JPS62286517A - ガス分離装置 - Google Patents

Abstract

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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］ この発明は、可懲性ガスと不燃性ガスとを含有する混合
ガスを膜により分ＩＩＩｌｔ１ｇ４製するガス分離装置
に関する。

［従来の技術］ 採取された天然ガス（原料ガス）中の成分には炭酸ガス
（ＣＯ２　）が含有されている場合があるが、炭酸ガス
の１１１度が＾いと天然ガスの発熱量が低下すると共に
、ガス中の水分と炭酸ガスとの反応により腐蝕性の炭Ｆ
ｌｕ　（８２　ＣＯ３　）が生成するので、原料ガス中
の炭酸ガスを除去し、その濃度を低くする必要がある。

従来、天然ガス中の炭酸ガスを除去する技術には、炭酸
ガスを吸収除去する吸収法と、炭酸ガスを吸着除去する
吸着法とがある。

一方、混合ガス中の特定の成分ガスを膜により分離する
膜分離技術が近年急速に発達し、天然ガス精製の分野に
もこの技術が導入されるようになった。この膜分離技術
においては、加圧された混合ガスが膜を透過するときに
各成分ガス毎に透過速度が異なることを利用して夫々の
成分ガスを分離する。このような膜分離技術を利用して
天然ガス中の炭酸ガスを分離除去するガス分離装置とし
ては、石油の３次回収の圧入ガスに用いられる高濃度の
炭酸ガスを天然ガスから分離採取する装置が知られてい
る。このガス分１１１Ｓｉｉ置では、１段だけ設けられ
たガス分Ｉｌｌ膜に高圧の天然ガスを供給し、天然ガス
中の炭酸ガスを分離している。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、吸収法又は吸着法においては、操業が複
雑であり、吸収体又は吸着体の交換のための保守点検に
多大な労力を要するという問題がある。

一方、従来の１段膜のガス分ｗｉ装置においては、原料
ガス中に含有される炭酸ガスの濃度が低くなると、炭酸
ガスと共に多量のメタンガス等の有用成分のガスが躾を
透過するようになる。このため、原料ガス中の１０乃至
１５％の容積に当たる有用成分ガスが廃ガス中に混入し
、廃ガスと共に捨てられることとなり、製品ガスの歩留
りを著しく低下させるという問題がある。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって
、原料ガス中に含有される不用なガスを効率良く経済的
に除去し、製品ガスの歩留りを向上させることができる
ガス分離装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係るガス分離装置は、２８！類以上のガスの
混合ガスから各構成ガスを分離するガス分ｍ装置におい
て、高圧側と低圧側とを仕切るガス分ＩＩＩＷｉを有す
る第１段及び第２段の分離手段と、第１段の分離手段の
ガス分離膜を透過した低圧ガスを加圧して第２段の高圧
側に供給する加圧手段と、第２段の分離手段のガス分離
膜を透過した低圧ガスを加圧手段に返戻して加圧手段に
加圧させる第１の返戻手段と、第２段の分離手段のガス
分離膜を透過しない高圧ガスを第１段の分離手段の高圧
側に返戻する第２の返戻手段と、を有することを特徴と
する。

［作用］ この発明に係るガス分離３Ａ置においては、第１段の分
離手段のガス分離膜を透過した低圧ガスを加圧手段によ
り加圧して第２段の分離手段の高圧側に供給し、この第
２段の分離手段のガス分ｌ１ＩＩ！ｌを透過した低圧ガ
スを第１の返戻手段により加圧手段に返戻して加圧手段
に加圧させるので、第２段の分離手段のガス分１１１１
［１を透過した低圧ガスを捨てる二呪なく有効に利用す
ることができる。また、第２段の分離手段のガス分離膜
を透過しない高圧ガスを第２の返戻手段により第１段の
分離手段の高圧側に返戻するので、第１段の分離手段の
ガス分ｍ膜を透過した低圧ガスを再度第１段の分離手段
で処理し、有用成分のガスを回収することかで門る。

