JP2717992B2 - Membrane separation of mixed vapor of organic matter and water - Google Patents
Membrane separation of mixed vapor of organic matter and waterInfo
- Publication number
- JP2717992B2 JP2717992B2 JP2312723A JP31272390A JP2717992B2 JP 2717992 B2 JP2717992 B2 JP 2717992B2 JP 2312723 A JP2312723 A JP 2312723A JP 31272390 A JP31272390 A JP 31272390A JP 2717992 B2 JP2717992 B2 JP 2717992B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vapor
- membrane
- gas separation
- water
- mixed vapor
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、縮合系の高分子ポリマー製のガス分離膜
を使用して、アルコール化合物、エステル化合物、ケト
ン化合物、エーテル化合物などの有機物の蒸気と水蒸気
との混合蒸気から、水蒸気などを連続的に長期間、安定
に除去するガス分離方法に係わる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to the vaporization of organic substances such as alcohol compounds, ester compounds, ketone compounds, and ether compounds using a gas separation membrane made of a condensation type high molecular polymer. The present invention relates to a gas separation method for continuously and stably removing steam and the like from a mixed steam of water and steam.
最近、芳香族ポリイミド製のガス分離膜を使用して、
有機物−水の混合蒸気から水蒸気をガス分離する蒸気透
過分離法(脱水法)が、特開昭63−267415号公報などに
おいて、提案された。Recently, using an aromatic polyimide gas separation membrane,
A vapor permeation separation method (dehydration method) for separating water vapor from a mixed vapor of organic matter and water has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-267415.
有機物−水の混合蒸気を蒸気透過分離法で脱水する際
のドライビングフォースは、分離膜内外の水蒸気の分圧
差であることは良く知られている。従って、供給蒸気圧
力を増大させると共に、二次側(分離膜の透過側)を高
いレベルの減圧とすることによって水蒸気分圧差を大き
くして、水蒸気の透過速度を増大させる方法が一般的に
提唱されている。It is well known that the driving force when dewatering a mixed vapor of organic matter and water by a vapor permeation separation method is a partial pressure difference between water vapor inside and outside a separation membrane. Accordingly, a method is generally proposed in which the supply steam pressure is increased and the difference in steam partial pressure is increased by reducing the secondary side (permeation side of the separation membrane) to a high level so as to increase the steam permeation rate. Have been.
しかし、従来、原料蒸気の組成に関係なく、一定の蒸
気圧力、一定の蒸気温度で膜に原料蒸気が供給されてい
たために、原料蒸気の組成によっては、縮合系高分子ポ
リマー製のガス分離膜の寿命が短くなり、該ガス分離膜
の交換頻度が増すという問題があったのである。However, conventionally, regardless of the composition of the raw material vapor, the raw material vapor is supplied to the membrane at a constant vapor pressure and a constant vapor temperature. There is a problem that the life of the gas separation membrane is shortened and the frequency of replacing the gas separation membrane is increased.
ガス分離膜を使用する脱水法においては、水蒸気の透
過速度を増すために蒸気圧力を増大しても、前記縮合系
高分子ポリマーの水蒸気などによる劣化(加水分解等)
が生じて、結果的に該ガス分離膜の寿命が短くなるの
で、該ガス分離膜の寿命を長く維持しつつ高い透過速度
でガス分離操作を行うことができる方法が切望されてい
るのである。In the dehydration method using a gas separation membrane, even if the vapor pressure is increased in order to increase the permeation rate of water vapor, the condensation polymer is deteriorated by water vapor or the like (hydrolysis, etc.).
As a result, the life of the gas separation membrane is shortened. Therefore, there is an urgent need for a method capable of performing a gas separation operation at a high permeation rate while maintaining the life of the gas separation membrane long.
この発明は、縮合系高分子ポリマー製のガス分離膜を
使用して、有機物−水の混合蒸気から蒸気透過分離法で
脱水する方法において、透過速度を高いレベルに維持し
ながら、ガス分離膜の寿命を低下させないで、ガス分離
操作を連続的に長期間行うことができる方法を提供する
ことを目的とする。The present invention provides a method of dehydrating a mixed vapor of organic matter and water by a vapor permeation separation method using a gas separation membrane made of a condensed high molecular polymer. It is an object of the present invention to provide a method capable of continuously performing a gas separation operation for a long period of time without reducing the life.
この発明は、有機物−水の混合蒸気の温度(T)を70
℃以上とすると共に該混合蒸気の圧力(P)を常圧以上
297cmHg以下とし、しかも、前記温度(T)及び圧力
(P)が下記の式(I)を満足するようにした混合蒸気
を、縮合系高分子ポリマー製のガス分離膜に接触させ
て、該ガス分離膜を用いる蒸気透過膜分離法で3000時間
以上連続的に脱水することを特徴とする有機物−水の混
合蒸気の膜分離法に関する。According to the present invention, the temperature (T) of the mixed vapor of organic matter and water is set to 70.
