JP3031725B2 - Operating method of pervaporation membrane device - Google Patents

Operating method of pervaporation membrane device

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JP3031725B2
JP3031725B2 JP3025590A JP2559091A JP3031725B2 JP 3031725 B2 JP3031725 B2 JP 3031725B2 JP 3025590 A JP3025590 A JP 3025590A JP 2559091 A JP2559091 A JP 2559091A JP 3031725 B2 JP3031725 B2 JP 3031725B2
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pervaporation membrane
pervaporation
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membrane
condensate
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Nitto Denko Corp
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液体混合物を分離する
パーベーパレーション膜装置の運転方法に関し、詳しく
は運転中にパーベーパレーション膜モジュールの透過側
に蓄積する蒸発した原液成分の一部凝縮物を、運転停止
後及び/又は運転再開前に取り除き、透過側の凝縮物が
ない状態で常に運転を開始する運転方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for operating a pervaporation membrane apparatus for separating a liquid mixture, and more particularly to a partial condensation of evaporated raw liquid components which accumulate on the permeate side of a pervaporation membrane module during operation. The present invention relates to an operation method in which an object is removed after the operation is stopped and / or before the operation is restarted, and the operation is always started in a state where there is no condensate on the permeation side.

【0002】[0002]

【従来の技術】液体混合物を分離するためには、透過側
の被分離物質の蒸気圧を供給液(原液)中の該被分離物
質の供給側における蒸気圧よりも低くする必要があり、
具体的な方法として、供給液を加熱し、かつ透過側の蒸
気を冷却機等で冷却して凝縮させ、その結果減圧状態に
する方法等が提案されている。
2. Description of the Related Art In order to separate a liquid mixture, the vapor pressure of a substance to be separated on the permeation side must be lower than the vapor pressure on the supply side of the substance to be separated in a feed liquid (raw liquid).
As a specific method, there has been proposed a method in which the supply liquid is heated, and the vapor on the permeation side is cooled and condensed by a cooler or the like, and as a result, the pressure is reduced.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる原理に
基づくパーベーパレーション膜装置を実際に運転する
と、パーベーパレーション膜モジュールの透過側におい
て、供給側で蒸発した蒸気が一部凝縮し、結果として被
分離物質の膜透過の抵抗となり透過速度が徐々に低下す
る、即ち性能が徐々に低下するという問題があった。
However, when a pervaporation membrane apparatus based on such a principle is actually operated, some of the vapor evaporated on the supply side is condensed on the permeation side of the pervaporation membrane module, and as a result, There is a problem in that the resistance of the substance to be separated permeates the membrane, and the permeation speed gradually decreases, that is, the performance gradually decreases.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記問題
点を解決するために鋭意研究した結果、パーベーパレー
ション膜装置を間欠的に運転する場合、特定の運転方法
を採用することにより、効率よく液体混合物を分離する
ことができることを見い出して、本発明に至ったもので
ある。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, when the pervaporation membrane device is operated intermittently, a specific operation method is adopted. The present invention has been found that the liquid mixture can be separated efficiently.

【0005】即ち本発明は、パーベーパレーション膜に
液体混合物を接触させ、該液体成分を選択的に透過させ
て分離するパーベーパレーション膜モジュールを搭載し
た膜装置において、運転停止中にパーベーパレーション
膜モジュールの供給側の原液を抜いた後、供給側を大気
圧空気に開放し、かつ運転停止後及び/又は運転再開前
に、パーベーパレーション膜モジュールの透過側を乾燥
して透過側の凝縮物を除去し、パーベーパレーション膜
モジュールの性能を回復した上で運転を再開することを
特徴とするパーベーパレーション膜装置の運転方法を提
供する。
That is, the present invention relates to a membrane apparatus equipped with a pervaporation membrane module for bringing a liquid mixture into contact with a pervaporation membrane and selectively permeating and separating the liquid component. After draining the undiluted solution on the supply side of the membrane module, open the supply side to atmospheric pressure air and dry the permeate side of the pervaporation membrane module after the operation is stopped and / or before resuming operation, and condensing the permeate side. A method for operating a pervaporation membrane device, comprising removing an object, restoring the performance of the pervaporation membrane module, and restarting the operation.

【0006】本発明においてパーベーパレーション膜モ
ジュールの透過側を乾燥し、透過側の凝縮物を除去する
方法は、パーベーパレーション膜モジュールの性能を回
復できれば特に限定されないが、好ましくは以下の方法
を採用することができる。
In the present invention, the method of drying the permeation side of the pervaporation membrane module and removing the condensate on the permeation side is not particularly limited as long as the performance of the pervaporation membrane module can be recovered, but preferably the following method is used. Can be adopted.

【0007】第一の方法は、透過側を真空ポンプで減圧
にして、室温あるいは加温された大気圧空気の全量膜透
過を行うことにより、透過側の凝縮物を蒸発させて除去
する方法である。 この際の運転条件は、通常、透過側
圧力を5〜300mmHg とし、室温〜80℃の大気圧空気を0.
5 〜5時間全量膜透過させればよい。
The first method is to remove the condensate on the permeate side by evaporating and removing the condensate on the permeate side by reducing the pressure on the permeate side with a vacuum pump and permeating the whole amount of room temperature or heated atmospheric pressure air through the membrane. is there. The operating conditions at this time are generally as follows: the permeate side pressure is 5 to 300 mmHg, and the atmospheric pressure air at room temperature to 80 ° C is 0.
The entire membrane may be permeated for 5 to 5 hours.

【0008】第二の方法は、供給側の一方から他方に室
温あるいは加温された大気空気を送ることにより、透過
側の凝縮物を蒸発させて除去する方法である。 この際
の運転条件は、通常、室温〜80℃の大気空気を流速40N
リットル/min以上で0.5 〜6時間送風すればよい。
The second method is a method in which condensate on the permeate side is removed by evaporation by sending room temperature or heated atmospheric air from one side of the supply side to the other side. The operating conditions at this time are usually as follows.
It is sufficient to blow air at a rate of 1 liter / min or more for 0.5 to 6 hours.

【0009】第三の方法は、透過側を大気圧空気に開放
した後、供給側に室温あるいは加温された加圧空気を送
り、全量膜透過を行うことにより、透過側の凝縮物を蒸
発させて除去する方法である。 この際の運転条件は、
通常、室温〜80℃、圧力1kgf/cm2 以上の加圧空気を0.
5 〜5時間全量膜透過させればよい。
[0009] The third method is to evaporate the condensate on the permeate side by opening the permeate side to atmospheric pressure air, sending room temperature or heated pressurized air to the supply side, and permeating the entire membrane. It is a method of removing by removing. The operating conditions at this time are:
Usually, room temperature to 80 ° C., a pressure 1 kgf / cm 2 or more pressurized air 0.
The entire membrane may be permeated for 5 to 5 hours.

【0010】その他の方法としては、所定時間自然放置
することにより透過側の凝縮物を蒸発させて除去する方
法を用いることもできる。
As another method, a method may be used in which the condensate on the permeation side is evaporated and removed by allowing the condensate on the permeate side to stand naturally for a predetermined time.

【0011】本発明による運転方法は、いかなる形式の
パーベーパレーション膜モジュールを搭載したパーベー
パレーション膜装置にも適用でき、その形式に何ら限定
されない。
The operating method according to the present invention can be applied to any type of pervaporation membrane apparatus equipped with a pervaporation membrane module, and is not limited to any particular type.

【0012】[0012]

【実施例】以下に実施例により本発明を説明するが、本
発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0013】実施例1 ポリイミド限外濾過膜上に厚さ約3μm架橋性シリコー
ン樹脂からなる活性薄膜を有する選択透過性複合膜を、
封筒状膜リーフにし、該膜リーフ4枚を厚さ0.62mmのポ
リプロピレン製ネット状原液スペーサー及び厚さ1.25mm
のポリプロピレン製透過ガススペーサーと共に集気管の
回りに巻回して、エレメント径95mm、長さ1mのスパイ
ラル型パーベーパレーション膜モジュールを成型した。
かかるパーベーパレーション膜モジュールを搭載した
脱気膜装置を図1に示す。
Example 1 A permselective composite membrane having an active thin film of about 3 μm thick crosslinkable silicone resin on a polyimide ultrafiltration membrane was prepared by
Envelope-shaped membrane leaf, 4 membrane leaf are made of 0.62 mm thick polypropylene net stock solution spacer and 1.25 mm thick
Was wound around an air collecting tube together with a polypropylene-made permeated gas spacer to form a spiral-type pervaporation membrane module having an element diameter of 95 mm and a length of 1 m.
FIG. 1 shows a degassing membrane device equipped with such a pervaporation membrane module.

