JPH10244103A

JPH10244103A - 油水分離方法

Info

Publication number: JPH10244103A
Application number: JP5176697A
Authority: JP
Inventors: Satoru Takeda; 哲竹田; Kenji Watari; 謙治亘; Masumi Kobayashi; 真澄小林; Takeshi Yoshinaga; 武司吉永; Noriaki Aoki; 範昭青木
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1997-03-06
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】含水油の油水分離を、高い濾過量及び濾過精
度で行うこと。【解決手段】その平均孔径が１μｍ以下、外径が３ｍ
ｍ以下の疎水性多孔質中空糸膜が配設された中空糸膜モ
ジュールに含水油を送液し、含水油中の油分を選択的に
膜面を透過させることを特徴とする油水分離方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水分を含有する含
水油中から水分を除去するための油水分離方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】水分を含む含水油中からの油分のみを選
択的に取り出す方法が、様々な産業分野において望まれ
ている。例えば、装置で使用中の潤滑油に混入してくる
水分は、装置の腐食を引き起こすだけでなく、潤滑油の
酸化劣化を促進し、その粘度の増加や、スラッジを発生
させ、潤滑不良等の装置トラブルの原因となる。

【０００３】一旦装置トラブルが発生すると、その復旧
に時間を浪費するので、水分の混入した潤滑油から水分
を除去することによって、装置トラブルを未然に防止す
ることが望まれている。また、潤滑油、食用油等の製造
工程においても、製造途上で油分に含まれてくる水分を
除去することが行われている。

【０００４】含水油の油水分離を行う方法としては、油
分と水分の比重差を利用した静置法や遠心法、吸水材料
を使用する方法、加熱法、電圧印加法、吸着材料を用い
た濾過法等の方法が挙げられる。

【０００５】しかしながら、油水分離を静置法、遠心
法、加熱法、電圧印加法等により行うと装置が大型化
し、吸水材料を用いた濾過による場合は、吸水材料が高
価であるため、分離コストが高くなるとともに、吸着剤
の交換等煩雑な作業が必要となる。また、加熱法や電圧
印加法の油水分離方法においては、油分の変質を生じる
等の危惧も生ずる。

【０００６】これらを解決する方法として、特開昭５２
−３５３６８号には、疎水性の多孔質チューブの中空部
内に含水油を通液し、中空糸の外壁部から水分を除去し
た油分を取り出す油水分離方法が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多孔質
チューブを用いて含水油の油水分離を行う場合、多孔質
チューブの強度を維持するため、膜厚を厚くせざるを得
ず、濾過流量が低くなるとともに、容積効率が悪く、濾
過装置が大型になるといった不都合があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はこの様な不都合
に鑑みてなされたものであり、高い容積効率と濾過量で
油水の分離を行うことが可能な、含水油の油水分離方法
の開発を目的としてなされたものである。

【０００９】即ち、本発明は、その平均孔径が１μｍ以
下、外径が３ｍｍ以下の疎水性多孔質中空糸膜が配設さ
れた中空糸膜モジュールに含水油を送液し、含水油中の
油分を選択的に膜面を透過させることを特徴とする油水
分離方法を要旨とするものである。

【００１０】本発明においては、濾過膜としてその外径
が３ｍｍ以下、好ましくは、０．１〜２ｍｍの疎水性中
空糸膜を用いているので多孔質チューブを用いたときと
比較して、膜厚を薄くすることができ、膜面積当たりの
濾過量を高めることができるとともに、膜面積を広く取
ることができ、高い容積効率でモジュールを作製するこ
とができ、小型の装置で油水の分離を行うことができ
る。また、その平均孔径が１μｍ以下、好ましくは、
０．０１〜０．８μｍの疎水性多孔質中空糸膜を用いて
いるので、高い除去効率で含水油中から水分を除去する
ことができる。更に好ましくは、外径に対する膜厚の比
が１／３以下の疎水性多孔質中空糸膜を用いると、更に
高い濾過量で含水油の濾過を行うことができる。

【００１１】本発明に用いる疎水性多孔質中空糸膜とし
ては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィ
ン、ポリスルホン、ポリアミド、ポリイミド、セルロー
ス、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデ
ン等の素材を溶融延伸法、湿式法等により製膜した疎水
性多孔質中空糸膜が挙げられる。また、疎水性でない素
材で製膜された多孔質膜であっても、膜の接液部分が疎
水性の材料でコーティングされていればよい。これらの
内、ポリオレフィン製多孔質中空糸膜はその耐油性が高
く、好ましく用いられる。

