JP2014004521A - High-pressure dry gas producing system - Google Patents

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Tomohide Nakamura
智英 中村
Nobuhiko Fukuda
叙彦 福田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dry gas producing method that can remove water in a gas without substantially losing a gas component.SOLUTION: The dry gas producing method uses a dehumidifier that removes water in a gas, a gas liquid separation device that removes a liquid component in the gas, and means for increasing a pressure of the gas. The method increases a pressure of a gas containing water, supplies the gas to the dehumidifier, and takes out a dry gas from which the water is removed. In addition, the method mixes a humidified gas discharged from the dehumidifier with a raw material gas, and can supply the mixture gas to the dehumidifier again.

Description

本発明は、水分を含有するガスから水分を除去して、高圧の乾燥ガスを得ることが可能である高圧乾燥ガス製造システムに関し、特には、水分以外のガス成分を損失することなく圧縮された乾燥ガスを製造する高圧乾燥ガス製造システムに関する。   The present invention relates to a high-pressure dry gas production system capable of obtaining a high-pressure dry gas by removing water from a gas containing water, and particularly compressed without losing gas components other than water. The present invention relates to a high-pressure dry gas production system for producing dry gas.

従来、産業分野において種々のガスを圧縮して利用する場合において、ガス中の水分(水蒸気)が凝縮、液化することがあり、これによってガス使用機器の損傷が起こり得る。そのため、このような圧縮ガスを利用する場合は、一般的に何らかの方法によりガス中の水分を除き利用される。例えば特許文献1には、計装機器を正常に作動させるために、乾燥した空気または窒素の発生方法に関する技術が開示されている。   Conventionally, when various gases are compressed and used in the industrial field, moisture (water vapor) in the gas may be condensed and liquefied, which may cause damage to gas-using equipment. Therefore, when such compressed gas is used, it is generally used by removing moisture in the gas by some method. For example, Patent Document 1 discloses a technique relating to a method for generating dry air or nitrogen in order to operate an instrumentation device normally.

一方、ガス中の水分を分離除去するための装置としては、例えば分離膜方式やPSA(Pressure Swing Adsorption)方式が知られており、産業分野において利用されている。   On the other hand, as a device for separating and removing moisture in the gas, for example, a separation membrane method and a PSA (Pressure Swing Adsorption) method are known and used in the industrial field.

特開昭63−182019JP 63-182019 特許4521373Patent 4521373

しかしながら、膜分離方式においては、水分を除外する際に他の有用なガスも付随して透過してしまうためガスの損失が発生する。また除湿効率を向上させるために製品乾燥ガスをパージガスとして利用すると同じくガスの損失が発生する。また、PSA方式においても、吸着剤に吸着した水を脱着させるために、乾燥ガスの一部をパージガスとして利用するため、ガスの損失が発生する。   However, in the membrane separation system, gas is lost because other useful gases are also permeated when moisture is excluded. Further, when the product drying gas is used as a purge gas in order to improve the dehumidifying efficiency, a loss of gas is similarly generated. Also in the PSA system, a portion of the dry gas is used as a purge gas in order to desorb water adsorbed on the adsorbent, resulting in gas loss.

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、水分を含むガス中から水分以外の成分を損失することなく圧縮乾燥ガスを製造する方法を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the said problem, The objective is to provide the method of manufacturing compressed dry gas, without losing components other than a water | moisture content from the gas containing a water | moisture content.

上記目的を達成するための本発明における圧縮乾燥ガスを製造する方法は下記の通りである:
1. 水分を含む原料ガスから水蒸気濃度の減少した乾燥ガスを得る乾燥ガス製造方法であって、少なくとも、
供給ガスを水蒸気濃度が減少した乾燥ガスと水蒸気濃度が増加した湿りガスとに分離することができる除湿装置と
ガスの昇圧装置と
ガス中の凝縮物を除去できる気液分離装置と
を備え、
原料ガスと、前記除湿装置から分離された湿りガスとが混合した供給ガスを、前記昇圧装置によって昇圧し、
前記供給ガス中の水蒸気が凝縮した水分を、気液分離装置で除去した後、
前記供給ガスを除湿装置に供給する
ように構成されたことを特徴とする乾燥ガス製造システム。
The method for producing the compressed dry gas in the present invention for achieving the above object is as follows:
1. A dry gas production method for obtaining a dry gas having a reduced water vapor concentration from a source gas containing moisture, comprising at least:
A dehumidifying device capable of separating the supply gas into a dry gas having a reduced water vapor concentration and a wet gas having an increased water vapor concentration; a gas booster; and a gas-liquid separation device capable of removing condensate in the gas;
The supply gas obtained by mixing the raw material gas and the wet gas separated from the dehumidifier is boosted by the booster,
After removing moisture condensed by water vapor in the supply gas with a gas-liquid separator,
A dry gas production system configured to supply the supply gas to a dehumidifier.

