JPH0217215B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は無機多孔質膜中空糸を利用し、C₁化
学における基礎化学品合成プロセスに供給する原
料ガスの回収及び成分調整を行なうガス分離モジ
ユールのシール構造に関するものである。

（従来の技術） 従来、ガス分離モジユールは、第２図の如く、
無機多孔質膜中空糸束１の一端２をセラミツク系
の接着剤で封着し、該中空糸束端部２が開口する
ように円柱状の管板３を形成せしめ、前記無機多
孔質膜中空糸束１を構成する中空糸のもう一方の
端部４を開口しないように処理したガス分離エレ
メントを金属製のモジユール容器内に装着し、該
中空糸束の内外に圧力差を与えてガス分離を行な
おうとするものである。前記無機多孔質膜中空糸
束として例えばホウケイ酸ガラスを原料とし、こ
れを紡糸、分相、酸処理して得られる多孔質ガラ
ス中空糸の集合体が用いられる。また、セラミツ
ク系接着剤は無機多孔質膜中空糸と熱膨張率差の
少ない材料を用いることが接着工程での破損防止
の点で重要であり、前記多孔質ガラス中空糸束を
接着する場合には例えば低溶融ガラスと負膨張セ
ラミツクスを混合して得られる混合フリツト接着
剤が用いられる。

C₁化学におけるガス分離においては一般に原
料ガスが数100℃以上の高温かつ数10Kg／cm²Ｇ以
上の高圧で供給されることが多く、回収及び成分
調整を高温高圧のまま行なつた方がエネルギー的
にみて有利であり、ガス分離モジユールにおいて
も当然のことながら耐熱性と耐圧性が要求され
る。しかし、ガス分離エレメントの管板を構成す
るセラミツク材とモジユール容器を構成する金属
材料間の熱膨張率差が大きいためにモジユール容
器とエレメント管板のシールには十分な配慮が必
要とされる。

前記モジユール容器構造としては、まず第３図
の如く、ガス分離エレメントの管板３をその両側
からガスケツト１２を介してフランジで締め付け
る構造が考えられるが、該構造においてはエレメ
ント管板３を装着してはじめて完全な密閉容器構
造をなすものであつて、該エレメント管板３の破
損時にはその収納部分よりガスが流出する事は明
らかであり、エレメント管板材料にぜい性材料で
あるセラミツクスを使用する限りは圧力容器構造
としては当然許可され得ないものである。

この構造上の問題を解決し、圧力容器として許
可されるモジユール容器構造としては従来、第４
図の如くエレメント管板シール部の外側を取り囲
むようにモジユール容器本体のシールを行なう方
式が採られていた。

しかしながら、この従来技術は圧力容器の認定
は得られても、ガス分離モジユールとしての機能
性及び操作性において次のような欠点があつた。

モジユールの組立工程においては、常温で組立
てて、使用温度までモジユールを昇温した後に外
蓋６を取り外し、六角ボルト７で管板押えフラン
ジ１３を締め付けることによりエレメント管板３
のシール用ガスケツト１２の増締めを行なうこと
が必要であり、操作性が悪いのと同時に高温作業
であることから作業性及び安全性の点でも問題が
ある。次に、エレメント管板押えフランジ１３を
収納できる大きさに合わせて外蓋６のフランジ設
計を行なわなければならず、前記外蓋６の外径が
非常に大きなものとなつてしまい、操作性の著し
い悪化を引き起こしている。

また、このフランジ部分からの放熱ロスも無視
できないものとなつている。さらに、ガス分離モ
ジユールとしての機能面においてはエレメント管
板３を締め付けている六角ボルト７の高温使用に
よる焼付防止のために塗布する焼付防止剤（例え
ばモリコート等）によつて分離されたガスが汚染
されるという問題もあり、分離ガスの用途によつ
てはガス分離モジユールとして使用できない場合
も発生する。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はガス分離エレメントのモジユール容器
装着における前記従来の欠点、即ち、ガス分離エ
レメントのシール部分の増締め操作の難しさ及び
増締操作中に管板が破損した時の外部へのガス漏
れの問題、フランジ外径が大きいことによる取扱
の難しさとこの部分からの放熱ロスの問題、及び
ボルトに塗布する焼付防止剤による分離ガス汚染
の問題を解消せんとするものである。

（問題を解決するための手段） すなわち本発明は無機多孔質膜中空糸束の端部
をセラミツク系の接着剤で封着し円柱状の管板を
形成せしめて得られるガス分離エレメントの管板
の上下面にガスケツトを置き、該ガスケツトを押
えるためのエレメント管板押え治具を装着したモ
ジユール容器において、前記エレメント管板押え
治具の側面にグランドパツキンを設けてモジユー
ル容器のシールを行い、かつ前記エレメント管板
押え治具をモジユール容器の蓋の外部に設置した
取付ボルトで調節して前記ガス分離エレメント管
板のガスケツトのシールを行なうことを特徴とす
るガス分離モジユールのシール方法である。

本発明のガス分離モジユールは第１図に示すよ
うに、モジユールエレメントをモジユール容器に
収納したものであり、前記モジユール容器はモジ
ユール容器本体５、エレメント管板押え治具１
４、蓋６、ガスケツト１２、およびグランドパツ
キン１８から構成される。その組立工程では、ま
ずエレメントをエレメント管板３の両側にガスケ
ツト１２を配して取り付けた後、エレメント管板
押え治具１４を取り付け、該エレメント管板押え
治具１４とモジユール容器の間隙にグランドパツ
キン１８を挿入し、グランド押え１５を配し、最
後に蓋６を取り付けて組立を終了する。

本発明のガス分離モジユールにおいて、エレメ
ント管板３のシールは管板押え治具１４の端面に
おいてガスケツト１２によつて行ない、無機多孔
質膜中空糸束１によつて分離されたガスはエレメ
ント管板押え治具１４の空洞部を通り、透過ガス
取出管１０からプロセス供給される。ガスケツト
１２のシール面圧の調整は六角ナツト８によつて
蓋６を介してエレメント管板押え治具１４を締め
付けて行なう。

一方、モジユール容器のシールはエレメント管
板押え治具１４の側面を利用し、モジユール容器
本体５との間隙に挿入したグランドパツキン１８
によつて行なう。グランドパツキン１８のシール
面圧の調整は蓋６を貫通するように配置した押え
ボルト７を介してグランド押え１５を押し込むこ
とによつて可能ならしめている。

上記ガスケツトについては特に限定はされない
が、グラフアイト100％をシール材とするボルテ
ツクスガスケツトが耐熱性とシール性を兼ね備え
ており適当である。

また、グランドパツキンについても、グラフア
イト100％のものが耐熱性とシール性の点で望ま
しい。

（作用） 上記の技術的手段は次の様に作用する。

モジユール容器のグランドシール部分の直径が
該モジユール容器に収納すべきガス分離エレメン
トの管板３の直径とほとんど変わらなくなるた
め、蓋６のフランジ径が第４図に示す従来のガス
分離モジユールに比べて格段に少さくなり、モジ
ユール容器を小型かつ軽量なものにでき、該モジ
ユール容器の運搬、据付、運転、保全等の作業性
の著しい向上を可能とする。

ガス分離モジユールを高温で使用する場合には
シール部の増し締めが必要である。本発明のガス
分離モジユールはガス分離エレメントの管板３の
シールに必要なガスケツト１２及びモジユール容
器のシールに必要なグランドパツキン１８の締め
付けをそれぞれ六角ナツト８及び六角ボルト７を
介してモジユール容器外部から行なうことを可能
ならしめている。このためガス分離エレメントの
管板シール部の増し締め作業を行なうとき、モジ
ユール容器の蓋を取り外さなければならなかつた
第４図の従来のガス分離モジユールに比べて作業
性が著しく向上し、特に高温の増し締め作業につ
いては安全性も向上している。

さらに、エレメント管板押え治具１４の側面に
装置したグランドパツキン１８により、分離エレ
メントの管板シール部の締付作業中にセラミツク
製の管板を破損しても、ガスの外部への漏れを防
ぐことができる。

また、高温でガス分離モジユールを使用するた
めに、ボルト及びナツト類には通常焼付防止のた
めに焼付防止剤を塗布するが、本発明によるモジ
ユール容器はガス流路内にボルト及びナツトの締
結部分がなく、流路内のガスを焼付防止剤から飛
散する不純成分で汚染することがなく、純度の良
い分離ガスを得ることができる。

（実施例） 第１図及び第２図はこの発明の実施例を示すも
のである。第２図は無機多孔質膜中空糸から成る
ガス分離エレメントを示し、無機多孔質膜中空糸
束１の一端２がセラミツク系接着剤で端部が開口
した形で束着されている。一方、他端４において
は各中空糸端部は約1800℃で融着され閉じられた
構造となつている。上記セラミツク接着剤で形成
されたエレメント管板３の上面および下面はモジ
ユール容器に取り付けた場合のシール性を良くす
るためにダイヤモンド砥石による研磨が施されて
いる。第１図はモジユール容器の構造を示し、１
は無機多孔質膜中空糸束、３はエレメント管板、
１２はガス分離エレメントのシール用のグラフア
イト製ボルテツクスガスケツト、１８はモジユー
ル容器のシール用のグランドパツキンを示す。グ
ランドパツキンはグラフアイト製を使用した。

第１図の構造で設計温度400℃、設計圧力75
Kg／cm²Ｇのもとにエレメント管板の直径が76mm、
無機多孔質膜中空糸束長が500mmのガス分離エレ
メントを収納するモジユール容器を製作したとこ
ろ、モジユール容器の外径は200mm、重量は100Kg
であつた。

一方、第４図に示す従来技術にかかるモジユー
ル容器を同一条件で製作したところ、外径は425
mm、重量は250Kgとなり、このことから本発明に
より著しい小型軽量化が達成されたことがわか
る。

また、昇温時の増締めもモジユール容器の外部
から行なえるので容易になり、焼付防止剤による
汚染もなく、純度の高い分離ガスが得られるよう
になつた。

（発明の効果） 本発明によれば、次のような格別優れた効果が
得られる。

(1) ガス分離モジユール昇温時のガス分離エレメ
ントのシール部の増締めがモジユール容器の外
部から行なえるので増締操作が著しく容易にな
る。

(2) モジユール容器が従来に比べて格段に小さく
なるので取扱が容易になる。また、放熱ロスも
格段に小さくなる。

(3) モジユール容器のガス流路内にボルト、ナツ
トの締結部分がないので、流路内のガスをボル
ト、ナツトの焼付防止剤から飛散する不純成分
で汚染することがなく、純度の高い分離ガスを
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の無機多孔質膜中空糸を利用し
たガス分離モジユールの構造を示す断面図であ
り、第２図は本発明のガス分離エレメントの説明
図であり、第３図は、ガス分離モジユールの基本
構造を示す断面図であり、第４図はガス分離モジ
ユールの従来技術を示す断面図である。 １……無機多孔質膜中空糸束、２……中空糸束
開工端、３……エレメント管板、４……中空糸束
密閉端、５……モジユール容器本体、６……蓋、
７……六角ボルト、８……六角ナツト、９……原
料ガス導入管、１０……透過ガス取出管、１１…
…非透過ガス排出管、１２……ガスケツト、１３
……エレメント管板押えフランジ、１４……エレ
メント管板押え治具、１５……グランド押え、１
６……埋込ボルト、１７……座金、１８……グラ
ンドパツキン、１９……ガスケツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 無機多孔質膜中空糸束の端部をセラミツク系
   の接着剤で封着し円柱状の管板を形成せしめて得
   られるガス分離エレメントの管板の上下面にガス
   ケツトを置き、該ガスケツトを押えるためのエレ
   メント管板押え治具を装着したモジユール容器に
   おいて、前記エレメント管板押え治具の側面にグ
   ランドパツキンを設けてモジユール容器のシール
   を行い、かつ前記エレメント管板押え治具をモジ
   ユール容器の蓋の外部に設置した取付ボルトで調
   節して前記ガス分離エレメント管板のガスケツト
   のシールを行なうことを特徴とするガス分離モジ
   ユールのシール方法である。