JPS63258620A

JPS63258620A - 混合ガス分離装置

Info

Publication number: JPS63258620A
Application number: JP9467987A
Authority: JP
Inventors: Kohei Ninomiya; 康平二宮; Takashi Harada; 隆原田
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1987-04-17
Filing date: 1987-04-17
Publication date: 1988-10-26
Also published as: JPH0527444B2

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、混合ガスを、前処理した後分離膜により分離
する混合ガス分Ｍ装置、詳しくは、混合ガスの加熱又は
冷却、及び前濾過等の前処理を行う前処理装置と、該前
処理装置で前処理された混合ガスの分離を行う分Ｍ膜を
内蔵した分離膜装置とをフランジを介して一体構造とな
した混合ガス分離装置に関するもので、本発明の混合ガ
ス分離装置は、主として、水蒸気を含有する種々の混合
ガス（例えば、空気、窒素、アルゴン、天然ガス、原油
採取の際の随伴ガス、醗酵ガスなど）から水蒸気を選択
的に除去して該混合ガスを乾燥する除湿機として利用さ
れるもので、配管の一部に組み込むことも可能なコンパ
クト構造をしたものである。

〔従来の技術及びその問題点〕

従来、天然ガスなどの炭化水素系ガスの除湿方法として
は、グリコール吸収法、モレキュラシープ吸着法などが
、一般的に採用されてきた。

しかし、これらの方法は、すべてかなり大型の装置を必
要とし、設備費が高くなり、また充分な工場建設のため
の敷地が必要であり、スペースの限られている海上での
ガス採取などには適当ではなく、また、操作の複雑さ、
操業上の安全性、保守の困難さなどにおいても問題があ
った。

上記の吸収法及び吸着法に対して、小型で軽量な装置に
することができ、維持管理が容易であって安全性が高い
方法として、最近、ガス分離膜を内蔵したガス分離装置
を使用して混合ガスの除湿又は乾燥を行う方法が、いく
つか提案されている。

そのようなガス分離膜を使用する混合ガスの除湿方法と
しては、例えば、次のような方法などが知られている。

（ａｌ水蒸気を含有する混合ガスを極めて高い圧力に昇
圧してガス分離装置に供給したり、又は、ガス分離膜の
透過側をかなり減圧したりして、ガス分離膜の供給側と
透過側とでの水蒸気の差圧を大きくなるようにして、混
合ガスを除湿する方法（特開昭５４−１５２６７９号公
ｆド参照）。

ｔｂｌ供給ガスの主成分く例えば、天然ガスなどではメ
タンガス）の透過性が比較的高く、しかもメタンガスに
対する水蒸気のｉ！択透過性（Ｐ１）□０／ＰＣ＋１４
＞が２００〜４００であるガス分離膜を使用して、混合
ガスを除湿する方法（特開昭５９−１９３８３５号公報
参照）。

ｔｅｌガス分離膜の透過側に大量のパージガスを供給し
て透過した水蒸気の分圧を低下させて、混合ガスを除１
！する方法（特開昭５０−２６７４号公報参照）。

（ｄ）特定の水蒸気選択透過性を有する芳香族ポリイミ
ド類のガス分離膜を使用し、且つ該ガス分離膜のｉ３過
側に乾燥ガスを流通させて、混合ガスを除湿する方法（
特開昭６２−４２７２３号公報参照）。

しかしながら、上記の公知の方法（８）は、ガス分離１
）りのガス透過側における水蒸気の濃度が高くなった区
域（透過ガス排出口付近）では、水蒸気を充分に高い除
去率で混合ガスから除去することができないことがあり
、実用的には適当でない。

また、上記の公知の方法ｆｂ）は、この方法に適合する
ガス分離性能を有するガス分離膜を製造することが困難
である問題がある。

また、上記の公知の方法（Ｃ）は、かなり大量のパージ
ガスを消費してしまう問題がある。

また、上記の公知の方法（ｄｌは、上記の公知の方法（
ａｌ〜（Ｃ）の問題を改善したものであるが、水蒸気の
除去が充分でなく、しかもガス分離膜の透過側に乾燥ガ
スを導入する必要があるなどの問題があった。

更に、上記の公知の方法の実施に用いられる装置は、何
れもコンパクト化についての考慮はなされていないため
、それらの設置箇所にかなり制限を受け、また、操作に
労力を要するものが多い。

