Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD OF DEWATERING GAS HYDRATE AND APPARATUS THEREFOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/120605
Kind Code:
A1
Abstract:
A gas hydrate slurry dewatering apparatus adapted to feed a raw gas into a cylindrical main body of dewatering column so as to attain pressurization and to suction any gas from the interior of a drainage chamber disposed around the cylindrical main body so as to attain depressurization. An internal tube (8) as a constituent of a dewatering apparatus (6) in which the gas hydrate slurry (S) is introduced is provided with a separating section (7). A drainage chamber (10) is formed by the internal tube (8) and, disposed with a given spacing therefrom, an external tube (9). An exhaust blower (B2) and a drainage pump (P2) are connected to the drainage chamber (10). A gas feed blower (B3) for a raw gas (G1) is connected to the internal tube (8). A differential pressure detector (x1) is provided for detecting any pressure difference between the interior of the internal tube (8) and the interior of the drainage chamber (10). Control of the exhaust blower (B2) and/or the gas feed blower (B3) is performed by the signal from the differential pressure detector (x1).

Inventors:
MURAYAMA TETSURO (JP)
HORIGUCHI KIYOSHI (JP)
ARAI TAKASHI (JP)
IWASAKI TORU (JP)
MORIYA HIDENORI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/055487
Publication Date:
October 09, 2008
Filing Date:
March 25, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
MITSUI SHIPBUILDING ENG (JP)
MURAYAMA TETSURO (JP)
HORIGUCHI KIYOSHI (JP)
ARAI TAKASHI (JP)
IWASAKI TORU (JP)
MORIYA HIDENORI (JP)
International Classes:
C10L3/06; C07C5/00; C07C7/20; C07C9/04
Foreign References:
JP2005263675A2005-09-29
JP2006111785A2006-04-27
JP2005248124A2005-09-15
JP2003105362A2003-04-09
JP2006111769A2006-04-27
JP2006257359A2006-09-28
JP2005263675A2005-09-29
JP2006111785A2006-04-27
JP2005248124A2005-09-15
Other References:
See also references of EP 2133403A4
Attorney, Agent or Firm:
OGAWA, Shin-ichi et al. (Noguchi & Saika International Patent Office37 Kowa Building, 4-5, Tsukiji 1-chome,Chuo-k, Tokyo 45, JP)
Download PDF:
Claims:
 原料水と原料ガスとの気液接触により生成されたガスハイドレートスラリーに含まれる未反応水を脱水する方法であって、
 前記脱水装置の内筒の周囲に外筒を配置して排水部を形成し、前記排水部のガスを排気および/若しくは前記内筒の上部からガスを導入することにより、前記排水部と、前記内筒の排水部より上部に形成されるガスハイドレート層との間に圧力差を生じさせることを特徴とするガスハイドレートの脱水方法。
 原料水と原料ガスとを気液接触により生成されたガスハイドレートスラリーに含まれる未反応水を脱水する装置であって、
 前記脱水装置の内筒の周囲に外筒を配置して排水部を形成し、前記排水部のガスを排気および/若しくは前記内筒の上部からガスを導入することにより、前記排水部と、前記内筒の排水部より上部に形成されるガスハイドレート層との間に圧力差を生じさせるように構成したことを特徴とするガスハイドレート脱水装置。
Description:
ガスハイドレートの脱水方法お び装置

 本発明は、ガスハイドレートスラリーの 水装置、より詳しくは、メタン等の原料ガ と原料水とを水和反応させてガスハイドレ トスラリーを生成するようにしたガスハイ レートの製造装置における脱水装置に関す ものである。

 近年、クリーンなエネルギー源として、 タンなどを主成分とする天然ガスが注目さ ている。そして、このような天然ガスの輸 や貯蔵のためにこれらを液化した液化天然 ス(以下、LNG)とすることが行われている。 かしながら、このLNGによるガスの輸送及び 蔵には、極低温状態を保つ必要があるため 生成装置はもちろん輸送装置や貯蔵装置が 価なものになっている。その結果、大規模 ガス田のみに限られ、比較的小規模なガス においては、経済的に実施できないもので った。

