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公開番号2024180120
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023099584
出願日2023-06-16
発明の名称膜分離システム、及び膜分離方法
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類B01D 53/22 20060101AFI20241219BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】分離膜の性能低下を防止し、処理性能を安定的に維持できる膜分離システムを提供する。
【解決手段】分離対象ガスから特定ガス成分を分離する膜分離システムであって、互いに並列に配設され且つそれぞれ分離膜を有する分離装置を2以上備え、前記分離装置がそれぞれ、分離運転状態と休止状態とで切り替え可能であり、前記分離運転状態の分離装置の少なくとも1つからのガスが、冷却機構を経由して、前記休止状態の分離装置の少なくとも1つへ流れるよう構成されている、膜分離システム。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
分離対象ガスから特定ガス成分を分離する膜分離システムであって、
互いに並列に配設され且つそれぞれ分離膜を有する分離装置を２以上備え、
前記分離装置がそれぞれ、分離運転状態と休止状態とで切り替え可能であり、
前記分離運転状態の分離装置の少なくとも１つからのガスが、冷却機構を経由して、前記休止状態の分離装置の少なくとも１つへ流れるよう構成されている、膜分離システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記分離運転状態の分離装置の少なくとも１つの未透過側からのガスが、前記休止状態の分離膜の少なくとも１つへ流れるよう構成されている、請求項１に記載の膜分離システム。
【請求項３】
前記分離装置の未透過側が互いに接続され、
前記分離運転状態の分離装置の少なくとも１つの未透過側からのガスが、前記休止状態の分離膜の少なくとも１つの未透過側へ流れるよう構成されている、請求項２に記載の膜分離システム。
【請求項４】
前記分離装置の透過側からのガス中の水分を冷却により凝縮する凝縮器をさらに備え、
前記冷却機構が前記凝縮器を含む、請求項１又は２に記載の膜分離システム。
【請求項５】
前記分離装置の少なくとも１つの未透過側からのガスが前記凝縮器を経由することによって、前記凝縮器に含まれる冷却要素により冷却される、請求項４に記載の膜分離システム。
【請求項６】
前記冷却機構が、前記凝縮器と別体の熱交換器をさらに備え、
前記分離運転状態の分離装置の少なくとも１つの未透過側のガスが、前記凝縮器を経由せず、前記熱交換器において、前記分離装置の透過側からの前記凝縮器を経由した後のガスと熱交換される、請求項４に記載の膜分離システム。
【請求項７】
前記分離装置がそれぞれ、前記分離膜の温度を検知する温度検知器を備えており、
前記分離運転状態と前記休止状態との切り替えを、前記温度検知器により検知された温度に基づき行う、請求項１又は２に記載の膜分離システム。
【請求項８】
前記分離運転状態の分離装置の少なくとも１つから前記休止状態の分離装置の少なくとも１つへと流れる経路の途中に、当該経路を中断可能な切替弁を備え、
前記休止状態の前記分離装置の少なくとも１つにおける前記分離膜の温度が所定下限以下となった場合に、前記切替弁が、前記経路を中断して、前記分離運転状態の分離装置から前記休止状態の分離装置へとガスが流れないように切り替えられる、請求項１又は２に記載の膜分離システム。
【請求項９】
前記分離装置の上流で前記分離対象ガスを予め加圧する加圧ポンプを備えるか、又は
前記分離装置の下流で前記分離装置の透過側からのガスを減圧する減圧ポンプを備える、請求項１又は２に記載の膜分離システム。
【請求項１０】
前記冷却機構を、前記分離運転状態の前記分離装置の少なくとも１つにおける前記分離膜の昇温速度が、前記休止状態の前記分離装置の少なくとも１つにおける前記分離膜の降温速度以下となるように構成する、請求項１又は２に記載の膜分離システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜分離システム、及び膜分離方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、分離膜を利用して、分離処理対象であるガス混合物から特定ガス成分を分離する膜分離システムが知られている。このような膜分離システムにおいて安定した運転を継続するためには、分離運転中の分離膜を適切な状態（温度、湿度等）に維持することが重要であり、そのために様々な構成が検討されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、分離膜が多孔質の支持体上に形成されてなる分離膜複合体に混合ガスを供給して二酸化炭素を分離するガス分離装置において、支持体を冷却部によって冷却して、支持体の透過側表面の少なくとも一部における温度が混合ガスの温度よりも１０℃以上低い状態で分離を行うようにする技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－２６６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、分離膜複合体の支持体の冷却は、冷却部（冷却ジャケット）によって分離膜複合体の分離運転中にも行われる。そのため、凝縮した水分が分離膜に付着してしまうことがあり、これによって膜の性能が低下して、ガス分離装置（膜分離システム）としての処理性能が低下する可能性がある。
【０００６】
上記に鑑み、本発明の一態様は、分離膜の性能低下を防止し、膜分離システムの処理性能を安定的に維持することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様は、分離対象ガスから特定ガス成分を分離する膜分離システムであって、互いに並列に配設され且つそれぞれ分離膜を有する分離装置を２以上備え、前記分離装置がそれぞれ、分離運転状態と休止状態とで切り替え可能であり、前記分離運転状態の分離装置の少なくとも１つからのガスが、冷却機構を経由して、前記休止状態の分離装置の少なくとも１つへ流れるよう構成されている、膜分離システムである。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一態様によれば、分離膜の性能低下を防止し、膜分離システムの処理性能を安定的に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態による膜分離システムの構成例を示す図である。
第１実施形態による膜分離システムの運転モードの一例を示す図である。
第１実施形態による膜分離システムの運転モードの一例を示す図である。
第１実施形態による膜分離システムの運転モードの一例を示す図である。
第１実施形態による膜分離システムの運転モードの一例を示す図である。
第１実施形態による膜分離システムの動作例を示すフローチャートである。
第１実施形態による膜分離システムの別の動作例を示すフローチャートである。
第２実施形態による膜分離システムの構成例を示す図である。
第３実施形態による膜分離システムの運転モードの一例を示す図である。
第３実施形態による膜分離システムの運転モードの一例を示す図である。
第３実施形態による膜分離システムの運転モードの一例を示す図である。
第３実施形態による膜分離システムの運転モードの一例を示す図である。
第４実施形態による膜分離システムの運転モードの一例を示す図である。
第４実施形態による膜分離システムの運転モードの一例を示す図である。
第４実施形態による膜分離システムの運転モードの一例を示す図である。
第４実施形態による膜分離システムの運転モードの一例を示す図である。
第４実施形態による膜分離システムの運転モードの一例を示す図である。
第４実施形態による膜分離システムの運転モードの一例を示す図である。
変形例としての多段膜分離システムの例を示す図である。
変形例としての多段膜分離システムの別の例を示す図である。
第１実施形態による膜分離システムの変形例を示す図である。
第５実施形態による膜分離システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図面において、特に説明がない限り、同一の又は対応する構成については同一の符号を付して説明を省略する場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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