JPH07749A - ガス分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】空気の成分が異なる速度で拡散する半透膜を用
いて空気を分離する装置を提供する。 【構成】圧力下で、供給ガスを、１つ又はそれ以上の半
透性のガス分離膜を含む膜ガス分離ユニット４へと供給
するための圧縮機２と、圧縮供給ガス中に存在している
遊離水が膜と接触するのを防止するための再生式乾燥剤
を充填されたキャップがヘッダー１０側に設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、ガス分離装置に関するものであ
り、詳しくは、空気の成分が異なる速度で拡散する半透
膜を用いて空気を分離する装置に関するものである。半
透膜を用いてガス混合物を分離することは、商業的ガス
製造においては公知の技術である。ガス混合物、例えば
空気を、前記の膜を用いて分離するための公知のプラン
トは、分離される空気に対して広い膜表面積を提供する
ように建設されている。

【０００２】例えば、そのようなプラントでは、適当な
半透膜から形成されていて、互いに平行に延びている多
数の同一な細長い中空繊維を用いることができる。分離
される空気は、圧力下で、繊維の１つの末端にある又は
隣接しているヘッダーの中に供給されて、繊維の中を縦
方向に流れる。繊維の内側は、繊維の外側に比べて、高
い圧力に保たれている。空気の成分は、異なる速度で膜
の中で拡散し、空気が膜の内側に沿って通過するにつれ
て、より速い透過成分、例えば酸素は、益々低圧側へと
通過して行く。従って、窒素を９９．５容量％程度含む
富窒素生成ガスを、供給ガスが投入される圧力容器の末
端とは反対側の末端から、圧力下において、取り出すこ
とができる。

【０００３】水蒸気は、上記膜に対して悪影響を及ぼさ
ない、ことが知られており、実際に、該膜は、窒素生成
ガス流から水蒸気を除去するのに有効である、ことが知
られている。

【０００４】しかしながら、毛管作用によって繊維末端
が不可逆的にブロックされるので、遊離水（ｆｒｅｅ
ｗａｔｅｒ）によって膜がブロックされる傾向がある。

【０００５】上記の問題を克服するために、ガス分離装
置において、膜を含む圧力容器の上流に凝集フィルター
（ｃｏａｌｅｓｃｉｎｇ ｆｉｌｔｅｒ）を組み込む、
ことが知られている。そのようにすると、冷却された場
合に、水の凝縮を引き起こす飽和空気が製造される。従
って、しばしば、空気供給流に対する予熱器も組み込ま
れる。

【０００６】実際には、上記予熱器は、圧縮機を運転す
るときにのみ動作する。しばしば、システムが定常状態
温度に達する前に、遊離水が膜に影響を与える危険性が
ある。

【０００７】再生式乾燥剤を分離装置に組み込むことに
よって、上記の危険性を取り除くことは、本発明の目的
である。

【０００８】本発明に従って、ガス分離装置は、圧力下
で、１つ又はそれ以上の半透性のガス分離膜を含む膜ガ
ス分離ユニットへと供給ガスを供給するための圧縮機
と、圧縮供給ガス中に存在している遊離水が膜と接触す
るのを防止するための再生式乾燥剤を含むむメンバーと
を含む。

【０００９】好ましくは、半透性ガス分離膜のそれぞれ
は、管状であり、供給ガスを受容するための入口末端を
有していて、且つ該入口末端は、再生式乾燥剤が充填さ
れている末端キャップを有する。

【００１０】好ましくは、粒状物質を予め排除するため
の焼結黄銅フィルターが、末端キャップそれぞれの内部
に一体式に取り付けられている。

【００１１】添付の概略図：即ち、図１は、膜分離ユニ
ットを含むガス分離装置を説明している流れ図であり；
及び図２は，図１に示した膜分離ユニットの一部分を形
成する管状ガス分離膜に関する分解立面図であるを参照
しながら、一例として、本発明の態様を説明する。

【００１２】図１参照。空気を分離して、生成ガスとし
て窒素を製造するためのガス分離装置１は、圧縮機２及
び膜分離ユニット４を含む。圧縮機２と膜分離ユニット
４との間には、凝集フィルター３及び予熱器５が、それ
自体知られている様式で配置されてぃる。

【００１３】膜分離ユニット４は、容器６の末端から末
端まで平行に配置されている復数の半透性管状ガス分離
膜８を含む圧力容器６を含む。各管状ガス分離膜８は、
一般的に、中空繊維の形態であり、空気を分離して窒素
生成ガスを製造することができる。各分離膜８の各末端
は、圧力容器６の入口末端及び出口末端のそれぞれにお
いて、ヘッダー１０，１２と連絡している。圧力容器
は、廃棄透過ガスのための第一出口２０、及び生成ガス
のための第二出口２２を有する。

【００１４】図２参照。膜８それぞれの入口末端には、
側入口部分１６を含む末端キャップ１４が存在してい
る。焼結黄銅フィルター１８は、末端キャップ１４と一
体式になっていて、入口１６の直ぐ間近に隣接してい
る。末端キャップには、再生式乾燥剤、例えばシリカゲ
ルが充填されている。

【００１５】使用時には、空気は、圧縮機２からの圧力
の下で、まず最初に、凝集フィルター３及び予熱器５を
通って、圧力容器６の入口ヘッター１０の中へと流れ
る。入口ヘッダー１０から、空気は、入口１６に入り、
管状ガス分離膜８のそれぞれの中を通過する。空気は、
圧力下、まず最初に、焼結黄銅フィルター１８を通っ
て、粒子を除去されてから、再生式乾燥剤の充填物の中
を通り、そこで、空気中に存在している可能性のある遊
離水が除去される。空気が膜８のそれぞれを通過すると
き、窒素以外の他の空気の成分は、窒素に比べてより迅
速に膜を通って拡散し、第一出口２０を経由して、圧力
容器を出る。生成窒素は、ヘッダー１２に入り、第二出
口２０を経由して、圧力容器６の中にある。

【００１６】乾燥剤は、圧縮機２の始動中に、供給空気
中にある遊離水を吸着する、ことを見出した。しかしな
がら、システムが、一旦、定常温度に達すると、供給空
気の相対湿度は低下し、再生式乾燥剤から水分が脱着す
る。

【００１７】再生式乾燥剤は、予熱器５の通過後に供給
空気中に残留している遊離水が膜８と接触するのを防止
する、又は実質的に防止する、ことは明らかである。

【００１８】上記態様は、複数の管状半透性ガス分離膜
８の利用に関するものであるが；他の形状の膜を用いる
ことができる。非管状の膜を用いる場合、再生式乾燥剤
を含む分離膜又は分離カートリッジを、予熱器５と膜分
離ユニットとの間に配置することができる。前記カート
リッジには、焼結黄銅フィルターを組み込むことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】膜分離ユニットを含むガス分離装置を説明して
いる流れ図である。

【図２】図１に示した膜分離ユニットの一部分を形成す
る管状ガス分離膜に関する分解立面図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力下で、供給ガスを、１つ又はそれ以
   上の半透性のガス分離膜を含む膜ガス分離ユニットへと
   供給するための圧縮機と、圧縮供給ガス中に存在してい
   る遊離水が膜と接触するのを防止するための再生式乾燥
   剤を含むメンバーとを含むガス分離装置。
2. 【請求項２】 半透性ガス分離膜のそれぞれが、管状で
   あり、供給ガスを受容するための入口末端を有してい
   て、且つ該入口末端は、再生式乾燥剤が充填されている
   末端キャップを有している請求項１記載のガス分離装
   置。
3. 【請求項３】 粒状物質を除去するための焼結黄銅フィ
   ルターが、各末端キャップと一体式になっている請求項
   ２記載のガス分離装置。
4. 【請求項４】 凝集フィルター及び予熱器が、再生式乾
   燥剤を含むメンバーの上流に配置されている請求項１−
   ３のいずれかに記載のガス分離装置。