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公開番号2025058630
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-09
出願番号2023168677
出願日2023-09-28
発明の名称膜分離装置および膜分離方法
出願人大陽日酸株式会社,国立大学法人広島大学
代理人個人,個人,個人
主分類B01D 53/22 20060101AFI20250402BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】原料ガス中に含まれている目的ガスを高い分離効率で膜分離する。
【解決手段】第1の気体と、第2の気体とを含む混合気体の膜分離を行う膜分離装置であって、内部の空間を-196℃以上0℃以下にする恒温槽と、恒温槽内の空間に位置して混合気体を膜分離する分離膜とを備える膜分離装置。また、第1の気体と、第2の気体とを含む混合気体の膜分離を行う膜分離装置であって、内部の空間を0℃超にする恒温槽と、前記空間に位置して前記混合気体を膜分離する分離膜とを備える膜分離装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の気体と、第２の気体とを含む混合気体の膜分離を行う膜分離装置であって、
内部の空間を－１９６℃以上０℃以下にする恒温槽と、
前記空間に位置して前記混合気体を膜分離する分離膜と、
を備える、膜分離装置。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
第１の気体と、第２の気体とを含む混合気体の膜分離を行う膜分離装置であって、
内部の空間を０℃超にする恒温槽と、
前記空間に位置して前記混合気体を膜分離する分離膜と、
を備える、膜分離装置。
【請求項３】
第１の気体と、第２の気体とを含む混合気体の膜分離を多段階で行う膜分離装置であって、
内部の空間を－１９６℃以上０℃以下にする第１恒温槽と、前記第１恒温槽の前記空間に位置する第１分離膜とを備える第１膜分離部と、
内部の空間を０℃超にする第２恒温槽と、前記第２恒温槽の前記空間に位置する第２分離膜とを備える第２膜分離部と、
を備える、膜分離装置。
【請求項４】
前記分離膜が疎水性材料からなる層を有する、請求項１または２に記載の膜分離装置。
【請求項５】
前記第１分離膜および前記第２分離膜が、それぞれ、疎水性材料からなる層を有する、請求項３に記載の膜分離装置。
【請求項６】
前記第１の気体が酸素であり、前記第２の気体が希ガスまたは水素である、請求項１～３の何れかに記載の膜分離装置。
【請求項７】
第１の気体と、第２の気体とを含む混合気体を膜分離する膜分離方法であって、
前記混合気体を温度－１９６℃以上０℃以下で膜分離する工程を含む、膜分離方法。
【請求項８】
第１の気体と、第２の気体とを含む混合気体を膜分離する膜分離方法であって、
前記混合気体を温度０℃超で膜分離する工程を含む、膜分離方法。
【請求項９】
第１の気体と、第２の気体とを含む混合気体を多段階で膜分離する膜分離方法であって、
被膜分離気体を温度－１９６℃以上０℃以下で膜分離する第１膜分離工程と、
被膜分離気体を温度０℃超で膜分離する第２膜分離工程と、
を含む、膜分離方法。
【請求項１０】
前記第１の気体が酸素であり、前記第２の気体が希ガスまたは水素である、請求項７～９の何れかに記載の膜分離方法。
（【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、膜分離装置および膜分離方法に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、複数の気体の混合物である混合気体から所望の気体を分離・回収する方法として、膜分離が用いられている。
【０００３】
具体的には、例えば特許文献１では、膜分離を用いて低濃度のヘリウムを含むガスからヘリウムを分離・精製している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許出願公開第２０２１／０４０２３４５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の技術では、低濃度のヘリウムを含む原料ガスから目的のガスであるヘリウムを分離する際に低濃度成分であるヘリウムを透過させる分離膜を利用しているため、分離効率が低かった。
【０００６】
そのため、原料ガス中に含まれている目的ガスを高い分離効率で膜分離する技術が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、同じ分離膜を用いて膜分離を行った場合であっても、常温下と、低温下とでは気体の透過傾向が異なり得ること、具体的には、第１の気体と、常温下では第１の気体よりも透過係数の大きい第２の気体とを含む混合気体を膜分離する際に、低温下で膜分離を行うと第２の気体の方が透過係数が小さくなることがあることを新たに見出した。
【０００８】
即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、［１］本発明の膜分離装置は、第１の気体と、第２の気体とを含む混合気体の膜分離を行う膜分離装置であって、内部の空間を－１９６℃以上０℃以下にする恒温槽と、前記空間に位置して前記混合気体を膜分離する分離膜とを備えることを特徴とする。このように、内部の空間を－１９６℃以上０℃以下の低温にする恒温槽を設ければ、低温下、常温時とは異なる透過傾向で膜分離を行うことができる。従って、混合気体中に含まれている目的ガスの濃度および常温時の透過係数に応じて膜分離装置を使い分けることで、目的ガスを高い分離効率で膜分離することが可能となる。
【０００９】
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、［２］本発明の膜分離装置は、第１の気体と、第２の気体とを含む混合気体の膜分離を行う膜分離装置であって、内部の空間を０℃超にする恒温槽と、前記空間に位置して前記混合気体を膜分離する分離膜とを備えることを特徴とする。このように、内部の空間を０℃超にする恒温槽を設ければ、常温時と同じ透過傾向で膜分離を行うことができるので、混合気体中に含まれている目的ガスの濃度および常温時の透過係数に応じて膜分離装置を使い分けることで、目的ガスを高い分離効率で膜分離することが可能となる。
【００１０】
更に、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、［３］本発明の膜分離装置は、第１の気体と、第２の気体とを含む混合気体の膜分離を多段階で行う膜分離装置であって、内部の空間を－１９６℃以上０℃以下にする第１恒温槽と、前記第１恒温槽の前記空間に位置する第１分離膜とを備える第１膜分離部と、内部の空間を０℃超にする第２恒温槽と、前記第２恒温槽の前記空間に位置する第２分離膜とを備える第２膜分離部とを備えることを特徴とする。このように、第１膜分離部および第２膜分離部を用いて多段階で膜分離を行えば、混合気体中に含まれている目的ガスを高い分離効率で膜分離することが可能となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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