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UBE水素分離膜

分離膜

概要

石油精製所や化学工業のオフガス等から水素やヘリウムを効率良く分離できるガス分離膜です。

膜によるガス分離とは

1.原理

ガス透過しやすさ グラフ高分子素材を分子レベルまで拡大してみると、分子間にオングストローム(A)オーダーの空隙があることが分かります。この空隙のためガスの移動が可能となります。たとえば、欠陥のない分子膜を隔てて両側にガスが存在した場合、ガスは分圧の高いほうから低いほうへ透過します。この原理を応用したものが、膜によるガス分離です。
H2、Heは他のガスに比べ膜透過性が非常に大きく、そのため混合ガス中からのH2、Heを効率良く分離できます。

ガス透過しやすさ グラフ
分離膜モジュールの構造

2.膜分離法の利点

混合ガスから水素を分離するためには、幾つかのプロセスがありますが、純度99%までH2ガスを得るためには、膜による分離方法が非常に効果的です。すなわち、膜によるガス分離法の利点は、

  1. ランニングコストが安い
    膜を用いたガス分離方法では、相変化を伴わないため、運転に必要なエネルギーが小さくて済みます。
  2. 設備費が安く、所要面積が小さい
    装置が単純でコンパクトなため、設備コストが安く設備の所要面積も小さくて済みます。また、建設期間も短くて済みます。
  3. 運転・保守が容易
    分離膜には駆動部がなく、安定運転範囲が非常に広く、実質的にメンテナンスフリーといえます。

UBE GAS SEPARATORの特徴

1.抜群の分離性能

現在、H2、Heを最も選択的効果的に分離する高分子素材としては、芳香族ポリイミドが知られています。しかし、それを機能膜に加工する技術が極めて難しかったため、これまで実用化されていませんでした。
弊社は、通産省大型プロジェクトである「シーワン化学プロジェクト」研究の技術成果を応用し、弊社独自の芳香族ポリイミドのみを素材とした、抜群の分離性能を持った機能膜を開発しました。

2.優れた耐久性

芳香族ポリイミドは、最高クラスのエンジニアリング樹脂で、機械的諸特性、耐熱性、耐薬品性、耐候性に優れ、耐久性は抜群です。また、原料ガスの前段階処理をほとんど必要としません。

3.UBE GAS SEPARATORの標準使用

UBE GAS SEPARATORは、多数の中空糸状の膜をコンパクトに束ねて内蔵したパイプ状の圧力容器です。

・操業範囲

UBE GAS SEPARATORは、圧力150atm、温度150℃までの原料ガスを長期・連続的に処理することが可能です。

・形状

標準タイプ 200mmiΦ×4,000mmL
200mmiΦ×2,000mmL
100mmiΦ×4,000mmL
100mmiΦ×2,000mmL

・水素透過性能

H2を膜透過させる推進力は原料ガス中のH2分圧と透過ガス中のH2分圧の差によって生じます。したがって、原料ガスの圧力、H2の濃度、透過ガスの操作圧力、H2回収率、操業温度などの条件によって、原料ガス処理能力は、大きく異なります。
UBE GAS SEPARATORでは、20~150kg/cm2Gの原料ガスからH2を回収する通常の場合、標準タイプ1本あたりのH2回収能力は、およそ400~1,200Nm3/Hです。

フィールドテスト フィールドテスト
UBE GAS SEPARATORの優れた性能が
各種工業ガスを用いた実証プラントで
証明されています。
石油精製工場での実施例 石油精製工場での実施例
7,500Nm3/Hのリフォーマーオフガスから
純度99%以上の水素が回収されています。

・UBE水素分離膜の特徴

UBE水素分離膜は、UBE GAS SEPARATORを配管でつなぎスキッド化したものです。但し、原料ガスの処理量や操業条件によってUBE GAS SEPARATORが、1本以上の1系列または複数系列となります。
UBE水素分離膜は、操作範囲が広く、通常、設計値の40~100%の運転範囲においては、自動的に変動調節できます。
更に処理ガス量を減らしたい場合には、GAS SEPARATORをバルブカットするだけで対処でき、設計値以上に処理ガス量を増やしたい場合には、GAS SEPARATORの本数を追加することで、容易に対応できます。

・UBE水素分離膜の利用分野

UBE水素分離膜は、下記の工業で扱われる各種プロセスからH2、Heを回収するのに適しています。

  1. 石油精製工業-触媒改質、水素化分解、水素化精製、水添脱硫等、副生ガスからの水素回収
  2. 化学工業-メタノール合成、オキソ合成等の各種プラントガスからの水素回収
  3. その他-天然ガスからのヘリウム回収
フィールドテスト UBE水素分離膜の代表的フロー

・UBE水素分離膜の実施例

1.H2分離システムとしての実施例

H2分離システムとしての実施例
H2分離システムとしての実施例

2.He回収としての実施例

He回収としての実施例

・H2、Heの回収例

※ 本資料に記載されたデータは、特定の条件下で得られた測定値の代表例です。

UBE水素分離膜を用いて石油精製副生ガスからH2を回収する場合及び天然ガスからHeを回収する場合の実施例を以下に示します。

  H2回収 He回収
Case 1 Case 2 Case 3
原料ガス 圧力(psig) 510 280 600
濃度H2 or He (mol%) 75 75 5
製品ガス 圧力(psig) 70 50 1.4
回収 H2 or He(%) 83 83 95
濃度 H2 or He(mol%) 99 99 99

以上、膜によるUBE水素分離膜についての概要です。なお詳細についてお知りになりたい場合は、下記までご連絡下さい。又、ご希望により、お客さまの条件に最も適したプロセスの設計、並びにUBE水素分離膜の設計・見積をさせていただきます。

尚、見積に際しましては、下記条件をお知らせ下さい。

  1. 原料ガスの名称
  2. 原料ガスの温度(℃)
  3. 原料ガスの圧力(MPaG)
  4. 原料ガスの組成(Vol%)
  5. 原料ガスの処理量(Nm3/H)
  6. 原料ガス中のミスト・ダスト等の有無、種類
  7. 回収希望ガスの種類
  8. 回収希望ガスの純度(Vol%)
  9. 希望回収率(%)
  10. 回収ガスの圧力(MPaG)
  11. 回収ガスの温度(℃)
  12. その他ご希望条件

※ 本資料に記載されている用途は、本製品の当該用途への適用結果を保証するものではありません。

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