ガスハイドレートの付着水分離装置
【課題】 ガスハイドレート生成プラントで形成されるガスハイドレートペレット(GHP)に付着した水が、貯蔵の際の低温環境において凍結すると、GHP同士を接着させて取り扱いの支障となるから、形成されたGHPに付着した水を分離させて除去する。
【解決手段】 GHPを形成する圧搾装置21の出口22aに密度が水よりも小さい液体プロパンや液体ヘキサン等の封液Ｌを充填した封液室30の上部を接続する。封液室30の下部側にペレット移送装置34を接続する。ペレット移送装置34の下方に水を通過し、GHPを通さない水分離板35を設け、水分離板35の下方の底部に貯留部36を設ける。前記出口22aから押し出されたGHPに付着した水はGHPと共に封液Ｌ内を沈降しながらGHPから離隔し、GHPはペレット移送装置34で次工程へ移送され、水は水分離板35を通過して貯留部36に滞留する。
【解決手段】 GHPを形成する圧搾装置21の出口22aに密度が水よりも小さい液体プロパンや液体ヘキサン等の封液Ｌを充填した封液室30の上部を接続する。封液室30の下部側にペレット移送装置34を接続する。ペレット移送装置34の下方に水を通過し、GHPを通さない水分離板35を設け、水分離板35の下方の底部に貯留部36を設ける。前記出口22aから押し出されたGHPに付着した水はGHPと共に封液Ｌ内を沈降しながらGHPから離隔し、GHPはペレット移送装置34で次工程へ移送され、水は水分離板35を通過して貯留部36に滞留する。
【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等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ペレット成形装置によってガスハイドレートスラリーからガスハイドレートペレットを形成した際に、ガスハイドレートペレットの表面に付着した水分を除去するガスハイドレートの付着水分離装置に関する。
【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をハイドレート化して輸送、貯蔵し、さらに再ガス化して利用する天然ガスハイドレート方式(NGH方式)が期待されている。
【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Ｇは高圧反応容器である生成器１において水Ｗと十分に混合され、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スラリーは供給ポンプ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を上昇する際に、脱水器３の途中に設けた水切り部（微細孔やスリット等によりハイドレート粒子と水を分離する部分）で脱水されて、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、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形器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器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から冷却器５に至るまでは、常温高圧下において処理がなされ、冷却器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、形成されたGHペレットは貯蔵槽に給送されて貯蔵される。
【０００５】
しかしながら、従来の工程では、脱水器３とペレット成形器４とのそれぞれの装置を必要としており、ガスハイドレート生成プラントを大型化させてしまうと共に、生成工程を煩雑にするおそれがある。
【０００６】
ところで、本願出願人は、貯蔵性に優れたペレットを低コストで製造できるガスハイドレートペレットの製造方法及び製造装置を提案している（特許文献１参照）。このガスハイドレートペレットの製造方法は、ガスハイドレートをその生成条件下において圧縮成形手段により脱水するとともに、前記ガスハイドレートの粒子間におけるガスハイドレート原料ガスと水とをガスハイドレートに形成させ、ペレットに成形するようにしたものである。また、前記圧縮成形手段として、外周面に複数のペレットの成形型を有し、互いに逆方向に回転する一対のロールからなるブリケッティングロールとしたものである。
【０００７】
特許文献１に記載されたガスハイドレートペレットの製造装置では、脱水とペレット成形とを圧縮成形手段により行うようにしたため、脱水器とペレット成形器とを各別に配設する必要がなく、ガスハイドレート生成プラントの規模の小型化にとって有利である。しかし、圧縮成形手段にブリケッティングロールが用いられる場合、この圧縮成形手段に供給されるガスハイドレートは、比較的十分に脱水処理されたものであることが好ましい。脱水が不十分であると分離された水がペレットと共に冷却工程に搬送されてしまい、ペレットの脱圧工程や貯蔵に支障が生じるおそれがある。このため、ブリケッティングロール式ペレット成形器に供給されるガスハイドレートを予め脱水処理することが好ましく、したがって、場合によっては脱水器を設ける必要が生じるおそれがある。また、特許文献１には、往復動式のペレット製造装置が開示されている。この往復動式のものでは圧縮と脱水とを効率よく行うことができるが、同文献に記載されている装置では、いわゆるバッチ処理となってしまって、ガスハイドレート生成プラントの連続運転が損なわれてしまうと共に、当該プラントにおける製造量を増加することの支障となるおそれがある。
【０００８】
一方、本願出願人は、脱水器とペレット成形器とを単独の装置により行うことができ、しかも、ガスハイドレート生成プラントの連続処理を損なうことがないガスハイドレートペレット成形装置を提案している（特許文献２参照）。
【０００９】
この特許文献２に開示されたガスハイドレートペレット成形装置は、前記生成器で生成したガスハイドレートスラリーを充填して圧搾する圧搾室と、前記圧搾室に連通し、該圧搾室で圧搾されたガスハイドレートペレットを受け入れて冷却する冷却室と、前記冷却室に連通し、冷却されたガスハイドレートペレットを脱圧する脱圧工程に連通する供給路と、前記圧搾室に設けた圧搾手段と、前記圧搾室と前記冷却室との間を開閉する弁手段と、前記冷却室と前記供給路との間を移動すると共に、ガスハイドレートペレットを受容する保持室を備えたペレット保持手段とからなり、前記圧搾手段でガスハイドレートを圧搾後、前記弁手段を開放し、該圧搾手段の圧搾動作を継続してガスハイドレートペレットを前記冷却室に供給することにより、ガスハイドレートペレットを順次冷却室から前記ペレット保持手段の保持室に給送し、該ペレット保持手段の移動動作によって、前記冷却室を遮断した状態でガスハイドレートペレットを前記供給路へ供給するようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２７００２９
【特許文献２】特願２００９−０８７５６５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述したように、ガスハイドレートスラリーを圧搾して水分を除去する際に、例えば、90重量％まで搾水することになるが、この搾水工程は高圧下で行われて、形成されたガスハイドレートペレットには水分が残存しており、一部はガスハイドレートペレットの表面に付着した付着水として存在する。また、ガスハイドレートペレットに成形する際には、水の飛沫等が発生する。一方、ガスハイドレートペレットを常圧下で安定させた状態に維持するためには、約−20℃に冷却されるから、前記付着水や飛散した水が凍結する。この氷が形成されたガスハイドレートペレット同士を接着させ、冷却装置の内部でペレットの塊を形成するおそれがある。しかも、形成されたペレットの塊が冷却装置内で成長してさらに大きな塊となり、冷却装置を閉塞するおそれが生じる。さらに、冷却装置の伝熱面に堆積して、伝熱効率を低下させてしまい、ガスハイドレートを十分に冷却できなくなってしまうおそれがある。
