JPH07256059A - プレート型ｐｖ膜モジュール及びｐｖ膜分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化、簡素化することが可能なプレート型
ＰＶ膜モジュール及びそのプレート型ＰＶ膜モジュール
を用いたＰＶ膜分離装置を提供する。 【構成】 本発明のプレート型ＰＶ膜モジュールは、プ
レートにより分割された１個以上のユニットとなってお
り、その一つのユニットは熱媒を受入れ通過させること
ができる熱媒室、液体混合物を受入れ選択的に透過させ
非透過液体を通過させることができる供給液室、及び透
過された蒸気を排出することができる蒸気室からなる。
熱媒室と供給液室とは熱伝導性の材料の熱供給プレート
１１で空間的に隔てられ、供給液室と、蒸気室とは選択
的透過性の材料を有するＰＶ膜プレート１２により隔て
られている。このようなユニットを複数個積層すること
によって、容易にスケールアップすることができ、しか
もそのプレート型ＰＶ膜モジュールの機構は簡素化され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パーベーパレーション
膜を用いたＰＶ膜モジュール及びＰＶ膜分離装置に関
し、特に、小型化が可能で、機構が簡素化されたプレー
ト型ＰＶ膜モジュール及びＰＶ膜分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液体混合物の分離法としてパーベ
ーパレーション膜（略語：ＰＶ膜）を利用したプロセス
が注目されている。このＰＶ膜を利用した分離法はパー
ベーパレーション法（略：ＰＶ法）（別名：浸透気化
法）と呼ばれ、膜の両側の圧力差を推進力として液体混
合物を分離し、一般的には膜の透過側（蒸気出口側）を
減圧することによって行なわれている。この方法は、蒸
留操作では難しい共沸混合物の分離、近沸点混合物の分
離に非常に有効である。ＰＶ膜に有機物選択性を有する
ものを使用すれば、有機物が蒸気となって透過され、水
が濃縮される。またＰＶ膜に水選択性を有するものを使
用すれば、水が蒸気となって透過され、有機物が濃縮さ
れる。最近では、有機溶剤の回収にＰＶ法を利用する検
討も活発に行なわれており、特に、水選択透過性ＰＶ膜
を利用したアルコール脱水はすでに国内外において実用
機が稼働している。

【０００３】ＰＶ法は、液体混合物の透過成分がＰＶ膜
を介して気体へと相変化を伴いながら移動することによ
り分離が行なわれるので、透過成分を蒸発させるための
蒸発潜熱に相当する熱量を供給する必要がある。特に水
を含む液体混合物で水を透過させる場合、水の蒸発潜熱
は特に大きく、非透過成分は大幅な温度低下をもたら
す。このような温度低下による透過性能の低下を防ぐた
めに、熱量を供給する加熱装置を用いることが従来行な
われている。

【０００４】図１に、従来のＰＶ膜分離プロセスのフロ
ーを示す。１はＰＶ膜モジュールである。２は真空容器
であり、ＰＶ膜モジュール１へ供給する透過側を減圧に
維持するためのＰＶ膜モジュール１を収容しており、そ
の内部に複数のＰＶ膜モジュール１が配置されている。
３は供給液を加熱するためのヒータ、４は供給液を貯蔵
している供給液タンク、５は供給液タンク４から供給液
を汲み出してＰＶ膜モジュール１に送給するための供給
液ポンプ、６はＰＶ膜モジュール１で濃縮されて排出さ
れる濃縮液を貯蔵するための濃縮液タンク、７はＰＶ膜
モジュール１で濃縮された濃縮液の排熱を利用して供給
液と濃縮液とを熱交換して供給液を予め加熱するための
プレヒータ、８はＰＶ膜モジュール１から排出される蒸
気状態の透過成分を冷却水により凝縮して液体とするた
めのコンデンサ、９はＰＶ膜モジュール１の透過側を減
圧にするための真空ポンプ、１０はコンデンサ８で凝縮
した透過液を貯蔵するための透過液タンクである。

