フッ素系ガスの効率的ハイドレート化ガス分離プロセスの性能評価

本研究では，申請者所有のハイドレート形成・分解装置を改修利用してハイドレート化ガス分離プロセスでの物質移動特性を明らかにすることを目的とし，特に物質移動係数への種々の因子の影響に注目した。本研究では，特に2つの課題をそれぞれ検討することにより，ハイドレート化ガス分離プロセスの新たな分離性能評価や設計指針の創出を目指している。本研究では温暖化ガスでありかつ低圧モデルガスとして主にR134a，R32，R410A，六フッ化硫黄，および窒素との混合ガスを用いた。令和４年度は，ハイドレート反応器の再改修及びハイドレート形成・ガス吸収時の物質移動特性の評価方法の検討（課題1）と，補足試験の凝集抑制物質添加時のハイドレートスラリー粘性（課題2）の評価に着目した。課題1 物質移動特性：申請者らのハイドレート化装置の反応器部分の改修を行った。これまでよりもスラリー流動性・粒子回収を改善することができた。物質移動容量係数の観点からは既往の研究と同等の結果を得ることができた。ただし比表面積評価法を検討する必要があることが示唆された。改良中にはこれまでのデータを再整理・再検討し，ハイドレート形成中の物質移動係数は昨年度とは別にガス－スラリー系の物質移動として工学的無次元式で整理することが有効であることを示した。課題2 スラリー流動性評価：補足試験として現有する水平ループ管型のスラリー流動解析装置から温度圧力一定条件の下で純ガス（SF6）ハイドレートスラリーの凝集抑制物質添加時の流動性と粘性を評価した。同じ粒子ホールドアップでも粒子分散時にはスラリー相対粘度が低下することを明らかにした。また，疑似２次元気泡観察装置による観察の結果，セミクラスレートハイドレートスラリー中では気泡合一や分裂が起こりにくくなることが示唆された。

本研究では，申請者所有のハイドレート形成・分解装置を改修利用してハイドレート化ガス分離プロセスでの物質移動特性を明らかにすることを目的とし，特に物質移動係数への種々の因子の影響に注目した。本研究では，特に2つの課題をそれぞれ検討することにより，ハイドレート化ガス分離プロセスの新たな分離性能評価や設計指針の創出を目指している。本研究では温暖化ガスでありかつ低圧モデルガスとして主にR134a，R32，R410A，六フッ化硫黄，および窒素との混合ガスを用いた。令和４年度は，ハイドレート反応器の再改修及びハイドレート形成・ガス吸収時の物質移動特性の評価方法の検討（課題1）と，補足試験の凝集抑制物質添加時のハイドレートスラリー粘性（課題2）の評価に着目した。課題1 物質移動特性：申請者らのハイドレート化装置の反応器部分の改修を行った。これまでよりもスラリー流動性・粒子回収を改善することができた。物質移動容量係数の観点からは既往の研究と同等の結果を得ることができた。ただし比表面積評価法を検討する必要があることが示唆された。改良中にはこれまでのデータを再整理・再検討し，ハイドレート形成中の物質移動係数は昨年度とは別にガス－スラリー系の物質移動として工学的無次元式で整理することが有効であることを示した。課題2 スラリー流動性評価：補足試験として現有する水平ループ管型のスラリー流動解析装置から温度圧力一定条件の下で純ガス（SF6）ハイドレートスラリーの凝集抑制物質添加時の流動性と粘性を評価した。同じ粒子ホールドアップでも粒子分散時にはスラリー相対粘度が低下することを明らかにした。また，疑似２次元気泡観察装置による観察の結果，セミクラスレートハイドレートスラリー中では気泡合一や分裂が起こりにくくなることが示唆された。