JPH01176425A - ガスの脱湿方法 - Google Patents

ガスの脱湿方法

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JPH01176425A
JPH01176425A JP62335001A JP33500187A JPH01176425A JP H01176425 A JPH01176425 A JP H01176425A JP 62335001 A JP62335001 A JP 62335001A JP 33500187 A JP33500187 A JP 33500187A JP H01176425 A JPH01176425 A JP H01176425A
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JP
Japan
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gas
pressure side
separation membrane
gas separation
air
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JP62335001A
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English (en)
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Satoru Ono
悟 小野
Kohei Ninomiya
康平 二宮
Takashi Harada
隆 原田
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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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、ガスの脱湿方法、詳しくは、水蒸気含有ガス
を、前処理により水分含量を特定範囲上低下させた後、
水分選択透過性の分離膜を用いて高度〔大気圧露点−4
0℃(水分含量130ppm)以下〕に脱湿する方法に
関するもので、本発明の方法は、例えば計装用加圧ガス
又は駆動装置用加圧ガスの脱湿等に利用される。
〔従来の技術〕
計装用加圧ガスは、プロセス制W機器(例えば、空気圧
式伝送器、空気圧式調節針、空気圧式駆動装置等)に使
用されるもので、例えば、化学プラントの流量、差圧、
圧力、液位、温度等のプロセス変数をガス圧力(0,0
5〜1.0Kg/aj−G)に変換し受信計器に伝送す
るためのプロセス制御装置のガス圧力源として重要な役
割を果たしている。
また、駆動装置用加圧ガスは、産業ロボ−/ )等に使
用されるもので、例えば、機械加工設備(プレス、グイ
キャスト設備)の自動化を図るために使用される空気シ
リンダ、ロークリアクチエエータ等の機器の駆動源とし
て使用されている。このような機器の駆動源としては、
通常5Kg/cj−G程度の加圧空気が用いられている
。
上記の計装用加圧ガス又は駆動装置用加圧ガスとしては
、プロセス制御機器や機械加工設備等を安全且つ円滑に
運転するために、ドレン、ダスト等の発生の惧れのない
清浄な乾燥したガス(水分含量1500ppm程度以下
)を使用する必要がある。
従来、乾燥ガスを得る方法としては、吸着法や冷却法が
あり、特に吸着法は低レベル迄水分含量を減少させるこ
とが可能であるため、最も一般的に利用されている。こ
の吸着法における吸着剤としては、モレキュラーシーブ
、シリカゲル、活性アルミナ等が用いられている。
また、最近、各種の無りl質膜又は有機質膜からなるガ
ス分離膜を内蔵したガス分離装置を用いてガスの脱湿を
行う方法が、いくつか提案されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記の吸着法は、ガス中の水分の除去を非常に効率的に
行え、且つ脱湿後の水分含量を非常に低レベル、例えば
空気においては大気圧露点−50℃程度迄脱湿すること
が可能であるが、吸着容量を超えた場合には、加熱或い
は圧力変化により吸着剤の再生処理を行う必要があり、
吸着(乾燥ガスの製造)−吸着剤の再生の繰り返し運転
となる。
そのため、前記の吸着法は、吸着剤の再生に要するエネ
ルギーの消費量が大きく、また運転の複雑さ、操業上の
安全性、保守・管理の困難さ等の問題がある。
また、ガス分離膜を用いた前記の方法は、連続運転が可
能で、且つ前記の吸着法に比して、エネルギーの消費量
が小さく、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等の利点を有し、ガス中
の水分を水分含量1000〜1500ppm程度に容易
にすることができる。しかし、ガス中の水分含量を10
00pp+m以下にするには、ガス分離膜の低圧側の減
圧度を上げるか、又はガス分離膜の高圧側で得られた乾
きガスを多量に低圧側にパージすることが必要で、この
ようにすれば大気圧露点−40℃以下も実現できる。し
かし、ガス分離膜の低圧側の減圧度の上昇又は乾き空気
のパージ量の増加によってエネルギー消費量が大きくな
る。
従って、本発明の目的は、ガス分離膜を用いる方法の利
点を具備し、しかもエネルギー消費量を低く保ち且つ湿
潤ガスを低湿度(大気圧露点−40℃以下)迄脱湿でき
る、ガスの脱湿方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は、前記目的を達成すべく種々検討した結果
、湿潤ガスを、前処理により水分含量を特定範囲迄低下
させた後、水分選択透過性の分離膜の高圧側に供給する
と、該分離膜の高圧側の出口に高度に脱湿された乾燥ガ
スが得られることを知見した。
本発明は、上記知見に基づきなされたもので、加圧した
水蒸気含有ガスを、ガス分離膜を内蔵したガス分離装置
を用いて高度に脱湿する方法であって・ 上記水蒸気含有ガスを、前処理によりその大気圧露点を
0〜−20℃にした後、上記ガス分離膜の高圧側に供給
し、上記ガス分離膜の高圧側と低圧側との間に水蒸気分
圧差を生じさせて脱湿することを特徴とするガスの脱湿
方法を提供するものである。
以下、本発明のガスの脱湿方法を、図面に示す実施態様
について詳述する。尚、本発明の処理対象となるガスの
種類は、特に制限されないが、計装用又は駆動装置用の
ガスとしては、主に空気が用いられているので、以下、
ガスとして空気を用いた場合について説明する。
先ず、第1回のフローシートに示す実施態様について説
明する。
処理対象である加圧した水蒸気含有空気をラインAから
前処理装置1に供給し、該前処理装置1により水蒸気含
有空気をその大気圧露点が0〜−20℃、好ましくは−
10〜−20℃となるように前処理(脱湿)する。
前処理された空気の大気圧露点が0℃より高いと、冷却
法又は吸収法等の前処理装置を設けた理由が乏しく、ガ
ス分離膜で大部分の水分を除(必要がある。また、冷却
法だけで水分を除くことは不可能である。その理由は、
冷却面における氷結現象を避けるため、加圧時の露点を
3℃(大気圧露点−20℃、但し7Kg/−・G)以上
で運転する必要がある。また、吸収法では、大気圧露点
を低くするには吸収効率の良い塔を必要とする。
次いで、前処理された空気(前処理空気)を、ガス分離
装置2のガス分離膜3の高圧側(供給側)31にライン
Bから供給する。その際、ガス分離膜3の低圧側(i3
過側)32を真空発生装置4で減圧する。その結果、ガ
ス分離1)!3の高圧側31と低圧側32との間に水蒸
気分圧差が生じて、上記前処理空気に含まれる水蒸気が
ガス分離膜3を透過し、ガス分離膜3の高圧側31の出
口に脱湿空気(非透過ガス)が得られる。
ガス分離膜3を透過した水蒸気は、ラインDから真空発
生装置4に吸引され、ラインEから大気へ排出される。
その結果、ガス分離膜3の高圧側31と低圧側32との
間の水蒸気分圧差が確保され、空気の脱湿を効率良く行
うことができる。
一方、得られた脱湿空気は、ラインCから取り出され、
計装用加圧空気又は駆動装置用加圧空気等として用いら
れる。
前処理装置1に供給する加圧した水蒸気含有空気の圧力
は、通常、1〜9.9 Kg/ ai−Gとすると良い
。また、水蒸気含有空気の供給量は、0.1〜300 
N rrr/hr程度とすると良い。
また、前処理装置1としては、前処理を冷凍−冷却法(
湿潤空気を冷却し、該空気中の水分を凝縮除去する方法
)により行う場合は、冷凍機等が用いられ、また前処理
を吸収法(湿潤空気を水分吸収剤と接触させて、該空気
中の水分を除去する方法)により行う場合は、水分吸収
剤を充填した吸収塔等が用いられる。上記吸収塔に充填
される好ましい水分吸収剤としては、塩化リチウム水溶
液、硫酸等が挙げられる。
また、ガス分離膜3の大きさは、前処理空気の圧力、水
蒸気濃度及び供給量に応じて選定され、通常、有効膜面
積が0.05〜500イとなるようにするのが好ましい
。
また、真空発生装置4としては、真空ポンプ、エジェク
ター等゛が用いられる。
また、ガス分離膜3の低圧側32の減圧度は、ガス分離
膜3を透過した水蒸気が凝縮しない範囲で高めることが
好ましい。
尚、ガス分離膜3の高圧側31に供給する前処理空気は
、該高圧側31に供給する前に、フィルターで処理して
、該空気に含まれる油分、ゴミ等の不純物を予め除去し
て置くことが好ましい。
次に、第2図のフローシートに示す実施B様について説
明する。この実施態様は、ガス分離膜3の高圧側31の
出口で得られた脱湿空気の一部を、ラインC゛からガス
分離膜3の低圧側32に導入し、この脱湿空気で該低圧
側32をパージするものである。
この実施態様では、上記の如くガス分離膜3の低圧側3
2を脱湿空気の一部でパージするため、ガス分離膜3を
透過してきた水蒸気は上記脱湿空気と共にラインD°か
ら大気へ排出される。その結果、ガス分離膜3の高圧側
31と低圧側32との間の水蒸気分圧差が確保され、空
気の脱湿を効率良く行うことができる。
ガス分離膜3の低圧側32に導入する脱湿空気の量は、
ガス分離膜3の高圧側31に供給する前処理空気の供給
量の5〜30%となるようにするのが好ましい。
その他は、第1図のフローシートに示す実施態様の場合
と同様に実施される。
上述の本発明の方法で用いられる好ましいガス分離膜と
しては、酢酸セルロース膜、ポリイミド膜等からなる有
機質分離膜が挙げられ、これらの中でも気体選択透過性
能に優れ且つ耐熱性、耐薬品性にも優れた芳香族ポリイ
ミド製分離膜が特に好ましい。
上記分離膜としては、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、平膜等でも良い。
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太き(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)=0.1〜0.3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気体選択透過性
が不良となる場合がある。
中空糸の集合体からなる好ましい芳香族ポリイミド製分
離膜としては、例えば、特開昭62−42723号公報
に記載の芳香族ポリイミド製分離膜が挙げられる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を挙げ、本発明を更に詳細に説明
する。
実施例1 前処理装置として冷凍機を用い、第1図に示すフローシ
ートに従って下記のようにしてガスの脱湿を行った。
加圧湿潤空気(圧カフKg/−・G140℃飽和湿度)
を108m3/hrで、75W冷凍機1にラインAから
供給した。上記加圧湿潤空気を上記冷凍機1で冷却され
た熱媒体(フロンR−12)と熱交換させて5℃に冷却
し、上記加圧湿潤空気中の水分の一部を凝縮させて除去
し、前処理空気(大気圧露点−19℃(水分含量1)0
0pp糟)〕を得た。得られた前処理空気を有効膜面積
3dの芳香族ポリイミド製中空糸膜3の高圧側31にラ
インBから供給し、且つその際、上記中空糸膜3の低圧
側32を真空ポンプ4により50トール(Torr)の
真空に保持したところ、ラインCから大気圧露点−42
℃(水分含量100pp+w)の脱湿空気が9.9 N
 m3/hrで得られた。
実施例2 前処理装置として吸収塔を用い、第1図に示すフローシ
ートに従って下記のようにしてガスの脱湿を行った。
加圧湿潤空気(圧カフKg/cd・G、40″C飽和湿
度)を108m3/hrで、60%塩化リチウム水溶液
が充填された吸収塔1にラインAから供給した。上記加
圧湿潤空気を上記塩化リチウム水溶液と接触させて、上
記加圧湿潤空気中の水分の一部を除去し、前処理空気〔
大気圧露点−18℃(水分含量1200pp■)〕を得
た。得られた前処理空気を有効膜面積3イの芳香族ポリ
イミド製中空糸膜3の高圧側31にラインBから供給し
、且つその際、上記中空糸膜3の低圧側32を真空ポン
プ4により50)ル(Torr)の真空に保持したとこ
ろ、ラインCから大気圧露点−40℃(水分含量130
ppm)の脱湿空気が9.7 Nm” /hrで得られ
た。
実施例3 前処理装置として冷凍機を用い、第2図に示すフローシ
ートに従って下記のようにしてガスの脱湿を行った。
加圧湿潤空気(圧カフ Kg/ aJ−G、40℃飽和
湿度)を10 N m ” / hrで、75W冷凍機
1にラインAから供給した。上記加圧湿潤空気を上記冷
凍機1で冷却された熱媒体(フロンR−12)と熱交換
させて5℃に冷却し、上記加圧湿潤空気中の水分の一部
を凝縮させて除去し、前処理空気〔大気圧露点−19℃
(水分含量1)001)I)!1))を得た。得られた
前処理空気を有効膜面積3Mの芳香族ポリイミド製中空
糸膜3の高圧側31にラインBから供給し、且つその際
、上記中空糸膜3の低圧側32に、高圧側31で得られ
た脱湿空気の一部を1.3 N m3/hrでラインC
”から導入し、該脱湿空気で低圧側32をパージしたと
ころ、ラインCから大気圧露点−42℃(水分含量10
100ppの脱湿空気が8.6Nm3/hrで得られた
。
〔発明の効果〕
本発明のガスの脱湿方法によれば、水分選択透過性の分
離膜を用いて、低湿度(大気圧露点−40℃以下)のガ
スを連続的に且つエネルギー効率良く経済的に製造でき
、また、脱湿装置をコンパクトなものにすることができ
る等の効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の脱湿方法の一実施態様の概略を示す
フローシートであり、第2図は、本発明の脱湿方法の別
の実施態様の概略を示すフローシートである。 1・・前処理装置、2・・ガス分離装置、3・・ガス分
離膜、31・・ガス分離膜の高圧側、32・・ガス分離
膜の低圧側、4・・真空発生装置特許出願人   宇部
興産株式会社 第:図 第2図 り。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)加圧した水蒸気含有ガスを、ガス分離膜を内蔵し
    たガス分離装置を用いて高度に脱湿する方法であって、 上記水蒸気含有ガスを、前処理によりその大気圧露点を
    0〜−20℃にした後、上記ガス分離膜の高圧側に供給
    し、上記ガス分離膜の高圧側と低圧側との間に水蒸気分
    圧差を生じさせて脱湿することを特徴とするガスの脱湿
    方法。
  2. (2)前処理を冷凍−冷却法により行う特許請求の範囲
    第(1)項記載のガスの脱湿方法。
  3. (3)前処理を吸収法により行う特許請求の範囲第(1
    )項記載のガスの脱湿方法。
  4. (4)ガス分離膜の低圧側を真空発生装置を用いて減圧
    することにより、該低圧側の水蒸気分圧を低くする特許
    請求の範囲第(1)項記載のガスの脱湿方法。
  5. (5)ガス分離膜の低圧側を、高圧側で得られた脱湿ガ
    スの一部でパージすることにより、該低圧側の水蒸気分
    圧を低くする特許請求の範囲第(1)項記載のガスの脱
    湿方法。
  6. (6)ガス分離膜が、芳香族ポリイミド製膜である特許
    請求の範囲第(1)項記載のガスの脱湿方法。
JP62335001A 1987-12-29 1987-12-29 ガスの脱湿方法 Pending JPH01176425A (ja)

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