(57)【要約】本発明は、低沸点（揮発性が最も高い）成分および高沸点（揮発性が最も小さい）成分を含む液体混合物Ｌ２を分画する方法に関し、該方法では、膜接触器１、２が使用される。液体混合物Ｌ２が膜接触器１、２の液体チャンネル２３、２５を通され、それによって、低沸点成分に富む蒸気Ｖ１、Ｖ２および高沸点成分に富む液体Ｌ０、１が形成される。本発明は、この方法を行うためのデバイスにも関し、該デバイスでは、多数の膜接触器が連結される。【選択図】図１
2004521734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低沸点成分および高沸点成分を含む液体混合物を分画するための方法において、
該液体混合物が第一の膜接触器の液体チャンネルを通され、ここで、該液体チャンネルの壁は蒸気に対して透過性である；
蒸気が該液体チャンネルに沿って蒸気チャンネルを通され；
該液体チャンネルの壁を介して該液体混合物と該液体チャンネルの外側の蒸気との間で物質交換が生じ；
その結果、第一蒸気が低沸点成分に富むようにされ、かつ該液体混合物が高沸点成分に富むようにされるところの方法。
【請求項２】
低沸点成分に富むようにされた第一蒸気が、その壁が蒸気に対して透過性であるところの液体チャンネルを含む第二の膜接触器に沿って通され；
低沸点成分および高沸点成分を含む第二液体混合物が第二の膜接触器の液体チャンネルを通され；
該液体チャンネルの壁を介して第二液体混合物と該液体チャンネルの外側の蒸気との間で物質交換が生じ；
その結果、第一蒸気と比較して低沸点成分に富む第二蒸気が形成され、かつ第二液体混合物が高沸点成分に富むようにされる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
高沸点成分に富む第二液体混合物が第一の膜接触器を通され、そして高沸点成分にさらに富むようにされる、請求項２記載の方法。
【請求項４】
低沸点成分および高沸点成分を含む液体流を分画するための請求項１〜３のいずれか１項記載の方法において、該液体流が少なくとも２の膜接触器を通され、液体流が該膜接触器を順次通って流れ、そして各膜接触器において高沸点成分に富むようにされ、かつ蒸気流が、該膜接触器に沿って該液体流の方向と反対の方向に通され、該蒸気流が該液体流からの低沸点成分に富むようにされるところの方法。
【請求項５】
全ての膜接触器を通過した蒸気流が凝縮され、そして該蒸気流の方向と反対の方向に最後の膜接触器へ液体流として部分的に再循環される、請求項４記載の方法。
【請求項６】
全ての膜接触器を通って流れた液体流が部分的に再蒸発され、そして該液体流の方向と反対の方向に最後の膜接触器へ蒸気流として再循環される、請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
分画されるべき液体混合物を含む供給物が、膜接触器の１つに供給される、請求項４、５または６記載の方法。
【請求項８】
供給物が、液体流が該供給物と同じ組成を有するところの膜接触器の近傍に供給される、請求項７記載の方法。
【請求項９】
液体チャンネルに近接する蒸気流が、該液体チャンネルに沿って液体流と反対の方向に流れる、請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
膜接触器を通る液体流の流れの方向が、隣の膜接触器を通る液体流に関して横方向である、請求項１〜９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項記載の方法を行うためのデバイスにおいて、該デバイスが、
低沸点成分に富む蒸気流（留出物）のための排出口および液体流のための供給口を一端に備えられ、かつ蒸気流のための供給口および高沸点成分に富む液体流（残渣）のための排出口を他端に備えられた容器を含み、
該容器が、分画されるべき液体混合物（供給物）のための供給口をさらに備え、
該容器が、液体流の輸送のための液体チャンネルを含む少なくとも２の膜接触器を含み、膜接触器の液体チャンネルが、隣の膜接触器の液体チャンネルと連結しており、その結果、液体流が容器の一端から他端へ膜接触器を介して輸送され得、
膜接触器の壁が蒸気に対して透過性であり、そして
容器が蒸気流の輸送のための蒸気チャンネルを含む、
ところのデバイス。
【請求項１２】
