JP2011072972A

JP2011072972A - 分離膜エレメント取付装置

Info

Publication number: JP2011072972A
Application number: JP2009230101A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Takagi; 義信高木; Masaru Fujita; 優藤田; Yoshihiro Asari; 祥広浅利
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2009-10-02
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2011-04-14

Abstract

【課題】作業性が容易であり耐熱性に優れコスト的に有利である分離膜エレメント取付装置を提供する。
【解決手段】管板11の分離膜エレメント取付カ所に、取付孔21が上下貫通状にあけられている。取付孔に分離膜エレメント12の上端部が通されている。取付孔の周面下部に内方突出環状受け部22が設けられるとともにその上部に雌ネジ23が形成されている。受け部上面には上拡がりテーパ状受け面24が設けられている。受け面に分離膜エレメントの上端部を取り囲んで金属製シールリング25が載せられている。シールリング下面には受け面と対応する下細りテーパ状軸方向シール面41が設けられている。シールリング内周面には分離膜エレメントの上端部外面と対応する円筒状半径方向シール面42が設けられている。取付孔に押さえ金具13がはめ入れられてシールリングを押圧している。押さえ金具外面に雌ネジにネジ合わされた雄ネジ51が形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、アルコール無水化設備、例えば、エタノール製造設備、イソプロピルアルコール(IPA)リサイクル設備において、有機溶剤と水の混合液もしくは蒸気等の流体を、無水化するための分離膜モジュールにおいて、モジュール本体の管板に分離膜エレメントを取付るための分離膜エレメント取付装置に関する。

この種の分離膜モジュールは、図２に示すように、上下両端両端閉鎖垂直円筒状モジュール本体101と、モジュール本体101内の頂壁近くに設けられている水平状管板102と、管板102に吊下状かつ並列状に取付られかつ上端開口を管板101上方に開放するとともに、下端開口を閉鎖している複数の垂直筒状分離膜エレメント103とを備えている。モジュール本体101胴壁上部には処理流体入口104が、その下部には処理流体出口105がそれぞれ設けられている。モジュール本体101頂壁中央には透過水排出口106が設けられている。モジュール本体101内の管板102下方には複数の水平状邪魔板107が多段に設けられている。

図３は、第１分離膜エレメント取付装置を示すものである。

分離膜エレメント103は、セラミックからなる支持体表面に、ゼオライト膜を形成してなるエレメント本体111と、エレメント本体111の上端にこれと一直線状に連ねられている金属製接合管112と、エレメント本体111および接合管112の相対する端部外面同士に渡されている円筒状樹脂製接合部材113とよりなる。接合管112外面にはテーパ雄ネジ114が形成されている。

管板121の分離膜エレメント取付カ所に、取付孔122が上下貫通状にあけられている。取付孔122周面には、テーパ雄ネジ114をネジ入れたテーパ雌ネジ123が形成されている。

第１分離膜エレメント取付装置では、エレメント本体111および接合管112が異種材料であるため、双方を接合するためには樹脂製接合部材113が用いられている。樹脂製接合部材113は、耐熱性に問題があり、１５０°Ｃを超える温度条件では耐久性に乏しい。さらに、分離膜エレメント103の取付作業に際しては、多数の分離膜エレメント103を１つずつ取付孔122にネジ入れ、テーパネジ114、123同士をネジ合わせる必要があり、取付作業が面倒である。

図４に、第２分離膜エレメント取付装置が示されている。

分離膜エレメント131は、セラミックからなる支持体表面に、ゼオライト膜を形成してなるエレメント本体141と、エレメント本体141の上端にセラミック接着剤によって接合されている緻密セラミック製接合管142とよりなる。エレメント本体141および接合管142が同種材料であるため、上記接合部材113のようにものは必要としない。接合管142の外面には上記ネジ123のようなものは形成されておらず、平滑である。

