JPH06254354A - 浸透気化法による液体分離装置及び分離方法 - Google Patents
浸透気化法による液体分離装置及び分離方法Info
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- JPH06254354A JPH06254354A JP4395493A JP4395493A JPH06254354A JP H06254354 A JPH06254354 A JP H06254354A JP 4395493 A JP4395493 A JP 4395493A JP 4395493 A JP4395493 A JP 4395493A JP H06254354 A JPH06254354 A JP H06254354A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 浸透気化法による混合液体の分離装置及び分
離方法において非透過液を高濃度とすることが可能な装
置及び方法を提供する。 【構成】 分離対象液の供給ラインに加圧送液ポンプ及
び加熱器を設け、非透過液の抜き出しラインに圧力調節
弁を設けたもの。
離方法において非透過液を高濃度とすることが可能な装
置及び方法を提供する。 【構成】 分離対象液の供給ラインに加圧送液ポンプ及
び加熱器を設け、非透過液の抜き出しラインに圧力調節
弁を設けたもの。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は浸透気化法による混合液
体の分離装置及び分離方法に関する。詳しくは非透過液
を高濃度とすることが可能な浸透気化法による分離装置
及び分離方法に関する。
体の分離装置及び分離方法に関する。詳しくは非透過液
を高濃度とすることが可能な浸透気化法による分離装置
及び分離方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】混合液体の分離方法の１つとして、混合
液体のある成分と特別な親和性のある膜を利用し、膜の
一方側（１次側）に混合液体を置き、他方側（２次側）
を真空ポンプで減圧するか、または不活性ガスで掃気し
て２次側の透過する成分の蒸気分圧を１次側の平衡蒸気
圧よりも小さい値に保つことにより特定成分を分離する
いわゆる浸透気化法（パーベーパレーション法）が知ら
れている。
液体のある成分と特別な親和性のある膜を利用し、膜の
一方側（１次側）に混合液体を置き、他方側（２次側）
を真空ポンプで減圧するか、または不活性ガスで掃気し
て２次側の透過する成分の蒸気分圧を１次側の平衡蒸気
圧よりも小さい値に保つことにより特定成分を分離する
いわゆる浸透気化法（パーベーパレーション法）が知ら
れている。
【０００３】この分離方法は通常の蒸留方法で分離でき
ない混合液体、例えば共沸混合物や沸点の近接した混合
液体等を容易に分離することができる。
ない混合液体、例えば共沸混合物や沸点の近接した混合
液体等を容易に分離することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】浸透気化法では１次側
の平衡蒸気圧と２次側の蒸気分圧との差ができるだけ大
きい方が好ましい。そのためには１次側の液温を高く
し、２次側では真空度を高くすることが望まれる。しか
し、１次側の液温は沸点が上限となる。２次側では、通
常、透過蒸気を冷却、凝縮させ、液状で系外に抜き出す
が、２次側の真空度を高くしすぎると凝縮液が再び気化
してしまうので、２次側の真空度にも上限があった。
の平衡蒸気圧と２次側の蒸気分圧との差ができるだけ大
きい方が好ましい。そのためには１次側の液温を高く
し、２次側では真空度を高くすることが望まれる。しか
し、１次側の液温は沸点が上限となる。２次側では、通
常、透過蒸気を冷却、凝縮させ、液状で系外に抜き出す
が、２次側の真空度を高くしすぎると凝縮液が再び気化
してしまうので、２次側の真空度にも上限があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは１次側の平
衡蒸気圧と２次側の蒸気分圧との差を大きくし、膜透過
量の向上を図るべく鋭意検討した結果、１次側の混合液
体に圧力をかけて液温を高めることにより課題を解決で
きることを見出した。すなわち、本発明の要旨は分離対
象液の供給ラインに加圧送液ポンプ及び加熱器を設け、
非透過液の抜き出しラインに圧力調節弁を設けた浸透気
化法による液体分離装置及び、上記装置で分離を行なう
ときに加圧ポンプで１〜１０ｋｇ／ｃｍ2 −Ｇ好ましく
は１〜５ｋｇ／ｃｍ2 −Ｇまで加圧し、加熱器で液温を
大気圧での沸点以上で当該加圧後圧力での沸点以下まで
加熱することを特徴とする浸透気化法による分離方法に
関する。
