JPH11114310A - 液体脱気用接触装置 - Google Patents

液体脱気用接触装置

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JPH11114310A
JPH11114310A JP10232989A JP23298998A JPH11114310A JP H11114310 A JPH11114310 A JP H11114310A JP 10232989 A JP10232989 A JP 10232989A JP 23298998 A JP23298998 A JP 23298998A JP H11114310 A JPH11114310 A JP H11114310A
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JP
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contact device
liquid
core
fiber
baffle plate
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JP10232989A
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English (en)
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C William Fulk Jr
シー・ウィリアム・ファルク,ジュニア
James J Lowery
ジェイムズ・ジェイ・ロウアリー
Charles J Runkle
チャールズ・ジェイ・ランクル
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Celgard LLC
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/0031Degasification of liquids by filtration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02Hollow fibre modules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D63/02Hollow fibre modules
    • B01D63/024Hollow fibre modules with a single potted end
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    • B01D63/02Hollow fibre modules
    • B01D63/04Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies
    • B01D63/043Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies with separate tube sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F1/20Treatment of water, waste water, or sewage by degassing, i.e. liberation of dissolved gases

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体からの溶解気体の物質移動を増大させた
液体から脱気するための新しい接触装置及びシステムを
提供する。 【解決手段】 孔の開いたコア24、複数の微孔中空フ
ァイバー26、及び外殻32を含む液体を脱気するため
の接触装置12である。ファイバー26はコア24を取
り囲み、2つの末端を有する。管板28が上記末端を固
定する。邪魔板30が管板28の間に配置されている。
中空ファイバー26は邪魔板30で閉じられている。外
殻32がファイバー26、管板28、及び邪魔板30を
格納している。液体を脱気するためのシステムには、気
体を含有する液体源16、真空源14、及び接触装置1
2が含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液体を脱気するため
の接触装置及びシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】流体を分離することが可能な接触装置は
公知であり、例えば引用することにより本明細書の一部
をなすものとする米国特許第4,220,535号、第
5,264,171号、及び第5,352,361号を
見られたい。これらの接触装置は孔を開けた中心筒と、
筒を取り囲む複数の中空ファイバーと、中空ファイバー
の末端を固定する管板と、管板の間に配置された邪魔板
と、及び筒、ファイバー、管板と邪魔板を取り囲む外殻
とからなる。しかしながら、ファイバーは邪魔板で閉じ
られず、一つの管板から他の管板へ中空ファイバーの内
腔を通って流体の流通があるように開いている。
【0003】例えば、水から溶解気体を分離するといっ
た流体を分離する能力のある接触装置には、多くの工業
的応用がある。これらの応用には、ボイラーあるいは発
電所タービンにおける錆防止システム、飲料水、冷却
水、あるいは熱水パイプラインの錆防止システム、電子
工業用の超純水(例えば、製造工程における半導体ウエ
ハのすすぎ)、超音波洗浄プロセス、食品加工用水など
が含まれる。上述の応用のうち2つが特に興味深い。水
パイプラインにおける錆防止と電子工業用の超純水であ
る。各応用において水からの溶解酸素の除去が極めて重
要である。水パイプラインにおける錆防止においては、
酸素は溶解した鉄あるいはパイプラインからの鉄と反応
して錆を形成し、錆が沈殿しうる。飲料水の場合には、
錆の沈殿物は嫌われるものであり、しみや着色を引き起
こす。パイプラインの場合には、パイプの閉塞の原因に
なりうる。電子工業用の超純水においては、製造工程の
半導体ウエハのすすぎに水を使用する。すすぎ水中の溶
解酸素はウエハの表面を食刻し、破壊することがある。
また、それはウエハの表面を被覆し、有効なすすぎを妨
げることもある。したがって、水からの溶解酸素の除去
は極めて重要である。したがって、液体から脱気するた
めの新しい接触装置及びシステムを開発するニーズが存
在する。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は液体を脱気する
ための接触装置及びシステムである。接触装置には、孔
を開けたコア、複数の微細孔中空ファイバー、及び外殻
が含まれる。ファイバはコアを囲み、2つの末端を有す
る。管板はファイバーの末端を固定する。管板の間には
邪魔板が配置されている。中空ファイバーは邪魔板にお
いて閉じる。外殻はファイバー、管板、及び邪魔板を格
納する。液体を脱気するためのシステムには、気体を含
有する液体源、真空源、及び接触装置が含まれる。液体
源はコアの1つの末端と液体が流通するようになってい
る。真空源は管板を通って中空ファイバーの内腔と流体
の流通がある。液体はコアを出て、ファイバーを横断
し、邪魔板の周りを回って、ファイバーを横断して、ま
たコアに戻ってくる。
【0005】
【発明の実施の形態】図面を参照すれば、図1はシステ
ム10の概略図を示す。なお、図中類似の符号は類似の
要素を指す。
【0006】システム10は液体を脱気するためのもの
である。通常、システム10は接触装置12(以下にさ
らに詳しく説明する)、真空源14、気体の入った液体
の入口16、脱気した液体の出口18からなる。真空源
14は真空配管を経て接触装置12に接続する。真空は
接触装置12の両端から引く。(この配置が重要なこと
