JP3043805B2 - 真空設備から廃ガスを連続的に精製する装置 - Google Patents
真空設備から廃ガスを連続的に精製する装置Info
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- JP3043805B2 JP3043805B2 JP3501816A JP50181690A JP3043805B2 JP 3043805 B2 JP3043805 B2 JP 3043805B2 JP 3501816 A JP3501816 A JP 3501816A JP 50181690 A JP50181690 A JP 50181690A JP 3043805 B2 JP3043805 B2 JP 3043805B2
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- permeate
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- waste gas
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
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- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
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- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、真空設備から廃ガスを連続的に精製する装
置に関する。
置に関する。
有害ガスを形成する多くの方法は真空下に実施され
る。真空を維持するため、真空ポンプは、有害ガスをも
含む材料の安定した流れを大気に向けて作る。従って、
真空ポンプからの有害ガス流は精製しなければならな
い。凝縮系及び吸収系はこの目的に用いられる。
る。真空を維持するため、真空ポンプは、有害ガスをも
含む材料の安定した流れを大気に向けて作る。従って、
真空ポンプからの有害ガス流は精製しなければならな
い。凝縮系及び吸収系はこの目的に用いられる。
ガスを精製するためにガス透過膜類（Gaspermeations
membranen）を用いることは知られている。これらは薄
い膜で、その廃ガスから分離される有害ガスの通過に対
する抵抗は、プロセスガス（例えば空気）に対するもの
より小さい。ガス透過膜は、透過物と名づけられ、膜を
通過しているガスを受け入れる空間から廃ガス用流路を
分離するように膜をモジュール内に配置する。精製を実
施するため、廃ガス側から膜モジュールの透過側への圧
力勾配を作ることが必要である。この目的のために、設
備の分配ポンプに加えて一又はそれ以上の特殊ポンプを
用いることが知られている（ドイツ公開公報3,806,10
7）。
membranen）を用いることは知られている。これらは薄
い膜で、その廃ガスから分離される有害ガスの通過に対
する抵抗は、プロセスガス（例えば空気）に対するもの
より小さい。ガス透過膜は、透過物と名づけられ、膜を
通過しているガスを受け入れる空間から廃ガス用流路を
分離するように膜をモジュール内に配置する。精製を実
施するため、廃ガス側から膜モジュールの透過側への圧
力勾配を作ることが必要である。この目的のために、設
備の分配ポンプに加えて一又はそれ以上の特殊ポンプを
用いることが知られている（ドイツ公開公報3,806,10
7）。
ガス透過技術は、装置及び操作の費用が真空の場合に
取り扱われる多くの容量を考慮すると極度に大きいの
で、真空設備に適用されなかった。しかしながら、真空
設備での使用が装置及び操作の費用を減少するための存
在しない可能性を与えることであると誤解されていた。
取り扱われる多くの容量を考慮すると極度に大きいの
で、真空設備に適用されなかった。しかしながら、真空
設備での使用が装置及び操作の費用を減少するための存
在しない可能性を与えることであると誤解されていた。
従って、本発明による解決は、真空設備の真空ポンプ
による廃ガス流を膜モジュールを経て押し出すこと及び
膜モジュールの透過物側を同一真空ポンプの吸引側に結
び付けることを含む。
