JP3951569B2 - ガス分離膜の運転方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、選択的透過性を有するガス分離膜を用いてガス混合物から特定のガス成分を分離回収するためのガス分離膜の運転方法に関する。特に、前記膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で調節することによって、設備費用や運転コストを抑制できる簡便で経済的なガス分離膜の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
選択的透過性を有するガス分離膜を用いて、ガス混合物から特定のガス成分を分離回収する方法が広く実施されている。例えば、空気から富化窒素ガスを得る場合、空気から水分を分離除去して除湿空気を得る場合、油田から採取された天然ガスやランドフィルガスから二酸化炭素を分離してメタンガスなどを回収する場合、有機物蒸気を含むガス混合物から有機物蒸気を分離回収する場合などにおいて、ガス分離膜を用いた方法が好適に実施されている。ガス分離膜を用いた分離回収方法は、装置が小型で簡便であるので設備費が少なくて済み、運転方法が容易であり、また、運転コストが安価であるという利点がある。
【０００３】
ガス分離膜を用いて分離回収された製品ガスは何らかの目的に使用される。目的とする純度や流量が得られるだけの膜面積を持ったガス分離膜やコンプレッサーなどの付帯設備を整えれば、分離回収によって目的の製品ガスを得ることは可能になる。ところが、通常、ガス分離膜はサイズや膜面積の大きさ等によって数種類のグレードのガス分離膜モジュールとしてラインアップされて供給されるので、使用時にはラインアップされたガス分離膜モジュールの中から目的とする要求能力を満たすようにグレードや個数を選んで用いられる。このために実際のガス分離膜モジュールを用いた分離回収工程では、要求能力と設備能力を完全一致させることができず少なからず過剰な能力を持ったガス分離膜モジュールを用いることになる。そしてこの場合、該ガス分離膜モジュールに対応してコンプレッサーなどの付帯設備も過剰な能力のものが必要になるために設備費や運転コストが嵩み経済性において改良する余地があった。
【０００４】
また、ガス分離膜は常に一定のガス分離性能を保持できるわけではなく、例えば膜表面にオイルミストが吸着すると膜の透過性は低下する。もちろんその様な膜性能の低下を防止するために例えば供給ガスをミストセパレータで処理してオイルミストを除去するといった前処理がなされるが、環境や運転条件によってはある程度の膜への悪影響を考慮せざるを得ない場合があるので、万一性能が低下しても直ちにガス分離膜モジュールが使えなくならないように安全率を加味し過剰な能力を持つガス分離膜モジュールが採用される。この場合も該ガス分離膜モジュールに対応したコンプレッサーなどの付帯設備は過剰な能力のものが必要になるために設備費や運転コストが嵩み経済性において改良する余地があった。
【０００５】
さらに、膜の透過性能が低下した場合にその都度膜を取り替えることは経済的ではないから、目的に適合する純度や流量の製品ガスが得られるように運転条件などを調節して運転を継続することが好ましい。供給ガスの圧力を高めて調節する場合には予め過剰な能力のコンプレッサーなどを準備しておく必要が生じる。圧力を上げないで同じ純度を保持しようとすると供給ガスの供給量を減らすことになるので得られる製品ガス量が減少してしまう。また、透過側の圧力を減圧して調節する場合にはエジェクターなどの減圧装置を備える必要が生じ、運転が複雑になるし運転コストも高くなるので簡便で経済的な方法とはならない。目的の純度の製品ガスを一旦バッファタンクに貯えて必要量だけタンクから使用することも考えられるがそのためにはバッファタンクなどの設備が必要になるしタンクを備えるスペースも必要になる。更にガス分離の工程とタンクから取り出す工程を調節する制御システムあるいは複雑な操作が必要になり好ましいものではない。このため、膜の透過性能が低下した場合でも目的に適合する純度や流量の製品ガスが継続して得ることができ、設備費用や運転コストの増大を抑制できる簡便で経済的な運転方法が求められていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
選択的透過性を有するガス分離膜を用いてガス混合物から特定のガス成分を分離回収するときに、能力的に過剰なガス分離膜に対応して加圧装置などの付帯設備も過剰な能力のものが必要になり運転コストも高くなるという問題、および、ガス分離膜の透過性能が低下したときにも継続的に目的とする純度や流量の製品ガスを得たいという問題を解決し、設備費用や運転コストを抑制できる簡便で経済的なガス分離膜の運転方法を提供することが本発明の課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、選択的透過性を有するガス分離膜の供給側にガス混合物を加圧して供給する工程と、膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で調節する工程とを含み、前記膜の透過側の圧力調節によって、所定濃度及び流量の製品ガスを得るために必要となる膜の供給側に供給すべきガス混合物の供給流量が調節された条件下で、ガス分離膜システムを運転することを特徴とする、ガスを分離回収するためのガス分離膜システムの運転方法。また、本発明は、選択的透過性を有するガス分離膜の供給側にガス混合物を加圧して供給する工程と、膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で調節する工程とを含み、前記膜の透過側の圧力調節によって、所定濃度及び流量の製品ガスを得るために必要となる膜の供給側に供給すべきガス混合物の供給流量が調節された条件下で、ガス分離膜システムを運転するに際して、前記膜の透過側の圧力調節によって膜の未透過側で得られる製品ガスの純度および／あるいは流量を調節して運転することを特徴とする、ガスを分離回収するためのガス分離膜システムの運転方法。更に、本発明は、膜の透過側の圧力調節が、膜の透過側からの透過ガス排出流の流量を絞ることによっておこなわれること、ガス分離膜が非対称ポリイミド中空糸分離膜であり、供給するガス混合物が空気であり、膜の未透過側で得られる製品ガスが富化窒素であることを特徴とするガスを分離回収するためのガス分離膜システムの運転方法に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるガス分離膜はガス選択的透過性を有すれば特に限定はないが、高分子膜、炭素膜、高分子を部分炭素化した部分炭素化膜、ゼオライトなどのセラミック膜が使用できる。また、膜は平膜でも中空糸膜でもよいが有効膜面積を大きくして分離効率を高めることが容易な中空糸膜が好適である。中空糸膜の形態は、均質膜でもよく、複合膜や非対称膜などの不均一性のものでもよいが、透過速度が大きい非対称性膜が好ましい。また、中空糸膜の膜厚は１０〜５００μｍで外径は５０〜２０００μｍのものを好適に挙げることができる。
【０００９】
中空糸膜は分離膜モジュールの形態で好適に用いることができる。中空糸分離膜モジュールは、数百本〜数十万本の中空糸を集束させて中空糸束とし、前記中空糸束と前記中空糸束の少なくとも一方の端部を中空糸が開口状態を保持するようにして樹脂などで固着した管板とを備えて構成した中空糸分離膜エレメントとし、前記中空糸分離膜エレメントの一つあるいは二つ以上を少なくとも混合ガス導入口、透過ガス排出口、未透過ガス排出口を備える容器内に膜の透過側の空間と供給側（未透過側）の空間が隔絶するように収納して構成されたものである。
【００１０】
前記中空糸分離膜モジュールの混合ガス導入口から混合ガスが供給され、中空糸膜の供給側の空間（中空糸の内側あるいは外側）へ導入されてガス分離膜表面と接しながら流れる間に、混合ガス中の膜透過成分が膜の透過側の空間へ透過して流れ透過ガス排出口から回収または透過ガス排出流として排出され、膜透過成分が膜の透過側の空間へ透過したあとの混合ガスは膜透過成分が減少した未透過ガスとなって未透過ガス排出口から回収または未透過ガス排出流として排出される。
【００１１】
分離膜によってガスを分離回収する場合、通常は前記の透過ガスおよび／あるいは未透過ガスが製品ガスとして回収されるが、本発明のガス分離膜の運転方法は、未透過ガスを製品ガスとして回収する場合に好適に用いることができる。
【００１２】
本発明のガス分離膜の運転方法は、目的の純度と流量の製品ガスに対して余分な分離能力を持つ単数又は複数の分離膜モジュールを備えたガス分離システムにおいて、ガス分離膜の供給側にガス混合物を加圧して供給し、前記膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で調節して、前記膜の供給側に供給するガス混合物の供給流量を調節するガス分離膜の運転方法である。余分な分離能力を持つ分離膜モジュールを用いて通常の運転方法で目的の純度の製品ガスを得ようとすると、余分な分離能力を持つ分離膜モジュールに必要なだけの供給ガスを供給することになるから、当然加圧装置（例えばコンプレッサー）などの付帯装置は過大な能力のものが要求され運転コストも過大になる。本発明は、膜の透過側を加圧状態にして供給圧と透過圧との差圧を調節することによって膜の選択透過成分の透過量を制御し、それによって過剰な製品ガスを生成せず目的の純度の製品ガスを目的流量だけ生成するように調節し、過剰な加圧装置などの付帯設備を必要としないガス分離膜を運転する方法である。
【００１３】
しかも、本発明の膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で調節することは、膜の透過側からの透過ガス排出流の流量を絞ることによって簡便且つ容易におこなうことができる。安価な流量絞り装置（流量調節弁）を追加するだけで膜の透過側の圧力を加圧状態に調節できるので、設備費用や運転コストを抑制できる。また操作も簡便である。この方法によれば、目的の純度と流量の製品ガスに対して過剰な分離能力を持つ分離膜モジュールを備えたガス分離システムにおいて、安価な流量絞り装置（流量調節弁）を追加するだけでコンプレッサーやフィルターなどの前処理装置は大型のものを備える必要はなく、比較的小さいコンプレッサーと付帯設備さえ備えれば目的とする製品ガスを得ることが可能になる。
【００１４】
また、本発明のガス分離方法は、目的の純度と流量の製品ガスに対して過剰な分離能力を持つ単数又は複数の分離膜モジュールを備えたガス分離システムにおいて、ガス分離膜の供給側にガス混合物を加圧して供給し、前記膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で調節して、前記膜の未透過側で得られる製品ガスの純度および／あるいは流量を調節することを特徴とするガス分離膜の運転方法である。
【００１５】
本発明のガス分離膜の運転方法は、分離膜の透過性能が経時的に低下する場合などにおいて、未透過側で得られる製品ガスの純度および／あるいは流量を調節することができるので極めて有効である。すなわち、初期段階で膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）の０．１〜５０％の範囲内で調節しておき、分離膜の透過性能が経時的に低下するに従って透過側の圧力を下げる。こうすれば、供給量や供給圧力はほぼ一定のままで目的の純度と流量の製品ガスを得ることができる。分離膜の透過性能の経時的低下に対応して供給圧力を高くして目的の純度と流量の製品ガスを得るように調節することも可能であるが、その場合にはコンプレッサー能力をより大きくする必要が生じまた運転コストも高いものになる。
【００１６】
本発明において、膜の供給側の圧力は０．５〜３０ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）が好ましく、特に、２〜２０ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）が好ましい。圧力が０．５ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）未満では膜を透過させるドライビングフォースが少ないし、３０ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）を越えると膜の耐圧性を越えてしまう可能性があり、また極めて大きな加圧装置やその他の付帯装置が必要になるので好ましくない。また、温度は特に限定されないが熱交換器などで−５０〜２００℃の温度に調温されることが好ましい。また、ガス混合物がガス分離膜へ供給される前に、膜にとって有害となり得る成分を除去することが好ましい。例えば、ダストフィルターで浮遊粒子を除去したり、冷凍除湿機で水分を除去したり、オイルセパレーターやミストセパレーターで油分を除去したり、スクラバーで特定化学成分を除去するなどの前処理がなされる。
【００１７】
本発明において、ガス混合物は加圧して分離膜の供給側へ供給される。ガス混合物を加圧して供給するための加圧装置としてブロワー、コンプレッサーが用いられる。特に、オイルフリーコンプレッサーは膜に対して悪影響を有するオイル、オイルミストを供給するガス混合物に混入させることがほとんどないので好適である。
【００１８】
本発明において、膜の透過側からの排出ガスの流量を絞るためには、透過ガスを系外へ排出する排出流配管の途中に流量を絞る装置例えばニードル弁、グローブ弁などの流量調節弁を配置すればよい。絞りの程度を大きくすれば透過側の圧力が高くなる。この様な装置は極めて簡便なものであり安価かつ操作が容易なものである。本発明において、膜の透過側の圧力（ゲージ圧）は供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で調節される。好ましくは０．１〜２０％の範囲内であり、特に好ましくは０．１〜７％の範囲内である。０．１％未満では本発明の調節機能を発揮できない。また、５０％を越えると膜の供給側と透過側の差圧が小さくなり透過流量が小さくなり過ぎて効率的なガス分離ができなくなる。
【００１９】
本発明のガス分離膜の運転方法は、ガス混合物をガス分離膜へ供給し膜透過成分を膜を透過させることによって除き、膜透過成分が減少した未透過のガスを未透過ガス排出口から分離回収し製品ガスとして目的の純度と流量で得る場合に有用である。例えば、空気から富化窒素ガスを得る場合、空気から水分を分離除去して除湿空気を得る場合、油田から採取された天然ガスやランドフィルガスから二酸化炭素を分離してメタンガスなどを回収する場合、有機物蒸気を含むガス混合物から有機物蒸気を分離回収する場合などにおいて有用である。特に、空気中の酸素を膜透過によって分離して未透過ガスとして分離回収される富化窒素ガスは、パージガスとして例えばクリーニング装置、洗浄装置、半導体装置、印刷装置などの他の装置と組み合わせて使われることが多く、ガス分離膜システムはコンパクトで過剰な設備を必要としないことや簡便な運転であること、またガス分離システムが継続的に運転できないために組み合わされている装置を停止する必要がないことなどが望まれている。このような場合には、本発明のガス分離膜の運転方法が極めて好適である。
【００２０】
本発明のガス分離膜の運転方法において、空気を分離して富化窒素ガスを製品ガスとして生成させる場合には、ガス分離膜は非対称ポリイミド中空糸分離膜を用いることが好ましい。非対称ポリイミド中空糸分離膜は酸素の透過速度、酸素と窒素の分離度、耐久性、耐熱性、耐圧性や機械的強度が優れた膜であるので、空気分離によって富化窒素ガスを生成するのに好適である。
【００２１】
次に、本発明で使用されるガス分離膜システムの実施形態の一つの概要図である図１によって更に本発明を説明する。図１のシステムは空気から富化窒素ガスを分離回収するものである。尚、本発明で使用されるガス分離膜システムは図１に示された実施形態に限定されるものではない。
空気取入口１から採取された空気はダストフィルター２で空気中の浮遊粒子などを除去されコンプレッサー３へ供給される。加圧された空気はタンク４で加圧状態で保持され、冷凍除湿機５で比較的低湿度まで除湿されて圧力調節弁６で圧力調節されてオイルセパレーター７、ミストセパレーター８で空気中のオイル分を除去したあと熱交換器１０で必要に応じて加熱または冷却されて、中空糸ガス分離膜モジュール１２、１３のガス供給口から膜の供給側へ流される。９は圧力計、１１は温度計である。ガス混合物が膜に接して流れる間に膜を選択的に透過する酸素ガス成分が膜を透過する。透過した透過ガスは膜の透過側を流れてモジュールの透過ガス排出口を経由して透過ガス排出流となり配管の途中で流量調節弁１６、１７で流量を絞られたのち系外へ排出される。１４、１５は圧力計である。流量調節弁１６、１７で流量を絞られて中空糸分離膜モジュール内の膜の透過側の空間の圧力は膜の供給側の圧力（ゲージ圧）の０．１〜５０％に調節される。膜透過成分の酸素ガスが除去された富化窒素ガスは膜の未透過側を流れて中空糸膜分離膜モジュールの未透過ガス排出口を経て製品ガス出口２４へ導かれる。１８、１９は酸素濃度計、２０、２１は流量調節弁、２２、２３は流量計である。図１では２本の中空糸分離膜モジュールが並列で用いられており、供給ガスは前処理を終わったあと分岐してそれぞれのモジュールへ供給され、それぞれの中空糸分離膜モジュールで得られた富化窒素ガスは合流して製品ガス出口２４へ導かれている。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例によって本発明を更に詳しく説明する。尚、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２３】
（比較例１）
空気を供給量１３２Ｎｍ3／ｈ、圧力７ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）で供給し透過側を常圧（ゲージ圧が０ｋｇｆ／ｃｍ2）にすると純度９５体積％の富化窒素ガスが６２Ｎｍ3／ｈ得られる非対称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュールを用いて、純度９５体積％の富化窒素ガスを２００Ｎｍ3／ｈ得ることを検討した。目的とする純度９５体積％の富化窒素ガスを２００Ｎｍ3／ｈ得るためには（２００Ｎｍ3／ｈ÷６２Ｎｍ3／ｈ＞３．２本であるので）前記非対称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュールが４本必要であり、供給する空気量は合計で（１３２Ｎｍ3／ｈ×４本）５２８Ｎｍ3／ｈであるので、コンプレッサーの能力は５２８Ｎｍ3／ｈ以上の能力を持つコンプレッサーが必要となった。
【００２４】
（実施例１）
比較例１と同様の非対称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュールを用い、膜の透過側の圧力を０．３ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）になるように透過流量を絞る方法で運転すると、モジュール１本当たり供給空気量が１２０Ｎｍ3／ｈで純度９５体積％の富化窒素ガスが５４Ｎｍ3／ｈ得られた。従って、この運転方法では、目的とする純度９５体積％の富化窒素ガスを２００Ｎｍ3／ｈ得るためには（２００Ｎｍ3／ｈ÷５４Ｎｍ3／ｈ＞３．７本であるので）前記非対称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュールが４本必要であり、供給する空気量は合計で（１２０Ｎｍ3／ｈ×４本）４８０Ｎｍ3／ｈであるので、コンプレッサーの能力は４８０Ｎｍ3／ｈ以上の能力を持つコンプレッサーであれば問題がなかった。
【００２５】
すなわち比較例１では例えば能力が５００Ｎｍ3／ｈのコンプレッサーでは要求性能を満たすことができないために、これよりも大型のコンプレッサーを購入する必要があったが、実施例１では能力が５００Ｎｍ3／ｈのコンプレッサーで充分であり設備費が少なくてすむことが判る。更に、比較例１で大型のコンプレッサーを導入すると当然運転コストが高くなるが、実施例１では小型のコンプレッサーで済むので運転コストは比較的少なくなる。
【００２６】
（比較例２）
比較例１と同様の非対称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュールを用いて、膜の透過性能の低下が予想される環境下で、純度９５体積％の富化窒素ガスを２００Ｎｍ3／ｈ得ることを検討した。膜の透過性能が１５％低下しても継続して使うことができるように運転開始時には安全率を加味して過剰な能力を持つガス分離膜モジュールが配置された。すなわち前記非対称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュールの性能が１５％低下した場合、ガス分離膜モジュール１本当たり目的とする純度９５体積％の富化窒素ガスの発生量が５３Ｎｍ3／ｈに低下することを考慮すると、目的とする純度９５体積％の富化窒素２００Ｎｍ3／ｈを得るためには（２００Ｎｍ3／ｈ÷５３Ｎｍ3／ｈ＞３．７本であるので）前記非対称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュールが４本必要であった。
【００２７】
運転開始時、膜の透過側圧力を調節することなしに常圧（ゲージ圧が０ｋｇｆ／ｃｍ2）で運転すると、分離膜モジュール４本での純度９５体積％の富化窒素ガスは合計（６２Ｎｍ3／ｈ×４本）２４８Ｎｍ3／ｈ得られる。これは目的とする２００Ｎｍ3／ｈよりも２４％過剰であり、過剰分を処理するための配管、バルブ、タンク、制御装置などの付帯設備が必要になった。一方、同じ分離膜モジュールで目的とする２００Ｎｍ3／ｈ（１本当たり５０Ｎｍ3／ｈ）の富化窒素ガスを得ようとすると、得られる富化窒素ガスの純度は９６．２体積％となってしまい、純度を９５体積％とするためにはこれを希釈するための付帯設備が必要となった。
【００２８】
（実施例２）
比較例２と同様の非対称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュールを用い、同じ環境下同様の富化窒素ガスを得ることを本発明の運転方法によって検討した。
運転開始時、膜の透過側の圧力を０．４７ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）になるように透過流量を絞る方法で運転すると、分離膜モジュール１本当たり純度９５体積％の富化窒素ガスが５０Ｎｍ3／ｈ、すなわち分離膜モジュール４本で純度９５体積％の富化窒素ガスを２００Ｎｍ3／ｈ得ることができ、目的の純度とガス量を満たすことができた。すなわち、比較例２で必要とされた付帯設備は必要なかった。
【００２９】
また、分離膜の透過性能が１０％低下した時点では、膜の透過側の圧力を０．２４ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）になるように透過流量を絞る方法で運転すると、分離膜モジュール４本で純度９５体積％の富化窒素ガスを２００Ｎｍ3／ｈ得ることができ、目的の純度とガス量を満たすことができた。すなわち、比較例２で必要とされた付帯設備は必要なかった。
【００３０】
更に、分離膜の透過性能が１５％低下した時点では、膜の透過側の圧力を０．１２ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）になるように透過流量を絞る方法で運転すると、分離膜モジュール４本で純度９５体積％の富化窒素ガスを２００Ｎｍ3／ｈ得ることができ、目的の純度とガス量を満たすことができた。すなわち、比較例２で必要とされた付帯設備は必要なかった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようなものであるから、以下に記載されるような効果を奏する。
本発明のガス分離膜の運転方法を用いることによって、過剰な加圧装置などの付帯設備を必要とすることなく、目的とする純度と流量の製品ガスを得ることができる。
また、分離膜モジュールの透過性能が劣化するような場合でも、本発明のガス分離膜の運転方法を用いることによって、過剰な付帯設備を必要とせずまた分離膜モジュールの取り替えなどの特別な処置なしに目的とする純度と流量の製品ガスを継続的に得ることができる。
すなわち、本発明のガス分離膜の運転方法を用いることによって、設備費用や運転コストを抑制して簡便かつ経済的に目的とする純度と流量の製品ガスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用されるガス分離膜システムの実施形態の一つの概要図である
【符号の説明】
１：空気取入口
２：ダストフィルター
３：コンプレッサー
４：高圧タンク
５：冷凍除湿機
６：圧力調節弁
７：オイルセパレーター
８：ミストセパレーター
９：圧力計
１０：熱交換器
１１：温度計
１２、１３：中空糸ガス分離膜モジュール
１４、１５：圧力計
１６、１７：流量調節弁
１８、１９：酸素濃度計
２０、２１：流量調節弁
２２、２３：流量計
２４：製品ガス出口
【発明の属する技術分野】
本発明は、選択的透過性を有するガス分離膜を用いてガス混合物から特定のガス成分を分離回収するためのガス分離膜の運転方法に関する。特に、前記膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で調節することによって、設備費用や運転コストを抑制できる簡便で経済的なガス分離膜の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
選択的透過性を有するガス分離膜を用いて、ガス混合物から特定のガス成分を分離回収する方法が広く実施されている。例えば、空気から富化窒素ガスを得る場合、空気から水分を分離除去して除湿空気を得る場合、油田から採取された天然ガスやランドフィルガスから二酸化炭素を分離してメタンガスなどを回収する場合、有機物蒸気を含むガス混合物から有機物蒸気を分離回収する場合などにおいて、ガス分離膜を用いた方法が好適に実施されている。ガス分離膜を用いた分離回収方法は、装置が小型で簡便であるので設備費が少なくて済み、運転方法が容易であり、また、運転コストが安価であるという利点がある。
【０００３】
ガス分離膜を用いて分離回収された製品ガスは何らかの目的に使用される。目的とする純度や流量が得られるだけの膜面積を持ったガス分離膜やコンプレッサーなどの付帯設備を整えれば、分離回収によって目的の製品ガスを得ることは可能になる。ところが、通常、ガス分離膜はサイズや膜面積の大きさ等によって数種類のグレードのガス分離膜モジュールとしてラインアップされて供給されるので、使用時にはラインアップされたガス分離膜モジュールの中から目的とする要求能力を満たすようにグレードや個数を選んで用いられる。このために実際のガス分離膜モジュールを用いた分離回収工程では、要求能力と設備能力を完全一致させることができず少なからず過剰な能力を持ったガス分離膜モジュールを用いることになる。そしてこの場合、該ガス分離膜モジュールに対応してコンプレッサーなどの付帯設備も過剰な能力のものが必要になるために設備費や運転コストが嵩み経済性において改良する余地があった。
【０００４】
また、ガス分離膜は常に一定のガス分離性能を保持できるわけではなく、例えば膜表面にオイルミストが吸着すると膜の透過性は低下する。もちろんその様な膜性能の低下を防止するために例えば供給ガスをミストセパレータで処理してオイルミストを除去するといった前処理がなされるが、環境や運転条件によってはある程度の膜への悪影響を考慮せざるを得ない場合があるので、万一性能が低下しても直ちにガス分離膜モジュールが使えなくならないように安全率を加味し過剰な能力を持つガス分離膜モジュールが採用される。この場合も該ガス分離膜モジュールに対応したコンプレッサーなどの付帯設備は過剰な能力のものが必要になるために設備費や運転コストが嵩み経済性において改良する余地があった。
【０００５】
さらに、膜の透過性能が低下した場合にその都度膜を取り替えることは経済的ではないから、目的に適合する純度や流量の製品ガスが得られるように運転条件などを調節して運転を継続することが好ましい。供給ガスの圧力を高めて調節する場合には予め過剰な能力のコンプレッサーなどを準備しておく必要が生じる。圧力を上げないで同じ純度を保持しようとすると供給ガスの供給量を減らすことになるので得られる製品ガス量が減少してしまう。また、透過側の圧力を減圧して調節する場合にはエジェクターなどの減圧装置を備える必要が生じ、運転が複雑になるし運転コストも高くなるので簡便で経済的な方法とはならない。目的の純度の製品ガスを一旦バッファタンクに貯えて必要量だけタンクから使用することも考えられるがそのためにはバッファタンクなどの設備が必要になるしタンクを備えるスペースも必要になる。更にガス分離の工程とタンクから取り出す工程を調節する制御システムあるいは複雑な操作が必要になり好ましいものではない。このため、膜の透過性能が低下した場合でも目的に適合する純度や流量の製品ガスが継続して得ることができ、設備費用や運転コストの増大を抑制できる簡便で経済的な運転方法が求められていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
選択的透過性を有するガス分離膜を用いてガス混合物から特定のガス成分を分離回収するときに、能力的に過剰なガス分離膜に対応して加圧装置などの付帯設備も過剰な能力のものが必要になり運転コストも高くなるという問題、および、ガス分離膜の透過性能が低下したときにも継続的に目的とする純度や流量の製品ガスを得たいという問題を解決し、設備費用や運転コストを抑制できる簡便で経済的なガス分離膜の運転方法を提供することが本発明の課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、選択的透過性を有するガス分離膜の供給側にガス混合物を加圧して供給する工程と、膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で調節する工程とを含み、前記膜の透過側の圧力調節によって、所定濃度及び流量の製品ガスを得るために必要となる膜の供給側に供給すべきガス混合物の供給流量が調節された条件下で、ガス分離膜システムを運転することを特徴とする、ガスを分離回収するためのガス分離膜システムの運転方法。また、本発明は、選択的透過性を有するガス分離膜の供給側にガス混合物を加圧して供給する工程と、膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で調節する工程とを含み、前記膜の透過側の圧力調節によって、所定濃度及び流量の製品ガスを得るために必要となる膜の供給側に供給すべきガス混合物の供給流量が調節された条件下で、ガス分離膜システムを運転するに際して、前記膜の透過側の圧力調節によって膜の未透過側で得られる製品ガスの純度および／あるいは流量を調節して運転することを特徴とする、ガスを分離回収するためのガス分離膜システムの運転方法。更に、本発明は、膜の透過側の圧力調節が、膜の透過側からの透過ガス排出流の流量を絞ることによっておこなわれること、ガス分離膜が非対称ポリイミド中空糸分離膜であり、供給するガス混合物が空気であり、膜の未透過側で得られる製品ガスが富化窒素であることを特徴とするガスを分離回収するためのガス分離膜システムの運転方法に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるガス分離膜はガス選択的透過性を有すれば特に限定はないが、高分子膜、炭素膜、高分子を部分炭素化した部分炭素化膜、ゼオライトなどのセラミック膜が使用できる。また、膜は平膜でも中空糸膜でもよいが有効膜面積を大きくして分離効率を高めることが容易な中空糸膜が好適である。中空糸膜の形態は、均質膜でもよく、複合膜や非対称膜などの不均一性のものでもよいが、透過速度が大きい非対称性膜が好ましい。また、中空糸膜の膜厚は１０〜５００μｍで外径は５０〜２０００μｍのものを好適に挙げることができる。
【０００９】
中空糸膜は分離膜モジュールの形態で好適に用いることができる。中空糸分離膜モジュールは、数百本〜数十万本の中空糸を集束させて中空糸束とし、前記中空糸束と前記中空糸束の少なくとも一方の端部を中空糸が開口状態を保持するようにして樹脂などで固着した管板とを備えて構成した中空糸分離膜エレメントとし、前記中空糸分離膜エレメントの一つあるいは二つ以上を少なくとも混合ガス導入口、透過ガス排出口、未透過ガス排出口を備える容器内に膜の透過側の空間と供給側（未透過側）の空間が隔絶するように収納して構成されたものである。
【００１０】
前記中空糸分離膜モジュールの混合ガス導入口から混合ガスが供給され、中空糸膜の供給側の空間（中空糸の内側あるいは外側）へ導入されてガス分離膜表面と接しながら流れる間に、混合ガス中の膜透過成分が膜の透過側の空間へ透過して流れ透過ガス排出口から回収または透過ガス排出流として排出され、膜透過成分が膜の透過側の空間へ透過したあとの混合ガスは膜透過成分が減少した未透過ガスとなって未透過ガス排出口から回収または未透過ガス排出流として排出される。
【００１１】
分離膜によってガスを分離回収する場合、通常は前記の透過ガスおよび／あるいは未透過ガスが製品ガスとして回収されるが、本発明のガス分離膜の運転方法は、未透過ガスを製品ガスとして回収する場合に好適に用いることができる。
【００１２】
本発明のガス分離膜の運転方法は、目的の純度と流量の製品ガスに対して余分な分離能力を持つ単数又は複数の分離膜モジュールを備えたガス分離システムにおいて、ガス分離膜の供給側にガス混合物を加圧して供給し、前記膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で調節して、前記膜の供給側に供給するガス混合物の供給流量を調節するガス分離膜の運転方法である。余分な分離能力を持つ分離膜モジュールを用いて通常の運転方法で目的の純度の製品ガスを得ようとすると、余分な分離能力を持つ分離膜モジュールに必要なだけの供給ガスを供給することになるから、当然加圧装置（例えばコンプレッサー）などの付帯装置は過大な能力のものが要求され運転コストも過大になる。本発明は、膜の透過側を加圧状態にして供給圧と透過圧との差圧を調節することによって膜の選択透過成分の透過量を制御し、それによって過剰な製品ガスを生成せず目的の純度の製品ガスを目的流量だけ生成するように調節し、過剰な加圧装置などの付帯設備を必要としないガス分離膜を運転する方法である。
【００１３】
しかも、本発明の膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で調節することは、膜の透過側からの透過ガス排出流の流量を絞ることによって簡便且つ容易におこなうことができる。安価な流量絞り装置（流量調節弁）を追加するだけで膜の透過側の圧力を加圧状態に調節できるので、設備費用や運転コストを抑制できる。また操作も簡便である。この方法によれば、目的の純度と流量の製品ガスに対して過剰な分離能力を持つ分離膜モジュールを備えたガス分離システムにおいて、安価な流量絞り装置（流量調節弁）を追加するだけでコンプレッサーやフィルターなどの前処理装置は大型のものを備える必要はなく、比較的小さいコンプレッサーと付帯設備さえ備えれば目的とする製品ガスを得ることが可能になる。
【００１４】
また、本発明のガス分離方法は、目的の純度と流量の製品ガスに対して過剰な分離能力を持つ単数又は複数の分離膜モジュールを備えたガス分離システムにおいて、ガス分離膜の供給側にガス混合物を加圧して供給し、前記膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で調節して、前記膜の未透過側で得られる製品ガスの純度および／あるいは流量を調節することを特徴とするガス分離膜の運転方法である。
【００１５】
本発明のガス分離膜の運転方法は、分離膜の透過性能が経時的に低下する場合などにおいて、未透過側で得られる製品ガスの純度および／あるいは流量を調節することができるので極めて有効である。すなわち、初期段階で膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）の０．１〜５０％の範囲内で調節しておき、分離膜の透過性能が経時的に低下するに従って透過側の圧力を下げる。こうすれば、供給量や供給圧力はほぼ一定のままで目的の純度と流量の製品ガスを得ることができる。分離膜の透過性能の経時的低下に対応して供給圧力を高くして目的の純度と流量の製品ガスを得るように調節することも可能であるが、その場合にはコンプレッサー能力をより大きくする必要が生じまた運転コストも高いものになる。
【００１６】
本発明において、膜の供給側の圧力は０．５〜３０ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）が好ましく、特に、２〜２０ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）が好ましい。圧力が０．５ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）未満では膜を透過させるドライビングフォースが少ないし、３０ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）を越えると膜の耐圧性を越えてしまう可能性があり、また極めて大きな加圧装置やその他の付帯装置が必要になるので好ましくない。また、温度は特に限定されないが熱交換器などで−５０〜２００℃の温度に調温されることが好ましい。また、ガス混合物がガス分離膜へ供給される前に、膜にとって有害となり得る成分を除去することが好ましい。例えば、ダストフィルターで浮遊粒子を除去したり、冷凍除湿機で水分を除去したり、オイルセパレーターやミストセパレーターで油分を除去したり、スクラバーで特定化学成分を除去するなどの前処理がなされる。
【００１７】
本発明において、ガス混合物は加圧して分離膜の供給側へ供給される。ガス混合物を加圧して供給するための加圧装置としてブロワー、コンプレッサーが用いられる。特に、オイルフリーコンプレッサーは膜に対して悪影響を有するオイル、オイルミストを供給するガス混合物に混入させることがほとんどないので好適である。
【００１８】
本発明において、膜の透過側からの排出ガスの流量を絞るためには、透過ガスを系外へ排出する排出流配管の途中に流量を絞る装置例えばニードル弁、グローブ弁などの流量調節弁を配置すればよい。絞りの程度を大きくすれば透過側の圧力が高くなる。この様な装置は極めて簡便なものであり安価かつ操作が容易なものである。本発明において、膜の透過側の圧力（ゲージ圧）は供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で調節される。好ましくは０．１〜２０％の範囲内であり、特に好ましくは０．１〜７％の範囲内である。０．１％未満では本発明の調節機能を発揮できない。また、５０％を越えると膜の供給側と透過側の差圧が小さくなり透過流量が小さくなり過ぎて効率的なガス分離ができなくなる。
【００１９】
本発明のガス分離膜の運転方法は、ガス混合物をガス分離膜へ供給し膜透過成分を膜を透過させることによって除き、膜透過成分が減少した未透過のガスを未透過ガス排出口から分離回収し製品ガスとして目的の純度と流量で得る場合に有用である。例えば、空気から富化窒素ガスを得る場合、空気から水分を分離除去して除湿空気を得る場合、油田から採取された天然ガスやランドフィルガスから二酸化炭素を分離してメタンガスなどを回収する場合、有機物蒸気を含むガス混合物から有機物蒸気を分離回収する場合などにおいて有用である。特に、空気中の酸素を膜透過によって分離して未透過ガスとして分離回収される富化窒素ガスは、パージガスとして例えばクリーニング装置、洗浄装置、半導体装置、印刷装置などの他の装置と組み合わせて使われることが多く、ガス分離膜システムはコンパクトで過剰な設備を必要としないことや簡便な運転であること、またガス分離システムが継続的に運転できないために組み合わされている装置を停止する必要がないことなどが望まれている。このような場合には、本発明のガス分離膜の運転方法が極めて好適である。
【００２０】
本発明のガス分離膜の運転方法において、空気を分離して富化窒素ガスを製品ガスとして生成させる場合には、ガス分離膜は非対称ポリイミド中空糸分離膜を用いることが好ましい。非対称ポリイミド中空糸分離膜は酸素の透過速度、酸素と窒素の分離度、耐久性、耐熱性、耐圧性や機械的強度が優れた膜であるので、空気分離によって富化窒素ガスを生成するのに好適である。
【００２１】
次に、本発明で使用されるガス分離膜システムの実施形態の一つの概要図である図１によって更に本発明を説明する。図１のシステムは空気から富化窒素ガスを分離回収するものである。尚、本発明で使用されるガス分離膜システムは図１に示された実施形態に限定されるものではない。
空気取入口１から採取された空気はダストフィルター２で空気中の浮遊粒子などを除去されコンプレッサー３へ供給される。加圧された空気はタンク４で加圧状態で保持され、冷凍除湿機５で比較的低湿度まで除湿されて圧力調節弁６で圧力調節されてオイルセパレーター７、ミストセパレーター８で空気中のオイル分を除去したあと熱交換器１０で必要に応じて加熱または冷却されて、中空糸ガス分離膜モジュール１２、１３のガス供給口から膜の供給側へ流される。９は圧力計、１１は温度計である。ガス混合物が膜に接して流れる間に膜を選択的に透過する酸素ガス成分が膜を透過する。透過した透過ガスは膜の透過側を流れてモジュールの透過ガス排出口を経由して透過ガス排出流となり配管の途中で流量調節弁１６、１７で流量を絞られたのち系外へ排出される。１４、１５は圧力計である。流量調節弁１６、１７で流量を絞られて中空糸分離膜モジュール内の膜の透過側の空間の圧力は膜の供給側の圧力（ゲージ圧）の０．１〜５０％に調節される。膜透過成分の酸素ガスが除去された富化窒素ガスは膜の未透過側を流れて中空糸膜分離膜モジュールの未透過ガス排出口を経て製品ガス出口２４へ導かれる。１８、１９は酸素濃度計、２０、２１は流量調節弁、２２、２３は流量計である。図１では２本の中空糸分離膜モジュールが並列で用いられており、供給ガスは前処理を終わったあと分岐してそれぞれのモジュールへ供給され、それぞれの中空糸分離膜モジュールで得られた富化窒素ガスは合流して製品ガス出口２４へ導かれている。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例によって本発明を更に詳しく説明する。尚、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２３】
（比較例１）
空気を供給量１３２Ｎｍ3／ｈ、圧力７ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）で供給し透過側を常圧（ゲージ圧が０ｋｇｆ／ｃｍ2）にすると純度９５体積％の富化窒素ガスが６２Ｎｍ3／ｈ得られる非対称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュールを用いて、純度９５体積％の富化窒素ガスを２００Ｎｍ3／ｈ得ることを検討した。目的とする純度９５体積％の富化窒素ガスを２００Ｎｍ3／ｈ得るためには（２００Ｎｍ3／ｈ÷６２Ｎｍ3／ｈ＞３．２本であるので）前記非対称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュールが４本必要であり、供給する空気量は合計で（１３２Ｎｍ3／ｈ×４本）５２８Ｎｍ3／ｈであるので、コンプレッサーの能力は５２８Ｎｍ3／ｈ以上の能力を持つコンプレッサーが必要となった。
【００２４】
（実施例１）
比較例１と同様の非対称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュールを用い、膜の透過側の圧力を０．３ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）になるように透過流量を絞る方法で運転すると、モジュール１本当たり供給空気量が１２０Ｎｍ3／ｈで純度９５体積％の富化窒素ガスが５４Ｎｍ3／ｈ得られた。従って、この運転方法では、目的とする純度９５体積％の富化窒素ガスを２００Ｎｍ3／ｈ得るためには（２００Ｎｍ3／ｈ÷５４Ｎｍ3／ｈ＞３．７本であるので）前記非対称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュールが４本必要であり、供給する空気量は合計で（１２０Ｎｍ3／ｈ×４本）４８０Ｎｍ3／ｈであるので、コンプレッサーの能力は４８０Ｎｍ3／ｈ以上の能力を持つコンプレッサーであれば問題がなかった。
【００２５】
すなわち比較例１では例えば能力が５００Ｎｍ3／ｈのコンプレッサーでは要求性能を満たすことができないために、これよりも大型のコンプレッサーを購入する必要があったが、実施例１では能力が５００Ｎｍ3／ｈのコンプレッサーで充分であり設備費が少なくてすむことが判る。更に、比較例１で大型のコンプレッサーを導入すると当然運転コストが高くなるが、実施例１では小型のコンプレッサーで済むので運転コストは比較的少なくなる。
【００２６】
（比較例２）
比較例１と同様の非対称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュールを用いて、膜の透過性能の低下が予想される環境下で、純度９５体積％の富化窒素ガスを２００Ｎｍ3／ｈ得ることを検討した。膜の透過性能が１５％低下しても継続して使うことができるように運転開始時には安全率を加味して過剰な能力を持つガス分離膜モジュールが配置された。すなわち前記非対称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュールの性能が１５％低下した場合、ガス分離膜モジュール１本当たり目的とする純度９５体積％の富化窒素ガスの発生量が５３Ｎｍ3／ｈに低下することを考慮すると、目的とする純度９５体積％の富化窒素２００Ｎｍ3／ｈを得るためには（２００Ｎｍ3／ｈ÷５３Ｎｍ3／ｈ＞３．７本であるので）前記非対称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュールが４本必要であった。
【００２７】
運転開始時、膜の透過側圧力を調節することなしに常圧（ゲージ圧が０ｋｇｆ／ｃｍ2）で運転すると、分離膜モジュール４本での純度９５体積％の富化窒素ガスは合計（６２Ｎｍ3／ｈ×４本）２４８Ｎｍ3／ｈ得られる。これは目的とする２００Ｎｍ3／ｈよりも２４％過剰であり、過剰分を処理するための配管、バルブ、タンク、制御装置などの付帯設備が必要になった。一方、同じ分離膜モジュールで目的とする２００Ｎｍ3／ｈ（１本当たり５０Ｎｍ3／ｈ）の富化窒素ガスを得ようとすると、得られる富化窒素ガスの純度は９６．２体積％となってしまい、純度を９５体積％とするためにはこれを希釈するための付帯設備が必要となった。
【００２８】
（実施例２）
比較例２と同様の非対称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュールを用い、同じ環境下同様の富化窒素ガスを得ることを本発明の運転方法によって検討した。
運転開始時、膜の透過側の圧力を０．４７ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）になるように透過流量を絞る方法で運転すると、分離膜モジュール１本当たり純度９５体積％の富化窒素ガスが５０Ｎｍ3／ｈ、すなわち分離膜モジュール４本で純度９５体積％の富化窒素ガスを２００Ｎｍ3／ｈ得ることができ、目的の純度とガス量を満たすことができた。すなわち、比較例２で必要とされた付帯設備は必要なかった。
【００２９】
また、分離膜の透過性能が１０％低下した時点では、膜の透過側の圧力を０．２４ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）になるように透過流量を絞る方法で運転すると、分離膜モジュール４本で純度９５体積％の富化窒素ガスを２００Ｎｍ3／ｈ得ることができ、目的の純度とガス量を満たすことができた。すなわち、比較例２で必要とされた付帯設備は必要なかった。
【００３０】
更に、分離膜の透過性能が１５％低下した時点では、膜の透過側の圧力を０．１２ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）になるように透過流量を絞る方法で運転すると、分離膜モジュール４本で純度９５体積％の富化窒素ガスを２００Ｎｍ3／ｈ得ることができ、目的の純度とガス量を満たすことができた。すなわち、比較例２で必要とされた付帯設備は必要なかった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようなものであるから、以下に記載されるような効果を奏する。
本発明のガス分離膜の運転方法を用いることによって、過剰な加圧装置などの付帯設備を必要とすることなく、目的とする純度と流量の製品ガスを得ることができる。
また、分離膜モジュールの透過性能が劣化するような場合でも、本発明のガス分離膜の運転方法を用いることによって、過剰な付帯設備を必要とせずまた分離膜モジュールの取り替えなどの特別な処置なしに目的とする純度と流量の製品ガスを継続的に得ることができる。
すなわち、本発明のガス分離膜の運転方法を用いることによって、設備費用や運転コストを抑制して簡便かつ経済的に目的とする純度と流量の製品ガスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用されるガス分離膜システムの実施形態の一つの概要図である
【符号の説明】
１：空気取入口
２：ダストフィルター
３：コンプレッサー
４：高圧タンク
５：冷凍除湿機
６：圧力調節弁
７：オイルセパレーター
８：ミストセパレーター
９：圧力計
１０：熱交換器
１１：温度計
１２、１３：中空糸ガス分離膜モジュール
１４、１５：圧力計
１６、１７：流量調節弁
１８、１９：酸素濃度計
２０、２１：流量調節弁
２２、２３：流量計
２４：製品ガス出口
Claims (4)
- 選択的透過性を有するガス分離膜の供給側にガス混合物を加圧して供給する工程と、膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で調節する工程とを含み、前記膜の透過側の圧力調節によって、所定濃度及び流量の製品ガスを得るために必要となる膜の供給側に供給すべきガス混合物の供給流量が調節された条件下で、ガス分離膜システムを運転することを特徴とする、ガスを分離回収するためのガス分離膜システムの運転方法。
- 選択的透過性を有するガス分離膜の供給側にガス混合物を加圧して供給する工程と、膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で調節する工程とを含み、前記膜の透過側の圧力調節によって、所定濃度及び流量の製品ガスを得るために必要となる膜の供給側に供給すべきガス混合物の供給流量が調節された条件下で、ガス分離膜システムを運転するに際して、前記膜の透過側の圧力調節によって膜の未透過側で得られる製品ガスの純度および／あるいは流量を調節して運転することを特徴とする、ガスを分離回収するためのガス分離膜システムの運転方法。
- 膜の透過側の圧力調節が、膜の透過側からの透過ガス排出流の流量を絞ることによっておこなわれることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のガスを分離回収するためのガス分離膜システムの運転方法。
- ガス分離膜が非対称ポリイミド中空糸分離膜であり、供給するガス混合物が空気であり、膜の未透過側で得られる製品ガスが富化窒素であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガスを分離回収するためのガス分離膜システムの運転方法。
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