(57)【要約】【課題】分離膜の保持力やシール性の改良された脱水用膜分離装置を提供する。【解決手段】流体を下部から導入し上部から導出可能な一次側室11を画定し、流体中の水をガスとして透過できる円筒状の分離膜10と、一次側室を収納する二次側室21を画定し、Ｏ30リングを介して分離膜を挟み込み、二次側室を減圧することができる真空手段との連結口26を有する円筒20と、Ｏリングを下(上)から押し込むために流体の導入用開口の周囲に上(下)方への突起部を備える下内蓋(上内蓋)40と、下外蓋50Bと、上外蓋50Tとを備えてなる脱水用膜分離装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を下部から導入し上部から導出可能な上下に延びる一次側室を内部に画定し、該流体中の水をガスとして透過できる円筒状の分離膜と、
上記分離膜を収納し、該分離膜の外側面とともに二次側室を画定する円筒であって、該円筒の底面と上面が開口を有し、該開口においてＯリングを介して上記分離膜の下部と上部を挟み込み、さらに該二次側室を減圧することができる真空手段との連結口を有する円筒と、
上記二次側室を画定する円筒の底面において上記分離膜の下部を下から覆う、中央に上記流体の導入用開口を有する下内蓋であって、該分離膜の下部のＯリングを下から押し込むために該流体の導入用開口の周囲に上方への突起部を備える下内蓋と、
上記二次側室を画定する円筒の上面において上記分離膜の上部を上から覆い、中央に上記流体の導出用開口を有する上内蓋であって、該分離膜の上部のＯリングを上から押し込むために該流体の導出用開口の周囲に下方への突起部を備える上内蓋と、
上記下内蓋を覆い、上記流体の導入用開口を有する下外蓋と
上記上内蓋を覆い、上記流体の導出用開口を有する上外蓋と、
を備えてなる脱水用膜分離装置。
【請求項２】
上記円筒状の分離膜が複数存在し、
上記二次側室を画定する円筒が一つである請求項１に記載の脱水用膜分離装置。
【請求項３】
上記下内蓋が、上記流体の導出用開口の内側径方向への突起部を備え、上記分離膜の下端を支持する請求項１又は請求項２に記載の脱水用膜分離装置。
【請求項４】
上記真空手段との連結口が、上記二次側室を画定する円筒の下部に設けられ、
さらに、加熱手段を上記二次側室を画定する円筒の上部に備え、該二次室内の上部から下部への熱対流を可能とする請求項１〜３のいずれかに記載の脱水用膜分離装置。
【請求項５】
上記二次側室を画定する円筒の底面が、上記下内蓋を支持するための下方に延びる円筒状突起部を有し、かつ／又は
上記二次側室を画定する円筒の上面が、上記上内蓋を支持するための上方に延びる円筒状突起部を有する請求項１〜４のいずれかに記載の脱水用膜分離装置。
【請求項６】
上記下外蓋がフランジ部を有し、該フランジ部において上記二次側室を画定する円筒の底面に固定され、かつ／又は
上記上外蓋がフランジ部を有し、該フランジ部において上記二次側室を画定する円筒の上面に固定される請求項１〜５のいずれかに記載の脱水用膜分離装置。
【請求項７】
上記分離膜が、１０オングストローム以下の孔径を有する炭素膜、シリカ膜またはゼオライト膜である請求項１〜６のいずれかに記載の脱水用膜分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を、水を透過する上下に延びる分離膜を通して脱水する脱水用膜分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油燃料を代替する燃料源として、エタノールが注目されており、その市場規模は、２０１０年に５５００万キロリットルと予測されている。燃料として採用するエタノールは、トウモロコシ等のバイオ原料から得た粗製物を蒸留精製し、好ましくは９９．７質量％以上に脱水したものである。
