JPH01143624A

JPH01143624A - 計装用又は駆動装置用のガスの脱湿方法

Info

Publication number: JPH01143624A
Application number: JP62300431A
Authority: JP
Inventors: Satoru Ono; 悟小野; Kohei Ninomiya; 康平二宮; Takashi Harada; 隆原田
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1987-11-27
Filing date: 1987-11-27
Publication date: 1989-06-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、計装用又は駆動装置用のガスの脱湿方法、詳
しくは、計装用加圧ガス又は駆動装置用加圧ガスとして
用いた後の乾燥ガスを再利用し、水分選択透過性の分離
膜を用いて、エネルギー効率良く且つ容易に湿潤ガスを
脱湿する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

計装用加圧ガスは、プロセス制御機器（例えば、空気圧
式伝送器、空気圧式調節計、空気圧式駆動装置等）に使
用されるもので、例えば、化学プラントの流星、差圧、
圧力、液位、温度等のプロセス変数をガス圧力（０，０
５〜１．ＯＫｇ／ｃ＋Ｊ−Ｇ）に変換し受信計器に伝送
するためのプロセス制御装置のガス圧力源として重要な
役割を果たしている。

また、駆動装置用加圧ガスは、産業ロボット等に使用さ
れるもので、例えば、機械加工設備（プレス、グイキャ
スト設備）の自動化を図るために使用される空気シリン
ダ、ロークリアクチュエー夕等の機器の駆動源として使
用されている。このようなａ″ａの駆動源としては、通
常５Ｋｇ／ｃシ・Ｇ程度の加圧空気が用いられている。

上記の計装用加圧ガス又は駆動装置用加圧ガスとしては
、プロセス制御機器や機械加工設備等を安全且つ円滑に
運転するために、ドレン、ダスト等の発生の惧れのない
清浄な乾燥したガス（水分台ｉ１１５００ｐｐｍ程度以
下）を使用する必要がある。

従来、乾燥ガスを得る方法としては、吸着法や冷却法が
あり、特に吸着法は低レベル迄水分含量を減少させるこ
とが可能であるため、最も一般的に利用されている。こ
の吸着法における吸着剤としては、モレキュラーシープ
、シリカゲル、活性アルミナ等が用いられている。

また、最近、各種の無機質膜又は有機質膜からなるガス
分離膜を内蔵したガス分離装置を用いてガスの脱湿を行
う方法が、いくつか提案されている。

このようなガス分離膜を用いたガスの脱湿方法としでは
、ガス分離膜の透過側を減圧に保持することにより、或
いはガス分離膜の透過側を乾燥ガスでパージすることに
より、ガス分離膜の供給側と透過側との間に水１気分圧
差を生じさせて、ガスを脱湿する方法があり、この方法
では、パージガスとして用いられる乾燥ガスは各種駆動
装置の駆動源として用いられることなく大気へ放出され
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記の吸着法は、ガス中の水分の除去を非常に効率的に
行え、且つ脱湿後の水分含量を非常に低レベル、例えば
空気においては大気圧露点−５０℃程度迄脱湿すること
が可能であるが、吸着容量を超えた場合には、加熱或い
は圧力変化により吸着剤の再生処理を行う必要があり、
吸着（乾燥ガスの製造）−吸着剤の再生の繰り返し運転
となる。

そのため、前記の吸着法は、吸着剤の再生に要するエネ
ルギーの消費量が大きく、また運転の複雑さ、操業上の
安全性、保守・管理の困難さ等の問題がある。

また、ガス分離膜を用いた前記の方法は、前記の吸着法
に比して、小型で軽量な装置にすることができ、維持管
理が容易であって安全性が高い等の利点を有するが、ガ
ス分離膜を用いた前記の方法の内、ガス分離膜の透過側
を減圧に保持する方法の場合は、該透過側を減圧に保持
する手段として真空ポンプ等の装置が用いられ、その動
力費が高く且つ保守・管理が煩雑である等の問題がある
。

また、ガス分離膜の透過側を乾燥ガスでパージする方法
の場合は、かなり大量の乾燥ガスが必要であり、この乾
燥ガスの製造法が問題となる。ガス分ｋ（膜の透過側を
パージする乾燥ガスとして、該ガス分離膜の供給側で得
られた脱湿ガスの一部を用いることも考えられるが、こ
の場合は、高圧の脱湿ガスの一部を各種駆動装置の駆動
源として利用することなく消費してしまうことになるた
め、エネルギー効率が悪いという問題が生じる。

