JPH03143523A

JPH03143523A - 水蒸気含有ガスの除湿方法

Info

Publication number: JPH03143523A
Application number: JP1281080A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nagamura; 長村　孝; Haruo Watanabe; 晴生渡辺; Naohiko Yamashita; 直彦山下
Original assignee: Teisan KK
Current assignee: Teisan KK
Priority date: 1989-10-27
Filing date: 1989-10-27
Publication date: 1991-06-19
Anticipated expiration: 2013-01-28
Also published as: JP2706157B2

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、腐食性ガスや工業用ガス等の水蒸気含有ガス
、例えば液化石油ガスの除湿を行う方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、液化石油ガス等の水蒸気含有ガスの乾燥方法とし
ては、モレキュラシーブ吸着法や冷凍法等が一般的に使
用されてきた。しかし、これらの方法は、操作性や安全
性が悪く、しかも設備が大型化して設備費が高くなると
いう問題があった。

そこで、かかる問題を解決するために、ガス分離膜を使
用した水蒸気含有ガスの除湿方法、例えば次に述べるよ
うな方法が提案されている。

（ｉ）ガス分離膜として芳香族ポリイミド膜を用い、液
膜のガス透過側に乾燥ガスを流通させることにより、水
蒸気含有ガスの除湿を行う方法（特開昭６２−４２７２
３号）。

（ｉｉ　）ガス分離膜のガス透過側を減圧することによ
って咳膜のガス供給側とガス透過側との間の水蒸気分圧
差を大きくし、該分圧差に基づいて水蒸気含有ガスの除
湿を行う方法（特開昭５４−１５２６７９号）。

これらの方法はいずれも、モレキュラシープ吸着法や冷
凍法等と異なって操作性や安全性が良好である上に設備
も小型のもので済む。

〔発明が解決しようとする課題〕

然るに、上述の如きガス分離膜を使用した方法にあって
は、次に述べるような問題がある。

即ち、（ｉ）の方法による場合は、水蒸気の除去効果が
十分ではないという問題がある。また（ｉｉ）の方法に
よる場合は、ガス分離膜のガス透過側を減圧するのに真
空ポンプ等の運転費の高い付帯設備が必要となって不経
済であるという問題がある。

本発明は、ガス分離膜を使用した水蒸気含有ガスの除湿
方法の利点を活かしつつ上述の各種方法の問題も解消し
得る水蒸気含有ガスの除湿方法を提供することを目的と
している。

〔課題を解決するための手段］かかる目的の下に提供された本発明方法は、ガス分離膜
を内蔵したガス分離装置を用いて水蒸気含有ガスの除湿
を行う方法において、前記水蒸気含有ガスを加圧した状
態で前記ガス分離膜の一方側へ供給すると共に、圧縮空
気を乾燥後に略大気圧に至るように膨張させた状態で前
記ガス分離膜の他方側へ供給し、前記水蒸気含有ガスと
前記空気とを前記ガス分離装置内にて向流方向へ流通さ
せることにより、前記ガス分離膜にて前記水蒸気含有ガ
ス中の水蒸気を透過させて前記除湿を行う点に特徴を有
している。

なお、かかる本発明方法による場合、前記ガス分離装置
に供給される前記水蒸気含有ガスを、その供給前に、ド
レン分離器及び加熱器に通すことにより、該水蒸気含有
ガスの相対湿度を下げることが好ましい。

また、前記ガス分離装置に供給される水蒸気含有ガスが
液化石油ガスである場合、前記ガス分離装置のガス分離
膜としてビフェニルテトラカルボン酸二無水物と芳香族
ジアミンとをｗＪ重合させたポリイミド樹脂、パーフル
オロスルホン酸のフッ素系イオン交換樹脂又はポリエス
テル若しくはポリスルホンの多孔質樹脂よりなる母層の
表面に、セルロース系’ｌ！ＩＪｔ、ポリビニル系物質
又はアクリル系物質よりなる緻密構造を有する薄膜が形
成された複数層構造であり、水蒸気とプロパンとの透過
速度比が１０００以上であり、水蒸気の透過速度がり、
ＯＸ　１０−’Ｎ−ｃＩ／　ｃ＋ｆｌ・秒・ｃＩＩＩＨ
ｇ以上であり、外径が０．１−１．０ｍｍであり、且つ
、肉厚が１０−１００μｍである中空糸を用いることが
好ましい。

〔作　用〕

前記本発明方法による場合、ガス分離膜の一方側へ供給
される水蒸気含有ガスは加圧状態となっているが、ガス
分離膜の他方側へ供給される圧縮空気は乾燥後に略大気
圧に至るように膨張させられた状態で供給されるため、
該空気は乾燥した状態でしかも水蒸気含有ガスに対して
減圧状態となっている結果、前記分離膜の両側での水蒸
気分圧差が大きくなり、該分圧差に基づいて水蒸気含有
ガス中の水蒸気が前記ガス分離膜を有効に透過し、従っ
て水蒸気含有ガスの除湿が有効に行われるようになる。

また前記圧縮空気は前記ガス分離装置に供給されるとき
に膨張させられて低温状態となるため、前記水蒸気含有
ガス中の水蒸気は前記ガス分離膜を高速度にて透過する
結果、水蒸気含有ガスの除湿が有効に行われるようにな
る。

〔発明の効果〕

かくして、本発明方法によれば水蒸気含有ガスの除湿が
有効に行われるが、本発明方法は従来のガス分離膜を使
用して有効な除湿を行う方法で必要であった真空ポンプ
等が不要となって経済的となって前記従来の問題が解消
される上、従来のモレキュラシーブ吸着法や冷凍法等に
おいて生じていた操作性や安全性や設備費の問題は、本
発明方法が本来的にガス分離膜を使用した水蒸気含有ガ
スの除湿方法であるために（ｉ）。

（１１）の方法等と同様に生じない。

なお、前記ガス分離装置内のガス分Ｍ膜に水を十分に浸
潤した状態となると性能低下及び強度低下を来すので、
これを防止するには、前記ガス分離装置に供給される前
記水蒸気含有ガスを、その供給前に、ドレン分離器及び
加熱器にかけることにより、該水蒸気含有ガスの相対湿
度を下げるとよい。また前記ガス分離装置に供給される
水蒸気含有ガスが液化石油ガスである場合、前記ガス分
離装置のガス分Ｍ膜としてビフェニルテトラカルボン酸
二無水物と芳香族ジアミンとを縮重合させたポリイミド
樹脂、パーフルオロスルホン酸のフッ素系イオン交換樹
脂又はポリエステル若しくはポリスルホンの多孔質樹脂
よりなる母層の表面に、セルロース系物質、ポリビニル
系物質又はアクリル系物質よりなる緻密構造を有する薄
膜が形成された複数層構造であり、水蒸気とプロパンと
の透過速度比が１０００以上であり、水蒸気の透過速度
が１．０×１０−”Ｎ−ｃｔｌｌｏＡ−秒・（ｍｔ１ｇ
以上であり、外径が０．１〜１．０ｍｍであり、且つ、
肉厚がｌｏ〜ｌｏｏμ、ｍである中空糸を用いることと
すれば、該ガス分離膜による水蒸気透過性能が極めて良
好で、液化石油ガスの除湿が有効に行われるようになる
。