【００１２】
そこで、この発明は、形成されたガスハイドレートペレットに同伴される付着水や飛沫水等を確実に分離するようにしたガスハイドレートの付着水分離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】
【００１３】
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の付着水分離装置は、原料ガスと水とを生成器に供給して高圧下で反応させてガスハイドレートスラリーを生成し、ガスハイドレートスラリーから水分を除去した後、所望の大きさのペレットに成形して冷却した後、常圧まで減圧するガスハイドレート生成プラントにおいて、前記ガスハイドレートスラリーを充填して該ガスハイドレートスラリーを圧搾してガスハイドレートペレットを形成する圧搾装置と、前記圧搾装置に連通させて、該圧搾装置で形成したガスハイドレートペレットを供給し、密度が水よりも小さい液体であって、ガスハイドレートスラリーの生成のための圧力のもとで液化した状態を維持し、ガスハイドレートペレットの状態を安定させる温度環境にあって凍結しない液体による封液を充填した封液室と、前記封液室の下部に配して、該封液室を沈降するガスハイドレートペレットを受け容れて次工程へ移送するペレット移送装置と、前記ペレット移送装置の下方であって、封液室を沈降したガスハイドレートを受け止める共に、封液室を降下する水を通過させる水分離板とからなることを特徴としている。
【００１４】
生成器においてガスハイドレートスラリーを生成する際に利用された水のうち、原料ガスと反応しなかった未反応の水が前記圧搾装置で搾り出されて、ガスハイドレートの濃度が高められる。また、加圧されることにより圧縮されてガスハイドレートペレットが形成される。形成されたガスハイドレートペレットが前記封液室に供給される。封液室内には水よりも密度が小さい液体である封液が充填してあるので、ガスハイドレートペレットと該ガスハイドレートペレットの表面に付着したり、封液室に供給される際に飛散した水が封液中を沈降することになる。また、水は表面張力によって液体中で小径の球形を形成する。これらガスハイドレートペレットと水とが沈降して前記ペレット移送装置に達すると、ガスハイドレートペレットはこのペレット移送装置に捉えられて次工程へ移送される。さらに沈降した水は、前記水分離板を通過してこの水分離板の下方で封液室の底部に達する。この状態で、密度の関係から水は封液室内に充填された液体と分離されて封液室の下部に滞留する。したがって、この滞留した水を封液室の下部から排出することができるようになる。なお、排出させた水は回収して、原料ガスと反応させために生成工程へ返戻することができる。
【００１５】
また、請求項２の発明に係るガスハイドレートの付着水分離装置は、前記圧搾装置のペレット出口に排出手段を設け、ガスハイドレートペレットの該圧搾装置から前記封液室へ供給する際に、ガスハイドレートペレットの先端部を前記排出手段により切断して前記封液室へ供給することを特徴としている。
【００１６】
ガスハイドレートペレットは圧縮されて形成されているため、圧搾装置から連続して封液室に給送された場合には、封液室にとって大きすぎるガスハイドレートペレットが給送されてしまう場合がある。このため、封液室で沈降させるのに適宜な大きさのものとなるように、圧搾装置から排出させる際に前記排出手段により切断するようにしたものである。
【００１７】
排出手段としては、例えば前記圧搾装置のペレット出口の出口面に沿って摺動可能な掻き板を設け、この掻き板の摺動によりペレット出口から封液室側に突出したガスハイドレートペレットの先端部を封液室で処理を行うのに適した大きさに切断するようにする。
【００１８】
また、請求項３の発明に係るガスハイドレートの付着水分離装置は、前記封液室に充填した液体は、液体プロパンまたは液体ヘキサンであることを特徴としている。
【００１９】
ガスハイドレートペレットの生成は、例えば５.４MPaの高圧下で常温のもとで行われる。したがって、生成されたガスハイドレートペレットが供給される封液は、高圧下で液体の状態を維持することが必要となる。また、ガスハイドレートペレットは常圧下でも分解することがない温度まで冷却される。すなわち、前記封液室からは次工程の冷却工程に前記ペレット移送装置によって移送させることになる。冷却工程では約−20℃までガスハイドレートペレットを冷却することになるが、冷却工程へはガスハイドレートと共に封液も移送させることになる。このため、封液は−20℃の雰囲気中であっても凍結しないことを要する。さらに、水が封液中を沈降することができるように、水よりも密度が小さい液体が用いられる。これらの条件を満たす液体としては、液体プロパンまたは液体ヘキサンを用いるようにしたものである。
【００２０】
また、請求項４の発明に係るガスハイドレートの付着水分離装置は、原料ガスと水とを生成器に供給して高圧下で反応させてガスハイドレートスラリーを生成し、ガスハイドレートスラリーから水分を除去した後、所望の大きさのペレットに成形して冷却した後、常圧まで減圧するガスハイドレート生成プラントにおいて、外筒と内筒とを備え、前記内筒を多孔板により形成し、該内筒内を摺動する圧搾プランジャを有する圧搾装置と、前記圧搾装置の前端部のペレット出口で前記内筒の内部と連通し、密度が水よりも小さい液体であってガスハイドレートスラリーの生成のための圧力のもとで液化した状態を維持し、ガスハイドレートペレットの状態を安定させる温度環境にあって凍結しない液体による封液を充填した封液室と、前記圧搾装置の前端部に対して進退して、前記ペレット出口を開閉する開閉プランジャと、前記封液室の下部に設けて、該封液室からガスハイドレートペレットを次工程へ移送するペレット移送装置と、前記ペレット移送装置の下方に設けて、封液室の底部を区画して貯水部と共に、封液中を沈降する水を通過させて貯水部に導入する水分離板と、前記貯水部に滞留した水を該貯留部から排出する排出ポンプとを備え、前記開閉プランジャでペレット出口を閉塞した状態で前記圧搾プランジャをペレット出口に向けて前進させることにより、前記内筒に供給したガスハイドレートスラリーを搾水してガスハイドレートペレットを形成し、前記開閉プランジャをペレット出口から後退させて該ペレット出口を開放し、前記圧搾プランジャをさらに前進させて前記ガスハイドレートペレットを押し出して前記封液室に供給し、封液室を沈降するガスハイドレートペレットを受け容れた前記ペレット移送装置が該ガスハイドレートペレットを次工程へ移送することを特徴としている。
【００２１】
前記封液室に供給された前記ガスハイドレートペレットは、封液中を沈降する。また、ガスハイドレートペレットに同伴された水も封液中を沈降し、さらに封液の密度よりも大きいため表面張力により球形を形成する。ガスハイドレートペレットが前記ペレット移送装置に達すると該ペレット移送装置に受け容れられてガスハイドレートペレットは次工程へ移送させることになる。水はさらに沈降して前記水分離板を通過し、前記貯留部に流入して該貯留部に滞留し、前記排出ポンプにより排出され、必要に応じてガスハイドレートの生成用として回収される。
【００２２】