【０００５】前記ＰＶ膜モジュール１は容量を大きくす
るために多段に組み合わされている。この多段の組合せ
方は、上流側のＰＶ膜モジュール１において、透過され
なかった供給液を下流に位置する次のＰＶ膜モジュール
１へ供給できるように配置されている。複数のＰＶ膜モ
ジュール１の供給側を常に一定の温度に維持するため
に、ＰＶ膜モジュール１に供給液を供給するパイプは、
前記ヒータ３内を巡り、ＰＶ膜モジュール１の供給液供
給口へ連結されている。そして、ＰＶ膜モジュール１の
供給液排出口に連結されているパイプは、再び前記ヒー
タ３内を巡り、前記と同様に下流に位置する次のＰＶ膜
モジュール１の供給液供給口へ連結されている。このよ
うに供給液を加熱するためのヒータ３はＰＶ膜モジュー
ル１と独立して存在し、供給液を一定の温度に加熱する
ためのパイプが両者の間に複雑に往復している。

【０００６】上流側に配置された第１番目のＰＶ膜モジ
ュール１において透過されなかった供給液は濃縮液とし
て排出され、前記ヒータ３内に導入され加熱されて再
び、次のＰＶ膜モジュール１の供給液供給口へ導入され
る。同様な濃縮液の移動が引き続いて配置されたＰＶ膜
モジュール１とヒータ３との間で順次繰り返される。Ｐ
Ｖ膜モジュールか１ら排出された濃縮液は、最終的に濃
縮タンク６に回収される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のＰＶ膜分離
装置に使用されているＰＶ膜モジュールは、透過側を減
圧するために複数個の膜モジュール全体が大きな真空容
器内に設置され、また供給液を加熱するための加熱装置
がＰＶ膜モジュールの上流側に独立に設置されている構
成となっているため、ＰＶ膜分離プロセスが複雑化して
いた。そして、このような構造のＰＶ膜分離装置でスケ
ールアップをする場合、ＰＶ膜面積を大きするためには
ＰＶ膜モジュール自体をスケールアップしなければなら
ず、大きな真空容器および大容量のヒータ等が必要とな
り、ＰＶ膜分離プロセスもさらに複雑化し、かつＰＶ膜
分離装置も大型化するという問題があった。

【０００８】そこで、本発明は、小型化、簡素化するこ
とが可能なＰＶ膜モジュール及びそのＰＶ膜モジュール
を用いたＰＶ膜分離装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した問題点を解決す
るために、本発明のプレート型ＰＶ膜モジュールは、熱
媒を受入れ通過させることができる熱媒室、液体混合物
を受入れ該液体混合物の透過成分を選択的に透過させ且
つ非透過液体を通過させることができる供給液室、及び
透過された蒸気を排出することができる蒸気室からなる
ユニットを有し、前記熱媒室と前記供給液室とは熱伝導
性の材料のプレートで空間的に隔てられ、且つ前記供給
液室と前記蒸気室とは選択的透過性の材料を有するプレ
ートにより空間的に隔てられていることを特徴とする。

【００１０】本発明をこのように構成することにより、
従来のＰＶ膜分離装置と比較して、供給液を加熱するた
めの独立した加熱装置が必要でなく、供給液を加熱する
ための配管が不要となり、またＰＶ膜モジュール全体を
真空容器に収容する必要がないので、ＰＶ膜分離装置全
体として小型化、簡素化が可能となる。

【００１１】また本発明のプレート型ＰＶ膜モジュール
は、上記ユニットが複数個積層されることが望ましい。
このように構成することにより、各プレート、特にＰＶ
膜を有するプレートの交換や、またスケールアップのた
めの熱媒室、供給液室、蒸気室からなるユニットの追
加、変更も容易に行なうことができる。

