JP2023063385A - Separation membrane module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は溶液や混合気体等の流体から一部の成分を分離するために用いられる分離膜モジュールに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a separation membrane module used for separating some components from fluids such as solutions and mixed gases.
溶液又は混合気体中の成分を分離するための機器として分離膜モジュールが知られている。この分離膜モジュールに用いる管状分離膜は、管状の多孔質セラミック支持体と、該支持体の外周面に設けられたゼオライト等からなる多孔質の分離膜とを有する。溶液や混合気体等の流体から特定の成分を分離するためには、溶液の流体を分離膜エレメントの一方(外面)に接触させて、もう一方(内面)を減圧することにより、特定の成分を気化させ分離する方法や、溶液を気化させて気体状態で分離膜に接触させて、非接触面側を減圧して特定成分を分離する方法、加圧状態の混合気体を分離膜に接触させて特定の成分を分離する方法などが知られている(特許文献1~3)。
A separation membrane module is known as a device for separating components in a solution or mixed gas. The tubular separation membrane used in this separation membrane module has a tubular porous ceramic support and a porous separation membrane made of zeolite or the like provided on the outer peripheral surface of the support. In order to separate a specific component from a fluid such as a solution or a mixed gas, the solution fluid is brought into contact with one side (outer surface) of the separation membrane element, and the other side (inner surface) is decompressed to remove the specific component. A method of vaporizing and separating, a method of vaporizing the solution and bringing it into contact with the separation membrane in a gaseous state, depressurizing the non-contact side to separate the specific component, and a method of contacting the pressurized mixed gas with the separation membrane. A method for separating a specific component is known (
特許文献3には、分離膜モジュールから流出する透過流体を濾過処理するフィルタを設けることにより、分離膜モジュールで分離膜の破損が生じても、下流側に設置された分離膜モジュールへの破片の流入を防止することが記載されている。
In
分離膜がハウジング内に設置された分離膜モジュールにおいて、膜やその支持体に亀裂や折損が生じたり、あるいはシール部が機械的もしくは化学的に劣化が生じると(以下、欠陥とする)、一次側(被処理流体側)から二次側(透過流体側)に被処理流体が急激に流出し、該二次側に連なる配管や機器等の設備に急激に高圧が加えられる。 In a separation membrane module in which a separation membrane is installed in a housing, if the membrane or its support is cracked or broken, or if the sealing part is mechanically or chemically deteriorated (hereinafter referred to as a defect), it will be a primary The fluid to be treated abruptly flows out from the side (to-be-treated fluid side) to the secondary side (permeate fluid side), and a high pressure is suddenly applied to facilities such as piping and equipment connected to the secondary side.
本発明は、膜やその支持体、あるいはシール部に欠陥が生じた場合に二次側に急激に高圧が加えられることが防止される分離膜モジュールを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a separation membrane module that prevents sudden application of a high pressure to the secondary side when a defect occurs in the membrane, its support, or the seal.
本発明の分離膜モジュールは、ハウジングと、該ハウジング内に配置された管状分離膜とを有し、被処理流体が該ハウジング内に供給され、管状分離膜を透過した流体が取り出される分離膜モジュールにおいて、該分離膜モジュールから透過流体流路に流出する透過流体の圧力又は流量が所定値以上となったときに閉弁するか又は開度が小さくなる緊急時作動弁を備えたことを特徴とするものである。 The separation membrane module of the present invention has a housing and a tubular separation membrane arranged in the housing, a fluid to be treated is supplied into the housing, and the fluid that has passed through the tubular separation membrane is taken out. 2, characterized by comprising an emergency operation valve that closes or the degree of opening decreases when the pressure or flow rate of the permeated fluid flowing out from the separation membrane module to the permeated fluid channel reaches or exceeds a predetermined value. It is something to do.
本発明の一態様では、前記緊急時作動弁は、前記分離膜モジュールから流出する透過流体の圧力が前記所定値以上となったときに該透過流体流路を遮断する遮断弁である。 In one aspect of the present invention, the emergency valve is a shut-off valve that shuts off the permeate fluid channel when the pressure of the permeate fluid flowing out of the separation membrane module reaches or exceeds the predetermined value.
