JPS6227023A - ガス分離モジユ−ルのシ−ル方法 - 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） 本発明は無機多孔質膜中空糸を利用し、ＣＩ化学におけ
る基礎化学品合成プロセスに供給する原料ガスの回収及
び成分調整を行なうガス分離モジュールのシール構造に
関するものである。

（従来の技術） 従来、ガス分離モジュールは、第２図の如く、無機多孔
質膜中空糸束１の一端２をセラミック系の接着剤で封着
し、該中空糸東端部２が開口するように円柱状の管板３
を形成せしめ、前記無機多孔質膜中空糸束１を構成する
中空糸のもう一方の端部４を開口しないように処理した
ガス分離エレメントを金属製のモジュール容器内に装若
し、該中空糸束の内外に圧力差を与えてガス分離を行な
おうとするものである。前記無機多孔質膜中空糸束とし
て例えばホウケイ酸ガラスを原料とし、これを紡糸、分
相、酸処理して得られる多孔質ガラス中空糸の集合体が
用いられる。また、セラミック系接着剤は無機多孔質膜
中空糸と熱膨張率査の少ない材料を用いることが接着工
程での破損防止の点で重要であり、前記多孔質ガラス中
空糸束を接着する場合には例えば低溶融ガラスと負膨張
セラミックスを混合して得られる混合フリット接着剤が
用いられる。

Ｃ１化学におけるガス分離においては一般に原料ガスが
数１００℃以上の高温かつ数１０ｋｇ／ｃＪＧ以上の高
圧で供給されることが多く、回収及び成分調整を高温高
圧のまま行なった方がエネルギー的にみて有利であり、
ガス分離モジュールに成するセラミック材とモジュール
容器を構成する金属材料間の熱膨張率差が大きいために
モジュール容器とエレメント管板のシールには十分な配
慮が必要とされる。

前記モジュール容器構造としては、まず第３図の如く、
ガス分離エレメントの管板３をその両側からガスケット
１２を介してフランジで締め付ける構造が考えられるが
、該構造においてはエレメント管板３を装着してはじめ
て完全な密閉容器構造をなすものであって、該エレメン
ト管板３の破損時にはその収納部分よりガスが流出する
事は明らかであり、エレメント管板材料にぜい性材料で
あるセラミックスを使用する限りは圧力容器構造として
は当然許可され得ないものである。

この構造上の問題を解決し、圧力容器として許可される
モジュール容器構造としては従来、第４図の如くエレメ
ント管板シール部の外側を取り囲むようにモジュール容
器本体のシールを行なう方式が採られていた。

しかしながら、この従来技術は圧力容器の認定は得られ
ても、ガス分離モジュールとしての機能性及び操作性に
おいて次のような欠点があった。

モジュールの組立工程においては、常温で組立てて、使
用温度までモジュールを昇温した後に外赤−必要であり
、操作性が悪いのと同時に高温作業であることから作業
性及び安全性の点でも問題がある。次に、エレメント管
仮押えフランジ１３を収納できる大きさに合わせて外蓋
８のフランジ設計を行なわなければならず、前記外蓋６
の外径が非常に大きなものとなってしまい、操作性の著
しい悪化を引き起こしている。

また、このフランジ部分からの放熱ロスも無視できない
ものとなっている。さらに、ガス分離モジュールとして
の機能面においてはエレメント管板３を締め付けている
六角ボルト７の高温使用による焼付防止のために塗布す
る焼付防止剤（例えばモリコート等）によって分離され
たガスが汚染されるという問題もあり、分離ガスの用途
によってはガス分離モジュールとして使用できない場合
も発生する。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はガス分離エレメントのモジュール容器装着にお
ける前記従来の欠点、即ち、ガス分離エレメントのシー
ル部分の増締め操作の難しさ、フランジ外径が大きいこ
とによる取扱の難しさとこの部分からの放熱ロスの問題
、及びボトルに塗布する焼付防止剤による分離ガス汚染
の間型を解消せんとするものである。

（問題を解決するための手段） 即ち、本発明は、無機多孔質膜中空糸束の端部をセラミ
ック系の接着剤で封着し円柱状の管板を形成せしめて得
られるガス分離エレメントのモジュール容器装着工程に
おいて、前記エレメント管板及びモジュール容器の７−
ルをエレメント管仮押え治具の端面及び側面の２箇所で
行なうことを特徴とする。

本発明のガス分離モジュールは第１図に示すように、モ
ジュールエレメントをモジュール容器に収納したもので
あり、前記モジュール容器はモジュール容器本体５、エ
レメント管仮押え冶具１４、蓋６、ガスケット１２、お
よびグランドパツキン１８から構成される。その組立工
程では、まずエレメントをエレメント管板３の両側にガ
スケット１２を配して取り付けた後、エレメント管仮押
え治具１４を取り付け、該エレメント管仮押え治具１４
とモジュール容器の間隙にグランドパツキン１８を挿入
し、グランド押え１５を配し、最後に蓋６を取り付けて
組立を終了する。

本発明のガス分離モジュールにおいて、エレメント管板
３のシールは管板押え治具１４の端面においてガスケッ
ト１２によって行ない、無機多孔質膜中空糸束１によっ
て分離されたガスはエレメント管仮押え治具１４の空洞
部を通り、透過ガス取出管１０からプロセス供給される
。ガスケット１２のシール面圧の調整は六角ナツト８に
よって蓋６を介してエレメント管板押え治具１４を締め
付けて行なう。

