(57)【要約】【課題】生成器で生成されたハイドレートスラリーを脱水装置へ安定して移送する。【解決手段】ガスハイドレートスラリー製造装置１を、ガスハイドレートを含むスラリーを生成する生成器２と、生成器２内の原料ガスを循環させる循環ガスブロワー５と、生成器２内のスラリーを抜き出し、冷却器９を通して生成器２に戻す循環スラリーポンプ８と、生成器２底部のスラリーを脱水装置に移送するスラリー移送ポンプ１２と、生成器２の底部から抜き出されたスラリーの濃度検出器１４で構成し、検出されたスラリー濃度を設定範囲に収めるように循環ガス量と、循環スラリー量と、循環スラリーの温度の少なくとも１つを制御することにより、生成器２で生成されたハイドレートスラリーを脱水装置へ安定して移送することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続して供給される原料ガスと水とを水和反応させてガスハイドレートを含むスラリーを生成する生成器と、該生成器の上部の原料ガスを抜き出して該生成器の底部から生成器内に散気するガス循環装置と、前記生成器の底部からガスハイドレートを含むスラリーを抜き出し、冷却器を通して前記生成器の上部に戻すスラリー循環装置と、前記生成器の底部からガスハイドレートを含むスラリーを脱水装置に移送するスラリー移送ポンプと、前記生成器の底部から抜き出されるガスハイドレートを含むスラリーの濃度を導電率に基づいて検出するスラリー濃度検出器と、該スラリー濃度検出器により検出されたスラリー濃度を設定範囲に収めるように、前記ガス循環装置により循環される循環ガス量と、前記スラリー循環装置の循環スラリー量と、循環スラリー温度の少なくとも１つを制御する制御手段とを備えてなるガスハイドレートスラリー製造装置。
【請求項２】
前記スラリー濃度検出器は、前記スラリー移送ポンプの上流側のガスハイドレートを含むスラリーの濃度を検出することを特徴とする請求項１に記載のガスハイドレートスラリー製造装置。
【請求項３】
前記スラリー濃度検出器は、前記スラリー循環装置により循環されるガスハイドレートを含むスラリーの濃度を検出することを特徴とする請求項１に記載のガスハイドレートスラリー製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスハイドレートスラリー製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスハイドレートは、水分子の作る籠の中にガスを取り込んだ構造の固形の水和物であり、−１０数℃の大気圧下で安定することから、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）に代わる天然ガスの輸送及び貯蔵の手段として利用する研究が進められている。
【０００３】
一般に、ガスハイドレートは、例えば、天然ガス、メタンガス、炭酸ガスなどの原料ガスと水とを低温高圧の容器内で反応させて生成される。容器内で生成されるガスハイドレートは、多量の未反応水を含むことから、水を分離して製品ガスハイドレートを精製する必要がある。
【０００４】
特許文献１には、生成容器からガスハイドレートと水をスラリーで抜き出し、物理脱水装置で脱水することに加え、物理脱水装置に導入されるガスハイドレートスラリーの濃度を検出し、その検出結果に応じて物理脱水装置における脱水量を制御することが記載されている。これによれば、物理脱水後のガスハイドレートの濃度を一定にすることができるとされている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−６４３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１には、物理脱水装置に導入されるガスハイドレートスラリーの濃度をガスハイドレートと水との誘電率の違いを利用して検出することが記載されているが、物理脱水装置に導入されるガスハイドレートスラリーの濃度を制御する点については配慮されていない。したがって、ガスハイドレートスラリーの濃度が高くなりすぎると、ガスハイドレートスラリーの流動性の悪化により生成容器から物理脱水装置へのガスハイドレートスラリーの移送が困難になる。
【０００７】
本発明は、生成器で生成されたハイドレートスラリーを脱水装置へ安定して移送することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明のガスハイドレートスラリー製造装置は、連続して供給される原料ガスと水とを水和反応させてガスハイドレートを含むスラリーを生成する生成器と、生成器の上部の原料ガスを抜き出して生成器の底部から生成器内に散気するガス循環装置と、生成器の底部からガスハイドレートを含むスラリーを抜き出し、冷却器を通して生成器の上部に戻すスラリー循環装置と、生成器の底部からガスハイドレートを含むスラリーを脱水装置に移送するスラリー移送ポンプと、生成器の底部から抜き出されるガスハイドレートを含むスラリーの濃度を導電率に基づいて検出するスラリー濃度検出器と、スラリー濃度検出器により検出されたスラリー濃度を設定範囲に収めるように、ガス循環装置により循環される循環ガス量と、スラリー循環装置の循環スラリー量と、循環スラリー温度の少なくとも１つを制御する制御手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、生成器内のスラリー中に散気する原料ガスの循環量を増やすと水和反応が促進されるから、スラリー中のガスハイドレート濃度を制御できる。また、水和反応は発熱反応であり、かつ水和反応は過冷却度（ガスハイドレート生成の平衡温度と生成器内の温度との差）に依存するから、生成器内のスラリー温度を制御することにより、スラリー中のガスハイドレート濃度を制御できる。生成器内のスラリー温度を制御する方法としては、冷却器を通して循環されるスラリーの循環量を制御する方法と、冷却器の冷媒流量を制御して温度を制御する方法とが考えられる。
【００１０】
一方、生成器の底部から抜き出されるガスハイドレートを含むスラリーの濃度は、例えば、スラリー中に一対の電極を設け、これらの電極間に所定の電圧を印加した際に流れる電流からスラリーの導電率を求めることにより検出できる。すなわち、スラリー濃度とスラリーの導電率との間には相関関係があり、その相関関係に基づいてスラリーの導電率からスラリー濃度を検出することができる。
【００１１】
これらに鑑み、本発明は、生成器の底部から抜き出されるスラリーの濃度を設定範囲に収めるように、循環ガス量と、循環スラリー量と、循環スラリーの温度の少なくとも１つを制御するようにしているから、スラリー中のガスハイドレート濃度を所望値に精度よく制御することができる。なお、生成器内のスラリーを攪拌することにより水和反応を促進させることができる。
【００１２】
このように、本発明のガスハイドレートスラリー製造装置によれば、生成されるガスハイドレートスラリーの濃度を精度よく、かつ連続して制御できるから、生成器で生成されたハイドレートスラリーを脱水装置へ安定して移送することができる。
【００１３】
この場合において、ハイドレートスラリーの濃度検出は、スラリー移送ポンプの上流側のガスハイドレートスラリーに対して行ってもよいし、スラリー循環装置により循環されるガスハイドレートスラリーに対して行ってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、生成器で生成されたハイドレートスラリーを脱水装置へ安定して移送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１に、本発明のガスハイドレートスラリー製造装置を示す。本実施形態は、天然ガスのハイドレート（以下、ＮＧＨと略す。）スラリーを製造する装置を示しているが、本発明は天然ガスに限らず、他の原料ガスのハイドレートスラリーの製造に適用できる。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態のガスハイドレートスラリー製造装置１は、ＮＧＨスラリーを生成する生成器２と、生成器２の内部を攪拌する攪拌機３と、生成器２の下部に設けられたノズル４などで構成されている。
【００１７】
生成器２は、円筒状の容器で形成され、図示していない供給装置から、高圧の原料ガス（天然ガス）と高圧の水が一定量供給され、生成器２内に導入された天然ガスと水は低温（例えば、１〜１０℃）の条件下で反応してＮＧＨが生成される。ＮＧＨの生成反応を促進するため、撹拌機３により生成器２内の水を撹拌するとともに、循環ガスブロワー５によって生成器２の上部の天然ガスを抜き出し、生成器２の底部のノズル４から生成器２の水中に散気するガス循環系が設けられている。循環ガス量はガス流量計を備えた流量制御弁７によって制御される。また、ＮＧＨ生成は発熱を伴うことから、生成器２内の温度を設定温度に保持するために、生成器２の底部から生成されたＮＧＨを含むＮＧＨスラリーを循環スラリーポンプ８により抜き出し、冷却器９により冷媒で冷却して生成器２の上部に戻すスラリー循環系が設けられている。スラリー循環量はスラリー流量計を備えた流量制御弁１０によって制御される。
【００１８】
このようにして生成器２で生成されたＮＧＨスラリーは、生成器２の底部からスラリー移送ポンプ１２によって連続的に抜き出され、脱水装置に供給されるようになっている。なお、生成器２、ガス循環系、スラリー循環系、脱水装置へのスラリー移送系は、所定の高圧（例えば、３〜１０ＭＰａ）に保持されている。
【００１９】
ここで、生成器２で生成されたＮＧＨスラリーを脱水装置に供給する際に、ＮＧＨスラリーの濃度が問題となる。すなわち、ＮＧＨは基本的に粉粒状であるから、スラリー液である水の量が少ないと、流動性が極端に低下して生成器２から脱水装置へのＮＧＨスラリーの移送が困難になり、ＮＧＨスラリーを脱水装置に安定して供給することができなくなる。
【００２０】
そこで、本実施形態では、スラリー移送配管１３にスラリー濃度検出器１４を設け、検出されるＮＧＨスラリーの濃度を設定範囲（例えば、２０重量％程度）に収めるように、循環ガス量、循環スラリーの温度、循環スラリー量の少なくとも１つを制御するようにしている。なお、本実施形態では、ＮＧＨスラリー濃度とＮＧＨスラリーの導電率との間には相関関係があることに鑑み、ＮＧＨスラリー中に一対の電極を設け、これらの電極間に所定の電圧を印加した際に流れる電流からＮＧＨスラリーの導電率を求めることによりＮＧＨスラリーの濃度を検出している。
【００２１】
本実施形態によれば、ＮＧＨスラリーの濃度を所望値に精度よく、かつ安定に連続して制御することができる。したがって、ＮＧＨスラリーを脱水装置へ安定して移送することができる。
【００２２】
なお、本実施形態では、スラリー濃度検出器１４をスラリー移送配管１３に設けているが、これに限らず、生成器２の底部から抜き出されたＮＧＨスラリーを生成器２の上部に戻すスラリー循環系に設けることでも同様の効果を奏することができる。
【００２３】
また、ＮＧＨスラリーの濃度検出の方法は、本実施形態における方法に限られない。例えば、ＮＧＨスラリー中に一対の環状コイルを対向させて設け、一方のコイルに所定の交流電流を流すことによりコイルのコアに磁界を発生させ、ＮＧＨスラリーに電流を流し、この電流に応じて他方のコイルのコアに磁界を発生させ、これにより他方のコイルに誘導される起電力を求めることでもよい。つまり、他方のコイルに生じる誘導起電力は、ＮＧＨスラリーの導電率に依存して変化するので、誘導起電力からＮＧＨスラリーの導電率が求められ、これによりＮＧＨスラリーの濃度を検出することができる。なお、このような方法を適用した場合は、一対の環状コイルを直接ＮＧＨスラリーに浸す必要がないため耐食性に優れているという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態のガスハイドレートスラリー製造装置を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  ガスハイドレートスラリー製造装置
２  生成器
５  循環ガスブロワー
８  循環スラリーポンプ
９  冷却器
１２  スラリー移送ポンプ
１３  スラリー移送配管
１４  スラリー濃度検出器
【図１】
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