本発明の一態様では、前記緊急時作動弁は定圧弁又は定流量弁である。 In one aspect of the invention, the emergency actuation valve is a constant pressure or constant flow valve.
本発明の一態様では、複数の分離膜モジュールが直列に接続されており、各分離膜モジュールの透過流体流路にそれぞれ前記緊急時作動弁が設けられている。 In one aspect of the present invention, a plurality of separation membrane modules are connected in series, and the permeate fluid channel of each separation membrane module is provided with the emergency valve.
本発明の分離膜モジュールにあっては、透過流体の流路の流量又は圧力が所定値以上となったときに該流路の流量又は圧力を低下させる緊急時作動弁を設けているので、膜やその支持体、あるいはシール部に欠陥が生じても、分離膜モジュールの二次側の設備に急激に高圧が加えられることが防止される。 The separation membrane module of the present invention is provided with an emergency operation valve that reduces the flow rate or pressure of the permeating fluid channel when the flow rate or pressure of the channel exceeds a predetermined value. Even if a defect occurs in the membrane, its support, or the sealing portion, sudden application of high pressure to the equipment on the secondary side of the separation membrane module can be prevented.
図1~5を参照して、本発明の一実施の形態に係る分離膜モジュールについて説明する。 A separation membrane module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
この分離膜モジュール1は、筒軸心方向を上下方向とした円筒状ハウジング2と、ハウジング2の軸心線と平行方向に配置された複数の管状分離膜3と、ハウジング2内の下部に設けられた支持板5と、ハウジング2の下端に取り付けられたボトムカバー6A及び上端に取り付けられたトップカバー6Bと、支持板5と平行にハウジング2内の下部及び上部にそれぞれ配置された第1のバッフル(整流板)7及び第2のバッフル(整流板)8等を有する。第1のバッフル7は支持板5の上側に配置されている。
This
この実施の形態では、ハウジング2の下端及び上端側とボトムカバー6A及びトップカバー6Bの外周縁にそれぞれ外向きのフランジ2a,2b,6b,6cが設けられ、ボルト(図示略)によってこれらが固定されている。支持板5の周縁部は、ハウジング2の内周面に周設された支持座2tに支持されている。支持板5の下面外周部と支持座2tの上面との間にシール部材が介在されている。
In this embodiment, outward
この実施の形態では、管状分離膜3の下端にエンド管4が連結され、管状分離膜3の上端にエンドプラグ20が連結されている。なお、図2~3では、管状分離膜は7本のみ示されているが、後述のとおり、管状分離膜の数は適宜設定できる。また、2本以上の管状分離膜3がジョイント管(図示略)によって連結された管状分離膜連結体とされていてもよい。
In this embodiment, an
ハウジング2の下部の外周面に被処理流体の流入口9が設けられ、上部の外周面に非透過流体の流出口10が設けられている。流入口9は、支持板5と第1のバッフル7との間の室11に臨むように設けられている。流出口10は、第2のバッフル8の上側の室12に臨むように設けられている。バッフル7,8間は膜分離を行うための主室13となっている。
An
底部の支持板5から複数のロッド14が立設され、該ロッド14にバッフル7,8が支持されている。ロッド14の下端には雄ねじが刻設されており、支持板5の雌ねじ穴に螺着されている。バッフル7,8はロッド14に外嵌された鞘管14A,14B(図4)によって所定高さに支持されている。鞘管14Aは、支持板5とバッフル7との間に配置されている。鞘管14Bは、バッフル7,8間に配置されている。バッフル8は、鞘管14Bの上端面に載設され、ロッド14の上端に螺着されたナットによって固定されている。バッフルの数はこの実施の形態に限定されるものではなく、3枚以上のバッフルを使用してもよい。
A plurality of
バッフル7,8の外周面とハウジング2の内周面との間には、Oリング、Vパッキン、Cリングなどのシール部材を介在させてもよい。
Sealing members such as O-rings, V-packings, and C-rings may be interposed between the outer peripheral surfaces of the
