JP2011131148A - Separation membrane device - Google Patents
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Abstract
【課題】 運転を継続した状態で分離膜ユニットを交換できる分離膜装置を提供する。
【解決手段】 混合流体が供給される混合流体供給管35と、該混合流体供給管35がそれぞれ接続される複数の分離膜ユニット31、32、33と、該複数の分離膜ユニット31、32、33にそれぞれ接続され分離膜ユニット31、32、33で分離された分離流体を排出する分離流体排出管37と、複数の分離膜ユニット31、32、33にそれぞれ接続され分離膜ユニット31、32、33で分離されなかった残部の流体を排出する残部流体排出管39と、混合流体供給管35、分離流体排出管37および残部流体排出管39にそれぞれ設けられたバルブ41とを具備する。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separation membrane device capable of exchanging a separation membrane unit in a state where operation is continued.
SOLUTION: A mixed fluid supply pipe 35 to which a mixed fluid is supplied, a plurality of separation membrane units 31, 32, 33 to which the mixed fluid supply pipe 35 is connected, and a plurality of separation membrane units 31, 32, 33, the separation fluid discharge pipe 37 for discharging the separation fluid separated by the separation membrane units 31, 32, 33, respectively, and the separation membrane units 31, 32, 33 connected to the plurality of separation membrane units 31, 32, 33, respectively. The remaining fluid discharge pipe 39 that discharges the remaining fluid that has not been separated at 33, and the mixed fluid supply pipe 35, the separation fluid discharge pipe 37, and the valve 41 provided in each of the remaining fluid discharge pipes 39 are provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、分離膜装置に関し、特に、含水アルコールの脱水濃縮、天然ガス分離、石油プラントにおける異性体分離等に用いられる分離膜装置に関するものである。 The present invention relates to a separation membrane device, and more particularly to a separation membrane device used for dehydration concentration of hydrous alcohol, natural gas separation, isomer separation in a petroleum plant, and the like.
従来より、各種ガスを含有する混合気体中から特定ガスを分離する分離膜装置や、含水アルコールから水分を除去する分離膜装置、触媒を担持したメンブレンリアクター等が用いられているが、安全かつ簡便なことからその適用範囲が拡がり、今やこれらの分離濃縮技術は各種燃焼機関をはじめ、食品工業や医療用機器、化学プラントや石油精製プラントの蒸留の一部代替、更には溶剤の回収処理、廃棄物処理等の分野でも注目されている。 Conventionally, separation membrane devices that separate specific gases from gas mixtures containing various gases, separation membrane devices that remove water from hydrous alcohol, membrane reactors that support catalysts, etc. have been used, but they are safe and simple. As a result, the range of application has expanded, and these separation and concentration technologies are now partly substituted for distillation in various combustion engines, food industries, medical equipment, chemical plants, and oil refineries, as well as solvent recovery and disposal. It is also attracting attention in the field of material processing.
例えば、水素ガスを分離する分離膜装置としては、石油精製プラントにおいて発生するオフガスや、アンモニア合成プラントにおいて発生するパージガスからの水素ガスの回収などに、また二酸化炭素を分離する分離膜装置としては、燃費の向上およびパイプラインの腐食防止を目的に天然ガスに含まれる二酸化炭素の除去への応用が研究されている。さらに、酸素を分離する分離膜装置としては、医療機器、スポーツ機器、各種燃焼機関用として応用されている。 For example, as a separation membrane device for separating hydrogen gas, as a separation membrane device for separating off carbon dioxide from off-gas generated in an oil refinery plant, recovery of hydrogen gas from purge gas generated in an ammonia synthesis plant, etc. The application to the removal of carbon dioxide contained in natural gas has been studied for the purpose of improving fuel consumption and preventing corrosion of pipelines. Furthermore, as a separation membrane device for separating oxygen, it is applied to medical equipment, sports equipment, and various combustion engines.
従来の分離膜装置として、分離膜ユニットが直列に接続された分離膜装置が提案されている(特許文献1参照)。この特許文献1に記載された分離膜装置は、予熱器の後段に複数の分離膜ユニットを直列に接続して構成されている。
As a conventional separation membrane device, a separation membrane device in which separation membrane units are connected in series has been proposed (see Patent Document 1). The separation membrane device described in
特許文献1の分離膜装置では、分離膜ユニットが直列に接続されているため、分離膜装置から排出される濃縮エタノール中のエタノール濃度を向上することができるものの、ある分離膜ユニットの分離性能が劣化した場合やある分離膜ユニットが故障した場合には、分離装置自体を停止し、分離性能が劣化した、もしくは故障した分離膜ユニットを取り替え、再運転する必要があった。
In the separation membrane device of
本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、運転を継続した状態で分離膜ユニットを交換できる分離膜装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a separation membrane apparatus in which a separation membrane unit can be replaced while the operation is continued.
本発明の分離膜装置は、混合流体を供給する混合流体供給管と、該混合流体供給管がそれぞれ接続された複数の分離膜ユニットと、該複数の分離膜ユニットにそれぞれ接続された、該分離膜ユニットで分離された分離流体を排出する分離流体排出管と、前記複数の分離膜ユニットにそれぞれ接続された、該分離膜ユニットで分離されなかった残部の流体を排出する残部流体排出管と、前記混合流体供給管、前記分離流体排出管および前記残部流体排出管にそれぞれ設けられたバルブとを具備することを特徴とする。 The separation membrane device of the present invention includes a mixed fluid supply pipe for supplying a mixed fluid, a plurality of separation membrane units each connected to the mixed fluid supply pipe, and the separation connected to each of the plurality of separation membrane units. A separation fluid discharge pipe for discharging the separation fluid separated by the membrane unit, and a remaining fluid discharge pipe for discharging the remaining fluid not separated by the separation membrane unit, which is connected to each of the plurality of separation membrane units; And a valve provided in each of the mixed fluid supply pipe, the separation fluid discharge pipe, and the remaining fluid discharge pipe.
本発明の分離膜装置では、混合流体供給管が複数の分離膜ユニットに接続され、これらの複数の分離膜ユニットから、分離流体、残部流体がそれぞれ排出されるため、例えば、一つの分離膜ユニットに故障が生じた場合でも、その分離膜ユニットに接続されている混合流体供給管、分離流体排出管および残部流体排出管のバルブを閉じ、故障した分離膜ユニットを混合流体供給管、分離流体排出管および残部流体排出管から取り外し、新たな分離膜ユニットを取り付けることにより、分離膜装置の運転を継続した状態で分離膜ユニットを交換でき、分離膜装置を停止することなく故障を直すことができる。 In the separation membrane device of the present invention, the mixed fluid supply pipe is connected to a plurality of separation membrane units, and the separation fluid and the remaining fluid are respectively discharged from the plurality of separation membrane units. Even if a failure occurs, the valves of the mixed fluid supply pipe, separation fluid discharge pipe and remaining fluid discharge pipe connected to the separation membrane unit are closed, and the failed separation membrane unit is mixed with the mixed fluid supply pipe and separation fluid discharge. By removing the pipe and the remaining fluid discharge pipe and attaching a new separation membrane unit, the separation membrane unit can be replaced while the operation of the separation membrane device is continued, and the failure can be corrected without stopping the separation membrane device. .
また、本発明の分離膜装置は、前記残部流体中における前記分離流体の濃度を測定するセンサを有することを特徴とする。 In addition, the separation membrane device of the present invention includes a sensor that measures the concentration of the separation fluid in the remaining fluid.
このような分離膜装置では、残部流体中における分離流体の濃度を測定するセンサを有するため、故障した分離膜ユニットを簡単に特定することができる。 Since such a separation membrane device has a sensor for measuring the concentration of the separation fluid in the remaining fluid, the failed separation membrane unit can be easily identified.
さらに、本発明の分離膜装置は、前記分離膜ユニットは、多孔質の支持管の内面に分離膜が形成された分離膜単管を複数順次直列に接続しており、複数の前記分離膜単管内を前記混合流体が順次流れることを特徴とする。 Furthermore, in the separation membrane device of the present invention, the separation membrane unit has a plurality of separation membrane single tubes each having a separation membrane formed on the inner surface of a porous support tube connected in series. The mixed fluid sequentially flows in the pipe.
このような分離膜装置では、それぞれの分離膜ユニットにおける混合流体の分離精度を向上することができる。 In such a separation membrane device, the separation accuracy of the mixed fluid in each separation membrane unit can be improved.
本発明の分離膜装置では、一つの分離膜ユニットに故障が生じた場合でも、分離膜装置の運転を継続した状態で分離膜ユニットを交換でき、分離膜装置を停止することなく故障を直すことができる。 In the separation membrane apparatus of the present invention, even when a failure occurs in one separation membrane unit, the separation membrane unit can be replaced while the operation of the separation membrane device is continued, and the failure can be corrected without stopping the separation membrane device. Can do.
本発明の分離膜装置について図1を基に説明する。本発明の分離膜装置は、3個の分離膜ユニット31、32、33を具備して構成されている。これらの分離膜ユニット31、32、33には、混合流体が供給される混合流体供給管35がそれぞれ接続されており、さらに、分離膜ユニット31、32、33で分離された流体を排出する分離流体排出管37と、分離膜ユニット31、32、33で分離されなかった残部の流体を排出する残部流体排出管39がそれぞれ接続されている。言い換えれば、分離膜ユニット31、32、33は並列に接続されている。
The separation membrane device of the present invention will be described with reference to FIG. The separation membrane device of the present invention comprises three
混合流体供給管35、分離流体排出管37および残部流体排出管39には、それぞれの管を開閉するバルブ41が設けられている。分離膜ユニット31、32、33にそれぞれ接続された分離流体排出管37は連結されて冷却装置43に接続され、この冷却装置43には、吸引装置(いわゆる真空状態に近づけるような真空装置)45が接続されている。
The mixed
そして、残部流体中における分離流体の濃度を測定するセンサ47が、残部流体排出管39にそれぞれ設けられている。なお、残部流体中における分離流体の濃度を測定するセンサ47は、残部流体中における分離流体の濃度を測定できる位置であれば、残部流体排出管39に設ける必要はない。また、分離流体および残部流体のうち少なくとも一方の濃度を測定するセンサを有していれば良い。分離流体中における残部流体の濃度を測定するセンサは、例えば、分離流体排出管37に設けられる。
分離膜ユニット31、32、33としては、水分を含んだ有機液体の脱水や数種類の有機液体から選択的に特定の液体の分離を行うもので、アルコール、例えばエタノール中の水分を分離除去してエタノールを濃縮するものである。例えば、約0.5nmφ(5Åφ)程度の分子レベルの細孔を有する分離膜を隔てて、供給側に供給したエタノールと水分が混合した混合流体中の水分を、この分離膜で選択的に溶解及び拡散させることにより、分離膜の透過側に蒸気として取り出す浸透気化法(透過気化法:パーベーパレーション(Pervaporation) 法:PV法)が用いられている。
The
図1では、分離膜を透過した水蒸気が吸引装置45で吸引され、冷却装置43で冷却され、水として排出されることになる。
In FIG. 1, the water vapor that has passed through the separation membrane is sucked by the
分離膜ユニット31、32、33は、図2に示すように、高さ方向に積み重ねられている。
The
分離膜ユニット31、32、33は、例えば、図3に示すようなものが使用できる。図3は分離膜ユニットの分解斜視図を示すもので、分離膜ユニットは両端が開口する4本の円筒状の分離膜単管1を有している。
As the
これらの4本の分離膜単管1は、それらの側面間が所定間隔をおいて並列に配列され、4本の分離膜単管1の両端部がそれぞれ単管固定板7に固定されている。さらに、4本の分離膜単管1は円筒状の収納管5内に収容され、この収納管5の両端もそれぞれ単管固定板7に固定されている。分離膜単管1と、収納管5と、単管固定板7とによりユニット本体3が構成されている。
These four separation membrane
なお、図3では、円筒状の分離膜単管1を用いたが、円筒状である必要はなく、例えば、断面が四角形でも良い。また、図1では、円筒状の収納管5を記載したが、円筒状である必要はなく、例えば、断面が四角形でも良い。
In FIG. 3, the cylindrical separation membrane
分離膜単管1の両端部は、単管固定板7の挿入孔10内にそれぞれ挿入されて固定されている。単管固定板7の材質は、分離膜単管1を単管固定板7に流体が漏れることなく固定できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ゴム製とすることで分離膜単管1の固定時にかかる応力を軽減できる。
Both end portions of the separation membrane
ユニット本体3の単管固定板7にはそれぞれチャンバ2a、2b(以下、チャンバ2ということがある)が設けられており、チャンバ2a、2b内には、混合流体が複数の分離膜単管1内を直列に流れるように制御する仕切板6が設けられている。言い換えれば、仕切板6により、複数の分離膜単管1内を、流体が順次通過するように制御されている。さらに言い換えれば、複数の分離膜単管1は、チャンバ2a、2bで順次直列に接続されている。
The single
チャンバ2a、2bは、チャンバ形成体2a1、2b1と、該チャンバ形成体2a1、2b1に設けられたフランジ部2a2、2b2とを有しており、チャンバ2a、2bのフランジ部2a2、2b2の外周部に形成されている挿入孔8と、単管固定板7の外周部に形成されている挿入孔8とを合わせた状態で、挿入孔8内にボルトを挿入して締め付けることにより、チャンバ形成体2a1、2b1と単管固定板7とが確実に固定されている。なお、図3(a)ではフランジ部2a2、2b2と単管固定板7との固定方法はボルト締めであるが、金属製の留め具などを用いて固定してもよい。
The
ユニット本体3の左側のチャンバ2a内に設けられた仕切板6は、チャンバ2a内を3つの部屋に分割しており、ユニット本体3の右側のチャンバ2b内に設けられた仕切板6は、チャンバ2b内を2つの部屋に分割しており、それぞれの部屋には、分離膜単管1が連通している。
The
すなわち、凹形状のチャンバ形成体2a1、2b1内に仕切板6が収容固定され、このチャンバ形成体2a1、2b1に、円板状のフランジ部2a2、2b2が、チャンバ形成体2a1、2b1の凹部を塞ぐように接合され、これにより、チャンバ形成体2a1、2b1内が仕切板6とフランジ部2a2、2b2とで仕切られ、複数の部屋が形成されている。円板状のフランジ部2a2、2b2には複数の分離膜単管1とそれぞれ連通する複数の貫通孔16、17が形成されている。
That is, the
なお、円板状のフランジ部2a2、2b2を用いることなく、チャンバ形成体2a1、2b1の外側にはみ出す環状のフランジ部とし、チャンバ形成体2a1、2b1内を仕切板6と単管固定板7とで仕切り、複数の部屋を形成しても良い。
In addition, without using the disc-shaped flange portions 2a2 and 2b2, an annular flange portion that protrudes outside the chamber forming bodies 2a1 and 2b1 is used, and the inside of the chamber forming bodies 2a1 and 2b1 is divided into the
ユニット本体3の左側のチャンバ2aには、3つの部屋のうち一つの部屋に連通する混合流体供給管35が設けられ、他の一つの部屋に連通する残部流体排出管39が設けられている。混合流体供給管35から導入される流体は、例えば、エタノールと水を含有する混合流体(被分離液体)であり、残部流体排出管39から導出される流体は、例えばエタノールを高濃度で含む濃縮エタノールである。
The
分離膜単管1の内部から外部へ透過した分離流体は、例えば水(水分)であり、この水は、収納管5に設けられた分離流体排出管37から排出されるようになっている。分離流体排出管37は1本に限らず、何本でも良い。
The separation fluid that has permeated from the inside of the separation membrane
なお、図3では、左側のチャンバ形成体2a1に混合流体供給管35と残部流体排出管39を設けた例について説明したが、例えば、左側のチャンバ形成体2a1に混合流体供給管35を設け、右側のチャンバ形成体2b1に残部流体排出管39を設けても良い。混合流体供給管35および残部流体排出管39は、配管という点から、チャンバ形成体2a1、2b1のいずれか一方に設けることが望ましい。
In FIG. 3, the example in which the mixed
分離膜単管1は、図4に示すように、多孔質の支持管13の内面に多孔質の中間層14を設け、この中間層14の内面に分離膜15を設けることにより構成されている。支持管13は、例えばセラミックからなり、中間層14は、例えば炭素粒子からなり、分離膜15は、例えばガラス状炭素から構成されている。
As shown in FIG. 4, the separation membrane
このような分離膜ユニット31、32、33では、例えば、被分離液体であるエタノールと水を含有する混合流体が、図3(a)の矢印で示すように、混合流体供給管35から左側のチャンバ2aの仕切板6で仕切られた部屋内に導入され、分離膜単管1a内を通過して、右側のチャンバ2bの仕切板6で仕切られた部屋内に導入され、同じ部屋内に連通する他の分離膜単管1b内を通過して、左側のチャンバ2aの仕切板6で仕切られた部屋内に導入され、同じ部屋内に連通する分離膜単管1c内を通過して、右側のチャンバ2bの仕切板6で仕切られた部屋内に導入され、同じ部屋内に連通する分離膜単管1d内を通過して、左側のチャンバ2aの仕切板6で仕切られた部屋内に導入され、残部流体排出管39から導出される。図3(b)(c)にもチャンバ2a、2b内の混合流体の流れを記載した。
In such
そして、分離膜単管1(分離膜単管1a、1b、1c、1dを総称して分離膜単管1ということがある)内をエタノールと水を含有する流体が通過する間に、水が分離膜15を透過して分離流体排出管37から排出され、残ったエタノールを高濃度で含有する濃縮エタノールが、残部流体排出管39から導出される。
And while the fluid containing ethanol and water passes through the separation membrane single tube 1 (the separation membrane
このような分離膜ユニット31、32、33では、チャンバ形成体2a1、2b1内の仕切板6により、流体が4本の分離膜単管1内を直列に流れるため、言い換えれば、混合流体が、分離膜単管1a、分離膜単管1b、分離膜単管1c、分離膜単管1dの順で流れ、従来のU字管を用いて複数の分離膜単管を接続する場合と比較して単純構造であり、製造時の自動化も容易であり、容易に製造することができる。
In such
また、フランジ部2a2、2b2と単管固定板7とを連結するボルトを外すことにより、の分離膜単管1同士の直列接続が解除できるため、分離膜単管1が破損、或いは劣化した際の交換作業が容易であり、また、分離膜単管1内に堆積した水垢等の除去作業も容易に行うことができる。
Further, by removing the bolts that connect the flange portions 2a2, 2b2 and the single
また、分離膜ユニット31、32、33は、チャンバ形成体2a1、2b1を回転することにより、チャンバ形成体2a1、2b1の仕切板6で混合流体が複数の分離膜単管1内を流れる順序を変更することができる。
Further, the
すなわち、図5は、ユニット本体3の単管固定板7に対して、図3の状態からチャンバ形成体2a1、2b1をそれぞれ90度回転させて固定した状態を示している。この分離膜ユニット31、32、33では、例えば、被分離液体であるエタノールと水を含有する混合流体が、図5(a)の矢印で示すように、混合流体供給管35から左側のチャンバ形成体2a1の仕切板6で仕切られた部屋内に導入され、分離膜単管1d内を通過して、右側のチャンバ形成体2b1の仕切板6で仕切られた部屋内に導入され、同じ部屋内に連通する他の分離膜単管1a内を通過して、左側のチャンバ形成体2a1の仕切板6で仕切られた部屋内に導入され、同じ部屋内に連通する分離膜単管1b内を通過して、右側のチャンバ形成体2b1の仕切板6で仕切られた部屋内に導入され、同じ部屋内に連通する分離膜単管1c内を通過して、左側のチャンバ形成体2a1の仕切板6で仕切られた部屋内に導入され、残部流体排出管39から導出される。図5(b)(c)にもチャンバ2a、2b内の混合流体の流れを記載した。
That is, FIG. 5 shows a state where the chamber forming bodies 2a1 and 2b1 are respectively rotated by 90 degrees from the state shown in FIG. 3 and fixed to the single
従って、図3の分離膜ユニット31、32、33では、混合流体が、分離膜単管1a、分離膜単管1b、分離膜単管1c、分離膜単管1dの順で直列に流れていたが、図3の分離膜ユニット31、32、33では、チャンバ形成体2a1、2b1をそれぞれ90度回転させることにより、混合流体を、分離膜単管1d、分離膜単管1a、分離膜単管1b、分離膜単管1cの順で直列に流すことができ、分離膜単管1内を流れる順序を変更することができ、これにより、ある一定の時間経過後に、チャンバ形成体2a1、2b1をそれぞれ回転させることにより、混合流体が分離膜単管1内を流れる順序を変更でき、各分離膜単管1の劣化の度合いを均一化させることができ、これにより分離膜単管1の寿命を長くでき、分離膜ユニット31、32、33の寿命を長くできる。
Therefore, in the
すなわち、混合流体供給管35から供給される混合流体中に含まれる水は、混合流体供給管35に近い分離膜単管1で多く分離され、非分離流体供給管39に近づくに従って水の含有量は少なくなる。つまり、混合流体供給管35に近い分離膜単管1ほど水の影響を受けて劣化しやすい傾向にあるが、チャンバ形成体2a1、2b1をそれぞれ回転させることにより、分離膜単管1内を流れる順序を変更することができるため、各分離膜単管1の劣化の度合いを均一化させることも可能となり、これにより分離膜単管1の寿命を長くでき、分離膜ユニットの寿命を長くできる。
That is, a large amount of water contained in the mixed fluid supplied from the mixed
なお、図6は6本の分離膜単管1を有する分離膜ユニット31、32、33を示すものであり、図7は12本の分離膜単管1を有する分離膜ユニット31、32、33を示すものであるが、このような分離膜ユニット31、32、33であっても、上記と同様の効果を得ることができる。
6 shows the
以上のように構成された分離膜装置では、混合流体供給管35が複数の分離膜ユニット31、32、33に並列に接続され、これらの複数の分離膜ユニット31、32、33から、分離流体である水分、非分離流体である濃縮エタノールがそれぞれ排出されるため、例えば、一つの分離膜ユニットに故障が生じた場合でも、その分離膜ユニットに接続されている混合流体供給管35、分離流体排出管37および残部流体排出管39のバルブ41を閉じ、故障した分離膜ユニット31、32、33を混合流体供給管35、分離流体排出管37および残部流体排出管39から取り外し、新たな分離膜ユニットを取り付けることにより、分離膜装置の運転を継続した状態で分離膜ユニットを交換でき、分離膜装置を停止することなく故障を直すことができる。一つの分離膜ユニットの分離性能が劣化した場合も同様である。
In the separation membrane device configured as described above, the mixed
また、分離膜装置の混合流体の処理量に応じて、一種類の分離膜ユニットの個数を増加して並列接続することで対応できる。 Further, this can be dealt with by increasing the number of one type of separation membrane units and connecting them in parallel according to the throughput of the mixed fluid of the separation membrane device.
すなわち、従来、濃縮エタノール中のエタノール濃度を高めるため、分離膜ユニットの直列接続が行われていたが、分離装置の処理量を増加するには、分離膜ユニットを大型化したり、分離膜単管の本数を増加したりすることで対応しており、複数の分離膜ユニットの並列接続は殆ど検討されていない。本発明では、上記したように、故障した分離膜ユニットのみをバルブ41により分離膜装置全体から切り離して停止し、交換することができるため、他の分離膜ユニットの運転への影響は少なく、分離膜装置全体として、濃度等の品質が安定した濃縮エタノールを得ることができる。
That is, conventionally, separation membrane units were connected in series in order to increase the ethanol concentration in concentrated ethanol. To increase the throughput of the separation device, however, the separation membrane unit can be enlarged or a separation membrane single tube can be used. The parallel connection of a plurality of separation membrane units is hardly studied. In the present invention, as described above, since only the failed separation membrane unit can be separated from the whole separation membrane device by the
なお、故障し修理を行った分離膜ユニットを再稼動させる場合、分離膜ユニット内の温度分布や、混合流体の流れ状態が定常状態となるまでの間は濃縮エタノールの品質も不安定となる。従って、各分離膜ユニットの濃縮エタノールを混合流体供給管に戻す流路を設け、品質が安定するまでは交換した分離膜ユニットから排出された濃縮エタノール(残部流体)を混合流体供給管に戻すように制御することが望ましい。 When the separation membrane unit that has failed and repaired is restarted, the temperature distribution in the separation membrane unit and the quality of the concentrated ethanol become unstable until the flow state of the mixed fluid becomes a steady state. Therefore, a flow path for returning the concentrated ethanol of each separation membrane unit to the mixed fluid supply pipe is provided so that the concentrated ethanol (remaining fluid) discharged from the replaced separation membrane unit is returned to the mixed fluid supply pipe until the quality is stabilized. It is desirable to control.
また、残部流体である濃縮エタノール中における分離流体である水分の濃度を測定するセンサが残部流体排出管39に設けられているため、分離性能が劣化した、または故障した分離膜ユニットを簡単に特定することができる。
In addition, a sensor for measuring the concentration of moisture as a separation fluid in concentrated ethanol as a remaining fluid is provided in the remaining
さらに、分離膜ユニット31、32、33は、多孔質の支持管13の内面に分離膜15が形成された複数の分離膜単管1を順次混合流体が流れるため、それぞれの分離膜ユニット31、32、33における混合流体の分離効率を向上することができる。
Further, the
すなわち、分離効率を上げるためには分離膜近傍の混合流体と分離膜から離れた位置での混合流体との間で濃度分布が生じないようにするため、分離膜ユニットを直列に接続し、分離膜と接触する流路を長くし、混合流体の分離効率を高めていたが、分離膜ユニットを並列に接続した場合は、直列に接続した場合と比較し、混合流体と分離膜との接触時間が短くなり、分離効率が直列接続と比較して低くなる傾向がある。これに対し、本発明では、多孔質の支持管13の内面に分離膜15が形成された複数の分離膜単管1を順次混合流体が流れる(直列に混合流体が流れる)ため、分離膜ユニット31、32、33における混合流体と分離膜との接触時間も長くなるため、直列接続と同等の分離効率を得ることができる。
That is, in order to increase the separation efficiency, separation membrane units are connected in series to prevent concentration distribution between the mixed fluid near the separation membrane and the mixed fluid at a position away from the separation membrane. The flow path in contact with the membrane was lengthened to improve the separation efficiency of the mixed fluid. However, when the separation membrane units are connected in parallel, the contact time between the mixed fluid and the separation membrane is longer than when connected in series. Tends to be shorter and the separation efficiency tends to be lower than that of series connection. On the other hand, in the present invention, since the mixed fluid flows sequentially through the plurality of separation membrane
また、分離膜ユニット31、32、33が高さ方向に積み重ねられているため、分離膜装置の占める容積を小さくすることができる。なお、図3に示すように外観が円柱状の分離膜ユニット31、32、33の場合、積み重ねを容易に行うべく、分離膜ユニット31、32、33に枠体を設けることが望ましい。
Moreover, since the
なお、分離膜ユニット31、32、33として、図3〜図6に示したものに限定されるものではなく、従来公知の単管の外側に分離膜を形成したものを用いた分離膜ユニットを用いることもでき、特に限定されるものではない。
The
1・・・分離膜単管
2a、2b・・・チャンバ
2a1、2b1・・・チャンバ形成体
2a2、2b2・・・フランジ部
3・・・ユニット本体
6・・・仕切板
7・・・単管固定板
15・・・分離膜
31、32、33・・・分離膜ユニット
35・・・混合流体供給管
37・・・分離流体排出管
39・・・残部流体排出管
41・・・バルブ
47・・・センサ
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