［実施例］ 以下、添附の図面を参照して、この発明の実施例につい
て具体的に説明する。

第１図は、この発明の実施例に係るガス分離装置１ｆ１
０の工程図である。図中、符号２０は、地中から噴出す
る天然ガスを産出するガス井戸（図示せず）からガス分
離膜［１０に向かって延びるガス供給管である。このガ
ス供給管２０の管路の途中にはガスの圧力を調部する圧
力ＵＡ節器（図示せず）が設けられ、配管２０はフィル
タが充填された除去ｔＷ＜フィルタセパレータ）２２の
入口に接続されている。

除去１ｇ２２の出口は配！！２４を介して熱交換器（フ
ィードガスヒータ）２６の低副側の入口に接続されてい
る。この熱交換器２６にはｇｉ側に熱媒としての蒸気が
流れている。熱交換器２６の低副側の出口は配管２８を
介して第１段のガス分１Ｉｆｔｌｉ１３０に接続されて
いる。このガス分離槽３０は、炭酸ガス及び水分を透過
し易く、且つ、メタンガス及びその他の炭化水素ガスを
透過しｎい性質を有する！１３２を有し、この１１１３
２によりその内部が高圧室３４と低圧室３６とに仕切ら
れている。例えば、この摸３２を透過するときの炭酸ガ
スとメタンガスとの透過速度の比率は約２０１１である
。高圧室３４の入口は加圧された原料ガスを供給する前
記配管２８に接続され、また高圧室３４の出口は製品ガ
スを友き出す配管３８に接続され、配管３８は製品ガス
を液化貯蔵する天然ガス液化貯ｉｉ！１ｉｌｉ　（図示
せず）に接続されている。この高圧室３４の入口及び出
口には、高圧空３４と配管２８、３８との間を連通し又
は遮断することができるバルブ（図示せず）が設けられ
ている。また、高圧空３４にはその内圧を測定する圧力
測定器（図示せず）及びガス組成を分析するガス分析器
（図示せず）が取付けられている。一方、低圧室３６の
出口は、配管４０を介してガス圧ｗＩ機４２の吸入口に
接続され、また低圧空３６と配管４０との間を連通し又
は遮断することができるバルブ（図示せず）を備えてい
る。このガス圧縮機４２には、低発熱量のガスを燃焼さ
せて駆動するガス燃料部１ｉｌｌＩ１４４が備えられ、
両者は駆動軸４６により連結されている。ガス燃料駆ｅ
機４４は、シリンダ内に充填される燃料ガスと空気との
混合気の圧力を増加させる高圧型の過給Ｒ（図示せず）
を備えている。一方、ガス圧縮１１４２の吐出口は、配
管４８を介して熱交換器（アフタークーラ）５０の高温
側の入口に接続されている。この熱交換器５０の低温側
には冷媒が流れている。熱交換器５０の高温側の出口は
配管５２を介して液分を除去する除去槽（ミストセパレ
ータ）５４の入口に接続されている。除去槽５４の出口
は、その上端部に設けられ、配°管５６を介して熱交換
器（リサイクルガスヒータ）５８の低温側の入口に接続
されている。熱交換器５８の高温側には熱媒が流れてい
る。熱交換器５８の低温側の出口は配管６０を介して第
２段のガス分離槽６２に接続されている。

この第２段のガス分１ｉｔ１１６２は、前記第１段のガ
ス分１１槽３０と同様に構成されている。即ち、ガス分
離槽６２は１１１６４によって高圧室６６と低圧空６８
とにその内部が仕切られている。この高圧室６６の入口
は前記配管６０に接続され、高圧室６６の出口は第２の
返戻手段としての配管７０に接続されている。この配管
１０は第１段のガス分離槽３０に原料ガスを供給する配
管２８に接続されている。一方、低圧室６８の出口は第
１の返戻手段としての配管７２を介して前記ガス燃料部
ｖＪ機４４の燃料受入れ口にＷ１続されている。

この実施例では、ガス井戸から噴出する原料ガスを圧力
！１１１Ｄ器で約１００　ｋＯ／ｃＩｉの圧力に調節し
、この原料ガスを除去槽２２に供給する。この原料ガス
は、例えば、約７％の炭酸ガスを含有している。

