JPH0446173B2 - - Google Patents

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JPH0446173B2
JPH0446173B2 JP60180986A JP18098685A JPH0446173B2 JP H0446173 B2 JPH0446173 B2 JP H0446173B2 JP 60180986 A JP60180986 A JP 60180986A JP 18098685 A JP18098685 A JP 18098685A JP H0446173 B2 JPH0446173 B2 JP H0446173B2
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JP
Japan
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gas
gas separation
water vapor
separation membrane
diamino
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JP60180986A
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Japanese (ja)
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JPS6242723A (en
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Hiroshi Makino
Kanji Nakagawa
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Ube Corp
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Ube Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6242723A publication Critical patent/JPS6242723A/en
Publication of JPH0446173B2 publication Critical patent/JPH0446173B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/58Other polymers having nitrogen in the main chain, with or without oxygen or carbon only
    • B01D71/62Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain
    • B01D71/64Polyimides; Polyamide-imides; Polyester-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors

Description

【発明の詳細な説明】 〔本発明の利用分野〕 この発明は、特定の高性能の選択透過性を有す
る芳香族ポリイミド製のガス分離膜(中空糸、ス
パイラル状膜、平膜など)を内蔵しているガス分
離装置を使用して、水蒸気を含有する種々の混合
ガス(例えば、空気、天然ガス、原油採取の際の
随伴ガス、醗酵ガスなど)から水蒸気を選択的に
除去し、混合ガスを乾燥する方法を提供するもの
である。 〔従来技術の説明〕 従来、天然ガスなどの炭化水素系ガスの除湿方
法としては、グリコール吸収法、モレキユラシー
ブ吸着法などが、一般的に採用されてきた。 しかし、これらの方法は、すべてかなり大型の
装置を必要とし、設備費が高くなり、また充分な
工場建設のための敷地が必要であり、スペースの
限られている海上でのガス採取などには適当では
なく、また、操作の複雑さ、操業上の安全性、保
守の困難さなどにおいても問題があつた。 上記の吸収法または吸着法に対して、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
つて安全性が高い方法として、最近、ガス分離膜
を内蔵するガス分離モジユールを使用して混合ガ
スの除湿または乾燥を行う方法が、いくつか提案
されている。 そのようなガス分離膜を使用する混合ガスの除
湿方法としては、例えば、 (a) 水蒸気を含有する混合ガスを極めて高い圧力
に昇圧してガス分離装置に供給したり、又は、
ガス分離膜の透過側をかなり減圧したりして
(特開昭54−152679号公報参照)、ガス分離膜の
供給側と透過側とでの水蒸気の差圧を大きくな
るようにして、混合ガスの除湿を行う方法、 (b) 供給ガスの主成分(例えば、天然ガスなどで
はメタンガス)の透過性が比較的高く、しかも
メタンガスに対する水蒸気の選択透過性(PH2
O/PCH4)が200〜400であるガス分離膜を使
用して、混合ガスを除湿する方法(特開昭59−
193835号公報参照)、さらに、 (c) ガス分離膜の透過側に大量のパージガスを供
給して透過した水蒸気の分圧を低下させて、混
合ガスの除湿をする方法(特開昭50−2674号公
報参照)などが、知られている。 しかしながら、前述の公知の方法(a)では、ガス
分離膜のガス透過側における水蒸気の濃度が高く
なつた区域(透過ガス排出口付近)では、水蒸気
を充分に高い除去率で混合ガスから除去すること
ができないことがあり、実用的には適当ではなか
つたのであり、 また、前述の方法(b)では、この方法に適合する
ガス分離性能を有するガス分離膜を製造すること
が困難であつたり、あるいは、混合ガスの主成分
である有効なガスを多量にロスしてしまうという
欠点があつたのであり、 さらに、前述の方法(c)では、かなり大量のパー
ジガスを消費してしまうという欠点を有していた
のである。 〔本発明の要件および作用効果〕 この発明者らは、前述のような「ガス分離膜を
使用する混合ガスの除湿方法」における欠点が解
消された実用的な除湿方法について鋭意研究した
結果、水蒸気の透過性(速度)が充分に高いと共
に、他のガス成分に対する水蒸気の選択透過性が
極めて高い芳香族ポリイミド製のガス分離膜(中
空糸膜、またはスパイラル状のガス分離膜)が内
蔵されているガス分離装置を使用し、そのガス分
離装置のガス分離膜のガス透過側に沿つて、外部
から供給した乾燥ガスを少量流通させながら、ガ
ス分離膜のガス供給側に沿つて混合ガスを流動さ
せて、ガス分離膜を介して混合ガス中の水蒸気を
選択的に透過させることによつて、混合ガスの除
湿または乾燥を効果的に行うことができることを
見い出し、この発明を完成した。 すなわち、この発明は、 ガス分離膜のガス透過側と連通している透過ガス
排出口および乾燥ガス供給口、並びにガス分離膜
のガス供給側と連通している混合ガス供給口およ
び非透過ガス排出口を有する密封容器の中に、水
蒸気とメタンとのガス透過速度の比(PH2O/
PCH4)で示される選択透過性が200以上である
芳香族ポリイミド製のガス分離膜が、内蔵されて
いるガス分離装置を使用し、 水蒸気を含有する混合ガスを、前記ガス分離装
置の混合ガス供給口から供給し、ガス分離膜のガ
ス供給側に沿つて流動させ、 一方、前記混合ガスに対して10容量%以下の乾
燥ガスを、前記乾燥ガス供給口から供給し、ガス
分離膜のガス透過側に沿つて流通させながら、前
記ガス分離膜を透過した混合ガスの水蒸気を除去
することを特徴とする混合ガスの除湿方法に関す
る。 この発明の方法は、優れた水蒸気の選択透過性
を有する芳香族ポリイミド製のガス分離膜を使用
し、しかも、そのガス分離膜のガス透過側に乾燥
ガスを流通させながら混合ガスの除湿を行つてい
るので、 (a) ガス分離装置に内蔵されたガス分離膜を有効
に使用することができ、ガス分離装置全体に内
層させるガス分離膜の膜面積を小さくすること
ができるので、ガス分離装置を小型化すること
が可能であること、 (b) 比較的低圧の原料ガスを使用することもで
き、また、原料ガス供給側とガス透過側との差
圧をそれほど大きくしなくても、混合ガスの除
湿を行うことができること、さらに、 (c) ガス透過側に外から供給し流通させる乾燥ガ
ス(パージガス)の量を供給ガスに対して比較
的少なくしても充分な除湿を行うことができ、
乾燥ガスの浪費を押さえることができるなどの
利点がある。 また、この発明の方法で使用する芳香族ポリ
イミド製のガス分離膜は、耐久性、耐熱性、耐
薬品性、耐湿性などの諸性質が極めて優れてい
るので、この発明の方法は、混合ガスの除湿を
長期間に安定的に実施することができるという
利点も有している。 〔本発明の各要件の詳しい説明〕 以下、この発明の各要件などについて、図面も
参考にして、さらに詳しく説明する。 この発明で使用するガス分離装置は、例えば、
第1図に示すように、特定のガス分離膜(ポリイ
ミド製の中空糸、または、図示されていないけれ
どもスパイラル状膜など)2が、密封容器7に内
蔵されているガス分離装置1である。 そのガス分離膜は、後述のガス透過試験法によ
つて測定された『水蒸気とメタンとのガス透過速
度の比(PH2O/PCH4)』で示される選択透過
性(ガス分離性能)が200以上、好ましくは400以
上、さらに好ましくは500〜50000程度である芳香
族ポリイミド製のガス分離膜(例えば、中空糸
膜、スパイラル状膜、平膜など)であればよい。 前記ガス分離膜は、25℃の水蒸気の透過速度
(PH2O;後述のガス透過試験法による)が、約
1×10-5cm3/cm2・sec・cmHg以上、特に、1×
10-4〜5×10-2cm3/cm2・sec・cmHg程度であるこ
とが好ましい。 前記ガス分離膜において、その選択透過性
(PH2O/PCH4)が200より小さいと、混合ガス
の除湿が充分に効果的に行われないので適当では
ない。 また、前記の密封容器は、ガス分離膜2のガス
透過側と連通している『ガス分離膜を透過した透
過ガス(水蒸気など)の排出口5』および『乾燥
ガス(パージガス)の供給口6』、並びに、ガス
分離膜2のガス供給側に連通している『原料ガス
供給口(混合ガス供給口)3』および『非透過ガ
ス排出口4』を有する密封容器(例えば、円筒状
容器など)であればよい。 前記のガス分離装置は、ガス分離膜(中空糸の
糸束など)2の両端が、エラストマー系樹脂、ア
クリレート系樹脂、エポキシ樹脂、フエノール樹
脂などの適当な熱硬化性樹脂を固化して形成され
た円板状の樹脂壁8,8′で一体に結束されてガ
ス分離膜エレメントに形成されており、そして、
そのエレメントは、樹脂壁内を各中空糸を貫通し
て中空糸内部の孔が樹脂壁の外に向かつて開口し
ており、さらに、そのエレメントが、第1図に示
すように樹脂壁8,8′の部分で、必要であれば
接着剤などを使用して、密封容器7の内壁に密封
固着され一体に固定されていればよい。 前記の芳香族ポリイミド製のガス分離膜として
は、芳香族テトラカルボン酸またはその酸二無水
物などの酸成分と、芳香族ジアミン成分とを、重
合(およびイミド化)して得られた芳香族ポリア
ミツク酸(または芳香族ポリミド)の溶液を使用
して、凝固液による湿式製膜法などで形成される
非対称性構造のガス分離膜(均質層と多孔質層と
を一体に有する膜)、あるいは芳香族ポリイミド
溶液などを使用して適当な材質の多孔質膜の表面
に薄い均質層を形成して製造される複合分離膜で
あり、しかも水蒸気について前述のような充分な
ガス分離性能を有するガス分離膜を挙げることが
できる。 前記の芳香族ポリイミドは、特に、『−S−、
または−SO2−の二価の基』を内蔵している芳香
族ジアミンを20〜100モル%、好ましくは40〜100
モル%で含有する芳香族ジアミン成分と、芳香族
テトラカルボン酸成分とを、略等モル、重合およ
びイミド化して得られるものが、水蒸気の透過速
度の大きい点において、極めて好適である。 前記の芳香族ジアミンとしては、例えば、ジア
ミノ−ジベンゾチオフエンまたはその誘導体、ジ
アミノ−ジフエニレンスルホンまたはその誘導
体、ジアミノ−ジフエニルスルフイドまたはその
誘導体、ジアミノ−ジフエニルスルホンまたはそ
の誘導体、ジアミノ−チオキサンテンまたはその
誘導体などを挙げることができる。 特に、ジアミノ−ジベンゾチオフエンまたはそ
の誘導体としては、 一般式 で示されるジアミノ−ジベンゾチオフエン類、又
は、一般式 で示されるジアミノ−ジフエニレンスルホン類を
挙げることができる。ただし、前記一般式におい
て、R、R′は、水素、炭素数1〜6を有する炭
素水素置換基(アルキル基、アルキレン基、アリ
ール基など)、炭素数1〜6を有するアルコキシ
基などを挙げることができ、例えば、メチル基、
エチル基、プロピル基などが好適である。 前記のジアミノ−ジベンゾチオフエン類として
