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JP5190620B2 - Gas hydrate storage method and storage facility - Google Patents
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Description

本発明は、天然ガス、メタン、エタン、プロパン等のガスハイドレートを形成する気体状のガスハイドレート形成物質と水との包接化合物であるガスハイドレートを貯蔵するガスハイドレート貯蔵方法及び貯蔵設備に関するものである。   The present invention relates to a gas hydrate storage method and storage for storing a gas hydrate that is an inclusion compound of water and a gaseous gas hydrate forming substance that forms a gas hydrate such as natural gas, methane, ethane, and propane. It relates to equipment.

ガスハイドレートとは、水分子と気体分子からなる氷状の固体結晶であり、水分子が構築する立体構造の籠(ケージ)の内部に気体分子が介在する包接(クラスレート)水和物(ハイドレート)の総称である。   Gas hydrate is an ice-like solid crystal consisting of water molecules and gas molecules, and clathrate hydrates in which gas molecules are interspersed inside the cage of the three-dimensional structure constructed by water molecules. (Hydrate) is a general term.

天然ガスハイドレートは1mのガスハイドレートの中に天然ガスを約165Nmも包蔵している。このため、天然ガスの輸送及び貯蔵手段としてガスハイドレートを利用する研究開発が盛んに行われている。 Natural gas hydrate contains about 165 Nm 3 of natural gas in 1 m 3 of gas hydrate. For this reason, research and development using gas hydrate as a means for transporting and storing natural gas has been actively conducted.

天然ガスをハイドレート化する利点としては、(a)天然ガスハイドレートの大気圧下の平衡温度条件が−80℃(193K)以下であるため、既に、実用化されている液化天然ガス(LNG)の大気圧下における貯蔵及び輸送温度(−163℃(110K))よりも緩やかな温度条件で貯蔵や輸送が可能となること、(b)また、上記のように、天然ガスハイドレートの大気圧下の平衡温度条件が−80℃(193K)以下であることから、貯蔵や輸送設備の耐久性や断熱性を大幅に簡略化できること等を挙げることができる。   Advantages of hydrating natural gas include: (a) the natural gas hydrate has an equilibrium temperature condition under atmospheric pressure of −80 ° C. (193 K) or less, so that liquefied natural gas (LNG) that has already been put into practical use is used. ) Under atmospheric pressure storage and transportation temperature (-163 ° C. (110 K)), storage and transportation are possible, (b) In addition, as described above, large natural gas hydrate Since the equilibrium temperature condition under atmospheric pressure is −80 ° C. (193 K) or less, the durability and heat insulation of storage and transportation facilities can be greatly simplified.

また、天然ガスハイドレートは、自己保存効果(Self-Preservation)と称する特殊な性能を有するため、平衡条件外でも比較的安定した状態で存在することが知られている。自己保存状態にある天然ガスハイドレートの表面には透明氷膜が形成されており、この氷膜が自己保存性を発現させていることが明らかになりつつある。   Natural gas hydrate is known to exist in a relatively stable state even outside equilibrium conditions because it has a special performance called a self-preservation effect. A transparent ice film is formed on the surface of natural gas hydrate in a self-preserving state, and it is becoming clear that this ice film expresses self-preserving properties.

この自己保存効果によると−23℃(250K)付近における天然ハイドレートの分解量が最も少なく、この現象を利用すれば天然ガスハイドレートを比較的安定した状態で保存することができる(例えば特許文献1)。
特開2003−287199号公報
According to this self-preserving effect, the amount of natural hydrate decomposed at around -23 ° C. (250 K) is the smallest. By utilizing this phenomenon, natural gas hydrate can be stored in a relatively stable state (for example, Patent Documents). 1).
JP 2003-287199 A

従来、天然ガスハイドレートの貯蔵は温度、圧力を管理することで、保存性を高める工夫がなされてきた。   Conventionally, the storage of natural gas hydrate has been devised to improve the storage stability by controlling the temperature and pressure.

しかしながら、自己保存効果の発揮される適温である−23℃(250K)であっても、天然ガスハイドレートの分解は進み、特に長距離輸送などの長時間貯蔵においては、その影響はさらに大きくなる。ここで、天然ガスハイドレート表面に形成される氷膜により自己保存性を発現している状態で、かつこの氷膜が融解しない温度条件化であっても天然ガスハイドレートの分解が進む原因を究明した。   However, even at -23 ° C. (250 K), which is an appropriate temperature at which a self-preserving effect is exhibited, the decomposition of natural gas hydrate proceeds, and the influence becomes even greater particularly in long-term storage such as long-distance transportation. . Here, the cause of the progress of the decomposition of the natural gas hydrate is caused by the ice film formed on the surface of the natural gas hydrate, which is self-preserving, and even under the temperature condition where the ice film does not melt. Investigated.

