JPH1015335A - 気体分離膜によるガス分離方法 - Google Patents
気体分離膜によるガス分離方法Info
- Publication number
- JPH1015335A JPH1015335A JP17608096A JP17608096A JPH1015335A JP H1015335 A JPH1015335 A JP H1015335A JP 17608096 A JP17608096 A JP 17608096A JP 17608096 A JP17608096 A JP 17608096A JP H1015335 A JPH1015335 A JP H1015335A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- permeated
- air separation
- gas separation
- supplied
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 装置立ち上げ後、短時間のうちに所定濃度の
ガスを取り出すことのできるガス分離方法を提供する。 【解決手段】 内圧型の空気分離装置において、非透過
ガスリッチのガスを中空糸の外側空間部分に供給して外
側部分での透過ガス分圧を低下させた状態で、中空糸内
部に加温原料ガスを供給する。ガス分離装置から導出さ
れる非透過ガスの濃度が所定濃度に達し、中空糸が安定
すると中空糸外側空間への非透過ガスリッチのガス供給
を停止して透過ガスと非透過ガスとを取り出す。
ガスを取り出すことのできるガス分離方法を提供する。 【解決手段】 内圧型の空気分離装置において、非透過
ガスリッチのガスを中空糸の外側空間部分に供給して外
側部分での透過ガス分圧を低下させた状態で、中空糸内
部に加温原料ガスを供給する。ガス分離装置から導出さ
れる非透過ガスの濃度が所定濃度に達し、中空糸が安定
すると中空糸外側空間への非透過ガスリッチのガス供給
を停止して透過ガスと非透過ガスとを取り出す。
Description
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は、気体分離膜を使用して
のガス分離方法に関する。
のガス分離方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】気体分離膜を利用したガス分離では、気
体分離膜で形成した中空糸を多数結束させた状態で筒体
の内部に収容し、中空糸の内部または外部に原料ガス
(混合ガス)を加圧供給し、気体分離膜内外の圧力差を利
用してガス分離を行うようにし、透過ガスと非透過ガス
とに分けて取り出すようにしている。
体分離膜で形成した中空糸を多数結束させた状態で筒体
の内部に収容し、中空糸の内部または外部に原料ガス
(混合ガス)を加圧供給し、気体分離膜内外の圧力差を利
用してガス分離を行うようにし、透過ガスと非透過ガス
とに分けて取り出すようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】気体分離膜での分離性
能は温度に影響されやすいという特性がある。そこで、
従来では、原料ガスを５０℃程度に加温して供給するよ
うにしているが、気体分離膜は高分子素材で構成されて
いることから、気体分離膜が暖まるまでに時間がかか
り、所定濃度のガスが得られるまでの時間、すなわち装
置の立ち上げに時間がかかるという問題があった。例え
ば、５０℃に加温した空気をゲージ圧８kg/cm2で供給し
た場合に９９％の窒素が流出してくるまでに９０分以上
かかっていた。
能は温度に影響されやすいという特性がある。そこで、
従来では、原料ガスを５０℃程度に加温して供給するよ
うにしているが、気体分離膜は高分子素材で構成されて
いることから、気体分離膜が暖まるまでに時間がかか
り、所定濃度のガスが得られるまでの時間、すなわち装
置の立ち上げに時間がかかるという問題があった。例え
ば、５０℃に加温した空気をゲージ圧８kg/cm2で供給し
た場合に９９％の窒素が流出してくるまでに９０分以上
かかっていた。
【０００４】そこで、気体分離膜を収容している筒体
(装置)を外部から加熱するようにしたものもあるが、こ
の場合、気体分離膜と筒体壁面との間に透過ガスの流通
空間があることから、筒体に付与された熱が気体分離膜
に伝達されにくく、内部に収納されている気体分離膜の
加熱に利用できる熱エネルギーの量が少なく、投入熱量
の有効利用率が低くエネルギーロスが大きいという問題
があった。本発明はこのような点に着目してなされたも
ので、短時間のうちに所定濃度のガスを取り出すことの
できるガス分離方法を提供することを目的とする。
(装置)を外部から加熱するようにしたものもあるが、こ
の場合、気体分離膜と筒体壁面との間に透過ガスの流通
空間があることから、筒体に付与された熱が気体分離膜
に伝達されにくく、内部に収納されている気体分離膜の
加熱に利用できる熱エネルギーの量が少なく、投入熱量
の有効利用率が低くエネルギーロスが大きいという問題