【００１２】本発明の油水分離方法においては、疎水性
多孔質中空糸膜の外壁面側に含水油を供給しても内壁面
側に含水油を供給してもよいが、好ましくは疎水性多孔
質中空糸膜の外壁面側に含水油を供給すると、中空糸膜
の開口端面での目詰まりが発生しにくく好ましい。

【００１３】また、含水油の一部を循環返送するクロス
フロー濾過により油水分離を行うと、疎水性多孔質中空
糸膜外表面側を流れる含水油により、膜面が洗浄される
ため、膜表面の目詰まりが更に発生しにくく、高い濾過
量で長期間の油水分離を行うことができる。

【００１４】この時、疎水性多孔質中空糸膜の外壁面側
を流れる含水油は、その膜面流速を高くするほど膜表面
の目詰まりが防止されるので、高い濾過流量で油水分離
を行うことができる。好ましくは、含水油を多孔質中空
糸膜の長手方向を０．５ｃｍ／ｓｅｃを超える膜面流速
で通過するように中空糸膜モジュールに送液してクロス
フロー濾過を行うと前述した顕著な効果を得ることがで
きる。

【００１５】また、疎水性多孔質中空糸膜を透過する油
分の濾過流量は、濾過圧力を高くするにつれて増加する
が、濾過圧力を高くしすぎると多孔質中空糸膜のつぶれ
による濾過流量の低下、水分の透過等を生じやすくなる
ため、０．０１〜５ｋｇ／ｃｍ²の範囲内の膜間差圧で
低圧濾過をおこなうことが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により詳細に説明する。図１は、本発明の油水分離方法
のフローの一例を示す概念図である。水分濃縮タンク９
は、含水油中が貯蔵されるタンクであり、工場設備等の
オイルタンク内の含水油が、含水油取入口７から含水油
補給ポンプ８により水分濃縮タンク９内に送液される。

【００１７】水分濃縮タンク９に溜められた含水油は、
含水油循環ポンプ１１により、そのハウジング２内に、
その平均孔径が１μｍ以下、外径が３ｍｍ以下の疎水性
多孔質中空糸膜がＵ字状にポッティング部３で開口して
固定された多孔質中空糸膜モジュール１０の、疎水性多
孔質中空糸膜外壁面側に設けられた含水油入口へ送液さ
れる。

【００１８】送液された含水油は、疎水性相互作用によ
り、油分が選択的に疎水性多孔質中空糸膜の外壁面側か
ら内壁面側に透過する。膜面を透過した油分は、逆通液
用タンク１２に送液され、精製油としてその一部が逆通
液用タンク内に貯蔵されるとともに、オーバーフローし
た精製油が精製油取出口１４へ排出される。中空糸膜モ
ジュール１０内において、水分が濃縮された油水は、中
空糸膜モジュールに設けられた含水油出口から水分濃縮
タンク９へと返送される。

【００１９】中空糸膜モジュールにより含水油の濾過を
行う際の膜間差圧は、精製油圧力調整バルブＶ２の開閉
により調整することができる。膜間差圧を一定に保つ方
法としては、含水油循環ポンプ１１により、含水油の通
液量を制御する方法もある。

【００２０】含水油の濾過時間の経過と共に、含水油中
の不純物等により、膜面が閉塞され、油分の濾過流量が
低下してくるため、濾過時とは逆方向に油分を逆通液さ
せることにより、膜表面の逆洗を行うことが好ましい。
このように油分により膜表面の逆洗を行うと、エアーに
よる逆通気や、薬液により洗浄する場合と較べてエアー
や薬液が油に混入せず、好ましい。更に好ましくは、油
分の濾過流量が、初期の濾過流量に対し、３０％に達す
る前に行うと、高効率で逆通液による濾過流量の回復を
行うことができる。

【００２１】逆通液を行う際には、逆通液時締切用バル
ブＶ１を閉じ、逆通液ライン１３から、逆通液用タンク
内に加圧エアーを送り込むことにより、逆通液用タンク
１２内の油分を多孔質中空糸膜モジュール１０に逆通液
させる。これにより、膜面付着物が膜面から除去され、
低下した濾過流量を回復させることができる。

【００２２】逆通液を行う場合の圧力は濾過圧力と同程
度の０．０１〜５ｋｇ／ｃｍ²で行うのが好ましい。な
お、装置の配管内の容積で逆通液に必要な精製油の液量
を確保できる場合には、逆通液用タンク１２を配設せず
に、精製油の逆通液を行うこともできる。

