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Title:
METHOD AND APPARATUS FOR TRANSFERRING NATURAL GAS HYDRATE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/111130
Kind Code:
A1
Abstract:
This invention provides a method and apparatus for transferring natural gas hydrate (NGH) that can efficiently gasify NGH pellets to generate high-pressure gas. The method for transferring NGH is a method for pressure transfer of NGH comprising once placing NGH pellets in a receiving vessel (1) and supplying the NGH pellets through high-pressure generation and supply means (2) to a gasification tank (6) held in a high-pressure state and is characterized in that the high-pressure generation and supply means (2) comprises a supply screw part (2a) for receiving and supplying pellets, a grinding screw part (2b), and a consolidation screw part (2c) connected to each other in series.

Inventors:
SUZUKI TAKESHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2007/000223
Publication Date:
September 18, 2008
Filing Date:
March 14, 2007
Export Citation:
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Assignee:
MITSUI SHIPBUILDING ENG (JP)
SUZUKI TAKESHI (JP)
International Classes:
C10L3/06
Foreign References:
JP2003322296A2003-11-14
JP2006225471A2006-08-31
JP2006111746A2006-04-27
JP2006110507A2006-04-27
JP2005272574A2005-10-06
Attorney, Agent or Firm:
OGAWA, Shin-ichi et al. (Noguchi & SaikaInternational Patent Office,37 Kowa Building,4-5, Tsukiji 1-chom, Chuo-ku Tokyo 45, JP)
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Claims:
 天然ガス水和物ペレットを受入容器に収容した後、高圧発生送給手段を経由して、高圧状態に保持されているガス化槽に供給する方法において、前記高圧発生送給手段は、ペレットを収容して送給する送給スクリュー部と、前記送給スクリュー部より送給されたペレットを圧縮粉砕する粉砕スクリュー部と、前記粉砕スクリュー部で加圧された粉砕ペレットを圧密化する圧密スクリュー部で構成したことを特徴とする天然ガス水和物の昇圧移送方法。
 天然ガス水和物ペレットを閉鎖可能な受入容器に収容し、この受入容器内の圧力状態とガス化槽の高圧状態を隔離しながら前記天然ガス水和物ペレットを破砕送給する高圧発生送給装置を経由して、高圧状態に保持されているガス化槽に供給する高圧ガス発生装置であって、前記高圧発生送給装置は少なくとも1基のスクリュー型圧送機で形成され、該スクリュー型圧送機のスクリュー軸に、被搬送物の供給側から排出側にかけて間隔が狭間隔となるスクリューピッチとした送給スクリュー部と、粉砕スクリュー部と、圧密スクリュー部をその順序で形成したことを特徴とする天然ガス水和物の昇圧移送装置。
 前記高圧発生送給装置は少なくとも1基のスクリュー型圧送機で形成され、スクリュー軸の被搬送物の供給側から排出側にかけて軸部がテーパー状に大径となっており、これによって送給スクリュー部と、粉砕スクリュー部と、圧密スクリュー部が形成されていることを特徴とする請求項2記載の天然ガス水和物の昇圧移送装置。
 前記高圧発生送給装置は、複数基のスクリュー型圧送機を直列に接続して形成され、被搬送物の供給側のスクリュー軸は送給スクリュー部が、また、排出側の後段のスクリュー軸は粉砕スクリュー部と圧密スクリュー部がその順序で形成されていることを特徴とする請求項2記載の天然ガス水和物の昇圧移送装置。
Description:
天然ガス水和物の移送方法とそ 装置

 本発明は、球形などのペレット状に成形 れた天然ガス水和物ペレットを高圧ガス化 に供給し、実質的にガス圧縮機などの動力 よってガス圧力を昇圧することなく、ガス ービン燃焼器用燃料ガス等に供給できる高 ガスを連続的、かつ、直接的に得ることが きる天然ガス水和物ペレットを分解装置へ 給する方法に関する。

 一般的に天然ガスの輸送形態として、液 天然ガス(以下、LNGという)の形で行われて るが、近年、天然ガス水和物(以下、NGHとい )が注目されており、中でも、ハンドリング の容易性や分解安定性などの面から、NGHを球 形(直径が10~50mm程度)などのペレット状に成形 して輸送することが提案されている。

 LNGは、単位体積当たりの容積減少率が大 い(天然ガスの元の体積の1/600)が、沸点が著 しく低いため、-162℃という極低温に保って 送する必要がある。従って、温度コントロ ルを誤ると急激に気化し、爆発する危険性 ある。

