JPH06182137A - 透過によるガス分離方法及び装置 - Google Patents

透過によるガス分離方法及び装置

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JPH06182137A
JPH06182137A JP5226869A JP22686993A JPH06182137A JP H06182137 A JPH06182137 A JP H06182137A JP 5226869 A JP5226869 A JP 5226869A JP 22686993 A JP22686993 A JP 22686993A JP H06182137 A JPH06182137 A JP H06182137A
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    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 透過によるガス分離設備の最適運転を保証で
きる、簡単で信頼できる運転の改良方法の提供。 【構成】 分離されるべきガス状混合物を、第１の温度
（Ｔａ）で圧縮機（２）において圧縮する段階、圧縮さ
れた空気中の凝縮可能な不純物を凝縮するように圧縮混
合物を第２の温度（Ｔｏ）に冷却する段階、第２の温度
（Ｔｏ）より高い第３の温度（Ｔ１）で凝縮可能及び／
又は吸着可能な不純物を圧縮混合物から除去精製する段
階、及び少なくとも１種類の製品ガスを得るために、少
なくとも一つの膜モジュール（１８ｉ）を有するガス透
過装置内に精製混合物を通過させる段階を有する、透過
によるガス分離方法、並びにこれらの段階用装置を備え
た分離設備。第３の温度（Ｔ１）は、この温度が第１の
所定値より小さくないように調整され、第２の温度（Ｔ
ｏ）は、第１の温度より、１℃と５℃の間に含まれる値
だけ高く、第１の値は２０℃より小さくない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、次の諸段階、すなわち ａ）分離されるべきガス状混合物を、第１の温度で圧縮
機において圧縮する段階、 ｂ）圧縮されたガス状混合物中の凝縮可能な不純物を凝
縮するように、圧縮されたガス状混合物を第２の温度に
冷却する段階、 ｃ）第２の温度より高い第３の温度で、凝縮可能及び／
又は吸着可能な不純物を圧縮されたガス状混合物から除
去精製する段階、及び ｄ）少なくとも１種類の製品ガスを得るために、少なく
とも一つの膜モジュールを有するガス透過装置内に精製
されたガスを通過させる段階を有する透過によるガス分
離方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種類の方法は、フランス国特許出願
公開第２，５７１，２７０号に記載されている。より最
近では、ヨーロッパ特許出願公開第０，３６２，４３６
号は、透過が、分離されるべきガス状混合物中の凝縮可
能な成分の凝縮を制限する加熱された囲い内、すなわち
膜モジュール内で行われる方法を開示している。
【０００３】従来の透過膜が、分離されるべきガス状混
合物中に伴われた不純物の痕跡、さらに詳しくは、圧縮
機が潤滑型であるもっとも多いケースでの潤滑油の痕跡
に非常に鋭敏であること、及び膜の透過性が、周囲温度
と分離されるべきガス状混合物の温度とともに著しく変
化することは知られている。出願人は、分離されるべき
ガス状混合物中に含まれた水蒸気の凝縮が妨げられるな
らば、不純物の痕跡、さらに詳しくは潤滑油の痕跡のろ
過を、特に効果的なやり方で行うことを他方では確立し
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ガス分離設
備の最適運転を保証できる、簡単で信頼できる運転の改
良方法を提供することを目的としている。本発明はま
た、そのような方法を実施するための設備を提供するこ
とをもう一つの目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そのため本発明の一特徴
によれば、本発明の方法は、第３の温度を、典型的には
２０℃より低くない、好ましくは次の二つの温度、すな
わち第１の温度＋１２℃と第２の温度＋５℃の高い方の
温度よりは低くない第１の所定値より小さくないように
調整する段階を有し、追加の大気冷媒が総合冷媒式空気
圧縮機の出口に用いられるときは、前記第２の温度は、
第１の温度を５℃以上超えることなく、典型的には、そ
れ自身１℃と５℃の間に含まれる値より高い。
【０００６】本発明の他の一つの特徴によれば、透過装
置での透過は、第３の温度より高い第４の温度で行わ
れ、第４の温度は、典型的には第１の所定値から５℃よ
り小さくない所定の温度差だけ大きな第２の所定値より
小さくないように調整され、第２の所定値は、実際には
４５℃より低くない。本発明の他の一つの特徴によれ
ば、本発明の方法は、精製されたガス状混合物を第４の
温度に加熱する段階も有する。
【０００７】本発明の方法を実施するための設備は、分
離されるべきガス状混合物の圧縮機、少なくとも一つの
冷却ステーション、少なくとも一つの精製ステーショ
ン、及び管路部分によって精製ステーションに接続され
た少なくとも一つの膜モジュールを直列に有する透過に
よるガス分離設備において、精製ステーションが、第１
の室を限定する第１の断熱囲い内に配置され、第１の室
が、第１の室内の温度の調整手段に接続された第１の加
熱手段を収容していることを特徴としている。
【０００８】本発明の他の一つの特徴によれば、膜モジ
ュールが、第２の室を限定する第２の断熱囲い内に配置
され、第２の室が、典型的には第２の囲い内の温度の第
２の調整手段に接続された第２の室の第２の加熱手段を
収容し、第２の囲いが、管路部分に結合され管路部分に
おけるガス状混合物の温度の第３の調整手段に接続され
た第３の加熱手段を有するのが有利である。本発明の他
の特徴及び利点は、例として与えられているが何の限定
もない一実施態様について、添付の図面を参照しながら
なされる以下の記述から明らかになるであろう。
【０００９】
【実施例】図１において、周囲温度Ｔａの分離されるべ
きガス状混合物（この場合には大気）は、典型的には周
囲空気による最終冷却段を備え、モータ３によって駆動
される潤滑スクリュー圧縮機のような圧縮機２によっ
て、典型的には周囲温度Ｔａより１０〜１５℃高い温度
で１５×１０５Ｐａ（絶対圧）を超えない圧力に圧縮さ
れる。圧縮された空気は、典型的には周囲空気で冷却さ
れる冷却ステーション４において、周囲温度Ｔａを５℃
以上超えることのない、典型的には周囲温度より約３℃
高い温度Ｔｏに冷却される。
【００１０】本発明の一態様によれば、冷却された圧縮
空気は、第１の断熱囲い５内に配置された精製ステーシ
ョンを通過し、断熱囲い５の全壁面は、断熱層、典型的
には１．８ｃｍより厚くない厚さの断熱材で覆われ、内
部に水分離装置７、小油滴除去用のコアレッサ予備フィ
ルタ８、最終コアレッサ９、油蒸気吸着用の活性炭塔１
０及びダストフィルタ１１を、圧縮空気移動方向に沿っ
て直列に配置されている第１の室６を限定する。
【００１１】第１の室６内には、室６内の温度センサ１
４、圧縮機２の入口に取付けられた温度センサ３０及び
冷却ステーション４と断熱囲い５の間のガス状混合物移
送管に取付けられた温度センサ３１からの信号を受け
て、第１の室６内の温度Ｔ１を調整する装置１３によっ
て連続的に制御される、典型的には電気式の加熱装置１
２が配置されている。断熱囲い５は、作業員が室６内に
入るための開閉窓１５を有する。
【００１２】温度約Ｔ１の精製圧縮空気は、第１の断熱
囲い５から第１の断熱囲い５と似ているが全体的に寸法
が大きく、第２の断熱室１７を限定する第２の断熱囲い
１６に移り、第２の断熱室１７内には、少なくとも一つ
の、典型的には並列の透過モジュールセット１８ｉで、
個別には断熱されていない膜モジュールが配置され、膜
モジュールの製品出口は流量調整弁２０を備えた製品ガ
ス管路１９に接続される。ガス状混合物をモジュール１
８ｉに供給する管路部分２１は、第２の室１７内に配置
され、管路部分２１に取付けられた温度センサ２４から
の信号を受ける制御箱２３によって制御される加熱装置
２２を通って流す。ダストフィルタ２５は、加熱装置２
２の出口に配置される。
【００１３】第２の室１７内には、室１７内の温度セン
サ２８及び温度センサ３０、３１からの信号を受け、制
