重筒構造とされている。内筒20aの底板21は円形の板状で形成されており、中心部に適宜径の開口部21aが形成されている。この開口部21aには、有底の円筒からなるクッションボックス22が嵌合させて設けられている。前記給送ポンプ２に接続された供給管23は、このクッションボックス22の側壁に、該クッションボックス22の径方向に向かって接続されている。
【００３３】
この構成による脱水器20では、供給管23により給送されたGHスラリーは、前記クッションボックス22に供給される。クッションボックス22における流路面積は供給管23の流路面積よりも大きいから、供給管23を流れる速度が減速されることになる。さらに、クッションボックス22よりも内筒20aの方が大径であるから、内筒20aに流出するGHスラリーはさらに減速されることになる。すなわち、給送されたGHスラリーは段階的に減速されて内筒20aに供給される。このため、内筒20a内を緩やかに上昇し、拡散されて脱水処理されることになり、安定した処理が行われることになる。
【００３４】
図３は、前記第２の実施形態におけるクッションボックス22に接続させた供給管25を、クッションボックス22に、該クッションボックス22の外壁の接線方向、すなわちクッションボックス22の径方向と直交する方向で接続させたものである。
【００３５】
図３に示す構成による場合には、供給管25からクッションボックス22内に給送されたGHスラリーは、該クッションボックス22の周方向の流れとなる旋回流となって螺旋状に上昇することになる。なお、クッションボックス22に供給されたGHスラリーの流速は減じられる。そして、内筒20aに至ったGHスラリーは旋回流によって適宜に攪拌されながら上昇する。しかも、内筒20aに至る際にさらに減速されるから、内筒20a内で効率よく分散することになる。したがって、安定した脱水処理が行われる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
この発明に係るガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置によれば、脱水器における脱水処理を効率よく安定して行うことができるので、天然ガスハイドレート生成プラントの連続運転と、天然ガスハイドレートの製造効率の向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明に係るガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置の脱水器の下部構造を説明する図で、第１の実施形態に係るものを示している。
【図２】この発明に係るガスハイドレート生成プラントにおける脱水装置の脱水器の下部構造を説明する図で、第２の実施形態に係るものを示している。
【図３】図２に示す実施形態の変形例を示すもので、クッションボックスの横断面図である。
【図４】生成器におけるガスハイドレートの生成処理と、脱水器における脱水処理とを説明する概略のブロック図である。
【図５】ガスハイドレート生成プラントの構成の一例を説明する概略のブロック図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 生成器
２ 給送ポンプ
３ 脱水器
４ ペレット成型器
５ 冷却機
６ 脱圧装置
10 脱水器
10a 内筒
10b 外筒
11 供給管
12 ディフューザ部
20 脱水器
20a 内筒
20b 外筒
21 底板
21a 開口部
22 クッションボックス
23 供給管
25 供給管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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