℃ or more and the pressure (P) of the mixed steam is above normal pressure
A mixed vapor having a temperature of 297 cmHg or less and a temperature (T) and a pressure (P) satisfying the following formula (I) is brought into contact with a gas separation membrane made of a condensed polymer, and The present invention relates to a membrane separation method for a mixed vapor of an organic substance and water, wherein dehydration is continuously performed for 3000 hours or more by a vapor permeable membrane separation method using a separation membrane.
〔但し、aは混合蒸気中のH2Oのモル分率であり、Pは
混合蒸気の全圧(cmHg)であり、さらに、Tは混合蒸気
の温度(゜K)である。〕 この発明において使用するガス分離膜は、水分を含有
している有機物の混合蒸気から、水分を選択的に透過さ
せることができるものであって、縮合系高分子ポリマー
からなっているものであれば、どのような形態のガス分
離膜であってもよく、例えば、縮合系高分子ポリマー製
の非対称性ガス分離膜(平膜、スパイラル型膜、中空糸
膜)、多孔質膜、複合膜などを挙げることができる。 [Where a is the mole fraction of H 2 O in the mixed vapor, P is the total pressure of the mixed vapor (cmHg), and T is the temperature of the mixed vapor (゜ K). The gas separation membrane used in the present invention can selectively permeate water from a mixed vapor of organic substances containing water, and is made of a condensation polymer. Any type of gas separation membrane may be used, for example, an asymmetric gas separation membrane (flat membrane, spiral type membrane, hollow fiber membrane) made of a condensation polymer, a porous membrane, a composite membrane, and the like. Can be mentioned.
前記の縮合系高分子ポリマーとしては、酢酸セルロー
ス、ポリシリコン、ポリアミド、ポリスルホン、ポリイ
ミドなどを挙げることができる。Examples of the condensation polymer include cellulose acetate, polysilicon, polyamide, polysulfone, and polyimide.
特に、縮合系高分子ポリマーとしては、芳香族ポリイ
ミドが耐熱性、耐溶剤性、水蒸気透過速度などの点にお
いて優れているので、この発明に使用するガス分離膜と
して、芳香族ポリイミド製の非対称性分離膜(非対称性
中空糸膜)を好適に挙げることができる。In particular, as a condensation polymer, aromatic polyimide is excellent in heat resistance, solvent resistance, water vapor permeation rate, and the like. A separation membrane (asymmetric hollow fiber membrane) can be preferably used.
前記の芳香族ポリイミド製の中空糸膜としては、芳香
族テトラカルボン酸又はその酸二無水物等の酸成分と芳
香族ジアミン成分とを、重合(及びイミド化)して得ら
れた有機溶媒に可溶性の芳香族ポリアミック酸(又は芳
香族ポリイミド)の溶液を使用して、凝固液による湿式
製膜法などで形成される非対称性構造のガス分離用中空
糸膜(表面に均質層又は緻密層、内部に多孔質層を一体
に有する中空糸膜)、あるいは、芳香族ポリイミド溶液
を使用して適当な材質の多孔質中空糸膜の外表面に芳香
族ポリイミド製の薄い均質層を形成して製造される複合
中空糸膜であり、しかも、水蒸気について充分なガス分
離性能を有する中空糸膜を、好適に挙げることができ
る。As the hollow fiber membrane made of the aromatic polyimide, an organic solvent obtained by polymerizing (and imidizing) an acid component such as aromatic tetracarboxylic acid or an acid dianhydride thereof and an aromatic diamine component is used. Using a solution of a soluble aromatic polyamic acid (or aromatic polyimide), a hollow fiber membrane for gas separation having an asymmetric structure formed by a wet film formation method using a coagulation liquid (a homogeneous layer or a dense layer on the surface, A hollow fiber membrane with an integral porous layer inside), or a thin, homogeneous layer of aromatic polyimide formed on the outer surface of a porous hollow fiber membrane of an appropriate material using an aromatic polyimide solution A hollow fiber membrane which is a composite hollow fiber membrane obtained and has sufficient gas separation performance for water vapor can be suitably mentioned.
前記の酸成分としては、3,3′,4,4′−又は2,3,3′,
4′−ビフェニルテトラカルボン酸又はその酸二無水
物、或いはそれらの酸の低級アルコールエステル化物等
のビフェニルテトラカルボン酸類、3,3′,4,4′−ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸又はその酸二無水物、或い
はその酸の低級アルコールエステル化物等のベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸類、さらに、ピロメリット酸又は
その酸二無水物、或いはその酸の低級アルコールエステ
ル化物等のピロメリット酸類などを挙げることができ
る。As the acid component, 3,3 ', 4,4'- or 2,3,3',
4'-biphenyltetracarboxylic acid or its acid dianhydride, or biphenyltetracarboxylic acids such as lower alcohol ester of those acids, 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid or its acid dianhydride Or a benzophenone tetracarboxylic acid such as a lower alcohol ester of the acid, and a pyromellitic acid such as pyromellitic acid or an acid dianhydride or a lower alcohol ester of the acid.
また、前記の芳香族ジアミン成分としては、4,4′−
ジアミノジフェニルエーテル、3,4′−ジアミノジフェ
ニルエーテル、3,3′−ジアミノジフェニルエーテル等
のジアミノジフェニルエーテル類、4,4′−ジアミノジ
フェニルメタン、3,4′−ジアミノジフェニルメタン、
2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス
(3−アミノフェニル)プロパン等のジアミノジフェニ
ルアルカン類、4,4′−ジアミノジフェニルスルホン、
3,4′−ジアミノジフェニルスルホン等のジアミノスル
ホン類、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼ
ン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン等の
ジ(アミノフェノキシ)ベンゼン類、2,2−ビス〔4−
(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2−
ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパ
ン等のジ(アミノフェノキシフェニル)プロパン類、ビ
ス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホ
ン、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕ス
ルホン等のジ(アミノフェノキシフェニル)スルホン類
などのベンゼン環を2〜4個有する芳香族ジアミン化合
物を好適に挙げることができる。Further, as the aromatic diamine component, 4,4′-
Diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenylether, diaminodiphenylethers such as 3,3'-diaminodiphenylether, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane,
Diaminodiphenylalkanes such as 2,2-bis (4-aminophenyl) propane and 2,2-bis (3-aminophenyl) propane, 4,4′-diaminodiphenylsulfone,
Diaminosulfones such as 3,4'-diaminodiphenylsulfone; di (aminophenoxy) benzenes such as 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene and 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene; , 2-bis [4-
(4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-
Di (aminophenoxyphenyl) propanes such as bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] propane, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] Aromatic diamine compounds having 2 to 4 benzene rings, such as di (aminophenoxyphenyl) sulfones such as sulfone, can be suitably mentioned.
なお、前記の芳香族ジアミン成分としては、o−トリ
ジン、o−、m−又はp−フェニレンジアミン、3,5−
ジアミノ安息香酸、2,6−ジアミノピリジンなどの1個
のベンゼン環又は芳香族環を有する芳香族ジアミン化合
物を使用することも可能である。As the aromatic diamine component, o-tolidine, o-, m- or p-phenylenediamine, 3,5-
It is also possible to use an aromatic diamine compound having one benzene ring or an aromatic ring such as diaminobenzoic acid and 2,6-diaminopyridine.
芳香族ポリイミドとしては、ビフェニルテトカルボン
酸類を50〜100モル%、特に80〜100モル%含有している
芳香族テトラカルボン酸成分と、ベンゼン環を2〜4個
有する芳香族化合物を80モル%以上含有する芳香族ジア
ミン成分とから重合及びイミド化によって得られた可溶
性の芳香族ポリイミドが、フェノール系溶媒に対して優
れた溶解性を有していて、安定な紡糸用ドープ液の調製
ができ、また、その紡糸性が優れているなどの中空糸膜
製造上の点から最適である。As the aromatic polyimide, an aromatic tetracarboxylic acid component containing 50 to 100% by mole, particularly 80 to 100% by mole of biphenyltetocarboxylic acid, and an aromatic compound having 2 to 4 benzene rings in 80% by mole. The soluble aromatic polyimide obtained by polymerization and imidization from the aromatic diamine component contained above has excellent solubility in a phenolic solvent, and a stable spin dope solution can be prepared. It is most suitable from the point of production of a hollow fiber membrane such as its excellent spinnability.
この発明で使用するガス分離膜は、例えば、前述の可
溶性の芳香族ポリイミドの溶液を製膜用のドープ液とし
て使用して、中空糸紡糸用ノズルから押し出してそのド
ープ液の中空糸状の薄膜を形成し、次いで、そのドープ
液の中空糸状体を凝固液と接触させて凝固させる湿式製
膜法で、中空糸膜に形成して、さらに、熱処理を行っ
て、芳香族ポリイミド製のガス分離中空糸膜として製造
することができる。The gas separation membrane used in the present invention is, for example, using a solution of the above-mentioned soluble aromatic polyimide as a dope solution for film formation, extruding from a hollow fiber spinning nozzle to form a hollow fiber thin film of the dope solution. Formed, and then formed into a hollow fiber membrane by a wet film forming method in which the hollow fiber body of the dope solution is brought into contact with a coagulating liquid to coagulate, and further subjected to a heat treatment to form a gas separation hollow made of aromatic polyimide. It can be manufactured as a yarn membrane.