御箱２３に信号を供給する温度調整装置２７によって制
御される典型的には電気抵抗型の加熱装置２６が配置さ
れる。第２の断熱囲い１６には、作業員が室８１７）に
入るための開閉窓（２９）が設けられている。
【００１４】設備の運転は次のようである。第１の室６
内の温度Ｔ１用の調整装置１３は、この温度Ｔ１が次の
三つの温度すなわち −２０℃、 −Ｔａ＋１２℃、 −Ｔｏ＋５℃ のもっとも高い温度とほぼ等しくなるように調整する。
【００１５】加熱装置１２は、設備内に圧縮空気の循環
があろうとなかろうと、第１の室６内で、絶えず、特に
設備の始動から、油除去装置８−１０の最適運転を保証
するのに十分低い温度を、また油除去装置内での水の凝
縮を全く避けるのに十分高い温度を維持するように、常
に作動する。
【００１６】同様にして加熱装置２６は、第２の室１７
内を、したがってモジュール１８ｉ内を次の三つの温
度、すなわち −４５℃、 −Ｔａ＋１７℃、 −Ｔｏ＋１０℃ のもっとも高い温度とほぼ等しくなるように維持するた
めに常に作動し、それにより第１の室６内の温度Ｔ１よ
り少なくとも４℃高いが、膜モジュール１８ｉの性能劣
化を引起こす過剰なレベルを超えない温度での膜モジュ
ール１８ｉの運転を保証する。
【００１７】膜モジュールのこれらの最適運転条件は、
他方では、定圧器（図示せず）によって検出される圧縮
空気流が、電気式が有利であるが、圧縮機２の油冷却回
路から取出される熱も少なくとも部分的に利用できる加
熱手段２２の管路部分２１に到達するやいなや、仮作動
することによって保証される。制御装置２３は、管路部
分２１の温度が、調整装置２７によって別に規定された
温度Ｔ２と等しくなるように調整する。
【００１８】図１に示された設備は、空気から９５％以
上の純度の窒素を製造するのに特に適している。本発明
は、特定の一実施態様について述べられてきたが、しか
しながらそれに限定されるものではなく、むしろ当業者
にとって明らかな改良及び変形の余地を含むものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、透過によるガス分離設備のフロ
ーシート。
【符号の説明】
２ 圧縮機 ３ モータ ４ 冷却ステーション ５ 第１の断熱囲い ６ 第１の室 ７ 水分離装置 ８ コアレッサ予備フィルタ ９ 最終コアレッサ １０ 活性炭塔 １１、２５ ダストフィルタ １２、２２、２６ 加熱装置 １３、２７ 温度調整装置 １４、２４、２８、３０、３１ 温度センサ １５、２９ 開閉窓 １６ 第２の断熱囲い １７ 第２の室 １８ａ、１８ｂ−１８ｎ 膜モジュール １９ 製品ガス管路 ２０ 流量調整弁 ２１ 管路部分 ２３ 制御箱

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 次の諸段階、すなわち ａ）分離されるべきガス状混合物を、第１の温度
    （Ｔａ）で圧縮機（２）において圧縮する段階、 ｂ）圧縮されたガス状混合物中の凝縮可能な不純物を凝
    縮するように、圧縮されたガス状混合物を第２の温度
    （Ｔｏ）に冷却する段階、 ｃ）第２の温度（Ｔｏ）より高い第３の温度（Ｔ１）
    で、凝縮可能及び／又は吸着可能な不純物を圧縮された
    ガス状混合物から除去精製する段階、及び ｄ）少なくとも１種類の製品ガスを得るために、少なく
    とも一つの膜モジュール（１８ｉ）を有するガス透過装
    置内に精製されたガスを通過させる段階を有する透過に
    よるガス分離方法において、第３の温度（Ｔ１）が、第
    １の所定値より小さくないように調整されることを特徴
    とする分離方法。
  2. 【請求項２】 第２の温度（Ｔｏ）が、１℃と５℃の間
    に含まれる値だけ第１の温度（Ｔａ）より高いことを特
    徴とする請求項１記載の分離方法。
  3. 【請求項３】 第１の値が２０℃より小さくないことを
    特徴とする請求項１記載の分離方法。
  4. 【請求項４】 第１の値が、次の二つの温度、すなわち −前記第１の温度（Ｔａ）＋１２℃、 −前記第２の温度（Ｔｏ）＋５℃ の高い方の温度より小さくないことを特徴とする請求項
    ３記載の分離方法。
