JPS5931374B2 - Gas-liquid contact method - Google Patents

Gas-liquid contact method

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JPS5931374B2
JPS5931374B2 JP52079245A JP7924577A JPS5931374B2 JP S5931374 B2 JPS5931374 B2 JP S5931374B2 JP 52079245 A JP52079245 A JP 52079245A JP 7924577 A JP7924577 A JP 7924577A JP S5931374 B2 JPS5931374 B2 JP S5931374B2
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solvent
hollow fiber
hollow fibers
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俊輔 南
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は気液接触方法に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a gas-liquid contact method.

更に詳しくは液相と気相の接触による吸収もしくは化学
反応により、ガス成分の分離を行なう際に、表面多孔質
の中空繊維を使用して実施する方法に関する。
More specifically, the present invention relates to a method in which a superficially porous hollow fiber is used to separate gas components by absorption or chemical reaction through contact between a liquid phase and a gas phase.

混合ガスから特定成分ガスを分離する方法あるいはガス
による反応生成物を得る方法は一般に吸収法により、充
填塔、段塔、スプレー塔、濡れ壁塔、気泡塔などの方式
が使用されている。
A method for separating a specific component gas from a mixed gas or a method for obtaining a gas reaction product is generally an absorption method, and systems such as a packed column, a tray column, a spray column, a wet wall column, and a bubble column are used.

これらの方式はいずれも気液接触によって行う方法であ
るが各々一長一短があり、目的に応じて工業的に使用さ
れている。
All of these methods involve gas-liquid contact, but each has advantages and disadvantages, and is used industrially depending on the purpose.

本発明者はこれらの方式を更に改良し、建設コストの低
下、設備面積及び容積の低下、生成物の純度向上、生産
性の向上、補修の簡易化につき鋭意検討の結果本発明に
到ったものである。
The present inventor has further improved these methods and has arrived at the present invention as a result of intensive studies to reduce construction costs, reduce facility area and volume, improve product purity, improve productivity, and simplify repairs. It is something.

つまり、液相の容量係数を大きく保ち、かつガスと液相
の接触効率を向上せしめるため表面多孔質の中空繊維を
使用することにより、可能になったものである。
In other words, this was made possible by using superficially porous hollow fibers in order to maintain a large capacity coefficient of the liquid phase and improve the contact efficiency between the gas and the liquid phase.

即ち本発明は多孔質中空繊維の表面を溶媒と接触状態に
保ち、該中空繊維の内部から外部に向けて被処理混合ガ
スを透過せしめることにより該被処理混合ガス中の特定
成分を前記溶媒中に吸収せしめ、もしくは前記溶媒と反
応せしめ残余の成分を補集もしくは放出することを特徴
とする気液接触方法である。
That is, the present invention maintains the surface of a porous hollow fiber in contact with a solvent, and allows the mixed gas to be treated to permeate from the inside of the hollow fiber to the outside, so that a specific component in the mixed gas to be treated can be absorbed into the solvent. This is a gas-liquid contact method characterized in that the remaining components are collected or released by absorption with the solvent or reaction with the solvent.

本発明方法に従って中空繊維を使用すると従来のラシヒ
リング等の充填剤に比べ表面積/容積の割合が増大する
と共に、著るしく軽量化され、設備コストが低減される
The use of hollow fibers in accordance with the method of the present invention provides an increased surface area/volume ratio compared to conventional fillers such as Raschig rings, and significantly reduces weight and equipment costs.

また大型化、小型化の制御が容易である。In addition, it is easy to control the size and size of the device.

処理されたガスの品質は中空糸の内部から外部にガスが
通過せしめられるため、フィルターの役割も果し、ガス
中の狭雑物ははソ完全に除去されて高純度の製品を得る
ことが可能になる。
The quality of the treated gas is determined by the fact that the gas passes from the inside of the hollow fiber to the outside, which also serves as a filter, and impurities in the gas are completely removed to obtain a high-purity product. It becomes possible.

本発明に利用される多孔質中空繊維はポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリアクIJ Oニトリル、ポリエステ
ル、ポリブチレンテレフタレート、テフロン等の弗素系
ビニル重合体、ナイロン、芳香族ポリアミド、ポリスル
フォン、その他市販の合成繊維原料を用いて製造される
The porous hollow fibers used in the present invention include polyethylene, polypropylene, polyac IJ O nitrile, polyester, polybutylene terephthalate, fluorine-based vinyl polymers such as Teflon, nylon, aromatic polyamide, polysulfone, and other commercially available synthetic fiber raw materials. Manufactured using

中空繊維の多孔質化は特願昭51−110996に記載
されるような延伸熱処理などによる方法、特開昭50−
135171号など凝固法によるものやブレンド方法に
よって得た中空糸から一方の成分を溶解除去する方法が
知られている。
The hollow fibers can be made porous by a method such as stretching heat treatment as described in Japanese Patent Application No. 110996/1982,
No. 135171, a method is known in which one component is dissolved and removed from a hollow fiber obtained by a coagulation method or a blending method.

