JP2001288125A

JP2001288125A - ガスハイドレート脱水装置

Info

Publication number: JP2001288125A
Application number: JP2000098385A
Authority: JP
Inventors: Kozo Yoshikawa; 孝三吉川; Haruhiko Ema; 晴彦江間; Masaharu Watabe; 正治渡部; Yuichi Kondo; 雄一近藤; Hisayoshi Fujita; 尚義藤田; Takahiro Kimura; 隆宏木村; Hitoshi Endo; 仁遠藤; Yoshihiro Kita; 吉博北
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-16

Abstract

(57)【要約】【課題】スラリー状ガスハイドレートを効率よく連続
的に脱水して取り出すことができるガスハイドレート脱
水装置を提供する。【解決手段】ローラ３４に巻回されて移動される脱水
ベルト３５からなる脱水コンベア３６を設ける。脱水コ
ンベア３６によって移送されるスラリー状メタンハイド
レートＭＨの移送方向に沿って複数の脱水機構３７を間
隔をあけて設ける。脱水機構３７を、脱水ベルト３５の
表裏に配設された一対の脱水ドラム４１から構成する。
メッシュ加工を施したステンレス板から、脱水ドラム４
１及び脱水ベルト３５を形成する。脱水ドラム４１間に
スラリー状メタンハイドレートＭＨを送り込むことによ
り、脱水ドラム４１によって挟持させてその表面をメタ
ンハイドレートＭＨへ圧接させ、直接あるいは脱水ベル
ト３５を介して脱水ドラム４１の周面からスラリー状メ
タンハイドレートＭＨの付着水を取り出して脱水する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生成したスラリー
状ガスハイドレートに含まれる付着水を脱水するガスハ
イドレート脱水装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、メタン等の炭化水素を主成分とす
る天然ガスを貯蔵・輸送する方法としては、ガス田から
天然ガスを採取した後液化温度まで冷却し、液化天然ガ
ス（ＬＮＧ）とした状態で貯蔵・輸送する方法が一般的
である。しかし、たとえば液化天然ガスの主成分である
メタンの場合、液化させるには−１６２℃といった極低
温条件が必要であり、こうした条件を維持しながら貯蔵
・輸送を行うためには、専用の貯蔵装置や、ＬＮＧ船等
といった専用の輸送手段が必要となる。こうした装置等
の製造及び維持・管理には非常に高いコストを要するた
め、上記方法に代わる低コストの貯蔵・輸送方法が、鋭
意研究されてきた。こうした研究の結果、天然ガスを水
和させて固体状態のガス水和物（以下「ガスハイドレー
ト」と記す）を生成し、この固体状態のまま貯蔵・輸送
するという方法が見出され、近年特に有望視されてい
る。この方法では、ＬＮＧを取扱う場合のような極低温
条件は必要とされず、また固体とするためその取扱いも
比較的容易である。このため、既存の冷凍装置あるいは
既存のコンテナ船を若干改良したものを各々貯蔵装置あ
るいは輸送手段として利用可能となり、従って、大幅な
低コスト化が図れるものとして期待が寄せられている。

【０００３】このガスハイドレートとは、包接化合物
（クラスレート化合物）の一種であって、図６に示すよ
うに、複数の水分子（Ｈ₂Ｏ）により形成された立体か
ご型の包接格子（クラスレート）の中に、天然ガスの各
成分を構成する分子、すなわちメタン（ＣＨ₄）、エタ
ン（Ｃ₂Ｈ₆）、プロパン（Ｃ₃Ｈ₈）等が入り込み包接さ
れた結晶構造をなすものである。クラスレートに包接さ
れた天然ガス構成分子同士の分子間距離は、天然ガスが
高圧充填された場合のガスボンベ中における分子間距離
よりも短くなる。これは、天然ガスが緊密充填された固
体を生成し得ることを意味し、たとえばメタンハイドレ
ートが安定に存在し得る条件下、すなわち−３０℃・大
気圧（１ｋｇ／ｃｍ²）においては、気体状態と比較し
て約１／１９０の体積とすることができる。このよう
に、ガスハイドレートは、比較的容易に得られる温度・
圧力条件下において製造可能で、かつ安定した保存が可
能なものである。

【０００４】この方法においては、ガス田から受け入れ
られた後の天然ガスは、酸性ガス除去工程にて二酸化炭
素（ＣＯ₂）や硫化水素（Ｈ₂Ｓ）等の酸性ガスを除去さ
れ、低温・高圧状態にしていったんガス貯蔵部に貯蔵さ
れる。この天然ガスは、この後ハイドレート生成工程に
て水和され、ガスハイドレートとなる。このガスハイド
レートは水が混在するスラリー状であり、続く脱水工程
にて、混在している未反応の水が除去され、さらに冷却
工程及び減圧工程を経て、所定の温度・圧力に調整され
た状態でコンテナ等の容器に封入され、貯蔵装置内で貯
蔵される。このガスハイドレートは、冷却された貯蔵装
置に直接貯蔵する場合もある。輸送時には、上述した容
器のままコンテナ船等の輸送手段に積み込んだり、ある
いは成形・冷却されたガスハイドレートをそのまま冷凍
船に積み込むなどして目的地まで輸送する。目的地での
陸揚げ後、ガスハイドレートは、ハイドレート分解工程
を経て天然ガスの状態に戻され、各供給地へと送られ
る。あるいは、冷凍船上で分解させて天然ガスの状態に
戻し、各供給地へと送られる場合もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したガ
スハイドレートにおいては、その輸送効率を高めるため
に、スラリー状ガスハイドレートに付着した付着水を良
好に取り除くことが必要であるが、このガスハイドレー
トに付着した付着水の脱水は、ガスハイドレートを分解
させずに行う必要があるだけでなく、大量のガスハイド
レートの付着水を効率良く取り除いて脱水することが望
まれていた。

