JP2000237502A

JP2000237502A - 油水分離方法および油水分離装置

Info

Publication number: JP2000237502A
Application number: JP4395199A
Authority: JP
Inventors: Satoru Takeda; 哲竹田; Osami Kato; 修身加藤; Kenji Shinkawa; 健二新川; Takeshi Yoshinaga; 武司吉永; Noriaki Aoki; 範昭青木
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2000-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】水分除去性能が長期間安定し、かつ高い濾過
流量で油水分離を行うことが可能な含水油の油水分離方
法および油水分離装置を提供する。【解決手段】平均孔径０．０１μｍ以上、０．０４μ
ｍ未満の疎水性多孔質中空糸膜２２を設けた濾過手段２
０に含水油貯蔵手段１から含水油を送液し、前記疎水性
多孔質中空糸膜２２の外壁面側から内壁面側に油分を選
択的に透過させると同時に、前記濾過手段２０中の疎水
性多孔質中空糸膜２２の外壁面側にある含水油の一部を
前記含水油貯蔵手段１に返送し、油分の濾過流量が低下
した際には、前記疎水性多孔質中空糸膜２２を透過した
油分を前記疎水性多孔質中空糸膜２２の内壁面側から外
壁面側に逆通液させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水分を含む油（含
水油）中の油分を選択的に取り出すための油水分離方法
および油水分離装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水分を含む油（以下、含水油と記す）中
から油分のみを選択的に取り出す方法が、様々な産業分
野において望まれている。例えば、各種装置で使用中の
潤滑油に混入してくる水分は、装置の腐食を引き起こす
だけでなく、潤滑油の酸化劣化を促進する。また、この
ような水分は、潤滑油の粘度を増加させたり、潤滑油内
にスラッジを発生させ、潤滑不良等の装置トラブルの原
因となる。例えば、生産設備で一旦装置トラブルが発生
すると、その復旧が必要になるばかりではなく、生産性
にも影響を与えるため、水分の混入した潤滑油からの水
分除去は非常に重要である。

【０００３】含水油の油水分離を行う方法としては、油
分と水分の比重差を利用した静置法や遠心法、吸水材料
を使用する方法、加熱法、電圧印加法等が挙げられる。
しかしながら、これらの油水分離方法にはいくつかの問
題点が挙げられる。例えば、吸水材料を用いる方法は、
水分除去性能は高いものの、吸水性能が飽和に達すると
吸水材料の交換が必要となる。この方法は分離コストが
高いうえ、煩雑な交換作業を伴うため、特に、定常的に
多量の水分が混入してくる系には適していない。静置法
は装置が非常に大型であり、水分除去性能も比較的低
い。また、加熱法や電圧印加法等においては、油分の変
質を生じる等の危惧を生ずる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらを解決する方法
として、特開昭５５−７９０１１号公報に、疎水性の多
孔膜を用いて油水エマルジョンから油のみを分離させる
油エマルジョン処理方法が提案されている。この処理方
法は、多孔膜の孔径とＷ／Ｏ（油中水滴）タイプのエマ
ルジョン中に存在する水滴の粒子径との差を利用して分
離を行うものであり、含水油から水分が除去された油分
を得ることができる。しかしながら、短時間の処理にお
いては上述のように水分の除去が可能であるが、用途に
よっては長期間の処理が必要な場合があり、例えば定常
的に水分が混入してくる系での油水分離にこの処理方法
を用いて長期間の油水分離を行うと、多孔膜の吸湿によ
り多孔膜の撥水性が低下し、含水油中の水滴が多孔膜を
透過し、透過した油分の水分率が上昇する問題があっ
た。

【０００５】よって、本発明の目的は、水分除去性能が
長期間安定し、かつ高い濾過流量で油水分離を行うこと
が可能な含水油の油水分離方法および油水分離装置を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の油水
分離方法は、平均孔径０．０１μｍ以上、０．０４μｍ
未満の疎水性多孔質中空糸膜を設けた濾過手段に含水油
貯蔵手段から含水油を送液し、前記疎水性多孔質中空糸
膜の外壁面側から内壁面側に油分を選択的に透過させる
と同時に、前記濾過手段中の疎水性多孔質中空糸膜の外
壁面側にある含水油の一部を前記含水油貯蔵手段に返送
し、油分の濾過流量が低下した際には、前記疎水性多孔
質中空糸膜を透過した油分を前記疎水性多孔質中空糸膜
の内壁面側から外壁面側に逆通液させることを特徴とす
る。