2. 水分を含む原料ガスから水蒸気濃度の減少した乾燥ガスを得る乾燥ガス製造方法であって、少なくとも、
供給ガスを水蒸気濃度が減少した乾燥ガスと水蒸気濃度が増加した湿りガスとに分離することができる除湿装置と
ガスの昇圧装置と
ガス中の凝縮物を除去できる気液分離装置と
を備え、
原料ガスと、前記除湿装置から分離された後、前記昇圧装置によって昇圧した湿りガスとが混合した供給ガス中の水蒸気が凝縮した水分を、気液分離装置で除去した後、
前記供給ガスを除湿装置に供給する
ように構成されたことを特徴とする乾燥ガス製造システム。
2. A dry gas production method for obtaining a dry gas having a reduced water vapor concentration from a source gas containing moisture, comprising at least:
A dehumidifying device capable of separating the supply gas into a dry gas having a reduced water vapor concentration and a wet gas having an increased water vapor concentration; a gas booster; and a gas-liquid separation device capable of removing condensate in the gas;
After the water vapor in the supply gas mixed with the raw material gas and the wet gas pressurized by the pressure booster after being separated from the dehumidifier is removed by the gas-liquid separator,
A dry gas production system configured to supply the supply gas to a dehumidifier.

3. 除湿装置がガス分離膜であることを特徴とする上記1又は2に記載の乾燥ガス製造システム。 3. 3. The dry gas production system according to 1 or 2 above, wherein the dehumidifying device is a gas separation membrane.

4. 気液分離装置と除湿装置との間にガスの加熱装置を設けたことを特徴とする上記1〜3のいずれかに記載の乾燥ガス製造システム。 4). 4. The dry gas production system according to any one of 1 to 3, wherein a gas heating device is provided between the gas-liquid separator and the dehumidifier.

5. 乾燥ガスの一部をパージガスとして供給することを特徴とする上記1〜4にいずれかに記載の乾燥ガス製造システム。
5. 5. The dry gas production system according to any one of 1 to 4 above, wherein a part of the dry gas is supplied as a purge gas.

6. 系外から乾燥した第二の原料ガスをパージガスとして供給することを特徴とする上記1〜4のいずれかに記載の乾燥ガス製造システム。 6). The dry gas production system according to any one of 1 to 4 above, wherein the second source gas dried from outside the system is supplied as a purge gas.

7. 高圧乾燥ガスライン上に露点計測手段を設けたことを特徴とする上記5又は6に記載の乾燥ガス製造システム。 7). 7. The dry gas production system according to 5 or 6 above, wherein a dew point measuring means is provided on the high pressure dry gas line.

8. 除湿装置から排出される湿りガスの流量測定手段を設けたことを特徴とする上記5又は6に記載の乾燥ガス製造システム。 8). 7. The dry gas production system as described in 5 or 6 above, further comprising means for measuring the flow rate of the wet gas discharged from the dehumidifier.

9. 気液分離装置の前段に冷却装置を設けたことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の乾燥ガス製造システム。 9. The dry gas production system according to any one of claims 1 to 8, wherein a cooling device is provided upstream of the gas-liquid separator.

10. 気液分離装置の前段に水洗塔を設けたことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の乾燥ガス製造システム。 10. The dry gas production system according to any one of claims 1 to 9, wherein a water washing tower is provided in front of the gas-liquid separator.

11. 除湿装置内において、湿りガスが流れる部分を大気圧以下に減圧するように構成されたことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の乾燥ガス製造システム。 11. The dry gas production system according to any one of claims 1 to 10, wherein the dehumidifying device is configured to depressurize a portion through which the wet gas flows to an atmospheric pressure or lower.

本発明によれば、原料ガスを実質的に損失することなく、経済的かつ簡易的な高圧乾燥ガス製造方法を提供することができる。   According to the present invention, an economical and simple method for producing a high-pressure dry gas can be provided without substantially losing the raw material gas.

第1の実施形態の乾燥ガス製造方法の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the dry gas manufacturing method of 1st Embodiment. 第2の実施形態の乾燥ガス製造方法の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the example of a structure of the dry gas manufacturing method of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の乾燥ガス製造方法の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the dry gas manufacturing method of 3rd Embodiment. 第4の実施形態の乾燥ガス製造方法の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the dry gas manufacturing method of 4th Embodiment. 第5の実施形態の乾燥ガス製造方法の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the dry gas manufacturing method of 5th Embodiment. 第6の実施形態の乾燥ガス製造方法の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the dry gas manufacturing method of 6th Embodiment. 第6の実施形態の乾燥ガス製造方法の別の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically another structural example of the dry gas manufacturing method of 6th Embodiment. 第7の実施形態の乾燥ガス製造方法の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the dry gas manufacturing method of 7th Embodiment. 第8の実施形態の乾燥ガス製造方法の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the dry gas manufacturing method of 8th Embodiment. 第9の実施形態の乾燥ガス製造方法の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the dry gas manufacturing method of 9th Embodiment. 膜分離による乾燥ガス製造方法の基本的な構成を示す図であり(a)が実施例に関わる構成を示し、(b)が比較例に関わる構成を示している。It is a figure which shows the basic composition of the dry gas manufacturing method by membrane separation, (a) shows the structure in connection with an Example, (b) has shown the structure in connection with a comparative example.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
図1の除湿システムは、供給ガス4を乾燥ガス4aと湿りガス4bとに分離する除湿装置11、昇圧装置12,気液分離装置13を備えている。図1の除湿システムは、原料ガス3と、除湿装置11からの湿りガス4bとを混合した供給ガス4を、昇圧装置12に導入して、昇圧した後、気液分離装置13を通過した後に除湿装置11に供給するように構成されている。
[First Embodiment]
The dehumidifying system of FIG. 1 includes a dehumidifying device 11, a booster 12, and a gas-liquid separator 13 that separate the supply gas 4 into a dry gas 4a and a wet gas 4b. The dehumidification system of FIG. 1 introduces the supply gas 4 mixed with the raw material gas 3 and the wet gas 4b from the dehumidifier 11 into the booster 12, pressurizes it, and then passes through the gas-liquid separator 13 It is configured to supply to the dehumidifier 11.

原料ガス3としては、大気圧、25℃の条件下で気体であるものであれば特に限定されるものではないが、水素、ヘリウム、二酸化炭素、窒素といった水分以外の不純物を含まない純ガスでもよいし、バイオガス、ランドフィルガス、天然ガス、燃焼排ガス、改質ガス、プロセス排ガスといった水分以外にも複数のガスが含まれる混合ガスでも良い。   The source gas 3 is not particularly limited as long as it is a gas under the conditions of atmospheric pressure and 25 ° C., but even a pure gas that does not contain impurities other than moisture such as hydrogen, helium, carbon dioxide, and nitrogen. Alternatively, it may be a mixed gas containing a plurality of gases other than moisture such as biogas, landfill gas, natural gas, combustion exhaust gas, reformed gas, and process exhaust gas.

昇圧装置12は、供給ガスの圧力を所定の圧力に設定できる物であれば特に限定される物ではないが、コンプレッサー、ブロアー、ファンなどが挙げられる。   The booster 12 is not particularly limited as long as the pressure of the supply gas can be set to a predetermined pressure, and examples thereof include a compressor, a blower, and a fan.

供給ガス4の圧力は特に制限されるものではないが、除湿装置11における運転に適した圧力に設定される。通常は大気圧以上〜10MPaG以下が好ましく、より好ましくは0.3MPaG以上〜3MPaG以下となる。原料ガス3が供給ガス4として好ましい圧力未満の場合は、図1に示すように昇圧装置12で昇圧する。   The pressure of the supply gas 4 is not particularly limited, but is set to a pressure suitable for operation in the dehumidifier 11. Usually, it is preferably from atmospheric pressure to 10 MPaG, more preferably from 0.3 MPaG to 3 MPaG. When the source gas 3 is less than the pressure preferable as the supply gas 4, the pressure is raised by the booster 12 as shown in FIG. 1.

気液分離装置13は、気体と液体とを分離できる装置であればどのようなものでも良いが、例えば、デミスター、コアレッサーフィルター、遠心分離式装置などが利用できる。   The gas-liquid separation device 13 may be any device as long as it can separate a gas and a liquid. For example, a demister, a coalescer filter, a centrifugal separation device, or the like can be used.

除湿装置11は、ガス中の水分(水蒸気)を選択的に除去できる装置であればどのようなものでも良いが、例えば、分離膜方式の除湿装置、PSA式の除湿装置、デシカント式の除湿装置などが利用できる。   The dehumidifier 11 may be any device as long as it can selectively remove moisture (water vapor) in the gas. For example, a separation membrane type dehumidifier, a PSA type dehumidifier, and a desiccant type dehumidifier Etc. are available.

除湿装置11が分離膜方式の場合、例えば中空糸膜を利用した分離膜モジュールを利用してもよい。この場合、分離膜モジュールは、いわゆるボアフィードタイプとシェルフィードタイプのいずれであっても構わない。ガス分離膜モジュールそのものの構成は従来公知であるが、例えば、数百本から数十万本からなる中空糸膜の束(中空糸束)と、それを収容する容器と、中空糸束の両端部に形成された管板等を備えるものであってもよい。ボアフィードタイプの場合、各中空糸膜の一方の開口部から原料ガスが膜中空部(一次側)に送り込まれ、原料ガス中の水分が選択的に膜を透過して透過側(二次側)に導出される。   When the dehumidifying device 11 is a separation membrane type, for example, a separation membrane module using a hollow fiber membrane may be used. In this case, the separation membrane module may be either a so-called bore feed type or a shell feed type. The structure of the gas separation membrane module itself is conventionally known. For example, hundreds to hundreds of thousands of hollow fiber membrane bundles (hollow fiber bundles), a container for accommodating the hollow fiber membrane bundles, and both ends of the hollow fiber bundles You may provide the tube sheet etc. which were formed in the part. In the case of the bore feed type, the raw material gas is fed into the hollow membrane portion (primary side) from one opening of each hollow fiber membrane, and moisture in the raw material gas selectively permeates the membrane and passes through the membrane (secondary side). ).

