JP2005281588A - Hydrate decompression method and decompression apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水と天然ガスを反応させて天然ガスハイドレート（以下、単に「ハイドレート」と記す）を生成し輸送・貯蔵に適するように処理するハイドレート生成システムにおける減圧方法および減圧装置に関するものである。 The present invention relates to a decompression method and a decompression device in a hydrate production system that reacts water with natural gas to produce natural gas hydrate (hereinafter simply referred to as “hydrate”) and processes it so as to be suitable for transportation and storage. Is.
現在、メタン等の炭化水素を主成分とする天然ガスの有効利用がなされているが、そのための天然ガスを貯蔵・輸送する方法として、ガス田から採取した天然ガスを液化温度まで冷却し、液化天然ガス（ＬＮＧ）として貯蔵・輸送する方法が採用されている。 Currently, natural gas mainly composed of hydrocarbons such as methane is being used effectively. However, as a method for storing and transporting natural gas, natural gas collected from gas fields is cooled to the liquefaction temperature and liquefied. A method of storing and transporting as natural gas (LNG) is employed.
しかしながら、例えば液化天然ガスの主成分であるメタンの場合、液化させるのに−１６２℃の極低温を要するため、専用の貯蔵設備や専用のＬＮＧ輸送船が必要となり、貯蔵や輸送のコストが高くなるため、大ガス田以外ではあまり採用されていないのが実情である。 However, for example, in the case of methane, which is the main component of liquefied natural gas, an extremely low temperature of −162 ° C. is required for liquefaction, so a dedicated storage facility and a dedicated LNG transport ship are required, and the cost of storage and transport is high. Therefore, it is the fact that it is not so much adopted except in the large gas field.
そのため近年は、特に中小ガス田等において、天然ガスを水和させて固体状態の水和物（ハイドレート）を生成し、そのハイドレートを固体状態のまま貯蔵・輸送する、あまりコストのかからない方法が検討されている（例えば特許文献１：特開２００３−１０５３６２公報）。図４は、上記特許文献１にも記載されている従来のハイドレート生成プロセスの１例を示す工程図である。
Therefore, in recent years, especially in small and medium-sized gas fields, natural gas is hydrated to produce a solid state hydrate (hydrate), and the hydrate is stored and transported in the solid state. (For example, Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2003-105362). FIG. 4 is a process diagram showing an example of a conventional hydrate generation process described in
図４において、Ｓ１は水と天然ガスを氷点よりも高温（０℃〜５℃程度）、かつ大気圧よりも高圧下（４ＭＰａ程度以上）で反応させてハイドレートを生成する生成工程で、例えばスプレー式の生成反応装置が使用されている。 In FIG. 4, S1 is a generation process in which water and natural gas are reacted at a temperature higher than the freezing point (about 0 ° C. to 5 ° C.) and higher than atmospheric pressure (about 4 MPa or more) to generate a hydrate. A spray-type production reactor is used.
Ｓ２は生成工程Ｓ１生成されたハイドレートと水のスラリーから水を物理的に脱水する物理脱水工程で、例えばスクリュープレス型脱水装置が使用されている。 S2 is a physical dehydration step in which water is physically dehydrated from the slurry of hydrate and water produced in the production step S1, for example, a screw press type dehydrator is used.
Ｓ３は物理脱水工程Ｓ２で物理脱水された後のハイドレートに含まれる残留水を、生成工程Ｓ１よりも低温（−５℃〜０℃程度）で天然ガスと反応させて脱水する水和脱水工程で、例えば２軸スクリュー型脱水装置が使用されている。 S3 is a hydration dehydration step in which the residual water contained in the hydrate after the physical dehydration in the physical dehydration step S2 is dehydrated by reacting with natural gas at a lower temperature (about −5 ° C. to 0 ° C.) than in the production step S1. For example, a twin-screw type dehydrator is used.
Ｓ４は水和脱水工程Ｓ３で水和脱水されたハイドレートを、低圧下でも分解しない氷点以下の温度（−２５℃〜−２０℃程度）まで冷却する冷却工程で、例えばスクリューコンベア型冷却装置が使用されている。 S4 is a cooling step for cooling the hydrate dehydrated and dehydrated in the hydration dehydration step S3 to a temperature below the freezing point (about −25 ° C. to −20 ° C.) that does not decompose even under low pressure. in use.
Ｓ５は冷却工程Ｓ４で冷却されたハイドレートを大気圧下に減圧する減圧工程で、例えばバルブ切替減圧装置が使用されている。 S5 is a depressurizing step for depressurizing the hydrate cooled in the cooling step S4 to the atmospheric pressure, and for example, a valve switching depressurizing device is used.
Ｓ６は減圧工程Ｓ５で減圧されたハイドレートを成形する成形工程で、例えば加圧プレス型成形装置が使用されている。 S6 is a molding process for molding the hydrate decompressed in the decompression process S5. For example, a pressure press mold molding apparatus is used.
なお、成形工程Ｓ６で成形されて固化されたハイドレートは図示しない輸送容器に収められて冷凍貯蔵され、或いは輸送容器ごと目的地に輸送されて貯蔵され、貯蔵されたハイドレートは必要に応じて分解装置によりガス化され、消費者の元に送られることになる。また、成形工程Ｓ６は、ハイドレートの貯蔵・輸送形態によっては、省略されることもある。 The hydrate molded and solidified in the molding step S6 is stored in a transport container (not shown) and stored frozen, or transported and stored together with the transport container, and the stored hydrate is used as necessary. It is gasified by the cracker and sent to the consumer. Also, the molding step S6 may be omitted depending on the hydrate storage / transportation mode.