【０００６】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであり、ガスハイドレート生成反応
装置より供給されるスラリー状ガスハイドレートを効率
良く脱水することが可能なガスハイドレート脱水装置の
提供を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のガスハイドレート脱水装置は、ガス
ハイドレート生成反応装置より供給されるスラリー状ガ
スハイドレートを脱水するガスハイドレート脱水装置で
あって、スラリー状ガスハイドレートを移送する移送手
段と、該移送手段によるスラリー状ガスハイドレートの
移送途中に設けられた脱水手段とを有し、該脱水手段
は、透水性を有し、かつ前記移送手段によって移送され
るスラリー状ガスハイドレートへ転動しながら圧接され
ることにより、スラリー状ガスハイドレートの付着水を
周面から取り出す円筒状の脱水ドラムを有することを特
徴としている。

【０００８】このように、移送手段によって移送される
スラリー状ガスハイドレートに、透水性を有する脱水ド
ラムを転動させながら圧接させることにより、極めて容
易に、脱水ドラムの周面からスラリー状ガスハイドレー
トの付着水を取り出して、ガスハイドレートの脱水を行
うことができる。つまり、付着水を含んだ大量のスラリ
ー状ガスハイドレートから容易にかつ効率良く付着水を
取り除いて脱水することができ、しかも脱水時に、ガス
ハイドレートが加圧されるので、ハイドレートが分解し
ないばかりか、付着水がハイドレート化されるという効
果も奏する。

【０００９】請求項２記載のガスハイドレート脱水装置
は、請求項１記載のガスハイドレート脱水装置におい
て、前記脱水ドラムが、メッシュ加工が施されて透水性
が付与されていることを特徴としている。

【００１０】このように、移送手段によって移送される
スラリー状ガスハイドレートに、周面にメッシュ加工が
施されて透水性が付与された脱水ドラムを転動させなが
ら圧接させることにより、極めて容易に、脱水ドラムの
周面のメッシュからスラリー状ガスハイドレートの付着
水を取り出して、ガスハイドレートの脱水を行うことが
できる。

【００１１】請求項３記載のガスハイドレート脱水装置
は、請求項１または請求項２記載のガスハイドレート脱
水装置において、前記脱水手段が、前記移送手段による
スラリー状ガスハイドレートの移送方向に沿って複数配
設されていることを特徴としている。

【００１２】つまり、移送手段によるスラリー状ガスハ
イドレートの移送方向に沿って複数の脱水手段が設けら
れているので、これら脱水手段の脱水ドラムによって、
移送されるスラリー状ガスハイドレートから連続的に脱
水処理を行うことができ、付着水を含んだ大量のスラリ
ー状ガスハイドレートから容易にかつ極めて効率良く付
着水を取り除いて脱水することができる。

【００１３】請求項４記載のガスハイドレート脱水装置
は、請求項３記載のガスハイドレート脱水装置におい
て、前記脱水手段が、前記移送手段によるスラリー状ガ
スハイドレートの移送方向後方側へ向かって、順にガス
ハイドレートへの圧接力が高められていることを特徴と
している。

【００１４】すなわち、移送方向に沿って配設された複
数の脱水手段において、その脱水ドラムのガスハイドレ
ートへの圧接力が、移送方向後方へ向かって順に高めら
れているので、上流側の脱水手段によって脱水されたス
ラリー状ガスハイドレートからさらに確実に付着水を取
り出して脱水することができ、高脱水率にて脱水するこ
とができる。

【００１５】請求項５記載のガスハイドレート脱水装置
は、請求項１〜４のいずれか１項記載のガスハイドレー
ト脱水装置において、前記脱水手段が、近接する方向へ
付勢された一対の前記脱水ドラムを有し、これら脱水ド
ラムによってスラリー状ガスハイドレートを挟持するこ
とにより、それぞれの脱水ドラムの周面からスラリー状
ガスハイドレートの付着水を取り出すことを特徴として
いる。

【００１６】つまり、移送されるスラリー状ガスハイド
レートを一対の脱水ドラム間へ送り込むことにより、こ
れら一対の脱水ドラムによってガスハイドレートを挟持
させて、それぞれの脱水ドラムからガスハイドレートの
付着水を取り出すことができ、脱水効率をさらに高める
ことができる。

【００１７】請求項６記載のガスハイドレート脱水装置
は、請求項５記載のガスハイドレート脱水装置におい
て、前記移送手段が、透水性を有する脱水ベルトをロー
ラによって移動させることにより、脱水ベルト上のスラ
リー状ガスハイドレートを移送させる脱水コンベアから
なり、スラリー状ガスハイドレートを移送させる脱水ベ
ルトの表裏に前記脱水ドラムが設けられ、これら脱水ド
ラムによってスラリー状ガスハイドレートが脱水ベルト
とともに挟持されることを特徴としている。

【００１８】このように、移送手段が、透水性を有する
脱水ベルトによってスラリー状ガスハイドレートを移送
させる脱水コンベアから構成されているので、脱水ベル
トによるスラリー状ガスハイドレートの移送中に、この
スラリー状ガスハイドレートの付着水を脱水ベルトから
取り出すことができ、さらに脱水効率を高めることがで
きる。

【００１９】請求項７記載のガスハイドレート脱水装置
は、請求項６記載のガスハイドレート脱水装置におい
て、前記脱水ベルトが、メッシュ加工を施すことにより
透水性が付与されていることを特徴としている。

【００２０】つまり、移送手段が、メッシュ加工が施さ
れて透水性が付与された脱水ベルトによってスラリー状
ガスハイドレートを移送させる脱水コンベアから構成さ
れているので、脱水ベルトによるスラリー状ガスハイド
レートの移送中に、このスラリー状ガスハイドレートの
付着水を脱水ベルトのメッシュから取り出すことがで
き、さらに脱水効率を高めることができる。

