JPH01224028A

JPH01224028A - 気体の脱湿方法

Info

Publication number: JPH01224028A
Application number: JP63051151A
Authority: JP
Inventors: Masao Kikuchi; 政夫菊地; Kohei Ninomiya; 康平二宮
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1988-03-04
Filing date: 1988-03-04
Publication date: 1989-09-07

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、気体の脱湿方法、詳しくは分離膜で構成され
た中空糸を束ねて形成した中空糸束が内蔵されている脱
湿装置を用いて行う気体の脱湿方法に関する。

〔従来の技術〕

空気又は窒素等の気体中に含まれている水茎気を取り除
いて該気体の乾燥を行う技術に、所謂分離膜で構成され
た中空糸を束ねて形成した中空糸束を内蔵する脱湿装置
を用いて行う方法がある。

上記方法では、水蒸気が分離膜を選択的に透過するとい
う詰腹の性質を利用して水蒸気の原料気体からの分離、
除去が行われる。その際、使用する上記装置においては
、水蒸気を含有する原料気体を供給する空間と、水蒸気
の透過側の空間との間に所定の圧力差を生じるようにす
る必要がある。

そのため、上記原料気体を、分離膜の耐圧強度が高い中
空糸の外側の空間に供給することが一般に行われている
。

〔発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記のように中空糸の外側の空間に原料
気体を加圧して供給する場合は、該原料気体が中空糸の
外表面全体に亘って均等に接触せずに装置外へ流出され
る、所謂ショート・パスといわれる現象が起こり易く、
そのために高度に乾燥された気体を製することが出来な
い場合があるという問題があった。

従って、本発明の目的は、分離膜で構成された中空糸を
束ねて形成した中空糸束を内蔵する脱湿装置を用い、高
度に乾燥された気体を効率よく製することができる気体
の脱湿方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は種々検討した結果、意外にも原料気体を中
空糸の内側に供給することにより、中空系の外側の空間
に供給する場合に比して、掻めて顕著な乾燥性能を発揮
することを知見した。

本発明は、上記知見によりなされたもので、分離膜で構
成された中空糸の束からなる中空糸束を内蔵する脱湿装
置を用い、水茎気を含有する原料気体を上記中空糸の内
側に供給し、上記水蒸気を中空糸の内側から外側に透過
させ、上記気体の乾燥を行うことを特徴とする気体の脱
湿方法を提供するものである。

以下、本発明の気体の脱湿方法の実施態様を図面を参照
しながら詳細に説明する。

第１図は本発明の気体の脱湿方法の一実施態様を示す概
略説明図、第２図は上記実施態様に適用して有効な脱湿
装置の概略を示す部分断面図であり、また、第３図、第
４図及び第５図はそれぞれ他の一実施態様を示す概略説
明図である。

本発明の実施Ｂ様を説明するに先立って、本発明の気体
の脱湿方法に適用可能な脱湿装置について、第２図に基
づいて説明する。

上記脱湿装置は、円筒状の耐圧容器１でその外殻が形成
され、該容器１には両側壁に原料気体の供給口２と排出
口３とが設けられ、これら両口の近傍の筒壁にはパージ
用口４及び５がそれぞれ設けられている。また、上記容
器１の内部には、分離膜で構成された中空糸６を略円柱
状に束ねて形成した中空糸束７が、その両端で樹脂から
なる管板８及び９で一体的に固着された状態で収容され
ており、しかも咳管板８．９はその周囲を上記容器１の
内周壁に密着させ、気密状態で支持固定されている。

上記管板８．９に固着されている全ての中空糸６は、そ
の両末端が間口されており、該中空糸６の内側と空間ｌ
Ｏ及び１１とは連通している。従って、上記供給口２及
び排出口３は共に中空糸６の内側に連通しており、また
、上記パージ用口４及び５は共に中空糸６の外側の空間
１２に連通している。

上記中空糸６は、水蒸気を選択的に透過する性能を有す
るものであれば特に限定されるものでなく、例えばポリ
イミド樹脂で形成することができ、また、上記管板８．
９も同様に限定されるものでなく、例えばエポキシ樹脂
で形成することができる。また、上記中空糸６を芳香族
系ポリイミド樹脂で形成する場合は、その膜厚を１０〜
５００μｍ、好ましくは２０〜３００μｍに、外径を５
０〜２０００μｍ、好ましくは２００〜１０００μｍに
することを好適に挙げることができる。尚、中空糸束７
を形成するための中空糸６の数及びその長さは任意に変
更できることはいうまでもない。

続いて、第１図に示す本発明方法の一実施態様について
説明する。

本実施態様は、第２図に示したと同様の脱湿袋ＷＡを用
いて行うものであり、その際の気体の流れ方向を矢印で
示してる。

先ず、上記装置への供給口２から、所定の条件の下で水
蒸気を含有する原料気体を加圧して導入し、空間１０を
経て中空糸６の内側に供給する。

原料気体は上記中空糸６の内側を流動し、通過した気体
は乾燥気体として排出口３より取り出され、該乾燥気体
は所望の用途に利用される。本実施態様では、上記の如
く原料気体を中空糸６の内側に供給すると同時に、得ら
れた乾燥気体の一部を減圧弁１３を通して減圧し、その
乾燥気体を一方のパージ用口５から中空糸６の外側の空
間１２に導入し、パージ用ガスとして利用している。即
ち、中空糸６の内側から外側へ透過してきた水蒸気を、
上記低圧の乾燥気体でパージし、該気体を上記水蒸気と
共に他方のパージ用口４から装置Ａの外に排出すること
により、該装置Ａの乾燥能力を維持している。

本実施態様のように、原料気体を中空糸６の内側に供給
することにより、顕著な乾燥能力を発揮するが、これは
中空糸６の内径が略一定しているため、該中空糸６の内
側を流動する気体の滞留時間分布が均一になり、ショー
ト・パス現象が発生することを有効に防止できるためと
考えられる。

また、上記のように原料気体を中空糸６の内側に供給す
る場合は、その外側の空間に供給する場合に比べ、容器
ｌの耐圧部分を少なくすることができるという利点もあ
る。

次に、第３図に示す一実施態様を説明する。

第３図の実施態様は、基本的には前記第１図に示したも
のと同一であり、二つの脱湿装置を直列に接続して用い
るところが相違するものである。

即ち、二つの脱湿袋ｆｆ１Ａ及びＢを、中空糸の内側同
士及びその外側の空間同士が互いに連通ずる状態に接続
して行うものである。そして、原料気体の中空糸６の内
側への供給を、矢印で示すように、先ず装置Ａの供給口
２から行い、中間乾燥気体をその排出口３から取り出し
、更にこの中間乾燥気体を装置Ｂの供給口２から、該装
置Ｂの中空糸６の内側に供給し、最終乾燥気体をその排
出口３から取り出すことにより気体の乾燥を行うもので
ある。尚、その際、乾燥気体の一部からなるパージ用ガ
スは、下流側に位置する装置Ｂにそのパージ用口５から
導入され、前記実施態様の場合と同様に上記原料気体の
流動方向と反対の方向に流動される。即ち、上記パージ
用ガスは、上記袋　Ｂに接続されている減圧弁１３を経
て、減圧された状態で該装置Ｂのパージ用口５から中空
糸６の外側の空間１２に導入され、その他方のパージ用
口４に到達し、更にそのパージ用ガスは装置への一方の
パージ用口５から該装置の空間１２に導入され、最終的
に他方のパージ用口４から装置Ａの外に排出される。

本実施態様の特徴は、二つの装置を直列に接続すること
にあり、その結果、最初の装置を通過した気体が次の装
置へ供給される際に該気体の混合が起こり、シコートパ
スした気体もこの部分で均一化され、大気圧露点をより
効果的に下げることが可能となる。尚、装置を直列に接
続する数は、図示するような二つに限るものでなく、三
つ以上であってもよいことはいうまでもない。