あらゆる実験を繰り返した結果、判明したことは天然ガスハイドレートの自己保存効果が発揮されるポイントは天然ガスハイドレート表面に形成される氷膜であり、−23℃(250K)であっても天然ガスハイドレートが分解する要因は、前記氷膜の破壊が起きているためであり、その原因の1つが天然ガスハイドレート周辺の湿度にあることを発見した。   As a result of repeating all the experiments, it was found that the point at which the self-preserving effect of natural gas hydrate is exhibited is an ice film formed on the surface of natural gas hydrate, which is natural even at −23 ° C. (250 K). It was discovered that the cause of gas hydrate decomposition is that the ice film was destroyed, and one of the causes was the humidity around the natural gas hydrate.

これは−23℃(250K)であっても、貯蔵庫内の湿度が低い場合は、氷が昇華して水蒸気となり空気中に放出されてしまい、天然ガスハイドレートの自己保存性を発現している氷膜がこの昇華によって分解することで、天然ガスハイドレートの分解が進んでしまうためである。従来は、−23℃(250K)という低温状態において、湿度が注目されることはなかった。   Even if it is -23 degreeC (250K), when the humidity in a storage is low, ice will sublimate and become water vapor | steam and will be discharge | released in the air, and the self-preservation property of natural gas hydrate is expressed. This is because the decomposition of natural gas hydrate proceeds by the ice film being decomposed by the sublimation. Conventionally, humidity has not been noticed in a low temperature state of −23 ° C. (250 K).

上記のような現象が−23℃(250K)で貯蔵されている天然ガスハイドレートに起きていることを発見し、以下にこの現象の概略を示す。   It was discovered that the above phenomenon occurred in natural gas hydrate stored at −23 ° C. (250 K), and this phenomenon is outlined below.

図4はガスハイドレート貯蔵庫内にガスハイドレートのペレットを貯蔵している状態を簡単に示した模式図である。ガスハイドレート貯蔵庫41内にガスハイドレートペレット2が貯蔵されており、空間部には水蒸気24が散在している状態を模式的に表している。図4(B)は図4(A)と比べ水蒸気量が多く、湿度の高い状態を模式的に表している。図4(A)のように貯蔵庫内の湿度が平衡状態よりも低い場合は、ガスハイドレートの氷膜が分解することで平衡状態を保つ方向に反応が進む。   FIG. 4 is a schematic view simply showing a state where gas hydrate pellets are stored in the gas hydrate storage. The gas hydrate pellet 2 is stored in the gas hydrate storage 41, and the state where the water vapor 24 is scattered in the space is schematically shown. FIG. 4B schematically shows a state where the amount of water vapor is large and the humidity is high compared to FIG. When the humidity in the storage is lower than the equilibrium state as shown in FIG. 4A, the reaction proceeds in the direction of maintaining the equilibrium state by the decomposition of the gas hydrate ice film.

図5はガスハイドレートのペレットが分解していく様子を模式的に示している。図5(A)のガスハイドレートペレット2はガス21と水分子の籠22と氷膜23で形成されている。ガスハイドレート2の大気圧下における固気平衡温度条件を上回る温度、例えば天然ガスハイドレートの場合は−80℃(193K)以上の際、ガスハイドレート表面が分解し、分解した際に表面に氷膜23を形成することで、ガスハイドレートの自己保存性を発現している。これがガスハイドレートの自己保存効果であり、前記氷膜が形成されている事が最も重要なことである。   FIG. 5 schematically shows how the gas hydrate pellets are decomposed. The gas hydrate pellet 2 of FIG. 5A is formed of a gas 21, a water molecule cage 22 and an ice film 23. When the temperature of the gas hydrate 2 exceeds the solid-gas equilibrium temperature condition under atmospheric pressure, for example, in the case of natural gas hydrate above -80 ° C (193K), the surface of the gas hydrate decomposes, By forming the ice film 23, the self-preserving property of gas hydrate is expressed. This is the self-preserving effect of gas hydrate, and it is most important that the ice film is formed.

ここで、図4(A)に示すように貯蔵庫41内の水蒸気24の量が少ない場合、即ち湿度の低い場合は、図5(B)に示すように、ガスハイドレート表面の氷膜23が昇華し、水蒸気24としてガスハイドレートペレット2から放出され、同時にガス21も放出される。図5(C)に示すように、氷膜23の昇華が発生し氷膜23の存在しない箇所では、氷膜23が再形成される。上記のように貯蔵庫内の湿度が平衡状態に達するまで、氷膜23の昇華を繰り返しながらガスハイドレート2の分解は進んでいく。   Here, when the amount of water vapor 24 in the storage 41 is small as shown in FIG. 4 (A), that is, when the humidity is low, the ice film 23 on the surface of the gas hydrate is formed as shown in FIG. 5 (B). It sublimates and is discharged from the gas hydrate pellet 2 as water vapor 24, and at the same time, the gas 21 is released. As shown in FIG. 5C, the ice film 23 is re-formed at a location where the ice film 23 is sublimated and does not exist. As described above, the decomposition of the gas hydrate 2 proceeds while repeating the sublimation of the ice film 23 until the humidity in the storage reaches an equilibrium state.