中空糸としては、厚みが薄く径が小さいものを利用可能であり、この場合、小型装置でも高膜面積にすることができ分離効率を高めることができる。中空糸は、限定されるものではないが、その膜厚は10〜500μmで外径は50〜2000μm程度ものであってもよい。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。ガス分離膜は、例えば、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、ゼオライトなどのセラミックス材料などで形成されたものを挙げることができる。ポリイミドで形成されたガス分離膜としては、例えば、芳香族ポリイミド中空糸分離膜が好ましく、芳香族ポリイミド非対称中空糸分離膜がより好ましい。中空糸束の形態としては、平行配列、交叉配列、織物状などが挙げられる。また中空糸束は略中心部に芯管を備えていてもよいし、中空糸束の外周部にフィルムが巻き付けられていてもよい。また、中空糸束は、ストレートの形態に限らず、U字状に折り曲げた形態などであってもよい。   As the hollow fiber, one having a small thickness and a small diameter can be used. In this case, even a small apparatus can have a high membrane area and increase the separation efficiency. The hollow fiber is not limited, but may have a film thickness of 10 to 500 μm and an outer diameter of about 50 to 2000 μm. 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. Examples of the gas separation membrane include those formed of polyimide, polyetherimide, polyamide, polyamideimide, polysulfone, polycarbonate, silicone resin, a polymer material such as a cellulose-based polymer, or a ceramic material such as zeolite. As a gas separation membrane formed of polyimide, for example, an aromatic polyimide hollow fiber separation membrane is preferable, and an aromatic polyimide asymmetric hollow fiber separation membrane is more preferable. Examples of the form of the hollow fiber bundle include a parallel arrangement, a crossing arrangement, and a woven form. Moreover, the hollow fiber bundle may be provided with a core tube at a substantially central portion, or a film may be wound around the outer peripheral portion of the hollow fiber bundle. Further, the hollow fiber bundle is not limited to a straight form, but may be a form bent in a U-shape.

上述のように構成された本実施形態の乾燥ガス製造方法の動作について、以下、説明する。   The operation of the dry gas production method of the present embodiment configured as described above will be described below.

この乾燥ガス製造方法においては、まず、水蒸気を含んだ原料ガス3と、湿りガス4bとからなる供給ガス4を、昇圧装置12で所定の圧力に昇圧する。供給ガスを所定の圧力まで昇圧することで、供給ガス中の水分が凝縮する。昇圧された供給ガス4が気液分離装置13を通る際に、凝縮した水分が凝縮水9として系外に排出される。気液分離装置13で、凝縮した水分を除去された供給ガス4は、除湿装置11に供給され、除湿装置11において、水分が除去された乾燥ガス4aと加湿された湿りガス4bとに分けられる。乾燥ガス4aは製品ガスとして利用され、湿りガス4bは、前記の通り原料ガスと混合される。   In this dry gas production method, first, the supply gas 4 composed of the raw material gas 3 containing water vapor and the wet gas 4b is boosted to a predetermined pressure by the booster 12. By raising the supply gas to a predetermined pressure, moisture in the supply gas is condensed. When the pressurized supply gas 4 passes through the gas-liquid separator 13, the condensed water is discharged out of the system as condensed water 9. The supply gas 4 from which condensed water has been removed by the gas-liquid separation device 13 is supplied to the dehumidifying device 11, and the dehumidifying device 11 is divided into a dry gas 4a from which moisture has been removed and a humidified humid gas 4b. . The dry gas 4a is used as a product gas, and the wet gas 4b is mixed with the raw material gas as described above.

従来の除湿方法(例えば膜分離法)であれば、水蒸気以外のガスの透過、あるいは除湿効率向上のために乾燥ガスの一部を湿りガス側にパージするといったことにより発生した湿りガスは、系外に排気されるため供給ガスの損失が発生していた。
本発明の形態によれば、発生した湿りガスを原料ガスと混合し再び系内に戻すため、ガスの損失を発生させることなく、ガスの除湿が可能となる。
In the case of a conventional dehumidification method (for example, a membrane separation method), a wet gas generated by permeation of a gas other than water vapor or purging a part of a dry gas to the wet gas side to improve dehumidification efficiency is Loss of supply gas occurred because it was exhausted outside.
According to the embodiment of the present invention, the generated wet gas is mixed with the raw material gas and returned to the system again, so that the gas can be dehumidified without causing loss of gas.

[第2の実施形態]
図2は、第2の実施形態の構成を模式的に示す図である。図2では、上記実施形態と同一機能の構造部には図1と同一の符号が付されている。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the configuration of the second embodiment. In FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG.