【０００３】
エタノールと水の混合物は、共沸点を有し、通常の蒸留法では共沸組成であるエタノール濃度９５質量％を超えて濃縮できない。
エタノールの脱水として、希薄エタノール水溶液を、蒸留塔で蒸留することにより、エ
タノール／水系の共沸点近くまで濃縮し、次いでエントレーナを加え、共沸蒸留で脱水する方法が知られている。しかし、この方法では、三成分系を共沸蒸留し、さらにエントレーナを回収するといった工程を踏む必要があり、多大の熱エネルギーを必要とする等の欠点があった。
また、モレキュラーシーブ槽を複数並列し、これらをバッチ切替しながら脱水する方法もある。しかし、この方法でも、モレキュラーシーブ槽の再生に多大なエネルギーを消費するという難点があった。
【０００４】
上記の欠点を伴わない分離膜の使用が提案されている（特許文献１）。流体を、水を透過する上下に延びる分離膜を備える膜分離装置に通すと、脱水された流体を容易に得ることができる。
【特許文献１】特開平７−１２４４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図８に示すように、従来は、水をガスとして透過できる円筒状の分離膜１１０内の一次側室１１１に流体を下部から導入し、流体が上昇するにつれて分離膜１１０を収納する減圧下の二次側室１２１に流体中の水分を移動させ、脱水された流体を一次側室１１１の上部から導出する膜分離装置において、分離膜１１０は、二次側室１２１の上部と下部においてＯリング１３０Ｔと１３０Ｂを介して挟み込まれることにより保持されている。しかし、分離膜の大型化により、Ｏリングだけでは分離膜保持の信頼性に欠け、特に二次側室の減圧が解除されるときに分離膜１１０が二次側室１２１から脱離するおそれがある。また、円筒状の分離膜がセラミックス等からなる場合、円筒状の分離膜の断面が完全な真円となることはないため、金属性の二次側室にＯリングを介して保持されるとき、隙間を生じやすく、シール性に問題がある。さらに、円筒状の分離膜がセラミックス等からなる場合、円筒の長さの個体差は避けられないため、所定の範囲から外れた僅かに長い分離膜を長さ方向の両端を固定すると、寿命の短縮化や破損を招くおそれがある。本発明は、分離膜の保持力やシール性の改良された脱水用膜分離装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明によれば、流体を下部から導入し上部から導出可能な上下に延びる一次側室を内部に画定し、該流体中の水をガスとして透過できる円筒状の分離膜と、
上記分離膜を収納し、該分離膜の外側面とともに二次側室を画定する円筒であって、該円筒の底面と上面が開口を有し、該開口においてＯリングを介して上記分離膜の下部と上部を挟み込み、さらに該二次側室を減圧することができる真空手段との連結口を有する円筒と、
上記二次側室を画定する円筒の底面において上記分離膜の下部を下から覆う、中央に上記流体の導入用開口を有する下内蓋であって、該分離膜の下部のＯリングを下から押し込むために該流体の導入用開口の周囲に上方への突起部を備える下内蓋と、
上記二次側室を画定する円筒の上面において上記分離膜の上部を上から覆い、中央に上記流体の導出用開口を有する上内蓋であって、該分離膜の上部のＯリングを上から押し込むために該流体の導出用開口の周囲に下方への突起部を備える上内蓋と、
上記下内蓋を覆い、上記流体の導入用開口を有する下外蓋と
上記上内蓋を覆い、上記流体の導出用開口を有する上外蓋と、
を備えてなる脱水用膜分離装置を提供できる。
本願の発明の好ましい形態によれば、上記円筒状の分離膜が複数存在し、上記二次側室を画定する円筒が一つである。
