JPS5931374B2 - 気液接触方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は気液接触方法に関する。

更に詳しくは液相と気相の接触による吸収もしくは化学
反応により、ガス成分の分離を行なう際に、表面多孔質
の中空繊維を使用して実施する方法に関する。

混合ガスから特定成分ガスを分離する方法あるいはガス
による反応生成物を得る方法は一般に吸収法により、充
填塔、段塔、スプレー塔、濡れ壁塔、気泡塔などの方式
が使用されている。

これらの方式はいずれも気液接触によって行う方法であ
るが各々一長一短があり、目的に応じて工業的に使用さ
れている。

本発明者はこれらの方式を更に改良し、建設コストの低
下、設備面積及び容積の低下、生成物の純度向上、生産
性の向上、補修の簡易化につき鋭意検討の結果本発明に
到ったものである。

つまり、液相の容量係数を大きく保ち、かつガスと液相
の接触効率を向上せしめるため表面多孔質の中空繊維を
使用することにより、可能になったものである。

即ち本発明は多孔質中空繊維の表面を溶媒と接触状態に
保ち、該中空繊維の内部から外部に向けて被処理混合ガ
スを透過せしめることにより該被処理混合ガス中の特定
成分を前記溶媒中に吸収せしめ、もしくは前記溶媒と反
応せしめ残余の成分を補集もしくは放出することを特徴
とする気液接触方法である。

本発明方法に従って中空繊維を使用すると従来のラシヒ
リング等の充填剤に比べ表面積／容積の割合が増大する
と共に、著るしく軽量化され、設備コストが低減される
。

また大型化、小型化の制御が容易である。

処理されたガスの品質は中空糸の内部から外部にガスが
通過せしめられるため、フィルターの役割も果し、ガス
中の狭雑物ははソ完全に除去されて高純度の製品を得る
ことが可能になる。

本発明に利用される多孔質中空繊維はポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリアクＩＪ Ｏニトリル、ポリエステ
ル、ポリブチレンテレフタレート、テフロン等の弗素系
ビニル重合体、ナイロン、芳香族ポリアミド、ポリスル
フォン、その他市販の合成繊維原料を用いて製造される
。

中空繊維の多孔質化は特願昭５１−１１０９９６に記載
されるような延伸熱処理などによる方法、特開昭５０−
１３５１７１号など凝固法によるものやブレンド方法に
よって得た中空糸から一方の成分を溶解除去する方法が
知られている。

孔のない中空繊維や半透膜として利用される極微細な孔
を持つ活性層を有する中空繊維は用途によっては使用可
能であるが、ガス透過係数が小さすぎるため、通常の用
途では不向きであり、好ましくはガス透過係数が５ Ｘ
１０−８ｃｒＡ／ｃｒｉｔ −ｓｅｃ、 ｍＨｆｉ以
上であることが経済的に有効である。

孔径が余り大きすぎると液体が中空繊維中に浸透し、中
空繊維が詰まることになり、送気するためには多大の圧
力を必要とするし、気体の浸出が粗大になり、液相への
吸収が不充分となる。

従って中空糸表面の孔径平均寸法は直径換算で５０Ａ°
から５．０μの範囲にあることが好ましく、望ましくは
１００Ａ’から１０μが適している。

中空繊維の内径は圧損が小さいことが必要であり、５０
μ以上であることが好ましく、太さの上限はとくに限定
するものではないが、一定容積内の表面積を多くするこ
とを考えると、余り太すぎるのは効率的でなく、かつ使
用時の力学的強度の観点からみても数ミＩＪメートルで
あることが好ましい。

中空糸を束状にするのけ適当な接着剤を使用することに
よって接合し空気のもれがないようにシールすることが
できる。

中空糸及び接着剤の材質は使用する系の溶媒に浸されな
い材料の選択が必要である。

束状の中空繊維は直接液相に浸漬されても良いし、中空
繊維の表面層に添って液相を流してやることができ、中
空繊維の内部から小孔を通して表面に透過ガスが滲出な
いし吹き出し、溶媒″と接触する。

そこでガス吸収ないし反応が起こシ、ガスの一部分は吸
収され、残りの部分は液相中ないしは空間を通って出口
へ出て来る。

ガスは中空糸の表面の孔径が小さいことがら狭雑物はフ
ィルターされ非常に浄化される。

このガスは必要に応じ捕集され他の用途に供されるか、
又はそのま＼放出される。

ガスから有効物質ないしは不純物質とみなされる成分を
吸収ないしは反応した溶液相は中空繊維をつたわって或
は溶液排出管から系外に取出される。

本発明の方法は液相の容量係数が大き〈従来の工業的に
用いられるよりも濃度が高く得ることができる特徴があ
る。

本方法では繊維が細いことから１ｍ’の容積中において
、外径３００μの中空繊維の容積充填率を３０係として
も表面積ば９００ｍｊを有することになる。

この値はラシヒリング等の１ｒＴ１３当りの充填物表面
積が１００〜３００ｒｒ？／ｍ”であることを考えると
相当大きいものであることが判る。

またその重量はラシヒリングだけでも４００〜２０００
ｋｇ／ｎＴ３にもなるが、中空繊維を使用すると僅か１
００〜６０ｋｇにしかならない。

このように軽量化されることは外装にも簡単になり装置
コストは著るしく低下する。

中空繊維は合成高分子であり、金属のような錆の発生も
なく、陶器製やガラス製のラシヒリングのような破損も
ない。

また適宜使いすてによる取扱いも可能であり、作業上安
全であると同時に取扱いも容易である。

生産性については９００ｍの表面積を有し、ガス透過係
数が５ Ｘ １０−” ｃｒＪ、／ｃｙｔｔ−ｓｅｃ、
Ｈ＆の中空繊維を充填した装置を使用すると、３気圧
では約３００ｍ’／ｈｒの透過ガスを処理することがで
きる。

本発明の方法はエタノール、メタノールなどのアルコー
ルを蒸気状で含むガスからこれらを回収する方法、アン
モニアを含むガスからこれを除去する方法、硫化水素、
二酸化硫黄などの硫黄化合物からこれら成分を除去もし
くは回収する方法、空気中の酸素を溶媒中に吸収させる
方法、窒素酸化物を含有するガスからこれ等を除去する
方法、アセトン、低分子炭化水素など有機化合物を含有
するガスがこれらを除去もしくは回収する方法などにお
ける気液接触方法として有効に利用される。

以下に実施例をもって詳細を説明することにするが実施
例によって本発明の範囲が限定されるものでけない。

実施例 １ 中空繊維表面と内面に貫通する微小な孔を有すポリプロ
ピレン中空繊維を作成し、この繊維を束ねてエポキシ系
接着剤で両端を集束し、図１に示すような容器におさめ
た。

このポリプロピレン中空繊維の水中におけるガス透過係
数は５．３×１０−８（Ｊ／ｃｒ？ｔ ・５ｅｃ−ｃｒ
ｒｔＨ＆であった。

中空繊維の全表面積は２０ｍ′である。

この装置を用いて精密醗酵によるエタノール製造工程か
らでるエタノール蒸気を含むＣＯ２ガスからエタノール
を水で回収し、回収したコタノール水溶液を発酵に再利
用する目的に本装置を使用した。

この方法によって０．８モル係のエタノール蒸気を含む
ＣＯ２ガスを３０ｍ’／ｈｒの速度で水中に供給し、処
理したところ、エタノールは完全に回収された。

溶液回収口からはエタノール水溶液が得られ回収エタノ
ールは約Ｑ、５ｋｇ／ｈであり水溶液中のエタノール濃
度は平均５％であった。

実施例 ２ 実施例１に用いたものと同様の装置を空気中のＮＨ３を
水に吸収させて除去する目的で使用した空気は１気圧で
送り１０ ｌＴ１３／ｈ ｒを処理した。

水は中空繊維の側面に添って流し、１０ｋｇ／ｈｒの水
を流した。

これにより空気中のＮＨ３を完全に除去した。

ガスの圧損は繊維表面を流れる水の厚さが小さいことか
らほとんど無視された。

実施例 ３ 実施例１で用いたと同様の装置を用い、硫化水素を含有
するガスを処理した。

溶媒としてアルカリ性水溶液を用い、回収されたガス中
に硫化水素が殆ど存在しないことを認めた。

ポリプロピレン中空繊維はアルカリ性水溶液と長時間接
触しても損傷は全く認められなかった。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を実施するだめの装置の一例でその斜断面
図を示す。 １・・・・・・原料ガス供給口、２・・・・・・中空繊
維、３・・・・・・溶媒入口、４・・・・・・回収ガス
取出口、５・・・・・・回収溶液取出口、６・・・・・
・容器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多孔質中空繊維の表面を溶媒と接触状態に保ち、該
   中空繊維の内部から外部に向けてガスを供給、透過せし
   めることを特徴とする気液接触方法。 ２ 供給ガスとして複数成分を含有する混合ガスを用い
   、該混合ガス中の特定成分を溶媒中に吸収せしめもしく
   は溶媒と反応せしめ残余のガスを補集もしくは放出する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４３ 多孔質中空繊維としてガス透過係数が５×１
   ０−８ｃｒＡ／ｃｒｉ ・ｓｅｃ 、 ｃｍＨ９以上の
   ものを用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項に記載の方法。 ４ 供給ガスとしてアルコール蒸気を含むガスを用い、
   溶媒として水を用いることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項、第２項又は第３項記載の方法。 ５ 供給ガスとしてアンモニアを含むガスを用い、溶媒
   として水を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項、第２項又は第３項記載の方法。 ６ 供給ガスとして硫黄化合物を含むガスを用い溶媒と
   して該硫黄化合物と反応性の成分を含む液を用いること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項
   記載の方法。 ７ 供給ガスとして空気を用い、溶媒中に酸素を吸収せ
   しめることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
   又は第３項に記載の方法。