があった。本発明はこのような点に着目してなされたも
ので、短時間のうちに所定濃度のガスを取り出すことの
できるガス分離方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに請求項１に記載の発明は、非透過ガスリッチのガス
を内圧型ガス分離装置内での中空糸の外部空間に供給す
るとともに、中空糸の内部に加温原料ガスを供給し、ガ
ス分離装置から導出した非透過ガスの濃度が所定濃度で
安定すると、中空糸外部への非透過ガスリッチのガス供
給を停止して、原料ガスから透過ガスと非透過ガスとを
分離するようにしたことを特徴としている。
めに請求項１に記載の発明は、非透過ガスリッチのガス
を内圧型ガス分離装置内での中空糸の外部空間に供給す
るとともに、中空糸の内部に加温原料ガスを供給し、ガ
ス分離装置から導出した非透過ガスの濃度が所定濃度で
安定すると、中空糸外部への非透過ガスリッチのガス供
給を停止して、原料ガスから透過ガスと非透過ガスとを
分離するようにしたことを特徴としている。
【０００６】
【作用】本発明では、非透過ガスリッチのガスを内圧型
分離装置で中空糸の外側部分（透過ガス流通空間）に流
通させることにより、中空糸の外側部分を非透過ガス雰
囲気にすることにより、中空糸の外側部分での透過ガス
成分の分圧を低下させることになり、中空糸膜での透過
ガスの透過性を著しく高めることになるから、短時間の
うちにガス分離装置から所定濃度の非透過ガスを取り出
すことができることになる。
分離装置で中空糸の外側部分（透過ガス流通空間）に流
通させることにより、中空糸の外側部分を非透過ガス雰
囲気にすることにより、中空糸の外側部分での透過ガス
成分の分圧を低下させることになり、中空糸膜での透過
ガスの透過性を著しく高めることになるから、短時間の
うちにガス分離装置から所定濃度の非透過ガスを取り出
すことができることになる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図面は空気分離装置の概略構成図
であり、図中符号(１)は空気分離筒、(２)は空気分離筒
(１)内に装着した空気分離フイルター、(３)は空気分離
筒(１)の外殻体であり、空気分離筒(１)は４本が並列す
る状態に配置してある。また、各空気分離筒(１)内に配
置した空気分離フイルター(２)は空気分離膜で形成した
多数の中空糸を束ねて形成してある。
であり、図中符号(１)は空気分離筒、(２)は空気分離筒
(１)内に装着した空気分離フイルター、(３)は空気分離
筒(１)の外殻体であり、空気分離筒(１)は４本が並列す
る状態に配置してある。また、各空気分離筒(１)内に配
置した空気分離フイルター(２)は空気分離膜で形成した
多数の中空糸を束ねて形成してある。
【０００８】各空気分離筒(１)には、原料空気導入口
(４)と透過ガス導出口(５)及び非透過ガス導出口(６)と
がそれぞれ形成してあり、空気導入口(４)と非透過ガス
導出口(６)は空気フイルター(２)を構成している中空糸
の内部空間を介して連通されており、透過ガス導出口
(５)は空気フイルター(２)を構成している中空糸と外殻
体(３)の内周面とで形成される透過ガス流通空間(７)に
原料空気導入口(４)側で連通している。
(４)と透過ガス導出口(５)及び非透過ガス導出口(６)と
がそれぞれ形成してあり、空気導入口(４)と非透過ガス
導出口(６)は空気フイルター(２)を構成している中空糸
の内部空間を介して連通されており、透過ガス導出口
(５)は空気フイルター(２)を構成している中空糸と外殻
体(３)の内周面とで形成される透過ガス流通空間(７)に
原料空気導入口(４)側で連通している。
【０００９】そして、各原料空気導入口(４)は原料空気
導入路(８)を介してコンプレッサ(９)が接続してあり、
原料空気導入路(８)には供給する圧縮空気を加温するヒ
ータ(10)が介装してある。原料空気導入路(８)のヒータ
(10)よりも下流側の部分から分岐路(11)が分岐導出して
あり、この分岐路(11)の先端は副空気分離筒(12)の原料
空気導入口(13)に開閉弁(14)を介して連通接続してあ
る。
導入路(８)を介してコンプレッサ(９)が接続してあり、
原料空気導入路(８)には供給する圧縮空気を加温するヒ
ータ(10)が介装してある。原料空気導入路(８)のヒータ
(10)よりも下流側の部分から分岐路(11)が分岐導出して
あり、この分岐路(11)の先端は副空気分離筒(12)の原料
空気導入口(13)に開閉弁(14)を介して連通接続してあ
る。
【００１０】副空気分離筒(12)の非透過ガス導出口(15)
は流路開閉弁(16)を介して、各空気分離筒(１)での空気
フイルター(２)を構成している中空糸と外殻体(３)の内
周面とで形成される透過ガス流通空間(７)にそれぞれの
非透過ガス導出口(６)側で連通している。
は流路開閉弁(16)を介して、各空気分離筒(１)での空気
フイルター(２)を構成している中空糸と外殻体(３)の内
周面とで形成される透過ガス流通空間(７)にそれぞれの
非透過ガス導出口(６)側で連通している。
【００１１】次に上述の構成からなる空気分離装置での
空気分離手順を説明する。コンプレッサ(９)で８kg/cm2
(ゲージ圧)に加圧した空気をヒータ(10)に通すことによ
り５０℃に加温する。分岐路(11)に配置した開閉弁(14)
及び流路開閉弁(16)を開弁状態にして加温空気を副空気
分離筒(12)に原料空気導入口(13)から供給するととも
に、加温空気を各空気分離筒(１)に原料空気導入口(４)
から供給する。そして、副空気分離筒(12)の非透過ガス
導出口(15)から流出する非透過ガス(窒素)を各空気分離
筒(１)の透過ガス流通空間(７)に供給することにより、
各空気分離筒(１)の透過ガス流通空間(７)内を窒素リッ
チガスで置換して、各空気分離筒(１)の透過ガス流通空
間(７)内での酸素分圧を低くする。副空気分離筒(12)は
開閉弁(14)及び流路開閉弁(16)の開弁量を調整すること
により、即座に高純度(９９％以上)の窒素ガスを得るこ
とができる。
空気分離手順を説明する。コンプレッサ(９)で８kg/cm2
(ゲージ圧)に加圧した空気をヒータ(10)に通すことによ
り５０℃に加温する。分岐路(11)に配置した開閉弁(14)
及び流路開閉弁(16)を開弁状態にして加温空気を副空気
分離筒(12)に原料空気導入口(13)から供給するととも
に、加温空気を各空気分離筒(１)に原料空気導入口(４)
から供給する。そして、副空気分離筒(12)の非透過ガス
導出口(15)から流出する非透過ガス(窒素)を各空気分離
筒(１)の透過ガス流通空間(７)に供給することにより、
各空気分離筒(１)の透過ガス流通空間(７)内を窒素リッ
チガスで置換して、各空気分離筒(１)の透過ガス流通空
間(７)内での酸素分圧を低くする。副空気分離筒(12)は
開閉弁(14)及び流路開閉弁(16)の開弁量を調整すること
により、即座に高純度(９９％以上)の窒素ガスを得るこ
とができる。
【００１２】そして、副空気分離筒(12)からの非透過ガ
スを導入している空気分離筒(１)内の透過ガス流通空間
(７)の雰囲気は、副空気分離筒(12)からの非透過ガスに
よって窒素リッチとなり、各空気分離筒(１)での空気フ
ィルター(２)での酸素透過性を高まることになる。そし
て、加温空気の副空気分離筒(12)への供給を行うことに
より、所定の流量、濃度の製品が即座(５分以内)に取り
出すことができ、空気フィルター(中空糸)(２)が安定す
ると(例えば６０〜９０分)、開閉弁(14)及び流路開閉弁
(16)を閉弁して副空気分離筒(12)への加温空気の供給を
停止する。なお、各空気分離筒(１)に供給する非透過ガ
スの量は窒素の場合、空気分離筒(１)からの製品窒素取
り出し量の１／４以上であれば効果がある。したがっ
て、副空気分離筒(12)として製品取り出し用の空気分離
筒(１)と同じものを使用する場合には、１本の副空気分
離筒(12)から４本の製品取り出し用の空気分離筒(１)に
非透過ガス(窒素)を供給することができることになり、
また、取り出す製品ガス量によっては副空気分離筒(12)
として、製品取り出し用の空気分離筒(１)よりも小能力
のものを使用することもできる。
スを導入している空気分離筒(１)内の透過ガス流通空間
(７)の雰囲気は、副空気分離筒(12)からの非透過ガスに
よって窒素リッチとなり、各空気分離筒(１)での空気フ
ィルター(２)での酸素透過性を高まることになる。そし
て、加温空気の副空気分離筒(12)への供給を行うことに
より、所定の流量、濃度の製品が即座(５分以内)に取り
出すことができ、空気フィルター(中空糸)(２)が安定す
ると(例えば６０〜９０分)、開閉弁(14)及び流路開閉弁
(16)を閉弁して副空気分離筒(12)への加温空気の供給を
停止する。なお、各空気分離筒(１)に供給する非透過ガ
スの量は窒素の場合、空気分離筒(１)からの製品窒素取
り出し量の１／４以上であれば効果がある。したがっ
て、副空気分離筒(12)として製品取り出し用の空気分離
筒(１)と同じものを使用する場合には、１本の副空気分
離筒(12)から４本の製品取り出し用の空気分離筒(１)に
非透過ガス(窒素)を供給することができることになり、
また、取り出す製品ガス量によっては副空気分離筒(12)
として、製品取り出し用の空気分離筒(１)よりも小能力
のものを使用することもできる。
【００１３】運転開始後の経過時間と非透過ガス導出路
(６)から導出された窒素ガス濃度の関係を図２に示す。
この図２から分かるように、立ち上げ後５分程度で空気
分離筒(１)から純度９９％以上の窒素ガスを得ることが
できた。
(６)から導出された窒素ガス濃度の関係を図２に示す。
この図２から分かるように、立ち上げ後５分程度で空気
分離筒(１)から純度９９％以上の窒素ガスを得ることが
できた。
【００１４】上記実施態様では、副空気分離筒(12)で分
離した窒素ガスを空気分離筒(１)の透過ガス流通空間
(７)に供給するようにしたが、透過ガス流通空間(７)に
窒素ガスボンベから窒素ガスを供給するようにしてもよ
い。また、空気分離筒(１)の非透過ガス導出口(６)に連
通している非透過ガス導出路(製品ガス取り出し路)から
分岐路を分岐し導出し、この分岐路の先端を開閉弁を介
して空気分離筒(１)の透過ガス流通空間(７)に接続する
ようにしてもよい。さらに、上記実施態様では、空気を
分離し窒素と酸素を得る場合について説明したが、本発
明は、空気分離に限らず、各種混合ガスからの分離に適
用できるものである。
離した窒素ガスを空気分離筒(１)の透過ガス流通空間
(７)に供給するようにしたが、透過ガス流通空間(７)に
窒素ガスボンベから窒素ガスを供給するようにしてもよ
い。また、空気分離筒(１)の非透過ガス導出口(６)に連
通している非透過ガス導出路(製品ガス取り出し路)から
分岐路を分岐し導出し、この分岐路の先端を開閉弁を介
して空気分離筒(１)の透過ガス流通空間(７)に接続する
ようにしてもよい。さらに、上記実施態様では、空気を
分離し窒素と酸素を得る場合について説明したが、本発
明は、空気分離に限らず、各種混合ガスからの分離に適
用できるものである。
【００１５】
【発明の効果】本発明では、内圧型分離装置で中空糸の
外側部分(透過ガス流通空間)に非透過ガスリッチのガス
を供給し、透過ガス流通空間内での透過ガスの分圧を低
下させて、中空糸のガス透過性を高めるようにしている
ことから、中空糸の温度に影響されることなく装置の立
ち上げ後短時間で所定の濃度と流量のガスを取り出すこ
とができる。
外側部分(透過ガス流通空間)に非透過ガスリッチのガス
を供給し、透過ガス流通空間内での透過ガスの分圧を低
下させて、中空糸のガス透過性を高めるようにしている
ことから、中空糸の温度に影響されることなく装置の立
ち上げ後短時間で所定の濃度と流量のガスを取り出すこ
とができる。
【図１】空気分離装置の概略構成図である。
【図２】運転時間と取り出しガス濃度の関係を示すグラ
フである。
フである。
Claims (3)
- 【請求項１】 多数の気体分離膜製中空糸を収容してな
るガス分離装置の中空糸内に加温空気を供給して加温原
料ガスから透過ガスと非透過ガスとを分離して抽出する
ガス分離方法において、 ガス分離装置での中空糸の外側に形成される透過ガス流
通空間に非透過ガスリッチのガスを供給するとともに、
中空糸の内部に加温原料ガスを供給し、ガス分離装置か
らの導出される非透過ガスの濃度が所定濃度に達し、中
空糸が安定すると、透過ガス流通空間へのガス供給を停
止し、原料ガスから透過ガスと非透過ガスとを分離する
ことを特徴とした気体分離膜によるガス分離方法。 - 【請求項２】 ガス分離装置への加温ガス供給路から分
岐導出した分岐路に副ガス分離装置を配置し、この副ガ
ス分離装置から導出した非透過ガスをガス分離装置の透
過ガス溜め空間に供給する請求項１に記載の気体分離膜
によるガス分離方法。 - 【請求項３】 原料ガスが空気で、透過ガスが酸素、非
透過ガスが窒素である請求項１又は請求項２に記載の気
体分離膜によるガス分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08176080A JP3125094B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 気体分離膜によるガス分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08176080A JP3125094B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 気体分離膜によるガス分離方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1015335A true JPH1015335A (ja) | 1998-01-20 |
| JP3125094B2 JP3125094B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=16007377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08176080A Expired - Fee Related JP3125094B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 気体分離膜によるガス分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3125094B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100550408B1 (ko) * | 2002-11-04 | 2006-02-08 | 주식회사 케이피씨 | 공기 중의 산소와 질소 분리 공급 장치 |
| JP2017177089A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 宇部興産株式会社 | 不活性ガス供給が可能なガス分離膜装置及び富化ガスの製造方法 |
| WO2021114667A1 (zh) * | 2019-12-13 | 2021-06-17 | 南京航空航天大学 | 一种结合空气冲洗与膜分离的机载制氮装置及其应用方法 |
-
1996
- 1996-07-05 JP JP08176080A patent/JP3125094B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100550408B1 (ko) * | 2002-11-04 | 2006-02-08 | 주식회사 케이피씨 | 공기 중의 산소와 질소 분리 공급 장치 |
| JP2017177089A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 宇部興産株式会社 | 不活性ガス供給が可能なガス分離膜装置及び富化ガスの製造方法 |
| WO2021114667A1 (zh) * | 2019-12-13 | 2021-06-17 | 南京航空航天大学 | 一种结合空气冲洗与膜分离的机载制氮装置及其应用方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3125094B2 (ja) | 2001-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR950006633B1 (ko) | 건조한 고순도 질소의 제조를 위한 개량된 방법 및 장치 | |
| US4421529A (en) | Membrane system for intermittent gas separation | |
| US6755894B2 (en) | Hollow fiber membrane gas separation cartridge and gas purification assembly | |
| US5004482A (en) | Production of dry, high purity nitrogen | |
| KR960004608B1 (ko) | 저온 공기 분리 장치를 위한 혼성 전처리 정제기 | |
| JPH0317489A (ja) | 乾燥高純度窒素生成方法及び装置 | |
| JP2014502212A (ja) | 高圧の炭化水素ガス混合物の精製方法およびその実施のための装置 | |
| US6740140B2 (en) | Hollow fiber membrane system assembly with an internal reflux system | |
| EP0430304B1 (en) | Separation of gas mixtures | |
| JPH01171618A (ja) | 外殻のない、モジュールの空気透過装置 | |
| US6132693A (en) | Process and device for reducing pollutants, especially nitrogen oxides in combustion exhaust gases | |
| RU97118777A (ru) | Способ и устройство для снижения содержания вредных веществ, в частности окислов азота, в газообразных продуктах сгорания | |
| JP2017177089A (ja) | 不活性ガス供給が可能なガス分離膜装置及び富化ガスの製造方法 | |
| JP3125094B2 (ja) | 気体分離膜によるガス分離方法 | |
| JP3087109B2 (ja) | 気体分離膜によるガス分離方法 | |
| RU2043124C1 (ru) | Способ получения гипоксической и гипероксической смесей и установка для его осуществления | |
| Feng et al. | Pressure swing permeation: novel process for gas separation by membranes | |
| JPS63258620A (ja) | 混合ガス分離装置 | |
| JP2009268994A (ja) | ガス分離装置および方法 | |
| JPH0515487B2 (ja) | ||
| JP3596292B2 (ja) | 窒素富化装置 | |
| JPH01224028A (ja) | 気体の脱湿方法 | |
| JPH03110A (ja) | 分離膜モジュール | |
| CA3040413C (en) | Separation process and apparatus for light noble gas | |
| JPH01224029A (ja) | ガスの脱湿方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |