2021 Fiscal Year Annual Research Report
流通式ガス分離・再生プロセス時に発現するハイドレート内の非平衡ガス濃縮現象の解明
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20K15073
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
小松 博幸 新潟大学, 自然科学系, 助教 (30738076)
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2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ハイドレートスラリー / 連続ガス分離 / 物質移動現象 / 固形分率 / 流動様相 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではセミクラスレートハイドレート(SCH)をスラリー化し，再生プロセスまでを流通式とした連続ガス分離システムを検討する。その際，SCH粒子内の非平衡ガス濃縮現象を解明し，その現象を効果的に発現させるSCHの形成及び分解操作を検討することで，回収率およびガス選択度の向上を目的とする。具体的には，ガス流通時におけるSCHの形成挙動とガス吸収挙動の関係を明らかにする。加えて，3塔式連続ガス分離装置にてSCHスラリーの輸送速度による固形分率制御がガス濃縮現象に及ぼす影響を明らかにする。
令和3年度の検討では，まず前年度の課題であった2塔式エアリフトリアクター型ガス吸収装置におけるスラリー凝集の改善方法を検討した。気液分離部の改良によりガス流路にスラリーが流入しなくなることで、スラリー内の局所的な固形分率増大がなくなり，SCHの凝集、それに伴う配管閉塞が生じなくなった。その後、再生塔を組み合わせた3塔式連続ガス分離装置を製作した。再生部は上部からスラリーを流下させることでSCHが分解して生じたガスが速やかに液中から分離されるように設計した。スラリーを流動させた結果，凝集することなく，循環することを確認した。また，再生塔では速やかに分解することを確認した。しかし，4 ml/min程度の低流量でなければ分離塔内の温度がハイドレート分解温度まで上昇したため，固形分率を制御するためには再生塔も冷却する必要があった。
研究期間全体を通じて，スラリーへのガス吸収機構を明らかにした。具体的にはCO2はSCH形成時多く取りこまれ，N2は継続的に長時間ゆっくり取り込まれることを確認した。また，3塔式連続ガス分離装置を開発し，スラリーを凝集することなく循環させる条件を明らかにした。しかし，本装置を用いてガス分離実験が行えなかったため，継続して研究を実施する。
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