JPS5895523A - 混合液体分離方法 - Google Patents

混合液体分離方法

Info

Publication number
JPS5895523A
JPS5895523A JP19349681A JP19349681A JPS5895523A JP S5895523 A JPS5895523 A JP S5895523A JP 19349681 A JP19349681 A JP 19349681A JP 19349681 A JP19349681 A JP 19349681A JP S5895523 A JPS5895523 A JP S5895523A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
membrane
unit
module unit
module
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
Application number
JP19349681A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0221288B2 (ja
Inventor
Kazunori Watanabe
和則 渡辺
Yoshiki Tanaka
善喜 田中
Shuzo Yamashita
修蔵 山下
Akira Mochizuki
明 望月
Takashi Ogawara
小河原 尚
Yoshio Sato
芳雄 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuraray Co Ltd filed Critical Kuraray Co Ltd
Priority to JP19349681A priority Critical patent/JPS5895523A/ja
Publication of JPS5895523A publication Critical patent/JPS5895523A/ja
Publication of JPH0221288B2 publication Critical patent/JPH0221288B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は混合液分離膜に蘭するものである。分離膜を境
にして一万側に混合液体を置き、他方側を輿空に引いて
減圧にするか、不活性ガスを流して低蒸気圧に保ち、そ
の圧力差によって液を透過させ、低圧側で蒸発させるこ
とによって混合液を分離するいわゆるパーベーパレーシ
ョン(pervaporation)は1950年の半
ば頃より研究がなされている。この分離方法は通常の蒸
留法では分別できないような薬液(おもに有機溶媒、炭
化水素など)の分離精製を目的として考えだされたもの
である。たとえば共沸混合物、沸点の接近した溶媒、異
性体(オルトとパラ、シスとトランス)などの分別分離
である。仁のほかの応用例としては熱分解性混合液体や
果汁の濃縮精製、痕跡、不純物の除去さらにはエステル
反応中生成する水分除去などがある。
そして米国特許第2,955,502号明細書にはビニ
ルアルコール皇合体膜を使用し、パーベーパレーション
により、共沸混合液を分離することが、また米国特許第
5.726.934号明細書には分離膜としてアクリロ
ニトリルム合体膜を使用し、スチレン−ベンゼン混合液
からスチレンを分離することが、さらにまた米国特許第
2.960.462号明細書には圧力差に耐え、しかも
耐久性のある分離膜としてエチルセルロースとポリエチ
レンまたはセルp−ズブチルアセテートとからなる複合
膜を使用し、有機混合物を分離することが報告されでい
る。
しかしながら、パーベーパレーションを工業規模にまで
スゲ−ルアツブすると、液体の気化潜熱により着しく液
体分離系の温度が低下し、液粘度が増大し、膜ポリマー
組成分子の運動性が低下し、場合によっては液の凍結に
まで到り、膜の透過性が着しく低下しく実際的には透過
しなくなる)、実験室的なやり方のま\では工業的に用
いることは不可能である。そこで本発明者らはパーベー
パレーションのこの原理的な難点を解消すべく鋭意検討
した結果、工業的にパーベーパレーションを利用し得る
ための本発明方法を発明するに到った。
すなわち、パーベーパL/ −ジョン(pervapo
ration法)による置台液体の分離方法において複
数個の膜モジユールユニットをs #! ’のモジュー
ルユニットの残渣液(膜を透過しなかった液)を第2の
モジュールユニットに導入し、第n−1番目のモジュ−
JL ユ= ット(D Fi 漬液を第n番目のモジュ
ールに導入するように、直列に連結し、かつ混合液体を
各モジュールユニットに導入する前に加温することを特
徴とする混合液体分離方法で、ある。本発明における混
合液体の加温の条件としては次のような関係式を崎たす
ように、すなわち各モジュールユニットへ供給される液
の流!−Qfと膜透過液の流量Q(lの比Qf /Qd
が、供給液の温度T、比熱C2限界温度P、および膜透
過液の蒸発熱にと、Qf/Qd)K/(0・(T−P)
)の関係にあるようにするのが好適である。ここに限界
温度とは供給液の榔点を上限に、凝固点を下限にもつ温
度特性値であり、膜透過f&量が実質的にゼロとなるか
もしくは蝦大透過速度の百分の一以下の流量に低下して
しまう温度と定義される。供給液の温度Tは沸点よりも
低くかつ限界温iPよりも烏く設定される。
望ましくは(T−P)が2に以上であり、さらに−望ま
しくは5度以上とすることである。
本発明において各モジュールユニットニ導入すれる供給
液を加温することにより、後述する実施例からも明らか
なように、きわめて優れた分離性と透過性でもって混合
液を分離することができる。
本発明方法と対照方法とを模式的に第1図に比較図示す
る。対照方法(第1図a)においては必要とされる膜面
積8の膜1が実質的に1個の膜モジユールユニット2内
に組込まれており、混合液体5は膜モジユールユニット
2の一端より導入され、膜を透過した成分の蒸気4と膜
を透過しない残渣液5に分離される。膜分離処理湿度を
一定にするために、膜モジユールユニット2の外壁にジ
ャケットを設は熱媒体を循環せしめたり、膜モジユール
ユニットに混合液体が導入される直前に混合液体を加温
装置6に導入し予め該液を加温した後に族モジュールユ
ニットに導入する。このような対照り法に比較し、本発
明方法(第1図b)は、必要とされる膜面積8を分割し
くたとえば4分割し)%(−nぞれ第1.2,5.4の
モジュールユニット(7,8,9,10)に組込み、先
ず混合液体11は、第1の加温装置12に導入され予め
加湿された徒弟1のモジュールユニット7c)一端に導
入され%I13を透過しない残渣液14は第2の加温装
置15に導入される。以下同様に、加温された第1モジ
ユールユニツトの残渣液は第2のモジュールユニット8
に導入され、膜16を透過しない残渣液17は第3の加
温装!1118を経たあと第3のモジュールユニット9
に導入され、膜19を透過しない残渣液20は第4の加
温装置21を経て第4のモジュール10に導入される。
第4のモジュール10内の膜22を透過しない残渣液2
5は、対照方法の残渣液5に対応するものである。−万
、第1〜4のモジュールユニットP[)I115.16
.19.22を透過した液成分の蒸気は、集められ膜透
過成分24となるか、または別々の膜透過成分25,2
6,27.28となる。第1〜4のモジュールユニット
を合わせた全体を1個の膜モジュールと考えると本発明
方法と対照方法との差異はわかりやすく次のように言い
表わすことができる。対照方法は膜モジユール1個当り
実質的に1個のモジュールユニットもしくは並列に連結
された複数個のモジュールユニットから成る膜システム
であり、−力木発明方法は膜モジユール1個当り実質的
に直列に連結された複数個のモジュールユニットと各モ
ジュールユニットの直前にそれぞれ備えられた加温装置
とから成る膜システムである。
以上述べたように本発明方法は、対照方法の場合と同面
積の膜を用いるシステムであっても複数のモジュールユ
ニットに分け「直列に」連結することが必須条件である
。このことをわかりやすく説明する。
パーベーパレーションにおいてハ先に述ベタヨうにM’
)透過した成分の気化が必要不可欠である。
この気化潜熱は通常顕熱に比べて大変大きく、気化のた
めに熱が奪われ液温か低下し液粘度が増大(場合によっ
ては凍結)してしまう。これを防止するためには予めモ
ジュールユニットに供給する液に気化潜熱以上の熱を与
えてやればよいのであるか、液は沸点以上に温度を関く
することはできない。したがってモジュールユニットに
供給される液が所有することのできる熱量には限界があ
る。
通常、有機液体が所有することのできる熱量は気化潜熱
により奪われる熱量の3分の1以下である。
したかつて、第1図aの対照方法のシステムにおいては
原理的に気化潜熱により奪われる熱量を予めモジュール
ユニットに供給される液に付与しておくことは不可能で
ある。このためlこ対照方法のシステムにおいては分離
膜の性能を充分発揮せしめることはできない。ところが
本発明方法においては、複数個のモジュールユニットに
分割し各ユニットの前に加温装置を設けるので、いわば
供給液に京ねて複数回熱を付与できるので、たとえば4
個のユニットを用いる場合は、対照方法の4倍の熱量を
液に付与し得ることになる。したがって、液に付与され
る熱量は気化潜熱に必要な熱量を上回わることが可能に
なり、液の増粘あるいは凍結による障害を解消すること
がはじめて可能になるのである。
合 本発明においてモジュールユニットの数計−合液の種類
、処理量、膜の種類、単一モジュールの容量などによっ
て適宜法められるが、大旨!1=2〜100、好ましく
はfl=4〜60である。
本発明において使用する膜としてはポリエチレン、ポリ
フッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール(エチレン−
ビニルアルコール系共電合体などのビニルアルコール系
共電合体を含む)、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルシロキ
サン、ポリエチレンイミン、ポリブタジェン、ポリビニ
ルクロライド。
酢酸セルロース、ポリスチレン、シリコーンゴム。
は均′jM構造であってもよいし、また不均一構造であ
ってもよい。また膜の厚さは任意に選びうるが大旨1μ
〜500μ、好ましくは5〜200μである。
また本発明において混合液体とは液体あるいは気体成分
と液体成分とが少くとも2成分混合してなる、たとえば
有機−有機混合液体、または有機−水混合液体などの1
体の仁とであって、混合とは光全に分子あるいはイオン
状態で均一にそれぞれの成分が混じり合った状態だけで
なく、分子会合、イオン会合、エマルジョン状分子塊な
どの混合をも含むものである。混−合液体の具体例とし
ては酢酸メチル/メチルアルコール、酢酸エチル/エチ
ルアルコール、ベンゼン/シクロヘキサン。
メタノール/アセトン、ベンゼン/メタノール。
ベンゼン/エタノール、アセトン/クロロホルム。
メタノール/アセトンなどがあげられる。また近接沸点
混合液としては、エチルベンゼン/スチレン、パラクロ
ルエチルベンゼン/パラクロルスチレン、トルエン/メ
チルシクロヘキサン、ブlジエン/ブテン類、ブタジェ
ン/ブタン類などがあげられる。
また、「混合液」としては、上記共沸混合液のほかに分
離しにくい混合液、たとえば水−酢酸、さらには普通の
蒸留でも分けることのできる混合液(たとえば水−メタ
ノール、水−アセトン)などをも含むものである。
本発明のパーベーパレーション法においては、「混合液
」の接触する膜の反対側すなわち、排気室は混合液室よ
り低圧であることを必須とし、その圧力差は大きければ
大きいほど、効果的であるが、工業的には0,01〜5
0気圧がよく、より好ましくは0.5〜1気圧である。
また「混合液」の接触する側の圧力は1(大気圧)〜1
00気圧がよく、好ましくは大気圧およびその近傍であ
る4−万その反対側の圧力は低圧側を膜を透過する物資
の蒸1気圧より低い圧力に保つために、大気圧以下、好
ましくは400■Hg以下、さらには100■Hg以下
の真空に保つのがよい。低圧に保つ方法としては真空に
引いて減圧するか、不活性ガスを流して低蒸気圧に一つ
かの方法がある。
次に実施例により本発明をさらに説明するが、本発明は
これらの実施例によって、何ら制限されるものではない
実施例1゜ 第2図に示すような膜モジユール1基の本発明−、lに
よりなる膜分離システムの例について具体的に説明する
〇 膜モジ:L−ルii 20 個のモジュールユニット3
1〜50と20個の加温装951〜70とからなり、各
モジュールユニットは全膜面積8ゴのPVム中空系膜(
内径210μ、外径240μ)を備え、有効中空系膜長
は800■であった。PVム中空系膜は■クラレ製P■
ム117とグリセリン(20ム量%rから成り厚30μ
であった。
電量%、メタノール50 m1%の混合液で、液は原液
槽29より定量ポンプ50によって供給され熱水循環装
置171から送9出される温水により加温装置において
各モジュールユニットへ導入すれる前に55℃に加温さ
れる。また膜透過側の圧力は真空ポンプ75とマノスタ
ット74の組合せにより50■Hgの一定値に保たれた
。このようにしてコールド・トラップ75には膜透過成
分として濃度??、?vt%のメタノールが得られ、一
方残渣液槽72には濃度99,1wt%のベンゼンが得
られた。すなわち本発明方法により混合液はその構成成
分にほぼ完全に分離し得た。
比較例1゜ 比較のために実施例1に用いたS面構8Hのモジュール
ユニット20個を加温装置を経ることなしにそれぞれ直
列に連結し、2#/hrの流蓋でベンゼン/メタノール
(50血量%/ 5 (1態量%)の混合液を膜モジュ
ールに供給し、以下実施例1と同じ条件で操作したとこ
ろ、膜透過成分は約1時間の後も全く採取されず、残渣
液はもとの供給液と1#11じ成分濃度であり、混合液
は全く分離されなかった。
比較例2 比較例tの膜分離システムにおいて、第1のモジュール
ユニットに供給される混合液のみを55℃に加温した場
合、ベンゼン/メタノール(50皇蓋%150嵐量%)
の混合液は、膜透過成分はメタノール? 9.9 wt
%であったが透過量はQ=o、s 41it41/hr
で、本発明方法の実施例1.0場合(Q=0.997#
/hr)の約5分の1であった。一方残漬液はベンゼン
60.26wt%、メタノール!?、74wt%、液j
lW = 1.659 kg/ hrであった。
したかつてこのような方法では混合液は構成成分にうま
く分離することは不可能であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法および対照方法の工程を示すもの
で、(a)は対照方法の工程、(b)は本発明の方法の
工程を示す。 第2図は本発明の実施例1の工程を示す。 1、15.16.19および22・・・・・・・・・膜
2・7.8.9および10・・・・・・・・・・・・・
・・・・・モジューlレユニ・ソト6、12.15.1
8および21・・・・・・・・・加温装置51.52お
よび50 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、
、、、、モジュールユニット51、52.55および7
0・・・・・・・・・・・・・・・加温装置特許出願人
 株式会社 り ラ し 代理人弁理士本多 堅 算1図 Cb) 茅2図 手続補正書(自発〕 昭和57年1月8日 特″許庁長官島田春樹 殿 1、事件の表示 特馴11@56−195496% 2、発明の名称 混合液体分離方法 (108)株式会社り ラ レ イ情柿役岡林次男 4、代理人 a 補正の内容 (1)明細書第1頁下から第5行の「低蒸気圧」を[低
蒸気分圧]と補正する。 (2)明細書#I9頁第9行の「1μ〜500μ」を「
1〜500μm」と補正する。 (3)同第9頁第9行の「5〜200μ」を「5〜20
0μm」と補正する。 (4)同第11頁第6行の「蒸気圧」を「蒸気分圧」と
補正する。 (5)同第11頁下から第4行の「(内径210μ。 外径240μ) Jを「(内径210.um、外径27
0IIm)Jと補正する。 (61li1第11頁最下行の1−50μ」を1−30
血」と補正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)4パ一ベーパレーシヨン手法による混合液体の分
    離方法において、複数個の膜モジユールユニットを%1
    1のモジュールユニットの残渣液(膜を透過しなかった
    液)を第2のモジュールユニットに導入LI第n−1番
    目のモジュールユニットの残渣液を第n番目のモジュー
    ルユニットに導入するように、直列に連結し、かつ混合
    液体を各モジュールユニットに導入する前に加温するこ
    とを特徴とする混合液体分離方法。
JP19349681A 1981-11-30 1981-11-30 混合液体分離方法 Granted JPS5895523A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19349681A JPS5895523A (ja) 1981-11-30 1981-11-30 混合液体分離方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19349681A JPS5895523A (ja) 1981-11-30 1981-11-30 混合液体分離方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5895523A true JPS5895523A (ja) 1983-06-07
JPH0221288B2 JPH0221288B2 (ja) 1990-05-14

Family

ID=16309004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19349681A Granted JPS5895523A (ja) 1981-11-30 1981-11-30 混合液体分離方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5895523A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58128107A (ja) * 1982-01-22 1983-07-30 Showa Denko Kk 液体混合物の分離又は濃縮方法
US4952319A (en) * 1986-12-15 1990-08-28 Mitsubishi Kasei Corporation Process for separating liquid mixture
WO2009084521A1 (ja) * 2007-12-28 2009-07-09 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 脱水システム及び脱水方法
WO2009084522A1 (ja) * 2007-12-28 2009-07-09 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 脱水装置及び方法
WO2009090929A1 (ja) * 2008-01-18 2009-07-23 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 脱水装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58128107A (ja) * 1982-01-22 1983-07-30 Showa Denko Kk 液体混合物の分離又は濃縮方法
US4952319A (en) * 1986-12-15 1990-08-28 Mitsubishi Kasei Corporation Process for separating liquid mixture
WO2009084521A1 (ja) * 2007-12-28 2009-07-09 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 脱水システム及び脱水方法
WO2009084522A1 (ja) * 2007-12-28 2009-07-09 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 脱水装置及び方法
JP2009160482A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 脱水システム及び脱水方法
JP2009160481A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 脱水装置及び方法
US8721890B2 (en) 2007-12-28 2014-05-13 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Dehydrating system and dehydrating method
WO2009090929A1 (ja) * 2008-01-18 2009-07-23 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 脱水装置
JP2009165994A (ja) * 2008-01-18 2009-07-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 脱水装置
US8496806B2 (en) 2008-01-18 2013-07-30 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Dehydrator

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0221288B2 (ja) 1990-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2960462A (en) Dual film combinations for membrane permeation
US4311594A (en) Membrane separation of organics from aqueous solutions
US4218312A (en) Membrane separation of organics from aqueous solutions
Namboodiri et al. High permeability membranes for the dehydration of low water content ethanol by pervaporation
Aptel et al. Application of the pervaporation process to separate azeotropic mixtures
Srinivasan et al. Recovery of 1-butanol from a model pharmaceutical aqueous waste by pervaporation
Liu et al. Separation of acetone–butanol–ethanol (ABE) from dilute aqueous solutions by pervaporation
JPS6075306A (ja) 液体分離膜
Aptel et al. Liquid transport through membranes prepared by grafting of polar monomers onto poly (tetrafluoroethylene) films. I. Some fractionations of liquid mixtures by pervaporation
CN1845781A (zh) 利用膜分离法选择性分离流体化合物
JPS63162003A (ja) 混合溶液の分離方法
US7141707B2 (en) Process for separating 2-butanol from tert-butanol/water mixtures
US3477917A (en) Multiple effect distillation with microporous membranes and distillate recirculation
JPS5940048B2 (ja) 液体混合物の分離方法
JPS5895523A (ja) 混合液体分離方法
US4108765A (en) Membrane separation of methanol from formaldehyde aqueous mixtures
Dutta et al. Pervaporation: principles and applications
Dave et al. Effect of temperature on pervaporation dehydration of water-acetic acid binary mixture
Yildirim et al. Pervaporation separation of benzene/cyclohexane mixtures by poly (vinyl chloride) membranes
JP2528939B2 (ja) 混合液体の分離方法
US3470093A (en) Osmotic purification of solutions
Aptel et al. Pervaporation
US3966834A (en) Process for the separation of diene from organic mixtures
Sun et al. Membranes of block copolymer-poly (divinylbenzene) blends for the pervaporation of alcohol/water mixtures
JPS61167405A (ja) 液体混合物の分離法