JPH08257343A

JPH08257343A - 向流掃過ガスを用いた膜分離による揮発性有機成分の除去方法

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Publication number: JPH08257343A
Application number: JP8049191A
Authority: JP
Inventors: Dwayne T Friesen; ティーフリーセンドゥエイン; Roderick J Ray; ジェイレイロデリック; David D Newbold; ディーニューボルドデヴィッド; Scott B Mccray; ビーマックレイスコット
Original assignee: Bend Research Inc
Current assignee: Bend Research Inc
Priority date: 1995-03-07
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 1996-10-08
Also published as: KR960033522A; AU4572296A; CA2170190A1; EP0730898A3; EP0730898A2

Abstract

(57)【要約】【目的】流体供給流から凝縮性有機成分を除去するた
めの、膜に基づいた分離方法の改善法を提供する。【構成】本発明において、掃過流３０を、膜の透過側
において、流体供給流１４に対して向流となるように用
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、選択透過性膜によ
る揮発性流体分離における改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】凝縮性揮発性有機成分（「ＶＯＣ」）
を、これを含む流体流から、膜に基づいて除去すること
は、知られている。例えば、米国特許第５，２０５，８
４３号、同第５，１９９，９６２号、同第５，０８９，
０３３号、同第４，９９４，０９４号および同第４，８
５７，０７８号明細書参照。しかし、種々の理由によ
り，既知の従来技術の方法は、いずれも、広い用途を有
する、低価格、単純かつ可撓性である設計を維持しなが
ら、高程度の効率を達成することは、不可能であった。
この主な理由は、ＶＯＣを供給流から、膜により除去す
るための駆動力が、膜を通しての有機物質の分圧の差異
であるが、従来技術では、この分圧の差異を、分圧差異
を得るための唯一の手段として、圧縮機または真空ポン
プを用いて，膜を通しての全圧差異を増大させることに
より、得ているためであると考えられる。これは、エネ
ルギー消費の観点からは、費用がかかり、生じる圧力差
異への膜の耐久能力の関係上、用途が狭い。従来技術の
方法の用途が狭い他の理由は、システムが、効率的に作
動するための、理想的な膜透過性および選択性を必要と
することである。しかし、それぞれの膜が、若干の本来
的な透過性および選択性の制限を有し、これが、その特
性の「調整」を妨害するため、このシステムは、特定の
流量または濃度を適応させる調整を提供しない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、これらの従来技術の欠点を克服することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】従来技術のこれらの欠点
は、以下に要約し、記載する、本発明により、克服する
ことができる。

【０００５】本発明は、ＶＯＣを、ガス、蒸気および液
体供給流から除去することを目的とする、既知の膜に基
づく方法を基本的に改善することを含む。特に、本発明
は、ＶＯＣ除去工程において用いられる膜の透過側にお
いて、掃過流を向流で用いることを含む。いくつかの利
点が得られる：（１）分離のための駆動力を一層高くす
ることができること；（２）膜を通しての合計の圧力差
異を、全体的に低下させるかまたは解消することができ
ること；（３）流速パラメ−タを調整して、特定の分離
に関する効率を最大にすることができること；および
（４）一層高く、効率的なＶＯＣ回収を達成することが
できること。

【０００６】以下に、本発明において用いられる用語を
定義する。「合計パージ(total purge) 」は、膜モジュ
ールの透過側から排出される合計流量（膜を通過するも
のの流量＋掃過流の流量）対合計供給流量の比率であ
る。

【０００７】「凝縮性ＶＯＣ」には、臨界温度以下の流
体であり、−１００℃より高い沸点を有する、有機化合
物および成分が含まれる。２種以上の凝縮性成分の混合
物を含む流れに関して、「凝縮性蒸気」は、最も容易に
凝縮する成分を意味する。凝縮性蒸気の例には、以下の
蒸気が含まれる：クロロフルオロカーボン、例えばフレ
オンおよびハロン；塩素化炭化水素、例えば塩化メチレ
ン、トリクロロエチレン、トリクロロエタン、四塩化炭
素、クロロベンゼン；非塩素化疎水性有機化合物、例え
ばベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、シ
クロヘキサン、プロパン、ブタン、ヘキサンおよびオク
タン；非塩素化親水性有機化合物、例えばエタノール、
メタノール、他のアルコール、アセトン、酢酸エチル、
メチルエチルケトン、メチルｔ−ブチルケトン、メチル
イソブチルケトン、ニトロベンゼン、フェノール、クレ
ゾール、トリエチルアミン、アセトニトリル、ジメチル
ホルムアミドおよびジメチルアセトアミド。