除去槽２２では原料ガス中に混入する液分及び塵を除去
し、ガスが膜を円滑に透過するようにする。

そして、除去（１２２を通過した原料ガスを熱交換器２
６内で加熱し、後述する第２段のガス分離ｌ！６２から
の返戻ガスと共に第１段の分離槽３０の高圧室３４に供
給する。高圧室３４への原料ガスの供給量は、例えば、
４００００ＯＮ　ｍ　３７日である。原料ガス供給時に
おいては高圧空３４及び低圧空３６の夫々の出口側のバ
ルブは閉じられており、ガス供給終了後にその入口側の
バルブも閉じてガス分離槽３０内を気密状態にする。こ
うして原料ガスを゛高圧室３４内で所定′時間だけ保持
すると、原料ガス中の炭酸ガス、炭化水素ガス（主成分
はメタンガスからなる）及び水分が膜を透過して低圧室
３６側に炭酸ガス濃度の高い混合ガスが移行する。なお
、原料ガスは熱交換ｆｉ２６により加熱されているので
、［１３２にガス中の水分が凝縮せず、ガスは＄１３２
を円滑に透過する。そして、高圧室３４内の炭酸ガス濃
度を測定し、その濃度が所定値、例えば容積百分率で２
％以下、に到達すると、夫々の出口側のバルブを開き、
高圧空３４内のガスを製品ガスとして配管３８を介して
抜出すと共に、低圧室３６に通過したガスを配管４０を
介してガス圧縮Ｒ４２に供給する。このときの夫々のガ
スは、例えば、高圧室３４側において約２％の炭酸ガス
濃度で約３７５００ＯＮ　ｍ　３／日の流量の製品ガス
となり、低圧室３６側において約４０％の炭酸ガス濃度
で約７２００ＯＮｍ３の流量の透過バスとなる。ガス圧
縮機４２は、後述するガス燃料部１ｌｌｉｊＪ４４によ
り駆動され、第１段の８１３２の透過ガスを原料ガスの
供給圧力より高い圧力になるまで加圧する。

そして、このガスをガス・圧縮機４２から熱交換器５０
に送給し、冷却する。この加圧・冷却の工程によりガス
の一部が凝縮して液化する。そして、このガスを除去Ｗ
１５４に送給してガス中の液分を除去し、次いで、熱交
換器５８に送給してガスを若干加熱する。こうして処理
されたガスを第２段のガス分離ｌ！６２の高圧室６６に
供給し、１Ｉ６４により再びガスを分離する。このガス
供給時においては高圧室６６及び低圧室６８の夫々の出
口側のバルブは閉じられており、ガス供給終了後にその
入口側のバルブも閉じてガス分離槽６２内を気密状態に
する。こうしてガスを高圧室６６内で所定時間だけ保持
すると、ガス中の炭酸ガス、炭化水素ガス（主成分はメ
タンガスからなる）及び水分が膜を透過して低圧空６８
側に炭酸ガス濃度の高い混合ガスが移行する。なお、高
圧室６６への供給ガスは除去槽５４で液分が除去され、
熱交換器５８で加熱されているので、１Ｉ１６４にガス
中の液分が凝縮せず、ガスは膜を円滑に透過する。そし
て、高圧室６６の内圧が原料ガスの供給圧力より高い圧
力のうちに夫々の出口側のバルブを開き、高圧室６６内
のガスを返戻ガスとして配管７０により原料ガスに返戻
し、原料ガスと共に第１段のガス分離槽３０に供給する
。この場合に、高圧室６６に供給されたガスの圧力は高
圧室３４に供給される原料ガスの圧力より高いので、配
管７０内をガスが逆流することはない。一方、低圧室６
８ｆｌｉｌに透過したガスを配管７２を介してガス燃料
駆動機４４の燃料受入れ口に供給する。この透過ガスの
組成及び流量は、例えば、約８５％の炭酸ガス濃度で約
２５０００　Ｎｍ’　／日の流量である。また、このガ
スの発熱量は、例えば、１１００乃至１５００ｋｃａｌ
　Ｎｍ３である。このような低発熱量のガスをガス燃料
駆動機４４の内部で空気と混合し、この混合気を高圧室
の過給機で高圧に圧縮し、高圧にした混合気を燃焼室内
で燃焼させる。これによりガス燃料駆動橢４４の駆動力
は高出力となる。この駆動力が駆動軸４６によりガス圧
縮機４２に伝達されてガス圧縮機４２が駆動し、第１段
の分離槽３０からの透過ガスを加圧する。