膜接触器が、実質的に平行な中空膜ファイバーのセグメントによって形成されている、請求項１１記載のデバイス。
【請求項１３】
膜接触器が少なくとも２の平らな膜によって形成されている、請求項１１記載のデバイス。
【請求項１４】
容器が、留出物のための排出口と連結した凝縮器をさらに備えており、該凝縮器は、液体流のための供給口と連結した、凝縮した留出物のための排出口を備えている、請求項１１〜１３のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項１５】
容器が再蒸発器をさらに備えており、該再蒸発器は残渣のための排出口に連結し、かつ蒸気流のための供給口に連結した排出口を備えている、請求項１１〜１４のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項１６】
膜接触器に近接する蒸気流を該膜接触器に沿って液体流に対して向流の向きに案内するプレートが膜接触器間に配置されている、請求項１１〜１５のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項１７】
プレートが容器の一方の壁および他方の壁から交互に延び、それによって、蒸気流および液体流のための通路を開けている、請求項１６記載のデバイス。
【請求項１８】
プレートが、少なくとも部分的に穴を有しかつ容器の幅全体に亘って延びている、請求項１６記載のデバイス。
【請求項１９】
プレートが、蒸気流および液体流のための通路を得るために部分的に穴を有する、請求項１８記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜接触器が使用されるところの、低沸点（揮発性がより高い）成分および高沸点（揮発性がより小さい）成分を含む液体混合物を分画する方法に関する。本発明はさらに、そのような方法を行うためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ある液体中の２以上の成分を（部分的に）分離するために蒸留が大規模に使用される。その分離は一般に、完全に純粋な成分をもたらさないので、分画が参照される。普通、分画は、プレートカラム、または構造充填物を有する床を備えたカラムにおいて行われる。これらの方法の特徴は、上方に流れる蒸気および下方に流れる液体を接触ゾーンにおいて互いに直接接触させることである。
【０００３】
「古典的な」蒸留法は、多数の欠点を有する。特に、それが比較的多くのエネルギーを必要とし、そして比較的大きいカラムが必要であるということである。最近、既存の蒸留法を改善するための試み、例えば選択膜の使用による試みがなされている。その例は、米国特許第５，９０５，１８２号、同第５，９１４，４３５号および同第５，９６２，７６３号に記載されている。透過蒸発（pervaporation）（液体を供給物とする）または蒸気透過（蒸気を供給物とする）の利点は、大きい接触表面が存在し、選択膜の使用によって効率が増加され得、したがってコンパクトなカラムを作ることができるということである。今までのところ、膜による分離力（透過速度と選択性との組み合わせ）は、蒸留との競合にはまだ十分でないことが分かった。
【０００４】
透過蒸発または蒸気透過は、蒸留の予備に使用され得る。これらの全ての場合において、カラムからの上部または底部流が、混合物中の成分の少なくとも１に関して膜が選択的であるところの膜装置を通過する。それらの成分は、膜を通過し、そして生成物として集められる。残留物および生成物の一部が蒸留カラムに再循環される。膜接触器を有しない蒸留のための特定の実施態様が、米国特許第３，６４９，４６７号に示されている。ここでは、液体混合物が、蒸気に対して透過性である壁を有するチャンネルを通される。しかし、この特許明細書に記載されている実施態様の欠点は、蒸気が次の壁に対抗して直ちに凝縮し、第２の液体流として放出されることである。他方、米国特許第３，５６２，１１６号明細書には、蒸気が液体の薄膜を通過し、そしてカラムの端でのみ凝縮するところの蒸留法が記載されている。しかし、ここでは、液体が薄膜中でのみ存在し得るように、蒸気が、液体膜のより熱い側での凝縮およびより冷たい側での蒸発によって液体を介して流動する必要があり、それは、カラムにおける流速に影響を及ぼす。
【０００５】