図2のシステムは、上記実施形態と同様、除湿装置11、昇圧装置12、および気液分離装置13を備えている。原料ガス3の圧力が供給ガス4として好ましい圧力以上である場合は、湿りガス4bを昇圧装置12にて昇圧した後に、原料ガス3と混合して、気液分離装置13に供給する。原料ガス3は、そのままの圧力で昇圧された湿りガスと混合しても良いし、もしくは減圧して好ましい圧力まで低下させた後に昇圧された湿りガスと混合しても良い。   The system in FIG. 2 includes a dehumidifying device 11, a booster device 12, and a gas-liquid separator 13 as in the above embodiment. When the pressure of the source gas 3 is equal to or higher than the pressure preferable as the supply gas 4, the wet gas 4 b is boosted by the booster 12, mixed with the source gas 3, and supplied to the gas-liquid separator 13. The raw material gas 3 may be mixed with the wet gas whose pressure has been increased as it is, or may be mixed with the wet gas whose pressure has been reduced after being reduced to a preferred pressure.

[第3の実施形態]
図3は、第3の実施形態の構成を模式的に示す図である。図3では、上記実施形態と同一機能の構造部には図1、図2と同一の符号が付されている。
[Third Embodiment]
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the configuration of the third embodiment. In FIG. 3, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 are given to the structural portions having the same functions as those in the above embodiment.

図3のシステムは、上記実施形態と同様、除湿装置11、昇圧装置12、および気液分離装置13を備え、さらに、気液分離装置13と除湿装置11の間に加熱装置14が設けられている。これにより供給ガス4が気液分離装置13と除湿装置11の間で外気温などにより冷却されることで水分の凝縮が発生することを防止できる。加熱装置14としては、供給ガス4の温度を昇温できるものであればどのような方式のものであってよい。   The system in FIG. 3 includes a dehumidifier 11, a booster 12, and a gas-liquid separator 13, and a heating device 14 is provided between the gas-liquid separator 13 and the dehumidifier 11, as in the above embodiment. Yes. As a result, the supply gas 4 can be prevented from being condensed by moisture being cooled between the gas-liquid separator 13 and the dehumidifier 11 by the outside air temperature or the like. The heating device 14 may be of any type as long as the temperature of the supply gas 4 can be raised.

[第4の実施形態]
図4は、第4の実施形態の構成を模式的に示す図である。図4では、上記実施形態と同一機能の構造部には図1〜図3と同一の符号が付されている。
[Fourth Embodiment]
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the configuration of the fourth embodiment. In FIG. 4, the same reference numerals as those in FIGS.

図4のシステムは、上記実施形態と同様、除湿装置11、昇圧装置12、および気液分離装置13を備え、さらに、乾燥ガス4aの一部をパージガス5aとして除湿装置11に供給するためのラインが設けられている。このパージガス5aは必要に応じて除湿装置11の除湿効率を向上するために利用できる。流量調整手段15はパージガス5aの流量を調整するために設けられ、流量調整ができるものであればどのような方式のものであってよく流量調整バルブやオリフィスなどが好適に利用される。   The system of FIG. 4 includes a dehumidifying device 11, a booster device 12, and a gas-liquid separator 13 as in the above-described embodiment, and a line for supplying a part of the dry gas 4a to the dehumidifying device 11 as the purge gas 5a. Is provided. The purge gas 5a can be used to improve the dehumidifying efficiency of the dehumidifying device 11 as necessary. The flow rate adjusting means 15 is provided for adjusting the flow rate of the purge gas 5a, and may be of any type as long as the flow rate can be adjusted, and a flow rate adjusting valve, an orifice or the like is preferably used.

[第5の実施形態]
図5は、第5の実施形態の構成を模式的に示す図である。図5では、上記実施形態と同一機能の構造部には図1〜図4と同一の符号が付されている。
[Fifth Embodiment]
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the configuration of the fifth embodiment. In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIGS.

図5のシステムは、上記実施形態と同様、除湿装置11、昇圧装置12、および気液分離装置13を備え、さらに、系外からのガス6をパージガスとして除湿装置11に供給するためのラインが設けられている。この系外からのガス6は除湿装置11で除湿効率を向上するために用いられた後、湿りガス4bとして再び原料ガス3と混合され、最終的には乾燥ガス4aとして回収される。系外からのガス6は原料ガス3と同じ成分であっても良いし、あるいは原料ガス3と異なるガス種を用いても良い。異なるガスを用いた場合、乾燥ガス4aは原料ガス3と系外からのガス6の混合物となり、任意の乾燥混合ガスを得ることが可能となる。   The system shown in FIG. 5 includes a dehumidifier 11, a booster 12, and a gas-liquid separator 13 as in the above embodiment, and further includes a line for supplying the gas 6 from outside the system to the dehumidifier 11 as a purge gas. Is provided. The gas 6 from outside the system is used to improve the dehumidifying efficiency by the dehumidifying device 11, and then mixed with the raw material gas 3 again as the wet gas 4b, and finally recovered as the dry gas 4a. The gas 6 from outside the system may be the same component as the raw material gas 3, or a different gas type from the raw material gas 3 may be used. When different gases are used, the dry gas 4a becomes a mixture of the raw material gas 3 and the gas 6 from outside the system, and an arbitrary dry mixed gas can be obtained.

