Study on kinetic gas hydrate inhibitors and the mechanism of their synergistic additives

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本研究では、超低速の一方向凝固実験により、未解明である動的阻害剤(Kinetic Hydrate Inhibitor, KHI）の作用機構を解明する。これにより、有望なKHIの効率的選定、デザイン等が可能になると考える。また、弱いKHIは強いKHIと混ぜると、阻害効果を強める相乗剤として働くことが経験的に知られている。超低速実験と、高速実験の双方により、この相乗剤の作用機構も解明する。本研究により、弱いKHIと強いKHIの最適な混合比が理論的に計算できるようになると考える。以上により、新規KHI開発の飛躍的加速を達成する。2022年度は、超低速実験用一方向凝固装置を試作した。本実験は低温実験のため、装置への結露と霜の付着の問題が生じる。このため、これまでは空気が乾燥した冬季でも12日間の実験が限界であり、60日以上にわたる超低速実験は実施不可能であった。この問題の解決を新規に試作した装置で試みた。当初は透明アクリル製の密閉容器内に設置した低温ブロック側で結露が生じたが、アクリル容器の密閉性を高める試行錯誤を繰り返し、最終的にアクリル容器内にシリカゲルを設置するだけで結露を防ぐことに成功した。また、長時間の連続運転中の落雷による瞬間停電対策として設置した無停電電源装置(UPS)のテストを実施し、瞬間停電があっても、装置が健全に連続運転可能なことを確認した。以上により、超低速実験用一方向凝固装置が完成した。また、弱いKHIと、強いKHIを混合し、相乗剤の作用機構を解明するための一方向凝固実験を実施し、阻害効果の結晶成長速度依存性を調べた。これにより、弱いKHIにも、相乗剤として有効に機能するものと、機能しないものがあることが明らかになった。この結果を踏まえて、良い相乗剤の条件を考察・提案した。