【００２１】請求項８記載のガスハイドレート脱水装置
は、請求項６または請求項７記載のガスハイドレート脱
水装置において、前記脱水コンベアに、移送するスラリ
ー状ガスハイドレートの送り出し側に、前記脱水ベルト
に付着したガスハイドレートを掻き取るスクレーパが表
面に沿って設けられていることを特徴としている。

【００２２】このように、脱水コンベアの送り出し側に
設けられたスクレーパによって、脱水コンベアの脱水ベ
ルトに付着した脱水後のガスハイドレートを掻き取って
次工程へ送り出すことができる。

【００２３】請求項９記載のガスハイドレート脱水装置
は、請求項１〜８のいずれか１項記載のガスハイドレー
ト脱水装置において、前記脱水ドラムに、スラリー状ガ
スハイドレートへの圧接時に付着したガスハイドレート
を掻き取るスクレーパが周面に沿って設けられているこ
とを特徴としている。

【００２４】すなわち、脱水ドラムの周面に付着したガ
スハイドレートを、この脱水ドラムの周面に沿って設け
られたスクレーパによって確実に掻き取って移送手段へ
戻すことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。以下に説明する実施形態にお
いては、ガスハイドレート形成物質を天然ガスの主成分
であるメタンガスとして、一貫してメタンハイドレート
を製造する装置及び方法について説明するが、ガスハイ
ドレート形成物質としてはメタンガスに限らず、エタ
ン、プロパン、ブタン、クリプトン、キセノン及び二酸
化炭素等もある。なお、メタンハイドレートＭＨは、図
６（ａ），（ｂ）に示すように、水分子Ｗが立体状（例
えば１２面体、１４面体）に配列されて構成されたかご
の中にメタン分子Ｍが入った包接化合物（クラスレー
ト）の一種であり、たとえば以下の反応式に基づいて生
成される。また、メタンハイドレートＭＨが分解する
と、メタンハイドレートの体積１に対し、約０．９の水
と標準状態で約１７０のメタンガスになる。ＣＨ₄＋５．７５Ｈ₂Ｏ→ＣＨ₄・５．７５Ｈ₂Ｏ＋水和熱

【００２６】図３は、本発明のガスハイドレート脱水装
置が組み込まれるガスハイドレートの製造装置の一実施
形態を示す構成図である。図３において、図中の符号１
は密閉されたガスハイドレート生成反応装置であり、圧
力容器のガスハイドレート生成反応装置１内には、冷却
手段（温度制御手段）としてたとえば冷却コイル２が挿
入されている。これにより、ガスハイドレート生成反応
装置１内の後述する水相Ｌを、ガスハイドレート生成温
度範囲（たとえば１〜５℃）内のたとえば約１℃に冷却
保持できるようになっている。メタンハイドレートＭＨ
を生成する際には水和熱が発生し、一方、メタンハイド
レートＭＨは低温・高圧状態でなければ生成しないの
で、前記のようにガスハイドレート生成反応装置１に冷
却手段を設けて、常に冷却することが好ましい。図示の
例では冷却手段として冷却コイル２を用いたが、もちろ
んこれに限定されるものではない。たとえばガスハイド
レート生成反応装置１を冷却ジャケットで囲み、この冷
却ジャケットに、ブラインタンクよりブラインを供給し
て循環させたり、あるいはガスハイドレート生成反応装
置１内にラジエターを挿入してもよく、またはこれらを
組合せて用いてもよい。

【００２７】符号３は貯水槽を示しており、この貯水槽
３内から水が配管４を経由してガスハイドレート生成反
応装置１に導入されることにより、ガスハイドレート生
成反応容器１内に水相Ｌ（液相）を形成することができ
る。配管４には水供給ポンプ５やバルブ６が配設されて
おり、前記水相Ｌの液面Ｓが一定の水準を保つように制
御される。なお、貯水槽３、配管４及び水供給ポンプ５
等により水供給手段ＷＳが構成されている。

【００２８】ガスハイドレート生成反応装置１の下部側
壁には、メタン導入口１ａが設けられている。このメタ
ン導入口１ａには、メタン供給源としてのガス貯蔵部７
から配管８を経由してメタンガス（ガスハイドレート形
成物質）が供給されるようになっている。配管８には通
常のバルブ９及び流量調節弁１０が配設されている。こ
の流量調節弁１０の開度は、ガスハイドレート生成反応
装置１内の後述する気相Ｇ（メタンガス）の圧力を検出
する圧力計１１によって制御される。これにより、ガス
ハイドレート生成反応容器１内にメタンを補充して気相
Ｇの圧力を常にガスハイドレート生成圧力（本例では４
０ａｔｍ）に保持することができる。なお、ガス貯蔵部
７や配管８等によりメタン供給手段（ガスハイドレート
形成物質供給手段）ＧＳが構成され、圧力計１１及び流
量調節弁１０により、生成反応装置内圧力制御手段ＰＣ
が構成されている。

【００２９】ガス貯蔵部７に供給されるメタン（メタン
を主成分とする天然ガス）は、ガス田１２から採取した
後、酸性ガス除去工程１３を経て二酸化炭素や硫化水素
等の酸性ガスが除去される。この後、圧縮機等を経て低
温・高圧の状態にされ、これがガス貯蔵部７に送られて
一時的に貯蔵される。