による廃ガス流を膜モジュールを経て押し出すこと及び
膜モジュールの透過物側を同一真空ポンプの吸引側に結
び付けることを含む。
大略を述べると、真空設備自体の真空ポンプは、ガス
透過膜モジュールの操作に必要な圧力差を生ずるために
用いる。その結果、幾つかの分離ポンプの費用が節約さ
れる。さらに、本発明は、廃ガス流内に透過物を再循環
することにより汚染物質が濃縮され、その結果、汚染物
質の分離及び／又は浄化が有効に実施できる。簡単のた
め、本明細書において、真空ポンプ又は膜モジュールに
言及する場合、これは、幾つかの真空ポンプ又は膜モジ
ュールを機能設備内に設ける場合を含むことを意味す
る。
透過膜モジュールの操作に必要な圧力差を生ずるために
用いる。その結果、幾つかの分離ポンプの費用が節約さ
れる。さらに、本発明は、廃ガス流内に透過物を再循環
することにより汚染物質が濃縮され、その結果、汚染物
質の分離及び／又は浄化が有効に実施できる。簡単のた
め、本明細書において、真空ポンプ又は膜モジュールに
言及する場合、これは、幾つかの真空ポンプ又は膜モジ
ュールを機能設備内に設ける場合を含むことを意味す
る。
本発明による装置では、真空ポンプの吸引能力の少し
の部分をガス透過膜モジュールを操作するのに用いる。
有害物質濃度及び膜の性質によって、この部分は、例え
ば５−30％とすることができる。その結果、高負荷で透
過物流の形で汚染物質を再循環することが達成される。
他の方法で破壊したり、或いは処理するために、所望の
手段で真空ポンプと膜モジュールの間で形成されるガス
循環から汚染物質を取り出すことができる。例えば、膜
モジュールから真空ポンプに再循環される透過物流の一
部分は、連続的に分岐できる。ガス循環から汚染物質を
凝縮するコンデンサも後者即ちガス循環に設けることが
できる。透過物流中の汚染物質濃度は非常に高いので、
凝縮は、そこ又は真空ポンプに設けられたコンデンサ
で、特に有効に実施できる。特に、少量の凝縮を許容す
る真空ポンプを用いると、汚染物質は、真空ポンプに進
入する前に、吸引側で透過流から有利に凝縮して排出さ
れる。しかしながら、汚染物質の濃度は、本発明に基づ
く透過物循環のこの領域でも増加するので、真空ポンプ
と膜モジュールの間の廃ガス流中にコンデンサを設ける
のも有利である。
の部分をガス透過膜モジュールを操作するのに用いる。
有害物質濃度及び膜の性質によって、この部分は、例え
ば５−30％とすることができる。その結果、高負荷で透
過物流の形で汚染物質を再循環することが達成される。
他の方法で破壊したり、或いは処理するために、所望の
手段で真空ポンプと膜モジュールの間で形成されるガス
循環から汚染物質を取り出すことができる。例えば、膜
モジュールから真空ポンプに再循環される透過物流の一
部分は、連続的に分岐できる。ガス循環から汚染物質を
凝縮するコンデンサも後者即ちガス循環に設けることが
できる。透過物流中の汚染物質濃度は非常に高いので、
凝縮は、そこ又は真空ポンプに設けられたコンデンサ
で、特に有効に実施できる。特に、少量の凝縮を許容す
る真空ポンプを用いると、汚染物質は、真空ポンプに進
入する前に、吸引側で透過流から有利に凝縮して排出さ
れる。しかしながら、汚染物質の濃度は、本発明に基づ
く透過物循環のこの領域でも増加するので、真空ポンプ
と膜モジュールの間の廃ガス流中にコンデンサを設ける
のも有利である。
真空設備の開始においてさえ汚染物質形成の可能性が
ある場合、真空設備内に真空が生成する前に真空ポンプ
によって膜モジュールの透過物側に真空を生成すること
は本発明による利点であり、かくして汚染物質分離は廃
ガス流の引き続く開始の間に既に始まる。圧力差を確実
にするため、精製循環内で膜モジュールの操作に必要な
絞り弁によって、設備から真空ポンプへの廃ガス流を減
ずることは、これに関し適している。
ある場合、真空設備内に真空が生成する前に真空ポンプ
によって膜モジュールの透過物側に真空を生成すること
は本発明による利点であり、かくして汚染物質分離は廃
ガス流の引き続く開始の間に既に始まる。圧力差を確実
にするため、精製循環内で膜モジュールの操作に必要な
絞り弁によって、設備から真空ポンプへの廃ガス流を減
ずることは、これに関し適している。
かなりの圧力変動が真空設備内に起こることが予想さ
れる場合、膜モジュールに作用する圧力差のより良好な