【００１２】また本発明のプレート型ＰＶ膜モジュール
の態様は上記の蒸気室と上記の熱媒室との間がプレート
により空間的に隔てられていることを特徴とする。

【００１３】また本発明のプレート型ＰＶ膜モジュール
の別の態様は、前記の蒸気室が選択的透過性の材料、即
ちＰＶ膜、を有するプレートの透過側（蒸気出口側）が
２枚向かい合って形成された空間であることを特徴とす
る。このように構成することにより、透過蒸気流路は、
供給液流路２個分に対してこれを１流路とすることがで
き、装置のコンパクト化、簡略化が可能となる。また、
このように配置されたユニットを複数個積層する場合に
は、熱媒流路も、供給液流路２個分に対して１流路とす
ることができ、プレート型ＰＶ膜モジュールをよりコン
パクト化することができる。

【００１４】また本発明のプレート型ＰＶ膜モジュール
は、上記の各熱媒室に連通した各熱媒室に共通な熱媒入
口と熱媒出口を有し、上記の各供給液室に連通した各供
給液室に共通な供給液入口と供給液出口を有し、上記の
各蒸気室に連通した各蒸気室に共通な蒸気出口を有する
ことを特徴とする。

【００１５】本発明のＰＶ膜分離装置は、上記の熱媒
室、供給液室及び蒸気室を有するプレート型ＰＶ膜モジ
ュールが、その熱媒室に熱媒を供給する熱媒供給装置に
連絡されており、その供給液室に供給液を供給する供給
液供給装置に連絡されており、その蒸気室から排出され
る蒸気を凝縮させて液体とし回収する透過液回収装置と
連絡されており、その熱媒室から排出される濃縮液を回
収する濃縮液回収装置と連絡されていることを特徴とす
る。

【００１６】

【作用】上記のように構成されたプレート型ＰＶ膜モジ
ュールに導入される供給液は、最初のユニットの供給液
室を流れる流れと、その下流側に配置される供給液室に
供給液を供給する流れとに別れて、プレート型ＰＶ膜モ
ジュール内の全ての供給液室に供給液が供給される。こ
のプレート型ＰＶ膜モジュールに導入される熱媒は、こ
の供給液の流れと同様に、最初のユニットの熱媒室を流
れる流れと、その下流側に配置される熱媒室に熱媒を供
給する流れとに別れて、プレート型ＰＶ膜モジュール内
の全ての熱媒室に熱媒が供給される。

【００１７】前記各供給液室中の供給液の内、ＰＶ膜を
透過した透過成分は蒸気となって各蒸気室に集まり、プ
レート型ＰＶ膜モジュール内に形成された共通の配管に
よってプレート型ＰＶ膜モジュールの外へ排出される。
また透過されなかった供給液のその他の成分は、濃縮さ
れることになり、各供給液室から共通の配管によって、
プレート型ＰＶ膜モジュールの外へ排出される。また各
熱媒室に供給された熱媒は、各熱媒室から共通の配管に
よって、プレート型ＰＶ膜モジュールの外へ排出され
る。

【００１８】

【実施例】

〔実施例１〕本発明のプレート型ＰＶ膜モジュールを図
面に基づいて説明する。

【００１９】図２、図３、図４は、本発明のプレート型
ＰＶ膜モジュールを構成する３種類のプレートの形状を
示し、図２は熱供給プレート１１、図３はＰＶ膜プレー
ト１２、図４は蒸気室プレート１３である。図５は、本
発明のプレート型ＰＶ膜モジュールの一側面に設けら
れ、プレート型ＰＶ膜モジュールの外側に配置されるフ
レーム２９の一側を示す。このフレーム２９には、後記
に詳述するが、各種流体を導入するための入口、また排
出するための出口が形成されている。なお、もう一方の
側に配置されるフレームには、図示していないが、各流
体の供給口、排出口等の出入り口は無くてもよい。

【００２０】本発明のプレート型ＰＶ膜モジュールは、
後記に詳述するようにこれら上記各プレートを２種又は
３種組み合わせることによって構成される。各プレート
１１、１２、１３の周縁部付近には、隣接するプレート
（又はフレーム）を密着させ且つ各プレート間に部屋を
形成するための帯状突起物のガスケット１４、１５、１
６が突設されている。各プレートの組合せにより形成さ
れた３種類の空間は、それぞれ熱媒、供給液、透過蒸気
が流れる構造の熱媒室、供給液室、蒸気室となる。

