JP2836980B2 - Membrane module - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は膜分離装置に使用され
る、平膜状の浸透気化膜を用いた膜モジュールに関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a membrane module using a flat membrane pervaporation membrane used in a membrane separation apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】図4は従来の膜モジュールの断面図、図
5は図4のY部分の拡大図である。図4において、4は
フレーム、5はエンドプレートである。図5において、
1は平膜状の浸透気化膜、2は同膜を支持する凹凸状の
仕切プレート、3は透過ガスを抜くための透過ガス用プ
レートである。また図5のAの部分は原液、Bの部分は
透過ガスを示している。前記フレーム4およびエンドプ
レート5は、複数枚の浸透気化膜1、仕切プレート2、
および透過ガス用プレート3を組み立てるためのもので
ある。仕切プレートが凹凸状となっているのは、原液に
乱流を発生させ、原液の濃度分極を防止し、モジュール
性能の向上を図るためのものである。 2. Description of the Related Art FIG. 4 is a sectional view of a conventional membrane module, and FIG. 5 is an enlarged view of a portion Y in FIG. In FIG. 4, 4 is a frame, and 5 is an end plate. In FIG.
1 is a flat membrane-shaped pervaporation membrane, 2 is an uneven partition plate supporting the membrane, and 3 is a permeated gas plate for extracting permeated gas. 5A shows the stock solution, and B shows the permeated gas. The frame 4 and the end plate 5 include a plurality of pervaporation membranes 1, a partition plate 2,
And a plate 3 for assembling the permeated gas. The reason why the partition plate is uneven is that the undiluted solution
Generates turbulence, prevents concentration polarization of the stock solution,
This is for improving the performance.
【0003】浸透気化膜を用いた膜分離装置では、膜で
液体を分離した場合に、膜での透過により原液は、液体
から気体への相変化による気化熱をうばわれ、温度が低
下する。良好な膜分離性能を得るためには、原液の温度
を透過に適する温度まで昇温させる必要がある。この
為、従来の膜分離装置では、透過による原液の温度降下
がある程度の範囲におさまるように膜を分離し、モジュ
ール化し、これらを多段に装備して所要の膜容量(面
積)とするのが一般的である。[0003] In a membrane separation apparatus using a pervaporation membrane, when a liquid is separated by the membrane, the undiluted solution is exposed to heat of vaporization due to a phase change from liquid to gas due to permeation through the membrane, and the temperature decreases. In order to obtain good membrane separation performance, it is necessary to raise the temperature of the stock solution to a temperature suitable for permeation. For this reason, in the conventional membrane separation apparatus, it is necessary to separate the membrane so that the temperature drop of the undiluted solution due to permeation falls within a certain range, modularize the membrane, and equip these in multiple stages to obtain a required membrane capacity (area). General.
【0004】図6はこのように膜モジュールを多段に装
備した膜分離装置の系統図である。図において、10は
膜モジュール、11は一般的にリヒータと呼ばれる再加
熱機構、12は温度センサ、Cは濃縮液である。図示の
系統は、各膜モジュール10の間に外置き(別置き)の
再加熱機構11を設け、前段モジュールで温度降下した
原液を再加熱し、次段モジュールにおける透過に適する
温度まで温度センサ12にてコントロールして昇温さ
せ、供給するようにしたものである。FIG. 6 is a system diagram of a membrane separation apparatus equipped with a plurality of membrane modules as described above. In the figure, 10 is a membrane module, 11 is a reheating mechanism generally called a reheater, 12 is a temperature sensor, and C is a concentrated liquid. In the illustrated system, an external (separate) reheating mechanism 11 is provided between the membrane modules 10 to reheat the undiluted solution in the preceding module, and the temperature sensor 12 is heated to a temperature suitable for permeation in the next module. The temperature is controlled by and supplied.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
場合は、膜モジュール毎に外部の再加熱機構(リヒー
タ)で原液を昇温させる必要があり、これにより膜モジ
ュールが多段化すると共に、多数の再加熱機構を装備す
る必要があり、膜分離装置が大型化/大重量化するとい
う欠点があった。特に従来の膜モジュールは多数の膜及
び膜支持プレートを重ねて使用するため、これらの接触
面から内部の液体が外部へ漏れたり、又は空気が内部へ
流入しないように、非常に厚いエンドプレートとフレー
ムを使用して強固に結合して組上げる必要があり、これ
と前記の多段化との相乗効果によって、膜分離装置が一
層大型大重量となる原因となっていた。As described above, in the conventional case, it is necessary to raise the temperature of the stock solution by an external reheating mechanism (reheater) for each membrane module. However, it is necessary to equip a large number of reheating mechanisms, and there is a drawback that the membrane separation device is increased in size and weight. In particular, the conventional membrane module uses a large number of membranes and membrane support plates in an overlapping manner, so that a very thick end plate is used to prevent internal liquid from leaking out from these contact surfaces or air from flowing into the interior. It is necessary to firmly assemble and assemble using a frame, and the synergistic effect of this and the multi-stage structure has caused the membrane separation apparatus to be larger and heavier.