管板151の分離膜エレメント取付カ所に、取付孔152が上下貫通状にあけられている。取付孔152に、接合管142が通されている。取付孔152の周面下部に内方突出環状受け部153が設けられるとともに、その上部に雌ネジ154が形成されている。受け部153上には、接合管142を取り囲んで、下保護リング155、Ｏリング156および上保護リング157が下から順次載せられている。取付孔152に、押さえ金具158がはめ入れられて上保護リング157を押圧している。押さえ金具158外面に、雌ネジ154にネジ合わされた雄ネジ159が形成されている。

第２分離膜エレメント取付装置では、押さえ金具158でＯリング156を押し潰すことによって、Ｏリング156がシール力を発揮するとともに、分離膜エレメント131に対する摺動抵抗によって抜止め力を発揮している。そのため、Ｏリング156には相当の弾性が必要であり、弾性のあるゴム製（使用する媒体に応じてフッ素ゴム、EPDM等）のものが採用されている。弾性の無いPTFEや金属製のものは使用でき無い。したがって、耐熱性に問題がある。また、上下の保護リング155、157等の多くの部品点数が必要である。

図５に、第３分離膜エレメント取付装置が示されている。

分離膜エレメント161は、第２分離膜エレメント取付装置の分離膜エレメント131と同様に、エレメント本体171および接合管172よりなる。接合管172の外面上端にはフランジ173が一体的に設けられている。

管板181の分離膜エレメント取付カ所に、取付孔182が上下貫通状にあけられている。取付孔182の周面下部に内方突出環状受け部183が設けられるとともに、その上部に雌ネジ184が形成されている。受け部184上面には環状リング溝185が形成されている。リング溝185にはＯリング186が挿入されている。リング溝185をフランジ173が被覆するように接合管172が取付孔182に通されている。取付孔182に、押さえ金具187がはめ入れられてフランジ173を押圧している。押さえ金具187外面に、雌ネジ184にネジ合わされた雄ネジ188が形成されている。

第３分離膜エレメント取付装置に用いられるＯリング186は、抜止め力を発揮する必要が無いため、第２分離膜エレメント取付装置に用いられるＯリング156と比較して、さほど大きい弾性力を必要としない。そのため、その材料として、弾性力の無いPTEFも使用可能である。PTEFは、耐熱性、耐薬品性に優れている。また、Ｏリング186に代えて、厚さ２mm以上の金属製平パッキンを使用してもよい。

第３分離膜エレメント取付装置の課題としては、接合管172の外面上端にフランジ173を一体性成形する必要があり、成形性および加工性に難があり、コスト的に不利である。

この発明の目的は、上記課題を鑑みて、作業性が容易であり、耐熱性に優れ、しかも、コスト的に有利である分離膜エレメント取付装置を提供することにある。

この発明による分離膜エレメント取付装置は、水平状管板を有するモジュール本体と、管板に吊下状かつ並列状に取付られている複数の垂直筒状分離膜エレメントとを備えている分離膜モジュールにおいて、管板の分離膜エレメント取付カ所に、取付孔が上下貫通状にあけられており、取付孔に、分離膜エレメントの上端部が通されており、取付孔の周面下部に内方突出環状受け部が設けられるとともに、その上部に雌ネジが形成されており、受け部上面には、上拡がりテーパ状受け面が設けられており、受け面に、分離膜エレメントの上端部を取り囲んで金属製シールリングが載せられており、シールリング下面には、受け面と対応する下細りテーパ状軸方向シール面が設けられており、シールリング内周面には、分離膜エレメントの上端部外面と対応する円筒状半径方向シール面が設けられており、取付孔に、押さえ金具がはめ入れられてシールリングを押圧しており、押さえ金具外面に、雌ネジにネジ合わされた雄ネジが形成されているものである。

この発明による分離膜エレメント取付装置では、分離膜エレメントの取付作業に際し、管板および分離膜エレメントをネジ締結する必要が無く、管板の取付孔に分離膜エレメントを通すだけでよいから、取付作業を容易に行うことができる。さらに、シール力および抜止め力を発生させるために金属製シールリングを用いているから、耐熱性に優れている。分離膜エレメントに、フランジ等の特別構造を細工する必要が無いから、コスト的に有利である。