[第6の実施形態]
図6は、第6の実施形態の構成を模式的に示す図である。図6では、上記実施形態と同一機能の構造部には図1〜図5と同一の符号が付されている。
[Sixth Embodiment]
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the configuration of the sixth embodiment. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIGS.

図6のシステムは、上記実施形態と同様、除湿装置11、昇圧装置12、および気液分離装置13を備え、さらに、乾燥ガス4aの露点計測手段16と流量調整手段17が設けられている。露点計測手段16と流量調整手段17を設けることで、パージガス5aの流量を調整し除湿装置11の運転を効率的に実施することが可能となる。また供給ガス4の流量や圧力の変更や乾燥ガス4aの要求露点の変更など、運転条件変更への追従が可能となる。流量調整手段17は、流量の調整ができれば手動式、自動式どのような方式のものであっても良いが露点計測手段16の計測値に応じて自動的に調整可能なものが好適である。   The system of FIG. 6 includes a dehumidifying device 11, a pressure increasing device 12, and a gas-liquid separating device 13 as in the above embodiment, and further includes a dew point measuring means 16 and a flow rate adjusting means 17 for the dry gas 4a. By providing the dew point measuring means 16 and the flow rate adjusting means 17, it is possible to adjust the flow rate of the purge gas 5 a and efficiently operate the dehumidifier 11. Also, it is possible to follow changes in operating conditions such as changes in the flow rate and pressure of the supply gas 4 and changes in the required dew point of the dry gas 4a. As long as the flow rate can be adjusted, the flow rate adjusting unit 17 may be either a manual type or an automatic type, but is preferably one that can be automatically adjusted according to the measured value of the dew point measuring unit 16.

図7は、第6の実施形態のその他の構成を模式的に示す図である。図7では、上記実施形態と同一機能の構造部には図1〜図6と同一の符号が付されている。   FIG. 7 is a diagram schematically illustrating another configuration of the sixth embodiment. In FIG. 7, the same reference numerals as those in FIGS.

図7のシステムは、上記実施形態と同様、除湿装置11、昇圧装置12、および気液分離装置13を備え、さらに、系外からのガス6を乾燥ガスと直接混合する6aとパージガスとして除湿装置11に供給する6bとに分岐できる構成となっている。第6の実施形態と同様、露点計測手段16と流量調整手段17を設けることで、6bの流量を調整し除湿装置11の運転を効率的に実施することが可能となる。   The system of FIG. 7 includes a dehumidifying device 11, a booster device 12, and a gas-liquid separator 13 as in the above embodiment, and further, a dehumidifying device as a purge gas 6a for directly mixing the gas 6 from the outside with the dry gas. 11 can be branched to 6b that is supplied to 11. Similar to the sixth embodiment, by providing the dew point measuring means 16 and the flow rate adjusting means 17, it is possible to adjust the flow rate of 6 b and efficiently operate the dehumidifying device 11.

[第7の実施形態]
図8は、第7の実施形態の構成を模式的に示す図である。図8では、上記実施形態と同一機能の構造部には図1〜図7と同一の符号が付されている。
[Seventh Embodiment]
FIG. 8 is a diagram schematically illustrating the configuration of the seventh embodiment. In FIG. 8, the same reference numerals as those in FIGS.

図8のシステムは、上記実施形態と同様、除湿装置11、昇圧装置12、および気液分離装置13を備え、さらに、湿りガス4bの流量計測手段18と流量調整手段17が設けられている。除湿装置11の運転において、乾燥ガス4aの露点と湿りガス4bの流量との相関関係が明確な場合などはこのような形態をとることもできる。   The system of FIG. 8 includes a dehumidifying device 11, a booster device 12, and a gas-liquid separator 13 as in the above embodiment, and further includes a flow rate measuring means 18 and a flow rate adjusting means 17 for the wet gas 4b. In the operation of the dehumidifier 11, such a form can be taken when the correlation between the dew point of the dry gas 4a and the flow rate of the wet gas 4b is clear.

[第8の実施形態]
図9は、第8の実施形態の構成を模式的に示す図である。図9では、上記実施形態と同一機能の構造部には図1〜図8と同一の符号が付されている。
[Eighth Embodiment]
FIG. 9 is a diagram schematically showing the configuration of the eighth embodiment. In FIG. 9, the same reference numerals as those in FIGS.

図9のシステムは、上記実施形態と同様、除湿装置11、昇圧装置12、および気液分離装置13を備え、さらに、冷却装置19が気液分離装置13の前段に設けられている。このような形態であれば、冷却装置19で冷却することでガス中の水分の凝縮が促進されるため、除湿装置11の負荷を低減することが可能となる。   The system shown in FIG. 9 includes a dehumidifying device 11, a booster device 12, and a gas-liquid separator 13, and a cooling device 19 is provided in front of the gas-liquid separator 13 as in the above embodiment. If it is such a form, since the condensation of the water | moisture content in gas will be accelerated | stimulated by cooling with the cooling device 19, it will become possible to reduce the load of the dehumidification apparatus 11. FIG.

