JPH0761411B2 - 有機物水溶液の濃縮方法 - Google Patents
有機物水溶液の濃縮方法Info
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- JPH0761411B2 JPH0761411B2 JP61290833A JP29083386A JPH0761411B2 JP H0761411 B2 JPH0761411 B2 JP H0761411B2 JP 61290833 A JP61290833 A JP 61290833A JP 29083386 A JP29083386 A JP 29083386A JP H0761411 B2 JPH0761411 B2 JP H0761411B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、気体分離膜を利用して、アルコール水溶液な
どの有機物水溶液を濃縮する方法に関する。
どの有機物水溶液を濃縮する方法に関する。
［発明の背景］ 従来、低級アルコールなどの有機物の水溶液の濃縮ある
いは脱水方法としては、蒸留法が一般に採用されてお
り、特に、通常の蒸留では分離不能な共沸混合物や沸点
の接近している有機物混合液の場合には共沸蒸留法や抽
出蒸留法が用いられていた。
いは脱水方法としては、蒸留法が一般に採用されてお
り、特に、通常の蒸留では分離不能な共沸混合物や沸点
の接近している有機物混合液の場合には共沸蒸留法や抽
出蒸留法が用いられていた。
たとえば、バイオマスを利用するエタノール製造は次の
ような方法が採られている。バイオマスから製造される
エタノール濃度は通常10重量％以下であるため、まず蒸
留法により第一の蒸留塔で共沸組成である95.6重量％ま
で濃縮し、次いでこれに水と共沸混合物を構成し該共沸
混合物がエタノールよりも低い沸点を持つベンゼンのよ
うな第三成分（エントレーナー）を添加し、第二の蒸留
塔で共沸蒸留を行ない純エタノールを製造している。し
かし、これらの蒸留法では蒸留のためのコストが多大と
なるため、省エネルギータイプの新しい分離法が望まれ
ていた。
ような方法が採られている。バイオマスから製造される
エタノール濃度は通常10重量％以下であるため、まず蒸
留法により第一の蒸留塔で共沸組成である95.6重量％ま
で濃縮し、次いでこれに水と共沸混合物を構成し該共沸
混合物がエタノールよりも低い沸点を持つベンゼンのよ
うな第三成分（エントレーナー）を添加し、第二の蒸留
塔で共沸蒸留を行ない純エタノールを製造している。し
かし、これらの蒸留法では蒸留のためのコストが多大と
なるため、省エネルギータイプの新しい分離法が望まれ
ていた。
近年、蒸留法の欠点を改良した省エネルギータイプの有
機物水溶液の分離法のひとつにパーベーパレイション法
が提案されている。これは、気体分離膜を用い、該膜の
一方に有機物水溶液を液体のまま供給し他方を減圧に保
つかキャリヤーガスを流通させるかして、水蒸気あるい
は有機物蒸気を選択的に透過させるものである。
機物水溶液の分離法のひとつにパーベーパレイション法
が提案されている。これは、気体分離膜を用い、該膜の
一方に有機物水溶液を液体のまま供給し他方を減圧に保
つかキャリヤーガスを流通させるかして、水蒸気あるい
は有機物蒸気を選択的に透過させるものである。
水蒸気と有機物蒸気のどちらを選択的に透過させるかは
気体分離膜の機能性によって異なり、水蒸気を選択的に
透過して有機物濃度を低下させるものを逆膜、水蒸気と
共に有機物蒸気をも透過して有機物濃度を高めるものを
正膜と呼んでいる。逆膜としては、親水性素材を用いた
数多くの気体分離膜が提案されているが、気体分離膜が
直接に有機物水溶液と接触するので該膜が膨潤し、選択
透過性が低下したり、長期耐久性が失われたりするとの
問題がある。一方、正膜としては、素材がシリコーンゴ
ム等少数のものに限られ、分離性能も工業的製法になり
