JPS6335282B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 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］ 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し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
示す断面図であつて、この分離装置１０は筒状の
容器本体１２と蓋体２０とからなる筒状容器を有
している。容器本体１２はその一端１２ａが封じ
られた形状であり、この一端１２ａには原料流体
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、
分離流体取出口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２
６とに区画する隔壁であつて、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２
６と連通するように隔壁２２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
封じられている。

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離流体室２６に入り取出し口
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１０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
管８によつて接続されている。図中９は分離され
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１０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によつ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３
５の軸方向と直角のように交差して設けられた隔
壁４８によつて原料流体通過室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
分離体室５４に連通するように埋設固定されてな
る単位分離装置３０を複数固用いたものにおい
て、原料流体導入口３８及び排出口４０を原料流
体通過室５７の筒軸方向一端側の厚肉フランジ部
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４
０を直結すると共に、容器壁面に沿つて筒軸方向
に延在された導管６０によつて導入口３８又は排
出口４０原料流体通過室内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
膜フイルムで形成した袋又は中空の繊維をいう。

［作用］ 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
互いに連結したので、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、分離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つしよ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−線に沿う断面
図、第５図は第１，４図−線に沿う断面図、
第６図は平面図である。

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
た複数個のタイロツド３１やフレーム７１等によ
つて直接連結し、複数個の単位分離装置３０を一
体としたものであつて、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４０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は筒状容器であつて、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
た束体であつて、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
の分離流体室５４に連通するように中空糸４６の
上端が隔壁４８の上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の途中で止つており、これによ
つて中空糸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
固定されている。なお中空糸４６としては、例え
ば、外径が20〜400μｍ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／cm²の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５４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と外部とを連通す
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Ｌ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つて延設
されている（第１０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Ｏリング６２が嵌合さ
れ、流体通過室５７のシールを行なつている。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、Ｏリン
グ６４がこの溝に嵌合され、分離流体室５４のシ
ールを行なつている。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Ｏリング６
６，６８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つている。

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３
８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によつ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の中を通つて上昇し分離流体室
５４、取出し口５６を経て装置外に取り出され
る。中空糸４６を透過しなかつた流体は下部固定
板５０の下側の空間部５１に入り次いで導管６０
内を通つて排出口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４
０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の原料流体導入口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、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。

第７図〜第９図は本発明の異なる実施例装置の
要部断面図であつて、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図の断面方向と直結する
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３５
ｂと蓋体３６とのシールを行なうＯリング６４の
かわりにオクタゴナルリング８０を用いたもので
ある。また第８図は同様に、Ｏ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つては、厚肉フ
ランジ部３５ｂと蓋体３６との合せ面にはＯリン
グ６４又はオクタゴナルリング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
装置の上部の断面図である。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Ｌ字形のリング形の台８６
がこの段部に設置されており、原料流体は段部８
４よりも若干上部に開設された導入口３８（第９
図では図示せず。）から台８６と厚肉フランジ部
３５ｂ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の内面を連通する孔９０を通つ
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４
８の上下両面にシール用のＯリング９２，９３が
設置されており、このシールリング９２，９３に
よつて分離流体室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される。

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。

即ち上記の各実施例において、隔壁４８には中
空糸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１０図の実施例において
は、隔壁４８は、合成樹脂等の注形可能な材料か
らなり、中空糸４６が埋設固定された中心部材４
８ａと、この中心部材４８ａの周囲を取巻き、か
つ中心部材４８ａに接着剤によつて接着された金
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３
５ｂ内周面との間がＯリング６２によつてシール
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、装置稼動に伴つて温度の昇降があつても
両部材間の熱膨張差が無いか又は極めて小さく、
従つて温度の昇降があつ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
離効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
周面上端部には段部４８ｄが突設されると共に、
中心部材４８ａにはこれに対応して凹部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がボルト４８ｅによつて取り付
けられており、これら段部４８ｄと座金状部材４
８ｃ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ツシヨン材で
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
壁面に沿つて設けているが、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つて
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。

また上記実施例装置では、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１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］ 以上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
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、容器をブロツク化したことにより、各ブ
ロツクの組み合せが自由にでき、ブロツクごとの
取り変えも可能である。例えば、数ブロツクのう
ち、第１のブロツクの能力が落ちたら、最後のブ
ロツクを取り外し、第１のブロツクを第２のブロ
ツクの位置に持つて来るように順次移動させ、第
１のブロツクの位置に新しいブロツクをもつてく
るようにして、各ブロツ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−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ａ部拡大斜視図、第３図は従来装置の系
統図、第４図は本発明の一実施例に係る流体の分
離装置の斜視図、第５図は第１図−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
実施例に系る単位分離装置の要部断面図である。 ３０……単位分離装置、３１……タイロツド、
３４……筒状容器、３５ｂ……厚肉フランジ部、
３５……筒状部、３６……蓋体、３８……原料流
体導入口、４０……原料流体排出口、４４……中
空糸束体、４６……中空糸、４８……隔壁、５４
……分離流体室、５６……分離流体取出し口、５
７……原料流体通過室、５８……ガイド部材、６
０……導管、６２，６４，６６……Ｏリング、７
１，７２……フレーム。

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つ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するよ
   うに埋設固定されてなる単位分離装置を、複数固
   連結して一体となした装置であつて、前記通過室
   の原料流体導入口及び排出口を通過室の筒軸方向
   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、容器壁面に沿つて筒軸方向に延在された
   導管によつて導入口又は排出口を原料流体通過室
   内の筒軸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。