JPS59130520A - 隔膜ガス分離法 - Google Patents

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】 発明の背景 本発明はガス混合物中の１種以上のガスの透過に対して
選択性を有する隔膜によってガスを分離する方法に関す
る。特に、ガス拡散または透過によってメタンのような
炭化水素ガスから二酸化炭素および／または硫化水素の
ような酸性ガスを選択的に隔膜分離する方法であって使
用隔膜の特性を変更すること無くガス分離隔膜ステージ
の分離効率を改善できる方法に関する。

最近、多数のガスを他の多数のガスまたは蒸気との混合
物から分離するためにガス分離隔膜が開発されている。

隔膜によるガス分離は、隔膜材料を介する拡散または透
過のいずれであっても、隔膜のどちらかの側で維持され
ている大きな差圧に依存する。この圧力の問題は液状物
質を半透膜で分離する場合に要求されるものとはかなシ
異なる。

一般に、半透膜を通る１種以上のガスの流れは、膜両面
の差圧が増加すると、増大する。しがしながら、かかる
圧力の増加は、使用する隔膜がフラットフィルム形態ま
たは中空繊維形態いずれであっても一般にその強度によ
って実際上制限される。

さらに、カスケード分離の段階またはステージのように
反復分離ステージを介してガスおよびガス混合物を圧縮
する場合のコストは直ちに経済的限界に達する。かかる
カスケード分離段階まだはステージは例えば米国特許第
２，５４０，１５２号；第２，６１７，４９３号；第３
．７１３．２７１号；第４，１０４．０３７号および第
４．３１２．７５５号；並びに欧州特許公開番号第［１
，０２９，６００Ａ１号に説明されている。

特に米国特許第４，１１９，４１７号は直列に連結した
一対の隔膜分離器であってこの２個の分離器からの透過
ガスと不透過ガスをシステムの他の箇所へ供給するだめ
の多数の配管構造を有するものを開示している。このガ
ス分離器システムに使用される隔膜は約４〜５の分離係
数を有するが、この特許権者はステーソ間でガスを再圧
縮しながらこれ等分離器を実施することによってよシ高
い分離係数を得ることを試みている。

隔膜が遅いがヌの透過度に比らべて水素の透過度に対し
て高い選択性を示す場合には、遅い透過がスを含有する
ガス混合物から水素のような遠因透過ガスを単一ステー
ジの隔膜ガス分離によって効率よく回収することができ
る。これに関しては、米国特許第４，１８０，５５３号
および米国特許第４，１７２，８８５号参照。また、直
列の２個の透過器ステージをもって分離を達成する場合
には米国特許第４，１８０，５５２号参照。水素は比較
的高純度および高回収率で回収することができるが、不
透過ガスはいずれの成分もしばしば高純度でない。米国
特許第４，１３０，４０３号は直列の一対の分離器を使
用することを開示しているが、その場合２番目の分離器
からの低圧透過ガスは再圧縮されて６番目の分離器に供
給され、他方不透過ガスは直列の対分離器を橋絡する流
れに再循環させられる。過度の数の分離および再圧縮の
ステージは一般に経済的に魅力がない。

隔膜の差圧を増加すること無く透過ガスおよび不透過ガ
スの両方を比較的高レベルの回収度および純度で分離す
るための簡単で効率のよい経済的な方法は有利であるの
で望まれている。

本発明の記載にあたシ、ガス透過性の高分子隔膜の特に
便利な分析特性は隔膜を通る特定ガスに対する隔膜の透
過度である。膜厚ｔを通るガス混合物中のガスａ［対す
る隔膜の透過度（ｐａ／ｚ）は隔膜表面積単位当シ、時
間単位当シ、隔膜の厚さを介して透過する物質の分圧差
単位当シの隔膜透過ガスの標準温度と圧力（ＳＴＰ）で
の容積である。透過度を表わす一方法は隔膜表面積ｃｍ
２当シ、秒当シ、膜厚を介しての分圧差ＩＣＩｎＩ（ｇ
当）のｃＩｎ３（ＳＴＰ）である〔即ちｃｍ３（Ｓ　Ｔ
　Ｐ　）／ｃｒｎ２−８ｅ（！−ｃｍＨｇである〕。別
に断わらない限シ、本願における透過度はすべて１５℃
の温度および１気圧の圧力で記述されている。透過度は
ガス透過単位（ＧＰＵ）即ちｃｍ３（Ｓ　Ｔ　Ｐ　）／
ｃｍ２−　Ｂｅｃ　−ｃｍＨｇＸｌ　０６で記述されて
いるので、ＩＧＰＵはＩ　Ｘ　１０６ｃｍ３（Ｓ　Ｔ　
Ｐ　）／ｃｍ２−　ｓｅａ　−ｃｍ　Ｈｇである。ガス
透過特性を表わすのに便利な別の関係は分離係数である
。与えられた一対のガスａとｂに関する隔膜の分離係数
αａ／ｂはガス混合物中のガスａに対する厚さｔの隔膜
の透過度（Ｐａ／ｚ）対ガスｂに対する同一隔膜の透過
度（Ｐｂ／ｚ　）の比として規定される。

実際、一対の所定ガスに関する所定隔膜の分離係数は各
ガスに対する透過度の算出に十分な情報を与える多数の
技術によって決定することができる。透過度および分離
係数を決定するために有効な多数技術のうちのいくつか
はワーング等の著書「テクニックス・オプ・ケミストリ
ー」第７巻、分離用隔膜（ジョン・ワイリ＆サンズ発行
、１９７４年）第１６章第２９６〜６２２頁に開示され
ている。

測定は純粋ガスの透過によっても又はブレンドガスの透
過によっても行うことができる。しかしながら、特定ガ
スに対する隔膜の透過度測定は純粋ガス透過による方が
ブレンドガス透過による場合よシ高く出ると云うことが
実験的に示されている。一般に１透過度や分離係数は実
際の隔膜ガス分離性能特性をより正確に予測するもので
あるから、プレン−ガスに対するガス透過特性を求める
ことが望ましい。

カスケーｒ分離機構において必要としたような分離ステ
ージ間での反復ガスの再圧縮を必要と斗ずに不透過生成
ガス（単数または複数）の回収を改善するガス分離法が
見い出された。この方法は再循環流の成分をさらに分離
するだめの２次分離ヌテーシの使用も必要としない。こ
の新規な方法は隔膜を通しての透過まだは拡散によって
分離可能であるが公知の単一透過ステージの使用によっ
ては不透過生成ガスの必要な回収を行うことができない
ガス混合物の分離に適用できる。この方法は、ガス混合
物のうち一方のガスを透過生成ガスに濃縮しそして他方
のガスを不透過生成ガスに濃縮することが要求される少
なくとも２′ｍのガスに関して適度な分離係数を示す隔
膜を使用する場合に特に有利である。α丁で表わされる
隔膜の分離係数は遅い透過ガス物質（物質ｊ）について
の隔膜の透過度に対する速い透過ガス物質（物質１）に
ついての隔膜の透過度の比である。この適度な分離係数
は約８〜約６０の範囲にある。

この本発明の新規な方法は酸性ガスと炭化水素ガス例え
ばメタンとを含有するガス混合物から酸性ガス例えば二
酸化炭素および／または硫化水素を分離する場合に特に
有利である。特に、この隔膜は二酸化炭素／メタンに関
する分離係数発明の概要 本発明は、少なくとも１種のガスと他の少なくとも１種
のガスとを含有する混合物から、上記少なくとも１種の
ガスに富む不透過ガスを回収するための隔膜ガス分離法
において （ａ）　　上記少なくとも１種のガスの透過よシも上記
他の少なくとも１種のガスの透過に対して選択性を示す
隔膜を有する少なくとも２個の１次分離器に上記混合物
を透過圧で供給しく但し、上記１次分離器は所定の１次
分離器隔膜表面積を有する）；（ｂ）　　上記少なくと
も１種のガスの透過よシも上記他の少なくとも１種のガ
スの透過に対して選択性を示す隔膜を有する少なくとも
２個の２次分離器に上記１次分離器からの不透過ガスを
移行させ（但し、上記２次分離器は所定の２次分離器隔
膜表面積を有し、そして上記所定の１次分離器隔膜表面
積対上記所定の２次分離器隔膜表面積の比は少なくとも
０．６である）； （Ｃ）上記１次分離器から上記他の少なくとも１種のガ
スに富む透過ガスを取出し； （ｄ）　　上記２次分離器から上記少なくとも１種のガ
スに富む不透過ガスを取出し；そして （θ）上記２次分離器から再循環透過ガスを取出してそ
の少なくとも一部を上記混合物に戻すことによって、上
記不透過ガス中に回収される上記少なくとも１種のガス
の容量を増大させることを特徴とする方法を提供する。

この方法は、酸性ガス成分例えば二酸化炭素および／ま
たは硫化水素の透過に対して選択性を示し、二酸化炭素
／メタンにくけ８〜６０の範囲にある隔膜を有する分離
器を使用する場合に特に有利である。

この方法は混合物の炭化水素ガスが低級炭化水素カス例
えばメタン、エタン、プロパン、ブタ／、イソブタン、
ぺメタン、イソペンタン、およびその混合物である場合
に有効である。この方法は炭化水素ガスがメタンからな
る場合に特に有効である。この方法は約３０〜約７０モ
ルチのメタンと約６０〜約７０モルチの二酸化炭素を含
有する供給ガスと再循環透過ガスとの混合物を分離する
ために用いることが好ましい。この方法はメタンに富む
不透過ガスが少なくとも約９０モルチのメタンで、かつ
供給ガスの全メタンの少なくとも９０係からなる場合に
特に有利である。

この方法は隔膜が上記少なくとも１種のガスの透過よシ
も上記他の少なくとも１種のガスの透過に対して８〜３
０の範囲の係数で選択性を示す場合に特に有効である。

即ち、この隔膜はガスに関する分離係数αが８〜６０の
範囲にある。

かかる方法においては、上記１次分離器が所定の１次分
離器隔膜表面積を有する複数分離器からなりそして上記
２次分離器が所定の２次分離器隔膜表面積を有する複数
分離器からなり、そして上記所定の１次分離器隔膜表面
積対上記所定の２次分離器隔膜表面積の比は少なくとも
０．６であることがしばしば望ましい。