この発明で使用されるガス分離膜は、後述のガス透過
試験法によって測定され算出された『水蒸気とエタノー
ルとのガス透過速度の比(PH2O/PCH3CH2OH)』で示さ
れる選択透過性(ガス分離度)が80以上、特に100以
上、さらに110〜10000程度であることが好ましい。The gas separation membrane used in the present invention is selected according to the “gas permeation rate ratio of water vapor and ethanol (PH 2 O / PCH 3 CH 2 OH)” measured and calculated by the gas permeation test method described below. The permeability (gas separation degree) is preferably 80 or more, particularly 100 or more, and more preferably about 110 to 10,000.
また、前記のガス分離膜は、100℃の水蒸気の透過速
度(PH2O:後述のガス透過試験法による)が、約1×10
-5cm3/cm2・sec・cmHg以上、特に、約1×10-4〜5×1
0-2cm3/cm2・sec・cmHg程度であることが好ましい。The gas separation membrane has a water vapor permeation rate of 100 ° C. (PH 2 O: according to a gas permeation test method described later) of about 1 × 10
-5 cm 3 / cm 2 · sec · cmHg or more, especially about 1 × 10 -4 to 5 × 1
It is preferably about 0 -2 cm 3 / cm 2 · sec · cmHg.
この発明では、例えば、第1図に示すように、特定の
ガス分離膜(第2図に示す芳香族ポリイミド製中空糸膜
の糸束エレメント)2が、ガス分離用の密封容器6に内
蔵され固定されているガス分離装置1を使用してガス分
離が行われる。In the present invention, for example, as shown in FIG. 1, a specific gas separation membrane (a yarn bundle element of an aromatic polyimide hollow fiber membrane shown in FIG. 2) 2 is built in a sealed container 6 for gas separation. Gas separation is performed using the fixed gas separation device 1.
前記密封容器6は、中空糸膜の糸束エレメント2を形
成しているガス分離膜のガス透過側(中空糸内)と連通
している『ガス分離膜を透過した透過ガス(水蒸気等)
の排出口(透過蒸気排出口)5』、『置換用ガス(パー
ジガス)又は原料ガスの供給口(混合蒸気供給口)
3』、および、『置換用ガス又は非透過ガスの排出口
(非透過蒸気排出口)4』を有する密封容器(円筒状容
器など)であればよい。The sealed container 6 communicates with the gas permeable side (inside of the hollow fiber) of the gas separation membrane forming the yarn bundle element 2 of the hollow fiber membrane.
Discharge port (permeate vapor discharge port) 5 ”,“ Substitution gas (purge gas) or source gas supply port (mixed vapor supply port)
3 "and a" container gas or non-permeate gas discharge port (non-permeate vapor discharge port) 4 ".
前記のガス分離装置中の芳香族ポリイミド製などの中
空糸膜の糸束エレメント)は、第2図に示すように、そ
の糸束の両端が、エラストマー系樹脂、アクリレート系
樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの適当な熱硬
化性樹脂を固化して形成された円板状の樹脂壁7又は
7′で一体に結束されて中空糸膜の糸束エレメント2に
形成されており、そして、その中空糸膜の糸束エレメン
ト2は、各中空糸膜が樹脂壁内を貫通して外側に向かっ
て開口していればよい。As shown in FIG. 2, a yarn bundle element of a hollow fiber membrane made of an aromatic polyimide or the like in the gas separation device has an elastomer resin, an acrylate resin, an epoxy resin, a phenol resin at both ends of the yarn bundle. A suitable thermosetting resin such as a resin is solidified by a disk-shaped resin wall 7 or 7 'formed by solidifying the resin into a yarn bundle element 2 of a hollow fiber membrane. In the yarn bundle element 2 of the yarn membrane, it is only necessary that each hollow fiber membrane penetrates the resin wall and opens outward.
前記ガス分離装置において、糸束エレメントは、第1
図に示すように、樹脂壁7及び7′の部分で、必要であ
れば接着剤などを使用して、密封容器6の内壁に密封固
着され一体に固定されていればよい。In the gas separation device, the yarn bundle element may be a first bundle.
As shown in the figure, the resin walls 7 and 7 'may be hermetically fixed and integrally fixed to the inner wall of the sealed container 6 using an adhesive or the like, if necessary.