〔実施例〕

以下、本発明方法をその実施に使用する装置を示す第１
図に基づいて説明する。

図中、（１）は液化石油ガスを乾燥するためのガス分離
装置を示しており、該ガス分離装置（１）は、多数本の
中空糸が並設されてなるガス分離Ｕｉ（２）の両端部を
エポキシ樹脂等からなる接着剤層（４）を用いて密閉容
器（３）内の中央部に固定することにより、前記ガス分
離膜（２）を密閉容器（３）に内蔵させた構造となって
いる。なお、前記中空系は具体的には、ビフェニルテト
ラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを縮重合させ
たポリイミド樹脂、パーフルオロスルホン酸のフッ素系
イオン交換樹脂又はポリエステル若しくはポリスルホン
の多孔質樹脂よりなる母層の表面に、セルロース系物質
、ポリビニル系物質又はアクリル系物質よりなる緻密構
造を有する薄膜が形成された複数層構造であり、水蒸気
とプロパンとの透過速度比が１０００以上であり、水蒸
気の透過速度が１．０Ｘ１０−”Ｎ−ｃｔｌ／ｃｉ・秒
・ｃｍＨｇ以上であり、外径が０．１〜１．０ｍｍであ
り、且つ、肉厚が１０〜１００μｍである中空糸である
。

また前記接着剤層（４）は、密閉容器（３）内のスペー
スを前記ガス分離膜（２）が存在する中央のスペース（
３ｃ）と液膜（２）が存在しない両側のスペース（３ａ
）　、　（３ｂ）　との三つのスペースに分割しにその
スペース相互間をシールするｌも果たすようになってい
る。

前記密閉空間（３）内の両端部、更に詳しくは前記接着
剤Ｎ（４）にて三分割された密閉容器（３）内のスペー
スのうちの両側のスペース（３ａ）　、　（３ｂ）は、
液化石油ガスがガス分離膜（２）によるガス分離にかけ
られる前後で溜められるガス分離溜まりとして利用され
るようになっているが、前記ガス分離にかけられる前の
ガス分離溜まりとしてのスペース（３ａ）には、ドレン
分離器（５）及び加熱器（６）を経由して乾燥されるべ
き液化石油ガスを加圧状態で供給する液化石油ガス供給
管（７）が連通接続されている。一方、前記ガス分離に
かけられた後のガス分離溜まりとしてのスペース（３ｂ
）には、乾燥された液化石油ガスをガス分離装置（１）
から送出するための液化石油ガス送出管（８）が連通接
続されている。そして前記液化石油ガス供給管（７）に
て供給されて液化石油ガスは前記ガス分離膜（２）によ
る所定のガス分離が行われた後、前記液化石油ガス送出
管（８）にて送出されるようになっている。

前記密閉容器（３）内の残余のスペース（３ｃ）には、
前述の如く、多数本の中空糸が並設されてなるガス分離
膜（２）が存在した状態となっているが、該スペース（
３ｃ）におけるガス分離膜（２）の外側には、その液化
石油ガス送出管（８）側の適宜位置に空気供給管（９）
が連通接続されると共に、その液化石油ガス供給管（７
）側の前記空気供給管（９）とは対称的な位置に空気排
出管（１０）が連通接続されている。そして前記空気供
給管（９）にて前記スペース（３ｃ）に供給される空気
は、前記スペース（３ｃ）内を、前記ガス分離膜（２）
内通過する前記液化石油ガスに対して向流する方向へ流
通するようになっている。

前記空気供給管（９）の上流部には弁（１１）が中途介
装され、更にその上流部は複数分岐されて、その多管に
は、シリカゲルやアルミナ等の吸着剤が内蔵された吸着
塔（１２ａ）　、　（１２ｂ）と、これら吸着塔（１２
ａ）　、　（１２ｂ）に対して圧縮空気を交互に選択供
給するための４つの弁（Ｖ　Ｉ）〜（ｖ４）とが夫々中
途介装されている。そして、前記空気供給管（９）にて
供給される圧縮空気は、何れか一方の吸着塔（１２ａ）
又は（１２ｂ）にて水分が吸着されて乾燥させられた後
、弁（１１）を経ることによって略大気圧にまで減圧さ
れ、然る後に前記ガス分離装置（１）へ導かれるように
なっている。また吸着塔（１２ａ）　、　（１２ｂ）が
中途介装された空気供給管（９）の上流部には、送風機
（１３）にて発生させられたのち加熱器（１４）にて加
熱された送風が前記吸着塔（１２ａ）　、　（１２ｂ）
内へ送り込まれるような配管が連通接続されており、更
に、この配管の途中には、前記吸着塔（１２ａ）　、　
（１２ｂ）に対して熱風を交互に選択供給するための４
つの弁（Ｖ、）〜（Ｖ、）が介装されていて、該熱風を
前記吸着塔（１２ａ）　、　（１２ｂ）内へ適宜交互に
送り込むことにより、それに内蔵される吸着剤の再生が
適宜行われるようになついる。