【０００８】「掃過流」は、膜の透過側に導入される、
ガスまたは凝縮性蒸気であり、モジュールのリテンテー
ト(retentate)端部に最も近い箇所に位置する入口にお
いて透過物中に導入される、リテンテート流の一部を含
むことができる。掃過流に関連して，「凝縮性蒸気」
は、臨界温度以下の流体であり、−１００℃より高い沸
点を有する、有機および無機化合物および成分を意味す
る。

【０００９】「比供給流量」は、合計供給流量を、モジ
ュールの合計膜表面積で除した値である。

【００１０】本発明は、ＶＯＣを、任意のタイプの流体
供給流から分離するための、すべての膜に基づく方法
に、広い用途を有し、この方法には、付加的な処理工
程、例えば圧縮、凝縮、吸着、再循環およびこれらの組
み合わせを用いる方法が含まれる。このような膜に基づ
く分離方法のすべてに共通する基本的な工程は、凝縮性
ＶＯＣ含有流体供給流を、半透過性膜の供給側に導き、
凝縮性ＶＯＣを多く含む流れを、膜の透過側から排出さ
せることを含む。

【００１１】この基本的工程は、通常、膜を通しての全
体的な圧力差異を用いて実施するが、この差異は、本発
明により、顕著に軽減されるかまたは除去される。本発
明において、圧力差異を用いる場合には、好ましい差異
は、透過側圧力対供給側圧力の比率が０．５未満である
圧力差異である。本発明の方法において、合計パージ
は、６０％未満であるのが好ましい。

【００１２】一般的に、ＶＯＣを、膜を通して移動させ
るための駆動力は、膜を通してのその分圧の差異であ
る。ほとんどの場合において、飽和状態にあるＶＯＣ蒸
気の、ガス中での分圧は、極めて低い。従って、ＶＯＣ
を移動させるための分圧駆動力は、膜システムの作動条
件を調整することにより提供しなければならない。代表
的に、このことを達成するには、供給流を圧縮するかま
たは、膜の透過側に真空を加えることにより、膜を通し
ての全圧差異を発生させる。この場合において、供給流
と透過物との間の、所望の大きい分圧差異を得るために
は、膜を、供給ガスの一部が、膜を通して透過して、透
過物中のＶＯＣ蒸気含量を減少させ、駆動力を維持する
ことができるように、設計する。このような実際的な作
動にもかかわらず、この方法は、用途が狭い：供給ガス
が膜を通して通過する速度は、膜特性および作動条件に
より固定され、供給流組成の変化または生成物純度の要
求を補うように調整することができない。さらに、モジ
ュールのリテンテート端部において、透過物を希釈する
のに用いなければならない供給ガスの量は、モジュール
の供給端部において必要である量より、はるかに多い。
膜を通しての供給ガス移動の速度が、モジュールの下方
への長さ方向にほぼ一定であるため、理想的に必要であ
るより多くの供給ガスが、膜を通して「漏出」しなけれ
ばならず、この結果、供給ガスの透過物中への高い「損
失」および方法の選択性における「損失」が発生する。