【０００７】また、本発明の油水分離装置は、含水油貯
蔵手段と、含水油を前記含水油貯蔵手段に補給する補給
手段と、平均孔径０．０１μｍ以上、０．０４μｍ未満
の疎水性多孔質中空糸膜によって含水油の油水分離を行
う濾過手段と、前記含水油貯蔵手段から前記濾過手段の
疎水性多孔質中空糸膜の外壁面側に含水油を送液する送
液手段と、前記濾過手段において水分が除去された油分
を外部へ送液する排出手段と、前記濾過手段で水分が濃
縮された含水油を前記含水油貯蔵手段に返送する返送手
段と、前記濾過手段で水分が除去された油分を前記濾過
手段に逆通液する逆洗手段を具備してなることを特徴と
する。また、前記排出手段に使用されるポンプと前記逆
洗手段に使用されるポンプは、同一のポンプであること
が好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の油水分離方法およ
び油水分離装置を図面により詳細に説明する。図１は、
本発明の油水分離装置の一形態例を示す概略構成図であ
る。この油水分離装置は、油水分離を行う含水油を貯蔵
する水分濃縮タンク１と、含水油取入口２から供給され
た含水油を水分濃縮タンク１に補給するため含水油補給
ライン４と、この含水補給ライン４に設けられた含水油
補給ポンプ３と、含水油の油水分離を行う疎水性多孔質
中空糸膜２２が内部に設けられた中空糸膜モジュール２
０と、中空糸膜モジュール２０内の疎水性多孔質中空糸
膜２２の外壁面側に、水分濃縮タンク１の含水油を送液
するための含水油送液ライン６と、この含水油送液ライ
ン６に設けられた含水油送液ポンプ５と、中空糸膜モジ
ュール２０で水分が除去された油分（精製油）を排出す
るための精製油送液ライン７と、精製油を一時貯留する
ための逆通液タンク８と、逆通液タンク８の精製油を精
製油取出口１１から装置外部に排出するための精製油取
出ライン１０と、この精製油取出ライン１０に設けられ
た排出・逆通液用ポンプ９と、中空糸膜モジュール２０
で水分の濃縮された含水油を水分濃縮タンク１に返送す
るための返送ライン１２と、濾過手段で水分が除去され
た油分を濾過手段に逆通液するための逆通液ライン１３
とから概略構成される。

【０００９】ここで、本発明における含水油貯蔵手段
は、本実施例における水分濃縮タンク１に相当し、以下
同様に、補給手段は含水油補給ポンプ３および含水油補
給ライン４に相当し、濾過手段は中空糸膜モジュール２
０に相当し、送液手段は含水油送液ポンプ５および含水
油送液ライン６に相当し、排出手段は精製油送液ライン
７、逆通液タンク８、排出・逆通液用ポンプ９および精
製油取出ライン１０に相当し、返送手段は返送ライン１
２に相当し、逆洗手段は逆通液タンク８、排出・逆通液
用ポンプ９および逆通液ライン１３に相当する。

【００１０】前記中空糸膜モジュール２０は、上面およ
び底面がキャップで封止された略円筒形のハウジング２
１と、このハウジング２１内に配設された複数の疎水性
多孔質中空糸膜２２とを具備してなるものである。ハウ
ジング２１の側面下部には、水分濃縮タンク１から送液
された含水油を疎水性多孔質中空糸膜２２の外壁面側に
導入する含水油入口２３が設けられ、ハウジング２１の
上面には、疎水性多孔質中空糸膜２２の外壁面側に連通
する含水油出口２４が設けられ、ハウジング２１の底面
には、疎水性多孔質中空糸膜２２の内壁面側に連通する
精製油出口２５が設けられている。また、疎水性多孔質
中空糸膜２２は、Ｕ字状に折り返され、その繊維方向の
端部は、開口状態を保って前記精製油出口２５に連通す
るように、前記ハウジング２１の底面にポッティング樹
脂２６によって固定されている。なお、中空糸膜モジュ
ールの形態は、図示例の形態に限られず、種々の形態の
ものを用いることができる。

【００１１】前記疎水性多孔質中空糸膜２２としては、
平均孔径０．０１μｍ以上、０．０４μｍ未満の疎水性
多孔質中空糸膜が用いられる。Ｗ／Ｏタイプのエマルジ
ョンにおいては、通常水分は約０．１〜数十μｍの水滴
として存在している。透過膜を用いて油水分離を行う場
合、油中の水滴は水滴径と膜孔径の差によってサイズ排
除されるため、例えば、平均孔径約０．１μｍ以下の透
過膜を用いることにより含水油中の油分のみを選択的に
透過させることができる。しかしながら、油水分離を開
始してしばらくの間は水分が除去された油分が得られる
が、長期間油水分離を継続すると水滴の透過を生じる。
これは、長時間油水分離を継続することにより透過膜が
吸湿し、撥水性が低下してしまうため、濾過時の膜間差
圧により透過膜の供給側表面において水滴径が変化した
際に、水滴が透過してしまうからである。