本願発明の別の好ましい形態によれば、上記流体の導出用開口の内側径方向への突起部を備え、上記分離膜の下端を支持する。
本発明の別の好ましい形態によれば、上記真空手段との連結口が、上記二次側室を画定する円筒の下部に設けられ、さらに、加熱手段を上記二次側室を画定する円筒の上部に備え、該二次室内の上部から下部への熱対流を可能とする。
上記二次側室を画定する円筒の底面が、上記下内蓋を支持するための下方に延びる円筒状突起部を有し、かつ／又は
本願発明の別の好ましい形態によれば、上記二次側室を画定する円筒の上面が、上記上内蓋を支持するための上方に延びる円筒状突起部を有する。
本願発明の別の好ましい形態によれば、上記下外蓋がフランジ部を有し、該フランジ部において上記二次側室を画定する円筒の底面に固定され、かつ／又は
上記上外蓋がフランジ部を有し、該フランジ部において上記二次側室を画定する円筒の上面に固定される。
上記分離膜は、好ましくは、１０オングストローム（Å）以下の孔径を有する炭素膜、シリカ膜またはゼオライト膜である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の脱水用膜分離装置によれば、Ｏリングの締め付けが強化されるため、大型の分離膜を使用しても二次側室からの分離膜の脱離を生ぜず、信頼性が高い。また、分離膜の断面が完全な真円でなくても、本発明ではＯリングの締め付けが強化されるため、隙間を生ずることなく、シール性や保持力が強化される。分離膜の円筒の長さに個体差があっても、下内蓋や上内蓋の突起部がＯリングを下や上から押し込む態様であり、分離膜の長さに依存しない固定方法であるため、長さ方向の両端を固定したときのストレスが生じない。さらに、二次側室内の上部から下部への熱対流を可能とする態様では、水がガスとして分離膜を透過する速度である、分離膜の膜性能の指標となる透過フレックスの顕著な向上が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明によれば、脱水される流体は、液体や気体であれば特に限定されないが、好ましくは、エタノール、プロパノール、酢酸が挙げられる。より好ましくは、エタノールやプロパノールのように、水の混合物が共沸点を有するものである。
【０００９】
本発明によれば、脱水前後の流体の含水量は、特に限定されず、用途等により異なる。
エタノールを燃料として用いる場合、脱水により、好ましくは９９．７質量％以上のエタノールが求められる。また、脱水前のエタノールとしては、蒸留塔で蒸留することにより、エタノール／水系の共沸点近くまで濃縮された、それ以上の脱水が困難である、共沸組成の９５質量％を超える無水エタノールに特に効果的である。
半導体洗浄に用いるプロパノールの場合には、高い純度が求められ、脱水により、殆ど水を含まないプロパノールが求められる。
【００１０】
流体が液体である場合には、パーベーパレーション（Ｐｅｒｖａｐｏｒａｔｉｏｎ：ＰＶ）法の膜分離装置となり、流体がガスである場合には、ペーパーペーミエーション（Ｖａｐｏｒｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ：ＶＰ）法の膜分離装置となる。
【００１１】
ＰＶ法に用いる分離膜は、小分子ガスである水蒸気を透過させ、大分子ガスである液体の気化ガスを透過させない分子ふるい効果を発現するものであり、液体と反応せず、加熱や減圧に対する耐性を有するものであれば特に限定されない。ＰＶ法に用いる分離膜は、好ましくは無機材で、好ましくは１０Å以下の孔径が精密に制御された微細孔多孔膜である。好ましい具体例として、１０Å以下の孔径を有する炭素膜、シリカ膜、ゼオライト膜等が挙げられる。
ＶＰ法に用いる分離膜は、小分子ガスである水蒸気を透過させ、大分子ガスを透過させない分子ふるい効果を発現するものであり、大分子ガスと反応せず、加熱や減圧に対する耐性を有するものであれば特に限定されない。
【００１２】
流体を通すための一つの一次側室を内部に有する円筒状の分離膜は、チューブラ型と呼ばれる。
また、円筒状の分離膜内に、その高さ方向に平行な複数の管状の一次側室が設けられ、流体が複数の一次側室を通り、一次側室の断面がレンコンに類似する形状である分離膜は、モノリス型と呼ばれる。
本発明によれば、チューブラ型の分離膜も、モノリス型の分離膜も使用できる。
分離膜の大きさは、脱水対象の処理量や含水量、所望の脱水速度等に応じて任意に選択できる。例えば、モノリス型では、直径３０ｍｍで長さ１５０ｍｍの円柱状の分離膜内に、一次側室として円柱の長さ方向に平行に直径３ｍｍで長さ１５０ｍｍの空管を３０本設けたものや、直径１５０〜２００ｍｍで長さ１ｍの円柱状の分離膜内に、一次側室として円柱の長さ方向に平行に直径２ｍｍで長さ１ｍの空管を２０００本設けたものが挙げられる。
【００１３】
分離膜を収納するための二次側室を画定する円筒、中央に流体の導入用開口を有する下内蓋と上内蓋、下外蓋と上外蓋は、ＳＵＳ等の金属製が好ましい。本発明では、Ｏリングの締め付けが強化されたため、分離膜と二次側室を画定する円筒等との材質の違いの影響は少ないからである。
【００１４】
Ｏｒｉｎｇは、使用する流体と反応しないものであればよいが、ゴム、バイトン（登録商標）、パーフルオロリング等が挙げられる。Ｏｒｉｎｇは、一箇所に一つ以上用いてもよい。
【００１５】
本発明の脱水用膜分離装置の一例を図１と図２に示す。
流体中の水をガスとして透過できる円筒状の分離膜１０は、流体を下部から導入し上部から導出可能な上下に延びる一次側室１１を内部に画定する。
分離膜１０の外側面とともに二次側室２１を画定する円筒２０は、円筒状の分離膜１０を収納する。その底面２２Ｂの開口２３ＢはＯリング３０Ｂを介して、上面２２Ｔの開口２３ＴはＯリング３０Ｔを介して分離膜の下部と上部を挟み込む。分離膜を傾くことなく正しく挿入するために、ガイドラインとなる糸又は棒等を使用して、開口２３Ｂと２２Ｔで形成される穴にまっすぐに挿入するとよい。
また、円筒２０は、二次側室２１を減圧することができる真空手段との連結口２６を有する。なお、図１は、分離膜１０の下部と上部の周囲を二つずつＯリングで挟んでいるが、分離膜の質量に応じて、それぞれ一つのＯリングであっても、それぞれ二以上のＯリングであってもよく、下部と上部のＯリングの数が異なることも可能である。
下内蓋４０Ｂは、二次側室２１を画定する円筒２０の底面において分離膜１０の下部を下から覆うディスク状であり、その中央に流体の導入用開口４１Ｂを有する。下内蓋４０Ｂは、分離膜１０の下部のＯリング３１Ｂと３２Ｂを下から押し込むために、開口４１Ｂの周囲に上方への突起部４２Ｂを備える。突起部４２Ｂは、一個以上の突起部であっても、連続した輪状の突起部であってもよい。
上内蓋４０Ｔは、二次側室２１を画定する円筒２０の上面において分離膜１０の上部を上から覆うディスク状であり、その中央に流体の導出用開口４１Ｔを有する。上内蓋４０Ｔは、分離膜１０の下部のＯリング３１Ｔと３２Ｔを下から押し込むために、開口４１Ｔの周囲に下方への突起部４２Ｔを備える。突起部４２Ｔは、一以上の突起部であっても、連続した輪状の突起部であってもよい。
下外蓋５０Ｂは、下内蓋４０Ｂを覆い、流体の導入用開口５１Ｂを有する。
上外蓋５０Ｔは、上内蓋４０Ｔを覆い、流体の導出用開口５１Ｔを有する。
【００１６】
二次側室２１を画定する円筒２０に、下内蓋４０Ｂと上内蓋４０Ｔを設置する手段は特に限定されず、公知の手段が使用できる。
図１と図２では、二次側室２１を画定する円筒２０の底面２２Ｂは、下方に延びる円筒状突起部２４Ｂを有し、下内蓋４０Ｂを支持し、上面２２Ｔは、上方に延びる円筒状突起部２４Ｔを有し、上内蓋４０Ｔを支持する。下内蓋４０Ｂは、円筒状突起部２４Ｂに嵌め込んでよいし、前者を雌ねじ、後者を雄ねじとしてねじ留めしてもよい。上内蓋４０Ｔについても同様である。
【００１７】
二次側室２１を画定する円筒２０に、下外蓋５０Ｂと上外蓋５０Ｔを設置する手段は特に限定されず、公知の手段が使用できる。
図１と図２では、下外蓋５０Ｂはフランジ部５２Ｂを有し、そのフランジ部に開口５３Ｂを設け、二次側室２１を画定する円筒２０の底面２２Ｂにおいて開口５３Ｂの延長上に開口２５Ｂを設け、開口５３Ｂと開口２５Ｂをボルトで留める。
また、上外蓋５０Ｔはフランジ部５２Ｔを有し、そのフランジ部に開口５３Ｔを設け、二次側室２１を画定する円筒２０の底面２２Ｔにおいて開口５３Ｔの延長上に開口２５Ｔを設け、開口５３Ｂと開口２５Ｂをボルトで留める。
【００１８】
図３に示すように、下内蓋４０Ｂが、Ｏリングを押し込む上方への突起部４２Ｂだけでなく、分離膜１０を支持するための内側径方向への突起部４３Ｂを備えることが好ましい。内側径方向への突起部４３Ｂは、一以上の突起部であっても、連続した輪状の突起部であってもよい。
【００１９】
図１と図２は、二次側室２１を画定する一つ円筒２０に一つの分離膜１０を配置するが、一つの円筒に少なくとも二つの分離膜を配置してもよい。配置は、全ての下内蓋を一つの下外蓋で覆い、全ての上内蓋を一つの上外蓋で覆う並列型と、下内蓋ごとにそれを覆う下外蓋を設け、上内蓋ごとにそれを覆う上外蓋を設け、一つの上外蓋と他の下外蓋を連結する上から下に延びる連結管を設ける直列型がある。
【００２０】
図４は、四つの円筒状分離膜１０ａ〜ｄを一つの二次側室を画定する円筒２０に並列型に配置した例を示す。全ての下内蓋４０Ｔａ〜ｄを一つの下外蓋５０Ｂで覆い、全ての上内蓋４０Ｔａ〜ｄを一つの上外蓋５０Ｔで覆う。四つの円筒状分離膜１０ａ〜ｄは、それぞれ下内蓋４０Ｂａ〜ｄと上内蓋４０Ｔａ〜ｄの突起部４２Ｂａ〜ｄと突起部４２Ｔａ〜ｄによって支持される。なお、図４には各ｂとｄ要素について図示されていない。
図５は、図４のＡ−Ａ方向の断面図である。
【００２１】
図６は、二つの円筒状分離膜１０ｅ〜ｆを一つの二次側室を画定する円筒２０に直列に配置した例を示す。下内蓋４０Ｂｅ〜ｆは、それぞれを覆う下外蓋５０Ｂｅ〜ｆを有し、上内蓋４０Ｔｅ〜ｆは、それぞれを覆う上外蓋５０Ｔｅ〜ｆを有し、一つの上外蓋と他の下外蓋を連結する上から下に延びる連結管６０を有する。二つの円筒状分離膜１０ｅ〜ｆは、それぞれ下内蓋４０Ｂｅ〜ｆと上内蓋４０Ｔｅ〜ｆの突起部４２Ｂｅ〜ｆと突起部４２Ｔｅ〜ｆによって支持される。
【００２２】
透過フレックスは、水がガスとして分離膜を透過する速度であり、分離膜の膜性能の指標となる。ＰＶ法では、透過フレックスは、処理される水を含有する液体の温度が高いほど高くなるため、分離膜を通過させる前に加熱手段を用いて加熱しておくことが好ましい。但し、液体がガス化するまで加熱すると、ガスと液体の混合物が存在するキャビテーションと呼ばれる現象が起こるが、このキャビテーションは、膜の壊食（エロージョン）を引き起こすため、液体をガス化させない温度に維持する必要がある。
【００２３】
例えば、ＰＶ法を用いて、９５質量％エタノールを７０℃から沸騰する直前の温度（約８０℃）に加熱し、分離膜に通して脱水し、９９．７質量％エタノールを得る場合、１〜３ｋｇ／ｍ2ｈの透過フラックスが得られる。このとき透過させる９５質量％エタノールの流速は、透過フラックスとの兼ね合いで調整されるが、通常０．５〜１ｍ／ｓｅｃである。また、二次側室の減圧の程度も透過フラックスとの兼ね合いで調整されるが、通常１０〜１００Ｔｏｒｒである。
【００２４】
透過フレックスを高めること、すなわち水の透過速度を高めることができれば、効率のよい脱水が可能となる。本発明者らは、ＰＶ法を用いて液体から水分を除去する場合、液体及び分離膜の温度が液体の導入口から導出口に向けて減少するため、加熱された液体と接する導入口付近で最も高い透過フレックスが得られるが、その後徐々に低下し、導出口付近では低い透過フレックスしか得られず、全体として低い透過フレックスの原因となっていることを見出した。ガス状の水は分離膜を透過するが、水のガス化で吸収される気化熱のため、分離膜の温度が低下しているものと考えられる。これは、液体を対象とするＰＶ法で生じるが、ガスを対象とするＶＰ法では生じない。液体にＶＰ法を利用するためには、液体をガス化する必要がある。
【００２５】
本発明者らは、ＰＶ法を用いて液体から水分を除去する場合、液体の導出口付近の二次側室の上部に加熱手段を配置し、液体導入口付近の二次側室の下部に真空ポンプ等の減圧手段の吸引口を接続し、二次側室に上部から下部に向けての熱対流を発生させることにより、分離膜の温度分布の均一化を図れることを見出した。加熱手段としては、電熱ヒータ、スチーム等があげられる。熱対流を利用すると、加熱しないときと比較して、操作条件にも依存するが、例えば、１．５〜３倍の透過フレックスの向上が得られる。
なお、熱対流による分離膜の温度分布の更なる均一化を図るため、上記加熱手段の設置とともに窒素やアルゴン等の不活性なドライガスを二次側室の上部から導入してもよい。例えば、二次室側を１０〜１００Ｔｏｒｒとする場合には、流速０．１〜５ｍ／ｓｅｃ、好ましくは０．１〜２ｍ／ｓｅｃのドライガスを導入できる。ドライガスは、導入前に加熱しておいてもよい。
【００２６】
図１と図２に示すように、真空手段との連結口２６は、二次側室２１を真空吸引できる位置であれば特に限定しないが、好ましくは円筒２０の下部に設けられる。円筒２０の上部を加熱する加熱手段Ｈと組み合わせることにより、二次側室２１内に上部から下部への熱対流を可能し、分離膜１０の温度分布を均一化を図ることができるためである。
図１と図２では、加熱手段Ｈは、二次側室２１内に設けているが、円筒２０の外に設けて二次側室２１を外から加熱してもよい。加熱手段は、円筒の上部の周囲に設けても、円筒の上部の一以上の箇所に設けてもよい。円筒の上部の一部に加熱手段を設け、円筒の下部の一部に真空手段との連結口を設ける場合、加熱手段のある位置と円筒を隔てて反対側の下部に真空手段を設けると熱対流の効率がよい。
【００２７】
上述のように、ＰＶ法では、透過フレックスは、処理される水を含有する液体の温度が高いほど高くなるが、液体がガス化するまで加熱すると、ガスと液体の混合物が存在するキャビテーションが起こるため、液体をガス化させない温度に維持する必要がある。好ましくは、液体を沸騰させない範囲内の温度、好ましくは液体を沸騰させる温度より１０〜３０℃低い温度から液体を沸騰させる直前の温度の範囲に加熱すればよい。具体的な温度範囲は、脱水される液体の種類によって異なり、例えば９５質量％エタノールから９９．７質量％のエタノールを得る場合では、９５質量％エタノールを７０℃から沸騰する直前の温度（８０℃未満）の範囲に加熱することになる。
【００２８】
