JP2022515032A - Equipment and methods for forming gas hydrate - Google Patents

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Abstract

Figure 2022515032000001

本発明ではガスハイドレートを形成する装置が供される。かかる装置は、高圧バルブによって互いに分けられるハイドレート形成ゾーンおよびハイドレート・ペレット化ゾーンを有して成るチャンバー、ハイドレート形成ゾーンと流体連通状態にあるガス入口、ハイドレート形成ゾーンと流体連通状態にある液体入口、ハイドレート形成ゾーンおよびハイドレート・ペレット化ゾーンで動くことができ、ガスハイドレート・ペレットの形成のため、ハイドレート形成ゾーンで形成されたガスハイドレートをハイドレート・ペレット化ゾーンへと移送させるように構成されるピストンまたはエクストルーダー、ならびに、形成されたガスハイドレートを回収するためのハイドレート出口であって、ハイドレート・ペレット化ゾーンと接続されているハイドレート出口を有して成る。
【選択図】図２

Figure 2022515032000001

The present invention provides an apparatus for forming gas hydrate. Such a device can be a chamber having a hydrate formation zone and a hydrate pelletization zone separated from each other by a high pressure valve, a gas inlet in a fluid communication state with the hydrate formation zone, and a fluid communication state with a hydrate formation zone. It can move in certain liquid inlets, hydrate formation zones and hydrate pelletization zones, and for the formation of gas hydrate pellets, the gas hydrate formed in the hydrate formation zone is transferred to the hydrate pelletization zone. It has a piston or extruder configured to transfer with, as well as a hydrate outlet for recovering the formed gas hydrate, which is connected to a hydrate pelletization zone. It consists of.
[Selection diagram] Fig. 2

Description

本発明は、ガスハイドレートを形成する装置、および、ガスハイドレートを形成する方法に関する。 The present invention relates to an apparatus for forming gas hydrate and a method for forming gas hydrate.

背景
天然ガス（ＮＧ）は、最もクリーンに燃焼する化石燃料であって、石炭や石油を使用する場合に比べて使用時の二酸化炭素排出を削減できるので、エネルギー源として世界的に使用されている。しかしながら、通常はガスパイプラインを経由することになるＮＧ輸送には問題がある。したがって、ＮＧは、通常、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）として圧縮ガス形態で、あるいは、液化天然ガス（ＬＮＧ）として液体形態で貯留および輸送される。 Background Natural gas (NG) is the cleanest burning fossil fuel and is used worldwide as an energy source because it can reduce carbon dioxide emissions during use compared to using coal or petroleum. .. However, there is a problem with NG transportation, which normally goes through the gas pipeline. Therefore, NG is usually stored and transported in compressed gas form as compressed natural gas (CNG) or in liquid form as liquefied natural gas (LNG).

ＬＮＧ輸送およびＬＮＧ貯留に使用されるＬＮＧキャリアーは、一般に極低温の船およびタンクであり、約－１６０℃と非常に低い温度でＬＮＧを貯留する必要がある。その結果、エネルギー消費が多く、コストが高くなる。ＣＮＧでは、約２００バール以上の非常に高い圧力が必要とされる。これにより、高圧で大容量の貯留タンクの設計に伴って高コストとなり、ＣＮＧが非実用的なものとなる。さらに、ＣＮＧは本質的には爆発性であって可燃性を有する。 LNG carriers used for LNG transport and LNG storage are generally cryogenic ships and tanks that need to store LNG at very low temperatures of about -160 ° C. As a result, energy consumption is high and costs are high. CNG requires very high pressures of about 200 bar or more. This results in high costs associated with the design of high pressure, large capacity storage tanks, making CNG impractical. In addition, CNG is essentially explosive and flammable.

ＮＧを貯留する別のオプションとして、ＮＧがクラスレート・ハイドレートの形態で貯留される固体化天然ガス（ＳＮＧ）の形態にするものがある。ＳＮＧは、ＮＧの輸送と貯留の双方を実行可能とする代替手段であって、非常に穏やかな条件でより高いエネルギーの貯留密度を可能とし、ＬＮＧやＣＮＧと比較してより環境に優しい。しかしながら、大規模にハイドレートを形成するには困難を伴う。これは、ハイドレートの形成速度が遅く、水からハイドレートへの変換が少ないためである。さらに、約－２０℃の温度でのハイドレート貯留も、かかる技術の大規模商業化には大きな障害となっている。 Another option for storing NG is to make NG in the form of solidified natural gas (SNG) stored in the form of clathrate hydrate. SNG is an alternative that enables both transport and storage of NG, allows for higher energy storage densities under very mild conditions and is more environmentally friendly compared to LNG and CNG. However, it is difficult to form hydrates on a large scale. This is because the rate of hydrate formation is slow and the conversion of water to hydrate is small. In addition, hydrate storage at a temperature of about -20 ° C is also a major obstacle to the large-scale commercialization of such technology.

それゆえ、ガスハイドレートを形成するための改良された装置および方法にはニーズがある。 Therefore, there is a need for improved equipment and methods for forming gas hydrates.

本発明は、これらの問題に対処すること、および／または、ガスハイドレート形成のための改善された装置および方法を提供することを目的としている。 It is an object of the present invention to address these issues and / or to provide improved devices and methods for gas hydrate formation.

第１要旨によれば、本発明は、ガスハイドレートを形成する装置であって、
－ 高圧バルブ（high pressure valve）によって互いに分けられる（または分離される）ハイドレート形成ゾーン（又はハイドレート形成領域、hydrate formation zone）およびハイドレート・ペレット化ゾーン（又はハイドレート・ペレット化領域、hydrate pelletization zone）を有して成るチャンバー、
－ ハイドレート形成ゾーンと流体連通状態（fluid communication）にあるガス入口、
－ ハイドレート形成ゾーンと流体連通状態にある液体入口、
－ ハイドレート形成ゾーンおよびハイドレート・ペレット化ゾーンで動く（またはこれらゾーンを通るように動く）ことができ、ガスハイドレート・ペレットの形成のため、ハイドレート形成ゾーンで形成されたガスハイドレートをハイドレート・ペレット化ゾーンへと移送するように構成されるピストン（piston)またはエクストルーダー（extruder)、ならびに
－ 形成されたガスハイドレートを集める（又は回収する、collect）ためのハイドレート出口であって、ハイドレート・ペレット化ゾーンに接続されているハイドレート出口
を有して成る、装置を提供する。 According to the first gist, the present invention is a device for forming gas hydrate.
-Hydrate formation zones (or hydrate formation zones) and hydrate pelletization zones (or hydrate pelletization zones, hydrates) that are separated (or separated) from each other by high pressure valves. A chamber having a pelletization zone),
-A gas inlet in fluid communication with the hydrate formation zone,
-A liquid inlet that is in fluid communication with the hydrate formation zone,
-Can move (or move through these zones) in the hydrate formation zone and the hydrate pelletization zone, and for the formation of gas hydrate pellets, the gas hydrate formed in the hydrate formation zone A piston or extruder configured to transfer to the hydrate pelletization zone, as well as a hydrate outlet for collecting (or collecting) the formed gas hydrate. The device comprises a hydrate outlet connected to a hydrate pelletization zone.

ある特定の要旨において、ハイドレート形成ゾーンおよびハイドレート・ペレット化ゾーンの各々は冷却システムを有して成っていてよい。冷却システムは、その冷却システムを通るように冷却液が循環するように構成されており、それによって、ハイドレート形成ゾーンおよびハイドレート・ペレット化ゾーンが、それぞれ第１所定温度（または予め定められた第１温度、first pre-determined temperature）および第２所定温度（または予め定められた第２温度、second pre-determined temperature）に維持される。 In one particular gist, each of the hydrate formation zone and the hydrate pelletization zone may consist of a cooling system. The cooling system is configured to circulate the coolant through the cooling system, whereby the hydrate formation zone and the hydrate pelletization zone are each set to a first predetermined temperature (or predetermined temperature). It is maintained at a first temperature (first pre-determined temperature) and a second predetermined temperature (or a predetermined second pre-determined temperature).

チャンバーは、そのチャンバーの圧力を制御する圧力解放バルブ（または圧抜きバルブもしくは圧力開放バルブ、pressure release valve）を更に有して成っていてよい。圧力解放バルブは、本発明の目的のための任意の適当なバルブであてよい。別のある特定の要旨では、高圧バルブは、任意の適当な高圧バルブであってよい。特に、高圧バルブは、限定するものではないが、ゲート・バルブ、ボール・バルブ、またはそれらの組合せであってよい。 The chamber may further comprise a pressure release valve (or pressure release valve) that controls the pressure in the chamber. The pressure release valve may be any suitable valve for the purposes of the present invention. In another particular gist, the high pressure valve may be any suitable high pressure valve. In particular, the high pressure valve may be, but is not limited to, a gate valve, a ball valve, or a combination thereof.

ピストンまたはエクストルーダーは、ハイドレート形成ゾーンで形成されたガスハイドレートを、ガスハイドレート・ペレット形成のため、ハイドレート・ペレット化ゾーンのペレット・ダイにまで移送するように構成されている。ある特定の要旨では、ハイドレート・ペレット化ゾーンは、ガスハイドレート・ペレットを形成するように構成されているペレット・ダイ（またはペレット型もしくはペレット押型、pellet die）を有して成っていてよい。 The piston or extruder is configured to transfer the gas hydrate formed in the hydrate formation zone to the pellet die in the hydrate pelletization zone for gas hydrate pellet formation. In one particular gist, the hydrate pelletization zone may consist of a pellet die (or pellet die or pellet die) that is configured to form gas hydrate pellets. ..

上述の装置は、残存液の排出のため、ハイドレート・ペレット化ゾーンと流体連通状態にある液体出口を更に有して成っていてよい。 The device described above may further include a hydrate pelletization zone and a fluid outlet in fluid communication for drainage of residual liquid.

第２要旨によれば、本発明は、ガスハイドレートを形成する方法であって、
－ ハイドレート形成液を、ハイドレート形成ゾーンと流体連通状態にある液体入口に供給すること、
－ ハイドレート形成ゾーンと流体連通状態のガス入口にガスを注入すること、
－ ガスハイドレート形成が可能となるように、ハイドレート形成ゾーンを所定温度（または予め定められた温度、pre-determined temperature）にまで冷却すること、および
－ ハイドレート・ペレット化ゾーンでガスハイドレートをペレット化すること、
を含んで成る、方法を提供する。 According to the second gist, the present invention is a method for forming gas hydrate.
-Supplying the hydrate-forming liquid to the liquid inlet in fluid communication with the hydrate-forming zone,
-Injecting gas into the hydrate formation zone and the gas inlet in fluid communication,
-Cool the hydrate formation zone to a predetermined temperature (or pre-determined temperature) to allow gas hydrate formation, and-gas hydrate in the hydrate pelletization zone. To pelletize,
Provide a method, comprising.

ハイドレート形成液は、任意の適当な液体であってよい。ある特定の要旨において、ハイドレート形成液が水を含んで成っていてよい。別のある特定の要旨において、ハイドレート形成液は、限定するわけでないが、熱力学的促進剤（若しくはサーモダイナミック・プロモーター、thermodynamic promoter）、動力学的促進剤(若しくはキネティック・プロモーター、kinetic promoter)、またはそれらの組合せを更に含んで成っていてよい。 The hydrate forming liquid may be any suitable liquid. In certain gist, the hydrate-forming solution may consist of water. In another particular gist, hydrate-forming fluids are, but are not limited to, thermodynamic promoters (or thermodynamic promoters), kinetic promoters (or kinetic promoters). , Or a combination thereof.

熱力学的促進剤は、任意の適当な熱力学促進剤であってよい。例えば、熱力学的促進剤は、限定するわけではないが、sI形成化合物（またはsI型形成のための化合物もしくは構造Iを形成する化合物、sI-forming compound）、sII形成化合物（またはsII型形成のための化合物もしくは構造IIを形成する化合物、sII-forming compound）、sH形成化合物（またはsH型形成のための化合物もしくは構造Hを形成する化合物、sH-forming compound）、またはセミクラスレート形成化合物（またはセミクラスレート形成のための化合物、semiclathrate-forming compound）であってよい。特に、熱力学的促進剤は、限定するわけではないが、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、またはそれらの組合せであってよい。 The thermodynamic accelerator may be any suitable thermodynamic accelerator. For example, thermodynamic accelerators are, but are not limited to, sI-forming compounds (or compounds for sI-forming or compounds that form structure I, sI-forming compounds), sII-forming compounds (or sII-forming). SII-forming compound (sII-forming compound), sH-forming compound (or compound for sH type formation or compound forming structure H, sH-forming compound), or semi-class rate-forming compound. (Or a semiclathrate-forming compound). In particular, the thermodynamic accelerator may be, but is not limited to, tetrahydrofuran, dioxolane, or a combination thereof.

動力学的促進剤は、任意の適当な動力学促進剤であってよい。例えば、動力学的促進剤は、限定するわけではないが、界面活性剤またはアミノ酸であってよい。特に、動力学的促進剤は、限定するわけではないものの、ドデシル硫酸ナトリウム、トリプトファン（tryptophan）、またはそれらの組合せであってよい。 The kinetic accelerator may be any suitable kinetic accelerator. For example, the kinetic accelerator may be, but is not limited to, a surfactant or an amino acid. In particular, the kinetic accelerator may be, but is not limited to, sodium dodecyl sulfate, tryptophan, or a combination thereof.

ガスの注入には、ハイドレート形成ゾーンを適当な圧力にまで加圧することが含まれてよい。特に、ガスの注入には、ハイドレート形成ゾーンを３０～９５バールの圧力にまで加圧することが含まれてよい。 Injecting the gas may include pressurizing the hydrate formation zone to a suitable pressure. In particular, the injection of gas may include pressurizing the hydrate formation zone to a pressure of 30-95 bar.

ガスの注入は、任意の適当なガスの注入を含んで成っていてよい。例えば、注入は、限定するわけではないが、天然ガス、バイオメタン、メタン、エタン、プロパン、二酸化炭素、水素、またはそれらの混合物から選択されるガスを注入することを含んで成るものでよい。 The gas injection may consist of any suitable gas injection. For example, the infusion may comprise, but is not limited to, injecting a gas selected from natural gas, biomethane, methane, ethane, propane, carbon dioxide, hydrogen, or mixtures thereof.

所定温度は、任意の適当な温度であってよい。例えば、所定温度が１～２５℃であってよい。 The predetermined temperature may be any suitable temperature. For example, the predetermined temperature may be 1 to 25 ° C.

上述の方法は、ハイドレート形成ゾーンで形成されたガスハイドレートを、ペレット化するに先立って、ハイドレート・ペレット化ゾーンへと移動させる（又は移す、transfer）ことを更に含んで成っていてよい。 The method described above may further comprise transferring the gas hydrate formed in the hydrate forming zone to (or transferring) to the hydrate pelletization zone prior to pelletization. ..

発明の完全な理解により容易な実用化に資するため、非限定的な例としてのみ説明を行うが、そのような説明は添付の例示的な図面を参照する。 In order to contribute to easy practical use by a complete understanding of the invention, the description will be given only as a non-limiting example, but such description will be referred to in the accompanying exemplary drawings.

図１は、本発明の一実施形態による、一体化された（または統合された、integrated）ハイドレート・リアクター装置に関するプロセス概略図を示す。FIG. 1 shows a process schematic for an integrated (or integrated) hydrate reactor apparatus according to an embodiment of the invention. 図２は、ピストンを備えた一体化されたリアクターの模式図を示す。FIG. 2 shows a schematic diagram of an integrated reactor with a piston. 図３は、エクストルーダーを備えた一体化されたリアクターの模式図を示す。FIG. 3 shows a schematic diagram of an integrated reactor equipped with an extruder. 図４（Ａ）は、メタン取込みに関する温度の効果を示す。FIG. 4 (A) shows the effect of temperature on methane uptake. 図４（Ｂ）は、誘導時間を示す。FIG. 4B shows the induction time. 図４（Ｃ）は、ハイドレート形成期間においてハイドレート形成の９０％完了を達成するのに要する時間（ｔ90）を示す。FIG. 4C shows the time (t 90 ) required to achieve 90% completion of hydrate formation during the hydrate formation period. 図５（Ａ）は、メタン取込みに関する圧力の効果を示す。FIG. 5A shows the effect of pressure on methane uptake. 図５（Ｂ）は、誘導時間を示す。FIG. 5B shows the induction time. 図５（Ｃ）は、ハイドレート形成期間におけるｔ90を示している。FIG. 5C shows t 90 during the hydrate formation period. 図６は、ハイドレート形成中のメタン取り込み、誘導時間、および正規化されたメタン取込み速度（ＮＲ１５）に関する体積スケールアップの効果を示す。FIG. 6 shows the effect of volume scale-up on methane uptake during hydrate formation, induction time, and normalized methane uptake rate (NR 15 ). 図７は、純水、塩水および海水から形成された混合ハイドレートのガス取込みの比較を示す。FIG. 7 shows a comparison of gas uptake of mixed hydrates formed from pure water, salt water and seawater. 図８は、２８３．２Ｋでの混合ハイドレート形成においてメタン/エタン/プロパンの３成分ガス混合物が使用されるガス取込みに関する圧力の効果を示す。FIG. 8 shows the effect of pressure on gas uptake in which a methane / ethane / propane three-component gas mixture is used in the formation of mixed hydrates at 283.2K. 図９は、７．２ＭＰａおよび２８３．２Ｋでの混合メタンハイドレート形成においてジオキソランおよびテトラヒドロフランが使用されるガス取込みの比較を示す。FIG. 9 shows a comparison of gas uptakes in which dioxolane and tetrahydrofuran are used in the formation of mixed methane hydrates at 7.2 MPa and 283.2 K. 図１０は、１気圧および－２℃でのＳＮＧ混合ハイドレート・ペレットの１年の期間にわたる安定性試験のデータを示す。FIG. 10 shows data from a one-year stability test of SNG-blended hydrate pellets at 1 atmosphere and -2 ° C.

詳細な説明
上記で説明したように、ガスハイドレート形成のための改良された装置および方法に対してニーズがある。一般的に、本発明は、ハイドレート形成、過剰水分の除去およびペレット化などの典型的なステップを単一のシステムとして統合可能となったＳＮＧ形成システムを提供する。本発明はまた、従来の方法と比較して、マイルドな操作圧力およびより高い温度のみを要しつつも、依然高いハイドレート変換を達成しつつも、システムおよび方法のコストをより低下させ、大規模な天然ガスハイドレートの生産および貯留により適した方法を提供する。 Detailed Description As described above, there is a need for improved equipment and methods for gas hydrate formation. In general, the invention provides an SNG formation system that allows the integration of typical steps such as hydrate formation, excess water removal and pelletization into a single system. The invention also lowers the cost of the system and method, while still achieving high hydrate conversions, while requiring only mild operating pressure and higher temperature, as compared to conventional methods. It provides a better method for the production and storage of large-scale natural gas hydrates.

第１要旨によれば、本発明は、ガスハイドレートを形成する装置であって、
－ 高圧バルブによって互いに分けられたハイドレート形成ゾーンとハイドレート・ペレット化ゾーンとを有して成るチャンバー、
－ ハイドレート形成ゾーンと流体連通状態にあるガス入口（gas inlet）、
－ ハイドレート形成ゾーンと流体連通状態にある液体入口（liquid inlet）、
－ ハイドレート形成ゾーンおよびハイドレート・ペレット化ゾーンを通るように動くことができ、ガスハイドレート・ペレットの形成のため、ハイドレート形成ゾーンで形成されたガスハイドレートをハイドレート・ペレット化ゾーンへと移送させるように構成されたピストンまたはエクストルーダー、ならびに
－ 形成されたガスハイドレートを集めるためのハイドレート出口であって、ハイドレート・ペレット化ゾーンと接続されたハイドレート出口（hydrate outlet）
を有して成る、装置を提供する。 According to the first gist, the present invention is a device for forming gas hydrate.
-A chamber having a hydrate forming zone and a hydrate pelletizing zone separated from each other by a high pressure valve.
-Gas inlet, which is in fluid communication with the hydrate formation zone,
-Liquid inlet, which is in fluid communication with the hydrate formation zone,
-Can move through the hydrate formation zone and the hydrate pelletization zone, and for the formation of gas hydrate pellets, the gas hydrate formed in the hydrate formation zone is transferred to the hydrate pelletization zone. A piston or extruder configured to transfer with, as well as a hydrate outlet for collecting the formed gas hydrates, which is connected to the hydrate pelletization zone.
Provide a device comprising.

本発明の装置の概略図を図１に示す。図１に示されるように、装置１００は、チャンバー（図示せず）を有して成っていてよく、かかるチャンバーがハイドレート形成ゾーン１０２およびハイドレート・ペレット化ゾーン１０４を有して成っていてよい。 A schematic diagram of the apparatus of the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the apparatus 100 may comprise a chamber (not shown), such chamber comprising a hydrate forming zone 102 and a hydrate pelleting zone 104. good.

また、装置１００は、ハイドレート形成ゾーン１０２内にガスを供給するためのガス入口１０６と、ハイドレート形成液をハイドレート形成ゾーン１０２内に供給するための液体入口１０８とを有して成っていてよい。 Further, the apparatus 100 includes a gas inlet 106 for supplying gas into the hydrate forming zone 102, and a liquid inlet 108 for supplying the hydrate forming liquid into the hydrate forming zone 102. It's okay.

また、装置１００は、ハイドレート形成ゾーン１０２内に供給される過剰ガスを排出するためのガス出口１１０を備える。ガス出口１１０は、ガス入口１０６と流体連通状態となっていてよく、ハイドレート形成ゾーン１０２から排出された過剰ガスが、適切な時期にガス入口１０６を介してハイドレート形成ゾーン１０２に戻されてよい。 Further, the device 100 includes a gas outlet 110 for discharging excess gas supplied into the hydrate forming zone 102. The gas outlet 110 may be in a fluid communication state with the gas inlet 106, and excess gas discharged from the hydrate forming zone 102 is returned to the hydrate forming zone 102 via the gas inlet 106 at an appropriate time. good.

ハイドレート形成ゾーン１０２およびハイドレート・ペレット化ゾーン１０４内の圧力を調整および維持するように構成された高圧バルブ１１２が設けられてよい。高圧バルブ１１２は、任意の適当なバルブであってよい。例えば、高圧バルブ１１２は、ゲート・バルブ、ボール・バルブ、またはそれらの組合せであってよいものの、これらに限定されない。特に、高圧バルブ１１２がボール・バルブであってよい。 A high pressure valve 112 configured to regulate and maintain pressure within the hydrate formation zone 102 and the hydrate pelletization zone 104 may be provided. The high pressure valve 112 may be any suitable valve. For example, the high pressure valve 112 may be, but is not limited to, a gate valve, a ball valve, or a combination thereof. In particular, the high pressure valve 112 may be a ball valve.

装置１００は、ハイドレート形成ゾーン１０２およびハイドレート・ペレット化ゾーン１０４内の圧力を制御するように構成された圧力解放バルブ（図示せず）をさらに備えていてよい。圧力解放バルブは、本発明の目的のための任意の適当なバルブであってよい。 The device 100 may further include a pressure release valve (not shown) configured to control the pressure in the hydrate formation zone 102 and the hydrate pelletization zone 104. The pressure release valve may be any suitable valve for the purposes of the present invention.