【００１２】従って、平均孔径０．０４μｍ未満の疎水
性多孔質中空糸膜を用いることにより、水滴径の変化や
透過膜の吸湿の影響を受けずに、高度に水分除去された
精製油を長期間にわたって得ることができる。また、平
均孔径が０．０３μｍ未満の透過膜を用いることによ
り、より高度に水分が除去された精製油を得ることがで
きる。さらには、平均孔径が０．０２５μｍ以下の疎水
性多孔質中空糸膜を用いることがより好ましい。一方、
平均孔径０．０１μｍ未満では、濾過流量が非常に低く
なる問題が生じる。

【００１３】中空糸膜モジュール２０に用いる疎水性多
孔質中空糸膜２２としては、平均孔径０．０１μｍ以
上、０．０４μｍ未満のものであれば、材質に特に制限
はないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リ４−メチルペンテン等のポリオレフィン、ポリスルホ
ン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデ
ン等の素材を溶融延伸法、湿式法等により製膜して得ら
れる疎水性多孔質中空糸膜が挙げられる。疎水性多孔質
中空糸膜２２の素材としては、耐油性に優れるポリオレ
フィンが好適に用いられる。

【００１４】また、疎水性多孔質中空糸膜２２として、
内径が２ｍｍ以下、外径が３ｍｍ以下、空孔率が１０〜
８０％の範囲内にあるものを用いることによって、外圧
による疎水性多孔質中空糸膜２２の潰れがおきにくくな
り、油分の濾過流量も多くなる。

【００１５】前記返送ライン１２は、中空糸膜モジュー
ル２０に設けられた含水油出口２４と水分濃縮タンク１
を接続しており、含水油送液ポンプ５の圧力で、含水油
を水分濃縮タンク１に返送する機構となっている。ま
た、前記返送ライン１２には、中空糸膜モジュール２０
によって含水油の濾過を行う際の膜間差圧を調整するた
めの含水油出口バルブＶ１が設けられている。

【００１６】前記逆通液ライン１３は、精製油送液ライ
ン７の途中と精製油取出ライン１０の途中に連通して設
けられている。また、精製油取出ライン１０と逆通液ラ
イン１３との接続部には、精製油取出口１１への精製油
の排出と、中空糸膜モジュール２０への精製油の逆通液
とを切り換える排出・逆通液切替バルブＶ３が設けられ
ている。また、精製油送液ライン７と逆通液ライン１３
との接続部の下流側には精製油出口バルブＶ２が設けら
れている。

【００１７】前記水分濃縮タンク１内には、含水油量検
知器Ｓ１が設けられており、これにより含水油量の上
限、下限を検知している。また、前記水分濃縮タンク１
下部には、水分濃縮タンク１下部に溜まった水分を引き
抜くための水分排出ライン１４が接続し、この水分排出
ライン１４には排出バルブＶ５が設けられている。

【００１８】前記逆通液タンク８内には、精製油量検知
器Ｓ２が設けられており、これにより精製油量の上限、
下限を検知している。また、前記逆通液タンク８には、
精製油の水分率評価に用いるサンプルを採取するのため
サンプリングライン１５が接続し、このサンプリングラ
イン１５にはサンプリングバルブＶ４が設けられてい
る。

【００１９】また、含水油入口２３付近の含水油送液ラ
イン６には、モジュール入口圧力計Ｐ１が設けられ、含
水油出口２４付近の返送ライン１２には、モジュール出
口圧力計Ｐ２が設けられ、精製油出口２５付近の精製油
送液ライン７には、精製油圧力計Ｐ３が設けられてい
る。

【００２０】本形態例の油水分離装置における含水油補
給ポンプ３、含水油送液ポンプ５および排出・逆通液用
ポンプ９としては、必要な流量で送液可能なものであれ
ば特に制限なく用いることができ、例えばトロコイドポ
ンプ、ベーンポンプ等が挙げられる。また、本実施例の
油水分離装置では、精製油の排出と逆通液を１台のポン
プ（排出・逆通液用ポンプ９）で行い、排出・逆通液切
替バルブＶ３の操作により各動作を切り替える機構とな
っている。このように、ポンプを兼用することにより、
ポンプの必要台数を減少させることができる。

【００２１】また、本形態例の油水分離装置において
は、２５〜９０℃の含水油を疎水性多孔質中空糸膜２２
の外壁面側に供給することが好ましい。２５℃未満の含
水油を供給すると、疎水性多孔質中空糸膜２２内を流れ
る濾過された油分の粘度が高くなるため濾過流量が低下
する傾向にある。また、９０℃を超える含水油を供給す
ると、疎水性多孔質中空糸膜２２が酸化劣化され、疎水
性多孔質中空糸膜２２の切断が起こりやすくなる傾向に
ある。

