JPH01143625A

JPH01143625A - ガスの脱湿方法

Info

Publication number: JPH01143625A
Application number: JP62300432A
Authority: JP
Inventors: Satoru Ono; 悟小野; Kohei Ninomiya; 康平二宮; Masao Kikuchi; 政夫菊地
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、ガスの脱湿方法、詳しくは、ガスに含まれる
水分を、水分選択透過性の分離膜を用い、エネルギー効
率良く且つ容易に除去する方法に関するもので、本発明
の方法は、例えば計装用加圧ガス及び駆動装置用加圧ガ
スの脱湿等に利用される。

〔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、化学プラントの流量、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＋ａ　Ｈａ）に変換し受（へ計器
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タ等の機器の駆動源として使
用されている。このような機器の駆動源としては、通常
５Ｋｇ／ｃｊ−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及び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（水分含１１５００ｐｐｍ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ごのようなガス分離膜
を用いたガスの脱湿方法としては、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（ｊｊｌｌとの間に水蒸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、吸着容重を超えた場合には、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ｉ？■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、
その動力費が高い等の問題がある。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。ガス分離膜のｉ３過側をパージする乾燥ガス
として、該ガス分離膜の透過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、低湿度のガスを、エネルギー
効率良く且つ容易に得ることができる、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＾１１膜の高
圧側でｉｚＦられる脱湿ガスを放圧し、該放圧時に生じ
るガスの膨張エネルギーを利用して真空ポンプを駆動さ
せて、上記ガス分離膜の低圧側を残圧することにより、
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
１模を内蔵したガス分離装置を用い、Ｉｌｕ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減圧することにより、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
生しさせて、上記水蒸気含有ガスを脱湿する方法であっ
て、上記ガス分離膜の高圧側で得られた脱湿ガスを放圧
し、該放圧時に生じるガスの膨張エネルギーを利用して
真空ポンプを駆動させることにより、上記ガス分離膜の
低圧側を減圧することを特徴とするガスの脱湿方法を提
供するものである。

以下、本発明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、計装用及び駆動装置用の
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態様について説
明する。

処理対象である加圧した水蒸気含有空気を、ガス分離装
置１のガス分離膜２の高圧側（供給側）２１にライン八
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、真空ポンプ４で減圧し且つ
乾燥空気でパージする。

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１気がガス分離膜２を透過し、ガス分離膜２の高
圧倒２１の出口に脱湿空気（非透過ガス）が得られる。

得られた脱湿空気を、ラインＢから送出し、その一部を
上記のガス分離膜２の低圧側２２をパージする乾燥空気
（パージガス）として該低圧側２２に導入する他は、ラ
インＣから取り出す。

一方、パージガスとしてガス分離膜２の低圧側２２に導
入する脱湿空気を、ラインＤから駆動装置３に４人する
。駆動装置３に導入した脱湿空気を放圧し、該放圧時に
生じる膨張エネルギーを駆動源として駆動装置３を作動
させる。この駆動装置３の動力をポンプ動力として真空
ポンプ４を駆動させる。この真空ポンプ４によりガス分
離膜２の低圧側２２中のガスがラインＦから吸引され、
該低圧側２２は減圧に保持される。

また、駆動装置３で放圧した脱湿空気をラインＥからガ
ス分離膜２の低圧側２２に導入し、この脱湿空気で該低
圧側２２をパージする。

このように、ガス分離膜２の低圧側２２を真空ポンプ４
により減圧に保持し且つ脱湿空気の一部でパージするこ
とにより、ガス分離膜２を透過してきた水蒸気は上記脱
湿空気と共にラインＦから真空ポンプ４に吸引され、ラ
インＧから大気へ排出される。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く行うことが
できる。

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、脱湿空気の用途に応じて適宜決定され
、通常、２．０〜９．９Ｋｇ／−・Ｇ程度である。また
、水蒸気含有空気の供給量は、通常、Ｏ，１〜３００　
Ｎｎ？／ｈｒ程度とすると良い。

また、ガス分離膜２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、駆動装置３としては、エアシリンダー、回転翼等
が用いられる。

また、真空ポンプ４としては、駆動装置３としてエアシ
リンダー等の往復動の駆動装置を用いた場合には往復動
真空ポンプが用いられ、回転翼等の回転動の駆動装置を
用いた場合にはスクリュー型真空ポンプ、ヘーン型真空
ポンプが用いられる。

また、ガス分離膜２の低圧側２２の減圧度は、ガス分離
膜２を透過した水蒸気が凝縮しない範囲で高めることが
好ましい。

また、ガス分離膜２の低圧側２２に導入する脱湿空気の
ｈ士は、ガス分離膜２の高圧側２１に供給する水蒸気含
有空気の供給量の０〜２０％とするのが好ましい。

尚、ガス分離膜２の高圧側２１に供給する水蒸気含有空
気は、該高圧側２１に供給する１１１■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
得られた脱湿空気の全量をラインＢ゛から駆動装置３に
導入し、第１図のフローシートに示す実施態様と同様に
して駆動装置３を作動させ、該駆動装置３の動力をポン
プ動力として真空ポンプ４を駆動させた後、脱湿空気を
ガス分離膜２の低圧側２２に導入することなく脱湿空気
の全量を製品としてラインＣ°から取り出すものである
。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、酢酸セルロース膜、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）＝０．１〜０．３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水
蒸気含有ガスのＪＩＩＨＷを行った。

加圧湿潤空気（圧カフ　Ｋｇ／ｃ＋Ｊ−Ｇ、４０℃、飽
和湿度）を１００　Ｎｍ”　／ｈｒで、有効膜面積５３
Ｍ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から供給した。中空糸膜２の高圧側２１で得られた
脱湿空気の一部を１０　Ｎ　ｍ”　／ｈｒでエフシリン
ダー３にラインＤから導入し、放圧して往復動を生じさ
せた。放圧した脱湿空気を中空糸膜２の低圧側２２にラ
インＥから導入し、該低圧側２２をパージした。一方、
エアシリンダー３の動力をポンプ動力として真空ポンプ
４を駆動させ、中空糸膜２の低圧側２２の圧力を一〇、
４８にｇ／　ｃ＋ａ−Ｇとした。中空糸膜２をｉ３過し
た水蒸気を、パージガスと共にラインＦから真空ポンプ
４に吸引しラインＧから大気へ排出した。その結果、ラ
インＣから大気圧露点−３１，３℃の脱湿空気（水分含
量３４５ｐｐｍ＋　）が８１　Ｎ　ｍ３／ｈｒで得られ
た。

比較例１エアシリンダー及び真空ポンプを設けず、中空糸膜２の
高圧側２１で得られた脱湿空気の一部を放圧して１０　
Ｎｍ’　／ｈｒで中空糸膜２の低圧側２２に供給した以
外は実施例１と同様にして加圧湿潤空気の脱湿を行った
ところ、大気圧露点−１４゜１℃の脱湿空気（水分台！
１ｔ１８０Ｑｐｐ惟）が８１゜５Ｎｍ’／ｈｒで得られ
た。

〔発明の効果〕

本発明のガスの脱湿方法によれば、低湿度のガスを、エ
ネルギー効率良く且つ容易に、しかも連続的に得ること
ができ、また、ガスの脱湿装置を小型化及び軽量化する
ことができる等の効果が奏される。

【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る。ｌ・・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・・
駆動装置、４・・真空ポンプ特許出願人　　　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減圧することに
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する方
法であって、上記ガス分離膜の高圧側で得られた脱湿ガ
スを放圧し、該放圧時に生じるガスの膨張エネルギーを
利用して真空ポンプを駆動させることにより、上記ガス
分離膜の低圧側を減圧することを特徴とするガスの脱湿
方法。
（２）ガス分離膜の高圧側で得られた脱湿ガスの一部を
放圧し、該放圧時に生じるガスの膨張エネルギーを利用
して真空ポンプを駆動させた後、該脱湿ガスをガス分離
膜の低圧側に導入する特許請求の範囲第（１）項記載の
ガスの脱湿方法。
（３）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）項記載のガスの脱湿方法。