【００１３】ガスまたは凝縮性蒸気を、調整弁を通し
て、モジュールにおける１つ以上の入口に導いて、これ
が、膜の透過側付近に、かつ供給流に対して向流に掃過
されるようにする、掃過流と、膜を通しての全圧差異と
を組み合わせた使用は、供給ガスと透過物との間の、所
望の大きい分圧差異を提供する、はるかに効率的な方法
であることが見出された。掃過ガスまたは凝縮性蒸気
が、供給ガスの流れの方向に対して向流の方向に掃過さ
れるため、これは、モジュールのリテンテート端部にお
いて導入され、ここで、供給流中の分圧は、最小であ
る。これにより、モジュールのこの端部において、可能
な限り高い駆動力が得られる。さらに、向流構成におい
て、透過物は、膜を通過し、モジュールの全長にわたり
下方に膜の透過側と接触するＶＯＣの分圧を低下させる
ように、モジュールのリテンテート端部からの掃過ガス
と透過物とが混合される。従って、供給流から、比較的
少ないガスが、透過物を希釈するのに必要であり、合計
パージは最小となる。さらに、掃過流は、膜を通して透
過するよりむしろモジュールの外側から進入するため、
掃過流の量は、弁により調整することができ、これによ
りシステムの用途が顕著に拡大され、供給組成、温度お
よび圧力を変化させることができ、これによっては、シ
ステムの全体的性能に影響は及ばない。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面を参照して説明
する。図１に示すシステムにおいて、ＶＯＣおよび非凝
縮性成分を含む供給流１４を、ＶＯＣを選択的に透過す
る膜５５を備えた膜モジュール２５に供給する。外部の
源からの掃過流を、膜モジュール２５の透過側に、モジ
ュールのリテンテート端部の付近に位置する掃過入口に
おいて供給して、供給流に対して向流とする。ＶＯＣ
を、膜モジュール中の供給流から選択的に除去し、ＶＯ
Ｃが除去されたリテンテート流１６を形成する。掃過流
が、モジュール２５の膜５５を透過する際に、掃過流３
０は、ＶＯＣを多く含む透過物と混合され、一緒にされ
た透過側混合物３２が形成し、これは、モジュールの供
給端部付近に位置する透過物出口から排出される。

【００１５】本発明の方法の特に好ましい作動態様は、
リテンテートガスの一部を含む掃過流を用いることであ
り、これを図２において、要素１８を用いて図式的に示
す。この割合は、リテンテートガス全体に対して約１〜
約６０％とすることができる。

【００１６】掃過入口における掃過流の体積流量を調整
して、所望の効率を提供することができる。好ましく
は、掃過流の体積流量は、モジュールのリテンテート端
部における膜の透過側での比較的透過性である成分の分
圧を、モジュールのリテンテート端部における膜の供給
側での値の約９０％以下に低下させるのに十分な量であ
る。このように、用いられる掃過流の量は、作動条件お
よびリテンテート流中の凝縮性有機物質の所望の濃度に
依存する。一般的に、掃過流の体積流量は、一緒にされ
た透過側混合物の体積流量の少なくとも０．５％でなけ
ればならない。リテンテート流中の所望の濃度が極めて
低く、膜選択性が高い場合には、掃過流の体積流量を、
一緒にされた透過側混合物の体積流量の９９％以上とす
ることができる。

【００１７】用いられる掃過流は、供給流から除去され
るＶＯＣを低濃度で含む、任意のガスまたは凝縮性蒸気
とすることができる。例えば、窒素を用いて、可燃性溶
媒をブランケットする(blanket) 用途においては、窒素
を、掃過流として用いることができる。リテンテート流
の一部を、掃過流として用いることができる。掃過流と
して用いることができる流体の他の例には、アルゴン、
ヘリウム、水素、空気、水蒸気、二酸化炭素および一酸
化炭素が含まれる。