ハイドレート形成ゾーン１０２およびハイドレート・ペレット化ゾーン１０４の温度は、冷却システム１１４によって維持されてよい。ある特定の態様において、ハイドレート形成ゾーン１０２およびハイドレート・ペレット化ゾーン１０４の各々は、冷却システム１１４を含んでいてよい。かかる冷却システム１１４は、それを通って冷却液を循環させるように構成されており、それにより、ハイドレート形成ゾーン１０２およびハイドレート・ペレット化ゾーン１０４を、それぞれ、第１所定温度および第２所定温度に維持する。 The temperatures of the hydrate formation zone 102 and the hydrate pelletization zone 104 may be maintained by the cooling system 114. In certain embodiments, each of the hydrate forming zone 102 and the hydrate pelleting zone 104 may include a cooling system 114. The cooling system 114 is configured to circulate the coolant through it, thereby allowing the hydrate formation zone 102 and the hydrate pelletization zone 104 to have a first predetermined temperature and a second predetermined temperature, respectively. Keep at temperature.

第１所定温度および第２所定温度は、任意の適当な温度であってよい。第１所定温度および第２所定温度は、互いに同じであってよい。あるいは、第１所定温度および第２所定温度は互いに異なっていてもよい。ある特定の態様において、第１所定温度は、１℃～２５℃、５℃～２０℃、７℃～１８℃、または、１０℃～１５℃であってよい。さらに特にいえば、第１所定温度が１℃～１０℃であってよい。 The first predetermined temperature and the second predetermined temperature may be any suitable temperature. The first predetermined temperature and the second predetermined temperature may be the same as each other. Alternatively, the first predetermined temperature and the second predetermined temperature may be different from each other. In certain embodiments, the first predetermined temperature may be 1 ° C to 25 ° C, 5 ° C to 20 ° C, 7 ° C to 18 ° C, or 10 ° C to 15 ° C. More specifically, the first predetermined temperature may be 1 ° C to 10 ° C.

別のある特定の態様では、第２所定温度は、－２５℃～５℃、－２０℃～３℃、－１８℃～２℃、－１５℃～１℃、－１０℃～０℃、－８℃～－１℃、または、－５℃～－２℃であってよい。さらに特にいえば、第２所定温度が－２℃であってよい。 In another particular embodiment, the second predetermined temperature is -25 ° C to 5 ° C, -20 ° C to 3 ° C, -18 ° C to 2 ° C, -15 ° C to 1 ° C, -10 ° C to 0 ° C,-. It may be 8 ° C to -1 ° C or -5 ° C to -2 ° C. More specifically, the second predetermined temperature may be −2 ° C.

冷却液は、任意の適当な冷却液であってよい。例えば、冷却液は、限定するわけではないが、Ｒ７１７、Ｒ４０４Ａ、Ｒ２２、またはそれらの組合せなどの外部循環浴（external circulating bath）から得られる冷却された冷却流体（refrigerated cooling fluid）であってよい。 The coolant may be any suitable coolant. For example, the coolant may be, but is not limited to, a refrigerated cooling fluid obtained from an external circulating bath such as R717, R404A, R22, or a combination thereof. ..

装置は、温度コントローラ（図示せず）をさらに有していてもよい。温度コントローラは、冷却システム１１４を通って循環する冷却液の量を調整し、ハイドレート形成ゾーン１０２およびハイドレート・ペレット化ゾーン１０４をそれぞれ第１所定温度および第２所定温度に維持するように構成されていてよい。特に、温度コントローラは、ハイドレート形成ゾーン１０２およびハイドレート・ペレット化ゾーン１０４の各々で温度を測定するための少なくとも１つの熱電対ポートを有して成っていてよい。 The device may further include a temperature controller (not shown). The temperature controller is configured to regulate the amount of coolant circulating through the cooling system 114 to maintain the hydrate formation zone 102 and the hydrate pelleting zone 104 at the first predetermined temperature and the second predetermined temperature, respectively. It may have been done. In particular, the temperature controller may consist of at least one thermocouple port for measuring temperature in each of the hydrate formation zone 102 and the hydrate pelletization zone 104.

また、装置１００は、ピストンまたはエクストルーダー１２０を有して成っていてよい。かかるピストンまたはエクストルーダー１２０は、ハイドレート形成ゾーン１０２で形成されたハイドレートをハイドレート・ペレット化ゾーン１０４に移動させるように構成されており、最終的にはハイドレート出口１１６を介して装置からハイドレートを出せるようになっている。ある特定の態様では、ハイドレート・ペレット化ゾーン１０４が、ガスハイドレート・ペレットを形成するように構成されたペレット・ダイを有して成っていてよい。形成されるガスハイドレート・ペレットは、所望により、いずれの適当な形状およびサイズをも有し得る。 Further, the device 100 may include a piston or an extruder 120. Such a piston or extruder 120 is configured to move the hydrate formed in the hydrate formation zone 102 to the hydrate pelletization zone 104, and finally from the apparatus via the hydrate outlet 116. It is designed to give hydrate. In certain embodiments, the hydrate pelletization zone 104 may comprise a pellet die configured to form gas hydrate pellets. The gas hydrate pellets formed can have any suitable shape and size, if desired.

ピストンまたはエクストルーダー１２０は、任意の適当な手段によって移動するように構成されていてよい。例えば、ピストンまたはエクストルーダー１２０は、適当な駆動システム(drive system)によって操作されるものであってよい。特に、駆動システムは、自動駆動であってよい。さらに、ピストンまたはエクストルーダー１２０は、ハイドレート形成圧力に耐えることができ得る高圧シール（high pressure seal）を有して成るものでよい。 The piston or extruder 120 may be configured to move by any suitable means. For example, the piston or extruder 120 may be operated by a suitable drive system. In particular, the drive system may be automatic drive. Further, the piston or extruder 120 may be configured with a high pressure seal capable of withstanding the hydrate forming pressure.

ピストンまたはエクストルーダー１２０は、ハイドレート形成ゾーン１０２で形成されたすべてのガスハイドレートをハイドレート・ペレット化ゾーン１０４へと移送するように構成されていてよい。ある特定の態様において、ピストンまたはエクストルーダー１２０は、ハイドレート形成ゾーン１０２およびハイドレート・ペレット化ゾーン１０４を有して成るチャンバーの内径に対して精密公差（close tolerance）となり得る直径を有していてよく、それによって、最大のハイドレート移動が達成されてよい。 The piston or extruder 120 may be configured to transfer all gas hydrates formed in the hydrate formation zone 102 to the hydrate pelletization zone 104. In certain embodiments, the piston or extruder 120 has a diameter that can be a close tolerance to the inner diameter of the chamber comprising the hydrate forming zone 102 and the hydrate pelleting zone 104. It may, and thereby the maximum hydrate movement may be achieved.

ハイドレート・ペレット化ゾーン１０４からガスハイドレート・ペレットを排出するためのハイドレート出口１１６も設けられていてよい。ハイドレート出口１１６は、形成されたガスハイドレート・ペレットを集める（又は回収する）ため、ハイドレート・ペレット化ゾーン１０４に接続されていてよい。 A hydrate outlet 116 for discharging gas hydrate pellets from the hydrate pelletization zone 104 may also be provided. The hydrate outlet 116 may be connected to the hydrate pelletization zone 104 to collect (or collect) the formed gas hydrate pellets.

装置は、残留ハイドレート形成液（residual hydrate forming liquid）の排出のため、ハイドレート・ペレット化ゾーン１０４と流体連通する液体出口１１８をさらに備えていてよい。残留ハイドレート形成液は、形成されたガス・ハイドレートをハイドレート・ペレット化ゾーン１０４でペレット化する間において排出されてよい。残留ハイドレート形成液は、その後の使用のため装置１００に戻されてよい。したがって、液体出口１１８は、液体入口１０８と流体連通状態となっていてよい。 The apparatus may further include a liquid outlet 118 for fluid communication with the hydrate pelleting zone 104 for drainage of residual hydrate forming liquid. The residual hydrate forming liquid may be discharged during pelletization of the formed gas hydrate in the hydrate pelletizing zone 104. The residual hydrate forming fluid may be returned to device 100 for subsequent use. Therefore, the liquid outlet 118 may be in a fluid communication state with the liquid inlet 108.

ある特定の態様において、チャンバーは、その傾きを変えることができるようにチャンバーを固定するスタンドを備えていてよい。 In certain embodiments, the chamber may be equipped with a stand that secures the chamber so that its tilt can be varied.

装置１００は、単一のユニットとして供されてよい。あるいは、装置１００は、複数のユニットとして供されてもよい。特に、装置１００が複数の複製ユニット（replicating unit）として供される場合、装置１００は、連続的なガスハイドレート・ペレット形成のために使用されてよい。これにより、所定の割合（または所定の速度、pre-determined rate）で連続的にガスが消費される結果となり得る。例えば、複数のユニットが共通のガス供給システムに接続されてよく、それによって一定のガス消費がもたらされる。 The device 100 may be provided as a single unit. Alternatively, the device 100 may be provided as a plurality of units. In particular, if the device 100 is provided as a plurality of replicating units, the device 100 may be used for continuous gas hydrate pellet formation. This can result in continuous gas consumption at a predetermined rate (or pre-determined rate). For example, multiple units may be connected to a common gas supply system, which results in constant gas consumption.

装置１００が複数のユニットとして提供される場合、装置１００における２またはそれより多いユニットの各々は、並列構成（または並列形成、parallel formation）で配置されていてよく、その結果、装置１００の一方のユニットがガスハイドレート・ペレット化サイクルにある際、装置１００の他方のユニットではガスハイドレート形成サイクルを行うことができるようになっていてよい。 When the device 100 is provided as a plurality of units, each of the two or more units in the device 100 may be arranged in a parallel formation (or parallel formation), and as a result, one of the devices 100. While the unit is in a gas hydrate pelletization cycle, the other unit of device 100 may be capable of performing a gas hydrate formation cycle.

本発明の装置の実施形態は図２に示される。図２は、ガスハイドレートを形成するための装置を示しているところ、かかる装置は、水平チャンバー内にハイドレート形成ゾーンおよびハイドレート・ペレット化ゾーンを有して成り、ハイドレート形成ゾーンおよびハイドレート・ペレット化ゾーンがボール・バルブにより分離されている。ハイドレート形成ゾーンは、ガスハイドレートを形成するためのより高い圧力用に設計(designed for higher pressure rating)されていてよく、ハイドレート・ペレット化ゾーンは大気圧で運転されてよい。ハイドレート形成ゾーンおよびハイドレート・ペレット化ゾーンは、それぞれ、ハイドレート形成温度およびハイドレート貯留温度にまで独立に冷却されてよい。特に、２つの別々の冷却循環浴が供されている。ハイドレート形成温度は約１０℃であってよく、ハイドレート貯留温度が約－２℃であってよい。 An embodiment of the apparatus of the present invention is shown in FIG. FIG. 2 shows a device for forming gas hydrate, which comprises a hydrate forming zone and a hydrate pelleting zone in a horizontal chamber, the hydrate forming zone and the hydrate. The rate pelletization zone is separated by a ball valve. The hydrate formation zone may be designed for higher pressure rating and the hydrate pelletization zone may be operated at atmospheric pressure. The hydrate formation zone and the hydrate pelletization zone may be independently cooled to the hydrate formation temperature and the hydrate storage temperature, respectively. In particular, two separate cooling circulation baths are provided. The hydrate formation temperature may be about 10 ° C. and the hydrate storage temperature may be about -2 ° C.

使用に際して、ボール・バルブ（高圧用のボール・バルブ）は、ハイドレート形成サイクルでは最初“閉”にされていてよい。ハイドレート形成が完了すると、圧力を大気圧にまで下げてよい。ボール・バルブは“開”にされてよく、その後、電動油圧ポンプによって作動するピストンが、形成されたガスハイドレートをハイドレート・ペレット化ゾーンへと移送するようになっていてよい。ピストンは、ハイドレート形成圧力に耐えるような高圧シールを備えていてよく、ハイドレート形成ゾーンおよびハイドレート・ペレット化ゾーンを含むチャンバー全体に沿った横断に適したものでよい。ピストンは、ハイドレート形成ゾーンから形成された全てのガスハイドレートを回収できるが、ハイドレート・ペレット化ゾーンにてダイへとガスハイドレートをパウンドすることによって（またはダイで若しくはダイに接するようにパウンド、押圧、押し付ける、打ち付ける若しくは叩くような作用を与えることで、pounding）、ガスハイドレートをガスハイドレート・ペレットへと圧縮（または圧密、compress）するものであってよい。 In use, the ball valve (ball valve for high pressure) may be initially "closed" during the hydrate formation cycle. Once the hydrate formation is complete, the pressure may be reduced to atmospheric pressure. The ball valve may be "opened" and then a piston actuated by an electrohydraulic pump may be adapted to transfer the formed gas hydrate to the hydrate pelletization zone. The piston may be provided with a high pressure seal to withstand the hydrate forming pressure and may be suitable for traversing along the entire chamber including the hydrate forming zone and the hydrate pelleting zone. The piston can recover all the gas hydrate formed from the hydrate formation zone, but by pounding the gas hydrate into the die (or in the die or in contact with the die) in the hydrate pelletization zone. It may be pounding), compressing (or compacting) the gas hydrate into gas hydrate pellets by exerting actions such as pounding, pressing, pressing, striking or tapping.

連続するハイドレート形成サイクルのため、再利用され得る未変換のハイドレート形成液を収集するためのドレイン・ポートもまた供される。ペレット・ダイ／ピストンは、単一のペレットまたは複数のペレットを製造するために構成されていてよい。 Due to the continuous hydrate formation cycle, a drain port is also provided for collecting unconverted hydrate forming fluid that can be reused. The pellet die / piston may be configured to produce a single pellet or multiple pellets.

本発明の装置の別の実施形態は、図３に示されるような装置である。図３に示されるように、ホッパーを介して接続されたハイドレート形成ゾーンおよびハイドレート・ペレット化ゾーンが供される。図２に示す装置と同様、図３の装置もまた、ハイドレート形成ゾーンでガスを受けるためのガス入口ポートと、ハイドレート形成液をハイドレート形成ゾーンへと供給するための溶液入口ポートとを有して成る。ハイドレート・ペレット化ゾーンは、未変換のハイドレート形成液を収集し、オプション的に連続的なハイドレート形成サイクルのため溶液入口ポートへと戻すことができる溶液出口ポートを有して成っていてよい。ハイドレート形成ゾーンおよびハイドレート・ペレット化ゾーンをそれぞれ適当なハイドレート形成温度およびハイドレート貯留温度にまで冷却する冷却システムも供されている。 Another embodiment of the device of the present invention is a device as shown in FIG. As shown in FIG. 3, a hydrate forming zone and a hydrate pelletization zone connected via a hopper are provided. Similar to the device shown in FIG. 2, the device of FIG. 3 also has a gas inlet port for receiving gas in the hydrate forming zone and a solution inlet port for supplying the hydrate forming liquid to the hydrate forming zone. It consists of having. The hydrate pelletization zone consists of a solution outlet port that can collect unconverted hydrate forming fluid and optionally return it to the solution inlet port for a continuous hydrate forming cycle. good. A cooling system is also provided that cools the hydrate formation zone and the hydrate pelletization zone to the appropriate hydrate formation temperature and hydrate storage temperature, respectively.

また、かかる装置は、ハイドレート形成ゾーンを有して成る水平円筒形リアクター内にてスクリューコンベヤーを有して成る。ハイドレートの形成中において高圧ナイフゲートバルブ（high pressure knife gate valve）は閉じたままであってよく、スクリューコンベヤーにはガスハイドレート形成に耐えるのに適した高圧シールが装備されていてよい。ガスハイドレート形成の完了後、ハイドレート形成ゾーンのガスは排出されてよく、その後、ナイフゲートバルブが“開”にされてよい。スクリューコンベヤーは、リアクター内で形成されたガスハイドレートをホッパーへと押し出すために最適速度で運転されてよい。ホッパーは、形成されたガスハイドレートをハイドレート・ペレット化ゾーンに集めることができ、ハイドレート・ペレット化ゾーンが約－２℃の貯留温度にまで冷却されてよい。適当な駆動アレンジメントを備えたピストンを操作し、それによって、形成されたガスハイドレートを大気圧でガスハイドレート・ペレットになるように圧縮（または圧密もしくは押固めて）してよい。ガスハイドレート・ペレットは、収集されて、貯留タンクに貯留されてよい。 The device also comprises a screw conveyor within a horizontal cylindrical reactor comprising a hydrate forming zone. The high pressure knife gate valve may remain closed during hydrate formation and the screw conveyor may be equipped with a high pressure seal suitable for withstanding gas hydrate formation. After the gas hydrate formation is complete, the gas in the hydrate formation zone may be expelled and then the knife gate valve may be "opened". The screw conveyor may be operated at an optimum speed to push the gas hydrate formed in the reactor into the hopper. The hopper can collect the formed gas hydrate in the hydrate pelletization zone, which may be cooled to a storage temperature of about -2 ° C. A piston with a suitable drive arrangement may be operated, thereby compressing (or compacting or compacting) the formed gas hydrate into gas hydrate pellets at atmospheric pressure. Gas hydrate pellets may be collected and stored in a storage tank.

このように、本発明の装置は、ガスハイドレートを形成するための単一の装置ユニットに一体化（または一体化）されたハイドレート形成ゾーンおよびハイドレート・ペレット化ゾーンを備えるものであることが分かるであろう。このような装置では、当技術分野で知られている他のハイドレート形成装置と比較して、最小限のエネルギー要件および削減された投資コスト（または初期コスト）／ランニング・コストをもたらす。 As described above, the apparatus of the present invention comprises a hydrate formation zone and a hydrate pelletization zone integrated (or integrated) into a single apparatus unit for forming gas hydrate. You will see. Such devices provide minimal energy requirements and reduced investment cost (or initial cost) / running costs compared to other hydrate forming devices known in the art.

第２要旨によれば、本発明は、ガスハイドレートを形成する方法であって、
－ ハイドレート形成液を、ハイドレート形成ゾーンと流体連通状態にある液体入口に供給すること、
－ ハイドレート形成ゾーンと流体連通状態にあるガス入口にガスを注入すること、
－ ガスハイドレートの形成が可能となるように、ハイドレート形成ゾーンを所定温度にまで冷却すること、および
－ ハイドレート・ペレット化ゾーンでガスハイドレートをペレット化すること、
を含んで成る、方法を提供する。 According to the second gist, the present invention is a method for forming gas hydrate.
-Supplying the hydrate-forming liquid to the liquid inlet in fluid communication with the hydrate-forming zone,
-Injecting gas into the gas inlet that is in fluid communication with the hydrate formation zone,
-Cooling the hydrate formation zone to a predetermined temperature so that gas hydrate formation is possible, and-Pelting the gas hydrate in the hydrate pelletization zone,
Provide a method, comprising.

かかる方法は、上述の装置１００の使用に関連して以下で説明する。 Such methods will be described below in connection with the use of device 100 described above.

本発明の方法は、ハイドレート形成液を液体入口１０８に供給することを含んでいてよい。ハイドレート形成液は、ハイドレート形成ゾーン１０２に供給される。ハイドレート形成液は、任意の適当な液体であってよい。ある特定の態様において、ハイドレート形成液は水を含んで成っていてよい。別のある特定の態様において、ハイドレート形成液は、限定するわけではないものの、熱力学的促進剤、動力学的促進剤、またはそれらの組合せを更に含んで成っていてよい。 The method of the present invention may include supplying the hydrate forming liquid to the liquid inlet 108. The hydrate forming liquid is supplied to the hydrate forming zone 102. The hydrate forming liquid may be any suitable liquid. In certain embodiments, the hydrate-forming solution may comprise water. In another particular embodiment, the hydrate-forming solution may further comprise, but is not limited to, a thermodynamic accelerator, a kinetic accelerator, or a combination thereof.

熱力学的促進剤は、任意の適当な熱力学促進剤であってよい。例えば、熱力学的促進剤は、限定するわけではないが、sI形成化合物、sII形成化合物、sＨ形成化合物、またはセミクラスレート形成化合物から選択されてよい。特に、熱力学的促進剤は、限定するわけではないものの、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキソラン（dioxolane）、またはそれらの組合せであってよい。さらにより特にいえば、熱力学的促進剤がＴＨＦであってよい。 The thermodynamic accelerator may be any suitable thermodynamic accelerator. For example, the thermodynamic accelerator may be selected from, but not limited to, sI-forming compounds, sII-forming compounds, sH-forming compounds, or semiclathrate-forming compounds. In particular, the thermodynamic accelerator may be, but is not limited to, tetrahydrofuran (THF), dioxolane, or a combination thereof. Even more particularly, the thermodynamic accelerator may be THF.

動力学的促進剤は、任意の適当な動力学促進剤であってよい。例えば、動力学的促進剤は、限定するわけではないが、界面活性剤(またはサーファクタント、surfactant)またはアミノ酸（amino acid）であってよい。特に、動力学的促進剤は、限定するわけではないが、ドデシル硫酸ナトリウム(sodium dodecyl sulphate)、トリプトファン（ＴＲＰ）、またはそれらの組合せであってよい。さらにより特にいえば、動力学的促進剤がＴＲＰであってよい。 The kinetic accelerator may be any suitable kinetic accelerator. For example, the kinetic accelerator may be, but is not limited to, a surfactant (or surfactant) or an amino acid. In particular, the kinetic accelerator may be, but is not limited to, sodium dodecyl sulphate, tryptophan (TRP), or a combination thereof. Even more particularly, the kinetic accelerator may be TRP.

ハイドレート形成液をハイドレート形成ゾーン１０２に加えた後、ハイドレート形成ゾーン１０２の圧力を所定圧力にまで上昇させてよい。この所定圧力は、任意の適当な圧力であってよい。例えば、所定圧力が３０～９５バールであってよい。 After adding the hydrate forming liquid to the hydrate forming zone 102, the pressure of the hydrate forming zone 102 may be increased to a predetermined pressure. This predetermined pressure may be any suitable pressure. For example, the predetermined pressure may be 30-95 bar.

所定圧力は、ガス入口１０６を介してハイドレート形成ゾーン１０２にガスを注入することによって達成してよい。注入に際して、高圧バルブ１１２は“閉”にしてよい。 The predetermined pressure may be achieved by injecting gas into the hydrate formation zone 102 through the gas inlet 106. Upon injection, the high pressure valve 112 may be "closed".

注入は、任意の適当なガスを注入することを含んでいてよい。例えば、注入は、限定するわけではないが、天然ガス、バイオメタン、メタン、エタン、プロパン、二酸化炭素、水素、またはそれらの混合物から選択されるガスを注入することを含んでいてよい。ある特定の態様において、かかるガスは、限定するわけではないが、天然ガス、バイオメタン、メタンとエタンとプロパンとの混合物、メタンと二酸化炭素との混合物、または、水素と二酸化炭素との混合物であってよい。 Injection may include injecting any suitable gas. For example, the infusion may include, but is not limited to, injecting a gas selected from natural gas, biomethane, methane, ethane, propane, carbon dioxide, hydrogen, or mixtures thereof. In certain embodiments, such gases may be, but are not limited to, natural gas, biomethane, a mixture of methane plus ethane and propane, a mixture of methane and carbon dioxide, or a mixture of hydrogen and carbon dioxide. It may be there.

注入の後、ガス入口１０６および液体入口１０８を“閉”にしてよい。次いで、かかる方法では、ハイドレート形成ゾーン１０２を所定温度にまで冷却して、ガスハイドレート形成を可能にすることが含まれてよい。特に、冷却は、ハイドレート形成ゾーン１０２の温度を一定の所定温度に維持することを含んでいてよい。 After the injection, the gas inlet 106 and the liquid inlet 108 may be "closed". The method may then include cooling the hydrate formation zone 102 to a predetermined temperature to allow gas hydrate formation. In particular, cooling may include maintaining the temperature of the hydrate forming zone 102 at a constant predetermined temperature.

所定温度は、任意の適当な温度であってよい。例えば、温度は、１～２５℃、５～２０℃、７～１８℃、１０～１５℃であってよい。さらに特にいえば、温度が１～１０℃であってよい。 The predetermined temperature may be any suitable temperature. For example, the temperature may be 1 to 25 ° C, 5 to 20 ° C, 7 to 18 ° C, 10 to 15 ° C. More specifically, the temperature may be 1 to 10 ° C.

ある特定の態様において、冷却は、任意の適当な手段によるものであってよい。例えば、冷却を、冷却システム１１４を使用することで行ってよい。特に、冷却システム１１４は、ハイドレート形成ゾーン１０２の周りの冷却ジャケットを通るように冷却液を循環させることを含んで成るものでよい。 In certain embodiments, cooling may be by any suitable means. For example, cooling may be performed by using the cooling system 114. In particular, the cooling system 114 may comprise circulating the coolant through a cooling jacket around the hydrate forming zone 102.

本発明の方法は、ハイドレート形成ゾーン１０２内でのガスハイドレート形成に際して、ハイドレート形成ゾーン１０２内の圧力を解放することをさらに含んでいてよい。かかる解放としては、ガスハイドレート形成が生じる圧力よりも低い圧力となり得る所定圧力にまでハイドレート形成ゾーン１０２内の圧力を解放することを含んでいてよい。例えば、かかる所定圧力については、略大気圧であってよい。 The method of the present invention may further include releasing the pressure in the hydrate forming zone 102 during gas hydrate formation in the hydrate forming zone 102. Such release may include releasing the pressure in the hydrate formation zone 102 to a predetermined pressure that may be lower than the pressure at which gas hydrate formation occurs. For example, the predetermined pressure may be approximately atmospheric pressure.

圧力解放は、任意の適当な方法によるものであってよい。例えば、圧力解放には、ハイドレート形成ゾーン１０２に設けられた圧力解放バルブを開くことが含まれてよい。特に、圧力解放は、ハイドレート形成ゾーン１０２内の未使用ガスを開放・放出することを含んでいてよい。本発明の方法は、高圧バルブ１１２を“開”とすることを更に含んでいてよい。 The pressure release may be by any suitable method. For example, pressure release may include opening a pressure release valve provided in the hydrate formation zone 102. In particular, pressure release may include releasing and releasing unused gas in the hydrate formation zone 102. The method of the present invention may further include opening the high pressure valve 112.

本発明の方法は、ハイドレート形成ゾーンで形成されたガスハイドレートを、ペレット化するに先立って、ハイドレート・ペレット化ゾーンに移送することをさらに含んでいてよい。このような移送は、ピストンまたはエクストルーダー１２０の移動により、形成されたガスハイドレートをハイドレート形成ゾーン１０２からハイドレート・ペレット化ゾーン１０４へと移送することを含んでいてよい。移送は、所定速度であってよい。特に、ピストンまたはエクストルーダー１２０の移動は、ガスハイドレートの移送に際して、形成されたガスハイドレートの稠密度（またはコンパクト性、compactness）を増すようなものであってよい。 The method of the present invention may further comprise transferring the gas hydrate formed in the hydrate formation zone to the hydrate pelletization zone prior to pelletization. Such transfer may include transferring the formed gas hydrate from the hydrate formation zone 102 to the hydrate pelletization zone 104 by movement of the piston or extruder 120. The transfer may be at a predetermined rate. In particular, the movement of the piston or extruder 120 may be such as to increase the density (or compactness) of the gas hydrate formed during the transfer of the gas hydrate.

形成されたガスハイドレートがハイドレート・ペレット化ゾーン１０４へと移されると、そのガスハイドレートは、ハイドレート・ペレット化ゾーン１０４にてペレット化に付される。ペレット化は、任意の適当な方法によるものであってよい。ある特定の態様において、ペレット化は、ピストンまたはエクストルーダー１２０を使用してペレット・ダイに抗するようにガスハイドレートをハイドレート・ペレット化ゾーン１０４内で圧縮してよい。特に、ピストンまたはエクストルーダー１２０の速度（rate）および圧縮圧力は、ハイドレート・ガスペレットに望まれるコンパクト性の所望レベルに応じて選択されてよい。 When the formed gas hydrate is transferred to the hydrate pelletization zone 104, the gas hydrate is subjected to pelletization in the hydrate pelletization zone 104. Pelletization may be by any suitable method. In certain embodiments, the pelletization may use a piston or extruder 120 to compress the gas hydrate within the hydrate pelletization zone 104 to resist the pellet die. In particular, the rate and compression pressure of the piston or extruder 120 may be selected according to the desired level of compactness desired for the hydrate gas pellet.

ペレット化は、任意の適当な圧力および温度で行ってよい。例えば、ペレット化を大気圧下で行ってよい。 Pelletization may be performed at any suitable pressure and temperature. For example, pelletization may be performed under atmospheric pressure.

本発明の方法は、ハイドレート・ペレット化ゾーン１０４を所定温度にまで冷却して、ガスハイドレートの貯留を可能にすることをさらに含んでいてよい。例えば、冷却は任意の適切な手段によって行ってよい。特に、冷却は、ハイドレート・ペレット化ゾーン１０４の温度を一定の所定温度に維持することを含んでいてよい。 The method of the present invention may further comprise cooling the hydrate pelletization zone 104 to a predetermined temperature to allow storage of gas hydrate. For example, cooling may be performed by any suitable means. In particular, cooling may include maintaining the temperature of the hydrate pelletization zone 104 at a constant predetermined temperature.

所定温度は、任意の適当な温度であってよい。例えば、かかる所定温度は、－２５℃～５℃、－２０℃～３℃、－１８℃～２℃、－１５℃～１℃、－１０℃～０℃、－８℃～－１℃、または、－５℃～－２℃であってよい。さらにより特にいえば、所定温度が－２℃であってよい。 The predetermined temperature may be any suitable temperature. For example, the predetermined temperature is -25 ° C to 5 ° C, -20 ° C to 3 ° C, -18 ° C to 2 ° C, -15 ° C to 1 ° C, -10 ° C to 0 ° C, -8 ° C to -1 ° C, and the like. Alternatively, the temperature may be −5 ° C. to −2 ° C. Even more particularly, the predetermined temperature may be −2 ° C.

ある特定の態様において、冷却は、任意の適当な手段によるものであってよい。例えば、冷却は、冷却システム１１４を使用して行ってよい。特に、冷却システム１１４は、ハイドレート・ペレット化ゾーン１０４の周りの冷却ジャケットを通るように冷却液を循環させることを含んでいてよい。 In certain embodiments, cooling may be by any suitable means. For example, cooling may be performed using the cooling system 114. In particular, the cooling system 114 may include circulating the coolant through a cooling jacket around the hydrate pelletization zone 104.

本発明の方法は、ハイドレート・ペレット化ゾーン１０４と流体連通状態の液体出口１１８から排出された残留ハイドレート形成液を回収する（又は集める）ことをさらに含んでいてよい。残留ハイドレート形成液は、ガスハイドレート形成の次のサイクルのため、液体入口１０８へと戻されてよい。 The method of the present invention may further comprise recovering (or collecting) the residual hydrate-forming liquid discharged from the hydrate pelletization zone 104 and the fluid outlet 118 in the fluid communication state. The residual hydrate-forming liquid may be returned to the liquid inlet 108 for the next cycle of gas hydrate formation.

本発明の方法には、形成されたガスハイドレート・ペレットをハイドレート出口１１６から回収する（又は集める）ことが含まれてよい。かかる回収は、ハイドレート・ペレット化ゾーン１０４のフランジ開口部を介して、形成されたガスハイドレート・ペレットを除去するものであってよい。 The method of the present invention may include recovering (or collecting) the formed gas hydrate pellets from the hydrate outlet 116. Such recovery may be to remove the gas hydrate pellets formed through the flange opening of the hydrate pelletization zone 104.

上述した説明は例示的な実施形態を説明しているものの、当該技術の当業者は、本発明から逸脱することなく多くの変形・変更が可能であることを理解できるであろう。 Although the above description illustrates exemplary embodiments, those skilled in the art will appreciate that many modifications and modifications are possible without departing from the present invention.

方法
実施されたハイドレート形成実験は、バッチタイプであり、撹拌されないリアクター構成を用いた。５．６モル％のテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）（促進剤）溶液を含んで成るハイドレート形成液を調製した。ハイドレート形成溶液は、外部冷却サーキュレーターによって１０～２０℃の温度に冷却されたリアクターへと移した。必要な実験温度に達した後、リアクター内に存在する空気をパージし、リアクターをメタンガスを用いて３～７．２ＭＰａの圧力にまで加圧した。 Method The hydrate formation experiment carried out was batch type and used a non-stirred reactor configuration. A hydrate-forming solution containing a 5.6 mol% solution of tetrahydrofuran (THF) (accelerator) was prepared. The hydrate-forming solution was transferred to a reactor cooled to a temperature of 10-20 ° C. by an external cooling circulator. After reaching the required experimental temperature, the air present in the reactor was purged and the reactor was pressurized to a pressure of 3 to 7.2 MPa with methane gas.

ガスハイドレートは、「誘導時間」（induction time）と呼ばれる特定の時間（または期間、time interval）の後にリアクター内で生じ始めた。ハイドレート形成が開始した後、ハイドレート・ケージ内へのガス分子の封入に起因してリアクター圧力の低下が進行すること（または漸進的な低下、progressive decrease）が観察された。観察された圧力低下は、ガスハイドレート形成の間で消費されたガスのモル数に関連するものであった。時間依存の圧力および温度から、ガスハイドレート形成のためのガス取込みおよびメタン取込みの正規化された速度（normalized rate）の推定が可能であった。 Gas hydrate began to occur in the reactor after a specific time (or time interval) called the "induction time". After the initiation of hydrate formation, a progressive decrease in reactor pressure (or progressive decrease) was observed due to the encapsulation of gas molecules in the hydrate cage. The observed pressure drop was related to the number of moles of gas consumed during gas hydrate formation. From time-dependent pressures and temperatures, it was possible to estimate the normalized rates of gas uptake and methane uptake for gas hydrate formation.

結果および分析
（ｉ）メタン／ＴＨＦハイドレートの形成速度（または形成動力学、formation kinetics）に及ぼす温度の影響
実験圧力は７．２ＭＰａで一定に保った。実験は２８３．２Ｋ、２８８．２Ｋ、および２９８．２Ｋの３つの温度（つまり、１０℃、１５℃および２０℃）で行った。図４（Ａ）は、これら３つの各条件でのガス取込みプロファイルのプロットを示し、図４（Ｂ）は、誘導（核形成）時間の変化を示し、図４（Ｃ）は、これら３つの温度で実施された実験的試行に対して９０％の完了に達するまでに要した時間を示す。 Results and analysis (i) Effect of temperature on methane / THF hydrate formation rate (or formation kinetics) The experimental pressure was kept constant at 7.2 MPa. Experiments were performed at three temperatures of 283.2K, 288.2K, and 298.2K (ie, 10 ° C, 15 ° C and 20 ° C). FIG. 4 (A) shows a plot of the gas uptake profile under each of these three conditions, FIG. 4 (B) shows the change in induction (nucleation) time, and FIG. 4 (C) shows these three. The time required to reach 90% completion for experimental trials performed at temperature is shown.

図４（Ｂ）から、核形成に要する時間は、より低温（即ち、２８３．２Ｋおよび２８８．２Ｋ）では短くなるものの、２９３．２Ｋではかなり長くなる。２９３．２Ｋでの推進力（または駆動力、driving force）がより低い場合では、核形成時間が長くなる。予想の通り、推進力がより高いほど、ハイドレート形成の完了がより早くなる。図４（Ｃ）に示されるように、平均して、２８３．２Ｋ、２８８．２Ｋ、および２９３．２Ｋでハイドレート形成が９０％完了するまでに、それぞれ約４６．２分、約１１２．４分、および約４０２．０分要した。また、２８８．２Ｋおよび２９３．２Ｋでの実験に対してハイドレート形成が複数の段階で生じることが分かった（２８８．２Ｋでは、２段階で形成が生じて後段階がより高いハイドレート形成速度を示し、２９３．２Ｋでは３段階で形成が生じて第３段階が最も高いハイドレート形成速度を示す）。 From FIG. 4B, the time required for nucleation is shorter at lower temperatures (ie, 283.2K and 288.2K), but considerably longer at 293.2K. If the propulsion (or driving force) at 293.2K is lower, the nucleation time will be longer. As expected, the higher the propulsion, the faster the hydrate formation will be completed. As shown in FIG. 4 (C), on average, at 283.2K, 288.2K, and 293.2K, it takes about 46.2 minutes and about 112.4, respectively, to complete 90% hydrate formation. It took minutes, and about 402.0 minutes. It was also found that hydrate formation occurs in multiple stages for experiments at 288.2K and 293.2K (at 288.2K, formation occurs in two stages and later stages have higher hydrate formation rates. In 293.2K, formation occurs in three stages, and the third stage shows the highest hydrate formation rate).

２９３．２Ｋにおけるハイドレート形成の速度（または速度定数もしくは動力学、kinetics）を上げるために、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）界面活性剤（すなわち、動力学的促進剤（kinetic promoter））をＴＨＦ溶液に加えた。ＳＤＳ濃度は５～２５００ｐｐｍの間で変化させ、実験は２９３．２Ｋおよび７．２ＭＰａで行った。 To increase the rate (or rate constant or kinetics) of hydrate formation at 293.2K, add sodium dodecyl sulfate (SDS) detergent (ie, kinetic promoter) to the THF solution. added. The SDS concentration was varied between 5 and 2500 ppm and the experiments were performed at 293.2 K and 7.2 MPa.

１００ｐｐｍのＳＤＳを加えると、ハイドレートの形成の速度（rate）が劇的に向上し、２９３．２Ｋにおいて僅か５５．６分でハイドレートの形成が９０％完了した。これは、動力学的促進剤を使用しなかった２８３．２Ｋで観察された結果と同様である。双方とも７．２ＭＰａの同じ実験圧力であった。図４（Ａ）を参照のこと。ただし、図４（Ｂ）に示すように、ＳＤＳを使用したＴＨＦ溶液の誘導時間は、ＳＤＳを使用しなかった実験の場合よりも長く、平均２２３．９分であった。このような結果から、低濃度の動力学的促進剤の存在が、より高い温度におけるメタンハイドレート形成の速度（kinetics）を劇的に改善したことが分かる。これは重要な知見（finding）である。かかる知見によると、sI型の純粋なメタンハイドレート形成に典型的に用いられる２７４．２Ｋ以下の温度と比較し、２９３．２Ｋでのハイドレート形成は冷却コストが大幅に削減される。 The addition of 100 ppm SDS dramatically increased the rate of hydrate formation, and at 293.2K, hydrate formation was 90% complete in just 55.6 minutes. This is similar to the results observed at 283.2K without the use of kinetic accelerators. Both had the same experimental pressure of 7.2 MPa. See FIG. 4 (A). However, as shown in FIG. 4B, the induction time of the THF solution using SDS was longer than that in the experiment without SDS, averaging 223.9 minutes. These results indicate that the presence of low concentrations of kinetic accelerators dramatically improved the rate of methane hydrate formation at higher temperatures. This is an important finding. Based on these findings, hydrate formation at 293.2 K significantly reduces cooling costs compared to temperatures below 274.2 K, which are typically used for sI-type pure methane hydrate formation.

（ｉｉ）メタン／ＴＨＦハイドレートの形成速度（formation kinetics）に及ぼす圧力の影響
混合メタン／ＴＨＦハイドレートの形成速度に対する実験圧力の影響を調べるため、２８３．２Ｋの一定温度において３．０、５．０および７．２ＭＰａの異なる開始圧力で実験を行った。これらの各開始圧力のおける推進力（圧力の観点からの推進力）は、それぞれ６．７ＭＰａ、４．５ＭＰａおよび２．５ＭＰａであった。 (Ii) Effect of pressure on the formation rate of methane / THF hydrate To investigate the effect of experimental pressure on the formation rate of mixed methane / THF hydrate, 3.0, 5 at a constant temperature of 283.2K. Experiments were performed with different starting pressures of 0.0 and 7.2 MPa. The propulsive forces (propulsive forces from the viewpoint of pressure) at each of these starting pressures were 6.7 MPa, 4.5 MPa and 2.5 MPa, respectively.

図５（Ａ）はガス取込みのプロットを示し、図５（Ｂ）は誘導（核形成）時間の変化を示し、図５（Ｃ）は３つの圧力で行われた実験的試行の９０％完了に達するのに要した時間を示す。ガスの取込みは、推進力が７．２ＭＰａから３．０ＭＰａにまで低下するにつれ徐々に低下することが分った。しかしながら、実験圧力が６０％低下（７．２ＭＰａから３．０ＭＰａへの低下）にもかかわらず、総メタン取込みは約２０％低下しか観察されなかった（図５（Ａ）参照）。これは、実験圧力を下げてもかなりのメタンの取込みがあることを示していた。図５（Ｂ）からは、圧力の推進力（pressure driving force）の対応する減少に起因して、圧力の減少とともに誘導時間が増加したと結論付けることができる。５ＭＰａおよび７．２ＭＰａで観察された単一段階の成長に起因して、これら２つの実験圧力でハイドレート形成が９０％完了するまでの時間は、４０～４２分で同様であったが、３．０ＭＰａのより低い実験では、推進力がより低いためハイドレート形成９０％完了するまでの時間は平均約８０分要した（図５（Ｃ））。３．０ＭＰａのより低い圧力でもかなりのメタンガス取込みが観察されたので、ＳＮＧ技術の商業展開のためスケーリング（又はスケールアップ）するに際してはガス圧縮コストが相当に削減される結果となる。 FIG. 5 (A) shows plots of gas uptake, FIG. 5 (B) shows changes in induction (nucleation) time, and FIG. 5 (C) shows 90% completion of experimental trials performed at three pressures. Shows the time it took to reach. It was found that the gas uptake gradually decreased as the propulsive force decreased from 7.2 MPa to 3.0 MPa. However, despite the 60% decrease in experimental pressure (decrease from 7.2 MPa to 3.0 MPa), total methane uptake was only observed to decrease by about 20% (see FIG. 5 (A)). This showed that there was considerable methane uptake even at low experimental pressures. From FIG. 5B, it can be concluded that the induction time increased with the decrease in pressure due to the corresponding decrease in pressure driving force. Due to the single-step growth observed at 5 MPa and 7.2 MPa, the time to 90% completion of hydrate formation at these two experimental pressures was similar at 40-42 minutes, but 3 In the lower experiment of 0.0 MPa, it took an average of about 80 minutes to complete 90% of hydrate formation due to the lower propulsion force (FIG. 5 (C)). Significant methane gas uptake was also observed at lower pressures of 3.0 MPa, resulting in a significant reduction in gas compression costs when scaling (or scaling up) for commercial deployment of SNG technology.

（ｉｉｉ）急速なメタンハイドレート形成のマルチスケール検証
図６は、２ｍＬ（小スケール）、５３ｍＬ（中スケール）および２２０ｍＬ（大スケール）と３つの異なるハイドレート形成溶液体積（体積スケールアップ係数は、それぞれ１、２６．５および１１０と表される）を用いて行われた実験に対する、ハイドレート形成の６０分（１時間）の終わりに達成されたメタン取込み、正規化されたメタン取込み速度（ＮＲ１５）、および、誘導時間を示す。すべての実験は２８３．２Ｋおよび７．２ＭＰａで行った。 (Iii) Multi-scale verification of rapid methane hydrate formation Figure 6 shows three different hydrate-forming solution volumes (volume scale-up coefficient) of 2 mL (small scale), 53 mL (medium scale) and 220 mL (large scale). Methane uptake achieved at the end of 60 minutes (1 hour) of hydrate formation, normalized methane uptake rates (NR15) for experiments performed using (represented 1, 26.5 and 110, respectively). ), And the induction time is shown. All experiments were performed at 283.2 K and 7.2 MPa.

図６の各ポイントは、３回以上の実験の平均である。小スケール実験におけるメタン取込み速度（またはメタン取込み割合、methane uptake rate）は、中スケール実験（０．０６５±０．０１ｋｍｏｌ／ｍ３／分）および大スケール実験（０．０７５±０．０１ｋｍｏｌ/ｍ３／分）と比較して０．２２±０．０２ｋｍｏｌ／ｍ３／分と相当速かったことが分かる。 Each point in FIG. 6 is the average of three or more experiments. The methane uptake rate (or methane uptake rate) in small-scale experiments was determined by medium-scale experiments (0.065 ± 0.01 kmol / m 3 / min) and large-scale experiments (0.075 ± 0.01 kmol / m). It can be seen that it was 0.22 ± 0.02 kmol / m 3 / min, which was considerably faster than 3 / min).

また、図６からは、中スケールおよび大スケールでメタンの取込み容量（または取込み能、methane uptake capacity）がわずかに低いことが分かる。これは、未変換のハイドレート形成液がわずかにより多く存在していることを示す。かかる速度とメタン容量の低下は、スケール・ファクターに起因し得、中スケールおよび大スケールの場合、値は同じ範囲（速度と容量の両方）にあることが分かる。対照的に、ハイドレートの核形成は、中スケールおよび大スケールのリアクターではるかに速く、核形成に約１２０分を要した小スケールのリアクターと比較してより短い誘導時間（約２～３分）となる。 In addition, it can be seen from FIG. 6 that the methane uptake capacity (or methane uptake capacity) is slightly low on the medium scale and the large scale. This indicates that there is slightly more unconverted hydrate forming fluid. This decrease in velocity and methane capacity can be due to scale factors, and for medium and large scales it can be seen that the values are in the same range (both velocity and capacitance). In contrast, hydrate nucleation is much faster in medium and large scale nucleations and has a shorter induction time (about 2-3 minutes) compared to smaller scale nucleations that took about 120 minutes to nucleate. ).

（ｉｖ）メタン／ＴＨＦハイドレートの形成速度（formation kinetics）に及ぼす塩の影響
３．０重量％ＮａＣｌの存在下の混合メタン／ＴＨＦハイドレートの形成速度を調べ、クラスレート・ハイドレートによるメタン貯留に海水が使用されることの可能性を評価した。クラスレート・ハイドレートを介したメタン貯留のための塩水（すなわち、約３．０重量％ＮａＣｌ）の使用は、単純な静止リアクター構成で行った。塩水を使用した場合、ハイドレートにて約９０ｖ/ｖのメタン貯留容量が観察され、反応速度（または反応動力学、reaction kinetics）は非常に速く、ｔ９０が１３±１分であった。 (Iv) Effect of salt on formation kinetics of methane / THF hydrate The formation rate of mixed methane / THF hydrate in the presence of 3.0 wt% NaCl was investigated, and methane storage by clathrate hydrate was investigated. The possibility of using seawater was evaluated. The use of brine (ie, about 3.0 wt% NaCl) for methane storage via clathrate hydrate was performed in a simple quiescent reactor configuration. When salt water was used, a methane storage capacity of about 90 v / v was observed at hydrate, the reaction rate (or reaction kinetics) was very fast, and the t 90 was 13 ± 1 minute.

さらに、２．７２重量％の塩分濃度を持つシンガポール海水を用いた混合メタンハイドレート形成に関していくつかの予備試験を７．２ＭＰａおよび２８３．２Ｋで行った。海水実験のメタン取込みデータは、１４．８±０．２分となってｔ９０の塩水（３重量％ＮａＣｌ）実験と非常に似ていた。したがって、混合ハイドレートの形成速度にとって、海水中に存在する他の塩は重大な影響(impact)を及ぼさない。 In addition, several preliminary tests were performed at 7.2 MPa and 283.2 K for mixed methane hydrate formation using Singapore seawater with a salinity of 2.72 wt%. The methane uptake data for the seawater experiment was 14.8 ± 0.2 minutes, which was very similar to the t90 saltwater (3 wt % NaCl) experiment. Therefore, other salts present in seawater do not have a significant impact on the rate of formation of mixed hydrates.

５．６モル％のＴＨＦの存在下で純水、塩水、および海水を使用して計算したハイドレートの単位体積あたりで貯留されるガスの量を図７に示す。塩水または海水の存在下のハイドレートのガス含有量はフレッシュな水（またはそのような塩を含んでいない水）を使用したケースよりも僅かに少ないものの、形成速度(formation kinetics)はすべての実験間で同等である。海水を使用すると、自然界において希少で生産コストが高い純水を用いる必要がないので、ＳＮＧ形成プロセスを経済的に実現できる可能性が向上する。 The amount of gas stored per unit volume of hydrate calculated using pure water, salt water, and seawater in the presence of 5.6 mol% THF is shown in FIG. The gas content of hydrates in the presence of salt or seawater is slightly lower than in the case of using fresh water (or water without such salts), but the formation kinetics are all experiments. Is equivalent between. The use of seawater increases the possibility of economically realizing the SNG formation process because it is not necessary to use pure water, which is rare in nature and has a high production cost.

（ｖ）混合ハイドレートの形成速度(formation kinetics)に及ぼすより高級な炭化水素の影響
天然ガスを代表する三元Ｃ１（９３％）-Ｃ２（５％）-Ｃ３（２％）｛Ｃ１-メタン、Ｃ２-エタンおよびＣ３-プロパン}のガス混合物を使用して混合ハイドレート形成の速度（または動力学、kinetics）を調べた。主な目的は、熱力学的促進剤であるテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）が付加的に存在することにより、混合ハイドレートの形成速度に影響を与えるより高級な炭化水素（エタンおよびプロパン）の影響を調べることである。天然ガス混合物の使用の利点としては、ハイドレート形成の平衡条件が、純粋なメタンガスに想定される条件よりも穏やかになり得ることであり、したがって、ハイドレート形成にとってより穏やかな温度および圧力の条件がもたらされる可能性がある。 (V) Effect of higher-grade hydrocarbons on the formation kinetics of mixed hydrates Three elements representing natural gas C1 (93%) -C2 (5%) -C3 (2%) {C1-methane , C2-ethane and C3-propane} gas mixtures were used to investigate the rate (or kinetics) of mixed hydrate formation. The main purpose is to investigate the effects of higher-grade hydrocarbons (ethane and propane) that affect the rate of formation of mixed hydrates due to the additional presence of the thermodynamic accelerator tetrahydrofuran (THF). Is. The advantage of using a natural gas mixture is that the equilibrium conditions for hydrate formation can be milder than those expected for pure methane gas, and therefore milder temperature and pressure conditions for hydrate formation. May be brought about.

３ＭＰａ、４ＭＰａおよび５ＭＰａの３つの実験圧力を選択し、２８３．２Ｋにおいて混合Ｃ１/Ｃ２/Ｃ３/ＴＨＦハイドレート形成に対する圧力推進力の変化の影響を決定した。３つの実験圧力の全てのガス取込みプロファイルを図８にプロットした。なお、比較のため、５ＭＰａおよび２８３．２Ｋの純粋なメタンを使用した混合ガスハイドレート形成について記録されたガス取込みプロファイルも図８に示す。３ＭＰａでは、誘導時間後の約１６０分間、ガス取込み速度(rate)が遅くなり、その後増加して、最終的なガスの取込みが３．４４ｋｍｏｌ／ｍ３水に達し、９０％の完了までには２２４．６７分要した。ガス取込みの可能性は有望であったものの、３．０ＭＰａの開始圧力での混合Ｃ１/Ｃ２/Ｃ３/ＴＨＦハイドレート形成の速度(rate)は遅すぎるものであった。これは、sII型混合ハイドレート結晶の急速形成の促進には不十分となり得る利用可能なより低い圧力推進力に起因するものであった。その後の４ＭＰａおよび５ＭＰａのより高い実験圧力では、それぞれ約４．２および４．０ｋｍｏｌ／ｍ３水のより高いガス取込みが観察された。さらに、双方の実験圧力における混合Ｃ１/Ｃ２/Ｃ３/ＴＨＦハイドレートのガス取込み速度(rate)は、９０分～１１０分の間の変動するより高いガス取込み速度を除き、非常に類似するものであった。 Three experimental pressures of 3 MPa, 4 MPa and 5 MPa were selected to determine the effect of changes in pressure propulsion on mixed C1 / C2 / C3 / THF hydrate formation at 283.2K. All gas uptake profiles for the three experimental pressures are plotted in FIG. For comparison, the gas uptake profile recorded for mixed gas hydrate formation using 5 MPa and 283.2 K pure methane is also shown in FIG. At 3 MPa, the gas uptake rate slowed and then increased for about 160 minutes after the induction time, with the final gas uptake reaching 3.44 kmol / m 3 water, by 90% completion. It took 224.67 minutes. Although the possibility of gas uptake was promising, the rate of mixed C1 / C2 / C3 / THF hydrate formation at a starting pressure of 3.0 MPa was too slow. This was due to the lower pressure propulsion available that could be insufficient to promote the rapid formation of sII mixed hydrate crystals. At subsequent higher experimental pressures of 4 MPa and 5 MPa, higher gas uptakes of about 4.2 and 4.0 kmol / m 3 water were observed, respectively. In addition, the gas uptake rates of mixed C1 / C2 / C3 / THF hydrates at both experimental pressures are very similar except for higher gas uptake rates that fluctuate between 90 and 110 minutes. there were.

混合天然ガスハイドレート形成の速度がより速いため、９０％完了に要した時間は、４ＭＰａおよび５ＭＰａの実験でそれぞれ約１２０分および約１１０分であった。これらの実験では、３ＭＰａの実験で約２０分の誘導時間であったのに対し、３分未満の誘導時間が観察された。天然ガス（エタンおよびプロパンの存在下）の混合ハイドレート形成の速度（kinetics）は、純粋なメタンが匹敵するガス取込みを呈したものの完了までに時間を要したので、低下した。したがって、天然ガスシステムの実験条件下で速度（または動力学、kinetics）を改善するには、界面活性剤またはアミノ酸などの適当な動力学的促進剤の添加を要したことがある例として示された。２００ｐｐｍのトリプトファン（ＴＲＰ）の存在下、５ＭＰａおよび２８３．２Ｋにてハイドレート形成の速度（kinetics）は大幅に改善され、トリプトファン促進剤無しの実験の約１１０分と比較し、約８０分で完了した。 Due to the faster rate of mixed natural gas hydrate formation, the time required for 90% completion was about 120 minutes and about 110 minutes in the 4 MPa and 5 MPa experiments, respectively. In these experiments, the induction time was less than 3 minutes, whereas the induction time was about 20 minutes in the 3 MPa experiment. The rate of mixed hydrate formation of natural gas (in the presence of ethane and propane) was reduced as pure methane exhibited comparable gas uptake but took time to complete. Therefore, it has been shown as an example where the addition of a suitable kinetic accelerator such as a surfactant or amino acid may have been required to improve velocity (or kinetics) under the experimental conditions of a natural gas system. rice field. In the presence of 200 ppm tryptophan (TRP), the rate of hydrate formation (kinetics) was significantly improved at 5 MPa and 283.2 K, completing in about 80 minutes compared to about 110 minutes in the experiment without tryptophan accelerator. did.

解離後に分析された混合ハイドレートのガス組成は、９３．１±０．１モル％のメタン組成を示し、これは、考慮された供給ガス組成と比較した場合には類似するものであった。したがって、混合ハイドレート形成に際してガス組成に大きな変化はなく、天然ガス貯留のためＳＮＧ技術を採用することの利点が浮き彫りになった。 The gas composition of the mixed hydrate analyzed after dissociation showed a methane composition of 93.1 ± 0.1 mol%, which was similar when compared to the feed gas composition considered. Therefore, there was no significant change in gas composition during the formation of mixed hydrates, highlighting the advantages of adopting SNG technology for natural gas storage.

（ｖｉ）代替的な混合ハイドレート形成のための熱力学的促進剤
ジオキソランやテトラヒドロピランなどの他の熱力学的促進剤の存在下でメタンハイドレート形成の速度（または動力学、kinetics）を調べた。ジオキソランは、テトラヒドロフランの１つのＣＨ２基が酸素と交換される場合に得られる。テトラヒドロフランと同様、ジオキソラン（１，３ジオキソラン）も、６６℃の沸点を持つＴＨＦと比較して７５℃のより高い沸点を有しており水と混和させることができる。より高い沸点は、より低い揮発性につながり、気相への促進剤の損失がより少なくなるので、混合ハイドレート形成につきマルチな（または複数の）サイクルが促進される。 (Vi) Thermodynamic Accelerators for Alternative Mixed Hydrate Formation Investigate the rate (or kinetics, kinetics) of methane hydrate formation in the presence of other thermodynamic accelerators such as dioxolane and tetrahydropyran. rice field. Dioxolane is obtained when one CH 2 group of tetrahydrofuran is exchanged for oxygen. Like tetrahydrofuran, dioxolane (1,3 dioxolane) has a boiling point of 75 ° C. higher than THF, which has a boiling point of 66 ° C. and can be miscible with water. Higher boiling points lead to lower volatility and less accelerator loss to the vapor phase, thus facilitating multiple (or more) cycles per mixed hydrate formation.

図９は、ジオキソランとテトラヒドロフランとの比較を示しており、７．２ＭＰａおよび２８３．２Ｋでの混合ハイドレート形成におけるガス取込みの化学量論的濃度を示す。ジオキソランの存在下では、テトラヒドロフランと比較して、ハイドレートの形成速度（formation kinetics）が遅いことが観察できる。さらに、ジオキソランの存在下で達成されたガス取込みは、同じ実験条件下でテトラヒドロフランを用いた場合よりも約１０％高かった。また、低濃度の適切な動力学的促進剤（３００ｐｐｍトリプトファンなど）を加えると、ジオキソランで観察された速度（kinetics）は、テトラヒドロフランの速度（kinetics）よりもはるかに速く、ガスの取込みが高くなった。 FIG. 9 shows a comparison of dioxolane with tetrahydrofuran and shows the stoichiometric concentration of gas uptake in mixed hydrate formation at 7.2 MPa and 283.2 K. In the presence of dioxolane, it can be observed that the formation kinetics of hydrate is slower than that of tetrahydrofuran. Moreover, the gas uptake achieved in the presence of dioxolane was about 10% higher than when tetrahydrofuran was used under the same experimental conditions. Also, with the addition of low concentrations of appropriate kinetic accelerators (such as 300 ppm tryptophan), the kinetics observed with dioxolane are much faster than those with tetrahydrofuran (kinetics), resulting in higher gas uptake. rice field.

これは、代替的な熱力学的促進剤が、ＳＮＧ技術における混合メタン（天然ガス）ハイドレート形成に使用できることを示すものであった。 This indicated that alternative thermodynamic accelerators could be used for the formation of mixed methane (natural gas) hydrates in SNG technology.

別の熱力学的促進剤であるテトラヒドロピラン（ＴＨＰ）についても調べた。テトラヒドロピランは、テトラヒドロフランから１つのＣＨ２基を付加して得られるものである。テトラヒドロピランの沸点は８８℃で、テトラヒドロフランやジオキソランよりもはるかに高いものの、水への溶解度が非常に低いため、非混和性の溶液となる（水の上にＴＨＰの層が存在する）。達成されたガスの取込みははるかに低く、ハイドレート形成の速度は非常に遅い。したがって、水に可溶であって同様の化学構造を有する熱力学的促進剤は、水に不溶性のものと比べて、速度（kinetics）が向上して混合メタンハイドレート形成を助力すると結論付けられ得る。 Another thermodynamic accelerator, tetrahydropyran (THP), was also investigated. Tetrahydropyran is obtained by adding one CH 2 group from tetrahydrofuran. Tetrahydropyran has a boiling point of 88 ° C., which is much higher than tetrahydrofuran and dioxolane, but its very low solubility in water makes it an immiscible solution (there is a layer of THP on top of the water). The gas uptake achieved is much lower and the rate of hydrate formation is very slow. Therefore, it is concluded that thermodynamic accelerators that are soluble in water and have a similar chemical structure have higher kinetics and aid in the formation of mixed methane hydrates compared to those that are insoluble in water. obtain.

（ｖｉｉ）貯留されるガスハイドレート・ペレットの安定性解析
混合ＣＨ４－ＴＨＦハイドレートを、５．５６モル％のテトラヒドロフランを使用して高圧リアクターにおいて７．２ＭＰａおよび２８３．２Ｋで形成した。形成したガスハイドレートは、ガスハイドレート形成の完了後、低温（２６８Ｋおよび大気圧）でリアクターから回収した。混合メタン-ＴＨＦハイドレートは、大気圧で２７７．７Ｋ未満の温度で安定していることが分かった。回収されたガスハイドレートは、予め冷却されたペレタイザー・ダイ（pelletizer die）に送られ、手動油圧プレスを介して約１０バールの圧力になるまでプレス（または押圧、press）された。これにより製造されたガスハイドレート・ペレットは、直径約４ｃｍ、厚さ１．１ｃｍを有していた。混合ガスハイドレート・ペレットは、圧力計と熱電対に接続されたステンレス鋼のコンテナーに約１ａｔｍおよび－２℃で貯留し、簡易な常套の実験用フリーザーで継続的にモニタリングした。図１０から分かるように、sII型混合（ＣＨ４-ＴＨＦ）ハイドレートの安定性は、１２か月の期間にわたって実証された。 (Vii) Stability analysis of stored gas hydrate pellets Mixed CH 4 -THF hydrate was formed at 7.2 MPa and 283.2 K in a high pressure reactor using 5.56 mol% tetrahydrofuran. The formed gas hydrate was recovered from the reactor at a low temperature (268 K and atmospheric pressure) after the gas hydrate formation was completed. Mixed methane-THF hydrate was found to be stable at temperatures below 277.7 K at atmospheric pressure. The recovered gas hydrate was sent to a pre-cooled pelletizer die and pressed (or pressed, pressed) through a manual hydraulic press to a pressure of about 10 bar. The gas hydrate pellets produced thereby had a diameter of about 4 cm and a thickness of 1.1 cm. The mixed gas hydrate pellets were stored at about 1 atm and -2 ° C in a stainless steel container connected to a pressure gauge and a thermocouple and continuously monitored with a simple conventional laboratory freezer. As can be seen from FIG. 10, the stability of the sII type mixed (CH 4 -THF) hydrate was demonstrated over a period of 12 months.

上記の例示的な実施形態は単なる例である。よって、かかる上記の例示的な実施形態によって本発明の範囲、適用可能性、操作または構成などはいずれの手法であれ限定されない。 The above exemplary embodiments are merely examples. Therefore, the scope, applicability, operation, configuration, etc. of the present invention are not limited by any of the above exemplary embodiments.

Claims (18)

ガスハイドレートを形成する装置であって、
－ 高圧バルブによって分けられるハイドレート形成ゾーンおよびハイドレート・ペレット化ゾーンを有して成るチャンバー、
－ ハイドレート形成ゾーンと流体連通状態にあるガス入口、
－ ハイドレート形成ゾーンと流体連通状態にある液体入口、
－ ハイドレート形成ゾーンおよびハイドレート・ペレット化ゾーンで動くことができ、ガスハイドレート・ペレットの形成のため、ハイドレート形成ゾーンで形成されたガスハイドレートをハイドレート・ペレット化ゾーンへと移送させるように構成されるピストンまたはエクストルーダー、ならびに
－ 形成されたガスハイドレートを集めるためのハイドレート出口であって、ハイドレート・ペレット化ゾーンに接続されているハイドレート出口
を有して成る、装置。 A device that forms gas hydrate,
-A chamber having a hydrate formation zone and a hydrate pelletization zone separated by a high pressure valve.
-A gas inlet that is in fluid communication with the hydrate formation zone,
-A liquid inlet that is in fluid communication with the hydrate formation zone,
-Can move in the hydrate formation zone and the hydrate pelletization zone and transfer the gas hydrate formed in the hydrate formation zone to the hydrate pelletization zone for the formation of gas hydrate pellets. A device consisting of a piston or extruder configured in such a manner, as well as a hydrate outlet for collecting the formed gas hydrate, which has a hydrate outlet connected to a hydrate pelletization zone. .. ハイドレート形成ゾーンおよびハイドレート・ペレット化ゾーンの各々が冷却システムを有して成り、
前記冷却システムは、該冷却システムを通って冷却液が循環するように構成されており、それによって、ハイドレート形成ゾーンおよびハイドレート・ペレット化ゾーンが、それぞれ第１所定温度および第２所定温度に維持される、請求項１に記載の装置。 Each of the hydrate formation zone and the hydrate pelletization zone has a cooling system and consists of
The cooling system is configured to circulate the coolant through the cooling system, whereby the hydrate formation zone and the hydrate pelletization zone are brought to a first predetermined temperature and a second predetermined temperature, respectively. The device of claim 1, which is maintained. チャンバーは、該チャンバーの圧力が制御される圧力解放バルブを更に有して成る、請求項１または２に記載の装置。 The device of claim 1 or 2, wherein the chamber further comprises a pressure release valve in which the pressure of the chamber is controlled. 前記装置は、残存液の排出のため、ハイドレート・ペレット化ゾーンと流体連通状態の液体出口を更に有して成る、請求項１～３のいずれかに記載の装置。 The apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the apparatus further comprises a hydrate pelletization zone and a fluid outlet in a fluid communication state for discharging residual liquid. ハイドレート・ペレット化ゾーンは、ガスハイドレート・ペレットを形成するペレット・ダイを有して成る、請求項１～４のいずれかに記載の装置。 The apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydrate pelletization zone comprises a pellet die for forming gas hydrate pellets. ピストンまたはエクストルーダーは、ハイドレート形成ゾーンで形成されたガスハイドレートを、ガスハイドレート・ペレットが形成されるようにハイドレート・ペレット化ゾーンのペレット・ダイへと移送するように構成されている、請求項５に記載の装置。 The piston or extruder is configured to transfer the gas hydrate formed in the hydrate formation zone to the pellet die in the hydrate pelletization zone so that the gas hydrate pellets are formed. , The apparatus according to claim 5. 高圧バルブは、ゲート・バルブ、ボール・バルブ、またはそれらの組合せを有して成る、請求項１～６のいずれかに記載の装置。 The device according to any one of claims 1 to 6, wherein the high pressure valve comprises a gate valve, a ball valve, or a combination thereof. ガスハイドレートを形成する方法であって、
－ ハイドレート形成液を、ハイドレート形成ゾーンと流体連通状態にある液体入口に供給すること、
－ ハイドレート形成ゾーンと流体連通状態のガス入口にガスを注入すること、
－ ガスハイドレートの形成が可能となるように、ハイドレート形成ゾーンを所定温度にまで冷却すること、および
－ ハイドレート・ペレット化ゾーンでガスハイドレートをペレット化すること、
を含んで成る、方法。 A method of forming gas hydrate,
-Supplying the hydrate-forming liquid to the liquid inlet in fluid communication with the hydrate-forming zone,
-Injecting gas into the hydrate formation zone and the gas inlet in fluid communication,
-Cooling the hydrate formation zone to a predetermined temperature so that gas hydrate formation is possible, and-Pelting the gas hydrate in the hydrate pelletization zone,
A method that includes. ハイドレート形成液が水を含んで成る、請求項８に記載の方法。 The method according to claim 8, wherein the hydrate forming liquid contains water. ハイドレート形成液が、熱力学的促進剤、動力学的促進剤、またはそれらの組合せを更に含んで成る、請求項９に記載の方法。 The method of claim 9, wherein the hydrate-forming solution further comprises a thermodynamic accelerator, a kinetic accelerator, or a combination thereof. 熱力学的促進剤が、sI形成化合物、sII形成化合物、sＨ形成化合物、またはセミクラスレート形成化合物から成る群から選択される、請求項１０に記載の方法。 10. The method of claim 10, wherein the thermodynamic accelerator is selected from the group consisting of sI-forming compounds, sII-forming compounds, sH-forming compounds, or semi-clathrate-forming compounds. 熱力学的促進剤が、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、またはそれらの組合せである、請求項１１に記載の方法。 11. The method of claim 11, wherein the thermodynamic accelerator is tetrahydrofuran, dioxolane, or a combination thereof. 動力学的促進剤が、界面活性剤またはアミノ酸である、請求項１０に記載の方法。 10. The method of claim 10, wherein the kinetic accelerator is a surfactant or an amino acid. 動力学的促進剤が、ドデシル硫酸ナトリウム、トリプトファン、またはそれらの組合せである、請求項１３に記載の方法。 13. The method of claim 13, wherein the kinetic accelerator is sodium dodecyl sulfate, tryptophan, or a combination thereof. ガスの注入には、ハイドレート形成ゾーンを３０～９５バールの圧力にまで加圧することが含まれる、請求項８～１４のいずれかに記載の方法。 The method of any of claims 8-14, wherein the infusion of gas comprises pressurizing the hydrate forming zone to a pressure of 30-95 bar. ガスの注入が、天然ガス、バイオメタン、メタン、エタン、プロパン、二酸化炭素、水素、またはそれらの混合物を注入することを含んで成る、請求項８～１５のいずれかに記載の方法。 The method of any of claims 8-15, wherein the infusion of gas comprises injecting natural gas, biomethane, methane, ethane, propane, carbon dioxide, hydrogen, or a mixture thereof. 所定温度が１～２５℃である、請求項８～１６のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 8 to 16, wherein the predetermined temperature is 1 to 25 ° C. ペレット化に先立って、ハイドレート形成ゾーンで形成されたガスハイドレートをハイドレート・ペレット化ゾーンへと移動させることを前記方法が更に含んで成る、請求項８～１７のいずれかに記載の方法。 The method of any of claims 8-17, wherein the method further comprises transferring the gas hydrate formed in the hydrate forming zone to the hydrate pelleting zone prior to pelletization. ..
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