【0006】本発明は上記従来技術の欠点を解消し、膜
分離装置を小型化、軽量化することのできる膜モジュー
ルを提供しようとするものである。An object of the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art and to provide a membrane module capable of reducing the size and weight of a membrane separation device.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
したものであって、その外部がフレームとエンドプレー
トとによって構成され、その内部に平膜状の浸透気化膜
と凹凸状の仕切プレートを備え、原液流路と透過ガス流
路が形成されている膜分離装置用の膜モジュールにおい
て、その内部の原液流路内の仕切プレートの原液側に、
前記原液に直接接した状態で、かつ仕切プレートに沿わ
せて、自己温度制御型電気ヒータよりなる凹凸状の再加
熱機構を組込んだことを特徴とする膜モジュールに関す
るものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a frame and an end play outside.
In the membrane module for the membrane separation device, which is provided with a flat membrane-shaped pervaporation membrane and an uneven partition plate, and has a raw solution flow path and a permeated gas flow path formed therein, On the stock solution side of the partition plate in the stock solution channel,
In direct contact with the undiluted solution, and along the partition plate
Further , the present invention relates to a membrane module incorporating a concave-convex reheating mechanism composed of a self-temperature control type electric heater .
【0008】[0008]
【作用】従来の膜モジュールを用いて膜分離装置を構成
する場合には、外置き型の再加熱機構が必要であった
が、本発明の膜モジュールにおいては、再加熱機構がモ
ジュール内に組込まれているので、外置き型のものは不
要となり、外部に設けられていた配管類も不要となるの
で、全体として小型化軽量化される。When a conventional membrane module is used to constitute a membrane separation apparatus, an external reheating mechanism is required. However, in the membrane module of the present invention, the reheating mechanism is incorporated in the module. As a result, the external type is not required, and the piping provided outside is also unnecessary, so that the overall size and weight can be reduced.
【0009】再加熱機構がモジュールに内蔵されている
ので、多段モジュールに分割する必要がなくなり、全膜
が1段のモジュールに構成できるので、大重量のエンド
プレート等の数を減少させることができ、小型化軽量化
が可能となる。Since the reheating mechanism is built in the module, it is not necessary to divide the module into multi-stage modules, and the entire film can be configured as a single-stage module, so that the number of heavy end plates and the like can be reduced. In addition, the size and weight can be reduced.
【0010】なお、再加熱機構を凹凸状の仕切プレート
に沿わせて組み込んであるので、再加熱機構と仕切プレ
ートとの間に原液滞留部が生じない。また、沿わせたこ
とによって再加熱機構の表面も凹凸状となるので、従来
技術と同様、乱流効果で原液の濃度分極を防止するの
で、モジュール性能の低下は生じない。 The reheating mechanism is provided with an uneven partition plate.
The reheating mechanism and the partition press
There is no undiluted solution stagnation between the plate and the plate. In addition,
The surface of the reheating mechanism becomes uneven due to
As with technology, the turbulence effect prevents concentration polarization of the stock solution.
