CN102358856A - 气体水合物制造装置和脱水装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气体水合物制造装置，使原料气体与原料水反应以生成浆状的气体水合物，并利用重力脱水器对该浆状的气体水合物进行除水。上述重力脱水器由筒状的第1塔体、设置在该第1塔体上部的筒状的除水部、设置在该除水部外侧的承水部、和设置在上述除水部上部的筒状的第2塔体形成，并且该第2塔体的横截面积从下方朝上方连续或间歇地增大。

Description

气体水合物制造装置和脱水装置

本申请是发明名称为“气体水合物制造装置和脱水装置”、国际申请日为2006年4月5日并且申请号为200680054140.0的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种气体水合物制造装置和脱水装置。

背景技术

气体水合物是将气体取入到水分子制作的篮中的结构的固态的水合物，例如在大气压下在零下十几度的温度下稳定，所以进行作为代替液化天然气(LNG)的天然气的输送、贮藏单元使用的研究。气体水合物可以在比较容易获得的温度和压力条件下制造，并且如上所述可以实现稳定的保存。

因此，从气田开采的天然气在酸性气体除去工序中除去二氧化碳(CO₂)、硫化氢(H₂S)等酸性气体，然后暂时贮藏在气体贮藏部中，之后在生成工序中与水发生水合反应，由此成为气体水合物。该气体水合物是混合有水的浆状，在生成工序接下来的脱水工序中，除去混合的未反应水，进而经再生成工序、冷却工序和减压工序，然后封入贮存器等容器中，在贮藏装置内以调整为既定的温度、压力的状态贮藏。这样，气体水合物在生成工序中是含有大量的水的浆状，因此，如果直接贮藏或输送，水相应地会耗费额外的成本。因此提出了使用螺旋压机型脱水装置对浆状的气体水合物强制进行脱水的天然气水合物生成方法(例如日本特开2003-105362号公报。)。

但是，该螺旋压机型脱水装置是施行了筛网加工的内壁和在该内壁的外侧构成外壳的筒体的两层结构，利用设置在上述内壁内的螺旋轴使浆状的天然气水合物强制前进，由此从上述内壁上加工出的网孔中除去水，因此，在脱水(浓缩)过程中，大部分天然气水合物与水一起溜过内壁的筛网孔，致使天然气水合物的回收率降低。另外耗费费用于使螺旋轴以高转矩旋转的动力费用。进而，由于在内部处于高压的状态下产生高转矩，所以整个设备变得过重，需要从高压直到大气压密封螺旋轴。

为了消除这样的问题，本发明的发明者们提出了利用重力的重力脱水方式，而不是像现有那样的强制脱水，但是，由于重力脱水塔的塔径上下恒定，所以当比设置在重力脱水塔上的金属筛制的除水部更靠上方的脱水区的阻力增大时，向重力脱水塔搬送气体水合物浆的浆泵排出力增大，或者重力脱水塔由于气体水合物而闭塞，或者除水部的液面(水位)上升而造成脱水不良等问题，从而有时不能以维持恒定的脱水率的状态进行稳定的运转。进而，气体水合物制造装置提出了各种方案，例如作为内筒容器和外筒容器的双层结构，有的装置产生该两容器的间隙的气体水合物的搬送路(参照日本特开2004-10686号公报)。

然而，在该装置中需要对气体水合物的生成不发挥作用的耐压结构的外筒容器，从而导致设备大型化，成本升高。再者，由于在外筒容器和内筒容器的间隙中充满气体，所以存在难以除去内筒容器的气体水合物的生成热，从外侧也难以进行有效率的冷却的问题。在所生成的气体水合物根据附着水分率等的程度而成为附着性高的性状的情况下，也会产生气体水合物接合在容器壁面上而不能顺畅地搬送的问题。

再者，在该公报的图5中提出了这样的装置：挤压气体水合物生成容器的上部并设置垂直螺旋输送器和水平螺旋输送器，搬送所生成的气体水合物的装置。但是，在该装置中也会出现所生成的气体水合物接合在生成容器的内侧面上而不能顺畅地排出的问题。

另一方面，根据日本特开2001-342473号公报(专利文献3)所记载的气体水合物的脱水方法，首先将从生成容器中抽出的气体水合物浆引导至螺旋压机等加压脱水装置中进行物理脱水。然后将进行了物理脱水的气体水合物浆引导至螺旋输送器等以进行移送，并且取入原料气体，使附着在气体水合物上的水分与原料气体反应，并进行水合脱水，由此获得附着水少的气体水合物。然而如专利文献3所示，由螺杆搅拌进行了物理脱水的气体水合物，使附着在气体水合物上的水分与原料气体反应并进行脱水，根据这样的水合脱水方法，由于水分与原料气体的接触效率有限度，所以不能获得高脱水率。

针对于此，例如考虑以下流动层脱水方法：即，将原料气体吹入进行了物理脱水的气体水合物中，形成流动层，使附着在流动化的气体水合物上的水分与原料气体反应来进行水合脱水。根据该方法，由于水分与原料气体的接触效率高，所以能够获得高脱水率。

然而，如专利文献3所示，虽然在机械地搅拌进行了物理脱水的气体水合物浆来进行水合脱水的情况下几乎不成为问题，但是，例如在进行流动层脱水的情况下，为了确保既定的流动状态，需要预先提高物理脱水后的脱水率。然而，根据现有的物理脱水不能获得足够的脱水率，所以存在后续工序中的水合脱水的选择自由度受到限制的问题。

发明内容

本发明的第1课题在于减小重力脱水中的气体水合物的移动阻力，实现重力脱水塔的稳定运转，并且实现恒定脱水率的运转。本发明的第2课题在于提供一种气体水合物制造装置，能够简化设备来降低成本，并且具有能够在对所生成的气体水合物的附着水进行脱水的同时将其顺畅地排出的排出机构。再者，本发明的第3课题在于提高螺旋压机式的物理脱水对气体水合物浆的脱水率。

接下来说明解决本发明的课题的手段。

1)本发明的气体水合物制造装置，使原料气体与原料水反应以生成浆状的气体水合物，并利用重力脱水器对该浆状的气体水合物进行除水，其特征在于，上述重力脱水器由筒状的第1塔体、设置在该第1塔体上部的筒状的除水部、设置在该除水部外侧的承水部、和设置在上述除水部上部的筒状的第2塔体形成，并且该第2塔体的横截面积从下方朝上方连续或间歇地增大。

由此，与第2塔体的内径恒定的现有技术的情况相比，脱水后的气体水合物的移动阻力大幅地减小。因此能够抑制向脱水器搬送气体水合物浆的浆泵的排出压力增大，或者脱水器由于气体水合物的粒子层而闭塞，或者液面上升导致脱水不良等问题。

再者，在该发明中，由于除水部和第2塔体的横截面积从除水部的下方朝第2塔体的上方连续或间歇地增大，所以能够减小除水部和第2塔体的上方的气体水合物的移动阻力。在此优选的是，除水部和/或第2塔体的横截面积从下方朝上方连续地增大，并且其打开角度θ为1～30°。另外优选的是，除水部和/或第2塔体的横截面积从下方朝上方间歇地增大，并且在其阶差部的宽度为a，阶差部的高度为b，最下部的塔径为d时，满足a＝(1/5～1/100)×d，b/a＝2～120。

2)本发明的气体水合物制造装置，使原料气体与原料水反应以生成浆状的气体水合物，并利用重力脱水器对该浆状的气体水合物进行除水，其特征在于，上述重力脱水器由筒状的第1塔体、设置在该第1塔体上部的筒状的除水部、设置在该除水部外侧的承水部、和设置在上述除水部上部的筒状的第2塔体形成，并且在上述除水部设置有无数的贯通孔或狭缝。

由此，与除水部使用金属筛的现有技术相比，能够减小除水部的气体水合物浆移动阻力。因此能够使向脱水器送出气体水合物浆的浆泵以流量恒定、排出压恒定的稳定状态进行运转。再者，由于气体水合物层的移动速度恒定，所以能够实现脱水器的稳定运转。此外，通过气体水合物层的顺畅的移动，能够获得恒定的脱水率，所以能够向脱水器的下一工序供给恒定质量、恒定量的气体水合物。

再者，在该发明中，其特征在于，设置于上述除水部的贯通孔的孔径从上述除水部的下方朝上方连续或阶段性地增大，所以与除水部使用金属筛的现有技术相比，能够大幅地减小除水部的气体水合物浆移动阻力。因此能够使向脱水器送出气体水合物浆的浆泵以流量恒定、排出压恒定的稳定状态进行运转。再者，由于气体水合物层的移动速度恒定，所以能够实现脱水器的稳定运转。此外，通过气体水合物层的顺畅的移动，能够获得恒定的脱水率，所以能够向脱水器的下一工序供给恒定质量、恒定量的气体水合物。

在此优选的是，上述贯通孔交错状或棋盘格状地配置在上述除水部。此外优选的是，上述贯通孔的最小孔径为0.1～5mm，上述贯通孔的最大孔径为0.5～10.0mm。

再者，该发明由于上述贯通孔以其出口比入口靠近下方的方式倾斜，所以能够更顺畅地进行脱水，与除水部使用金属筛的现有技术相比，能够大幅地减小除水部的气体水合物浆移动阻力。因此能够使向脱水器送出气体水合物浆的浆泵以流量恒定、排出压恒定的稳定状态进行运转。再者，由于气体水合物层的移动速度恒定，所以能够实现脱水器的稳定运转。此外，通过气体水合物层的顺畅的移动，能够获得恒定的脱水率，所以能够向脱水器的下一工序供给恒定质量、恒定量的气体水合物。

在此优选的是，上述贯通孔的孔径为0.1～10.0mm。此外优选的是，上述除水部通过横截面为楔形的线状体沿周向隔开既定的间隔排列多个来形成。另外优选的是，各线状体的宽度或各狭缝间的间隔为1.0～5.0mm，各线状体间的间隔或各狭缝的宽度为0.1～5.0mm。

3)本发明的气体水合物制造装置，使原料气体与原料水反应以生成浆状的气体水合物，并利用重力脱水器对该浆状的气体水合物进行除水，其特征在于，在上述重力脱水器的除水部设置狭缝状或菱形等任意形状的第1开口部，并且在上述除水部的外侧嵌合有具有与上述第1开口部对置的第2开口部的除水部控制用外筒，通过该除水部控制用外筒的移位来改变上述第1开口部的开口程度。

由此能够与除水部的孔眼堵塞等状况对应地进行极其细微的运转。其结果为，能够实现气体水合物制造装置的稳定运转，并且实现恒定脱水率的运转。在此优选的是，沿着上述除水部控制用外筒的外周设置齿轮，并且通过与该齿轮啮合的齿条的前后运动，使得上述除水部控制用外筒以筒状的除水部为轴转动。另外优选的是，在上述除水部控制用外筒的侧面上设置纵长方向的齿条，并且使与该齿条啮合的齿轮旋转，以使上述除水部控制筒以筒状的除水部为轴在上下方向上滑动。

4)本发明的气体水合物制造装置，将通过重力脱水器进行了脱水的气体水合物利用设置在上述重力脱水器的顶部的送出装置送出，其特征在于，上述送出装置由位于脱水塔的顶部的破碎部和位于该破碎部后方的移送部构成。由此，能够将气体水合物脱水层在利用位于脱水塔正上方的破碎部进行破碎的同时，利用位于破碎部后方的移送部朝移送部的出口顺畅地送出。

此外，在该发明中，由于上述送出装置由位于脱水塔的顶部的破碎部和位于该破碎部后方的移送部构成，并且在上述破碎部沿旋转轴的圆周方向和轴向分散配置有锤状的多个破碎工具，所以能够将气体水合物脱水层从脱水塔上端的出口顺畅地送出。特别是，本发明由于在与脱水塔上端的出口对应的破碎部中沿着旋转轴的圆周方向和轴向分散配置有锤状的破碎工具，所以能够在对气体水合物脱水层进行破碎的同时将其顺畅地送出。

此外，在该发明中，由于锤状的破碎工具由沿旋转轴的半径方向立设的支承杆、和经由关节部摆动自如地设置在该支承杆上的锤体形成，所以能够在对气体水合物脱水层进行破碎的同时将其更顺畅地送出。再者，在该发明中，由于锤体相对于旋转体的轴心向送出侧倾斜既定的角度，所以能够可靠地送出气体水合物。再者，在该发明中，由于上述送出单元由位于脱水塔的正上方的破碎部和位于该破碎部后方的移送部构成，并且在上述破碎部上朝送出侧隔开既定间隔地配置有螺旋叶片，所以能够获得同样的效果。进而，在该发明中，由于上述送出单元由位于脱水塔的正上方的破碎部和位于该破碎部后方的移送部构成，并且在上述破碎部上配设有梳子形的破碎叶片和扇形的送出叶片，所以能够获得同样的效果。

5)本发明的气体水合物制造装置，使原料气体与原料水反应以生成浆状的气体水合物，并利用重力脱水器对该浆状的气体水合物进行除水，其特征在于，上述重力脱水器由将气体水合物浆导入的导入部、将气体水合物浆中的未反应水脱水的除水部、通过将由该除水部进行了脱水的气体水合物导出的导出部形成的筒状主体、和接受由上述除水部从气体水合物分离出的滤液的承水部构成，并且使上述承水部内的液面上升下降来清洗除水部。由此能够提前防止构成除水部的金属筛或多孔板的孔眼堵塞。其结果为，能够实现脱水器的稳定运转，并且能够实现恒定脱水率的运转。

6)本发明的气体水合物制造装置，使原料气体与原料水反应以生成浆状的气体水合物，并利用重力脱水器对该浆状的气体水合物进行除水，其特征在于，上述重力脱水器由将气体水合物浆导入的导入部、将气体水合物浆中的未反应水脱水的除水部、通过将由该除水部进行了脱水的气体水合物导出的导出部形成的筒状主体、和接受在上述除水部从气体水合物分离出的滤液的承水部构成，并且在上述承水部内装满清水来隔断上述除水部与原料气体的接触。

由此能够避免由除水部过滤的水(滤液)在构成除水部的金属筛或多孔板的部分与原料气体反应而变成气体水合物的问题。因此，由于气体水合物堆积在构成除水部的金属筛或多孔板的部分而引起的除水部的金属筛或多孔板的孔眼堵塞发生的情况变少。其结果为，能够实现脱水器的稳定运转，并且能够实现恒定脱水率的运转。

再者，在该发明中，由于在上述脱水集合部内设置与除水部的高度匹配的堰(侧边部)，并且向该堰与除水部之间供给清水，使得除水部始终没在液面下，所以能够以比较简单的方法防止构成除水部的金属筛或多孔板的部分发生孔眼堵塞。再者，在该发明中，由于在上述脱水集合部设置液面传感器来控制清水的供给量，使得始终或在除水部的孔眼堵塞时、除水部浸没入液面下，所以能够防止构成除水部的金属筛或多孔板的部分发生孔眼堵塞，并且能够抑制清水的使用量。其结果为能够抑制运转成本。

7)本发明的气体水合物制造装置，使原料气体与原料水反应以生成浆状的气体水合物，并利用重力脱水器对该浆状的气体水合物进行除水，其特征在于，上述重力脱水器由将气体水合物浆导入的导入部、将气体水合物浆中的未反应水脱水的除水部、通过将由该除水部进行了脱水的气体水合物导出的导出部形成的筒状主体、和接受在上述除水部从气体水合物分离出的滤液的承水部构成，并且将上述承水部内加温至既定温度来防止上述除水部的孔眼堵塞。

由此能够提前防止构成除水部的金属筛或多孔板的孔眼堵塞。因此，能够实现脱水器的稳定运转，并且能够实现恒定脱水率的运转。在此优选的是，使上述承水部内高于气体水合物的平衡温度。

8)本发明的气体水合物制造装置，具有耐压容器并在该耐压容器的内部下方具有搅拌叶片，对该耐压容器内的水以气泡的形式供给水合物形成气体，以生成气体水合物，其特征在于，该气体水合物制造装置具备：上方搬送装置，将所生成的气体水合物以与上述耐压容器的侧面接触的状态向上方搬送；和排出装置，由一端在上述耐压容器的内侧面开口的排出路和内设在该排出路中的排出进给器构成，进而设置有排出叶片，用于将通过上述上方搬送装置搬送的气体水合物导入到上述排出路中，上述上方搬送装置使由带状螺旋体构成的搬送路沿着上述耐压容器内侧面，在上述耐压容器内以上下方向作为旋转轴方向旋转。

由此，由于气体水合物制造装置具有耐压容器并在该耐压容器的内部下方具有搅拌叶片，在耐压容器内部为既定的压力和温度的条件下，对该耐压容器内的水以气泡的形式供给水合物形成气体，以生成气体水合物，其中，该气体水合物制造装置具备：上方搬送装置，将所生成的气体水合物以沿着耐压容器内侧面接触的状态向上方搬送；和排出装置，由一端在耐压容器的内侧面开口的排出路、和内设在排出路中的排出进给器构成，还设置有排出叶片，用于将通过上方搬送装置搬送的气体水合物导入到排出路中，并且以上下方向作为旋转轴方向地进行旋转，上方搬送装置使由带状螺旋体构成的搬送路沿着耐压容器内侧面，在耐压容器内以上下方向作为旋转轴方向进行旋转，所以不需要外筒容器，能够使耐压容器为一个地生成并排出气体水合物，从而能够简化设备并大幅地降低成本。

再者，由于通过由带状螺旋体构成的搬送路，将所生成的气体水合物以沿着耐压容器内侧面接触的状态向上方搬送，所以气体水合物不会接合在耐压容器的内侧面上，在搬送过程中由于重力作用使附着水分下落，从而能够在脱水的同时顺畅地排出。另外，被向上方搬送的气体水合物被旋转的排出叶片朝内侧面的排出路的开口部导入，从而能够由排出路的排出进给器顺畅地排出。在此优选的是，在上述排出叶片的上方设置有限制体，该限制体具有通气性并且限制气体水合物的上方移动。另外优选的是，上述限制体是固定在上述排出叶片的旋转轴上的旋转圆盘。进而优选的是，上述排出路设置有多条。

9)本发明的气体水合物制造装置，使原料气体与水在耐压容器内反应以生成气体水合物，其特征在于，在上述耐压容器内旋转自如地设置有气体水合物扬起单元，该气体水合物扬起单元以沿着该耐压容器的内壁面的方式螺旋状地设置有带状的扬起叶片。由此能够使气体水合物保持搭在带状的扬起叶片上的状态地顺畅地移至耐压容器的上方。再者，根据该发明，在借助带状的扬起叶片将气体水合物汲取上来时，夹在气体水合物的粒子间的水顺着带状的扬起叶片流下，所以能够获得含水率低的气体水合物。

再者，在该发明中，由于在上述扬起叶片上安装有挠性的刮片状体，所以变得容易将气体水合物汲取到带状的扬起叶片上。气体水合物由于具有附着在容器内壁面上的性质，所以容易扬到叶片上。再者，在该发明中，由于在耐压容器的内侧设置有与上述扬起叶片的上端部对置的气体水合物返回部，所以能够利用气体水合物返回部将扬起叶片上的气体水合物可靠地发出。再者，在该发明中，由于在上述耐压容器的侧面设置有与气体水合物返回部对应的气体水合物送出口，所以能够将借助气体水合物返回部送出的气体水合物从气体水合物送出口可靠地排出。

再者，在该发明中，由于在上述耐压容器内设置有气体抽出管，通过该气体抽出管将夹在气体水合物的间隙中的原料气体排出到上述耐压容器外，所以夹在气体水合物的间隙中的原料气体减少，从而能够移送密度增大的气体水合物。再者，在该发明中，由于在上述耐压容器的侧面设置有除水部，所以从除水部也能够进行气体水合物的脱水，能够进一步降低气体水合物的含水率。再者，在该发明中，由于在上述耐压容器的内壁面设置有纵向的微细槽，所以原料气体沿着微细槽流动，因此能够防止气体水合物的附着。再者，在该发明中，由于使上述耐压容器和气体水合物扬起单元带有锥度，并且两者的直径随着朝向上方而逐渐减小，所以搭在带状的扬起叶片上的气体水合物压靠在耐压容器上，从而能够使密度更大。

10)本发明的重力脱水式的脱水装置，将气体与水反应生成的气体水合物和未反应的水一起导入到脱水塔中，使它们从该脱水塔的下方朝上方上升，并在该上升过程中使未反应的水从设置在脱水塔的侧壁面上的过滤部流出到塔外，其特征在于，上述脱水塔是由内筒和外筒两个简体构成的双层筒形结构的脱水塔，并且在上述内筒和外筒的两侧壁面上分别设置脱水用的过滤体，通过设置在内筒上的过滤体和设置在外筒上的过滤体这两个过滤体使未反应的水流出到塔外。

由此，即使本发明的脱水塔的横截面积A与现有的圆筒形的脱水塔的横截面积A相同，在本发明中，脱水塔的内外两筒间的间隔W为(D₀-D₁)/2，与现有技术相比大幅缩小了脱水塔的内外两筒间的间隔W(参照图42。)。例如在假定2.4T/D的机器，并且假定外筒的直径D₀为14.04(m)的情况下，内筒的直径D₁为7.02(m)，脱水塔的内外两筒间的间隔W(＝(D₀-D₁)/2)大约为3.5(m)。

因此，与现有的圆筒形的脱水塔的直径D为大约12(m)相对，本发明的双层筒形结构的脱水塔的、内筒与外筒间的间隔W为大约3.5(m)，所以与现有的圆筒形的脱水塔相比，本发明的双层筒形结构的脱水塔能够顺畅地进行脱水。其结果为，能够在将脱水塔的处理量保持现有的脱水塔的处理量的水准的同时，抑制脱水塔的筒的高度，借此降低建设成本和运行成本等。

此外，该重力脱水式的脱水装置，将气体与水反应生成的气体水合物和未反应的水一起导入到脱水塔中，使它们从该脱水塔的下方朝上方上升，并在该上升过程中使未反应的水从设置在脱水塔的侧壁面上的过滤部流出到塔外，其中，在耐压容器内内置在内外两侧壁面上分别设置有脱水用的过滤体的双层筒形结构的脱水塔，在该脱水塔的中央的空洞内设置筒形的气体水合物投入部，在该气体水合物投入部和上述耐压容器之间形成排水槽，进而在上述气体水合物投入部内设置气体水合物粉碎用的粉碎装置，并且在上述气体水合物投入部的下方设置气体水合物排出装置，在上述脱水塔的上方旋转自如地设置刮板，进而在上述脱水塔的下方设置浆供给管，并且在上述排水槽中设置排水管，所以在已经说明的效果的基础上，能够使用脱水塔上方的刮板和气体水合物投入部下方的气体水合物排出装置，将脱水后的气体水合物顺畅地送出。

此外，该发明由于上述粉碎装置和上述刮板安装在共用的旋转轴上，所以能够减少部件个数。再者，该发明由于应用螺旋进给器作为上述气体水合物排出装置，所以能够顺畅地移送脱水后的气体水合物。

11)本发明的气体水合物脱水装置具备：外筒；设置在该外筒的内部的筒状的脱水筛；延伸设置在上述脱水筛的一端的筒状容器；贯穿***在上述脱水筛和上述筒状容器内部的旋转轴；设置在上述脱水筛内的上述旋转轴的外周的螺旋叶片；设置在上述筒状容器内的上述旋转轴的外周的叶片；贯穿***在上述脱水筛的另一端的内部的气体水合物浆的供给口；设置在上述外筒上的水的排出口；向上述筒状容器内供给气体水合物的原料气体的气体供给口；设置在上述筒状容器的另一端的气体水合物的排出口；和使对上述筒状容器内的上述气体水合物和上述原料气体进行冷却的冷却介质逆流的流路。

由此，从供给口导入的气体水合物浆首先借助旋转轴的旋转，通过形成在螺旋叶片的槽间隙中的空间被沿轴向搬送，并且对气体水合物浆进行压缩，通过该压缩使水分有效地通过脱水筛从而分离。该分离出的水分从脱水筛流出到外筒侧从而从排出口排出。接着，被引导到筒状容器内的气体水合物通过叶片的旋转在容器内被搅拌，并且从气体供给口导入的原料气体与附着在气体水合物上的水分接触，进行水合反应从而进行脱水。在此，虽然水合反应伴随发热，但是由于通过流经流路的冷却介质进行热回收，所以筒状容器内保持在适合水合反应的温度范围内。

