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公開番号2025154914
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024058194
出願日2024-03-29
発明の名称精製ガスの製造方法
出願人三菱ケミカル株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B01D 53/22 20060101AFI20251002BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】圧縮機の容量を小さくでき、精製ガスの回収率を向上可能であり、高分子膜が有する問題を解決することが可能である、精製ガスの製造方法を提供する。
【解決手段】複数の成分を含む混合ガスを、複数の分離膜モジュールを用いて処理することにより、透過ガスとして1のガスを高純度で含む精製ガスを製造する方法であって、所定の非透過ガスを前段の所定の位置に返送する、精製ガスの製造方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の成分を含む混合ガスを、複数の分離膜モジュールを用いて処理することにより、透過ガスとして１のガスを高純度で含む精製ガスを製造する方法であって、
前記分離膜モジュールがゼオライト膜を備えており、
前記複数の分離膜モジュールのうち上流の１以上の分離膜モジュールを前段の分離膜モジュールとし、中流の１以上の分離膜モジュールを中段の分離膜モジュールとし、下流の１以上の分離膜モジュールを後段の分離膜モジュールとした場合、
前記前段の分離膜モジュールの上流側に第１の圧縮器を備え、
前記中段の分離膜モジュールの上流側に第２の圧縮器を備え、
前記後段の分離膜モジュールの上流側に第３の圧縮器を備え、
前記第１の圧縮器により第１の圧力に昇圧したガスを前記前段の分離膜モジュールに供給し、透過したガスを前記第２の圧縮器により第２の圧力に昇圧して前記中段の分離膜モジュールに供給し、透過したガスを前記第３の圧縮器により第３の圧力に昇圧して前記後段の分離膜モジュールに供給し、
前記中段の分離膜モジュールの非透過ガスを前記第１の圧縮器と前記前段の分離膜モジュールとの間に返送し、前記後段の分離膜モジュールの非透過ガスを前記第２の圧縮器と前記中段の分離膜モジュールとの間に返送し、
前記第２の圧力が、前記第１の圧力以上であり、前記第３の圧力が、前記第２の圧力以上である、精製ガスの製造方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記混合ガスを、前記前段の最上流側の分離膜モジュールに供給して得られた非透過ガスを、昇圧することなく他の分離膜モジュールに供給し、前記１のガスの濃度が高濃度化された透過ガスを前記第１の圧縮器のさらに上流側に返送する、請求項１に記載の精製ガスの製造方法。
【請求項３】
前記前段の分離膜モジュールに供給する昇圧後の混合ガスの圧力が、０．１ＭＰａG以上、１ＭＰａG以下である、請求項１または２に記載の精製ガスの製造方法。
【請求項４】
前記ゼオライト膜が、ＣＨＡ型アルミノ珪酸塩のゼオライトを含み、膜表面にＸ線を照射して得たＸ線回折パターンにおいて、２θ＝１７．９°付近のピーク強度が、２θ＝２０.８°付近のピーク強度の０．５倍未満の値を有するものであり、かつ２θ＝９．６°付近のピーク強度が、２θ＝２０.８°付近のピーク強度の２．０倍以上４．０倍未満の値を有するものである、請求項１または２に記載の精製ガスの製造方法。
【請求項５】
前記ゼオライトのＳｉＯ
２
／Ａｌ
２
Ｏ
３
が、２０以上５００以下である、請求項１または２に記載の精製ガスの製造方法。
【請求項６】
複数の成分を含む混合ガスを、複数の分離膜モジュールを用いて処理することにより、透過ガスとして１のガスを高純度で含む精製ガスを製造する精製ガスの製造システムであって、
前記分離膜モジュールがゼオライト膜を備えており、
前記複数の分離膜モジュールのうち上流の１以上の分離膜モジュールを前段の分離膜モジュールとし、中流の１以上の分離膜モジュールを中段の分離膜モジュールとし、下流の１以上の分離膜モジュールを後段の分離膜モジュールとした場合、
前記前段の分離膜モジュールの上流側に第１の圧縮器を備え、
前記中段の分離膜モジュールの上流側に第２の圧縮器を備え、
前記後段の分離膜モジュールの上流側に第３の圧縮器を備え、
前記第１の圧縮器により第１の圧力に昇圧したガスを前記前段の分離膜モジュールに供給し、透過したガスを前記第２の圧縮器により第２の圧力に昇圧して前記中段の分離膜モジュールに供給し、透過したガスを前記第３の圧縮器により第３の圧力に昇圧して前記後段の分離膜モジュールに供給し、
前記中段の分離膜モジュールの非透過ガスを前記第１の圧縮器と前記前段の分離膜モジュールとの間に返送し、前記後段の分離膜モジュールの非透過ガスを前記第２の圧縮器と前記中段の分離膜モジュールとの間に返送し、
前記第２の圧力が、前記第１の圧力以上であり、前記第３の圧力が、前記第２の圧力以上となるよう制御する、精製ガスの製造システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、精製ガスの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
混合ガスから、該混合ガスに含まれる１のガスを濃縮・精製する方法として、深冷分離法や吸着法が実施されてきたが、近年、分離膜を用いた膜分離法も普及してきている。膜分離法による分離方法の場合、高純度のガスを得るためには、分離膜を多段で使用する場合がある。
【０００３】
特許文献１には、分離膜モジュールを多段に用いて、高純度の水素又はヘリウムを製造する方法として、前段の高分子分離膜モジュールを透過した透過ガスを高分子分離膜モジュール間で昇圧することなく後段の高分子分離膜モジュールに供給する方法が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、複数の膜分離段階を使用して生の供給ガス流を分離する方法であって、第３の非透過物流を生の供給ガス流と組み合わせて、組み合わされた供給流を形成する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
昭６３－２９６８２０号公報
特開２０２１－１５９９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の方法では、分離膜モジュール間において、ガスを昇圧せずに、次の分離膜モジュールに供給する方法であるので、ガスの回収率が向上させにくい、膜面積を大きくする必要があり経済的に不利であるという問題があった。
【０００７】
特許文献２の方法では、第３の非透過物流を生の供給ガス流と組み合わせて、組み合わされた供給流を形成する方法であるので、圧縮機の容量が大きくなってしまう。また、第３の非透過物流の組成と供給ガス流の組成が大きく異なるため、透過するガスの濃度が薄まり分圧が小さくなるため第１の膜面積が大きくなり経済的に不利であると共に、せっかく精製した第3の非透過物流が希釈されてしまうことから、精製効率が悪いという問題があった。
【０００８】
また、高分子膜は、加工性に優れる特徴をもつ一方で、熱や化学物質、圧力により劣化して性能が低下するという問題があった。
【０００９】
以上より、本願発明は、圧縮機の容量を小さくでき、精製ガスの回収率を向上可能であり、高分子膜が有する問題を解決することが可能である、精製ガスの製造方法及び精製ガスの製造システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題について鋭意検討の結果、以下の発明を完成させた。
［１］複数の成分を含む混合ガスを、複数の分離膜モジュールを用いて処理することにより、透過ガスとして１のガスを高純度で含む精製ガスを製造する方法であって、
前記分離膜モジュールがゼオライト膜を備えており、
前記複数の分離膜モジュールのうち上流の１以上の分離膜モジュールを前段の分離膜モジュールとし、中流の１以上の分離膜モジュールを中段の分離膜モジュールとし、下流の１以上の分離膜モジュールを後段の分離膜モジュールとした場合、
前記前段の分離膜モジュールの上流側に第１の圧縮器を備え、
前記中段の分離膜モジュールの上流側に第２の圧縮器を備え、
前記後段の分離膜モジュールの上流側に第３の圧縮器を備え、
前記第１の圧縮器により第１の圧力に昇圧したガスを前記前段の分離膜モジュールに供給し、透過したガスを前記第２の圧縮器により第２の圧力に昇圧して前記中段の分離膜モジュールに供給し、透過したガスを前記第３の圧縮器により第３の圧力に昇圧して前記後段の分離膜モジュールに供給し、
前記中段の分離膜モジュールの非透過ガスを前記第１の圧縮器と前記前段の分離膜モジュールとの間に返送し、前記後段の分離膜モジュールの非透過ガスを前記第２の圧縮器と前記中段の分離膜モジュールとの間に返送し、
前記第２の圧力が、前記第１の圧力以上であり、前記第３の圧力が、前記第２の圧力以上である、精製ガスの製造方法。
（【００１１】以降は省略されています）

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