Therefore, the module performance does not decrease.
【0011】[0011]
【実施例】図1は本発明の膜モジュールの一実施例の断
面図、図2は図1のX部分の拡大図である。図1におい
て、4はフレーム、5はエンドプレートである。図2に
おいて、1は平膜状の浸透気化膜、2は同膜を支持する
仕切プレート、3は透過ガスを抜くための多数の孔を設
けた透過ガス用プレート、6は仕切プレート2の原液側
に設けられた再加熱機構、いわゆるリヒータである。リ
ヒータ6は自己温度制御型の電気ヒータであって、その
表面は凹凸状(波形を含む)の形状となっている。ま
た、Aは原液、Bは透過ガスである。前記フレーム4お
よびエンドプレート5は、複数枚の浸透気化膜1、仕切
プレート2、透過ガス用プレート3、およびリヒータ6
を組み立てるためのものである。1 is a sectional view of an embodiment of a membrane module according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a portion X in FIG. In FIG. 1, 4 is a frame, and 5 is an end plate. In FIG. 2, 1 is a permeated vaporized membrane in the form of a flat membrane, 2 is a partition plate supporting the membrane, 3 is a plate for permeated gas provided with a number of holes for extracting permeated gas, and 6 is a stock solution of the partition plate 2 This is a so-called reheater provided on the side. The reheater 6 is a self-temperature control type electric heater, and its surface has an uneven shape (including a waveform). A is a stock solution and B is a permeated gas. The frame 4 and the end plate 5 include a plurality of pervaporation membranes 1, a partition plate 2, a permeated gas plate 3, and a reheater 6.
It is for assembling.
【0012】図3は上記膜モジュールを用いた膜分離装
置の系統図であって、膜モジュール内での原液の流れお
よび温度制御を示したものである。Cは濃縮液である。
他の符号の意味は前述の通りである。原液Aは最初のモ
ジュール内に供給され、ここで原液通液部の仕切プレー
ト2に設けた自己温度制御型のリヒータ6により適切な
透過温度に加熱維持されながら流れ、平膜状の浸透気化
膜1で透過が行なわれる。ここで温度降下した原液は次
のモジュール内に流れ前記同様の処理が行われる。これ
が所要モジュール全てで行なわれる。FIG. 3 is a system diagram of a membrane separation apparatus using the above-mentioned membrane module, showing the flow of a stock solution and temperature control in the membrane module. C is a concentrate.
The meanings of the other symbols are as described above. The stock solution A is supplied into the first module, where it flows while being heated and maintained at an appropriate permeation temperature by a self-temperature control type reheater 6 provided on the partition plate 2 of the stock solution passage section, and is formed into a flat membrane pervaporation membrane. At 1, transmission is performed. Here, the undiluted solution whose temperature has dropped flows into the next module, and the same processing as described above is performed. This is done for all required modules.
【0013】以上述べた構成作用を有する本実施例の膜
モジュールを用いることによって、 (1) 膜モジュールの小型化および軽量化 (2) 膜容量(面積)の低減 (3) 膜分離装置の小型化および軽量化 が達成される。By using the membrane module of the present embodiment having the above-described configuration and operation, (1) reduction in size and weight of the membrane module (2) reduction in membrane capacity (area) (3) miniaturization of the membrane separation device And weight reduction are achieved.
【0014】[0014]
【発明の効果】本発明の膜モジュールにおいては、その
内部の原液流路内の仕切プレートの原液側に、前記原液
に直接接した状態で、自己温度制御型電気ヒータよりな
る再加熱機構を組込んであるので、膜分離装置を小型
化、軽量化することができる。According to the membrane module of the present invention , a self-temperature control type electric heater is provided on the stock solution side of the partition plate in the stock solution flow passage in the membrane module in a state directly contacting the stock solution.
Since the reheating mechanism is incorporated, the size and weight of the membrane separation device can be reduced.
【図1】本発明の膜モジュールの一実施例の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of a membrane module of the present invention.
【図2】図1のX部分の拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of a portion X in FIG. 1;
【図3】上記実施例の膜モジュールを用いた膜分離装置
の系統図。FIG. 3 is a system diagram of a membrane separation device using the membrane module of the embodiment.
【図4】従来の膜モジュールの断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional membrane module.
【図5】図4のY部分の拡大図。FIG. 5 is an enlarged view of a Y part in FIG. 4;
【図6】従来の膜分離装置の系統図。FIG. 6 is a system diagram of a conventional membrane separation device.
1 浸透気化膜 2 仕切プレート 3 透過ガス用プレート 4 フレーム 5 エンドプレート 6 リヒータ 10 膜モジュール 11 再加熱機構 12 温度センサ A 原液 B 透過ガス C 濃縮液 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pervaporation membrane 2 Partition plate 3 Plate for permeated gas 4 Frame 5 End plate 6 Reheater 10 Membrane module 11 Reheating mechanism 12 Temperature sensor A Stock solution B Permeated gas C Concentrate
フロントページの続き (72)発明者 柴田 宗一郎 東京都千代田区内幸町一丁目1番3号 東京電力株式会社内 (72)発明者 嶋村 典行 東京都千代田区内幸町一丁目1番3号 東京電力株式会社内 (72)発明者 岩間 昭男 大阪府茨木市下穂積一丁目1番2号 日 東電工株式会社内 (72)発明者 池端 永 大阪府茨木市下穂積一丁目1番2号 日 東電工株式会社内 (72)発明者 川島 敏行 大阪府茨木市下穂積一丁目1番2号 日 東電工株式会社内 (72)発明者 二瓶 武 神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 寺倉 誠一 神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 飯田 秀男 神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (56)参考文献 特開 昭63−59310(JP,A) 実開 昭61−37201(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01D 61/36 B01D 63/08 B01D 65/00Continuing on the front page (72) Inventor Soichiro Shibata 1-3-1, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Tokyo Electric Power Company (72) Inventor Noriyuki Shimamura 1-3-1, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Tokyo Electric Power Company (72) Inventor Akio Iwama 1-1-2 Shimohozumi, Ibaraki-shi, Osaka, Japan Nippon Denko Corporation (72) Inventor Eiji Hata 1-2-1, Shimohozumi, Ibaraki-shi, Osaka, Japan Nitto Denko Corporation (72) Inventor Toshiyuki Kawashima 1-2-1, Shimohozumi, Ibaraki-shi, Osaka Nitto Denko Corporation (72) Inventor Takeshi Nihei 1-1-1, Wadazakicho, Hyogo-ku, Kobe-shi Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Inside the Kobe Shipyard (72) Inventor Seiichi Terakura 1-1-1, Wadazakicho, Hyogo-ku, Kobe-shi Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.Kobe Shipyard (72) Inventor Hideo Iida 1-1-1, Wadazakicho, Hyogo-ku, Kobe-shi Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Kobe Shipyard (56) Reference JP-A-63-59310 (JP, A) Sho 61-37201 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B01D 61/36 B01D 63/08 B01D 65/00
Claims (1)
によって構成され、その内部に平膜状の浸透気化膜と凹
凸状の仕切プレートを備え、原液流路と透過ガス流路が
形成されている膜分離装置用の膜モジュールにおいて、
その内部の原液流路内の仕切プレートの原液側に、前記
原液に直接接した状態で、かつ仕切プレートに沿わせ
て、自己温度制御型電気ヒータよりなる凹凸状の再加熱
機構を組込んだことを特徴とする膜モジュール。An exterior is constituted by a frame and an end plate, and a flat membrane-shaped pervaporation membrane and a concave are formed inside the frame.
In a membrane module for a membrane separation device having a convex partition plate, in which a stock solution channel and a permeated gas channel are formed,
In the undiluted liquid flow path inside, the undiluted solution side of the partition plate, in direct contact with the undiluted solution, and along the partition plate
And a built-in unevenness reheating mechanism comprising a self-temperature control type electric heater .
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