即，根据本发明，由于对物理脱水后的气体水合物浆连续地进行水合脱水，所以与现有的物理脱水相比，能够提高脱水率。这样水合脱水的选择余地扩大，所以例如能够无障碍地进行后续工序的流动层脱水，能够获得高脱水率。在该情况下优选的是，脱水筛的内周面和旋转轴之间的间隙形成为沿着气体水合物的移送方向减小。由此能够在沿着轴向搬送气体水合物浆的同时将其更有力地压缩，从而能够提高物理脱水的效率。再者，水合反应的筒状容器内的叶片形成为门形并且脚部沿旋转轴的轴向安装，这样能够发挥搅拌叶片等的功能。因此，根据本发明，能够提高螺旋压力式的物理脱水对气体水合物浆的脱水率。在此优选的是，上述脱水筛的内周面和上述旋转轴之间的间隙形成为沿着上述气体水合物的移送方向减小。此外优选的是，上述叶片形成为门形并且脚部沿上述旋转轴的轴向安装。

附图说明

图1是本发明的气体水合物制造装置的第1实施方式的概略构成图。

图2是倒圆锥状的第2塔体的剖面图。

图3是阶差状的第2塔体的剖面图。

图4是本发明的气体水合物制造装置的第2实施方式的概略构成图。

图5是包含除水部的局部剖面的侧视图。

图6是包含第2除水部的局部剖面的侧视图。

图7是第3除水部的立体图。

图8是本发明的气体水合物制造装置的第3实施方式的概略构成图。

图9是包含除水部的局部剖面的侧视图。

图10是除水部的要部剖面图。

图11(a)是菱形开口的主视图，(b)是椭圆开口的主视图。

图12是包含除水部的另一实施方式的局部剖面的侧视图。

图13是本发明的气体水合物制造装置的第4实施方式的概略构成图。

图14是脱水塔的放大图。

图15是第1送出装置的立体图。

图16(a)是锤状的破碎工具的主视图，(b)是锤状的破碎工具的侧视图。

图17是锤状的破碎工具的俯视图。

图18是第2送出装置的立体图。

图19是沿着图18中的A-A线的剖面图。

图20是第3送出装置的立体图。

图21是第4送出装置的剖面图。

图22是本发明的气体水合物制造装置的第5实施方式的概略构成图。

图23是本发明的气体水合物制造装置的第6实施方式的概略构成图。

图24是本发明的气体水合物制造装置的第7实施方式的概略构成图。

图25是本发明的气体水合物制造装置的第8实施方式的概略构成图。

图26是本发明的气体水合物制造装置的第9实施方式的概略构成图。

图27是例示本发明的上方搬送装置的说明图。

图28是表示本发明的限制体的一例的说明图。

图29是在俯视方向表示本发明的排出路的配置的一例的说明图。

图30是本发明的气体水合物制造装置的第10实施方式的概略构成图。

图31是沿着图30中的A-A线的剖面图。

图32是表示内侧容器的第2例的俯视图。

图33是图32中的B部的放大图。

图34是在扬起叶片上设置刮片状体的情况下的剖面图。

图35是本发明的气体水合物制造装置的第11实施方式的概略构成图。

图36是沿着图35中的C-C线的剖面图。

图37是图35中的D部的放大剖面图。

图38是本发明的气体水合物制造装置的第12实施方式的概略构成图。

图39是沿着图38中的E-E线的剖面图。

图40是图39中的F部的放大图。

图41是本发明的重力脱水式的脱水装置的剖面图。

图42是沿着图41中的I-I线的剖面图。

图43是沿着图41中的J-J线的剖面图。

图44是表示本发明的物理脱水装置的一个实施方式的剖面图。

图45表示应用本发明的一个实施方式的水合物制造机器的构成图。

图46是表示本发明的物理脱水装置的另一实施方式的剖面图。

图47表示应用本发明的水合物制造机器的流动层式水合脱水装置的一个实施方式的构成图。

具体实施方式

以下使用附图说明本发明的实施方式。

1)第1实施方式

在该发明中说明第2塔体的横截面积从下方朝上方连续或间歇地增大的情况，但是即使除水部和第2塔体的横截面积从下方朝上方连续或间歇地增大也起到同样的效果。进而，除水部的横截面积从下方朝上方连续或间歇地增大也起到同样的效果。

在图1中，标号11是天然气水合物生成器(以下称为气体水合物生成器)，12是对由气体水合物生成器11生成的浆状的天然气水合物(以下称为气体水合物)进行脱水的重力脱水塔，13是将由重力脱水塔12几乎完全脱水的气体水合物横向移送至下一工序(未图示)的气体水合物搬送装置。气体水合物生成器11具备耐压容器14、将天然气以微细的气泡状喷出的气体喷出喷嘴15、对耐压容器14内的被处理物即天然气g和水w进而气体水合物等进行搅拌的搅拌机16、和反应热除去用传热部17。

重力脱水塔12由圆筒状的第1塔体21、设置在该第1塔体21的上部并且具有无数微细孔的筒状的除水部22、设置在该除水部22的外侧的套状的承水部23、和设置在上述除水部22的上部的筒状的第2塔体24形成。承水部23的底部23a位于除水部22的下端部22a的下方，将由除水部22脱去的水(未反应水)排出。除水部22只要能够将气体水合物与水(未反应水)分离即可，没有特别限定，但是优选使用金属筛或开孔圆筒。金属筛的孔眼或开孔圆筒的孔径优选在0.1～5mm的范围内。在金属筛的孔眼不到0.1mm的情况下，容易发生孔眼堵塞。相反的，如果金属筛的孔眼或开孔圆筒的孔径超过5mm，则气体水合物容易从金属筛的孔眼流失，导致材料利用率下降。

在该发明中，设置在除水部22的上部的第2塔体24为倒圆锥状。换言之，第2塔体24的横截面积从下方朝上方连续地增大，从而实现脱水后的气体水合物的移动阻力的减小。在此，倒圆锥状的第2塔体24的打开角度θ优选是1～30°，特别优选在2～20°的范围内(参照图2。)。在该打开角度θ不到1°的情况下，存在气体水合物的移动阻力，向脱水

塔12搬送气体水合物浆的浆泵5的排出压力增大，或者脱水

塔12由于气体水合物的粒子层而闭塞，或者有时发生液面上升导致脱水不良等问题。与此相反，如果上述打开角度θ超过30°，则气体水合物粒子层的上推力会降低，导致气体水合物粒子层的移动困难。

第2塔体24也可以如图3所示形成为阶差形状(阶梯状)，而不形成为倒圆锥状。即，第2塔体24的横截面积从下方朝上方间歇地增大，并且在其阶差部的宽度为a，阶差部的高度为b，最下部的塔径为d时，满足a＝(1/5～1/100)×d，b/a＝2～120。

更详细地进行说明，第2塔体24由与第1塔体21等径的第1轮26、固定在该第1轮26上端的第1环部27、立设在该环部27的外周面上的第2轮28、固定在该第2轮28上端的第2环部29、和立设在该环部29的外周面上的第3轮30形成。该气体水合物搬送装置13由圆筒形的横式筒体31、和在轴体32的侧面具有螺旋状的突条部33的螺旋状的移送体34形成，并通过马达35使轴体32旋转。在图中，标号37表示原料水供给泵，38表示原料气体(天然气)供给泵，39表示循环气体鼓风机，40表示循环水泵，41表示循环水冷却器。

接下来说明上述气体水合物制造装置的作用。通过原料水供给泵37供给至耐压容器14内的原料水(水)w被供给至反应热除去用传热部17的制冷剂冷却到既定的温度(例如1～3℃)。接着驱动搅拌机16搅拌耐压容器14内的原料水w，同时利用原料气体供给泵38供给既定压(例如5MPa)的原料气体(天然气)g，这时天然气g从气体喷出喷嘴15变成微细的气泡并升起，在到达水面期间与水w反应从而成为气体水合物。

耐压容器14内的气体水合物由于在水面下呈浆状(这时的气体水合物的浓度大约是20％。)，所以借助浆泵5供给至重力脱水塔12。供给到重力脱水塔12的第1塔体21的底部21a的气体水合物浆s在第1塔体21内上升，从形成除水部22的金属筛流出水w。当水w从除水部22流出时，气体水合物n残留在塔上部。气体水合物n也蓄积在除水部22的部分，形成水合物层床d’。另外，在水(与气体水合物在一起的水。)w通过水合物层床d’时，由于将水合物层床d’向上方推，所以能够将进行了脱水的水合物层床d’从塔顶部(第2塔

体24)连续地取出。这时的气体水合物的浓度大约是50％。

到达 第2塔体24的气体水合物n通过气体水合物

搬送装置13的螺旋状的移送体34连续移送至未图示的下一工序。在套状的承水部23分离出的未反应的水w通过循环水泵40返回耐压容器14。这时，返回水w通过循环水冷却器41冷却至既定的温度。

2)第2实施方式

在图4中，标号11是天然气水合物生成器(以下称为气体水合物生成器。)，12是对由气体水合物生成器11生成的浆状的天然气水合物(以下称为气体水合物。)进行脱水的重力脱水塔，13是将由重力脱水塔12几乎完全脱水的气体水合物横向移送至下一工序(未图示)的气体水合物搬送装置。气体水合物生成器11具备耐压容器14、将天然气以微细的气泡状喷出的气体喷出喷嘴15、对耐压容器14内的被处理物即天然气g和水w进而气体水合物等进行搅拌的搅拌机16、和反应热除去用传热部17。

重力脱水塔12由圆筒状的第1塔体21、设置在该第1塔体21的上部并且具有无数微细孔的筒状的除水部22A、设置在该除水部22A的外侧的套状的承水部23、和设置在上述除水部22A的上部的筒状的第2塔体24形成。承水部23的底部23a位于除水部22A的下端部22a的下方，将由除水部22A脱去的水(未反应水)排出。如图5所示，除水部22A通过具有没有凹凸的平滑的内表面的筒体18形成，并且在筒体18上棋盘格状地设置有贯通孔19。

在该情况下，筒体18分割为上下两个区，在下方的区x考虑气体水合物的粒径设置有孔径为0.1～5.0mm的贯通孔19a，在上方的区y设置有孔径比该贯通孔19a略大的、孔径为0.5～10.0mm的贯通孔19b，用来将由于脱水使得含水率逐渐减少的气体水合物的移动摩擦保持大致恒定。在此，设置贯通孔19的区数不限于上述的两个区，也可以是更多的区数。再者，并不通过区使贯通孔19的孔径变化，也可以使贯通孔19的孔径从筒体18的下方朝上方连续地扩大。再者，贯通孔19的配置除了棋盘格状，例如也可以交错状地配置。另外，下方区x的贯通孔19a的间距优选是1.0～10.0mm左右，上方区y的贯通孔19b的间距优选是2.0～20.0mm左右。

气体水合物搬送装置13由圆筒形的横式筒体31、和在轴体32的侧面具有螺旋状的突条部33的螺旋状的移送体34形成，并通过马达35使轴体32旋转。在图中，标号37表示原料水供给泵，38表示原料气体(天然气)供给泵，39表示循环气体鼓风机，40表示循环水泵，41表示循环水冷却器。

接下来说明上述气体水合物制造装置的作用。通过原料水供给泵37供给至耐压容器14内的原料水(水)w被供给至反应热除去用传热部17的制冷剂冷却到既定的温度(例如1～3℃)。接着驱动搅拌机16搅拌耐压容器14内的原料水w，同时利用原料气体供给泵38供给既定压(例如5MPa)的原料气体(天然气)g，这时天然气g从气体喷出喷嘴15变成微细的气泡并升起，在到达水面期间与水w反应从而成为固体状的气体水合物。

耐压容器14内的气体水合物由于在水面下呈浆状(这时的气体水合物的浓度大约是20％。)，所以借助浆泵5供给至重力脱水塔12。供给到重力脱水塔12的第1塔体21的底部21a的气体水合物浆s在第1塔体21内上升，从形成除水部22A的筒体18的贯通孔19和19b仅流出水w。当水w从除水部22A流出时，气体水合物n残留在塔上部。气体水合物n也蓄积在除水部22A的部分，形成水合物层床d’。另外，在水(与气体水合物在一起的水)w通过水合物层床d’时，由于将水合物层床d’向上方推，所以能够将进行了脱液的水合物层床d’从塔顶部(第2塔

体24)连续地取出。这时的气体水合物的浓度大约是50％。

到达

第2塔体24的气体水合物n通过气体水合物

搬送装置13的螺旋状的移送体34连续移送至未图示的下一工序。在套状的脱水集合部23分离出的未反应的水w通过循环水泵40返回耐压容器14。这时，返回水w通过循环水冷却器41冷却至既定的温度。

在以上的说明中，关于改变设置在除水部22A的贯通孔19的孔径的情况进行了说明，但是如图6所示，使除水部22A的贯通孔19以其出口19A比入口19B更靠下方的方式倾斜也可以得到同样的效果。在该情况下，贯通孔19的孔径优选是0.1～10.0mm左右，贯通孔19的间距优选是2.0～20.0mm左右。再者，贯通孔19的配置既可以是交错状也可以是棋盘格状。

另一方面，如图7所示，除水部22A沿周向设置既定的间隔e地排列横截面为楔形的线状体38A，并在相邻的线状体38A之间形成狭缝40A也能够获得相同的效果。在该情况下，线状体38A焊接在环状的支承体39A上，从而不会散乱。再者，除水部22A可以通过在具有没有凹凸的平滑的内表面的筒体上设置无数狭缝来形成。在此，线状体38A的间隙(狭缝间隔)优选是0.1～5.0mm。另外线状体38A的宽度(狭缝间的间隔)优选是1.0～5.0mm。

3)第3实施方式

在图8中，11a是气体水合物生成器，12a是对由气体水合物生成器11a生成的浆状的气体水合物n进行脱水的重力脱水塔，13a是将由脱水器12a几乎完全脱水的气体水合物n横向移送至下一工序(未图示)的气体水合物搬送装置。气体水合物生成器11a由耐压容器14a、将作为原料气体的天然气g以气泡状喷出的喷洒器15a、对耐压容器14a内进行搅拌的搅拌机16a、和冷却器17a构成。重力脱水塔12a由将气体水合物浆s导入的导入部18a、将气体水合物浆中的水w脱水的除水部19a、通过将由除水部19a进行了脱水的气体水合物n导出的导出部20a构成的纵形筒状主体21a、和集合通过除水部19a过滤出的水(滤液)w的脱水集合部22a形成。

从图9和图10可知，除水部19a是内筒部23a和外筒部24a的双层结构。另外，在内筒部24a等间隔地设置有纵长的狭缝(第1开口部)25a。另一方面，在外筒部24a设置有与内筒部23a的狭缝25a对应的纵长的狭缝(第2开口部)26a。内筒部23a的狭缝25a的宽度优选例如为5～50mm。另一方面，外筒部24a的狭缝26a的宽度优选例如为10～60mm。作为开口部的形状例如可以举出图11(a)那样的菱形和图11(b)那样的椭圆形等。

上述外筒部24a沿着其外周具备齿轮30a，通过与齿轮30a啮合的齿条31a的前后运动使得上述外筒部24a以内筒部23a为轴沿周向转动。如图10所示，齿条31a通过未图示的把手使安装在齿条31a上的螺纹轴32a旋转而前后运动。在该情况下，螺纹轴32a与固定的内螺纹部33a旋合。脱水集合部22a以与纵形筒状主体21a同心状的方式设置在除水部19a的外侧。

进而，由气体水合物生成器11a生成的气体水合物保持浆状的状态供给至重力脱水塔12a，通过除水部19a过滤出的未反应水(滤液)w经具备泵29a和冷却器27a的返回管路28a返回至气体水合物生成器11a，脱水集合部22a内的原料气体g经返回管路35a返回至气体水合物生成器11a，气体水合物生成器11a内的原料气体g经循环管路37a返回至喷洒器15a。而且，在返回线路28a的泵29a的近前设置有流量计36a，来计测未反应水(滤液)w的返回量。该未反应水(滤液)w的返回量输入到控制装置34a中，在水量低于基准值的情况下，与其程度对应地控制马达38a，并通过使外筒部24a旋转来扩大设置在内筒部23a的狭缝25a的开口宽度。

接下来说明气体水合物制造方法。如图8所示，由气体水合物生成器11a生成的气体水合物n是气体水合物的浓度为20％左右的浆状。该气体水合物浆s通过浆泵 5供给到位于重力脱水塔12a的下端部的导入部18a内。然后在脱水器12a的除水部19a中进行脱水并且含水率变成大约50％左右的气体水合物n，经导出部20a借助气体水合物排出装置13a移送至下一工序。

由脱水器12a的除水部19a脱去的水(滤液)w经返回管路28a返回至气体水合物生成器11a，在返回管路28a中返回的未反应水(滤液)w的返回量少于设定值的情况下，控制器34a判断除水部19a发生孔眼堵塞，并与其程度对应地控制马达38a使得外筒部24a旋转，由此扩大设置于内筒部23a的狭缝25a的开口宽度。

本发明的除水部和周围的实施方式在图12中表示。该例使外筒部24a沿着内筒部23a上下移动。外筒部24a的移动采用齿条·小齿轮方式。在该情况下，外筒部24a具有开口40a的孔径小的小径区Y、和与上述开口40a相比开口41a的孔径大的大径区X。另一方面，内筒部23a具有与设置在外筒部24a上的大小开口40a和41a对应的开口42a，其孔径大致恒定。

4)第4实施方式

在图13中，11b是第1生成器，12b是重力脱水塔，13b是送出装置，14b是第2生成器，15b是造粒装置。第1生成器11b由耐压容器16b、气体喷出喷嘴17b和搅拌机18b构成。重力脱水塔12b由筒形的塔体20b、设置在塔体20b的中间部的筒状的除水部21b、和设置在除水部21b的外侧的套状的承水部22b形成，除水部21b用于将气体水合物与水分离，使用将金属筛形成为筒形的结构或开孔圆筒等。

送出装置13b大致水平地安装在重力脱水塔12b的上端。如图14所示，该送出装置13b由横形的筒体24b和设置在筒体24b内的送出单元25b形成，利用马达26b使送出单元25b旋转。送出单元25b由与脱水塔上端的出口12ab对应的破碎部X’、和位于破碎部X’后方的移送部Y’形成。如图15所示，破碎部X’通过将锤状的破碎工具27b配置为螺旋状，即沿旋转轴28b的圆周方向和轴向分散配置来形成，移送部Y’通过将螺旋状的叶片29b安装在旋转轴28b的周围而形成。因此，该移送部Y’成为所谓的螺旋输送器23b。

如图16(a)和(b)所示，该锤状的破碎工具27b由沿旋转轴28b的半径方向立设的支承杆30b、和经由关节部31b摆动自如地设置在支承杆30b上的锤体32b形成，锤体32b以关节部31b为中心向前后进行摆头运动。为了限制锤体32b的摆头运动，在关节部31b上沿其前后设置止动件31ab、31bb。而且，如图17所示，锤状的破碎工具27b的锤体32b相对于旋转轴28b的轴心O向送出侧倾斜既定的角度θ，具有气体水合物的破碎功能和横向输送功能这两个功能。如图13所示，第2生成器14b由耐压容器33b、气体喷出喷嘴34b、定量送出装置35b和旋风收集器36b构成。

接下来说明上述气体水合物制造装置的作用。如图13所示，供给至耐压容器16b中的原料气体(例如天然气)g和水w在耐压容器16b内进行水合反应从而成为气体水合物。该气体水合物借助浆泵38b与水w一起供给至重力脱水塔12b。供给到重力脱水塔12b的气体水合物浆s在塔体20b内上升。然后，当气体水合物浆s到达除水部21b时，从除水部21b中流出水(浆母液)w，气体水合物n层状地蓄积。该气体水合物层a’在与气体水合物n在一起的水(浆母液)w通过时被向上方推，从而到达脱水塔12b的上端的出口12ab。

如图15所示，到达了脱水塔12b的上端的出口12ab的气体水合物n被锤状的破碎工具27b破碎为细小的水合物，同时被送出至螺旋输送器23b侧。这时，锤状的破碎工具27b的锤体32b变得能够通过关节部31b向前后方向进行摆头运动(参照图16(a)和(b)，所以不会妨碍气体水合物层的上升。上述螺旋输送器23b将气体水合物n移送至第2生成器14b。导入到第2生成器14b中的粉末状的气体水合物n通过从气体喷出喷嘴34b喷出的原料气体g变得流动化，同时借助定量送出装置35b供给到造粒装置15b，从而成为粒状的产品。

在此，第1生成器11b将生成器内的原料气体g供给至第2生成器14b，并且在压缩机39b中升压，然后由冷却器40b冷却并供给到气体喷出喷嘴17b。进而，由冷却器41b对浆泵39b所送出的气体水合物浆s的一部分进行冷却，并使其返回第1生成器11b。另外，通过脱水塔12b脱去的水w返回至第1生成器11b。在第2生成器14b中，第2生成器14b的原料气体g在压缩机42b中升压后，由冷却器43b冷却并供给到气体喷出喷嘴34b。这时，由旋风收集器36b捕集飞散的气体水合物并使其返回第2生成器14b。

在以上的说明中，对在与脱水塔上端的出口12ab对应的破碎部X’螺旋状地设置锤状的破碎工具27b的情况进行了说明，但是例如在图18所示那样，在与脱水塔上端的出口12ab对应的破碎部X’，在旋转轴28b上朝送出侧隔开既定间隔地配置有扇形的螺旋叶片45b(参照图19)的情况下，也可以获得同样的效果。再者，如图20所示，在与脱水塔上端的出口12ab对应的破碎部X’，在旋转轴28b配置梳子形的破碎叶片46b和扇形的送出叶片47b的情况下，也可以获得同样的效果。在该例的情况下，气体水合物n经设置在脱水塔12b上的射出部49b供给到螺旋输送器23b。再者，如图21所示，在与脱水塔上端的出口12ab对应的破碎部X’排列设置多个螺旋输送器48b的情况下，也可以获得同样的效果。再者，该送出装置除了用于附着性强的气体水合物以外，也可以广泛地用作一般粉末的送出装置。

5)第5实施方式

在图22中，11c是气体水合物生成器，12c是对由气体水合物生成器11c生成的浆状的气体水合物进行脱水的重力脱水塔，13c是将由重力脱水塔12c几乎完全脱水的气体水合物n横向移送至下一工序(未图示)的气体水合物搬送装置。气体水合物生成器11c由耐压容器14c、将作为原料气体的天然气g以气泡状喷出的气体喷出喷嘴15c、对耐压容器14c内进行搅拌的搅拌机16c构成。原料气体除了使用作为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等的混合气体的天然气以外，还可以使用碳酸气体、氟里昂气体等形成气体水合物的气体。

重力脱水塔12c由将气体水合物浆s导入的导入部18c、将气体水合物浆中的水w脱水的除水部19c、通过将由除水部19c进行了脱水的气体水合物n导出的导出部20c构成的纵形筒状主体21c、和集合通过除水部19c过滤出的水(滤液)w的承水部22c形成。除水部19c是将金属筛或多孔板形成为圆筒形的结构，其小孔23c的孔径形成为0.1～5mm。在小孔23c的孔径不到0.1mm的情况下，容易发生孔眼堵塞，相反的，如果小孔23c的孔径超过5mm，则气体水合物的流失量增加，导致气体水合物的回收率下降。

承水部22c以与纵形筒状主体21c同心状的方式设置在除水部19c的外侧，在其上部例如具备超声波传感器等液面传感器35c，用来计测脱水集合部22c内的液面高度h。进而，通过除水部19c过滤出的未反应水(滤液)w经具备泵29c的返回管路28c返回至气体水合物生成器11c，在泵29c的近前设置有流量计36c，来计测未反应水(滤液)w的返回量。在图中，33c是控制器，在脱水集合部22c内的液面高度h低于设定值、并且在返回管路28c中返回的未反应水(滤液)w的返回量少于设定值的情况下，控制器33c判断除水部19c发生孔眼堵塞，并从后述的喷水喷嘴24c向脱水集合部22c内供给清水w’。承水部22c在其上部设置有供水喷嘴24c，并且通过给水管路27c将供水喷嘴24c、清水箱25c、给水泵26c连接，并借助给水泵26c向喷水喷嘴24c供给清水箱25c内的清水(新鲜水)w’。

接下来说明上述装置的作用。在气体水合物生成器11c中生成的气体水合物n是气体水合物的浓度为20％左右的浆状。该气体水合物浆s通过浆泵30c供给到脱水器下端的导入部18c内。另外，当其液面到达除水部19c的上方时，气体水合物浆s中的未反应水w从除水部19c的小孔23c流出到脱水集合部22c内。这样含水率变成大约50％左右的气体水合物n在脱水器12c内上升并到达导出部20c，从这里通过气体水合物排出装置13c移送至下一工序。

这期间，在脱水集合部22c内的液面高度h低于设定值、并且在返回管路28c中返回的未反应水(滤液)w的返回量少于设定值的情况下，控制器33c判断除水部19c发生孔眼堵塞。然后使泵26c运转，从喷水喷嘴24c向脱水集合部22c内供给清水w’，将脱水集合部22c内的液面高度h提高到除水部19c浸没入的高度h’。之后，使泵26c断续地运转，使得脱水集合部22c内的液面高度在液面高度h与液面高度h’之间变动，由滤液w本身来清洗除水部19c。

6)第6和第7实施方式

在图23中，11d是气体水合物生成器，12d是对由气体水合物生成器11d生成的浆状的气体水合物s进行脱水的重力脱水塔，13d是将由重力脱水塔12d几乎完全脱水的气体水合物n横向移送至下一工序(未图示)的气体水合物搬送装置。气体水合物生成器11d由耐压容器14d、将作为原料气体的天然气g以气泡状喷出的气体喷出喷嘴15d、对耐压容器14d内进行搅拌的搅拌机16d构成。原料气体除了使用作为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等的混合气体的天然气以外，还可以使用碳酸气体、氟里昂气体等形成气体水合物的气体。

重力脱水塔12d由将气体水合物浆s导入的导入部18d、将气体水合物浆中的水w脱水的除水部19d、通过将由除水部19d进行了脱水的气体水合物n导出的导出部20d构成的纵形筒状主体21d、和集合由除水部19d从气体水合物n中分离出的水(滤液)w的承水部22d构成。该除水部19d是将金属筛或多孔板形成为圆筒形的结构，其小孔23d的孔径形成为0.1～5mm。在小孔23d的孔径不到0.1mm的情况下，容易发生孔眼堵塞，相反的，如果小孔23d的孔径超过5mm，则气体水合物容易流失，导致回收率下降。另外，在承水部22d的上部设置有供水喷嘴24d，并且通过给水管路27d将供水喷嘴24d、清水箱25d、给水泵26d连接，并借助给水泵26d向喷水喷嘴24d供给清水箱25d内的清水(新鲜水)w’，使除水部

19d始终浸没入液面X”的下方。

因此，承水部22d具备液面传感器35d，以使液面X”保持设定水位的方式控制给水泵26d。另外，由除水部19d过滤出的未反应水(滤液)和清水混合而成的混合水w”经具备泵29d的返回管路28d返回至气体水合物生成器11d。在此，对脱水器12d而言需要排水高度H’，即纵形筒状主体21d的上端与该纵形筒状主体21d内的气体水合物浆s的液面上端的差。图中33d表示控制器。另一方面，也可以在通常情况下，以使液面X”位于除水部19d下方的方式运转，仅在设置于返回管路28d上的流量计36d检测到的测量值低于设定值的情况下，才使除水部19d浸没入液面X”下。

接下来说明该气体水合物制造装置的作用。在上述气体水合物生成器11d中生成的气体水合物n是气体水合物的浓度为20％左右的浆状。该气体水合物浆s通过浆泵30d供给到脱水器下端的导入部18d内。另外，当其液面到达除水部19d的上方时，气体水合物浆s中的未反应水从除水部19d的小孔23d流出到承水部22d内。这样含水率变成大约50％左右的气体水合物n在重力脱水塔12d内上升并到达导出部20d，从这里通过气体水合物排出装置13d移送至下一工序。如已经说明的那样，该除水部19d位于注入到承水部22d内的清水的液面X”的下方，切断了与原料气体g的接触，所以不会发生因气体水合物的生成引起的孔眼堵塞。

图24表示本发明的气体水合物制造装置的另一实施方式(第7实施方式)，对于与图23中相同的部件使用同一标号并省略详细说明。如图24所示，该发明在脱水集合部22d内设置与除水部19d的高度匹配的堰37d，并且向该堰37d与除水部19d之间供给清水w’，使得除水部19d始终没在液面X”下，所以能够以比较简单的方法防止构成除水部19d的金属筛或多孔板的部分的孔眼堵塞。

7)第8实施方式

在图25中，11e是气体水合物生成器，12e是对由气体水合物生成器11e生成的浆状的气体水合物n进行脱水的重力脱水塔，13e是将由重力脱水塔12e几乎完全脱水的气体水合物n横向移送至下一工序(未图示)的气体水合物搬送装置。气体水合物生成器11e由耐压容器14e、将作为原料气体的天然气g以气泡状喷出的气体喷出喷嘴15e、对耐压容器14e内进行搅拌的搅拌机16e构成。原料气体除了使用作为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等的混合气体的天然气以外，还可以使用碳酸气体、氟里昂气体等形成气体水合物的气体。

重力脱水塔12e由将气体水合物浆s导入的导入部18e、将气体水合物浆中的水w脱水的除水部19e、通过将由除水部19e进行了脱水的气体水合物n导出的导出部20e构成的纵形筒状主体21e、和集合通过除水部19e过滤出的水(滤液)w的承水部22e形成。除水部19e是将金属筛或多孔板形成为圆筒形的结构，其小孔23e的孔径形成为0.1～5mm。在小孔23e的孔径不到0.1mm的情况下，容易发生孔眼堵塞，相反的，如果小孔23e的孔径超过5mm，则气体水合物的流失量增加，导致气体水合物的回收率下降。

承水部22e以与纵形筒状主体21e同心状的方式设置在除水部19e的外侧，在其上部例如具备超声波传感器等液面传感器35e，用来计测脱水集合部22e内的液面高度h。进而，通过除水部19e过滤出的未反应水(滤液)w经具备泵29e的返回管路28e返回至气体水合物生成器11e，在泵29e的近前设置有流量计36e，来计测未反应水(滤液)w的返回量。在图中，33e是控制装置，在脱水集合部22e内的液面高度h低于设定值、并且在返回管路28e中返回的未反应水(滤液)w的返回量少于设定值的情况下，控制器33e判断除水部19e发生孔眼堵塞，对设置在脱水集合部22e内的作为加热单元的传热部40e供给温水c。温水供给管路41e具备阀42e，通过控制装置33e来控制接通·断开。

接下来说明该气体水合物制造装置的作用。在气体水合物生成器11e中生成的气体水合物n是气体水合物的浓度为20％左右的浆状。该气体水合物浆s通过浆泵30e供给到脱水器下端的导入部18e内。另外，当其液面到达除水部19e的上方时，气体水合物浆s中的未反应水w从除水部19e的小孔23e流出到承水部22e内。这样含水率变成大约50％左右的气体水合物n在重力脱水塔12e内上升并到达导出部20e，从这里通过气体水合物排出装置13e移送至下一工序。

这期间，在承水部22e内的液面高度h低于设定值、并且在返回管路28e中返回的未反应水(滤液)w的返回量少于设定值的情况下，控制装置33e判断除水部19e发生孔眼堵塞。然后打开阀42e对传热部40e供给温水c，将脱水集合部22e内加热至既定温度即比气体水合物的平衡温度高2～3℃。其结果为，附着在除水部19e表面的气体水合物分解，消除了除水部19e的孔眼堵塞。此外，为了不使在除水部19e内侧上升的气体水合物分解，调整除水部19e的材质、厚度以抑制从除水部表面的热传导，这样就能够成为更高的温度。

在以上的说明中，关于设置将温水c导入脱水集合部22e内的传热部40e的情况进行了说明，但是不限于此，也可以使用其他方法，例如向脱水集合部22e内供给加热至既定温度的原料气体(例如甲烷)，或者利用灯来对脱水集合部22e内进行加热。

8)第9实施方式

图26表示气体水合物生成装置的整体概要。在圆筒状的耐压容器1f上连接有供给冷却了的水w的水供给路10f和供给水合物形成气体g(甲烷气体、天然气等)的气体供给路11f。水合物形成气体g经由具备鼓风机9f的气体循环路12f循环，从耐压容器1f的上方排出并再次从耐压容器1f的下方供给。在耐压容器1f的侧面外周也可以像图示那样设置冷却套8f。在耐压容器1f的内部下方设置有利用驱动马达M使耐压容器1f内部的液体旋转的搅拌叶片4f。在该搅拌叶片4f的上方具备将生成的气体水合物n向上方搬送的上方搬送装置5f。该上方搬送装置5f的结构为：沿耐压容器1f的内侧面由带状螺旋体构成的搬送路5af沿上下方向延伸配置，并且在耐压容器1f内部可以沿着内侧面旋转。其详细情况将在后边说明。

在耐压容器1f内部的上方配置有排出叶片6f，该排出叶片6f沿上下方向延伸并且固定在通过驱动马达M旋转的旋转轴6af上。排出叶片6f的俯视方向叶片形状可以适当地采用能够将气体水合物n效率良好地排出到排出路2f的形状，例如以旋转轴6af为中心放射状延伸的直线叶片、弯曲叶片等。叶片片数也考虑气体水合物n的排出效率等适当地确定。

在与排出叶片6f大致同一高度的耐压容器1f的内侧面设置内设有借助驱动马达M而动作的排出进给器3f的排出路2f的开口部2af。为了将气体水合物n顺畅地导入到排出路2f，开口部2af可以为喇叭口形状。在排出叶片6f的上方配置有具有通气部的旋转圆盘7f，该旋转圆盘7f与排出叶片6f同样地固定在旋转轴6af上。图28表示该旋转圆盘7f的一例。在图28(a)所示的俯视方向中放射状地设置有多个一端固定在旋转轴6af上的分割片7af。如图28(b)所示，该分割片7af在侧面方向中沿上下方向设置有间隙以确保通气性。通过将各分割片7af的端部弯曲为钥匙状，来限制生成的气体水合物n的上方移动，同时不会妨碍水合物形成气体g的循环。

根据图27说明上方搬送装置5f的结构。形成为带状的螺旋体的搬送路5af固定在保持支柱5bf的既定位置上，能够在保持螺旋形状的同时与排出叶片6f一起旋转，该保持支柱5bf沿上下方向延伸且上端固定在排出叶片6f上。带状螺旋体的搬送路5af的保持不限于该结构，例如也可以向下方延伸设置旋转轴6af，使保持支柱5bf从旋转轴6af向搬送路5af平面放射状地延伸，在将搬送路5af保持为螺旋形状的同时使其能够旋转。再者，搬送路5af和排出叶片6f也可以借助分别的旋转轴旋转。

搬送路5af的宽度考虑搬送效率、转速和螺旋的间距等适当地确定，通过在旋转中心部设置中空的空间，在从该空间向上方搬送期间，气体水合物n的附着水分由于重力而下落从而脱水。也可以在搬送路5af的上表面以向外侧鼓出的方式配置橡胶、橡胶混合物等的上表面部件5cf，上表面部件5cf与耐压容器1f的内侧面接触或几乎接触。这样，能够将附着在耐压容器1f的内侧面上的气体水合物n以扬起的方式向上方搬送，从而能够减少附着在耐压容器1f的内侧面上而残留的气体水合物n的量。接下来根据图26说明利用该生成装置进行气体水合物n的生成和排出的过程。从固定在耐压容器1f下方的喷洒器13f向冷却至耐压容器1f内部的既定温度的水w以气泡的形式供给水合物形成气体g。这时，通过搅拌叶片4f的搅拌使得水w与水合物形成气体g频繁接触，从而生成气体水合物n。利用该搅拌能够提高生成率。

生成的气体水合物n浮在水面上并形成气体水合物层，该层逐渐加厚并留在耐压容器1f的内部，因此，如果不依次向上方搬送并连续地排出到耐压容器1f的外部，则有时会妨碍水w与水合物形成气体g的接触，从而导致气体水合物n的生成效率下降。再者，生成的气体水合物n根据附着水量等的程度而成为容易接合在耐压容器1的内侧面上的性状。因此促进了上方搬送装置5f对生成的气体水合物n向上方的搬送。搬送路5af的下端部配置在气体水合物n层与水w层的交界附近。

通过搬送路5af旋转，使得气体水合物n载置在搬送路5af的上表面上，在沿着耐压容器1f的内侧面接触的同时被向上方搬送。再者，由于沿着内侧面搬送，所以能够防止气体水合物n成为接合在内侧面上的状态，通过在搬送过程中由于重力作用使附着水分从搬送路5af下落，也产生气体水合物n的脱水效果。被向上方搬送的气体水合物n借助旋转的排出叶片6f被朝耐压容器1f的内侧面压出，从而导入在耐压容器1f的内侧面开口的排出路2f中。在此，由于在排出叶片6f的上方设置有旋转圆盘7f，所以气体水合物n向上方的进一步移动被旋转圆盘7f限制，从而能够将气体水合物n顺畅地导入到排出路2f中。特别是在该生成装置中，水合物形成气体g的循环气流使气体水合物n要向上方进一步移动，但是由于旋转圆盘7f限制气体水合物n向上方的移动，并且其间隙在上下方向上确保水合物形成气体g的通气，从而不会妨碍水合物形成气体g的循环，所以不会对气体水合物n的生成产生恶劣影响。

在该实施方式中，作为气体水合物n的上方移动的限制体采用了由多个分割片7af构成的旋转圆盘7f，但是不限于此，也可以采用具有多个贯通孔的旋转圆盘，也可以从耐压容器1f的内侧面突出地设置限制体。从开口部2af导入的气体水合物n通过被驱动马达M驱动的排出进给器3f而经排出路2f搬送到下一工序。作为排出进给器3f使用带式进给器或螺旋进给器等。

如图29所示，排出路2f通过与气体水合物n的生成量对应地设置多个，可以提高排出效率。这时优选的是，在俯视方向中，排出路2f相对于耐压容器1f沿圆周方向均等地设置。排出路2f的方向不限于设置在圆周方向，也可以沿放射线方向设置。

如上所述，在本发明的气体水合物生成装置中，耐压容器1f不需要外筒容器，可以使设备简化从而降低成本。再者，能够防止生成的气体水合物n成为接合在耐压容器1f的内侧面上的状态，能够使附着水在脱水的同时顺畅地排出。特别是在连续地生成气体水合物n的生成装置中，能够有效率地连续生成并排出气体水合物。

9)第10至第12实施方式

首先说明第10实施方式。在图30和图31中，1g是气体水合物生成装置，具有纵长的内外两个容器2ag和2bg，并且在内侧的容器2bg中旋转自如地设置有气体水合物扬起单元3g。外侧的容器2ag成为耐压容器。气体水合物扬起单元3g是带状的扬起叶片4g沿着内侧的容器2bg的内壁面螺旋状地设置的结构。更详细地说明，气体水合物扬起单元3g由旋转轴5g、固定在旋转轴5g上的顶板6g、以位于以旋转轴5g为轴心的同一圆(未图示)上的方式设置在顶板6g下侧的多根支柱7g、和螺旋状地安装在这些支柱7g外侧的带状的扬起叶片4g构成。旋转轴5g的旋转通过电动马达22g进行。

带状的扬起叶片4g的前端部(下端部)4bg位于气体水合物生成水的液面R的附近，扬起叶片4g的后端部(上端部)4ag位于与内侧的容器2bg的上端面大致同一水平面内。上述内侧的容器2bg在其上端以向容器内突出的方式设置有朝向半径方向的平板状的气体水合物返回部11g。进而，内侧的容器2bg在其中具有喷洒器25g。另外，内侧的容器2bg内的水w借助设置在循环路26g上的泵27g循环，并且借助冷却器28g冷却至既定的温度。不足的水从补充管29g提供。

另一方面，耐压容器2ag内的原料气体g借助设置在循环路30g上的鼓风机31g循环，从喷洒器25g气泡状地喷出到水w中。另外，不足的原料气体g从补充管32g补充。此外，为了防止气体水合物的附着，如图32所示，可以在内侧的容器2bg的内壁面的整周上设置纵向的微细槽18g。该V字形的微细槽18g的槽宽t(参照图33)例如优选在0.5～5mm的范围。另外，其槽深d”例如优选在0.2～5mm的范围。此外，V字形的微细槽18

g也可以保持既定间隔地分散设置。

进而，为了容易地扬起气体水合物，如图34所示，可以在带状的扬起叶片4g的上方安装带状的挠性的刮片状体8g，例如安装橡胶或软质合成树脂等挠性的带状的刮片状体8g。再者，也可以对刮片状体8g的上表面施行粗度加工来防止气体水合物的滑落。

接下来说明上述的气体水合物生成装置的作用。当从喷洒器25g向注入到内侧的容器2bg内的低温的水w中气泡状地喷出既定压力的原料气体g时，原料气体g与水w反应从而生成冰状的固定物质即气体水合物n。

该气体水合物n由于比重比水w轻，所以上浮并在液面R上形成气体水合物层，因此当使气体水合物扬起单元3g旋转时，借助带状的扬起叶片4g的前端部4bg将层状的气体水合物n连续地汲取上来。这时，气体水合物n所含有的水w顺着带状的扬起叶片4g流下，所以获得含水率低的气体水合物。

搭在带状的扬起叶片4g上的气体水合物n呈所谓的半圆锥体状，被后续的气体水合物n沿着带状的扬起叶片4g连续地上推。然后，当气体水合物n到达带状的扬起叶片4g的上端部4ag时，被导向至突出到内侧的容器2bg内的气体水合物返回部11g，并送出到内侧的容器2bg外。从内侧的容器2bg送出的气体水合物n通过内外的容器2ag和2bg之间从外侧的容器2ag的下部被排出到下一工序。返回部11g也可以设置多个。

接下来说明第11实施方式。此外，对与第10实施方式相同的部件使用同一标号并省略详细说明。在图35中，1g是气体水合物生成装置，在纵长的耐压容器2g内旋转自如地设置有气体水合物扬起单元3g。此外，为了防止气体水合物的附着，可以在耐压容器2g的内壁面的整周上设置纵向的微细槽。气体水合物扬起单元3g由兼用作旋转轴的气体抽出管5’g、固定在气体抽出管5’g上的顶板6g、以位于以气体抽出管5’g为轴心的同一圆(未图示)上的方式设置在顶板6g下侧的多根支柱7g、和螺旋状地安装在这些支柱7g外侧的带状的扬起叶片4g构成。

带状的扬起叶片4g在其上方安装有带状的挠性的刮片状体8g，例如安装橡胶或软质合成树脂等挠性的带状的刮片状体8g，以封闭扬起叶片4g和耐压容器2g之间的间隙(参照图37。)。通过对刮片状体8g的上表面施行粗度(粗糙面)加工，能够进一步防止气体水合物的滑落。带状的扬起叶片4g的前端部(下端部)4bg位于气体水合物生成水的液面R的附近，扬起叶片4g的后端部(上端部)4ag位于耐压容器2g的上端附近。

进而，耐压容器2g在其内侧设置有平板状的气体水合物返回部11g，该气体水合物返回部11g与带状的扬起叶片4g的上端部4ag对置(参照图36。)。该气体水合物返回部11g朝耐压容器2g的中心突出到耐压容器2g内。另外，在耐压容器2g的侧面设置有与气体水合物返回部11g对应的气体水合物送出口10g。

即，气体水合物返回部11g在扬起叶片4g的旋转方向上位于气体水合物送出口10g的后端部，从而能够将扬起叶片4g上的气体水合物顺畅地发出。在该气体水合物送出口10g的外侧经由倾斜的导管12g大致水平地设置有螺旋输送器13g。

兼用作旋转轴的气体抽出管5’g以其下端部5ag几乎碰到液面的方式设置，用来将夹在浮在液面R上的气体水合物的粒子间的原料气体排出到耐压容器2g外。再者，兼用作旋转轴的气体抽出管5’g通过电动马达22g被驱动。进而在该气体抽出管5’g上设置有用于将原料气体抽出的孔9g，在该孔9g的外侧设置有防止气体泄漏的中空状的容器14g。

耐压容器2g在其中具有喷洒器25g。另外，耐压容器2g内的水w借助设置在循环路26g上的泵27g循环，并且借助冷却器28g冷却至既定的温度。不足的水从补充管29g供应。另一方面，耐压容器2g内的原料气体g借助设置在循环路30g上的鼓风机31g循环，从喷洒器25g气泡状地喷出到水w中。另外，不足的原料气体g从补充管32g供应。

接下来说明上述的气体水合物生成装置的作用。当从喷洒器25g向注入到耐压容器2g内的低温的水w中气泡状地喷出既定压力的原料气体g时，原料气体g与水w反应从而生成冰状的固定物质即气体水合物n。

该气体水合物n由于比重比水w轻，所以上浮并在液面R上形成气体水合物层，因此当使螺旋状地设置的扬起单元3g旋转时，借助带状的扬起叶片4g的前端部4bg将层状的气体水合物n连续地汲取上来。这时，气体水合物n所含有的水w顺着带状的扬起叶片4g流下，所以获得含水率低的气体水合物。

搭在带状的扬起叶片4g上的气体水合物n呈所谓的半圆锥体状，被后续的气体水合物n沿着带状的扬起叶片4g连续地上推。然后，当气体水合物n到达带状的扬起叶片4g的上端部4ag时，被导向至突出到耐压容器2g内的气体水合物返回部11g，并从气体水合物送出口10g送出到导管12g内。送出到导管12g内的气体水合物n借助螺旋输送器13g被搬送到下一工序。

另一方面，由于气体抽出管5’g将夹在浮在液面R上的气体水合物n的粒子间的原料气体排出到耐压容器2g外，所以夹在气体水合物n的粒子间的原料气体减少，从而能够提高气体水合物的密度。

接下来说明第12实施方式，对与第11实施方式相同的器件使用同一标号并省略详细说明。与第11实施方式的不同点在于以下三点：即，在耐压容器2g的外侧设置有除水部15g、在耐压容器2g内设置有搅拌机20g、以及在耐压容器2g的内表面设置有微细槽18g(参照图38和图39。)。

即，耐压容器2g在其侧面的中间部设置有除水部15g，使得从该除水部15g也对伴随气体水合物的水进行脱水。除水部15g例如由金属筛制的筒体或在侧面设置有无数微细孔16g的筒体形成。在该除水部15g的外侧设置有筒形的脱水集合部17g以集合原料气体和水。进而如图39所示，耐压容器2g在其内壁面的整周上连续地设置有纵向的微细槽18g，以避免气体水合物的附着。该V字形的微细槽18g的槽宽t例如优选在0.5～5mm的范围。另外，其槽深d”例如优选在0.2～5mm的范围。此外，V字形的微细槽18g也可以保持既定间隔地分散设置。

进而耐压容器2g在其中具有搅拌机20g。该搅拌机20g的旋转轴21g设置在中空状的气体抽出管5g中。搅拌机20g的旋转轴21g和兼用作扬起单元3g的旋转轴的气体抽出管5g通过电动马达22g被驱动，其转速借助未图示的变速器变化。

这样，通过在耐压容器2g中设置搅拌机20g来对耐压容器2g内进行搅拌，能够促进原料气体和水的反应。已经说明的耐压容器2g或内侧的容器2bg在其全长上直径相同，但是，如果使耐压容器2g、内侧的容器2bg和扬起单元3g带有锥度，使它们的直径朝上方逐渐变细，则气体水合物n相对于耐压容器2g和内侧的容器2bg的内表面的按压力增大，从而变得容易脱水。

10)第13实施方式

在图41中，标号20h是重力脱水式的脱水装置，在耐压容器(也称为耐压壳。)21h中内置有脱水塔22h。如图42所示，该脱水塔22h是由直径为D1的内筒23h、和直径为更大的D0的外筒24h形成的双层筒形结构。此外，上述内筒23h的上端略微低于外筒24h的上端，脱水塔22h的上端开口部25h为倒圆锥台状。

此外，如图41所示，脱水塔22h在既定高度的部位设置有脱水用的过滤体26ah和26bh。即，内筒23将由金属筛或多孔质的烧结板等形成的圆环状的脱液用过滤体26ah设置在既定高度的部位。另外，外筒24h将由与上述过滤体26ah同样的方法形成的脱液用过滤体26bh设置在与上述过滤体26ah同样高度的部位。该脱水塔22h在其中央的空洞27h内设置有圆筒形的气体水合物投入部28h，在气体水合物投入部28h和耐压容器21h之间形成排水槽29h。该排水槽29h具有圆环状的底板30h。另外，脱水塔的外筒24h和耐压容器21h之间的间隙通过圆环状的遮蔽板31h封闭。

进而，该脱水塔22h在气体水合物投入部28h中设置有气体水合物粉碎用的粉碎装置32h。该粉碎装置32h通过多个平板状的桨片34h形成，该桨片34h放射状地设置在贯通耐压容器21h的上部的垂直的旋转轴33h的下端部(参照图42。)。该粉碎装置32h不限于平板状的桨片，例如也可以是棒体等。主要是只要能够将气体水合物的块体粉碎得较细即可。此外，旋转轴33h通过马达35h旋转。

再者，在该圆筒状的气体水合物投入部28h的下方设置有气体水合物排出装置36h。该气体水合物排出装置36h通过平行地设置多台(例如两台)螺旋进给器37h来形成。此外，只要能够将脱水后的气体水合物顺畅地排出，也可以是螺旋进给器以外的装置。再者，在该脱水塔22h的上方设置有刮板38h。该刮板38h通过在上述旋转轴33h上放射状地设置3片刮片或桨片39h来形成(参照图42。)。但是，只要能够将脱水后的气体水合物从脱水塔22h扬落，也可以是刮片或桨片以外的部件。

进而，在该脱水塔22h的下部沿脱水塔22h的切线方向设置有浆供给管40h，从浆供给管40h供给到脱水塔22h下部的气体水合物浆s在脱水塔22h内回转。进而在上述排出槽29h中设置有排水管41h，使得进行了脱水的未反应水(也称为盐水。)w返回至未图示的生成器。再者，在上述耐压容器21h中设置配管(未图示)，使得耐压容器21h内的未反应的天然气g返回未图示的第1生成器。在此，令外筒24h的直径为D₀，内筒23h的直径为D₁，脱水塔22h的横截面积为A，则内筒23h的直径D₁如下所示。即，

D₁＝2√((D₀/2)²-(A/π))

因此，例如假定2.4T/D的机器，并且假定外筒24h的直径D₀为14.04(m)，脱水塔22h的横截面积A与现有的圆筒形的脱水塔的横截面积相同、为116.11(m²)，则内筒23h的直径D₁为7.02(m)，脱水塔22h的内外两筒间的间隔W(＝(D₀-D₁)/2)大约为3.5(m)。

接下来说明该脱水装置的作用。如图41所示，当从浆供给管40h向双层筒形结构的脱水塔22h供给气体水合物浆s时，该气体水合物浆s如图42所示在脱水塔22h内回转，同时在内筒23h和外筒24h之间从下方朝上方上升。然后，当到达设置在脱水塔22h的内筒23h中的圆环状的过滤体26ah、和设置在外筒24h中的圆环状的过滤体26bh的位置时，气体水合物浆s中包含的未反应水w通过过滤体26ah和26bh排出到塔外。

即，从安装在内筒23h中的过滤体26ah排出的未反应水w顺着内筒23h的壁面向下流到排水槽29h中，从安装在外筒24h中的过滤体26bh排出的未反应水顺着外筒24h的壁面向下流到排水槽29h中。在通过脱水塔22h的过滤体26ah、26bh期间被脱水至含水率大约为40～50％的气体水合物n被依次向上方推。然后，当到达脱水塔22h的上部开口部25h时，被刮板38h扬落到设置在脱水塔22h中央的圆筒状的气体水合物投入部28h内。被扬落到气体水合物投入部28h内的气体水合物n的块体通过设置在气体水合物投入部28h内的粉碎装置32h粉碎得较细并下落到气体水合物投入部28h的下部。下落到气体水合物投入部28h下部的气体水合物n通过双轴螺旋进给器37h被搬送到下一工序例如第2生成器。另一方面，向下流到上述排水槽29h中的未反应水w经排水管41h返回至未图示的第1生成器。再者，耐压容器21h的上部空间内的天然气g经配管(未图示)返回至第1生成器。

11)第14和第15实施方式

图45所示的实施方式表示制造天然气的水合物(以下简记为NGH。)的机器，但是本发明不限于天然气，也可以应用于其它原料气体例如甲烷气体、碳酸气体等的水合物制造。如该图45所示，本实施方式的水合物制造机器构成为具备：包括生成NGH浆的生成器1i的水合物浆制造装置；通过物理手段等对由生成器1i生成的NGH浆的水分进行脱水的物理脱水装置2i；和使由物理脱水装置2i进行了脱水的NGH的附着水与天然气反应以将NGH的浓度提高至产品水平的水合脱水装置3i。这些生成器1i、物理脱水装置2i和水合脱水装置3i都保持为既定的高压(例如3～10MPa)和低温(例如1～5℃)。生成器1i由圆筒状的容器形成，从NG(天然气)箱11i向容器的上部连续地供给经由压缩机12i和冷却器13i冷却了的作为原料气体的天然气。再者，从水箱14i向生成器1i的底部连续地供给经由泵15i和冷却器16i冷却了的水。制冷剂从未图示的冷冻装置循环至冷却器13i、16i，由此将供给至生成器1i的天然气和水冷却至既定的温度。在生成器1i的顶部设置有水的喷射喷嘴17i，借助与生成器1i的底部连通的水循环泵18i抽出的水通过冷却器19i被冷却，并循环供给至该喷射喷嘴17i。制冷剂从未图示的冷冻装置循环至冷却器19i，由此将供给至喷射喷嘴17i的水冷却至既定的温度(例如1℃)。

由生成器1i生成的NGH浆被浆移送泵20i从生成器1i的中腹部连续地抽出，并根据需要借助未图示的浓缩器分离一部分水分地进行浓缩，然后供给至本发明的特征的物理脱水装置2i进行脱水。通过物理脱水装置2i从NGH分离出的水借助泵21i返回至生成器1i。

另一方面，通过物理脱水装置2i进行了脱水的NGH供给至水合脱水装置3i，附着在NGH上的附着水与另外供给的原料气体反应并生成NGH，由此充分地提高NGH的浓度。作为水合脱水装置3i，例如可以应用专利文献3中记载的双轴螺旋型脱水装置，但是在本实施方式中使用的是后述的流动层式的水合脱水装置3i的构成。

接下来说明气体水合物制造机器的动作。如上述那样，生成器1i内通过天然气和水的供给压来保持高压(例如3～10MPa)，并且通过冷却器13i、16i保持低温(例如1～5℃)。另外，当从顶部的喷射喷嘴17i向生成器1i内喷射充分冷却的水雾g时，该水雾g与生成器1i内的气相部的天然气反应，生成水合生成物即NGH的粉末体22i并下落至液相部。包含液相部的NGH的水从底部被水循环泵18i抽出，并经由冷却器19i从喷射喷嘴17i再次以雾的形式喷射到生成器1i内。此外，为了抑制NGH混入到通过水循环泵18i抽出的水中，在生成器1i的底部设置由多孔板等构成的过滤器23i。再者，生成器1i内的NGH生成反应由于伴随发热，所以为了将生成器1i内的温度保持为设定温度，通过冷却器19i将循环水冷却至冻结的极限的温度附近，并循环至喷射喷嘴17i。

这样，通过将水循环地喷射，来连续地生成NGH，由于生成的NGH的比重比水小，所以液相部的水面附近的NGH浓度最高。该被抽出的NGH浆一般是低浓度(例如0.5～5重量％)，所以在由浓缩器等浓缩后，通过本发明的特征的物理脱水装置2i进行脱水。

另一方面，通过物理脱水装置2i进行了脱水的NGH供给至水合脱水装置3i，附着在NGH上的附着水与另外供给的原料气体反应并生成NGH，由此充分地提高NGH的浓度。

在此说明本实施方式的流动层式的水合脱水装置3i的详细构成。如图47所示，流动层反应塔91i形成为圆筒状的纵式，向塔顶部供给作为原料气体的天然气。再者，在距离塔底部一定高度的位置设置有散气装置例如散气喷嘴、分散板，在这里设置的是多孔板92i，向该多孔板92i的上方投入螺旋输送器93i所搬送的低浓度(例如45～55重量％)的NGH。再者，作为原料气体的天然气从循环气体鼓风机94i经由冷却器95i和流量控制阀96i，作为流动化气体吹入底部与多孔板92i之间。流动层反应塔91i的顶部经由旋风收集器97i与循环气体鼓风机94i的抽吸口连通。由此使得作为流动化气体的天然气在流动层反应塔91i内循环。再者，在冷却器95i的下游侧设置有温度计99i，以将温度计99i的检测温度保持为设定温度的方式来控制冷却器95i的制冷剂的流量，对此未作图示。通过这些循环气体鼓风机94i、冷却器95i和旋风收集器97i等形成原料气体循环装置。

另一方面，通过马达100i驱动的螺旋输送器101i的一端侧***到多孔板92i的下侧。在多孔板92i的***有螺旋输送器101i的部位设置有开口，在螺旋输送器101i的壳体上以与该开口对置的方式设置有开口。这样，通过流动层反应变成高浓度的多孔板92i附近的高浓度NGH被螺旋输送器101i搬出。该螺旋输送器101i的另一端侧与贮存产品NGH的料斗102i的上部连通。另外未作图示的是，利用马达100i的电流等来检测螺旋输送器101i的负荷，并以使其检测值处在设定范围内的方式控制流量控制阀96i，来调整循环气体量，由此也能够将产品NGH的浓度保持在所希望的值。

此外，也可以代替调整循环气体量或者与循环气体量的调整一起，控制螺旋输送器101i的搬出量和冷却器95i的制冷剂的流量中的至少一个，由此将产品NGH的浓度控制为既定值。进而，图中的流动层反应塔91i虽然形成有称为干舷的上部大径部，但是不限于此，也可以整体形成为同一直径。

由于这样构成，所以当天然气经由多孔板92i向投入到流动层反应塔91i中而形成的NGH层喷出时，在多孔板92i的上部形成NGH的流动层。在该流动层中，NGH的附着水与冷却了的天然气活性反应并生成NGH，从而能够将NGH浓度提高到例如90重量％以上。这样提高了NGH化率的粉末状的NGH被螺旋输送器101i搬送至料斗102i并暂时贮存在那里。贮存在料斗102i中的粉末状的NGH经由排出阀103i适当地运出，作为产品NGH或者移送至NGH颗粒制造装置等进行进一步的加工。此外，由于料斗102i内是高压(例如3～10MPa)，所以通常在排出阀103i的下游侧设置未图示的脱压装置。

另一方面，在形成流动层反应塔91i的流动层的原料气体中，对水合反应未发挥作用的原料气体从塔顶部经由旋风收集器97i被循环气体鼓风机94i抽吸。被循环气体鼓风机94i抽吸的原料气体借助冷却器95i被冷却，并经由流量控制阀96i再次返回流动层反应塔91i的多孔板92i的下侧。利用该冷却器95i对借助流动层的水合反应热上升的原料气体进行冷却，将流动层反应塔91i的温度保持为适合NGH生成的低温(例如1～5℃)以促进反应。

接下来参照图44说明本发明的特征的物理脱水装置2i的一个实施方式的详细构成。

如图所示，本实施方式的物理脱水装置2i由物理脱水区域31i和水合脱水区域33i构成。在物理脱水区域31i中具备圆筒状的高压用壳35i、设置在高压用壳35i内的圆筒状的脱水筛37i、和配置在脱水筛37i内的空间中且具有螺旋叶片39i的旋转轴41i。

在高压用壳35i的一端的上部设置有将NGH浆43i取入的供给口45i，另一方面，在另一端的下部设置有将从NGH浆43i中分离出的水分47i排出的排出口49i。再者，高压用壳35i的内侧下部朝排出口49i倾斜着形成，使得分离出的水分47i流入排出口49i。脱水筛37i在整周上形成有使从NGH浆43i中分离出的水分47i通过的孔51i。在此，孔51i不必在整周上形成，至少在脱水筛37i的下方形成即可。再者，孔51i的大小设定为基本上仅使水分通过而不使气体水合物通过，但是一部分气体水合物流出也可以。此外，孔51i例如也可以形成为狭缝状。

旋转轴41i在搬送方向上连结地形成有直筒地延伸的直筒部53i和沿轴向扩径的锥度部55i，并且可旋转地与未图示的驱动装置连接。螺旋叶片39i沿着旋转轴41i螺旋状地形成，且设置为与脱水筛37i的内周面接近。

另一方面，水合脱水区域33i具备圆筒状的容器54i、安装在容器54i的外周的冷却套56i、和配置在容器54i的空间中且具有门形的搅拌叶片57i的旋转轴42i。

在容器54i的一端连结有脱水筛37i的端部，并以覆盖该连结部的方式形成有高压用壳35i。即，容器54i沿轴向延伸地与高压用壳35i形成为一体。在容器54i的另一端的下方设置有将进行了脱水的NGH67i排出的排出口69i。

在容器54i的外周的整周上安装有冷却套56i，在冷却套56i的下方形成有将冷却介质58i取入的导入口59i，在冷却套56i的上方形成有将冷却介质58i排出的排出口61i。再者，在容器54i的外周配设有多根将天然气63i作为原料气体取入到容器54i内的气体供给管65i。

旋转轴42i以轴线一致的方式与旋转轴41i的锥度部55i的一端连结，并与旋转轴41i一起旋转驱动。门形的搅拌叶片57i以两个脚部沿着旋转轴42i的轴向的方式绕轴安装有多个，该搅拌叶片57i在轴向上设置有多个。在水合脱水区域33i的入口侧和出口侧以从旋转轴42i的轴向倾斜的方式绕轴安装有多个平板状的进给叶片71i。此外，旋转轴41i的一端和旋转轴42i的另一端分别由高压用壳35i、容器54i的两端面枢轴支承。

接下来说明这样构成的物理脱水装置2i的动作。首先，从生成器1i通过浆移送泵20i抽出的NGH浆43i经由供给口45i被引导到脱水筛37i内。被导入到脱水筛37i内的NGH浆43i借助旋转轴41i的旋转，通过螺旋叶片39i的槽空间沿轴向搬送，在该过程中逐渐压缩从而分离出水分。该分离出的水分47i从脱水筛37i的孔51i流出到外部并从排出口49i排出。这样，NGH浆43i通过物理脱水区域31i从而能够除去一定程度的水分，但是例如在NGH粒子的表面上附着有水分。

因此，在本实施方式中，在物理脱水区域31i的后段设置水合脱水区域33i，通过水合反应除去附着在NGH上的水分。即，从物理脱水区域31i引导到容器54i内的NGH例如借助搅拌叶片57i的旋转在容器54i内一边被搅拌一边被搬送，同时暴露在从气体供给管65i导入到容器54i内的天然气63i的环境中。由此，附着在NGH上的水分与天然气63i接触并反应，进行水合脱水。

此外，虽然水合反应伴随发热，但是由于从容器54i的外周通过冷却套56i进行热回收，所以容器54i内保持在适合水合反应的温度范围内。而且，供给到容器54i内的天然气63i由泵等强制地循环，从而始终对容器54i内供给未反应的天然气63i。这样能够将容器54i内的水合反应的反应率维持得较高。

如上所述，在物理脱水装置2i中，由于对物理脱水后的NGH浆连续地进行水合脱水，所以能够得到与现有的物理脱水相比更高的脱水率。因此例如在下游侧能够没有障碍地进行流动层的水合脱水，扩大水合脱水的选择余地，并且将成为最终产品的NGH的浓度维持地较高。再者，通过对脱水率高的NGH进行水合脱水处理，能够降低水合脱水时的负荷即作用在热回收设备等上的负荷，所以较为经济。

再者，在本实施方式中，通过搅拌叶片57i的搅拌效果使由物理脱水工序排出的块状气体水合物崩碎，所以能够提高下一工序的流动层的水合脱水的效率。

进而在本实施方式中，由于将物理脱水区域31i和水合脱水区域33i收纳在一个容器内进行连续的处理，所以装置构成变得简单，具有能够减少设置面积的效果。

接下来使用图46说明本发明的特征的物理脱水装置的另一实施方式。此外，对与上述实施方式相同的构成要素使用同一标号并省略说明。

本实施方式的物理脱水装置82i与上述实施方式的不同点在于，在水合脱水区域33i中，由螺杆搅拌并搬送NGH。即，本实施方式的旋转轴83i由锥度部85i和直筒地延伸的直筒部87i沿搬送方向连结形成，所述锥度部85i在旋转轴41i的轴线上与锥度部55i的一端连结且沿轴向缩径。螺旋叶片89i沿锥度部85i的外周的轴向螺旋状地形成，并设置为与容器54i的内周面接近。再者，搅拌叶片57i形成在直筒部87i的外周。

根据本实施方式，能够获得与上述实施方式相同的效果，能够获得与现有的物理脱水相比更高的脱水率。

此外，在本实施方式中，关于水合脱水区域33中的不同的搅拌单元进行了说明，但是只要是在供给原料气体的环境下连续地搅拌NGH的构成，就不限定于此。此外，在图中，标号T表示原料气体入口，T’表示原料气体排出，U表示低浓度NGH。

Claims (28)

1.一种气体水合物制造装置，使原料气体与原料水反应以生成浆状的气体水合物，并利用重力脱水器对该浆状的气体水合物进行除水，其特征在于，在上述重力脱水器的除水部设置狭缝状或菱形等任意形状的第1开口部，并且在上述除水部的外侧嵌合有具有与上述第1开口部对置的第2开口部的除水部控制用外筒，通过该除水部控制用外筒的移位来改变上述第1开口部的开口程度。

2.如权利要求1所述的气体水合物制造装置，其特征在于，沿着上述除水部控制用外筒的外周设置齿轮，并且通过与该齿轮啮合的齿条的前后运动，使得上述除水部控制用外筒以筒状的除水部为轴转动。

3.如权利要求1所述的气体水合物制造装置，其特征在于，在上述除水部控制用外筒的侧面上设置纵长方向的齿条，并且使与该齿条啮合的齿轮旋转，以使上述除水部控制筒以筒状的除水部为轴在上下方向上滑动。

4.一种气体水合物制造装置，利用设置在上述重力脱水器的顶部的送出装置将通过重力脱水器进行了脱水的气体水合物送出，其特征在于，上述送出装置由位于脱水塔的顶部的破碎部和位于该破碎部后方的移送部构成。

5.如权利要求4所述的气体水合物制造装置，其特征在于，上述送出装置由位于脱水塔的顶部的破碎部和位于该破碎部后方的移送部构成，并且在上述破碎部上沿旋转轴的圆周方向和轴向分散配置有锤状的多个破碎工具。

6.如权利要求5所述的气体水合物制造装置，其特征在于，锤状的破碎工具由沿旋转轴的半径方向立设的支承杆、和经由关节部摆动自如地设置在该支承杆上的锤体形成。

7.如权利要求5所述的气体水合物制造装置，其特征在于，锤体相对于旋转体的轴心向送出侧倾斜既定的角度。

8.如权利要求4所述的气体水合物制造装置，其特征在于，上述送出装置由位于脱水塔的正上方的破碎部和位于该破碎部后方的移送部构成，并且在上述破碎部上朝送出侧以既定间隔地配置有螺旋叶片。

9.如权利要求4所述的气体水合物制造装置，其特征在于，上述送出装置由位于脱水塔的正上方的破碎部和位于该破碎部后方的移送部构成，并且在上述破碎部上配设有梳子形的破碎叶片和扇形的送出叶片。

10.一种气体水合物制造装置，具有耐压容器并在该耐压容器的内部下方具有搅拌叶片，对该耐压容器内的水以气泡的形式供给水合物形成气体，以生成气体水合物，其特征在于，该气体水合物制造装置具备：上方搬送装置，将所生成的气体水合物以与上述耐压容器的侧面接触的状态向上方搬送；和排出装置，由一端在上述耐压容器的内侧面开口的排出路和内设在该排出路中的排出进给器构成，进而设置有排出叶片，用于将通过上述上方搬送装置搬送的气体水合物导入到上述排出路中，上述上方搬送装置使由带状螺旋体构成的搬送路沿着上述耐压容器内侧面，在上述耐压容器内以上下方向作为旋转轴方向旋转。

11.如权利要求10所述的气体水合物制造装置，其特征在于，在上述排出叶片的上方设置有限制体，该限制体具有通气性并且限制气体水合物的上方移动。

12.如权利要求11所述的气体水合物制造装置，其特征在于，上述限制体是固定在上述排出叶片的旋转轴上的旋转圆盘。

13.如权利要求10～12中的任一项所述的气体水合物制造装置，其特征在于，上述排出路设置有多条。

14.一种气体水合物制造装置，使原料气体与水在耐压容器内反应以生成气体水合物，其特征在于，在上述耐压容器内旋转自如地设置有气体水合物扬起单元，该气体水合物扬起单元以沿着该耐压容器的内壁面的方式螺旋状地设置有带状的扬起叶片。

15.如权利要求14所述的气体水合物制造装置，其特征在于，在上述扬起叶片上安装有挠性的刮片状体。

16.如权利要求14或15所述的气体水合物制造装置，其特征在于，在上述耐压容器的内侧设置有与上述扬起叶片的上端部对置的气体水合物返回部。

17.如权利要求14或15所述的气体水合物制造装置，其特征在于，在上述耐压容器的侧面设置有与气体水合物返回部对应的气体水合物送出口。

18.如权利要求14或15所述的气体水合物制造装置，其特征在于，在上述耐压容器内设置有气体抽出管，通过该气体抽出管将夹在气体水合物的间隙中的原料气体排出到上述耐压容器外。

19.如权利要求14至18中的任一项所述的气体水合物制造装置，其特征在于，在上述耐压容器的侧面设置有除水部。

20.如权利要求14至19中的任一项所述的气体水合物制造装置，其特征在于，在上述耐压容器的内壁面设置有纵向的微细槽。

21.如权利要求14至20中的任一项所述的气体水合物制造装置，其特征在于，使上述耐压容器和气体水合物扬起单元带有锥度，并且两者的直径随着朝向上方而逐渐减小。

22.一种重力脱水式的脱水装置，将气体与水反应生成的气体水合物和未反应的水一起导入到脱水塔中，使它们从该脱水塔的下方朝上方上升，并在该上升过程中使未反应的水从设置在脱水塔的侧壁面上的过滤部流出到塔外，其特征在于，上述脱水塔是由内筒和外筒两个筒体构成的双层筒形结构的脱水塔，并且在上述内筒和外筒的两侧壁面上分别设置脱水用的过滤体，通过设置在内筒上的过滤体和设置在外筒上的过滤体这两个过滤体使未反应的水流出到塔外。

23.一种气体水合物脱水装置，将气体与水反应生成的气体水合物和未反应的水一起导入到脱水塔中，使它们从该脱水塔的下方朝上方上升，并在该上升过程中使未反应的水从设置在脱水塔的侧壁面上的过滤部流出到塔外，其特征在于，在耐压容器内内置在内外两侧壁面上分别设置有脱水用的过滤体的双层筒形结构的脱水塔，在该脱水塔的中央的空洞内设置筒形的气体水合物投入部，在该气体水合物投入部和上述耐压容器之间形成排水槽，进而在上述气体水合物投入部内设置气体水合物粉碎用的粉碎装置，并且在上述气体水合物投入部的下方设置气体水合物排出装置，在上述脱水塔的上方旋转自如地设置刮板，进而在上述脱水塔的下方设置浆供给管，并且在上述排水槽中设置排水管。

24.如权利要求23所述的气体水合物脱水装置，其特征在于，上述粉碎装置和上述刮板设置在共用的旋转轴上。

25.如权利要求23所述的气体水合物脱水装置，其特征在于，应用螺旋进给器作为上述气体水合物排出装置。

26.一种气体水合物脱水装置，具备：外筒；设置在该外筒的内部的筒状的脱水筛；延伸设置在上述脱水筛的一端的筒状容器；贯穿***在上述脱水筛和上述筒状容器内部的旋转轴；设置在上述脱水筛内的上述旋转轴的外周的螺旋叶片；设置在上述筒状容器内的上述旋转轴的外周的叶片；贯穿***在上述脱水筛的另一端的内部的气体水合物浆的供给口；设置在上述外筒上的水的排出口；向上述筒状容器内供给气体水合物的原料气体的气体供给口；设置在上述筒状容器的另一端的气体水合物的排出口；和使对上述筒状容器内的上述气体水合物和上述原料气体进行冷却的冷却介质逆流的流路。

27.如权利要求26所述的气体水合物脱水装置，其特征在于，上述脱水筛的内周面和上述旋转轴之间的间隙形成为沿着上述气体水合物的移送方向减小。

28.如权利要求26或27所述的气体水合物脱水装置，其特征在于，上述叶片形成为门形并且脚部沿上述旋转轴的轴向安装。

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