また、請求項５の発明に係るガスハイドレートの付着水分離装置は、前記圧搾装置のペレット出口に、該ペレット出口の出口面に沿って摺動自在の掻き板を設けて、圧搾装置のペレット出口から前記封液室に突出したガスハイドレートペレットを該掻き板の摺動により切断することを特徴としている。
【００２３】
前記圧搾装置により搾水されて形成されたガスハイドレートペレットを前記封液室に供給する際に、封液中を沈降させて前記ペレット移送装置で移送するのに適した大きさのガスハイドレートペレットとなるよう、前記掻き板の摺動によって切断するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２４】
この発明に係るガスハイドレートの付着水分離装置によれば、形成されたガスハイドレートペレットは、付着水が極力除去されて次工程へ移送されるから、次工程へ同伴される水を減量することができる。このため、冷却工程において水が凍結してガスハイドレートペレット同士を接着させてしまうことを極力防止することができる。
【００２５】
また、ガスハイドレートペレットを水よりも密度の小さい封液中に供給することによるが、封液の温度調整が容易であるため、適宜な温度調整を行うことにより、ガスハイドレートペレットからの水の分離を効率的に行えると共に、冷却工程での温度の調整も容易に行うことができ、ガスハイドレート生成プラントの運転効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明に係るガスハイドレートの付着水分離装置を模式的に示す図である。
【図２】この発明に係る付着水分離装置へ供給されるガスハイドレートペレットの成形を説明する図で、圧搾装置へガスハイドレートスラリーが供給される状態を示している。
【図３】前記圧搾装置によりガスハイドレートスラリーから搾水する状態を示している。
【図４】前記圧搾装置で形成されたガスハイドレートペレットを封液室へ供給する状態を示している。
【図５】天然ガスハイドレートの出荷基地に利用される、従来の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。
【発明を実施するための形態】
【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の付着水分離装置を具体的に説明する。
【００２８】
図１はこの発明に係るガスハイドレートの付着水分離装置を説明する図であり、図５に示すガスハイドレート生成プラントの場合と同様に、ガスハイドレートは生成器１に原料ガスＧと水Ｗが、それぞれ原料ガス供給管11と反応水供給管12とから供給されている。生成器１では、これら原料ガスＧと水Ｗとが反応してガスハイドレートスラリーを生成し、スラリー供給管13によりペレット成形装置20の圧搾装置21に給送されている。また、生成器１からは未反応水再循環ポンプ1aを介して返戻管1bから未反応水が回収されている。この未反応水再循環ポンプ1aの吐出側は前記反応水供給管12に接続されている。また、反応水供給管12には調整弁12aが設けられており、生成器１の内圧を測定している圧力計11cの測定値に基づいて該調整弁12aの開度が調整されている。
【００２９】
前記圧搾装置21は筒状の内筒21aとこの内筒21aを収容した外筒21bとにより構成されており、内筒21aには該内筒21aの軸Ｏの方向に摺動して進退可能な圧搾プランジャ21eが収容されている。なお、この圧搾プランジャ21eは、駆動源として油圧シリンダ21fの作動により進退動作を行うようにしてある。内筒21aの一部には適宜な大きさの透孔が形成されたスクリーン部21cが設けられている。
【００３０】
前記圧搾装置21の下部には、スラリー循環ポンプ11aの吸込側に接続されたスラリー回収管21dが接続されており、このスラリー循環ポンプ11aの吐出側に前記原料ガス供給管11が接続されている。また、スラリー循環ポンプ11aの吸込側には原料ガス供給ポンプ11bの吐出側が接続されている。すなわち、後述するように圧搾装置21でガスハイドレートスラリーが生成される際に発生する搾水は、原料ガス供給ポンプ11bから供給される原料と合流して、スラリー循環ポンプ11aにより生成器１に返戻されている。また、前記スラリー供給管13の途中と前記スラリー回収管21dとが戻し管13aにより接続されており、この戻し管13aの途中に戻し弁13bが設けられている。前記圧搾プランジャ21eの後方側となる背圧室21gにはガス・水バッファ21hが背圧管21iを介して接続されている。このガス・水バッファ21hは、前記スラリー回収管21dに調整弁21jを介して接続されている。
【００３１】
前記圧搾装置21の圧搾プランジャ21eの前方側となる圧搾室22の前端はペレット出口22aとされており、このペレット出口22aには、上下方向を長手方向とした筒状の封液室30の上部が接続させてあり、これら圧搾室22と封液室30とが連通させてある。この封液室30は密度が水よりも小さい液体である封液Ｌで充満されている。また、ガスハイドレートの生成は、常温で、約５.４MPaの高圧下で行われ、前記圧搾装置21の外筒21bはいわゆる高圧容器で形成されており、封液室30も高圧容器で形成されている。このため、前記封液Ｌは約５.４MPaの高圧下で液体の状態を維持するものとしてあり、例えば、液体プロパンや液体ヘキサンが用いられている。この封液室30にはクッションタンク31が設けられており、封液室30に封液Ｌを供給することにより、封液室30に封液Ｌが常に充満されるようにしてある。封液室30の前記圧搾室22のペレット出口22aを臨んだ部分には、駆動シリンダ32aの作動によって該該ペレット出口22aの出口面に沿って摺動可能な排出手段としての掻き板32が設けられている。
【００３２】
また、前記圧搾室22のペレット出口22aに対して進退可能な開閉プランジャ33が配されている。この開閉プランジャ33が前進して前記ペレット出口22aに押圧されることにより該ペレット出口22aが閉じられて、圧搾室22と封液室30とが遮断され、後退することによりペレット出口22aが開放されるようにしてある。この開閉プランジャ33は、例えば閉塞シリンダ33aの作動により進退するようにしてある。
【００３３】
前記封液室30の中間部には、縮径された首部30aが形成されており、この首部30aの下方には、後述するように封液室30を沈降するガスハイドレートペレットＰを封液室30の外部に排出しながら次工程へ移送するペレット移送装置34が設けられている。このペレット移送装置34の下方であって、封液室30の内部には水分離板35が設けられている。この水分離板35は、水が通過することを許容し、ガスハイドレートペレットＰを通過することを阻止するものであり、例えば、水の通過を許容する透孔が形成されているものとされている。そして、この水分離板35の下方となる封液室30の底部が貯水部36とされている。
【００３４】
前記貯水部36には水回収ポンプ37の吸込側が接続されており、この水回収ポンプ37の作動によって貯水部36内に滞留した水を排出するようにしてある。なお、排出された水は、前記生成器１に返戻させて原料ガスＧを反応させる水Ｗに利用されるようにすることが好ましい。また、前記貯留部36に滞留した水位を検出する水位検出器37aが設けられており、前記水回収ポンプ37はこの水位検出器37aの出力信号に基づいて駆動されるようにしてある。
【００３５】
以上により構成されたこの発明に係るガスハイドレートの付着水分離装置の作用を、以下に説明する。
【００３６】
