JP2002037612A - Membrane separation type nitrogen gas generating apparatus - Google Patents
Membrane separation type nitrogen gas generating apparatusInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、膜分離方式による
窒素ガス発生装置に関する。The present invention relates to a nitrogen gas generator using a membrane separation method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】膜分離方式窒素ガス発生装置では、原料
として窒素を含有する混合気体を通常圧縮して供給する
必要があるが、窒素ガスの需用が減少しても必要とされ
る混合気体の量がほとんど変わらず、混合気体の圧縮に
要するコストを下げられないという問題がある。また、
窒素ガスの需用が減少すると発生窒素ガスの濃度が高く
なるという問題がある（後記、比較例１及び比較例２を
参照）。2. Description of the Related Art In a membrane separation type nitrogen gas generator, it is usually necessary to supply a mixed gas containing nitrogen as a raw material by compressing it. There is a problem that the amount required for compressing the mixed gas cannot be reduced. Also,
There is a problem that when the demand for nitrogen gas decreases, the concentration of generated nitrogen gas increases (see Comparative Examples 1 and 2 described later).
【０００３】一方、発生する窒素ガスの濃度は、透過膜
モジュールを通過する混合気体の通過速度に比例し、通
過速度が遅い場合は高濃度の窒素ガスが得られ、速い場
合はその濃度が低下すること、すなわち、透過膜モジュ
ールの通過容量に対する混合気体の量によって濃度が決
定されることが知られている（特開平９−４０４０５号
公報）。On the other hand, the concentration of the generated nitrogen gas is proportional to the passing speed of the mixed gas passing through the permeable membrane module. When the passing speed is slow, a high-concentration nitrogen gas is obtained, and when the passing speed is fast, the concentration decreases. It is known that the concentration is determined by the amount of the mixed gas with respect to the passing capacity of the permeable membrane module (Japanese Patent Laid-Open No. 9-40405).
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】低需要期に、原料とな
る混合気体を削減するとともに安定した濃度の窒素ガス
を発生する膜分離方式窒素ガス発生装置及びその装置を
用いて窒素ガスを製造する方法を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION In a low demand period, a nitrogen gas is produced using a membrane separation type nitrogen gas generating apparatus for reducing a mixed gas as a raw material and generating a stable concentration of nitrogen gas, and using the apparatus. Provide a way.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の通りで
ある。 （１）混合気体を原料として窒素ガスを製造するため
の、少なくとも２以上の並列して設置された透過膜モジ
ュールを有する膜分離方式窒素ガス発生装置であって、
各透過膜モジュールに接続された弁を開閉することによ
って透過膜モジュールの数を制御することを特徴とする
膜分離方式窒素ガス発生装置。 （２）上記装置を用いて窒素ガスを製造する方法。 （３）上記装置を用いて、混合気体の供給量及び透過膜
モジュールの数を制御することによって窒素ガスの発生
量を制御する方法。 （４）上記の装置を用いて、混合気体の供給量及び透過
膜モジュールの数を制御することによって発生する窒素
ガスの濃度を一定に保つ方法。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is as follows. (1) A membrane separation type nitrogen gas generator having at least two or more permeable membrane modules installed in parallel for producing nitrogen gas using a mixed gas as a raw material,
A membrane separation type nitrogen gas generator, wherein the number of permeable membrane modules is controlled by opening and closing a valve connected to each permeable membrane module. (2) A method for producing nitrogen gas using the above apparatus. (3) A method of controlling the amount of nitrogen gas generated by controlling the supply amount of the mixed gas and the number of permeable membrane modules using the above-described device. (4) A method of controlling the supply amount of the mixed gas and the number of the permeable membrane modules to keep the concentration of the generated nitrogen gas constant by using the above apparatus.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】混合気体としては、窒素を含む気
体があげられ、好ましくは空気があげられる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The mixed gas includes a gas containing nitrogen, and preferably air.
【０００７】混合気体は、用途に応じて塵芥、水分等を
除去した後、透過膜モジュールに供給される。[0007] The mixed gas is supplied to the permeable membrane module after removing dust, moisture and the like according to the application.
【０００８】混合気体は、通常加圧して透過膜モジュー
ルに供給するが、分離排出される気体側に背圧をかける
こともできる。混合気体の圧力の範囲は、使用される透
過膜モジュールに依存するが、例えば２〜１０ｋｇ／ｃ
ｍ2があげられる。The gas mixture is usually supplied under pressure to the permeable membrane module, but a back pressure can be applied to the gas side to be separated and discharged. The range of the pressure of the gas mixture depends on the permeable membrane module used, but is, for example, 2 to 10 kg / c.
m 2 .
【０００９】混合気体を加温することによって透過膜の
透過速度が上がるため、使用する透過膜に影響がない温
度範囲内で混合気体を加温して供給できる。例えば２０
〜８０℃の範囲で供給できる。[0009] Since the permeation speed of the permeable membrane is increased by heating the mixed gas, the mixed gas can be heated and supplied within a temperature range that does not affect the permeable membrane used. For example, 20
It can be supplied in the range of -80 ° C.
【００１０】透過膜モジュールは、窒素ガスを透過させ
ない微細孔膜の集合物、例えば中空繊維膜の集合物を意
味する。透過膜の材質は多数知られており、任意に選択
できる。[0010] The permeable membrane module means an aggregate of microporous membranes that are impermeable to nitrogen gas, for example, an aggregate of hollow fiber membranes. Many materials for the permeable membrane are known and can be arbitrarily selected.
【００１１】透過膜モジュールは、混合気体の供給口、
非透過側の窒素ガス取出し口及び透過側の分離気体排出
口を有する。The permeable membrane module has a supply port for a mixed gas,
It has a nitrogen gas outlet on the non-permeate side and a separated gas outlet on the permeate side.
【００１２】弁は、各々の透過膜モジュールについて、
上記の各々の口に接続することができ、少なくとも混合
気体の供給口に接続される。A valve is provided for each permeable membrane module.
It can be connected to each of the above ports, and is connected to at least a supply port of the mixed gas.
【００１３】弁としては、開閉機能を有し、手動制御及
び／又は自動制御できるものであればよく、例えば、自
動小型ボールバルブがあげられる。The valve may be any valve having an opening / closing function and capable of manual control and / or automatic control, such as an automatic small ball valve.
【００１４】弁の開閉は、窒素ガスの需要に応じて、手
動制御又は自動制御で行う。The opening and closing of the valve is performed manually or automatically according to the demand for nitrogen gas.
【００１５】透過膜モジュールは、少なくとも２以上を
必要とし、直列及び／又は並列に配置され、少なくとも
２以上が並列に設置される。The permeable membrane modules require at least two or more, are arranged in series and / or in parallel, and at least two or more are installed in parallel.
【００１６】混合気体の供給量及び透過膜モジュールの
数によって、発生する窒素ガスの製造量及び／又は窒素
ガスの濃度を制御するためには、少なくとも２以上の透
過膜モジュールが並列に配置される必要があり、より多
数の透過膜モジュールを並列に配置すれば制御がより緻
密にできる。In order to control the amount of nitrogen gas produced and / or the concentration of nitrogen gas depending on the supply amount of the mixed gas and the number of permeable membrane modules, at least two or more permeable membrane modules are arranged in parallel. It is necessary to arrange more permeable membrane modules in parallel, so that control can be made more precise.
【００１７】発生する窒素ガスは、膜分離方式窒素ガス
発生装置から製造される窒素ガスの通常の濃度、例えば
９５〜９９．９％の濃度で得られる。The nitrogen gas generated is obtained at a normal concentration of nitrogen gas produced from a membrane separation type nitrogen gas generator, for example, a concentration of 95 to 99.9%.
【００１８】[0018]
【実施例】〔比較例１〕膜分離方式窒素ガス発生装置
（圧縮空気圧力６．１ｋｇ／ｃｍ2〜６．４ｋｇ／ｃｍ2
のとき、発生能力：２００Ｎｍ3／ｈｒ、製品濃度９７
ｖｏｌ％、製品圧力：４．７ｋｇ／ｃｍ2以上、並行す
る透過膜モジュール×１０）に原料の圧縮空気（５．７
５ｋｇ／ｃｍ2）を供給し、原料空気量（Ａ）、窒素ガ
ス発生量（Ｎ）及び同濃度（ｖｏｌ％）を測定した。EXAMPLES Comparative Example 1 film separation system nitrogen gas generating device (compressed air pressure 6.1kg / cm 2 ~6.4kg / cm 2
At the time of generation: 200 Nm 3 / hr, product concentration 97
vol%, product pressure: 4.7 kg / cm 2 or more, parallel permeable membrane module × 10) and compressed air (5.7
5 kg / cm 2 ), and the raw material air amount (A), nitrogen gas generation amount (N), and the same concentration (vol%) were measured.
【００１９】結果を第１表に示す。窒素ガス発生量
（Ｎ）が減少しても、原料空気量（Ａ）にはさほどの減
少がみられず、窒素ガス濃度が上昇した。Ａ／Ｎが大き
いほど、分離の効率が悪い。The results are shown in Table 1. Even if the nitrogen gas generation amount (N) decreased, the raw material air amount (A) did not decrease so much, and the nitrogen gas concentration increased. The higher the A / N, the lower the efficiency of separation.
【００２０】[0020]
【表１】 第１表 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― Ａ（Ｎｍ3／ｈｒ） Ｎ（Ｎｍ3／ｈｒ） Ａ／Ｎ 濃度（ｖｏｌ％） ―――――――――――――――――――――――――――――――――― ５００ ２４０ ２．０６ ９７．０ ４３２ １１０ ３．９３ ９８．２ ４００ ６０ ６．６７ ９９．５以上 ――――――――――――――――――――――――――――――――――[Table 1] Table 1 ―――――――――――――――――――――――――――――――― A (Nm 3 / hr) N ( Nm 3 / hr) A / N concentration (vol%) ―――――――――――――――――――――――――――――――― 500 240 2 .06 97.0 432 110 3.93 98.2 400 60 6.67 99.5 or higher ―――――――――――――――――――――――――――― ――――――
【００２１】〔比較例２〕上記の膜分離方式窒素ガス発
生装置に供給する圧縮空気を５．７５ｋｇ／ｃｍ 2から
５．０ｋｇ／ｃｍ2に変化させたところ、発生窒素ガス
の圧力が約１ｋｇ／ｃｍ2下がり、第２表に示すよう
に、原料空気量（Ａ）はあまり減少しなかった。[Comparative Example 2] Nitrogen gas generation using the above membrane separation method
5.75 kg / cm of compressed air supplied to the raw device TwoFrom
5.0kg / cmTwoChanged to nitrogen gas
Pressure is about 1kg / cmTwoDown, as shown in Table 2
In addition, the raw material air amount (A) did not decrease so much.
【００２２】[0022]
【表２】 [Table 2]
【００２３】〔実施例〕前記の膜分離方式窒素ガス発生
装置の透過膜モジュールの前後に自動弁（北村バルブ製
造（株）社製、型式ＳＫ）を取付け、圧縮空気（５．７
５ｋｇ／ｃｍ2）を供給し、透過膜モジュール数（Ｃ）
を変化させた場合の原料空気量（Ａ）、窒素ガス発生量
（Ｎ）及び同濃度（ｖｏｌ％）を測定した。結果を表３
に示す。[Embodiment] An automatic valve (model SK, manufactured by Kitamura Valve Co., Ltd.) was attached before and after the permeable membrane module of the above-mentioned nitrogen gas generator of the membrane separation system, and compressed air (5.7) was used.
5 kg / cm 2 ) and the number of permeable membrane modules (C)
Was changed, the amount of raw material air (A), the amount of generated nitrogen gas (N), and the same concentration (vol%) were measured. Table 3 shows the results
Shown in
【００２４】並列して配置された透過膜モジュールの数
を制御することによって、Ａ／Ｎ比を低減するともに、
安定した濃度の窒素ガスが製造できることがわかる。By controlling the number of permeable membrane modules arranged in parallel, the A / N ratio can be reduced,
It can be seen that a stable concentration of nitrogen gas can be produced.
【００２５】[0025]
【表３】 第３表 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― Ｃ（本） Ａ（Ｎｍ3／ｈｒ） Ｎ（Ｎｍ3／ｈｒ） Ａ／Ｎ 濃度（ｖｏｌ％） ―――――――――――――――――――――――――――――――――― ９ ５０２ １７２ ２．９２ ９７．０ ８ ４７７ １６０ ２．９７ ９７．４ ７ ４２５ １４１ ３．０２ ９７．１ ６ ３６５ １１８ ３．１０ ９７．１ ５ ３１８ １００ ３．１６ ９７．３ ４ ２７４ ８０ ３．１０ ９８．１ ――――――――――――――――――――――――――――――――――[Table 3] Table 3 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― C (book) A (Nm 3 / hr) N (Nm 3 / hr) A / N concentration (vol%) ――――――――――――――――――――――――――――――― -9 502 172 2.92 97.0 8 477 160 2.97 97.4 7 425 141 3.00 97.1 6 365 118 3.10 97.1 5 318 100 3.16 97.3 4 274 803 .10 98.1 ――――――――――――――――――――――――――――――――――
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明の膜分離方式窒素ガス発生装置に
より、原料空気量（Ａ）／窒素ガス発生量（Ｎ）比を低
減し、低コストかつ濃度の安定した窒素ガスを製造する
ことができる。According to the present invention, it is possible to reduce the ratio of the amount of raw air (A) / the amount of generated nitrogen gas (N) and to produce a low-cost and stable concentration of nitrogen gas. it can.
Claims (4)
るための、少なくとも２以上の並列して設置された透過
膜モジュールを有する膜分離方式窒素ガス発生装置であ
って、各透過膜モジュールに接続された弁を開閉するこ
とによって透過膜モジュールの数を制御することを特徴
とする膜分離方式窒素ガス発生装置。1. A membrane separation type nitrogen gas generator having at least two or more permeable membrane modules installed in parallel for producing nitrogen gas using a mixed gas as a raw material, wherein the nitrogen gas generator is connected to each permeable membrane module. A membrane separation type nitrogen gas generator characterized by controlling the number of permeable membrane modules by opening and closing a selected valve.
を用いて窒素ガスを製造する方法。2. A method for producing nitrogen gas by using the membrane separation type nitrogen gas generator according to claim 1.
を用いて、混合気体の供給量及び透過膜モジュールの数
を制御することによって窒素ガスの発生量を制御する方
法。3. A method for controlling the amount of nitrogen gas generated by controlling the supply amount of a mixed gas and the number of permeable membrane modules using the membrane separation type nitrogen gas generator according to claim 1.
を用いて、混合気体の供給量及び透過膜モジュールの数
を制御することによって窒素ガスの濃度を一定に保つ方
法。4. A method for keeping the concentration of nitrogen gas constant by controlling the supply amount of a mixed gas and the number of permeable membrane modules by using the membrane separation type nitrogen gas generator according to claim 1.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000221731A JP2002037612A (en) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | Membrane separation type nitrogen gas generating apparatus |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009268994A (en) * | 2008-05-09 | 2009-11-19 | Air Water Inc | Gas separation apparatus and method |
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2000
- 2000-07-24 JP JP2000221731A patent/JP2002037612A/en active Pending
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| JP2009268994A (en) * | 2008-05-09 | 2009-11-19 | Air Water Inc | Gas separation apparatus and method |
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