JP2002191927A - Gas separation membrane apparatus and operation stopping method - Google Patents
Gas separation membrane apparatus and operation stopping methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス分離膜装置と
ガス分離膜装置の運転休止方法に関する。特に、供給す
る混合ガスが水分を含んでいる場合に、運転休止中にガ
ス分離膜装置内に残留する水分が膜表面に吸着や結露し
て運転再開時に膜性能が一時的に低下することを防止す
る機能を有するガス分離膜装置と前記ガス分離膜装置の
運転休止方法に関する。The present invention relates to a gas separation membrane device and a method for stopping the operation of the gas separation membrane device. In particular, when the mixed gas to be supplied contains moisture, the moisture remaining in the gas separation membrane device during the suspension of operation is adsorbed or dewed on the membrane surface, and the membrane performance temporarily decreases when the operation is resumed. The present invention relates to a gas separation membrane device having a function of preventing the same and a method of stopping the operation of the gas separation membrane device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】選択的ガス透過膜を用いたガス分離膜装
置は、空気の除湿、空気からの富化窒素や富化酸素の製
造、無機ガスや有機ガスなどの分離、回収、精製など多
くの分野で用いられている。ガス分離膜装置は、通常は
中空糸膜を用いて小型化しており、高効率で、経済的
で、運転操作が簡便であり、且つ、必要に応じて運転し
たり運転を停止したりすることが容易であるので、目的
のガスをオンサイトで製造、分離、回収、精製などし
て、そのガスを使用する装置などに直接供給するように
接続して用いられることが多い。2. Description of the Related Art A gas separation membrane apparatus using a selective gas permeable membrane has many applications such as dehumidification of air, production of nitrogen-enriched or oxygen-enriched air, separation, recovery, and purification of inorganic gas and organic gas. Used in the field of Gas separation membrane devices are usually miniaturized using hollow fiber membranes, are highly efficient, economical, easy to operate, and operate or stop operation as required. Therefore, in many cases, a target gas is used by on-site production, separation, recovery, purification, etc., and connected so as to be directly supplied to an apparatus using the gas.
【０００３】ガス分離膜装置で目的のガスを製造、分
離、回収、精製する場合、運転開始の直後から所定の膜
性能により、目的の純度や流量のガスが得られることが
望まれる。ガス分離膜装置とガスを使用する装置とを接
続して運転をする場合、ガスを使用する装置の運転、休
止に伴ってガス分離膜装置の運転、休止をおこなうの
で、運転休止後の再稼動直後から目的の純度や流量のガ
スが得られることが特に重要である。しかしながら、ガ
ス分離膜装置を一定期間運転休止し再稼動する場合、始
動後すぐには所定の膜性能は得られず、また、所定の膜
性能を回復するまでに無駄な運転を強いられるという問
題が発生していた。特に、供給する混合ガスが水分を含
んでいる場合、ガス分離膜装置の運転を休止すると、装
置内に残留した水分が温度変化などによって膜表面に吸
着又は結露して、膜性能を一時的に低下させるという問
題があった。When a target gas is produced, separated, recovered, or purified by a gas separation membrane device, it is desired that a gas having a target purity and flow rate can be obtained with a predetermined membrane performance immediately after the start of operation. When the gas separation membrane device is connected to a device that uses gas for operation, the gas separation membrane device is operated and stopped with the operation and stoppage of the device that uses gas. It is particularly important that a gas with the desired purity and flow rate can be obtained immediately after. However, when the gas separation membrane device is stopped for a certain period and restarted, a predetermined membrane performance cannot be obtained immediately after the start-up, and a useless operation is required until the predetermined membrane performance is restored. Had occurred. In particular, when the mixed gas to be supplied contains moisture, when the operation of the gas separation membrane device is stopped, moisture remaining in the device is adsorbed or dewed on the membrane surface due to a temperature change or the like, and the membrane performance is temporarily reduced. There was a problem of lowering.
【０００４】ガス分離膜では、膜に対するガスの透過性
の差異（選択的透過性）によって分離がおこなわれる。
即ち、ガスが膜を透過する透過速度がガスによって異な
っていることからガスが分離される。殆どすべてのガス
分離膜において水分は最も透過速度が速い。このため
に、ガスから水分を除去（除湿）する場合はもちろんの
こと、水分以外の２種以上の混合ガスを膜で分離する場
合にも、供給する混合ガス中に水分が含まれていれば、
膜を透過し易いガス成分と同時に水分も膜を透過して、
ガス分離膜モジュールの透過側の空間は相対的に高湿度
の状態になる。例えば、空気から富化酸素あるいは富化
窒素を製造する場合、水分と酸素が膜を透過し易いガス
成分であり、窒素は膜を透過し難いガス成分である。従
って、膜の透過側では濃縮された水分を含む富化酸素が
得られ、膜の非透過側では乾燥した窒素が得られる。窒
素は膜を透過し難いが、透過速度が相対的に遅いのであ
って、全く透過しないということはなく、徐々に透過す
る。In a gas separation membrane, separation is performed by a difference in gas permeability (selective permeability) with respect to the membrane.
That is, the gas is separated because the transmission speed of the gas through the membrane differs depending on the gas. Moisture has the fastest permeation rate in almost all gas separation membranes. For this reason, not only when water is removed (dehumidified) from the gas but also when two or more types of mixed gas other than water are separated by a membrane, if the mixed gas to be supplied contains moisture. ,
Moisture passes through the membrane at the same time as gas components that easily pass through the membrane,
The space on the permeation side of the gas separation membrane module is in a relatively high humidity state. For example, when oxygen-enriched or nitrogen-enriched is produced from air, moisture and oxygen are gas components that easily permeate the membrane, and nitrogen is a gas component that is hard to permeate the membrane. Thus, enriched oxygen containing concentrated water is obtained on the permeate side of the membrane, and dry nitrogen is obtained on the non-permeate side of the membrane. Nitrogen is difficult to permeate through the membrane, but has a relatively slow permeation rate and does not permeate at all but permeates gradually.
【０００５】ガス分離膜モジュールに供給する混合ガス
に水分が含まれていると、前記ガス分離膜モジュール内
の透過側の空間には常に濃縮された水分が存在する（言
い換えれば、露点が上昇している）。この状態で運転を
停止すると、ガス分離膜モジュール内の透過側の空間に
残留する濃縮された水分が膜表面に吸着したり、温度変
化などによって結露したりする。この結果、ガス分離膜
モジュールの運転を再開したときには、前記水分の吸着
や結露のためにガス分離膜モジュールの膜性能は水分の
吸着や結露がなくなるまで一時的に低下する。予め供給
する混合ガスを簡易的に除湿した場合でも、前記のよう
にガス分離膜モジュール内で水分の濃縮が起こるので、
必ずしも前記のような膜性能の低下を防止することはで
きない。If the mixed gas supplied to the gas separation membrane module contains moisture, concentrated water is always present in the space on the permeation side in the gas separation membrane module (in other words, the dew point rises. ing). When the operation is stopped in this state, concentrated water remaining in the space on the permeation side in the gas separation membrane module is adsorbed on the membrane surface or dew is formed due to a temperature change or the like. As a result, when the operation of the gas separation membrane module is restarted, the membrane performance of the gas separation membrane module is temporarily reduced until the adsorption and dew of moisture is eliminated due to the adsorption and dew of the water. Even when the mixed gas supplied in advance is simply dehumidified, the concentration of water occurs in the gas separation membrane module as described above.
It is not always possible to prevent such a decrease in film performance.