[第9の実施形態]
図10は、第9の実施形態の構成を模式的に示す図である。図10では、上記実施形態と同一機能の構造部には図1〜図9と同一の符号が付されている。
[Ninth Embodiment]
FIG. 10 is a diagram schematically illustrating the configuration of the ninth embodiment. In FIG. 10, the same reference numerals as those in FIGS.

図10のシステムは、上記実施形態と同様、除湿装置11、昇圧装置12、および気液分離装置13を備え、さらに、水洗塔20が気液分離装置13の前段に設けられている。このような形態であれば、水洗塔20をガスが通る際に水に可溶なガスを排水10として系外に除外することも可能となる。原料ガス3に、水に可溶で乾燥ガス4aに混入させたくないガスが混在する場合にはこのような形態が好適である。   The system shown in FIG. 10 includes a dehumidifying device 11, a booster device 12, and a gas-liquid separator 13, and a water washing tower 20 is provided in front of the gas-liquid separator 13 as in the above embodiment. If it is such a form, when gas passes through the washing tower 20, it becomes possible to exclude the gas soluble in water as the drainage 10 out of the system. Such a form is suitable when the source gas 3 contains a gas that is soluble in water and that is not desired to be mixed into the dry gas 4a.

[第10の実施形態]
不図示であるが第10の実施形態では、除湿装置11の湿りガス側を大気圧以下に維持することで除湿装置11の効率を向上させることが可能である。第10の実施形態は上記いずれの実施形態とも組み合わせることが可能である。
[Tenth embodiment]
Although not shown, in the tenth embodiment, the efficiency of the dehumidifying device 11 can be improved by maintaining the wet gas side of the dehumidifying device 11 at atmospheric pressure or lower. The tenth embodiment can be combined with any of the above embodiments.

本実施形態における乾燥ガス製造システムについて検証した結果を以下説明する。
検証においては、除湿装置として宇部興産株式会社製の分離膜ドライヤ(UM−C10)を2本利用した。除湿装置に圧力0.7MPaGで40℃飽和の窒素ガス(F2)を供給し、0.7MPaGで加圧露点−20℃の乾燥窒素ガス(F3)を得るように実施した。
The result verified about the dry gas manufacturing system in this embodiment is demonstrated below.
In the verification, two separation membrane dryers (UM-C10) manufactured by Ube Industries, Ltd. were used as dehumidifiers. A nitrogen gas (F2) saturated at 40 ° C. was supplied to the dehumidifier at a pressure of 0.7 MPaG, and dry nitrogen gas (F3) having a pressure dew point of −20 ° C. was obtained at 0.7 MPaG.

(実施例、比較例)
下記表1および表2は、実施例と比較例の条件および結果を示している。
図10(a)は、実施例の形態であり、除湿装置から排出される湿りガス(F4)を原料ガス(F1)と混合し、再び除湿装置に供給するよう構成されている。
図10(b)は、比較例の形態であり、除湿装置から排出される湿りガス(F5)はそのまま系外に排出される。
(Examples and comparative examples)
Tables 1 and 2 below show the conditions and results of Examples and Comparative Examples.
FIG. 10A shows a form of the embodiment, wherein the wet gas (F4) discharged from the dehumidifier is mixed with the raw material gas (F1) and supplied to the dehumidifier again.
FIG. 10B shows a comparative example, and the wet gas (F5) discharged from the dehumidifier is directly discharged out of the system.

Figure 2014004521
Figure 2014004521

Figure 2014004521
Figure 2014004521

表1に示すように、実施例において12.8Nm/hの乾燥窒素を得るために必要な原料窒素量は、12.8 Nm/hで良い。一方で、表2に示すように比較例においては12.8Nm/hの乾燥窒素を得るために必要な原料窒素量は、系外に排出される分を補うため16.0 Nm/hが必要となる。
As shown in Table 1, the raw material of nitrogen amount required to obtain a dry nitrogen 12.8 nm 3 / h in the embodiment may be 12.8 Nm 3 / h. On the other hand, as shown in Table 2, in the comparative example, the amount of raw material nitrogen necessary to obtain 12.8 Nm 3 / h dry nitrogen is 16.0 Nm 3 / h in order to compensate for the amount discharged out of the system. Is required.