一方、モジュール容器のシールはエレメント管板押え治
具１４の側面を利用し、モジュール容器本体５との間隙
に挿入したグランドパツキン１８によって行なう。グラ
ンドパツキン１８のシール面圧の調整は蓋６を貫通する
ように配置した押えボルト７を介してグランド押え１５
を押し込むことによって可能ならしめている。

上記ガスケットについては特に限定はされないが、グラ
ファイト１００％をシール材とするポルテックスガスケ
ットが耐熱性とシール性を兼ね備えており適当である。

また、グランドパツキンについても、グラファイト１０
０％のものが耐熱性とシール性の点で望ましい。

（作　　用） 上記の技術的手段は次の様に作用する。

モジュール容器のグランドシール部分の直径が該モジュ
ール容器に収納すべきガス分離エレメントの管板３の直
径とほとんど変わらなくなるため、蓋６のフランジ径が
第４図に示す従来のガス分離モジュールに比べて格段に
少さくなり、モジュール容器を小型かつ軽皿なものにで
き、該モジュール容器の運搬、据付、運転、保全等の作
業性の著しい向上を可能とする。

ガス分離モジュールを高温で使用する場合にはシール部
の増し締めが必要である。本発明のガス分離モジュール
はガス分離エレメントの管板３のシールに必要なガスケ
ット１２及びモジュール容器のシールに必要なグランド
パツキン１８の締め付けをそれぞれ六角ナツト８及び六
角ボルト７を介してモジュール容器外部から行なうこと
を可能ならしめている。このためガス分離エレメントの
管板シール部の増し締め作業を行なうとき、モジュール
容器の蓋を取り外さなければならなかった第４図の従来
のガス分離モジュールに比べて作業性が著しく向上し、
特に高温の増し締め作業については安全性も向上してい
る。

また、高温でガス分離モジュールを使用するために、ボ
ルト及びナツト類には通常焼付防止のために焼付防止剤
を塗布するが、本発明によるモジュール容器はガス流路
内にボルト及びナツトの締結部分がなく、流路内のガス
を焼付防止剤から飛散する不純成分で汚染することがな
く、純度の良い分離ガスを得ることができる。

（実施例） 第１図及び第２図はこの発明の実施例を示すものである
。第２図は無機多孔質膜中空糸から成るガス分離エレメ
ントを示し、無機多孔質膜中空県東１の一端２がセラミ
ック系接着剤で端部が開口した形で束着されている。一
方、他嬬４においては各中空糸端部は約１８００″Ｃで
融着され閉じられた構造となっている。上記セラミック
接着剤で形成されたエレメント管板３の上面および下面
はモジュール容器に取り付けた場合のシール性を良くす
るためにダイヤモンド砥石による研磨が施されている。

第１図はモジュール容器の構造を示し、１は無機多孔質
膜中空県東、３はエレメント管板、１２はガス分離エレ
メントのシール用のグラファイト製ポルテックスガスケ
ット、１８はモジュール容器のシール用のグランドパツ
キンを示す。グランドパツキンはグラファイト製を使用
した。

第１図の構造で設計温度４００°Ｃ１設計圧カフ５ｋｇ
　／　ｃＪ　Ｇのもとにエレメント管板の直径が７６１
１１１ｓ無機多孔質膜中空糸束長が５００　、、のガス
分離エレメントを収納するモジュール容器を製作したと
ころ、モジュール容器の外径は２００．．１重量は１０
０　ｋｇであった。

一方、第４図に示す従来技術にかかるモジュール容器を
同一条件で製作したところ、外径は４２５　ｍｍ、重量
は２５０　ｋｇとなり、このことから本発明により著し
い小型軽量化が達成されたことがわかる。

また、昇温時の増締めもモジュール容器の外部から行な
えるので容易になり、焼付防止剤による汚染もなく、純
度の高い分離ガスが得られるようになった。

（発明の効果） 本発明によれば、次のような格別優れた効果が得られる
。

（１）　　ガス分離モジュール昇温時のガス分離エレメ
ントのシール部の増締めがモジュール容器の外部から行
なえるので増締操作が著しく容易になる。

■　モジュール容器が従来に比べて格段に小さくなるの
で取扱が容易になる。また、放熱ロスも餡段に小さくな
る。

（３）　　モジュール容器のガス流路内にボルト、ナ・
ｙトの締結部分がないので、流路内のガスをボルト、ナ
ツトの焼付防止剤から飛散する不純成分で汚染すること
がなく、純度の高い分離ガスを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の無機多孔質膜中空糸を利用したガス分
離モジュールの構造を示す断面図であり、第２図は本発
明のガス分離エレメントの説明図であり、第３図は、ガ
ス分離モジュールの基本構造を示す断面図であり、第４
図はガス分離モジュールの従来技術を示す断面図である
。 １、　無機多孔質膜中空糸束 ２　中空糸束開工端 ３、　エレメント管板 ４、　中空県東密閉端 ５、　モジュール容器本体 ６、蓋 ７、　六角ボルト ＆　六角ナツト ９、　原料ガス導入管 １０、　　透過ガス取出管 １１、　　非透過ガス排出管 １２、　　ガスケット １３、　　エレメント管板押えフランジ１４　エレメン
ト管板押え治具 １５、　　グランド押え １ａ　埋込ボルト １７、　　　座　　　　　金 １８、　　グランドパツキン １９、　　ガスケット 早　２１！Ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 無機多孔質膜中空糸束の端部をセラミック系の接着剤で
   封着し円柱状の管板を形成せしめて得られるガス分離エ
   レメントのモジュール容器装着工程において、前記エレ
   メント管板及びモジュール容器のシールをエレメント管
   板押え治具の端面及び側面の２箇所で行なうことを特徴
   とするガス分離モジュールのシール方法。