JP2002035530A

JP2002035530A - ガス分離膜の運転方法

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Publication number: JP2002035530A
Application number: JP2000228727A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ikeda; 行男池田; Nozomi Tanihara; 望谷原; Eijiro Ando; 英次郎安藤
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2002-02-05
Anticipated expiration: 2020-07-28
Also published as: JP3951569B2

Abstract

(57)【要約】【課題】選択的透過性を有するガス分離
膜を用いてガス混合物から特定のガス成分を分離回収す
るときに、能力的に余裕があるガス分離膜に対応して加
圧装置などの付帯設備も過剰な能力のものが必要になり
運転コストも高くなるという問題、および、ガス分離膜
の透過性能が低下したときにも継続的に目的とする純度
や流量の製品ガスを得たいという問題を解決し、設備費
用や運転コストを抑制できる簡便で経済的なガス分離膜
の運転方法を提供することが本発明の課題である。【解決手段】選択的透過性を有するガス分離膜
の供給側にガス混合物を加圧して供給する工程と、膜の
透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）
に対して０．１〜５０％の範囲内で調整する工程とを含
み、前記膜の透過側の圧力調整によって、膜の供給側に
供給するガス混合物の供給流量や膜の未透過側で得られ
る製品ガスの純度および／あるいは流量が調整される方
法によって、ガスを分離回収するためのガス分離膜を運
転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、選択的透過性を有
するガス分離膜を用いてガス混合物から特定のガス成分
を分離回収するためのガス分離膜の運転方法に関する。
特に、前記膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の圧
力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で調節
することによって、設備費用や運転コストを抑制できる
簡便で経済的なガス分離膜の運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】選択的透過性を有するガス分離膜を用い
て、ガス混合物から特定のガス成分を分離回収する方法
が広く実施されている。例えば、空気から富化窒素ガス
を得る場合、空気から水分を分離除去して除湿空気を得
る場合、油田から採取された天然ガスやランドフィルガ
スから二酸化炭素を分離してメタンガスなどを回収する
場合、有機物蒸気を含むガス混合物から有機物蒸気を分
離回収する場合などにおいて、ガス分離膜を用いた方法
が好適に実施されている。ガス分離膜を用いた分離回収
方法は、装置が小型で簡便であるので設備費が少なくて
済み、運転方法が容易であり、また、運転コストが安価
であるという利点がある。

【０００３】ガス分離膜を用いて分離回収された製品ガ
スは何らかの目的に使用される。目的とする純度や流量
が得られるだけの膜面積を持ったガス分離膜やコンプレ
ッサーなどの付帯設備を整えれば、分離回収によって目
的の製品ガスを得ることは可能になる。ところが、通
常、ガス分離膜はサイズや膜面積の大きさ等によって数
種類のグレードのガス分離膜モジュールとしてラインア
ップされて供給されるので、使用時にはラインアップさ
れたガス分離膜モジュールの中から目的とする要求能力
を満たすようにグレードや個数を選んで用いられる。こ
のために実際のガス分離膜モジュールを用いた分離回収
工程では、要求能力と設備能力を完全一致させることが
できず少なからず過剰な能力を持ったガス分離膜モジュ
ールを用いることになる。そしてこの場合、該ガス分離
膜モジュールに対応してコンプレッサーなどの付帯設備
も過剰な能力のものが必要になるために設備費や運転コ
ストが嵩み経済性において改良する余地があった。

【０００４】また、ガス分離膜は常に一定のガス分離性
能を保持できるわけではなく、例えば膜表面にオイルミ
ストが吸着すると膜の透過性は低下する。もちろんその
様な膜性能の低下を防止するために例えば供給ガスをミ
ストセパレータで処理してオイルミストを除去するとい
った前処理がなされるが、環境や運転条件によってはあ
る程度の膜への悪影響を考慮せざるを得ない場合がある
ので、万一性能が低下しても直ちにガス分離膜モジュー
ルが使えなくならないように安全率を加味し過剰な能力
を持つガス分離膜モジュールが採用される。この場合も
該ガス分離膜モジュールに対応したコンプレッサーなど
の付帯設備は過剰な能力のものが必要になるために設備
費や運転コストが嵩み経済性において改良する余地があ
った。

【０００５】さらに、膜の透過性能が低下した場合にそ
の都度膜を取り替えることは経済的ではないから、目的
に適合する純度や流量の製品ガスが得られるように運転
条件などを調節して運転を継続することが好ましい。供
給ガスの圧力を高めて調節する場合には予め過剰な能力
のコンプレッサーなどを準備しておく必要が生じる。圧
力を上げないで同じ純度を保持しようとすると供給ガス
の供給量を減らすことになるので得られる製品ガス量が
減少してしまう。また、透過側の圧力を減圧して調節す
る場合にはエジェクターなどの減圧装置を備える必要が
生じ、運転が複雑になるし運転コストも高くなるので簡
便で経済的な方法とはならない。目的の純度の製品ガス
を一旦バッファタンクに貯えて必要量だけタンクから使
用することも考えられるがそのためにはバッファタンク
などの設備が必要になるしタンクを備えるスペースも必
要になる。更にガス分離の工程とタンクから取り出す工
程を調節する制御システムあるいは複雑な操作が必要に
なり好ましいものではない。このため、膜の透過性能が
低下した場合でも目的に適合する純度や流量の製品ガス
が継続して得ることができ、設備費用や運転コストの増
大を抑制できる簡便で経済的な運転方法が求められてい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】選択的透過性を有する
ガス分離膜を用いてガス混合物から特定のガス成分を分
離回収するときに、能力的に過剰なガス分離膜に対応し
て加圧装置などの付帯設備も過剰な能力のものが必要に
なり運転コストも高くなるという問題、および、ガス分
離膜の透過性能が低下したときにも継続的に目的とする
純度や流量の製品ガスを得たいという問題を解決し、設
備費用や運転コストを抑制できる簡便で経済的なガス分
離膜の運転方法を提供することが本発明の課題である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、選択的透過性
を有するガス分離膜の供給側にガス混合物を加圧して供
給する工程と、膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側
の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で
調節する工程とを含み、前記膜の透過側の圧力調節によ
って膜の供給側に供給するガス混合物の供給流量が調節
されることを特徴とする、ガスを分離回収するためのガ
ス分離膜の運転方法に関する。また、本発明は、選択的
透過性を有するガス分離膜の供給側にガス混合物を加圧
して供給する工程と、膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を
供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範
囲内で調節する工程とを含み、前記膜の透過側の圧力調
節によって膜の未透過側で得られる製品ガスの純度およ
び／あるいは流量が調節されることを特徴とする、ガス
を分離回収するためのガス分離膜の運転方法に関する。
更に、本発明は、前記膜の透過側の圧力調節が、膜の透
過側からの透過ガス排出流の流量を絞ることによってお
こなわれること、ガス分離膜が非対称ポリイミド中空糸
分離膜であり、供給するガス混合物が空気であり、膜の
未透過側で得られる製品ガスが富化窒素であることを特
徴とするガスを分離回収するためのガス分離膜の運転方
法に関する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明で用いられるガス分離膜は
ガス選択的透過性を有すれば特に限定はないが、高分子
膜、炭素膜、高分子を部分炭素化した部分炭素化膜、ゼ
オライトなどのセラミック膜が使用できる。また、膜は
平膜でも中空糸膜でもよいが有効膜面積を大きくして分
離効率を高めることが容易な中空糸膜が好適である。中
空糸膜の形態は、均質膜でもよく、複合膜や非対称膜な
どの不均一性のものでもよいが、透過速度が大きい非対
称性膜が好ましい。また、中空糸膜の膜厚は１０〜５０
０μｍで外径は５０〜２０００μｍのものを好適に挙げ
ることができる。

【０００９】中空糸膜は分離膜モジュールの形態で好適
に用いることができる。中空糸分離膜モジュールは、数
百本〜数十万本の中空糸を集束させて中空糸束とし、前
記中空糸束と前記中空糸束の少なくとも一方の端部を中
空糸が開口状態を保持するようにして樹脂などで固着し
た管板とを備えて構成した中空糸分離膜エレメントと
し、前記中空糸分離膜エレメントの一つあるいは二つ以
上を少なくとも混合ガス導入口、透過ガス排出口、未透
過ガス排出口を備える容器内に膜の透過側の空間と供給
側（未透過側）の空間が隔絶するように収納して構成さ
れたものである。

【００１０】前記中空糸分離膜モジュールの混合ガス導
入口から混合ガスが供給され、中空糸膜の供給側の空間
（中空糸の内側あるいは外側）へ導入されてガス分離膜
表面と接しながら流れる間に、混合ガス中の膜透過成分
が膜の透過側の空間へ透過して流れ透過ガス排出口から
回収または透過ガス排出流として排出され、膜透過成分
が膜の透過側の空間へ透過したあとの混合ガスは膜透過
成分が減少した未透過ガスとなって未透過ガス排出口か
ら回収または未透過ガス排出流として排出される。

【００１１】分離膜によってガスを分離回収する場合、
通常は前記の透過ガスおよび／あるいは未透過ガスが製
品ガスとして回収されるが、本発明のガス分離膜の運転
方法は、未透過ガスを製品ガスとして回収する場合に好
適に用いることができる。

【００１２】本発明のガス分離膜の運転方法は、目的の
純度と流量の製品ガスに対して余分な分離能力を持つ単
数又は複数の分離膜モジュールを備えたガス分離システ
ムにおいて、ガス分離膜の供給側にガス混合物を加圧し
て供給し、前記膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側
の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で
調節して、前記膜の供給側に供給するガス混合物の供給
流量を調節するガス分離膜の運転方法である。余分な分
離能力を持つ分離膜モジュールを用いて通常の運転方法
で目的の純度の製品ガスを得ようとすると、余分な分離
能力を持つ分離膜モジュールに必要なだけの供給ガスを
供給することになるから、当然加圧装置（例えばコンプ
レッサー）などの付帯装置は過大な能力のものが要求さ
れ運転コストも過大になる。本発明は、膜の透過側を加
圧状態にして供給圧と透過圧との差圧を調節することに
よって膜の選択透過成分の透過量を制御し、それによっ
て過剰な製品ガスを生成せず目的の純度の製品ガスを目
的流量だけ生成するように調節し、過剰な加圧装置など
の付帯設備を必要としないガス分離膜を運転する方法で
ある。

【００１３】しかも、本発明の膜の透過側の圧力（ゲー
ジ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５
０％の範囲内で調節することは、膜の透過側からの透過
ガス排出流の流量を絞ることによって簡便且つ容易にお
こなうことができる。安価な流量絞り装置（流量調節
弁）を追加するだけで膜の透過側の圧力を加圧状態に調
節できるので、設備費用や運転コストを抑制できる。ま
た操作も簡便である。この方法によれば、目的の純度と
流量の製品ガスに対して過剰な分離能力を持つ分離膜モ
ジュールを備えたガス分離システムにおいて、安価な流
量絞り装置（流量調節弁）を追加するだけでコンプレッ
サーやフィルターなどの前処理装置は大型のものを備え
る必要はなく、比較的小さいコンプレッサーと付帯設備
さえ備えれば目的とする製品ガスを得ることが可能にな
る。

【００１４】また、本発明のガス分離方法は、目的の純
度と流量の製品ガスに対して過剰な分離能力を持つ単数
又は複数の分離膜モジュールを備えたガス分離システム
において、ガス分離膜の供給側にガス混合物を加圧して
供給し、前記膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側の
圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０％の範囲内で調
節して、前記膜の未透過側で得られる製品ガスの純度お
よび／あるいは流量を調節することを特徴とするガス分
離膜の運転方法である。

【００１５】本発明のガス分離膜の運転方法は、分離膜
の透過性能が経時的に低下する場合などにおいて、未透
過側で得られる製品ガスの純度および／あるいは流量を
調節することができるので極めて有効である。すなわ
ち、初期段階で膜の透過側の圧力（ゲージ圧）を供給側
の圧力（ゲージ圧）の０．１〜５０％の範囲内で調節し
ておき、分離膜の透過性能が経時的に低下するに従って
透過側の圧力を下げる。こうすれば、供給量や供給圧力
はほぼ一定のままで目的の純度と流量の製品ガスを得る
ことができる。分離膜の透過性能の経時的低下に対応し
て供給圧力を高くして目的の純度と流量の製品ガスを得
るように調節することも可能であるが、その場合にはコ
ンプレッサー能力をより大きくする必要が生じまた運転
コストも高いものになる。

【００１６】本発明において、膜の供給側の圧力は０．
５〜３０ｋｇｆ／ｃｍ²（ゲージ圧）が好ましく、特
に、２〜２０ｋｇｆ／ｃｍ²（ゲージ圧）が好ましい。
圧力が０．５ｋｇｆ／ｃｍ²（ゲージ圧）未満では膜を
透過させるドライビングフォースが少ないし、３０ｋｇ
ｆ／ｃｍ²（ゲージ圧）を越えると膜の耐圧性を越えて
しまう可能性があり、また極めて大きな加圧装置やその
他の付帯装置が必要になるので好ましくない。また、温
度は特に限定されないが熱交換器などで−５０〜２００
℃の温度に調温されることが好ましい。また、ガス混合
物がガス分離膜へ供給される前に、膜にとって有害とな
り得る成分を除去することが好ましい。例えば、ダスト
フィルターで浮遊粒子を除去したり、冷凍除湿機で水分
を除去したり、オイルセパレーターやミストセパレータ
ーで油分を除去したり、スクラバーで特定化学成分を除
去するなどの前処理がなされる。

【００１７】本発明において、ガス混合物は加圧して分
離膜の供給側へ供給される。ガス混合物を加圧して供給
するための加圧装置としてブロワー、コンプレッサーが
用いられる。特に、オイルフリーコンプレッサーは膜に
対して悪影響を有するオイル、オイルミストを供給する
ガス混合物に混入させることがほとんどないので好適で
ある。

【００１８】本発明において、膜の透過側からの排出ガ
スの流量を絞るためには、透過ガスを系外へ排出する排
出流配管の途中に流量を絞る装置例えばニードル弁、グ
ローブ弁などの流量調節弁を配置すればよい。絞りの程
度を大きくすれば透過側の圧力が高くなる。この様な装
置は極めて簡便なものであり安価かつ操作が容易なもの
である。本発明において、膜の透過側の圧力（ゲージ
圧）は供給側の圧力（ゲージ圧）に対して０．１〜５０
％の範囲内で調節される。好ましくは０．１〜２０％の
範囲内であり、特に好ましくは０．１〜７％の範囲内で
ある。０．１％未満では本発明の調節機能を発揮できな
い。また、５０％を越えると膜の供給側と透過側の差圧
が小さくなり透過流量が小さくなり過ぎて効率的なガス
分離ができなくなる。

【００１９】本発明のガス分離膜の運転方法は、ガス混
合物をガス分離膜へ供給し膜透過成分を膜を透過させる
ことによって除き、膜透過成分が減少した未透過のガス
を未透過ガス排出口から分離回収し製品ガスとして目的
の純度と流量で得る場合に有用である。例えば、空気か
ら富化窒素ガスを得る場合、空気から水分を分離除去し
て除湿空気を得る場合、油田から採取された天然ガスや
ランドフィルガスから二酸化炭素を分離してメタンガス
などを回収する場合、有機物蒸気を含むガス混合物から
有機物蒸気を分離回収する場合などにおいて有用であ
る。特に、空気中の酸素を膜透過によって分離して未透
過ガスとして分離回収される富化窒素ガスは、パージガ
スとして例えばクリーニング装置、洗浄装置、半導体装
置、印刷装置などの他の装置と組み合わせて使われるこ
とが多く、ガス分離膜システムはコンパクトで過剰な設
備を必要としないことや簡便な運転であること、またガ
ス分離システムが継続的に運転できないために組み合わ
されている装置を停止する必要がないことなどが望まれ
ている。このような場合には、本発明のガス分離膜の運
転方法が極めて好適である。

【００２０】本発明のガス分離膜の運転方法において、
空気を分離して富化窒素ガスを製品ガスとして生成させ
る場合には、ガス分離膜は非対称ポリイミド中空糸分離
膜を用いることが好ましい。非対称ポリイミド中空糸分
離膜は酸素の透過速度、酸素と窒素の分離度、耐久性、
耐熱性、耐圧性や機械的強度が優れた膜であるので、空
気分離によって富化窒素ガスを生成するのに好適であ
る。

【００２１】次に、本発明で使用されるガス分離膜シス
テムの実施形態の一つの概要図である図１によって更に
本発明を説明する。図１のシステムは空気から富化窒素
ガスを分離回収するものである。尚、本発明で使用され
るガス分離膜システムは図１に示された実施形態に限定
されるものではない。空気取入口１から採取された空気
はダストフィルター２で空気中の浮遊粒子などを除去さ
れコンプレッサー３へ供給される。加圧された空気はタ
ンク４で加圧状態で保持され、冷凍除湿機５で比較的低
湿度まで除湿されて圧力調節弁６で圧力調節されてオイ
ルセパレーター７、ミストセパレーター８で空気中のオ
イル分を除去したあと熱交換器１０で必要に応じて加熱
または冷却されて、中空糸ガス分離膜モジュール１２、
１３のガス供給口から膜の供給側へ流される。９は圧力
計、１１は温度計である。ガス混合物が膜に接して流れ
る間に膜を選択的に透過する酸素ガス成分が膜を透過す
る。透過した透過ガスは膜の透過側を流れてモジュール
の透過ガス排出口を経由して透過ガス排出流となり配管
の途中で流量調節弁１６、１７で流量を絞られたのち系
外へ排出される。１４、１５は圧力計である。流量調節
弁１６、１７で流量を絞られて中空糸分離膜モジュール
内の膜の透過側の空間の圧力は膜の供給側の圧力（ゲー
ジ圧）の０．１〜５０％に調節される。膜透過成分の酸
素ガスが除去された富化窒素ガスは膜の未透過側を流れ
て中空糸膜分離膜モジュールの未透過ガス排出口を経て
製品ガス出口２４へ導かれる。１８、１９は酸素濃度
計、２０、２１は流量調節弁、２２、２３は流量計であ
る。図１では２本の中空糸分離膜モジュールが並列で用
いられており、供給ガスは前処理を終わったあと分岐し
てそれぞれのモジュールへ供給され、それぞれの中空糸
分離膜モジュールで得られた富化窒素ガスは合流して製
品ガス出口２４へ導かれている。

【００２２】

【実施例】以下に実施例によって本発明を更に詳しく説
明する。尚、本発明は以下の実施例に限定されるもので
はない。

【００２３】（比較例１）空気を供給量１３２Ｎｍ³／
ｈ、圧力７ｋｇｆ／ｃｍ²（ゲージ圧）で供給し透過側
を常圧（ゲージ圧が０ｋｇｆ／ｃｍ²）にすると純度９
５体積％の富化窒素ガスが６２Ｎｍ³／ｈ得られる非対
称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュールを用いて、純
度９５体積％の富化窒素ガスを２００Ｎｍ³／ｈ得るこ
とを検討した。目的とする純度９５体積％の富化窒素ガ
スを２００Ｎｍ³／ｈ得るためには（２００Ｎｍ³／ｈ÷
６２Ｎｍ³／ｈ＞３．２本であるので）前記非対称ポリ
イミド中空糸ガス分離膜モジュールが４本必要であり、
供給する空気量は合計で（１３２Ｎｍ³／ｈ×４本）５
２８Ｎｍ³／ｈであるので、コンプレッサーの能力は５
２８Ｎｍ³／ｈ以上の能力を持つコンプレッサーが必要
となった。