従って、本発明の目的は、混合ガスを効率良く分離でき
、且つ設置箇所に制限されず使い易いコンパクトな混合
ガス分離装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、種々検討した結果、分離膜を具備した分
離膜装置と、熱交換器を具備した混合ガス前処理装置と
をフランジ部を介して筒状に一体的に結合した装置が前
記目的を達成できることを知見した。

本発明は、上記知見に基づきなされたもので、混合ガス
を、前処理した後分離膜により分離する混合ガス分離装
置であって、上記混合ガスの導入部及び導出部、並びに少なくとも上
記混合ガスを加熱又は冷却する熱交換器を具備し、且つ
上記導出部にフランジ部を備えた筒状の混合ガス前処理
装置と、前処理ガス導入部、非透過ガス導出部及び透過ガス導出
部、並びに前記前処理装置で前処理された混合ガスを透
過ガスと非透過ガスとに分離する分離膜を具備し、且つ
上記前処理ガス導入部にフランジ部を備えた筒状の分離
膜装置とを、それぞれの上記フランジ部を介して直列状
に一体的に結合してなることを特徴とする混合ガス分離
装置を提供するものである。

〔実施例〕

以下、本発明の混合ガス分離装置を図面に示す実施例に
ついて説明する。

第１図は、本発明装置の一実施例を一部切欠して示す側
面図、第２図は第１図に示す実施例と同じ構造の実施例
を示す縦断側面図、第３図は第２図におけるＡ部の拡大
図で、第１図〜第３図において同じ符号は同じ部位を示
す。

１０は全体形状が筒状形の混合ガス前処理装置、２０は
全体形状が同じく筒状形の分離膜装置で、それらは、そ
れぞれのフランジ部１４．２５を介して一体的に結合し
て本発明の混合ガス分離装置を構成している。

１）は原料混合ガスの導入部、１２は前処理装置１０で
前処理した混合ガスの導出部、１３は熱交換器、１５は
フィルターである。熱交換器１３は前処理装置１０に導
入部１）から導入された加圧混合ガスの凝縮防止を目的
として該混合ガスを加熱するためのもので、実施例では
、混合ガス分離装置１０内に配管された、スチーム入口
１６及び出口を存するスチーム管１３にスチーム循環さ
せて混合ガス分離装置１０内に導入された混合ガスを加
熱するようになしである。尚、原料混合ガスが、高温過
ぎる場合には、熱交換Ｓ！Ｓ１３で冷却することもでき
る。また、フィルター１５は混合ガス分離装置１０に導
入された混合ガス中に含まれている不純物を除去するた
めのものである。

また、混合ガス導出部１２は、混合ガス分離装置１０を
構成する筒状体１０’　の一端部中央に設けてあり、該
筒状体ｌＯ″の端部には前記のフランジ部１４が設けで
ある。

分離膜装置２０について説明すると、２１は前処理混合
ガス導入部、２２は非透過ガス導出部、２３は透過ガス
導出部、２４は分離膜で、分離膜装置２０は図示の実施
例の場合、筒状体２０’　の内部に分Ｎ膜２４として、
中空糸を筒状体２０゜の軸方向に多数密に配設してあり
、該中空糸２４は、それらの両端部を管板２９．３０に
よって固定されており、それらの内部は空隙部３１を介
して透過ガス導出部２３に連通しており、該中空糸２４
を透過した透過ガスを透過ガス導出部２３から導出させ
るようになしである。また、前処理混合ガス導入部２１
は前記混合ガス導出部１２に対向して設けてあり、上記
各中空糸２４の１′８１ｍに連通させ、前処理された混
合ガスを該間隙に第２図上矢標の如く送出させるように
なしである。

また、分離膜装置２．２０は、上記前処理混合ガス導入
部２１から中空糸２４の上記間隙に送出され中空糸２４
を透過しなかった非透過ガスを、筒状体２０゛の内周壁
に沿って形成されている流路３２を経て非透過ガス導出
部２２から導出させるようになしである。

また、中空糸２４内に透過した透過ガスのパージを円滑
に行うために、第３図に示す如（、筒状体２０”の周壁
部２８の一部にパージガス通路２７を、前処理混合ガス
導入部２１側の管板２９の外側に形成した空隙３３と前
記流路３２とを連通させて設け、非透過ガスの一部をパ
ージガス用弁２６で流量を調整して上記空隙３３に送り
、中空糸２４内を通過させるようになしである。尚、第
２図及び第３図に示す実施例においては、周壁部２８が
筒状体２０°　と別体に構成しであるが、この周壁部２
８は筒状体２０°の一部であっても良い。

上記分！１ｉｌＩ膜としては、有効膜面積の大きい中空
糸の集合体が好ましいが、スパイラル状膜、平膜などで
も良い。

分離膜として用いられる上記中空糸は、その外径が、通
常５０〜２０００μ、好ましくは２００〜１０００μで
ある。中空糸の外径が小さ過ぎると圧力損失が大きくな
り、大き過ぎると有効膜面積が減少する。また、上記中
空糸としては、（厚み／外径）−Ｑ、ｌ〜０．３の条件
を満たすものを用いるのが好ましい、尚、上記厚み−（
外径−内径／２である。中空糸の厚みが小さいと耐圧性
が不充分となり、また厚みが大きいと水茎気選択透過性
が不良となる場合がある。

また、上記中空糸としては、前記特開昭６２−４２７２
３号公報に記載の芳香族ポリイミド製ガス分離膜（中空
糸）が特に好ましい。

〔作用〕

本発明の装置は、上記の如く構成しであるため、本発明
の装置によれば、例えば）冨度の高い空気を次のように
除湿することができる。まず、原料混合ガスを導入部１
）から導入すると共に、スチーム管（熱交換器）１３に
スチームを通して該混合ガスを加熱する。この場合の供
給混合ガスの圧力は、特に限定されず中空糸２４の構造
等に応じ適宜選定されるが、透過ガスの排出時の圧を大
気圧付近にする場合には、約２ｋｇ／−以上、特に、５
〜１０ｋｇ／−程度であることが、水蒸気の除去率を高
くする上で好ましい、また、混合ガスの温度は、該混合
ガスが凝縮しない程度の温度に調整するのが好ましい。

〔発明の効果〕

本発明混合ガス分離装置は、分離膜を備えた装　　　　
□置と、熱交換器を具備した混合ガス前処理装置とをフ
ランジ部を介して筒状に一体的に結合したコンパクトな
ものであるため、混合ガスを効率良く分離でき、また設
置箇所に制限されず且つ使い易い、また、本発明の混合
ガス分Ｎ装置は、コンパクトな筒状形であるため、配管
の一部に容易に組み込むことも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の一実施例を一部切欠して示す側
面図、第２図は第１図に示す実施例と同じ構造の実施例
を示す縦断側面図、第３図は第２図におけるＡ部の拡大
図である。１０・・・混合ガス前処理装置１）・・・混合ガス導入部１２・・・混合ガス導出部１３・・・熱交換器（スチーム管）１４・・・フランジ部１５・・・フィルター２０・・・分ｊｉｌ！膜装置２１・・・前処理混合ガス導入部２２・・・非透過ガス導出部２３・・・透過ガス導出部２４・・・分離膜（中空糸）２５・・・フランジ部２６・・・パージガス用弁２７・・・パージガス通路

Claims

【特許請求の範囲】

（１）混合ガスを、前処理した後分離膜により分離する
混合ガス分離装置であって、上記混合ガスの導入部及び導出部、並びに少なくとも上
記混合ガスを加熱又は冷却する熱交換器を具備し、且つ
上記導出部にフランジ部を備えた筒状の混合ガス前処理
装置と、前処理ガス導入部、非透過ガス導出部及び透過ガス導出
部、並びに前記前処理装置で前処理された混合ガスを透
過ガスと非透過ガスとに分離する分離膜を具備し、且つ
上記前処理ガス導入部にフランジ部を備えた筒状の分離
膜装置とを、それぞれの上記フランジ部を介して直列状
に一体的に結合してなることを特徴とする混合ガス分離
装置。
（２）分離膜が中空糸からなり、分離膜装置が、非透過
ガスの一部をパージガスとして上記中空糸内に導くパー
ジガス通路及び該パージガス通路を開閉するパージガス
用弁を具備している、特許請求の範囲第（１）項記載の
混合ガス分離装置。
（３）分離膜が芳香族ポリイミド製中空糸である、特許
請求の範囲第（１）項記載の混合ガス分離装置。
（４）混合ガス分離装置が除湿機である、特許請求の範
囲第（１）項記載の混合ガス分離装置。