  5. 【請求項５】 前記圧縮機（２）が潤滑型であり、段階
    ｃ）が、次の二つの段階、すなわち ｃ１）水除去の精製（７）、 ｃ２）油除去の精製（８−１０） の段階を有することを特徴とする請求項１記載の分離方
    法。
  6. 【請求項６】 前記透過段階ｄ）が、第３の温度
    （Ｔ１）より高い第４の温度（Ｔ２）で行われることを
    特徴とする請求項１記載の分離方法。
  7. 【請求項７】 前記第４の温度（Ｔ２）が、前記第１の
    所定値よりは大きい第２の所定値より小さくないよう
    に、第４の温度（Ｔ２）を調整する段階を有することを
    特徴とする請求項６記載の分離方法。
  8. 【請求項８】 第２の値と第１の値の間の差が、５℃よ
    り小さくないことを特徴とする請求項７記載の分離方
    法。
  9. 【請求項９】 第２の値が、４５℃より小さくないこと
    を特徴とする請求項８記載の分離方法。
  10. 【請求項１０】 ほぼ精製されたガス状混合物を、前記
    第４の温度（Ｔ２）に加熱する段階（２２）を有するこ
    とを特徴とする請求項６記載の分離方法。
  11. 【請求項１１】 分離されるべきガス状混合物が空気で
    あることを特徴とする請求項１記載の分離方法。
  12. 【請求項１２】 分離されるべきガス状混合物の圧縮機
    （２）、少なくとも一つのガス状混合物の冷却ステーシ
    ョン（４）、少なくとも一つのガス状混合物の精製ステ
    ーション（７−１０）、及び管路部分（２１）によって
    精製ステーションに接続された少なくとも一つのガス状
    混合物の膜モジュール（１８ｉ）を直列に有する透過に
    よるガス分離設備において、精製ステーション（７−１
    ０）が、第１の室（６）を限定する第１の断熱室（５）
    内に配置され、第１の室（６）が、第１の室内の温度を
    調整する第１の手段（１３）に接続された第１の加熱手
    段（１２）を収容していることを特徴とする分離設備。
  13. 【請求項１３】 第１の調整手段（１３）が、第１の室
    内の温度センサ（１４）ヲ有することを特徴とする請求
    項１２記載の分離設備。
  14. 【請求項１４】 圧縮機（２）が潤滑型であり、精製ス
    テーションが、少なくとも一つのコアレッサ・フィルタ
    （８、９）及び油吸着装置（１０）を有することを特徴
    とする請求項１２記載の分離設備。
  15. 【請求項１５】 膜モジュール（１８ｉ）が、それ自身
    断熱されてはいないが、第２の室（１７）を限定する第
    ２の断熱囲い（１６）内に配置され、第２の室（１７）
    が、第２の室を加熱する第２の手段（２６）を収容して
    いることを特徴とする請求項１２記載の分離設備。
  16. 【請求項１６】 第２の加熱手段（２６）が、第２の室
    （１７）内の温度を調整する第２の手段（２７）に接続
    されていることを特徴とする請求項１５記載の分離設
    備。
  17. 【請求項１７】 第２の囲い（１６）が、管路部分（２
    １）の第３の加熱手段（２２）を囲んでいることを特徴
    とする請求項１５記載の分離設備。
  18. 【請求項１８】 第３の加熱手段（２２）が、管路部分
    （２１）内のガス状混合物の温度の第３の制御手段（２
    ３）に接続されていることを特徴とする請求項１７記載
    の分離設備。
  19. 【請求項１９】 第１の加熱手段（１２）が電気的であ
    ることを特徴とする請求項１２記載の分離設備。
  20. 【請求項２０】 第２の加熱手段（２６）が電気的であ
    ることを特徴とする請求項１５記載の分離設備。
  21. 【請求項２１】 少なくとも第２の囲い（１６）が、作
    業員が第２の室（１７）内に入るための手段（２９）を
    有することを特徴とする請求項１５記載の分離設備。
  22. 【請求項２２】 第１の囲い（５）と第２の囲い（１
    ６）が隣接していることを特徴とする請求項１５記載の
    分離設備。
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