図２は、前記生成器１によって生成されたガスハイドレートスラリーが供給される状態にある前記圧搾装置21を示している。このとき、前記圧搾プランジャ21eは、図２に示すように、内筒21a内を後部まで後退した位置にある。また、前記開閉プランジャ33は前進して圧搾装置21のペレット出口22aを閉じた位置にある。この状態で、前記スラリー供給管13からガスハイドレートスラリーが圧搾室22に供給される。供給されたガスハイドレートに同伴された未反応の水は、内筒21aのスクリーン部21cでろ過されて外筒21b内に流出し、前記スラリー循環ポンプ11aにより前記スラリー回収管21dを通って生成器１に回収される。内筒21a内にガスハイドレートスラリーが充填されると、前記圧搾プランジャ21eが、図３に示すように、前進してガスハイドレートスラリーを圧搾し、ガスハイドレートスラリーから搾水される。これにより、パウダー状のガスハイドレートの塊となってガスハイドレートペレットが形成される。図３に示すように、圧搾プランジャ21eは、内筒21aの前部まで前進する。このとき、例えば、約10重量％のガスハイドレートスラリーを充填した場合に、約90重量％まで搾水されて、ガスハイドレートペレットが生成されるように圧搾手段の動作を調整する。
【００３７】
次いで、図４に示すように、前記開閉プランジャ33が後退して圧搾装置21のペレット出口22aを開放する。この状態で前記圧搾プランジャ21eがさらに前進すると、形成されたガスハイドレートペレットＰがペレット出口22aから前記封液室30に押し出されることになる。このとき、連続して押し出されたガスハイドレートペレットＰが封液室30における処理にとって大きすぎる場合には、前記掻き板32が駆動シリンダ32aにより駆動され、出口面に沿って摺動することによりガスハイドレートペレットＰが切断される。ガスハイドレートペレットＰは封液室30に押し出されると、この封液室30に充満している封液Ｌに浸漬される。この封液Ｌの密度は水よりも小さいものとしてあるため、ガスハイドレートペレットＰは封液Ｌを沈降することになる。また、ガスハイドレートペレットＰの形成時に表面に付着した水も同様に沈降することになる。付着した水は、封液Ｌとの密度差により表面張力を受けてガスハイドレートペレットPの表面から離隔すると共に球状となる。
【００３８】
ガスハイドレートペレットＰが沈降して前記ペレット移送装置34に到達すると該ペレット移送装置34に受け容れられて、封液室30から外部に排出される。このペレット移送装置34にも封液Ｌが充填されているから、封液ＬもガスハイドレートペレットＰと共に排出されることになる。また、封液室30におけるペレット移送装置34の下方に設けられた水分離板35にガスハイドレートペレットＰが到達すると、該水分離板35によって沈降が停止する。一方、ガスハイドレートペレットＰから離隔した水は、この水分離板35を通過して、水分離板35の下方の貯水部36に滞留する。そして、滞留した水は前記水回収ポンプ37で前記生成器１に返戻される。
【００３９】
前記ペレット移送装置34によって移送されるガスハイドレートペレットＰは、次工程では冷却される。このとき、前記封液ＬもガスハイドレートＰに伴われて冷却工程に移送されるから、該封液Ｐも冷却されることとなる。冷却工程ではガスハイドレートペレットＰが常圧下にあっても安定した状態を維持できるようにすることから、−40℃で冷却される。このため、封液Ｌも−40℃の雰囲気中に晒されることになり、この雰囲気中でも凍結することがないものを用いることが好ましく、前述したように、液体プロパンや液体ヘキサン等を用いることが適している。
【００４０】
冷却されたガスハイドレートペレットＰは、常圧まで脱圧されて貯蔵するのに適した状態となり、貯蔵槽に給送される。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
この発明に係るガスハイドレートの付着水分離装置によれば、形成されたガスハイドレートペレットの表面に付着している水が確実にガスハイドレートペレットから分離することができるので、冷却工程や貯蔵の際に凍結する水を極力減じることでき、ガスハイドレートペレットの取り扱いを向上することに寄与する。
【符号の説明】
【００４２】
Ｇ 原料ガス
Ｗ 水
Ｌ 封液
１ 生成器
21 圧搾装置
21a 内筒
21b 外筒
21e 圧搾プランジャ
30 封液室
32 掻き板（排出手段）
33 開閉プランジャ
34 ペレット移送装置
35 水分離板
36 貯水部
37 水回収ポンプ
【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等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ペレット成形装置によってガスハイドレートスラリーからガスハイドレートペレットを形成した際に、ガスハイドレートペレットの表面に付着した水分を除去するガスハイドレートの付着水分離装置に関する。
【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をハイドレート化して輸送、貯蔵し、さらに再ガス化して利用する天然ガスハイドレート方式(NGH方式)が期待されている。
【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Ｇは高圧反応容器である生成器１において水Ｗと十分に混合され、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スラリーは供給ポンプ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を上昇する際に、脱水器３の途中に設けた水切り部（微細孔やスリット等によりハイドレート粒子と水を分離する部分）で脱水されて、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、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形器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器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から冷却器５に至るまでは、常温高圧下において処理がなされ、冷却器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、形成されたGHペレットは貯蔵槽に給送されて貯蔵される。
【０００５】
しかしながら、従来の工程では、脱水器３とペレット成形器４とのそれぞれの装置を必要としており、ガスハイドレート生成プラントを大型化させてしまうと共に、生成工程を煩雑にするおそれがある。
【０００６】
ところで、本願出願人は、貯蔵性に優れたペレットを低コストで製造できるガスハイドレートペレットの製造方法及び製造装置を提案している（特許文献１参照）。このガスハイドレートペレットの製造方法は、ガスハイドレートをその生成条件下において圧縮成形手段により脱水するとともに、前記ガスハイドレートの粒子間におけるガスハイドレート原料ガスと水とをガスハイドレートに形成させ、ペレットに成形するようにしたものである。また、前記圧縮成形手段として、外周面に複数のペレットの成形型を有し、互いに逆方向に回転する一対のロールからなるブリケッティングロールとしたものである。
【０００７】
特許文献１に記載されたガスハイドレートペレットの製造装置では、脱水とペレット成形とを圧縮成形手段により行うようにしたため、脱水器とペレット成形器とを各別に配設する必要がなく、ガスハイドレート生成プラントの規模の小型化にとって有利である。しかし、圧縮成形手段にブリケッティングロールが用いられる場合、この圧縮成形手段に供給されるガスハイドレートは、比較的十分に脱水処理されたものであることが好ましい。脱水が不十分であると分離された水がペレットと共に冷却工程に搬送されてしまい、ペレットの脱圧工程や貯蔵に支障が生じるおそれがある。このため、ブリケッティングロール式ペレット成形器に供給されるガスハイドレートを予め脱水処理することが好ましく、したがって、場合によっては脱水器を設ける必要が生じるおそれがある。また、特許文献１には、往復動式のペレット製造装置が開示されている。この往復動式のものでは圧縮と脱水とを効率よく行うことができるが、同文献に記載されている装置では、いわゆるバッチ処理となってしまって、ガスハイドレート生成プラントの連続運転が損なわれてしまうと共に、当該プラントにおける製造量を増加することの支障となるおそれがある。
【０００８】
一方、本願出願人は、脱水器とペレット成形器とを単独の装置により行うことができ、しかも、ガスハイドレート生成プラントの連続処理を損なうことがないガスハイドレートペレット成形装置を提案している（特許文献２参照）。
【０００９】
この特許文献２に開示されたガスハイドレートペレット成形装置は、前記生成器で生成したガスハイドレートスラリーを充填して圧搾する圧搾室と、前記圧搾室に連通し、該圧搾室で圧搾されたガスハイドレートペレットを受け入れて冷却する冷却室と、前記冷却室に連通し、冷却されたガスハイドレートペレットを脱圧する脱圧工程に連通する供給路と、前記圧搾室に設けた圧搾手段と、前記圧搾室と前記冷却室との間を開閉する弁手段と、前記冷却室と前記供給路との間を移動すると共に、ガスハイドレートペレットを受容する保持室を備えたペレット保持手段とからなり、前記圧搾手段でガスハイドレートを圧搾後、前記弁手段を開放し、該圧搾手段の圧搾動作を継続してガスハイドレートペレットを前記冷却室に供給することにより、ガスハイドレートペレットを順次冷却室から前記ペレット保持手段の保持室に給送し、該ペレット保持手段の移動動作によって、前記冷却室を遮断した状態でガスハイドレートペレットを前記供給路へ供給するようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２７００２９
【特許文献２】特願２００９−０８７５６５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述したように、ガスハイドレートスラリーを圧搾して水分を除去する際に、例えば、90重量％まで搾水することになるが、この搾水工程は高圧下で行われて、形成されたガスハイドレートペレットには水分が残存しており、一部はガスハイドレートペレットの表面に付着した付着水として存在する。また、ガスハイドレートペレットに成形する際には、水の飛沫等が発生する。一方、ガスハイドレートペレットを常圧下で安定させた状態に維持するためには、約−20℃に冷却されるから、前記付着水や飛散した水が凍結する。この氷が形成されたガスハイドレートペレット同士を接着させ、冷却装置の内部でペレットの塊を形成するおそれがある。しかも、形成されたペレットの塊が冷却装置内で成長してさらに大きな塊となり、冷却装置を閉塞するおそれが生じる。さらに、冷却装置の伝熱面に堆積して、伝熱効率を低下させてしまい、ガスハイドレートを十分に冷却できなくなってしまうおそれがある。
【００１２】
そこで、この発明は、形成されたガスハイドレートペレットに同伴される付着水や飛沫水等を確実に分離するようにしたガスハイドレートの付着水分離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】
【００１３】
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の付着水分離装置は、原料ガスと水とを生成器に供給して高圧下で反応させてガスハイドレートスラリーを生成し、ガスハイドレートスラリーから水分を除去した後、所望の大きさのペレットに成形して冷却した後、常圧まで減圧するガスハイドレート生成プラントにおいて、前記ガスハイドレートスラリーを充填して該ガスハイドレートスラリーを圧搾してガスハイドレートペレットを形成する圧搾装置と、前記圧搾装置に連通させて、該圧搾装置で形成したガスハイドレートペレットを供給し、密度が水よりも小さい液体であって、ガスハイドレートスラリーの生成のための圧力のもとで液化した状態を維持し、ガスハイドレートペレットの状態を安定させる温度環境にあって凍結しない液体による封液を充填した封液室と、前記封液室の下部に配して、該封液室を沈降するガスハイドレートペレットを受け容れて次工程へ移送するペレット移送装置と、前記ペレット移送装置の下方であって、封液室を沈降したガスハイドレートを受け止める共に、封液室を降下する水を通過させる水分離板とからなることを特徴としている。
【００１４】
生成器においてガスハイドレートスラリーを生成する際に利用された水のうち、原料ガスと反応しなかった未反応の水が前記圧搾装置で搾り出されて、ガスハイドレートの濃度が高められる。また、加圧されることにより圧縮されてガスハイドレートペレットが形成される。形成されたガスハイドレートペレットが前記封液室に供給される。封液室内には水よりも密度が小さい液体である封液が充填してあるので、ガスハイドレートペレットと該ガスハイドレートペレットの表面に付着したり、封液室に供給される際に飛散した水が封液中を沈降することになる。また、水は表面張力によって液体中で小径の球形を形成する。これらガスハイドレートペレットと水とが沈降して前記ペレット移送装置に達すると、ガスハイドレートペレットはこのペレット移送装置に捉えられて次工程へ移送される。さらに沈降した水は、前記水分離板を通過してこの水分離板の下方で封液室の底部に達する。この状態で、密度の関係から水は封液室内に充填された液体と分離されて封液室の下部に滞留する。したがって、この滞留した水を封液室の下部から排出することができるようになる。なお、排出させた水は回収して、原料ガスと反応させために生成工程へ返戻することができる。
【００１５】
また、請求項２の発明に係るガスハイドレートの付着水分離装置は、前記圧搾装置のペレット出口に排出手段を設け、ガスハイドレートペレットの該圧搾装置から前記封液室へ供給する際に、ガスハイドレートペレットの先端部を前記排出手段により切断して前記封液室へ供給することを特徴としている。
【００１６】
ガスハイドレートペレットは圧縮されて形成されているため、圧搾装置から連続して封液室に給送された場合には、封液室にとって大きすぎるガスハイドレートペレットが給送されてしまう場合がある。このため、封液室で沈降させるのに適宜な大きさのものとなるように、圧搾装置から排出させる際に前記排出手段により切断するようにしたものである。
【００１７】
排出手段としては、例えば前記圧搾装置のペレット出口の出口面に沿って摺動可能な掻き板を設け、この掻き板の摺動によりペレット出口から封液室側に突出したガスハイドレートペレットの先端部を封液室で処理を行うのに適した大きさに切断するようにする。
【００１８】
また、請求項３の発明に係るガスハイドレートの付着水分離装置は、前記封液室に充填した液体は、液体プロパンまたは液体ヘキサンであることを特徴としている。
【００１９】
ガスハイドレートペレットの生成は、例えば５.４MPaの高圧下で常温のもとで行われる。したがって、生成されたガスハイドレートペレットが供給される封液は、高圧下で液体の状態を維持することが必要となる。また、ガスハイドレートペレットは常圧下でも分解することがない温度まで冷却される。すなわち、前記封液室からは次工程の冷却工程に前記ペレット移送装置によって移送させることになる。冷却工程では約−20℃までガスハイドレートペレットを冷却することになるが、冷却工程へはガスハイドレートと共に封液も移送させることになる。このため、封液は−20℃の雰囲気中であっても凍結しないことを要する。さらに、水が封液中を沈降することができるように、水よりも密度が小さい液体が用いられる。これらの条件を満たす液体としては、液体プロパンまたは液体ヘキサンを用いるようにしたものである。
【００２０】
また、請求項４の発明に係るガスハイドレートの付着水分離装置は、原料ガスと水とを生成器に供給して高圧下で反応させてガスハイドレートスラリーを生成し、ガスハイドレートスラリーから水分を除去した後、所望の大きさのペレットに成形して冷却した後、常圧まで減圧するガスハイドレート生成プラントにおいて、外筒と内筒とを備え、前記内筒を多孔板により形成し、該内筒内を摺動する圧搾プランジャを有する圧搾装置と、前記圧搾装置の前端部のペレット出口で前記内筒の内部と連通し、密度が水よりも小さい液体であってガスハイドレートスラリーの生成のための圧力のもとで液化した状態を維持し、ガスハイドレートペレットの状態を安定させる温度環境にあって凍結しない液体による封液を充填した封液室と、前記圧搾装置の前端部に対して進退して、前記ペレット出口を開閉する開閉プランジャと、前記封液室の下部に設けて、該封液室からガスハイドレートペレットを次工程へ移送するペレット移送装置と、前記ペレット移送装置の下方に設けて、封液室の底部を区画して貯水部と共に、封液中を沈降する水を通過させて貯水部に導入する水分離板と、前記貯水部に滞留した水を該貯留部から排出する排出ポンプとを備え、前記開閉プランジャでペレット出口を閉塞した状態で前記圧搾プランジャをペレット出口に向けて前進させることにより、前記内筒に供給したガスハイドレートスラリーを搾水してガスハイドレートペレットを形成し、前記開閉プランジャをペレット出口から後退させて該ペレット出口を開放し、前記圧搾プランジャをさらに前進させて前記ガスハイドレートペレットを押し出して前記封液室に供給し、封液室を沈降するガスハイドレートペレットを受け容れた前記ペレット移送装置が該ガスハイドレートペレットを次工程へ移送することを特徴としている。
【００２１】
前記封液室に供給された前記ガスハイドレートペレットは、封液中を沈降する。また、ガスハイドレートペレットに同伴された水も封液中を沈降し、さらに封液の密度よりも大きいため表面張力により球形を形成する。ガスハイドレートペレットが前記ペレット移送装置に達すると該ペレット移送装置に受け容れられてガスハイドレートペレットは次工程へ移送させることになる。水はさらに沈降して前記水分離板を通過し、前記貯留部に流入して該貯留部に滞留し、前記排出ポンプにより排出され、必要に応じてガスハイドレートの生成用として回収される。
【００２２】
また、請求項５の発明に係るガスハイドレートの付着水分離装置は、前記圧搾装置のペレット出口に、該ペレット出口の出口面に沿って摺動自在の掻き板を設けて、圧搾装置のペレット出口から前記封液室に突出したガスハイドレートペレットを該掻き板の摺動により切断することを特徴としている。
【００２３】
前記圧搾装置により搾水されて形成されたガスハイドレートペレットを前記封液室に供給する際に、封液中を沈降させて前記ペレット移送装置で移送するのに適した大きさのガスハイドレートペレットとなるよう、前記掻き板の摺動によって切断するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２４】
この発明に係るガスハイドレートの付着水分離装置によれば、形成されたガスハイドレートペレットは、付着水が極力除去されて次工程へ移送されるから、次工程へ同伴される水を減量することができる。このため、冷却工程において水が凍結してガスハイドレートペレット同士を接着させてしまうことを極力防止することができる。
【００２５】
また、ガスハイドレートペレットを水よりも密度の小さい封液中に供給することによるが、封液の温度調整が容易であるため、適宜な温度調整を行うことにより、ガスハイドレートペレットからの水の分離を効率的に行えると共に、冷却工程での温度の調整も容易に行うことができ、ガスハイドレート生成プラントの運転効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明に係るガスハイドレートの付着水分離装置を模式的に示す図である。
【図２】この発明に係る付着水分離装置へ供給されるガスハイドレートペレットの成形を説明する図で、圧搾装置へガスハイドレートスラリーが供給される状態を示している。
【図３】前記圧搾装置によりガスハイドレートスラリーから搾水する状態を示している。
【図４】前記圧搾装置で形成されたガスハイドレートペレットを封液室へ供給する状態を示している。
【図５】天然ガスハイドレートの出荷基地に利用される、従来の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。
【発明を実施するための形態】
【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の付着水分離装置を具体的に説明する。
【００２８】
図１はこの発明に係るガスハイドレートの付着水分離装置を説明する図であり、図５に示すガスハイドレート生成プラントの場合と同様に、ガスハイドレートは生成器１に原料ガスＧと水Ｗが、それぞれ原料ガス供給管11と反応水供給管12とから供給されている。生成器１では、これら原料ガスＧと水Ｗとが反応してガスハイドレートスラリーを生成し、スラリー供給管13によりペレット成形装置20の圧搾装置21に給送されている。また、生成器１からは未反応水再循環ポンプ1aを介して返戻管1bから未反応水が回収されている。この未反応水再循環ポンプ1aの吐出側は前記反応水供給管12に接続されている。また、反応水供給管12には調整弁12aが設けられており、生成器１の内圧を測定している圧力計11cの測定値に基づいて該調整弁12aの開度が調整されている。
【００２９】
前記圧搾装置21は筒状の内筒21aとこの内筒21aを収容した外筒21bとにより構成されており、内筒21aには該内筒21aの軸Ｏの方向に摺動して進退可能な圧搾プランジャ21eが収容されている。なお、この圧搾プランジャ21eは、駆動源として油圧シリンダ21fの作動により進退動作を行うようにしてある。内筒21aの一部には適宜な大きさの透孔が形成されたスクリーン部21cが設けられている。
【００３０】
前記圧搾装置21の下部には、スラリー循環ポンプ11aの吸込側に接続されたスラリー回収管21dが接続されており、このスラリー循環ポンプ11aの吐出側に前記原料ガス供給管11が接続されている。また、スラリー循環ポンプ11aの吸込側には原料ガス供給ポンプ11bの吐出側が接続されている。すなわち、後述するように圧搾装置21でガスハイドレートスラリーが生成される際に発生する搾水は、原料ガス供給ポンプ11bから供給される原料と合流して、スラリー循環ポンプ11aにより生成器１に返戻されている。また、前記スラリー供給管13の途中と前記スラリー回収管21dとが戻し管13aにより接続されており、この戻し管13aの途中に戻し弁13bが設けられている。前記圧搾プランジャ21eの後方側となる背圧室21gにはガス・水バッファ21hが背圧管21iを介して接続されている。このガス・水バッファ21hは、前記スラリー回収管21dに調整弁21jを介して接続されている。
【００３１】
前記圧搾装置21の圧搾プランジャ21eの前方側となる圧搾室22の前端はペレット出口22aとされており、このペレット出口22aには、上下方向を長手方向とした筒状の封液室30の上部が接続させてあり、これら圧搾室22と封液室30とが連通させてある。この封液室30は密度が水よりも小さい液体である封液Ｌで充満されている。また、ガスハイドレートの生成は、常温で、約５.４MPaの高圧下で行われ、前記圧搾装置21の外筒21bはいわゆる高圧容器で形成されており、封液室30も高圧容器で形成されている。このため、前記封液Ｌは約５.４MPaの高圧下で液体の状態を維持するものとしてあり、例えば、液体プロパンや液体ヘキサンが用いられている。この封液室30にはクッションタンク31が設けられており、封液室30に封液Ｌを供給することにより、封液室30に封液Ｌが常に充満されるようにしてある。封液室30の前記圧搾室22のペレット出口22aを臨んだ部分には、駆動シリンダ32aの作動によって該該ペレット出口22aの出口面に沿って摺動可能な排出手段としての掻き板32が設けられている。
【００３２】
また、前記圧搾室22のペレット出口22aに対して進退可能な開閉プランジャ33が配されている。この開閉プランジャ33が前進して前記ペレット出口22aに押圧されることにより該ペレット出口22aが閉じられて、圧搾室22と封液室30とが遮断され、後退することによりペレット出口22aが開放されるようにしてある。この開閉プランジャ33は、例えば閉塞シリンダ33aの作動により進退するようにしてある。
【００３３】
前記封液室30の中間部には、縮径された首部30aが形成されており、この首部30aの下方には、後述するように封液室30を沈降するガスハイドレートペレットＰを封液室30の外部に排出しながら次工程へ移送するペレット移送装置34が設けられている。このペレット移送装置34の下方であって、封液室30の内部には水分離板35が設けられている。この水分離板35は、水が通過することを許容し、ガスハイドレートペレットＰを通過することを阻止するものであり、例えば、水の通過を許容する透孔が形成されているものとされている。そして、この水分離板35の下方となる封液室30の底部が貯水部36とされている。
【００３４】
前記貯水部36には水回収ポンプ37の吸込側が接続されており、この水回収ポンプ37の作動によって貯水部36内に滞留した水を排出するようにしてある。なお、排出された水は、前記生成器１に返戻させて原料ガスＧを反応させる水Ｗに利用されるようにすることが好ましい。また、前記貯留部36に滞留した水位を検出する水位検出器37aが設けられており、前記水回収ポンプ37はこの水位検出器37aの出力信号に基づいて駆動されるようにしてある。
【００３５】
以上により構成されたこの発明に係るガスハイドレートの付着水分離装置の作用を、以下に説明する。
【００３６】
図２は、前記生成器１によって生成されたガスハイドレートスラリーが供給される状態にある前記圧搾装置21を示している。このとき、前記圧搾プランジャ21eは、図２に示すように、内筒21a内を後部まで後退した位置にある。また、前記開閉プランジャ33は前進して圧搾装置21のペレット出口22aを閉じた位置にある。この状態で、前記スラリー供給管13からガスハイドレートスラリーが圧搾室22に供給される。供給されたガスハイドレートに同伴された未反応の水は、内筒21aのスクリーン部21cでろ過されて外筒21b内に流出し、前記スラリー循環ポンプ11aにより前記スラリー回収管21dを通って生成器１に回収される。内筒21a内にガスハイドレートスラリーが充填されると、前記圧搾プランジャ21eが、図３に示すように、前進してガスハイドレートスラリーを圧搾し、ガスハイドレートスラリーから搾水される。これにより、パウダー状のガスハイドレートの塊となってガスハイドレートペレットが形成される。図３に示すように、圧搾プランジャ21eは、内筒21aの前部まで前進する。このとき、例えば、約10重量％のガスハイドレートスラリーを充填した場合に、約90重量％まで搾水されて、ガスハイドレートペレットが生成されるように圧搾手段の動作を調整する。
【００３７】
次いで、図４に示すように、前記開閉プランジャ33が後退して圧搾装置21のペレット出口22aを開放する。この状態で前記圧搾プランジャ21eがさらに前進すると、形成されたガスハイドレートペレットＰがペレット出口22aから前記封液室30に押し出されることになる。このとき、連続して押し出されたガスハイドレートペレットＰが封液室30における処理にとって大きすぎる場合には、前記掻き板32が駆動シリンダ32aにより駆動され、出口面に沿って摺動することによりガスハイドレートペレットＰが切断される。ガスハイドレートペレットＰは封液室30に押し出されると、この封液室30に充満している封液Ｌに浸漬される。この封液Ｌの密度は水よりも小さいものとしてあるため、ガスハイドレートペレットＰは封液Ｌを沈降することになる。また、ガスハイドレートペレットＰの形成時に表面に付着した水も同様に沈降することになる。付着した水は、封液Ｌとの密度差により表面張力を受けてガスハイドレートペレットPの表面から離隔すると共に球状となる。
【００３８】
ガスハイドレートペレットＰが沈降して前記ペレット移送装置34に到達すると該ペレット移送装置34に受け容れられて、封液室30から外部に排出される。このペレット移送装置34にも封液Ｌが充填されているから、封液ＬもガスハイドレートペレットＰと共に排出されることになる。また、封液室30におけるペレット移送装置34の下方に設けられた水分離板35にガスハイドレートペレットＰが到達すると、該水分離板35によって沈降が停止する。一方、ガスハイドレートペレットＰから離隔した水は、この水分離板35を通過して、水分離板35の下方の貯水部36に滞留する。そして、滞留した水は前記水回収ポンプ37で前記生成器１に返戻される。
【００３９】
前記ペレット移送装置34によって移送されるガスハイドレートペレットＰは、次工程では冷却される。このとき、前記封液ＬもガスハイドレートＰに伴われて冷却工程に移送されるから、該封液Ｐも冷却されることとなる。冷却工程ではガスハイドレートペレットＰが常圧下にあっても安定した状態を維持できるようにすることから、−40℃で冷却される。このため、封液Ｌも−40℃の雰囲気中に晒されることになり、この雰囲気中でも凍結することがないものを用いることが好ましく、前述したように、液体プロパンや液体ヘキサン等を用いることが適している。
【００４０】
冷却されたガスハイドレートペレットＰは、常圧まで脱圧されて貯蔵するのに適した状態となり、貯蔵槽に給送される。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
この発明に係るガスハイドレートの付着水分離装置によれば、形成されたガスハイドレートペレットの表面に付着している水が確実にガスハイドレートペレットから分離することができるので、冷却工程や貯蔵の際に凍結する水を極力減じることでき、ガスハイドレートペレットの取り扱いを向上することに寄与する。
【符号の説明】
【００４２】
Ｇ 原料ガス
Ｗ 水
Ｌ 封液
１ 生成器
21 圧搾装置
21a 内筒
21b 外筒
21e 圧搾プランジャ
30 封液室
32 掻き板（排出手段）
33 開閉プランジャ
34 ペレット移送装置
35 水分離板
36 貯水部
37 水回収ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスと水とを生成器に供給して高圧下で反応させてガスハイドレートスラリーを生成し、ガスハイドレートスラリーから水分を除去した後、所望の大きさのペレットに成形して冷却した後、常圧まで減圧するガスハイドレート生成プラントにおいて、
前記ガスハイドレートスラリーを充填して該ガスハイドレートスラリーを圧搾してガスハイドレートペレットを形成する圧搾装置と、
前記圧搾装置に連通させて、該圧搾装置で形成したガスハイドレートペレットを供給し、密度が水よりも小さい液体であって、ガスハイドレートスラリーの生成のための圧力のもとで液化した状態を維持し、ガスハイドレートペレットの状態を安定させる温度環境にあって凍結しない液体による封液を充填した封液室と、
前記封液室の下部に配して、該封液室を沈降するガスハイドレートペレットを受け容れて次工程へ移送するペレット移送装置と、
前記ペレット移送装置の下方であって、封液室を沈降したガスハイドレートを受け止める共に、封液室を降下する水を通過させる水分離板とからなることを特徴とするガスハイドレートの付着水分離装置。
【請求項２】
前記圧搾装置の出口に排出手段を設け、ガスハイドレートペレットの該圧搾装置から前記封液室へ供給する際に、ガスハイドレートペレットの先端部を前記排出手段により切断して前記封液室へ供給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の付着水分離装置。
【請求項３】
前記封液室に充填した液体は、液体プロパンまたは液体ヘキサンであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスハイドレートの付着水分離装置。
【請求項４】
原料ガスと水とを生成器に供給して高圧下で反応させてガスハイドレートスラリーを生成し、ガスハイドレートスラリーから水分を除去した後、所望の大きさのペレットに成形して冷却した後、常圧まで減圧するガスハイドレート生成プラントにおいて、
外筒と内筒とを備え、前記内筒を多孔板により形成し、該内筒内を摺動する圧搾プランジャを有する圧搾装置と、
前記圧搾装置の前端部のペレット出口で前記内筒の内部と連通し、密度が水よりも小さい液体であってガスハイドレートスラリーの生成のための圧力のもとで液化した状態を維持し、ガスハイドレートペレットの状態を安定させる温度環境にあって凍結しない液体による封液を充填した封液室と、
前記圧搾装置の前端部に対して進退して、前記ペレット出口を開閉する開閉プランジャと、
前記封液室の下部に設けて、該封液室からガスハイドレートペレットを次工程へ移送するペレット移送装置と、
前記ペレット移送装置の下方に設けて、封液室の底部を区画して貯水部と共に、封液中を沈降する水を通過させて貯水部に導入する水分離板と、
前記貯水部に滞留した水を該貯留部から排出する排出ポンプとを備え、
前記開閉プランジャでペレット出口を閉塞した状態で前記圧搾プランジャをペレット出口に向けて前進させることにより、前記内筒に供給したガスハイドレートスラリーを搾水してガスハイドレートペレットを形成し、前記開閉プランジャをペレット出口から後退させて該ペレット出口を開放し、前記圧搾プランジャをさらに前進させて前記ガスハイドレートペレットを押し出して前記封液室に供給し、封液室を沈降するガスハイドレートペレットを受け容れた前記ペレット移送装置が該ガスハイドレートペレットを次工程へ移送することを特徴とするガスハイドレートの付着水分離装置。
【請求項５】
前記圧搾装置のペレット出口に、該ペレット出口の出口面に沿って摺動自在の掻き板を設けて、圧搾装置のペレット出口から前記封液室に突出したガスハイドレートペレットを該掻き板の摺動により切断することを特徴とする請求項４に記載のガスハイドレートの付着水分離装置。
【請求項１】
原料ガスと水とを生成器に供給して高圧下で反応させてガスハイドレートスラリーを生成し、ガスハイドレートスラリーから水分を除去した後、所望の大きさのペレットに成形して冷却した後、常圧まで減圧するガスハイドレート生成プラントにおいて、
前記ガスハイドレートスラリーを充填して該ガスハイドレートスラリーを圧搾してガスハイドレートペレットを形成する圧搾装置と、
前記圧搾装置に連通させて、該圧搾装置で形成したガスハイドレートペレットを供給し、密度が水よりも小さい液体であって、ガスハイドレートスラリーの生成のための圧力のもとで液化した状態を維持し、ガスハイドレートペレットの状態を安定させる温度環境にあって凍結しない液体による封液を充填した封液室と、
前記封液室の下部に配して、該封液室を沈降するガスハイドレートペレットを受け容れて次工程へ移送するペレット移送装置と、
前記ペレット移送装置の下方であって、封液室を沈降したガスハイドレートを受け止める共に、封液室を降下する水を通過させる水分離板とからなることを特徴とするガスハイドレートの付着水分離装置。
【請求項２】
前記圧搾装置の出口に排出手段を設け、ガスハイドレートペレットの該圧搾装置から前記封液室へ供給する際に、ガスハイドレートペレットの先端部を前記排出手段により切断して前記封液室へ供給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の付着水分離装置。
【請求項３】
前記封液室に充填した液体は、液体プロパンまたは液体ヘキサンであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスハイドレートの付着水分離装置。
【請求項４】
原料ガスと水とを生成器に供給して高圧下で反応させてガスハイドレートスラリーを生成し、ガスハイドレートスラリーから水分を除去した後、所望の大きさのペレットに成形して冷却した後、常圧まで減圧するガスハイドレート生成プラントにおいて、
外筒と内筒とを備え、前記内筒を多孔板により形成し、該内筒内を摺動する圧搾プランジャを有する圧搾装置と、
前記圧搾装置の前端部のペレット出口で前記内筒の内部と連通し、密度が水よりも小さい液体であってガスハイドレートスラリーの生成のための圧力のもとで液化した状態を維持し、ガスハイドレートペレットの状態を安定させる温度環境にあって凍結しない液体による封液を充填した封液室と、
前記圧搾装置の前端部に対して進退して、前記ペレット出口を開閉する開閉プランジャと、
前記封液室の下部に設けて、該封液室からガスハイドレートペレットを次工程へ移送するペレット移送装置と、
前記ペレット移送装置の下方に設けて、封液室の底部を区画して貯水部と共に、封液中を沈降する水を通過させて貯水部に導入する水分離板と、
前記貯水部に滞留した水を該貯留部から排出する排出ポンプとを備え、
前記開閉プランジャでペレット出口を閉塞した状態で前記圧搾プランジャをペレット出口に向けて前進させることにより、前記内筒に供給したガスハイドレートスラリーを搾水してガスハイドレートペレットを形成し、前記開閉プランジャをペレット出口から後退させて該ペレット出口を開放し、前記圧搾プランジャをさらに前進させて前記ガスハイドレートペレットを押し出して前記封液室に供給し、封液室を沈降するガスハイドレートペレットを受け容れた前記ペレット移送装置が該ガスハイドレートペレットを次工程へ移送することを特徴とするガスハイドレートの付着水分離装置。
【請求項５】
前記圧搾装置のペレット出口に、該ペレット出口の出口面に沿って摺動自在の掻き板を設けて、圧搾装置のペレット出口から前記封液室に突出したガスハイドレートペレットを該掻き板の摺動により切断することを特徴とする請求項４に記載のガスハイドレートの付着水分離装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−５９４４（Ｐ２０１２−５９４４Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４３３４８（Ｐ２０１０−１４３３４８）
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【Ｆターム（参考）】
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