従って、本発明の目的は、計装用加圧ガス又は駆動装置
用加圧ガスとして用いた後の乾燥ガスを再利用し、水分
選択透過性の分離膜を用いて、エネルギー効率良く且つ
容易に湿潤ガスを低湿度迄脱湿できる、計装用又は駆動
装置用のガスの脱湿方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、種々検討した結果、ガス分離膜の透過側
をパージする乾燥ガスとして、各種駆動装置の駆動源に
用いた後の脱湿ガスを用いることにより、前記目的が達
成されることを知見した。

本発明は、上記知見に基づきなされたもので、ガス分離
膜を内蔵したガス分離装置を用い、力Ｕ圧した水蒸気含
有ガスを上記ガス分離膜の高圧側に供給し、且つその際
上記ガス分離膜の低圧側を乾燥ガスでパージすることに
より、上記ガス分離膜の高圧側と低圧側との間に水蒸気
分圧差を生じさせて、上記水蒸気含有ガスを脱湿し、得
られた高圧の脱湿ガスを各種駆動装置の駆動源に用いる
方法であって、上記ガス分離膜の低圧側をパージする乾燥ガスとして、
各種駆動装置の駆動源に用いた後の脱湿ガスの一部又は
全部を用いることを特徴とする特装用又は駆動装置用の
ガスの脱湿方法を提供するものである。

以下、本発明の計装用又は駆動装置用のガスの脱湿方法
を、図面に示す実施態様について詳述する。尚、本発明
の処理対象となるガスの種類は、特に制限されないが、
計装用又は駆動装置用のガスとしては、主に空気が用い
られているので、以下、ガスとして空気を用いた場合に
ついて説明する。

先ず、第１図のフローシートに示す実施Ｂ様について説
明する。

処理対象である加圧した水蒸気含有空気を、ガス分＃装
置１のガス分離膜２の高圧側（供給側）２１にラインＡ
から供給する。その際、ガス分離膜２の低圧側（透過側
）２２を、後述するように、使用済の脱湿空気でパージ
する。その結果、ガス分＃膜２の高圧側２１と低圧側２
２との間に水蒸気分圧差が生じて、上記水蒸気含有空気
に含まれる水蒸気がガス分離膜２を透過し、ガス分離膜
２の高圧側２１の出口に脱湿空気（非通過ガス）が得ら
れる。

次いで、得られた脱湿空気を、ラインＢから送出し、バ
ッファータンク３を経由してラインＣから駆動装置４に
導入する。該駆動装置４で脱湿空気に所定の機械的仕事
をさせた後、この使用済の脱湿空気をラインＤから低圧
タンク５に移送する。

次いで、低圧タンク５に移送された使用済の脱湿空気の
一部又は全部を、ラインＥから送出し、弁６で該脱湿空
気の圧力の調整を行った後、ラインＦからガス分離膜２
の低圧側２２に導入する。

この使用済の脱湿空気でガス分離膜２の低圧側２２をパ
ージし、ガス分離膜２を透過してきた水蒸気を上記脱湿
空気と共にラインＧから大気へ排出する。その結果、ガ
ス分離膜２の高圧側２１と低圧側２２との間の水蒸気分
圧差が確保され、上記水蒸気含有空気の脱湿を効率良（
行うことができる。

ガス分離膜２の低圧側２２に導入しない残りの使用済の
脱湿空気はラインＨから弁７を介して大気へ排出される
。

ガス分離膜２の高圧側２１に供給する加圧した水蒸気含
有空気の圧力は、駆動装置４の必要圧に応じて適宜決定
される。駆動装置４の必要圧は、一般に、該駆動装置４
の人口圧で１．０〜９．９Ｋｇ／ｃＩａ−Ｃ１出口圧で
０．１〜９．０Ｋｇ１０Ｊ−Ｇ程度であるので、上記水
蒸気含有空気の圧力は、通常、２゜０〜９．９　Ｋｇ／
　ｃｔＡ−Ｇとすると良い。また、水蒸気含有空気の供
給量は、駆動装置４の必要ガス量に応じて適宜決定され
、通常、０．１〜３０ＯＮｎ？／ｈｒ程度とすると良い
。

また、ガス分離ＩＩ！Ｊ２の大きさは、水蒸気含有空気
の圧力、水蒸気濃度及び供給量に応じて選定され、通常
、有効膜面積が０．０５〜３００ｄとなるようにするの
が好ましい。