【0014】かかるパーベーパレーション膜装置に、原
液として60℃の2.0wt %エタノール水溶液を流速3リッ
トル/min で通液し、かつ透過側圧力を70mmHgに保持し
て15時間、パーベーパレーション運転( 運転1)を行っ
た。
A 2.0 wt% aqueous ethanol solution at 60 ° C. as a stock solution is passed through the pervaporation membrane device at a flow rate of 3 liter / min, and the pervaporation operation is performed for 15 hours while maintaining the permeate side pressure at 70 mmHg. Operation 1) was performed.

【0015】運転終了後、バルブ14、18を閉じ、そして
バルブ15、16を開いてパーベーパレーション膜モジュー
ル の供給側に入っている原液を抜き、モジュールの供
給側を大気圧空気に開放した。 2時間経過後、ヒータ
ー11、12をオンにし、かつ真空ポンプ5を50mmHgの圧力
で作動して60℃の空気の全量膜透過を1 時間行った。
After the operation was completed, the valves 14 and 18 were closed, and the valves 15 and 16 were opened to remove the stock solution from the supply side of the pervaporation membrane module, and the supply side of the module was opened to atmospheric pressure air. After a lapse of 2 hours, the heaters 11 and 12 were turned on, and the vacuum pump 5 was operated at a pressure of 50 mmHg so that the entire amount of air at 60 ° C. permeated through the membrane for 1 hour.

【0016】その後、上記運転1 と同様の条件で15時
間、パーベーパレーション運転した( 運転2)) 。
Thereafter, a pervaporation operation was performed for 15 hours under the same conditions as in the above-mentioned operation 1 (operation 2)).

【0017】運転1 及び運転2 の初期、最終段階におけ
る蒸気透過速度を表1に示す。
Table 1 shows the vapor permeation rates in the initial and final stages of the operations 1 and 2.

【0018】比較例 実施例1と同様のスパイラル型パーベーパレーション膜
モジュールを搭載したパーベーパレーション膜装置に、
60℃の2.0wt %エタノール水溶液を流速3リットル/mi
n で通液し、かつ透過側圧力を70mmHgに保持して15時
間、パーベーパレーション運転( 運転1)を行った。
Comparative Example A pervaporation membrane device equipped with the same spiral-type pervaporation membrane module as in Example 1 was provided.
A 2.0 wt% ethanol aqueous solution at 60 ° C is flowed at 3 liter / mi.
Then, a pervaporation operation (operation 1) was performed for 15 hours while passing the liquid at n and maintaining the pressure on the permeation side at 70 mmHg.

【0019】運転終了後、パーベーパレーション膜モジ
ュールの供給側に原液を入れたまま3時間放置した。
その後、上記運転1と同様の条件で15時間、パーベーパ
レーション運転した(運転2)。 運転1 及び運転2 の初
期、最終段階における蒸気透過速度を表1に示す。
After the operation, the raw solution was left on the supply side of the pervaporation membrane module for 3 hours with the undiluted solution.
Thereafter, a pervaporation operation was performed for 15 hours under the same conditions as in Operation 1 (Operation 2). Table 1 shows the vapor permeation rates in the initial and final stages of Run 1 and Run 2.

【0020】実施例2 実施例1と同様のスパイラル型パーベーパレーション膜
モジュールを搭載した脱気膜装置(図2)に、60℃の2.
0wt %エタノール水溶液を流速3リットル/minで通液
し、かつ透過側圧力を70mmHgに保持して15時間、パーベ
ーパレーション運転( 運転1)を行った。
Example 2 A degassing membrane device (FIG. 2) equipped with a spiral type pervaporation membrane module similar to that of Example 1 was used.
A pervaporation operation (operation 1) was carried out for 15 hours while passing a 0 wt% ethanol aqueous solution at a flow rate of 3 liter / min and maintaining the permeate pressure at 70 mmHg.

【0021】運転終了後、バルブ14、18を閉じ、そして
バルブ15、16及び17を開いてパーベーパレーション膜モ
ジュールの供給側に入っている原液を抜き、モジュール
の供給側を大気圧空気に開放した。 2時間経過後、バ
ルブ17を閉じ、ヒーター11及び送風機13をオンにして60
℃の空気を流速200Nリットル/minで1時間送風した。
After the operation is completed, the valves 14, 18 are closed, and the valves 15, 16 and 17 are opened to remove the stock solution from the supply side of the pervaporation membrane module, and the supply side of the module is opened to atmospheric pressure air. did. After 2 hours, the valve 17 is closed, the heater 11 and the blower 13 are turned on,
° C air was blown at a flow rate of 200 Nl / min for 1 hour.

【0022】その後、上記運転1と同様の条件で15時
間、パーベーパレーション運転した(運転2)。 運転1
及び運転2 の初期、最終段階における蒸気透過速度を表
1に示す。
Thereafter, a pervaporation operation was performed for 15 hours under the same conditions as in Operation 1 (Operation 2). Driving 1
Table 1 shows the vapor permeation rates at the initial and final stages of the operation 2.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明の方法によれば、間欠的に運転さ
れるパーベーパレーション膜装置において、運転中にパ
ーベーパレーション膜モジュールの透過側に、供給側に
おいて蒸発した原液成分のの凝縮物が蓄積して被分離物
質の膜透過の抵抗となり、結果としてパーベーパレーシ
ョン膜装置の性能が低下しても、運転停止中に該凝縮物
を前記蒸発操作によって取り除くことができるので、常
に所定の範囲の性能を維持した運転が可能となる利点が
ある。
According to the method of the present invention, in a pervaporation membrane apparatus which is operated intermittently, a condensate of a raw liquid component evaporated on a supply side on a permeation side of a pervaporation membrane module during operation. Accumulates and becomes a resistance to the permeation of the substance to be separated through the membrane, and as a result, even if the performance of the pervaporation membrane device is reduced, the condensate can be removed by the evaporation operation during operation shutdown. There is an advantage that operation while maintaining the performance in the range becomes possible.

【0025】[0025]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による脱気膜装置の運転方法を実施する
ための装置概略図である。
FIG. 1 is a schematic view of an apparatus for implementing a method for operating a degassing membrane apparatus according to the present invention.

【図2】本発明による脱気膜装置の運転方法を実施する
ための装置概略図である。
FIG. 2 is a schematic view of an apparatus for carrying out a method for operating a degassing membrane apparatus according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 原液供給部 2 非透過液流出部 3 非凝縮ガス流出部 4 膜透過蒸気の凝縮液流出部 5 真空ポンプ 6 送液ポンプ 7 冷却機ユニット 8 凝縮液排出ポンプ 9 パーベーパレーション膜モジュール 10 原液加熱用ヒーター 11、12 膜モジュール乾燥用ヒーター 13 送風機 14〜18 バルブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Undiluted-liquid supply part 2 Non-permeate liquid outflow part 3 Non-condensed gas outflow part 4 Condensate outflow part of membrane permeation vapor 5 Vacuum pump 6 Liquid supply pump 7 Cooler unit 8 Condensate discharge pump 9 Pervaporation membrane module 10 Raw liquid heating Heater 11, 12 Heater for membrane module drying 13 Blower 14-18 valve

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】パーベーパレーション膜に液体混合物を接
触させ、該液体成分を選択的に透過させて分離するパー
ベーパレーション膜モジュールを搭載した膜装置におい
て、運転停止中にパーベーパレーション膜モジュールの
供給側の原液を抜いた後、供給側を大気圧空気に開放
し、かつ運転停止後及び/又は運転再開前に、パーベー
パレーション膜モジュールの透過側を乾燥して透過側の
凝縮物を除去し、パーベーパレーション膜モジュールの
性能を回復した上で運転を再開することを特徴とするパ
ーベーパレーション膜装置の運転方法。
1. A membrane apparatus equipped with a pervaporation membrane module for bringing a liquid mixture into contact with a pervaporation membrane and selectively permeating and separating the liquid component. After draining the undiluted solution on the supply side, open the supply side to atmospheric pressure air, and dry the permeate side of the pervaporation membrane module to remove condensate on the permeate side after stopping operation and / or before restarting operation. And recovering the performance of the pervaporation membrane module and restarting the operation.
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