 一方、NGHは、単位体積当たりの容積減少 がLNGに比べ小さい(天然ガスの元の体積の1/1 70)が、LNGのように-162℃の液体として維持し けるための多くのエネルギーを投入する必 がなく、-20~-10℃程度に保ちながら輸送でき 上、NGHの自己保存効果(NGHの分解と同時に解 凍潜熱でNGH表面が氷で包まれることにより、 分解が抑制される効果。常圧、-20~-10℃にお てほとんど分解せず、常温では穏やかに分 する)によって安定的に貯蔵できる。

 前記の如く、NGHをペレタイザーなどの造 機によってペレット状の固形物(例えば、球 形)に成形することで輸送や貯蔵の効率を向 させる方法が提案されている。このようにNG Hをペレット状に成形することによって分解 定性が向上する反面、NGHをガス化する際に ペレットを解砕してガスに分解し易くしな てはならないという問題がある。

 従来、NGHをガス化して、天然ガスを安定 給する装置としてNGHに水を注いでスラリー に加工するスラリー製造タンクと、スラリ 状に加工されたNGHを常圧分解処理を行う分 容器と、分解容器内部でNGHを加熱する水和 加熱手段を備えたNGHの分解装置が提案され いる(例えば、日本特開2001-316683号公報)。

 しかし、前記特許文献に掲載されているN GH分解装置は、都市ガスのような一般家庭用 0.11MPa程度の低い圧力のガスを得ることを主 たる用途としており、例えば、3.0MPaの高圧ガ スを必要とするガスタービン燃焼器用燃料ガ スとして使用する場合は、前記のようにして 発生したガスを別途、大型のガス圧縮機によ って圧縮せねばならず、そのため大量の電力 を消費すると共に大型の装置を必要とし、非 効率で、不経済である。

 本発明は、このような問題点に鑑みてな れたものであり、球形などのペレット状に 工されたNGHペレットを高圧に保たれている ス化槽に連続的、かつ、直接的に供給し、 ス圧縮機などによって昇圧することなく、 量の高圧ガスを連続的に得ることができるN GHペレットの分解装置の供給方法とその装置 提供することを目的とするものである。

 上記の目的を達成するための本発明に係 NGHペレットの移送方法は、天然ガス水和物 レットを受入容器に収容した後、高圧発生 給手段を経由して、高圧状態に保持されて るガス化槽に供給する方法において、前記 圧発生送給手段は、ペレットを収容して送 する送給スクリュー部と、前記送給スクリ ー部より送給されたペレットを圧縮粉砕す 粉砕スクリュー部と、前記スクリュー部で 圧された粉砕ペレットを圧密化する圧密ス リュー部で構成したことを特徴としている

 また、本発明のNGHペレットの移送装置は 天然ガス水和物ペレットを閉鎖可能な受入 器に収容し、この受入容器内の圧力状態と 圧状態を隔離しながら前記天然ガス水和物 レットを破砕送給する高圧発生送給手段を 由し、高圧状態に保持されているガス化槽 有する高圧ガス発生装置であって、前記高 発生送給装置は少なくとも1基のスクリュー 型圧送機で形成され、該スクリュー型圧送機 のスクリュー軸は、被搬送物の供給側から排 出側にかけて間隔が狭間隔となるスクリュー のピッチを変更した送給スクリュー部と、粉 砕スクリュー部と、圧密スクリュー部をその 順序で形成されている。

 また、本発明のNGHペレットの移送装置は 複数基のスクリュー型圧送機を直列に接続 て形成され、被搬送物の供給側のスクリュ 軸は送給スクリュー部が、また、排出側の 段のスクリュー軸は粉砕スクリュー部と圧 スクリュー部がその順序で形成されている

 本発明に係るNGHペレットの昇圧移送方法 よると、受入容器側の低圧とガス化槽側の 圧との圧力差を移送装置内を移送されるNGH 粉砕物を利用してシールするので、天然ガ 水和物ペレットの受入容器内の圧力(例えば 、常圧、低圧)に保持されるNGHペレットを、 えば3.0MPa程度の高圧に保持されるガス化槽 直接的、かつ、連続的に供給することがで る。従って、従来技術のように低圧のガス ガス圧縮機によって昇圧する工程を経るこ なく、ガスタービン燃焼器用燃料ガスとし 直接用いられる圧力の高圧ガスを供給する とが可能である。

 本発明に係るNGHペレットの昇圧移送装置 よると、供給されたNGHペレットを圧壊して 末乃至小塊の圧密状態として、高圧に保持 れているガス化槽の水中に直接供給してガ 化させるので効率的にガス化することがで 、従って、NGHペレットを改めて粉砕してガ 化を促進する手段が不要で、装置をコンパ ト化することができる。

図1は本発明の実施形態に係るNGHペレッ ト分解装置の概略構成図である 図2は高圧発生送給装置の一部切断側面 図である 図3は高圧発生送給装置の他の例の一部 切断側面図である 図4は高圧発生送給装置の他の例の一部 切断側面図である 図5は移送装置の他の実施形態を示す概 略構成図である 図6は移送装置の他の実施形態を示す概 略構成図である

 次に、本発明の実施の形態を図面を参照 て説明する。図1は本発明に係るNGHペレット の昇圧移送装置を用いたNGH分解装置の概略図 である。

 図1において、NGH製造装置やNGH輸送船や保 管容器等から送給されたNGHペレットpを受入 器1内に収容し、これを介して高圧発生送給 置2に供給される。この容器1は、内圧を、 持するために閉止可能な構造を持っている

 この高圧発生送給装置2内に供給されたNGH ペレットpは、一種のスクリューコンベアの クリュー軸によって押圧・粉砕されながら 送され、更に粉末乃至小塊状態に圧密化さ て高圧ガス化槽6中に供給され、そこで受熱 て氷が融解して天然ガスgと水wに分解され 。

 このようにしてガス化槽6内で発生した天 然ガスgは調節バルブ7と脱湿器8を経て配管15 ら高圧ガス需要先に、例えば、ガスタービ 燃焼器GTに送出される。

 図1に示すように、受入容器1はNGHペレッ pの受入れ時に低圧(高圧ガス化槽6より遙か 低圧の意味)に保持されるため、NGHペレットp をNGH保管容器等の供給源から受入れるための バルブV1と、ペレットpをガス化装置に送出す るためのバルブV2を備えている。また、V3を して受入容器1内の滞留ガスをガス化槽6へ圧 縮送給できるように構成されている。

 ペレットpの供給時は、バルブV2とV3を閉 後、供給バルブV1を開放してNGHペレットpを 入容器1に充填した後、バルブV1を閉止し、 ルブV2を開放して受入容器1に充填されてい ペレットpを高圧発生送給装置2供給し、この 高圧発生送給装置2を介してペレットpは圧送 れる。高圧発生送給装置2は後述する“マテ リアルシール”状態を形成する機能を持って いる。

 なお、高圧発生送給装置2の稼働初期には 前記マテリアルシール状態が不十分であるの で、受入容器1にガス化槽6より漏洩したガス るいはその中で発生したガスが充満する場 があるが、この場合は受入容器1内に充填さ れたペレットpをバッチ式に送出した後、バ ブV2を閉止し、バルブV3を開放してガス圧縮 20でガスを昇圧して滞留ガス圧縮送給ライ 14よりガス化槽6に戻すことができるように 成されている。

 (A)直列配列型スクリュー型圧送機
 本発明に係る高圧発生送給装置2は、受入容 器1内の圧力(低圧)をガス化槽6の圧力(高圧)ま で、NGHペレットpを粉砕して加圧するスクリ ーコンベア本来の機能を持つものであるが 図2に示すように、2基のスクリュー型圧送機 3a及び3bが上下に直列に接続されている。こ らの圧送機3a、3bには減速機付モーターM1、M2 がそれぞれ設けてあり、NGHの移送状態により 、それぞれの回転速度を調節してペレットp 圧壊・圧密化し、粉末乃至小塊となったNGH で例えば3.0MPaの高圧ガスを遮断する“マテ アルシール”を形成するように構成されて る。

 この実施例においてはスクリュー型圧送 3a、3bが連結管3cで上下にコ字形に連結され おり、全体として“マテリアルシール”効 を奏するように構成されている。NGHペレッ pを供給するスクリュー型圧送機3aには、送 作用を主体とする送給スクリュー部2aを持 、受入容器1の排出口より供給されたNGHペレ トpを圧壊しながらスクリュー型圧送機3bに 給するために、スクリューのピッチは供給 から排出口に向けてやや密に形成し、ペレ トpを粉砕して粉状で圧送できるように設計 されている。

 また、後段のスクリュー型圧送機3bには 給口から排出口にかけて、粉砕スクリュー 2bと圧密スクリュー部2cが連続して形成され いる。前記粉砕スクリュー部2bのスクリュ ピッチは送給スクリュー部2aよりも狭間隔で あり、圧送されたNGH粉ないし小塊を加圧し、 更なる粉砕と共に圧密化するように設計され ている。

 スクリュー型圧送機3bの排出口側に配置 れている圧密スクリュー部2cのスクリューピ ッチは、前記粉砕スクリュー部2bよりもさら 狭間隔に形成されており、加圧粉砕されたN GHを一気に加圧し、圧壊して圧密化する作用 奏するように設計されている。

 また、スクリュー型圧送機3を構成するス クリュー型圧送機3a、3bには圧力測定が必要 箇所に圧力センサP1(高圧測定センサ)、P2(中 測定センサ)、P3(低圧測定センサ)がそれぞ 設置され、バレル内の圧力、好ましくはNGH 圧縮圧力を各段階で測定し、高圧ガス化槽6 に充満している高圧ガスが逆流しないか、 るいは“マテリアルシール”が十分に形成 れ、そしてスクリュー型圧送機3が十分に高 圧ガスを遮断しながらNGHを送給するように各 スクリュー型圧送機を制御するように構成さ れている。

 NGHペレットpの高圧発生送給装置2は、NGH レットpを前段スクリュー型圧送機3aの送給 クリュー部2aに次々と供給され、スクリュー 部2a内を圧送されながらスクリュー部2a内に 填される。受入容器1から供給されたNGHペレ トpの量が少ない場合は、再び受入容器1か ペレットpを追加供給する。後段のスクリュ 型圧送機3bに破壊・圧送されたNGHは、粉砕 クリュー部2bの狭間隔のスクリューによって 更に粉砕され、圧縮される。この粉砕圧縮さ れるNGHは、最終段階に形成されている狭間隔 の圧密スクリュー部2cによって一気に圧密化 れる。このようにして圧壊され圧密化され 粉末乃至小塊となったNGHを利用して受入容 1の内圧から、例えば、3.0MPaの高圧ガスの逆 流を遮断する“マテリアルシール”が形成さ れる。

 (B)単独スクリュー型圧送機
 また、高圧発生送給装置2を1基のスクリュ 型圧送機で実施する例を図3に示す。

 この例は、スクリューピッチをほぼ等間 に形成し、NGHペレットpの供給口から排出口 にかけてスクリュー軸5の径Dを緩やかなテー ー状に拡大するように構成されている。従 て、バレルbとフライトsの間に形成されて る溝状の空間dに囲まれた部分の体積が大幅 縮小されることで、圧壊して圧密化されて 末乃至小塊となったNGHを利用して高圧ガス 逆流を遮断するマテリアルシールを効率的 形成することができるように設計されてい 。

 次に、図1及び図2を参照して本発明に係 昇圧移送装置を用いるNGHペレットの分解装 の実施例について説明する。

 NGHペレットの供給開始段階においては、N GHを保管する容器などの供給源に受入容器1を 接続し、バルブV2、V3は閉止して供給バルブV1 を開放し、NGHペレットpを前記受入容器1に充 し、その容器1内で一旦保持させる。次に、 供給バルブV1を閉止し、供給バルブV2を開放 るとNGHペレットpは高圧発生送給装置2を形成 しているスクリュー型圧送機3の前段のスク ュー型圧送機3aに供給され、圧壊・押圧され ながら後段のスクリュー型圧送機3bに次々と 送されて高圧ガス化槽6に吐出供給される。

 なお、供給されるNGHペレットpの量が不十 分でマテリアルシールが形成されない場合は 、一旦、スクリュー型圧送機3a、3bの駆動速 を低下させてバッチ処理でNGHペレットpを供 して両圧送機3a、3b内にNGHを充満させ、ほぼ マテリアルシールが形成されたことを各圧力 センサP1、P2、P3の圧力変化により確認した上 で通常運転に移行する。

 他の実施例として、前段のスクリュー型 送機を送給部2aとし、中段のスクリュー型 送機を粉砕部2bとし、更に後段のスクリュー 型圧送機を圧密部2cとするスクリュー型圧送 を3基直列に接続することで更に強固なマテ リアルシールを形成することができる。なお 、マテリアルシールの有無の確認には圧力セ ンサを使用するのが最も良いが、圧力センサ の代わりにひずみ計を使用することも可能で ある。

 前記のように、受入容器1とガス化槽6と 間を高圧発生送給装置2で接続することによ て受入れられたNGHペレットpは、圧縮粉砕( 壊)されてガス化槽6内に供給されるので、本 発明の装置においてはペレットpを粉砕する 力を改めて必要としない。

 この圧壊されたNGHは高圧ガス化槽6の水中 に連続的に吐出され、ガス化槽6内の水中で 速に分解されることになる。この場合、ガ 化槽6はガス需要先、例えばガスタービン燃 器用燃料ガスとして直接用いられる程度の 圧(例えば、3.0MPa)に保持されているので、NG Hのガス化とともに高圧ガスgを発生させるこ ができるのである。

 また、ガス化槽6内の水wは、例えば海水 を循環して加熱する熱交換器11によって常温 程度の温度に保持されており、前記のように して圧縮粉砕されたNGHペレット粉末乃至小塊 は、天然ガスgと水wに高速に分解される。

 このようにしてNGHを融解して製造された 然ガスgは、調節弁7、脱湿器8を経て配管15 どを経由してガスタービン燃焼器用燃料ガ などとして需要先へ送出される。また、脱 器8で生じたドレンは、配管17を経てガス化 6に戻される。また、NGHペレットpの分解に伴 ってガス化槽6内の水wがその分増加するが、 面制御用の調節弁9及び配管16を経て系外に 出される。

 図4は、スクリュー型圧送機とエゼクタ23 使用したNGHペレットの昇圧移送装置の例を すもので、受入容器1と高圧ガス化槽6との を、スクリュー型圧送機3eとエゼクタ23を直 的に接続し、前記高圧ガス化槽6内の水wを ンプPで加圧してエゼクタ23の駆動流体とし 使用した昇圧装置である。

 このスクリュー型圧送機3eのスクリュー ッチは、NGHペレットpの供給口から排出口に かって次第に狭くした装置を使用する例を しており、NGHペレットを圧送・昇圧・圧密 した後、エゼクタ23の供給部に供給され、 記高圧の水wと共に高圧ガス化槽6内に噴射さ れ、ガス化される。

 図5に図4に図示されたスクリュー型圧送 3eとエゼクタ23を一体化した装置の例を示し いる。エゼクタ23は、循環する水wを噴射す ノズル31とNGHの粉末乃至小塊の供給管30とガ ス化槽6への噴射管33から構成されている。

 高圧発生送給装置2を構成するスクリュー 型圧送機3eは、送給スクリュー部2aと粉砕ス リュー部2bと圧密スクリュー部2cで構成され いる。また、エゼクタ23はスクリュー型圧 機3eの排出口と接続される供給管30と拡大管3 3との間の縮小部に向けて高圧水を噴出する ズル31で構成されている。

 前記スクリュー型圧送機3eとエゼクタ23を 連結した構成により、高圧ガスをシールする のに十分なマテリアルシールないし類似の作 用(栓作用)を発生させることができ、受入容 1に供給されるNGHペレットpを高圧ガス化槽6 連続的に供給し、固形のNGHを効率良くガス して高圧ガスgを連続的に発生させることが できる。

 また、図6に示すようにエゼクタ23と高圧 ス化槽6の間に、特に逆止弁27を介在させる とにより、前記エゼクタ23の噴射力が弱ま などの問題が生じたとしても、高圧ガス化 6の高圧ガスの逆流を防止することができる なお、図示されていないがNGHのガス化を効 的に行うために、攪拌機によってガス化槽6 内の循環水を攪拌するのが良い。

 本発明は、前記のように高圧発生送給手 としてスクリュー型圧送機を使用すること よって、その圧送機の内部で粉砕されたNGH より明確なマテリアルシールを形成するこ によって、固形のNGHの供給装置から高圧ガ 化槽6までの圧力をシールしながら固形のNGH を連続的に供給し、例えば、ガスタービン燃 焼器に供給するのに適した高圧のガスを、実 質的に加圧することもなく発生させて連続的 に供給することができる効果を奏するもので ある。

 球形などのペレット状に成形された天然 ス水和物ペレットを高圧ガス化槽に供給し 実質的にガス圧縮機などの動力によってガ 圧力を昇圧することなく、ガスタービン燃 器用燃料ガス等に供給できる高圧ガスを連 的、かつ、直接的に得ることができる天然 ス水和物ペレットを分解装置へ供給する装 に利用できる。