各バッフル7,8には、管状分離膜3を挿通させるための円形の挿通孔7a,8aが設けられており、管状分離膜3、エンド管4及びエンドプラグ20の連結体が各挿通孔7a,8aに挿通されている。挿通孔7a,8aの口径は、管状分離膜3、エンド管4及びエンドプラグ20の直径(外径)よりも大きく、挿通孔7a,8aの内周面と、エンド管4及びエンドプラグ20の外周面との間に全周にわたって間隙があいている。
Each
支持板5の上面側には、管状分離膜3に連結されたエンド管4の下端が差し込まれた差込穴5aが設けられている。差込穴5aは、円柱形であり、支持板5の上面から厚み方向の途中まで延在している。差込穴5aの穴底は、小孔5bと大孔5cとを介して支持板5の下側の流出室16に臨んでいる。
An
各エンド管4の管孔4aは、小孔5b及び大孔5cを介して、ボトムカバー6Aと支持板5との間の流出室16に連通している。ボトムカバー6Aには、分離された透過流体の取出口6aが設けられている。
A
図示は省略するが、エンド管4の下端近傍の外周面に溝が周設され、フッ素ゴム、フッ素樹脂などよりなるOリングが装着されている。また、エンド管4の下端面にもエンド管4の管孔4aと同心状の溝が周設され、Oリングが装着されている。これらのOリングが差込穴の内周面と差込穴5aの穴底面に密着することによりエンド管4の外面と差込穴5aとの間のシールが行われる。なお、エンド管4の外周面のOリングと下端面のOリングとは、いずれか一方のみが設けられてもよい。
Although not shown, the
図4の通り、エンド管4の上端部は小径部4gとなっており、管状分離膜3の下部に差し込まれている。この小径部4gの外周面に周設された溝にOリングが装着されている。また、管状分離膜3の下端面とエンド管4の段差面との間にもOリングが介在されている。エンド管4と管状分離膜3の接続部は、上記のようなOリングを使用せず、熱収縮チューブを用いることでシールしてもよいし、Oリングを使用した上にさらに熱収縮チューブを用いてもよい。
As shown in FIG. 4, the
管状分離膜3の上端にエンドプラグ20が連結されている。エンドプラグ20は円柱状またはこれの一部を削った形状であり、管状分離膜3の上端を封止している。エンドプラグ20の下端には、管状分離膜3内に差し込まれた小径部が設けられている。エンドプラグ20と管状分離膜3との間はOリングによってシールされている。また、エンドプラグ20と管状分離膜3は、Oリングを使用せず、熱収縮チューブを用いることでシールしてもよいし、Oリングを使用した上にさらに熱収縮チューブを用いてもよい。
An end plug 20 is connected to the upper end of the
なお、エンドプラグ20の重量軽減を図るために、エンドプラグ20の上端面から凹所20vが凹設されている。凹所20vの底部とエンドプラグ20の側周面とを連通するドレン抜き孔を設けてもよい。
In order to reduce the weight of the
この実施の形態では、管状分離膜3の上端側にエンドプラグ20を配置しているので、管状分離膜3、エンドプラグ20、及びエンド管4に対し、それらの端面同士が押し付けられる方向に荷重がかかっている。
In this embodiment, since the
ただし、本発明では、エンド管4及び支持板5を管状分離膜3の上端側に配置し、エンドプラグ20を管状分離膜3の下端側に配置してもよい。この場合、エンドプラグ20を上方に付勢するためのスプリング等の付勢部材を設けることにより、管状分離膜3、エンドプラグ20、及びエンド管4に対し、それらの端面同士が押し付けられる方向に荷重を加えることが好ましい。
However, in the present invention, the
この分離膜モジュール1において、被処理流体は流入口9からハウジング2の室11内に導入され、バッフル7の挿通孔7aの内周面とエンド管4の外周面との間の間隙を通って主室13に流入し、主室13を通った後、バッフル8の挿通孔8aとエンドプラグ20との間隙を通って室12に流出する。主室13を流れる間に被処理流体の一部の成分が管状分離膜3を透過して管状分離膜3内から流出室16及び取出口6aを介して取り出される。透過しなかった流体は、流出口10から分離膜モジュール1外に流出する。
In this
主室13内の流れと管状分離膜3内の流れは並流であっても、向流であっても差し支えなく、被処理流体の流入口9と流出口10とは入れ替えても差し支えない。
The flow in the
分離膜モジュール1は、図1のようにトップカバー6B側を上にして使用してもよく、またボトムカバー6A側を上にして使用しても差し支えない。また、ボトムカバー6Aとトップカバー6Bを結ぶ方向が略水平方向となるように、分離膜モジュール1を横置きに設置して使用しても差し支えない。
The
この実施の形態では、管状分離膜3を平行に多数本配列設置しており、膜面積が大きいので、効率良く膜分離が行われる。
In this embodiment, a large number of
この実施の形態では、管状分離膜3の上下両端に連結されたエンド管4とエンドプラグ20がそれぞれバッフル7,8の挿通孔7a,8aに差し込まれている。そのため、管状分離膜3が振動ないし揺動してエンド管4及びエンドプラグ20が挿通孔7a,8aの内周面に当接してもゼオライト膜が損傷することがなく、長期にわたって安定して運転を行うことができる。
In this embodiment,
この分離膜モジュール1において、1本又は複数本の管状分離膜3に損傷が生じた場合、ハウジング2内への被処理流体の流入を停止させた後、ボトムカバー6Aをハウジング2から取り外す。そして、管状分離膜3が差し込まれた差込穴5aに連なる大孔5cに対して閉塞部材を装着するのが好ましい。
In this
この実施の形態では、分離膜モジュール1の透過流体の取出口6aに連なる配管(透過流体流路)30に緊急時作動弁31が設けられている。この緊急時作動弁は、該配管を流れる透過流体の圧力又は流量が所定値以上となったときに閉弁するか又は弁開度が小さくなるものとである。
In this embodiment, an
この緊急時作動弁31としては、圧力センサの検出圧力が所定値以上となったときに閉弁するものであってもよく、流量又は圧力を所定流量又は圧力以下とする定流量弁又は定圧弁などであってもよい。
The
この分離膜モジュール1を直列に接続した構成の一例を図5に示す。
An example of a configuration in which the
図5では、各分離膜モジュール1の透過流体の取出配管30に緊急時作動弁31が設けられている。
In FIG. 5 , an
第1段目の分離膜モジュール1の緊急時作動弁31の流出側、および第2段目の分離膜モジュール2の緊急時作動弁31は透過流体の集合配管33に接続されている。
The outflow side of the
最上流側の分離膜モジュール1に対し配管40から被処理流体が供給され、非透過流体が順次に配管41を介在して下流側の分離膜モジュール1の流入口9に供給され、最下流の分離膜モジュール1の非透過流体が配管42を介して流出する。各分離膜モジュール1で管状分離膜3を透過した透過流体は、配管30及び集合配管33を介して取り出される。
The fluid to be treated is supplied from the piping 40 to the
分離膜モジュール1のいずれか1又は2以上において、膜やその支持体、あるいはシール部に欠陥が生じた場合、当該分離膜モジュール1に設けられた緊急時作動弁31が閉弁するか又は開度小となるので、該透過流体配管30よりも下流側の機器に損傷が生じることが防止される。
In any one or more of the
図5では、各分離膜モジュール1にそれぞれ緊急時作動弁31が設けられているが、図6のように、集合配管33にのみ緊急時作動弁31が設けられてもよい。
In FIG. 5, each
前述の通り、緊急時作動弁31は圧力センサの検出圧力に基づいて制御されるものであってもよい。図7はその一例を示すものであって、圧力センサ51の検出圧力が所定圧力以上になると閉弁する遮断弁50を緊急時作動弁として設置している。
As described above, the
図7では、圧力センサ51を遮断弁50の上流側に設けている。このように配置することで、圧力異常を早く検出ができる、あるいは、遮断弁50において使用圧力を区分できるなどの利点があるが、圧力センサ51を遮断弁50の前段側に設けてもよい。
In FIG. 7, the
なお、圧力センサ51の検出圧力が所定値以上となったときに警報(アラーム)を発生する警報器をさらに設置してもよい。
In addition, an alarm device may be further installed that issues an alarm when the pressure detected by the
本発明では緊急時作動弁は前述の通り定流量弁又は定圧弁であってもよい。この場合、定流量弁又は定圧弁の上流側及び下流側の一方に、手動式の遮断弁を設けてもよい。定流量弁又は定圧弁によって透過流体の流量又は圧力が制御されている間に作業者が遮断弁を閉鎖することにより、当該透過流体流量が遮断される。この構成は、定流量弁又は定圧弁及び手動式遮断弁が安価であるので、低コストである。 In the present invention, the emergency valve may be a constant flow valve or constant pressure valve as described above. In this case, a manual cutoff valve may be provided on either the upstream side or the downstream side of the constant flow valve or the constant pressure valve. The permeate flow is shut off by an operator closing the isolation valve while the flow or pressure of the permeate is controlled by the constant flow valve or constant pressure valve. This arrangement is low cost as the constant flow or pressure valve and the manual shut off valve are inexpensive.
図5~7では、分離膜モジュール1の直列接続体が1系列のみ設置されているが、かかる直列接続体を複数列並列に設置してもよい。
In FIGS. 5 to 7, only one series connection of the
以下、本発明の分離膜モジュールを構成する各部材の好適な材料等について説明する。 Preferred materials for each member constituting the separation membrane module of the present invention are described below.
エンド管4及びエンドプラグ20の材料としては金属、セラミックス、樹脂など、流体を透過させないものが例示されるが、これに限定されない。バッフル7,8及びジョイント管の材質は、通常、ステンレスなどの金属材料であるが、分離条件における耐熱性と供給、透過成分に対する耐性があれば特に限定されず、用途によっては、樹脂材料など他の材質に変更可能である。
Examples of materials for the
管状分離膜3は、好ましくは、管状の多孔質支持体と、該多孔質支持体の外周面に形成された無機分離膜としてのゼオライト膜とを有する。この管状の多孔質支持体の材質としては、シリカ、α-アルミナ、γ-アルミナ、ムライト、ジルコニア、チタニア、イットリア、窒化珪素、炭化珪素などを含むセラミックス焼結体や金属焼結体の無機多孔質支持体が挙げられる。その中でもアルミナ、シリカ、ムライトのうち少なくとも1種を含む無機多孔質支持体が好ましい。多孔質支持体表面が有する平均細孔径は特に制限されるものではないが、細孔径が制御されているものが好ましく、通常0.02μm以上、好ましくは0.05μm以上、さらに好ましくは0.1μm以上であり、通常20μm以下、好ましくは10μm以下、さらに好ましくは5μm以下の範囲が好ましい。
The
多孔質支持体の表面においてゼオライトを結晶化させゼオライト膜を形成させる。
ゼオライト膜を構成する主たるゼオライトは、通常、酸素6-10員環構造を有するゼオライトを含み、好ましくは酸素6-8員環構造を有するゼオライトを含む。
The zeolite is crystallized on the surface of the porous support to form a zeolite membrane.
The main zeolite that constitutes the zeolite membrane usually contains a zeolite having a 6-10 membered oxygen ring structure, preferably a zeolite having a 6-8 membered oxygen ring structure.
ここでいう酸素n員環を有するゼオライトのnの値は、ゼオライト骨格を形成する酸素とT元素で構成される細孔の中で最も酸素の数が大きいものを示す。例えば、MOR型ゼオライトのように酸素12員環と8員環の細孔が存在する場合は、酸素12員環のゼオライトとみなす。 The value of n of the zeolite having an oxygen n-membered ring here indicates the one having the largest number of oxygen among the pores composed of oxygen and T element forming the zeolite skeleton. For example, when pores of 12-membered oxygen rings and 8-membered rings exist like MOR type zeolite, it is regarded as zeolite of 12-membered oxygen rings.
酸素6-10員環構造を有するゼオライトの一例を挙げれば、AEI、AEL、AFG、ANA、BRE、CAS、CDO、CHA、DAC、DDR、DOH、EAB、EPI、ESV、EUO、FAR、FRA、FER、GIS、GIU、GOO、HEU、IMF、ITE、ITH、KFI、LEV、LIO、LOS、LTN、MAR、MEP、MER、MEL、MFI、MFS、MON、MSO、MTF、MTN、MTT、MWW、NAT、NES、NON、PAU、PHI、RHO、RRO、RTE、RTH、RUT、SGT、SOD、STF、STI、STT、TER、TOL、TON、TSC、TUN、UFI、VNI、VSV、WEI、YUG等がある。 Examples of zeolites having an oxygen 6-10 membered ring structure include AEI, AEL, AFG, ANA, BRE, CAS, CDO, CHA, DAC, DDR, DOH, EAB, EPI, ESV, EUO, FAR, FRA, FER, GIS, GIU, GOO, HEU, IMF, ITE, ITH, KFI, LEV, LIO, LOS, LTN, MAR, MEP, MER, MEL, MFI, MFS, MON, MSO, MTF, MTN, MTT, MWW, NAT, NES, NON, PAU, PHI, RHO, RRO, RTE, RTH, RUT, SGT, SOD, STF, STI, STT, TER, TOL, TON, TSC, TUN, UFI, VNI, VSV, WEI, YUG, etc. There is
ゼオライト膜は、ゼオライトが単独で膜となったものでも、前記ゼオライトの粉末をポリマーなどのバインダー中に分散させて膜の形状にしたものでも、各種支持体上にゼオライトを膜状に固着させたゼオライト膜複合体でもよい。ゼオライト膜は、一部アモルファス成分などが含有されていてもよい。 The zeolite membrane may be a membrane made of zeolite alone, or a membrane formed by dispersing the zeolite powder in a binder such as a polymer, or a membrane formed by fixing zeolite on various supports. A zeolite membrane composite may also be used. The zeolite membrane may partially contain an amorphous component or the like.
ゼオライト膜の厚さとしては、特に制限されるものではないが、通常、0.1μm以上であり、好ましくは0.6μm以上、さらに好ましくは1.0μm以上である。また通常100μm以下であり、好ましくは60μm以下、さらに好ましくは20μm以下、より好ましくは12μm以下、特に好ましくは10μm以下の範囲である。 Although the thickness of the zeolite membrane is not particularly limited, it is usually 0.1 μm or more, preferably 0.6 μm or more, and more preferably 1.0 μm or more. Also, it is usually 100 μm or less, preferably 60 μm or less, more preferably 20 μm or less, more preferably 12 μm or less, and particularly preferably 10 μm or less.
ただし、本発明はゼオライト膜以外の分離膜を有した管状分離膜を用いてもよい。 However, the present invention may use a tubular separation membrane having a separation membrane other than the zeolite membrane.
管状分離膜3の外径は、好ましくは3mm以上、より好ましくは6mm以上、さらに好ましくは10mm以上、好ましくは20mm以下、より好ましくは18mm以下、さらに好ましくは16mm以下、特に好ましくは14mm以下である。外径が小さすぎると管状分離膜の強度が十分でなく壊れやすくなることがあり、大きすぎるとモジュール当りの膜面積が低下する。
The outer diameter of the
管状分離膜3のうちゼオライト膜で覆われた部分の長さは好ましくは20cm以上、好ましくは200cm以下である。
The length of the portion of the
本発明の分離膜モジュールにおいて、管状分離膜は、単管式でも多管式でもよく、通常1~5000本、特に6~4000本配置され、管状分離膜同士の最短距離は、2mm~10mmとなるように配置されることが好ましい。ハウジングの大きさ、管状分離膜の本数は処理する流体量によって適宜変更されるものである。 In the separation membrane module of the present invention, the tubular separation membranes may be of a single-tube type or a multi-tube type, and usually 1 to 5000, particularly 6 to 4000, are arranged, and the shortest distance between the tubular separation membranes is 2 mm to 10 mm. It is preferably arranged so that The size of the housing and the number of tubular separation membranes are appropriately changed according to the amount of fluid to be treated.
本発明の分離膜モジュールにおいて、分離または濃縮の対象となる被処理流体としては、分離膜によって分離または濃縮が可能な複数の成分からなる気体または液体の混合物であれば特に制限はなく、如何なる混合物であってもよいが、気体の混合物に使用することが好ましい。 In the separation membrane module of the present invention, the fluid to be treated to be separated or concentrated is not particularly limited as long as it is a gaseous or liquid mixture composed of a plurality of components that can be separated or concentrated by the separation membrane. may be used, but it is preferred to use mixtures of gases.
液体の分離または濃縮にはパーベーパレーション法(浸透気化法)、ベーパーパーミエーション法(蒸気透過法)と呼ばれる分離または濃縮方法を用いることができる。パーベーパレーション法は、液体の混合物をそのまま分離膜に導入する分離または濃縮方法であるため、分離または濃縮を含むプロセスを簡便なものにすることができる。 Separation or concentration methods called pervaporation method (pervaporation method) or vapor permeation method (vapor permeation method) can be used for liquid separation or concentration. Since the pervaporation method is a separation or concentration method in which a liquid mixture is directly introduced into a separation membrane, the process including separation or concentration can be simplified.
本発明において、分離または濃縮の対象となる混合物が、複数の成分からなる気体の混合物である場合、気体の混合物としては、例えば、二酸化炭素、酸素、窒素、水素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ノルマルブタン、イソブタン、1-ブテン、2-ブテン、イソブテン、トルエンなどの芳香族系化合物、六フッ化硫黄、ヘリウム、一酸化炭素、一酸化窒素、水などから選ばれる少なくとも1種の成分を含むものが挙げられる。これらの気体成分からなる混合物のうち、パーミエンスの高い気体成分は、分離膜を透過し分離され、パーミエンスの低い気体成分は供給ガス側に濃縮される。 In the present invention, when the mixture to be separated or concentrated is a mixture of gases consisting of a plurality of components, the mixture of gases includes, for example, carbon dioxide, oxygen, nitrogen, hydrogen, methane, ethane, ethylene, propane , propylene, normal butane, isobutane, 1-butene, 2-butene, isobutene, aromatic compounds such as toluene, sulfur hexafluoride, helium, carbon monoxide, nitrogen monoxide, water, etc. The one containing a component is mentioned. Among the mixture of these gas components, gas components with high permeance permeate the separation membrane and are separated, and gas components with low permeance are concentrated on the feed gas side.
1 分離膜モジュール
2 ハウジング
3 管状分離膜
4 エンド管
5 支持板
6A ボトムカバー
6B トップカバー
6a 取出口
7,8 バッフル
7a,8a 挿通孔
9 流入口
10 流出口
11,12 室
13 主室
14 ロッド
16 流出室
20 エンドプラグ
30 配管(透過流体流量)
31 緊急時作動弁
33 集合配管
50 遮断弁
51 圧力センサ
1
31
Claims (5)
該ハウジング内に配置された管状分離膜と
を有し、
被処理流体が該ハウジング内に供給され、管状分離膜を透過した流体が取り出される分離膜モジュールにおいて、
該分離膜モジュールから透過流体流路に流出する透過流体の圧力又は流量が所定値以上となったときに閉弁するか又は開度が小さくなる緊急時作動弁を備えたことを特徴とする分離膜モジュール。 a housing;
a tubular separation membrane disposed within the housing;
In a separation membrane module in which a fluid to be treated is supplied into the housing and the fluid that has passed through the tubular separation membrane is taken out,
Separation characterized by comprising an emergency operation valve that closes or decreases in opening when the pressure or flow rate of the permeated fluid flowing out from the separation membrane module to the permeated fluid channel exceeds a predetermined value. membrane module.
該集合透過流体流路にのみ前記緊急時作動弁が設けられていることを特徴とする分離膜モジュール。
4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of separation membrane modules are connected in series, and a combined permeate fluid channel is provided in which the permeate fluid channels of the permeate fluid channels of the separation membrane modules join together. and
A separation membrane module, wherein the emergency valve is provided only in the collective permeate fluid channel.
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