かかる装置を用いて本発明方法を実施する場合、前記供
給管（７）及び前記スペース（３ａ）経由で、前記中空
糸からなるガス分離膜（２）の一方側即ち前記中空糸の
内側へ供給される水蒸気含有ガスとしての液化石油ガス
は加圧状態となっているが、ガス分離膜（２）の他方側
即ち前記中空糸の外側へ供給される圧縮空気は前記吸着
塔（１２）にて乾燥させられた後に前記弁（１１）を経
ることによって略大気圧に至るように膨張させられた状
態で供給されるため、該空気は水分が減少した状態でし
かも減圧状態となっている結果、前記ガス分離膜（２）
の両側での水蒸気分圧差が大きくなり、該分圧差に基づ
いて前記液化石油ガス中の水蒸気が前記ガス分離膜（２
）を有効に透過し、もって前記液化石油ガスの除湿が有
効に行われるようになる。また前記圧縮空気は前記ガス
分離装置（１）に供給されるときに前記弁（１１）を経
ることによって膨張させられて比較的低温状態となるた
め、前記液化石油ガス中の水蒸気は前記ガス分離膜（２
）を高速度にて透過する結果、前記液化石油ガスの除湿
が有効に行われるようになる。

なお、本実施例においては、前記ガス分離装置（１）に
供給される水蒸気含有ガスが液化石油であるので、前記
ガス分離装置のガス分離膜（２）としてビフェニルテト
ラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを縮重合させ
たポリイミド樹脂、パーフルオロスルホン酸のフッ素系
イオン交換樹脂又はポリエステル若しくはポリスルホン
の多孔質樹脂よりなる母層の表面に、セルロース系物質
、ポリビニル系物質又はアクリル系物質よりなる緻密構
造を有する薄膜が形成された複数層構造であり、水蒸気
とプロパンとの透過速度比が１０００以上であり、水蒸
気の透過速度が１．ＯＸ　１Ｏ−３Ｎ−ｃｎ　／　ｃｆ
ｆｌ　・秒・ｃｍＨｇ以上であり、外径が０．１〜１．
０ｍｍであり、且つ、肉厚が１０〜１００μｍである中
空糸を用いることとした。これは、ガス分離膜（２）に
よる液化石油ガス中の水蒸気の透過性能が極めて良好で
、液化石油ガスの除湿が有効に行われるようになるから
である。

また、本実施例の如く、前記ガス分離膜（２）を用いる
場合は、該ガス分離膜（２）に水が十分に浸潤した状態
となると性能低下及び強度低下を来すので、これを防止
すべく、前記ガス分離装置に供給される前記水蒸気含有
ガスを、その供給前に、ドレン分離器及び加熱器にかけ
ることにより、該水蒸気含有ガスの相対湿度を下げるこ
ととした。

また、前記ガス分離装置（１）へ供給される圧縮空気及
び液化石油ガスの平均温度は４０″Ｃ以下にしておくこ
とが好ましい。その理由は、４０’Ｃ以下の条件下では
、液化石油ガス中の炭化水素成分が同ガス中の水蒸気に
比べ、前記ガス分離膜（２）における透過速度が低いの
で、前記炭化水素成分が前記ガス分離膜（２）を殆ど透
過することなく非透過物として残る一方、前記水蒸気が
前記ガス分離膜（２）を有効に透過し、もって液化石油
ガスの有効な除湿が行われるからである。

なお、本実施例においては、前記吸着塔（１２）内へ送
り込む空気は圧縮空気であるので、前記吸着塔（１２）
内での吸着効率が向上し、吸着塔（１２）内で必要な吸
着剤量を減らすことができる。

また前記圧縮空気の圧力は、空気圧縮機の運転費や関連
機器のコスト等、経済上の条件から４〜８気圧とするの
が好ましい。

また、本発明方法は液化石油ガス以外の水蒸気含有ガス
の除湿を行う場合においても適用できる。

例えば、第２図示すように、原料空気から酸素、窒素、
アルゴンを製品として分離製造する空気分離装置（Ａ）
での原料空気中の水分を除去する場合に適用してもよい
。

この実施例では、上述の実施例と同一の構造のガス分離
装置（１）が用いられていて、原料空気を圧縮！（１５
）にて加圧した状態でガス分離装置（１）のスペース（
３ａ）にＩ共給するとともに、このガス分離装置（１）
のスペース（３ｂ）から送り出される乾燥原料空気を前
記空気分離装置（Ａ）に供給し、更に、前記空気分離装
置（Ａ）での製造過程で発生した乾燥低温廃ガスを前記
ガス分離器Ｗ（１）のスペース（３ｃ）に弁（１１）を
介して供給するべく構威しである。

なお、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
為に符号を記すが、該記入により本発明方法は添付図面
の構造からなる装置を用いて実施される方法に限定され
るものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る水蒸気含有ガスの除湿方法の実施
例に使用する装置を示す概略構成図、第２図は別の実施
例を示す概略構成図である。（１）・・・・・・ガス分離装置、（２）・・・・・・
ガス分離膜、（５）・・・・・・ドレン分離装置、（６
）・・・・・・加熱器。

Claims

【特許請求の範囲】１、ガス分離膜（２）を内蔵したガス分離装置（１）を
用いて水蒸気含有ガスの除湿を行う方法において、前記
水蒸気含有ガスを加圧した状態で前記ガス分離膜（２）
の一方側へ供給すると共に、圧縮空気を乾燥後に略大気
圧に至るように膨張させた状態で前記ガス分離膜（２）
の他方側へ供給し、前記水蒸気含有ガスと前記空気とを
前記ガス分離装置（１）内にて向流方向へ流通させるこ
とにより、前記ガス分離膜（２）にて前記水蒸気含有ガ
ス中の水蒸気を透過させて前記除湿を行うことを特徴と
する水蒸気含有ガスの除湿方法。２、前記ガス分離装置
（１）に供給される前記水蒸気含有ガスを、その供給前
に、ドレン分離器（５）及び加熱器（６）に通すことに
より、該水蒸気含有ガスの相対湿度を下げることを特徴
とする請求項１記載の水蒸気含有ガスの除湿方法。３、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と芳香族ジア
ミンとを縮重合させたポリイミド樹脂、パーフルオロス
ルホン酸のフッ素系イオン交換樹脂又はポリエステル若
しくはポリスルホンの多孔質樹脂よりなる母層の表面に
、セルロース系物質、ポリビニル系物質又はアクリル系
物質よりなる緻密構造を有する薄膜が形成された複数層
構造であり、水蒸気とプロパンとの透過速度比が１００
０以上であり、水蒸気の透過速度が１．０×１０＾−＾
３Ｎ・ｃｍ＾２／ｃｍ＾２・秒・ｃｍＨｇ以上であり、
外径が０．１〜１．０ｍｍであり、且つ、肉厚が１０〜
１００μｍである中空糸を、前記ガス分離膜（２）とし
て用いることにより、前記ガス分離装置（１）を構成し
、該ガス分離装置（１）に前記水蒸気含有ガスとして液
化石油ガスを供給し、該液化石油ガスの除湿を行うこと
を特徴とする請求項１又は請求項２記載の水蒸気含有ガ
スの除湿方法。