上述のように、ガスハイドレートの自己保存効果は、ガスハイドレート表面に形成される氷膜を維持することが重要であり、氷膜を長期間維持することで、ガスハイドレートの分解を抑制し、長期間貯蔵することが可能となる。   As mentioned above, maintaining the ice film formed on the surface of the gas hydrate is important for the self-preserving effect of the gas hydrate. By maintaining the ice film for a long period of time, the decomposition of the gas hydrate is suppressed. And can be stored for a long time.

以上より本発明の目的は、ガスハイドレートの貯蔵されている貯蔵庫内の相対湿度を最適に制御することにより、ガスハイドレート表面の氷膜の昇華を抑制し、ガスハイドレートの分解量を減少させ、保存性を上昇させたガスハイドレート貯蔵方法及び貯蔵設備を提供することにある。   As described above, the object of the present invention is to optimally control the relative humidity in the storage tank where the gas hydrate is stored, thereby suppressing the sublimation of the ice film on the surface of the gas hydrate and reducing the decomposition amount of the gas hydrate. Another object of the present invention is to provide a gas hydrate storage method and storage equipment with improved storage stability.

上記の構成を達成するための本発明に係るガスハイドレート貯蔵方法は、0℃以下で貯蔵及び運搬される塊状乃至粉状のガスハイドレートの貯蔵方法であって、前記ガスハイドレートの表面に形成される氷膜23の昇華による分解を抑制可能な湿度である、相対湿度70パーセント以上に加湿した雰囲気に前記ガスハイドレートを貯蔵することを特徴とする。 A gas hydrate storage method according to the present invention for achieving the above-described configuration is a method for storing a bulk or powder gas hydrate stored and transported at 0 ° C. or less, on the surface of the gas hydrate. The gas hydrate is stored in an atmosphere humidified to a relative humidity of 70 percent or more, which is a humidity capable of suppressing decomposition due to sublimation of the formed ice film 23.

上記のガスハイドレート貯蔵方法において、前記ガスハイドレートの中で特に天然ガスハイドレートの貯蔵方法において、温度が−5℃から−25℃の範囲で、相対湿度が70パーセントから100パーセントの範囲に制御し、かつ圧力を大気圧とした雰囲気中に前記天然ガスハイドレートを貯蔵することを特徴とする。 In the above gas hydrate storage method, in the gas hydrate storage method, particularly in the natural gas hydrate storage method, the temperature is in the range of −5 ° C. to −25 ° C., and the relative humidity is in the range of 70% to 100%. The natural gas hydrate is stored in an atmosphere controlled and at atmospheric pressure.

上記の構成を達成するための本発明に係るガスハイドレート貯蔵設備は、前記ガスハイドレートを貯蔵するための貯蔵庫41と、前記貯蔵庫41内の空気を冷却する熱交換器43と、前記熱交換器43により冷却された空気を加湿する加湿装置11と、前記加湿装置11で加湿された空気を貯蔵庫41内に循環させる循環器42を具備したことを特徴とする。 The gas hydrate storage facility according to the present invention for achieving the above configuration includes a storage 41 for storing the gas hydrate, a heat exchanger 43 for cooling air in the storage 41, and the heat exchange. A humidifier 11 for humidifying the air cooled by the vessel 43 and a circulator 42 for circulating the air humidified by the humidifier 11 into the storage 41 are provided.

上記のガスハイドレート貯蔵設備において、前記加湿装置11が前記熱交換器43で冷却された空気に水を噴霧する噴霧器と、水を噴霧するための噴霧室12と、前記噴霧室12で付加された水の気相以外を除去する分離室13を具備したことを特徴とする。 In the gas hydrate storage facility, the humidifier 11 is added in the sprayer for spraying water onto the air cooled by the heat exchanger 43, the spray chamber 12 for spraying water, and the spray chamber 12. And a separation chamber 13 for removing water other than the gas phase.

上記のガスハイドレート貯蔵設備において、前記噴霧室12に噴霧室12内の相対湿度を測定する相対湿度計測装置16と、前記噴霧器から噴霧された水により形成される氷塊が噴霧室12内を閉塞している状況を監視するための圧力計測装置14と、を設置したことを特徴とする。 In the gas hydrate storage facility, a relative humidity measuring device 16 that measures the relative humidity in the spray chamber 12 in the spray chamber 12 and an ice block formed by water sprayed from the sprayer block the spray chamber 12. And a pressure measuring device 14 for monitoring the current situation.

