(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料水と原料ガスを反応させて生成したガスハイドレートスラリーを脱水する筒状の脱水塔上部で、前記脱水塔より押し上げられたガスハイドレートを横方向に払い出す払出工程と、前記払い出し工程により払い出されたガスハイドレートをスクリューコンベアで構成された運搬装置に供給する供給工程と、前記運搬装置に供給されたガスハイドレートを運搬する運搬工程からなり、
前記払出工程が、前記ガスハイドレートを払出板により払い出す工程であり、
前記供給工程が、前記ガスハイドレートを前記払出板で前記スクリューコンベアに押し込む工程であることを特徴とするガスハイドレート払出方法。
【請求項２】
原料水と原料ガスを反応させて生成したガスハイドレートスラリーを脱水する筒状の脱水塔上部に、前記脱水塔より押し上げられたガスハイドレートを横方向に払い出す払出板を設置し、前記払出板により押し出されたガスハイドレートを運搬するためのスクリューコンベアを設置し、
前記払出板が前記ガスハイドレートを払い出す方向に設置された前記スクリューコンベアに、前記ガスハイドレートを押し込んで供給する構成を有していることを特徴とするガスハイドレート払出装置。
【請求項３】
前記払出板が前記ガスハイドレートを前記スクリューコンベアに供給した後、上方に移動し、前記脱水塔より随時押し上げられてくるガスハイドレートに接触しないように払い出し前の位置に戻る構成を有していることを特徴とする請求項２に記載のガスハイドレート払出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスハイドレートから水分を除去するガスハイドレート脱水装置に関し、詳しくはガスハイドレートから水分を重力脱水により除去するハイドレート脱水装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、天然ガス等の安全かつ経済的な輸送・貯蔵手段として、この天然ガスを水和させて固体状態の水和物としたガスハイドレートを用いる方法が注目されている。
【０００３】
一般にガスハイドレートとは、原料ガスと原料水を低温・高圧下で反応させることにより生成される、水分子と気体分子からなる氷状の固体結晶であり、水分子が構築する立体構造の籠（ケージ）の内部に気体分子が介在する包接（クラスレート）水和物（ハイドレート）の総称である。
【０００４】
天然ガスハイドレートは１ｍ３のガスハイドレートの中に天然ガスを約１６５Nｍ３も包蔵している。このため、天然ガスの輸送及び貯蔵手段としてガスハイドレートを利用する研究開発が盛んに行われている。
【０００５】
天然ガスをハイドレート化する利点としては、（ａ）天然ガスハイドレートの大気圧下の平衡温度条件が−８０℃（１９３Ｋ）以下であるため、既に、実用化されている液化天然ガス（ＬＮＧ）の大気圧下における貯蔵及び輸送温度（−１６３℃（１１０Ｋ））よりも緩やかな温度条件で貯蔵や輸送が可能となること、（ｂ）また、上記のように、天然ガスハイドレートの大気圧下の平衡温度条件が−８０℃（１９３Ｋ）以下であることから、貯蔵や輸送設備の耐久性や断熱性を大幅に簡略化できること等を挙げることができる。
【０００６】
また、このようにして得られるガスハイドレートは水分を４０から６０重量％程度含有するスラリ状となる。そのため、脱水や再生成などによりガスハイドレートを約９０重量％まで高めて、大気圧下で圧縮成形してアーモンド状、レンズ状、球形状又は不定形状等の成形物やブロック状の大型成形物に加工することにより貯蔵しやすくするということが行われている。
【０００７】
ここで、スラリ状のガスハイドレートを生成するハイドレート製造工程は図８に示すように、第１ハイドレート生成槽３１に供給されたガス原料４３（例えば天然ガス）及び水原料４４（例えば水）を低温・高圧条件化で反応させてシャーベット状のガスハイドレートスラリーを生成し、前記ガスハイドレートスラリーをスラリーポンプ３６により脱水塔１０に送り、脱水されたガスハイドレートをペレット成型器３３で圧搾成型し、冷却装置３４で冷却し、脱圧装置３５で脱圧して貯蔵又は輸送工程に送るよう構成されている。
【０００８】
ここで、例えば天然ガスハイドレートの生成を行う場合は、第１ハイドレート生成槽３１から冷却装置３４の手前までの圧力を４ＭＰａから６ＭＰａ、温度を３℃から８℃の低温・高圧条件化で処理を行い、冷却装置３４で−１０℃から−３０℃の範囲に冷却し、脱圧装置３５で大気圧に脱圧する。
【０００９】
図５は重力脱水型脱水塔１０の概略図であり、前記第１ハイドレート生成槽３１で生成されたガスハイドレートスラリーをスラリーポンプ３６により脱水塔１０の下部から供給し、水は重力により下方及び脱水フィルタ２２から脱水塔１０外へ排出されるよう構成している。ガスハイドレートは水より密度が低いため、前記脱水塔１０上方へ圧力により上昇し、脱水ガスハイドレートとして次工程に送られる。