は、3,7−ジアミノ−2,8−ジメチル−ジベ
ンゾチオフエン、3,7−ジアミノ−2,6−ジ
メチル−ジベンゾチオフエン、2,8−ジアミノ
−3,7−ジメチル−ジベンゾチオフエン、3,
7−ジアミノ−2,8−ジエチル−ジベンゾチオ
フエンなどを挙げることができ、また、前記のジ
アミノ−ジフエニレンスルホン類としては、3,
7−ジアミノ−2,8−ジメチル−ジフエニレン
スルホン、3,7−ジアミノ−2,8−ジエチル
−ジフエニレンスルホン、3,7−ジアミノ−
2,8−ジプロピル−ジフエニレンスルホン、
2,8−ジアミノ−3,7−ジメチル−ジフエニ
レンスルホン、3,7−ジアミノ−2,8−ジメ
トキシ−ジフエニレンスルホンなどを挙げること
ができる。 さらに、前記のジフエニルスルフイドまたはそ
の誘導体としては、4,4′−ジアミノ−ジフエニ
ルスルホン、3,3′−ジアミノ−ジフエニルスル
ホン、3,5−ジアミノ−ジフエニルスルホン、
3,4′−ジアミノ−ジフエニルスルホンなどのジ
アミノ−ジフエニルスルホン類、および、4,
4′−ジアミノ−ジフエニルスルフイド、3,3′−
ジアミノ−ジフエニルスルフイド、3,5−ジア
ミノ−ジフエニルスルフイド、3,4′−ジアミノ
−ジフエニルスルフイドなどのジアミノ−ジフエ
ニルスルフイド類を挙げることができ、また、前
記のジアミノ−チオキサンテン又はその誘導体と
して、3,7−ジアミノ−チオキサンテン−5,
5−ジオキシド、2,8−ジアミノ−チオキサン
テン−5,5−ジオキシド、3,7−ジアミノ−
チオキサントン−5,5−ジオキシド、2,8−
ジアミノ−チオキサントン−5,5−ジオキシ
ド、3,7−ジアミノ−フエノキサチン−5,5
−ジオキシド、2,8−ジアミノ−フエノキサチ
ン−5,5−ジオキシド、2,7−ジアミノ−チ
アンスレン、2,8−ジアミノ−チアンスレン、
3,7−ジアミノ−10−メチル−フエノチアジン
−5,5−ジオキシド等をあげることができる。 さらに、芳香族ジアミンとしては、ビス〔(p
−アミノフエノキシ)フエニル〕スルフイド、ビ
ス〔(p−アミノフエノキシ)フエニル〕スルホ
ン等も挙げることができる。 芳香族ジアミン成分としては、前述の『−S
−、または−SO2−の二価の基』を内蔵している
芳香族ジアミンと共に他の芳香族ジアミンを使用
することができ、そのような他の芳香族ジアミン
としては、4,4′−ジアミノ−ジフエニルエーテ
ル、3,3′−ジメチル−4,4′−ジアミノ−ジフ
エニルエーテル、3,3′−ジエトキシ−4,4′−
ジアミノ−ジフエニルエーテル、3,3′−ジアミ
ノ−ジフエニルエーテル等のジフエニルエーテル
系化合物、4,4′−ジアミノ−ジフエニルメタ
ン、3,3′−ジアミノ−ジフエニルメタン等のジ
フエニルメタン系化合物、4,4′−ジアミノ−ベ
ンゾフエノン、3,3′−ジアミノ−ベンゾフエノ
ン等のベンゾフエノン系化合物、2,2−ビス
(3−アミノフエニル)プロパン、2,2−ビス
(4−アミノフエニル)プロパン、2,2−ビス
〔4−(4′−アミノフエノキシ)フエニル〕プロパ
ン等の2,2−ビス(フエニル)プロパン系化合
物、さらにo−,m−,p−フエニレンジアミ
ン、3,5−ジアミノ安息香酸、2,6−ジアミ
ノピリジン、o−トリジン等を挙げることができ
る。 前記の芳香族ポリイミドの製造に使用される芳
香族テトラカルボン酸成分としては、3,3′,
4,4′−ビフエニルテトラカルボン酸、または
2,3,3′,4′−ビフエニルテトラカルボン酸、
あるいはそれらの二無水物、またはそれらの低級
アルコールエステル化物などのビフエニルテトラ
カルボン酸類、3,3′,4,4′−ベンゾフエノン
テトラカルボン酸、または2,3,3′,4′−ベン
ゾフエノンテトラカルボン酸、あるいはそれらの
二無水物、またはそれらの低級アルコールエステ
ル化物などのベンゾフエノンテトラカルボン酸
類、さらに、ピロメリツト酸、その二無水物、ま
たはそのエステル化物などのピロメリツト酸類を
挙げることができる。 特に、この発明では、ビフエニルテトラカルボ
ン酸類を50〜100モル%、特に80〜100%含有して
いる芳香族テトラカルボン酸成分と、前述の芳香
族ジアミン成分とから得られた芳香族ポリイミド
が、フエノール系化合物のような有機溶媒に対し
て優れた溶解性を有しているので、そのような芳
香族ポリイミドからなるガス分離膜は、安定な製
膜用ドープ液の調製および製膜性などの製膜上の
点から好適である。 この発明で使用するガス分離ポリイミド膜は、
前述の芳香族ジアミン成分と芳香族テトラカルボ
ン酸成分とから得られた芳香族ポリアミツク酸
(ポリイミド前駆体)、または有機溶媒可溶性の芳
香族ポリイミドなどの有機溶媒溶液を、製膜用の
ドープ液として使用して、そのドープ液の薄膜を
形成し、ドープの薄膜から溶媒を除去して固化す
る乾燥工程を主体にして製膜する乾式製膜法、ま
たはドープ液の薄膜を凝固液と接触させて凝固し
て製膜する湿式製膜法で、平膜状、または中空糸
状に形成して、種々の構造のポリイミド分離膜と
して製造することができる。 例えば、この発明で使用するガス分離ポリイミ
ド膜の製造方法としては、 前述の芳香族ジアミン(他の芳香族ジアミンを
含有していてもよい)からなる芳香族ジアミン成
分と、前述のビフエニルテトラカルボン酸類を主
として含有する芳香族テトラカルボン酸成分と
を、略等モル、フエノール系化合物の有機溶媒
中、約140℃以上の温度で、一段階で重合および
イミド化して、芳香族ポリイミドを生成し、 その芳香族ポリイミドの溶液(濃度;約3〜30
重量%)をドープ液として使用して、約30〜150
℃の温度の基材上に塗布または流延あるいは中空
糸状に押出して、ドープ液の薄膜(平膜、または
中空糸)を形成し、 次いで、その薄膜を凝固液に浸漬して凝固膜を
形成し、 その凝固膜から溶媒、凝固液などを蒸発・除去
し、最後に150〜400℃、特に170〜350℃の温度で
充分に乾燥・熱処理して、 芳香族ポリイミド製の非対称性ガス分離膜を形
成する製膜方法を挙げることができる。 この発明の方法においては、 前述の芳香族ポリイミド製のガス分離膜が内蔵
されているガス分離装置を使用し、 第1図に示すように、水蒸気を含有する混合ガ
スを、前記ガス分離装置1の混合ガス供給口3か
ら連続的に供給し、ガス分離膜2のガス供給側に
沿つて流動させ、 一方、前記混合ガスに対して10容量%以下、好
ましくは0.5〜8容量%の割合となる量の乾燥ガ
スを、前記乾燥ガス供給口6から供給し、ガス分
離膜のガス透過側に沿つて流通させながら、 前記ガス分離膜2を透過した混合ガスの水蒸気
成分などを前記の乾燥ガスと共に透過ガス排出口
5から排出して除去し、 他方、ガス分離膜を透過しなかつた混合ガス
(非透過ガス)を非透過ガス排出口4から排出す
ることによつて、 混合ガスを除湿し乾燥するのである。 この発明において、前記の混合ガスは、水蒸気
が、除湿の際の温度および圧力において、飽和状
態に近い含有率(例えば、除湿操作の際の温度に
おける原料ガスである混合ガス中の水蒸気の飽和
含有率またはその飽和含有率の少なくとも7割以
上の含有率)で、炭化水素、天然ガス、石油ガス
などを主成分とする混合ガス中に、含有されてい
るものであればよい。 この発明において、乾燥ガスの供給量が、原料
ガスである混合ガスの供給量に対して、あまりに
多くなり過ぎると、混合ガスからの水蒸気の除去
効率が向上しなくなり、乾燥ガスの消費量のみが
無駄に増加するので適当ではなく、また、乾燥ガ
スの供給量が余りに少なくなり過ぎると、水蒸気
の除去自体が充分に行われなくなるので好ましく
ない。この発明では、乾燥ガスの供給量は、原料
ガス(混合ガス)の供給量に対して約0.5〜8容
量%の割合となるような供給量であると同時に、
混合ガスの供給方向に対して向流となるように乾
燥ガスを適当なガス速度(好ましくは0.1〜10
m/秒、特に好ましくは、0.5〜8m/秒程度の
ガス速度)で供給することが好適である。 なお、この発明において、乾燥ガスとは、水蒸
気の含有割合が、約300ppm以下、特に200ppm以
下、さらに1〜100ppm程度であるような原料ガ
スと同様な組成の混合ガス、または窒素ガス、ア
ルゴンガス、ネオンガスなどの不活性ガスであれ
ばよく、したがつて、場合によつては、第2図に
示すように、水蒸気の除去された非透過ガスの一
部を分岐ラインを経て、乾燥ガス供給ラインに流
通し、乾燥ガスとしてガス分離膜の透過ガス側に
供給してもよい。 この発明では、ガス分離装置へ供給する混合ガ
スは、その圧力が、ガス分離膜の透過ガス側への
乾燥ガスの供給量または透過ガスの排出時の圧力
によつて水蒸気の除去を調整することができるの
で、特に限定されることはなく広い範囲であつて
もよいが、この発明では、透過ガスの排出時の圧
を大気圧付近にする場合には、約5Kg/cm2以上、
特に、10〜100Kg/cm2程度であることが、水蒸気
の除去率を高くするために、好ましい。 また、前記の混合ガスの供給量は、ガス分離膜
の有効面積に対する供給割合(中空糸の有効膜面
積に対して)が、約0.05〜100cm3/cm2・sec、特
に、0.1〜10cm3/cm2・sec程度となるような供給量
であることが好ましい。 〔実施例〕 この発明において、ガス透過試験は、第1図に
示すようなガス分離装置を使用し、各芳香族ポリ
イミド製のガス分離膜(中空糸)を内蔵させて、
水蒸気を含有する混合ガスを約6〜52Kg/cm2Gの
供給圧および25℃の温度でガス分離装置に供給す
ると共に、乾燥ガスを中空糸の内部に供給しなが
ら、ガス分離を行い、ガス分離膜を透過した気体
混合物の各組成および各成分透過量(水蒸気の分
析はデユポン社;303型湿度計で行い、その他の
ガスの分析はガスクロマトグラフ法によつて行つ
た)を測定して、ガス分離膜の水蒸気透過速度な
どを測定するのである。 実施例 1〜3 芳香族ポリイミド製の中空糸Aを準備した。 その中空糸Aは、 ビフエニルテトラカルボン酸二無水物100重量
部と、ジアミノ−ジメチル−ジフエニレンスルホ
ン異性体混合物80重量部および2,6−ジアミノ
ピリジン20重量部とから形成された芳香族ポリイ
ミド製であり、 有効長さ;5.6cm、外径;305μ、内径;90μ、そ
して 測定温度25℃での水蒸気透過速度;6.5×10-4
cm3/cm2・sec・cmHg)である。 前記中空糸Aの1本(有効膜面積;0.54cm2
が、その両端をエポキシ系樹脂で密着されて、第
1図と同様の形式の密封容器内に内蔵されている
ガス分離装置を使用し、 そのガス分離装置の混合ガス供給口に、第1表
に示す水蒸気を含有しメタンを主成分とする混合
ガスを、52Kg/cm2Gの圧力、約25℃の温度および
第1表に示すガス流速で供給し、前記中空糸の外
面(ガス供給側)に沿つて流動させ、一方、水蒸
気を約10ppm程度以下しか含有していない乾燥ア
ルゴンガス(乾燥ガス)をガス分離装置の乾燥ガ
ス供給口から第1表に示す流速で供給し、前記中
空糸の内部孔の内面(ガス透過側)に沿つて流通
させながら、前記ガス分離膜を透過した水蒸気な
どを含有する透過ガスを透過ガス排出口から大略
常圧で回収し、さらに、ガス分離膜を透過しなか
つた非透過ガス(除湿されたガス)をガス分離装
置の非透過ガス排出口から回収した。 上記の実施例1〜3において使用した芳香族ポ
リイミド製の中空糸Aは、それらの各実施例の結
果から計算するとその選択透過性を示す分離度
(PH2O/PCH4)が約460であつた。 前記の透過ガスおよび非透過ガスの組成および
流量を測定し、その結果を第1表に示す。 比較例 1 乾燥ガスの供給を全く行なわなかつた他は、実
施例1と同様にして、混合ガスの水蒸気の除去を
行つた。その結果を第1表に示す。 実施例 4〜5 芳香族ポリイミド製の中空糸Bを準備した。 その中空糸Bは、 ビフエニルテトラカルボン酸二無水物90重量部
およびピロメリツト酸二無水物10重量部と、ジア
ミノ−ジメチル−ジフエニレンスルホン異性体混
合物90重量部および4,4′−ジアミノジフエニル
エーテル10重量部とから形成された芳香族ポリイ
ミド製であり、 有効長さ;5.15cm、外径;434μ、内径;190μ、
そして 測定温度25℃での水蒸気透過速度;7.4×10-4
cm3/cm2・sec・cmHg)である。 前記中空糸Bの1本(有効膜面積;0.70cm2
が、その両端をエポキシ系樹脂で密着されて、第
1図と同様の形式の密封容器内に内蔵されている
ガス分離装置を使用し、 そのガス分離装置の混合ガス供給口に、第1表
に示す水蒸気を含有しメタンを主成分とする混合
ガスを、第1表に示すガス流速で供給し、および
乾燥アルゴンガス(乾燥ガス)をガス分離装置の
乾燥ガス供給口から第1表に示す流速で供給した
ほかは、実施例1と同様にして、透過ガスを通過
ガス排出口から常圧で回収し、さらに非透過ガス
(除湿されたガス)をガス分離装置の非透過ガス
排出口から回収した。 上記の実施例4〜5において使用した芳香族ポ