上記のようにして生成されたハイドレートは、大気圧下でもハイドレートが分解しにくい温度に冷却されているため輸送・貯蔵に適した状態となるので、図示しない輸送容器に収められて冷凍貯蔵され、或いは輸送容器ごと目的地に輸送されて貯蔵され、貯蔵されたハイドレートは必要に応じて分解装置によりガス化され、消費者の元に送られるようになっている。 Since the hydrate produced as described above is cooled to a temperature at which the hydrate is difficult to decompose even under atmospheric pressure, the hydrate is suitable for transportation and storage. Alternatively, the entire transport container is transported to the destination and stored, and the stored hydrate is gasified by a cracking device as needed and sent to the consumer.
しかしながら、上記のようなハイドレート生成においては、例えば、１ｍ３の容器にハイドレートが７０％含まれ、残りの３０％にガスが充填されている場合、圧力５ＭＰａから大気圧に減圧する際には、１５ｍ３のベントガスが発生する。ハイドレート中には体積の１７０倍のガスが含まれるので、１１９ｍ３であり、ベントガスを放出すると全ガスの約１１％のガスが失われることになる。 However, in the hydrate generation as described above, for example, when a 1 m 3 container contains 70% hydrate and the remaining 30% is filled with gas, the pressure is reduced from 5 MPa to atmospheric pressure. Generates 15m 3 of vent gas. Since the hydrate contains 170 times the volume of gas, it is 119 m 3 , and when vent gas is released, about 11% of the total gas is lost.
そこで、その改良のために、減圧工程Ｓ５で排出される天然ガスをなるべく回収・利用する方法が提案されている。図５は、上記特許文献１に示されるその改良の例であり、冷却工程Ｓ４からのハイドレート排出管３０以降の、減圧工程Ｓ５、成形工程Ｓ６と、さらに加わる排出ガスの回収・利用工程の構成説明図である。
For this reason, a method for recovering and using the natural gas discharged in the decompression step S5 as much as possible has been proposed. FIG. 5 is an example of the improvement shown in the above-mentioned
図５に示す例によれば、減圧工程Ｓ５を構成する減圧装置５０は、ハイドレート排出管３０に直列に接続して設けられた２つのバルブ５１、５２と、両バルブ間に直列に設けられハイドレートを一時的に保持する減圧容器５４と、減圧容器５４から天然ガスを排出する２つのガス管５５ａ、５５ｂを備えている。 According to the example shown in FIG. 5, the decompression device 50 constituting the decompression step S <b> 5 is provided in series between two valves 51 and 52 provided in series with the hydrate discharge pipe 30, and both valves. A decompression container 54 that temporarily holds hydrate and two gas pipes 55 a and 55 b that exhaust natural gas from the decompression container 54 are provided.
一方のガス管５５ａはガス排出バルブ５６ａを介してバッファタンク、圧縮機等からなる回収ライン５７に接続し、他方のガス管５５ｂはガス排出バルブ５６ｂを介してバッファタンク、圧縮機、発電設備等からなる燃料利用ライン５８に接続する。 One gas pipe 55a is connected to a recovery line 57 consisting of a buffer tank, a compressor, etc. via a gas discharge valve 56a, and the other gas pipe 55b is connected to a buffer tank, a compressor, a power generation facility, etc. via a gas discharge valve 56b. It connects to the fuel utilization line 58 which consists of.
減圧容器５４は、バルブ５２を介しハイドレート管５３で大気圧に減圧され、後段の加圧プレス型成形装置４０により成形工程Ｓ６が行われる。 The decompression vessel 54 is decompressed to atmospheric pressure by the hydrate pipe 53 via the valve 52, and the molding step S6 is performed by the subsequent pressurizing press molding apparatus 40.
減圧装置５０によれば、上流側のバルブ５１を開き、下流側のバルブ５２、ガス排出バルブ５６ａ、５６ｂを閉じた状態で高圧のハイドレートを介在する天然ガスと共に受け入れ、減圧容器５４にはハイドレートが蓄積していく。ハイドレートが一定量蓄積されるとバルブ５１を閉じ、続いてガス排出バルブ５６ａを開き比較的高圧を維持している天然ガスをガス管５５ａから回収ライン５７へ送り、回収ライン５７からは図示しない原料ガス（天然ガス）のガス貯蔵部に回収し、原料ガスとして再利用する。また、減圧容器５４内の圧力が低下してきたら、続いてガス排出バルブを５６ａから５６ｂに切り替えて開き、発電設備等の燃料利用ライン５８側へ天然ガスを送り、燃料として利用を図る。 According to the decompression device 50, the upstream valve 51 is opened and the downstream valve 52 and the gas discharge valves 56 a and 56 b are closed, and the high pressure hydrate is received together with natural gas. The rate accumulates. When a certain amount of hydrate is accumulated, the valve 51 is closed, then the gas discharge valve 56a is opened, and the natural gas maintaining a relatively high pressure is sent from the gas pipe 55a to the recovery line 57. It is recovered in the gas storage part of the source gas (natural gas) and reused as the source gas. Further, when the pressure in the decompression vessel 54 decreases, the gas discharge valve is subsequently switched from 56a to 56b, and the natural gas is sent to the fuel use line 58 side of the power generation facility or the like to be used as fuel.
減圧容器５４内が大気圧まで減圧すると、ハイドレート管５３のバルブ５２を開き、減圧を終えたハイドレートは、減圧装置５０から取り出され、加圧プレス型成形装置４０に送り込まれる。 When the inside of the decompression vessel 54 is decompressed to atmospheric pressure, the valve 52 of the hydrate pipe 53 is opened, and the hydrate that has been decompressed is taken out from the decompression device 50 and sent to the pressure press mold forming device 40.
以上のような、従来例の回収・利用工程においては、減圧装置５０において、ハイドレートおよび天然ガスの蓄積と、排出とをバッチ的に交互に行うものであり、上流の冷却工程Ｓ４と、下流の成形工程Ｓ６に対して連続処理可能に接続しておらず、ハイドレート生成システム全体のプロセス上からは問題を残すものであった。 In the recovery / use process of the conventional example as described above, accumulation of hydrate and natural gas and discharge are alternately performed batchwise in the decompression device 50, and the upstream cooling process S4 and the downstream This is not connected to the molding step S6 so that continuous processing is possible, and there remains a problem in the process of the entire hydrate generation system.
本発明は、ハイドレート生成システムにおけるハイドレートの減圧を連続処理可能とすることにより、設備のコンパクト化、システムの効率向上を図るとともに、減圧工程時に排出されるベントガスの排出量を低減するハイドレートの減圧方法および減圧装置を提供することを課題とするものである。 The present invention makes it possible to continuously reduce the hydrate pressure in a hydrate generation system, thereby reducing the amount of vent gas discharged during the pressure reduction process while reducing the size of the equipment and improving the efficiency of the system. It is an object of the present invention to provide a decompression method and a decompression device.
本発明は、上記の課題を解決するためになされ、下記の（１）から（６）の手段を提供するものであり、以下、特許請求の範囲に記載の順に説明する。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides the following means (1) to (6), and will be described below in the order of the claims.
（１）その第１の手段として、水とガスを大気圧よりも高い高圧下で反応させてハイドレートを生成し、かつ、生成したハイドレートを大気圧まで減圧して取り出すハイドレート生成システムにおいて、対となる第１の減圧容器と第２減圧容器を備え、同第１の減圧容器で高圧ガスを伴ったハイドレートを受け入れる一方、並行して同第２の減圧容器で先に受け入れたハイドレートの減圧、減圧時に発生したガスの回収、ハイドレートの取り出しを行う操作をし、以後、前記第１の減圧容器と第２の減圧容器の操作を交代で行うことにより連続的にハイドレートの減圧を行うことを特徴とするハイドレートの減圧方法を提供する。 (1) As a first means, in a hydrate generation system in which water and gas are reacted under high pressure higher than atmospheric pressure to generate hydrate, and the generated hydrate is decompressed to atmospheric pressure. , Comprising a first decompression vessel and a second decompression vessel to be paired, and accepting a hydrate with high-pressure gas in the first decompression vessel, while receiving the hydrate previously received in the second decompression vessel in parallel The operation of performing rate depressurization, recovery of gas generated during depressurization, and taking out of hydrate is performed, and thereafter, the operation of the first depressurization vessel and the second depressurization vessel is alternately performed, thereby continuously changing the hydrate. Provided is a hydrate decompression method characterized by performing decompression.
（２）第２の手段としては、第１の手段のハイドレートの減圧方法において、前記第１の減圧容器と第２の減圧容器の操作を交代する前に、同第１の減圧容器と第２の減圧容器を均圧することを特徴とするハイドレートの減圧方法を提供する。 (2) As a second means, in the hydrate decompression method of the first means, before the operation of the first decompression container and the second decompression container is changed, the first decompression container and the first decompression container A hydrate decompression method is provided, characterized by equalizing the pressure in the decompression vessel.
（３）また、第３の手段として、第２の手段のハイドレートの減圧方法において、対となる前記の第１の減圧容器と第２の減圧容器に代えて３以上の複数の減圧容器を備え、各減圧容器は高圧においてハイドレートを受け入れた後、順次、他のハイドレートの入っていない減圧容器と均圧することにより圧力を下げた後、ハイドレートを受け入れた圧力よりも低い圧力からガスを回収、ハイドレートを取り出し、その後、順次、他のハイドレートの入っている減圧容器と均圧することにより圧力を上げていく操作を繰り返すこととし、かつ、各減圧容器の操作工程をずらすことにより連続的にハイドレートを取り出すことを特徴とするハイドレートの減圧方法を提供する。 (3) As a third means, in the hydrate decompression method of the second means, a plurality of three or more decompression containers may be used instead of the paired first decompression container and second decompression container. Each decompression vessel receives hydrate at high pressure, and then reduces the pressure by equalizing with other decompression vessels not containing hydrate, then gas from a pressure lower than the pressure at which hydrate is accepted And then taking out the hydrate, and then repeating the operation of increasing the pressure by sequentially equalizing the pressure with the other vacuum vessel containing hydrate, and by shifting the operation process of each vacuum vessel Provided is a hydrate decompression method characterized by continuously taking out hydrate.
（４）第４の手段として、水とガスを大気圧よりも高い高圧下で反応させてハイドレートを生成し、かつ、生成したハイドレートを大気圧まで減圧して取り出すハイドレート生成システムにおいて、対となる第１の減圧容器と第２の減圧容器と、同対となる前記減圧装置のそれぞれに高圧のハイドレートを導入する導入管と、減圧時に発生するガスを回収するガス管と、減圧されたハイドレートを排出するハイドレート管を備えてなることを特徴とするハイドレートの減圧装置を提供する。 (4) As a fourth means, in a hydrate generation system in which water and gas are reacted under a high pressure higher than atmospheric pressure to generate hydrate, and the generated hydrate is decompressed to atmospheric pressure and taken out. A first decompression vessel and a second decompression vessel that form a pair, an introduction pipe that introduces a high-pressure hydrate into each of the decompression devices that form the pair, a gas pipe that collects gas generated during decompression, and a decompression There is provided a hydrate decompressing device comprising a hydrate pipe for discharging the hydrate.
（５）第５の手段として、第４の手段のハイドレートの減圧装置において、均圧バルブを介装し前記第１の減圧容器と第２減圧容器をつなぐ均圧管を備えてなることを特徴とするハイドレートの減圧装置を提供する。 (5) As a fifth means, in the hydrate pressure reducing device of the fourth means, a pressure equalizing pipe is provided to connect the first pressure reducing container and the second pressure reducing container through a pressure equalizing valve. A hydrate pressure reducing device is provided.
（６）第６の手段として、第５の手段のハイドレートの減圧装置において、前記の対となる第１の減圧容器と第２の減圧容器に代えて３以上の複数の減圧容器を備え、均圧バルブを介装し全ての前記減圧容器を順次つなぐ均圧管を備えてなることを特徴とするハイドレートの減圧装置を提供する。 (6) As a sixth means, in the hydrate decompression device of the fifth means, the first decompression container and the second decompression container as a pair are provided with a plurality of three or more decompression containers, A hydrate pressure reducing device is provided, comprising a pressure equalizing pipe that sequentially connects all the pressure reducing containers with a pressure equalizing valve.
（１）特許請求の範囲に記載の請求項１の発明によれば、ハイドレートの減圧方法を、水とガスを大気圧よりも高い高圧下で反応させてハイドレートを生成し、かつ、生成したハイドレートを大気圧まで減圧して取り出すハイドレート生成システムにおいて、対となる第１の減圧容器と第２減圧容器を備え、同第１の減圧容器で高圧ガスを伴ったハイドレートを受け入れる一方、並行して同第２の減圧容器で先に受け入れたハイドレートの減圧、減圧時に発生したガスの回収、ハイドレートの取り出しを行う操作をし、以後、前記第１の減圧容器と第２の減圧容器の操作を交代で行うことにより連続的にハイドレートの減圧を行うように構成したので、ハイドレートの減圧が連続処理され、ハイドレート生成システム全体のプロセス上の効率を著しく向上させるものとなる。
(1) According to the invention of
（２）請求項２の発明によれば、請求項１に記載のハイドレートの減圧方法において、前記第１の減圧容器と第２の減圧容器の操作を交代する前に、同第１の減圧容器と第２の減圧容器を均圧するように構成したので、請求項１の発明の作用効果に加え、均圧によりベントガス圧が低下するため、ハイドレート減圧におけるベントガスの排出量自体を、著しく低減でき、ハイドレート生成システムの原料利用効率向上を図ることができる。
(2) According to the invention of
（３）請求項３の発明によれば、請求項２に記載のハイドレートの減圧方法において、対となる前記の第１の減圧容器と第２の減圧容器に代えて３以上の複数の減圧容器を備え、各減圧容器は高圧においてハイドレートを受け入れた後、順次、他のハイドレートの入っていない減圧容器と均圧することにより圧力を下げた後、ハイドレートを受け入れた圧力よりも低い圧力からガスを回収、ハイドレートを取り出し、その後、順次、他のハイドレートの入っている減圧容器と均圧することにより圧力を上げていく操作を繰り返すこととし、かつ、各減圧容器の操作工程をずらすことにより連続的にハイドレートを取り出すように構成したので、請求項２の発明の場合より低い圧力でガスの回収ができるようになるため、ガス排出量をさらに低減でき、原料利用効率向上を図ることができる。
(3) According to the invention of
（４）請求項４の発明によれば、ハイドレートの減圧装置を、水とガスを大気圧よりも高い高圧下で反応させてハイドレートを生成し、かつ、生成したハイドレートを大気圧まで減圧して取り出すハイドレート生成システムにおいて、対となる第１の減圧容器と第２の減圧容器と、同対となる前記減圧装置のそれぞれに高圧のハイドレートを導入する導入管と、減圧時に発生するガスを回収するガス管と、減圧されたハイドレートを排出するハイドレート管を備えてなるように構成したので、対となる減圧容器が交互にハイドレート
の導入と、減圧およびガスとハイドレートの排出とを行うことで、減圧工程が連続処理可能に構成され、ハイドレート生成システム全体のプロセス上の効率も著しく向上させるものとなる。
(4) According to the invention of
（５）請求項５の発明によれば、請求項４に記載のハイドレートの減圧装置において、均圧バルブを介装し前記第１の減圧容器と第２減圧容器をつなぐ均圧管を備えてなるように構成したので、請求項４の発明の作用効果に加え、均圧によりベントガス圧を低下できるため、ハイドレート減圧におけるベントガスの排出量自体を、著しく低減でき、ハイドレート生成システムの原料利用効率向上を図ることができる。
(5) According to the invention of
（６）請求項６の発明によれば、請求項５に記載のハイドレートの減圧装置において、前記の対となる第１の減圧容器と第２の減圧容器に代えて３以上の複数の減圧容器を備え、均圧バルブを介装し全ての前記減圧容器を順次つなぐ均圧管を備えてなるように構成したので、請求項５の発明の場合より低い圧力で減圧容器の均圧をすることができるようになるため、ガス排出量をさらに低減でき、原料利用効率向上を図ることができる。
(6) According to the invention of
本発明を実施するための最良の形態として、以下に、実施例１を説明する。 As the best mode for carrying out the present invention, Example 1 will be described below.
図１〜図３に基き、本発明の実施例１に係るハイドレート生成システムの減圧装置を説明する。図１は、本実施例のハイドレート生成システムの減圧装置の構成説明図であり、図２は、本実施例の運転方法（１サイクル）の説明図である。また、図３（ａ）〜（ｆ）は本実施例の変形例の操作工程の説明図である。 Based on FIGS. 1-3, the decompression apparatus of the hydrate production | generation system which concerns on Example 1 of this invention is demonstrated. FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of the decompression device of the hydrate generation system of the present embodiment, and FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation method (one cycle) of the present embodiment. FIGS. 3A to 3F are explanatory diagrams of operation steps of a modification of the present embodiment.
本実施例は、図４、図５に示す従来例に対し、減圧工程Ｓ５を構成する減圧装置１０他は、他の生成工程Ｓ１、物理脱水工程Ｓ２、水和脱水工程Ｓ３、冷却工程Ｓ４、成形工程Ｓ６、および回収ライン５７、燃料利用ライン５８は従来と同様でもよく、図４、図５も参照し、同様構成部分には同符号を付して説明を省略し、従来例と異なる点を主に説明する。 The present embodiment is different from the conventional example shown in FIGS. 4 and 5 in that the decompression device 10 constituting the decompression step S5 includes other generation step S1, physical dehydration step S2, hydration dehydration step S3, cooling step S4, The molding step S6, the recovery line 57, and the fuel utilization line 58 may be the same as those in the prior art, and also refer to FIGS. Is mainly explained.
本実施例の減圧装置１０は、図１に示すように対となる２基一組の減圧容器Ａ（第１の減圧容器）１４ａ、減圧容器Ｂ（第２の減圧容器）１４ｂを備えており、図４中の冷却工程Ｓ４からのハイドレート排出管３０が分岐して、導入管１５ａ、１５ｂとなり、減圧容器Ａ１４ａ、減圧容器Ｂ１４ｂの頂部にそれぞれ導入バルブＶ１、Ｖ４を介して接続している。ハイドレート排出管３０、および導入管１５ａ、１５ｂは高圧条件で運転されており、ハイドレートおよびガスが流れる。 As shown in FIG. 1, the decompression device 10 of the present embodiment includes a pair of decompression containers A (first decompression containers) 14a and a decompression container B (second decompression container) 14b. , The hydrate discharge pipe 30 from the cooling step S4 in FIG. 4 branches to become introduction pipes 15a and 15b, which are connected to the tops of the decompression containers A14a and B14b via the introduction valves V1 and V4, respectively. . The hydrate discharge pipe 30 and the introduction pipes 15a and 15b are operated under high pressure conditions, and hydrate and gas flow.
一方、減圧容器Ａ１４ａ、減圧容器Ｂ１４ｂの底部には、それぞれ減圧後のハイドレートを排出するためのハイドレート管１３ａ、１３ｂが接続しており、ハイドレート管１３ａ、１３ｂはそれぞれ排出バルブＶ３、Ｖ６を介した後合流し、後段の成形工程Ｓ６に接続している。 On the other hand, hydrate pipes 13a and 13b for discharging the hydrate after decompression are connected to the bottoms of the decompression container A14a and decompression container B14b, respectively. The hydrate pipes 13a and 13b are exhaust valves V3 and V6, respectively. Are joined together and connected to the subsequent molding step S6.
また、２基の減圧容器Ａ１４ａ、減圧容器Ｂ１４ｂの頂部には、減圧のためにベントガスを排出するガス管１６ａ、１６ｂがベントバルブＶ２、Ｖ５を介装して接続し、ガス管１６ａ、１６ｂが合流したガス管１６は、従来例で説明した回収ライン５７、燃料利用ライン５８の両方、または一方に接続している。
Further,
そして、対となる減圧容器Ａ１４ａ、減圧容器Ｂ１４ｂの頂部または上部の適当な箇所には、両容器の内部を連通する均圧管１７が接続しており、均圧管１７にはその開閉を行う均圧バルブＶ７が介装されている。 A pressure equalizing pipe 17 communicating with the inside of both containers is connected to an appropriate portion at the top or top of the pressure reducing container A14a and the pressure reducing container B14b, and the pressure equalizing pipe 17 opens and closes the pressure equalizing. A valve V7 is interposed.
上記のような本実施例の減圧装置１０においては、図２に示すように、以下の（１）〜（４）の通り減圧処理が行われる（説明中、減圧容器Ａ１４ａ、減圧容器Ｂ１４ｂの符番１４ａ、１４ｂは省記する）。
（１）．減圧容器Ａにおいては、導入バルブＶ１が開、ベントバルブＶ２閉、排出バルブＶ３閉の状態で、冷却工程Ｓ４のハイドレート排出管３０からの高圧Ｐｈ、低温のハイドレートが天然ガス（以下、「ガス」という）を伴い導入管１５ａ経由導入されて、ハイドレートが減圧容器Ａ内に高圧Ｐｈ下で蓄積する。
In the decompression device 10 of the present embodiment as described above, as shown in FIG. 2, decompression processing is performed as described in the following (1) to (4) (in the description, reference signs of the decompression vessel A14a and the decompression vessel B14b). The numbers 14a and 14b are omitted).
(1). In the decompression vessel A, with the introduction valve V1 open, the vent valve V2 closed, and the discharge valve V3 closed, the high-pressure Ph and low-temperature hydrate from the hydrate discharge pipe 30 in the cooling step S4 are natural gas (hereinafter, “ Hydrate is accumulated in the decompression vessel A under a high pressure Ph.
一方、減圧容器Ｂでは、前サイクルのハイドレート導入を終了し、均圧化した後の状態の、導入バルブＶ４、ベントバルブＶ５、排出バルブＶ６、均圧バルブＶ７とも閉の状態から、ベントバルブＶ５を開として、減圧容器Ｂ内のガス（このときのガス圧は後述する）をガス管１６ｂ、１６経由でベントガスとして排出する。減圧容器Ｂ内が大気圧Ｐａまで減圧したら、次いで、ベントバルブＶ５閉、排出バルブＶ６開として、ハイドレート管１３ｂ経由大気圧Ｐａ下のハイドレートを排出する。
（２）．減圧容器Ａの高圧下のハイドレート導入、減圧容器Ｂの減圧後のハイドレート排出が終了すると、各バルブＶ１〜Ｖ６を閉とし、均圧バルブＶ７を開とする。
On the other hand, in the decompression vessel B, after the introduction of the hydrate in the previous cycle and the pressure equalization, the introduction valve V4, the vent valve V5, the discharge valve V6, and the pressure equalization valve V7 are all closed. V5 is opened, and the gas in the decompression vessel B (the gas pressure at this time will be described later) is discharged as vent gas through the
(2). When the hydrate introduction under the high pressure of the decompression vessel A and the hydrate discharge after the decompression of the decompression vessel B are completed, the valves V1 to V6 are closed and the pressure equalizing valve V7 is opened.
減圧容器Ａはハイドレートとともに高圧Ｐｈのガスが充填されており、減圧容器Ｂは大気圧Ｐａのガス以外空の状態であるから、減圧容器Ａから減圧容器Ｂへ高圧のガスが移動し、中間圧Ｐｍのガスに均圧化される。
（３）．しかる後、均圧バルブＶ７を閉としたうえで、減圧容器Ａでは、導入バルブＶ１閉、ベントバルブＶ２開、排出バルブＶ３閉として、減圧容器Ａ内の中間圧Ｐｍのガスをガス管１６ａ、１６経由でベントガスとして排出する。（従って、上記（１）での減圧容器Ｂ内のガスも、繰り返し運転中は同じく、中間圧Ｐｍで排出される。）
減圧容器Ａ内が大気圧Ｐａまで減圧したら、次いで、ベントバルブＶ２閉、排出バルブＶ３開として、ハイドレート管１３ａ経由大気圧Ｐａ下のハイドレートを排出する。
The decompression vessel A is filled with high-pressure Ph gas together with the hydrate, and the decompression vessel B is in an empty state other than the atmospheric pressure Pa gas, so that the high-pressure gas moves from the decompression vessel A to the decompression vessel B, The pressure is equalized to a gas having a pressure Pm.
(3). Thereafter, the pressure equalizing valve V7 is closed, and in the pressure reducing container A, the introduction valve V1, the vent valve V2 and the discharge valve V3 are closed, and the intermediate pressure Pm gas in the pressure reducing container A is supplied to the
When the pressure in the decompression vessel A is reduced to the atmospheric pressure Pa, the vent valve V2 is closed and the discharge valve V3 is opened to discharge the hydrate under the atmospheric pressure Pa through the hydrate pipe 13a.
一方、減圧容器Ｂにおいては、導入バルブＶ４が開、ベントバルブＶ５閉、排出バルブＶ６閉の状態で、冷却工程Ｓ４からの高圧Ｐｈ、低温のハイドレートがガスを伴って導入管１５ｂ経由導入されて、ハイドレートが高圧Ｐｈ下で蓄積する。
（４）．上記の（２）と同様に、減圧容器Ａの減圧後のハイドレート排出、減圧容器Ｂの高圧下のハイドレート導入が終了すると、各バルブＶ１〜Ｖ６を閉とし、均圧バルブＶ７を開とする。
On the other hand, in the decompression vessel B, with the introduction valve V4 open, the vent valve V5 closed, and the discharge valve V6 closed, the high-pressure Ph and low-temperature hydrate from the cooling step S4 are introduced through the introduction pipe 15b with gas. Thus, hydrate accumulates under high pressure Ph.
(4). Similarly to the above (2), when the hydrate discharge after the decompression of the decompression vessel A and the introduction of the hydrate under the high pressure of the decompression vessel B are completed, the valves V1 to V6 are closed and the pressure equalizing valve V7 is opened. To do.
減圧容器Ａは大気圧Ｐａのガス以外空の状態で、減圧容器Ｂはハイドレートとともに高圧Ｐｈのガスが充填されているから、減圧容器Ａへ減圧容器Ｂから高圧のガスが移動し、中間圧Ｐｍのガスに均圧化される。 The decompression vessel A is in an empty state other than the gas at atmospheric pressure Pa, and the decompression vessel B is filled with the high pressure Ph gas together with the hydrate, so that the high pressure gas moves from the decompression vessel B to the decompression vessel A, and the intermediate pressure The pressure is equalized to Pm gas.
以上で、１サイクルの運転が行われ、それを繰り返すことにより連続運転がなされる。従って、上記（２）、（４）の均圧操作により、ベントバルブＶ２、Ｖ５を開としてガスを排出するときの初期の圧力は均圧化後の中間圧Ｐｍとなる。 As described above, one cycle of operation is performed, and continuous operation is performed by repeating the operation. Therefore, the initial pressure when the gas is discharged by opening the vent valves V2 and V5 by the pressure equalization operations (2) and (4) becomes the intermediate pressure Pm after pressure equalization.
中間圧Ｐｍの程度は、各減圧容器Ａ、Ｂにおけるハイドレートの充填率（逆に言い換えれば空隙率）と、高圧Ｐｈとによるものとなる。例えば、上記従来例で説明した例のように仮に充填率７０パーセント（空隙率３０パーセント）、高圧Ｐｈ約５０ｋｇ／ｃｍ２ 、大気圧約１ｋｇ／ｃｍ２ とすると、
中間圧Ｐｍ＝５０×〔３０／（１００＋３０）〕×〔（５０＋１）／５０〕＝約１１．８ｋｇ／ｃｍ２ となる。
（充填率５０パーセントでも、中間圧Ｐｍ＝約１７ｋｇ／ｃｍ２ となる。）
減圧工程Ｓ５におけるガスの排出量は、高圧のハイドレートとガスの導入後の減圧容器のハイドレート充填率が同じなら、ガス排出初期における容器内圧力に比例するから、上記例によれば、充填率７０パーセントの場合、高圧Ｐｈ＝約５０ｋｇ／ｃｍ２ のままで排出の場合に比べ排出量は、１１．８／５０＝約２４パーセントに低減され、充填率５０パーセントの場合、１７／５０＝約３４パーセントに低減されることとなる。
The degree of the intermediate pressure Pm depends on the hydrate filling rate (in other words, the void ratio) in each of the decompression containers A and B and the high pressure Ph. For example, as in the example described in the above conventional example, assuming that the filling rate is 70% (the porosity is 30%), the high pressure Ph is about 50 kg / cm 2 , and the atmospheric pressure is about 1 kg / cm 2 ,
Intermediate pressure Pm = 50 × [30 / (100 + 30)] × [(50 + 1) / 50] = about 11.8 kg / cm 2 .
(Even if the filling rate is 50%, the intermediate pressure Pm is about 17 kg / cm 2. )
The amount of gas discharged in the decompression step S5 is proportional to the pressure in the container at the initial stage of gas discharge if the high-pressure hydrate and the hydrate filling rate of the decompression container after introduction of the gas are the same. When the rate is 70%, the discharge amount is reduced to 11.8 / 50 = about 24% as compared with the case of discharging with the high pressure Ph = about 50 kg / cm 2 , and when the filling rate is 50%, 17/50 = This will be reduced to about 34 percent.
なお、本実施例において、ベントバルブＶ２、Ｖ５からのガス排出の他に、排出バルブＶ３、Ｖ６からハイドレートに伴い排出されるガスもあるが、大気圧Ｐａ下のガスであるため僅かである。 In this embodiment, in addition to the gas discharge from the vent valves V2 and V5, there is also a gas discharged from the discharge valves V3 and V6 along with the hydrate, but this is slight because the gas is under atmospheric pressure Pa. .
以上から明らかなように、本実施例においては、減圧工程Ｓ５における、天然ガスの排出量自体を、従来のものに比べ著しく低減でき、ハイドレート生成システムの原料利用効率向上を図ることができる。 As is clear from the above, in this embodiment, the natural gas emission amount itself in the decompression step S5 can be significantly reduced as compared with the conventional one, and the raw material utilization efficiency of the hydrate generation system can be improved.
上記のように本発明によれば、減圧工程Ｓ５においてベントガス発生量自体が著しく低減されるが、本実施例のように、さらにガス管１６を回収ライン５７に接続して、排出ガスを回収ガスとして原料ガスに加え、あるいは、燃料ガス利用ライン５８に接続して、排出ガスを燃料として利用することの、双方、または一方を加えれば、ハイドレート生成システムの天然ガス利用効率をさらに向上させるものとなる。 As described above, according to the present invention, the amount of vent gas generated itself is significantly reduced in the decompression step S5. However, as in this embodiment, the gas pipe 16 is further connected to the recovery line 57, and the exhaust gas is recovered as the recovered gas. In addition to the raw material gas or connected to the fuel gas utilization line 58 and using either or both of the exhaust gas as fuel, the natural gas utilization efficiency of the hydrate generation system can be further improved. It becomes.
一方、ベントガス発生量自体が著しく低減しているので、ハイドレート生成システムの規模によっては、ガスが比較的低圧の上記中間圧Ｐｍで排出されることや排出量との関係等から、設備が大きく昇圧圧縮機を要する回収ライン５７、あるいは燃料ガス利用ライン５８を小型化することができ、ハイドレート生成システム全体の設備コスト、効率を向上させることも可能となる。 On the other hand, since the amount of vent gas generated itself is remarkably reduced, depending on the scale of the hydrate generation system, the equipment is large due to the fact that the gas is discharged at the relatively low intermediate pressure Pm and the relationship with the discharge amount. The recovery line 57 requiring a booster compressor or the fuel gas utilization line 58 can be reduced in size, and the equipment cost and efficiency of the entire hydrate generation system can be improved.
また、２基の減圧容器Ａ１４ａ、減圧容器Ｂ１４ｂが交互に、ハイドレートの導入と、減圧およびガスとハイドレートの排出とを交互に行うことで、減圧工程Ｓ５が連続処理可能に構成され、上流の冷却工程Ｓ４と、下流の成形工程Ｓ６に対して連続処理可能に接続することができるので、ハイドレート生成システム全体のプロセス上の効率も著しく向上させるものとなる。 Further, the two decompression containers A14a and the decompression container B14b are alternately configured so that the decompression step S5 can be continuously performed by alternately introducing hydrate, decompressing, and discharging gas and hydrate. Since the cooling process S4 and the downstream molding process S6 can be connected so as to be capable of continuous processing, the process efficiency of the entire hydrate generation system is also significantly improved.
以上、本実施例の減圧装置として、２基の減圧容器Ａ１４ａ、減圧容器Ｂ１４ｂが交互に、ハイドレートの導入と、減圧およびガスとハイドレートの排出とを行うものを例に説明したが、本実施例の変形例として、対となる減圧容器Ａ１４ａ（第１の減圧容器）と減圧容器Ｂ１４ｂ（第２の減圧容器）に代えて、３つ以上の複数の減圧容器、例えば減圧容器２４ａ、２４ｂ、２４ｃを備え、全ての減圧容器２４ａ〜２４ｃを均圧バルブを介してつなぐ均圧管２７を備えるものとしてもよい。
As described above, the decompression device of the present embodiment has been described by taking as an example one in which the two decompression vessels A14a and the decompression vessel B14b alternately introduce hydrate and decompress and discharge gas and hydrate. As a modification of the embodiment, instead of the paired decompression container A14a (first decompression container) and decompression container B14b (second decompression container), three or more decompression containers, for example,
変形例の減圧装置における減圧方法の操作を、図３（ａ）〜（ｆ）に基づき概略説明する。図３は、下記の操作の説明のための略図であり、配管、バルブ等は図１に示すものと同様であり図示省略するが、３つ以上の複数の減圧容器２４ａ〜２４ｃで下記の操作を行うように接続される。
The operation of the decompression method in the decompression device of the modified example will be schematically described based on FIGS. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the following operation. The piping, valves, and the like are the same as those shown in FIG. 1 and are not shown. However, the following operations are performed with three or
本変形例においては、３つ以上の複数の減圧容器２４ａ〜２４ｃと、それぞれ均圧バルブ（図示省略）を介装し、順次、減圧容器２４ａと２４ｂをつなぐ均圧管２７ａ、減圧容器２４ｂと２４ｃをつなぐ均圧管２７ｂ、減圧容器２４ｃと２４ａをつなぐ均圧管２７ｃを備え、以下の操作を行う。
（ａ）例えば、そのうちの１つの減圧容器２４ａを前記の第１の減圧容器として、前述のように、減圧容器２４ａで高圧ガスを伴ったハイドレートを受け入れる一方、並行して、他の１つのハイドレートの入っている減圧容器２４ｂとハイドレートの入っていない減圧容器２４ｃを均圧管２７ｂで均圧する。
（ｂ）続いて、減圧容器２４ａと２４ｃを均圧容器２７ｃで均圧する一方、並行して、減圧容器２４ｂから減圧された発生ガス回収、ハイドレートの取り出しを行う。
（ｃ）続いて、均圧管２７ａで減圧容器２４ａと２４ｂの均圧を行う一方、並行して、減圧容器２４ｃで高圧ガスを伴ったハイドレートを受け入れる。
（ｄ）続いて、減圧容器２４ａから減圧された発生ガス回収、ハイドレートの取り出しを行う一方、均圧管２７ｂで減圧容器２４ｂと２４ｃの均圧を行う。
（ｅ）続いて、均圧管２７ｃで減圧容器２４ａと２４ｃの均圧を行う一方、減圧容器２４ｂで高圧ガスを伴ったハイドレートを受け入れる。
（ｆ）続いて、均圧管２７ａで減圧容器２４ａと２４ｂの均圧を行う一方、減圧容器２４ｃから減圧された発生ガス回収、ハイドレートの取り出しを行う。
（ｇ）以降（ａ）から（ｆ）の操作を繰り返す。
In this modification, three or more plural
(A) For example, one of the
(B) Subsequently, the
(C) Subsequently, the pressure equalizing tubes 27a perform pressure equalization of the
(D) Subsequently, the decompressed gas is recovered from the
(E) Subsequently, pressure equalization of the
(F) Subsequently, the pressure equalizing tubes 27a perform pressure equalization of the
(G) The operations from (a) to (f) are repeated thereafter.
本変形例では、以上のように３以上の複数の減圧容器２４ａ〜２４ｃにより操作を順次繰り返すことで、ハイドレートの減圧操作を行うように構成されるので、ハイドレートの減圧が連続処理され、ハイドレート生成システム全体のプロセス上の効率を著しく向上させるものとなる。しかも、３つ以上の複数の減圧容器２４ａ〜２４ｃで順次均圧を行うので、２つの減圧容器で均圧を行う場合より、より低い圧力で減圧容器の均圧ができるようになるため、ベントガス排出の初期圧力が低下しベントガス排出量をさらに低減でき、原料利用効率向上を図ることができるものとなる。なお、本変形例における減圧容器は３つ以上の複数であればよく、図示の３つに限定されないことは勿論である。
In the present modification, the hydrate pressure reduction operation is performed by sequentially repeating the operation using the three or more
以上、本発明を図示の実施例１について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されものではなく、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
Although the present invention has been described with reference to the illustrated
例えば、本発明の減圧装置は上記冷却工程Ｓ４と成形工程Ｓ６との間の減圧工程Ｓ５におけるものに限らず、従来例で述べたように成形工程Ｓ６を省略したものであってもよく、さらには、ハイドレート生成システムにおいて、高圧下のハイドレートと天然ガスの混合物を導入し減圧する減圧工程であれば、ハイドレート生成システムのどの段階であっても適用対象となることは勿論である。 For example, the decompression device of the present invention is not limited to the decompression step S5 between the cooling step S4 and the molding step S6, but may be one in which the molding step S6 is omitted as described in the conventional example. Of course, any hydration production system can be applied to any hydration production system as long as it is a depressurization process in which a mixture of hydrate and natural gas under high pressure is introduced and decompressed.
１０ 減圧装置
１３ａ、１３ｂ ハイドレート管
１４ａ 減圧容器Ａ
１４ｂ 減圧容器Ｂ
１５ａ、１５ｂ 導入管
１６ ガス管
１６ｂ，１６ｂ ガス管
１７ 均圧管
２４ａ〜２４ｃ 減圧容器
２７ａ〜２７ｃ 均圧管
３０ ハイドレート排出管
４０ 加圧プレス型成形装置
５０ 減圧装置
５１ バルブ
５２ バルブ
５３ ハイドレート管
５４ 減圧容器
５５ａ、５５ｂ ガス管
５６ａ、５６ｂ ガス排出バルブ
５７ 回収ライン
５８ 燃料利用ライン
Ｓ１ 生成工程
Ｓ２ 物理脱水工程
Ｓ３ 水和脱水工程
Ｓ４ 冷却工程
Ｓ５ 減圧工程
Ｓ６ 成形工程
Ｖ１、Ｖ４ 導入バルブ
Ｖ２、Ｖ５ ベントバルブ
Ｖ３、Ｖ６ 排出バルブ
Ｖ７ 均圧バルブ
10 Pressure reducing device 13a, 13b Hydrate tube 14a Pressure reducing vessel A
14b Depressurized container B
15a, 15b Introducing pipe 16
Claims (6)
6. The hydrate pressure reducing device according to claim 5, wherein the first pressure reducing vessel and the second pressure reducing vessel as a pair are provided with three or more pressure reducing vessels, and all of them are provided with pressure equalizing valves. A hydrate pressure reducing apparatus comprising a pressure equalizing pipe for sequentially connecting the pressure reducing containers.
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