また、膜技術は、化学物質を添加することなく、共沸混合物を分解するのに非常に適する。これは、カラムの外に、共沸混合物に近い組成を有する混合物を豊富にし、それを再循環しまたは次のカラムにおいて分離することによって行われ得る（米国特許第４，７７４，３６５号）。また、カラムにおける膜技術を用いて共沸混合物を分解することも記載されている（米国特許第５，６１４，０６５号）。しかし、透過蒸発または蒸気透過の進展はまだなされていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、特に、公知方法よりも少ないエネルギーを必要とし、より小さい体積のデバイスで行うことができ、そして蒸留装置の構築においてより大きい自由度が与えられるところの蒸留法を提供することである。
【０００７】
本発明は、種々の濃度の液体流を透過性膜接触器を使用して相互に近接させることから成る。これらの膜接触器は、液体流を案内する。膜接触器は液体を保持し、分子を蒸気としてのみ通過させる。所望により、必ずしもではないが、膜壁が、液体流の成分に関して選択的であり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、本発明は、低沸点成分および高沸点成分を含む液体混合物を分画するための方法において、液体混合物が第一の膜接触器の液体チャンネルを通され、ここで、該液体チャンネルの壁は蒸気に対して透過性である；蒸気が該液体チャンネルに沿って通され；該液体チャンネルの壁を介して該液体混合物と該液体チャンネルの外側の蒸気との間で物質交換が生じ；その結果、低沸点成分に富む第一蒸気が形成され、かつ該液体混合物が高沸点成分に富むようにされるところの方法を提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明では、膜接触器が使用される。膜接触器は、分画されるべき液体が流れ得るところの（少なくとも）液体チャンネルを形成する。蒸気が、透過性壁を介して液体チャンネルから拡散する。液体チャンネルの外側の蒸気と液体チャンネル中の液体との間で物質交換が生じる。これは、揮発性の最も高い（低沸点）成分を最初の液体混合物よりも高い濃度で有する蒸気を全体的に生じる動的プロセスである。それによって、残りの液体は、相対的に、高沸点成分に富む。
【００１０】
この実施態様では、液体チャンネルの透過性壁を形成する膜は非選択的である。膜は、高沸点成分および低沸点成分を同じ程度に通す。しかし、選択膜の使用は、本発明によって排除されない。原則として、慣用の型の膜が適する。膜は、液体によって湿らされていてもいなくてもよい。
【００１１】
好ましくは、本発明に従う方法は、少なくとも２の膜接触器を用いて行われる。この方法では、低沸点成分に富む第一蒸気が、その壁が蒸気に対して透過性であるところの液体チャンネルを含む第二の膜接触器に沿って通され；低沸点成分および高沸点成分を含む第二の液体混合物が、第二の膜接触器の液体チャンネルを通され；該液体チャンネルの壁を介して第二液体混合物と該液体チャンネルの外側の蒸気との間で物質交換が生じ；その結果、第一蒸気と比較して低沸点成分に富む第二蒸気が形成され、かつ第二液体混合物が高沸点成分に富むようにされる。
【００１２】
第一および第二の膜接触器の液体チャンネルは結合され得、第二の膜接触器を出る高沸点成分に富む第二液体混合物が第一膜接触器を通され、そして高沸点成分にさらに富むようにされる。
【００１３】
それらの液体チャンネルが結合された多数の膜接触器は、例えば、分画が行われ得るところの容器において、結合され得る。この実施態様は、低沸点成分および高沸点成分を含む液体流を分画するための方法に関し、ここで、該液体流は、少なくとも２の膜接触器を通され、液体流は膜接触器を順次通って流れ、そして各膜接触器において高沸点成分に富むようにされ、かつ蒸気流は、膜接触器に沿って、液体流の方向とは反対の方向にまたは横切って通され、該蒸気流は、上記液体流からの低沸点成分に富むようにされる。
【００１４】
膜接触器は、容器において結合され得るが、本発明は、結合されるところの「離れている」膜接触器のアッセンブリからも成り得る。
【００１５】
低沸点成分に富む蒸気流および高沸点成分に富む液体流はこうして、膜接触器のアッセンブリから出て行く。そのようなアッセンブリにおいて上記方法を行うことは、利点として、多くの接触表面が存在すること、および高い分離効率が達成され得ることを有する。事実、そのような実施態様は、プレートカラムにおける古典的蒸留に匹敵し得る。重要な違いは、液相および蒸気相が、膜接触器によって物理的に分離されたままであるということである。