得るまでに到達していない。
気体分離膜の機能性によって異なり、水蒸気を選択的に
透過して有機物濃度を低下させるものを逆膜、水蒸気と
共に有機物蒸気をも透過して有機物濃度を高めるものを
正膜と呼んでいる。逆膜としては、親水性素材を用いた
数多くの気体分離膜が提案されているが、気体分離膜が
直接に有機物水溶液と接触するので該膜が膨潤し、選択
透過性が低下したり、長期耐久性が失われたりするとの
問題がある。一方、正膜としては、素材がシリコーンゴ
ム等少数のものに限られ、分離性能も工業的製法になり
得るまでに到達していない。
他の方法として、気体分離膜を用い、該膜の一方に有機
物水溶液を気化させた有機物蒸気と水蒸気とを含む気体
混合物を接触させた状態で他方を減圧に保つかまたはキ
ャリヤーガスを供給するかして水蒸気を選択的に透過さ
せて脱水する気相脱水法も提案されている。例えば、セ
ラミック多孔質中空糸膜を用いる方法［膜、10（５）、
297（1985）］、ポリアミド、セルロース、酢酸セルロ
ースなどから成る膜を用いる方法［特開昭60−99314号
公報］が報告されている。
物水溶液を気化させた有機物蒸気と水蒸気とを含む気体
混合物を接触させた状態で他方を減圧に保つかまたはキ
ャリヤーガスを供給するかして水蒸気を選択的に透過さ
せて脱水する気相脱水法も提案されている。例えば、セ
ラミック多孔質中空糸膜を用いる方法［膜、10（５）、
297（1985）］、ポリアミド、セルロース、酢酸セルロ
ースなどから成る膜を用いる方法［特開昭60−99314号
公報］が報告されている。
セラミック多孔質中空糸膜を用いる方法は、無機質膜を
用いるものであるから膨潤することはないものの、セラ
ミックの特質として材質がもろいために中空糸膜が折れ
たり破損しやすいという欠点がある。さらに、無機質膜
では細い中空糸膜を製造するのが困難であるため、モジ
ュールとして充填する場合に有効膜面積が小になり、実
用上不利である。
用いるものであるから膨潤することはないものの、セラ
ミックの特質として材質がもろいために中空糸膜が折れ
たり破損しやすいという欠点がある。さらに、無機質膜
では細い中空糸膜を製造するのが困難であるため、モジ
ュールとして充填する場合に有効膜面積が小になり、実
用上不利である。
ポリアミド、セルロース、酢酸セルロースなどから成る
膜を用いる方法は、有機質膜を用いる方法である。有機
物蒸気と水蒸気とを含む気体混合物から脱水するために
は、該有機物水溶液の沸点よりも高い温度で操作する必
要があるため、この方法に使用される気体分離膜には高
い耐熱性と耐有機溶剤性が要求される。しかし、ポリア
ミド、セルロース、酢酸セルロースなどの一般的な有機
質膜は、耐熱性と耐有機溶剤性とにおいて不充分であ
り、長期連続使用における分離透過性能の安定性に欠け
るという欠点がある。さらにポリアミド、セルロース、
酢酸セルロースなどの有機質膜は、水蒸気透過速度およ
び有機物気体に対する水蒸気の選択透過性において充分
満足できるレベルにあるとは言いがたい。
膜を用いる方法は、有機質膜を用いる方法である。有機
物蒸気と水蒸気とを含む気体混合物から脱水するために
は、該有機物水溶液の沸点よりも高い温度で操作する必
要があるため、この方法に使用される気体分離膜には高
い耐熱性と耐有機溶剤性が要求される。しかし、ポリア
ミド、セルロース、酢酸セルロースなどの一般的な有機
質膜は、耐熱性と耐有機溶剤性とにおいて不充分であ
り、長期連続使用における分離透過性能の安定性に欠け
るという欠点がある。さらにポリアミド、セルロース、
酢酸セルロースなどの有機質膜は、水蒸気透過速度およ
び有機物気体に対する水蒸気の選択透過性において充分
満足できるレベルにあるとは言いがたい。
［発明の目的］ 本発明は、従来のパーベーパレイション法および気相脱
水法に基づく有機物水溶液の濃縮方法の欠点を改良した
有機物水溶液の濃縮方法を提供することを目的とする。
水法に基づく有機物水溶液の濃縮方法の欠点を改良した
有機物水溶液の濃縮方法を提供することを目的とする。
［発明の要旨］ 本発明は、有機物を選択的に透過させる第一の気体分離
膜の一方の側に有機物水溶液を接触させた状態で他方の
側の膜表面にキャリヤーガスを流通させることにより含
水有機物蒸気を透過させて、含水有機物蒸気とキャリヤ
ーガスとからなる気体混合物を得て、次いで水蒸気を選
択的に透過させる芳香族ポリイミド製の第二の気体分離
膜の一方の側に上記の気体混合物を接触させて該気体混
合物から水蒸気およびキャリヤーガスを膜の他方の側に
透過除去した後、有機物が富化された不透過側の気体混
合物を回収することを特徴とする有機物水溶液の濃縮方
法にある。
膜の一方の側に有機物水溶液を接触させた状態で他方の
側の膜表面にキャリヤーガスを流通させることにより含
水有機物蒸気を透過させて、含水有機物蒸気とキャリヤ
ーガスとからなる気体混合物を得て、次いで水蒸気を選
択的に透過させる芳香族ポリイミド製の第二の気体分離
膜の一方の側に上記の気体混合物を接触させて該気体混
合物から水蒸気およびキャリヤーガスを膜の他方の側に
透過除去した後、有機物が富化された不透過側の気体混
合物を回収することを特徴とする有機物水溶液の濃縮方
法にある。
すなわち、本発明は、前述のパーベーパレイション法に
おける正膜の一方の側に有機物水溶液を供給し他方に不
活性ガスをキャリヤーガスとして流通させてパーベーパ
レイション法を行なう第一工程、および第一工程で得ら
れた水蒸気と濃縮された有機物蒸気とを含む気体混合物
を、水蒸気選択透過性の芳香族ポリイミド製気体分離膜
に供給し水蒸気を透過分離する第二工程を組み合わせる
ことにより、パーベーパレイション法および気相脱水法
のそれぞれによる有機物水溶液の濃縮方法の欠点を改良
した有機物水溶液の濃縮方法にある。
おける正膜の一方の側に有機物水溶液を供給し他方に不
活性ガスをキャリヤーガスとして流通させてパーベーパ
レイション法を行なう第一工程、および第一工程で得ら
れた水蒸気と濃縮された有機物蒸気とを含む気体混合物
を、水蒸気選択透過性の芳香族ポリイミド製気体分離膜
に供給し水蒸気を透過分離する第二工程を組み合わせる
ことにより、パーベーパレイション法および気相脱水法
のそれぞれによる有機物水溶液の濃縮方法の欠点を改良
した有機物水溶液の濃縮方法にある。
［発明の詳細な記述］ 本発明の濃縮方法の対象となる有機物水溶液の有機物は
とは、常温（25℃）で液体の有機物である。このような
有機物としては、テトラヒドロフラン、ジオキサンのよ
うな極性溶剤およびメタノール、エタノール、ｎ−ブタ
ノール、sec−ブタノール、イソプロパノールｎ−ペン
タノールのような炭素数１乃至５の脂肪族低級アルコー
ルを挙げることができる。本発明は、特に脂肪族低級ア
ルコールを含む水溶液の濃縮（すなわち、脂肪族低級ア
ルコールの分離）に適用した場合に有用である。
とは、常温（25℃）で液体の有機物である。このような
有機物としては、テトラヒドロフラン、ジオキサンのよ
うな極性溶剤およびメタノール、エタノール、ｎ−ブタ
ノール、sec−ブタノール、イソプロパノールｎ−ペン
タノールのような炭素数１乃至５の脂肪族低級アルコー
ルを挙げることができる。本発明は、特に脂肪族低級ア
ルコールを含む水溶液の濃縮（すなわち、脂肪族低級ア
ルコールの分離）に適用した場合に有用である。
有機物水溶液の濃度に特に制限はないが、通常は50％以
上の水を含む有機物水溶液が処理の対象となる、本発明
は特に、濃縮対象の有機物含有量が20％以下の有機物水
溶液の濃縮操作として有利になる。そのような有機物水
溶液の例としては、バイオマスを利用して製造されたエ
タノール水溶液、有機物含有排水などを挙げることがで
きる。
上の水を含む有機物水溶液が処理の対象となる、本発明
は特に、濃縮対象の有機物含有量が20％以下の有機物水
溶液の濃縮操作として有利になる。そのような有機物水