【０００６】窒素富化装置において、運転休止時に起こ
る分離膜モジュールの一時的な性能低下を防止し、運転
を再始動したときの膜の性能回復までの時間を短縮する
方法とその装置に関して、特開２０００−２４４４２号
公報において開示されている。この方法は、運転休止期
間中は外気と遮断して外気中の汚染物質や水分の影響を
排除するものであった。しかしながら、ガス分離膜装置
を休止中したときに装置内に残留している水分の影響に
ついては言及していない。In a nitrogen enrichment apparatus, a method and apparatus for preventing a temporary decrease in the performance of a separation membrane module during operation suspension and shortening the time until the performance of the membrane is restored when the operation is restarted are described. It is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-24442. This method shuts off the outside air during the operation stop period to eliminate the influence of pollutants and moisture in the outside air. However, it does not mention the effect of moisture remaining in the gas separation membrane device when the device is stopped.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、供給する混
合ガスが水分を含んでいる場合、ガス分離膜装置の休止
中に装置内に残留する水分が分離膜表面に吸着又は結露
等をして膜性能を一時的に低下させるという問題が生じ
ないように、ガス分離膜装置の運転を停止するときに、
装置内の残留水分をパージする機能を有する簡便で、小
型で、経済的で、運転が容易なガス分離膜装置およびガ
ス分離膜装置の運転休止方法を提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, when the mixed gas to be supplied contains moisture, the moisture remaining in the gas separation membrane device during the pause of the gas separation membrane device adsorbs or forms dew on the surface of the separation membrane. When the operation of the gas separation membrane device is stopped so that the problem of temporarily lowering the membrane performance does not occur,
An object of the present invention is to provide a simple, compact, economical, and easy-to-operate gas separation membrane device having a function of purging residual moisture in the device, and a method of stopping the operation of the gas separation membrane device.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも１
個のガス分離膜モジュールと前記ガス分離膜モジュール
の非透過ガス排出口に接続された少なくとも１個の非透
過ガス貯蔵装置とを含んで構成され、前記ガス分離膜モ
ジュールへの混合ガスの供給を停止し、前記貯蔵装置に
貯蔵された非透過ガスによって前記ガス分離膜モジュー
ル内の非透過側及び透過側の空間の水分をパージする機
能を有するように構成されたことを特徴とするガス分離
膜装置および前記ガス分離膜装置の運転休止方法に関す
る。更に、複数個のガス分離膜モジュールと前記ガス分
離膜モジュールの非透過ガス排出口に接続された少なく
とも１個の非透過ガス貯蔵装置とを含んで構成され、前
記ガス分離膜モジュールのうち少なくとも１個のガス分
離膜モジュールを除いて混合ガスの供給を停止し、混合
ガスの供給を継続したガス分離膜モジュール（Ａ）の非
透過ガス排出口から排出される非透過ガスを混合ガスの
供給を停止したガス分離膜モジュール（Ｂ）内の非透過
側の空間へ供給し、前記非透過ガスによって前記ガス分
離膜モジュール（Ｂ）内の非透過側及び透過側の空間の
水分をパージする機能と、前記混合ガスの供給を継続し
たガス分離膜モジュール（Ａ）への混合ガスの供給を停
止し、前記貯蔵装置に貯蔵された非透過ガスによって前
記ガス分離膜モジュール（Ａ）内の非透過側及び透過側
の空間の水分をパージする機能とを有するように構成さ
れたことを特徴とする前記のガス分離膜装置および前記
ガス分離膜装置の運転休止方法に関する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides at least one
A gas separation membrane module and at least one non-permeate gas storage device connected to a non-permeate gas outlet of the gas separation membrane module, and supplying the mixed gas to the gas separation membrane module. A gas separation membrane having a function of stopping and purging moisture in a space on a non-permeation side and a permeation side in the gas separation membrane module by the non-permeation gas stored in the storage device. The present invention relates to an apparatus and a method for stopping the operation of the gas separation membrane apparatus. The gas separation membrane module further includes a plurality of gas separation membrane modules and at least one non-permeate gas storage device connected to a non-permeate gas outlet of the gas separation membrane module. The supply of the mixed gas was stopped except for the gas separation membrane modules, and the supply of the mixed gas to the non-permeate gas discharged from the non-permeate gas outlet of the gas separation membrane module (A) was continued. A function of supplying the gas to the non-permeate side space in the stopped gas separation membrane module (B) and purging the non-permeate side and permeate side space in the gas separation membrane module (B) with the non-permeate gas; Stopping the supply of the mixed gas to the gas separation membrane module (A) that has continued to supply the mixed gas, and using the non-permeate gas stored in the storage device to stop the supply of the gas separation membrane module. About outages method of the gas separation membrane device and said gas separation membrane system, characterized in that is configured to have a function of moisture purge the non-permeate side and the permeate side of the space in the (A).
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】本発明のガス分離膜装置に用いら
れる選択的透過性のガス分離膜は、平膜などでもよい
が、厚みが薄く径が小さい中空糸膜が、装置が小型化で
き高膜面積になるので分離効率がよく経済的であるので
好適である。また、ガス分離膜は、均質性でもよく、複
合膜や非対称膜などの不均一性でもよく、また微多孔性
でも非多孔性でもよい。前記中空糸膜の膜厚は１０〜５
００μｍで外径は５０〜２０００μｍのものを好適に挙
げることができる。更に、本発明のガス分離膜は、ポリ
イミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリアミド
イミド、ポリスルホン、ポリカーボネート、シリコーン
樹脂、セルロース系ポリマーなどのポリマー材料、ポリ
マー材料を炭化又は部分炭素化した材料、ゼオライトな
どのセラミックス材料などで形成されるガス分離膜を好
適に挙げることができる。特に、非対称ポリイミドガス
分離膜は、ガス分離性能が高いのみならず、耐熱性、耐
久性、耐溶剤性などの特性が優れているので好ましいも
のである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The selectively permeable gas separation membrane used in the gas separation membrane apparatus of the present invention may be a flat membrane or the like, but a hollow fiber membrane having a small thickness and a small diameter can be used to reduce the size of the apparatus. Since the membrane area is high, the separation efficiency is good and the cost is high, which is preferable. The gas separation membrane may be homogeneous, may be non-uniform such as a composite membrane or an asymmetric membrane, and may be microporous or nonporous. The thickness of the hollow fiber membrane is 10 to 5
Those having a diameter of 00 μm and an outer diameter of 50 to 2000 μm can be suitably mentioned. Further, the gas separation membrane of the present invention, polyimide, polyether imide, polyamide, polyamide imide, polysulfone, polycarbonate, silicone resin, polymer material such as cellulosic polymer, material carbonized or partially carbonized polymer material, such as zeolite A gas separation membrane formed of a ceramic material or the like can be suitably mentioned. In particular, an asymmetric polyimide gas separation membrane is preferable because it not only has high gas separation performance but also has excellent properties such as heat resistance, durability, and solvent resistance.
【００１０】本発明のガス分離膜装置は、単数個又は複
数個のガス分離膜モジュールを備える。前記ガス分離膜
モジュールは、通常前記中空糸膜の多数本（例えば、数
百本から数十万本）を集束して中空糸束とし、その中空
糸束の少なくとも一方の端部をエポキシ樹脂のような硬
化性樹脂やホットメルト型熱可塑性樹脂などで前記端部
において中空糸膜が開口状態となるように固着して中空
糸分離膜エレメントを構成し、更に、単数個又は複数個
の前記中空糸エレメントを、少なくとも混合ガス供給
口、透過ガス排出口、及び、非透過ガス排出口を有する
容器内に、中空糸の内側へ通じる空間と中空糸の外側へ
通じる空間が隔絶するように装着されて構成されてい
る。容器はステンレスなどの金属材料、プラスチック材
料、繊維強化プラスチック材料などの複合材料で製造さ
れる。[0010] The gas separation membrane device of the present invention comprises one or more gas separation membrane modules. The gas separation membrane module usually bundles a large number (for example, hundreds to hundreds of thousands) of the hollow fiber membranes into a hollow fiber bundle, and at least one end of the hollow fiber bundle is made of epoxy resin. A hollow fiber separation membrane element is formed by fixing the hollow fiber membrane so as to be in an open state at the end with such a curable resin or a hot-melt type thermoplastic resin, and further comprises one or a plurality of the hollow fibers. The yarn element is installed in a container having at least a mixed gas supply port, a permeated gas discharge port, and a non-permeate gas discharge port so that a space leading to the inside of the hollow fiber and a space leading to the outside of the hollow fiber are separated. It is configured. The container is made of a composite material such as a metal material such as stainless steel, a plastic material, or a fiber-reinforced plastic material.