本発明者らは、一次側室を加圧することにより、液体の沸騰する温度を上昇させることにより、液体をガス化することなく、より高い温度の液体を分離膜で処理することにより、透過フレックスを向上できることを見出した。例えば、大気圧（１ａｔｍ）での９５室量％エタノールの沸点は８０℃であるが、１．５ａｔｍでは９０℃、２ａｔｍでは１００℃であり、３ａｔｍでは１１０℃、４ａｔｍでは１２０℃、１０ａｔｍでは１５０℃である。分離膜が耐えられる圧力で、液体が熱分解しない範囲で加圧すれば良いのであるが、好ましくは１ａｔｍより高く、１０ａｔｍ以下であり、より好ましくは１．５〜３ａｔｍ、さらに好ましくは２〜３ａｔｍである。なお、エタノールの熱分解温度は２００℃程度である。
９５質量％エタノールを２ａｔｍに加圧し、９０℃から１００℃未満に加熱して脱水し９９．７質量％エタノールを得る場合には、大気圧下で７０℃から８０℃未満に加熱する場合に比べて、２０％の透過フレックスの向上が得られた。温度の影響だけではなく、一次側室が二次側室よりもより高圧となるため、高い差圧も、透過フレックスの向上に寄与していると考えられる。
膜分離装置に導入前の液体及び一次側室内の液体の加圧は、例えば、膜分離装置に導入する液体を加熱する前に、昇圧ポンプを用いて行うことができる。
【００２９】
本発明の膜分離装置を用いる脱水システムの例として、希薄エタノール（例えば８〜１５質量％）水溶液を脱水して９９．７質量％以上のエタノールを得る脱水システムを図７に示す。希薄エタノールＥ1は、蒸留塔２で濃縮され、塔頂から９５％エタノールＥ2として留出される。次に、本発明の膜分離装置１で脱水されるのであるが、透過フレックスを高めるため熱交換器３で加熱されて、二次側室が真空ポンプ５により減圧された膜分離装置１に導入される。分離膜によって脱水され、９９．７質量％以上のエタノールＥ3が得られる。分離膜を透過して水は、熱交換器４で冷却され、気液分離装置６を経て水Ｗとして排出される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の膜分離装置の一例を示す。
【図２】本発明の膜分離装置の一例を示す。
【図３】本発明の膜分離装置の一例を示す。
【図４】モノリス型の四つの分離膜を有する膜分離装置の断面図を示す。
【図５】図４の膜分離装置のＡ−Ａ面の断面図を示す。
【図６】モノリス型の二つの分離膜を有する膜分離装置の断面図を示す。
【図７】本発明の膜分離装置を用いる脱水システムの例を示す。
【図８】従来の膜分離装置を示す。
【符号の説明】
【００３１】
Ｅ1    希薄エタノール水溶液
Ｅ2    ９５％エタノール
Ｅ3    ９９．７質量％以上のエタノール
Ｗ      水
１      膜分離装置
２      エタノール蒸留塔
３      熱交換器
４      熱交換器
５      真空ポンプ
６      気液分離装置
１０，１０ａ〜ｄ  分離膜
１１    一次側室
２０    円筒
２１    二次側室
２２Ｂ  底面
２２Ｔ  上面
２３Ｂ  開口
２３Ｔ  開口
２４Ｂ  円筒状突起部
２４Ｔ  円筒状突起部
２５Ｂ  開口
２５Ｔ  開口
２６    連結口
３０Ｂ    Ｏリング
３０Ｔ    Ｏリング
４０Ｂ，４０Ｂａ〜ｆ  下内蓋
４０Ｔ，４０Ｔａ〜ｆ  上内蓋
４１Ｂ  導入用開口
４１Ｔ  導出用開口
４２Ｂ，４２Ｂａ〜ｆ  突起部
４２Ｔ，４２Ｔａ〜ｆ  突起部
４３Ｂ  突起部
５０Ｂ，５０Ｂｅ〜ｆ  下外蓋
５０Ｔ，５０Ｔｅ〜ｆ  上外蓋
５１Ｂ  導入用開口
５１Ｔ  導出用開口
５２Ｂ  フランジ部
５２Ｔ  フランジ部
５３Ｂ  開口
５３Ｔ  開口
１１０  分離膜１１０
１１１  一次側室
１２１    二次側室
１３０Ｔ  Ｏリング
１３０Ｂ  Ｏリング
【図１】
2008221177.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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