リイミド製の中空糸Bは、その選択透過性を示す
分離度(PH2O/PCH4)が約2000であつた。 前記の透過ガスおよび非透過ガスの組成および
流量を測定し、その結果を第1表に示す。 比較例 2 乾燥ガスの供給を全く行なわなかつた他は、実
施例四と同様にして、混合ガスの水蒸気の除去を
行つた。その結果を第1表に示す。 実施例 6〜7 中空糸の有効長さが11.0cmであり、有効膜面積
が1.50cm2であるほかは実施例4と同じ形状および
材質の中空糸B′を内蔵しているガス分離装置を
使用し、また、原料ガスとして第1表に示す水蒸
気含有率である混合ガスを使用し、その混合ガス
の供給量を第1表に示すように変えると共に、混
合ガスの供給圧を6Kg/cm2Gに変え、さらに、乾
燥ガスの供給量を変えたほかは、実施例4と同様
にして、混合ガスの水蒸気の除去を行つた。その
結果を第1表に示す。 比較例 3 乾燥ガスの供給を全く行なわなかつた他は、実
施例6と同様にして、混合ガスの水蒸気の除去を
行つた。その結果を第1表に示す。 実施例 8〜10 芳香族ポリイミド製の中空糸Cを準備した。 その中空糸Cは、 ビフエニルテトラカルボン酸二無水物100重量
部と、ジアミノ−ジメチル−ジフエニレンスルホ
ン異性体混合物80重量部および2,6−ジアミノ
ピリジン20重量部から形成された芳香族ポリイミ
ド製であり、 有効長さ;約25.3cm、外径;454μ、内径;
230μ、そして 測定温度25℃での水蒸気透過速度;5.6×10-4
cm3/cm3・sec・cmHg)である。 前記の中空糸Cの30本の糸束(有効膜面積;
108cm2)が、その両端をエポキシ系樹脂で密着さ
れて、第1図と同様の形式の密封容器内に内蔵さ
れているガス分離装置を使用し、また、そのガス
分離装置の混合ガス供給口に、第1表に示す水蒸
気を含有しメタンを主成分とする混合ガスを、第
1表に示すガス流速で供給し、その混合ガスの供
給圧を50Kg/cm2Gとし、そして、乾燥アルゴンガ
ス(乾燥ガス)をガス分離装置の乾燥ガス供給口
から第1表に示す流速で供給したほかは、実施例
1と同様にして、透過ガスを透過ガス排出口から
常圧で回収し、さらに非透過ガス(除湿されたガ
ス)をガス分離装置の非透過ガス排出口から回収
した。 上記の実施例8〜10において使用した芳香族ポ
リイミド製の中空糸Cは、その選択透過性を示す
分離度(PH2O/PCH4)が約670であつた。 前記の透過ガスおよび非透過ガスの組成および
流量を測定し、その結果を第1表に示す。 比較例 4 乾燥ガスの供給を全く行なわなかつた他は、実
施例8と同様にして、混合ガスの水蒸気の除去を
行つた。その結果を第1表に示す。 実施例 11〜12 芳香族ポリイミド製の中空糸Dを準備した。 その中空糸Dは、 ビフエニルテトラカルボン酸二無水物100重量
部と、ジアミノ−ジメチル−ジフエニレンスルホ
ン異性体混合物100重量部から形成された芳香族
ポリイミド製であり、 有効長さ;約4.1cm、外径;220μ、内径;130μ、
そして 測定温度25℃での水蒸気透過速度;5.0×10-4
cm3/・sec・cmHg)である。 前記の中空糸Dの6本の糸束(有効膜面積;
1.70cm2)が、その両端をエポキシ系樹脂で密着さ
れて、第1図と同様の形式の密封容器内に内蔵さ
れているガス分離装置を使用し、また、 第2図に示すような装置を使用して、前記ガス
分離装置の混合ガス供給口に、第1表に示す水蒸
気を含有しメタンを主成分とする混合ガスを、第
1表に示すガス流速で供給し、その混合ガスの供
給圧を10Kg/cm2Gとし、そして、第2図に示すよ
うに、非透過ガスのラインから一部分岐した非透
過ガスを循環ライン経由で乾燥ガスとしてガス分
離装置の乾燥ガス供給口から第1表に示す流速で
供給したほかは、 実施例1と同様にして、透過ガスを透過ガス排
出口から常圧で回収し、さらに非透過ガス(除湿
されたガス)をガス分離装置の非透過ガス排出口
から回収した。 上記の実施例11〜12において使用した芳香族ポ
リイミド製の中空糸Dは、その選択透過性を示す
分離度(PH2O/PCH4)が約1300であつた。 前記の透過ガスおよび非透過ガスの組成および
流量を測定し、その結果を第1表に示す。 比較例 5 乾燥ガスの供給を全く行なわなかつた他は、実
施例11と同様にして、混合ガスの水蒸気の除去を
行つた。その結果を第1表に示す。 【表】
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention is directed to a gas separation membrane (hollow fiber, spiral membrane, flat membrane, etc.) made of aromatic polyimide having a specific high performance permselectivity. Water vapor is selectively removed from various mixed gases containing water vapor (e.g., air, natural gas, associated gas during crude oil extraction, fermentation gas, etc.) using gas separation equipment, and the mixed gas The present invention provides a method for drying. [Description of Prior Art] Conventionally, glycol absorption method, molecular sieve adsorption method, etc. have been generally adopted as methods for dehumidifying hydrocarbon gas such as natural gas. However, all of these methods require fairly large equipment, high equipment costs, and sufficient land for factory construction, making them difficult to use for offshore gas extraction where space is limited. It was not suitable, and there were also problems in terms of complexity of operation, operational safety, and difficulty in maintenance. In contrast to the above-mentioned absorption or adsorption methods, a gas separation module containing a built-in gas separation membrane has recently been developed as a method that can be made into a small, lightweight device, easy to maintain, and highly safe. Several methods have been proposed for dehumidifying or drying mixed gas. Methods for dehumidifying a mixed gas using such a gas separation membrane include, for example: (a) pressurizing a mixed gas containing water vapor to an extremely high pressure and supplying it to a gas separation device;
By significantly reducing the pressure on the permeate side of the gas separation membrane (see JP-A-54-152679), the pressure difference of water vapor between the supply side and the permeate side of the gas separation membrane is increased, and the mixed gas (b) The permeability of the main component of the supplied gas (for example, methane gas in natural gas) is relatively high, and the selective permeability of water vapor to methane gas (PH 2
A method of dehumidifying mixed gas using a gas separation membrane with O/PCH 4 ) of 200 to 400
193835), and (c) a method of dehumidifying the mixed gas by supplying a large amount of purge gas to the permeation side of the gas separation membrane to lower the partial pressure of the permeated water vapor (see Japanese Patent Laid-Open No. 50-2674). (see Publication No. 1), etc. are known. However, in the above-mentioned known method (a), in the area where the concentration of water vapor is high on the gas permeation side of the gas separation membrane (near the permeate gas outlet), water vapor is removed from the mixed gas at a sufficiently high removal rate. In addition, with method (b) described above, it is difficult to produce a gas separation membrane with gas separation performance compatible with this method. Alternatively, the method (c) described above has the disadvantage of consuming a considerable amount of purge gas. He had it. [Requirements and effects of the present invention] As a result of intensive research into a practical dehumidification method that eliminates the drawbacks of the above-mentioned "mixed gas dehumidification method using a gas separation membrane," the inventors found that water vapor It has a built-in gas separation membrane (hollow fiber membrane or spiral gas separation membrane) made of aromatic polyimide that has sufficiently high permeability (speed) and extremely high selective permeability of water vapor relative to other gas components. A gas separation device is used to flow a mixed gas along the gas supply side of the gas separation membrane while passing a small amount of externally supplied dry gas along the gas permeation side of the gas separation membrane of the gas separation device. The inventors have discovered that by selectively permeating water vapor in a mixed gas through a gas separation membrane, the mixed gas can be effectively dehumidified or dried, and the present invention has been completed. That is, this invention provides a permeated gas outlet and a dry gas supply port that communicate with the gas permeation side of the gas separation membrane, and a mixed gas supply port and non-permeated gas exhaust that communicate with the gas supply side of the gas separation membrane. The gas permeation rate ratio of water vapor and methane (PH 2 O/