【００２３】濾過時間の経過と共に水分濃縮タンク９内
の含水油量が減少するため、含水油量検知器Ｓによりタ
ンク内油量がモニターされ、減少分が含水油補給ポンプ
８によりタンク内に補給される。

【００２４】含水油補給ポンプ８は使用頻度が低いた
め、含水油循環ポンプ１１と兼用させることも可能であ
る。含水油循環ポンプは、必要な膜面流速で通液可能な
容量のものであれば特に制限はなく用いることができ、
例えばトロコイドポンプ、ベーンポンプ等が用いること
ができる。

【００２５】水分濃縮タンク内の含水油は、含水油の濾
過及び逆通液を継続するに従って、その水分率が上昇
し、その下方に水分が分離してくるので、排出バルブＶ
４を開にすることにより、系から水分を引き抜くことが
できる。また、逆通液用タンク内の精製油の水分率を評
価する際には、サンプリングバルブＶ３を開にすること
によりサンプリングが行われる。

【００２６】本発明に供することができる含水油として
は、例えばエンジン油、ギヤー油、タービン油、作動油
等の潤滑油、切削油や、食用油、灯油、軽油、ガソリン
等の燃料油等に水分が混入したものや、ペンタン、ヘキ
サン、ヘプタン、デカン、石油エーテル等の脂肪族飽和
炭化水素類、オクテン、シクロヘキセン等の脂肪族不飽
和炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香
族炭化水素類、クロロホルム、塩化メチレン、パークロ
ルエチレン、トリクロルエタン、トリクロルエチレン、
四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素族に水分が混入した
ものが挙げられる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。

【００２８】（実施例１）溶融紡糸により賦形されたポ
リエチレン製多孔質中空糸膜を用いて中空糸膜モジュー
ルを作製した。ポリエチレン製多孔質中空糸膜として
は、その外径が０．５４ｍｍ、内径が０．３６ｍｍ、平
均孔径が０．７μｍ、空孔率が７０％のものを用いた。

【００２９】この中空糸膜（長さ３０ｃｍ）１６０本を
束ね、ポリプロピレン製のハウジング（内径０．８８ｃ
ｍ）に挿入し、中空糸膜の両端部においてその開口状態
を保持したままウレタン樹脂を用いて樹脂固定すること
により、中空糸膜モジュールを作製した。この中空糸膜
モジュールの有効膜面積は、外径換算で７０５ｃｍ²で
あった。

【００３０】この中空糸膜モジュールの、中空糸膜の外
壁側に、水分を２３vol％含んだ潤滑油（Ｊ−Ｈ１５０
Ｈ；昭和シェル石油（株）製）を室温下、１．５ｋｇ／
ｃｍ²で通液した。この時、膜を透過した油の流量は、
１０．７Ｌ／ｍ²・ｈｒであり、得られた精製油の水分
量は、７．９vol％であった。

【００３１】（比較例１）溶融紡糸により賦形されたポ
リエチレン製多孔質中空糸膜を用いて中空糸膜モジュー
ルを作製した。ポリエチレン製多孔質中空糸膜として
は、その外径が０．５４ｍｍ、内径が０．３６ｍｍ、平
均孔径が１．２μｍ、空孔率が８１％のものを用いた。
この中空糸膜（長さ３０ｃｍ）１６０本を束ね、ポリプ
ロピレン製のハウジング（内径０．８８ｃｍ）に挿入
し、中空糸膜の両端部においてその開口状態を保持した
ままウレタン樹脂を用いて樹脂固定することにより、中
空糸膜モジュールを作製した。この中空糸膜モジュール
の有効膜面積は、外径換算で７０５ｃｍ²であった。

【００３２】この中空糸膜モジュールの、中空糸膜の外
壁側に、水分を２１vol％含んだ潤滑油（Ｊ−Ｈ１５０
Ｈ；昭和シェル石油（株）製）を室温下、１．５ｋｇ／
ｃｍ²で通液した。この時、膜を透過した油の流量は、
１２．１Ｌ／ｍ²・ｈｒであり、得られた精製油の水分
量は、１５．７vol％であった。

【００３３】（実施例２）溶融紡糸により賦形されたポ
リエチレン製多孔質中空糸膜を用いて中空糸膜モジュー
ルを作製した。ポリエチレン製多孔質中空糸膜として
は、その外径が０．４１ｍｍ、内径が０．２７ｍｍ、平
均孔径が０．２μｍ、空孔率が７１％のものを用いた。
この中空糸膜（長さ３０ｃｍ）１６０本を束ね、ポリプ
ロピレン製のハウジング（内径０．８８ｃｍ）に挿入
し、中空糸膜の両端部においてその開口状態を保持した
ままウレタン樹脂を用いて樹脂固定することにより、中
空糸膜モジュールを作製した。このときの中空糸膜の充
填率は３４．７％であった。この中空糸膜モジュールの
有効膜面積は、外径換算で５３５ｃｍ²であった。

【００３４】この中空糸膜モジュールにおいて、中空糸
膜の外側に水分を２４vol％含んだ潤滑油（Ｊ−Ｈ１５
０Ｈ；昭和シェル石油（株）製）を室温下、１．５ｋｇ
／ｃｍ²で通液した。この時、膜を透過した油の流量
は、４．９Ｌ／ｍ²・ｈｒであり、得られた精製油の水
分量は、３．８vol％であった。また、モジュールとし
ての処理量は２６２ｍｌ／ｈｒであった。

【００３５】（比較例２）溶融紡糸により賦形されたポ
リエチレン製多孔質中空糸膜を用いて中空糸膜モジュー
ルを作製した。ポリエチレン製多孔質中空糸膜として
は、その外径が３．７ｍｍ、内径が２．５ｍｍ、平均孔
径が０．２μｍ、空孔率が７２％のものを用いた。この
中空糸膜（長さ３０ｃｍ）２本を束ね、ポリプロピレン
製のハウジング（内径０．８８ｃｍ）に挿入し、中空糸
膜の両端部においてその開口状態を保持したままウレタ
ン樹脂を用いて樹脂固定することにより、中空糸膜モジ
ュールを作製した。このときの中空糸膜の充填率は３
５．４％であった。この中空糸膜モジュールの有効膜面
積は、外径換算で６９．７ｃｍ²であった。

【００３６】この中空糸膜モジュールにおいて、中空糸
膜の外側に水分を２４vol％含んだ潤滑油（Ｊ−Ｈ１５
０Ｈ：昭和シェル石油（株）製）を室温下、１．５ｋｇ
／ｃｍ²で通液した。この時、膜を透過した油の流量
は、０．７６Ｌ／ｍ²・ｈｒであった。得られた精製油
の水分量は、３．８vol％であった。なお、モジュール
としての処理量は５．３０ｍＬ／ｈｒであった。

【００３７】（実施例３）溶融紡糸により賦形されたポ
リエチレン製多孔質中空糸膜を用いて中空糸膜モジュー
ルを作製した。ポリエチレン製多孔質中空糸膜として
は、その外径が０．４１ｍｍ、内径が０．１３ｍｍ、平
均孔径が０．２μｍ、空孔率が６８％のものを用いた。
この中空糸膜（長さ３０ｃｍ）１６０本を束ね、ポリプ
ロピレン製のハウジング（内径０．８８ｃｍ）に挿入
し、中空糸膜の両端部においてその開口状態を保持した
ままウレタン樹脂を用いて樹脂固定することにより、中
空糸膜モジュールを作製した。このときの中空糸膜の充
填率は３４．７％であった。この中空糸膜モジュールの
有効膜面積は、外径換算で５３５ｃｍ²であった。

【００３８】この中空糸膜モジュールにおいて、中空糸
膜の外側に水分を２４vol％含んだ潤滑油（Ｊ−Ｈ１５
０Ｈ；昭和シェル石油（株）製）を室温下、１．５ｋｇ
／ｃｍ²で通液した。この時、膜を透過した油の流量
は、０．９７Ｌ／ｍ²・ｈｒであり、得られた精製油の
水分量は、２．３vol％であった。また、モジュールと
しての処理量は５１．９ｍｌ／ｈｒであった。

【００３９】（実施例４）溶融紡糸により賦形されたポ
リエチレン製多孔質中空糸膜を用いて中空糸膜モジュー
ルを作製した。ポリエチレン製多孔質中空糸膜として
は、その外径が０．３９ｍｍ、内径が０．２８ｍｍ、平
均孔径が０．０６μｍ、空孔率が６１％のものを用い
た。この中空糸膜（長さ３０ｃｍ）１６０本を束ね、ポ
リプロピレン製のハウジングに挿入し、中空糸膜の両端
部においてその開口状態を保持したままウレタン樹脂を
用いて樹脂固定することにより、中空糸膜モジュールを
作製した。この中空糸膜モジュールの有効膜面積は、外
径換算で５０９ｃｍ²であった。

【００４０】この中空糸膜モジュールにおいて、中空糸
膜の外側に水分を１．２vol％含んだ潤滑油（Ｊ−Ｈ１
５０Ｈ；昭和シェル石油（株）製）を室温下、１．５ｋ
ｇ／ｃｍ²で通液した。この時、膜を透過した油の流量
は、０．９６Ｌ／ｍ²・ｈｒであり、得られた精製油の
水分量は、０．２vol％であった。

【００４１】（実施例５）溶融紡糸により賦形されたポ
リプロピレン製多孔質中空糸膜を用いて中空糸膜モジュ
ールを作製した。ポリプロピレン製多孔質中空糸膜とし
ては、その外径が０．２４５ｍｍ、内径が０．２ｍｍ、
平均孔径が０．０４μｍ、空孔率が４９％のものを用い
た。この中空糸膜（長さ３０ｃｍ）１６０本を束ね、ポ
リプロピレン製のハウジングに挿入し、中空糸膜の両端
部においてその開口状態を保持したままウレタン樹脂を
用いて樹脂固定することにより、中空糸膜モジュールを
作製した。この中空糸膜モジュールの有効膜面積は、外
径換算で３２０ｃｍ²であった。

【００４２】この中空糸膜モジュールにおいて、中空糸
膜の外側に水分を０．２６vol％含んだ潤滑油（Ｊ−Ｈ
１５０Ｈ；昭和シェル石油（株）製）を室温下、１．５
ｋｇ／ｃｍ²で通液した。この時、膜を透過した油の流
量は、０．６８Ｌ／ｍ²・ｈｒであり、得られた精製油
の水分量は、０．００５vol％であった。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、その平均孔径が１μｍ
以下、外径が３ｍｍ以下の疎水性多孔質中空糸膜が配設
された中空糸膜モジュールに含水油を送液し、含水油中
の油分を選択的に膜面を透過させるので、高い濾過量で
含水油の濾過を行うことができるとともに、高い精度で
含水油からの水分の除去を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の油水分離方法のフローの一例を
示す概念図である。

【符号の説明】

１疎水性多孔質中空糸膜２ハウジング３ポッティング部４含水油入口５含水油出口６精製油出口７含水油取入口８含水油補給ポンプ９水分濃縮タンク１０中空糸膜モジュール１１含水油循環ポンプ１２逆通液用タンク１３逆通液ライン１４精製油取出口Ｐ１モジュール入り口圧力計Ｐ２モジュール出口圧力計Ｐ３精製油圧力計Ｖ１逆通液時締切用バルブＶ２精製油圧力調整バルブＶ３サンプリングバルブＶ４排出バルブＳ含水油量検知器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ０１Ｄ 63/02 Ｂ０１Ｄ 63/02 69/02 69/02 69/08 69/08 (72)発明者吉永武司広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン株式会社大竹事業所内 (72)発明者青木範昭広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン・エンジニアリング株式会社大竹事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】その平均孔径が１μｍ以下、外径が３ｍ
ｍ以下の疎水性多孔質中空糸膜が配設された中空糸膜モ
ジュールに含水油を通液し、含水油中の油分を選択的に
膜面を透過させることを特徴とする油水分離方法。
【請求項２】外径に対する膜厚の比が１／３以下であ
る疎水性多孔質中空糸膜を用いることを特徴とする請求
項１記載の油水分離方法。
【請求項３】疎水性多孔質中空糸膜の外壁面側に含水
油を通液することを特徴とする請求項１又は請求項２記
載の油水分離方法。
【請求項４】疎水性多孔質中空糸膜外壁面に通液した
含水油を、クロスフロー濾過により分離することを特徴
とする請求項３記載の油水分離方法。
【請求項５】疎水性多孔質中空糸膜の長手方向を含水
油が０．５ｃｍ／ｓｅｃを越える膜面流速で通過するよ
うに含水油を送液することを特徴とする請求項１〜４の
いずれか１項に記載の油水分離方法。
【請求項６】０．０１〜５ｋｇ／ｃｍ²の範囲内の膜
間差圧で低圧濾過することを特徴とする請求項１〜５の
いずれか１項に記載の油水分離方法。