2021 年度研究成果報告書

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

研究課題

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研究課題/領域番号	20K15073
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分27010:移動現象および単位操作関連
研究機関	新潟大学
研究代表者	小松博幸新潟大学, 自然科学系, 助教 (30738076)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2022-03-31
キーワード	セミクラスレートハイドレート / ガス吸収 / ガス分離 / 熱力学的相平衡 / 固体形成 / スラリー流動
研究成果の概要	本研究ではセミクラスレートハイドレート(SCH)スラリーへのガス吸収機構の解明と，再生プロセスを含めた3塔式連続ガス分離システムにおいて凝集性スラリーを管内閉塞することなく流動させるシステムの構築を目的とした。 CO2は一時的に温度を低下させたり，吸収時に形成されるSCH量を増大させたりすることで，スラリー全体が凝集したとしても吸収量が理論値に近づいたことから，SCH形成時に主に吸収されることを明らかにした。一方，N2はSCH形成後も継続して吸収され，理論値相当の吸収量になった。SCHスラリーは連続的に流動させ，短時間で回収することで高固形分率でも凝集しないことが示唆された。
自由記述の分野	移動現象および単位操作
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究はセミクラスレートハイドレート(SCH)スラリーを用いた非平衡条件下におけるガス分離現象を解明するために，in-situ固形分率測定法を開発し，SCH形成時のガス吸収機構を明らかにした。加えて，凝集性スラリーの適切な運用方法の指針を明らかにしたことで，理論的なガス選択度以上の効率でCO2を分離回収する可能性を見出した。今後はCO2の分離回収の実証研究を行い，安価かつ小規模なガス分離プロセスに適用した際の有益性を示すことで，バイオガスを利用したネガティブエミッション技術開発の促進に貢献できる。