【００２４】（実施例１）比較例１と同様の非対称ポリ
イミド中空糸ガス分離膜モジュールを用い、膜の透過側
の圧力を０．３ｋｇｆ／ｃｍ²（ゲージ圧）になるよう
に透過流量を絞る方法で運転すると、モジュール１本当
たり供給空気量が１２０Ｎｍ³／ｈで純度９５体積％の
富化窒素ガスが５４Ｎｍ³／ｈ得られた。従って、この
運転方法では、目的とする純度９５体積％の富化窒素ガ
スを２００Ｎｍ³／ｈ得るためには（２００Ｎｍ³／ｈ÷
５４Ｎｍ³／ｈ＞３．７本であるので）前記非対称ポリ
イミド中空糸ガス分離膜モジュールが４本必要であり、
供給する空気量は合計で（１２０Ｎｍ³／ｈ×４本）４
８０Ｎｍ³／ｈであるので、コンプレッサーの能力は４
８０Ｎｍ³／ｈ以上の能力を持つコンプレッサーであれ
ば問題がなかった。

【００２５】すなわち比較例１では例えば能力が５００
Ｎｍ³／ｈのコンプレッサーでは要求性能を満たすこと
ができないために、これよりも大型のコンプレッサーを
購入する必要があったが、実施例１では能力が５００Ｎ
ｍ³／ｈのコンプレッサーで充分であり設備費が少なく
てすむことが判る。更に、比較例１で大型のコンプレッ
サーを導入すると当然運転コストが高くなるが、実施例
１では小型のコンプレッサーで済むので運転コストは比
較的少なくなる。

【００２６】（比較例２）比較例１と同様の非対称ポリ
イミド中空糸ガス分離膜モジュールを用いて、膜の透過
性能の低下が予想される環境下で、純度９５体積％の富
化窒素ガスを２００Ｎｍ³／ｈ得ることを検討した。膜
の透過性能が１５％低下しても継続して使うことができ
るように運転開始時には安全率を加味して過剰な能力を
持つガス分離膜モジュールが配置された。すなわち前記
非対称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュールの性能が
１５％低下した場合、ガス分離膜モジュール１本当たり
目的とする純度９５体積％の富化窒素ガスの発生量が５
３Ｎｍ³／ｈに低下することを考慮すると、目的とする
純度９５体積％の富化窒素２００Ｎｍ³／ｈを得るため
には（２００Ｎｍ³／ｈ÷５３Ｎｍ³／ｈ＞３．７本であ
るので）前記非対称ポリイミド中空糸ガス分離膜モジュ
ールが４本必要であった。

【００２７】運転開始時、膜の透過側圧力を調節するこ
となしに常圧（ゲージ圧が０ｋｇｆ／ｃｍ²）で運転す
ると、分離膜モジュール４本での純度９５体積％の富化
窒素ガスは合計（６２Ｎｍ³／ｈ×４本）２４８Ｎｍ³／
ｈ得られる。これは目的とする２００Ｎｍ³／ｈよりも
２４％過剰であり、過剰分を処理するための配管、バル
ブ、タンク、制御装置などの付帯設備が必要になった。
一方、同じ分離膜モジュールで目的とする２００Ｎｍ³
／ｈ（１本当たり５０Ｎｍ³／ｈ）の富化窒素ガスを得
ようとすると、得られる富化窒素ガスの純度は９６．２
体積％となってしまい、純度を９５体積％とするために
はこれを希釈するための付帯設備が必要となった。

【００２８】（実施例２）比較例２と同様の非対称ポリ
イミド中空糸ガス分離膜モジュールを用い、同じ環境下
同様の富化窒素ガスを得ることを本発明の運転方法によ
って検討した。運転開始時、膜の透過側の圧力を０．４
７ｋｇｆ／ｃｍ²（ゲージ圧）になるように透過流量を
絞る方法で運転すると、分離膜モジュール１本当たり純
度９５体積％の富化窒素ガスが５０Ｎｍ³／ｈ、すなわ
ち分離膜モジュール４本で純度９５体積％の富化窒素ガ
スを２００Ｎｍ³／ｈ得ることができ、目的の純度とガ
ス量を満たすことができた。すなわち、比較例２で必要
とされた付帯設備は必要なかった。

【００２９】また、分離膜の透過性能が１０％低下した
時点では、膜の透過側の圧力を０．２４ｋｇｆ／ｃｍ²
（ゲージ圧）になるように透過流量を絞る方法で運転す
ると、分離膜モジュール４本で純度９５体積％の富化窒
素ガスを２００Ｎｍ³／ｈ得ることができ、目的の純度
とガス量を満たすことができた。すなわち、比較例２で
必要とされた付帯設備は必要なかった。

【００３０】更に、分離膜の透過性能が１５％低下した
時点では、膜の透過側の圧力を０．１２ｋｇｆ／ｃｍ²
（ゲージ圧）になるように透過流量を絞る方法で運転す
ると、分離膜モジュール４本で純度９５体積％の富化窒
素ガスを２００Ｎｍ³／ｈ得ることができ、目的の純度
とガス量を満たすことができた。すなわち、比較例２で
必要とされた付帯設備は必要なかった。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したようなものであ
るから、以下に記載されるような効果を奏する。本発明
のガス分離膜の運転方法を用いることによって、過剰な
加圧装置などの付帯設備を必要とすることなく、目的と
する純度と流量の製品ガスを得ることができる。また、
分離膜モジュールの透過性能が劣化するような場合で
も、本発明のガス分離膜の運転方法を用いることによっ
て、過剰な付帯設備を必要とせずまた分離膜モジュール
の取り替えなどの特別な処置なしに目的とする純度と流
量の製品ガスを継続的に得ることができる。すなわち、
本発明のガス分離膜の運転方法を用いることによって、
設備費用や運転コストを抑制して簡便かつ経済的に目的
とする純度と流量の製品ガスを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用されるガス分離膜システムの実施
形態の一つの概要図である

【符号の説明】

１：空気取入口２：ダストフィルター３：コンプレッサー４：高圧タンク５：冷凍除湿機６：圧力調節弁７：オイルセパレーター８：ミストセパレーター９：圧力計１０：熱交換器１１：温度計１２、１３：中空糸ガス分離膜モジュール１４、１５：圧力計１６、１７：流量調節弁１８、１９：酸素濃度計２０、２１：流量調節弁２２、２３：流量計２４：製品ガス出口

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】選択的透過性を有するガス分離膜の供給側
にガス混合物を加圧して供給する工程と、膜の透過側の
圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）に対して
０．１〜５０％の範囲内で調節する工程とを含み、前記
膜の透過側の圧力調節によって膜の供給側に供給するガ
ス混合物の供給流量が調節されることを特徴とする、ガ
スを分離回収するためのガス分離膜の運転方法。
【請求項２】選択的透過性を有するガス分離膜の供給側
にガス混合物を加圧して供給する工程と、膜の透過側の
圧力（ゲージ圧）を供給側の圧力（ゲージ圧）に対して
０．１〜５０％の範囲内で調節する工程とを含み、前記
膜の透過側の圧力調節によって膜の未透過側で得られる
製品ガスの純度および／あるいは流量が調節されること
を特徴とする、ガスを分離回収するためのガス分離膜の
運転方法。
【請求項３】膜の透過側の圧力調節が、膜の透過側から
の透過ガス排出流の流量を絞ることによっておこなわれ
ることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のガ
スを分離回収するためのガス分離膜の運転方法。
【請求項４】ガス分離膜が非対称ポリイミド中空糸分離
膜であり、供給するガス混合物が空気であり、膜の未透
過側で得られる製品ガスが富化窒素であることを特徴と
する請求項１〜３のいずれかに記載のガスを分離回収す
るためのガス分離膜の運転方法。