JPH05168865A - 有機物水溶液の脱水方法 - Google Patents

有機物水溶液の脱水方法

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JPH05168865A
JPH05168865A JP34463791A JP34463791A JPH05168865A JP H05168865 A JPH05168865 A JP H05168865A JP 34463791 A JP34463791 A JP 34463791A JP 34463791 A JP34463791 A JP 34463791A JP H05168865 A JPH05168865 A JP H05168865A
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JP
Japan
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aqueous solution
vapor
membrane
water
condenser
Prior art date
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Application number
JP34463791A
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English (en)
Inventor
Furuto Seiriyou
富留人 清凉
Tsuyoshi Shioda
堅 塩田
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Mitsubishi Chemical Corp
Mitsubishi Chemical Engineering Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Engineering Co
Mitsubishi Kasei Corp
Mitsubishi Chemical Industries Ltd
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Publication date
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機物水溶液を浸透気化膜に接触させて、該
膜を透過した蒸気を凝縮させて分離する有機物水溶液の
脱水方法において、2次圧を十分に低く維持することに
より、高い脱水、濃縮効率にて処理する。 【構成】 浸透気化膜2aの透過側に水溶性有機溶媒又
はその水溶液を蒸気で注入する。 【効果】 透過蒸気側に水溶性有機溶媒を蒸気で注入す
ることにより、透過蒸気の凝固点が降下し、凝縮器3内
での凝固が防止される。このため、2次圧を高度の減圧
下としても凝縮液を円滑に系外に排出することができ、
高度な脱水、濃縮が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は有機物水溶液の脱水方法
に係り、特に、エタノール水溶液又はイソプロピルアル
コール水溶液等の有機物水溶液中の水分を浸透気化膜を
用いて分離する方法において、その脱水効率を高め、水
分含有量が著しく低く、高濃度に濃縮された有機物を回
収することができる有機物水溶液の脱水方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、水溶液から水を脱水除去して溶解
成分を濃縮する方法として、浸透気化法が知られてい
る。この方法は、水と特別な親和性を有する浸透気化膜
を用い、この膜の一方の側(1次側)に供給した水溶液
中の水が、膜を浸透、透過して膜の他方の側(2次側)
で蒸発することにより、水を分離して透過し難い成分を
濃縮する方法である。
【0003】以下、図2を参照して、従来の一般的な浸
透気化法の実施方法を説明する。
【0004】図2は、浸透気化膜を利用した、従来の水
溶液の脱水、濃縮装置の系統図である。図中、1は水溶
液の加熱器、2aは水を選択的に透過する浸透気化膜、
2は膜モジュール・ユニット、3は透過蒸気の凝縮器、
4は2次側の真空ポンプである。
【0005】図示の従来法においては、配管7より供給
された被処理水溶液は、加熱器1で昇温された後、配管
9を経て膜モジュール・ユニット2の1次側に供給され
る。この膜モジュール・ユニット2の2次側は、真空ポ
ンプ4により減圧されている。膜モジュール・ユニット
2の1次側に供給された水溶液中の、浸透気化膜2aに