この発明の方法においては、例えば、 有機物−水の混合蒸気を、温度70℃以上かつ圧力76cm
Hg以上297cmHg以下であって、前述の式Iの条件を満た
すような条件で、縮合系高分子ポリマー製のガス分離膜
(中空糸膜の糸束エレメント2)を内蔵する前記ガス分
離装置1の混合ガス供給口3から連続的に供給し、 該混合蒸気を糸束エレメントの各中空糸膜のガス供給
側(外側)に沿って流動させ、 その際に、前記の各中空糸膜の外側から、減圧下(特
に1〜300torrの減圧下)に維持されているか又はパー
ジガスによるパージが行われている中空糸膜の内側へ、
水蒸気を主成分とする透過蒸気を選択的に透過させ、そ
して、その透過蒸気を透過蒸気排出口5から(減圧下又
はパージガスと共に)排出して水分を除去し、 他方、各中空糸膜を透過しなかった有機物蒸気(水分
の減少した非透過ガス)を非透過蒸気排出口4から排出
することによって、 最初に供給した有機物−水の混合蒸気から膜分離法に
よる脱水操作を連続的に長期間(3000時間以上)行うこ
とが好ましい。In the method of the present invention, for example, an organic-water mixed vapor is heated at a temperature of 70 ° C.
Hg or more and 297 cmHg or less and the gas separation device 1 having a built-in gas separation membrane (a yarn bundle element 2 of a hollow fiber membrane) made of a condensed high-molecular polymer under a condition that satisfies the above-described formula I. The mixed vapor is continuously supplied from the mixed gas supply port 3, and the mixed vapor is caused to flow along the gas supply side (outside) of each hollow fiber membrane of the yarn bundle element. To the inside of the hollow fiber membrane which is maintained under reduced pressure (particularly under reduced pressure of 1 to 300 torr) or purged by a purge gas.
The permeated vapor containing water vapor as a main component is selectively permeated, and the permeated vapor is discharged from the permeated vapor outlet 5 (under reduced pressure or with a purge gas) to remove moisture, while permeating each hollow fiber membrane. The non-permeate vapor (non-permeate gas with reduced moisture) is discharged from the non-permeate vapor discharge port 4 to continuously dehydrate the organic-water mixture vapor supplied by the membrane separation method for a long time. (3000 hours or more).
この発明の方法において使用される混合蒸気中の有機
物としては、沸点が200℃以下、特に150℃以下であり、
常温(25℃)では液体である有機物化合物であることが
好ましい。The organic substance in the mixed vapor used in the method of the present invention has a boiling point of 200 ° C or less, particularly 150 ° C or less,
An organic compound that is liquid at normal temperature (25 ° C.) is preferable.
この発明において、前述の有機物−水の混合蒸気は、
該混合蒸気(T)の温度が70℃以上であると共に該混合
蒸気の圧力(P)が常圧以上297cmHg以下とし、しか
も、前記温度(T)及び圧力(P)が前述の式(I)を
満足するようにして、縮合系高分子ポリマー製のガス分
離膜に接触させることが、前記ガス分離膜の長期寿命を
達成するために、並びに、選択的に透過される水分の透
過速度を高く維持するために、特に工業的に重要であ
る。In the present invention, the above-mentioned mixed vapor of organic matter and water is
The temperature of the mixed vapor (T) is 70 ° C. or more, the pressure (P) of the mixed vapor is normal pressure or more and 297 cmHg or less, and the temperature (T) and the pressure (P) satisfy the above-mentioned formula (I). In order to satisfy the above, it is possible to contact the gas separation membrane made of a condensation type high molecular polymer, in order to achieve a long life of the gas separation membrane, and to increase the permeation rate of selectively permeated moisture. Of particular importance industrially to maintain.
ずなわち、前記の条件で混合蒸気をガス分離膜に接触
させて脱水を行うと、ガス分離膜を形成しているポリマ
ーが水分をポリマー内に取り込む量がかなり少ないレベ
ルに抑えられるようになり、その結果、ポリマーの加水
分解が抑止されるので、そのためにガス分離膜の分離度
が短期間に急速に低下することが防止され、しかも、該
ガス分離膜における水蒸気の透過速度が実用的な高いレ
ベルに長期間維持されるのである。That is, when dewatering is performed by bringing the mixed vapor into contact with the gas separation membrane under the above-described conditions, the amount of water taken into the polymer by the polymer forming the gas separation membrane can be suppressed to a considerably small level. As a result, the hydrolysis of the polymer is suppressed, so that the degree of separation of the gas separation membrane is prevented from rapidly decreasing in a short period of time, and the permeation rate of water vapor in the gas separation membrane is practical. It is maintained at a high level for a long time.
前述のような有機物としては、メタノール、エタノー
ル、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノ
ール、tert−ブタノール、エチレングリコールなどの脂
肪族アルコール、シクロヘキサノールなどの脂環式アル
コール、ベンジルアルコールなどの芳香族系アルコー
ル、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸などの有機カルボ
ン酸、酢酸ブチル、酢酸エチルなどの有機カルボン酸エ
ステル、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン
類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテ
ル、及び、ジブチルアミン、アニリンなどの有機アミン
類を挙げることができる。Examples of the above organic substances include methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, tert-butanol, aliphatic alcohols such as ethylene glycol, alicyclic alcohols such as cyclohexanol, and aromatic compounds such as benzyl alcohol. Organic carboxylic acids such as alcohol, formic acid, acetic acid, propionic acid and butyric acid; organic carboxylic esters such as butyl acetate and ethyl acetate; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; and dibutylamine and aniline Organic amines.
前記の有機物−水の混合蒸気において、ガス分離膜へ
供給する混合蒸気は、その蒸気中の水分のモル分率
(a)が約0.01〜0.96、特に0.05〜0.95程度であること
が好ましい。In the mixed vapor of organic matter and water, the mixed vapor supplied to the gas separation membrane preferably has a molar fraction (a) of water in the vapor of about 0.01 to 0.96, particularly about 0.05 to 0.95.
この実施例において、有機物−水の混合蒸気の脱水試
験は、芳香族ポリイミド製の中空糸膜の糸束エレメント
を内蔵する第1図に示すガス分離装置を使用し、水蒸気
を含む有機物(エタノール)の混合蒸気をガス分離装置
に供給すると共に、中空糸膜の内部を真空ポンプで減圧
して約300torrの減圧状態に維持し、中空糸膜を透過し
た透過蒸気をドライアイス−エタノールトラップで、並
びに、中空糸膜を透過しなかった非透過ガスを冷水で、
それぞれ凝縮捕集して、それらの捕集物の量の測定、及
び、それらの組成分析をガスクロマトグラフィー法によ
り行うことによって、水蒸気の透過速度〔PH2O;cm3(S
TP)/cm2・sec・cmHg〕、エタノールの透過速度(PC2H
5OH;cm3(STP)/cm2・sec・cmHg〕及び中空糸膜の分
離度を算出した。なお分離度は下記の式IIによって算出
した。In this example, the organic substance-water mixed vapor dehydration test was carried out by using a gas separation device shown in FIG. 1 which incorporates a yarn bundle element of a hollow fiber membrane made of aromatic polyimide, and an organic substance containing water vapor (ethanol). While supplying the mixed vapor to the gas separation device, the inside of the hollow fiber membrane is depressurized by a vacuum pump and maintained at a reduced pressure of about 300 torr, and the permeated vapor that has passed through the hollow fiber membrane is dried ice-ethanol trap, and The non-permeate gas that did not permeate through the hollow fiber membrane was cooled with cold water,
Each of them is condensed and collected, and the amount of the collected substances is measured and their composition is analyzed by gas chromatography, whereby the water vapor transmission rate [PH 2 O; cm 3 (S
TP) / cm 2 · sec · cmHg], permeation rate of ethanol (PC 2 H
5 OH; cm 3 (STP) / cm 2 · sec · cmHg] and the degree of separation of the hollow fiber membrane were calculated. The degree of separation was calculated by the following formula II.
分離度α=PH2O/PC2H5OH (II) 実施例1 3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
のみからなるテトラカルボン酸成分と、1,4−ビス(4
−アミノフェノキシ)ベンゼン60モル%と4,4′−ジア
ミノジフェニルエーテル40モル%とからなる芳香族ジア
ミン成分とを、ハロゲン化フェノール融解液に均一に溶
解して、高温で重合及びイミド化して得られた芳香族ポ
リイミド溶液を使用し、その溶液を中空糸紡糸用ノズル
から押し出して、低温の凝固液によって凝固して中空糸
を紡糸する湿式紡糸法で製造された『水蒸気選択透過性
を有する芳香族ポリイミド製の非対称性の中空糸膜』を
準備した。Separation degree α = PH 2 O / PC 2 H 5 OH (II) Example 1 A tetracarboxylic acid component consisting only of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and 1,4-bis (4
(Aminophenoxy) benzene, and an aromatic diamine component composed of 60 mol% of 4,4'-diaminodiphenyl ether are uniformly dissolved in a melt of a halogenated phenol and polymerized and imidized at a high temperature. The aromatic polyimide solution was extruded from a hollow fiber spinning nozzle, and was coagulated with a low-temperature coagulating liquid to spin a hollow fiber. An asymmetric hollow fiber membrane made of polyimide ”was prepared.
前記の中空糸膜を10本束ねて、その糸束の両端部をエ
ポキシ樹脂で密着し硬化して樹脂壁を形成し、さらにそ
の樹脂壁部分を切断して各中空糸膜を開口させて製造し
た糸束エレメント(ガス分離に有効な部分の長さ;8cm)
を作成し、その糸束エレメントを、密封容器内に配置し
て密封・固定し、概略、第1図に示すようなタイプのガ
ス分離装置を製造した。Bundling the above 10 hollow fiber membranes, bonding both ends of the fiber bundle with epoxy resin and curing to form a resin wall, cutting the resin wall portion and opening each hollow fiber membrane to manufacture Thread bundle element (effective length for gas separation: 8cm)
Was prepared, and the yarn bundle element was placed in a sealed container and sealed and fixed to produce a gas separation device of the type schematically shown in FIG.
前記のガス分離装置を試験設備に接続して、まず、中
空糸膜の中空内部を300mmHgに減圧した後、ガス分離装
置の混合蒸気供給口3から、180℃に加熱された全圧186
cmHgの水−エタノールの混合蒸気(40重量%がエタノー
ルである。水のモル分率:0.798)を、ガス分離装置内の
中空糸膜(糸束エレメント2)の外側に沿って供給し
て、前記混合蒸気から水分を除去する脱水操作を、5000
時間、連続して行った。The above gas separation device was connected to a test facility. First, the inside of the hollow fiber membrane was depressurized to 300 mmHg, and then the total pressure 186 heated to 180 ° C. was supplied from the mixed steam supply port 3 of the gas separation device.
A water / ethanol mixed vapor of cmHg (40% by weight is ethanol; mole fraction of water: 0.798) is supplied along the outside of the hollow fiber membrane (yarn bundle element 2) in the gas separator, A dehydration operation for removing water from the mixed steam is performed at 5000
Performed continuously for hours.
なお、前記の式Iにおいて、実施例1の脱水操作の混
合蒸気の条件である各値(a=0.798、T=453°K、及
び、P=186cmHg)を入れて算出すると、左辺が2.17で
あり、そして、右辺が2.29であって、式Iを満足してい
る。In the above formula I, when the values (a = 0.798, T = 453 ° K, and P = 186 cmHg), which are the conditions of the mixed steam in the dehydrating operation of Example 1, are included, the left side is 2.17. Yes, and the right side is 2.29, which satisfies Formula I.
その脱水操作において、透過蒸気及び非透過蒸気の
量、及び、それらの捕集物の組成を分析し、水蒸気透過
速度及び分離度の変化を、長期間にわたって算出した結
果を第1表に示す。In the dehydration operation, the amounts of the permeated vapor and the non-permeated vapor and the composition of the collected matter were analyzed, and the changes in the water vapor transmission rate and the degree of separation were calculated over a long period of time, and Table 1 shows the results.
実施例2〜3および比較例1〜2 ガス分離装置へ供給する有機物−水の混合蒸気の組
成、圧力、及び温度を第1表に示すように変えたほか
は、実施例1と同様にして、脱水操作を長期間行った。Examples 2 to 3 and Comparative Examples 1 to 2 The same procedure as in Example 1 was performed except that the composition, pressure, and temperature of the mixed vapor of the organic substance and water supplied to the gas separation device were changed as shown in Table 1. The dehydration operation was performed for a long time.
その結果を第1表に示す。 Table 1 shows the results.
実施例4 水−イソプロパノールの混合蒸気を、第1表に示す組
成、圧力、及び、温度に変えて、ガス分離装置に供給し
たほかは、実施例1と同様にして、脱水操作を行った。Example 4 A dehydration operation was carried out in the same manner as in Example 1 except that the mixed vapor of water / isopropanol was supplied to the gas separation device while changing the composition, pressure, and temperature shown in Table 1.
その結果を第1表に示す。 Table 1 shows the results.
〔本発明の作用効果〕 この発明の膜分離法は、有機物−水の混合蒸気を、縮
合系高分子ポリマー製のガス分離膜へ供給して、脱水操
作を長期間行う場合に、ガス分離膜へ供給する水分含有
の混合蒸気を特定の条件でガス分離膜へ供給して、膜分
離法による脱水操作をすることによって、前記ガス分離
膜の長期寿命を実質的に低下させることなく長期間連続
して行うことができる工業的に有効な方法である。 [Effects of the present invention] The membrane separation method of the present invention is applied to a case where a mixed vapor of organic matter and water is supplied to a gas separation membrane made of a condensed high-molecular polymer to perform a dehydration operation for a long time. The water-containing mixed vapor supplied to the gas separation membrane is supplied to the gas separation membrane under specific conditions, and the dehydration operation is performed by a membrane separation method, whereby the long-term life of the gas separation membrane is continuously reduced without substantially reducing the long-term life of the gas separation membrane. It is an industrially effective method that can be performed.
第1図は、この発明の膜分離法に使用するガス分離装置
の一例を概略示す断面図である。 第2図は、この発明の膜分離法に使用するガス分離装置
に内蔵される縮合系高分子ポリマー製のガス分離膜(中
空糸膜)の糸束エレメントの一例を概略示す断面図であ
る。 1:ガス分離装置、2:糸束エレメント、3:混合蒸気供給
口、4:非透過蒸気排出口、5:透過蒸気排出口、6:密封容
器。FIG. 1 is a sectional view schematically showing an example of a gas separation device used in the membrane separation method of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of a yarn bundle element of a gas separation membrane (hollow fiber membrane) made of a condensation type polymer incorporated in a gas separation device used in the membrane separation method of the present invention. 1: gas separation device, 2: yarn bundle element, 3: mixed steam supply port, 4: non-permeated steam outlet, 5: permeated steam outlet, 6: sealed container.
Claims (1)
以上とすると共に該混合蒸気の圧力(P)を常圧以上29
7cmHg以下とし、しかも、前記温度(T)及び圧力
(P)が下記の式(I)を満足するようにした混合蒸気
を、縮合系高分子ポリマー製のガス分離膜に接触させ
て、該ガス分離膜を用いる蒸気透過膜分離法で3000時間
以上連続的に脱水することを特徴とする有機物−水の混
合蒸気の膜分離法。 〔但し、aは混合蒸気中のH2Oのモル分率であり、Pは
混合蒸気の全圧(cmHg)であり、さらに、Tは混合蒸気
の温度(゜K)である。〕1. The temperature (T) of a mixed vapor of organic matter and water is 70 ° C.
And the pressure (P) of the mixed steam should be equal to or higher than normal pressure.
A mixed vapor having a pressure of 7 cmHg or less and a temperature (T) and a pressure (P) satisfying the following formula (I) is brought into contact with a gas separation membrane made of a condensed high-molecular polymer to obtain the gas. A membrane separation method for a mixed vapor of organic matter and water, wherein dehydration is continuously performed for 3000 hours or more by a vapor permeable membrane separation method using a separation membrane. [Where a is the mole fraction of H 2 O in the mixed vapor, P is the total pressure of the mixed vapor (cmHg), and T is the temperature of the mixed vapor (゜ K). ]
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2312723A JP2717992B2 (en) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | Membrane separation of mixed vapor of organic matter and water |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2312723A JP2717992B2 (en) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | Membrane separation of mixed vapor of organic matter and water |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04187212A JPH04187212A (en) | 1992-07-03 |
| JP2717992B2 true JP2717992B2 (en) | 1998-02-25 |
Family
ID=18032645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2312723A Expired - Fee Related JP2717992B2 (en) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | Membrane separation of mixed vapor of organic matter and water |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2717992B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5120345B2 (en) * | 2008-06-25 | 2013-01-16 | 宇部興産株式会社 | Polyimide gas separation membrane and gas separation method |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63175602A (en) * | 1987-01-12 | 1988-07-20 | Ube Ind Ltd | Method for concentrating organic matter aqueous solution |
| JPS63258601A (en) * | 1987-04-15 | 1988-10-26 | Ube Ind Ltd | Method for concentrating organic matter aqueous solution |
-
1990
- 1990-11-20 JP JP2312723A patent/JP2717992B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04187212A (en) | 1992-07-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2588806B2 (en) | Gas separation hollow fiber membrane and method for producing the same | |
| US20070180994A1 (en) | Solvent resistant asymmetric integrally skinned membranes | |
| CN101925398B (en) | Gas separation membrane made of polyimide and method for gas separation | |
| JPH0647067B2 (en) | Production of aromatic polyimide film | |
| US4997462A (en) | Pervaporation method of selectively separating water from an organic material aqueous solution through aromatic imide polymer asymmetric membrane | |
| JPH0446173B2 (en) | ||
| JP2671072B2 (en) | Gas separation membrane manufacturing method | |
| JPH02222717A (en) | Gas separating membrane and separation of gas | |
| JP2841698B2 (en) | Separation method of lower alcohol | |
| CA2080122A1 (en) | Polybenzazole polymers containing indan moieties | |
| JPH0542288B2 (en) | ||
| JP2717992B2 (en) | Membrane separation of mixed vapor of organic matter and water | |
| JP2010202864A (en) | New polyimide | |
| JP5120345B2 (en) | Polyimide gas separation membrane and gas separation method | |
| JPH0761411B2 (en) | Concentration method of organic matter aqueous solution | |
| JP5077257B2 (en) | Polyimide gas separation membrane and gas separation method | |
| JPH02222716A (en) | Gas separation membrane and gas separation method | |
| JPH0693985B2 (en) | Manufacturing method of polyimide two-layer hollow fiber membrane | |
| WO2012077810A1 (en) | Asymmetric gas separating membrane and method for separating methanol from mixed organic vapor using same | |
| JPH0530484B2 (en) | ||
| JP2782769B2 (en) | Pervaporation separation method of organic matter aqueous solution | |
| JP5359908B2 (en) | Polyimide gas separation membrane and gas separation method | |
| JP5120344B2 (en) | Polyimide gas separation membrane and gas separation method | |
| JPH0636857B2 (en) | Pervaporation separation method of organic matter aqueous solution | |
| JPH02268820A (en) | Pervaporative separation method of organic matter aqueous solution |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |