2019 Fiscal Year Research-status Report
Simultaneous recovery and desulfurization of bitumen from oil sand at low temperature using ultrasound
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19K05345
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
大川 浩一 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (00375221)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 脱硫 / オイルサンド / ビチューメン / 超音波 / 硫黄 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
露天掘りにより回収されたオイルサンドからビチューメンを分離する過程において、ビチューメン中の硫黄の脱離を同時に行うことを目的として研究を進めている。溶液中で酸化脱硫するために、ビチューメンを分散でき、かつ水と混和性を有する溶媒を探索し、テトラヒドロフラン(THF)を選択した。オイルサンド3gを45℃、30mLの溶液（THF溶液15mLとイオン交換水15mLの混合）に入れ、28 kHz, 200Wの超音波を間接照射したところ、10分の照射で99%のビチューメンを回収できた。撹拌(750rpn)では回収率は約20%であったため、超音波とTHF溶液の組み合わせは、オイルサンドからのビチューメン分離において良好な結果を示すことがわかった。ビチューメン1gをTHF15mLに分散させたところ、その粘度は218 mPa sであった。これはビチューメンを100℃で熱したときとほぼ同じ粘度であったことから、THFを用いることで、大幅に粘度が低下し、低温でもオイルサンドからビチューメンが分離できたと考えられる。オイルサンド3gをTHF15mLと3wt%のH2O2 15mLの混合溶液に入れ、10分超音波照射を行いビチューメンを分離するとともに硫黄を酸化した。その後、水酸化ナトリウム溶液15mLを添加し60分超音波を照射し、酸化した硫黄を水酸化ナトリウム溶液側へ移動させ回収した。分散しているビチューメンはCO2を吹き込むことで回収した。回収したビチューメンは70℃で3時間加熱することでTHFを分離した。その結果、ビチューメン回収率は93%、脱硫率は86%と高い値を示した。過酸化水素の濃度が高いと水酸化ナトリウムと激しく反応し酸素を発生するため、酸化した硫黄が水酸化ナトリウム溶液に移る前に、発生した酸素気泡にビチューメンが付着し水面に浮上し、その結果、脱硫効率が低下することも明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究成果である、THF溶液と超音波を用いたオイルサンドからのビチューメンの分離過程における硫黄の酸化脱離について結果をまとめ学術論文として報告した。また、水酸化ナトリウムで処理することで溶液がアルカリ性になってしまい、通常のエアレーションでは回収効率は低い値を示すが、CO2を流入することで回収効率が向上することを見出した。この結果についても学術論文として報告した。順調に研究が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
THFよりも現地で使用しやすい薬剤（界面活性剤）を探索する。溶媒とオイルサンド間の反応を促進させるために超音波の使用を続けるが、超音波の周波数、出力、照射時の雰囲気などの影響も調べる。超音波(28 kHz)とTHFの組み合わせで、オイルサンドからのビチューメンの分離に効果を有し、また、脱硫も可能であることが明らかになった。今後は、ビチューメン中に、本酸化脱硫法にて処理しやすい硫黄としにくい硫黄の形態を明らかにしたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
おおよそ順調に予算を使用できていたが、紫外可視分光光度計の修理費が当初予定より高く、超音波発振器の購入を見送ったため、予算が余った形になった。次年度の予算と合わせて使用したいと考えている。
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