A gas separation membrane made of aromatic polyimide with a permselectivity of 200 or higher expressed by PCH 4 A dry gas of 10% by volume or less with respect to the mixed gas is supplied from the dry gas supply port to flow along the gas supply side of the gas separation membrane. The present invention relates to a method for dehumidifying a mixed gas, which comprises removing water vapor from the mixed gas that has passed through the gas separation membrane while flowing along the permeation side. The method of this invention uses a gas separation membrane made of aromatic polyimide that has excellent water vapor permselectivity, and dehumidifies a mixed gas while flowing dry gas through the gas permeation side of the gas separation membrane. (a) The gas separation membrane built into the gas separation device can be used effectively, and the membrane area of the gas separation membrane layered inside the entire gas separation device can be reduced. (b) It is possible to use relatively low-pressure raw material gas, and mixing can be achieved without increasing the differential pressure between the raw material gas supply side and the gas permeation side. (c) Sufficient dehumidification can be performed even if the amount of drying gas (purge gas) supplied from the outside and distributed to the gas permeation side is relatively small compared to the supplied gas. I can,
This has the advantage of reducing waste of drying gas. In addition, the aromatic polyimide gas separation membrane used in the method of this invention has extremely excellent properties such as durability, heat resistance, chemical resistance, and moisture resistance. Another advantage is that dehumidification can be carried out stably over a long period of time. [Detailed explanation of each requirement of the present invention] Hereinafter, each requirement of the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings. The gas separation device used in this invention is, for example,
As shown in FIG. 1, a gas separation device 1 includes a specific gas separation membrane 2 (such as a polyimide hollow fiber or a spiral membrane although not shown) built into a sealed container 7. The gas separation membrane has a permselectivity (gas separation performance) shown by the "ratio of gas permeation rates of water vapor and methane (PH 2 O/PCH 4 )" measured by the gas permeation test method described below. Any gas separation membrane (for example, hollow fiber membrane, spiral membrane, flat membrane, etc.) made of aromatic polyimide with a molecular weight of 200 or more, preferably 400 or more, and more preferably about 500 to 50,000 may be used. The gas separation membrane has a water vapor permeation rate (PH 2 O; according to the gas permeation test method described below) at 25°C of about 1×10 -5 cm 3 /cm 2 ·sec·cmHg or more, particularly 1×
It is preferably about 10 −4 to 5×10 −2 cm 3 /cm 2 ·sec·cmHg. In the gas separation membrane, if the permselectivity (PH 2 O/PCH 4 ) is less than 200, it is not suitable because dehumidification of the mixed gas will not be carried out sufficiently effectively. In addition, the sealed container has an "exhaust port 5 for permeated gas (water vapor, etc.) that has passed through the gas separation membrane" and a "supply port 6 for drying gas (purge gas)" that communicate with the gas permeation side of the gas separation membrane 2. ”, as well as a sealed container (for example, a cylindrical container, etc. ). In the gas separation device described above, both ends of the gas separation membrane (such as a bundle of hollow fibers) 2 are formed by solidifying a suitable thermosetting resin such as an elastomer resin, an acrylate resin, an epoxy resin, or a phenol resin. The gas separation membrane element is formed by being bound together by disc-shaped resin walls 8 and 8', and
In this element, each hollow fiber passes through the resin wall, and the holes inside the hollow fibers are opened toward the outside of the resin wall. It is sufficient that the portion 8' is hermetically fixed to the inner wall of the sealed container 7 using an adhesive or the like if necessary. The aromatic polyimide gas separation membrane described above is an aromatic polyimide membrane obtained by polymerizing (and imidizing) an acid component such as an aromatic tetracarboxylic acid or its acid dianhydride, and an aromatic diamine component. Gas separation membranes with an asymmetric structure (membranes that have an integral homogeneous layer and a porous layer) formed by a wet membrane forming method using a coagulating liquid using a solution of polyamic acid (or aromatic polymide), or It is a composite separation membrane manufactured by forming a thin homogeneous layer on the surface of a porous membrane made of an appropriate material using an aromatic polyimide solution, etc., and has sufficient gas separation performance for water vapor as described above. Separation membranes can be mentioned. The above-mentioned aromatic polyimide is particularly characterized by "-S-,
20 to 100 mol%, preferably 40 to 100 mol% of aromatic diamine containing a divalent group of -SO 2 -
A material obtained by polymerizing and imidizing an aromatic diamine component and an aromatic tetracarboxylic acid component in approximately equimolar amounts by mole % is extremely suitable in terms of high water vapor transmission rate. Examples of the aromatic diamine include diamino-dibenzothiophene or a derivative thereof, diamino-diphenylene sulfone or a derivative thereof, diamino-diphenyl sulfide or a derivative thereof, diamino-diphenyl sulfone or a derivative thereof, diamino-diphenylene sulfone or a derivative thereof, diamino-diphenylene sulfone or a derivative thereof, -Thioxanthene or its derivatives, etc. can be mentioned. In particular, as diamino-dibenzothiophene or its derivative, the general formula Diamino-dibenzothiophenes represented by or general formula Examples include diamino-diphenylene sulfones represented by: However, in the above general formula, R and R' include hydrogen, a carbon hydrogen substituent having 1 to 6 carbon atoms (alkyl group, alkylene group, aryl group, etc.), an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, etc. For example, a methyl group,
Ethyl group, propyl group, etc. are suitable. The aforementioned diamino-dibenzothiophenes include 3,7-diamino-2,8-dimethyl-dibenzothiophene, 3,7-diamino-2,6-dimethyl-dibenzothiophene, and 2,8-diamino-3 ,7-dimethyl-dibenzothiophene, 3,
Examples of the diamino-diphenylene sulfones include 7-diamino-2,8-diethyl-dibenzothiophene and the like.
7-diamino-2,8-dimethyl-diphenylene sulfone, 3,7-diamino-2,8-diethyl-diphenylene sulfone, 3,7-diamino-
2,8-dipropyl-diphenylene sulfone,
Examples include 2,8-diamino-3,7-dimethyl-diphenylene sulfone and 3,7-diamino-2,8-dimethoxy-diphenylene sulfone. Furthermore, the diphenyl sulfide or its derivatives include 4,4'-diamino-diphenyl sulfone, 3,3'-diamino-diphenyl sulfone, 3,5-diamino-diphenyl sulfone,
Diamino-diphenyl sulfones such as 3,4'-diamino-diphenyl sulfone, and 4,
4'-diamino-diphenyl sulfide, 3,3'-
Diamino-diphenyl sulfides such as diamino-diphenyl sulfide, 3,5-diamino-diphenyl sulfide, and 3,4'-diamino-diphenyl sulfide can be mentioned; As the diamino-thioxanthene or its derivative, 3,7-diamino-thioxanthene-5,
5-dioxide, 2,8-diamino-thioxanthene-5,5-dioxide, 3,7-diamino-
Thioxanthone-5,5-dioxide, 2,8-
Diamino-thioxanthone-5,5-dioxide, 3,7-diamino-phenoxatin-5,5
-dioxide, 2,8-diamino-phenoxatin-5,5-dioxide, 2,7-diamino-thianthrene, 2,8-diamino-thianthrene,
Examples include 3,7-diamino-10-methyl-phenothiazine-5,5-dioxide. Furthermore, as the aromatic diamine, bis[(p
-aminophenoxy)phenyl]sulfide, bis[(p-aminophenoxy)phenyl]sulfone, and the like can also be mentioned. As the aromatic diamine component, the above-mentioned “-S
Other aromatic diamines can be used together with aromatic diamines that incorporate a divalent group of 4,4'-, or -SO2- , such as 4,4'- Diamino-diphenyl ether, 3,3'-dimethyl-4,4'-diamino-diphenyl ether, 3,3'-diethoxy-4,4'-
Diphenyl ether compounds such as diamino-diphenyl ether and 3,3'-diamino-diphenyl ether; diphenylmethane compounds such as 4,4'-diamino-diphenylmethane and 3,3'-diamino-diphenylmethane; 4,4 Benzophenone compounds such as '-diamino-benzophenone and 3,3'-diamino-benzophenone, 2,2-bis(3-aminophenyl)propane, 2,2-bis(4-aminophenyl)propane, 2,2-bis[ 2,2-bis(phenyl)propane compounds such as 4-(4'-aminophenoxy)phenyl]propane, as well as o-, m-, p-phenylenediamine, 3,5-diaminobenzoic acid, 2,6- Diaminopyridine, o-tolidine, etc. can be mentioned. The aromatic tetracarboxylic acid components used in the production of the aromatic polyimide include 3,3',
4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, or 2,3,3',4'-biphenyltetracarboxylic acid,
Or their dianhydrides, or biphenyltetracarboxylic acids such as lower alcohol esters thereof, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid, or 2,3,3',4'- Benzophenonetetracarboxylic acids, such as benzophenonetetracarboxylic acid, their dianhydrides, or lower alcohol esters thereof; and pyromellitic acids, such as pyromellitic acid, its dianhydrides, or its esters. be able to. In particular, in this invention, an aromatic polyimide obtained from an aromatic tetracarboxylic acid component containing 50 to 100 mol%, especially 80 to 100% of biphenyltetracarboxylic acids, and the above-mentioned aromatic diamine component is used. Since it has excellent solubility in organic solvents such as phenolic compounds, gas separation membranes made of such aromatic polyimides can be used to prepare stable dope liquids for film formation, film formation properties, etc. This is preferable from the viewpoint of film formation. The gas separation polyimide membrane used in this invention is
An organic solvent solution such as aromatic polyamic acid (polyimide precursor) obtained from the above-mentioned aromatic diamine component and aromatic tetracarboxylic acid component or an organic solvent-soluble aromatic polyimide is used as a dope liquid for film formation. The dry film forming method involves a drying process in which the dope is used to form a thin film of the dope, the solvent is removed from the dope, and the film is solidified, or the thin film of the dope is brought into contact with the coagulating liquid. A wet film forming method is used to form a film by coagulating it, and it can be formed into a flat film shape or a hollow fiber shape to produce polyimide separation membranes with various structures. For example, the method for producing the gas separation polyimide membrane used in the present invention includes the above-mentioned aromatic diamine component consisting of the aromatic diamine (which may contain other aromatic diamines) and the above-mentioned biphenyltetracarboxylic acid. An aromatic tetracarboxylic acid component mainly containing acids is polymerized and imidized in one step in approximately equimolar amounts in an organic solvent of a phenolic compound at a temperature of about 140°C or higher to produce an aromatic polyimide, A solution of the aromatic polyimide (concentration: about 3 to 30
wt%) as dope liquid, about 30-150
A thin film (flat film or hollow fiber) of dope liquid is formed by coating, casting, or extruding into a hollow fiber shape on a substrate at a temperature of °C, and then the thin film is immersed in a coagulation liquid to form a coagulation film. Then, the solvent, coagulation liquid, etc. are evaporated and removed from the coagulated membrane, and finally, it is sufficiently dried and heat-treated at a temperature of 150 to 400℃, especially 170 to 350℃, to form an asymmetric gas separation membrane made of aromatic polyimide. A method for forming a film can be mentioned. In the method of this invention, a gas separation device incorporating the aforementioned aromatic polyimide gas separation membrane is used, and as shown in FIG. 1, a mixed gas containing water vapor is passed through the gas separation device 1. The mixed gas is continuously supplied from the mixed gas supply port 3 and allowed to flow along the gas supply side of the gas separation membrane 2, while the proportion of the mixed gas is 10% by volume or less, preferably 0.5 to 8% by volume. A certain amount of dry gas is supplied from the dry gas supply port 6, and while flowing along the gas permeation side of the gas separation membrane, water vapor components of the mixed gas that has passed through the gas separation membrane 2 are converted into the dry gas. On the other hand, the mixed gas that has not passed through the gas separation membrane (non-permeable gas) is discharged from the non-permeable gas outlet 4, thereby dehumidifying the mixed gas. It dries. In this invention, the mixed gas has a water vapor content close to a saturated state at the temperature and pressure during dehumidification (e.g., a saturated content of water vapor in the mixed gas that is the raw material gas at the temperature during the dehumidification operation). It is sufficient that it is contained in a mixed gas mainly composed of hydrocarbons, natural gas, petroleum gas, etc., at a content rate of at least 70% or more of its saturated content rate. In this invention, if the amount of drying gas supplied is too large compared to the amount of mixed gas supplied as raw material gas, the efficiency of removing water vapor from the mixed gas will not improve, and only the consumption of drying gas will increase. This is not appropriate because the amount increases unnecessarily, and if the amount of drying gas supplied becomes too small, it is not preferable because the water vapor itself will not be removed sufficiently. In this invention, the supply amount of the drying gas is such that the ratio is about 0.5 to 8% by volume with respect to the supply amount of the raw material gas (mixed gas), and at the same time,
The drying gas is supplied at an appropriate gas velocity (preferably 0.1 to 10
m/sec, particularly preferably at a gas velocity of the order of 0.5 to 8 m/sec). In this invention, the drying gas refers to a mixed gas having the same composition as the raw material gas, in which the water vapor content is approximately 300 ppm or less, particularly 200 ppm or less, and furthermore, approximately 1 to 100 ppm, or nitrogen gas or argon gas. , neon gas or other inert gas. Therefore, in some cases, as shown in Figure 2, a portion of the non-permeable gas from which water vapor has been removed may be passed through a branch line to supply dry gas. It may be passed through the line and supplied as a dry gas to the permeate gas side of the gas separation membrane. In this invention, the pressure of the mixed gas supplied to the gas separation device is adjusted to remove water vapor by the amount of drying gas supplied to the permeate gas side of the gas separation membrane or the pressure when the permeate gas is discharged. However, in this invention, when the pressure at the time of exhausting the permeated gas is near atmospheric pressure, the pressure is about 5 kg/cm 2 or more,
In particular, it is preferably about 10 to 100 Kg/cm 2 in order to increase the water vapor removal rate. In addition, the amount of the mixed gas supplied is such that the ratio of supply to the effective area of the gas separation membrane (relative to the effective membrane area of the hollow fiber) is approximately 0.05 to 100 cm 3 /cm 2 ·sec, particularly 0.1 to 10 cm 3 It is preferable that the supply amount be about 1/cm 2 ·sec. [Example] In this invention, the gas permeation test was carried out using a gas separation device as shown in Fig. 1, with a built-in gas separation membrane (hollow fiber) made of each aromatic polyimide.
