JPS60261508A - 流体の分離装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野１ 本発明は浸透性薄膜状物を用い、原料流体中の成分の透
過率を利用して原料流体から特定成分を分離する流体の
分離装置に関するものである。

［従来の技術１ 従来より、浸透性薄膜状物を用い浸透あるいは限外濾過
の原理を利用１．て流体混合物からの特定成分の分離、
濃縮等の処理を行なう装置が種々提案されている。

第２図は従来の流体の分離装置の構成の一例を示す断面
図であって、この分離装置１０は筒状の容器本体１２と
蓋体２ｏとからなる筒状容器を有している。容器本体１
２はその一端１２ａが封じられた形状であり、この一端
１２ａには原＃４流体の排出口１４が設けられ、容器本
体１２の他端側には原料流体導入口１６が設けられてい
る。前記蓋体２０はこの容器本体１２に冠着されており
、分ｌ１１：流体取出口１８を有している。図中、２２
は筒状容器内を原料流体通過室２４と分離流体室２６と
に区画する隔壁であって、浸透性薄膜状物（この例では
中空糸）２８の一端側が埋設され固定されている。なお
、中空糸２８は分離流体室２６と連通ずるように隔壁２
２に固定されており、中空糸２８の他端は接着樹脂２９
に埋め込まれて封しられている。

この第２図の従来装置において、原料流体Ａ（例えば水
素とメタンの混合ガス）は導入口１６から通過室２４に
導入され、その中に含まれている特定の成分（本例では
水素）は中空糸２８の内部に浸透して行き分ＩＩＩ＆流
体室２６に入り取出し日１８から取り出される。中空糸
を透過しない成分（本例ではメタン）は排出口１４から
容器外に排出される。

ところで、このような流体の分離装置においては、流体
の分離量及び分離効率を高めるために、装置１０を多数
連結して設置することが多い。第３図は従来の一般的な
接続例を示すものであり、各単位分離装置ｌＯの原料流
体排出口１４が隣接する単位分離装置１０の原料流体導
入口１６へ配ｌ　Ｖｏｌｊ　、Ｋ　−）　１″ｔ＃　ｍ
　８　ｈ　ｒ　ｂ゛６°１゛°′”１また流体の取出し
用配管である。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、このような従来例においては、単位分離装置
ＩＯ同志が所定の間隔を置いて配置されているところか
ら設置スペースが大きくなるという問題がある。また、
単位分離装置が外部の配管８によって接続されているの
であるが、一般に原料流体は極めて高い圧力であるので
、熟練した作業員による慎重な配管作業が必要となり、
組立てや分解、補修作業が極めて大変になる。また、高
圧配管の長さが長いからそれだけガス漏れの可能性も高
くなり、保守管理も煩雑となる。

［問題点を解決するための手段〕 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、設置
スペースが少なくて足り、かつ組立て、分解等が簡単で
あり、しかも保守管理も容易となる流体の分離装置を提
供することにある。

この目的を達成するために、本発明の流体の分離装置は
、筒状の分離装置容器３４内が筒状部３５の軸方向と直
角のように交差して設けられた隔壁４８によって原料流
体通過室５７と分離流体室５４とに隔離されており、該
隔壁４８には中空糸束体４４からなる浸透性薄膜状物が
その中空部が分離流体室５４に連通ずるように埋設固定
されてなる単位分離装置３０を複数個用いたものにおい
て、原料流体導入［１３８及び排出口４０を原料流体通
過室５７の筒袖方向一端側の厚内フランジ部３５ｂに同
レベルかつ軸対称位置に開設した筒状容器３４を有する
単位分離装置３０を、厚肉フランジ部３５ｂで複数個連
結して一体となし、隣接する単位分離装置３０の導入口
３８及び排出口４０を直結すると共に、容器壁面に沿っ
て筒袖方向に延在された導管６０によって導入口３８又
は排出口を４０原ＩＩ流体通過室内５７の他端側に連通
せしめるようにしたものである。

なお、本発明において浸透性薄膜状物とは、薄膜フィル
ムで形成した袋又は中空の繊維をいう。

［作用１ 本発明においては、各単位分離装置３０の原料流体導入
口３８と原料流体排出口４０をそれぞれ反対方向に有す
る頭部の厚肉フランジ部３５ｂをｎ二いに連結したので
、最初の単位分離装置３０内の中空糸束体４４部で分離
流体の一部が分離された残りの原料流体は、その原料流
体排出口４０から隣の第２の単位分離装置３０の原料流
体導入口３８へ直に入り、その原料流体は第２の単位分
離装置３０内の中空糸束体４４部で再び分離流体が分離
され、第２の単位分離装置３０の原料流体排出口４０か
ら隣の第３の単位分離装置３０の原料流体導入口３８へ
直に入る。このようにして、原料流体は各単位分離装置
３０で分離流体が順次分離され、分＃流体が充分に分離
された原料流体は最後の単位分離装置３０の原料流体排
出口４０から排出される。なお、各単位分離装置３０で
分離された分離流体はいっしょにまとめられて所定の場
所へ送られる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第４図は本発明の１実施例に係る流体の分離装置の斜視
図、第１図は第４図Ｉ−Ｉ線に沿う断面図、第５図は第
１．４図Ｖ−ｖ線に沿う断面図、第６図は上面図である
。

この実施例装置は、単位分離装置３０の頭部の厚肉フラ
ンジ部３５ｂを、両側からナツト締めした複数個のタイ
ロッド３１やフレーム７１等によって直接連結し、複数
個の単位分離装置３０を一体としたものであって、各単
位分離装置３０は高圧配管を用いることなくその原料ガ
ス導入口３８と隣に配した単位分離装置３０の排出口４
０が直結されて構成されている。７２．７３は保持用の
フレームである。

まず、単位分離装置３０の構成について説明する。３４
は筒状容器であって、容器本体３５とこの容器本体３５
に取り付けられた蓋体３６とからなる。容器本体３５は
筒部３５ａと、原料流体の導入口３８及び原料流体の排
出口４０を有する厚肉フランジ部３５ｂとからなる。な
お７４は締結用のボルトである。

（４４は中空糸４６を多数束ねる如く集合せしめた束体
であって、各中空糸４６の上端は隔壁４８に埋設されて
固定され（なお中空糸の内部が後述の分＃流体室５４に
連通ずるように中空糸４６のに端が隔壁４８の−１一端
面にまで達している。）、そして、中空糸４６の下端は
下部固定板５０に埋設されて固定されている。なお、中
空糸４６の下端はこの固定板５０の途中で１にっており
、これによって中空糸４６の下端が封じられている。ま
た、固定板５０は円周方向所定間隔毎に設けられた支持
部材５２を介して容器本体３５の内面に対して固定ｙれ
ている。なお中空糸４６としては、例えば、外径が２０
０〜４００ｇｍなどのように１ｍｍ以下のポリイミド樹
脂製のものが用いられる。そして、この流体の分離装置
は、例えば、温度１５０℃、圧力１５０ｋｇ／ｃｒｎ′
（７）運転条件で稼動される。

前記蓋体３６の下面側は若干窪んでおり、分離流体室５
４が隔壁４８との間に形成されている。

図中５６はこの分離流体室５４と外部とを連通ずる分離
流体取出口、５７は隔壁４８で区画されて形成された流
体通過室である。

しかして、容器本体３５の内部の導入口３８及び排出口
４０と同レベルの部分には断面り字形のガイド部材５８
が容器本体３５の内周面を周回するように（ただし排出
口４０の部分を除く。第、５図参照。）設けられており
、一方、排出口４０と原料流体通過室５７の底部とを連
通する導管６０が排出口４０の下方の容器壁軸方向に沿
って延設されている（第１θ図参照）。

なお、厚肉フランジ部３５ｂには段部６１が形成されて
おり、隔壁４８はこの段部６１に係止されており、また
、隔壁４８の周囲部分の厚肉フランジ部３５ｂ内周面に
は複数条の溝が周回して形成されており、この溝に０リ
ング６２が嵌合され、流体通過室５７のシールを行なっ
ている。また、厚肉フランジ部３５ｂと蓋体３６の双方
の合せ面に等半径の円形溝が設けられており、０リング
６４がこの溝に嵌合され、分離流体室５４のシールを行
なっている。また、導入口３８及び排出口４０の開口周
縁部にもシール用の０リング６６．６８が設けられてい
る。図中、７６はドレンプラグである。

本実施例においては、この単位分離装置３０が５個直列
に接続され１つの分離系統が構成されているのであるが
、第４図及び第６図に示す如く、この分離系統は４系統
が並列的に設置されており、厚肉フランジ部３５ｂは隣
合う系統の単位分離装置３０のものと一体のものとなっ
ている。

このように構成された流体の分離装置において、第１図
及び第６図に示す如く図中最も右側に配置された単位分
離装置３０の原料流体導入口３８から原料流体が導入さ
れる。導入された流体はガイド部材５８によって円周方
向に均等に分流されかつこのガイド部材５８を乗り越え
るようにして束体４４の部分に導入された束体４４の糸
の間を下降し流体の分離が行なわれる。分離された流体
Ｃは中空糸４６の中を通って一ヒ昇し分離流体室５４、
取出し口５６を経て装置外に取り出される。中空糸４６
を透過しなかった流体は下部固定板５０の下側の空間部
５１に入り次いで導管６０内を通って排出口４０に至り
、隣接する単位分離装置３０へ導入され同様の分離が繰
り返される。

順次に各単位分離装置を通り、第５番目の単位分離装置
３０にまで達し分離処理が終了された流体Ｂはこの第５
番目の単位分離装置３０の排出口４０から装置外に排出
される。

このように構成された流体の分離装置においては、各単
位分離装置３０の原＃４流体導入口３８と原料流体排出
口４０が直結されているので設置スペースが少なくて足
り１分離量が多く分離効率が高い。また、高圧配管を用
いることなく単位分離装置３０同志を接続しているので
、配管作業が不要で、分解、補修等が容易であると共に
、ガス漏れなども殆どなく、保守管理が容易である。特
に本実施例においては複数個の単位分離装置を直結した
系統を複数系統並列的に設けているので、単位面積当り
に設置できる単位分離装置の数が極めて多くなり、著し
くコンパクトな装置となり、分離量、分離効率が極めて
優れている。

１　第７図〜第９図は本発明の異なる実施例装置の要部
断面図であって、それぞれ単位分離装置３０におけるシ
ール方式を変えたものである。（なお第７図〜第９図は
、第１図の断面方向と直交する断面を示している。） 第７図は、第１図における厚肉フランジ部３５ｂと蓋体
３６とのシールを行なうＯリング６４のかわりにオフタ
ボナルリング８０を用いたものである。また第８図は同
様に、０リング６４のかわりに断面Ｖ字形のＶパツキン
８２を設けるようにしたものである。なお、この第８図
の如くＶパツキンを用いるようにしたものにあっては、
厚肉フランジ部３５ｂと蓋体３６との合せ面には０リン
グ６４又はオフタボナルリング８０を設けたときのよう
なリング溝は設けない。

第９図は本発明の異なる実施例に係る単位分離装置の−
Ｌ部の断面図である。この実施例においては、厚肉フラ
ンジ部３５ｂの内部が筒部３５ａよりも大きな径にくり
抜かれており、筒部３５ａとこの大径の部分との境目に
段部８４が形成されている。そして、断面逆り字形のリ
ング形の台８６がこの段部に設置Ｓれており、原ｆ１４
ｔＩｔ体は段部８４よりも若干上部に開設された導入１
３８（第１ ９図では図示せず。）から台８６と厚肉フランジ部３５
ｂ内周面との間に形成された分流室８８に入り、円周方
向に分流した後、台８６に所定間隔毎に穿設され台８６
の内外を連通ずる孔９０を通って容器内部の中空糸束体
４４の部分に均等に流し込まれるように構成されている
。そして、隔壁４８のトド両面にシール用のＯリング９
２．９３が設置されており、このシールリング９２．９
３によって分＃流体室５４、流体通過室５７のシールが
行なわれている。図中、９４は溶接箇所を示す。

この第７図〜第９図の実施例においても第１図及び第４
図〜第６図に示された実施例装置と同様の流体の分離処
理が行なわれる。そして、同様に設置スペースが少なく
て足り単位面積当りの分離量が多く分離効率が高いと共
に、高圧配管が不要であるという作用効果が奏ｙれる。

第１０図は本発明のさらに異なる実施例に係る単位分離
装置の要部断面図である。

即ちｌ二記の各実施例において、隔壁４８には中２ 学系４６が埋設固定されているところから、この隔壁は
、通常、合成樹脂等の注形可能な材料からなる一体物で
ある。

これに対し、この第１Ｏ図の実施例においては、隔壁４
８は、合成樹脂等の注形可能な材料からなり、中空糸４
６が埋設固定された中心部材４８ａと、この中心部材４
８ａの周囲を取巻き、かつ中心部材４８ａに接着剤によ
って接着された金属製の環状部材４８ｂとからなる。そ
してこの金属製環状部材４８ｂの側周面と厚肉フランジ
部３５ｂ内周面との間がＯリング６２によってシールさ
れている。

このようにシール面を構成する部材（環状部材４８ｂと
厚肉フランジ部３５ｂ）がいずれも金属部材であり、熱
膨張係数が等しいか又はほぼ等しいので、装置稼動に、
伴って温度の昇降があっても両部材間の熱膨張差が無い
か又は極めて小さく、従って温度の昇降があっても極め
て良好なシールが行なわれる。またそのため、装置の運
転温度を自在に変更することが可能であり、分離量及び
分離動率が更に優れたものとなる。

なお、第１０図において、環状部材４８ｂの内周面一１
一端部には段部４８ｄが突設されると共に、中心部材４
８ａにはこれに対応して四部４８ｈが形成されている。

また環状部材４８ｂの下面には座金状部材４８ｃがポル
ト４８ｅによって取り付けられており、これら段部４８
ｄと座金状部材４８ｃとで中心部材４８ａの周部を挾み
付けるようにして堅固に保持している。４８ｆ、４８ｇ
は座金状部材４８ｃと環状部材４８ｂ下面及び中心部材
４８ａ下面との間に介在されたクッション材である。

第１０図のその他の部分の構成は、第９図以前の他の実
施例と同様の構成とされ、同様の効果が奏される。

上記実施例では、導管６０を容器本体３５の内壁面に沿
って設けているが、本発明においては、第１１図の導管
６０ａの如く容器外壁面に沿って設けても良い。また、
第１２図の導管６０ｂの如く、容器内壁面との間に若干
間隙があくようにしても良い。

またに記実施例装置では、導入口３８から導入された原
料流体を束体間を流下させ、次いで、導管６０内を上昇
させて排出口４０に導いているが、逆に、導入された原
料流体をまず導管おを用いて流体通過室の反対側（図示
の例では底部）に導き、次いで束体間を上昇させる如く
通過させて分離処理を行ない通過室排出口に至らしめる
ようにしても良い。

また、上記実施例装置においては原料流体の導入口３８
及び排出口４０は筒状容器３４の上部に設けられている
が、これを下部に設けるようにしても良いのは明らかで
ある。さらに、第４図の如く複数系統を並列的に設ける
ことなく、単にｌ系統だけを設けるようにしても良いこ
とは明らかである。

［発明の効果］ 以−Ｌの通り本発明の流体の分離装置は、単位分離装置
を複数個、互いの原料導入口及び排出口を直結して接続
配列しているので、設置スペースが５ 極めて少なくて足り（例えば、従来の半分近くですむ。

）、単位設置スペース当りの分離量が多く、分離効率が
高い。また、各単位分離装置を接続する外部配管が不要
であるので、配管等の溶接も不要で、組立てや分解作業
が簡単であり、かつ高圧ガスの漏れる可能性も殆どなく
、保守管理も容易となる。

また、容器をブロック化したことにより、各ブロックの
組み合せが自由にでき、ブロックごとの取り変えも可能
である。例えば、数ブロックのうち、第１のブロックの
能力が落ちたら、最後のブロックを取り外し、第１のブ
ロックを第２のブロックの位置に持って来るように順次
移動させ、第１のブロックの位置に新しいブロックをも
ってくるようにして、各ブロックを有効に使用すること
も可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図は第４図Ｉ−Ｉ線に沿う断面図、第２図は従来の
流体の分離装置の断面図、第２ａ図は第２図のｎａ部拡
大斜視図、第３図は従来装置の系６ 読図、第４図は本発明の一実施例に係る流体の分離装置
の剥視図、第５図は第１図Ｖ−Ｖ線に沿う断面図、第６
図は第４図の装置の平面図、第７図〜第１３図の各図は
それぞれ本発明の異なる他の実施例に係る単位分離装置
の要部断面図である。 ３０・・・・・・単位分離装置、 ３１・・・・・・タイロッド、　３４・・・・・・筒状
容器、３５ｂ・・・・・・厚肉フランジ部、 ３５・・・・・・筒状部、　３６・・・・・・蓋体、３
８・・・・・・原料流体導入口、 ４０・・・・・・原料流体排出口、 ４４・・・・・・中空糸束体、４．６・・・・・・中空
糸、４８・・・・・・隔壁、　５４・・・・・・分離流
体室、５６・・・・・・分離流体取出し口、 ５７・・・・・・原料流体通過室、 ５８・・・・・・ガイド部材、６０・・・・・・導管、
６２．６４．６６・・・・・・Ｏリング、７１．７２・
・・・・・フレーム。 特於出願人　宇部興産株式会社 代理人　弁理士　重　野　剛 第６図 第７図　第８図 第９図 第１３図 −４４−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　筒状の分離装置容器内が、筒の軸方向と交差し
   て設けられた隔壁によって原料流体通過室と分離流体室
   とに隔離されており、該隔壁には浸透性薄膜状物がその
   中空部が分離流体室に連通ずるように埋設固定ξれてな
   る単位分離装置を、複数個連結して一体となした装置で
   あって、前記通過室の原料流体導入口及び排出口を通過
   室の筒袖方向一端側に同レベルかつ軸対称位置に開設し
   て隣接する単位分離装置の導入口と排出口とを直結する
   と共に、容器壁面に沿って筒袖方向に延在された導管に
   よって導入口又は排出口を原料流体通過室内の筒袖方向
   他端側に連通せしめたことを特徴とする流体の分離装置
   。