 かかることから、天然ガスと水とを反応 せて天然ガスハイドレート(以下単にガスハ イドレートという)を製造し、このガスハイ レートにより輸送又は貯蔵することが検討 れている。このガスハイドレートは、例え 、温度が1~10℃、圧力が30~100気圧の中から選 された所定の温度と圧力が保持された反応 内に原料ガスと原料水とを導入して結晶状 ガスハイドレートを含むスラリーを生成し このスラリーを脱水装置に導入して未反応 を分離除去し、しかる後再度原料ガスと接 させ含水率の低い粉体状のガスハイドレー として製造することが知られている。

 このようなガスハイドレートの製造装置 おいて脱水装置としては、横型のスクリュ プレス型脱水装置や竪型の重力式脱水装置 提案されている(例えば、特許文献1)。

 かかる特許文献1に記載の横型スクリュー プレス型脱水装置は、メッシュ加工した内壁 と、この内壁の外側にあって外殻を構成する 筒体との二重構造になっており、内壁内に設 置したスクリュー軸によってガスハイドレー トを強制的に押込みながら前進させることに よって内壁に加工されたメッシュから排水す るように構成したものである。

 このような脱水装置は、ガスハイドレー を脱水する過程においてこれが圧密化され スクリューの表面に付着するので、スクリ ー軸の負荷が増大し、高トルクで駆動する 要があった。

 そこで、本発明者らは前記脱水装置の問 を解決するために、円筒体の中間部を多孔 に形成した分離部を有する竪型の脱水装置 使用し、この円筒体の内部にガスハイドレ トスラリーをスラリーポンプで供給し、上 に逐次移動させながら円筒体の多孔質部分 り自然に水を排水する脱水装置について検 した(例えば、特許文献2,3)。

 本発明者らが先に提案した特許文献2に記 載の竪型脱水装置は、略中間部に水切り孔が 形成された円筒状本体と、前記水切り孔の周 囲に設けられた脱水集合部(排水室)とから構 されている。そして、この脱水装置に供給 れたガスハイドレートスラリーは、前記水 り孔から未反応水が排水され、脱水される うになっている。

 更に本発明者らが先に提案した特許文献3 に記載の竪型脱水装置は、脱水塔を、内筒と 外筒の二つの筒体より成る2重筒形構造の脱 塔とし、かつ、前記内筒と外筒の両側壁面 それぞれ脱水用の濾過体を設けて、未反応 水を内筒に設けた濾過体と、外筒に設けた 過体との二つの濾過体より塔外に流出させ ものである。

 ところで、前記特許文献2に記載の脱水装 置は、水とハイドレートとが重力の作用によ り分離されるようにしたものであるので、前 記水切り孔から未反応水が排水される速度が 遅いという問題があった。また、脱水効率を 向上させるには脱水塔の高さを高くしなれば ならず、装置が大型化するという問題があっ た。

 一方の特許文献3に記載の脱水塔は、円環状 の底板、円環状の遮蔽板、ガスハイドレート 粉砕装置、下端部に放射状に設けた複数の平 板状のブレード等々から構成されており、複 雑な構造となっている。従って、脱水塔の製 作にかかる期間が長くなり、コスト高になる という問題があった。

特開2003-105362号公報

特開2006-111769号公報

特開2006-257359号公報

 そこで、本発明者らは、前記特許文献2乃 至3の問題点に鑑み、脱水塔の筒状本体の高 を抑制すると共に、ガスハイドレート層の 央部の排水性を向上させ、かつ、シンプル 構造の脱水塔を提供することにある。

 本発明は、前記したような従来の問題点を 決するためになされたものであって、本発 のガスハイドレートの製造装置における脱 方法は、
 原料水と原料ガスとの気液接触により生成 れたガスハイドレートスラリーに含まれる 反応水を脱水する方法であって、前記脱水 置の内筒の周囲に外筒を配置して排水部を 成し、前記排水部のガスを排気および/若し くは前記内筒の上部からガスを導入すること により、前記排水部と、前記内筒の排水部よ り上部に形成されるガスハイドレート層との 間に圧力差を生じさせることを特徴とする。

 そして、本発明のガスハイドレートの製造 置における脱水装置は、
 原料水と原料ガスとを気液接触により精製 れたガスハイドレートスラリーに含まれる 反応水を脱水する装置であって、前記脱水 置の内筒の周囲に外筒を配置して排水部を 成し、前記排水部のガスを排気および/若し くは前記内筒の上部からガスを導入すること により、前記排水部と、前記内筒の排水部よ り上部に形成されるガスハイドレート層との 間に圧力差を生じさせるように構成したこと を特徴とする。

 請求項1の発明のガスハイドレートの脱水 方法によれば、排水室内の圧力とガスハイド レートが上昇する内筒の圧力との差が差圧検 出器により検出され、その信号により吸気ブ ロワおよび/若しくは給気ブロワの運転が制 されるため、排水室内と内筒内の圧力差を 定値に保持すると共にその差圧を大きくす ことができ、ガスハイドレートに含まれる 反応水を排水部より強制的に押し出すので 脱水効率が向上する。

 請求項2の発明のガスハイドレートの脱水 装置によれば、排水室内の圧力とガスハイド レートが上昇する内筒の圧力との差が差圧検 出器により検出され、その信号により吸気ブ ロワおよび/若しくは給気ブロワの運転が制 されるため、排水室内と内筒内の圧力差を 定値に保持すると共にその差圧を大きくす ことができ、ガスハイドレートに含まれる 反応水を排水部より押し出されて排水され 結果、性能がよくかつ小型の脱水装置とす ことができるのである。

図1は本発明によるガスハイドレートの 製造装置における脱水装置の第一の実施態様 を説明するための概略図である。 図2は本発明によるガスハイドレートの 製造装置における脱水装置の第二の実施態様 を説明するための概略図である。 図3は本発明によるガスハイドレートの 製造装置における脱水装置の第三の実施態様 を説明するための概略図である。

符合の説明

 1 反応器
 2 ガス供給ライン
 3 水供給ライン
 4 冷媒
 5 スラリーライン
 6 脱水装置
 7 分離部
 8 内筒
 9 外筒
 10 排水室
 11 排気ライン
 12 排水ライン
 13 ハイドレート層
 14 貯留部
 15 スクリューコンベア
 16 ガス供給ライン
 17 第一外筒
 18 第二外筒
 19 隔壁
 20 連通室
 B1 原料ガス供給ブロワ
 B2 排気ブロワ
 B3 給気ブロワ
 P1 スラリーポンプ
 P2 排水ポンプ
 S スラリー
 G ガス
 W 水
 H ガスハイドレート
 x1 差圧検出器
 x2 液面計

 以下、図1乃至図3に基づき本発明による スハイドレートの製造装置における脱水装 の実施態様を説明する。

 図1は、本発明によるガスハイドレートの 製造装置における脱水装置の第一の実施態様 を説明するための概略図であって、この図1 おいて、1は、所定の圧力と温度が保持され いる反応器である。この反応器1にガス供給 ライン2から原料ガスG1が、また水供給ライン 3から原料水W1がそれぞれ導入され、ここでガ スハイドレートスラリーSが生成される。

 そして、このスラリーSは、スラリーポン プ4を有するスラリーライン5を経て脱水装置6 に供給され、ここで未反応水W2とガスハイド ートHとに分離される。詳述すれば、脱水装 置6は、例えば、多孔質体等により構成され 分離部7を有する内筒8とこの内筒8と所定の 隔を有するように配置された外筒9とにより 水室10を形成し、排気ブロワB2を有する排気 ライン11の一端を前記排水室10の上部に接続 ると共に排水ポンプP2を有する排水ライン12 一端を前記排水室10の下部に接続し、前記 筒8の圧力と前記圧力室10の圧力との差圧を 出する差圧検出器x1を設け、この差圧検出器 x1の信号により前記排気ブロワB2を制御する うに構成されている。

 また、ガスハイドレートスラリーSの生成 される反応器の上部に接続すると共に前記内 筒8の上端側に接続された原料ガスの供給ラ ン16が設けられており、該供給ライン16には 気ブロワB3が設けられ、前記差圧検出器x1の 信号により制御するように構成されている。

 このような構成において、差圧検出器x1 作用させながら排気ブロワB2と給気ブロワB3 どちらか一方、もしくは両方を駆動して内 8内の圧力が排水室10内の圧力よりも所定値 圧力だけ高くなるようにしておく。

 そして、前記反応器1で生成されたガスハ イドレートスラリーSを、脱水装置6を構成す 内筒8の下部から導入すると、このスラリー Sは、該内筒8内を上昇して分離部7に達し、ス ラリーSを形成する未反応水W2が、排水室10内 排水される。

 未反応水W2が排水されたガスハイドレー Hは、内筒8内をさらに上昇して該内筒8の上 側にガスハイドレート層13を形成する。この ときガスハイドレート層13の下部(分離部7の 傍)には毛細管現象により未反応水W2の一部 上昇してきて含水率の高いガスハイドレー 層を形成しようとするが、内筒8内に原料ガ G1が導入され該内筒8内の圧力が排水室10内 圧力よりも高いため、未反応水W2が分離部7 孔より押し出されて排水室10に排水される。

 排水室10内に排水された未反応水W2は、排 水ポンプP2により吸引され、排水ライン12を て反応器1に戻される。前記排水室10内には 面計x2が設けられおり、この液面計x2の信号 より排水ポンプP2を制御して排水室10に排水 された未反応水W2の液面が所定の位置となる うに制御されている。

 そして、脱水されたガスハイドレートHは 、排出装置としてのスクリューコンベア15に り後流側の機器に供給される。

 本実施例により、排水室10内のガスを排 ブロワB2により吸引することで該排水室内の 圧力を内筒8内の圧力よりも低下させ、スラ ー中のみ反応水W2を吸引することができる。

 また、給気ブロワB3により原料ガスG1を内 筒8の上部から排水室10へと流通させることに より、ハイドレート層13と向流接触させ、未 応水W2をパージし除去することができる。 の場合は、排気ブロワB2は休止して、図示し ないバイパスラインを原料ガスG1が流れるよ にすればよい。

 この脱水方式の場合、未反応水W2が原料 スG1との接触により一部が水和反応してハイ ドレート化するため、ハイドレート層13の含 率が一層低下できるという効果も奏する。 た、内筒8の圧力が生成器1よりも低くなら いように制御することも容易であり、これ よりハイドレートが脱水過程で分解する虞 ない。

 さらに、給気ブロワB3により原料ガスG1を 内筒8の上部から排水室10へと流通させながら 排水室10のガスを排気ブロワB2により吸引し もよい、この場合は、前記した効果を合わ て得ることができるため、優れた脱水効果 得られる。

 図2は、本発明によるガスハイドレートの 脱水装置の第二の実施態様を説明するための 概略図であって、図1と同一符号は同一名称 示し説明を省略する。

 この図2において、脱水装置6は、分離部7 有する内筒8とこの内筒8と所定の間隔を有 るように配置された外筒9と、この外筒9と内 筒8との間であってかつ前記分離部7の上部に り付けられた隔壁19とにより構成され、こ 隔壁19上に内筒8内に連通する連通室20とその 下部に排水室10が形成されている。

 x1は、連通室20内と排水室10内との差圧を 出して排気ブロワB2及び/又は給気ブロワB3 制御するための差圧検出器である。

 前記排水室10には液面計x2が設けられてお り、この液面計x2の信号により排水ポンプP2 制御して排水室10に排水された未反応水W2の 面が所定の位置となるように制御される。

 このように構成された脱水装置6において 、前記差圧検出器x1を作用させながら給気ブ ワB3を駆動して内筒8内の圧力が排水室10内 圧力よりも所定値の圧力だけ高くなるよう しておく。そして、前記反応器1で生成され ガスハイドレートスラリーSを、脱水装置6 構成する内筒8の下部から導入すると、この ラリーSは、該内筒8内を上昇して分離部7に し、スラリーSを形成する未反応水W2が、排 室10内に排水される。

 未反応水W2が排水されたガスハイドレー Hは、内筒8内をさらに上昇して該内筒8の上 側にガスハイドレート層13を形成する。この ときガスハイドレート層13の下部(分離部7の 傍)には毛細管現象により未反応水W2の一部 上昇してきて含水率の高いガスハイドレー 層を形成しようとするが、内筒8内に原料ガ G1が導入され該内筒8内の圧力が排水室10内 圧力よりも高いため、未反応水W2が分離部7 孔より押し出されて排水室10に排水される。

 排水室10内に排水された未反応水W2は、排 水ポンプP2により吸引され、排水ライン12を て反応器1に戻される。前記排水室10内には 面計x2が設けられおり、この液面計x2の信号 より排水ポンプP2を制御して排水室10に排水 された未反応水W2の液面が所定の位置となる うに制御されている。

 そして、脱水されたガスハイドレートHは 、排出装置としてのスクリューコンベア15に り後流側の機器に供給される。

 本実施例により、脱水装置6は、外側を排 水室10とし、内側を内筒8とする二重管構造と なっており、内筒の一部に外筒を設けたもの よりも耐圧性が向上する。従って、排気ブロ ワB2及び/又は給気ブロワB3の作動により排水 10内と内筒8内の圧力差(差圧)を大きくする とができ、スラリーSの未反応水W2を前記実 例よりも強力に排水することができる。

 更に、脱水塔が二重管構造となるので分 部7を内筒の下側から上側にかけて設けるこ とができ、スラリーの脱水性能が向上する。 従って、従来の竪型重力式脱水装置よりも著 しく小型の脱水装置とすることができる。

 本実施例においても、排水室10内のガス 排気ライン11を介して吸引し、かつ、内筒8 へ供給ライン16を介して原料ガスG1を導入す ことができる。また、排水室10内のガスを 気ブロワB2により吸引することで該排水室10 の圧力を内筒8内の圧力よりも低下させ、ス ラリー中の未反応水W2を吸引するようにする ともできる。

 図3は、本発明によるガスハイドレートの 脱水装置の第三の実施態様を説明するための 概略図であって、この図3において、図1及び 2と同一符号は同一名称を示し説明を省略す る。

 この図3において、第1外筒17は、上部が内 筒8の側面であってかつ分離部7の上部に取り けられ下部が開放されたスカート状隔壁で って、この第1外筒17と内筒8とで下部が開放 された排水室10と連通室20とが形成され、こ 連通室20内の圧力と排水室10圧力との差が差 検出器x1で検出され、その信号により排気 ロワB2及び/又は給気ブロワB3が制御されるよ うになっている。

 また、第1外筒17の下端は、スラリーSから 排水された未反応水W2の液面よりも低くなる うに、液面計18により吸水ポンプ14の運転が 制御されている。この未反応水W2により第1外 筒17(排水室10)内と連通室20内とがシールされ いる。

 このように構成された脱水装置6において 、前記差圧検出器x1を作用させながら給気ブ ワB3を駆動して第2外筒18内の圧力が第1外筒1 7内の圧力が第2外筒18内の圧力よりも所定値 圧力だけ高くなるようにしておく。そして 前記反応器1で生成されたガスハイドレート ラリーSを、内筒8の下部から導入すると、 のスラリーSは、該内筒8内を上昇して分離部 7に達し、スラリーSを形成する未反応水W2が 第1外筒17内に排水される。

 未反応水W2が排水されたガスハイドレー Hは、内筒8内をさらに上昇して該内筒8の上 側にガスハイドレート層13を形成する。この ときガスハイドレート層13の下部(分離部7の 傍)には毛細管現象により未反応水W2の一部 上昇してきて含水率の高いガスハイドレー 層を形成しようとするが、内筒8内に原料ガ G1が導入され該内筒8内の圧力が第1外筒17内 圧力よりも高いため、未反応水W2が分離部7 孔より押し出されて前記第1外筒17内に排水 れる。

 第1外筒17内に排水された未反応水W2は、 水ポンプP2により吸引され、排水ライン12を て反応器1に戻される。前記第1外筒17には液 面計x2が設けられおり、この液面計x2の信号 より排水ポンプP2を制御して第1外筒17に排水 された未反応水W2の液面が所定の位置となる うに制御されている。

 そして、脱水されたガスハイドレートHは 、排出装置としてのスクリューコンベア15に り後流側の機器に供給される。

 この実施態様においては、連通室20内の 力と排水室10内の圧力との差を検出するよう にしているため、例えば、運転状況を変えて 内筒8内の圧力が変化したとしても、液面計x2 に設定された所定の差圧となるように排水ポ ンプP2が作動するので、脱水率や脱水速度等 低下することなく継続して運転することが きる。また、前記差圧が変化した場合には 排水室10内と連通室20内とをシールする未反 応水W2の液面がその差圧の大きさに応じて水 が変化するようになっている。従って、突 的な圧力の変化があった際に脱水装置が破 することが防止されている。