【００１８】供給ガスは、任意の濃度でＶＯＣ蒸気を含
む、ほとんどすべての凝縮性または非凝縮性ガスを含む
ことができる。代表的な用途には、合成繊維およびフィ
ルム、プラスチック、印刷インク、塗料、ラッカー並び
にエナメルの乾燥のオフガスから；溶媒脱脂操作から；
石油製品の貯蔵および移送の過程での炭化水素蒸気の放
出から；商業的および工業的ドライクリーニング操業か
ら；並びにポリウレタンおよび他のプラスチックフォー
ム製造からの溶媒除去が含まれる。これらの流れの濃度
は、広範囲に、数ｐｐｍから、４０〜５０％以上という
高い有機物質濃度まで変化させることができる。分離お
よび／または回収される例示的なＶＯＣ蒸気はには、ク
ロロフルオロカーボン、塩素化炭化水素；並びに非ハロ
ゲン化炭化水素、例えばアセトン、キシレン、酢酸エチ
ル、エチルベンゼン、エチルエーテル、シクロヘキサ
ン、エタノール、メタノールおよび他のアルコール、ク
レゾール、ニトロベンゼン、トルエン、メチルエチルケ
トン、二硫化炭素、イソブタノール、ベンゼン、プロパ
ン、ブタン、ペンタン、ヘキサンおよびオクタンが含ま
れる。このようなＶＯＣ含有流の多くは、空気中にＶＯ
Ｃを含む。ＶＯＣと窒素との混合物もまた一般的に向流
として接触させることができる。その理由は、窒素がし
ばしばブラントケットガスとして用いられるからであ
る。他のガス中のＶＯＣの流れまたはＶＯＣの混合物を
含む流れもまた見出される。例えば、化学工業における
水素化反応により、水素および他の炭化水素を含むオフ
ガス流が生成する。このような流れの処理は、炭化水素
成分を選択的に透過するタイプの膜または水素を選択的
に透過するタイプの膜を用いて実施することができる。
混合ＶＯＣ流が、例えば、流れが低級アルカン、例えば
メタン、エタン、プロパンおよびブタンの混合物を含み
うる、天然ガス加工または石油化学精製から発生しう
る。

【００１９】本発明において用いるのに適する膜のタイ
プは、供給流中の、ＶＯＣを比較的透過し、他のガスを
比較的透過しないものとして、広く記載されている。膜
は、全体を選択透過性材料製とするかまたは、選択透過
性材料を、多孔質膜、織物またはスクリーン上に支持す
ることができる。膜の選択透過性部分は、常にではない
が通常、エラストマーまたはゴム状ポリマーである。こ
のような分離に有用であるこのような選択透過性材料の
例には、天然ゴム、ニトリルゴム、ポリスチレン−ブタ
ジエンコポリマー、ポリ（ブタジエン−アクリロニトリ
ル）ゴム、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアセチレ
ン、ポリ（トリメチルシリルプロピン）、フルオロエラ
ストマー、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（フォスファゼ
ン）、特に有機置換基を有するもの、ハロゲン化ポリマ
ー、例えばポリ（フッ化ビニリデン）およびポリ（テト
ラフルオロエチレン）並びにシリコーンゴムを含むポリ
シロキサンが含まれるが、これらには限定されない。ゴ
ム状ポリマーおよびガラス状ポリマーのコポリマー、例
えばポリイミドまたはポリ（アリーレンエーテル）もま
た適切である。また、イオン交換膜を、若干の用途に用
いることができる。

【００２０】膜を等張性または非対称性とすることがで
きる。さらに、膜を、均質または多層複合膜とすること
ができる。ほとんどの場合において、膜材料が架橋され
て供給流中の成分による膨潤または溶解に対する十分な
耐性を提供するのが好ましい。膜を、溶媒相転換方法、
熱誘発相転換方法、溶融押し出し方法あるいは湿式また
は乾式溶媒流し込み方法により製造することができる。
多層複合膜の場合には、選択性層を浸漬塗布、塗装、ス
プレー塗布、溶液塗布または界面重合により形成するこ
とができる。

【００２１】多層複合膜の場合において、（選択性層と
は対照的に）複合膜に機械的強度を与える支持層は、透
過種の選択性層を通る移動に対して、技術的に実施可能
な限り小さい耐性を与えなければならない。さらに、支
持膜は化学的および熱的に耐性であり、種々の化学成分
を含む高温供給流に対する操作が可能であるようでなけ
ればならない。支持膜として適切な材料には、有機ポリ
マー、例えばポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、
ポリ（ビニリデンフルオリド）、ポリ（エーテルイミ
ド）、ポリイミド、ポリスルホン、ポリ（エーテルスル
ホン）、ポリ（アリールスルホン）、ポリ（フェニルキ
ノキサリン）、ポリベンソイミダゾール並びにこれらの
物質のコポリマーおよび配合物；並びに無機物質、例え
ば多孔質ガラス、カーボン、セラミックスおよび金属が
含まれるが、これらには限定されない。

【００２２】膜を、平坦シートあるいは中空繊維または
管の形態で用いることができる。平坦シート膜に関し
て、膜を、供給流に対して透過流の向流を形成するよう
に設計されたモジュール中に配置することができる。こ
れは、プレートおよびフレームモジュールまたはらせん
巻きモジュールを含むことができる。中空繊維および管
に関して、供給流を、繊維の外側（外郭側）または内側
（管側）とすることができる。特に好ましいのは管側供
給中空繊維モジュールである。膜モジュール中で用いら
れる材料は、十分に化学的および熱的に耐性であり、長
時間操作することができるようでなければならない。

【００２３】本発明の原理を用いる例示的なシステム
を、図３〜９に示す。

【００２４】図３に示すシステムにおいて、ＶＯＣ含有
供給ガス１０を、一層高い圧力の流れ１２を形成する圧
縮機２１に導き、この流れを、凝縮器２３に輸送して、
凝縮性ＶＯＣを除去する。凝縮器からの非凝縮性流１４
を、向流ＶＯＣ回収モジュール２５に導入し；掃過流３
０を、膜モジュール２５の透過側に、モジュールのリテ
ンテート端部付近に位置する掃過入口において供給し
て、供給流に対して向流とする。凝縮性ＶＯＣを、膜モ
ジュール中で選択的に除去し、ＶＯＣが減少したリテン
テート流１６を形成する。掃過流３０は、モジュール２
５の膜を透過する、ＶＯＣを多く含む透過物と混合さ
れ、一緒にされた透過側混合物３２を形成し、これは、
膜モジュールから、モジュールの供給端部付近に位置す
る透過物出口において膜モジュールから排出される。次
に、一緒にされた透過側混合物３２を、供給ガス１０に
再循環し、これと混合する。

【００２５】図４は、一緒にされた透過側混合物３２
を、真空ポンプ／圧縮機２７、次いで第２の凝縮器２９
に導き、ここでＶＯＣを回収する以外は、図３に示すシ
ステムとほぼ同一のシステムの図式図である。次に、第
２の凝縮器２９からの非凝縮性流を、第１の凝縮器２３
からの非凝縮性流と混合する。

【００２６】図５は、一緒にされた透過側混合物３２
が、供給ガス１０と混合されていない以外は、図３に示
すシステムとほぼ同一のシステムの図式図である。

【００２７】図６は、第１の凝縮器２３を、第１の圧縮
機２１から排出される加圧ガスを処理するのに用いない
以外は、図４に示すシステムとほぼ同一のシステムの図
式図である。この場合において、凝縮器２９からの非凝
縮性流を、第１の圧縮機２１からの流出流と混合する。

【００２８】図７は、ＶＯＣ含有供給ガス１０を、膜モ
ジュール２５に供給するシステムを示す。掃過流３０
を，膜モジュール２５の透過側に、モジュールのリテン
テート端部付近に位置する掃過入口において供給して、
供給流に対して向流とする。凝縮性ＶＯＣを、膜モジュ
ール中で選択的に除去し、ＶＯＣが減少したリテンテー
ト流１６を形成する。掃過流３０は、モジュール２５の
膜を透過する、ＶＯＣを多く含む透過物と混合され、一
緒にされた透過側混合物３２を形成し、これは、モジュ
ールの供給端部付近に位置する透過物出口において膜モ
ジュールから排出される。次に、一緒にされた透過側混
合物３２を、真空ポンプ／圧縮機２７、次いで凝縮器２
９に導き、ここでＶＯＣを除去する。次に、凝縮器２９
からの非凝縮性流３６は、システムから排出される。

【００２９】図８は、凝縮器２９からの非凝縮性流３６
を、供給ガス１０に再循環し、これと混合する以外は、
図７に示すシステムとほぼ同一のシステムの図式図であ
る。

【００３０】図９は、リテンテート流の一部１８を掃過
ガスとして用いる以外は、図３に示すシステムとほぼ同
一のシステムの図式図である。

【００３１】

【実施例】以下本発明を実施例を参照して説明する。実施例１窒素中に、７．８気圧（絶対圧）および３８℃において
４２，０００ｐｐｍのアセトンを含む供給ガスを、中空
繊維モジュール中に供給した。供給流の流量は、１．８
標準ｍ³／ｍ²・時であった。モジュールは、内径が３
６０μｍであり、有効長さが３８ｃｍである複合中空繊
維を備え、有効膜表面積は８０ｃｍ²であった。中空繊
維の内面を、架橋ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭ
Ｓ）の選択性層で被覆した。