【００３０】ガスハイドレート生成反応装置１の底部に
は、未反応の水を抜出すための水抜出口１ｂが設けられ
ており、この水抜出口１ｂより抜出された未反応の水
は、過冷却された後に、再びガスハイドレート生成反応
装置１内に供給されるように構成されている。詳述する
と、水抜出口１ｂとガスハイドレート生成反応装置１の
頂部に設けられたスプレーノズル１４とは配管１５によ
り連通しており、この配管１５には、バルブ１６、水循
環ポンプ１７、熱交換器（冷却器）１８及びバルブ１９
が順次配設されている。水循環ポンプ１７によって抜出
された水は、熱交換器１８によって過冷却された後に、
スプレーノズル１４からガスハイドレート生成反応装置
１内の気相Ｇ（メタン雰囲気）中に噴霧状（符号ＳＰ参
照）に供給される。

【００３１】ここで、過冷却とは、図５に示すように、
メタンハイドレートの生成平衡線Ｃ上の任意の点Ｄより
少なくとも温度が低いか（矢印Ｘ方向）あるいは圧力が
高い（矢印Ｙ方向）状態にすることである。なお、生成
平衡線Ｃより上方の領域（便宜上、斜線を施した領域）
はハイドレート生成領域（ハイドレート生成条件下）で
ある。参考までに、エタン、プロパン及びブタンの生成
平衡線をも示した。熱交換器（冷却器）１８としては、
たとえば熱伝導効率に優れた多管型熱交換器、構造が簡
単なコイル型熱交換器、熱伝導効率に優れかつメンテナ
ンスの容易なプレート型熱交換器を使用することができ
る。なお、水循環ポンプ１７、配管１５、熱交換器１８
等により、水過冷却循環手段ＣＷが構成されている。

【００３２】ここで、前記スプレーノズル１４は、図４
（ａ）に示すように、ガスハイドレート生成反応装置１
の頂部に下向きに設けられたものであり、スプレーノズ
ル１４のノズル孔１４ａより、気相Ｇに向けて平均数十
μｍ（原理的には粒子径は小さい程よい）の外径の水粒
子ＳＰを噴出する。このように、気相Ｇ中に水をスプレ
ー状に噴出して、水粒子ＳＰを多量に形成することによ
り、水の単位体積あたりの表面積、すなわち気相Ｇとの
接触面積を極めて大きくすることができる。なお、上記
のように、ガスハイドレート生成反応装置１の底部より
抜出した未反応水を、スプレーノズル１４によりガスハ
イドレート生成反応装置１内でスプレーする場合には、
異物によるスプレーノズル１４の詰まりを発生させない
ことが重要となる。そこで、配管１５に、ガスハイドレ
ート等の異物を捕集するためのフィルタ１６ａを設け、
抜出した未反応水より異物を確実に除去することが好ま
しい。図４（ｂ）のスプレー手段については後述する。

【００３３】ガスハイドレート生成反応装置１の、水相
Ｌの液面Ｓ近傍には液層抜出口１ｃが設けられており、
この液層抜出口１ｃは配管２０によって後述するガスハ
イドレート脱水装置３０に接続されている。なお、配管
２０には、必要に応じてバルブ２１や抜出ポンプ２２な
どが配設されている。このような構成により、液面Ｓに
浮上した比較的低密度のメタンハイドレート層ＭＨが液
層抜出口１ｃより抜出ポンプ２２に吸引されて配管２０
に流出するので、メタンハイドレート及び水がスラリー
状になって、配管２０を通り後工程へと移送される。す
なわち、ガスハイドレート生成反応装置で生成したスラ
リー状のメタンハイドレート（スラリー状ガスハイドレ
ート）は、後工程のガスハイドレート脱水装置３０まで
余剰の水と共に流すことで容易に供給することが可能で
ある。

【００３４】続いて、本発明によるガスハイドレート脱
水装置３０の構成を図１に基づいて詳細に説明する。こ
のガスハイドレート脱水装置（以下、脱水装置）３０
は、上述したガスハイドレート生成反応装置１より供給
されるスラリー状のメタンハイドレートＭＨを脱水して
取り出すための装置である。この脱水装置３０の取出装
置本体３１は圧力容器であり、内部はガスで充填され、
しかもメタンハイドレートＭＨが分解しない温度及び圧
力に保たれている。この取出装置本体３１には、その上
部に供給口３２が設けられており、この供給口３２に接
続された配管２０からスラリー状のメタンハイドレート
ＭＨが送り込まれ、後述する脱水ベルト３５上に供給さ
れるようになっている。取出装置本体３１内には、連続
脱水処理手段として連続脱水機３３が設けられている。

【００３５】この連続脱水機３３は、一対のローラ３４
に無端状の脱水ベルト３５が巻回された脱水コンベア
（移送手段）３６と、この脱水コンベア３６の脱水ベル
ト３５の上方側のベルト部分に、その長手方向に沿って
間隔をあけて配設された複数の脱水機構（脱水手段）３
７とを有しており、脱水コンベア３６は、図中矢印方向
へローラ３４が回動することにより、脱水ベルト３５上
に送り込まれたメタンハイドレートＭＨを次工程へ向か
って移送するようになっている。図２に示すように、脱
水機構３７は、脱水ベルト３５の表裏に配設され、互い
に近接する方向へ所定圧にて付勢された円筒状の脱水ド
ラム４１を有しており、これら脱水ドラム４１間に、脱
水ベルト３５上に送り込まれたメタンハイドレートＭＨ
が、脱水ベルト３５の移動とともに送り込まれるように
なっている。

【００３６】脱水コンベア３６を構成する脱水ベルト３
５及び脱水機構３７を構成する脱水ドラム４１は、それ
ぞれステンレス板にメッシュ加工を施すことにより透水
性が付与されたもので、数μｍの多数の孔が形成されて
いる。そして、これら脱水機構３７の脱水ドラム４１間
に脱水ベルト３５上のスラリー状のメタンハイドレート
ＭＨが送り込まれると、脱水ドラム４１によってメタン
ハイドレートＭＨが圧縮される。つまり、脱水ドラム４
１が転動しながらスラリー状メタンハイドレートＭＨに
圧接し、このメタンハイドレートＭＨの付着水が、上方
の脱水ドラム４１の周面からその内部へ、また、下方の
脱水ドラム４１の周面から脱水ベルト３５を介して取り
出されるようになっている。なお、脱水機構３７は、メ
タンハイドレートＭＨの送り出し側へ向かって次第に、
脱水ドラム４１同士による圧縮力が高められ、これによ
り、送り出し側へ向かって順に、各脱水ドラム４１のス
ラリー状メタンハイドレートＭＨへの圧接力が高められ
ている。

【００３７】そして、これら脱水機構３７によって取り
出された付着水は、脱水ドラム４１内から取出装置本体
３１の下方の貯留部３１ａに貯留され、その後、貯留部
３１ａに接続された配管４９へ送り出され、この配管４
９に設けられたドレンバルブ４９ａを開くことにより、
配管４９を通されて貯留槽３内へ戻され、ガスハイドレ
ート生成反応装置１にて再利用されるようになってい
る。なお、脱水機構３７には、上方側の脱水ドラム４１
の周面に沿って、スクレーパ４２が設けられており、メ
タンハイドレートＭＨの圧縮脱水時に周面に付着したメ
タンハイドレートＭＨが掻き取られて、脱水ベルト３５
上へ戻されるようになっている。

【００３８】また、脱水したメタンハイドレートＭＨの
送り出し側である下流側には、脱水ベルト３５の表面に
沿って、スクレーパ４３が設けられており、このスクレ
ーパ４３は、脱水されたメタンハイドレートＭＨを脱水
ベルト３５から掻き取り、次工程へ受け渡すようになっ
ている。そして、この連続脱水機３３にて脱水されたメ
タンハイドレートＭＨは、次工程へ送り出され、冷却・
減圧され、その後、所定の形状に成型されて輸送される
ようになっている。

【００３９】次に、上記上述したガスハイドレートの製
造装置の動作、すなわち製造方法について説明する。予
めガスハイドレート生成反応装置１内の空気をメタンガ
スで置換し、次に貯水槽３からガスハイドレート生成反
応装置１内に、液面Ｓが液層抜出口１ｃより上方にくる
ように水相Ｌを導入する。この水相Ｌは必要なら安定化
剤を含んでいてもよい。次いで、冷却コイル２によりガ
スハイドレート生成反応装置１内の水相Ｌをたとえば約
１℃の所定温度まで冷却し、以後この温度が維持される
ように温度管理を行う。

【００４０】水相Ｌの温度が所定温度で安定したら、ガ
ス貯蔵部７内のメタンをメタン導入口１ａから連続的に
気泡Ｋとして導入する。これによってメタンの少なくと
も一部は気泡Ｋの気液界面から水相Ｌに吸収され、水と
反応してメタンハイドレートに転化する（水和反応）。
反応によって生成したメタンハイドレートＭＨは、密度
が水の密度より小さいので水相Ｌ中を浮上して、液面Ｓ
上に層を形成する。このメタンハイドレート層ＭＨは、
液層抜出口１ｃから抜出ポンプ２２によって抜き出さ
れ、配管２０を通ってガスハイドレート脱水装置３０へ
送出される。この時、メタンハイドレートは水とともに
回収されるので、スラリー状になっている。液層抜出口
１ｃからメタンハイドレート層ＭＨを抜き出すに伴って
水相Ｌの液面Ｓは下がるので、この液面Ｓの水準が一定
に保たれるように、新たな水を貯水槽３から水供給ポン
プ５を経由してガスハイドレート生成反応装置１内に補
給する。

【００４１】ガスハイドレート生成反応装置１内でメタ
ンハイドレートＭＨが生成すると、気体のメタンが固体
のメタンハイドレートＭＨになるため、内部の圧力が低
下する。一方で、メタンハイドレートを高速生成するに
は、ガスハイドレート生成反応装置１内の条件をより低
温・高圧状態にしなければならない。よって、メタンハ
イドレートの生成に伴う、ハイドレート生成容器１の圧
力低下を解消するために、ガスハイドレート生成反応装
置１内の圧力を圧力計１１によって連続的に検知し、こ
れに基づいて流量調節弁１０の開度を連続的に制御す
る。これにより、ガスハイドレート生成反応装置１内に
原料メタンを必要量補充して、ガスハイドレート生成反
応装置１内を一定高圧状態に保持することにより、高速
生成を達成する。

【００４２】一方、水相Ｌに吸収されなかった未反応の
メタンガスは、液面Ｓから放出されガスハイドレート生
成反応装置１内に気相Ｇとして溜まる。ガスハイドレー
ト生成反応装置１の底部より未反応の水を抜き出し、こ
れを熱交換器１８により過冷却した後、スプレーノズル
１４によりガスハイドレート生成反応装置１内で噴霧状
にする。このように、ガスハイドレート生成反応装置１
内に充満したメタンガスに過冷却された水粒子ＳＰが多
量に放出され、水粒子ＳＰのメタンとの単位体積当りの
接触面積を大幅に増大するとともに直ちに水和反応する
ので、メタンハイドレートが高速度に生成される。この
生成されたハイドレートは液面Ｓに降下して、上述と同
様に回収される。なお、ガスハイドレート生成反応装置
１内でメタンハイドレートＭＨが生成すると、大きな水
和熱が発生する。一方、メタンハイドレートＭＨを高速
生成するには、ハイドレート生成容器１内の条件をより
低温・高圧状態にしなければならない。よって、過冷却
された水粒子ＳＰをガスハイドレート生成反応装置１内
に放出することは、水和熱を効率的に取り除くことにも
なる。

【００４３】なお、ガスハイドレート生成反応装置１が
大型の場合には、その底部の水が過冷却状態になってい
る可能性があるので、この水を取り出して直接、すなわ
ち、冷却することなくそのままガスハイドレート生成反
応装置１の上部にスプレーしてもよい。

【００４４】上述した実施形態では、メタンの気泡Ｋは
水相Ｌ中を上昇するので気泡界面が高粘度の反応生成物
で覆われることなく、常に新たな水分子と接触すること
ができ、反応が促進される。この運転操作を安定した状
態で継続することにより、脱水冷却装置３０に高濃度の
メタンハイドレートを効率よくかつ連続的に供給するこ
とができる。

【００４５】スプレーノズル１４より噴出された水粒子
ＳＰの粒子径が大きいとこの水粒子の表面に生成したメ
タンハイドレートがメタン供給を阻害するので、水粒子
ＳＰ全体がメタンハイドレートとなることができない。
そこで、スプレーノズル１４より水とともに気体を噴出
させて、水粒子ＳＰの粒径を平均１０μｍ前後に細かく
することにより、上記のようなメタンハイドレートの付
着を低減することができる。前記気体としては、水やハ
イドレート形成物質と反応しないような不活性ガスを挙
げることができる。スプレーノズル１４は単数に限ら
ず、複数個設けてもよい。また、水粒子の粒径を平均１
０μｍ前後に細かくする他の方法としては、図５（ｂ）
に示すように、ガスハイドレート生成反応装置１内の上
部に超音波振動板９０を設け、この超音波振動板９０上
に配管１５より過冷却水を供給して水膜９１を形成し、
超音波振動により水膜９１より水粒子ＳＰを放出させて
もよい。この場合、水粒子ＳＰの粒径がさらに均一にな
る上に、前記気体の噴出による悪影響が起こらない。

【００４６】一般にメタンと水との反応は、たとえば反
応温度を１℃とすると圧力が４０ａｔｍ以上において進
行する。従ってガスハイドレート生成反応装置１として
は少なくとも耐圧４０ａｔｍ以上の高圧容器を必要とす
る。反応をより高温低圧側で行いたい場合は水相Ｌに安
定化剤を添加することが好ましい。メタンの水和反応を
より高温低圧側に移行し得る安定化剤の例としては、た
とえばイソブチルアミンやイソプロピルアミンなどの脂
肪族アミン類；1,3-ジオキソラン、テトラヒドロフラ
ン、フランなどの脂環式エーテル類；シクロブタノン、
シクロペンタノンなどの脂環式ケトン類；アセトンなど
の脂肪族ケトン類などを挙げることができる。これらの
安定化剤は何れも分子中に炭化水素基と極性基とを有し
ているので、それぞれの極性基が水分子を引き寄せ、炭
化水素基がメタン分子を引き寄せることによって分子間
距離を縮め、水和反応を促進すると考えられる。たとえ
ば脂肪族アミン類の添加によって１０℃、２０kg/cm²Ｇ
での反応が可能となり、テトラヒドロフランの添加によ
っては１０℃、１０kg/cm²Ｇ以下での反応も可能とな
る。これらの安定化剤は純水１０００ｇ当たり０.１〜
１０モルの範囲内で添加することが好ましい。

【００４７】反応温度は前記の生成平衡の関係で水相Ｌ
の氷点以上できるだけ低いほうがよい。たとえばガスハ
イドレート生成反応装置１中の水相温度は１〜５℃の範
囲内となるように制御することが好ましい。これによっ
てメタンの水中への溶解度を増大させ、かつ生成平衡圧
を低下させることができる。水とメタンとの反応は発熱
反応であって、ガスイドレート生成反応装置１中で反応
が開始されると水和熱により系内温度が上昇するので、
系内温度が常に所定範囲内に維持されるように温度制御
を行うことが好ましい。

【００４８】このようにして効率よく生成されたスラリ
ー状のメタンハイドレートＭＨは、配管２０から脱水装
置３０の取出装置本体３１内へ送り込まれ、連続脱水処
理手段である連続脱水機３３の脱水コンベア３６の脱水
ベルト３５上に供給される。その後、このスラリー状の
メタンハイドレートＭＨは、脱水コンベア３６の脱水ベ
ルト３５によって送り出し方向へ移送され、これによ
り、この脱水コンベア３６の長手方向に沿って間隔をあ
けて設けられた複数の脱水機構３７の脱水ドラム４１間
へ通される。

【００４９】これにより、このスラリー状のメタンハイ
ドレートＭＨは、脱水ドラム４１によって圧縮されて、
これら脱水ドラム４１の周面が直接あるいは脱水ベルト
３５を介して圧接されることにより、含有している付着
水が、上面側では上方側の脱水ドラム４１の周面から下
面側では、脱水ベルト３５を介して下方側の脱水ドラム
４１の周面から各脱水ドラム４１内へ取り出され、取出
装置本体３１の下方の貯留部３１ａへ貯留され、その
後、配管４９を通されて貯留槽３へ戻されて、ガスハイ
ドレート生成反応装置１にへ送り込まれる。ここで、各
脱水機構３７は、メタンハイドレートＭＨの送り出し方
向へ向かって順に脱水ドラム４１による圧縮力が高めら
れているので、上流側の脱水機構３７によって付着水が
取り除かれたメタンハイドレートＭＨから、上流側の脱
水機構３７の脱水ドラム４１による圧縮力よりもさらに
高い圧縮力によってメタンハイドレートＭＨ内の付着水
が取り出される。

【００５０】つまり、上流側の脱水機構３７によって付
着水が取り出されたメタンハイドレートＭＨから、さら
に効率良く付着水を取り出すことができる。そして、こ
の連続脱水機３３の各脱水機構３７によって段階的に脱
水されたメタンハイドレートＭＨは、脱水コンベア３６
の送り出し側に設けられたスクレーパ４３によって掻き
取られて次工程へ送り出され、次工程にて冷却・減圧さ
れ、所定の形状に成型されて輸送される。