上記のガスハイドレート貯蔵設備において、前記噴霧室12に、多層板15を設けたことを特徴とする。 In the gas hydrate storage facility described above , a multilayer plate 15 is provided in the spray chamber 12.

ガスハイドレートを貯蔵する際に、従来注目されることのなかったガスハイドレート貯蔵庫内の湿度を70%以上とすることにより、ガスハイドレートの自己保存効果に寄与している氷膜23の昇華を抑制し、ガスハイドレートの分解による貯蔵及び運搬効率の低下を軽減することが可能となる。   When storing the gas hydrate, the humidity in the gas hydrate storage, which has not been noticed in the past, is set to 70% or more, thereby sublimating the ice film 23 contributing to the self-preserving effect of the gas hydrate. It is possible to suppress the decrease in storage and transportation efficiency due to the decomposition of the gas hydrate.

例えば、天然ガスハイドレートの貯蔵時は、−5℃(268K)から−25℃(248K)で貯蔵庫内を冷却するが、冷却のための熱交換器43を外部循環とすると、貯蔵庫41内の湿度が低下してしまう。これは、気相中の水分が熱交換器43の冷却伝面で氷結することで消費されてしまうためである。そのため、天然ガスハイドレートの貯蔵庫41内における湿度は、従来の設備では低下の一途をたどることとなる。   For example, when storing natural gas hydrate, the inside of the storage is cooled from -5 ° C. (268K) to −25 ° C. (248K). If the heat exchanger 43 for cooling is externally circulated, Humidity decreases. This is because moisture in the gas phase is consumed by icing on the cooling surface of the heat exchanger 43. Therefore, the humidity in the natural gas hydrate storage 41 will continue to decrease in conventional equipment.

そこで、本発明のガスハイドレート貯蔵方法及び装置によると、ガスハイドレートの自己保存効果が向上するため大気圧下におけるガスハイドレートの貯蔵効率の向上も可能となっている。   Therefore, according to the gas hydrate storage method and apparatus of the present invention, the gas hydrate storage efficiency can be improved under atmospheric pressure because the self-preserving effect of gas hydrate is improved.

従来のガスハイドレート貯蔵設備に加湿装置11を配置した噴霧室12と分離室13を具備した湿度調整部1を加えることで、ガスハイドレートの貯蔵庫41内の湿度を70%以上に保ち、自己保存効果の要である氷膜23の昇華を抑制することを可能とした。   The humidity inside the gas hydrate storage 41 is maintained at 70% or more by adding the humidity adjusting unit 1 having the spray chamber 12 and the separation chamber 13 in which the humidifying device 11 is arranged to the conventional gas hydrate storage facility. It was possible to suppress the sublimation of the ice film 23, which is the key to the preservation effect.

ここで、熱交換器43より送られてくる冷却ガスを噴霧室12に通過させる過程で加湿装置11により加湿し、冷却ガスに随伴する噴霧水は分離室13で分離させているが、分離室13内で分離水が凍結し、冷却ガスの通過を阻害するようになる。これに対して圧力測定装置14により分離水の凍結状態を監視する。   Here, while the cooling gas sent from the heat exchanger 43 is passed through the spray chamber 12, the humidifier 11 humidifies the water and the spray water accompanying the cooling gas is separated in the separation chamber 13. The separated water freezes in 13 and inhibits the passage of the cooling gas. On the other hand, the frozen state of the separated water is monitored by the pressure measuring device 14.

例えば、分離水が凍結し分離室13を閉塞している場合は噴霧室12の圧力が上昇するため、加湿装置11を停止し、分離室13に固着した氷を加湿材として使用し、氷の昇華により分離室13の閉塞が解除された後、加湿装置11は起動を再開する。以上より必要以上の水分子をハイドレート貯蔵庫41に流入することなく、貯蔵庫41内の湿度を70%以上に維持することを可能としている。   For example, when the separation water is frozen and the separation chamber 13 is closed, the pressure in the spray chamber 12 rises. Therefore, the humidifier 11 is stopped and the ice fixed to the separation chamber 13 is used as a humidifying material. After the blockage of the separation chamber 13 is released by sublimation, the humidifier 11 restarts. From the above, it is possible to maintain the humidity in the storage 41 at 70% or more without flowing more than necessary water molecules into the hydrate storage 41.

また、相対湿度計測装置16により湿度調整部1を通過する冷却ガスの相対湿度を計測することが可能となっている。   Further, the relative humidity measuring device 16 can measure the relative humidity of the cooling gas passing through the humidity adjusting unit 1.

さらに、噴霧室12内に多層板15を設置することで、冷却ガスと水分子の接触機会が拡大し、効率よく冷却ガスを加湿することを可能としている。   Furthermore, by installing the multilayer plate 15 in the spray chamber 12, the opportunity for contact between the cooling gas and water molecules is expanded, and the cooling gas can be efficiently humidified.

以下、本発明を図に示す実施例を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the embodiments shown in the drawings.

図1は本発明のガスハイドレート貯蔵方法及び貯蔵装置の概要を示したものであり、天然ガスハイドレートを貯蔵する場合を例に、ガスハイドレート貯蔵方法及び貯蔵装置の説明を行う。   FIG. 1 shows an outline of a gas hydrate storage method and storage apparatus according to the present invention. The gas hydrate storage method and storage apparatus will be described by taking a case of storing natural gas hydrate as an example.

天然ガスハイドレートを貯蔵するための貯蔵庫41と、貯蔵庫41内の空気を熱交換器43に送るための循環器42と、前記循環器42によって送られた空気を冷却する熱交換器43からなるガスハイドレート貯蔵設備において、熱交換器43と貯蔵庫41の間に、通過する空気を加湿するための加湿装置11及び噴霧室12と、加湿装置11によって加湿された空気中の液体若しくは固体を取り除くための分離室13を具備した湿度調整部1を設置している。   A storage 41 for storing natural gas hydrate, a circulator 42 for sending air in the storage 41 to the heat exchanger 43, and a heat exchanger 43 for cooling the air sent by the circulator 42. In the gas hydrate storage facility, the humidifier 11 and the spray chamber 12 for humidifying the passing air and the liquid or solid in the air humidified by the humidifier 11 are removed between the heat exchanger 43 and the storage 41. A humidity adjusting unit 1 having a separation chamber 13 is installed.

天然ガスハイドレートを大気圧下で貯蔵する場合は、−23℃(250K)のとき自己保存効果が最も高いと言われている。−23℃(250K)の温度を維持するために、熱交換器43で冷却した冷却ガスを図2に示す湿度調整部1に送る。   When natural gas hydrate is stored under atmospheric pressure, it is said that the self-preserving effect is the highest at -23 ° C (250K). In order to maintain the temperature of −23 ° C. (250 K), the cooling gas cooled by the heat exchanger 43 is sent to the humidity adjusting unit 1 shown in FIG.

湿度調整部1では、加湿装置11に設置されたノズル17により水が噴霧され、冷却ガスが加湿される。図7はノズル17の拡大図であり、矢印は水の供給される経路を示している。ノズル17は、例えば天然ガスハイドレートの貯蔵では−5℃(278K)から−25℃(258K)の冷却ガスに対して水を高圧で噴霧し、細かい粒子状で供給することになる。ノズル17はヒータ18を備えることで、低温の噴霧室12の影響により、ノズル17を通過する水が凍結し、閉塞することを回避している。   In the humidity adjusting unit 1, water is sprayed by the nozzle 17 installed in the humidifying device 11, and the cooling gas is humidified. FIG. 7 is an enlarged view of the nozzle 17, and the arrows indicate the paths through which water is supplied. In the storage of natural gas hydrate, for example, the nozzle 17 sprays water at a high pressure against a cooling gas of −5 ° C. (278 K) to −25 ° C. (258 K), and supplies it in the form of fine particles. The nozzle 17 includes the heater 18, thereby preventing the water passing through the nozzle 17 from being frozen and blocked due to the low temperature spray chamber 12.

このとき、水はノズル17内で凍らない範囲の温度となっているが、冷却ガスは−5℃(278K)から−25℃(258K)まで冷やされているため、噴霧室12に噴霧すると水及び微細氷の混在した状態となる。この中に冷却ガスを通すことで加湿され、湿度を70%以上まで上昇させる。水と微細氷を含んだ冷却ガスは分離室13で気体とそれ以外に分けられ、気体のみ貯蔵庫41に送り込まれる。   At this time, the temperature of the water does not freeze in the nozzle 17, but the cooling gas is cooled from −5 ° C. (278K) to −25 ° C. (258K). And a mixture of fine ice. It is humidified by passing a cooling gas through it, and the humidity is increased to 70% or more. The cooling gas containing water and fine ice is divided into a gas and other gas in the separation chamber 13, and only the gas is fed into the storage 41.

水及び微細氷は分離室13で凍結し、通路を塞ぎ始め、噴霧室12の圧力が上昇する場合がある。これを圧力測定装置14で測定し、圧力上昇時には加湿装置11による水の噴霧を中止し、分離室13内の氷を加湿材として使用する。前記分離室13内の氷が昇華し、通路の閉塞が解消されてくると、噴霧室12の圧力は低下し、再び加湿装置11による水の噴霧を開始するように制御している。   Water and fine ice may freeze in the separation chamber 13, begin to block the passage, and the pressure in the spray chamber 12 may increase. This is measured by the pressure measuring device 14, and when the pressure rises, spraying of water by the humidifying device 11 is stopped, and the ice in the separation chamber 13 is used as a humidifying material. When the ice in the separation chamber 13 is sublimated and the blockage of the passage is resolved, the pressure in the spray chamber 12 is reduced and the spraying of water by the humidifier 11 is started again.

また、相対湿度計測装置16により、湿度調整部1を通過する冷却ガスの相対湿度を計測することを可能としている。前記相対湿度計測装置16により、湿度が所定の範囲内であれば噴霧を停止する制御を行い、余分な氷を貯蔵庫41に供給しないようにしている。これは、ガスハイドレートをプラント等でガスに戻す場合、余分な氷が大量に存在していると、この氷を溶かすためのエネルギーが必要となり、エネルギー効率の低下とともに、コストが増加することを抑制するためである。   In addition, the relative humidity measuring device 16 can measure the relative humidity of the cooling gas passing through the humidity adjusting unit 1. The relative humidity measuring device 16 controls to stop spraying when the humidity is within a predetermined range, so that excess ice is not supplied to the storage 41. This means that when gas hydrate is returned to gas at a plant, etc., if there is a large amount of excess ice, energy is required to melt this ice, which increases the cost as the energy efficiency decreases. It is for suppressing.

上記のように天然ガスハイドレートの貯蔵庫41内の湿度を70%以上に維持することで、天然ガスハイドレートの自己保存効果を高め、殆ど分解させずに貯蔵及び運搬を行うことを可能とした。   By maintaining the humidity in the natural gas hydrate storage 41 at 70% or more as described above, the self-preserving effect of the natural gas hydrate can be increased, and storage and transportation can be performed with almost no decomposition. .

図6は天然ガスハイドレートの貯蔵庫41内の異なる相対湿度における、天然ガスハイドレートの保存性を検証した実験結果である。貯蔵庫41内の温度を−20℃(253K)、貯蔵期間を200時間として、相対湿度をそれぞれ50%、60%、70%で実験を行った結果である。相対湿度が50%及び60%の際は、天然ガスハイドレートの分解が進んでいるが、相対湿度が70%の際は殆ど分解が起きていない。これは、貯蔵庫41内の相対湿度を上昇させることで、天然ガスハイドレート表面の氷膜が昇華するのを防いだためである。さらに、貯蔵時間を延長しても相対湿度70%の際は殆ど天然ガスハイドレートの分解は進まないことを確認した。貯蔵時間が長時間になるほど、本発明の効果は顕著に現れてくることを確認している。   FIG. 6 shows experimental results for verifying the storage stability of natural gas hydrate at different relative humidities in the natural gas hydrate storage 41. It is the result of having conducted an experiment at a relative humidity of 50%, 60%, and 70%, respectively, with the temperature in the storage 41 being −20 ° C. (253K), the storage period being 200 hours, and so on. When the relative humidity is 50% and 60%, the decomposition of natural gas hydrate proceeds, but when the relative humidity is 70%, the decomposition hardly occurs. This is because the ice film on the surface of the natural gas hydrate is prevented from sublimating by increasing the relative humidity in the storage 41. Furthermore, it was confirmed that even when the storage time was extended, the decomposition of natural gas hydrate hardly progressed at a relative humidity of 70%. It has been confirmed that the effect of the present invention appears more prominently as the storage time becomes longer.

また、天然ガス以外のガスハイドレートの貯蔵においても本発明は適応可能である。さらに、本発明はガスハイドレートペレットのみならず、ガスハイドレートの粉体、圧密ブロック等の形態であっても、適応可能である。   The present invention can also be applied to storage of gas hydrates other than natural gas. Furthermore, the present invention is applicable not only to gas hydrate pellets but also to powder hydrate powders, compacted blocks, and the like.

図3は噴霧室12内に多層板15を設けた湿度調整部1の他の実施例である。多層板15のない噴霧室12の場合、噴霧室12内に加湿装置11により供給された水分子が凍り、氷塊を形成する可能性がある。前記氷塊が大きくなるほど、水分子量に対する表面積が小さくなり、冷却ガスとの接触面積が小さくなり、その結果、氷が昇華する効率が低下する可能性がある。   FIG. 3 shows another embodiment of the humidity adjusting unit 1 in which a multilayer plate 15 is provided in the spray chamber 12. In the case of the spray chamber 12 without the multilayer plate 15, water molecules supplied by the humidifier 11 in the spray chamber 12 may freeze and form ice blocks. The larger the ice mass, the smaller the surface area with respect to the water molecular weight, and the smaller the contact area with the cooling gas. As a result, the efficiency of ice sublimation may decrease.

そこで、図8に示した1例である多層板15を用いることにより、噴霧質12内に供給された水分子が凍る際も、この氷塊が1箇所に集中して付着することがなくなる。   Therefore, by using the multilayer board 15 as an example shown in FIG. 8, even when water molecules supplied into the spray quality 12 are frozen, the ice blocks are not concentrated and adhered to one place.

そのため、多層板15を設置することで、氷塊の大きさを小さく保ち、噴霧室12内で分散した状態を保ち、冷却ガスとの接触面積を維持することが可能となる。そのため、冷却ガスに対する氷の昇華を効率的に行うことが可能となる。   Therefore, by installing the multilayer plate 15, it is possible to keep the size of the ice block small, keep the state dispersed in the spray chamber 12, and maintain the contact area with the cooling gas. Therefore, it is possible to efficiently sublimate ice with respect to the cooling gas.

上述のように、本発明のガスハイドレートの貯蔵方法及び貯蔵設備により、ガスハイドレートの自己保存性を最大限に発揮可能な湿度環境を実現し、ガスハイドレート表面の氷膜の昇華を抑制し、ガスハイドレートの分解量を減少させることを可能とした。   As described above, the gas hydrate storage method and storage equipment of the present invention realizes a humidity environment in which the self-preserving property of the gas hydrate can be maximized, and suppresses sublimation of the ice film on the surface of the gas hydrate. As a result, the amount of decomposition of the gas hydrate can be reduced.

また、湿度管理により、ガスハイドレート分解量を飛躍的に減少させることで、高効率で、コストを低減したガスハイドレートの貯蔵及び運搬を実現した。   In addition, by controlling the humidity, the amount of decomposition of the gas hydrate was drastically reduced, thereby realizing storage and transportation of gas hydrate with high efficiency and reduced cost.

ガスハイドレート貯蔵設備を示した概略図Schematic showing the gas hydrate storage facility 湿度調整部の1例を示した概略図Schematic showing one example of humidity adjustment unit 湿度調整部の1例を示した概略図Schematic showing one example of humidity adjustment unit ガスハイドレート貯蔵庫の湿度の状態を示した概略図Schematic showing the state of humidity in the gas hydrate storage ガスハイドレートペレットの分解過程を示した概略図Schematic showing the decomposition process of gas hydrate pellets 貯蔵庫内の湿度と天然ガスハイドレートペレットの自己保存効果の関係を示したグラフA graph showing the relationship between the humidity in the storage and the self-preserving effect of natural gas hydrate pellets 加湿装置に設置されたノズルの概略図Schematic of nozzle installed in humidifier 噴霧室に設置された多層板の概略図Schematic of multilayer board installed in spray chamber

符号の説明Explanation of symbols

1 湿度調整部
11 加湿装置
14 圧力測定装置
16 相対湿度計測装置
2 ガスハイドレートペレット
21 ガス
23 氷膜
41 貯蔵庫
42 循環器
43 熱交換器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Humidity adjustment part 11 Humidifier 14 Pressure measuring device 16 Relative humidity measuring device 2 Gas hydrate pellet 21 Gas 23 Ice film 41 Storage 42 Circulator 43 Heat exchanger

Claims (6)

0度以下で貯蔵及び運搬される塊状乃至粉状のガスハイドレートを貯蔵するガスハイドレート貯蔵設備によるガスハイドレート貯蔵方法であり、前記ガスハイドレート貯蔵設備が、ガスハイドレートを貯蔵するための貯蔵庫と、前記貯蔵庫内の空気を冷却する熱交換器と、前記熱交換器により冷却された空気を加湿する加湿装置と、前記加湿装置で加湿された空気を前記貯蔵庫内に循環させる循環器を有し、
前記加湿装置が、前記熱交換器で冷却された空気に水を噴霧する噴霧器と、水を噴霧するための噴霧室と、前記噴霧室で付加された水の気相以外を除去する分離室を有し、
前記噴霧室が、前記噴霧室内の相対湿度を測定する相対湿度計測装置と、前記噴霧器から噴霧された水により形成される氷塊が前記噴霧室内を閉塞している状況を監視するための圧力計測装置を有したガスハイドレート貯蔵設備におけるガスハイドレート貯蔵方法において、
前記ガスハイドレート貯蔵方法が、前記加湿装置により前記貯蔵庫内の相対湿度を70%以上とし、
水の凍結により前記分離室が閉塞され前記噴霧室の圧力が上昇した際、前記加湿装置による水の噴霧を中止し、前記分離室内の氷塊を加湿材として使用する制御ステップと、
前記噴霧室の圧力が低下した際、前記加湿装置による水の噴霧を開始する制御ステップを有していることを特徴とするガスハイドレート貯蔵方法。
0 degree Ri gas hydrate storage method der by gas hydrate storage facility for storing bulk or powdery gas hydrate is stored and transported in the following, the gas hydrate storage facilities, for storing a gas hydrate Storage, a heat exchanger for cooling the air in the storage, a humidifier for humidifying the air cooled by the heat exchanger, and a circulator for circulating the air humidified by the humidifier in the storage Have
The humidifier includes a sprayer for spraying water onto the air cooled by the heat exchanger, a spray chamber for spraying water, and a separation chamber for removing water other than the gas phase added in the spray chamber. Have
A relative humidity measuring device for measuring the relative humidity in the spray chamber, and a pressure measuring device for monitoring a situation where ice blocks formed by water sprayed from the sprayer block the spray chamber. In a gas hydrate storage method in a gas hydrate storage facility having
The gas hydrate storage method has a relative humidity of 70% or more in the storage by the humidifier ,
When the separation chamber is closed due to water freezing and the pressure in the spray chamber rises, the control step of stopping spraying of water by the humidifier and using the ice mass in the separation chamber as a humidifying material;
A gas hydrate storage method comprising: a control step of starting spraying of water by the humidifier when the pressure in the spray chamber decreases .
前記ガスハイドレート貯蔵方法が、前記相対湿度計測装置により、前記加湿装置による水の噴霧を停止し、余分な氷を前記貯蔵庫に供給しない制御ステップを有していることを特徴とする請求項1に記載のガスハイドレート貯蔵方法。 2. The gas hydrate storage method includes a control step of stopping spraying of water by the humidifying device and not supplying excess ice to the storage by the relative humidity measuring device. 2. A gas hydrate storage method according to 1. 0度以下で貯蔵及び運搬される塊状乃至粉状のガスハイドレートを貯蔵するガスハイドレート貯蔵設備であり、ガスハイドレートを貯蔵するための貯蔵庫と、前記貯蔵庫内の空気を冷却する熱交換器と、前記熱交換器により冷却された空気を加湿する加湿装置と、前記加湿装置で加湿された空気を前記貯蔵庫内に循環させる循環器を有し、
前記加湿装置が、前記熱交換器で冷却された空気に水を噴霧する噴霧器と、水を噴霧す
るための噴霧室と、前記噴霧室で付加された水の気相以外を除去する分離室を有し、
前記噴霧室が、前記噴霧室内の相対湿度を測定する相対湿度計測装置と、前記噴霧器から噴霧された水により形成される氷塊が前記噴霧室内を閉塞している状況を監視するための圧力計測装置を有したガスハイドレート貯蔵設備において、
前記ガスハイドレート貯蔵設備が、前記加湿装置により前記貯蔵庫内の相対湿度を70%以上とし、
水の凍結により前記分離室が閉塞され前記噴霧室の圧力が上昇した際、前記加湿装置による水の噴霧を中止し、前記分離室内の氷塊を加湿材として使用し、
前記噴霧室の圧力が低下した際、前記加湿装置による水の噴霧を開始するように制御する構成を有していることを特徴とするガスハイドレート貯蔵設備。
A gas hydrate storage facility for storing massive or powdered gas hydrate stored and transported at 0 degrees or less, a storage for storing the gas hydrate, and a heat exchanger for cooling the air in the storage A humidifier that humidifies the air cooled by the heat exchanger, and a circulator that circulates the air humidified by the humidifier in the storage ,
The humidifying device sprays water on the air cooled by the heat exchanger, and sprays water.
And a separation chamber for removing other than the gas phase of water added in the spray chamber,
A relative humidity measuring device for measuring the relative humidity in the spray chamber, and a pressure measuring device for monitoring a situation where ice blocks formed by water sprayed from the sprayer block the spray chamber. In a gas hydrate storage facility having
The gas hydrate storage facility has a relative humidity of 70% or more in the storage by the humidifier,
When the separation chamber is closed due to freezing of water and the pressure of the spray chamber rises, spraying of water by the humidifier is stopped, and the ice mass in the separation chamber is used as a humidifying material,
A gas hydrate storage facility characterized by having a configuration in which spraying of water by the humidifier is started when the pressure in the spray chamber decreases .
前記噴霧室が、多層板を有していることを特徴とする請求項3に記載のガスハイドレート貯蔵設備。 The gas hydrate storage facility according to claim 3, wherein the spray chamber has a multilayer plate . 前記ガスハイドレート貯蔵設備が、前記相対湿度計測装置により、前記加湿装置による水の噴霧を停止し、余分な氷を前記貯蔵庫に供給しないように制御する構成を有していることを特徴とする請求項3又は4に記載のガスハイドレート貯蔵設備。 The gas hydrate storage facility has a configuration in which spraying of water by the humidifier is stopped by the relative humidity measuring device and control is performed so as not to supply excess ice to the storage. The gas hydrate storage facility according to claim 3 or 4. 前記加湿装置が、ヒータを備えたノズルを有していることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載のガスハイドレート貯蔵設備。 The gas hydrate storage facility according to any one of claims 3 to 5, wherein the humidifier includes a nozzle provided with a heater .
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