【００２２】次に、本形態例の油水分離装置を用いた油
水分離方法について説明する。含水油取入口２から供給
された工場設備等のオイルタンク内の含水油は、含水油
補給ポンプ３を駆動させることによって、含水油補給ラ
イン４を通って水分濃縮タンク１内に送液される。水分
濃縮タンク１に溜められた含水油は、含水油送液ポンプ
５を駆動させることによって、含水油送液ライン６を通
って中空糸膜モジュール２０に送液される。

【００２３】中空糸膜モジュール２０に送液された含水
油中の油分は、選択的に疎水性多孔質中空糸膜２２の外
壁面側から内壁面側に透過する。このように、疎水性多
孔質中空糸膜２２の外壁面側から内壁面側に油分を透過
させることによって、内壁面側から外壁面側に油分を透
過させた場合に比べ、圧力損失を小さくすることができ
る。

【００２４】中空糸膜モジュール２０内の含水油の一部
は、含水油中の油分を選択的に疎水性多孔質中空糸膜２
２の外壁面側から内壁面側に透過させると同時に、中空
糸膜モジュール２０に設けられた含水油出口２４から返
送ライン１２を通って水分濃縮タンク１へと返送され
る。

【００２５】疎水性多孔質中空糸膜２２の膜面を透過
し、水分が除去された油分、すなわち精製油は、精製油
出口２５を出た後に、精製油送液ライン７を通って逆通
液タンク８に送られ、排出・逆通液用ポンプ９を駆動さ
せることによって、精製油取出ライン１０を通って精製
油取出口１１から外部へ排出される。

【００２６】含水油中の不純物等が疎水性多孔質中空糸
膜２２の膜面に付着し、疎水性多孔質中空糸膜２２の膜
面が閉塞され、油分の濾過流量が低下した際には、一旦
濾過を停止し、濾過時とは逆方向に油分を逆通液させ、
疎水性多孔質中空糸膜２２の膜表面の逆洗を行う。

【００２７】逆通液を行う際には、精製油出口バルブＶ
２を閉じ、排出・逆通液切替バルブＶ３を逆通液側、す
なわち中空糸膜モジュール２０側に切り替え、ついで排
出・逆通液用ポンプ９を駆動し、逆通液タンク８内の精
製油を逆通液ライン１３を介して中空糸膜モジュール２
０に逆通液させる。

【００２８】中空糸膜モジュール２０において油分の濾
過を継続すると、水分濃縮タンク１内の含水油量が減少
する。水分濃縮タンク１内の含水油量が下限に達し、含
水油量検知器Ｓ１がこれを検知すると、含水油補給ポン
プ３が駆動し、含水油量が上限に達するまで含水油が水
分濃縮タンク１に補給される。

【００２９】また、中空糸膜モジュール２０において油
分の濾過を継続すると、逆通液タンク８内の精製油量が
増加する。逆通液タンク８内の精製油量が上限に達し、
精製油量検知器Ｓ２がこれを検知すると、排出・逆通液
用ポンプ９が駆動し、精製油量が下限に達するまで精製
油取出口１１から精製油が排出される。この際、排出・
逆通液切替バルブＶ３は排出側、すなわち精製油取出口
１１側に開いた状態となっている。

【００３０】水分濃縮タンク１における含水油中の水分
率は、含水油の濾過を継続するに従って上昇する。それ
に伴って、含水油から水分が分離し、水分濃縮タンク１
下部に水分が溜まってくる。その場合、水分排出ライン
１４に設けられた排出バルブＶ５を開くことによって、
水分濃縮タンク１下部から水分を引き抜くことができ
る。また、逆通液タンク８内の精製油の水分率を評価す
る際には、サンプリングライン１５に設けられたサンプ
リングバルブＶ４を開くことによりサンプリングを行う
ことができる。

【００３１】本形態例の油水分離装置を用いた油水分離
方法では、疎水性多孔質中空糸膜２２を透過する油分の
濾過流量は、濾過時の膜間差圧を高くするにつれて増加
する。しかしながら、膜間差圧を高くしすぎると疎水性
多孔質中空糸膜２２のつぶれによる濾過流量の低下、水
滴の透過等を生じやすくなるため、０．５ＭＰａ以下の
範囲内の膜間差圧で定圧濾過を行うことが好ましい。一
方、濾過時の膜間差圧が低すぎると濾過流量が低下する
ため、０．００１ＭＰａ以上の膜間差圧で定圧濾過を行
うことが好ましい。

【００３２】ここで、膜間差圧は、（ｐ１＋ｐ２）／２
−ｐ３によって計算される値である。ここで、ｐ１、ｐ
２、ｐ３は各々、モジュール入口圧力計Ｐ１、モジュー
ル出口圧力計Ｐ２、精製油圧力計Ｐ３における圧力をい
う。また、中空糸膜モジュール２０によって含水油の濾
過を行う際の膜間差圧は、返送ライン１２に設けられた
含水油出口バルブＶ１により調整することができる。さ
らに、膜間差圧を一定に保つ方法としては、含水油送液
ポンプ５により含水油の送液量を制御する方法もある。

【００３３】本形態例の油水分離装置を用いた油水分離
方法では、含水油の一部を中空糸膜モジュール２０から
水分濃縮タンク１へと返送しながら、含水油中の油分を
中空糸膜モジュール２０内で選択的に透過させる、いわ
ゆるクロスフロー濾過を行うことによって、疎水性多孔
質中空糸膜２２の外壁面側表面に含水油の流れを発生さ
せることができる。

【００３４】疎水性多孔質中空糸膜２２の外壁面側を流
れる含水油の膜面流速は速くなるほど、疎水性多孔質中
空糸膜２２の膜表面の目詰まりが少なくなり、高い濾過
流量を長時間保ちながら油水分離を行うことができるよ
うになる。好ましくは、含水油が疎水性多孔質中空糸膜
２２の長手方向に０．５ｃｍ／ｓを超える膜面流速で通
過するように、含水油を中空糸膜モジュール２０に送液
してクロスフロー濾過を行うと、前述した顕著な効果を
得ることができる。

【００３５】また、本形態例の油水分離装置を用いた油
水分離方法では、前記クロスフロー濾過を行っていて
も、含水油の濾過時間の経過と共に、含水油中の不純物
等が疎水性多孔質中空糸膜２２の膜面に付着する。これ
によって、疎水性多孔質中空糸膜２２の膜面が閉塞さ
れ、油分の濾過流量が低下してくる。そこで、一旦濾過
を停止し、濾過時とは逆方向に油分を逆通液させること
によって、疎水性多孔質中空糸膜２２の膜表面の逆洗を
行うことができる。

【００３６】このような逆通液を行うことによって、膜
面閉塞物質が膜面から除去され、低下した濾過流量を回
復させることができる。さらに好ましくは、油分の濾過
流量が、初期の濾過流量に対し３０％に低下する前に逆
通液を行うと、効果的に濾過流量を回復させることがで
きる。また、油分により膜表面の逆洗を行うので、例え
ばエアーによる逆通気や、薬液により洗浄する場合と較
べて、エアーや薬液が油に混入せず好ましい。

【００３７】逆通液を行う時間は、濾過流量の回復状況
に合わせ適宜設定することができる。そして、濾過およ
び逆通液を一定間隔で繰り返し実施することにより、長
期間、高い濾過流量で油水分離を行うことが可能とな
る。

【００３８】逆通液を行う場合の圧力は、濾過の際の膜
間差圧と同程度の０．００１〜０．５ＭＰａの範囲内が
好ましい。逆通液時の膜間差圧が０．００１ＭＰａ未満
では、疎水性多孔質中空糸膜２２の外壁面側の膜面閉塞
物質を十分剥離除去することができず、０．５ＭＰａを
超えると疎水性多孔質中空糸膜２２が損傷を受けやすく
なる。さらには、逆通液を濾過の際の膜間差圧以上の膜
間差圧で行うことにより、より効果的に膜面閉塞物質を
除去し、濾過流量を回復させることができる。この際逆
通液時の膜間差圧は、濾過時の膜間差圧の１．１〜４倍
とするのがよい。

【００３９】また、逆通液時には、含水油送液ポンプ５
を駆動させて含水油を中空糸膜モジュール２０に送液
し、同時に中空糸膜モジュール２０内の含水油を返送ラ
イン１２を通して水分濃縮タンク１に返送することが好
ましい。このように、含水油を循環させながら逆通水す
ることによって、剥離した膜面閉塞物質が疎水性多孔質
中空糸膜２２近傍に滞留せず、よって再び膜面を閉塞す
ることがない。

【００４０】逆通液の駆動源としては、前述したポンプ
のみではなく、逆通液ライン１３の一部から加圧エアー
を送り込み、ライン内の精製油を逆通液させる方法もあ
る。また、逆通液タンク８を気密に設計すれば、加圧エ
アーを逆通液タンク８に送り込み逆通液させる方法も可
能である。但し、加圧エアーを使用する場合には、水分
を十分に除去したエアーを使用する必要がある。

【００４１】このように、本形態例の油水分離装置を用
いた油水分離方法においては、平均孔径０．０１μｍ以
上、０．０４μｍ未満の疎水性多孔質中空糸膜２２を用
いているので、長期間安定した水分除去性能を維持する
ことができる。また、本形態例の油水分離装置を用いた
油水分離方法においては、疎水性多孔質中空糸膜２２の
外壁面側に含水油を供給し、外壁面側から内壁面側に含
水油中の油分を透過させて、油水分離を行っているの
で、高粘度の含水油を供給しても疎水性多孔質中空糸膜
２２において大きな圧力損失を生じることなく、高い濾
過流量で油水分離を行うことができる。また、本形態例
の油水分離装置を用いた油水分離方法においては、クロ
スフロー濾過を行っているので、疎水性多孔質中空糸膜
２２の膜表面の目詰まりが防止され、高い濾過流量を長
時間保ちながら油水分離を行うことができる。また、本
形態例の油水分離装置を用いた油水分離方法において
は、濾過流量が減少した際に、一旦濾過を停止し、濾過
時とは逆方向に油分を逆通液させ、疎水性多孔質中空糸
膜２２の膜表面の逆洗を行っているので、膜面閉塞物質
が膜面から除去され、低下した濾過流量を回復させるこ
とができる。

【００４２】また、本形態例の油水分離装置において
は、平均孔径０．０１μｍ以上、０．０４μｍ未満の疎
水性多孔質中空糸膜２２を用いているので、長期間安定
した水分除去性能を維持することができる。また、本形
態例の油水分離装置においては、含水油送液ライン６が
中空糸膜モジュール２０内の疎水性多孔質中空糸膜２２
の外壁面側に含水油を供給するように設けられているの
で、疎水性多孔質中空糸膜２２の外壁面側から内壁面側
に含水油中の油分を透過させて、油水分離を行うことが
でき、高粘度の含水油を供給しても疎水性多孔質中空糸
膜２２において大きな圧力損失を生じることなく、高い
濾過流量で油水分離を行うことができる。また、本形態
例の油水分離装置においては、中空糸膜モジュール２０
から水分濃縮タンク１へ含水油を返送するための返送ラ
イン１２が設けられているので、クロスフロー濾過を行
うことができ、疎水性多孔質中空糸膜２２の膜表面の目
詰まりが防止され、高い濾過流量を長時間保ちながら油
水分離を行うことができる。また、本形態例の油水分離
装置においては、排出・逆通液用ポンプ９を駆動するこ
とにより、逆通液タンク８内の精製油を逆通液ライン１
３を介して中空糸膜モジュール２０に逆通液させること
ができるので、疎水性多孔質中空糸膜２２の膜面閉塞物
質を除去することができ、低下した濾過流量を回復させ
ることができる。

【００４３】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。（実施例１）図１に示される油水分離装置を用い、含水
油の油水分離試験を行った。疎水性多孔質中空糸膜２２
としては、ＫＰＦ２０５Ｍ（三菱レイヨン（株）製、材
質：ポリプロピレン、平均孔径：０．０２３μｍ、空孔
率：３５％、内径：２０９μｍ、膜厚：２７μｍ）を用
い、疎水性多孔質中空糸膜２２、含水油入口２３、含水
油出口２４、精製油出口２５を備えたＵ型中空糸膜モジ
ュール２０（有効長：５ｃｍ、膜面積：２５ｃｍ² ）を
作製した。なお、疎水性多孔質中空糸膜２２の平均孔径
は、エタノールバブルポイント法にて測定した。また、
バブルポイント測定結果から、近似式［平均孔径（μ
ｍ）＝０．４５×０．９８／バブルポイント（ＭＰ
ａ）］を用いて算出した。

【００４４】水分濃縮タンク１から、中空糸膜モジュー
ル２０の含水油入口２３に、工場の装置で使用した潤滑
油Ｊ−Ｈ１５０Ｈ（昭和シェル（株）製、初期水分率２
ｖｏｌ％、温度２５℃）を送液し、精製油出口２５より
精製油を取り出すとともに、水分の濃縮された含水油を
含水油出口２４から水分濃縮タンク１に循環返送するク
ロスフロー濾過を行った。

【００４５】濾過は、膜間差圧０．１ＭＰａで定圧濾過
するとともに、中空糸膜長手方向における含水油の膜面
流速を１ｃｍ／ｓとし、２４時間の濾過を実施した。濾
過開始時および濾過終了時の濾過流量、総濾過量および
得られた精製油の水分率を表１に示す。

【００４６】（実施例２）クロスフロー濾過における含
水油の膜面流速を６ｃｍ／ｓにした以外は、実施例１と
同様にして含水油の濾過試験を実施した。濾過試験の結
果を表１に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】（実施例３）疎水性多孔質中空糸膜２２と
して、ＫＰＦ２０５Ｍを用い、含水油入口２３、含水油
出口２４、精製油出口２５を備えたＵ型中空糸膜モジュ
ール２０（有効長：５ｃｍ、膜面積：２５ｃｍ² ）を作
製した。図１に示される油水分離装置を用いて、水分濃
縮タンク１から、中空糸膜モジュール２０の含水油入口
２３に、実施例１で用いたものと同じ含水油（温度２５
℃）を送液し、クロスフロー濾過を実施した。ここで、
濾過は膜間差圧０．１ＭＰａの定圧濾過で行い、中空糸
膜長手方向における含水油の膜面流速は６ｃｍ／ｓと
し、含水油の油水分離を２３時間４５分行った。この時
の濾過終了時点での濾過流量は、０．０６３（Ｌ／ｍ²
・ｈｒ・（０．１ＭＰａ））であった。次いで、油分の
逆通液を、膜間差圧０．２ＭＰａで１５分間行った。こ
の際、疎水性多孔質中空糸膜２２の外壁面側で含水油を
循環させながら逆通液を行った。

【００４９】その後、再度濾過流量を測定し逆通液によ
る濾過流量回復性を評価した。濾過開始時、逆通液実施
後の濾過流量、逆通液による回復性および得られた精製
油の水分率を表２に示す。ここで、逆通液回復性は次式
により計算した。逆通液回復性（％）＝逆通液後の濾過
流量／濾過開始時の濾過流量×１００

【００５０】

【表２】

【００５１】（実施例４）疎水性多孔質中空糸膜２２と
して、ＫＰＦ２０５Ｍを用い、含水油入口２３、含水油
出口２４、精製油出口２５を備えたＵ型中空糸膜モジュ
ール２０（有効長：２５ｃｍ、膜面積：３ｍ² ）を作製
した。

【００５２】図１に示される油水分離装置を用いて、水
分濃縮タンク１から、中空糸膜モジュール２０の含水油
入口２３に実施例１で用いたものと同じ含水油（但し温
度は４７℃とした）を送液し、クロスフロー濾過を実施
した。濾過は、膜間差圧０．１ＭＰａの定圧濾過で行
い、中空糸膜長手方向における含水油の膜面流速は６ｃ
ｍ／ｓとし、含水油の油水分離を１５分間行った。濾過
開始時の濾過流量は０．２６（Ｌ／ｍ² ・ｈｒ・（０．
１ＭＰａ））、濾過終了時の濾過流量は０．２４（Ｌ／
ｍ² ・ｈｒ・（０．１ＭＰａ））であった。次いで、油
分の逆通液を、膜間差圧０．２ＭＰａで１分３０秒間行
った。この際、疎水性多孔質中空糸膜２２の外壁面側で
含水油を循環させながら逆通液を行った。

【００５３】以上の操作を１サイクルとして、濾過およ
び逆通液を繰り返し２，７００サイクル行い、終了後再
度濾過流量を測定した。２，７００サイクル終了後の濾
過流量、逆通液による回復性および得られた精製油の水
分率を表３に示す。

【００５４】

【表３】

【００５５】（比較例１）疎水性多孔質中空糸膜２２と
して、ＫＰＦ１９０Ｍ（三菱レイヨン（株）製、材質：
ポリプロピレン、平均孔径：０．０４μｍ、空孔率：５
０％、内径：２００μｍ、膜厚：２０μｍ）を用い、疎
水性多孔質中空糸膜２２、含水油入口２３、含水油出口
２４、精製油出口２５を備えたＵ型中空糸膜モジュール
モジュール２０（有効長：２５ｃｍ、膜面積：３ｍ² ）
を作製した。

【００５６】図１に示される油水分離装置を用いて、実
施例４と同様にしてクロスフロー濾過を実施した。濾過
開始時の濾過流量は０．８（Ｌ／ｍ² ・ｈｒ・（０．１
ＭＰａ））、濾過終了時の濾過流量は０．７６（Ｌ／ｍ
² ・ｈｒ・（０．１ＭＰａ））であった。

【００５７】実施例４と同様にして、濾過および逆通液
を繰り返し２，７００サイクル行い、終了後再度濾過流
量を測定した。２，７００サイクル終了後の濾過流量、
逆通液による回復性および得られた精製油の水分率を表
４に示す。なお、試験開始直後の精製油水分率は０．０
１ｖｏｌ％であった。

【００５８】

【表４】

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の油水分離
方法によれば、平均孔径０．０１μｍ以上、０．０４μ
ｍ未満の疎水性多孔質中空糸膜を設けた濾過手段に含水
油貯蔵手段から含水油を送液し、前記疎水性多孔質中空
糸膜の外壁面側から内壁面側に油分を選択的に透過させ
ると同時に、前記濾過手段中の疎水性多孔質中空糸膜の
外壁面側にある含水油の一部を前記含水油貯蔵手段に返
送し、油分の濾過流量が低下した際には、前記疎水性多
孔質中空糸膜を透過した油分を前記疎水性多孔質中空糸
膜の内壁面側から外壁面側に逆通液させているので、長
期間安定した水分除去性能で、かつ高い濾過量で含水油
の油水分離を行うことができる。

【００６０】また、本発明の油水分離装置によれば、含
水油貯蔵手段と、含水油を前記含水油貯蔵手段に補給す
る補給手段と、平均孔径０．０１μｍ以上、０．０４μ
ｍ未満の疎水性多孔質中空糸膜によって含水油の油水分
離を行う濾過手段と、前記含水油貯蔵手段から前記濾過
手段の疎水性多孔質中空糸膜の外壁面側に含水油を送液
する送液手段と、前記濾過手段において水分が除去され
た油分を外部へ送液する排出手段と、前記濾過手段で水
分が濃縮された含水油を前記含水油貯蔵手段に返送する
返送手段と、前記濾過手段で水分が除去された油分を前
記濾過手段に逆通液する逆洗手段を具備しているので、
長期間安定した水分除去性能で、かつ高い濾過量で含水
油の油水分離を行うことができる。また、前記排出手段
に使用されるポンプと前記逆洗手段に使用されるポンプ
が同一のポンプである場合、ポンプの必要台数を減少さ
せることができ、装置の製造コストおよび運転コストを
低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の油水分離方法に用いられる油水分離
装置の一例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１水分濃縮タンク（含水油貯蔵手段）３含水油補給ポンプ（補給手段）４含水油補給ライン（補給手段）５含水油送液ポンプ（送液手段）６含水油送液ライン（送液手段）７精製油送液ライン（排出手段）８逆通液タンク（排出手段、逆洗手段）９排出・逆通液用ポンプ（排出手段、逆洗手段）１０精製油取り出しライン（排出手段）１２返送ライン（返送手段）１３逆通液ライン（逆洗手段）２０中空糸膜モジュール（濾過手段）２２疎水性多孔質中空糸膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者新川健二愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60号三菱レイヨン株式会社商品開発研究所内 (72)発明者吉永武司広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン株式会社大竹事業所内 (72)発明者青木範昭広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン・エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 4D006 GA02 HA03 HA19 JA53A JA53Z JA58A KA63 KC03 KC13 KE01R KE02P KE03P KE06Q KE07P KE08P KE09P KE13P KE16R KE21Q KE22Q KE24Q KE28Q MA01 MA22 MA24 MA31 MA33 MB10 MC22 MC23X MC29 MC30 MC62 NA05 NA21 NA34 PA01 PB14 PB70

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均孔径０．０１μｍ以上、０．０４μ
ｍ未満の疎水性多孔質中空糸膜を設けた濾過手段に含水
油貯蔵手段から含水油を送液し、前記疎水性多孔質中空
糸膜の外壁面側から内壁面側に油分を選択的に透過させ
ると同時に、前記濾過手段中の疎水性多孔質中空糸膜の
外壁面側にある含水油の一部を前記含水油貯蔵手段に返
送し、油分の濾過流量が低下した際には、前記疎水性多
孔質中空糸膜を透過した油分を前記疎水性多孔質中空糸
膜の内壁面側から外壁面側に逆通液させることを特徴と
する油水分離方法。
【請求項２】含水油貯蔵手段と、含水油を前記含水油
貯蔵手段に補給する補給手段と、平均孔径０．０１μｍ
以上、０．０４μｍ未満の疎水性多孔質中空糸膜によっ
て含水油の油水分離を行う濾過手段と、前記含水油貯蔵
手段から前記濾過手段の疎水性多孔質中空糸膜の外壁面
側に含水油を送液する送液手段と、前記濾過手段におい
て水分が除去された油分を外部へ送液する排出手段と、
前記濾過手段で水分が濃縮された含水油を前記含水油貯
蔵手段に返送する返送手段と、前記濾過手段で水分が除
去された油分を前記濾過手段に逆通液する逆洗手段を具
備してなることを特徴とする油水分離装置。
【請求項３】前記排出手段に使用されるポンプと前記
逆洗手段に使用されるポンプが、同一のポンプであるこ
とを特徴とする請求項２記載の油水分離装置。