次に、第４図に示す一実施態様を説明する。

本実施態様は、原料気体を中空糸６の内側に供給する点
では第１図に示した前記実施態様と同様であるが、水藤
気のパージを、乾燥気体の一部を利用して行う方法を採
用せずに、両方のパージ用口４及び５を共に真空系に接
続して行うものである。こうすることにより、乾燥性能
を維持しながら乾燥気体の全てを有効に利用することが
可能となると同時に、乾燥能力の維持も可能となる。尚
、水渾気のパージを真空系に接続して行う方法は、上記
の如く単一の装置に適用する場合に限るものでなく、例
えば第５図に示すように、第３図に示した実施態様と同
様に二つの装置を直列に接続する場合にも、更には三つ
以上を直列に接続する場合にも適用できることはいうま
でもない。

尚、本発明の気体の脱湿方法は、例えば、空気、窒素、
水素、アルゴン、更には天然ガス等の通常気体で存在す
るものであれば種々のものに、特に制限なく適用できる
。

また、原料気体を供給する場合の条件としては特に制限
はないが、上記中空糸の長さ方向の流速が０．０５　ｍ
／Ｓｅｅ以上、好ましくは０．１　ｍ　／　Ｓｅｃ以上
で且つ該中空糸との接触時間が０．５秒〜６０秒、好ま
しくは２秒〜４０秒の範囲内で行うことが望ましく、ま
た、自製乾燥気体を中空糸の外側の空間に減圧して導入
し、透過した水菌気のパージを行う場合は、得られる乾
燥ガスの１〜８０％、好ましくは５〜７０％をパージ用
として利用することが望ましい。

次に、本発明の気体の脱湿方法の有効性を明らかにする
ために行った実施例及び比較例について説明する。

〔実施例１〕膜厚７０μｍ、外径５００μｍ及び長さ１００ｃｍの芳
香族ポリイミド樹脂からなる中空糸を束ねて形成した中
空糸束を内蔵し、その中空糸（分離膜）の有効膜面積が
３．２ｍｌである脱湿装置を用い、第１図に示した実施
態様に従い、３０°Ｃ飽和の水蒸気を含んだ原料空気の
乾燥を行った。

上記原料空気の中空糸の内側への供給は、７ｋｇ／　ｃ
ｎｌ　Ｇの加圧下、１．９Ｎｎ（／ｈの流速で行い、取
り出された乾燥空気のうちの一部を０．２４Ｎｒｒｒ／
ｈ流速で中空糸の外側の空間に導入し、水茎気のパージ
を行った。

その結果、大気圧露点−４０°Ｃ（１２７ｐｐｍ）の乾
燥空気が１．５３Ｎｒｒｆ／ｈの流速で得られた。

〔実施例２〕前記実施例１で使用したと同一の中空糸で、その長さを
半分（５０Ω）にして形成した脱湿装置の二つを直列に
接続し、８その膜面積を前記実施例１と同一にし、第３
図に示した実施態様に従い、原料空気の乾燥を行った。

パージ用の乾燥空気を０．２６Ｎｍ／ｈの流速で中空糸
の外側の空間に導入した以外は、使用した原料空気及び
その供給等の条件は、前記実施例１の場合と同一であっ
た。

その結果、大気圧露点−４８°Ｃ（５０ｐｐ＋ｗ）の乾
燥空気が１．５１Ｎｎ？／ｈの流速で得られた。

〔比較例１〕前記実施例１で使用したと同一の装置を用い、実施例１
とは逆に、原料空気を中空糸の外側の空間に供給し、パ
ージ用の乾燥空気を咳中空糸の内側に導入して上記原料
空気の乾燥を行った。

使用した原料空気、その供給条件及びパージ用の乾燥空
気の導入等の条件は、前記実施例１の場合と同一であっ
た。

その結果、大気圧露点−３２°Ｃ（３０９ｐｐｍ）の乾
燥空気が１．５３Ｎｒｒｆ／ｈの流速で得られた。

〔実施例３］前記実施例１で使用したと同一の装置を用い、第４図に
示した実施態様に従い、原料空気の乾燥を行った。

水蒸気のパージを、両方のパージ用口に３０Ｔ。

ｒｒの真空系を接続して行った以外は、使用した原料空
気及びその供給等の条件は、前記実施例１の場合と同一
であった。

その結果、大気圧露点−２８°Ｃ（４６０ｐＩ）！１）
の乾燥空気が１．７５Ｎｎｆ／ｈの流速で得られた。

（比較例２〕前記実施例１で使用したと同一の装置を用い、前記比較
例１と同様に、原料空気を中空糸の外側の空間に供給す
る一方、前記実施例３の場合と同じ３０Ｔｏｒｒの真空
系を上記中空糸の内側に接続して水蒸気のパージを行っ
て、上記原料空気の乾燥を行った。

使用した原料空気及びその供給等の条件は、前記実施例
１の場合と同一であった。

その結果、大気圧露点−２０°Ｃ（０，１０％）の乾燥
空気が１．７５Ｎｍ／ｈの流速で得られた。

〔実施例４〕前記実施例１で使用したと同一の装置を用いて第１図に
示した実施態様に従い、３０°Ｃの飽和の水蒸気を含ん
だ原料空気の乾燥を行った。

中空糸の内側への上記原料空気の供給は３ｋｇ／ｃｉＧ
の加圧下、１．９Ｎｍ／ｈの流速で行い、取り出された
乾燥空気の一部を０．５７　Ｎ　％　／　ｈの流速で中
空糸の外側の空間に導入し、水蒸気のパージを行った。

その結果、大気圧露点−２９℃（４２０ｐｐ＋ｍ　）の
乾燥空気が１．２７Ｎｒｒｒ／ｈの流速で得られた。

（実施例５〕前記実施例２で使用したのと同様の装置を用い、第３図
に示した実施態様に従い、原料空気及びその供給等の条
件を前記実施例４の場合と同一にして原料空気の乾燥を
行った。

その結果、大気圧露点−３６°Ｃ（２００ｐｐｍ　）の
乾燥空気が１．２７Ｎｒ＆／ｈの流速で得られた。

〔比較例３〕前記実施例１で使用したと同一の装置を用い、前記比較
例１と同様に原料空気を中空糸の外側の空間に供給し、
パージ用の乾燥空気を該中空糸の内側に導入して上記原
料空気の乾燥を行った。

使用した原料空気１、その供給条件及びパージ用の乾燥
空気の導入等の条件は、前記実施例４の場合と同一であ
った。

その結果、大気圧露点−１７°Ｃ（１３，５％）の乾燥
空気が１．２７ＮｒＩ（／ｈの流速で得られた。

以上の実施例及び比較例について、実施条件及びその結
果等を下記表１にまとめて示す。

以上説明した実施例及び比較例から、本発明の気体の脱
湿方法が極めて優れていることが明らかである。

また、本考案では、中空糸の外側に透過した水蒸気のパ
ージを、その外側の空間を減圧して行うより、自製乾燥
空気の一部を上記空間に導入して行う方が、低い大気圧
露点の気体を製造することができ、それだけ乾燥効果が
優れていることが分〔発明の効果］本発明の気体の脱湿方法によれば、分離膜で構成された
中空糸を束ねて形成した中空糸束を内蔵する脱湿装置を
用い、高度に乾燥された気体を効率よく製することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の気体の脱湿方法の一実施態様を示す概
略説明図、第２図は上記実施態様に適用して有効な脱湿
装置の概略を示す部分断面図、第３図、第４図及び第５
図はそれぞれ他の一実施態様を示す概略説明図である。Ａ、Ｂ・・・脱湿装置１・・・耐圧容器６・・・中空糸７・・・中空糸束第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）分離膜で構成された中空糸の束からなる中空糸束
を内蔵する脱湿装置を用い、水蒸気を含有する原料気体
を上記中空糸の内側に供給し、上記水蒸気を中空糸の内
側から外側に透過させ、上記気体の乾燥を行うことを特
徴とする気体の脱湿方法。
（２）複数の脱湿装置を、中空糸の内側同士及びその外
側同士が互いに連通する直列状態に接続し、原料気体を
上記中空糸の内側に供給して該原料気体の乾燥を行うと
共に、乾燥した気体の一部を、下流側に位置する脱湿装
置の中空糸の外側の空間に導入し、導入した乾燥気体を
原料気体の流動方向と反対方向に流動させて水蒸気のパ
ージを行う請求項（１）記載の気体の脱湿方法。