【００１０】
ここで、脱水後の高濃度（例えば重量比で４０％から６０％のガスハイドレートを含む）の前記ガスハイドレートが脱水塔１０の内壁に付着し、前記脱水塔１０を閉塞してしまい、脱水塔１０の圧力損失が大きくなり、脱水能力が大きく低下してしまう問題があった。これに対して脱水塔１０の閉塞を防止するための工夫がなされている（例えば特許文献１参照）。
【００１１】
特許文献１に記載の発明によると、図５に示すように前記脱水塔１０上部にガスハイドレートを閉塞させず上方に運搬するためのスクリュー５９を駆動装置５１で回転させるスクリューコンベア５３を設置することで、脱水塔１０の閉塞を防止し、かつ圧力損失による脱水能力の低下を防止している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図６に示すように脱水塔１０の内筒１１から圧力により押し出されてくるガスハイドレート４０の上部に搬送用スクリューコンベア１３のスクリュー１９があるため、前記スクリュー１９の回転によりガスハイドレート４０の上昇を抑制する力が発生してしまい、これが抵抗となり脱水効率及び脱水されたガスハイドレートを次工程に排出する効率が低下する問題がある。
【００１３】
また、図７に示すように内筒１１より上方に送られるガスハイドレート４０は、上昇圧力若しくは特許文献１に記載の上昇用スクリュー５９によりスクリュー回転領域１８内に運ばれ、スクリューコンベア１３により次工程に搬送されるが、この時、スクリュー回転領域１８が円形となるため、この領域に達せず搬送されない固着ハイドレート４５が発生する。前記固着ハイドレート４５が脱水塔１０を閉塞することとなり、そのため圧力損失が発生し、脱水効率が低下する問題が起きている。
【００１４】
そこで、本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、ガスハイドレート製造工程における脱水塔１０で、ハイドレートによる閉塞を防止し、脱水塔１０内でガスハイドレート４０を上昇させるための圧力に損失を発生させずに、効率的に次工程にガスハイドレート４０を払い出すためのガスハイドレート払出方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するための本願発明に係るガスハイドレート払出方法は、原料水４４と原料ガス４３を反応させて生成したガスハイドレートスラリーを脱水する筒状の脱水塔１０上部で、前記脱水塔１０より押し上げられたガスハイドレート４０を横方向に払い出す払出工程と、前記払い出し工程により払い出されたガスハイドレート４０を運搬装置に供給する供給工程と、前記運搬装置に供給されたガスハイドレート４０を運搬する運搬工程からなることを特徴とする。
【００１６】
上記のガスハイドレート払出方法において、前記運搬工程で使用する運搬装置にスクリューコンベア１３を用いることを特徴とする。
【００１７】
上記のガスハイドレート払出方法において、前記払出工程でガスハイドレート４０を払出板１５により払い出し、前記払出板１５でガスハイドレートを前記スクリューコンベア１３に押し込む供給工程からなることを特徴とする。
【００１８】
上記の目的を達成するための本願発明に係るガスハイドレート払出装置は、原料水４４と原料ガス４３を反応させて生成したガスハイドレートスラリーを脱水する筒状の脱水塔１０上部に、前記脱水塔１０より押し上げられたガスハイドレート４０を横方向に払い出す払出板１５を設置し、前記払出板１５により押し出されたガスハイドレート４０を運搬するためのスクリューコンベア１３を設置したことを特徴とする。
【００１９】
上記のガスハイドレート払出装置において、前記払出板１５がガスハイドレート４０を払い出す方向に設置された前記スクリューコンベア１３に、前記ガスハイドレート４０を押し込んで供給することを特徴とする。
【００２０】
上記のガスハイドレート払出装置において、前記払出板１５が前記ガスハイドレート４０を前記スクリューコンベア１３に供給した後、上方に移動し、前記脱水塔１０より随時押し上げられてくるガスハイドレート４０に接触しないように払い出し前の位置に戻るよう構成したことを特徴とする。
【００２１】
上記のガスハイドレート払出装置において、前記払出板１５の移動軌跡が側面から見て矩形となることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
脱水塔１０上部にガスハイドレート４０の上昇を妨げ、圧力損失となっていたスクリューコンベア１３を設置せずに払出板１５により横方向に払い出す方法を用いたことで、脱水塔１０内におけるガスハイドレート４０の上昇を妨げることなく、さらにガスハイドレート４０の圧密等で固着させないため払い出し残しが出ない方法を用いたことで、脱水塔１０内における圧力損失を抑制し、脱水効率が高い状態で維持することを可能とした。