【００３２】モジュールにより形成したリテンテートを
約１０％含む掃過流を、モジュールのリテンテート端部
付近に位置する掃過入口において、供給流の方向に対し
て向流となるように、０．１標準ｍ³／ｍ²・時の流量
で導入した。一緒にした透過側混合物は、０．９標準ｍ
³／ｍ²・時の合計流量を有し、これは、５０％の合計
パージに相当する。

【００３３】これらの作動条件下で、中空繊維膜モジュ
ールからのリテンテート中のアセトンの濃度は、２０ｐ
ｐｍであった。これは、アセトンが、供給ガスから９
９．９５％除去されたことを示す。

【００３４】実施例２〜６供給および掃過流の流量を変化させて、実施例１をほぼ
繰り返した。これらの実施例で得られた結果を，表１
に、実施例１での結果と共に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】実施例７実施例１に記載したモジュールを用いて、窒素中に、
７．８気圧（絶対圧）および３７℃において５５００ｐ
ｐｍのトルエンを含む供給ガスを処理した。供給流の流
量は、４．０標準ｍ³／ｍ²・時であった。モジュール
により形成したリテンテートを約４９％含む掃過流を、
モジュールのリテンテート端部付近に位置する掃過入口
において、供給流の方向に対して向流となるように、
１．９標準ｍ ³／ｍ²・時の流量で導入した。一緒にし
た透過側混合物は、２．０標準ｍ³／ｍ²・時の合計流
量を有し、これは、５０％の合計パージに相当する。こ
れらの条件下で、モジュールにより形成したリテンテー
トは、３７５ｐｐｍのトルエンを含み、これは、９３．
２％の除去効率に相当する。

【００３７】実施例８〜１１実施例１に記載したモジュールを用いて、実施例７に記
載した供給流を処理したが、供給および掃過流の流量を
変化させた。これらの実施例で得られた結果を，表２
に、実施例７での結果と共に示す。

【００３８】

【表２】

【００３９】実施例１２窒素中に、７．８気圧（絶対圧）および３７℃において
５５００ｐｐｍのトルエンを含む供給ガスを、中空繊維
モジュール中に供給した。供給流の流量は、１．６標準
ｍ³／ｍ²・時であった。モジュールは、繊維の有効長
さが１００ｃｍであり、有効膜表面積が２００ｃｍ²で
あった以外は、実施例１と同一タイプの複合中空繊維を
備えていた。

【００４０】モジュールにより形成したリテンテートを
約４７％含む掃過流を、モジュールのリテンテート端部
付近に位置する掃過入口において、供給流の方向に対し
て向流となるように、０．７標準ｍ³／ｍ²・時の流量
で導入した。一緒にした透過側混合物は、０．８標準ｍ
³／ｍ²・時の合計流量を有し、これは、５０％の合計
パージに相当する。

【００４１】これらの作動条件下で、中空繊維膜モジュ
ールからのリテンテート中のトルエンの濃度は、２４ｐ
ｐｍであり、これは、９９．６％のトルエン除去率に相
当する。

【００４２】実施例１３実施例１に記載したモジュールを、窒素中に、１１．２
気圧（絶対圧）および３５℃において４０００ｐｐｍの
トルエンを含む供給流に対して作動させた。供給流のモ
ジュールに対する流量を、３．８標準ｍ³／ｍ²・時に
設定した。この場合において、透過圧を、真空ポンプを
用いて低下させ、透過圧を、０．０５３気圧（絶対圧）
とした。約４９％のリテンテート流を、掃過流として、
モジュールのリテンテート端部付近に位置する入口にお
いて、供給流の方向に対して向流となるように、１．８
標準ｍ³／ｍ²・時の流量で導入した。一緒にした透過
側混合物は、１．９標準ｍ³／ｍ²・時の合計流量を有
し、これは、５０％の合計パージに相当する。これらの
条件下で、リテンテート流は、２０ｐｐｍのトルエン濃
度を有し、これは、９９．５％のトルエン除去率に相当
する。

【００４３】実施例１４実施例１に記載したモジュールを、窒素中に、７．８気
圧（絶対圧）および３４℃において１４，９００ｐｐｍ
のベンゼンおよび５３００ｐｐｍのトルエンを含む供給
流に対して作動させた。供給流のモジュールに対する流
量を、５．０標準ｍ³／ｍ²・時に設定した。約４９％
のリテンテート流を、掃過流として、モジュールのリテ
ンテート端部付近に位置する掃過入口において、供給流
の方向に対して向流となるように、２．４標準ｍ³／ｍ
²・時の流量で導入した。一緒にした透過側混合物は、
２．５標準ｍ³／ｍ²・時の合計流量を有し、これは、
５０％の合計パージに相当する。これらの条件下で、リ
テンテート流は、１６５ｐｐｍのベンゼン濃度および１
１０ｐｐｍのトルエン濃度を有し、これは、それぞれ、
９８．９％および９７．９％のベンゼンおよびトルエン
除去率に相当する。

【００４４】実施例１５〜１８実施例１に記載したモジュールを、窒素中に、７．６気
圧（絶対圧）および３０℃において１９，０００ｐｐｍ
のメタノールを含む供給流に対して作動させた。供給お
よび掃過流の流量を、表３に示したように変化させ、表
３に記載した実績を得た。

【００４５】

【表３】

【００４６】実施例１９実施例１に記載したモジュールを、窒素中に、７．８気
圧（絶対圧）および４０℃において７．２モル％の塩化
メチレンを含む供給流に対して作動させた。供給流のモ
ジュールに対する流量を、１．２標準ｍ³／ｍ²・時に
設定した。約４５％のリテンテート流を、モジュールの
リテンテート端部付近に位置する掃過入口において、供
給流の方向に対して向流となるように、０．５標準ｍ³
／ｍ²・時の流量で導入した。一緒にした透過側混合物
は、０．６標準ｍ³／ｍ²・時の合計流量を有し、これ
は、５０％の合計パージに相当する。これらの条件下
で、リテンテート流は、０．７モル％の塩化メチレン濃
度を有し、これは、９０％の除去率に相当する。

【００４７】実施例２０窒素中に、７．８気圧（絶対圧）および３２℃において
４４００ｐｐｍのメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）
を含む供給ガスを、中空繊維モジュール中に供給した。
供給流の流量は、５．５標準ｍ³／ｍ²・時であった。
モジュールは、繊維の有効長さが８０ｃｍであり、有効
膜表面積が１８００ｃｍ²であった以外は、実施例１と
同一タイプの複合中空繊維を備えていた。

【００４８】モジュールにより形成したリテンテートを
約４８％含む掃過流を、モジュールのリテンテート端部
付近に位置する掃過入口において、供給流の方向に対し
て向流となるように、２．５標準ｍ³／ｍ²・時の流量
で導入した。一緒にした透過側混合物は、２．８標準ｍ
³／ｍ²・時の合計流量を有し、これは、５０％の合計
パージに相当する。

【００４９】これらの作動条件下で、中空繊維膜モジュ
ールからのリテンテート中のＭＩＢＫの濃度は、８３６
ｐｐｍであり、これは、８１％の除去率に相当する。

【００５０】実施例２１掃過流および一緒にした透過側混合物の流量を、それぞ
れ１．３標準ｍ³／ｍ ²・時および１．６標準ｍ³／ｍ
²・時とし、５０％の合計パージに相当させた以外は、
実施例２０をほぼ繰り返した。これらの条件下で、中空
繊維膜モジュールからのリテンテート中のＭＩＢＫの濃
度は、９６８ｐｐｍであり、これは、７８％の除去率に
相当する。

【００５１】実施例２２供給流の流量を、９．１標準ｍ³／ｍ²・時に設定した
以外は、実施例２０をほぼ繰り返した。さらに、外部か
らの窒素流を、１．８標準ｍ³／ｍ²・時の流量で、掃
過流として用いた。一緒にした透過側混合物は、２．４
標準ｍ³／ｍ²・時の流量を有し、これは、２６％の合
計パージに相当する。これらの条件下で、中空繊維膜モ
ジュールからのリテンテート中のＭＩＢＫの濃度は、５
００ｐｐｍであり、これは、６７％の除去率に相当す
る。

【００５２】実施例２３供給流の流量を、３．８標準ｍ³／ｍ²・時に設定した
以外は、実施例２０をほぼ繰り返した。掃過流は、それ
ぞれ流量が０．７および０．９標準ｍ³／ｍ²・時であ
る、外部からの窒素流とリテンテートの一部との混合物
を含んでいた。一緒にした透過側混合物は、１．９標準
ｍ³／ｍ²・時の合計流量を有し、これは、５０％の合
計パージに相当する。これらの条件下で、中空繊維膜モ
ジュールからのリテンテート中のＭＩＢＫの濃度は、７
９２ｐｐｍであり、これは、８２％の除去率に相当す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】膜モジュールの透過側における向流掃過流を示
す図式図である。

【図２】本発明の１つの例を示す図式図である。

【図３】本発明の他の例を示す図式図である。

【図４】本発明の尚他の例を示す図式図である。

【図５】本発明の尚他の例を示す図式図である。

【図６】本発明の尚他の例を示す図式図である。

【図７】本発明の尚他の例を示す図式図である。

【図８】本発明の尚他の例を示す図式図である。

【図９】本発明の尚他の例を示す図式図である。

【符号の説明】

１０ＶＯＣ含有供給ガス１２高圧流１４供給流１６リテンテート流１８リテンテート流の一部２１圧縮機２３第１の凝縮器２５膜モジュール２７真空ポンプ／圧縮機２９第２の凝縮器３０掃過流３２透過側混合物３６非凝縮性流５５膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロデリックジェイレイアメリカ合衆国オレゴン州 97701 ベンドバトラーマッケットロード 21621 (72)発明者デヴィッドディーニューボルドアメリカ合衆国オレゴン州 97701 ベンドタマロリムコート 19615 (72)発明者スコットビーマックレイアメリカ合衆国オレゴン州 97701 ベンドサドルバック 63415

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凝縮性有機成分を、これを含む流体流か
ら除去するにあたり、前記方法が、供給側および透過側を有する膜を提供し、
凝縮性有機成分含有流体流を、前記膜の供給側に導き、
前記凝縮性有機成分を多く含む流れを透過側から排出す
ることを含む、少なくとも１つの膜分離段階を含み、ガスおよび凝縮性蒸気から成る群から選択された掃過流
を、前記少なくとも１つの膜分離段階において用いられ
る前記膜の透過側に導き、前記掃過流を、前記凝縮性有
機成分含有流体流の流れに対して向流となるように流す
ことを特徴とする、凝縮性有機成分の流体流からの除去
方法。
【請求項２】前記掃過流が、前記凝縮性有機成分より
不活性であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】前記掃過流が、前記少なくとも１つの膜
分離段階からの少なくとも１種のリテンテートの少なく
とも一部を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】前記掃過流を、前記方法の外部の源から
供給することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】前記掃過流を、空気、二酸化炭素、一酸
化炭素、水蒸気、窒素、アルゴンおよびヘリウムから成
る群から選択することを特徴とする請求項１記載の方
法。
【請求項６】前記凝縮性有機成分を凝縮させる少なく
とも１つの段階を含むことを特徴とする請求項１記載の
方法。
【請求項７】凝縮に続いて、前記凝縮段階において凝
縮していない前記凝縮性有機成分の少なくとも一部を、
前記少なくとも１つの膜分離段階において用いられる前
記膜の供給側に再循環する、少なくとも１つの段階を含
むことを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項８】前記凝縮性有機成分を吸収する少なくと
も１つの段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方
法。
【請求項９】前記凝縮性有機成分が、−１００℃より
高い沸点を有し、前記流体流を、空気、窒素および天然
ガスから成る群から選択することを特徴とする請求項１
記載の方法。
【請求項１０】前記少なくとも１つの膜分離段階にお
いて用いられる前記膜を、支持層および選択透過性被膜
層を含む複合膜並びに中空繊維膜から成る群から選択す
ることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】前記膜が中空繊維膜であり，前記中空
繊維膜の供給側を、内腔側および外側から成る群から選
択することを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】前記少なくとも１つの膜分離段階にお
ける合計パージが約６０％未満であることを特徴とする
請求項１記載の方法。