JPH02218415A - 窒素富化空気の製造方法 - Google Patents
窒素富化空気の製造方法Info
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- JPH02218415A JPH02218415A JP3751889A JP3751889A JPH02218415A JP H02218415 A JPH02218415 A JP H02218415A JP 3751889 A JP3751889 A JP 3751889A JP 3751889 A JP3751889 A JP 3751889A JP H02218415 A JPH02218415 A JP H02218415A
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- oxygen
- membrane
- nitrogen
- air
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/04—Purification or separation of nitrogen
- C01B21/0405—Purification or separation processes
- C01B21/0433—Physical processing only
- C01B21/0438—Physical processing only by making use of membranes
- C01B21/0444—Physical processing only by making use of membranes characterised by the membrane
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (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。
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〉
本発明は窒素富化装置の改良に関するものである。
〈従来の技術〉
空気には約２１％の酸素と約７９％の窒素が含まれてお
り、両者を分離し、酸素の有効利用を図ることが行われ
ている。而して、その−分離法として酸素富化膜を用い
る方法が公知である。すなわち、窒素ガスに較べて酸素
ガスを透過し易い非多孔性高分子薄膜を多孔質支持層の
表面に設けて複合膜を作成し、この複合膜によって空気
質と酸素富化室とを隔て、空気室への空気の圧入または
酸素富化室の減圧により、酸素富化ガスを膜を通して透
過させる方法が公知である。
り、両者を分離し、酸素の有効利用を図ることが行われ
ている。而して、その−分離法として酸素富化膜を用い
る方法が公知である。すなわち、窒素ガスに較べて酸素
ガスを透過し易い非多孔性高分子薄膜を多孔質支持層の
表面に設けて複合膜を作成し、この複合膜によって空気
質と酸素富化室とを隔て、空気室への空気の圧入または
酸素富化室の減圧により、酸素富化ガスを膜を通して透
過させる方法が公知である。
く解決しようとする課題〉
ところで、酸素が透過除去されたのちの残余の空気は窒
素富化空気であり、有用な窒素原料として注目される。
素富化空気であり、有用な窒素原料として注目される。
しかしながら、原気体である空気における窒素量が酸素
量の約４倍であるから、残余空気の窒素富化率（窒素濃
度）を増加するには、窒素に対する酸素の透過割合を相
当に大きくしなければならず、このためには、酸素と窒
素の分離係数を相当に高くしなければならない、而るに
、従来の酸素富化膜においては、分離係数を高くすれば
、ガス透過速度のかなりの低下を免れ得す、窒素富化空
気の生成速度が相当に遅くなるといった問題がある。
量の約４倍であるから、残余空気の窒素富化率（窒素濃
度）を増加するには、窒素に対する酸素の透過割合を相
当に大きくしなければならず、このためには、酸素と窒
素の分離係数を相当に高くしなければならない、而るに
、従来の酸素富化膜においては、分離係数を高くすれば
、ガス透過速度のかなりの低下を免れ得す、窒素富化空
気の生成速度が相当に遅くなるといった問題がある。
かかる現況下、本発明者等は、酸素と窒素の分離係数が
高く、かつ、酸素透過速度の大なる空気分離膜を探究す
べく、種々検討したところ、特定の二成分素材を積層構
成で複合化すれば、その目的を達成し得ることを知った
。
高く、かつ、酸素透過速度の大なる空気分離膜を探究す
べく、種々検討したところ、特定の二成分素材を積層構
成で複合化すれば、その目的を達成し得ることを知った
。
本発明はかかる複合膜を用いることによって、高窒素濃
度の窒素富化空気を高流量で得ることのできる窒素富化
装置を提供することにある。
度の窒素富化空気を高流量で得ることのできる窒素富化
装置を提供することにある。
く課題を解決するための手段〉
本発明に係る窒素富化装置は、多孔質支持層の表面を、
酸素透過係数がｔｘｔｏ−９〜ＩＱ−’ｃｃ・ｃｓ／ｃ
４・ｓ ｅ ｃ−ｃｍＨｇの素材で処理し、該処理面上
に酸素と窒素の分離係数が３〜６の酸素富化膜を設けて
なる複合膜を用いたことを特徴とする構成である。
酸素透過係数がｔｘｔｏ−９〜ＩＱ−’ｃｃ・ｃｓ／ｃ
４・ｓ ｅ ｃ−ｃｍＨｇの素材で処理し、該処理面上
に酸素と窒素の分離係数が３〜６の酸素富化膜を設けて
なる複合膜を用いたことを特徴とする構成である。
〈実施例の説明〉
以下、本発明の実施例について説明する。
第１図Ａは本発明の一実施例を示す縦断面図、第１図Ｂ
は第１図Ａにおけるｂ−ｂ断面図である。
は第１図Ａにおけるｂ−ｂ断面図である。
第１図Ａ並びに第１図Ｂにおいて、１は中央管である。
２は膜封筒であり、開口端２１を中央管１に連通したう
えで、中央管１上にスパイラル状に巻付けである。３は
容器、４はスパイラル膜と容器内周との間を気密にシー
ルせるシール材、５は空気圧入口、６は窒素富化空気取
出口である。
えで、中央管１上にスパイラル状に巻付けである。３は
容器、４はスパイラル膜と容器内周との間を気密にシー
ルせるシール材、５は空気圧入口、６は窒素富化空気取
出口である。
第２図は上記膜封筒を構成する複合膜を示している。
第２図において、ａは気体分離能を有さない多孔質支持
層であり、機械的強度を保証し得るものであれば特に限
定されるものではないが、多孔率５〜８０％、窒素透過
速度５〜１００ＯＮｎｆ／ｎｆ・ｈ、ｒ−ａｒｍ の
ものが適当であり、例えば、ポリスルホン、ポリイミド
等の限外濾過膜を用いることができる。この多孔質支持
層の表面は、酸素の透過係数がＩ Ｘ １０−９〜１０
−７ｃｃ・ｃ重／Ｃ艷・ｓｅｃ−ｃｍＨｇの素材すで処
理しである。素材すは薄膜状の形態で共存していること
が好ましいが、必ずしも連続した層である必要はなく、
要は後述の酸素富化素材を薄層に形成できるものであれ
ばよい、この素材としては、ポリオルガノシロキサンが
好適である。Ｃは上記処理面上に設けた酸素富化膜であ
り、酸素と窒素の分離係数が３〜６の通常のものを用い
ている。この酸素富化膜の厚みは、充分な流量を確保す
るために２μｍ以下とする必要があり、０．５μｍ以下
とすることが好ましい、この酸素富化膜には、ポリ４−
メチルペンテン−■、ポリフェニレンオキサイド等を使
用できる。
層であり、機械的強度を保証し得るものであれば特に限
定されるものではないが、多孔率５〜８０％、窒素透過
速度５〜１００ＯＮｎｆ／ｎｆ・ｈ、ｒ−ａｒｍ の
ものが適当であり、例えば、ポリスルホン、ポリイミド
等の限外濾過膜を用いることができる。この多孔質支持
層の表面は、酸素の透過係数がＩ Ｘ １０−９〜１０
−７ｃｃ・ｃ重／Ｃ艷・ｓｅｃ−ｃｍＨｇの素材すで処
理しである。素材すは薄膜状の形態で共存していること
が好ましいが、必ずしも連続した層である必要はなく、
要は後述の酸素富化素材を薄層に形成できるものであれ
ばよい、この素材としては、ポリオルガノシロキサンが
好適である。Ｃは上記処理面上に設けた酸素富化膜であ
り、酸素と窒素の分離係数が３〜６の通常のものを用い
ている。この酸素富化膜の厚みは、充分な流量を確保す
るために２μｍ以下とする必要があり、０．５μｍ以下
とすることが好ましい、この酸素富化膜には、ポリ４−
メチルペンテン−■、ポリフェニレンオキサイド等を使
用できる。
本発明に係る窒素富化装置によって窒素富化空気を得る
には、第１図Ａにおいて、コンプレッサにより空気圧入
口５より加圧空気を供給するか、成いは中央管１内を・
真空ポンプにより減圧して、膜封筒外を高圧に、膜封筒
内を低圧にすればよい。
には、第１図Ａにおいて、コンプレッサにより空気圧入
口５より加圧空気を供給するか、成いは中央管１内を・
真空ポンプにより減圧して、膜封筒外を高圧に、膜封筒
内を低圧にすればよい。
而るに、複合膜には通常の酸素富化膜以外に、ポリオル
ガノシロキサンの処理層をも複合しであるので、酸素透
過速度０． ５〜０． ６Ｎｎｆ／ｍ−ｈｒ−ａｔｍ、
酸素と窒素の分離係数が２．５〜４゜５といった分離条
件を得られ、空気が上記スパイラル膜の巻層間通路（隙
間）を通過する間、酸素濃度の高い酸素富化空気が高流
量で膜を透過して中央管を介し排出されていく、従って
スパイラル膜の巻層間通路を通過した空気は、窒素濃度
で大で、かつ、高流量であり、出口より高流量の窒素富
化空気を得ることができる。
ガノシロキサンの処理層をも複合しであるので、酸素透
過速度０． ５〜０． ６Ｎｎｆ／ｍ−ｈｒ−ａｔｍ、
酸素と窒素の分離係数が２．５〜４゜５といった分離条
