JP2010227810A - ガスハイドレートの脱圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧下にあるガスハイドレートを大気圧等の低圧にまで脱圧する装置を提供する。
【解決手段】円筒状本体３の上部壁３ｆに、この円筒状本体３の中心より等距離偏位させて高圧雰囲気Ｐ１に連通したガスハイドレートの投入口３ａを、下部壁３ｇの前記投入口３ａと異なる位置に低圧雰囲気Ｐ２に連通した排出口３ｂをそれぞれ設け、前記円筒状本体３内に、複数のガスハイドレート受入室２ａを、前記投入口３ａおよび排出口３ｂの偏位に合わせて同心円状に配置した回転体２を軸支し、更に、前記回転体２は、外部に設けた駆動源Ｍにより駆動されるように構成されており、前記円筒状本体３は、前記受入室２ａにガスハイドレートが受け入れられる前に、その受入室２ａ内に封液ｒを供給する封液供給管８を、前記受入室２ａにガスハイドレートｈが受け入れられた後に、その受入室２ａ内と低圧雰囲気Ｐ２とを連通させる脱圧管９をそれぞれ設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、高圧下におけるガスハイドレートを大気圧等の低圧にまで脱圧する装置に関する。

クリーンエネルギーとして注目されているガスハイドレートは、例えば、５〜５．５ＭＰａ、２〜４℃の条件下において、原料ガス（メタンガス、プロパンガス、或いはこれらの混合ガス）と原料水との水和反応により生成される。また、生成したガスハイドレートは、スラリー状となっているので、これを脱水・成形し、ペレットなどの形状に成形して製品化される。

ところで、前記ガスハイドレートは、大気圧下でマイナス２０℃とすると自己保存効果と称される効果を発揮し、長期間にわたって保管できるという特性を有しており、また、生成圧力（５〜５．５ＭＰａ）の高圧下で保存・輸送した場合に、その高圧状態に維持するためのコストがかかる。

係ることから、生成されたガスハイドレートを生成圧力などの高圧から大気圧等の低圧にまで脱圧する方法が提案されている。一例としては、ガスハイドレートを回転体に収容し、高圧雰囲気から低圧雰囲気に脱圧する脱圧装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２６８４０６号公報

特許文献１記載の脱圧装置は、回転体の受入室に高圧雰囲気下のガスハイドレートが投入される収容工程と、受入室内の圧力を低圧雰囲気にまで脱圧する脱圧工程と、受入室からガスハイドレートを低圧雰囲気下に排出する排出工程と、受入室の内圧を高圧雰囲気にまで加圧する昇圧工程とからなる一連の工程が、前記回転体が３６０度回転して繰り返されるので、バッチ式でガスハイドレートを脱圧することとなり、大量処理には適していない。また、大量処理するには、回転体を大型化したり、複数系列で処理したりしなければならず、装置の大型化や系統の複雑化が必要であった。

本発明は、前述の従来技術の問題点に鑑みて、ガスハイドレートを高圧側から低圧側へ連続かつ大量に脱圧処理することのできる装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係るガスハイドレートの脱圧装置は上記目的を達成するため、下記の如く構成されている。
（１）円筒状本体３の上部壁３ｆに、この円筒状本体３の中心より等距離偏位させて高圧雰囲気Ｐ１に連通したガスハイドレートの投入口３ａを、下部壁３ｇに前記円筒状本体３の中心より等距離偏位し、且つ前記投入口３ａと異なる位置に低圧雰囲気Ｐ２に連通したガスハイドレートｈの排出口３ｂをそれぞれ設け、前記円筒状本体３内に、複数のガスハイドレート受入室２ａを、前記投入口３ａおよび排出口３ｂの偏位に合わせて同心円状に配置した回転体２を軸支し、更に、前記回転体２は、前記円筒状本体３の外部に設けた駆
動源Ｍにより駆動されるように構成されており、前記円筒状本体３は、前記受入室２ａにガスハイドレートが受け入れられる前に、その受入室２ａ内に封液ｒを供給する封液供給管８を、前記受入室２ａにガスハイドレートｈが受け入れられた後に、その受入室２ａ内と低圧雰囲気Ｐ２とを連通させる脱圧管９をそれぞれ設けていることを特徴としている。（２）前記回転体２は、少なくとも４個の受入室２ａが同心円上に均等間隔で配置されていることを特徴としている。