衡蒸気圧と２次側の蒸気分圧との差を大きくし、膜透過
量の向上を図るべく鋭意検討した結果、１次側の混合液
体に圧力をかけて液温を高めることにより課題を解決で
きることを見出した。すなわち、本発明の要旨は分離対
象液の供給ラインに加圧送液ポンプ及び加熱器を設け、
非透過液の抜き出しラインに圧力調節弁を設けた浸透気
化法による液体分離装置及び、上記装置で分離を行なう
ときに加圧ポンプで１〜１０ｋｇ／ｃｍ2 −Ｇ好ましく
は１〜５ｋｇ／ｃｍ2 −Ｇまで加圧し、加熱器で液温を
大気圧での沸点以上で当該加圧後圧力での沸点以下まで
加熱することを特徴とする浸透気化法による分離方法に
関する。
【０００６】以下、本発明を図面を用いて詳細に説明す
る。図１は本発明の一態様を示したフロー図である。図
中１，３，５，７，９は送液ライン、２は加圧液送ポン
プ、４は加熱器、６は分離膜モジュール、８は圧力調節
弁、１０は真空ライン、１１は圧力メーター、１２は圧
力調節弁、１３はスチームトラップ、１４は冷却器をそ
れぞれ示す。
る。図１は本発明の一態様を示したフロー図である。図
中１，３，５，７，９は送液ライン、２は加圧液送ポン
プ、４は加熱器、６は分離膜モジュール、８は圧力調節
弁、１０は真空ライン、１１は圧力メーター、１２は圧
力調節弁、１３はスチームトラップ、１４は冷却器をそ
れぞれ示す。
【０００７】分離対象となる混合液体はライン１より供
給される。混合液体の種類としては浸透気化法による分
離対象とされるものであればいずれでもよく、例えばイ
ソプロピルアルコール−水混合液体、エタノール−水混
合液体、ベンゼン−メタノール混合液体、酢酸−水混合
液体などがある。ライン１より供給された混合液体は加
圧送液ポンプ２によりライン３を経て加熱器４に送られ
る。
給される。混合液体の種類としては浸透気化法による分
離対象とされるものであればいずれでもよく、例えばイ
ソプロピルアルコール−水混合液体、エタノール−水混
合液体、ベンゼン−メタノール混合液体、酢酸−水混合
液体などがある。ライン１より供給された混合液体は加
圧送液ポンプ２によりライン３を経て加熱器４に送られ
る。
【０００８】加圧送液ポンプ２としては公知の往復ポン
プや遠心ポンプと逆止弁とを組合せたものなどが使用で
きる。加圧は、膜モジュール入口での圧力が１〜１０ｋ
ｇ／ｃｍ2 −Ｇ好ましくは１〜５ｋｇ／ｃｍ2 −Ｇとな
るように行なわれる。圧力が低すぎると本発明の効果は
十分に得られず、高すぎると分離膜や膜モジュール６が
破損するおそれがあるので好ましくない。
プや遠心ポンプと逆止弁とを組合せたものなどが使用で
きる。加圧は、膜モジュール入口での圧力が１〜１０ｋ
ｇ／ｃｍ2 −Ｇ好ましくは１〜５ｋｇ／ｃｍ2 −Ｇとな
るように行なわれる。圧力が低すぎると本発明の効果は
十分に得られず、高すぎると分離膜や膜モジュール６が
破損するおそれがあるので好ましくない。
【０００９】特に安全性確保のためには膜モジュール６
の１次側容積をＶ〔ｍ3 〕、圧力をＰ〔ｋｇ／ｃｍ2 −
Ｇ〕としたときにＰＶ≦０．０４となるようにするのが
好ましい。加熱器４による加熱は液温が混合液体の大気
圧での沸点以上となるまで行なう。これ以下では本発明
の効果も得られない。液温の上限は当該圧力での沸点で
ある。
の１次側容積をＶ〔ｍ3 〕、圧力をＰ〔ｋｇ／ｃｍ2 −
Ｇ〕としたときにＰＶ≦０．０４となるようにするのが
好ましい。加熱器４による加熱は液温が混合液体の大気
圧での沸点以上となるまで行なう。これ以下では本発明
の効果も得られない。液温の上限は当該圧力での沸点で
ある。
【００１０】加熱方法としては電気加熱やスチーム加熱
が可能であるが、スチーム加熱の方が伝熱面で凝縮伝熱
となるため総括伝熱係数が大きくなり、伝熱面を小さく
することができるので好ましい。また、分離対象液が可
燃性の場合には特に発火源のないスチーム加熱が好まし
い。加圧送液ポンプ２で加圧され、加熱器４で加熱され
た分離対象液は送液ライン５から分離膜モジュール６の
１次側に供給される。加熱器４にはスチーム等の加熱媒
体が圧力調節弁１２側から供給されている。１３は凝集
した加熱媒体を抜くためのスチームトラップである。
が可能であるが、スチーム加熱の方が伝熱面で凝縮伝熱
となるため総括伝熱係数が大きくなり、伝熱面を小さく
することができるので好ましい。また、分離対象液が可
燃性の場合には特に発火源のないスチーム加熱が好まし
い。加圧送液ポンプ２で加圧され、加熱器４で加熱され
た分離対象液は送液ライン５から分離膜モジュール６の
１次側に供給される。加熱器４にはスチーム等の加熱媒
体が圧力調節弁１２側から供給されている。１３は凝集
した加熱媒体を抜くためのスチームトラップである。
【００１１】分離膜モジュール６の内部の分離膜として
は本発明での使用温度、使用圧力で耐性のある公知の浸
