JPH0545261A - 海水中に含まれる微量炭化水素の採取・分析法 - Google Patents

海水中に含まれる微量炭化水素の採取・分析法

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 海洋における地下石油、天然ガス資源の探
査に際して、有効な指標を与えることができる方法を提
供する。 【構成】 海水サンプルを、吸着を充填した吸着管
4に通すことにより、海水中に含まれる微量の炭化水素
分子を吸着剤表面に直接に接触させる。吸着剤に吸着さ
れた炭化水素は、加熱などによって放出され、分析に供
される。 【効果】 比較的分子量の大きく、したがって揮発性
の小さい、また海水中における濃度の低い炭化水素をも
効果的に検出することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、石油・天然ガス等の海
洋地下資源の探査の目的で、海水中に含まれる炭化水素
を採取および分析する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】炭化水素、とくにC5〜C8の炭化水素
は、石油・天然ガス等の地下資源の探査の重要な指標で
ある。海洋における油、天然ガス資源の地質学探査に使
用されているInterOcean Systems, Inc.(米国)で開発
された「スニファー(Sniffer)」と呼ばれる連続式採
水・脱ガス分析システムは、ポンプにより採取した海水
を調査船上で不活性ガスでバブリングするなどして、海
水中に溶存している軽質の炭化水素を分離し、これをガ
スクロマトグラフィ分析するものである。またGulfOil
社(米国)でも類似のシステムが製作され、その後、Ex
ploration Technologies, Inc.により探査に使用されて
いる。このシステムは、海水から溶存炭化水素を真空吸
引により分離して分析するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述のような従来の採
取・分析方法では、海水からの炭化水素の分離は、炭化
水素の揮発性を利用して行なわれている。この手段は、
軽質の炭化水素(メタン、エタン、プロパン、ブタン)
にはきわめて有効であるが、これらよりも分子量の大き
い炭化水素(ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタ
ン、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、m-,p-,o-キ
シレンなど)については、軽質の炭化水素に比較して揮
発性が小さく、また一般に海水中での濃度が低いため
に、その採取および分析が困難である。とくに海水中の
芳香族炭化水素(ベンゼン、トルエン、エチルベンゼ
ン、キシレンなど)は、従来の技術では、非常に高い濃
度でなければ検知できない。このような炭化水素の分析
値も、石油・天然ガス等の海底地下資源の探査にとって
有用な指標となるので、有効な採取・分析方法の開発が
要望されている。
【0004】本発明の目的は、海水中に含まれる比較的
分子量の大きい炭化水素をも効果的に採取・分析するこ
とによって、海洋における地下資源の探査に際して、従
来の方法に比較してより有効な指標を与えることができ
る方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の方法によれば、
海水サンプルから炭化水素を採取する手段として吸着法
が適用される。具体的には、吸着剤を充填した吸着管に
海水を通すことにより、海水中に含まれる微量の炭化水
素分子を吸着剤表面に直接に接触させる。これによっ
て、あらゆる分子量の炭化水素が、その揮発性の大きさ
に関係なく吸着剤に吸着されることになる。
【0006】従来から行なわれている「スニファー」に
よる海洋石油探査は、揮発性の高いブタンまでの低分子
量の炭化水素を主な測定成分としており、ペンタンから
オクタンまでの炭化水素は揮発しにくいので、濃度の高
い領域においてのみ検出が可能であった。また芳香族炭
化水素については、その濃度が低い(ppbオーダー以
下)場合、「スニファー」によって得られた入手可能な
データはない。
【0007】これに対して本発明によれば、ppbオー
ダー以下の低濃度で存在する炭化水素、とくに芳香族炭
化水素をも確実に検出することが可能である。
【0008】図1−A〜図1−Bは、本発明にしたがっ
て海水中の微量炭化水素を採取・分析するために使用さ
れる装置の構成を示している。図1−Aにおいて、海水
採取用の曳航体(ポンプ)で採取された海水サンプル
は、パイプ1、バルブ2、浮遊物除去用フィルタ3を経
て、着脱可能に設けられた第1次吸着管4に導かれるよ
うになっている。第1次吸着管4内には、後述する吸着
剤が充填されており、第1次吸着管4を通過した海水
は、一定量容器5で受けられる。この一定量容器5は、
第1次吸着管4を通過した海水の量を測定するためのも
ので、その量が所定の値に達したとき、バルブ2を切替
えて第1次吸着管4を交換し、その間、海水は排出口か
ら排出される。
【0009】一定量の海水を通過させた第1次吸着管4
を遠心分離機にかけ、できるだけ吸着管4から水分を分
離除去する。遠心分離した第1次吸着管4は、図1−B
に示すように、加熱炉6内にセットされ、その一端にキ
ャリヤガス供給パイプ7が接続され、また他端はパイプ
8を介して第2次吸着管9に接続される。キャリヤガス
を流しながら第1次吸着管4内の吸着剤を適当な温度、
たとえば200〜400℃に加熱すると、海水の通水時
に吸着した成分が吸着剤から放出されてキャリヤガスに
同伴され、第2次吸着管9を通過する間に、そこに充填
されている吸着剤に再び吸着される。この温度と時間で
加熱する場合、吸着されたベンゼンなどの炭化水素は9
割以上吸着管に保持されたままである。
【0010】水分を除去した第2次吸着管9は、図1−
Cに示すように、加熱炉10内にセットされ、その一端
にキャリヤガス供給パイプ11が接続され、また他端は
パイプ12を介してガスクロマトグラフィカラム13に
接続される。この状態でキャリヤガスを流しながら第2
次吸着管9内の吸着剤をたとえば200〜400℃に加
熱すると、吸着剤に吸着されていた成分が放出されてキ
ャリヤガスに同伴されてカラム13に入り、ここで分離
される。符号14は検知器である。
【0011】本発明方法で使用する吸着剤としては、検
出することを望む炭化水素に対して選択吸着能を有する
ものであれば、その種類に制限はない。好ましい吸着剤
の例は、カーボンからなるモレキュラーシーブ、および
グラファイト化カーボンブラックが挙げられる。モレキ
ュラーシーブは、商品名「Carboxen 564」あるいは「Ca
rbosieve S-III」として、またグラファイト化カーボン
ブラックは、商品名「Carbotrap」として市販されてい
るものを使用することができる。
【0012】前述のような操作を行なうことにより、後
述する実施例から明らかなように、バンゼン,トルエン
等の芳香族炭化水素をも検出することが可能である。
【0013】
【実施例】図1−A〜図1−Cは、この発明の採取・分
析方法の工程を示すもので、この方法の実施に使用され
た装置の各要素として下記の規格のものを使用した。
【0014】第1次吸着管 内径:8mm 長さ:12cm 吸着剤:Carboxen 564 第2次吸着管 内径:2mm 長さ:11.5cm 吸着剤:Carbotrap(前宇部)、Carbosieve S-III(後
宇部) 図1−Aにおいて、第1次吸着管4に2000mlの海
水が流れるごとにバルブ2が切替えられ、新たな第1次
吸着管4と交換された。交換は10分毎に行なわれた。
各第1次吸着管4は、遠心分離機で脱水後、図1−Bに
示すように、加熱炉6内にセットされ、キャリヤガスと
してのN2ガスを、この第1次吸着管4および第2次吸
着管9を通して、60ml/minの流量で流しなが
ら、230℃で5分間加熱した。吸着を終了した第2次
吸着管9は、加熱炉6にセットされ、その一端に接続さ
れたパイプからキャリヤガスを供給しながら低い温度
(100℃〜120℃)で2分間加熱して、遠心分離で
除去できなかった水分を除去する。
【0015】つぎに第2次吸着管9を外し、図1−Cに
示すように、加熱炉10内に収容し、その一端にキャリ
ヤガスとしてのN2ガス供給源(図示せず)を、また他
端にガスクロマトグラフのカラム13を接続し、290
℃で3分間加熱した。加熱しはじめてから分析終了ま
で、N2ガスを15ml/minの流量で流した。なお
符号14は、カラム13の出口側に接続された検知器を
示す。
【0016】この分析に供されたサンプルは、新潟沖で
船が移動しながら採取された海水であり、図2に示すよ
うに、ベンゼンおよびトルエンの存在が明瞭に確認され
た。新潟沖の特定の海域内で連続的に海水を10分間隔
でサンプリングし、各地点におけるベンゼン、トルエ
ン、エチルベンゼン、およびm−,p−キシレンの相対
濃度(イオン強度)を測定し、その結果を水平分布を図
3〜図6に示す。これらの図において、座標は経緯度に
対応し、図中の数値はイオン強度を示す。
【0017】またベンゼンおよびトルエンについては、
図7および図8に鳥瞰図として示す。
【0018】
【発明の効果】以上に説明したようにこの発明方法によ
れば、比較的分子量の大きく、したがって揮発性の小さ
い炭化水素をも効果的に検出することが可能であり、海
洋における地下資源の探査に際して、従来の方法に比較
して非常に有効な指標を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1−A】本発明の採取・分析方法の一実施例におけ
る海水からの吸着工程を示す系統図。
【図1−B】本発明の採取・分析方法の一実施例におけ
る第1次脱離および第2次吸着工程を示す系統図。
【図1−C】本発明の採取・分析方法の一実施例におけ
る第2次脱離およびガスクロマトグラフ分析工程を示す
系統図。
【図2】採取された海水中のベンゼンおよびトルエンの
分析結果(イオン強度)を示すグラフ。
【符号の説明】
1 パイプ 2 三方バルブ 3 フィルタ 4 第1次吸着管 5 一定量容器 6 加熱炉 7 キャリヤガス供給パイプ 8 パイプ 9 第2次吸着管 10 加熱炉 11 キャリヤガス供給パイプ 12 パイプ 13 カラム 14 検出器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年9月19日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】第1次吸着管 内径:8mm 長さ:12cm 吸着剤:Carboxen 564 第2次吸着管 内径:2mm 長さ:11.5cm 吸着剤:Carbotrap(前部)、Carbosieve S-III(後
部) 図1−Aにおいて、第1次吸着管4に2000mlの海
水が流れるごとにバルブ2が切替えられ、新たな第1次
吸着管4と交換された。交換は10分毎に行なわれた。
各第1次吸着管4は、遠心分離機で脱水後、図1−Bに
示すように、加熱炉6内にセットされ、キャリヤガスと
してのN2ガスを、この第1次吸着管4および第2次吸
着管9を通して、60ml/minの流量で流しなが
ら、230℃で5分間加熱した。吸着を終了した第2次
吸着管9は、加熱炉6にセットされ、その一端に接続さ
れたパイプからキャリヤガスを供給しながら低い温度
(100℃〜120℃)で2分間加熱して、遠心分離で
除去できなかった水分を除去する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】つぎに第2次吸着管9を外し、図1−Cに
示すように、加熱炉10内に収容し、その一端にキャリ
ヤガスとしてのN2ガス供給源(図示せず)を、また他
端にガスクロマトグラフのカラム13を接続し、90
℃で3分間加熱した。加熱しはじめてから分析終了ま
で、N2ガスを15ml/minの流量で流した。なお
符号14は、カラム13の出口側に接続された検知器を
示す。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年11月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】一定量の海水を通過させた第1次吸着管4
を遠心分離機にかけ、できるだけ吸着管4から水分を分
離除去する。遠心分離した第1次吸着管4は、図1−B
に示すように、加熱炉6内にセットされ、その一端にキ
ャリヤガス供給パイプ7が接続され、また他端はパイプ
8を介して第2次吸着管9に接続される。キャリヤガス
を流しながら第1次吸着管4内の吸着剤を適当な温度、
たとえば200〜400℃に加熱すると、海水の通水時
に吸着した成分が吸着剤から放出されてキャリヤガスに
同伴され、第2次吸着管9を通過する間に、そこに充填
されている吸着剤に再び吸着される。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】前述のような操作を行なうことにより、後
述する実施例から明らかなように、ベンゼン,トルエン
等の芳香族炭化水素をも検出することが可能である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 採取された海水サンプルの所定量を、内
    部に吸着剤を充填した第1次吸着管に通す過程と、吸着
    を完了した前記第1次吸着管をその内部にキャリヤガス
    を流しながら加熱して、前記第1次吸着管内の吸着剤に
    吸着されている炭化水素を前記キャリヤガスに同伴させ
    る過程と、前記第1次吸着管を通過した前記キャリヤガ
    スを、内部に吸着剤を充填した第2次吸着管に通す過程
    と、吸着を完了した前記第2次吸着管をその内部にキャ
    リヤガスを流しながら加熱して、前記第2次吸着管内の
    吸着剤に吸着されている炭化水素を前記キャリヤガスに
    同伴させる過程と、前記第2次吸着管を通過した前記キ
    ャリヤガスに同伴されている成分を分析する過程とを備
    えた、海水中に含まれる微量炭化水素の採取・分析法。
  2. 【請求項2】 前記第1次吸着管および前記第2次吸着
    管がその吸着の完了後に水分除去のために遠心分離され
    る請求項1記載の海水中に含まれる微量炭化水素の採取
    ・分析法。
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