【００２３】
脱水されたガスハイドレート４０の運搬方法を、スクリューコンベア１３を利用したものとしたことにより、ハイドレート４０の運搬路におけるハイドレート４０の付着や圧密等の発生を防ぐことを可能とした。
【００２４】
前記払出板１５はハイドレート４０を払い出すのみならず、スクリューコンベア１３にハイドレート４０を押し込む方法を採用したことにより、脱水塔１０からスクリューコンベア１３へ速い速度で脱水されたハイドレート４０を移動させることが可能となり、そのため脱水塔１０上部に存在することで圧力損失の原因となる停滞しているハイドレート４０の量が少なくなり、脱水塔１０のハイドレート４０処理量及び脱水効率の向上を実現した。また、脱水塔１０上部やスクリューコンベア１３の投入口付近に不意に付着し、固着するハイドレート４０を含めて、スクリューコンベア１３に押し込むため、長時間運転を行った際も脱水塔１０上部でハイドレート４０の固着による不具合の発生を抑制することが可能となった。
【００２５】
前記払出板１５はハイドレート４０を払い出したのち、脱水塔１０上部から上昇してくるハイドレート４０の抵抗にならないよう、脱水塔１０上面から浮かせて払い出し前の位置に戻すよう構成したため、脱水塔１０における圧力損失を抑制することを可能とした。
【００２６】
上述のように、脱水されたハイドレート４０が上昇してくる脱水塔１０上部において、脱水効率を低下させる圧力損失の要因となるものを取り去ることにより、脱水塔１０の脱水効率上昇及びハイドレート４０処理量の上昇を実現した。また、長時間運転の際もハイドレート４０の付着や固着の発生の抑制を実現した。よって、高効率な脱水塔１０の運転を実現し、ひいてはハイドレート製造プラントの高効率化の一助となるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を図に示す実施例を参照して具体的に説明する。
【００２８】
図１は本発明の実施例の１つであるハイドレート払出装置を示しており、筒状の脱水塔１０の内筒１１内部にはハイドレートスラリーが図示しない第１ハイドレート生成槽３１より逐次供給され、密度の低いハイドレート４０は上昇し、水４２は図示しない脱水フィルタ２２より前記第１ハイドレート生成槽３１に戻すよう構成している。脱水塔１０を上昇し脱水されたハイドレート４０は、駆動装置１５で作動する払出板１５により押し出され、スクリューコンベア１３のケーシング１４に内包したスクリュー１９に押し付けられ、前記スクリューコンベア１３により次工程に搬送される。前記ハイドレート４０が内筒１１からこぼれださないように側壁版１７が内筒１１の上部に設置されている。
【００２９】
ここで、内筒１１を直径１０５０ｍｍの円筒形とし、ハイドレート４０の上昇速度は５ｍｍ／分とし、スクリューコンベア１３の直径を１５０ｍｍとしている。前記内筒１１より得られる脱水されたハイドレート４０は含水率が約６０％の状態であり、外見上はほぼ粉体であるが、圧搾するとまだ水がでるような状態である。
【００３０】
図２はハイドレート４０を脱水塔１１からスクリューコンベア１３に払い出す工程を示している。図２（Ａ）は内筒１１より上昇してきたハイドレート４０をスクリューコンベア１３に払い出す前の様子を示しており、前記スクリューコンベア１３及び内筒１１は外筒１２の内部に配置されており、前記外筒１２は圧力容器となっており内部を高圧（天然ガスハイドレートの場合は５．５ＭＰａ）に保っている。
【００３１】
図２（Ｂ）は駆動装置１６により押し出された払出板１５によりハイドレート４０をスクリューコンベア１３のスクリュー１９に押し付けることで、払い出しを行っている状態を示している。ハイドレート４０はスクリュー１９に押し付けられ、掻き出されることにより、ハイドレート４０が能動的にスクリューコンベア１３に送り込まれるため、脱水塔１０の処理速度を増加した場合にも、ハイドレート４０の付着等を発生させることなく効率的に払い出しを行うことが可能となった。
【００３２】
図２（Ｃ）はハイドレート４０の払い出し後、払出板１５が上方に移動し、脱水塔１０から上昇してくる新たなハイドレート４０の上昇を妨げて、圧力損失を生まないように構成している。
【００３３】
図２（Ｄ）は前記新たなハイドレート４０の上昇を妨げることなく、払出板１５を原位置に戻す様子を示している。ここで、スクリュー回転領域１８は円形となっているため、固着ハイドレート４５が発生しているが、この固着ハイドレート４５は次のハイドレート４０が払出板１５により払い出される際、前記ハイドレート４０により押されて、スクリューコンベア１３に供給されるよう構成しているため、同一のハイドレート４０が固着し、ハイドレート４０の移動の妨げになることがなくなった。そのため、従来の固着したハイドレート４５を取り除くための作業の必要がなくなり、ハイドレート脱水工程の連続運転が可能となった。
【００３４】
前記払出板１５は約１分でハイドレート４０を払い出し、その後上昇し、後退及び下降して払出板１５の原位置に戻り、払出板１５の軌跡は略矩形を描くよう構成されることになる。前記払出板１５は原位置で約１分間、ハイドレート４０が上昇してくるのを待機するよう制御している。そのため、払い出しのための装置をコンパクトに形成することが可能となり、圧力容器である外筒１２の大きさを従来に比べ小さく構成することを実現した。
【実施例１】
【００３５】
図３は本発明の異なるハイドレート払出装置の実施例を示している。
【００３６】
高圧容器である外筒１２内に設置された内筒１１の上面とスクリュー回転領域１８の中心が同じ程度の高さになるように構成している。図２に示した実施例では、スクリュー回転領域１８の下端と内筒１１の上面が同じ程度の高さになるように構成しており、スクリューコンベア１３の高さが異なっている。
【００３７】
本発明では内筒１１上面から上昇しているハイドレート４０の高さが、スクリュー回転領域１８内に収まる位置になるよう、スクリューコンベア１３の位置を設定している。即ち、払出板１５により押し出されるハイドレート４０が直接スクリューコンベア１３内に供給されるよう高さを決定してある。
【００３８】
例えば図４に示すように、払いだされるハイドレート４０に対してスクリューコンベア１３の位置を低く設置した場合、払いだされたハイドレート４０は内筒１１の端部からスクリューコンベア１３に落下して供給される。この落下時に外筒１２の内壁や、内筒１１の外壁にハイドレート４０の付着が発生し、図４に示すハイドレートブリッジ４１を形成することがある。
【００３９】
前記ハイドレートブリッジ４１が形成されると、スクリューコンベア１３による搬送は不可能となり、スクリューコンベア１３上部に次々ハイドレート４０が圧縮されて固着される。そのため、このハイドレートブリッジ４１を破壊するための装置が必要となり、また場合によっては、装置を停止し、ハイドレートブリッジ４１を溶かすための作業が必要となってくるため、脱水工程が潤滑に機能しなくなる問題が発生する。
【００４０】
スクリューコンベア１３の投入口とハイドレート４０の払い出される高さが一致するように、即ちスクリュー回転領域１８内に直接ハイドレート４０が払出板１５により押し込まれる高さにスクリューコンベア１３の位置を決定することで、本発明はハイドレートブリッジ４１の形成に関する問題を解決することを可能とした。
【００４１】
上述のように、本発明のガスハイドレート払出方法及び装置により、ガスハイドレート製造工程における脱水塔１０で、ハイドレート４０による閉塞を防止し、脱水塔１０内でガスハイドレート４０を上昇させるための圧力損失を発生させずに、効率的に次工程にガスハイドレート４０を払い出すためのガスハイドレート払出方法及び装置の提供を実現した。
【００４２】
また、脱水塔１０内でハイドレート４０の付着・固着の発生が抑制されるため、付着・固着したハイドレート取り除くための解除作業が殆ど必要なくなり、脱水塔１０の連続運転が実現したため、ガスハイドレート製造工程全体の製造効率の向上を実現した。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例の１つを示した概略図である。
【図２】本発明の装置の動作を示した概略図である。
【図３】本発明の実施例の１つを示した概略図である。
【図４】ハイドレートブリッジの発生を示した概略図である。
【図５】従来例の概略図である。
【図６】従来例の払出部分の側面拡大図である。
【図７】従来例の払出部分の正面拡大図である。
【図８】ガスハイドレート製造工程の概略を示した工程図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０   脱水塔
１１   内筒
１２   外筒
１３   スクリューコンベア
１４   ケーシング
１５   払出板
１６   駆動装置
１７   側壁板
１８   スクリュー回転領域
１９   スクリュー
２１   コンベア駆動装置
２２   脱水フィルタ
４０   ハイドレート
４１   ハイドレートブリッジ
４２   水
４３   原料ガス
４４   原料水
４５   固着ハイドレート
【図５】
0005117240.tif 000002
【図１】
0005117240.tif 000003
【図２】
0005117240.tif 000004
【図３】
0005117240.tif 000005
【図４】
0005117240.tif 000006
【図６】
0005117240.tif 000007
【図７】
0005117240.tif 000008
【図８】
0005117240.tif 000009