透気化膜が使用できる。分離膜の素材としては例えばポ
リスルホン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリ
アミド、セルロース等が挙げられる。分離膜の形状とし
ては平膜、スパイラル状膜、中空系状膜等が例示でき
る。また、必要に応じて多孔質基材の上に分離性能のあ
る物質をコーティングすることによって分離膜としても
よい。
は本発明での使用温度、使用圧力で耐性のある公知の浸
透気化膜が使用できる。分離膜の素材としては例えばポ
リスルホン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリ
アミド、セルロース等が挙げられる。分離膜の形状とし
ては平膜、スパイラル状膜、中空系状膜等が例示でき
る。また、必要に応じて多孔質基材の上に分離性能のあ
る物質をコーティングすることによって分離膜としても
よい。
【００１２】分離膜モジュール６では２次側はライン１
０より真空ポンプ（図示せず）で減圧されており、膜を
透過する成分は気化しながら２次側に透過する。膜を透
過しない成分は抜き出しライン７を通り、急激な気化を
防ぐため冷却器１４で冷却され、圧力調節弁８で常圧に
戻されてからライン９より抜き出される。圧力は圧力メ
ーター１１でチェックされる。
０より真空ポンプ（図示せず）で減圧されており、膜を
透過する成分は気化しながら２次側に透過する。膜を透
過しない成分は抜き出しライン７を通り、急激な気化を
防ぐため冷却器１４で冷却され、圧力調節弁８で常圧に
戻されてからライン９より抜き出される。圧力は圧力メ
ーター１１でチェックされる。
【００１３】圧力調節弁８としては自動調節弁であって
も背圧弁（いわゆる逃がし弁）であってもよい。透過成
分はライン１０より抜き出され、凝縮器（図示せず）で
凝縮され、系外に抜き出される。
も背圧弁（いわゆる逃がし弁）であってもよい。透過成
分はライン１０より抜き出され、凝縮器（図示せず）で
凝縮され、系外に抜き出される。
【００１４】
【作用】本発明では非透過液抜き出しラインに圧力調節
弁を設け、供給ラインに加圧送液ポンプを設けることに
より分離膜１次側の圧力を高めて、液温を常圧での沸点
を超えることが可能となる。このため、膜１次側での透
過成分の平衡蒸気圧を高くすることが可能となる。
弁を設け、供給ラインに加圧送液ポンプを設けることに
より分離膜１次側の圧力を高めて、液温を常圧での沸点
を超えることが可能となる。このため、膜１次側での透
過成分の平衡蒸気圧を高くすることが可能となる。
【００１５】
【実施例】以下、図１に示した装置を用いて、イソプロ
ピルアルコール（「ＩＰＡ」と略す）−水共沸混合物
（ＩＰＡ約８５ｗｔ％、共沸点約８０℃）の分離を行な
った実施例に基づいて本発明を説明する。加圧送液ポン
プ２として往復ポンプを用い、加熱器４としてはスチー
ル加熱を用いた。分離膜モジュール６は中空系状束の親
水性分離膜を用いた。
ピルアルコール（「ＩＰＡ」と略す）−水共沸混合物
（ＩＰＡ約８５ｗｔ％、共沸点約８０℃）の分離を行な
った実施例に基づいて本発明を説明する。加圧送液ポン
プ２として往復ポンプを用い、加熱器４としてはスチー
ル加熱を用いた。分離膜モジュール６は中空系状束の親
水性分離膜を用いた。
【００１６】ライン１から室温のＩＰＡ−水（８５：１
５）混合液を供給し、ポンプ２で圧力計１１での圧力が
約２．５ｋｇ／ｃｍ2 −Ｇとなるまで加圧後、加熱器４
に供給した。加熱器４での熱源である水蒸気（スチー
ム）は圧力調節弁（減圧弁）１２で圧力を一定（＝温度
一定）とし、加熱器４に供給される。加熱器４の伝熱面
で凝縮伝熱し、凝縮した水（ドレン）はスチームトラッ
プ１３より排出される。ＩＰＡ−水混合液は加熱器４で
約１１０℃まで加熱され、膜モジュール６の１次側に供
給した。
５）混合液を供給し、ポンプ２で圧力計１１での圧力が
約２．５ｋｇ／ｃｍ2 −Ｇとなるまで加圧後、加熱器４
に供給した。加熱器４での熱源である水蒸気（スチー
ム）は圧力調節弁（減圧弁）１２で圧力を一定（＝温度
一定）とし、加熱器４に供給される。加熱器４の伝熱面
で凝縮伝熱し、凝縮した水（ドレン）はスチームトラッ
プ１３より排出される。ＩＰＡ−水混合液は加熱器４で
約１１０℃まで加熱され、膜モジュール６の１次側に供
給した。
【００１７】膜モジュール６の２次側では真空ライン１
０より約９Ｔｏｒｒまで減圧されている。ＩＰＡ−水混
合液中の水は気化しつつ親水性分離膜を透過し、ライン
１０から排出された。膜を透過しない成分（ＩＰＡ約９
９．９ｗｔ％）はライン７を通り膜モジュールから抜き
出され、冷却器１４で冷却され背圧弁８で圧力を解放さ
れライン９から抜き出された。
０より約９Ｔｏｒｒまで減圧されている。ＩＰＡ−水混
合液中の水は気化しつつ親水性分離膜を透過し、ライン
１０から排出された。膜を透過しない成分（ＩＰＡ約９
９．９ｗｔ％）はライン７を通り膜モジュールから抜き
出され、冷却器１４で冷却され背圧弁８で圧力を解放さ
れライン９から抜き出された。
【００１８】
【発明の効果】本発明では浸透気化膜の１次側平衡蒸気
圧と２次側蒸気分圧の差を大きくすることができ、膜の
透過速度を高めることができる。
圧と２次側蒸気分圧の差を大きくすることができ、膜の
透過速度を高めることができる。
【図１】本発明の実施例を示すフロー図。
１，３，５，７，９ 送液ライン ２ 加圧送液ポンプ ４ 加熱器 ６ 分離膜モジュール ８ 圧力調節弁（背圧弁） １０ 真空ライン １２ 圧力調節弁（減圧弁） １３ スチームトラップ １４ 冷却器
Claims (4)
- 【請求項１】 分離対象液の供給ラインに加圧送液ポン
プ及び加熱器を設け、非透過液の抜き出しラインに圧力
調節弁を設けたことを特徴とする浸透気化法による液体
分離装置。 - 【請求項２】 請求項１の装置において、非透過液抜き
出しラインの分離膜モジュールと圧力調節弁との間に冷
却器を設けたことを特徴とする分離装置。 - 【請求項３】 分離対象液を１〜１０ｋｇ／ｃｍ2 −Ｇ
に加圧し、温度を分離対象液の大気圧での沸点以上で当
該加圧後の圧力時での沸点以下となるまで加熱して浸透
気化膜モジュールに供給し、非透過液を抜き出しライン
で圧力調節弁により減圧することを特徴とする浸透気化
法による液体分離方法。 - 【請求項４】 請求項３の方法において、非透過液抜き
出しラインで減圧する前に液温を大気圧での沸点以下に
冷却することを特徴とする分離方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4395493A JPH06254354A (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 浸透気化法による液体分離装置及び分離方法 |
| US08/201,033 US5556539A (en) | 1993-02-26 | 1994-02-24 | Apparatus for separating a liquid mixture by pervaporation |
| MYPI94000426A MY111204A (en) | 1993-02-26 | 1994-02-24 | Apparatus and method for separating a liquid mixture |
| KR1019940003628A KR940019347A (ko) | 1993-02-26 | 1994-02-26 | 혼합 액체의 분리 장치 및 분리 방법 |
| US08/448,024 US5616247A (en) | 1993-02-26 | 1995-05-23 | Method for separating a liquid mixture using a pervaporation membrane module unit |
| US08/448,305 US5582721A (en) | 1993-02-26 | 1995-05-23 | Apparatus for separating a liquid mixture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4395493A JPH06254354A (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 浸透気化法による液体分離装置及び分離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06254354A true JPH06254354A (ja) | 1994-09-13 |
Family
ID=12678102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4395493A Pending JPH06254354A (ja) | 1993-02-26 | 1993-03-04 | 浸透気化法による液体分離装置及び分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06254354A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU681305B2 (en) * | 1994-07-18 | 1997-08-21 | University Of Queensland, The | Method and apparatus for separating liquid-liquid mixtures |
| WO2008111672A1 (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-18 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 脱水システム及び脱水方法 |
| JP2008229409A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Ngk Insulators Ltd | 溶剤精製方法及び溶剤精製システム |
| JP2008229408A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Ngk Insulators Ltd | 液体分離方法及び液体分離システム |
| WO2010125897A1 (ja) * | 2009-05-01 | 2010-11-04 | 日本碍子株式会社 | 硫酸濃縮用分離膜、硫酸濃縮方法及び硫酸濃縮装置 |
| WO2010125898A1 (ja) * | 2009-05-01 | 2010-11-04 | 日本碍子株式会社 | 塩酸濃縮用分離膜、塩酸濃縮方法及び塩酸濃縮装置 |
| JP2011512250A (ja) * | 2008-02-18 | 2011-04-21 | フルオー・テクノロジーズ・コーポレイシヨン | 蒸気需要を低減した再生器の構成および方法 |
| US8496731B2 (en) | 2007-03-15 | 2013-07-30 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for transporting fluid |
| US8585904B2 (en) | 2008-03-14 | 2013-11-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Dehydration system and dehydration method |
-
1993
- 1993-03-04 JP JP4395493A patent/JPH06254354A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU681305B2 (en) * | 1994-07-18 | 1997-08-21 | University Of Queensland, The | Method and apparatus for separating liquid-liquid mixtures |
| US8858798B2 (en) | 2006-10-05 | 2014-10-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Dehydration method |
| WO2008111672A1 (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-18 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 脱水システム及び脱水方法 |
| US8496731B2 (en) | 2007-03-15 | 2013-07-30 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for transporting fluid |
| US9149769B2 (en) | 2007-03-15 | 2015-10-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Dehydration system and dehydration method |
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| US8585904B2 (en) | 2008-03-14 | 2013-11-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Dehydration system and dehydration method |
| WO2010125897A1 (ja) * | 2009-05-01 | 2010-11-04 | 日本碍子株式会社 | 硫酸濃縮用分離膜、硫酸濃縮方法及び硫酸濃縮装置 |
| WO2010125898A1 (ja) * | 2009-05-01 | 2010-11-04 | 日本碍子株式会社 | 塩酸濃縮用分離膜、塩酸濃縮方法及び塩酸濃縮装置 |
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