【００２１】図５に示す平板状のフレーム２９には、プ
レート型ＰＶ膜モジュールに熱媒を導入するための熱媒
入口３４、熱媒を排出するための熱媒出口３５、供給液
を導入するための供給液入口３０、供給液を排出するた
めの供給液出口３１、ＰＶ膜を透過した透過蒸気をプレ
ート型ＰＶ膜モジュールから排出するための透過蒸気出
口３６が開口して形成されている。

【００２２】図２に示す熱供給プレート１１は、熱媒と
供給液を隔て且つ供給液を加熱するために使用される。
この熱供給プレート１１をフレーム２９、１２９又は他
のプレートと組み合わせることにより、ガスケット１４
の厚みの熱媒室が形成される。この熱供給プレート１１
には、さらに下流側に形成された熱媒室に熱媒を供給す
るための熱媒供給口１７と、その下流側の熱媒室から排
出される熱媒を通過し排出させるための熱媒排出口１８
がそれぞれ異なる端部付近に互いに距離を隔て開口して
設けられている。なお、下流側に熱媒室が無い場合に
は、この熱供給プレート１１には熱媒供給口１７及び熱
媒排出口１８を設ける必要はない。図２中の矢印は、熱
媒室中における熱媒の流れを表す。

【００２３】熱供給プレート１１には、熱媒室と空間的
に隔てられた、透過蒸気管２８、供給液供給管２４及び
供給液排出管２５が設けられており、それぞれの管には
ガスケット１４が被覆されている。これらのガスケット
１４に被覆された各管により、下流に配置された供給液
室へ供給液を供給することができ、また下流側の蒸気室
の透過蒸気をプレート型ＰＶ膜モジュールの外へ排出す
ることができる。

【００２４】この熱供給プレート１１を介して供給液に
熱を効率よく加えるためには、伝熱面には凹凸や伝熱フ
ィン等をつけることにより、伝熱効率を高めるようにし
てもよい。この熱供給プレート１１の材料は、熱伝導性
のよいものであれば何でもよく、特に、熱伝導性及び耐
腐食性の観点から、ステンレス、真鍮、チタン、銅、ア
ルミニウム等の金属材料が好適である。

【００２５】図３に示すＰＶ膜プレート１２は、供給液
中の透過成分を蒸気として選択的に透過させ、且つ供給
液と透過蒸気を隔てるために使用される。そのＰＶ膜プ
レート１２の中心部から周縁部に至る範囲に、無数の孔
２２（例えば、パンチングメタル、焼結金属等による
孔）が形成されており、さらにこれらの孔２２を覆うよ
うにＰＶ膜２３が貼着されている。このＰＶ膜プレート
１２を他のプレートと組み合わせることより、ガスケッ
ト１５の厚みの供給液室が形成される。

【００２６】このＰＶ膜プレート１２の供給液室側に供
給液供給口２０と供給液排出口２１がそれぞれ異なる端
部付近に互いに距離を隔てて開口して設けられており、
それらの開口を通じて、さらに下流側に形成された供給
液室に供給液を供給したり、下流側の供給液室から排出
される供給液をプレート型ＰＶ膜モジュールから排出す
ることができる。なお、下流側に供給液室が無い場合に
は、このＰＶ膜プレート１２には供給液供給口２０と供
給液排出口２１を設ける必要はない。図３における矢印
は供給液室中の供給液の流れを表す。

【００２７】さらに、ＰＶ膜プレート１２には供給液室
と空間的に隔てられた、透過蒸気管２８、熱媒供給管２
６及び熱媒排出管２７が設けられており、それぞれの管
にはガスケット１５が被覆されている。これらのガスケ
ット１５に被覆された各管により、下流に配置された熱
媒室へ熱媒を供給することができ、また下流側の蒸気室
の透過蒸気をプレート型ＰＶ膜モジュールの外へ排出す
ることができる。

【００２８】図４に示す蒸気室プレート１３は、ＰＶ膜
を透過した透過蒸気と熱媒とを隔て且つ、透過蒸気を排
出するために使用される。この蒸気室プレート１３をＰ
Ｖ膜プレート１２と組み合わせることにより、ガスケッ
ト１６の厚みの蒸気室が形成される。この蒸気室プレー
ト１３の蒸気室側に透過蒸気排出口１９が開口して形成
されている。さらに、蒸気室プレート１３には蒸気室と
空間的に隔てられた、供給液供給管２４、供給液排出管
２５、熱媒供給管２６及び熱媒排出管２７が設けられて
おり、それぞれの管にはガスケット１６が被覆されてい
る。これらのガスケット１６に被覆された各管により、
下流に配置された供給液室及び熱媒室へそれぞれ供給液
及び熱媒を供給することができ、また下流側の供給液室
及び熱媒室から排出される濃縮液及び熱媒をプレート型
ＰＶ膜モジュールの外へ排出することができる。

【００２９】図６は、上記各プレート及びフレームを使
用して構成した本発明のプレート型ＰＶ膜モジュールの
一例を示す斜視図である。熱供給プレート１１、ＰＶ膜
プレート１２、蒸気室プレート１３を用いて形成された
熱媒室、供給液室、蒸気室を一つのユニットとした複数
のユニットの組合せから構成されており、それらのユニ
ットは外側をフレーム２９、１２９の間に挟まれ、ボル
ト３２及びナット３３を使用して締着固定されている。
前記ユニットの一方の端部のフレーム２９に、供給液入
口３０、供給液出口３１、熱媒入口３４、熱媒出口３
５、透過蒸気出口３６が設けられているが、他方の端部
のフレーム１２９にはこのような出入口は設けられてお
らず、各流体の供給及び排出は一方のフレーム２９側か
ら行なわれている。

【００３０】図７は、ＰＶ膜プレート１２が一枚の場合
のプレート型ＰＶ膜モジュールの構成例であり、各流体
の流れを模式的に示す。熱供給プレート１１とＰＶ膜プ
レート１２をフレーム２９とフレーム１２９が挟んでお
り、熱媒室、供給液室、蒸気室から構成される単一のユ
ニットとなっている。このとき、ＰＶ膜プレート１２の
ＰＶ膜２３側は熱供給プレート１１に面している。この
プレート型ＰＶ膜モジュールにおいて、熱媒はフレーム
２９と熱供給プレート１１との間に形成された空間の熱
媒室を流れ、供給液は熱供給プレート１１とＰＶ膜プレ
ート１２との間に形成された空間の供給液室を流れ、供
給液は熱供給プレート１１により加熱されて供給液中の
透過成分が蒸発して透過蒸気となりＰＶ膜プレート１２
を選択的に透過して蒸気室に集まり排出される。

【００３１】〔実施例２〕図８は、ＰＶ膜プレート１２
が二枚以上の場合のプレート型ＰＶ膜モジュールの構成
例であり、各流体の流れを模式的に示す。図８のプレー
ト型ＰＶ膜モジュールは、図７の説明で示したプレート
型ＰＶ膜モジュールにおいて、ＰＶ膜プレート１２とフ
レーム１２９との間に、蒸気室プレート１３、続いて熱
供給プレート１１とＰＶ膜プレート１２とが配され、同
様な順で各プレートが続いている。この蒸気室プレート
１３は透過蒸気と熱媒とを隔てており、図７に示した熱
媒室、供給液室、蒸気室からなる単一のユニットを２個
以上の多段に構成する場合に使用される。図８に示すよ
うに、蒸気室プレート１３を隣合うユニットの蒸気室と
熱媒室の間に入れることにより、隣接するユニットの境
が形成される。２個以上のユニットが積層された両側に
はフレーム２９、１２９の間に挟まれ、ボルト及びナッ
トによって締付固定されている。

【００３２】そのフレーム２９、１２９の少なくとも一
方には、熱媒及び供給液をそれぞれ供給し、排出するた
めの、また透過した蒸気を排出するための、熱媒入口、
熱媒出口、供給液入口、供給液出口、及び透過蒸気出口
を有し、それらの入口及び出口は、各熱媒室に連通した
各熱媒室に共通な熱媒入口と熱媒出口、各供給液室に連
通した各供給液室に共通な供給液入口と供給液出口、さ
らに各蒸気室に連通した各蒸気室に共通な蒸気出口が形
成される。

【００３３】〔実施例３〕図９は、透過側が特に高真空
度を必要としない場合のプレート型ＰＶ膜モジュールを
示し、このプレート型ＰＶ膜モジュールの構成は、互い
のＰＶ膜プレート１２、１１２の透過側を向かい合わせ
て配置された点に特徴を有し、熱媒室、供給液室、蒸気
室からなるユニットを２個有するプレート型ＰＶ膜モジ
ュールの構成例である。このプレート型ＰＶ膜モジュー
ルにおいては、蒸気室は隣合うユニットに共通な一つと
なっているので、両ユニット間には図８に示す蒸気室プ
レート１３は必要ない。

【００３４】本実施例３のＰＶ膜プレート１２，１１
２、及び熱供給プレート１１に形成される熱媒供給管、
熱媒排出管、透過蒸気管、供給液供給管、供給液排出管
等の配置位置は、互いのＰＶ膜プレート１２，１１２の
向かい合った時に連結される位置に形成される。

【００３５】このプレート型ＰＶ膜モジュールの両側
は、前記実施例２と同様にフレーム２９、１２９が配置
され、各ユニットを締付固定している。また、フレーム
２９、１２９には、前記実施例２と同様に、熱媒入口、
熱媒出口、供給液入口、供給液出口、及び透過蒸気出口
が形成されている。

【００３６】このプレート型ＰＶ膜モジュールにおい
て、熱媒はフレーム２９と熱供給プレート１１との間、
及びフレーム１２９と熱供給プレート１１１との間にそ
れぞれ形成された空間の熱媒室を流れ、供給液は熱供給
プレート１１とＰＶ膜プレート１２、及び熱供給プレー
ト１１１とＰＶ膜プレート１１２との間にそれぞれ形成
された空間の供給液室を流れ、供給液は熱供給プレート
１１、１１１により加熱されて供給液中の透過成分が蒸
発して透過蒸気となりＰＶ膜プレート１２、１１２を通
過して蒸気室に集まり排出される。

【００３７】〔実施例４〕図１０は、前記図９に配置さ
れるような透過側を向かい合わせて配置されたＰＶ膜プ
レート１２、１１２を有し、熱媒室、供給液室、蒸気室
からなるユニットが３個以上積層された場合のプレート
型ＰＶ膜モジュールの構成例を示す。図１０中に、各流
体の流れを併せて模式的に示すが、各流体は前記実施例
３と同様な流れとなってプレート型ＰＶ膜モジュールか
ら排出される。

【００３８】このように各ユニットを３個以上重ね合わ
せることによって熱媒１流路当たり、２流路の供給液へ
の加熱が可能となる。また透過蒸気流路は、供給液流路
２個分に対してこれを１流路とすることができ、さらに
装置のコンパクト化、簡略化が可能となる。

【００３９】〔実施例５〕図１１は、本発明のプレート
型ＰＶ膜モジュールを組み込んだＰＶ膜分離装置におけ
る、熱媒、供給液、透過蒸気、透過液、濃縮液の流れを
示したフロー図である。

【００４０】１０３は、熱媒室、供給液室、蒸気室から
なるユニットが、複数層積層された本発明のプレート型
ＰＶ膜モジュールである。１０４は供給液を貯蔵してい
る供給液タンク、１０５は供給液タンク１０４から供給
液を汲み出してプレート型ＰＶ膜モジュール１０３に送
給するための供給液ポンプ、１０６はプレート型ＰＶ膜
モジュール１０３で濃縮されて排出される濃縮液を貯蔵
するための濃縮液タンク、１０７はプレート型ＰＶ膜モ
ジュール１０３で濃縮された濃縮液の排熱を利用して供
給液と濃縮液とを熱交換して供給液を予め加熱するため
のプレヒータ、１０８はプレート型ＰＶ膜モジュール１
０３から排出される蒸気状態の透過液を冷却水により凝
縮して液体とするためのコンデンサ、１０９はプレート
型ＰＶ膜モジュール１０３の透過側を減圧にするための
真空ポンプ、１１０はコンデンサ１０８で凝縮した透過
液を貯蔵するための透過液タンクである。

【００４１】前記ＰＶ膜分離装置の運転を供給液として
エタノール水溶液を例にして説明する。供給液タンク１
０４から供給液ポンプ１０５により汲み出されたエタノ
ール水溶液はプレヒータ１０７で予め熱交換されて温め
られ、プレート型ＰＶ膜モジュール１０３の各供給液室
に導入され、同時に熱媒がプレート型ＰＶ膜モジュール
１０３の各熱媒室に導入される。この時ＰＶ膜プレート
に貼着されているＰＶ膜は、水選択性透過膜であるポリ
ビニルアルコールからなる膜である。このＰＶ膜プレー
トの透過側は真空ポンプ１０９により減圧されており、
エタノール水溶液中の透過成分である水が水蒸気となっ
て蒸気室に透過する。

【００４２】透過した水蒸気は吸引されてコンデンサ１
０８に導入され、ここで冷却水に冷却されることにより
凝縮して水となり、透過液タンク１１０に貯蔵される。
一方、透過しなかったエタノールは、ほとんどの水分が
取り除かれているので高純度のエタノールとなってプレ
ート型ＰＶ膜モジュール１０３から排出され、プレヒー
タ１０７で供給液と熱交換された後、濃縮液タンク１０
６に回収される。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下の効果を有する。

【００４４】本発明のプレート型ＰＶ膜モジュールは、
熱媒室と供給液室と蒸気室がそれぞれプレートにより空
間的に隔てられているので、熱媒の流路、供給液の流
路、透過蒸気の流路をそれぞれプレート型ＰＶ膜モジュ
ール内に形成することができ、従来のＰＶ膜分離装置と
比較して、供給液を加熱するための独立した加熱装置が
必要でなく、供給液を加熱するための配管が不要とな
り、ＰＶ膜モジュール全体を真空容器に収容する必要が
ないので、ＰＶ膜分離装置全体として小型化、簡素化が
可能となる。

【００４５】本発明のプレート型ＰＶ膜モジュールは、
各種プレートを重ね合わせてフレームで締め付ける構造
であるため各プレート、特にＰＶ膜を有するプレートの
交換や、スケールアップのための熱媒室、供給液室、蒸
気室からなるユニットの追加、変更も容易に行なえる。

【００４６】透過側を向かい合わせて配置されたＰＶ膜
プレートを有する本発明のプレート型ＰＶ膜モジュール
は、各ユニットを重ね合わせることによって熱媒１流路
当たり、２流路の供給液への加熱が可能となり、透過蒸
気流路は、供給液流路２個分に対してこれを１流路とす
ることができるので、さらに装置のコンパクト化、簡略
化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のＰＶ膜分離プロセスのフローを示す。

【図２】本発明のプレート型ＰＶ膜モジュールを構成す
る熱供給プレートを示す。

【図３】本発明のプレート型ＰＶ膜モジュールを構成す
るＰＶ膜プレートを示す。

【図４】本発明のプレート型ＰＶ膜モジュールを構成す
る蒸気室プレートを示す。

【図５】本発明のプレート型ＰＶ膜モジュールの外側に
配置されるフレームの一側を示す。

【図６】本発明のプレート型ＰＶ膜モジュールの一例を
示す斜視図である。

【図７】ＰＶ膜プレートが一枚の場合のプレート型ＰＶ
膜モジュールの構成例を示す。

【図８】ＰＶ膜プレートが二枚以上の場合のプレート型
ＰＶ膜モジュールの構成例を示す。

【図９】互いのＰＶ膜プレートの透過側を向かい合わせ
て配置された点に特徴を有し、熱媒室、供給液室、蒸気
室からなるユニットが２個有するプレート型ＰＶ膜モジ
ュールの構成例を示す。

【図１０】図９に配置されるような透過側を向かい合わ
せて配置されたＰＶ膜プレートを有し、熱媒室、供給液
室、蒸気室からなるユニットが３個以上積層された場合
のプレート型ＰＶ膜モジュールの構成例を示す。

【図１１】本発明のプレート型ＰＶ膜モジュールを組み
込んだＰＶ膜分離装置における、熱媒、供給液、透過蒸
気、透過液、濃縮液の流れを示したフロー図である。

【符号の説明】

１１ 熱供給プレート １２ ＰＶ膜プレート １３ 蒸気室プレート １４，１５，１６ ガスケット １７ 熱媒供給口 １８ 熱媒排出口 １９ 透過蒸気排出口 ２０ 供給液供給口 ２１ 供給液排出口 ２２ 孔 ２３ ＰＶ膜 ２４ 供給液供給管 ２５ 供給液排出管 ２６ 熱媒供給管 ２７ 熱媒排出管 ２８ 透過蒸気管 ２９，１２９ フレーム ３０ 供給液入口 ３１ 供給液出口 ３２ ボルト ３３ ナット ３４ 熱媒入口 ３５ 熱媒出口 ３６ 透過蒸気出口 １０３ プレート型ＰＶ膜モジュール １０４ 供給液タンク １０５ 供給液ポンプ １０６ 濃縮液タンク １０７ プレヒータ １０８ コンデンサ １０９ 真空ポンプ １１０ 透過液タンク

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （１）熱媒を受入れ通過させることがで
   きる熱媒室、液体混合物を受入れ該液体混合物の透過成
   分を選択的に透過させ且つ非透過液体を通過させること
   ができる供給液室、及び透過された蒸気を排出すること
   ができる蒸気室からなるユニットを有し、 （２）前記熱媒室と前記供給液室とは熱伝導性の材料の
   プレートで空間的に隔てられ、且つ前記供給液室と前記
   蒸気室とは選択的透過性の材料を有するプレートレート
   により空間的に隔てられていることを特徴とするプレー
   ト型ＰＶ膜モジュール。
2. 【請求項２】 請求項１記載の熱媒室、供給液室、及び
   蒸気室からなるユニットが、複数個積層されていること
   を特徴とするプレート型ＰＶ膜モジュール。
3. 【請求項３】 前記蒸気室と前記熱媒室との間が、プレ
   ートにより空間的に隔てられていることを特徴とする請
   求項１又は２記載のプレート型ＰＶ膜モジュール。
4. 【請求項４】 前記蒸気室が、選択的透過性の材料を有
   するプレートの透過蒸気出口側が２枚向かい合って形成
   された空間であることを特徴とする請求項１又は２記載
   のプレート型ＰＶ膜モジュール。
5. 【請求項５】 各前記熱媒室に連通した各前記熱媒室に
   共通な熱媒入口と熱媒出口を有し、各前記供給液室に連
   通した各前記供給液室に共通な供給液入口と供給液出口
   を有し、各前記蒸気室に連通した各前記蒸気室に共通な
   蒸気出口を有することを特徴とする請求項１、２、３又
   は４記載のプレート型ＰＶ膜モジュール。
6. 【請求項６】 請求項１、２、３、４又は５記載のプレ
   ート型ＰＶ膜モジュールは、熱媒室、供給液室、及び蒸
   気室からなる一個以上のユニットが、フレームによって
   締付固定されていることを特徴とするプレート型ＰＶ膜
   モジュール。
7. 【請求項７】 請求項１、２、３、４、５又は６記載の
   熱媒室、供給液室及び蒸気室を有するプレート型ＰＶ膜
   モジュールは、 その熱媒室に、熱媒を供給する熱媒供給装置が連絡され
   ており、 その供給液室に、供給液を供給する供給液供給装置が連
   絡されており、 その蒸気室に、該蒸気室から排出される蒸気を凝縮させ
   て液体とし回収する透過液回収装置が連絡されており、 その熱媒室に、該熱媒室から排出される濃縮液を回収す
   る濃縮液回収装置が連絡されていることを特徴とするＰ
   Ｖ膜分離装置。