岩盤工学・資源開発技術・開発機械

[1K0509-14-05] CO₂-CH₄ gas replacement mechanism of methane hydrate by a molecular dynamics simulation

○Ryoji Shirakawa¹, Satoshi Ohtsuki², Hiromu Kusuda¹, Yuki Imai¹, Wataru Sugimura¹, Daiki Sugihara¹, Hajime Wakizaka¹, Koji Naito¹, Yuki Ueda¹, Eishi Kusaka¹ (1. Kyoto university, 2. Japan Oil, Gas and Metals National Corporation)

Keywords:Molecular Dynamics simulation, CO2-CH4 gas replacement, N2 cage penetration

本研究はメタンハイドレートにおけるCO₂-CH₄ガス置換メカニズムの解明を目的とする。その開発方法としてCO₂-CH₄ガス置換法が検討されている。これは、CO₂（もしくはCO₂ /N₂）をメタンハイドレート層中のメタンと入れ替えメタンガスを取り出すという手法であり、CCSの観点からも有効な生産手段の候補と考えられている。しかし、この手法を用いた際のゲスト分子の置換メカニズムは未だ解明されていない。そこで、本研究では、分子動力学シミュレーションを用いて、置換メカニズムに影響すると考えられる混合ガス組成や温度などの物理的因子の特定やメタンの置換率評価を行い、置換メカニズムの解明を試みた。本研究の結果から、本研究の条件において、温度による置換への影響は小さく、N₂はメタンハイドレート内部に侵入することが確認され、N₂の侵入をきっかけとしてメタンとCO₂の置換反応が進むことが推察された。また、小ケージではメタンとCO₂の置換が起こらず小ケージにCO₂は入らないこと、大ケージのCO₂ハイドレートは安定であることが確認された。