A mixed gas containing water vapor is supplied to the gas separation device at a supply pressure of approximately 6 to 52 kg/cm 2 G and a temperature of 25°C, and gas separation is performed while supplying dry gas to the inside of the hollow fiber. The composition of each gas mixture that permeated the separation membrane and the amount of permeation of each component (water vapor analysis was performed using a DuPont Model 303 hygrometer, and analysis of other gases was performed using gas chromatography). It measures the water vapor permeation rate of gas separation membranes. Examples 1 to 3 Hollow fibers A made of aromatic polyimide were prepared. The hollow fiber A is an aromatic fiber formed from 100 parts by weight of biphenyltetracarboxylic dianhydride, 80 parts by weight of a diamino-dimethyl-diphenylene sulfone isomer mixture and 20 parts by weight of 2,6-diaminopyridine. Made of polyimide, effective length: 5.6cm, outer diameter: 305μ, inner diameter: 90μ, and water vapor transmission rate at measurement temperature of 25℃: 6.5×10 -4
cm 3 /cm 2・sec・cmHg). One of the hollow fibers A (effective membrane area: 0.54cm 2 )
However, by using a gas separation device whose both ends are sealed with epoxy resin and built into a sealed container of the same type as shown in Figure 1, the gas shown in Table 1 is connected to the mixed gas supply port of the gas separation device. A mixed gas containing water vapor and mainly composed of methane shown in Table 1 was supplied at a pressure of 52 kg/cm 2 G, a temperature of about 25°C, and a gas flow rate shown in Table 1. ), and on the other hand, dry argon gas (dry gas) containing only about 10 ppm or less of water vapor is supplied from the dry gas supply port of the gas separation device at the flow rate shown in Table 1, and the hollow fibers are While flowing along the inner surface (gas permeation side) of the internal hole of the gas separation membrane, the permeated gas containing water vapor, etc. that has permeated the gas separation membrane is recovered from the permeated gas outlet at approximately normal pressure, and the gas separation membrane is The non-permeate gas (dehumidified gas) that did not permeate was recovered from the non-permeate gas outlet of the gas separation device. The aromatic polyimide hollow fiber A used in Examples 1 to 3 above has a separation degree (PH 2 O / PCH 4 ) of about 460, which indicates permselectivity, as calculated from the results of each of those Examples. It was hot. The compositions and flow rates of the permeate gas and non-permeate gas were measured, and the results are shown in Table 1. Comparative Example 1 Water vapor was removed from the mixed gas in the same manner as in Example 1, except that no drying gas was supplied. The results are shown in Table 1. Examples 4-5 Hollow fibers B made of aromatic polyimide were prepared. The hollow fiber B contains 90 parts by weight of biphenyltetracarboxylic dianhydride and 10 parts by weight of pyromellitic dianhydride, 90 parts by weight of a diamino-dimethyl-diphenylenesulfone isomer mixture and 4,4'-diaminodiphenyl dianhydride. Made of aromatic polyimide formed from 10 parts by weight of enyl ether, effective length: 5.15cm, outer diameter: 434μ, inner diameter: 190μ,
And water vapor transmission rate at measurement temperature 25℃: 7.4×10 -4
cm 3 /cm 2・sec・cmHg). One of the hollow fibers B (effective membrane area: 0.70cm 2 )
However, by using a gas separation device whose both ends are sealed with epoxy resin and built into a sealed container of the same type as shown in Figure 1, the gas shown in Table 1 is connected to the mixed gas supply port of the gas separation device. A mixed gas containing water vapor as shown in Table 1 and containing methane as its main component is supplied at a gas flow rate shown in Table 1, and dry argon gas (dry gas) is supplied as shown in Table 1 from the dry gas supply port of the gas separation device. The permeated gas was recovered at normal pressure from the passed gas outlet in the same manner as in Example 1, except that the gas was supplied at a flow rate, and the non-permeated gas (dehumidified gas) was recovered from the non-permeated gas outlet of the gas separation device. Recovered. The aromatic polyimide hollow fiber B used in Examples 4 and 5 above had a separation degree (PH 2 O/PCH 4 ) of about 2000, which indicates permselectivity. The compositions and flow rates of the permeate gas and non-permeate gas were measured, and the results are shown in Table 1. Comparative Example 2 Water vapor was removed from the mixed gas in the same manner as in Example 4, except that no drying gas was supplied. The results are shown in Table 1. Examples 6-7 A gas separation device incorporating hollow fibers B' of the same shape and material as in Example 4 was used, except that the effective length of the hollow fibers was 11.0 cm and the effective membrane area was 1.50 cm2 . In addition, a mixed gas having the water vapor content shown in Table 1 is used as the raw material gas, the supply amount of the mixed gas is changed as shown in Table 1, and the supply pressure of the mixed gas is set to 6 kg/cm. 2G and the amount of drying gas supplied was changed in the same manner as in Example 4 to remove water vapor from the mixed gas. The results are shown in Table 1. Comparative Example 3 Water vapor was removed from the mixed gas in the same manner as in Example 6, except that no drying gas was supplied. The results are shown in Table 1. Examples 8 to 10 Hollow fibers C made of aromatic polyimide were prepared. The hollow fiber C is an aromatic polyimide formed from 100 parts by weight of biphenyltetracarboxylic dianhydride, 80 parts by weight of a diamino-dimethyl-diphenylene sulfone isomer mixture, and 20 parts by weight of 2,6-diaminopyridine. Effective length: approx. 25.3cm, outer diameter: 454μ, inner diameter:
230μ, and water vapor transmission rate at a measurement temperature of 25℃: 5.6×10 -4
cm 3 /cm 3・sec・cmHg). A bundle of 30 hollow fibers C (effective membrane area;