【００１１】本発明のガス分離膜装置に用いられるガス
分離膜モジュールの形態は特に限定はなく通常用いられ
ているものでよい。中空糸束の配糸形態は、平行配列で
も交叉配列でも織物状でもスパイラル状などでも構わな
い。また、中空糸束は略中心部に芯管を備えていてもよ
く、中空糸束の外周部にフィルムが巻き付けられていて
も構わない。更に、中空糸束の形態は円柱状、平板状、
角柱状などでよく、容器内に前記形態のまま、又は、Ｕ
字状に折り曲げたり、スパイラル状に巻き付けて収納さ
れていてもよい。The form of the gas separation membrane module used in the gas separation membrane apparatus of the present invention is not particularly limited, and may be a commonly used one. The arrangement of the hollow fiber bundles may be a parallel arrangement, a cross arrangement, a woven shape, a spiral shape, or the like. Further, the hollow fiber bundle may have a core tube substantially at the center thereof, or a film may be wound around the outer periphery of the hollow fiber bundle. Furthermore, the form of the hollow fiber bundle is cylindrical, flat,
It may have a prismatic shape or the like, and may remain in the above-described form in a container, or
It may be folded in a character shape or wound in a spiral shape and stored.
【００１２】また、本発明のガス分離膜モジュールは中
空フィードタイプでもシェルフィードタイプでもよく、
キャリアガスを用いるタイプでもキャリアガスを用いな
いタイプでも構わない。キャリアガスを用いるタイプで
は、容器にキャリアガス導入口が配置されたり、中空糸
束の芯管としてキャリアーガス導入管が配置される。The gas separation membrane module of the present invention may be of a hollow feed type or a shell feed type.
A type using a carrier gas or a type not using a carrier gas may be used. In the type using a carrier gas, a carrier gas introduction port is arranged in the container, or a carrier gas introduction tube is arranged as a core tube of the hollow fiber bundle.
【００１３】本発明のガス分離膜モジュールについて、
概略図を用いて更に説明する。尚、この概略図は説明の
ために簡略化して示したものである。本発明のガス分離
膜モジュールはこの図によって限定されるものではな
い。尚、図中の矢印は通常運転中のガスの流れる方向を
示す。中空フィードタイプのガス分離膜モジュールの一
例の縦断面概略図を図１に示す。ガス混合物は、混合ガ
ス供給口１からモジュールの容器２内へ供給される。供
給された混合ガスは中空糸膜６の内側の空間を膜表面に
接しながら流れて非透過ガス排出口３から排出される。
混合ガスが中空糸膜６の内側の空間を流れる間に、混合
ガスのうち膜を透過し易いガス成分は中空糸膜６の外側
へ透過し、中空糸膜６の外側の空間を流れて透過ガス排
出口４から排出される。混合ガス供給口１から中空糸膜
６の内側および非透過ガス排出口３とからなる非透過側
の空間と、中空糸膜６の外側と透過ガス排出口４とから
なる透過側の空間は、管板５によって隔絶されている。[0013] The gas separation membrane module of the present invention comprises:
This will be further described with reference to a schematic diagram. Note that this schematic diagram is simplified for the sake of explanation. The gas separation membrane module of the present invention is not limited by this figure. The arrow in the figure indicates the direction in which the gas flows during normal operation. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an example of a hollow feed type gas separation membrane module. The gas mixture is supplied from the mixed gas supply port 1 into the container 2 of the module. The supplied mixed gas flows through the space inside the hollow fiber membrane 6 while being in contact with the membrane surface, and is discharged from the non-permeate gas outlet 3.
While the mixed gas flows through the space inside the hollow fiber membrane 6, the gas component of the mixed gas that easily permeates the membrane permeates outside the hollow fiber membrane 6 and flows through the space outside the hollow fiber membrane 6 and permeates. The gas is discharged from the gas discharge port 4. The space on the non-permeate side consisting of the mixed gas supply port 1 and the inside of the hollow fiber membrane 6 and the non-permeate gas outlet 3, and the space on the permeate side consisting of the outside of the hollow fiber membrane 6 and the permeate gas outlet 4 are: It is isolated by a tube sheet 5.
【００１４】シェルフィードタイプのガス分離膜モジュ
ールの一例の縦断面概略図を図２に示す。この場合に
は、中空糸膜６の外側の空間へ通じるように混合ガス供
給口１、非透過ガス排出口３が備えられ、中空糸膜６が
開口している管板５の外側の空間に通じて透過ガス排出
口４が備えられる。供給された混合ガスは、中空糸膜６
の外側の空間を膜表面に接しながら流れ、非透過ガス排
出口３から排出される。混合ガスが中空糸膜６の外側の
空間を流れる間に、混合ガスのうち膜を透過し易いガス
成分は中空糸膜６の内側へ透過し、中空糸膜６の内側の
空間を流れて透過ガス排出口４から排出される。混合ガ
ス供給口１から中空糸膜６の外側および非透過ガス排出
口３とからなる非透過側の空間と、中空糸膜６の内側と
透過ガス排出口４とからなる透過側の空間は、管板５に
よって隔絶されている。FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of an example of a shell feed type gas separation membrane module. In this case, a mixed gas supply port 1 and a non-permeate gas discharge port 3 are provided so as to communicate with the space outside the hollow fiber membrane 6, and a space outside the tube sheet 5 where the hollow fiber membrane 6 is opened is provided. A permeated gas outlet 4 is provided through the passage. The supplied mixed gas is supplied to the hollow fiber membrane 6.
Flows in contact with the surface of the membrane in the space outside, and is discharged from the non-permeate gas outlet 3. While the mixed gas flows through the space outside the hollow fiber membrane 6, the gas component of the mixed gas that easily passes through the membrane permeates into the hollow fiber membrane 6 and flows through the space inside the hollow fiber membrane 6 and permeates. The gas is discharged from the gas discharge port 4. The space on the non-permeate side consisting of the mixed gas supply port 1 to the outside of the hollow fiber membrane 6 and the non-permeate gas outlet 3 and the space on the permeate side consisting of the inside of the hollow fiber membrane 6 and the permeate gas outlet 4 are: It is isolated by a tube sheet 5.
【００１５】本発明のガス分離膜装置は、ガス分離膜モ
ジュールの非透過ガス排出口に接続された非透過ガス貯
蔵装置を有する。非透過ガス貯蔵装置は、ガス分離膜モ
ジュール内の空間の水分をパージするために充分なガス
量を貯蔵することができれば、形状や形態はどのような
ものでも構わない。通常の金属製のガスタンクが好適に
用いられる。また、非透過ガス貯蔵装置は、ガス分離膜
モジュールの非透過ガス排出口から例えばガスを使用す
る装置へ通じる（又はモジュール外へ放出する）導管の
途中に直列に組み入れて接続してもよく、あるいは、前
記導管から別の導管を分岐させて接続してもよい。[0015] The gas separation membrane device of the present invention has a non-permeate gas storage device connected to the non-permeate gas outlet of the gas separation membrane module. The non-permeate gas storage device may be of any shape and form as long as it can store a sufficient amount of gas to purge moisture in the space inside the gas separation membrane module. An ordinary metal gas tank is preferably used. Further, the non-permeate gas storage device may be connected in series in the middle of a conduit leading from the non-permeate gas outlet of the gas separation membrane module to, for example, a device using gas (or discharging out of the module), Alternatively, another conduit may be branched from the conduit and connected.
【００１６】次に、本発明のガス分離膜装置の特徴を構
成するガス分離膜モジュール内の水分をパージする機能
及びガス分離膜装置の運転休止方法について図３、図
４、図５によって説明する。図３、図4は１個のガス分
離膜モジュールと１個の非透過ガス貯蔵装置とから、図
５は３個のガス分離膜モジュールと１個の非透過ガス貯
蔵装置とから構成された例を示している。尚、図中の矢
印は通常運転中のガスの流れる方向を示す。また、これ
らの説明図は本発明の特徴に関係するガス分離膜モジュ
ールと非透過ガス貯蔵装置のみを示しており、他の構成
部分は示していない。これらの説明図によって本発明が
限定されるものではない。Next, the function of purging moisture in the gas separation membrane module and the method of stopping the operation of the gas separation membrane device, which are features of the gas separation membrane device of the present invention, will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 5. . FIGS. 3 and 4 show an example composed of one gas separation membrane module and one non-permeate gas storage device, and FIG. 5 shows an example composed of three gas separation membrane modules and one non-permeate gas storage device. Is shown. The arrow in the figure indicates the direction in which the gas flows during normal operation. Further, these illustrations show only the gas separation membrane module and the non-permeate gas storage device related to the features of the present invention, and do not show other components. The present invention is not limited by these explanatory drawings.
【００１７】図３、図４において、ガス分離膜モジュー
ル１２の運転中は、バルブ８から混合ガスが供給され、
非透過ガスはバルブ１０、バルブ１１を通って排出され
る。非透過ガス貯蔵装置（タンク）７内には運転中に非
透過ガスが貯蔵されている。この貯蔵された非透過ガス
は、ガス分離膜モジュール１２を流れる間に水分が透過
側へ透過して乾燥されており、且つ、供給される混合ガ
スの圧力（透過側に比較してより高圧）を保持してい
る。運転の休止に際し、まず混合ガスを供給するバルブ
８、バルブ１１を止める。バルブ１１が逆止弁の場合は
そのままでよい。そうすると、バルブ８からガス分離膜
モジュール１２の非透過側の空間と非透過ガス貯蔵装置
（タンク）７内とバルブ１１まではひとつの空間として
隔絶され且つ膜の透過側に比べてより高圧のガスが残留
する。バルブ８からガス分離膜モジュールに供給された
直後の混合ガスには未透過の水分が少量残留している
が、前記ガスの大部分は既に前記ガス分離膜モジュール
１２によって乾燥されたガスである。一方、前記ガス分
離膜モジュール１２の透過側の空間は、膜を透過し易い
ガス成分と水分が相対的に高濃度で存在する。また、前
記透過側の空間は非透過側よりも低圧であり且つバルブ
９によってガス分離膜モジュール外へ連通した状態にな
っている。このため、非透過側の隔絶された空間に残留
する少量の水分は当然膜を透過するが、更に、膜を透過
し難い成分（徐々には透過可能である）が圧力差によっ
て膜を徐々に透過して、透過側の高濃度の水分をバルブ
９を通じてガス分離膜モジュール外へ押し出す。この機
能は、非透過側の空間が透過側よりも高圧の状態である
間は継続する。このようにして、ガス分離膜モジュール
１２の非透過側及び透過側の空間の水分がパージされ
る。充分なパージがおこなわれた後で、必要に応じて、
バルブ９やバルブ１０は閉じることができる。3 and 4, during operation of the gas separation membrane module 12, a mixed gas is supplied from the valve 8,
The non-permeated gas is discharged through the valves 10 and 11. A non-permeate gas is stored in the non-permeate gas storage device (tank) 7 during operation. This stored non-permeate gas is dried by flowing moisture to the permeate side while flowing through the gas separation membrane module 12, and the pressure of the supplied mixed gas (higher pressure than the permeate side). Holding. When the operation is stopped, first, the valves 8 and 11 for supplying the mixed gas are stopped. If the valve 11 is a check valve, it may be left as it is. Then, the space from the valve 8 to the non-permeate side of the gas separation membrane module 12, the inside of the non-permeate gas storage device (tank) 7 and the valve 11 are isolated as one space, and the gas at a higher pressure than the permeate side of the membrane. Remain. The mixed gas immediately after being supplied from the valve 8 to the gas separation membrane module contains a small amount of unpermeated moisture, but most of the gas is gas that has already been dried by the gas separation membrane module 12. On the other hand, in the space on the permeation side of the gas separation membrane module 12, gas components and water which easily permeate the membrane exist at relatively high concentrations. The space on the permeation side has a lower pressure than the non-permeation side, and is in a state of communicating with the outside of the gas separation membrane module by the valve 9. For this reason, a small amount of water remaining in the isolated space on the non-permeate side naturally permeates the membrane, but components that are difficult to permeate the membrane (which can gradually permeate) gradually move the membrane due to the pressure difference. The permeate and the high-concentration water on the permeate side are pushed out of the gas separation membrane module through the valve 9. This function continues as long as the non-transmission side space is at a higher pressure than the transmission side. In this way, moisture in the non-permeate side and the permeate side space of the gas separation membrane module 12 is purged. After sufficient purging, if necessary,
The valves 9 and 10 can be closed.
【００１８】図５において、ガス分離膜モジュール１
２、１３、１４の運転中は、バルブ１６、１７からガス
混合物が前記ガス分離膜モジュールへ供給される。バル
ブ１８、１９、２０，２１、２３、２４は開に、バルブ
２２は閉になっており、非透過ガスは各ガス分離膜モジ
ュールの非透過側を流れ非透過ガス貯蔵装置（タンク）
１５及びバルブ２４を経由して排出される。非透過ガス
貯蔵装置（タンク）１５内には運転中に非透過ガスが貯
蔵されている。この貯蔵された非透過ガスは、ガス分離
膜モジュール１２〜１４を流れる間に水分が透過側へ透
過して乾燥されており、且つ、供給される混合ガスの圧
力（透過側に比較してより高圧）を保持している。運転
の休止に際し、まず、混合ガスを供給するバルブ１６、
及び、バルブ２１、バルブ２３、バルブ２４を閉に、バ
ルブ２２を開にする。バルブ２４が逆止弁の場合はその
ままでよい。そうすると、ガス分離膜モジュール１２、
１３への混合ガス供給は停止され、ガス分離膜モジュー
ル１４への混合ガスの供給は継続される。混合ガスの供
給が継続されたガス分離膜モジュール１４から排出され
た非透過ガスはバルブ２２を通って混合ガスの供給が停
止されたガス分離膜モジュールの非透過側へ供給され
る。前記供給される非透過ガスは既にガス分離膜モジュ
ール１４を通過するときに水分が膜を透過して乾燥した
ものである。ガス分離膜モジュール１２、１３の非透過
側の空間には、バルブ１６からガス分離膜モジュールへ
供給された直後の混合ガスがあり未透過の水分が少量残
留しているが、新たに供給されるガス分離膜モジュール
１４の非透過ガスによって大部分は乾燥されたガスにな
る。一方、ガス分離膜モジュール１２、１３の透過側の
空間は、膜を透過し易いガス成分と水分が相対的に高濃
度で存在する。また、前記透過側の空間は、非透過側よ
りも低圧であり、且つ、バルブ１８、１９によってガス
分離膜モジュールの外へ連通した状態になっている。こ
のため、ガス分離膜モジュール１２，１３の非透過側に
残留する少量の水分は当然膜を透過するが、更に、膜を
透過し難い成分（徐々には透過可能である）が圧力差に
よって膜を徐々に透過して、透過側の高濃度の水分をバ
ルブ１８、１９を通じてガス分離膜モジュール外へ押し
出す。このようにして、ガス分離膜モジュール１２、１
３の非透過側及び透過側の空間の水分がパージされる。
充分なパージがおこなわれた後で、必要に応じて、バル
ブ１８、１９を閉じることができる。In FIG. 5, the gas separation membrane module 1
During operation of 2, 13 and 14, a gas mixture is supplied to the gas separation membrane module from valves 16 and 17. The valves 18, 19, 20, 21, 23, and 24 are open and the valve 22 is closed, and the non-permeate gas flows through the non-permeate side of each gas separation membrane module, and the non-permeate gas storage device (tank)
It is discharged via 15 and a valve 24. The non-permeate gas is stored in the non-permeate gas storage device (tank) 15 during operation. The stored non-permeate gas is dried by flowing moisture to the permeate side while flowing through the gas separation membrane modules 12 to 14, and the pressure of the supplied mixed gas (more than the permeate side). High pressure). When the operation is stopped, first, the valve 16 for supplying the mixed gas,
Then, the valves 21, 23 and 24 are closed, and the valve 22 is opened. If the valve 24 is a check valve, it may be left as it is. Then, the gas separation membrane module 12,
The supply of the mixed gas to the gas separation membrane module 14 is stopped, and the supply of the mixed gas to the gas separation membrane module 14 is continued. The non-permeate gas discharged from the gas separation membrane module 14 to which the supply of the mixed gas has been continued is supplied to the non-permeate side of the gas separation membrane module from which the supply of the mixed gas has been stopped through the valve 22. The supplied non-permeate gas is a gas which has been dried by passing moisture through the membrane when passing through the gas separation membrane module 14. In the space on the non-permeate side of the gas separation membrane modules 12 and 13, there is a mixed gas immediately after being supplied from the valve 16 to the gas separation membrane module, and a small amount of unpermeated water remains. Most of the non-permeated gas of the gas separation membrane module 14 becomes a dried gas. On the other hand, in the space on the permeation side of the gas separation membrane modules 12 and 13, gas components and water which easily permeate the membrane exist at relatively high concentrations. The space on the permeation side has a lower pressure than the non-permeation side, and is in a state of communicating with the outside of the gas separation membrane module by valves 18 and 19. For this reason, a small amount of water remaining on the non-permeate side of the gas separation membrane modules 12 and 13 naturally permeates the membrane, and further, components that are difficult to permeate the membrane (which can be gradually permeated) are caused by the pressure difference. , And high-concentration moisture on the permeate side is pushed out of the gas separation membrane module through the valves 18 and 19. Thus, the gas separation membrane modules 12, 1
The water in the non-permeation side and permeation side space 3 is purged.
After sufficient purging has occurred, valves 18 and 19 can be closed, if necessary.
【００１９】次いで、バルブ１７を閉にしてガス分離膜
モジュール１４への混合ガスの供給を停止し、バルブ２
２を閉にし、バルブ２３を開にする。そうすると、バル
ブ１７からガス分離膜モジュール１４の非透過側とバル
ブ２３を経由して非透過ガス貯蔵装置（タンク）１５内
とバルブ２４まではひとつの空間として隔絶され、且
つ、ガス分離膜モジュール１４の透過側に比べて高圧の
乾燥されたガスが残留している。バルブ１７からガス分
離膜モジュール１４に供給された直後の混合ガスには未
透過の水分が少量残留しているが、前記ガスの大部分は
既にガス分離膜モジュールによって乾燥されたガスであ
る。一方、前記ガス分離膜モジュール１４の透過側の空
間は、膜を透過し易いガス成分と水分が相対的に高濃度
で存在している。また、前記透過側の空間は非透過側よ
りも低圧になっており且つバルブ２０によってガス分離
膜モジュール１４の外へ連通した状態になっている。こ
のため、非透過側の隔絶された空間に残留する水分は当
然膜を透過するが、更に、膜を透過し難い成分（徐々に
は透過可能である）が圧力差によって膜を徐々に透過し
て、透過側の高濃度の水分をバルブ２０を通じてガス分
離膜モジュール外へ押し出す。この機能は、非透過側の
空間が透過側よりも高圧の状態である間は継続する。こ
のようにして、ガス分離膜モジュール１４の非透過側及
び透過側の空間の水分がパージされる。充分なパージが
おこなわれた後で、必要に応じて、バルブ２０、バルブ
２３は閉じることができる。Next, the supply of the mixed gas to the gas separation membrane module 14 is stopped by closing the valve 17 and the valve 2 is closed.
2 is closed and the valve 23 is opened. Then, the interior of the non-permeate gas storage device (tank) 15 and the valve 24 are isolated from the valve 17 via the non-permeate side of the gas separation membrane module 14 and the valve 23 as one space, and the gas separation membrane module 14 The dried gas of high pressure remains as compared with the permeate side of the gas. The mixed gas immediately after being supplied from the valve 17 to the gas separation membrane module 14 contains a small amount of unpermeated moisture, but most of the gas is gas that has already been dried by the gas separation membrane module. On the other hand, in the space on the permeation side of the gas separation membrane module 14, gas components and water which easily permeate the membrane exist at relatively high concentrations. The space on the permeation side has a lower pressure than the non-permeation side, and is in a state of communicating with the outside of the gas separation membrane module 14 by the valve 20. For this reason, the moisture remaining in the isolated space on the non-permeation side naturally permeates the membrane, but the components that are difficult to permeate the membrane (which can be gradually permeated) gradually permeate the membrane due to the pressure difference. Then, high-concentration water on the permeation side is pushed out of the gas separation membrane module through the valve 20. This function continues as long as the non-transmission side space is at a higher pressure than the transmission side. Thus, the water in the non-permeate side and the permeate side space of the gas separation membrane module 14 is purged. After a sufficient purge is performed, the valve 20 and the valve 23 can be closed as necessary.
【００２０】また、本発明において、ガス分離膜モジュ
ールが乾燥したキャリアーガスを透過側に導入するタイ
プでは、停止操作中もキャリアーガスを流すのが効果的
である。更に、ガス分離膜モジュールが非透過ガスの一
部をキャリアーガスとして透過側へ（モジュール内の導
入通路を通じて）循環するタイプでは、停止操作中に非
透過ガス貯蔵装置からの乾燥した非透過ガスが導入通路
を通じて自動的に透過側に流入するのでより効率的に水
分をパージすることができる。In the present invention, in the type in which the gas separation membrane module introduces the dried carrier gas to the permeation side, it is effective to flow the carrier gas even during the stop operation. Further, in the type in which the gas separation membrane module circulates a part of the non-permeate gas as a carrier gas to the permeate side (through the introduction passage in the module), the dry non-permeate gas from the non-permeate gas storage device is discharged during the stop operation. Moisture can be purged more efficiently because the water automatically flows into the permeation side through the introduction passage.
【００２１】ガス分離膜モジュールにおいて、供給され
る混合ガスは膜の透過側よりも高圧状態でなけれななら
ない。通常は混合ガスをコンプレッサーや送風機で加圧
して供給する。更に、ガス分離膜モジュールの透過側の
空間をエジェクターなどによって減圧してもよい。透過
側の空間を減圧している場合には、前記の休止操作中は
減圧を続けることが好適である。In the gas separation membrane module, the supplied mixed gas must be at a higher pressure than the permeate side of the membrane. Usually, the mixed gas is supplied under pressure by a compressor or a blower. Further, the space on the permeation side of the gas separation membrane module may be depressurized by an ejector or the like. When the space on the permeation side is depressurized, it is preferable to continue depressurization during the pause operation.
