核形成とガス吸収挙動を制御した瞬間ハイドレート形成法におけるCO2ガス分離機構

受控成核和气体吸收行为的瞬时水合物形成方法中CO2气体分离机理

• 批准号: 22K04800
• 负责人: 小松 博幸
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04800/
• 关键词: ハイドレートスラリー; マイクロナノバブル; 物質移動現象; ガス吸収; 結晶成長; 断熱膨張; ハイドレート核形成; ガス分離

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がガス種によって異なることを明らかにし，短時間でのガス分離法を開発する。具体的にはマイクロナノバブル(MNB)と断熱膨張を組み合わせた瞬間SCH形成法を検討する。その特殊状況下におけるガス吸収機構を解明し，大幅なCO2分離能の向上を目指す。令和４年度では瞬間的にSCH形成させるための装置開発と高分子分散剤添加がSCHスラリーの流動性やCO2吸収挙動に及ぼす影響を調査した。装置開発では断熱膨張の影響を大きくさせるために，当初予定していた1 MPaより高圧システムに改良する方法を検討した。インライン型MNB発生器の耐圧は1 MPaであるが，高圧ポンプの上流に設置することで1 MPa以上圧力がかからないようにした。その際，バブルを含む流体を輸送可能なハイドラセルポンプを採用した。圧力調整用のダイヤフラムバルブは高圧に対応していないため，グローブタイプのバルブに変更した。これらにより製作した装置でMNBを含む流体が流動可能であることを確認した。瞬間SCH形成法の吸収機構との違いを明らかにするために，高分子分散剤であるポリビニルアルコール (PVA)がSCHスラリーの性状に及ぼす影響を評価した。ループ管流動装置により，CO2加圧はSCHスラリーの固形分率を増大させ，それに伴い凝集性が増大することを確認した。PVA添加条件では固形分率が増大しても，その凝集性は増大しないことが確認された。気泡塔型装置における吸収挙動では，PVAにより吸収量が低下したが、凝集体が多い高固形分率の条件では吸収量が増大した。これより，PVA被覆はSCH凝集を抑制することでCO2吸収を促進させるが，CO2のSCHへの物質移動を阻害させることが確認され，SCHが凝集する条件以外では適切でないことが明らかになった。

In this study, we aim to develop a new method for the separation of absorption mechanisms in a short time. The specific method of formation of SCH is discussed in this paper. Under special conditions, the absorption mechanism is explained, and the CO2 separation energy is greatly improved. To investigate the effect of polymer dispersant addition on SCH mobility and CO2 uptake in the development of instantaneous SCH formation in 2010 and 2014. The effect of thermal expansion on device development is discussed. The voltage resistance of the MNB generator is 1 MPa or higher, and the upstream pressure of the high voltage generator is 1 MPa or higher. At the same time, it is possible to transport fluids containing oxygen. Pressure adjustment is used to adjust the pressure of the high pressure. The MNB contains the fluid flow. The absorption mechanism of SCH formation method and its influence on polymer dispersion are evaluated. The increase in the solids fraction of SCHs under CO2 pressure is confirmed by the increase in aggregation. PVA addition conditions increase the percentage of solids and aggregation. The absorption capacity of PVA is lower than that of the bubble tower type device, and the absorption capacity of PVA is higher than that of the aggregate type device under the condition of high solid content. This is because the PVA coating inhibits SCH aggregation, promotes CO2 absorption, and inhibits the movement of CO2.