また、バッファータンク３の容量は、通常、ｌｉ〜１ｒ
＋？程度とすれば良い。

また、低圧タンク５の容量は、ＩＡ！〜ｌｒ＋？程度と
すれば良（、また低圧タンク５内の圧力は、０゜１〜９
．０にｇ／ｃ＋ａ　−Ｇに制御するのが好ましい。

また、ガス分離膜２の低圧側２２に導入する使用済の脱
湿空気の盪は、ガス分離ｎり２の高圧側２１に供給する
水蒸気含有空気の供給量の１０％以上となるようにする
のが好ましい。

尚、ガス分離膜２の高圧倒２１に供給する水蒸気含有空
気は、該高圧側２１に供給する前に、フィルターで処理
して、該水蒸気含有空気に含まれる油分、ゴミ等の不純
物を予め除去して置くことが好ましい。

次に、第２図及び第３図のフローシートに示す実施態様
について説明する。この実施態様は、ガス分離膜２の高
圧側２１で得られた脱湿空気を、バッファータンクを経
由させることなくラインＢから駆動装置４に導入するも
のである。

これらの実施態様では、低圧タンク５内の使用済の脱湿
空気の圧力を０．１〜５　Ｋｇ／　ｃａｌ−Ｇに制御す
るのが好ましい。この低圧タンク５内の圧力の制御は、
圧力計９に接続したコントローラー８（第２図）又はコ
ントローラー８°　（第３図）により、低圧タンク５に
通じる弁７　（第２図）又はガス分離膜２に使用済の脱
湿空気を戻すためのうイン已に設けた弁６　（第３図）
を開閉することにより行われる。

その他は、第１図のフローシートに示す実施態様の場合
と同様に実施される。

上述の本発明の方法で用いられるガス分離膜としては、
セラミック多孔質膜等からなる無機質分離膜、ポリアミ
ド膜、セルロース膜、酢酸セル口・−ス膜、ポリイミド
膜等からなる有機質分離膜が挙げられ、これらの中でも
気体選択透過性能に優れ且つ耐熱性、耐薬品性にも優れ
た芳香族ポリイミド製分離膜が好ましい。

上記分離膜としては、有効膜面積の大きい中空糸の集合
体が好ましいが、スパイラル状膜、平膜等でも良い。

分離膜として用いられる上記中空糸は、その外径が、通
常５０〜２０００μ、好ましくは２００〜１０００μで
ある。中空糸の外径が小さ過ぎると圧力損失が大きくな
り、大き過ぎると有効膜面積が減少する。また、上記中
空糸としては、（厚み／外径）＝Ｏ，］〜０．３の条件
を満たすものを用いるのが好ましい。尚、上記厚み−（
外径−内径）／２である。中空糸の厚みが小さいと耐圧
性が不充分となり、また厚みが大きいと気体選択透過性
が不良となる場合がある。

中空糸の集合体からなる好ましい芳香族ポリイミド製分
離膜としては、例えば、特開昭６２−４２７２３号公報
に記載の芳香族ポリイミド製分離膜が挙げられる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、本発明を更
に詳細に説明する。

実施例１第１図に示すフローシートに従って下記のようにして計
装用又は駆動装置用のガスの脱湿を行った。

加圧湿潤空気（圧カフ　Ｋｇ／ｃ＋Ｊ−Ｇ、４０℃飽和
湿度）をｌ　ＯＮ　ｍ３／ｈｒで、有効膜面積３ｒｄの
芳香族ポリイミド製中空糸膜２の高圧側２１にラインＡ
から供給し、且つその際、上記中空糸膜２の低圧側２２
に０．２Ｋｇ／−・Ｇの使用済の脱湿空気を５Ｎｍ’／
ｈｒでラインＦから導入したところ、上記中空糸膜２の
高圧側２１の出口に大気圧露点−４６℃の脱湿空気（水
分含量６０ｐｐｍ）が９．８Ｎｍ３／ｈｒで得られた。

この脱湿空気を３０に容のバッフブータンク３を経由し
て空気駆動装置４に導入し、該脱湿空気に所定の機械的
仕事をさせた。空気駆動装置４の出口から２Ｋｇ／ｃＪ
・Ｇの使用済の脱湿空気が９．５Ｎｍ３／ｈｒで排出し
た。この使用済の脱湿空気を３０ｆｆ容の低圧タンク５
へ移送し、ラインＨから使用済の脱湿空気の一部を４．
５　Ｎ　ｍ３／ｈｒで大気へ排出しつつ、残りの使用済
の脱）冨空気を５Ｎｍ”／ｈｒで、弁６を介して０．２
　Ｋｇ／　ｃ＋Ｊ−Ｇに放圧してラインＦから上記中空
糸膜２の低圧側２２に導入した。この使用済の脱湿空気
で上記中空糸膜２の低圧側２２をパージし、上記中空糸
膜２を透過してきた水蒸気を上記脱湿空気と共にライン
Ｇから大気へ排出した。ラインＧから排出されるガス量
は、５．２Ｎｍ’／ｈｒであった。

実施例２使用済の脱湿空気の全ＷＥ　（９，５Ｎｍ’　／ｈｒ）
を中空糸ＩＩｘ２の低圧側２２に導入した以外は、実施
例１と同様に実施したところ、中空糸膜２の高圧側２１
に大気圧露点−６２℃の脱湿空気（水分含量８ｐｐｍ）
が得られた。

尚、実施例１及び２の何れにおいても、空気駆動装置に
鉄さびの発生等は認められず、空気駆動装置を安全且つ
円滑に作動させることができた。

比較例１第４図に示すフローシートに従って下記のようにして計
装用又は駆動装置用のガスの脱湿を行った。

加圧湿潤空気（圧カフＫｇ／ｃ＋Ｊ−Ｇ、４０℃、飽和
湿度）を１０　Ｎｍ’　／ｈｒで、有効膜面積３Ｍの芳
香族ポリイミド製中空糸膜２の高圧側２１にラインＡか
ら供給し、且つその際、上記中空糸膜２の低圧側２２に
、上記中空糸膜２の高圧側２１で得られた脱湿空気の一
部をライン■から導入した。

この脱湿空気で上記中空糸膜２の低圧側２２をパ−ジし
、上記中空糸膜２を透過してきた水蒸気を上記脱湿空気
と共にラインＧから大気へ排出した。

上記中空糸膜２の高圧側２１で得られた脱湿空気は、ラ
インＢがら空気駆動装置（図示せず）に導入し、計装用
又は駆動装置用の空気として使用した。

この場合、上記中空糸膜２の高圧側２１で得られる脱湿
空気の大気圧露点を実施例１で得られた脱湿空気の大気
圧露点と同じにするには、上記中空糸膜２の高圧側２１
で得られる脱湿空気の５１％を上記中空糸膜２の低圧側
２２に導入する必要があった。また、実施例２で得られ
た脱湿空気の大気圧露点と同じにするには、上記中空糸
膜２の高圧側２１で得られる脱湿空気の９４％を上記中
空糸膜２の低圧側２２に導入する必要があった。

〔発明の効果〕

本発明の計装用又は駆動装置用のガスの脱湿方法によれ
ば、計装用加圧ガス又は駆動装置用加圧ガスとして用い
た後の乾燥ガスを再利用し、水分選択ｉ３過性の分離膜
を用いて、エネルギー効率良く且つ容易に湿潤ガスを低
湿度迄脱湿できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の脱湿方法の一実施態様の概略を示す
フローシートであり、第２図は、本発明の脱湿方法の別
の実施態様の概略を示すフローシートであり、第３図は
、本発明の脱湿方法の更に別の実施態様の概略を示すフ
ローシートであり、第４図は、比較例１で実施した方法
の概略を示すフローシートである。１・・ガス分離装置、２・・ガス分離膜、２１・・ガス
分離膜の高圧側、２２・・ガス分離膜の低圧側、３・・
バッファータンク、４・・駆動装置、５・・低圧タンク特許出願人　　　宇部興産株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガス分離膜を内蔵したガス分離装置を用い、加圧
した水蒸気含有ガスを上記ガス分離膜の高圧側に供給し
、且つその際上記ガス分離膜の低圧側を乾燥ガスでパー
ジすることにより、上記ガス分離膜の高圧側と低圧側と
の間に水蒸気分圧差を生じさせて、上記水蒸気含有ガス
を脱湿し、得られた高圧の脱湿ガスを各種駆動装置の駆
動源に用いる方法であって、上記ガス分離膜の低圧側をパージする乾燥ガスとして、
各種駆動装置の駆動源に用いた後の脱湿ガスの一部又は
全部を用いることを特徴とする計装用又は駆動装置用の
ガスの脱湿方法。
（２）ガス分離膜が、芳香族ポリイミド製膜である特許
請求の範囲第（１）項記載の計装用又は駆動装置用のガ
スの脱湿方法。