親和性のある水分は、この浸透気化膜2aを浸透、透過
して2次側で蒸発する。その後、配管13を経て凝縮器
3に導入され、この凝縮器3内で凝縮した水は、配管1
5を経て系外へ排出される。また、凝縮器3で凝縮しな
い非凝縮性のガス及び蒸気は、配管14、真空ポンプ4
及び配管16を経て系外へ排出される。一方、膜モジュ
ール・ユニット2の浸透気化膜2aを透過しなかった残
渣液は、水分の透過により、水分濃度が低減して水溶液
中の成分が濃縮された濃厚液となり、配管10より系外
へ排出される。
【0006】このような浸透気化法において、水溶液を
高度に、例えば、被処理水溶液を水分濃度1000pp
m以下といった低水分濃度にまで脱水、濃縮するために
は、1次側の水溶液の水蒸気分圧を2次側の水蒸気分圧
よりも大きい値に保つ必要がある。そのため、次のよう
な操作が必要とされる。 1次側水溶液の温度を上げて、水蒸気分圧を大きく
する。 2次側水蒸気分圧を下げるため、2次側をできるだ
け減圧する。 即ち、一般に操作温度はできるだけ高く設定すると共
に、2次側圧力をできるだけ低く設定することが重要と
なる。
【0007】従って、図2に示す方法においては、加熱
器1により、被処理水溶液を浸透気化膜2aの耐熱温度
近くにまで昇温し、更に、真空ポンプ4により2次側圧
力(以下「2次圧」と称す。)をできるだけ低圧力、即
ち、高真空まで排気することが必要となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、凝縮器3の
凝縮側の圧力は実質的に2次圧に等しい。従って、2次
圧を低くすると、凝縮器3の凝縮側の圧力が下がり、操
作温度を下げないと透過蒸気が凝縮しないまま真空ポン
プ4に入ることとなる。このため、真空ポンプ4は過負
荷状態となり、2次圧を低い設定値に保てなくなり、プ
ロセスの運転が不可能になる。
【0009】このような問題を解決するためには、透過
蒸気を十分に凝縮させるために、凝縮器3の操作温度を
下げる必要がある。しかしながら、凝縮器3の操作温度
を下げると、透過蒸気中の水分濃度が多い場合には、透
過蒸気は凝縮後速やかに氷結(凝固)してしまうことが
判明した。
【0010】凝縮液が凝縮器3内で凝固、固結してしま
うと、配管15より抜き出すことは不可能である。この
ため、低い2次圧による透過蒸気の凝縮率の低下を改善
して、凝縮率を高めるために凝縮器の操作温度を下げよ
うとしても、凝縮液の凝固点以下に下げることはでき
ず、凝縮率を十分に高めることは難しかった。
【0011】本発明は上記従来の問題点を解決し、浸透
気化法による水溶液の脱水、濃縮処理において、2次圧
を十分に低く維持すると共に、凝縮液の凝固を防止し
て、安定運転にて、かつ、高い脱水、濃縮効率にて処理
することが可能な有機物水溶液の脱水方法を提供するこ
とを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1の有機物水溶液
の脱水方法は、有機物水溶液を浸透気化膜に接触させ、
該膜を透過した蒸気を凝縮させて分離する有機物水溶液
の脱水方法において、該膜の透過側に水溶性有機溶媒又
はその水溶液を蒸気で注入することを特徴とする。
【0013】請求項2の有機物水溶液の脱水方法は、請
求項1の方法において、該膜の透過側に、被処理有機物
水溶液の一部を蒸気で注入することを特徴とする。
【0014】請求項3の有機物水溶液の脱水方法は、請
求項1又は2の方法において、被処理有機物水溶液がエ
タノール水溶液であり、膜の透過側に蒸気で注入する水
溶性有機溶媒がエタノールであることを特徴とする。
【0015】請求項4の有機物水溶液の脱水方法は、請
求項1又は2の方法において、被処理有機物水溶液がイ
ソプロピルアルコール水溶液であり、膜の透過側に蒸気
で注入する水溶性有機溶媒がイソプロピルアルコールで
あることを特徴とする。
【0016】以下に本発明を図面を参照して詳細に説明
する。
【0017】図1は本発明の有機物水溶液の脱水方法の
一実施方法を示す系統図である。なお、図1において、
図2に示す部材と同一機能を奏する部材には同一符号を
付してある。
【0018】図示の実施例においては、浸透気化膜2の
透過蒸気を凝縮器3に送給する配管13に、配管17、
加熱蒸発器5及び配管18よりなる水溶性有機溶媒(又
はその水溶液)の蒸発供給手段を接続した。
【0019】本実施例方法において、配管7より供給さ
れた、被処理有機物水溶液は、加熱器1により昇温され
た後、膜モジュール・ユニット2の1次側に供給され
る。この1次側に供給された水溶液のうち、浸透気化膜
2aに親和性のある水分は、選択的に2aを浸透、透過
し、2次側で蒸発し、真空ポンプ4による減圧により、
蒸気は配管13より抜き出される。
【0020】一方、配管17より供給される水溶性有機
溶媒は、加熱蒸発器5で蒸発し、配管18を経て、配管
13内の2次側蒸気と合流して凝縮器3に送給され、凝
縮器3内で冷却凝縮される。この凝縮器3における冷却
凝縮に際して、透過蒸気に水溶性有機溶媒の蒸気が混合
されているため、該混合蒸気は、その凝固点が透過蒸気
のみの場合の凝固点に比べて低くなる。
【0021】ここで、凝縮器3に供給される混合蒸気の
組成は、配管17からの水溶性有機溶媒供給量を制御す
ることにより、容易に任意の値に調節することができ
る。従って、凝縮器3で冷却凝縮される液の組成も任意
に調節可能である。
【0022】このため、所望の凝固点となるように、凝
縮液の組成を調節することができ、所望の飽和蒸気圧が
得られるように、凝固点を下げることが可能である。即
ち、凝縮液を凝固(氷結)させることなく、凝縮器3の
水分濃度を十分に下げることができ、これに対応する凝
縮液の飽和蒸気圧を下げることができるので、浸透気化
膜2aの2次圧を十分に下げて、高度な膜透過を行なう
と共に、凝縮器3内における凝固を防止して、凝縮液を
配管15より円滑に排出することが可能となる。
【0023】一方、凝縮器3で凝縮しない非凝縮性のガ
ス及び蒸気は、配管14、真空ポンプ4、配管16を経
て系外へ排出される。
【0024】また、浸透気化膜2の非透過成分は、配管
10より抜き出される。
【0025】本発明において、透過蒸気に注入する水溶
性有機溶媒としては、被処理有機物水溶液中の有機物と
同種のものを用いるのが有利である。
【0026】特に、本発明においては、被処理有機物水
溶液の一部を分取して透過蒸気に注入するのが最も経済
的で好ましい。この場合には、例えば、図1において、
配管7に分岐管20を設け、被処理有機物水溶液の一部
を配管20、加熱蒸発器5及び配管18を経て配管13
に注入するようにすれば良い。
【0027】本発明において、透過蒸気に注入する水溶
性有機溶媒の量は、凝縮器において透過蒸気の凝固を防
止し得る程度に、凝固点を降下させることができる量で
あれば良く、透過蒸気の成分や水分濃度、2次圧の程
度、凝縮器の温度及び注入する水溶性有機溶媒の種類等
に応じて適宜決定される。
【0028】このような本発明の方法は、特に、エタノ
ール水溶液やイソプロピルアルコール水溶液の脱水処理
に極めて有効であり、この場合には、透過蒸気にそれぞ
れエタノール又はイソプロピルアルコールを蒸発注入す
ることにより、或いは、被処理有機物水溶液の一部を分
取して蒸発注入することにより、容易に実施することが
できる。
【0029】
【作用】水に水溶性有機溶媒を混合することにより、得
られる混合物の凝固点は、水の凝固点よりも低くなる。
【0030】従って、本発明の方法により、透過蒸気側
に水溶性有機溶媒を蒸気として注入することにより、透
過蒸気の凝固点が降下し、凝縮器内での凝固が防止され
る。
【0031】このため、2次圧を高度の減圧下とした場
合、凝縮効率を高めるために凝縮器の温度を低くして
も、凝縮器で凝固が起こることなく、透過蒸気は効率的
に凝縮され、凝縮液を円滑に系外に排出することが可能
とされる。
【0032】特に、水溶性有機溶媒としては、被処理有
機物水溶液の有機物と同種のものを用いるのが好まし
く、とりわけ、被処理有機物水溶液の一部を分取して蒸
発注入することにより、工業的、経済的に有利に実施す
ることが可能とされる。
【0033】本発明の方法は、とりわけ、エタノール水
溶液又はイソプロピルアルコール水溶液の脱水に有効で
ある。
【0034】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例に限定されるものではない。
【0035】実施例1 図1に示す方法に従って、イソプロピルアルコール水溶
液の脱水を行なった。
【0036】なお、浸透気化膜2aとしては、ポリイミ
ド樹脂にポリビニルアルコールをコーディングした複合
膜を用い、透過面積が10m2 となる膜モジュール・ユ
ニット2を製作した。
【0037】被処理有機物水溶液は、イソプロピルアル
コールを99重量%含有する水溶液であって、供給量1
0kg/h,供給温度110℃として膜モジュール・ユ
ニットに供給した。
【0038】浸透気化膜2aの2次側は、真空ポンプ4
により1TORRに保ち、凝縮器3の温度は−20℃に
した。浸透気化膜2aの透過蒸気が凝固しないよう、配
管17より99重量%のイソプロピルアルコール水溶液
を96.4g/h供給した。
【0039】この場合、浸透気化膜2aを透過した蒸気
量は、105g/h,イソプロピルアルコール濃度は5
重量%であった。この蒸気は、加熱蒸発器5で蒸発して
配管18を経て注入されるイソプロピルアルコール蒸気
と合流して、イソプロピルアルコール濃度50重量%の
蒸気となった。この蒸気は凝縮器3で凝固することな
く、液状で配管15より円滑に抜き出された。
【0040】本実施例において、膜モジュール・ユニッ
ト2から配管10を経て抜き出された、膜を透過しない
残渣液の水分濃度は30ppmであり、高度に脱水され
たことが確認された。
【0041】因みに、本実施例方法では、透過蒸気にイ
ソプロピルアルコール蒸気を注入しない従来法による、
下記比較例1で得られた残渣液の水分濃度440ppm
に対して、15(440ppm/30ppm)倍もの脱
水効果が得られた。
【0042】比較例1 図2に示す従来法に従って、透過蒸気をそのまま凝縮器
3に導入して冷却したこと以外は実施例1と同様にして
脱水を行なった。
【0043】なお、凝縮器3においては、透過蒸気が凝
固しないように、0℃の冷媒を用いて冷却し、浸透気化
膜2aの2次圧を7TORRに保った。透過蒸気量は1
00.6g/h,そのイソプロピルアルコール濃度は
5.0重量%であった。
【0044】この結果、膜モジュール・ユニット2から
得られた残渣液の水分濃度は440ppmであり、高度
な脱水を行なうことはできなかった。
【0045】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の有機物水溶
液の脱水方法によれば、装置の安定した運転下のもと
に、有機物水溶液を高度に脱水、濃縮することが可能と
される。
【0046】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機物水溶液の脱水方法の一実施方法
を示す系統図である。
【図2】従来例を示す系統図である。
【符号の説明】
1 加熱器 2 膜モジュール・ユニット 2a 浸透気化膜 3 凝縮器 4 真空ポンプ 5 加熱蒸発器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機物水溶液を浸透気化膜に接触させ、
    該膜を透過した蒸気を凝縮させて分離する有機物水溶液
    の脱水方法において、 該膜の透過側に水溶性有機溶媒又はその水溶液を蒸気で
    注入することを特徴とする有機物水溶液の脱水方法。
  2. 【請求項2】 該膜の透過側に、被処理有機物水溶液の
    一部を蒸気で注入することを特徴とする請求項1に記載
    の有機物水溶液の脱水方法。
  3. 【請求項3】 被処理有機物水溶液がエタノール水溶液
    であり、膜の透過側に蒸気で注入する水溶性有機溶媒が
    エタノールであることを特徴とする請求項1又は2に記
    載の有機物水溶液の脱水方法。
  4. 【請求項4】 被処理有機物水溶液がイソプロピルアル
    コール水溶液であり、膜の透過側に蒸気で注入する水溶
    性有機溶媒がイソプロピルアルコールであることを特徴
    とする請求項1又は2に記載の有機物水溶液の脱水方
    法。
JP34463791A 1991-12-26 1991-12-26 有機物水溶液の脱水方法 Pending JPH05168865A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5616247A (en) * 1993-02-26 1997-04-01 Mitsubishi Chemical Corporation Method for separating a liquid mixture using a pervaporation membrane module unit
EP0824034A3 (en) * 1996-08-14 1998-05-06 Bend Research, Inc. Vapor permeation system
KR100403150B1 (ko) * 2001-01-12 2003-10-30 학교법인 영광학원 방향족 화합물 농축을 위한 투과증발장치 및 이를 이용한 농축방법
JP2012214387A (ja) * 2011-03-31 2012-11-08 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology エステルの製造方法
CN108218671A (zh) * 2018-03-31 2018-06-29 鲍志兴 环氧丙烷工业废水处理系统

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