孔のない中空繊維や半透膜として利用される極微細な孔
を持つ活性層を有する中空繊維は用途によっては使用可
能であるが、ガス透過係数が小さすぎるため、通常の用
途では不向きであり、好ましくはガス透過係数が5 X
10−8crA/crit −sec、 mHfi以
上であることが経済的に有効である。
Hollow fibers without pores or hollow fibers with an active layer with ultrafine pores used as semipermeable membranes can be used in some applications, but their gas permeability coefficients are too low, making them unsuitable for normal applications. , preferably with a gas permeability coefficient of 5
It is economically effective that it is 10-8 crA/crit-sec, mHfi or more.

孔径が余り大きすぎると液体が中空繊維中に浸透し、中
空繊維が詰まることになり、送気するためには多大の圧
力を必要とするし、気体の浸出が粗大になり、液相への
吸収が不充分となる。
If the pore size is too large, the liquid will penetrate into the hollow fibers, clogging the fibers, requiring a large amount of pressure to supply air, and causing large leaching of gas, which will cause problems in the liquid phase. Absorption becomes insufficient.

従って中空糸表面の孔径平均寸法は直径換算で50A°
から5.0μの範囲にあることが好ましく、望ましくは
100A’から10μが適している。
Therefore, the average pore size on the hollow fiber surface is 50A° in terms of diameter.
It is preferable that it is in the range of 5.0 μm from 100 A′ to 10 μm.

中空繊維の内径は圧損が小さいことが必要であり、50
μ以上であることが好ましく、太さの上限はとくに限定
するものではないが、一定容積内の表面積を多くするこ
とを考えると、余り太すぎるのは効率的でなく、かつ使
用時の力学的強度の観点からみても数ミIJメートルで
あることが好ましい。
The inner diameter of the hollow fiber must have a small pressure loss, and should be 50
The upper limit of the thickness is preferably μ or more, and there is no particular restriction on the upper limit of the thickness, but when considering increasing the surface area within a certain volume, it is not efficient to be too thick, and it is difficult to From the viewpoint of strength as well, it is preferable that the thickness be several milliJ meters.

中空糸を束状にするのけ適当な接着剤を使用することに
よって接合し空気のもれがないようにシールすることが
できる。
The hollow fibers can be bundled and bonded using a suitable adhesive and sealed to prevent air leakage.

中空糸及び接着剤の材質は使用する系の溶媒に浸されな
い材料の選択が必要である。
It is necessary to select materials for the hollow fibers and adhesive that will not be soaked in the solvent of the system used.

束状の中空繊維は直接液相に浸漬されても良いし、中空
繊維の表面層に添って液相を流してやることができ、中
空繊維の内部から小孔を通して表面に透過ガスが滲出な
いし吹き出し、溶媒″と接触する。
The bundled hollow fibers can be directly immersed in the liquid phase, or the liquid phase can be flowed along the surface layer of the hollow fibers, and the permeated gas oozes or blows out from the inside of the hollow fibers to the surface through the small holes. , in contact with the solvent''.

そこでガス吸収ないし反応が起こシ、ガスの一部分は吸
収され、残りの部分は液相中ないしは空間を通って出口
へ出て来る。
Gas absorption or reaction takes place there, part of the gas being absorbed and the remaining part passing through the liquid phase or space to the outlet.

ガスは中空糸の表面の孔径が小さいことがら狭雑物はフ
ィルターされ非常に浄化される。
The gas is extremely purified because the pores on the surface of the hollow fibers are small, so that impurities are filtered out.

このガスは必要に応じ捕集され他の用途に供されるか、
又はそのま\放出される。
Is this gas collected and used for other purposes as necessary?
Or it is released as is.

ガスから有効物質ないしは不純物質とみなされる成分を
吸収ないしは反応した溶液相は中空繊維をつたわって或
は溶液排出管から系外に取出される。
The solution phase that has absorbed or reacted with components considered to be effective substances or impurities from the gas is taken out of the system through the hollow fibers or from the solution discharge pipe.

本発明の方法は液相の容量係数が大き〈従来の工業的に
用いられるよりも濃度が高く得ることができる特徴があ
る。
The method of the present invention has a large capacity coefficient of the liquid phase and is characterized by being able to obtain a higher concentration than conventional industrial methods.

本方法では繊維が細いことから1m’の容積中において
、外径300μの中空繊維の容積充填率を30係として
も表面積ば900mjを有することになる。
In this method, since the fibers are thin, the hollow fibers with an outer diameter of 300 microns have a surface area of 900 mj even if the volume filling factor is 30 in a volume of 1 m'.

この値はラシヒリング等の1rT13当りの充填物表面
積が100〜300rr?/m”であることを考えると
相当大きいものであることが判る。
This value means that the surface area of the filling material per 1rT13 such as Raschig ring is 100 to 300rr? /m'', it can be seen that it is quite large.

またその重量はラシヒリングだけでも400〜2000
kg/nT3にもなるが、中空繊維を使用すると僅か1
00〜60kgにしかならない。
Also, the weight of the Rashig ring alone is 400 to 2000.
kg/nT3, but if hollow fiber is used, it is only 1
It only weighs between 00 and 60 kg.

このように軽量化されることは外装にも簡単になり装置
コストは著るしく低下する。
This reduction in weight also simplifies the exterior packaging and significantly reduces the cost of the device.

中空繊維は合成高分子であり、金属のような錆の発生も
なく、陶器製やガラス製のラシヒリングのような破損も
ない。
Hollow fibers are synthetic polymers, so they don't rust like metal and don't break like ceramic or glass Raschig rings.

また適宜使いすてによる取扱いも可能であり、作業上安
全であると同時に取扱いも容易である。
In addition, it can be handled by disposing of it as appropriate, making it safe for work and easy to handle.

生産性については900mの表面積を有し、ガス透過係
数が5 X 10−” crJ、/cytt−sec、
H&の中空繊維を充填した装置を使用すると、3気圧
では約300m’/hrの透過ガスを処理することがで
きる。
Regarding productivity, it has a surface area of 900 m and a gas permeability coefficient of 5 x 10-” crJ,/cytt-sec,
Using the H& hollow fiber filled device, approximately 300 m'/hr of permeate gas can be processed at 3 atmospheres.

本発明の方法はエタノール、メタノールなどのアルコー
ルを蒸気状で含むガスからこれらを回収する方法、アン
モニアを含むガスからこれを除去する方法、硫化水素、
二酸化硫黄などの硫黄化合物からこれら成分を除去もし
くは回収する方法、空気中の酸素を溶媒中に吸収させる
方法、窒素酸化物を含有するガスからこれ等を除去する
方法、アセトン、低分子炭化水素など有機化合物を含有
するガスがこれらを除去もしくは回収する方法などにお
ける気液接触方法として有効に利用される。
The method of the present invention includes a method for recovering alcohols such as ethanol and methanol from a gas containing vapor, a method for removing alcohol from a gas containing ammonia, hydrogen sulfide,
Methods for removing or recovering these components from sulfur compounds such as sulfur dioxide, methods for absorbing oxygen in the air into solvents, methods for removing these components from gases containing nitrogen oxides, acetone, low-molecular hydrocarbons, etc. Gases containing organic compounds are effectively used as a gas-liquid contact method in methods for removing or recovering these compounds.

以下に実施例をもって詳細を説明することにするが実施
例によって本発明の範囲が限定されるものでけない。
The details will be explained below using examples, but the scope of the present invention should not be limited by the examples.

実施例 1 中空繊維表面と内面に貫通する微小な孔を有すポリプロ
ピレン中空繊維を作成し、この繊維を束ねてエポキシ系
接着剤で両端を集束し、図1に示すような容器におさめ
た。
Example 1 A polypropylene hollow fiber having minute holes penetrating the hollow fiber surface and inner surface was prepared, the fibers were bundled, both ends were bound together with an epoxy adhesive, and the fibers were placed in a container as shown in FIG. 1.

このポリプロピレン中空繊維の水中におけるガス透過係
数は5.3×10−8(J/cr?t ・5ec−cr
rtH&であった。
The gas permeability coefficient of this polypropylene hollow fiber in water is 5.3 x 10-8 (J/cr?t ・5ec-cr
It was rtH&.

中空繊維の全表面積は20m′である。The total surface area of the hollow fibers is 20 m'.

この装置を用いて精密醗酵によるエタノール製造工程か
らでるエタノール蒸気を含むCO2ガスからエタノール
を水で回収し、回収したコタノール水溶液を発酵に再利
用する目的に本装置を使用した。
This device was used to recover ethanol with water from CO2 gas containing ethanol vapor emitted from the ethanol production process by precision fermentation, and to reuse the recovered cotanol aqueous solution for fermentation.

この方法によって0.8モル係のエタノール蒸気を含む
CO2ガスを30m’/hrの速度で水中に供給し、処
理したところ、エタノールは完全に回収された。
When CO2 gas containing 0.8 molar ethanol vapor was supplied into water at a rate of 30 m'/hr and treated using this method, ethanol was completely recovered.

溶液回収口からはエタノール水溶液が得られ回収エタノ
ールは約Q、5kg/hであり水溶液中のエタノール濃
度は平均5%であった。
An aqueous ethanol solution was obtained from the solution recovery port, the amount of recovered ethanol was approximately Q, 5 kg/h, and the ethanol concentration in the aqueous solution was 5% on average.

実施例 2 実施例1に用いたものと同様の装置を空気中のNH3を
水に吸収させて除去する目的で使用した空気は1気圧で
送り10 lT13/h rを処理した。
Example 2 A device similar to that used in Example 1 was used for the purpose of removing NH3 in the air by absorbing it into water. Air was fed at 1 atm and 10 lT13/hr was processed.

水は中空繊維の側面に添って流し、10kg/hrの水
を流した。
Water was allowed to flow along the sides of the hollow fibers at a rate of 10 kg/hr.

これにより空気中のNH3を完全に除去した。This completely removed NH3 from the air.

ガスの圧損は繊維表面を流れる水の厚さが小さいことか
らほとんど無視された。
The gas pressure drop was almost ignored because the thickness of water flowing on the fiber surface was small.

実施例 3 実施例1で用いたと同様の装置を用い、硫化水素を含有
するガスを処理した。
Example 3 Using the same apparatus as used in Example 1, a gas containing hydrogen sulfide was treated.

溶媒としてアルカリ性水溶液を用い、回収されたガス中
に硫化水素が殆ど存在しないことを認めた。
Using an alkaline aqueous solution as the solvent, it was found that almost no hydrogen sulfide was present in the recovered gas.

ポリプロピレン中空繊維はアルカリ性水溶液と長時間接
触しても損傷は全く認められなかった。
No damage was observed to the polypropylene hollow fibers even after prolonged contact with the alkaline aqueous solution.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明を実施するだめの装置の一例でその斜断面
図を示す。 1・・・・・・原料ガス供給口、2・・・・・・中空繊
維、3・・・・・・溶媒入口、4・・・・・・回収ガス
取出口、5・・・・・・回収溶液取出口、6・・・・・
・容器。
The drawing shows a perspective cross-sectional view of an example of an apparatus for carrying out the invention. 1... Raw material gas supply port, 2... Hollow fiber, 3... Solvent inlet, 4... Recovery gas outlet, 5...・Collected solution outlet, 6...
·container.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 多孔質中空繊維の表面を溶媒と接触状態に保ち、該
中空繊維の内部から外部に向けてガスを供給、透過せし
めることを特徴とする気液接触方法。 2 供給ガスとして複数成分を含有する混合ガスを用い
、該混合ガス中の特定成分を溶媒中に吸収せしめもしく
は溶媒と反応せしめ残余のガスを補集もしくは放出する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。 43 多孔質中空繊維としてガス透過係数が5×1
0−8crA/cri ・sec 、 cmH9以上の
ものを用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項又
は第2項に記載の方法。 4 供給ガスとしてアルコール蒸気を含むガスを用い、
溶媒として水を用いることを特徴とする特許請求の範囲
第1項、第2項又は第3項記載の方法。 5 供給ガスとしてアンモニアを含むガスを用い、溶媒
として水を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1
項、第2項又は第3項記載の方法。 6 供給ガスとして硫黄化合物を含むガスを用い溶媒と
して該硫黄化合物と反応性の成分を含む液を用いること
を特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項又は第3項
記載の方法。 7 供給ガスとして空気を用い、溶媒中に酸素を吸収せ
しめることを特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項
又は第3項に記載の方法。
[Claims] 1. A gas-liquid contact method characterized by keeping the surface of a porous hollow fiber in contact with a solvent and supplying and permeating a gas from the inside of the hollow fiber to the outside. 2 Claims characterized in that a mixed gas containing multiple components is used as a supply gas, a specific component in the mixed gas is absorbed into a solvent or reacted with the solvent, and the remaining gas is collected or released. The method described in paragraph 1. 43 Gas permeability coefficient as porous hollow fiber is 5×1
The method according to claim 1 or 2, characterized in that 0-8 crA/cri·sec, cmH9 or more is used. 4 Using gas containing alcohol vapor as the supply gas,
The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that water is used as a solvent. 5 Claim 1 characterized in that a gas containing ammonia is used as the supply gas and water is used as the solvent.
3. The method described in Section 2, Section 2, or Section 3. 6. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a gas containing a sulfur compound is used as the supply gas and a liquid containing a component reactive with the sulfur compound is used as the solvent. 7. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that air is used as the feed gas and oxygen is absorbed into the solvent.
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JPS5413468A JPS5413468A (en) 1979-01-31
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61100365U (en) * 1984-12-10 1986-06-26
JPS6227562U (en) * 1985-08-02 1987-02-19

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