JPS58159806A

JPS58159806A - 物質移動用装置

Info

Publication number: JPS58159806A
Application number: JP58033010A
Authority: JP
Inventors: ヨハン・ゲオルゲ・アルベルト・ビタ−
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1982-03-04
Filing date: 1983-03-02
Publication date: 1983-09-22
Also published as: KR840003821A; ZA831413B; GB2115721A; BR8301002A; EP0088459A2; EP0088459A3; NL8200880A; AU1197183A; GB8305737D0

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ある流体相から他の流体相へ、隔膜を使用し
て物質移動させるための装置に関する。

普通、「流体相」という概念は、−もしくはそれ以上の
成分の液相、および気相もしくは蒸気相の両方を包括す
るものであるが、これらの成分のすべてが、本来液相も
しくは気相状態にあるには及ばない。

例えば、成る液体内に溶解した固体物質は、両者が一体
となって液相を構成する場合が考えられよう。

物質移動における「物質ｊ概念は、それ故、普通、固体
、液体もしくは気体物質に関するものといえよう。

隔膜を含むような装置は公知のものである。実用上の理
由から、該隔膜は、特定の形状に製作され、なかでも、
平板膜、管状膜、およびスパイラルコイル膜が開発され
ている。

最初の二つの形式のものは、流れが両壁に沿って維持さ
れ、その結果両者とも成る液相から別の液相へと物質が
移動するのにふされしいものとなっている。しかしなが
ら、両者゛の構造は、高圧が使用される場合は特に、非
常に高くつくものとなる。また、や＼スペースをとる、
即ち、高しＡ充填密度を達成しない（膜表面面積（ｍ’
　）　／装置容積（ｍ゛）で表現した場合。）スパイラ
ルコイル膜は経済的観点からはより−そう有利である。

なぜならば、相当高い充填密度を達成し、隔膜全体が、
包絡管壁内に容易に変身できるから、その、後非常に高
いＦｌ（力が付与されることができる。

しかしながら、今日まで知られている構成では、それら
の加圧範囲は限られている。なぜならそれらは流れが維
持できる側面は一つしかもたないから、濃度勾配が動力
を形成する工程に使用するには不適当であるからである
。

上記の欠陥を克服するものとして、スパイラルフィル膜
が提案できる。該隔膜によれば、それの両側に沿って流
れが維持でき、同時にある流体相から他の流体相へと物
質を移動させるために使用するに相応しいものとなる。

従って、本発明は、成る流体相から他の流体相　　１鳩へと、隔膜を使用して物質を移動させるための装置を提
供するもので、その特徴点は、該隔膜がある流体相の供
給配管のまわりにスパイラル状に巻きつけられ、該供給
管は、隔膜の流れ側に位置する第１流路と関連通し、装
膜の両側に沿って流れが維持でき、その流路は、今度は
、上記流体相の排出配管と関連通しているが、他の側は
すべて閉じられている。

一方、装膜の他方の流れ側には、第二流路があり、その
一端は、他の流体相供給用に開いており、他端は、それ
を排出するために開いているが、その他の側はすべて閉
じている。

本装置はこういうわけで今や隔、膜を使用して行われる
方法のほとんどすべてに使用できるものとなる。例えば
、隔膜分析、逆浸透、超ろ過、−およびガス流体の清浄
化、溶媒抽出のような、ある流体相から別の流体相への
物質移動において使用できるのである。

本装置は、特に、脱ア子７アルト化、脱ろう化およびあ
る種の抽出のような、オランダ特許出願Ｎｏ、ざ２００
ざｌｒ／（同日打出Ｊｉり主記載の流体混合物の分離方
法に使用するのに適している。

本装置による場合は最早感じられないが、公知の装置の
欠陥というのは、濃度分極化が起きるということである
。このことは、ある成分が隔膜を通して拡散する結果、
該隔膜の一方の流れ側に、他の成分の余剰が増大すると
いうことを意味している。濃度分極化の発生は、含まれ
た流体相が隔膜に沿って流れる速度を引上げることによ
り、回避することができるが、隔膜を経て拡散すること
のできる分子が、約１０〜３０倍該隔膜に沿って通過し
、その後拡散するという風に行うことが望ましい。

この流速度の上昇は、本発明により、隔膜の両側におい
て可能になった。なぜなら、該隔膜は、その他方側に、
流速により規定される非常に低い流速があり、そのため
常に部ぜ的な濃度分極化を示す従来公知の単側流隔膜か
らその両側に流れが維持できるものであるからである。

本装置は、同−流体相用の独立の供給管と排出管との両
方を有し、両管とも、第一流路を経て互いに連結されて
いる。

上記両管とも平行軸流であって、隔膜を供給管の周囲に
スパイラル状に巻きつける作業を容易にすることが望ま
しい。実施態様の一例では、該供給管と排出管とは、巻
き上げてない状態で放膜の反対端に位置している。

その後、この装置で包絡管内へ容易に内装するには、そ
の際、該包絡管が特別の形状をしてし１）なければなら
ないため、や＼困難である。

それ故、異なる実施態様によつ、て、同−流体相用の供
給管および排出管が同一線上にあり、かつ互いに接触し
ている態様によることが望ましい。

しかしながらこれは、上記流体相が、供給管から排出管
へ直接に流れることができる（それは、両側に沿って流
れが維持される隔膜の一方の流れ側に第一流路が位置す
ることによってのみ可能であることである。）というこ
とを意味するものではない。

隔膜がスパイラル状に巻かれるときには、供給管と排出
管の両方とも該ロール体の中心部にあり、該ロール体は
、その断面が事実上円形であるため、包絡管をそのまわ
りに装着するのが容易となる。

同−流体相用の前記第一流路は、供給管と関連通してい
る。これは、例えば供給管に穿孔するか一方側にスリッ
トを設けることによって可能になる。第一流路は、供給
管と排出管により、あるいは隔膜の両側に沿ってシール
により、あるいは該隔膜それ自体により、また、場合′
によっては隔膜に平行な不浸透中間層と境を接している
。

しかしながら、この中間層は、該隔膜が、そ°の内部が
同−流体相用の供給管および排出管の双方に開いた第一
流路を構成する包結線の形に構成されている実施態様に
おいては不要であって、それが望ましいものとされる。

この包絡管を作る簡単な方法は、隔膜材の長方形板を二
つに折曲げて（穿孔）供給管を、場合によっては排出管
と共に、該折曲部内の二つの層の　　　；間に挿入し、
残る二つもしくは三つの隔膜層を、適当なにかわ、もし
くは適当な溶接技術を用いて、密封することである。そ
の後該包絡管は供給管のまわりに巻上げることができる
。

第二流路は、該包絡管の両外側間に存在し、その内部の
第二流体相は、原則として供給管に平行に伸び、そのた
め第−流路内の流れ方向にほぼ垂直に伸びる流れ方向を
有する。供給管内の流れ方向は、第二流路内の流体相の
流れ方向に対して平行もしくは逆平行であってもよい。

もし、供給管と排出管とが同一線上にあり、かつ、互い
に接触しているならば、（それが望ましいケー≧“であ
る。）また、更に隔膜が包絡管の形に構°成されている
゛ならば、該包絡管には、供給管と排出管とに垂直な方
向に接触している地、点から、その全長のＳ〜９５％蔦
特に７０〜９０％にわたり該供給管と排出管に垂直な方
向に密封されきっていることが望ましい。該包絡管は、
このように内部を部分的に密封されているから、同一流
体相が隔膜のほんの些細な部分に沿って、即ち、供給管
と排出管にぴったり沿って流れることは不可能にゞなる
。

この近道は遮断されるために、上記流体相は、反対端に
向かって、まず、そしてつづいてシールの他方側で、供
給管に垂直な方向にまず、そしてつづいて排出管に再び
復帰するように流れざるを得ない。

こうして隔膜表面の大きな部分が以前より使用され、物
質を他の流体相と交換することになる。

流体が隔膜層間で妨げられないで流れるように保つため
には、いわゆる「スペーサ」を使用することが望ましい
。

包絡管の内部は隔膜の二つの内部流れ側を互いに一定の
距離に保つ有孔網を装着することが望ましい。同様に隔
膜の二つの外部流れ側を互いに一定距離に保つ有孔網は
包絡管の外側に対して装着した方が望ましい。

このように、第−流路内と、第二流路内の両方に構造網
（それぞれ「゛内部スペーサ」、「外部スペーサ」と呼
ぶ）があることになる。

この二つの構造網と二つの隔膜層とから成る複合体は、
ラミネートと呼ばれることがある。

巻き上げていない、部分的に切除した形の図面で、本発
明になる装置の望ましい実施態様を、更に明らかにした
い。わかりやすいように図面は、縮尺図によってはいな
い。ある部分は拡大されるか、部分的に省略されている
。

該図面は、排出管／２と共に全体を構成する供給管と、
これら２つの管材との間の貫流を防止する仕切３を示す
。

本装置は対称的に構成されているので、同一相の流れ方
向も同時に転向し、該供給管を排出管としても使用する
ことができる。

配管／および２は、隔膜ｔが存・在する長さの部分に沿
って穿孔されている。隔膜材は普通、多くの寸法のたと
えば６ｍの長さを有し、２〜３龍ないし２〜３　ｃｍ　
％約７０−１００倍の寸法を有することのある供給管／
および排出管２のまわりに巻きつけることができる。供
給管／および排出管２の長さは、共に、２〜３デシメー
トル、例えば１ｍであってよい。例えば、ポリプロピレ
ンのような隔膜材質の厚さは、例えば°（７’、’７−
　／　Ｏｍである。

これらの手あてが比例製図法によっていないのは、専ら
図面をわかりやすくするためである。

隔膜ｑは、供給管／と排出管２のまわりに折り曲げて、
５その両側をシールする（溶接継目Ｊ、４゜７）ことに
よって、包絡管の形になっている。更に、隔膜ｑの包絡
管内には、溶接継目ざがあり、仕切３から隔膜の長さの
およそ１分の３に沿って伸びている。

隔壁ｔが２つに折られ、密封される前に、構造網９が設
けられ包絡管の内部に自由な流れを確保する。

わかりやすくするために該構造網は、実際よりも粗く引
かれている、図示されていない外面部構造網と共に、内
面構造網９を包括する隔膜包絡管の複合体は、供給管／
と排出管２のまわりにスパイラル状に巻き上げられる。

その結果得られるロール体は、その後、容易に包絡管に
変身し、場合によっては、係止クリップが供給管／と排
出管−に装着され、隔膜ロール体　　−亀が横方向に移動することを防ぐことができる。

本発明による装置を使用すると、流体相１０は包絡管の
内側の穿孔を経て供給管／を貫流し、字矢線に従い、最
終的には該穿孔を通り、排出−に流入する。

第二流体相／ｌは、白地矢印に従い、隔膜包管の他方側
に沿って流れる。もし、隔膜が流体のいずれかもしくは
その両方にある成分にとっ浸透可能であって、両液相中
の前記成分の濃度差がある場合には、最高濃度を有する
流体相が最低濃度の流体相へと隔膜を経由して、該成分
移動がみられることになる

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明による装置の展開断面図示す。／・・・供給管、２・・・排出管、３仕切　ダ・・・隔
膜！、乙、７・・・溶接継目、９・・・構造網、１０・
・・第１相／／・・・第２相液代理人の氏名　　川原用、−穂黒管絡相てにらの−１を液

Claims

【特許請求の範囲】

（１）成る流体相から他の流体相に隔膜を使用すること
によって物質を移動させるための装置において、該装置
内には隔ＷＩ（４）が、同流体相供給管（１）の周囲に
スパイラル状に巻きつけられ、該供給管（１）は、両側
に沿って流れが維持できる隔膜の流れ側に位置する第１
流路と開連通し、該第１滝路は、今度は、該流体相用排
出管（２）と関連通するが、他の側はすべて閉じており
、一方、１膜の他の流れ側には、その一端が、他の流体
相供給用に開き、他端はその排出用に開いているが、そ
の他の辺はすべて閉じている第二流路が配設されている
ことを特徴とする、上記物質移動用装置。
（２）　　同流体相供給管（１）および排出ｆ（２）が
線上にあり、互いに接触していることを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の装置。
（３）　　内部が、同一流体相供給管（１）および排出
管（２）の両方と関連通している第一水路を構成する、
包絡管形に隔膜が構成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項もしくは第２項に記載の装置。
（４）包絡管が、供給管（１）と排出管（２）とが接触
する地点から内側に該包絡管の全長の５〜９３％の長さ
にわたり、該供給管と該排出管とに垂直方向にシールさ
れることを特徴とする特許請求の範囲第２項もしくは第
３項に記載の装・置。
（５）包絡管の内側が、隔膜の二つの内部流れ側を、互
いに一定の距離に維持する有孔構造網を装着することを
特徴とする特許請求の範囲第３項もしくは第１項に記載
の装置。
（６）隔膜の二つの外部流れ側を、互いに一定の距離に
維持する有孔構造網（９）が包絡管の外側に対して装着
されることを特徴とする特許請求の範囲第３項もしくは
第を項もしくは第５項に記載の装置。