は以下にさらに詳しく説明する)気体を含んだ液体を接
触装置12の入口16に供給する。脱気した液体を接触
装置12の出口18から取り出す。(接触装置の操作は
以下にさらに詳しく説明する)特定の用途に関するシス
テム10の操作の詳細は以下に説明する。22は脱気さ
れた気体の排気管である。
【0007】図2、3、及び4を参照すると、接触装置
12は、孔を開けた管状体からなるコア24と、コア2
4を取り囲む複数の中空ファイバー26と、ファイバー
26の両末端にある管板28と、管板28の間に配置さ
れファイバー26を保持する邪魔板30と、コア、ファ
イバー、管板、邪魔板を取り囲む外殻32とからなる。
中空ファイバー26は、コア24の軸線とほぼ並行に配
設するのが好ましい。接触装置12は物質移動装置であ
り、それによって溶解気体を含有する液体は入口16を
経由してコア24に導入される。好ましくは、コア24
には転流体25が含まれる。転流体25はコア24中の
ブロックであり、入口16から出口18への直接の流体
の流通を阻止する。液体はコア24の外へ出て、ファイ
バー26を横切るように流れ、邪魔板30の周りを回っ
て、再びファイバー26を横切るように流れてコア24
に戻り、出口18から外へ出る。接触装置12は配管2
0を経由して真空源14と流体の流通がある。配管20
は真空ヘッド空間34と流通がある。ヘッド空間34と
中空ファイバー26の内腔は流通がある。
【0008】通常、接触装置12は、引用することによ
り本明細書の一部をなすものとする米国特許第5,26
4,171号及び第5,352,361号に述べられて
いるように組み立てる。好ましい実施形態においては、
コア24は筒状であり、外殻32と同軸である。邪魔板
30は管板28から等距離の位置にあり、コア24と接
触している。転流体25は邪魔板30と同一平面上にあ
る。邪魔板30の両側の中空ファイバー26の密度は同
一である。しかしながら、本発明はこのように限定され
るものでない。図2、3、及び4に図示した接触装置の
差異は、好ましくは邪魔板30内にある中空ファイバー
26の終端36に関するものである。例えば、図2にお
いてはファイバー26の終端36は挟むことにより閉じ
られている。好ましくは、中空ファイバー26はコア2
4上に巻き付ける前にファイバーマットに成形してお
き、終端36は例えば、熱、超音波などの溶接装置によ
り成形される。図3においては、別な実施形態が図示さ
れている。そこでは、邪魔板30内の終端36”は物理
的に切断し、遮断されている。図4においては、終端3
6”は別々の邪魔板部30’及び30”中に形成する。
【0009】運転時には、本発明の接触装置の設計によ
ると、液体からの溶解気体の物質移動を増大させること
ができる。すべての物質移動装置におけるのと同じく、
移動の駆動力は濃度勾配である。本発明においては、中
空ファイバーの管板の両末端から真空に引くことによ
り、並流あるいは向流で濃度勾配が最大になる。さら
に、図5を参照すればこのことが図示されている。
【0010】図5においては、液体流量(立方メートル
/時、m3 /h)をx軸とし、全物質移動係数Koa(メ
ートル/時、m/h)をy軸として各種接触装置につい
て比較している。各例において、接触装置は25℃、1
8トル(torr)、及び水中溶解酸素8500mg/
3 (ppb)で操作した。曲線1は本発明により作製
した、19.3平方メートルの中空ファイバー外表面積
(Hoechst Celanese Corporation, Separation Group o
f Charlotte, North Carolina, USAから市販されている
CELGARD(登録商標)X−40中空ファイバーを
膜として使用)を有する接触装置に対するものである。
曲線2は30平方メートル以上の中空ファイバー外表面
積を持つ、大日本インキ化学工業、東京、日本から市販
されている(この接触装置の名称はSEPAREL(登
録商標)EFM−530 GM112である)接触装置
に対するものである。曲線3は19.3平方メートルの
中空ファイバー外表面積を持ち、米国特許第5,26
4,171号及び第5,352,361号により作製さ
れ、Hoechst Celanese Corporation, Separation Group
of Charlotte, North Carolina, USAからLIQUI−
CEL(登録商標)の商品名で販売されている接触装置
に対するものである。中空ファイバー膜は上述のCEL
GARD(登録商標)X−40中空ファイバーである。
曲線4は19.3平方メートルの中空ファイバー外表面
積を持ち、米国特許第5,264,171号及び第5,
352,361号により作製された接触装置に対するも
のであるが、邪魔板は使用しなかった。中空ファイバー
膜は上述のCELGARD(登録商標)X−40中空フ
ァイバーである。
【0011】図5の曲線は次の式により作成した。
【数1】KoaA/Q=ln(Ci /Co )ここで、
【数2】Koaは全物質移動係数(m/h)であり、 A=膜の外表面積(m2 ) Q=液体流量(m3 /h) C=溶解気体O2 の濃度、i=入口、o=出口 である。
【0012】工業用水の錆防止の用途においては、通常
工業用水の酸素含量は約9000パーツパービリオン
(ppb)以上である。殆どの工業用途においては、酸
素は500ppb以下の含量に除去しなければならな
い。本発明の接触装置を使用する場合、50トル(to
rr)以下の真空と約200平方フィートの膜接触面積
によりこれが達成される。超純水の用途においては、通
常、供給水の溶解酸素量は約9000ppbあるいはそ
れ以上であり、1から10ppb以下の酸素になるよう
に脱気する。本発明の接触装置の場合、15から20ト
ル(torr)の真空と約200平方フィートの有効表
面積を持つ接触装置を使用して、これが達成できる。
【0013】一般的に、このシステムはいかなる液体脱
気工程にも使用できる。このような工程として他に、腐
食防止用としてボイラー供給水からの酸素の除去、イオ
ン交換樹脂の再生間の寿命を延長するための二酸化炭素
の除去、及び既に記述したものなどがある。真空源は1
25トル(torr)から18トル(torr)ないし
8トル(torr)の圧力範囲にある。
【0014】本発明は、その精神あるいは本質から逸脱
することなく、他の形で実施することができ、したがっ
て本発明の範囲を示すものとしては前述の明細書よりも
むしろ特許請求の範囲を参照すべきである。本発明を図
示するため、図面には好ましい形を示してあるが、当然
図示した正確な配置及び装置に制約されるものでない。
【図面の簡単な説明】
【図1】液体を脱気するためのシステムを示す概略図で
ある。
【図2】本発明の1番目の実施形態の断面図である。
【図3】本発明の2番目の実施形態の断面図である。
【図4】本発明の3番目の実施形態の断面図である。
【図5】各種接触装置(本発明およびそれ以外)の流量
(液体)を関数にした全物質移動係数のグラフ上の比較
である。
【符号の説明】
10 脱気システム 12 接触装置 14 真空源 16 液体入口 18 液体出口 24 コア 26 微孔中空ファイバー 28 管板 30 邪魔板 32 外殻
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598064794 13800 South Lakes Dri ve,Charlotte,NorthC arolina 28273,United States of America (72)発明者 ジェイムズ・ジェイ・ロウアリー アメリカ合衆国ノースカロライナ州28209, シャーロット,リッジウッド・アヴェニュ ー 379 (72)発明者 チャールズ・ジェイ・ランクル アメリカ合衆国ノースカロライナ州28277, シャーロット,ウィリアム・ペン・レイン 10425

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 孔が開いたコアと、上記コアを取り囲む
    複数の微孔中空ファイバーであって、上記ファイバーが
    2つの末端を有し、上記末端を管板が固定し、上記管板
    の間には邪魔板が配置され、上記邪魔板で上記ファイバ
    ーが閉じられている中空ファイバーと、及び上記ファイ
    バー、管板、及び邪魔板を格納する外殻とからなる液体
    脱気用接触装置。
  2. 【請求項2】 上記ファイバーが挟むことにより閉じら
    れている請求項1に記載の接触装置。
  3. 【請求項3】 上記ファイバーが切断及び閉塞により閉
    じられている請求項1に記載の接触装置。
  4. 【請求項4】 上記邪魔板が2つの分離した部分からな
    り、上記ファイバーが一つの上記部分中に終端を持って
    終わる請求項1に記載の接触装置。
  5. 【請求項5】 気体を含有する液体源と、真空源と、接
    触装置とを含んでなり、該接触装置が、孔を開けたコア
    と、上記コアを取り囲む内腔を有する複数の微孔中空フ
    ァイバーであって、上記ファイバーが2個の末端を有
    し、上記末端を管板が固定し、上記管板の間に邪魔板が
    配置され、上記邪魔板で上記ファイバーが閉じられてい
    る中空ファイバーと、上記ファイバー、管板、及び邪魔
    板を格納する外殻とを含んでなり、ここで上記液体源は
    上記コアの一方の末端と流体の流通があり、真空源は上
    記管板を通って上記内腔と流体の流通があり、上記液体
    は上記コアを出て、上記ファイバーを横切るように流
    れ、上記邪魔板の周りを回り、上記ファイバーを横切る
    ようにして上記コアに戻ってくることを特徴とする液体
    脱気システム。
  6. 【請求項6】 上記液体が水である請求項5に記載のシ
    ステム。
  7. 【請求項7】 上記真空源が125トルから8トルの範
    囲にある請求項5に記載のシステム。
  8. 【請求項8】 上記システムを錆防止に使用する請求項
    5に記載のシステム。
  9. 【請求項9】 上記システムを超純水源に使用する請求
    項5に記載のシステム。
JP10232989A 1997-08-19 1998-08-19 液体脱気用接触装置 Pending JPH11114310A (ja)

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US08/914,740 US5938922A (en) 1997-08-19 1997-08-19 Contactor for degassing liquids
US08/914740 1997-08-19

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JP (1) JPH11114310A (ja)
KR (1) KR19990023507A (ja)
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