日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
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Zeolite News Letters 17(3): 114-117 (2000)
doi:10.20731/zeoraito.17.3.114

解説解説

円筒型ゼオライト膜モジュールの開発Tubular type pervaporation module using zeolite membrance

三井造船株式会社玉機技(開)膜Mitsui Engineering and Shipbuilding Co. Ltd., Industrial Machinery Design Dept. ◇ 〒706-8651 岡山県玉野市玉3-1-1

発行日:2000年9月10日Published: September 10, 2000
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耐熱性,酎薬品性を有し,浸透気化および蒸気透過分離に優れた廉価な外表面にゼオライト膜を有する円筒状ゼオライト複合膜(外径12 Φ,内径9 Φ,長さ800 mm)が創製され,モジュール化が検討された。従来の高分子膜モジュールではほとんど無視できた濃度分極と透過蒸気圧力掲尖が,ゼオライト膜の高選択透過性によりモジュール構造を決定する重要な尚子となることが分かった。これら因子への村策を考慮した2種類のモジュールが構築された。両モジュールに用いられた円筒状複合膜は片端が封止処理され,他端が開放されている。ひとつは少流量処理用の二重円筒型膜モジュールで,片封止処理された膜が円管中に挿入され,二重円筒状構造のものである。もうひとつは多流量処理用の円筒型膜モジュールで,片封止処理されたゼオライト膜を両管板から所定ピッチ配列で交互に差し込まれ,片端で固定された構造である。両モジュールとも処理対象流体はこれらゼオライト膜の外側を流れ,膜透過した蒸気は膜の内側を通り開放された膜の他端から真空容器へ放出される。有機溶媒脱水用では,浸透気化および蒸気透過分離に使用され,すでに10基の実績がある。

Pervaporation has attracted increasing attention as an effectives and energy efficient technique for separation of azeotropic or close-boiling liquid mixtures. Polymeric membranes have been widely investigated for pervaporation of these liquid mixtures. However, practical application of polymeric membranes has been limited to dehydration of alcohols because of insufficiency of their thermal, mechanical and chemical stability.

The recent development of hydrophilic zeolite membranes, which were derived on the surfaces of porous tubular supports composed of mullite, α-alumina and cristobalite using the hydrothermal synthesis, have made it possible to overcome the above limitations of hydrophilic polymeric membranes. These membranes are available in the form of cylindrical tubes 12 mm in outer diameter, 9 mm in inner diameter and 800 mm in length.

Two tubular-type modules (double tube-type module, tubular-type module) with many pieces of zeolite membrane, which have high pervaporation performance and can be purchased at a low price, were designed in order to make the zeolite membranes viable for industrial application. These membranes used in the two modules are sealed at one end of a support tube. The double tube-type module is composed of a membrane inserted in the steel tube and group of these modules are put in a vacuum vessel. In the tubular-type module, membranes sealed at one end of a support tube are inserted alternatively at the designated pitch from both tube sheet and fixed at the tube sheet.

In both modules, solvents are fed to the outer side of the zeolite membrane and the permeated gaseous mixture through the inside of membrane is collected by condenser.

Key words: Pervaporation; Vapor permeation; Zeolite membrane; Dehydration of solvents; Double tube-type module; Tubular-type module

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