【００２２】本発明のガス分離膜装置は、ガス分離膜モ
ジュールとその非透過ガス排出口に接続された非透過ガ
ス貯蔵装置を含んで構成され、加圧装置や減圧装置、及
び、それらを配管するために導管やバルブなどを備える
ものであるが、更に、通常のガス分離膜装置に備え付け
られる種々のユニットを含んで構成されても構わない。
ガス混合物の取入口、ガス混合物から浮遊物、オイルミ
スト、その他の膜に対する有害物質を除くためのダスト
フィルター、オイルフィルター、ミストセパレーター、
スクラバー、吸着装置など、混合ガスを加圧するための
コンプレッサーや送風装置など、流量や圧力や純度を調
整するための濃度測定モニターや圧力モニター、減圧
弁、流量調節バルブなど、ガスの逆流を防止する逆止弁
など、予め混合ガスの余分な水分を除くための予備的除
湿装置など、更に、供給する混合ガスを予め加温する予
備加熱装置などを備えても構わない。The gas separation membrane device of the present invention comprises a gas separation membrane module and a non-permeate gas storage device connected to the non-permeate gas outlet, and includes a pressurizing device, a depressurizing device, and piping For this purpose, the apparatus is provided with a conduit, a valve, and the like. However, the apparatus may further include various units provided in a normal gas separation membrane device.
Intake of gas mixture, dust filter, oil filter, mist separator to remove suspended matter, oil mist and other harmful substances from the gas mixture
Prevent gas backflow, such as a compressor or blower for pressurizing mixed gas, such as a scrubber or adsorption device, a concentration measurement monitor or pressure monitor for adjusting flow rate, pressure, or purity, a pressure reducing valve, or a flow control valve. A preliminary dehumidifier for removing excess water from the mixed gas in advance, such as a check valve, and a preheating device for preheating the mixed gas to be supplied may be further provided.
【００２３】本発明のガス分離膜装置およびガス分離膜
装置の運転休止方法は、供給する混合ガス中に水分が含
まれている場合に、好適に適用できる。空気を除湿する
場合、空気からの富化窒素や富化酸素を製造する場合、
無機ガスや有機ガスなどの分離、回収、精製をおこなう
場合、有機蒸気を脱水する場合などに好適に適用するこ
とができる。本発明のガス分離膜装置および運転休止方
法を適用すれば、ガス分離膜装置の運転を休止した後
で、膜性能の一時的な低下なし好適に運転を再開するこ
とができる。The gas separation membrane device and the method for stopping the operation of the gas separation membrane device according to the present invention can be suitably applied when the supplied mixed gas contains moisture. When dehumidifying air, when producing enriched nitrogen or oxygen from air,
The present invention can be suitably applied to a case where separation, recovery, and purification of an inorganic gas or an organic gas are performed, and a case where an organic vapor is dehydrated. If the gas separation membrane device and the operation suspension method of the present invention are applied, after the operation of the gas separation membrane device is suspended, the operation can be suitably restarted without a temporary decrease in membrane performance.
【００２４】次に、本発明のガス分離膜装置の実施形態
について、概略図によって説明する。尚、これらの図は
本発明を限定するものではない。図６において、混合ガ
スは、混合ガス取入口２５から供給され、コンプレッサ
ー２７で加圧し、冷凍除湿機２８で予備除湿され、減圧
弁３２で所定の圧力に調整され、熱交換器３６で所定温
度に温度調節された後で、ガス分離膜モジュール４０に
供給される。透過ガスは流量調節バルブ４３を経て回収
され、非透過ガスは流量調節バルブ４４と非透過ガス貯
蔵装置４５を経て回収される。供給される混合ガス中に
存在するダストや不純物ガス、コンプレッサーから混入
するオイルやオイルミストなどは、ガス分離膜にとって
性能低下をおこす可能性があるので、ダストフィルター
２６、オイルフィルター３０、エアーフィルター３１、
ミストセパレーター３３、活性炭吸着装置３４、ダスト
セパレーター３５などで除去される。また、圧力、温
度、ガス濃度、流量などをモニターするために温度計３
７、圧力計３８、ガス濃度計４１、流量計４２を備え、
ガス流の切り替えや流量調節のために、バルブ３９、流
量調節バルブ４３、４４を備える。図７〜図９は、３個
のガス分離膜モジュールを備えたガス分離膜装置の実施
形態、特に複数のガス分離膜モジュールの結合形態につ
いて代表例を示している。尚、フィルターなどのユニッ
トは簡便に図示しているが、必要に応じて他の前処理ユ
ニットやモニターなどが追加される。Next, an embodiment of the gas separation membrane device of the present invention will be described with reference to schematic diagrams. Note that these drawings do not limit the present invention. 6, a mixed gas is supplied from a mixed gas inlet 25, pressurized by a compressor 27, preliminarily dehumidified by a refrigeration dehumidifier 28, adjusted to a predetermined pressure by a pressure reducing valve 32, and adjusted to a predetermined temperature by a heat exchanger 36. After the temperature is adjusted to, the gas is supplied to the gas separation membrane module 40. The permeated gas is recovered through a flow control valve 43, and the non-permeate gas is recovered through a flow control valve 44 and a non-permeate gas storage device 45. Dust and impurity gas present in the supplied mixed gas, oil and oil mist mixed in from the compressor may cause deterioration in the performance of the gas separation membrane, and therefore, the dust filter 26, the oil filter 30, and the air filter 31 may be used. ,
It is removed by a mist separator 33, an activated carbon adsorption device 34, a dust separator 35, and the like. Also, a thermometer 3 for monitoring pressure, temperature, gas concentration, flow rate, etc.
7, equipped with a pressure gauge 38, a gas concentration meter 41, a flow meter 42,
A valve 39 and flow control valves 43 and 44 are provided for switching gas flow and controlling flow. 7 to 9 show a typical example of an embodiment of a gas separation membrane device provided with three gas separation membrane modules, particularly a combined form of a plurality of gas separation membrane modules. Although units such as filters are shown in a simplified manner, other pre-processing units and monitors are added as necessary.
【００２５】[0025]
【実施例】次に、本発明を実施例によって更に説明す
る。尚、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。 （実施例）図３のような構成を含むガス分離膜装置にお
いて、膜厚１００μｍ、外径５００μｍ、長さ４５０ｍ
ｍの多数本の非対称芳香族ポリイミド中空糸分離膜を束
ねて構成された富化窒素用ガス分離膜モジュールを用い
て以下の操作をおこなった。窒素富化モジュールに入る
圧縮空気の圧力を０．７ＭＰａ（ゲージ圧）、温度２５
℃とし、窒素富化ガスの流量が３５ＮＬ／分になるよう
に調整し、８時間運転をおこなった。この時の窒素富化
ガスの酸素濃度は４．９７体積％であった。８時間運転
後、本発明の方法に従って、バルブ８、１１を閉にし、
貯蔵装置（タンク）内の窒素富化ガスによりモジュール
内をパージしたあと、バルブ９を閉にし、運転を停止さ
せた。１５時間休止させたあとで運転を再開した。休止
の間に雰囲気温度は少なくとも０℃まで低下していた。
運転再開直後の窒素濃度は４．９８体積％であり、ほぼ
運転終了時と同等であった。 （比較例）非透過ガス貯蔵装置（タンク）を除いて図３
と同様な構成を含むガス分離膜装置において、前記実施
例と同時に運転をおこなった。当初の運転中は、実施例
とほぼ同様の運転が可能であったが、運転休止１５時間
後に運転を再開したときには、窒素富化ガスの酸素濃度
５．２０体積％であった。最初の運転時と同じ酸素濃度
の富化窒素ガスが得られて定常運転になるまでに１２０
分以上を要した。実施例と比較例のそれぞれの測定結果
をグラフにしたものを図１０に示す。本発明により運転
再開時の定常運転に達するまでの時間が大幅に短縮され
ることがわかる。Next, the present invention will be further described with reference to examples. Note that the present invention is not limited to this embodiment. (Embodiment) In a gas separation membrane device having a configuration as shown in FIG. 3, a film thickness is 100 μm, an outer diameter is 500 μm, and a length is 450 m.
The following operation was performed using a gas separation membrane module for enriched nitrogen constituted by bundling a large number of m asymmetric aromatic polyimide hollow fiber separation membranes. The pressure of the compressed air entering the nitrogen enrichment module is 0.7 MPa (gauge pressure), temperature 25
° C and the flow rate of the nitrogen-enriched gas was adjusted to 35 NL / min, and the operation was performed for 8 hours. At this time, the oxygen concentration of the nitrogen-enriched gas was 4.97% by volume. After 8 hours of operation, the valves 8, 11 are closed according to the method of the invention,
After purging the module with the nitrogen-enriched gas in the storage device (tank), the valve 9 was closed and the operation was stopped. After a 15-hour pause, operation was resumed. During the rest, the ambient temperature dropped to at least 0 ° C.
The nitrogen concentration immediately after the restart of the operation was 4.98% by volume, which was almost equal to that at the end of the operation. (Comparative example) FIG. 3 except for a non-permeate gas storage device (tank)
In the gas separation membrane device including the same configuration as in the above, the operation was performed simultaneously with the above-mentioned embodiment. During the initial operation, almost the same operation as that of the example was possible, but when the operation was restarted 15 hours after the operation was stopped, the oxygen concentration of the nitrogen-enriched gas was 5.20% by volume. It takes 120 hours until the nitrogen-enriched gas with the same oxygen concentration as in the first operation is obtained and the operation becomes steady.
It took more than a minute. FIG. 10 is a graph showing the respective measurement results of the example and the comparative example. It can be seen that the time required to reach steady operation at the time of restart of operation is greatly reduced by the present invention.
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明は、以上説明したようなものであ
るから、次のような効果を奏する。本発明のガス分離膜
装置および運転休止方法を用いれば、供給する混合ガス
が水分を含んでいる場合にガス分離膜装置の休止中に装
置内に残留する水分が分離膜表面に吸着又は結露等をし
て膜性能を一時的に低下させるという問題が生じないよ
うにすることができるので、運転再開直後から膜性能の
低下なしにガス分離膜装置を再稼動することが可能であ
る。また、本発明のガス分離膜装置は、停止時に装置内
の残留水分をパージする機能を有する簡便で、小型で、
経済的で、運転が容易なガス分離膜装置である。As described above, the present invention has the following effects. By using the gas separation membrane device and the operation suspension method of the present invention, when the mixed gas to be supplied contains moisture, moisture remaining in the device during the suspension of the gas separation membrane device is adsorbed or dewed on the surface of the separation membrane. Thus, the problem of temporarily lowering the membrane performance can be prevented from occurring, so that the gas separation membrane device can be restarted immediately after the restart of the operation without lowering the membrane performance. Further, the gas separation membrane device of the present invention is simple, compact, and has a function of purging residual moisture in the device when stopped.
The gas separation membrane device is economical and easy to operate.
【図１】中空フィードタイプのガス分離膜モジュールの
一例を示す縦断面の概略図FIG. 1 is a schematic diagram of a longitudinal section showing an example of a hollow feed type gas separation membrane module.
【図２】シェルフィードタイプのガス分離膜モジュール
の一例を示す縦断面の概略図FIG. 2 is a schematic view of a longitudinal section showing an example of a shell feed type gas separation membrane module.
【図３】本発明のガス分離膜モジュール内の水分をパー
ジする機能及びガス分離膜装置の運転休止方法の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of a function of purging water in the gas separation membrane module and a method of stopping operation of the gas separation membrane device according to the present invention.
【図４】本発明のガス分離膜モジュール内の水分をパー
ジする機能及びガス分離膜装置の運転休止方法の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of a function of purging water in a gas separation membrane module and a method of stopping operation of a gas separation membrane device according to the present invention.
【図５】本発明のガス分離膜モジュール内の水分をパー
ジする機能及びガス分離膜装置の運転休止方法の説明図FIG. 5 is an explanatory view of a function of purging moisture in a gas separation membrane module and a method of stopping operation of a gas separation membrane device according to the present invention.
【図６】本発明のガス分離膜装置の実施形態を示す概略
図FIG. 6 is a schematic diagram showing an embodiment of the gas separation membrane device of the present invention.
【図７】本発明のガス分離膜装置の実施形態を示す概略
図FIG. 7 is a schematic diagram showing an embodiment of the gas separation membrane device of the present invention.
【図８】本発明のガス分離膜装置の実施形態を示す概略
図FIG. 8 is a schematic diagram showing an embodiment of the gas separation membrane device of the present invention.
【図９】本発明のガス分離膜装置の実施形態を示す概略
図FIG. 9 is a schematic diagram showing an embodiment of the gas separation membrane device of the present invention.
【図１０】本発明の実施例と比較例において得られた窒
素富化ガスの酸素濃度の経時変化を示す図FIG. 10 is a diagram showing a change over time of the oxygen concentration of the nitrogen-enriched gas obtained in the example of the present invention and the comparative example.
１：混合ガス供給口 ２：容器 ３：非透過ガス排出口 ４：透過ガス排出口 ５：管板 ６：中空糸ガス分離膜 ７：非透過ガス貯蔵装置 ８、９、１０、１１：バルブ １２，１３，１４：ガス分離膜モジュール １５：非透過ガス貯蔵装置 １６，１７，１８、１９，２０、２１、２２、２３、２
４：バルブ ２５：混合ガス取入口 ２６：ダストフィルター ２７：コンプレッサー ２８：冷凍除湿機 ２９：タンク ３０：オイルフィルター ３１：エアーフィルター ３２：減圧弁 ３３：ミストセパレーター ３４：活性炭吸着装置 ３５：ダストセパレーター ３６：熱交換器 ３７：温度計 ３８：圧力計 ３９：バルブ ４０：ガス分離膜モジュール ４１：ガス濃度計 ４２：流量計 ４３、４４：流量調節バルブ ４５：非透過ガス貯蔵装置（タンク）1: mixed gas supply port 2: container 3: non-permeate gas discharge port 4: permeate gas discharge port 5: tube sheet 6: hollow fiber gas separation membrane 7: non-permeate gas storage device 8, 9, 10, 11: valve 12 , 13, 14: Gas separation membrane module 15: Non-permeate gas storage device 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 2,
4: Valve 25: Mixed gas inlet 26: Dust filter 27: Compressor 28: Refrigeration dehumidifier 29: Tank 30: Oil filter 31: Air filter 32: Pressure reducing valve 33: Mist separator 34: Activated carbon adsorption device 35: Dust separator 36 : Heat exchanger 37: thermometer 38: pressure gauge 39: valve 40: gas separation membrane module 41: gas concentration meter 42: flowmeter 43, 44: flow control valve 45: non-permeate gas storage device (tank)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA41 HA01 HA61 LA10 MA01 MA03 MC03 MC11 MC49 MC54 MC58 MC62 MC65 PA02 PB17 PB63 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4D006 GA41 HA01 HA61 LA10 MA01 MA03 MC03 MC11 MC49 MC54 MC58 MC62 MC65 PA02 PB17 PB63
Claims (4)
前記ガス分離膜モジュールの非透過ガス排出口に接続さ
れた少なくとも１個の非透過ガス貯蔵装置とを含んで構
成され、 前記ガス分離膜モジュールへの混合ガスの供給を停止
し、前記貯蔵装置に貯蔵された非透過ガスによって前記
ガス分離膜モジュール内の非透過側及び透過側の空間の
水分をパージする機能を有するように構成されたことを
特徴とするガス分離膜装置。1. The gas separation membrane module, comprising: at least one gas separation membrane module; and at least one non-permeate gas storage device connected to a non-permeate gas outlet of the gas separation membrane module. To stop the supply of the mixed gas to the gas separation membrane module and purge moisture in the non-permeate side and the permeate side space in the gas separation membrane module by the non-permeate gas stored in the storage device. A gas separation membrane device characterized by the above-mentioned.
分離膜モジュールの非透過ガス排出口に接続された少な
くとも１個の非透過ガス貯蔵装置とを含んで構成され、 前記ガス分離膜モジュールのうち少なくとも１個のガス
分離膜モジュールを除いて混合ガスの供給を停止し、混
合ガスの供給を継続したガス分離膜モジュール（Ａ）の
非透過ガス排出口から排出される非透過ガスを混合ガス
の供給を停止したガス分離膜モジュール（Ｂ）内の非透
過側の空間へ供給し、前記非透過ガスによって前記ガス
分離膜モジュール（Ｂ）内の非透過側及び透過側の空間
の水分をパージする機能と、 前記混合ガスの供給を継続したガス分離膜モジュール
（Ａ）への混合ガスの供給を停止し、前記貯蔵装置に貯
蔵された非透過ガスによって前記ガス分離膜モジュール
（Ａ）内の非透過側及び透過側の空間の水分をパージす
る機能とを有するように構成されたことを特徴とする請
求項１に記載のガス分離膜装置。2. A gas separation membrane module comprising: a plurality of gas separation membrane modules; and at least one non-permeate gas storage device connected to a non-permeate gas outlet of the gas separation membrane module. The supply of the mixed gas is stopped except for at least one of the gas separation membrane modules, and the non-permeate gas discharged from the non-permeate gas outlet of the gas separation membrane module (A) that has continued to supply the mixed gas is mixed gas. Is supplied to the non-permeate side space in the gas separation membrane module (B) in which the supply of the gas is stopped, and the non-permeate gas purges the moisture in the non-permeate side and permeate side space in the gas separation membrane module (B). And stopping the supply of the mixed gas to the gas separation membrane module (A), which has continued to supply the mixed gas, and using the non-permeate gas stored in the storage device to perform the gas separation membrane operation. Gas separation membrane according to claim 1, characterized in that it is configured to have a function to purge the non-permeate side and water on the permeate side of the space in the module (A).
前記ガス分離膜モジュールの非透過ガス排出口に接続さ
れた少なくとも１個の非透過ガス貯蔵装置とを含んで構
成されたガス分離膜装置において、 前記ガス分離膜モジュールへの混合ガスの供給を停止
し、前記貯蔵装置に貯蔵された非透過ガスによって前記
ガス分離膜モジュール内の非透過側及び透過側の空間の
水分をパージすることを特徴とするガス分離膜装置の運
転休止方法。3. A gas separation membrane device comprising at least one gas separation membrane module and at least one non-permeate gas storage device connected to a non-permeate gas outlet of the gas separation membrane module. Stopping supply of the mixed gas to the gas separation membrane module, and purging moisture in a non-permeate side and a permeate side space in the gas separation membrane module by the non-permeate gas stored in the storage device. Method for suspending the operation of the gas separation membrane device.
分離膜モジュールの非透過ガス排出口に接続された少な
くとも１個の非透過ガス貯蔵装置とを含んで構成された
ガス分離膜装置において、 まず、前記ガス分離膜モジュールのうち少なくとも１個
のガス分離モジュールを除いて混合ガスの供給を停止
し、混合ガスの供給を継続したガス分離膜モジュール
（Ａ）の非透過ガスを、混合ガスの供給を停止したガス
分離膜モジュール（Ｂ）内の非透過側の空間へ供給し、
前記非透過ガスによって前記ガス分離膜モジュール
（Ｂ）内の非透過側及び透過側の空間の水分をパージ
し、 次いで、前記混合ガスの供給を継続したガス分離膜モジ
ュール（Ａ）へのガス供給を停止し、前記貯蔵装置に貯
蔵された非透過ガスによって前記ガス分離膜モジュール
（Ａ）内の非透過側及び透過側の空間の水分をパージす
ることを特徴とする前記請求項３に記載のガス分離膜装
置の運転休止方法。4. A gas separation membrane device comprising: a plurality of gas separation membrane modules; and at least one non-permeate gas storage device connected to a non-permeate gas outlet of the gas separation membrane module. First, the supply of the mixed gas is stopped except for at least one gas separation module among the gas separation membrane modules, and the non-permeate gas of the gas separation membrane module (A) in which the supply of the mixed gas is continued is replaced with the mixed gas. Supply to the non-permeate side space in the gas separation membrane module (B) whose supply has been stopped,
Purging the non-permeate side and permeate side space in the gas separation membrane module (B) with the non-permeate gas, and then supplying the mixed gas to the gas separation membrane module (A) 4. The method according to claim 3, wherein the water is purged from the non-permeate side and the permeate side space in the gas separation membrane module (A) by the non-permeate gas stored in the storage device. A method for stopping operation of a gas separation membrane device.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016159211A (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | 三菱化学株式会社 | Separation membrane module and operation method of the same |
| CN108392715A (en) * | 2017-02-06 | 2018-08-14 | 碧果制药株式会社 | Oxygen concentrating device |
| CN113856392A (en) * | 2021-09-23 | 2021-12-31 | 大连理工大学 | Full-concentration VOCs collecting system and method based on compression condensation, membrane separation and adsorption coupling |
| WO2023112566A1 (en) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | ダイキン工業株式会社 | Air-conditioner, refrigerator, and transport container |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000061248A (en) * | 1998-08-19 | 2000-02-29 | Enshu Ltd | Gaseous nitrogen generator for machine tool |
| JP2000140560A (en) * | 1998-11-13 | 2000-05-23 | Toshiba Plant Kensetsu Co Ltd | Gas dehumidification apparatus |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4894068A (en) * | 1988-12-27 | 1990-01-16 | Permea, Inc. | Process for capturing nitrogen from air using gas separation membranes |
| US4944776A (en) * | 1989-10-05 | 1990-07-31 | Andrew Corporation | Dehumidifier for waveguide system |
| JPH04252159A (en) * | 1991-01-29 | 1992-09-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Apparatus for preserving food or such |
-
2000
- 2000-12-26 JP JP2000394937A patent/JP4529285B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000061248A (en) * | 1998-08-19 | 2000-02-29 | Enshu Ltd | Gaseous nitrogen generator for machine tool |
| JP2000140560A (en) * | 1998-11-13 | 2000-05-23 | Toshiba Plant Kensetsu Co Ltd | Gas dehumidification apparatus |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016159211A (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | 三菱化学株式会社 | Separation membrane module and operation method of the same |
| CN108392715A (en) * | 2017-02-06 | 2018-08-14 | 碧果制药株式会社 | Oxygen concentrating device |
| JP2018126175A (en) * | 2017-02-06 | 2018-08-16 | Ｖｉｇｏ Ｍｅｄｉｃａｌ株式会社 | Oxygen concentration apparatus |
| CN108392715B (en) * | 2017-02-06 | 2022-02-25 | 碧果制药株式会社 | Oxygen concentration device |
| CN113856392A (en) * | 2021-09-23 | 2021-12-31 | 大连理工大学 | Full-concentration VOCs collecting system and method based on compression condensation, membrane separation and adsorption coupling |
| CN113856392B (en) * | 2021-09-23 | 2023-09-19 | 大连理工大学 | Compression condensation, membrane separation and adsorption coupled full-concentration VOCs (volatile organic compounds) collecting system and method |
| WO2023112566A1 (en) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | ダイキン工業株式会社 | Air-conditioner, refrigerator, and transport container |
| JP2023087868A (en) * | 2021-12-14 | 2023-06-26 | ダイキン工業株式会社 | Air-conditioner, refrigerator, and transport container |
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