3 水分を含む原料ガス
4 供給ガス
4a 乾燥ガス
4b 湿りガス
5a パージガス
6、6a、6b 系外からのガス
9 凝縮水
10 排水
11 除湿装置
12 昇圧装置
13 気液分離装置
14 加熱装置
15、17 流量調整手段
16 露点計測手段
17 流量調整バルブ
18 流量計測手段
19 冷却装置
20 水洗塔
3 Gas containing moisture 4 Supply gas 4a Dry gas 4b Wet gas 5a Purge gas 6, 6a, 6b Gas from outside 9 Condensed water 10 Drain 11 Dehumidifier 12 Booster 13 Gas-liquid separator 14 Heater 15, 17 Flow rate Adjustment means 16 Dew point measurement means 17 Flow rate adjustment valve 18 Flow rate measurement means 19 Cooling device 20 Flush tower

Claims (11)

水分を含む原料ガスから水蒸気濃度の減少した乾燥ガスを得る乾燥ガス製造方法であって、少なくとも、
供給ガスを水蒸気濃度が減少した乾燥ガスと水蒸気濃度が増加した湿りガスとに分離することができる除湿装置と
ガスの昇圧装置と
ガス中の凝縮物を除去できる気液分離装置と
を備え、
原料ガスと、前記除湿装置から分離された湿りガスとが混合した供給ガスを、前記昇圧装置によって昇圧し、
前記供給ガス中の水蒸気が凝縮した水分を、気液分離装置で除去した後、
前記供給ガスを除湿装置に供給する
ように構成されたことを特徴とする乾燥ガス製造システム。
A dry gas production method for obtaining a dry gas having a reduced water vapor concentration from a source gas containing moisture, comprising at least:
A dehumidifying device capable of separating the supply gas into a dry gas having a reduced water vapor concentration and a wet gas having an increased water vapor concentration; a gas booster; and a gas-liquid separation device capable of removing condensate in the gas;
The supply gas obtained by mixing the raw material gas and the wet gas separated from the dehumidifier is boosted by the booster,
After removing moisture condensed by water vapor in the supply gas with a gas-liquid separator,
A dry gas production system configured to supply the supply gas to a dehumidifier.
水分を含む原料ガスから水蒸気濃度の減少した乾燥ガスを得る乾燥ガス製造方法であって、少なくとも、
供給ガスを水蒸気濃度が減少した乾燥ガスと水蒸気濃度が増加した湿りガスとに分離することができる除湿装置と
ガスの昇圧装置と
ガス中の凝縮物を除去できる気液分離装置と
を備え、
原料ガスと、前記除湿装置から分離された後、前記昇圧装置によって昇圧した湿りガスとが混合した供給ガス中の水蒸気が凝縮した水分を、気液分離装置で除去した後、
前記供給ガスを除湿装置に供給する
ように構成されたことを特徴とする乾燥ガス製造システム。
A dry gas production method for obtaining a dry gas having a reduced water vapor concentration from a source gas containing moisture, comprising at least:
A dehumidifying device capable of separating the supply gas into a dry gas having a reduced water vapor concentration and a wet gas having an increased water vapor concentration; a gas booster; and a gas-liquid separation device capable of removing condensate in the gas;
After the water vapor in the supply gas mixed with the raw material gas and the wet gas pressurized by the pressure booster after being separated from the dehumidifier is removed by the gas-liquid separator,
A dry gas production system configured to supply the supply gas to a dehumidifier.
除湿装置がガス分離膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載の乾燥ガス製造システム。
The dry gas production system according to claim 1 or 2, wherein the dehumidifying device is a gas separation membrane.
気液分離装置と除湿装置との間にガスの加熱装置を設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の乾燥ガス製造システム。
The dry gas production system according to any one of claims 1 to 3, wherein a gas heating device is provided between the gas-liquid separator and the dehumidifier.
乾燥ガスの一部をパージガスとして供給することを特徴とする請求項1〜4にいずれかに記載の乾燥ガス製造システム。
The dry gas production system according to claim 1, wherein a part of the dry gas is supplied as a purge gas.
系外から乾燥した第二の原料ガスをパージガスとして供給することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の乾燥ガス製造システム。
The dry gas production system according to any one of claims 1 to 4, wherein the second source gas dried from outside the system is supplied as a purge gas.
高圧乾燥ガスライン上に露点計測手段を設けたことを特徴とする請求項5又は6に記載の乾燥ガス製造システム。
7. The dry gas production system according to claim 5, wherein a dew point measuring means is provided on the high pressure dry gas line.
除湿装置から排出される湿りガスの流量測定手段を設けたことを特徴とする請求項5又は6に記載の乾燥ガス製造システム。
7. The dry gas production system according to claim 5, further comprising means for measuring a flow rate of the wet gas discharged from the dehumidifier.
気液分離装置の前段に冷却装置を設けたことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の乾燥ガス製造システム。
The dry gas production system according to any one of claims 1 to 8, wherein a cooling device is provided upstream of the gas-liquid separator.
気液分離装置の前段に水洗塔を設けたことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の乾燥ガス製造システム。
The dry gas production system according to any one of claims 1 to 9, wherein a water washing tower is provided in front of the gas-liquid separator.
除湿装置内において、湿りガスが流れる部分を大気圧以下に減圧するように構成されたことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の乾燥ガス製造システム。   The dry gas production system according to any one of claims 1 to 10, wherein the dehumidifying device is configured to depressurize a portion through which the wet gas flows to an atmospheric pressure or lower.
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