説明

ガスハイドレートペレット製造装置

【課題】ガスハイドレートペレットの割れを防止し、以て、ガスハイドレートの貯蔵効率(体積効率)や、貯蔵安定性を高める。
【解決手段】ペレット成型用の凹部2を周面に有すペレット成型ロール3,4によってパウダー状のガスハイドレートnをペレット状に成型するガスハイドレートペレット製造装置1において、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着させる。水膜の付着はホッパー5での水Wの噴霧又はペレット成型ロールの水槽への浸漬による。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガスハイドレートペレット製造装置、更に詳しくは、輸送、或いは、貯蔵時に割れ難いガスハイドレートペレットを製造するガスハイドレートペレット製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、クリーンなエネルギー源や各種製品の原料として、メタンを主成分とする天然ガスが注目され、その輸送、或いは、貯蔵のために、天然ガスをガスハイドレートに変換する研究が行なわれている。ガスハイドレートは、水の分子が作る篭の中にガスの分子が一つずつ収まる結晶構造を持っており、例えば、メタンハイドレートでは、常圧で1m3 のメタンハイドレートの中に164m3 のメタンを包蔵できるといわれている。
【0003】
このように、メタンハイドレートは、高いガス包蔵性を有しているため、LNG(液化天然ガス)に代わる天然ガスの新しい輸送及び貯蔵媒体として注目されている。メタンハイドレート中のメタンガスの密度は、LNGの約1/3.5であるが、その製造に際しては、LNGのように液化温度(−162℃以下)まで冷却する必要がないため、エネルギー効率が大幅に改善すると言われている。
【0004】
ところが、パウダー状のガスハイドレートは、充填率(ガスハイドレートの体積/容器の体積)が小さいため、輸送又は貯蔵する場合には、大容積のタンクが必要となる。このため、パウダー状のガスハイドレートを造粒機(ペレタイザ)によってペレット状に成型することが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
しかしながら、パウダー状のガスハイドレートをペレタイザによってペレット状に成型する場合、成型後にガスハイドレートペレットがラミネーション(圧粉体に生じた層状の欠陥。)を起こして割れる場合がある。ガスハイドレートペレットが割れると、嵩密度が大きくなり、ペレットの充填効率が低下する。また、ガスハイドレートペレットが割れた場合は、微粉から数mmの大きさとなり、割れた部分から分解が起こるので、初期ガス包蔵量が低下する。また、ペレット時に比べて貯蔵安定性が悪化する。
【0006】
従って、パウダー状のガスハイドレートをペレタイザによってペレット状に成型する前にパウダー状のガスハイドレートの水分値を調整することが考えられるが、ガスハイドレートの製造工程では、所定の圧力及び温度条件下でガスハイドレートを製造しているので、ガスハイドレートの水分値を調整することが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2002−220353号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、その目的とするところは、ガスハイドレートペレットの割れを防止し、以て、ガスハイドレートの貯蔵効率(体積効率)、貯蔵安定性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
請求項1に係るガスハイドレートペレット製造装置は、ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールによってパウダー状のガスハイドレートをペレット状に成型するガスハイドレートペレット製造装置において、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着することを特徴とする。
【0010】
請求項2に係るガスハイドレートペレット製造装置は、ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールを水槽に浸漬して、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着することを特徴とする。
【0011】
請求項3に係るガスハイドレートペレット製造装置は、ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールの周面にバインダー用の水を噴霧して、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着することを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
請求項1に係る発明は、ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールによってパウダー状のガスハイドレートをペレット状に成型するガスハイドレートペレット製造装置において、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着するので、この水膜がパウダー状のガスハイドレートをペレット状に成型する時にペレットのバインダーとして作用する。このため、成型されたペレットの割れやラミネーションを防止することができた。その際、成型されたペレット表面にも薄い水膜が形成されるので、氷点下に冷却することによってペレット表面に氷の膜を形成させることができる。これにより、脱圧時および貯蔵中の分解を抑制することができる。
【0013】
請求項2に係る発明は、ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールを水槽に浸漬して、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着するので、請求項1に記載の発明と同等の効果が得られる。
【0014】
請求項3に係る発明は、ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールの周面にバインダー用の水を噴霧して、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着するので、請求項1に記載の発明と同等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明に係るガスハイドレートペレット製造装置の第1の実施形態を示す概略構成図である。
【図2】本発明に係るガスハイドレートペレット製造装置の要部拡大縦断面である。
【図3】(a)水膜で覆われたガスハイドレートペレットの断面図、(b)氷膜で覆われたガスハイドレートペレットの断面図である。
【図4】本発明に係るガスハイドレートペレット製造装置の第2の実施形態を示す概略構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【0017】
(1)第1の実施形態
図1に示すように、このガスハイドレートペレット製造装置1は、ペレット成型用の凹部2を周面に有する一対のペレット成型ロール3,4によってパウダー状のガスハイドレートnをペレット状に成型するようになっている。また、このガスハイドレートペレット製造装置1は、ペレット成型ロール3,4の上方に設けたホッパー5内に押込みスクリュー6を設けてダクト7と通ってホッパー5内に供給されたパウダー状のガスハイドレートnを一対のペレット成型ロール3,4間に強制的に押し込むようになっている。ここで、ペレット成型ロール3,4によって成型されたガスハイドレートペレットの形状としては、通常、球状であるが、炭団型、レンズ型、アーモンド型などを挙げることができる。
【0018】
その上、この発明では、ホッパー5の側面8に複数の噴霧ノズル9を設けてパウダー状のガスハイドレートnに対してバインダー用の水Wを噴霧するようになっている。その際、噴霧ノズル9より噴霧する水Wの噴霧量を調整してガスハイドレートの水分値を20〜70wt%、好ましくは、30〜60wt%としている。
【0019】
ここで、ガスハイドレートの水分値が20wt%未満の場合には、バインダー量が少ないので、ペレットの割れやラミネーションが発生する。他方、ガスハイドレートの水分値が70wt%を超える場合には、余剰水過多となり、ガスハイドレートの押込み量に悪影響を及ぼし、正常のペレットが成型し難くなる。
【0020】
また、上記ホッパー5に水分計10を設け、ホッパー5内のガスハイドレートnの水分値を測定するようになっている。水分計10において測定されたガスハイドレートnの水分値は、制御装置11に入力される。制御装置11は、入力された測定値と、予め、記憶させたおいた設定値とを比較して噴霧ノズル9に接続されている給水管12に設けた流量調整バルブ13を調整するようになっている。ここで、水分計( Moistur meter)としては、赤外線吸収法、誘電率法、放射線法など方式を採用した水分計が好ましく使用される。
【0021】
図1において、2点鎖線で示すように、ペレット成型ロール3,4の端面に対してはみ出し防止用の当て板14を設けている。この当て板14は、図2に示すように、当て板14の上部とホッパー5の下部とを重複するようになっている。また、当て板14の上部とホッパー5の下部との重複部分に水抜き用の間隙15を設けると共に、当て板14の前面に水槽16を設けている。その上、当て板14の上端に設けた正面視V又はU字型の切欠き部17より前記水槽16に余剰水W’を排出するようになっている。水槽16の余剰水W’は、排水管18を経て図示しない生成器に供給するようになっている。
【0022】
また、符号20は、中空状のハウジングであり、ホッパー5やペレット成型ロール3,4などが設けられている。また、上記のガスハイドレート供給ダクト7は、バルブ21を有している。上記ガスハイドレートペレット製造装置1の下方にはガスハイドレート冷却器25を設けてガスハイドレートペレットpを所定の温度(例えば、−15℃〜−25℃)に冷却するようになっている。ガスハイドレート冷却器25で所定の温度の冷却されたガスハイドレートペレットpは、ロックホッパー式の脱圧器27を通って図示しないタンク内に貯蔵される。
【0023】
上記ガスハイドレートペレット製造装置の作用について説明する。
【0024】
図1に示すように、ホッパー5の側壁8に設けた複数の噴霧ノズル9よりホッパー5内にバインダー用の水Wが噴霧されているので、ガスハイドレート供給ダクト7からホッパー5に供給されたパウダー状のガスハイドレートnの表面にバインダー用の水Wが付着する。表面にバインダー用の水Wが付着したパウダー状のガスハイドレートnは、押込みスクリュー6において一対のペレット成型ロール3,4の間の谷間に強制的に押し込まれる。
【0025】
一対のペレット成型ロール3,4の間の谷間に強制的に押し込まれたパウダー状のガスハイドレートnは、ペレット成型ロール3,4の回転に伴ってペレット成型ロール3,4の周面に設けたペレット成型用の凹部2内に押し込まれ、所定の形状のガスハイドレートペレットpに成型される。このとき、パウダー状のガスハイドレートnの水分値が適度(例えば、20〜70wt%程度)あることにより、図3(a)に示すように、成型後のハイドレート粒子n間にバインダー用の水Wが介在し、バインダーの効果がでる。このため、成型されたペレットの割れやラミネーションを防止することができる。その際、成型されたペレット表面にも薄い水膜aが形成されるので、氷点下に冷却することによってペレット表面に氷の膜b(図3(b)参照。)を形成させることができる。これにより、脱圧時および貯蔵中の分解を更に抑制することができる。