【００１６】
外に出た蒸気は凝縮され、生成物として回収される。好ましくは、凝縮された蒸気流の一部が、蒸気流の方向と反対の方向に最後の膜接触器中に液体流として再循環される。外に出た液体流は、生成物として回収される。液体流の一部は再蒸発され、そして液体流を横切ってまたは液体流の方向と反対の方向に最後の膜接触器へ蒸気流として再循環される。
【００１７】
分画されるべき混合物を含む供給物は好ましくは、容器の「上部」にある膜接触器と「底部」にある膜接触器との間に導入される。容器の底部は、ここでは、液体流が比較的低濃度の低沸点成分を有して出て行くところの膜接触器である。容器の上部は、上記したようにその後凝縮されるところの蒸気流が比較的高濃度の低沸点成分を有して出て行くところの接触器によって形成される。好ましくは、液体流が供給物と同じ組成を有するところの膜接触器の近傍に供給物が供給される。
【００１８】
本発明は、低沸点成分および高沸点成分を含む液体混合物を分画するためのデバイスにおいて、該デバイスが、
低沸点成分に富む蒸気流（留出物）のための排出口および液体流のための供給口を一端に備えられ、かつ蒸気流のための供給口および高沸点成分に富む液体流（残渣）のための排出口を他端に備えられた容器を含み、
該容器が、分画されるべき液体混合物（供給物）のための供給口をさらに備え、
該容器が、液体流の輸送のための液体チャンネルを含む少なくとも２の膜接触器を含み、膜接触器の液体チャンネルが、隣の膜接触器の液体チャンネルと連結しており、その結果、液体流が容器の一端から他端へ膜接触器を介して輸送され得、
膜接触器の壁が蒸気に対して透過性であり、そして
容器が蒸気流の輸送のための蒸気チャンネルを含む、
ところのデバイスをも提供する。
【００１９】
蒸気流の輸送のための蒸気チャンネルは、膜接触器に沿った蒸気チャンネルが隣の膜接触器に沿った蒸気チャンネルと連結するように形成され、その結果、蒸気流は、容器の一端から他端へ、特に液体流と反対の方向にまたは液体流を横切って、膜接触器に沿って輸送され得る。
【００２０】
容器はさらに、留出物のための排出口と連結した凝縮器を備えることができ、該凝縮器は、液体流のための供給口と連結した、凝縮した留出物のための排出口を備えている。また、再蒸発器が存在してもよく、それは、残渣のための排出口と連結し、かつ蒸気流のための供給口と連結した排出口を備えている。本発明方法の利点は、凝縮器および蒸発器が容器の物理的囲いの外側に置かれ得ることである。比較的温かい蒸気および比較的冷たい液体の投入が、容器内に温度勾配を提供する。これは、圧力差の設定によって液体および蒸気の流速が互いに独立して制御され得、そして、必要ならば、物質交換のための理想条件を得るために調整され得ることを追加の利点として提供する。
【００２１】
膜接触器は、（少なくとも）液体チャンネルを形成する。これは、２以上の平行の平らな膜を膜接触器として使用することによって得られ得る。別の可能性は、中空ファイバー膜または毛管膜の使用である。多数のファイバーを平行に結合することにより、中空ファイバーのセグメントが得られる。これは、全体として膜接触器として使用され得る。セグメントを通って、各中空ファイバーにおいてほぼ同じ組成を有する液体流が流れる。多数の、中空ファイバーのセグメントが一緒にされて中空ファイバーモジュールを形成することができる。モジュール全体を通って、ほぼ同じ組成を有する液体が流れる。２以上のセグメントまたはモジュールの組み合わせによって容器が形成される。
【００２２】
容器に加えて、本発明に従う適するデバイスは、多数の膜接触器のアッセンブリ、特にモジュール、である。これらのモジュールは、固定されたハウジング中に提供される必要がない。こうして、物質流および熱交換の構造のための追加の自由性が作られる。
【００２３】
特定の実施態様では、膜接触器を通る液体流の流動方向が、隣の膜接触器を通る液体流に関して横方向である。
【００２４】
液体チャンネルの壁のありうる設計は、（わずかに）選択的である密度の薄いポリマーまたはセラミック層をその上に有する、成分が蒸気として透過するところの多孔性膜；膜が湿らされないで液体混合物を保持し、一方、孔は蒸気で満たされるところの多孔性膜；および液体混合物を通過させ、その結果、液体が薄膜として膜接触器上にあり、孔が液体で満たされるところの多孔性壁を伴う。
