高圧下のハイドレートにおけるCH_4とCO_2ゲスト分子の交換反応

高压下水合物中CH_4与CO_2客体分子的交换反应

基本信息

批准号：
07650915
负责人：
横山千昭
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07650915/
关键词：
ハイドレートメタン二酸化炭素高圧

项目摘要

近年,非在来型天然ガスの一種である深海堆積物中のメタンハイドレートが,新しいエネルギー資源として注目されている。また,地球温暖化ガスである二酸化炭素の隔離法として深海底に二酸化炭素ハイドレートとして固定する方法が検討されている。本研究では,深海底条件と等しい低温高圧下において生成させたメタンハイドレート中に二酸化炭素を圧入し,ハイドレート中のゲスト分子であるメタンを二酸化炭素に置換する反応の最適条件および速度を測定することを目的とした。はじめに,光学窓付き高圧セル,蒸気循環ポンプならびに高圧セル内のハイドレート生成・分解の観測用CCDカメラシステムなどから構成される実験装置を作成した。次に,二酸化炭素+水混合系におけるハイドレート生成条件を確認する実験を行った。この系についてはハイドレートを含む相平衡関係の実験データが豊富であるため,これらの文献情報に基づいて実験条件を設定した。その結果,磁気循環ポンプで二酸化炭素を循環させ気液混合を促進させることがハイドレート生成に必要であることが分かった。また,高圧セル内の気液界面近傍での温度測定よりハイドレート生成時の発熱現象を観測できた。ハイドレート生成における反応熱の測定はハイドレート内のゲスト分子交換反応の推進力を見積る上で非常に重要である。また,ハイドレート生成の経時変化を追跡したところ,最初に気液界面で,次に二酸化炭素リッチな液相,最後に水リッチな液相の順番にハイドレートが生成することが分かった。ハイドレート生成は,ハイドレート内部での水と二酸化炭素の拡散速度に依存すると思われるので,現在はハイドレート中での拡散速度の測定およびハイドレート生成条件下における溶液の粘度測定用の測定装置を製作中である。

近年来，深海沉积物中的甲烷水合物作为一种非常规天然气，作为一种新能源备受关注。此外，作为封存地球温室效应气体二氧化碳的方法，正在研究将其以二氧化碳水合物的形式固定在深海底的方法。在这项研究中，我们将二氧化碳注入在相当于深海条件的低温高压条件下产生的甲烷水合物中，并测量了用二氧化碳取代水合物中的客体分子甲烷的反应的最佳条件和速度。目的是。首先，我们创建了一个实验装置，包括一个带有光学窗口的高压池、一个蒸汽循环泵和一个 CCD 摄像系统，用于观察高压池内水合物的形成和分解。接下来，我们进行了实验来确认二氧化碳+水混合体系中水合物形成的条件。由于该体系有大量涉及水合物的相平衡关系的实验数据，因此实验条件是根据这些文献信息设定的。结果表明，使用磁力循环泵循环二氧化碳以促进气液混合对于水合物生产是必要的。此外，我们还可以通过测量高压池中气液界面附近的温度来观察水合物形成过程中的发热现象。测量水合物形成过程中的反应热对于估计水合物内客体分子交换反应的驱动力非常重要。此外，当我们跟踪水合物形成随时间的变化时，我们发现水合物首先在气液界面形成，然后在富含二氧化碳的液相，最后在富含水的液相形成。由于水合物的形成似乎取决于水合物内部的水和二氧化碳的扩散速率，因此目前正在生产用于测量水合物中的扩散速率和用于测量水合物形成条件下的溶液粘度的测量装置。