一定状態は、膜モジュールの透過物側と真空ポンプの間
に緩衝容量を設けることにより達成できる。これは又、
真空工程の開始段階に適している。
れる場合、膜モジュールに作用する圧力差のより良好な
一定状態は、膜モジュールの透過物側と真空ポンプの間
に緩衝容量を設けることにより達成できる。これは又、
真空工程の開始段階に適している。
膜モジュールの型は、本発明にとって重要でない。例
えば毛細管−、巻き−又はクッションモジュール（pad
module）を用いることができる。ポリジメチルシロキサ
ン及びシリコーンは適当な膜材料であることが証明され
たが、他の膜材料も用いることができる。有利には、膜
モジュールは、同時に炎遮断（フレーム・トラップ、fl
ame trap）として設計される。
えば毛細管−、巻き−又はクッションモジュール（pad
module）を用いることができる。ポリジメチルシロキサ
ン及びシリコーンは適当な膜材料であることが証明され
たが、他の膜材料も用いることができる。有利には、膜
モジュールは、同時に炎遮断（フレーム・トラップ、fl
ame trap）として設計される。
本発明の装置は、原理的に真空ポンプの型とは無関係
である。
である。
設備側での真空の大きさは、本発明の精製操作には十
分でなければならない。それは300ヘクトパスカル（ま
たはミリバール）より低くなければならない。20ヘクト
パスカル（またはミリバール）以上、300ヘクトパスカ
ル（またはミリバール）以下、好ましくは50ヘクトパス
カル（またはミリバール）以上、200ヘクトパスカル
（またはミリバール）以下の透過物側真空度が特に有利
である。精製効果は、低い透過側圧力では必要パワー
（Leistungsbedarf）と較べて非常に少ししか上がらな
いので、最高の特異的精製効果はこの低い真空範囲で達
成される。
分でなければならない。それは300ヘクトパスカル（ま
たはミリバール）より低くなければならない。20ヘクト
パスカル（またはミリバール）以上、300ヘクトパスカ
ル（またはミリバール）以下、好ましくは50ヘクトパス
カル（またはミリバール）以上、200ヘクトパスカル
（またはミリバール）以下の透過物側真空度が特に有利
である。精製効果は、低い透過側圧力では必要パワー
（Leistungsbedarf）と較べて非常に少ししか上がらな
いので、最高の特異的精製効果はこの低い真空範囲で達
成される。
簡略化に用いた用語、汚染物質は、除去されるべき非
有害材料を含む。
有害材料を含む。
本発明を、ダイヤグラムを示して三つの有利な実施例
を示す図を引用することにより以下により詳細に説明す
る。
を示す図を引用することにより以下により詳細に説明す
る。
図１は、閉鎖環液循環（closed ring liquid circula
tion）で操作する液環ポンプ（liquid ring pump）を用
いる場合の工程図を示す。これらのポンプは、吐出流に
含まれる凝縮物に関してほとんど限定されない許容範囲
という特徴を有する。凝縮物は、ポンプの液環を形成す
る操作液として用いることができる。
tion）で操作する液環ポンプ（liquid ring pump）を用
いる場合の工程図を示す。これらのポンプは、吐出流に
含まれる凝縮物に関してほとんど限定されない許容範囲
という特徴を有する。凝縮物は、ポンプの液環を形成す
る操作液として用いることができる。
ガスは真空ポンプ３により調節弁２を経て真空工程容
器１から抽出する。真空ポンプからの廃ガス流は管４を
経て冷却器に行き、その中で凝縮可能材料は廃ガス流か
ら除去される。次いでこれら材料は操業液貯蔵容器６に
行き、そこから、適当な場合には、操作液として、又は
操作液と共に管７を経て液環ポンプ３に再循環する。冷
却は、一つのガス冷却器及び一つの液冷却器で別々に実
施できる。操作液容器６中、プローブ８によって調節さ
れるレベルに基づいて、過剰の液は管９を経て排出す
る。
器１から抽出する。真空ポンプからの廃ガス流は管４を
経て冷却器に行き、その中で凝縮可能材料は廃ガス流か
ら除去される。次いでこれら材料は操業液貯蔵容器６に
行き、そこから、適当な場合には、操作液として、又は
操作液と共に管７を経て液環ポンプ３に再循環する。冷
却は、一つのガス冷却器及び一つの液冷却器で別々に実
施できる。操作液容器６中、プローブ８によって調節さ
れるレベルに基づいて、過剰の液は管９を経て排出す
る。
冷却器５の下流で、まだ汚染物質を含んでいる廃ガス
流は、管10及びデミスター11を経て膜モジュール13の廃
ガス部12を通って流れ、管14を経て精製ガスとして排出
される。膜15は透過物空間16から廃ガス空間12を分離す
る。廃ガス空間12内の圧力は実質的に大気圧と異ならな
いが、透過物空間16内の圧力は真空ポンプ３の吸引側で
の真空度により決まる。この圧力差の作用の下、汚染物
質は膜15を通って拡散し、管17及び緩衝タンク18並びに
調節弁19を通って透過物としてポンプ３の吸引側へと取
り出される。（設備側真空が有効且つ低パワーの精製操
作に対して低すぎる場合、）調節弁は、透過物側で設備
１内よりも高い圧力を可能にする。
流は、管10及びデミスター11を経て膜モジュール13の廃
ガス部12を通って流れ、管14を経て精製ガスとして排出
される。膜15は透過物空間16から廃ガス空間12を分離す
る。廃ガス空間12内の圧力は実質的に大気圧と異ならな
いが、透過物空間16内の圧力は真空ポンプ３の吸引側で
の真空度により決まる。この圧力差の作用の下、汚染物
質は膜15を通って拡散し、管17及び緩衝タンク18並びに
調節弁19を通って透過物としてポンプ３の吸引側へと取
り出される。（設備側真空が有効且つ低パワーの精製操
作に対して低すぎる場合、）調節弁は、透過物側で設備
１内よりも高い圧力を可能にする。
管17からの透過物は廃ガス流に加えられるので、汚染
物質はコンデンサ５に向けて濃縮し、かくしてそこで効
果的に析出する。
物質はコンデンサ５に向けて濃縮し、かくしてそこで効
果的に析出する。
図２に示す実施例は、コンデンサ５′及び凝縮物容器
６′中に生じる凝縮物が操作液としてポンプ３に再循環
されないという状況以外は図１のものと類似している。
これは、凝縮が起らず及び／又は凝縮物から分離してお
かなければならない操作液、例えば潤滑油としての油を
利用するポンプを用いるか或いは操作液を用いない場合
である。これらは、例えば循環又は新鮮油により潤滑し
た又はそのような油を用いないロータリィ羽根ポンプ及
びルーツポンプを含む。
６′中に生じる凝縮物が操作液としてポンプ３に再循環
されないという状況以外は図１のものと類似している。
これは、凝縮が起らず及び／又は凝縮物から分離してお
かなければならない操作液、例えば潤滑油としての油を
利用するポンプを用いるか或いは操作液を用いない場合
である。これらは、例えば循環又は新鮮油により潤滑し
た又はそのような油を用いないロータリィ羽根ポンプ及
びルーツポンプを含む。
上で説明した実施例では、コンデンサはポンプと膜モ
ジュールの間の廃ガス流に設けるのに対し、図３に示し
た実施例では、膜モジュールとポンプ吸引側の間の透過
流内に設ける。汚染物質が高濃度になった透過物流中の
汚染物質含量の大部分は低温度コンデンサ５″で凝縮
し、従って真空ポンプ３に流れないので、この型の構成
は低い凝縮物許容量の真空ポンプに適している。凝縮物
はコンデンサ５″から圧力ロック20を経て凝縮物容器
６″へ排出される。
ジュールの間の廃ガス流に設けるのに対し、図３に示し
た実施例では、膜モジュールとポンプ吸引側の間の透過
流内に設ける。汚染物質が高濃度になった透過物流中の
汚染物質含量の大部分は低温度コンデンサ５″で凝縮
し、従って真空ポンプ３に流れないので、この型の構成
は低い凝縮物許容量の真空ポンプに適している。凝縮物
はコンデンサ５″から圧力ロック20を経て凝縮物容器
６″へ排出される。
一方では、高汚染物質含有量があり、他方では、低水
蒸気含量のため非常に低い凝縮温度を設定できるので、
特に効果的な凝縮は、その付近の真空にもかかわらずコ
ンデンサ５″で可能である。透過物流中の低い水蒸気含
量は膜の低水蒸気透過性により達成する。
蒸気含量のため非常に低い凝縮温度を設定できるので、
特に効果的な凝縮は、その付近の真空にもかかわらずコ
ンデンサ５″で可能である。透過物流中の低い水蒸気含
量は膜の低水蒸気透過性により達成する。
この設備変形は、特に、凝縮物が圧縮段階でじゃまを
する型の真空ポンプに用いる。これは、特に膜型、レシ
プロピストン型及び幾つかのロータリー羽根型の真空ポ
ンプを用いる場合に適当である。しかしながら、原則と
して図３による設計は全ての型の真空ポンプに用いるこ
とができるし、又、ガスバラスト調節を有するポンプに
も用いることができる。
する型の真空ポンプに用いる。これは、特に膜型、レシ
プロピストン型及び幾つかのロータリー羽根型の真空ポ
ンプを用いる場合に適当である。しかしながら、原則と
して図３による設計は全ての型の真空ポンプに用いるこ
とができるし、又、ガスバラスト調節を有するポンプに
も用いることができる。
実施例 図１による設計の装置を、32m3/時の公称吸引容量を
有する液環ポンプで操作した。主に酢酸イソプロピルを
真空蒸留工程より抽出し、これは、又、ポンプ内で操作
液（環液）として供した。1m2の有効分離域を有する毛
細管膜モジュールを用いた。すぐれた廃ガス精製を達成
することが可能であった。以下の表は、達成された分離
の最も重要な程度、並びに操作真空Pv（透過物側）の及
び有効廃ガス流Vqの関数としての入口及び出口の濃度Ce
及びCaを示す。設備真空に悪影響を与えることなく、現
行真空ポンプ及び現行コンデンサを用いて分離を達成し
た。
有する液環ポンプで操作した。主に酢酸イソプロピルを
真空蒸留工程より抽出し、これは、又、ポンプ内で操作
液（環液）として供した。1m2の有効分離域を有する毛
細管膜モジュールを用いた。すぐれた廃ガス精製を達成
することが可能であった。以下の表は、達成された分離
の最も重要な程度、並びに操作真空Pv（透過物側）の及
び有効廃ガス流Vqの関数としての入口及び出口の濃度Ce
及びCaを示す。設備真空に悪影響を与えることなく、現
行真空ポンプ及び現行コンデンサを用いて分離を達成し
た。
Claims (8)
- 【請求項１】廃ガス流を真空設備の真空ポンプ（３）に
よりガス透過性膜モジュール（13）を通って押し出し、
そして膜モジュールの透過物側（16）を同一真空ポンプ
（３）の吸引側に結合することを特徴とする真空設備か
ら廃ガスを連続的に精製するための装置。 - 【請求項２】膜モジュール（13）の透過物側（16）の真
空を、真空設備（１）において真空が生じる前に、真空
ポンプにより生じさせることを特徴とする請求項１に記
載の装置。 - 【請求項３】汚染物質を含む透過物および廃ガスの混合
物の少くとも部分的な凝縮に用いるコンデンサ（５）を
設けるか及び／又は真空ポンプ（３）がコンデンサーの
形態であることを特徴とする請求項１又は２に記載の装
置。 - 【請求項４】プレコンデンサ（５″）を真空ポンプへの
入口の上流の透過物流に設けることを特徴とする請求項
１〜３のいずれかに記載の装置。 - 【請求項５】膜モジュール（13）は、更にフレーム・ト
ラップの形態である請求項１〜４のいずれかに記載の装
置。 - 【請求項６】真空緩衝タンク（18）を膜モジュール（1
3）の透過物側（16）と真空ポンプ（３）の間の透過流
に設ける請求項１〜５のいずれかに記載の装置。 - 【請求項７】透過物側の真空が20ヘクトパスカル以上、
300ヘクトパスカル以下であることを特徴とする請求項
１〜６のいずれかに記載の装置。 - 【請求項８】透過物流の一部分を、真空ポンプ（３）と
膜モジュール（13）との間で形成される透過物流回路か
ら取り出すことができる請求項１〜７のいずれかに記載
の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH465189 | 1989-12-09 | ||
| CH4651/89-8 | 1989-12-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04505417A JPH04505417A (ja) | 1992-09-24 |
| JP3043805B2 true JP3043805B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=4280099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3501816A Expired - Lifetime JP3043805B2 (ja) | 1989-12-09 | 1990-12-03 | 真空設備から廃ガスを連続的に精製する装置 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5194074A (ja) |
| EP (1) | EP0457895B1 (ja) |
| JP (1) | JP3043805B2 (ja) |
| KR (1) | KR0148490B1 (ja) |
| AT (1) | ATE103202T1 (ja) |
| DE (1) | DE59005126D1 (ja) |
| DK (1) | DK0457895T3 (ja) |
| ES (1) | ES2052365T3 (ja) |
| WO (1) | WO1991008825A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4118787A1 (de) * | 1991-06-07 | 1992-12-24 | Sihi Gmbh & Co Kg | Prozessintegriertes betriebsfluessigkeitsreinigungssystem fuer verdichter |
| US5584914A (en) * | 1992-08-07 | 1996-12-17 | Miura Co., Ltd | Membrane deaerator apparatus |
| EP0598424A3 (en) * | 1992-11-16 | 1996-05-15 | Novellus Systems Inc | Apparatus for removing dissolved gases from a liquid. |
| US5730780A (en) * | 1993-10-15 | 1998-03-24 | Opus Services, Inc. | Method for capturing nitrogen from air using gas separation membrane |
| DE19739144C2 (de) * | 1997-09-06 | 2002-04-18 | Geesthacht Gkss Forschung | Vorrichtung zur Entfernung von Wasserdampf aus unter Druck befindlichen Gasen oder Gasgemischen |
| US7754366B2 (en) | 2005-11-10 | 2010-07-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Tubular fuel cell module and manufacturing method thereof |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS638205A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-14 | Teijin Ltd | 酸素富化器 |
| JPS638204A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-14 | Teijin Ltd | 酸素富化器 |
| JPH0824815B2 (ja) * | 1987-08-21 | 1996-03-13 | 住友精化株式会社 | ガスの分離方法 |
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| US4931070A (en) * | 1989-05-12 | 1990-06-05 | Union Carbide Corporation | Process and system for the production of dry, high purity nitrogen |
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| US5034025A (en) * | 1989-12-01 | 1991-07-23 | The Dow Chemical Company | Membrane process for removing water vapor from gas |
-
1990
- 1990-12-03 EP EP91901589A patent/EP0457895B1/de not_active Expired - Lifetime
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