108 cm 2 ), both ends of which are tightly sealed with epoxy resin, and a gas separation device built in a sealed container of the same type as shown in Figure 1 is used, and the mixed gas supply port of the gas separation device is used. A mixed gas containing water vapor and mainly composed of methane as shown in Table 1 was supplied at the gas flow rate shown in Table 1, the supply pressure of the mixed gas was set to 50 kg/cm 2 G, and dry argon was added. The permeate gas was recovered at normal pressure from the permeate gas outlet in the same manner as in Example 1, except that the gas (dry gas) was supplied from the dry gas supply port of the gas separation device at the flow rate shown in Table 1. Non-permeate gas (dehumidified gas) was recovered from the non-permeate gas outlet of the gas separator. The aromatic polyimide hollow fibers C used in Examples 8 to 10 above had a separation degree (PH 2 O/PCH 4 ) of about 670, which indicates permselectivity. The compositions and flow rates of the permeate gas and non-permeate gas were measured, and the results are shown in Table 1. Comparative Example 4 Water vapor was removed from the mixed gas in the same manner as in Example 8, except that no drying gas was supplied. The results are shown in Table 1. Examples 11-12 Hollow fibers D made of aromatic polyimide were prepared. The hollow fiber D is made of an aromatic polyimide formed from 100 parts by weight of biphenyltetracarboxylic dianhydride and 100 parts by weight of a diamino-dimethyl-diphenylene sulfone isomer mixture, and has an effective length of about 4.1 cm, outer diameter: 220μ, inner diameter: 130μ,
And water vapor transmission rate at measurement temperature 25℃: 5.0×10 -4
cm 3 /・sec・cmHg). A bundle of six hollow fibers D (effective membrane area;
1.70 cm 2 ), both ends of which are tightly sealed with epoxy resin, and a gas separation device built in a sealed container of the same type as shown in Figure 1 is used, and a device as shown in Figure 2 is used. A mixed gas containing water vapor and mainly composed of methane shown in Table 1 is supplied to the mixed gas supply port of the gas separation device at a gas flow rate shown in Table 1, and the mixed gas is The supply pressure was set to 10 kg/cm 2 G, and as shown in Fig. 2, the non-permeable gas partially branched from the non-permeable gas line was supplied as dry gas via the circulation line from the dry gas supply port of the gas separation device. In the same manner as in Example 1, except that the gas was supplied at the flow rate shown in Table 1, the permeated gas was recovered from the permeated gas outlet at normal pressure, and the non-permeated gas (dehumidified gas) was collected from the non-permeated gas in the gas separation device. Collected from gas outlet. The hollow fiber D made of aromatic polyimide used in Examples 11 and 12 above had a degree of separation (PH 2 O/PCH 4 ) indicating permselectivity of about 1300. The compositions and flow rates of the permeate gas and non-permeate gas were measured, and the results are shown in Table 1. Comparative Example 5 Water vapor was removed from the mixed gas in the same manner as in Example 11, except that no drying gas was supplied. The results are shown in Table 1. 【table】

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、この発明の方法に使用するガス分離
装置の一例を示す断面図である。第2図は、この
発明の方法において、ガス分離装置の非透過ガス
排出口から出てきた非透過ガス(除湿されたガ
ス)の一部を再循環して乾燥ガスとして使用した
場合のフロー図の概略を示す。 1……ガス分離装置、2……中空糸、3……原
料ガス供給口(混合ガス供給口)、4……非透過
ガス排出口、5……透過ガス排出口、6……乾燥
ガス供給口、7……密封容器、8……樹脂壁。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a gas separation apparatus used in the method of the present invention. FIG. 2 is a flow diagram when a part of the non-permeable gas (dehumidified gas) coming out of the non-permeable gas outlet of the gas separation device is recirculated and used as drying gas in the method of the present invention. The outline is shown below. 1... Gas separation device, 2... Hollow fiber, 3... Raw material gas supply port (mixed gas supply port), 4... Non-permeable gas discharge port, 5... Permeated gas discharge port, 6... Dry gas supply Mouth, 7... Sealed container, 8... Resin wall.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ガス分離膜のガス透過側と連通している透過
ガス排出口および乾燥ガス供給口、並びにガス分
離膜のガス供給側と連通している混合ガス供給口
および非透過ガス排出口を有する密封容器の中
に、水蒸気とメタンとのガス透過速度の比(PH2
O/PCH4)で示される選択透過性が200以上で
ある芳香族ポリイミド製のガス分離膜が、内蔵さ
れているガス分離装置を使用し、 水蒸気を含有する混合ガスを、前記ガス分離装
置の混合ガス供給口から供給し、ガス分離膜のガ
ス供給側に沿つて流動させ、 一方、前記混合ガスに対して10容量%以下の乾
燥ガスを、前記乾燥ガス供給口から供給し、ガス
分離膜のガス透過側に沿つて流通させながら、前
記ガス分離膜を透過した混合ガスの水蒸気を除去
することを特徴とする混合ガスの除湿方法。
[Claims] 1. A permeated gas outlet and a dry gas supply port that communicate with the gas permeation side of the gas separation membrane, and a mixed gas supply port and non-permeation gas that communicate with the gas supply side of the gas separation membrane. The gas permeation rate ratio of water vapor and methane (PH 2
Using a gas separation device with a built-in aromatic polyimide gas separation membrane having a permselectivity expressed by O/PCH 4 ) of 200 or more, a mixed gas containing water vapor is transferred to the gas separation device. A mixed gas is supplied from the dry gas supply port and allowed to flow along the gas supply side of the gas separation membrane, while a dry gas of 10% by volume or less with respect to the mixed gas is supplied from the dry gas supply port, and the gas separation membrane A method for dehumidifying a mixed gas, comprising removing water vapor from the mixed gas that has passed through the gas separation membrane while flowing the mixed gas along the gas permeation side of the gas.
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