JPH01176420A - 気体分離方法 - Google Patents

気体分離方法

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JPH01176420A
JPH01176420A JP62334268A JP33426887A JPH01176420A JP H01176420 A JPH01176420 A JP H01176420A JP 62334268 A JP62334268 A JP 62334268A JP 33426887 A JP33426887 A JP 33426887A JP H01176420 A JPH01176420 A JP H01176420A
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JP
Japan
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gas
gas separation
membrane
separation membrane
gas mixture
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Pending
Application number
JP62334268A
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English (en)
Inventor
Takashi Harada
隆 原田
Masayuki Nakatani
中谷 政之
Shunsuke Nakanishi
俊介 中西
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P20/151Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

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  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

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、気体分離膜を用いる気体分離方法に関し、さ
らに詳しくは、二種以上の気体成分を含む気体混合物を
気体分離膜に接触させて、該気体分離膜により該気体混
合物中の少なくとも一種の気体成分を透過分離するごと
からなる気体分離方法に関する。
[発明の背景] 気体混合物から有用な気体を分離する方法として、気体
分離膜を用いるプロセスが数多く提案されている。分離
の対象となる気体混合物系には、H、−Co%H2N2
、H2−CH、、CO2−N 2、CO2CHaあ6 
L、Nはo2−N2等多くの気体混合物がある。これら
分離の対象となる気体混合物は、実際の工業プロセスに
おいては、粉塵を少なからぬ量含んでいるのが通例であ
る。
この、ため、従来の気体分離プロセスにおいては、分離
対象の気体混合物を気体分離操作にかける前に、濾過装
置(フィルター)を利用して、このような粉塵を除去す
ることが行なわれていた。
近年において、気体分離プロセスの用途の拡大のために
、気体分離性能の向上や、分離性能の経時安定性の向上
のための研究が行なわれ、各種の気体分離膜が開発され
てきている。
本発明者も、そのような目的の研究開発を行なってきた
が、その過程において、耐久性のある気体分離膜を使用
した場合に、−実験室レベルの気体分離試験では充分°
高い気体分離性能の経時安定性が確かめられたにもかか
わらず、実際の気体混合物の分離にその気体分離膜を利
用した場合に、期待された程の分離性能の経時安定性を
示さないことが多いことを見い出した。そして、その理
由を更に研究した結果、気体分離性能の経時安定性には
、分離対象の気体混合物中の非常に微細な浮遊粒子が影
響を与えることを見い出した。
すなわち、気体混合物中の非常に微細な浮遊粒子(ダス
ト、ミスト等)としては、大気中に含まれる浮遊粒子、
燃料に由来するガス状排出物から生成された粒子および
気体混合物を加圧する際に使用されるコンプレッサーの
オイルミストなどがある。大気中の浮遊粒子としては、
土壌、砂塵、海塩、火山噴出物および植物浸出物由来の
炭化水素などを挙げることができる。また、燃料に由来
するガス状排出物から生成された粒子としては、亜硫酸
ガスから生じた硫酸塩、窒素酸化物ガスから生じた硝酸
塩および炭化水素を挙げることができる。
このようなダストおよびミストはまた大きさの点から、
1μm以上の巨大粒子、0.1〜1μmの大粒子および
0.1μm以下のエイトケン粒子に分けることができる
が、気体分離プロセスに一般的に用いられているフィル
ターは、平均孔径が5μm程度あるいはそれ以上である
ため、気体混合物中の浮遊粒子の内の巨大粒子を除去す
るためには有効であるが、それよりも微細な浮遊粒子を
除去するには適していなかった。
本発明者の研究によると、気体混合物中の浮遊粒子は、
大粒子のものに限らず、微細な粒子のものであっても、
気体分離膜の分離性能の安定性に少なからずの悪影響を
与えることが確認された。
特にコンプレッサーのオイルミストは、量的にも多く、
また微細なものも多いので気体分離膜の性能低下の主要
因ともなフている。
すなわち、気体分離膜を用いて気体混合物を分離するプ
ロセスは年単位の長期間にわたり使用されることが多い
。しかし、長期間にわたり使用した場合、上記のダスト
およびミストが膜表面に付着するために、分離対象とな
る気体の透過速度および分離係数等の該気体分離膜固有
の気体分離性能が見掛上低下するという現象が生じる。
特に二酸化炭素分離を目的とする芳香族ポリイミド製気
体分離膜では、上記のダストおよびミストが付着した場
合に致命的な影響を受けることが少なくない。
気体分離膜の分離性能の低下が顕著になれば、気体分離
膜を交換しなければならないが、気体分離膜を交換する
ために分離プロセスを停止することは工業的に非常に不
利である。
[発明の目的] 本発明は、気体分離膜を用いる気体分離プロセスであっ
て、気体分離膜が高い経時安定性を示すように改良され
た気体分離方法を提供することを目的とする。
[発明の要旨] 本発明は、二種以上の気体成分を含む気体混合物を気体
分離膜に接触させて、該気体分離膜により該気体混合物
中の少なくとも一種の気体成分を透過分離するごとから
なる気体分離方法において、気体分離膜に接触させる前
に、該気体混合物を平均孔径が0.5μm以下の多孔質
膜を通過させて、該気体混合物中の浮遊粒子を除去する
ことを特徴とする気体分離方法にある。
[発明の詳細な記述] 本発明は、気体分離プロセスにおいて、分離対象の気体
混合物をフィルターを介して濾過したのち気体分離膜に
接触させるに際し、フィルターとして、平均孔径が0.
5μm以下、好ましくは0.05μm以上で0.3μm
以下の多孔質膜を使用することを特徴とする。
以下に本発明の気体分離方法について必要に応じて図を
参照しながら詳しく説明する。
分離の対象となる気体混合物は、第1図のコンプレッサ
ー2で加圧ざわたのち、第1図の導管1により多孔質膜
6に送られる。
本発明で使用する多孔質膜の平均孔径は、ダストおよび
ミスト除去の目的からは小さいことが望ましく、0.5
μm以下、好ましくは0.3μm以下である。他方、圧
力損失の面からは0.05μm以上であることが望まし
い。
本発明で使用できる多孔質膜としては上記の平均孔径を
有するものであればよく、特に限定はしない。好ましい
多孔質膜の材料としては、ポリイミド、ポリスルホン、
ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン
、セラミックおよびガラス等を挙げることができる。
多孔質膜6を介して濾過された気体混合物は、第1図の
導管3により気体分離膜7に接触させられ、その二次側
導管5に分離された気体を得ることができる。
気体分離膜は、ポリアミド、セルロース、酢酸セルロー
スおよびポリイミド等からなる膜を用いることができる
が、本発明は芳香族ポリイミド製気体分離膜に適用した
場合に特に有用である。さらに、二酸化炭素分離を目的
とする芳香族ポリイミド製気体分離膜に適用した場合、
特に有用である。
芳香族ポリイミド製気体分離膜の形成材料である芳香族
ポリイミドの芳香族テトラカルボン酸骨格としては、3
.3’ 、4.4’ −ベンゾフェノンテトラカルボン
酸、2,3.3’ 、4°−ベンゾフェノンテトラカル
ボン酸、ピロメリット酸、3.3°、4.4’ −ビフ
ェニルテトラカルボン酸および2,3.3’ 、4’−
ビフェニルテトラカルボン酸、そしてこれらの芳香族テ
トラカルボン酸の酸二無水物、エステル、塩などから誘
導されるカルボン酸骨格を挙げることができる。これら
のうち3.3’ 、4.4’−ビフェニルテトラカルボ
ン酸の酸二無水物と2.3.3’ 、4’ −ビフェニ
ルテトラカルボン酸の酸二無水物などにより代表される
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物から誘導された酸
骨格を主酸骨格とする芳香族ポリイミド製気体分離膜を
使用した場合に本発明は特に有用である。
芳香族ポリイミドの芳香族ジアミン骨格としては、p−
フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、2.4
−ジアミノトルエン、4.4’ −ジアミノジフェニル
エーテル、4,4°−ジアミノジフェニルメタン、o−
トリジン、1.4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベン
ゼン、0−トリジンスルホン、ビス(アミノフェノキシ
−フェニル)メタンおよびビス(アミノフェノキシ−フ
ェニル)スルホンなどを挙げることができる。
例えば、この発明で使用する芳香族ポリイミド製気体分
離膜の製造方法としては、前述の芳香族ジアミン(他の
芳香族ジアミンを含有していてもよい)からなる芳香族
ジアミン成分と前述のビフェニルテトラカルボン酸成分
とを略等モル、フェノール系化合物の有機溶媒中約14
0℃以上の温度で一段階で重合およびイミド化して芳香
族ポリイミドを生成し、その芳香族ポリイミド溶液(濃
度;約3〜30重量%)をドープ液として使用して約3
0〜150℃の温度の基材上に塗布または流延あるいは
中空糸膜状に押出してドープ液の薄膜(平膜または中空
糸)を形成し、次いでその薄膜を凝固液に浸漬して凝固
膜を形成しその凝固膜から溶媒、凝固液などを洗浄、除
去し、最後に熱処理して芳香族ポリイミド製の非対称性
気体分離膜を形成する製膜方法を挙げることができる。
該芳香族ポリイミド製気体分離膜は、モジュールに充填
した場合の有効膜面積が大きい中空糸膜が好ましいが、
スパイラル膜、平膜でも使用することができる。
[発明の効果] 本発明は、気体分離プロセスにおいて気体分離膜に顕著
な悪影響を及ぼすことが判明した気体混合物中の、微細
な浮遊粒子を、平均孔径が0.5μm以下の多孔質膜に
より濾別除去−したのち、この気体混合物を気体分離膜
に接触させるので、該気体分離プロセスを年単位以上の
長期間にわたって安定して運転することができる。
次に本発明の実施例および比較例を示す。
[実施例1] 第1図は、本発明の気体分離方法を二酸化炭素分離プロ
セスに適用した例の概略をフローシートとして示したも
のである。
第1図の気体分離膜7には、−二酸化炭素を分離対象と
する芳香族ポリイミド製中空糸膜を有効膜面積32cn
?のモジュールとして使用した。
該気体分離膜の初期性能をみるため、多孔質膜を介する
ことなく気体分離膜7に直接、二酸化炭素40%、メタ
ン60%の気体混合物を50℃、圧力10 k g /
 c rn”で接触させ、見掛けの透過速度を測定した
ところ、二酸化炭素の透過速度(P ’ [co2] 
’)が7 、2 x 10−’crr?(STP)/C
ゴ争秒・cmHgであった。
次に、第1図の多孔質膜6に平均孔径0.2μm、膜面
積1ゴのポリプロピレン製多孔質膜を使用し該多孔質膜
を介して、コンプレッサー2で加圧した空気を50℃、
速度2IL/分で38時間、気体分離膜7に接触させた
その後、前述と同様にして二酸化炭素の見掛けの透過速
度を測定し、38時間後の二酸化炭素透過速度の保持率
を算出した。結果を第1表に示す。
[比較例1] 多孔質膜6に平均孔径2μm、膜面積1ゴのポリプロピ
レン製多孔質膜を使用し該多孔質膜を介してコンプレッ
サー空気を流通した外は、実施例1と同様に行なった。
結果を第1表に示す。
第1表 P ’ [CO2] : c m” (STP)/ c
 ffft・秒−cmHg[実施例2] コンプレッサー空気を室温で62時間流通した外は、実
施例1と同様に行なった。結果を第2表に示す。
[比較例2] コンプレッサー空気を室温で62時間流通した外は、比
較例1と同様に行なった。結果を第2表に示す。
第2表 P ’ [CO□] : c rn” (STP)/ 
c rrf−秒−cmHg
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を二酸化炭素分離プロセスに適用した
例の概略をフローシートとして示したものである。 1:分離対象気体混合物導管、2:コンプレッサー、3
:濾過気体導管、4:気体分離膜の一次・側導管、5:
気体分離膜の二次側導管、6:多孔質膜、7:気体分離

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1。二種以上の気体成分を含む気体混合物を気体分離膜
    に接触させて、該気体分離膜により該気体混合物中の少
    なくとも一種の気体成分を透過分離するごとからなる気
    体分離方法において、気体分離膜に接触させる前に、該
    気体混合物を平均孔径が0.5μm以下の多孔質膜を通
    過させて、該気体混合物中の浮遊粒子を除去することを
    特徴とする気体分離方法。 2。多孔質膜の平均孔径が、0.05μm以上かつ0.
    3μm以下であることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の気体分離方法。 3。多孔質膜が、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエー
    テルスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、セラミ
    ックおよびガラスからなる群より選ばれた材料から形成
    されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の気体分離方法。 4。気体分離膜が、芳香族ポリイミド製気体分離膜であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の気体分
    離方法。 5。気体分離膜が、二酸化炭素分離用気体分離膜である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の気体分離
    方法。
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