【００５１】このように、上記ガスハイドレートの製造
装置に組み込まれたガスハイドレート脱水装置３０によ
れば、移送手段である脱水コンベア３６によって移送さ
れるスラリー状メタンハイドレートＭＨに、周面にメッ
シュ加工が施されて透水性が付与された脱水ドラム４１
を転動させながら圧接させることにより、極めて容易
に、脱水ドラム４１の周面からスラリー状メタンハイド
レートＭＨの付着水を取り出して、メタンハイドレート
ＭＨの脱水を行うことができる。つまり、付着水を含ん
だ大量のスラリー状メタンハイドレートＭＨから容易に
かつ効率良く付着水を取り除いて脱水することができ、
しかも脱水時に、メタンハイドレートＭＨが加圧される
ので、ハイドレートが分解しないばかりか、付着水がハ
イドレート化されるという効果も奏する。

【００５２】また、スラリー状メタンハイドレートＭＨ
の移送方向に沿って複数の脱水手段である脱水機構３７
が設けられているので、これら脱水機構３７の脱水ドラ
ム４１によって、移送されるスラリー状メタンハイドレ
ートＭＨから連続的に脱水処理を行うことができ、付着
水を含んだ大量のスラリー状メタンハイドレートＭＨか
ら容易にかつ極めて効率良く付着水を取り除いて脱水す
ることができる。しかも、移送方向に沿って配設された
複数の脱水機構３７において、その脱水ドラム４１のメ
タンハイドレートＭＨへの圧接力が、移送方向後方側で
ある送り出し側へ向かって順に高められているので、上
流側の脱水機構３７によって脱水されたスラリー状メタ
ンハイドレートＭＨからさらに確実に付着水を取り出し
て脱水することができ、高脱水率にて脱水することがで
きる。

【００５３】また、移送されるスラリー状メタンハイド
レートＭＨを一対の脱水ドラム４１間へ送り込むことに
より、これら一対の脱水ドラム４１によってメタンハイ
ドレートＭＨを挟持させて、それぞれの脱水ドラム４１
からメタンハイドレートＭＨの付着水を容易に取り出す
ことができる。さらには、移送手段が、メッシュ加工が
施されて透水性が付与された脱水ベルト３５によってス
ラリー状メタンハイドレートＭＨを移送させる脱水コン
ベア３６から構成されているので、脱水ベルト３５によ
るスラリー状メタンハイドレートＭＨの移送中に、この
スラリー状メタンハイドレートＭＨの付着水を脱水ベル
ト３５のメッシュから取り出すこともでき、さらに脱水
効率を高めることができる。

【００５４】また、脱水コンベア３６の送り出し側に設
けられたスクレーパ４３によって、脱水コンベア３６の
脱水ベルト３５に付着した脱水後のメタンハイドレート
ＭＨを掻き取って次工程へ送り出すことができ、さら
に、脱水ドラム４１の周面に付着したメタンハイドレー
トＭＨを、この脱水ドラム４１の周面に沿って設けられ
たスクレーパ４２によって確実に掻き取って脱水ベルト
３５上へ確実に戻すことができる。なお、上記の例で
は、脱水ドラム４１及び脱水ベルト３５を、ステンレス
板からなる板体にメッシュ加工を施すことにより透水性
を付与させたが、これら脱水ドラム４１及び脱水ベルト
３５としては、透水性を有するものであれば他のもので
も適応することができるのは勿論である。

【００５５】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明のガスハ
イドレート脱水装置によれば、下記の効果を得ることが
できる。請求項１記載のガスハイドレート脱水装置によ
れば、移送手段によって移送されるスラリー状ガスハイ
ドレートに、透水性を有する脱水ドラムを転動させなが
ら圧接させることにより、極めて容易に、脱水ドラムの
周面からスラリー状ガスハイドレートの付着水を取り出
して、ガスハイドレートの脱水を行うことができる。つ
まり、付着水を含んだ大量のスラリー状ガスハイドレー
トから容易にかつ効率良く付着水を取り除いて脱水する
ことができ、しかも脱水時に、ガスハイドレートが加圧
されるので、ハイドレートが分解しないばかりか、付着
水がハイドレート化されるという効果も奏する。

【００５６】請求項２記載のガスハイドレート脱水装置
によれば、移送手段によって移送されるスラリー状ガス
ハイドレートに、周面にメッシュ加工が施されて透水性
が付与された脱水ドラムを転動させながら圧接させるこ
とにより、極めて容易に、脱水ドラムの周面のメッシュ
からスラリー状ガスハイドレートの付着水を取り出し
て、ガスハイドレートの脱水を行うことができる。

【００５７】請求項３記載のガスハイドレート脱水装置
によれば、移送手段によるスラリー状ガスハイドレート
の移送方向に沿って複数の脱水手段が設けられているの
で、これら脱水手段の脱水ドラムによって、移送される
スラリー状ガスハイドレートから連続的に脱水処理を行
うことができ、付着水を含んだ大量のスラリー状ガスハ
イドレートから容易にかつ極めて効率良く付着水を取り
除いて脱水することができる。

【００５８】請求項４記載のガスハイドレート脱水装置
によれば、移送方向に沿って配設された複数の脱水手段
において、その脱水ドラムのガスハイドレートへの圧接
力が、移送方向後方へ向かって順に高められているの
で、上流側の脱水手段によって脱水されたスラリー状ガ
スハイドレートからさらに確実に付着水を取り出して脱
水することができ、高脱水率にて脱水することができ
る。

【００５９】請求項５記載のガスハイドレート脱水装置
によれば、移送されるスラリー状ガスハイドレートを一
対の脱水ドラム間へ送り込むことにより、これら一対の
脱水ドラムによってガスハイドレートを挟持させて、そ
れぞれの脱水ドラムからガスハイドレートの付着水を取
り出すことができ、脱水効率をさらに高めることができ
る。

【００６０】請求項６記載のガスハイドレート脱水装置
によれば、移送手段が、透水性を有する脱水ベルトによ
ってスラリー状ガスハイドレートを移送させる脱水コン
ベアから構成されているので、脱水ベルトによるスラリ
ー状ガスハイドレートの移送中に、このスラリー状ガス
ハイドレートの付着水を脱水ベルトから取り出すことが
でき、さらに脱水効率を高めることができる。

【００６１】請求項７記載のガスハイドレート脱水装置
によれば、移送手段が、メッシュ加工が施されて透水性
が付与された脱水ベルトによってスラリー状ガスハイド
レートを移送させる脱水コンベアから構成されているの
で、脱水ベルトによるスラリー状ガスハイドレートの移
送中に、このスラリー状ガスハイドレートの付着水を脱
水ベルトのメッシュから取り出すことができ、さらに脱
水効率を高めることができる。

【００６２】請求項８記載のガスハイドレート脱水装置
によれば、脱水コンベアの送り出し側に設けられたスク
レーパによって、脱水コンベアの脱水ベルトに付着した
脱水後のガスハイドレートを掻き取って次工程へ送り出
すことができる。

【００６３】請求項９記載のガスハイドレート脱水装置
によれば、脱水ドラムの周面に付着したガスハイドレー
トを、この脱水ドラムの周面に沿って設けられたスクレ
ーパによって確実に掻き取って移送手段へ戻すことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるガスハイドレート脱水装置の一
実施形態を示す構成図である。

【図２】本発明によるガスハイドレート脱水装置を構
成する脱水機構を説明する斜視図である。

【図３】図１のガスハイドレート脱水装置を組み込ん
だガスハイドレートの製造装置の構成例を示す図であ
る。

【図４】（ａ）は図３に示したスプレー手段の拡大
図、（ｂ）はスプレー手段の他の形態を示す図である。

【図５】ハイドレートの生成平衡線図である。

【図６】ハイドレートの分子構造を示す図である。

【符号の説明】

１ガスハイドレート生成反応装置３０ガスハイドレート脱水装置３４ローラ３５脱水ベルト３６脱水コンベア（移送手段）３７脱水機構（脱水手段）４１脱水ドラム４２、４３スクレーパＭＨメタンハイドレート（ガスハイドレート）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ１０Ｌ 3/00 Ｃ１０Ｌ 3/00 Ｚ (72)発明者渡部正治兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者近藤雄一兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者藤田尚義兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者木村隆宏兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者遠藤仁兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者北吉博兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内Ｆターム(参考） 4H006 AA04 AC90 AC93 AD33 BD60 BD81 BD82

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスハイドレート生成反応装置より供給
されるスラリー状ガスハイドレートを脱水するガスハイ
ドレート脱水装置であって、スラリー状ガスハイドレートを移送する移送手段と、該
移送手段によるスラリー状ガスハイドレートの移送途中
に設けられた脱水手段とを有し、該脱水手段は、透水性を有し、かつ前記移送手段によっ
て移送されるスラリー状ガスハイドレートへ転動しなが
ら圧接されることにより、スラリー状ガスハイドレート
の付着水を周面から取り出す円筒状の脱水ドラムを有す
ることを特徴とするガスハイドレート脱水装置。
【請求項２】前記脱水ドラムは、メッシュ加工が施さ
れて透水性が付与されていることを特徴とする請求項１
記載のガスハイドレート脱水装置。
【請求項３】前記脱水手段は、前記移送手段によるス
ラリー状ガスハイドレートの移送方向に沿って複数配設
されていることを特徴とする請求項１または請求項２記
載のガスハイドレート脱水装置。
【請求項４】前記脱水手段は、前記移送手段によるス
ラリー状ガスハイドレートの移送方向後方側へ向かっ
て、順にガスハイドレートへの圧接力が高められている
ことを特徴とする請求項３記載のガスハイドレート脱水
装置。
【請求項５】前記脱水手段は、近接する方向へ付勢さ
れた一対の前記脱水ドラムを有し、これら脱水ドラムに
よってスラリー状ガスハイドレートを挟持することによ
り、それぞれの脱水ドラムの周面からスラリー状ガスハ
イドレートの付着水を取り出すことを特徴とする請求項
１〜４のいずれか１項記載のガスハイドレート脱水装
置。
【請求項６】前記移送手段は、透水性を有する脱水ベ
ルトをローラによって移動させることにより、前記ベル
ト上のスラリー状ガスハイドレートを移送させる脱水コ
ンベアからなり、スラリー状ガスハイドレートを移送さ
せる前記脱水ベルトの表裏に前記脱水ドラムが設けら
れ、これら脱水ドラムによってスラリー状ガスハイドレ
ートが脱水ベルトとともに挟持されることを特徴とする
請求項５記載のガスハイドレート脱水装置。
【請求項７】前記脱水ベルトは、メッシュ加工を施す
ことにより透水性が付与されていることを特徴とする請
求項６記載のガスハイドレート脱水装置。
【請求項８】前記脱水コンベアには、移送するスラリ
ー状ガスハイドレートの送り出し側に、前記脱水ベルト
に付着したガスハイドレートを掻き取るスクレーパが表
面に沿って設けられていることを特徴とする請求項６ま
たは請求項７記載のガスハイドレート脱水装置。
【請求項９】前記脱水ドラムには、スラリー状ガスハ
イドレートへの圧接時に付着したガスハイドレートを掻
き取るスクレーパが周面に沿って設けられていることを
特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載のガスハイ
ドレート脱水装置。