更に、本発明に係るガスハイドレートの脱圧方法は上記目的を達成するため、下記の如く構成されている。
（３）高圧雰囲気Ｐ１のガスハイドレートｈを脱圧して低圧雰囲気Ｐ２に移送する脱圧方法であって、
ガスハイドレート受入室２に封液ｒを供給する封液充填工程Ｂ１と、この封液充填工程Ｂ１で封液ｒが充填された受入室２ａにガスハイドレートｈを投入するガスハイドレート供給工程Ｂ２と、この供給工程Ｂ２でガスハイドレートｈが投入された受入室２ａと前記低圧雰囲気Ｐ２とを連通させて脱圧する脱圧工程Ｂ３と、この脱圧工程Ｂ３により前記低圧雰囲気Ｐ２と略等圧となった受入室２ａからガスハイドレートｈと封液ｒとを排出する排出工程とを備えることを特徴としている。
（４）前記高圧雰囲気Ｐ１の圧力が５．０〜５．５ＭＰａであり、前記低圧雰囲気Ｐ２の圧力が０．１〜０．４ＭＰａであることを特徴としている。
（５）前記封液ｒが、前記ガスハイドレートｈを構成する原料ガスと同質の液化ガス、液体プロパン、ヘキサン、ケロシン、もしくはシリコンオイルであることを特徴としている。
（６）前記ガスハイドレートｈが圧縮成形された成形体であり、この成形体が球形や円柱形であり、更に、成形体の大きさが２０〜１００ｍｍであることを特徴としている。

本発明のガスハイドレート脱圧装置は、高圧側からのガスハイドレートの受入れと、低圧側へのガスハイドレートの排出とを同時進行させることができるので、従来のバッチ処理式よりも処理速度が向上する。

本発明に係るガスハイドレート脱圧装置の概略構成図である。 本発明に係るガスハイドレート脱圧装置の他の実施態様を示す図である。 本発明に係るガスハイドレート脱圧装置における受入室の動作と圧力変化とを示す図である。 本発明に係るガスハイドレート脱圧装置における回転体の動作を示す模式図である。 従来のガスハイドレート脱圧装置の概略構成図である。

以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。

本発明に係るガスハイドレートｈの脱圧装置１は、例えば、図１に示すように、高圧雰囲気Ｐ１（例えば、ガスハイドレートの生成圧力である５．０〜５．５ＭＰａ）、温度が２〜４℃において、圧縮成型器（ペレタイザー）２３によって球形や円柱形などに圧縮成形された成形体ｈ（ガスハイドレートペレットｈ）が一時貯留されるホッパー１２を備えている。前記ホッパー１２は、脱圧装置１の円筒状本体（ケーシング）３の上部壁３ｆに設けた投入口３ａに連結されており、ホッパー１２内のガスハイドレートペレットｈが円筒状本体３内に軸支された回転体２の受入室２ａ内に投入される。前記回転体２は、その周囲に前記円筒状本体３の外部に設けた電動機Ｍに設けた歯車４ａによって駆動される歯
車２ｄが形成されている。そして、円筒状本体３の下部壁３ｇに設けた排出口３ｂよりガスハイドレートペレットｈが排出される。

更に、脱圧装置１は、図４に示すように、受入室２ａに封液ｒを供給してこの受入室２ａの内圧を高圧Ｐ１（例えば、５．０〜５．５ＭＰａ）にまで昇圧する昇圧工程Ｂ１と、受入室２ａにガスハイドレートペレットｈが投入される充填工程Ｂ２と、受入室２ａ内と低圧雰囲気Ｐ２とを連通させて脱圧させる脱圧工程Ｂ３と、脱圧された受入室２ａよりガスハイドレートを排出する排出工程Ｂ４とが、それぞれの受入室２ａにおいて同時になされるように構成されている。

前記封液ｒは、貯留タンク２１に所定量貯留されており、ガスハイドレートｈが低圧雰囲気Ｐ２となったときに自己保存効果を発揮すると共に、封液ｒが低圧雰囲気Ｐ２で沸騰しない温度に冷凍機で冷却されている。本実施例においては、封液ｒとして液化プロパンガス（大気圧で沸点がマイナス４２．１℃）を使用しており、マイナス５０℃程度に冷却している。なお、液化プロパンガスの他には、前記ガスハイドレートｈが自己保存効果を発揮するように冷却された液体プロパン、ヘキサン、ケロシン、もしくはシリコンオイルを使用することができる。これらも冷却媒体としての性能や取扱いのし易さの理由から、液化プロパンガスと同様にガスハイドレートｈの封液として好ましい。

受入室２ａの圧力変化について、昇圧工程Ｂ１、充填工程Ｂ２、脱圧工程Ｂ３、排出工程Ｂ４の順に説明すると次のようになる。

昇圧工程Ｂ１は、図４および図３中の符号イに示すように、ガスハイドレートｈと封液ｒが排出されて圧力が低圧雰囲気Ｐ２となっている収容室２ａに、符号ロに示すように封液ｒを供給して高圧雰囲気Ｐ１の圧力にまで昇圧される。また、ガスハイドレートｈが封液ｒによってマイナス５０℃程度に冷却される。

次に、充填工程Ｂ２では、図４および図３中の符号ハに示すように、ガスハイドレートｈの投入口３ａと受入室２ａとが連通し、ホッパー１２内のガスハイドレートｈが供給管５を介して受入室２ａに投入される。ガスハイドレートｈの比重が封液ｒである液化プロパンガスよりも大きいので、そのガスハイドレートｈが封液ｒ中を沈降して受入室２ａに充填される。

次いで、脱圧工程Ｂ３では、図４および図３中の符号ニに示すように、ガスハイドレートｈが充填された受入室２ａ内と低圧雰囲気（本実施例においては固液分離器１５）の圧力Ｐ２とを連通する脱圧管９によって、受入室２ａ内の圧力Ｐ１が脱圧され、低圧雰囲気の圧力Ｐ２となる。脱圧される際には、ガスハイドレートｈに付着していたガスｇ（生成ガスなど）が放出される。

そして、排出工程Ｂ４では、図４および図３中の符号ホに示すように、脱圧された受入室２ａよりガスハイドレートｈと封液ｒとを排出管６を介して固液分離器１５内へ排出する。排出されたガスハイドレートｈと封液ｒとは、パンチングメタルなどの固液分離手段１５ａによりそれぞれ分離され、封液ｒは液溜まり１５ｂよりドレイン２７を介して貯留タンク２１へ戻され再利用され、ガスハイドレートｈは取出し口１５ｃから配管２６を介して貯蔵ダンク１８などへ移送される。

このような一連の工程Ｂ１〜Ｂ４を繰り返し、高圧雰囲気の圧力Ｐ１にあるガスハイドレートｈを低圧雰囲気の圧力Ｐ２にまで脱圧する処理が連続的に行われる。

本発明により、昇圧工程と充填工程と脱圧工程と排出工程とを同時進行させることがで
きるので、従来のバッチ処理式の脱圧装置より処理速度が向上する。

なお、図２に示されるように、ガスハイドレートペレットｈを供給室２ａ内に効率的に充填するために、シリンダ装置４１によって強制的にガスハイドレートペレットｈを押し込み機構４１ａで押し込むようにすることもできる。また、上記実施の形態では、説明の便宜上、回転体２を円柱形状として図示したが、球形状であっても構わない。また、回転体２を電動機等の駆動装置で直接駆動してもよい。

１ 脱圧装置
２ 回転体
２ａ 受入室（貫通孔）
３ ケーシング
３ａ 投入口
３ｂ 排出口
３ｆ 上部壁
３ｇ 下部壁
４ａ 歯車
５ 供給管
６ 排出管
８ 封液供給管
９ 脱圧管
ｈ ハイドレート（ペレット）
Ｂ１ 昇圧工程
Ｂ２ 充填工程
Ｂ３ 脱圧工程
Ｂ４ 排出工程
ｒ 封液
ｇ ガス
Ｐ１ 高圧
Ｐ２ 低圧

Claims (6)

1. 円筒状本体の上部壁に、この円筒状本体の中心より等距離偏位させて高圧雰囲気に連通したガスハイドレートの投入口を、下部壁に前記円筒状本体の中心より等距離偏位し、且つ前記投入口と異なる位置に低圧雰囲気に連通したガスハイドレートの排出口をそれぞれ設け、
   前記円筒状本体内に、複数のガスハイドレート受入室を、前記投入口および排出口の偏位に合わせて同心円状に配置した回転体を軸支し、更に、前記回転体は、前記円筒状本体の外部に設けた駆動源により駆動されるように構成されており、
   前記円筒状本体は、前記受入室にガスハイドレートが受け入れられる前に、その受入室内に封液を供給する封液供給管を、前記受入室にガスハイドレートが受け入れられた後に、その受入室と低圧雰囲気とを連通させる脱圧管をそれぞれ設けていることを特徴とするガスハイドレートの脱圧装置。
2. 前記回転体は、少なくとも４個の受入室が同心円上に均等間隔で配置されていることを特徴とする請求項１記載のガスハイドレートの脱圧装置。
3. 高圧雰囲気のガスハイドレートを脱圧して低圧雰囲気に移送する脱圧方法であって、
   ガスハイドレート受入室に封液を供給する封液充填工程と、この封液充填工程で封液が充填された受入室にガスハイドレートを投入するガスハイドレート供給工程と、この供給工程でガスハイドレートが投入された受入室と前記低圧雰囲気とを連通させて脱圧する脱圧工程と、この脱圧工程により前記低圧雰囲気と略等圧となった受入室からガスハイドレートと封液とを排出する排出工程とを備えることを特徴とするガスハイドレートの脱圧方法。
4. 前記高圧雰囲気の圧力が５．０〜５．５ＭＰａであり、前記低圧雰囲気の圧力が０．１〜０．４ＭＰａであることを特徴とする請求項３記載のガスハイドレートの脱圧方法。
5. 前記封液が、前記ガスハイドレートを構成する原料ガスと同質の液化ガス、液体プロパン、ヘキサン、ケロシン、シリコンオイルの何れかであることを特徴とする請求項３記載のガスハイドレートの脱圧方法。
6. 前記ガスハイドレートが圧縮成形された成形体であり、この成形体が球形または円柱形であり、更に、成形体の大きさが２０ｍｍ〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項３記載のガスハイドレートの脱圧方法。

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