Study on Atomization and Fluidization of High Viscousity Substance by High Temperature and High Pressure Jets

Research Project

Project/Area Number	19K04870
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 24020:Marine engineering-related
Research Institution	National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
Principal Investigator	Masao Ono 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (80399526)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	城田英之国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (40344238) 藤田勇国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 領域長 (40360763) 馬驍国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (10825920) 亀山道弘国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (40373427)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000) Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords	高粘度油 / エマルション / 重油粘度 / 重油回収技術 / 界面活性剤 / C重油 / 油処理 / 重油のエマルション化 / 重油の粘度変化 / 重油の流動性 / 高圧ジェット / エマルション重油 / 重油の微細化 / 重油の粘度 / 微細化 / 流動性 / エマルジョン
Outline of Research at the Start	海難事故等で海底に沈んだ船舶に搭載された貨物油や燃料油は、重大な環境被害をもたらす怖れがあり回収することが望まれるが、燃料油に多く用いられるＣ重油は海底の低温環境下で粘度が高くなり、回収は難しいのが現状である。また、海底油田からのパイプラインに蓄積される高粘度物質は石油の揚収の効率を悪化させるとともに最悪の場合、管内の閉塞を引き起こす可能性がある。そこで、重質油等の高粘度物質を効率よく回収するために、水に化学的処理剤等を加えた高温高圧のジェットを高粘度物質に加えて微細化させ、分散化させることで流動化促進を図り、回収効率及び閉塞防止技術を向上させるシステムの研究開発を行うものである。
Outline of Final Research Achievements	The background of this study is to develop a new oil recovery technology from shipping accidents. First, we focused on the relationship between the viscosity changes in emulsions containing heavy oil, water, and surfactants. Then, viscosity changes were measured for each ratio as a parameter. The results showed an important properties that a continuous change in viscosity with increasing water content as well as a drastically decrease in viscosity due to phase inversion that occurs at a certain water content. Based on the above results, to evaluate the fluidity in a pipe during heavy oil/emulsion transport, pressure losses were measured. The results showed the high pressure loss was observed without the surfactant conditions due to the collapse of the CAF (Core Annular Flow). On the other hand, the pressure loss remained low even after the CAF collapsed under with surfactant condition.
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	海底に沈んだ沈船のタンク内に残存する高粘度Ｃ重油等を効率よく迅速に回収し環境被害を低減させる技術の確立を目的として、流動化促進に最適な高粘度油のエマルションを生成し分散させることで、流動性の向上を実現する新たな技術の開発について検討した。高粘度重油と高圧ジェットの界面で生ずる力学的作用によるける油粒径の微細化に焦点を当て、さらに成分比率の異なる油処理剤等の付加による化学的分散作用の相乗効果の影響を解明する。船舶からの流出油や沈船からの高粘度油を迅速に効率よく回収するための新たなシステムの開発の基礎となる特性を明らかにすることができた。これを利用して回収システムの実用化を図る。