件を得られ、空気が上記スパイラル膜の巻層間通路（隙
間）を通過する間、酸素濃度の高い酸素富化空気が高流
量で膜を透過して中央管を介し排出されていく、従って
スパイラル膜の巻層間通路を通過した空気は、窒素濃度
で大で、かつ、高流量であり、出口より高流量の窒素富
化空気を得ることができる。
本発明に係る窒素富化装置は、上記したスパイラル型に
限定されるものではなく、プレート型、キャピラリー型
、ホローファイバー型の態様でも実施できるが、小型化
を図るためには、スパイラル型、キャピラリー型、ホロ
ーファイバー型が有利である。
限定されるものではなく、プレート型、キャピラリー型
、ホローファイバー型の態様でも実施できるが、小型化
を図るためには、スパイラル型、キャピラリー型、ホロ
ーファイバー型が有利である。
次に、より具体的な実施例について説明する。
厚さ１６０μｍのポリエステル不織布上に、厚さ１４０
μｍのポリスルホン多孔質膜を積層した多孔質支持層を
、２％のポリジメチルシロキサンを含むイソオクタン溶
液で塗布処理した。イソオクタンを加熱して蒸発させた
のち、その処理面に０．５％のポリ４−メチルペンテン
−１のヘキサン溶液を塗布し、１００℃の乾燥炉に乃至
３分通して薄膜を形成した。このようにして作成した複
合膜におけるポリ４−メチルペンテン−１の厚さはｏ、
ｌｔＩｍであり、複合膜の酸素ｙｉ過速度（Ｐ。、）は
０．５５Ｎｒｄ／ｒｄ−ｈｒ／ａＬｍ、酸素と窒素との
分離係数（Ｐｏｇ／Ｐ、Ｉｇ）は３．４である。
μｍのポリスルホン多孔質膜を積層した多孔質支持層を
、２％のポリジメチルシロキサンを含むイソオクタン溶
液で塗布処理した。イソオクタンを加熱して蒸発させた
のち、その処理面に０．５％のポリ４−メチルペンテン
−１のヘキサン溶液を塗布し、１００℃の乾燥炉に乃至
３分通して薄膜を形成した。このようにして作成した複
合膜におけるポリ４−メチルペンテン−１の厚さはｏ、
ｌｔＩｍであり、複合膜の酸素ｙｉ過速度（Ｐ。、）は
０．５５Ｎｒｄ／ｒｄ−ｈｒ／ａＬｍ、酸素と窒素との
分離係数（Ｐｏｇ／Ｐ、Ｉｇ）は３．４である。
この複合膜を用いて、膜面積５ポのスパイラル型窒素富
化装置を組立てた。
化装置を組立てた。
このスパイラル型窒素富化装置を用い、供給空気圧力を
２ｋｇ／ｃｊＧ、３ｋｇ／ｃｄＧ、４ｋｇ／ｃｊＧ並び
に５ｋｇ／ｄＧに変え、膜透過空気圧力を大気圧として
、膜透過空気量／膜供給空気量と窒素富化空気量並びに
膜透過空気量／膜供給量と窒素濃度との関係を測定した
ところ、第３図に示す通りであった。
２ｋｇ／ｃｊＧ、３ｋｇ／ｃｄＧ、４ｋｇ／ｃｊＧ並び
に５ｋｇ／ｄＧに変え、膜透過空気圧力を大気圧として
、膜透過空気量／膜供給空気量と窒素富化空気量並びに
膜透過空気量／膜供給量と窒素濃度との関係を測定した
ところ、第３図に示す通りであった。
第３図から明らかな通り、供給空気圧力５ｋｇ／ｄ、窒
素富化空気ｆ １０ Ｎ ｌ ／ ｍ ｉ ｎのもとて
の窒素濃度は９６％、供給空気圧力４ ｋｇ／ｄ、窒素
富化空気量１ＯＮｆ／ｍｉｎのもとでの窒素濃度は９５
％である。
素富化空気ｆ １０ Ｎ ｌ ／ ｍ ｉ ｎのもとて
の窒素濃度は９６％、供給空気圧力４ ｋｇ／ｄ、窒素
富化空気量１ＯＮｆ／ｍｉｎのもとでの窒素濃度は９５
％である。
これに対し、多孔質支持層上に直接、ポリ４メチルペン
テン−１の酸素富化膜を形成して、上記のポリジメチル
シロキサンによる処理を省略し、他り末上記実施例と同
じとした比較例については、供給空気圧力を５ｋｇ／ｄ
Ｇとしても窒素富化空気の窒素濃度は９３％が限度であ
った。
テン−１の酸素富化膜を形成して、上記のポリジメチル
シロキサンによる処理を省略し、他り末上記実施例と同
じとした比較例については、供給空気圧力を５ｋｇ／ｄ
Ｇとしても窒素富化空気の窒素濃度は９３％が限度であ
った。
窒素富化空気の流量は、酸素透過流量に対し相対的なも
のであり、本発明装置においては、０゜５〜０．６Ｎｒ
ｄ／ｎｌ・ｈ ｒ／ａ ｔｍといった充分に大なる酸素
透過流量を保持できるから、窒素富化空気の流量もよく
確保できる。
のであり、本発明装置においては、０゜５〜０．６Ｎｒ
ｄ／ｎｌ・ｈ ｒ／ａ ｔｍといった充分に大なる酸素
透過流量を保持できるから、窒素富化空気の流量もよく
確保できる。
〈発明の効果〉
上述した通り本発明に係る窒素富化装置によれば、酸素
富化膜の酸素透過速度をよく確保して高窒素濃度の窒素
富化空気を得ることができ、従って高窒素酸素、高流量
の窒素富化空気を得ることができる。
富化膜の酸素透過速度をよく確保して高窒素濃度の窒素
富化空気を得ることができ、従って高窒素酸素、高流量
の窒素富化空気を得ることができる。
第１図Ａは本発明の一実施例を示す縦断面図、第１Ｖ！
ＪＢは第１図Ａにおけるｂ−ｂ断面図、第２図は第１図
Ａにおける点線枠内の拡大図、第３図は本発明の一実施
例における分離性能を示す図表である。 ａ・・・・・・多孔質支持層、 ｂ・・・・・・処理層
、Ｃ・・・・・・酸素富化膜。
ＪＢは第１図Ａにおけるｂ−ｂ断面図、第２図は第１図
Ａにおける点線枠内の拡大図、第３図は本発明の一実施
例における分離性能を示す図表である。 ａ・・・・・・多孔質支持層、 ｂ・・・・・・処理層
、Ｃ・・・・・・酸素富化膜。
Claims (1)
- 多孔質支持層の表面を、酸素透過係数が１×１０＾−９
〜１０＾−＾７ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ＾３・ｓｅｃ・ｃｍＨ
ｇの素材で処理し、該処理面上に酸素と窒素の分離係数
が３〜６の酸素富化膜を設けてなる複合膜を用いたこと
を特徴とする窒素富化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1037518A JP2878297B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 窒素富化空気の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1037518A JP2878297B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 窒素富化空気の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02218415A true JPH02218415A (ja) | 1990-08-31 |
| JP2878297B2 JP2878297B2 (ja) | 1999-04-05 |
Family
ID=12499761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1037518A Expired - Lifetime JP2878297B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 窒素富化空気の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2878297B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5707423A (en) * | 1996-06-14 | 1998-01-13 | Membrane Technology And Research, Inc. | Substituted polyacetylene separation membrane |
| CN108690669A (zh) * | 2018-02-23 | 2018-10-23 | 芜湖中燃城市燃气发展有限公司 | 天然气液化分离预处理工艺 |
| CN114295527A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-08 | 杭州哲达科技股份有限公司 | 一种实时监测膜组件运行的监控系统以及分析方法 |
-
1989
- 1989-02-17 JP JP1037518A patent/JP2878297B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5707423A (en) * | 1996-06-14 | 1998-01-13 | Membrane Technology And Research, Inc. | Substituted polyacetylene separation membrane |
| CN108690669A (zh) * | 2018-02-23 | 2018-10-23 | 芜湖中燃城市燃气发展有限公司 | 天然气液化分离预处理工艺 |
| CN108690669B (zh) * | 2018-02-23 | 2020-12-11 | 芜湖中燃城市燃气发展有限公司 | 天然气液化分离预处理装置 |
| CN114295527A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-08 | 杭州哲达科技股份有限公司 | 一种实时监测膜组件运行的监控系统以及分析方法 |
| CN114295527B (zh) * | 2021-12-27 | 2023-11-21 | 杭州哲达科技股份有限公司 | 一种实时监测膜组件运行的监控系统以及分析方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2878297B2 (ja) | 1999-04-05 |
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