この発明によれば、作業性が容易であり、耐熱性に優れ、しかも、コスト的に有利である分離膜エレメント取付装置が提供される。

この発明による分離膜エレメント取付装置の垂直縦断面図である。従来技術による分離膜エレメント取付装置を備えた分離膜モジュールの垂直縦断面図である。従来技術による第１分離膜エレメント取付装置の垂直縦断面図である。従来技術による第２分離膜エレメント取付装置の垂直縦断面図である。従来技術による第３分離膜エレメント取付装置の垂直縦断面図である。

図１を参照しながら、この発明による分離膜エレメント取付装置について説明する。これは、冒頭、背景技術の項で説明した分離膜モジュールに適用可能であるが、必ずしも、そのタイプのものに限定されること無く、他のタイプの分離膜モジュールにも好適に適用される。

水平状管板11に、垂直筒状分離膜エレメント12が押さえ金具13を介して吊下状に取付られている。

管板11の取付カ所に、取付孔21が上下貫通状にあけられている。取付孔21の周面下部に内方突出環状受け部22が設けられるとともに、その上部に雌ネジ23が形成されている。受け部22上面には、上拡がりテーパ状受け面24が設けられている。受け面24にはシールリング25が載せられている。

分離膜エレメント12は、セラミックからなる支持体表面に、ゼオライト膜を形成してなるエレメント本体31と、エレメント本体31の上端にセラミック接着剤によって接合されかつシールリング25に通された緻密セラミック製接合管32とよりなる。接合管32の外面は、滑らかで、シールに支障を来さ無い面粗さを有している。

シールリング25は、SUS304、SUS316等の金属材料よりなる。シールリング25下面には、受け面24と対応する下細りテーパ状軸方向シール面41が設けられている。シールリング25内周面には、接合管32外面と対応する円筒状半径方向シール面42が設けられている。

押さえ金具13外面には、雌ネジ23にネジ合わされた雄ネジ51が形成されている。押さえ金具13軸中心には、分離膜エレメント12内と連通させられた上下貫通状通水孔52が形成されている。押さえ金具13頂面には、回転用六角外面付把持部53が設けられている。

押さえ金具13をネジ込むことによって、押さえ金具13の下端面がシールリング25上面を押圧し、受け面24および軸方向シール面41がシール接触させられるとともに、楔効果によって、シールリング25が内方に変形させられることによって、接合管32外面および半径方向シール面42とがシール接触させられる。同時に、接合管32外面および半径方向シール面42のシール接触は、分離膜エレメント12の抜止め機能を果たす。

この発明による分離膜エレメント取付装置は、アルコール無水化設備、例えば、エタノール製造設備、イソプロピルアルコール(IPA)リサイクル設備において、有機溶剤と水の混合液もしくは蒸気等の流体を、無水化するための分離膜モジュールにおいて、モジュール本体の管板に分離膜エレメントを取付ることを達成するのに適している。

11 管板
12 分離膜エレメント
21 取付孔
22 受け部
23 雌ネジ
24 受け面
25 シールリング
41 軸方向シール面
42 半径方向シール面
51 雄ネジ

Claims

水平状管板を有するモジュール本体と、管板に吊下状かつ並列状に取付られている複数の垂直筒状分離膜エレメントとを備えている分離膜モジュールにおいて、
管板の分離膜エレメント取付カ所に、取付孔が上下貫通状にあけられており、取付孔に、分離膜エレメントの上端部が通されており、取付孔の周面下部に内方突出環状受け部が設けられるとともに、その上部に雌ネジが形成されており、受け部上面には、上拡がりテーパ状受け面が設けられており、受け面に、分離膜エレメントの上端部を取り囲んで金属製シールリングが載せられており、シールリング下面には、受け面と対応する下細りテーパ状軸方向シール面が設けられており、シールリング内周面には、分離膜エレメントの上端部外面と対応する円筒状半径方向シール面が設けられており、取付孔に、押さえ金具がはめ入れられてシールリングを押圧しており、押さえ金具外面に、雌ネジにネジ合わされた雄ネジが形成されている分離膜エレメント取付装置。