このようなガス分離装置によれば、原料ガスが製品ガス
になるまでの間に失われる。有用成分のガス漏は原料ガ
スの約１％の容積に過ぎず、従来の１段膜のガス分離装
置による場合の１０乃至１５％の容積の損失に比べて大
幅に有用成、分のガスの損失量を低下することができ、
製、品ガスの歩留りを向上させることができる。因みに
、従来の１段膜のガス分離装置によりこの実施例の原料
ガスと同様の組成で同量のガスをＩ製した場合に、３４
０００ＯＮ　ｍ　３　／日（圧力９９ｋｌＩＩ／　ｄ　
’）の量の製品ガス（２％の炭酸ガス濃度）が製造され
、６００００　Ｎｍ３　／日の廃ガス邑（３５％の炭酸
ガス濃度）が発生する。これと上述の実施例における第
２段の分離槽６２の膜６４を透過した２５０００　Ｎｍ
３／日（８５％の炭酸がス濃度）のがス量とを比較する
と明らかなように、この発明の実施例に係るガス分離装
置によるほうが有用成分ガスの損失量を著しく少なくす
ることができる。

なお、上述の実施例では天然ガス中の炭酸ガスを除去し
ているが、この発明はこれに限らず硫化水素ガスのよう
な膜の透過速度がメタンガスより速いガスについても同
様に適用することができる。

また、上述の実施例では天然ガスを精製しているが、こ
の発明はこれに限らずゴミ埋立て地のｎ醇ガス又は下水
処理場の消化ガスについても適用することができる。

また、上述の実施例ではガス井戸から汲み上げた高圧の
原料ガスを供給しているが、この発明はこれに限らず低
圧の原料ガスの場合であっても熱交換器２６の上流側に
ガス圧縮機、冷却用の熱交換器（アフタークーラ）及び
分離槽（ミストセパレータ）を設置することにより同様
の効果を得ることができる。

［発明の効果１ この発明に係るガス分離装置によれば、第１段の分離手
段のガス分離膜を透過した低圧ガスを加圧手段で加圧し
て第２段の分離手段に供給し、更に、第２段の分離手段
のガス分ａｍを透過した低圧ガスを加圧手段に返戻して
加圧手段に加圧させている。このため、ガス分離膜を透
過した低圧ガスを捨てることなく有効に利用して操業す
ることができる。また、第２段の分離手段のガス分ＭＩ
Ｉを透過しない高圧ガスを第１段の分離手段の高圧側に
返戻しているので、混合ガス中の有用成分を効率良く経
済的に回収することができ、製品ガスの歩留りを向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係るガス分離装置の工程図
である。 ２０：ガス供給管、２２，５４：除去槽、２６．５０．
５８：熱交換器、３０；第１段のガス分離槽、３２，６
４：膜、３４．６６：高圧至、３６，６８：低圧至、４
２：ガス圧縮機、４４；ガス燃料駆動機、６２；第２段
のガス分離槽、７０：配管（第２の返戻手段）、７２：
配管（第１の返戻手段） 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 手続補正書 昭和　０１．７．電８　日 特許庁長官　　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 特願昭６１−１２９６９８号 ２、発明の名称 ガス分離装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （４１２）　　日本鋼管株式会社 ４、代理人 東京都港区虎ノ門１丁目２６番５号　第１７森ビル明　
　　　細　　　　囚 １、発明の名称 ガス分離装置 ２、特許請求の範囲 （１）２種類以上のガスの混合ガスから各構成ガスを分
離するガス分離装置において、高圧側と低圧側とを仕切
るガス分離膜を有する第１段及び第２段の分離手段と、
第１段の分離手段のガス分離膜を透過した低圧ガスを加
圧して第２段の高圧側に供給する加圧手段と、第２段の
分離手段のガス分離膜を透過しない高圧ガスを第１段の
分離手段の高圧側に返戻する返戻手段と、を有すること
を特徴とするガス分離装置。 （２）前記混合ガスはメタンガスと炭酸ガスとが混合し
た天然ガスであり、炭酸ガスの方が多量にガス分１ｌｌ
ｌＩｌを透過することを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載のガス分１１１ｉ装置。 （３）加圧手段はガスを熱源とするガス圧縮機であり、
第２段の分離手段で分離された炭酸ガスを多量に含む低
圧ガスはガス圧縮機の燃料に使用されるごとを特徴とす
る特許 に記載のガス分離装置。 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ この発明は、可燃性ガスと不燃性ガスとを含有する混合
ガスを膜により分離精製するガス分離装置に関する。 〔従来の技術］ 採取された天然ガス（原料ガス）中の成分には炭酸ガス
（ＣＯ２　）が含有されている場合があるが、炭酸ガス
のｉｎ度が高いと天然ガスの発熱量が低下すると共に、
ガス中の水分と炭酸ガスとの反応によりＩＩＩ蝕性の炭
Ｍ　（８２　ＧＯ！　）が生成するので、原料ガス中の
炭酸ガスを除去し、その濃度を低くする必要がある。 従来、天然ガス中の炭酸ガスを除去する技術には、炭酸
ガスを吸収除去する吸収法と、炭酸ガスを吸着除去する
吸着法とがある。 一方、混合ガス中の特定の成分ガスを膜により分離する
膜分離技術が近年急速に発達し、天然ガス精製の分野に
もこの技術が導入されるようになった。この膜分離技術
においては、加圧された混合ガスが膜を透過するときに
各成分ガス毎に透過速度が異なることを利用して夫々の
成分ガスを分離する。このような膜分離技術を利用して
天然ガス中の炭酸ガスを分離除去するガス分離装置とし
ては、石油の３次回収の圧入ガスに用いられる高１度の
炭酸ガスを天然ガスから分離採取するＨＷが知られてい
る。このガス分離装置では、１段だけ設けられたガス分
離膜に高圧の天然ガスを供給し、天然ガス中の炭酸ガス
を分離している。 ［発明が解決しようとする問題点１ しかしながら、吸収法又は吸着法においては、操業が複
雑であり、吸収体又は吸着体の交換のための保守点検に
多大な労力を要するという問題がある。 一方、従来の１段躾のガス分離装置においては、原料ガ
ス中に含有される炭酸ガスの濃度が低くなると、炭酸ガ
スと共に多量のメタンガス等の有用成分のガスが躾を透
過するようになる。このため、原料ガス中の１０乃至１
５％の容積に当たる有用成分ガスが廃ガス中に混入し、
廃ガスと共に捨てられることとなり、製品ガスの歩留り
を著しく低下させるという問題がある。 この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって
、原料ガス中に含有される不用なガスを効率良く経済的
に除去し、製品ガスの歩留りを向上させることができる
ガス分ｗｉ装置を提供することを目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ この発司に係るガス分＃ｌ装置は、２種類以上のガスの
混合ガスから各構成ガスを分離するガス分ａｌ装置にお
いて、高圧側と低圧側とを仕切るガス分ａＩ膜を有する
第１段及び第２段の分離手段と、第１段の分離手段のガ
ス分！１ｕｌｌを透過した低圧ガスを加圧して第２段の
高圧側に供給する加圧手段と、第２段の分離手段のガス
分離膜を透過しない高圧ガスをＭ１段の分離手段の高圧
側に返戻する返戻手段と、を有することを特徴とする。 ［作用Ｊ この発明に係るガス分Ｍ装置においては、第１段の分離
手段のガス分１ｌＩｌｌｌを透過した低圧ガスを加圧手
段により加圧して第２段の分離手段の高圧側に供給する
。そして、加圧手段としてガス圧縮Ｉを使用した場合に
は、この第２段の分離手段のガス分１ｉｆｔ膜を透過し
た低圧ガスを加圧手段に返戻してその燃料として使用す
る。このため、第２段の分離手段のガス分離膜を通過し
た低圧ガスを捨てることなく有効に利用することができ
る。また、第２段の分離手段のガス分ｔｍ膜を透過しな
い高圧ガスを返戻手段により第１段の分離手段の高圧側
に返戻するので、第１段の分離手段のガス分離膜を透過
したガスを再度第１段の分離手段で処理し、有用成分の
ガスを回収することができる。 〔実施例］ 以下、添附の図面を参照して、この発明の実施例につい
て具体的に説明する。 第１図は、この発明の実施例に係るガス分ａｌｔ装置１
０の工程図である。図中、符号２０は、地中から噴出す
る天然ガスを産出するガス井戸（図示せず）からガス分
ａ１装置ｆＩＯに向かって延びるガス供給管である。こ
のガス供給管２０の管路の途中にはガスの圧力を調節す
る圧力調節器（図示せず）が設けられ、配管２０はフィ
ルタが充填された除去槽（フィルタセパレータ）２２の
入口に接続されている。 除去ｔｗ２２の出口は配管２４を介して熱交換器（フィ
ードガスヒータ）２６の低温側の入口に接続されている
。この熱交換器２６には高温側に熱媒としてガス燃料駆
動機の冷却水が流れている。熱交換器２６の低′ａ側の
出口は配管２８を介して第１段のガス分１１１１３０に
接続されている。このガス分離槽３０は、炭酸ガス及び
水分を透過し易く、且つ、メタンガス及びその池の炭化
水素ガスを透過し難い性質を有する膜３２を有し、この
膜３２によりその内部が高圧室３４と低圧室３６とに仕
切られている。例えば、この１１３２を透過するときの
炭酸ガスとメタンガスとの透過速度の比率は約２０：１
である。高圧空３４の入口は加圧された原料ガスを供給
する前記配管２８に接続され、また高圧室３４の出口は
製品ガスを広き出す配管３８に接続されている。一方、
低圧室３６の出口は、配管４０を介してガス圧８１１１
４２の吸入口に接続されている。このガス圧縮機４２に
は、低発熱量のガスを燃焼させて駆動するガス燃料駆動
ｇ１４４が備えられ、両者は駆動軸４６により連結され
ている。ガス燃料駆動Ｒ４４は、シリンダ内に充填され
る燃料ガスと空気との混合気の圧力を増加させる高圧型
の過給ｎ（図示せず）を備えている。 一方、ガス圧縮機４２の吐出口は、配管４８を介して熱
交換器（アフタークーラ）５０の高温側の入口に接続さ
れている。この熱交換器５０の低温側には冷媒が流れて
いる。熱交換器５０の高温側の出口は配管５２を介して
液分を除去する除去槽（ミストセパレータ）５４の入口
に接続されている。除去槽５４の出口は、その上端部に
設けられ、配管５６を介して°″熱交換器（リサイクル
がスヒータ）５８の低温側の入口に接続されている。熱
交換器５８の高温側には熱媒が流れている。熱交換器５
８の低温側の出口は配管６０を介して第２段のガス分離
槽６２に接続されている。この第２段のガス分離槽６２
は、前記第１段のガス分離槽３０と同様に構成されてい
る。即ち、ガス分離槽６２はｌ！６４によって高圧室６
６と低圧室６８とにその内部が仕切られている。この高
圧室６Ｇの入口は前記配管ＧＯに接続され、高圧室６６
の出口は第２の返戻手段としての配管７０に接続されて
いる。 この配管７０は第１段のガス分離槽３０に原料ガスを供
給する配管２８に接続されている。一方、低圧室６８の
出口は配管７２を介して前記ガス燃料駆動機４４の燃料
受入れ口に接続されている。 この実施例では、ガス井戸から噴出する原料ガスを圧力
調節器で約１００　ｋｇ／　ｃｉの圧力に調節し、この
原料ガスを除去槽２２に供給する。この原料ガスは、例
えば、４００００ＯＮ　ｍ　３／日で約７％の炭酸ガス
を含有している。除去槽２２では原料ガス中に混入する
液分及び塵を除去し、ガスが膜を円滑に透過するように
する。そして、除去槽２２を通過した原料ガスを熱交換
器２６内で加熱し、後述する第２段のガス分離槽６２か
らの返戻ガスと共に第１段の分離槽３０の高圧室３４に
供給する。原料ガス中の炭酸ガス、炭化水素ガス（主成
分はメタンガスからなる）及び水分が膜を透過して低圧
〒３６側に炭酸ガス濃度の高い混合ガスとして移行する
。なお、原料ガスは熱交換器２６により加熱されている
ので、膜３２にガス中の水分が凝縮せず、ガスは膜３２
を円滑に透過する。そして、高圧室３４内の未透過ガス
を製品ガスとして配管３８を介して友出すと共に、低圧
室３６に透過したガスを配管４０を介してガス圧ｇ機４
２に供給する。このときの夫々のガスは、例えば、高圧
室３４側において約２％の炭酸ガス１１度で約３７５０
０ＯＮ　ｍ　３／日の流量の製品ガスとなり、低圧室３
Ｇ側において約４０％の炭酸ガス濃度で約７２００ＯＮ
ｍ３の流量の透過ガスとなる。ガス圧縮機４２は、後述
するガス燃料駆動機４４により駆動され、第１段の模３
２の透過ガスを原料ガスの供給圧力より高い圧力になる
まで加圧する。そして、このガスをガス圧＠機４２から
熱交換器５０に送給し、冷却する。この加圧・冷却の工
程によりガスの一部が凝縮して液化する。そして、この
ガスを除去！Ｍ５４に送給してガス中の液分を除去し、
次いで、熱交換器５８に送給してガスを若干加熱する。 こうして処理されたガスを第２段のガス分１１１６２の
高圧室６６に供給し、！！６４により再びガスを分離す
る。 すなわち、ガス中の炭酸ガス、炭化水素ガス（主成分は
メタンガスからなる）及び水分が膜を透過して低圧室６
８側に炭酸ガス濃度の高い混合ガスとして移行する。な
お、高圧室６６への供給ガスは除去ｌ！５４で液分が除
去され、熱交換器５８で加熱されているので、ｌ！６４
にガス中の液分が凝縮せず、ガスは膜を円滑に一透過す
る。そして、高圧室６６内の未透過ガスを返戻ガスとし
て配管７０により原料ガスに返戻し、原料ガスと共に第
１段のガス分離槽３０に供給する。この場合に、高圧室
６６に供給されたガスの圧力は高圧室３４に供給される
原料ガスの圧力より高いので、配管７０内をガスが逆流
することはない。一方、低圧室６１Ｂ側に透過したガス
を配管７２を介してガス燃料駆動機４４の燃料受入れ口
に供給する。この透過ガスの組成及び流量は、例えば、
約８５％の炭酸ガス濃度で約２５０００　Ｎｍ３　／日
の流量である。また、このガスの発熱量は、例えば、１
１００乃至１５００ｋｃａｌ　Ｎｍ３である。このよう
な低発熱量のガスをガス燃料駆動＠４４の内部で空気と
混合し、この混合気を高圧型の過給機で高圧に圧縮し、
高圧にした混合気を燃焼学内で燃焼させる。これにより
ガスー料駆肋！１１４４の駆動力は高出力となる。この
駆動力が駆動軸４６によりガス圧縮＋ｊ１４２に伝達さ
れてガス圧縮機４２が駆動し、第１段の分離１９３０か
らの透過ガスを加圧する。 このようなガス分１１［ｉ装置によれば、原料ガスが製
品ガスになるまでの間に失われる有用成分のガス量は原
料ガスの約１９６の容積に過ぎず、従来の１段膜のガス
分離装置による場合の１０乃至１５％の容積の損失に比
べて大幅に有用成分のガスの損失量を低下することがで
き、製品ガスの歩留りを向上させることができる。因み
に、従来の１段膜のガス分離装置によりこの実施例の原
料ガスと同様の組成で同量のガスを精製した場合に、３
４０００ＯＮｍ３／日（圧力９９ｋＯ／　ｃｉ　）の品
の製品カス（２％の炭酸ガス濃度）が製造され、６００
００　Ｎｍ３／日の廃ガス量（３５％の炭酸ガス濃度）
が発生する。 これと上述の実施例における第２段の分離槽６２の１１
６４を透過した２５０００　Ｎｍ３／日（８５％の炭酸
ガス濃度）のガス量とを比較すると明らかなように、こ
の発明の実施例に係るガス分離装置によるほうが有用成
分ガスの損失量を著しく少なくすることができる。 なお、上述の実施例では天然ガス中の炭酸ガスを除去し
ているが、この発明はこれに限らず硫化水素ガスのよう
な膜の透過速度がメタンガスより速いガスについても同
様に適用することができる。 また、上述の実施例では天然ガスを精製しているが、こ
の発明はこれに限らずゴミ埋立て地の醗酵ガス又は下水
処理場の消化ガスについても適用することができる。 また、上述の実施例ではガス井戸から汲み上げた高圧の
原料ガスを供給しているが、この発明はこれに限らず低
圧の原料ガスの場合であっても熱交換器２Ｇの上流側に
ガス圧縮量、冷却用の熱交換器（アフタークーラ）及び
分離槽（ミストセパレータ）を設置することにより同様
の効果をｉｑることができる。 ［発明の効果］ この発明に係るガス分ｍ装置によれば、第１段の分離手
段のガス分離膜を透過した低圧ガスを加圧手段で加圧し
て第２段の分離手段に供給する。 そして、加圧手段としてガス圧縮機を使用した場合には
、第２段の分離手段のガス分離膜を透過した低圧ガスを
加圧手段に返戻してその燃料として使用する。このため
、ガス分離膜を透過した低圧ガスを捨てることなく有効
に利用して操業することができる。また、第２段の分離
手段のガス分離膜を透過しない高圧ガスを第１段の分離
手段の高圧側に返戻しているので、混合ガス中の有用成
分を効率良く経済的に回収することができ、製品ガスの
歩留りを向上させることができる。 ４、図面の簡単な説明 第１図はこの発明の実施例に係るガス分ｌ！ｌｔ装置の
工程図である。 ２０：ガス供給管、２２，５４：除去槽、２６．５０．
５８：熱交換器、３０：第１段のガス分ＭＷＩ、３２，
６４；膜、３４．６６；高圧室、３６．６８：低圧室、
４２；ガス圧縮機、４４：ガス燃料駆動機、６２；第２
段のガス分離槽、１０；配管（返戻手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）２種類以上のガスの混合ガスから各構成ガスを分
   離するガス分離装置において、高圧側と低圧側とを仕切
   るガス分離膜を有する第１段及び第２段の分離手段と、
   第１段の分離手段のガス分離膜を透過した低圧ガスを加
   圧して第２段の高圧側に供給する加圧手段と、第２段の
   分離手段のガス分離膜を透過した低圧ガスを加圧手段に
   返戻して加圧手段に加圧させる第１の返戻手段と、第２
   段の分離手段のガス分離膜を透過しない高圧ガスを第１
   段の分離手段の高圧側に返戻する第２の返戻手段と、を
   有することを特徴とするガス分離装置。
2. （２）前記混合ガスはメタンガスと炭酸ガスとが混合し
   た天然ガスであり、炭酸ガスの方が多量にガス分離膜を
   透過することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   のガス分離装置。
3. （３）加圧手段はガスを熱源とするガス圧縮機であり、
   第２段の分離手段で分離された炭酸ガスを多量に含む低
   圧ガスはガス圧縮機の燃料に使用されることを特徴とす
   る前記特許請求の範囲第２項に記載のガス分離装置。