【００２５】
液体チャンネルでの蒸気流が液体流に対して向流であるように容器を構築することが好ましい。これは、膜接触器での蒸気流を膜接触器に沿って液体流に対して向流の向きに案内するプレートが膜接触器間に配置されることにおいて達成され得る。
【００２６】
一実施態様では、プレートが容器の一方の壁または他方の壁から交互に延び、それによって、蒸気流および液体流のための通路を開けている。別の実施態様では、プレートが、少なくとも部分的に穴を有し、容器の幅全体に亘って延びている。また、これらの実施態様の組み合わせも可能であり、ここで、プレートは、蒸気流および液体流のための通路を得るために部分的に穴を有する。
【００２７】
本発明の利点は、古典的蒸留の場合のようにカラムを得るために膜接触器が互いの上に置かれる必要が、必ずしもないことである。古典的蒸留では、適切な注水を得るために、注水プレートが正確に水平に置かれ、かつカラム自体は正確に垂直に置かれなければならない。上記膜接触器は、何らかの角度で置かれ得る。さらに、蒸気および液体流の流れの方向の選択が自由である。
【００２８】
膜接触器間の距離はできるだけ小さく、そしてスペーサー物質の物理的寸法、膜、およびセグメントを横切る最大の許される蒸気圧低下によって決定される。
【００２９】
本発明を、図面を参照して説明する。
図１では、本発明に従う方法が、２つの膜接触器１および２に関して表されている。低沸点成分および高沸点成分を含む液体流Ｌ2がライン２７を介して、液体チャンネル２５を取り囲む壁２４から成る膜接触器２に供給される。液体チャンネルは、例えば、中空ファイバーである。Ｌ2と比較して高沸点成分に富む液体流Ｌ1が、ライン２６を介して膜接触器２を出る。そして、その後、膜接触器１を通される。
【００３０】
膜接触器１は、液体チャンネル２３を取り囲む壁２２から成る。液体流Ｌ1と比較して高沸点成分に富む液体流Ｌ0が、ライン２８を介して膜接触器１を出る。膜接触器１の壁２２を介して、蒸気流Ｖ1が拡散する。この蒸気流は、液体流Ｌ1と比較して低沸点成分に富む。蒸気流Ｖ1は膜接触器２の方向に流れる。蒸気流Ｖ1から液体流Ｌaが凝縮して液体流Ｌ2に入る。Ｌaは、Ｖ1と比較して、高沸点成分に富む。膜接触器２から、壁２４を介して、蒸気流Ｖ2が拡散する。この蒸気流Ｖ2は、蒸気流Ｖ1と比較して、低沸点成分に富む。
【００３１】
図２Ａおよび２Ｂは、いくつかの膜接触器を含む容器を表す。図２Ａは、上から見た図であり、図２Ｂは側面図である。図２Ａは、例として４つの膜接触器１、２、３および４が含まれる容器３０を示す。膜接触器は、中空ファイバーから成り得るが、平らな膜によっても形成され得る。
【００３２】
図２Ａでは、３１を介して、供給物が膜接触器２の近傍で容器に供給される。容器から液体流３２が出る。これは底部流３３（底部生成物または残渣）および再循環流３４に分離される。再循環流は、容器に供給される前に、再蒸発器４３を介して加熱される。
【００３３】
容器の他方の側では、蒸気流３５が出る。これは、凝縮器４４に供給され、その後、留出物流３６（上部生成物）が得られる。留出物流の一部３７が再循環されて膜接触器４の近傍で容器に入る。この液体流Ｌ4は、膜接触器４を通って流れ、ここで、高沸点成分に富むようにされる。豊むようにされた液体流Ｌ3がライン３８を介して膜接触器３へ通され、そこから液体流Ｌ2が出て行く。液体流Ｌ2は、ライン３９を介して供給物３１と一緒にされ、膜接触器２に供給され、そこから液体流Ｌ1が出て行く。液体流Ｌ1は、ライン４０を介して膜接触器１を通され、そこから液体流３２が最終的に出て行く。上記から、液体流が、上部から底部へ、だんだんさらに高沸点成分に富むようにされることになる。
【００３４】
液体流に加えて、蒸気流も容器を通過する。各膜接触器において、この流れは、低沸点成分にさらに富むようにされる（各々、Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4）。最後に、蒸気流３５が得られる。
【００３５】
図２Ｂでは、側面図において、図２Ａのものに匹敵する容器３０が表されている。膜接触器は、中空ファイバー４２のセグメント４１から成る。全部で４つの膜接触器（１、２、３、４）が表されている。さらに、これらの図面では、容器の中および外へ行く流れが、図２Ａにおけるのと同じ参照番号を用いて表されている。すなわち、３１は供給物であり、３２は底部生成物であり、３４は再蒸発器４３からの再循環流であり、３５は容器から出る蒸気流であり、３７は凝縮器４４で凝縮された後に容器へ再循環される凝縮された蒸気流の一部である。上部生成物３６および底部生成物３３も表されている。大きい矢印によって、ファイバーを通る全体の液体流を表す。
【００３６】
図３〜９に、容器およびその中に存在する膜接触器のありうる構築物を表す。全ての図は、正面図および側面図の両方（ＡおよびＢ）を示す。図３Ａおよび３Ｂには、容器５７に置かれる、中空ファイバー膜５５の多数のセグメント５６を表す。液体流５２が上部セグメントに入り、各膜セグメントを介して容器の中を流れる。各セグメントの中空ファイバー膜は、連結器５３、５４を介して次のセグメントへ連結される。蒸気流５１は底部セグメントから容器を通って、全体的には液体と向流の向きに流れ、しかし、中空ファイバー膜の近傍で局部的には、交差流で流れる。
【００３７】
液体流と蒸気流との間の接触を変えるため、および圧力低下を調整するために、図４Ａ／Ｂ、５Ａ／Ｂおよび６Ａ／Ｂに表されているように、種々のカラム構築が可能である。図４Ａおよび４Ｂでは、容器の一方の壁および他方の壁上に交互にプレート５８、６０が配置されている。これらのプレートは、蒸気のフロースルーおよび中空ファイバー膜間の連結器５３、５４のために空間５９、６１を開けている。
【００３８】
図５Ａおよび５Ｂでは、プレート５８、６０が、空間を何ら開けていないが、中空ファイバー膜間の連結器５３、５４の近傍で穴を有する６２、６３。図６Ａおよび６Ｂでは、プレート６４が幅全体に亘って延びており、幅全体に亘って穴が開けられている。
【００３９】
図７Ａおよび７Ｂは、膜接触器が中空ファイバーモジュール６５の形態であるところの容器の一例を示す。中空ファイバー５５の種々のセグメント５６から成るモジュールを通って、ほぼ同じ組成の液体流が中空ファイバーの各々を流れる。モジュール間に、容器５７の一方の壁および他方の壁上に交互に、蒸気流の案内を提供するところのプレート６６、６７が配列され得る。
【００４０】
図８および９は、膜接触器が平らな膜から成るところの容器の２つの例を示す。図８Ａおよび８Ｂには、容器８０を示す。容器には、液体チャンネル８４を形成するところの平らな膜８２および平らな膜８３から成る膜接触器８１が配置されている。２つの平らな膜８２および８３の間の液体チャンネル８４を通って液体流８５が流れる。こうして形成された種々の膜接触器が、ライン８６および８７を介して連結される。蒸気流８８が、容器を通ってかつ膜に沿って、全体の液体流に対して向流の向きで通過する。
【００４１】
図９Ａおよび９Ｂでは、膜接触器９１、９２が、一方の側および他方の側において交互に、膜接触器に近接する気体流が液体流に対して向流で流れるように空間９３、９４を開けている。
【００４２】
下記表に、各々、プレートカラム、構造充填物、および膜容器蒸留のためのコア値を示す。
【００４３】
【表１】
2004521734.tif 000003
言及されたパラメーターは、公知文献において公知の意味を有する。すなわち、以下の通りである。
ｋ：物質移動係数
ａ：比表面積
ＨＴＵ：移動装置の高さ
ＨＥＴＰ：理論的プレートの高さ当量
【実施例１】
【００４４】
分画混合物ベンゼン／トルエンのためのＨＥＴＰの計算（膜耐性は無視できる）
蒸留に当てはまる親指の法則、公知の物理的特性、匹敵するシステムにおける膜接触器の公知の物質移動係数および適するSherwood方程式に基づいて、大気中のカラムにおけるトルエン／ベンゼンのモデル混合物のための理論プレートの高さ当量（ＨＥＴＰ）が推定された。この混合物では、ベンゼンの方がトルエンよりも揮発性であり、その結果、蒸発する液体はベンゼンに富む。一方、凝縮する蒸気はトルエンに富む。その混合物は共沸混合物を形成しない。
【００４５】
以下の仮定がなされた。
平均物理的特性、夫々、液体（Ｌ）および気体（Ｇ）の密度（ρ）および粘度（η）：
ρL＝８００ｋｇ／ｍ3
ρG＝２．８ｋｇ／ｍ3
ηL＝２．８×１０-4Ｎｓ／ｍ2
ηG＝１０-5Ｎｓ／ｍ2
【００４６】
推定拡散係数（Ｄ）：
液体：ＤL＝５×１０-9ｍ2／ｓ
蒸気：ＤG＝１０-5ｍ2／ｓ
【００４７】
仕切り係数（ｍ）
【数１】
2004521734.tif 000004
【００４８】
中空ファイバー寸法：
外径：ｄext＝１ｍｍ
壁厚：δ＝０ｍｍ
長さ：Ｌ＝２００ｍｍ
【００４９】
表面気体速度：νG＝０．５ｍ／ｓ
【００５０】
全体の気体移動係数κOGの計算：
【数２】
2004521734.tif 000005
κOG＝１０-2ｍ／ｓ
【００５１】
【数３】
2004521734.tif 000006
すなわち、ＨＥＴＰは約５ｃｍである。
ＨＥＴＰごとに、蒸気圧低下は０．２ｍｂａｒであり、液体圧力低下は３５ｍｂａｒである。
【実施例２】
【００５２】
分画混合物ベンゼン／トルエンのためのＨＥＴＰの計算（上部層を有する膜の膜耐性を含む）
実施例１と同様の仮定。さらに、下記特性を有する多孔性支持層の上に上部層がある。
膜壁厚：１００μｍ
上部層厚さゲル：１００ｎｍ
支持層における拡散係数：１０-5ｍ／ｓ
ゲル層における拡散係数：１０-9ｍ／ｓ
ゲル層の目的は、物質移動を妨げることなく、したがって選択性を伴うことなく膜の多孔性部分に液体が浸透することを防ぐことである。
【００５３】
上記データを有する直列モデルにおいて耐性を追加して同じ計算を行うと、１０ｃｍのＨＥＴＰが得られる。
【００５４】
古典的蒸留に対する本発明方法の主な利点は以下の通りである。
接触ゾーンにおいて、体積当たり、はるかに大きい接触表面を設けることができ、その結果、より低い温度で分画が可能であるという点でのエネルギーの節約。より低いエネルギー等級からのエネルギーの使用。
接触ゾーンにおいて、体積当たり、はるかに大きい接触表面を設けることができ、その結果、より小さいデバイスで同じ分離が行われるという点での体積の節約。
蒸気および液体が、水平向流で接触ゾーンを通過することもできる。
接触ゾーンがモジュールによって構築され得る。
モジュール構築および低い全高さによって、分離デバイスの拡大および維持が容易である。
モジュール構築および低い全高さによって、熱ポンプ（分画部分とストリッピング部分との間）の使用によるエネルギーの節約の実現が容易である。
好ましい液体流がない。したがって、液体分配器および再分配器が不要である。
下方に流れる液体の充満故に、許される蒸気速度の制限がない。
蒸気による小滴の飛沫同伴がない。したがって、ミストコレクターを必要としない。
所望により、特定の膜の使用による選択性の増加。
液体の圧力が、蒸気圧とは独立して設定され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】２つの膜接触器を横切る分画を表す。
【図２Ａ】いくつかの膜接触器を有する容器の上から見た図を表す。
【図２Ｂ】いくつかの膜接触器を有する容器の側面図を表す。
【図３】ＡおよびＢは、各々、部分的向流および非常に低い蒸気圧低下を伴う、中空ファイバーを用いたありうる容器構築物の側面図および正面図を表す。
【図４】ＡおよびＢは、各々、完全な向流および適度な蒸気圧低下を伴う、中空ファイバーを用いたありうる容器構築物の側面図および正面図を表す。
【図５】ＡおよびＢは、各々、完全な向流および高い蒸気圧低下を伴う、中空ファイバーを用いたありうる容器構築物の側面図および正面図を表す。
【図６】ＡおよびＢは、各々、部分的な向流および高い蒸気圧低下を伴う、中空ファイバーを用いたありうる容器構築物の側面図および正面図を表す。
【図７】ＡおよびＢは、各々、完全な向流および適度な蒸気圧低下を伴う、膜モジュールを用いて設計されたありうる容器構築物の側面図および正面図を表す。
【図８】ＡおよびＢは、各々、部分的な向流および非常に高い圧力低下を伴う、平らな膜を用いたありうる容器構築物構造の側面図および正面図を表す。
【図９】ＡおよびＢは、各々、部分的な向流および適度な圧力低下を伴う、平らな膜を用いたありうる容器構築物の側面図および正面図を表す。
【符号の説明】
【００５６】
１    膜接触器
２    膜接触器
２２  壁
２３  液体チャンネル
２４  壁
２５  液体チャンネル
３０  容器
３１  供給物
４３  再蒸発器
４４  凝縮器
５３  連結器
５４  連結器
５８  プレート
６０  プレート
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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