JP2000273475A - Gas hydrate stabilizer and gas hydrate stabilization method using the same - Google Patents

Gas hydrate stabilizer and gas hydrate stabilization method using the same

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JP2000273475A
JP2000273475A JP11075884A JP7588499A JP2000273475A JP 2000273475 A JP2000273475 A JP 2000273475A JP 11075884 A JP11075884 A JP 11075884A JP 7588499 A JP7588499 A JP 7588499A JP 2000273475 A JP2000273475 A JP 2000273475A
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JP
Japan
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gas hydrate
stabilizer
gas
water
carbon atoms
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JP11075884A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Toyama
昌之 遠山
Nobuko Ogami
暢子 大上
Koji Nishida
耕二 西田
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a gas hydrate stabilizer capable of shifting the production conditions for a gas hydrate such as of methane to higher temperature and lower pressure side, and of improving handleability thereof, by mainly including a high-molecular compound having a specific structural unit in the molecule. SOLUTION: This gas hydrate stabilizer consists mainly of a polymer having pref. 0.01 to 80 mol% of a structural unit represented by the formula [R1 to R3 are each H or a 1-2C alkyl; Sp1 is O, a 1-16C alkyl, a (substituted)nitrogen- containing functional group, or the like; X is a 3-10C straight-chain or a branched-type group each containing one or more of O and/or N atoms, or a heterocyclic group; (n) is >=1], wherein, the structural unit copolymerizable with the polymer is of a water-soluble monomer such as N-(meth)acrylamide, and a gas hydrate is pref. stabilized by adding 0.01 to 30 wt.% of this gas hydrate stabilizer to free water in the system capable of producing the gas hydrate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はメタンなどの炭化水
素ガス、二酸化炭素ガス、あるいは二硫化炭素ガスなど
のガスハイドレートの生成条件を高温、低圧側にシフト
させるガスハイドレートの安定化方法および安定化剤に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for stabilizing a gas hydrate which shifts the conditions for producing a gas hydrate such as a hydrocarbon gas such as methane, carbon dioxide gas or carbon disulfide gas to a high temperature and low pressure side. It relates to a stabilizer.

【0002】[0002]

【従来の技術】炭酸ガスやメタン、エタンガスなど種々
の炭化水素の気体分子が溶解した水性媒体を、特定の温
度と圧力下におくことによって、溶解している気体分子
を水分子が取り囲んだ氷の結晶、すなわちガスハイドレ
ート(包接水和物)が生成することが知られている。こ
のガスハイドレートは、しばしば原油や天然ガスの採
掘、輪送中に生成し、パイプラインの閉塞等を引き起こ
すため、原油や天然ガスの輸送パイプラインの安全連続
操業上大きな問題となっている。
2. Description of the Related Art An aqueous medium in which gas molecules of various hydrocarbons such as carbon dioxide, methane, and ethane are dissolved is placed at a specific temperature and pressure to dissolve the dissolved gas molecules in ice surrounding water molecules. It is known that crystals of gas, ie, gas hydrate (clathrate hydrate), are produced. This gas hydrate is often generated during the extraction and transportation of crude oil and natural gas, and causes clogging of pipelines and the like, which is a major problem in the safe continuous operation of crude oil and natural gas transport pipelines.

【0003】一方、ガスハイドレートは高圧低温条件下
で天然に存在していることが知られており、例えば、シ
ベリアやカナダなどの寒冷地の永久凍土下、あるいは、
数百メートルより深い海底の広範囲に膨大な量のメタン
ガスハイドレートが埋蔵していることが確認されてい
る。
[0003] On the other hand, gas hydrate is known to exist naturally under high pressure and low temperature conditions. For example, gas hydrate is under permafrost in cold regions such as Siberia and Canada, or
Huge amounts of methane gas hydrate have been found in large areas of the ocean floor deeper than several hundred meters.

【0004】環境汚染原因の1つである二酸化炭素や窒
素酸化物・イオウ酸化物などの排出量が少ないエネルギ
ー源として最近天然ガスが特に注目されるようになって
きている。天然ガスは通常−162℃の極低温で液状と
した液化天然ガス(LNG)として輪送される場合が多
い。しかしながら、この極低温状態を達成するための装
置や、液化天然ガスを極低温状態で輪送するための特殊
なタンカーが必要であり、その輸送・貯蔵には初期コス
トがかかり過ぎるという問題点がある。この輪送の困難
さを解決する手段の1つとして近年天然ガスのハイドレ
ートを利用する技術が着目され始めてきた。これは、天
然ガスハイドレートを通常のガスハイドレートが生成す
る条件、すなわち高圧・低温条件よりも温和な条件、理
想的には常温・常圧で取り扱いできるようにすることが
最終的な目的である。
[0004] Natural gas has recently attracted particular attention as an energy source that emits less carbon dioxide, nitrogen oxides and sulfur oxides, which are one of the causes of environmental pollution. Natural gas is often transported as liquefied natural gas (LNG), which is usually liquid at an extremely low temperature of -162 ° C. However, a device for achieving this cryogenic state and a special tanker for transporting liquefied natural gas in a cryogenic state are required, and the transportation and storage of the tank requires too much initial cost. is there. In recent years, attention has been paid to a technology utilizing a hydrate of natural gas as one of the means for solving the difficulty of the transportation. This is for the ultimate purpose of allowing natural gas hydrate to be handled under conditions where normal gas hydrate is generated, that is, conditions that are milder than high-pressure and low-temperature conditions, ideally at normal temperature and normal pressure. is there.

【0005】特開平4−316795号公報には脂肪族
アミンを用いてガスハイドレート生成を促進する方法が
提案されている。この脂肪族アミンを用いるガスハイド
レート生成法はそれなりに天然ガスの取り扱いが簡便と
なっているようであるが、脂肪族アミンは腐食性があり
また、天然ガスをガスハイドレートから取り出す際にそ
の蒸気圧の関係から天然ガス中に混入するという問題が
あった。
[0005] Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-316955 proposes a method for promoting gas hydrate formation by using an aliphatic amine. This gas hydrate production method using aliphatic amines seems to be easy to handle natural gas as such, but aliphatic amines are corrosive, and when natural gas is extracted from gas hydrate, There was a problem of mixing in natural gas due to its vapor pressure.

【0006】また、特開平6−17069号公報には炭
素数2〜6のアルコール基などを有する環状化合物を用
いることによって、通常0℃で約3MPaというメタン
ハイドレ−ト生成条件を0℃で0.2MPaという低圧
まで下げることができるという報告がある.
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-17069 discloses that a cyclic compound having an alcohol group having 2 to 6 carbon atoms or the like is used so that the methane hydrate formation condition of about 3 MPa at 0 ° C. There is a report that the pressure can be reduced to as low as 0.2 MPa.

【0007】これらの手法で用いる添加剤は一般的には
低分子量化合物であるため、ガスハイドレートを分解さ
せて天然ガスなどを取り出す場合、蒸気圧の関係上どう
してもガス中に混入するという問題があった。
[0007] The additives used in these methods are generally low molecular weight compounds, so that when gas hydrate is decomposed to take out natural gas or the like, there is a problem that the additive is necessarily mixed into the gas due to the vapor pressure. there were.

【0008】また、いずれの特許もこれら添加剤の使用
量についての記述はないが、これら添加剤は低分子量物
であるがゆえにどうしても多量に、すなわち、平衡論的
にハイドレート形成条件をずらす程度の量は添加する必
要がある。
Although none of the patents describes the amount of these additives used, since these additives are low-molecular-weight substances, they are inevitably present in a large amount, that is, to such an extent that the conditions for hydrate formation are equilibrium shifted. Need to be added.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、メタ
ンなどの炭化水素ガス、二酸化炭素ガス、あるいは二硫
化炭素ガスなどのガスハイドレートの生成条件をより高
温、低圧側にシフトさせるとともにその使用量が少量で
効果が大きい安定化剤としてのポリマー、およびそれを
用いたガスハイドレートの安定化方法を提供することで
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to shift the conditions for producing gas hydrates such as hydrocarbon gas such as methane, carbon dioxide gas, or carbon disulfide gas to higher temperature and lower pressure side, An object of the present invention is to provide a polymer as a stabilizer, which is used in a small amount and has a large effect, and a method for stabilizing gas hydrate using the polymer.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ガスハイ
ドレートを安定化させる効果を持つポリマー、およびそ
れを用いたガスハイドレート安定化方法を開発すべく鋭
意検討を行った結果、特定の水溶性のポリマーを用いる
ことが有効であることを見出し、それを用いたガスハイ
ドレートの安定化方法を同時に見出した。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to develop a polymer having an effect of stabilizing gas hydrate and a method of stabilizing gas hydrate using the same. It was found that the use of a water-soluble polymer was effective, and a method for stabilizing gas hydrate using the same was also found.

【0011】すなわち、本発明は、分子内に下記一般式
(1)で表わされる構造単位を有する高分子化合物を主
体とするガスハイドレートの安定化剤およびガスハイド
レートの安定化方法にある。
That is, the present invention resides in a gas hydrate stabilizer and a gas hydrate stabilization method mainly comprising a polymer compound having a structural unit represented by the following general formula (1) in the molecule.

【化1】 (ただし、式中、R、RおよびRはそれぞれ独立
に水素原子または炭素数1もしくは2のアルキル基を表
わし、Spは、酸素原子、または炭素数1から16の
直鎖または分岐アルキル基;カルボニル;エステル;エ
ーテル、カーボネート、チオエステル、アミド、ウレタ
ン、または、窒素原子上の水素原子が炭素数1もしくは
2のアルキル基で置換されていても良い窒素含有官能
基;エーテル;チオエーテル;尿素、イミン、またはこ
れらの窒素原子上の水素原子が炭素数1もしくは2のア
ルキル基で置換されていても良い窒素原子から選択され
る1種または2種以上の官能基を含有することからなる
官能基を表わし、Xは酸素原子もしくは/かつ窒素原子
を1個以上含む炭素数3〜10の直鎖もしくは分岐型
基、もしくはヘテロ環基を表わし、およびnは1以上の
整数を表わす。)本発明で用いる高分子化合物は一般式
(1)の割合が0.01〜80モル%の共重合体であ
り、一般式(1)の単位と共重合可能なコモノマーとし
ては水溶性モノマーであることを特徴とするガスハイド
レート安定化剤である。
Embedded image (Wherein, R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, and Sp 1 represents an oxygen atom or a linear or branched chain having 1 to 16 carbon atoms. Alkyl group; carbonyl; ester; ether, carbonate, thioester, amide, urethane, or a nitrogen-containing functional group in which a hydrogen atom on the nitrogen atom may be substituted by an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms; ether; thioether; It contains one or more functional groups selected from urea, imine, or a nitrogen atom in which a hydrogen atom on the nitrogen atom may be substituted with an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms. X represents a linear or branched group having at least one oxygen atom and / or at least one nitrogen atom and having 3 to 10 carbon atoms; The polymer compound used in the present invention is a copolymer in which the proportion of the general formula (1) is 0.01 to 80 mol%, and the general formula (1) The gas hydrate stabilizer is characterized in that the comonomer copolymerizable with the unit (1) is a water-soluble monomer.

【0012】加えて本発明は、このガスハイドレート安
定化剤をガスハイドレートが生成可能な系に添加するこ
とを特徴とし、この安定化剤を水および/または水と混
和性の溶媒に溶解したものをガスハイドレートの生成可
能な添加する方法であり、かつこの安定化剤をガスハイ
ドレートが生成可能な系中の自由水に対して、0.01
〜30質量%添加することを特徴とするガスハイドレー
トの安定化方法である。
In addition, the present invention is characterized in that the gas hydrate stabilizer is added to a system capable of producing gas hydrate, and the stabilizer is dissolved in water and / or a solvent miscible with water. And a method of adding the stabilizer to the free water in the system capable of generating a gas hydrate.
This is a method for stabilizing gas hydrate, characterized by adding about 30% by mass.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下に本発明をさらに詳しく説明
する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

【0014】本発明で用いる重合体中の下記一般式
(1):
The following general formula (1) in the polymer used in the present invention:

【化1】 (式中、R、RおよびRはそれぞれ独立に水素原
子または炭素数1もしくは2のアルキル基を表わし、S
は、酸素原子、または炭素数1から16の直鎖また
は分岐アルキル基;カルボニル;エステル;エーテル、
カーボネート、チオエステル、アミド、ウレタン、また
は、窒素原子上の水素原子が炭素数1もしくは2のアル
キル基で置換されていても良い窒素含有官能基;エーテ
ル;チオエーテル;尿素、イミン、またはこれらの窒素
原子上の水素原子が炭素数1もしくは2のアルキル基で
置換されていても良い窒素原子から選択される1種また
は2種以上の官能基を含有することからなる官能基を表
わし、Xは酸素原子もしくは/かつ窒素原子を1個以上
含む炭素数3〜10の直鎖もしくは分岐型基、もしくは
ヘテロ環基を表わし、およびnは1以上の整数を表わ
す。)で表わされる構成単位としては、テトラヒドロフ
ルフリル(メタ)アクリレート、β−メタクリロイルオ
キシ−β−メチル−δ−バレロラクトン(メタ)アクリ
レ−ト、β−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクト
ン(メタ)アクリレ−ト、β−メタクリロイルオキシ−
β−メチル−γ−ブチロラクトン(メタ)アクリレ−
ト、α−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン
(メタ)アクリレ−ト、グリセリンカーボネート(メ
タ)アクリレート、1,3−ジオキサン−2−オン−5
−イル(メタ)アクリレート、4,4−ジメチル−1,
3−ジオキサン−2−オン(メタ)アクリレート、テト
ラヒドロフルフリル(メタ)アクリルアミドなどが挙げ
られる。
Embedded image (Wherein R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms;
p 1 is an oxygen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 16 carbon atoms; carbonyl; ester;
Carbonate, thioester, amide, urethane, or a nitrogen-containing functional group in which a hydrogen atom on the nitrogen atom may be substituted by an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms; ether; thioether; urea, imine, or a nitrogen atom thereof The above hydrogen atom represents a functional group comprising one or more functional groups selected from nitrogen atoms which may be substituted with an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, and X represents an oxygen atom And / or represents a linear or branched group having 3 to 10 carbon atoms and / or a heterocyclic group containing at least one nitrogen atom, and n represents an integer of 1 or more. The structural unit represented by ()) includes tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, β-methacryloyloxy-β-methyl-δ-valerolactone (meth) acrylate, β-methacryloyloxy-γ-butyrolactone (meth) acryle G, β-methacryloyloxy-
β-methyl-γ-butyrolactone (meth) acryle
, Α-methacryloyloxy-γ-butyrolactone (meth) acrylate, glycerin carbonate (meth) acrylate, 1,3-dioxan-2-one-5
-Yl (meth) acrylate, 4,4-dimethyl-1,
Examples thereof include 3-dioxan-2-one (meth) acrylate and tetrahydrofurfuryl (meth) acrylamide.

【0015】この一般式(1)を含有する高分子化合物
において、一般式(1)で示される構造単位は、0.0
1〜80モル%の範囲とし、少なくとも1種の一般式
(1)と共重合可能な基を含有する構造単位を持つガス
ハイドレートの安定化剤とする。
In the polymer compound containing the general formula (1), the structural unit represented by the general formula (1) is 0.0
The range of 1 to 80 mol% is used as a gas hydrate stabilizer having a structural unit containing at least one group copolymerizable with the general formula (1).

【0016】前記一般式(1)のみからなる高分子化合
物としては水に不溶である場合が多いため、水溶性モノ
マーを共重合した水溶性ポリマーとすることが望まし
い。この一般式(1)と共重合可能な水溶性モノマ−と
しては、N−(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メ
タ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリ
ルアミド、N−エチル−N−メチル(メタ)アクリルア
ミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−
n−プロピル−(メタ)アクリルアミド、N−イソプロ
ピル−(メタ)アクリルアミド、N,N−ジ−n−プロ
ピル−(メタ)アクリルアミド、N−ビニルピロリド
ン、N−ビニルカプロラクタム、N−イソプロペニルピ
ロリドン、N−イソプロペニルカプロラクタム、N−ビ
ニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニ
ル−N−メチルアセトアミド、N−ビニル−N−メチル
ホルムアミド、N−ビニル−N−プロピオンアミド、
(メタ)アクリロイルピロリジン、(メタ)アクリロイ
ルピペリジン、(メタ)アクリロイルヘキサメチレンイ
ミン、(メタ)アクリル酸、2−ヒドロキシエチル(メ
タ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アク
リレート、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、メチルビ
ニルエーテル、エチルビニルエーテル、2−ビニル−2
−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサ
ゾリン、2−イソプロピル−2−オキサゾリン、(メ
タ)アクリロイルピペリジンなどが挙げられる。
Since the high molecular compound represented by the general formula (1) alone is often insoluble in water, it is desirable to use a water-soluble polymer obtained by copolymerizing a water-soluble monomer. Examples of the water-soluble monomer copolymerizable with the general formula (1) include N- (meth) acrylamide, N-methyl (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, N-ethyl-N-methyl (Meth) acrylamide, N, N-diethyl (meth) acrylamide, N-
n-propyl- (meth) acrylamide, N-isopropyl- (meth) acrylamide, N, N-di-n-propyl- (meth) acrylamide, N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam, N-isopropenylpyrrolidone, N -Isopropenylcaprolactam, N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N-vinyl-N-methylacetamide, N-vinyl-N-methylformamide, N-vinyl-N-propionamide,
(Meth) acryloylpyrrolidine, (meth) acryloylpiperidine, (meth) acryloylhexamethyleneimine, (meth) acrylic acid, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, vinyl acetate, vinyl propionate, Methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, 2-vinyl-2
-Oxazoline, 2-vinyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-isopropyl-2-oxazoline, (meth) acryloylpiperidine and the like.

【0017】以上の一般式(1)の構造を有するモノマ
ーと水溶性モノマ−は公知の方法で重合可能である。す
なわち、一般式(1)の構造を有するモノマーと水溶性
モノマ−と開始剤を溶解する任意の溶媒に溶解して重合
を行う。用いる重合開始剤としてアゾ系、過酸化物系、
レドックス系などの開始剤を用いれば良い。
The monomer having the structure represented by the general formula (1) and the water-soluble monomer can be polymerized by a known method. That is, polymerization is carried out by dissolving the monomer having the structure of the general formula (1), a water-soluble monomer, and an initiator in an arbitrary solvent. Azo-based, peroxide-based,
An initiator such as a redox system may be used.

【0018】本発明で用いるポリマー中の一般式(1)
で示される構造単位の割合は前述の通り、0.01〜8
0モル%の範囲が好ましく、さらに好ましくは0.05
〜50モル%の範囲が良い.
The general formula (1) in the polymer used in the present invention:
The ratio of the structural unit represented by is 0.01 to 8 as described above.
0 mol% is preferable, and more preferably 0.05 mol%.
A good range is 5050 mol%.

【0019】ガスハイドレート安定化剤として利用する
一般式(1)の構造単位を有する高分子化合物の分子量
は1000〜500000の範囲が好ましく、さらに
は、3000〜100000の範囲が好ましい。分子量
が1000未満となるとガスハイドレート安定化効果が
不十分な場合があり、500000より大きい場合に
は、系の粘度が著しく増大し、溶解性が低下するなどの
間題が生じる場合がある。
The molecular weight of the polymer compound having the structural unit of the general formula (1) used as a gas hydrate stabilizer is preferably in the range of 1,000 to 500,000, more preferably in the range of 3,000 to 100,000. If the molecular weight is less than 1,000, the effect of stabilizing gas hydrate may be insufficient. If the molecular weight is more than 500,000, the viscosity of the system may be significantly increased and the solubility may be reduced, which may cause problems.

【0020】ガスハイドレート安定化剤として用いるポ
リマー中の一般式(1)の構造単位のモル%が0.01
末満となると、安定化剤としての効力が極端に低下す
る。逆に、一般式(1)のモル%が80以上となると、
一般式(1)の構造を有するモノマーと重合可能な水溶
性モノマーとを組み合わせて共重合したものでも水に不
溶となる場合が多くなり、ガスハイドレート安定化剤と
しての機能を失うことになる。
In the polymer used as a gas hydrate stabilizer, the mol% of the structural unit of the general formula (1) is 0.01%.
At the end, the potency of the stabilizer is extremely reduced. Conversely, when the mole% of the general formula (1) is 80 or more,
Even when a monomer having the structure represented by the general formula (1) is copolymerized with a polymerizable water-soluble monomer, the copolymer often becomes insoluble in water and loses its function as a gas hydrate stabilizer. .

【0021】本発明は、このようにして得られたガスハ
イドレート安定化剤を、ガスハイドレートが生成可能な
系に添加することを特徴とする。この場合、「ガスハイ
ドレートが生成可能な系」とは、例えば、J.Lon
g,A.Lederhos,A.Sum,R.Chri
stiansen,E.D.Sloan;Prep.7
3rdAnn.GPAConv.,1994,1〜9ペ
ージに記載されているようなガスハイドレートを形成す
る物質が水性溶媒に溶解した系を指す。このような系は
特定の圧力・温度条件下におくことにより、ガスハイド
レートが結晶物として析出する。このガスハイドレート
を形成する物質としては、二酸化炭素、窒素、酸素、硫
化水素、アルゴン、キセノン、エタン、プロパン、など
の気体やテトラヒドロフランなどの液体が挙げられる。
The present invention is characterized in that the gas hydrate stabilizer thus obtained is added to a system capable of producing gas hydrate. In this case, the “system capable of generating gas hydrate” refers to, for example, J.I. Lon
g, A. Lederhos, A .; Sum, R .; Chri
stiansen, E .; D. Sloan; Prep. 7
3rd Ann. GPAConv. , 1994, pp. 1-9, refers to a system in which a substance that forms a gas hydrate is dissolved in an aqueous solvent. By placing such a system under specific pressure and temperature conditions, gas hydrate precipitates as crystals. Examples of the substance forming the gas hydrate include gases such as carbon dioxide, nitrogen, oxygen, hydrogen sulfide, argon, xenon, ethane, and propane, and liquids such as tetrahydrofuran.

【0022】また本発明で言うガスハイドレート生成可
能な系には、天然ガス井や油井のように、エタンやプロ
パンなどの気体が水や海水などの水系溶媒に溶解した水
相が、液化ガスや原油などの油相中に懸濁・分散した状
態で存在する系や、該水相中に天然ガスなどの気相が存
在する系も含まれる。本発明のガスハイドレート安定化
方法は、前記ガスハイドレート安定化剤をガスハイドレ
ート生成可能な系に添加する方法である。この添加方法
には特に制限はないが、水および/または水と混和性の
溶媒に溶解した状態で添加することが特に好ましい。
In the system capable of producing gas hydrate as referred to in the present invention, an aqueous phase in which a gas such as ethane or propane is dissolved in an aqueous solvent such as water or seawater, such as a natural gas well or oil well, includes a liquefied gas. And a system in which a gas phase such as natural gas exists in the aqueous phase in a suspended or dispersed state in an oil phase such as oil or crude oil. The gas hydrate stabilization method of the present invention is a method in which the gas hydrate stabilizer is added to a system capable of producing gas hydrate. The addition method is not particularly limited, but it is particularly preferable to add it in a state of being dissolved in water and / or a solvent miscible with water.

【0023】前記安定化剤のガスハイドレート生成系へ
の添加量としては、ガスハイドレートが生成可能な系中
の自由水に対して、0.01〜30質量%であり、さら
に好ましくは0.01〜10質量%である。添加量が
0.01質量%未満の場合には十分なガスハイドレート
安定化効果が得られない場合が多くなる。一方、30質
量%よりも添加量を増やしても、添加量の増加に見合う
だけのガスハイドレートの安定化効果の向上が認められ
なくなる場合があるだけではなく、系の粘度が上昇する
ために流動性が極端に悪くなる場合があるので好ましく
ない。さらに、ガスハイドレートの安定化効果が逆に低
下する場合もある。
The amount of the stabilizer to be added to the gas hydrate generating system is 0.01 to 30% by mass, more preferably 0 to 30% by mass, based on the free water in the system capable of producing gas hydrate. 0.01 to 10% by mass. When the addition amount is less than 0.01% by mass, a sufficient gas hydrate stabilizing effect is often not obtained. On the other hand, even if the addition amount is increased more than 30% by mass, not only the improvement effect of the gas hydrate stabilization corresponding to the increase in the addition amount may not be recognized, but also the viscosity of the system increases. It is not preferable because fluidity may be extremely deteriorated. Further, the stabilizing effect of the gas hydrate may decrease on the contrary.

【0024】本発明のガスハイドレート安定化剤は、種
々の添加剤、例えば防錆剤、潤滑剤、分散剤、腐食防止
剤などを併用しても良い。
The gas hydrate stabilizer of the present invention may be used in combination with various additives such as a rust preventive, a lubricant, a dispersant, and a corrosion inhibitor.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明を実施例により、更に具体的に
説明するが、本発明はこれらの範囲に限定されるもので
はない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these ranges.

【0026】<評価方法>図1は、本実施例において用
いたガスハイドレート生成装置の断面概要図である.図
1において反応高圧セルは内容量100mlであり、2
0MPaまでの常用耐圧設計となっている。
<Evaluation Method> FIG. 1 is a schematic sectional view of a gas hydrate generator used in this embodiment. In FIG. 1, the reaction high-pressure cell has a
It has a normal withstand voltage design up to 0 MPa.

【0027】このセルには直径3cmの内部観測用窓を
3個所に設けてあり、セル内部で生成するガスハイドレ
ートの観察が可能である。液導入ライン2より安定化剤
を溶解させた水溶液を導入し、ガス導入ライン1よりガ
スを導入し、セル内部を加圧する。恒温槽8により所定
の温度までセルを徐々に冷却すると、ある温度におい
て、すなわちある温度と圧力の時にセル内部にガスハイ
ドレートが生成する様子を観察することができる。この
とき、ハイドレートの生成によりセル内部温度が上昇
し、ガス圧力が低下する。これらはセル内温度計5、セ
ル内圧力計6を用いて観測する。実験終了後はパージラ
イン3を開けよりセル内部を常圧に戻した後、セル内部
を洗浄し、次の実験操作を行う。
This cell is provided with three internal observation windows having a diameter of 3 cm at three places, so that gas hydrate generated inside the cell can be observed. An aqueous solution in which a stabilizer is dissolved is introduced from a liquid introduction line 2, a gas is introduced from a gas introduction line 1, and the inside of the cell is pressurized. When the cell is gradually cooled to a predetermined temperature by the constant temperature bath 8, it is possible to observe how gas hydrate is generated inside the cell at a certain temperature, that is, at a certain temperature and pressure. At this time, the temperature inside the cell rises due to the generation of hydrate, and the gas pressure falls. These are observed using an in-cell thermometer 5 and an in-cell pressure gauge 6. After completion of the experiment, the inside of the cell is returned to normal pressure by opening the purge line 3, and then the inside of the cell is washed, and the next experiment operation is performed.

【0028】本発明のガスハイドレート安定化剤の安定
化効果の判断は以下の試験方法で確認した。すなわち、
前述の方法によりセル内に安定化剤を含む水溶液とメタ
ンガスを導入後セル内圧力を4MPaとし、セル内温度
をその圧力でのガスハイドレート生成平衡温度よりも明
らかに高い温度である20℃に設定し、その後セル内部
を攪拌しつつ徐々にセル内温度を降下させる。メタンガ
スハイドレートが生成し始めるとセル内の圧力が低下
し、同時にガスハイドレート生成は発熱反応であるた
め、セル内の温度がわずかに上昇する。この圧力が大き
く低下し始める時のセル内温度を測定し、この温度が高
いほどガスハイドレート安定化剤の効果が大きいものと
した。メタンガスの場合純水に対するハイドレート生成
開始温度は4MPaの時、約3℃である。
The determination of the stabilizing effect of the gas hydrate stabilizer of the present invention was confirmed by the following test method. That is,
After introducing an aqueous solution containing a stabilizer and methane gas into the cell by the above-mentioned method, the pressure in the cell is set to 4 MPa, and the temperature in the cell is set to 20 ° C., which is a temperature clearly higher than the gas hydrate formation equilibrium temperature at that pressure. After setting, the temperature inside the cell is gradually lowered while stirring the inside of the cell. When the methane gas hydrate starts to be generated, the pressure in the cell decreases, and at the same time, the gas hydrate generation is an exothermic reaction, so that the temperature in the cell slightly increases. The temperature in the cell when this pressure began to drop significantly was measured, and the higher the temperature, the greater the effect of the gas hydrate stabilizer. In the case of methane gas, the hydrate formation starting temperature with respect to pure water is about 3 ° C. at 4 MPa.

【0029】〔実施例1〕300mIセパラブルフラス
コに、テトラヒドロフルフリルメタクリレート9.1
g、N−アクリルアミド33.4g、メチルイソブチル
ケトン150gを入れた後、窒素バブリングして溶存酸
素を除去した。その後、80℃までフラスコ内の温度を
上げ、重合開始剤としてアゾ系開始剤である2、2’−
アゾビスイソブチロニトリル2.0gを8gのメチルイ
ソブチルケトンに溶解させた溶液を投入し重合を開始さ
せた。窒素流通下攪拌しながら重合を行い、80℃で5
時間反応を継続させた。放冷後、ジエチルエーテル3L
中に重合液を攪拌しつつ投入し、沈殿物として得られた
ポリマーを70℃で真空乾燥した。再度ポリマーを20
0gのアセトンに溶解した後、n−へキサン3L中に滴
下して、再度沈殿して得られたポリマーを70℃で一晩
真空乾燥した。得られたポリマ−の組成を1H−NMR
を用いて測定した結果、ポリマー中のテトラヒドロフル
フリルメタクリレートは9.1モル%であった。また、
ジメチルホルムアミドを移動相としたGPCを用いて分
子量を測定した結果、標準PMMA換算で数平均分子量
が10,000、質量平均分子量が43,000であっ
た。
Example 1 A 300 ml separable flask was charged with 9.1 tetrahydrofurfuryl methacrylate.
g, 33.4 g of N-acrylamide and 150 g of methyl isobutyl ketone, followed by nitrogen bubbling to remove dissolved oxygen. Thereafter, the temperature in the flask was increased to 80 ° C., and an azo-based initiator 2,2′-
A solution prepared by dissolving 2.0 g of azobisisobutyronitrile in 8 g of methyl isobutyl ketone was added to initiate polymerization. The polymerization is carried out while stirring under a nitrogen flow.
The reaction was continued for a time. After cooling, 3 L of diethyl ether
The polymerization solution was put thereinto with stirring, and the polymer obtained as a precipitate was vacuum-dried at 70 ° C. Again polymer 20
After dissolving in 0 g of acetone, the solution was added dropwise to 3 L of n-hexane, and the polymer obtained by reprecipitation was vacuum-dried at 70 ° C. overnight. The composition of the obtained polymer was measured by 1H-NMR.
As a result, the content of tetrahydrofurfuryl methacrylate in the polymer was 9.1 mol%. Also,
As a result of measuring the molecular weight using GPC using dimethylformamide as a mobile phase, the number average molecular weight was 10,000 and the mass average molecular weight was 43,000 in terms of standard PMMA.

【0030】このポリマーを用いて0.5質量%の濃度
とした水溶液を作成し、前述の評価方法によりガスハイ
ドレート生成開始温度を測定した結果15.0℃であっ
た。
An aqueous solution having a concentration of 0.5% by mass was prepared using this polymer, and the gas hydrate formation starting temperature was measured by the above-mentioned evaluation method. As a result, it was 15.0 ° C.

【0031】〔実施例2〕テトラヒドロフルフリルメタ
タリレートとN−アクリルアミドの仕込量が違う他は、
実施例1と同様の操作を行い、テトラヒドロフルフリル
メタクリレートを5モル%含むアクリルアミドとの共重
合体であるポリマーを得た。このポリマーの数平均分子
量は15,000、質量平均分子量は56,000であ
った。
Example 2 The procedure was the same as in Example 1 except that the charged amounts of tetrahydrofurfuryl methacrylate and N-acrylamide were different.
The same operation as in Example 1 was performed to obtain a polymer which was a copolymer with acrylamide containing 5 mol% of tetrahydrofurfuryl methacrylate. The number average molecular weight of this polymer was 15,000, and the mass average molecular weight was 56,000.

【0032】このポリマーを用いて0.5質量%の濃度
とした水溶液を作成し、前述の評価方法によりガスハイ
ドレート生成開始温度を測定した結果10.1℃であっ
た。
An aqueous solution having a concentration of 0.5% by mass was prepared using this polymer, and the gas hydrate formation starting temperature was measured by the above-mentioned evaluation method. As a result, it was 10.1 ° C.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明の方法によれば、メタンなどの炭
化水素ガス、二酸化炭素ガス、あるいは二硫化炭素ガス
などのハイドレートの生成条件を高温、低圧側にシフト
させることができる。本発明のポリマーはガスハイドレ
ート生成系への添加量が少量で効果が大きい安定化剤と
しての機能が大であり、さらにそれを用いたガスハイド
レートの安定化方法はハイドレート生成平衡曲線で表わ
させる温度よりも高い温度でハイドレートの生成が可能
となる。
According to the method of the present invention, the conditions for producing hydrates such as hydrocarbon gas such as methane, carbon dioxide gas, or carbon disulfide gas can be shifted to higher temperatures and lower pressures. The polymer of the present invention has a large function as a stabilizer having a large effect with a small amount of addition to a gas hydrate generation system, and furthermore, a method for stabilizing gas hydrate using the same is based on a hydrate generation equilibrium curve. Hydrate can be generated at a temperature higher than the temperature to be expressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ガスハイドレート安定剤の安定効果を確認する
ための実験装置の概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an experimental apparatus for confirming a stabilizing effect of a gas hydrate stabilizer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガス導入ライン 2 安定剤を含んだ水の導入ライン 3 パージライン 4 反応用高圧セル 5 反応セル内温度計 6 反応セル内圧力系 7 反応セル攪拌機 8 恒温槽 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas introduction line 2 Stabilizer-containing water introduction line 3 Purge line 4 Reaction high pressure cell 5 Reaction cell thermometer 6 Reaction cell pressure system 7 Reaction cell agitator 8 Constant temperature bath

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】分子内に下記一般式(1)で表わされる構
造単位を有する高分子化合物を主体とするガスハイドレ
ートの安定化剤。 【化1】 (ただし式中、R、RおよびRはそれぞれ独立に
水素原子または炭素数1もしくは2のアルキル基を表わ
し、Spは、酸素原子、または炭素数1から16の直
鎖または分岐アルキル基;カルボニル;エステル;エー
テル、カーボネート、チオエステル、アミド、ウレタ
ン、または、窒素原子上の水素原子が炭素数1もしくは
2のアルキル基で置換されていても良い窒素含有官能
基;エーテル;チオエーテル;尿素、イミン、またはこ
れらの窒素原子上の水素原子が炭素数1もしくは2のア
ルキル基で置換されていても良い窒素原子から選択され
る1種または2種以上の官能基を含有することからなる
官能基を表わし、Xは酸素原子もしくは/かつ窒素原子
を1個以上含む炭素数3〜10の直鎖もしくは分岐型
基、もしくはヘテロ環基を表わし、およびnは1以上の
整数を表わす。)
1. A gas hydrate stabilizer mainly comprising a polymer compound having a structural unit represented by the following general formula (1) in a molecule. Embedded image (Wherein, R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, and Sp 1 represents an oxygen atom or a linear or branched alkyl having 1 to 16 carbon atoms. Group; carbonyl; ester; ether, carbonate, thioester, amide, urethane, or a nitrogen-containing functional group in which a hydrogen atom on the nitrogen atom may be substituted by an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms; ether; thioether; , Imine, or a functional group comprising one or more functional groups selected from nitrogen atoms in which a hydrogen atom on the nitrogen atom may be substituted by an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms X represents a linear or branched group having 3 to 10 carbon atoms containing at least one oxygen atom and / or nitrogen atom, It represents a group, and n represents an integer of 1 or more.)
【請求項2】一般式(1)の構造単位の含有割合が、
0.01〜80モル%の範囲の高分子を用いることを特
徴とする請求項1記載のガスハイドレートの安定化剤。
2. The content of the structural unit of the general formula (1) is as follows:
2. The gas hydrate stabilizer according to claim 1, wherein a polymer in the range of 0.01 to 80 mol% is used.
【請求項3】共重合可能な構造単位が水溶性モノマーよ
りなるものであることを特徴とする請求項2記載のガス
ハイドレートの安定化剤。
3. The gas hydrate stabilizer according to claim 2, wherein the copolymerizable structural unit comprises a water-soluble monomer.
【請求項4】請求項1ないし請求項3のいずれか1項記
載のガスハイドレート安定化剤を、ガスハイドレートが
生成可能な系に添加することを特徴とするガスハイドレ
ートの安定化方法。
4. A method for stabilizing a gas hydrate, comprising adding the gas hydrate stabilizer according to any one of claims 1 to 3 to a system capable of producing a gas hydrate. .
【請求項5】請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の
ガスハイドレート安定化剤を、水および/または水と混
和性の溶媒に溶解した安定化剤をガスハイドレートが生
成可能な系に添加する請求項4記載のガスハイドレート
の安定化方法。
5. A gas hydrate which can be produced by dissolving the gas hydrate stabilizer according to any one of claims 1 to 3 in water and / or a solvent miscible with water. The method for stabilizing a gas hydrate according to claim 4, wherein the gas hydrate is added to a system.
【請求項6】請求項1ないし請求項3のいずれか1項記
載のガスハイドレート安定化剤を、ガスハイドレートが
生成可能な系中の自由水に対して、0.01〜30質量
%添加することを特徴とする請求項4又は請求項5記載
のガスハイドレートの安定化方法。
6. The gas hydrate stabilizer according to any one of claims 1 to 3, wherein the gas hydrate stabilizer is used in an amount of 0.01 to 30% by mass based on free water in a system capable of producing gas hydrate. 6. The method for stabilizing gas hydrate according to claim 4, wherein the gas hydrate is added.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002010318A1 (en) * 2000-07-28 2002-02-07 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Gas hydrate formation inhibitor and method for inhibiting gas hydrate formation with the same
JP2002273205A (en) * 2001-03-21 2002-09-24 Mitsubishi Materials Natural Resources Development Corp Apparatus for producing gas hydrate

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