【0026】
このガスハイドレートペレットpは、ガスハイドレート冷却器25に供給され、所定の温度(例えば、−15℃〜−25℃)に冷却される。
【0027】
上記ホッパー5内のパウダー状のガスハイドレートnの水分値は、ホッパー5に設けた水分計10によって測定され、その値が20〜70wt%程度になるように、制御装置11を介して給水管12に設けた流量調整バルブ13が調整される。
【0028】
上記のように、本発明の場合は、パウダー状のガスハイドレートnの水分値を制御装置11によってコントロールしているので、余剰水が生ずることがないと思われるが、若し、余剰水が生じて一対のペレット成型ロール3,4の谷間に余剰水W’が溜まった場合には、図2に示すように、ペレット成型ロール3,4の端面に対して設けたはみ出し防止用の当て板14の上部とホッパー5の下部との重複部分に設けた水抜き用の間隙15を経て当て板14の上端に設けた正面視V又はU字型の切欠き部17より水槽16に余剰水W’が排出される。
【0029】
上記のように、ガスハイドレート冷却器25で所定の温度の冷却されたガスハイドレートペレットpは、ロックホッパー式の脱圧器27を通って図示しないタンク内に貯蔵される。
【0030】
(2)第2の実施形態
図4に示すように、このガスハイドレートペレット製造装置1は、ペレット成型用の凹部2を周面に有する一対のペレット成型ロール3,4の下方にそれぞれトレイ30を設け、各トレイ30に張ったバインダー用の水Wにペレット成型ロール3,4の下部を浸漬するようになっている。なお、第1の実施形態の部位と同じ部位には、同じ符号を付与して詳細な説明を省略する。
【0031】
上記ガスハイドレートペレット製造装置の作用について説明する。
【0032】
上記のように、ペレット成型ロール3,4の下部は、それぞれ、トレイ30に張ったバインダー用の水Wに浸漬しているので、ペレット成型ロール3,4を矢印の方向に回転させると、各ペレット成型ロール3,4の周面に設けたペレット成型用の凹部2の表面にバインダー用の水Wが水膜となって付着する。
【0033】
一方、ガスハイドレート供給ダクト7からホッパー5に供給されたパウダー状のガスハイドレートnは、押込みスクリュー6によって一対のペレット成型ロール3,4の間の谷間に強制的に押し込まれる。一対のペレット成型ロール3,4の間の谷間に強制的に押し込まれたパウダー状のガスハイドレートnは、ペレット成型ロール3,4の回転に伴ってペレット成型ロール3,4の周面に設けたペレット成型用の凹部2内に押し込まれ、所定の形状のガスハイドレートペレットpに成型される。
【0034】
このとき、ペレット成型ロール3,4の周面に設けたペレット成型用の凹部2の表面に付着しているバインダー用の水Wがガスハイドレートペレットpの表面に水膜となって付着する(図3(b)参照。)。このため、ガスハイドレートペレットpの表面に付着した水Wによってバインダーの効果が発揮され、ペレットの割れやラミネーションを防止することができる。その後、ガスハイドレートペレットpを氷点下に冷却することによってペレット表面に氷の膜(図3(b)参照。)を形成させることができる。これにより、脱圧時および貯蔵中の分解を更に抑制することができる。
【0035】
本法のほか、ペレット成型ロール3,4の周面にバインダー用の水Wをスプレーしても同様の効果を得ることができる。また、ペレタイザは、ロール式に限らず、単発式(往復動式)、その他の方式の成型器にも適用できる。
【符号の説明】
【0036】
1 ガスハイドレートペレット製造装置
2 ペレット成型用の凹部
3,4 ペレット成型ロール
5 ホッパー
6 押込みスクリュー
9 噴霧ノズル
n パウダー状のガスハイドレート

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールによってパウダー状のガスハイドレートをペレット状に成型するガスハイドレートペレット製造装置において、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着することを特徴とするガスハイドレートペレット製造装置。
【請求項2】
ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールを水槽に浸漬して、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着することを特徴とする請求項1記載のガスハイドレートペレット製造装置。
【請求項3】
ペレット成型用の凹部を周面に有するペレット成型ロールの周面にバインダー用の水を噴霧して、前記凹みの表面にバインダー用の水膜を付着することを特徴とする請求項1記載のガスハイドレートペレット製造装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−30225(P2012−30225A)
【公開日】平成24年2月16日(2012.2.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−186464(P2011−186464)
【出願日】平成23年8月29日(2011.8.29)
【分割の表示】特願2006−99410(P2006−99410)の分割
【原出願日】平成18年3月31日(2006.3.31)
【出願人】(000005902)三井造船株式会社 (1,723)
【Fターム(参考)】