さらに本発明は、他の少なくとも１種のガスの透過に比
らべて成るガスの透過に対して選択性を示す隔膜を有す
る少なくとも２個の１次分離器、上記他の少なくとも１
種のガスの透過に比らべて上記酸るガスの透過に対して
選択性を示す隔膜を有する少なくとも２個の２次分離器
、少なくとも上記酸るガスと上記他の少なくとも１種の
ガスとを含有する混合物を透過圧で上記１次分離器に送
シ込む手段、上記１次分離器から不透過ガスを上記２次
分離器へ流す手段、上記１次分離器から少なくとも上記
酸るガスに富んだ透過ガスを取出す手段、上記２次分離
器から上記他の少なくとも１種のガスに富んだ不透過ガ
スを取出す手段、上記２次分離器から再循環透過ガスを
取出す手段、および上記再循環透過ガスの少なくとも一
部を上記混合物供給手段へ戻す手段からなる隔膜ガス分
離装置である。

本発明の装置の好ましい態様においては、上記１次分離
器は所定の１次分離器隔膜表面積を有し、上記２次分離
器は所定の２次分離器隔膜表面積を有し、そして上記１
次分離器隔膜表面積対上記２次分離器隔膜表面積の比は
少なくとも０．３である。

さらにまた、本発明の好ましい態様は二酸化炭素および
／または硫化水素とメタンとを含有するガス混合物をメ
タンよシも二酸化炭素に対してより透過性の隔膜の一方
の側に接触させて酸性ガスを隔膜の他方の側に透過せし
めて、二酸化炭素および／または硫化水素のような酸性
ガスをメタンから分離する方法である。透過ガスを隔膜
の他方の側から取出し、そして回収流と再循環流に分け
、再循環流は隔膜の一方の側に接触するようにもどす。

隔膜は二酸化炭素／メタンに関する分離係数が少なくと
も約８である。

発明の詳細 図面を参考にしながら詳細に説明する。第１図は本発明
の方法を実施するために有効な装置を概略的に説明する
ものである。メタンのような炭化水素ガスと二酸化炭素
のような酸性ガスを含有する供給ガスはライン１によっ
て供給されるが、この供給ガスはライン１２の再循環透
過ガスと混合して混合物を生成し、ライン５によって１
次分離器７に送シ込まれる。１次分離器７はメタンの透
過よシ二酸化炭素の透過に対して選択性を示す隔膜８を
有している。

この混合物は二酸化炭素に富んだガスが選択的に隔膜を
透過するように透過圧で送シ込まれる。

二酸化炭素に富む透過ガスを１次分離器１がらライン２
によって減圧で取出しながら、不透過ガスを１次透過器
７からライン６によって２次透過器９に移行させる。２
次透過器はメタンの透過よシも二酸化炭素の透過に対し
て選択性を示す隔膜１０を有している。やはシ二酸化炭
素は隔膜１゜を選択的に透過するのでメタンに富んだ不
透過ガスが生成され、この不透過ガスは２次号ＰＩｉ器
９からライン３によって減圧で取出される。２次分離器
９からの透過ガスはライン４によって圧縮機１１に送ら
れライン１２によって再循環透過ガスとして透過圧でフ
ィーＰバックさせられる。

隔膜８および１０は炭化水素例えばメタンの透過よシも
酸性ガス成分例えば二酸化炭素の透過に対して選択性を
示し、依ってこれ等隔膜は二酸化炭素／メタンに関する
分離係数が少なくとも約８であるものとして特徴付けら
れる。この分離係数フラットシートの形態であってもよ
いが、好ましくは中空高分子繊維の形態である。一般に
隔膜は中空繊維膜の多数の束からなる。好ましい中空繊
維膜としては米国特許第４，２３０，４６３号に開示さ
れているような多成分膜がある。種々の有効な分離器設
計例としては米国特許第３，６１６，９２８号；第５．
５３９，３４１号；第３．４２２，００８号；第３，５
２８，５５３号；第３，７０２，６５８号；および第４
，３１５，８１９号に開示されたものがある。

第６図には供給ガスを低圧で供給するので透過圧に圧縮
する必要のある代替装置が開示されている。２次分離器
９Ａからの透過ガスはライン４Ａによって再循環透過ガ
スとして送られ、ライン１人の低圧供給ガス流と混合す
る。これ等は低圧ガス混合物を生成してライン１２Ａに
よって圧縮機１１Ａに送られ、圧縮機によって透過圧の
混合物となる。

第３図に示されているような操作は、再循環透過ガスと
供給ガスの両方が圧縮機によって透過圧に圧縮されるの
で、有利である。これは主要な器具、設備コストおよび
作業コストをかなシ節約する。

勿論、第１図および第３図の分離器７．９および７Ａ％
９Ａは所望の分離に必要な隔膜表面積に応じて分離器側
々の隔膜表面積が最も経済的になるように単一分離器ま
たは複数分離器を表わしているものと解すべきである。

第２図には本発明の方法の別の態様を実施するだめの代
替装置が概略的に説明されている。例えばメタンと二酸
化炭素を含有するガス混合物はライン４２によって供給
されるが、それはライン４１による供給ガスとライン６
６による再循環透過ガスからなる。このガス混合物は透
過圧で直列の複数１次分離器４３．４７および５１に供
給される。各１次分離器は二酸化炭素の透過に対して選
択性を示す隔膜４４．４８および５２を有するので二酸
化炭素に富んだ透過ガスが分離器からライン４５．４９
および５３によって取出すことができる。不透過ガスは
直列の各１次分離器を最小の透過圧低下で例えばライン
４６．５０および５４によって通過する。直列１次分離
器の数はガス総流量、必要な分離、分離器１個に設ける
ことができる経済的な隔膜表面積の如き因子に依って決
まる。複数１次分離器からの不透過ガスはライン５Ｇに
よって複数２次分離器に供給されるが、ライン５６は不
透過ガスを例えばライン５７および５８によって並列配
置の２次分離器５９および６１に送シ込まれるガス流に
分割する。かかる２次分離器５９および６１は二酸化炭
素の透過に対して選択性を示す隔膜６０および６２を有
するので２次分離器に供給されたガスよシも二酸化炭素
に富む透過ガスをそれぞれライン６４および６５から取
出すことができる。透過ガス流は再循環透過ガスとして
組合わせることができるのでライン６６によって搬送さ
れてライン４１の供給ガスとプレンｒされる。２次分離
器からの不透過ガスは実質的にメタンに富み、ライン６
８および６１によって２次分離器から取出すことができ
る。２次分離器の数もまた処理すべきガスの量、必要な
分離および分離器１個に設けることができる隔膜表面積
の量の如き変数に依存する。

実行すべき分離に依るが、１次分離器例えば４３．４γ
および５１の配置は第２図に示されているように直列で
あってもよいし又は並列配置もしくは直列／並列組合わ
せの配置であってもよい。

同様に、２次分離器例えば５９および６１の配列は第２
図に示されているように並列であってもよいし又は直列
配置もしくは直列／並列配置であってもよい。

第４図には、単一隔膜分離器をもって本発明の方法の態
様を実施するために有効な装置が概略的に示されている
。例えば二酸化炭素とメタンのガス混合物は圧縮機１１
１によってライン１１２を通して、メタンよシも二酸化
炭素に対してより透過性の隔膜１１４を有する分離器１
１３に送り込まれる。

二酸化炭素は隔膜の一方の側から他方の側に選択的に透
過するので二酸化炭素に富む透過ガス流としてライン１
１６を通して分離器１１３から取υ出される。不透過ガ
スはライン１０４を通して分離器１１３から取り出され
る；このガス流はメタンに富む回収流である。ライン１
１６を通る二酸化炭素に富む透過ガス流の一部をこのラ
インから取り出し、ライン１０３によって圧縮機１１１
の吸込側に再循環し即ちもどして隔膜１１４の一方の側
に接触するようにフィーにバックさせる。

残シの透過ガス流は二酸化炭素に富む回収流１０５とし
て取シ出される。分電器１１３の入口側にもど式れる二
酸化炭素に富む透過ガス流の量は約１０〜５０％である
。

はう犬な数の隔膜ガス分離操作の結果としてがなりの量
の隔膜透過データが集積されておシ、隔膜カス分離のコ
ンピューターシミュレーションを用いて適度な正確さで
隔膜ガス分離器性能を予測できる。かかる隔膜分離デー
タは例えば次のようなものである二二酸化炭素２１．８
モルチとメタン７６．９モル係を含有する供給ガスを、
二酸化炭素に対してよシ透過性のガス分離隔膜と接触さ
せた場合、二酸化炭素７８．６モル係を含有する透過ガ
スが取り出せた。不透過ガスはメタン７９．０モル係に
濃縮された。同じ隔膜に、二酸化炭素７９．８モル係と
メタンたった１６．９モル係とを含有する実質的に二酸
化炭素の多い供給ガスを接触させ、そして同じような温
度、圧力および流量の条件下で操作した場合、透過ガス
は二酸化炭素９４．４モル係に濃縮されていた。しかし
ながら不透過ガスは１９．２モル係のメタンに濃縮され
たにすぎなかった。

下記実施例は二酸化炭素とメタンを含有するガス混合物
の隔膜ガス分離のコンピューターシミュレーションに基
づいている。下記実施例で用いられている度量のメート
ル単位は米国で通常使用されている度量単位を次の転換
係数で換算したものである。

５ＯＦＨＸ　Ｏ，０２６８＝　Ｎ　ｍ”／ｈｒｐｓｉ　
　Ｘ　０．８９　＝　ｋＰａ ｆｔ２ｘ　Ｏ，［ｌ　９２９　＝　ｍ”ＢＨＰ　Ｘｏ、
７４５７＝ｋＷ （但し、 ＦＥＯＦＨは１時間当りの標準立方フィートで表わした
流量の単位である； Ｎ　７７１３／ｈｒは１時間当りの呼称立方米で表わし
た流量の単位である； ｐｓｉは平方インチ当りの力（ポン−）で表わしだ圧力
の単位である； ｋＰａはキロパスカルで表わした圧力の単位である； ｆｔ”は平方フィートで表わした面積の単位である； ＴｒＬ２は平方米で表わした面積の単位である；ＢＨＰ
はブレーキ馬力で表わしたパワーの単位である；そして ｋＷはキロワットで表わしたパワーの単位である。

実施例１ これは公知の隔膜がヌ分離をコンピューターシミュレー
ションによって説明するものであシ、隔膜ガス分離法に
よるメタン回収において隔膜面積増加が不利に作用する
ことを立証する。この作用は隔膜表面積が増加すると不
透過ガス中のメタンの純度は増加するがメタンの回収は
かなシ減少すると云うものである。二酸化炭素４４．０
モル係、メタン５５．０モル係および窒素１．０モル係
からなる供給ガスを１１１５　Ｎｍ”／ｈｒの流量で供
給する。

このガスは３６２０　ｋＰａの透過圧で、隔膜表面積１
１０６７ＦＬ”の分離器に送シ込まれる。隔膜の透過側
は１７２　ｋＰａに保たれる。

両分離器の隔膜は二酸化炭素透過度３５．Ｑ　ＧＰＵ（
先に規定されている）、メタン透過＆２．５ＧＰＵおよ
び窒素透過度１．９０　ｐ　Ｕを有するものとして特徴
付けられる。この二酸化送累とメタンの透過度に基いて
、この隔膜はメタンの透過よシも二酸化炭素の透過に対
して１４の選択性を示す：即ち二酸化炭素に富むガスが
隔膜を通して選択的に透過されるであろう。透過回収ガ
スは６９．１モル係二酸化炭素と６０．４モル係メタン
の組成で流量７０４　Ｎ７７１”　／ｈｒを有するであ
ろうと予測される。

この透過ガス流によって、供給ガス中に含有されていた
全二酸化炭素の９９．１　％が回収される。

また、透過器からの不透過ガスは１．１モル係二酸化炭
素と９６．９モル係メタンの組成で流量４１６Ｎ　７７
１３／　ｈｒであろうと予測される。この不透過ガス流
によって、供給ガス中に含有されていた全メタンの６５
．１　％が回収されるであろう。

隔膜表面積を１２３６　ｍ２に増した以外は同一条件で
シミュレーションを繰シ返した。隔膜表面積が増すと、
不透過ガスはメタン９７．６モル係のレベルにまで濃縮
されたメタンになる。しかしながら、不透過ガスによる
メタンの回収は不透過ガスが供給ガス中の全メタンの６
０．．１　％からなる程迄に低下するであろう。

さらに、隔膜表面積が１３８４　ｍ”に増した以外は同
一条件でシミュレーションを繰シ返した。

この隔膜表面積の増加によって、不透過ガスは９７．８
モルチのレベルにまで濃縮されたメタンになるであろう
と予測される。しかしながら、不透過ガスによるメタン
の回収はさらに低下して、不透過ガスは供給ガス中の全
メタンの５４．９％に過ぎなくなるであろう。

このシミュレーションの関連データを第１表にまとめた
。

寸　ぐの？＋口　　　艶 の　寸ト０へ　　　寸 Ｋ）　　　　　唖　ｏ−＋旧 −ｏ　ａ：＋−ｏ寸０ｉ ００Ｃ１ｆｆｉ　　　　　＋”−ト　■　へ　　　　　
　　　　Ｏ寸ｕ″）ｒ　Ｃ’Ｊ　　（イ）α　　　　　
℃寸Ｌ１″）Ｆ 下記実施例２〜５は本発明の詳細な説明するためのもの
であシ、隔膜全表面積が増しても不透過ガスによるメタ
ンの回収がかなシ改善されている。

実施例２ ４４．０モルチの二酸化炭素、５５．０モルチのメタン
および１．０モルチの窒素からなる供給ガスを流量１１
１５　Ｎｍ”／ｈｒで供給する隔膜ガス分離をコ／ピユ
ータ−シミュレーションで説明する。このガスは３６２
０　ｋＰａの透過圧で供給される。この供給ガスはやは
Ｆ）　３６２０　ｋＰａに圧縮された透過再循環ガスと
組合わされて隔膜表面積７４３　ｍ２の１次分離器に送
シ込まれる。１次分離器からの不透過ガスを隔膜表面積
３６２　ｍ２の２次分離器に移行きせる。

両分離器の隔膜は二酸化炭素透過度３５．０　ＧＰＵ（
先に規定されている）、メタン透過度２．５　ＧＰＵお
よび窒素透過度１．９０　Ｐ　Ｕを有するものと１−で
特徴付けられる。この二酸化炭素とメタンの透過度に基
いて、この隔膜はメタンの透過よりも二酸化炭素の透過
に対して１４の選択性を示す：即ち二酸化炭素３０．９
％とメタン６８．１　％の組成を有する透過再循環ガス
は流量’Ｉ　１５　Ｎｍ”／ｈｒで２次分離器から取出
して供給ガスと混合すべき透過再循環ガスとしてもどす
ことができると予測される。

１次分離器からの透過ガスは二酸化炭素７８．１モルチ
とメタン２１，６モルチの組成で流量６１７Ｎ　ｍ”７
’ｈｒであると予測される。この透過ガス流は供給ガス
中に含有されていた二酸化炭素の９７．９％を含有する
であろう。

また、２次分離器からの不透過ガスは二酸化炭素２．０
モルチとメタン９６．１モルチの組成で流量４９９　Ｎ
７７１”　／　ｈｒであろうと予測される。この不透過
ガス流は供給ガス中の全供給メタンの７８．２　％を回
収するであろう。

透過ガス流は各透過器から１７２１ｃＰａの圧力で流出
するであろう。透過再循環ガスを３６２０　ｋＰａの透
過ガス圧に圧縮するために２３　ｋｗの圧縮パワーを必
要とするであろう。

実施例２のコンピーターシミュレーションノ関連データ
を第２表にまとめた。

実施例に の実施例は二酸化炭素とメタンを含有するガス混合物の
隔膜ガス分離のコンピューターシミュレーションをさら
に説明するだめのものである。

実施例２のシミュレーションに使用したと同じ供給ガス
は、１次透過器が隔膜表面積５３９　ｍ２を有しそして
２次透過器が隔膜表面積６９７　ｍ”を有する本発明の
方法によって分離することができる。

その他の操作パラメーターは、透過再循環ガスが二酸化
炭素５０．１モルチとメタン４９．２モルチの組成で流
量３００　Ｎｍ３／ｈｒでおろう以外は実施例２と同じ
である。この再循環ガスは容量が高いので１７２　ｋＰ
ａから３６２０　ｋＰａに圧縮するために６　Ｑ　ｋＷ
のパワーを必要とする。

１次分離器から回収される透過ガスは二酸化炭素８４．
６モルチとメタン１５．２モルチの組成で流量５６６　
Ｎ　ｍ”　／ｈｒで流出すると予測される。この透過ガ
ス流は供給ガス中の全二酸化炭素の９７．３チを含有す
ると予測される。

２次分離器からの不透過ガスは二酸化炭素２．０モルチ
とメタン９６．２モルチの組成で流量５５ＯＮｍ、”／
ｈｒで流出すると予測される。この不透過ガスによるメ
タンの回収は供給ガス中の全メタンの８５．７　％でか
なシ高いものであると予測される。

この実施例６のコンピューターシミュレーションの関連
データは第２表にまとめられている。

実施例４ この実施例は二酸化炭素とメタンを含有するガス混合物
の隔膜ガス分離のコンピューターシミュレーションをさ
らに説明するためのものである。

この実施例では、１次分離器の隔膜表面積をさらに減少
し、そして２次分離器の隔膜表面積をさらに増大せしめ
ている。そのためこの装置は高容量の再循環ガスを収容
できるので２次透過器から回収される不透過ガス流によ
るメタンの回収が増大する。

隔膜表面積４２７　ｍ”の１次分離器と隔膜表面積９５
７　ｍ２の２次分離器を用いる本発明の方法によって実
施例２のシミュレーションに使用したと同じ供給ガスを
分離する。その他の操作パラメーターは５２０　Ｎ７７
１３／ｈｒの再循環透過流を供給ガスと混合するために
もどす以外は実施例２と同じである。この高容量の再循
環透過ガスは１７２ｋＰａから３６２０　ｋＰａに圧縮
するために１０２　ｋＷのパワーを必要とする。

２次分離器からの不透過ガスによるメタンの回収は供給
ガス中の全メタンの９０．５％に迄向上すると予測され
る。

この実Ｍ　例４のコンピューターシミュレーションの関
連データは第２表にまとめられている。

実施例５ この実施例は二酸化炭素とメタンを含有するガス混合物
の隔膜ガス分離のコンピューターシミュレーションをさ
らに説明するだめのものである。

この実施例は２次分離器からの不透過ガス中のメタンの
回収がさらに向上していることを説明するだめのもので
ある。これは、分離器間の隔膜表面積をさらに調整しそ
して再循環透過ガスの流量をさらに増大させることによ
って達成される。１次分離器は隔膜表面積２７９　ｍ２
を有し、そして２次分離器は隔膜表面積１５５１ｒｒＬ
２を有する。

その他の操作パラメーターは１４００　Ｎｍ３／ｈｒの
透過再循環ガスを供給ガスと混合するためにもどす以外
は実施例２と同じである。この容量の再循環ガスは１７
２　ｋＰａから３６２０　ｋ’Ｐａに圧縮するために２
７５１ｗパワーを必要とした。

２次分離器からの不透過ガスによるメタンの回収は供給
ガス中の全メタンの９６．４％に迄向上すると予測され
る。

この実施例５のコンピューターシミュレーションの関連
データは第２表にまとめられている。

上記実施例２〜５は炭化水素ガスと酸性ガスを含有する
混合物から炭化水素に富む不透過ガスを回収するだめの
本発明の方法の態様を説明するものである。これ等実施
例は供給ガス状態、入手できる隔膜表面積、操作コスト
および必要な分離に応じて最も効果的にこの方法を実施
するために操作し得る広範囲の変数を具体的に説明して
いる。

本発明は隔膜表面積が増しだときに再循環ガスを利用し
て炭化水素の回収を減少させずにかなυ高レベルに増大
せしめることができる、炭化水素ガスと酸性ガスの混合
物からの炭化水素ガスの回収を向上せしめるための隔膜
ガス分離法を提供する。

実施例に の実施例は単一隔膜分離器を使用する本発明による隔膜
ガス分離のコンピューターシミュレーションを説明する
ものである。第６表にまとめらレタシミュレーションハ
５５．０モル係メタンと４５．０モルチ二酸化炭素の供
給ガスが９５．０モル係メタンの不透過ガス流と７８．
０モルチ二酸化炭素の透過ガス流に分離できると云うこ
とを予測している。この不透過ガス流は供給ガス中の全
メタンの７８．０　％を回収するであろう。透過ガス流
は再循環されない。隔膜の供給側の圧力は２５２０ｋＰ
ａであシ；隔膜の透過側の圧力は１７２　ｋｐａである
。

第６表 流れ煮★　　　　１０１　１０２　１０３　１０４　１
０５流量（１０３Ｎ７７１３／ｈｒ）　　　５．６　　
５．６　　０　　　２．６　　３．０組成（モル％） ＯＨ，５５，０５５，０−９５，０２２，０００２’　
　　　　４５．０　４５．０　−　　５．０　７８．０
★流れ屋は第４図において同じ屋によって表わされてい
るラインの流れに相当する。

実施例７ この実施例は透過ガス流の２５．７　％をガス混合物に
再循環する以外は実施例６と同じ隔膜がス分離のコンピ
ューターシミュレーションを説明するものである。第４
表にまとめられたシミュレーションは供給がスが９５．
０モル係メタンの不透過ガス流と、８０．８モルチ二酸
化炭素の透過ガス流に分離できることを予測する。この
不透過がス流は供給ガス中の全メタンの８１．５％を回
収するであろう。

第４表 流れ屋★　　　　１０１　１０２　１０３　１０４　１
０５流量（１０３Ｎｍ３／ｈｒ）　　５．６　　６．６
　　１．０　　２．６　　３．０組成（モル％） ＯＨ，５５，０４９，６１９，２９５，０１９，２００
２４５，０５０，４８０，８５，０８０，８★流れ屋は
第４図において同−屋によって表わされているラインの
流れに相当する。

実施例８ この実施例は透過ガス流の５０％をガス混合物に再循環
する以外は実施例７と同じ隔膜ガス分離のコンピュータ
ーシミュレーションを説明するものである。第５表にま
とめられているシミュレーションは供給ガスを９５．０
モル係メタンの不透過ガス流と８４．５モルチ二酸化炭
素の透過ガス流に分離できることを予測する。この不透
過ガス流は供給ガス中の全メタンの８５．６％を回収す
るであろう。

第５表 流れ屋★　　　　１０１　１０２　１０３　１０４　１
０５流量（１０”Ｎ＠３／ｈｒ）　　５．６　　８．４
　　２．８　　２．８　　２．８組成（モル％） ＣｊＨ４５５−０４１，７１５，５９５，０１５゜５Ｃ
！０２　　　　　４５．０５８．３　８４．５　５．０
　８４．５★流れ墓は第４図において同−潟によって表
わされているラインの流れに相当する。

この方法に使用するために適する隔膜は二酸化炭素／メ
タンに関すると同様しばしば硫化水素／メタンに関する
分離係数が実質的に大きい即ち少なくとも約９である。

従って、メタンから二酸化炭素を分離する場合と実質的
に同じ効率をもって硫化水素や硫化水素と二酸化炭素の
混合物をメタンから分離することができる。

本発明は具体的態様について記載されているが、それ等
に限定されるものではない。本発明の思想および範囲を
逸脱することなく種々の変形例が当業者によって生み出
されるであろうことを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第６図および第４図は本発明の方法を
実施する際に使用する装置の概略説明図である。 １次分離器・・・・・・・・・・・・７．７Ａ％　４３
．４Ｌ　５１２次分離器・・・・・・・・・・・・Ｌ　
　９Ａ％　　５Ｌ　６１単一分離器・・・・・・・・・
・・・１１３隔膜・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・８．１０．４４．４８．５２．６
０．６２．１１４ 圧縮機・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１
１．１１Ａ、１１１牙３図 オ１図 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５８　年特許願第　１９０６１３　　　　号２、発
明の名称 ３、補正をする者 事件との関係　持１ｔ′「出願人 住　　所 ４、代理人 昭和５９年　１　月　３１日 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象 ／−−＼＼

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１種のガスと他の少なくとも１種のガ
   スとを含有する混合物から、上記束なくとも１種のガス
   に富む不透過ガスを回収するだめの隔膜ガス分離法にお
   いて、 （ａ）上記束なくとも１種のガスの透過に比らべて上記
   他の少なくとも１種のガスの透過に対して選択性を示す
   隔膜を有する少なくとも２個の１次分離器へ上記混合物
   を透過圧で供給しく但し、上記１次分離器は所定の１次
   分離器隔膜表面積を有する）： （ｂ）　　上記束なくとも１種のガスの透過に比らべて
   上記他の少なくとも１種のガスの透過に対して選択性を
   示す隔膜を有する少なくとも２個の２次分離器へ上記１
   次分離器からの不透過ガスを移行させ（但し、上記２次
   分離器は所定の２次分離器隔膜表面積を有し、そして上
   記所定の１次分離器隔膜表面積対上記所定の２次分離器
   隔膜表面積の比は少なくとも０．６である）；（Ｃ）上
   記１次分離器から上記他の少なくとも１種のガスに富む
   透過ガスを取出し； （ｄ）　　上記２次分離器から上記束なくとも１種のガ
   スに富む不透過ガスを取出し；そして（θ）上記２次分
   離器から再循環透過ガスを取出してその少なくとも一部
   を上記混合物に戻すことによって、上記不透過ガス中に
   回収される上記束なくとも１種のガスの容量を増大させ
   ることを特徴とする方法。
2. （２）上記束なくとも１種のガスは炭化水素ガスを含有
   し、そして上記他の少なくとも１種のガスは酸性ガスを
   特徴する特許請求の範囲第１項の方法。
3. （３）上記束なくとも１ａｉのガスの透過に比らべて上
   記他の少なくとも１種のガスの透過に対して選択性を有
   する隔膜は８〜６０の範囲の分離係数αを有する、特許
   請求の範囲第２項の方法。
4. （４）上記炭化水素ガスはメタンからなる、特許謂求の
   範囲第６項の方法。
5. （５）上記酸性ガスは二酸化炭素からなる、特許請求の
   範囲第４項の方法。
6. （６）上記混合物は上記再循環透過ガスおよびメタン約
   ６０〜約７０モルチと二酸化炭素約６０〜約７０モルを
   含有する供給ガスからなる、特許請求の範囲第５項の方
   法。
7. （７）上記少なくとも１種のガスに富む上記不透過ガス
   はメタン少なくとも９０モルチ、かつ上記供給ガス中の
   全メタンの少なくとも９０ｑ６からなる、特許請求の範
   囲第６項の方法。
8. （８）　　炭化水素ガスを含有するガス混合物から酸性
   ガスを分離する方法において （、）　　炭化水素ガスよシも酸性ガスに対して透過性
   であり、二酸化炭素／メタンに関する分離係数が少なく
   とも約８である隔膜の一方の側に接触するように上記混
   合物を供給して酸性ガスを選択的に隔膜の他方の側に透
   過させ； （ｂ）　　上記隔膜の上記一方の側から不透過ガス流を
   取出し： （Ｃ）上記隔膜の上記他方の側から透過ガス流を取出し
   ；そして （ｄ）　　上記透過ガスの一部を再循環流として上記ガ
   ス混合物に戻す ことを特徴とする方法。
9. （９）上記透過ガス流の１０〜５０％を上記ガス混合物
   に戻す、特許請求の範囲第８項の方法。 ＯＱ　　上記ガス混合物はメタン２０〜８０容量チを含
   有する供給ガスおよび上記再循環流からなる、特許請求
   の範囲第９項の方法。 αυ　不透過ガス流はメタン少なくとも９０容量チを含
   廟する、特許請求の範囲第１０項の方法。 Ｑ２　　上記不透過ガス流が上記供給ガス中のメタンの
   少なくとも８０％を含有するように、十分な量の上記透
   過流を再循環流として戻す、特許請求の範囲第１１項の
   方法。 α罎　他の少なくとも１種のガスの透過に比らべて成る
   ガスの透過に対して選択性を示す隔膜を有する少なくと
   も２個の１次分離器、 上記他の少なくとも１種のガスの透過に比らべて上記成
   るガスの透過に対して選択性を示す隔膜を有する少なく
   とも２個の２次分離器、少なくとも上記成るガスと上記
   他の少なくとも１種のガスとを含有する混合物を透過圧
   で上記１次分離器に送り込む手段、 上記１次分離器から不透過ガスを上記２次分離器へ流す
   手段、 上記１次分離器から少なくとも上記成るガスに富んだ透
   過ガスを取出す手段、 上記２次分離器から上記他の少なくとも１種のガスに富
   んだ不透過ガスを取出す手段、上記２次分離器から再循
   環透過ガスを取出す手段、および 上記再循環透過ガスの少なくとも一部を上記混合物供給
   手段へ戻す手段 からなる隔膜ガス分離装置。 α→　上記゛１次分離器は所定の１次分離器隔膜表面積
   を有し、上記２次分離器は所定の２次分離器隔膜表面積
   を有し、そして上記１次分離器隔膜表面積対上記２次分
   離器隔膜表面積の比は少なくとも０．６である、特許請
   求の範囲第１６項の装置。