溶液の例としては、バイオマスを利用して製造されたエ
タノール水溶液、有機物含有排水などを挙げることがで
きる。
本発明の第一工程では、気体分離膜に有機物水溶液を供
給し有機物蒸気を選択的に透過させる際に、パーベーパ
レイション法における正膜を使用する。このような気体
分離膜としては、シリコーン膜を好適に挙げることがで
きる。
給し有機物蒸気を選択的に透過させる際に、パーベーパ
レイション法における正膜を使用する。このような気体
分離膜としては、シリコーン膜を好適に挙げることがで
きる。
第一工程の気体分離膜の一方の側に有機物水溶液を接触
させた状態で他方の側に不活性な気体をキャリヤーガス
として流通させることにより、水蒸気を随伴しながらも
有機物蒸気が分離膜を選択的に透過するため、分離膜の
他方の側に有機物に富む組成の気体混合物が得られる。
キャリヤーガスとして使用できる気体の例としては、水
素、ヘリウム、酸素、二酸化炭素、窒素、アルゴン、空
気等を挙げることができる。
させた状態で他方の側に不活性な気体をキャリヤーガス
として流通させることにより、水蒸気を随伴しながらも
有機物蒸気が分離膜を選択的に透過するため、分離膜の
他方の側に有機物に富む組成の気体混合物が得られる。
キャリヤーガスとして使用できる気体の例としては、水
素、ヘリウム、酸素、二酸化炭素、窒素、アルゴン、空
気等を挙げることができる。
第一工程の気体分離膜を透過した有機物に富む気体とキ
ャリヤーガスからなる気体混合物を、次に第二工程の気
体分離膜の一方の側に接触させ、気体分離膜の透過側を
減圧に保持する操作、あるいは透過側の膜表面にキャリ
ヤーガスを流通させる操作などを行うことにより、水蒸
気とキャリヤーガスとが選択的に透過され、膜の一次側
（非透過側）に濃縮された（すなわち、水分含有量が大
幅に低減した）有機物蒸気を回収することができる。
ャリヤーガスからなる気体混合物を、次に第二工程の気
体分離膜の一方の側に接触させ、気体分離膜の透過側を
減圧に保持する操作、あるいは透過側の膜表面にキャリ
ヤーガスを流通させる操作などを行うことにより、水蒸
気とキャリヤーガスとが選択的に透過され、膜の一次側
（非透過側）に濃縮された（すなわち、水分含有量が大
幅に低減した）有機物蒸気を回収することができる。
得られた有機物蒸気は、凝縮により容易に有機物の液体
とすることができる。
とすることができる。
第二工程にて用いる気体分離膜は、水蒸気選択透過性気
体分離膜である。このような気体分離膜として、芳香族
ポリイミド製気体分離膜膜を使用することが特に好まし
い。すなわち、芳香族ポリイミド製気体分離膜は、優れ
た水蒸気選択分離性を有する上に水蒸気の透過速度が大
であるので、有機物蒸気の透過損失を少なくするととも
に、気体分離装置を小型化することが可能になるとの利
点がある。さらに芳香族ポリイミドは、耐熱性と耐有機
溶剤性とに優れているので、有機物水溶液の沸点以上に
加熱したり、気体分離膜の両側の水蒸気分圧差を拡大す
るために有機物蒸気と水蒸気とを含む気体混合物を圧縮
昇温した場合にも芳香族ポリイミド製気体分離膜は使用
可能であり、さらに選択透過性を低下させることなく長
期にわたり連続使用することができるとの利点がある。
体分離膜である。このような気体分離膜として、芳香族
ポリイミド製気体分離膜膜を使用することが特に好まし
い。すなわち、芳香族ポリイミド製気体分離膜は、優れ
た水蒸気選択分離性を有する上に水蒸気の透過速度が大
であるので、有機物蒸気の透過損失を少なくするととも
に、気体分離装置を小型化することが可能になるとの利
点がある。さらに芳香族ポリイミドは、耐熱性と耐有機
溶剤性とに優れているので、有機物水溶液の沸点以上に
加熱したり、気体分離膜の両側の水蒸気分圧差を拡大す
るために有機物蒸気と水蒸気とを含む気体混合物を圧縮
昇温した場合にも芳香族ポリイミド製気体分離膜は使用
可能であり、さらに選択透過性を低下させることなく長
期にわたり連続使用することができるとの利点がある。
本発明に使用するのが好ましい芳香族ポリイミド製気体
分離膜は、水蒸気の透過速度（Ｐ′［H2O］）が0.5×10
-3cm3／cm2・秒・cmHg以上あって、水蒸気透過速度とエ
タノール透過速度（Ｐ′［C2H5OH］）との比（Ｐ′［H2
O］/P′［C2H5OH］）で示される選択透過性が、100℃に
おいて20以上のものである。このような芳香族ポリイミ
ド製気体分離膜としては、芳香族テトラカルボン酸また
はその酸二無水物からなる酸成分と、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
アミック酸（または芳香族ポリイミド）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
構造の気体分離膜（均質層と多孔質層とを一体的に有す
る気体分離膜）、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芳香族ポリ
イミドの均質層を形成して製造される複合分離膜であっ
て、しかも水蒸気について前述のような充分な気体分離
性能を有する気体分離膜を挙げることができる。
分離膜は、水蒸気の透過速度（Ｐ′［H2O］）が0.5×10
-3cm3／cm2・秒・cmHg以上あって、水蒸気透過速度とエ
タノール透過速度（Ｐ′［C2H5OH］）との比（Ｐ′［H2
O］/P′［C2H5OH］）で示される選択透過性が、100℃に
おいて20以上のものである。このような芳香族ポリイミ
ド製気体分離膜としては、芳香族テトラカルボン酸また
はその酸二無水物からなる酸成分と、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
アミック酸（または芳香族ポリイミド）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
構造の気体分離膜（均質層と多孔質層とを一体的に有す
る気体分離膜）、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芳香族ポリ
イミドの均質層を形成して製造される複合分離膜であっ
て、しかも水蒸気について前述のような充分な気体分離
性能を有する気体分離膜を挙げることができる。
芳香族ポリイミドの芳香族テトラカルボン酸骨格として
は、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、
2,3,3′,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ピロ
メリット酸、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン
酸および2,3,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン酸、
そしてこれらの芳香族テトラカルボン酸の酸二無水物、
エステル、塩などから誘導されるテトラカルボン酸骨格
を挙げることができる。これらのうち3,3′,4,4′−ビ
フェニルテトラカルボン酸の酸二無水物、2,3,3′,4′
−ビフェニルテトラカルボン酸の酸二無水物などにより
代表されるビフェニルテトラカルボン酸二無水物から誘
導された酸骨格を主酸骨格とする芳香族ポリイミド製気
体分離膜を使用した場合に本発明は特に有用である。
は、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、
2,3,3′,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ピロ
メリット酸、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン
酸および2,3,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン酸、
そしてこれらの芳香族テトラカルボン酸の酸二無水物、
エステル、塩などから誘導されるテトラカルボン酸骨格
を挙げることができる。これらのうち3,3′,4,4′−ビ
フェニルテトラカルボン酸の酸二無水物、2,3,3′,4′
−ビフェニルテトラカルボン酸の酸二無水物などにより
代表されるビフェニルテトラカルボン酸二無水物から誘
導された酸骨格を主酸骨格とする芳香族ポリイミド製気
体分離膜を使用した場合に本発明は特に有用である。
芳香族ポリイミドの芳香族ジアミン骨格としては、ｐ−
フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、2,4−
ジアミノトルエン、4,4′−ジアミノジフェニルエーテ
ル、4,4′−ジアミノジフェニルメタン、ｏ−トリジ
ン、1,4−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、ｏ
−トリジンスルホン、ビス（アミノフェノキシ−フェニ
ル）メタンおよびビス（アミノフェノキシ−フェニル）
スルホンなどを挙げることができる。
フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、2,4−
ジアミノトルエン、4,4′−ジアミノジフェニルエーテ
ル、4,4′−ジアミノジフェニルメタン、ｏ−トリジ
ン、1,4−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、ｏ
−トリジンスルホン、ビス（アミノフェノキシ−フェニ
ル）メタンおよびビス（アミノフェノキシ−フェニル）
スルホンなどを挙げることができる。
例えば、この発明で使用する芳香族ポリイミド製気体分
離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ェニルテトラカルボン酸成分
とを略等モル、フェ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
ポリイミドを生成させ、その芳香族ポリイミド溶液（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
膜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、凝固液などを洗浄、除去
し、最後に熱処理して芳香族ポリイミド製の非対称性気
体分離膜を形成する製膜方法を挙げることができる。
離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ェニルテトラカルボン酸成分
とを略等モル、フェ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
ポリイミドを生成させ、その芳香族ポリイミド溶液（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
膜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、凝固液などを洗浄、除去
し、最後に熱処理して芳香族ポリイミド製の非対称性気
体分離膜を形成する製膜方法を挙げることができる。
本発明に使用する気体分離膜の形態には特に制限はない
が、有効膜面積の大きい中空糸膜が好ましい。中空糸膜
は多数の中空糸膜を束ねたモジュールとして用いること
が有利である。なお、スパイラル膜、平膜でも使用する
ことができる。
が、有効膜面積の大きい中空糸膜が好ましい。中空糸膜
は多数の中空糸膜を束ねたモジュールとして用いること
が有利である。なお、スパイラル膜、平膜でも使用する
ことができる。
第二工程の気体分離膜の一次側、および二次側（透過
側）から取り出された気体混合物は、そののち凝縮さ
れ、有機物および水がキャリヤーガスから分離される。
キャリヤーガスは回収され、再び第一工程の気体分離膜
の二次側（あるいは所望により第二工程の気体分離膜の
二次側）に供給して、キャリヤーガスとして繰返し使用
することが可能である。
側）から取り出された気体混合物は、そののち凝縮さ
れ、有機物および水がキャリヤーガスから分離される。
キャリヤーガスは回収され、再び第一工程の気体分離膜
の二次側（あるいは所望により第二工程の気体分離膜の
二次側）に供給して、キャリヤーガスとして繰返し使用
することが可能である。
［発明の効果］ 本発明は、まず有機物水溶液をパーベーパレイション法
により濃縮対象の有機物を選択的に透過させ、有機物に
富む水性気体混合物とし、次いで該気体混合物を気相脱
水法により濃縮するので、有機物水溶液を濃縮して高純
度の有機物を回収するために有利である。そして特に、
有機物水溶液における有機物濃度が低い場合においてエ
ネルギーコストの面から有利となる。
により濃縮対象の有機物を選択的に透過させ、有機物に
富む水性気体混合物とし、次いで該気体混合物を気相脱
水法により濃縮するので、有機物水溶液を濃縮して高純
度の有機物を回収するために有利である。そして特に、
有機物水溶液における有機物濃度が低い場合においてエ
ネルギーコストの面から有利となる。
従って、本発明は、バイオマスからのエタノール製造の
他、工業的に排出される稀薄な有機物水溶液から有機物
回収プロセスなどにおいて広く応用することができる。
他、工業的に排出される稀薄な有機物水溶液から有機物
回収プロセスなどにおいて広く応用することができる。
次に本発明の実施例を示す。
［実施例１］ 有効長さ21cm、有効膜面積1715cm2のシリコーンゴム製
中空糸膜（気体分離膜）モジュールを作成し、この中空
糸膜モジュールの外側に、9.0モル％のエタノール水溶
液を30℃、100ml/分で循環させ、中空糸膜内側（中空
側）にヘリウムガスを、圧力1.1kg/cm2、速度126.4×10
-6モル／秒で流通させた。モジュールの中空側から取り
出された気体混合物は、4.82×10-6モル／秒のエタノー
ルおよび4.56×10-6モル／秒の水蒸気を含んでいた。
中空糸膜（気体分離膜）モジュールを作成し、この中空
糸膜モジュールの外側に、9.0モル％のエタノール水溶
液を30℃、100ml/分で循環させ、中空糸膜内側（中空
側）にヘリウムガスを、圧力1.1kg/cm2、速度126.4×10
-6モル／秒で流通させた。モジュールの中空側から取り
出された気体混合物は、4.82×10-6モル／秒のエタノー
ルおよび4.56×10-6モル／秒の水蒸気を含んでいた。
続いて、上記のエタノールと水蒸気を含みヘリウムガス
をキャリヤーとする気体混合物を芳香族ポリイミド製の
中空糸膜モジュールの外側に導入し、中空糸膜内部（中
空側）を70℃で39トールに減圧した。モジュールの中空
側から取り出された気体混合物は、41.1×10-6モル／秒
のヘリウム、0.087×10-6モル／秒のエタノール、およ
び4.50×10-6モル／秒の水蒸気を含んでいた。一方、不
透過側の気体混合物の出口では、85.3×10-6モル／秒の
ヘリウム、4.73×10-6モル／秒のエタノール、および0.
06×10-6モル／秒の水蒸気を含む気体混合物が得られ
た。この気体混合物を冷却することにより、高濃度のエ
タノール（濃度98.7モル％）が回収された。
をキャリヤーとする気体混合物を芳香族ポリイミド製の
中空糸膜モジュールの外側に導入し、中空糸膜内部（中
空側）を70℃で39トールに減圧した。モジュールの中空
側から取り出された気体混合物は、41.1×10-6モル／秒
のヘリウム、0.087×10-6モル／秒のエタノール、およ
び4.50×10-6モル／秒の水蒸気を含んでいた。一方、不
透過側の気体混合物の出口では、85.3×10-6モル／秒の
ヘリウム、4.73×10-6モル／秒のエタノール、および0.
06×10-6モル／秒の水蒸気を含む気体混合物が得られ
た。この気体混合物を冷却することにより、高濃度のエ
タノール（濃度98.7モル％）が回収された。
なお、上記の芳香族ポリイミド製中空糸膜は、有効長さ
17cm、有効膜面積215cm2の中空糸膜モジュールとして用
いた。芳香族ポリイミド製中空糸膜は、3,3′,4,4′−
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物100モル％のテト
ラカルボン酸成分と、4,4′−ジアミノジフェニルエー
テル60モル％、3,5−ジアミノ安息香酸30モル％、4,4′
−ジアミノジフェニルメタン10モル％からなるジアミン
成分を重合して得られたポリイミドから製膜したもので
ある。
17cm、有効膜面積215cm2の中空糸膜モジュールとして用
いた。芳香族ポリイミド製中空糸膜は、3,3′,4,4′−
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物100モル％のテト
ラカルボン酸成分と、4,4′−ジアミノジフェニルエー
テル60モル％、3,5−ジアミノ安息香酸30モル％、4,4′
−ジアミノジフェニルメタン10モル％からなるジアミン
成分を重合して得られたポリイミドから製膜したもので
ある。
［実施例２〜４］ 実施例１と同じ気体分離膜モジュールを用い、下記第１
表に示す各種の濃度のエタノール水溶液を第１票記載の
運転条件にてエタノールの分離濃縮操作を行なったとこ
ろ第１表に示す結果が得られた。
表に示す各種の濃度のエタノール水溶液を第１票記載の
運転条件にてエタノールの分離濃縮操作を行なったとこ
ろ第１表に示す結果が得られた。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−225207（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】有機物を選択的に透過させる第一の気体分
離膜の一方の側に有機物水溶液を接触させた状態で他方
の側の膜表面にキャリヤーガスを流通させることにより
含水有機物蒸気を透過させて、含水有機物蒸気とキャリ
ヤーガスとからなる気体混合物を得て、次いで水蒸気を
選択的に透過させる芳香族ポリイミド製の第二の気体分
離膜の一方の側に上記の気体混合物を接触させて該気体
混合物から水蒸気およびキャリヤーガスを膜の他方の側
に透過除去した後、有機物が富化された不透過側の気体
混合物を回収することを特徴とする有機物水溶液の濃縮
方法。 - 【請求項２】第二の気体分離膜による水蒸気およびキャ
リヤーガスの透過除去操作を、膜の他方の側を減圧に維
持することにより実施する特許請求の範囲第１項記載の
有機物水溶液の濃縮方法。 - 【請求項３】第二の気体分離膜による水蒸気およびキャ
リヤーガスの透過除去操作を、膜の他方の側の膜表面に
キャリヤーガスを供給する特許請求の範囲第１項記載の
有機物水溶液の濃縮方法。 - 【請求項４】第一気体分離膜としてシリコーン製気体分
離膜を用いる特許請求の範囲第１項記載の有機物水溶液
の濃縮方法。 - 【請求項５】芳香族ポリイミドが、芳香族テトラカルボ
ン酸またはその酸二無水物からなる酸成分と芳香族ジア
ミンとの重合とイミド化によって得られたものである特
許請求の範囲第１項記載の有機物水溶液の濃縮方法。 - 【請求項６】有機物水溶液が低級アルコール水溶液であ
る特許請求の範囲第１項記載の有機物水溶液の濃縮方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61290833A JPH0761411B2 (ja) | 1986-12-06 | 1986-12-06 | 有機物水溶液の濃縮方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61290833A JPH0761411B2 (ja) | 1986-12-06 | 1986-12-06 | 有機物水溶液の濃縮方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63143923A JPS63143923A (ja) | 1988-06-16 |
| JPH0761411B2 true JPH0761411B2 (ja) | 1995-07-05 |
Family
ID=17761072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61290833A Expired - Fee Related JPH0761411B2 (ja) | 1986-12-06 | 1986-12-06 | 有機物水溶液の濃縮方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0761411B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2765032B2 (ja) * | 1989-04-14 | 1998-06-11 | 東レ株式会社 | 揮発性有機液体水溶液の濃縮液の製造方法 |
| JPH03169327A (ja) * | 1989-11-29 | 1991-07-23 | Nitto Denko Corp | 希薄溶液中の有価物回収方法 |
| JP2743346B2 (ja) * | 1991-12-26 | 1998-04-22 | 宇部興産株式会社 | 水−有機物溶液の脱水法 |
| DE4410243C1 (de) * | 1994-03-24 | 1995-06-29 | Carbone Ag | Membranverfahren zur Trennung fluider Gemische |
| FR2724327B1 (fr) * | 1994-09-12 | 1996-10-25 | Air Liquide | Procede de separation membranaire par cascade de membranes de selectivites differentes |
| JP2009172463A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Nippon Kagaku Kikai Seizo Kk | 発酵アルコール水溶液の脱水濃縮方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62225207A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 液体混合物の分離方法 |
-
1986
- 1986-12-06 JP JP61290833A patent/JPH0761411B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63143923A (ja) | 1988-06-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |