酸性氣體分離用螺旋型模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及從原料氣體中選擇性分離出酸性氣體的酸性氣體分離模塊。詳細(xì)地 說，設(shè)及將具有酸性氣體分離膜的層積體卷繞而成的酸性氣體分離用螺旋型模塊。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，W氨氣的制造和天然氣的精制等為目的，從原料氣體(被處理氣體）中選 擇性分離出二氧化碳等酸性氣體的技術(shù)的開發(fā)得到不斷發(fā)展。例如，開發(fā)了一種酸性氣體 分離模塊，其中使用使酸性氣體選擇性透過的酸性氣體分離膜，從原料氣體中分離出酸性 氣體。
[0003]具體地說，專利文獻(xiàn)1中公開了一種酸性氣體分離模塊，其是在管壁形成有貫通孔 的用于收集分離出的酸性氣體的中屯、筒（中屯、透過物收集管)上多重卷繞含有酸性氣體分 離膜的層積體而成的。
[0004] 該專利文獻(xiàn)1公開的酸性氣體分離模塊是使用所謂的溶解擴(kuò)散膜作為酸性氣體分 離膜的溶解擴(kuò)散型酸性氣體分離模塊。該溶解擴(kuò)散膜是利用酸性氣體和分離對(duì)象物質(zhì)對(duì)膜 的溶解性W及在膜中的擴(kuò)散性之差而將酸性氣體從原料氣體中分離出來。
[0005] 此外，專利文獻(xiàn)2中公開了一種酸性氣體分離模塊(實(shí)驗(yàn)裝置），其中，用酸性氣體 分離膜將空間分為原料室和透過室，向原料室供給原料氣體（由C〇2、也和也0組成的混合氣 體），將由酸性氣體分離膜選擇性分離(透過)的酸性氣體從透過室中取出。
[0006]該專利文獻(xiàn)2公開的酸性氣體分離模塊是使用所謂的促進(jìn)傳輸膜作為酸性氣體分 離膜的促進(jìn)傳輸型酸性氣體分離模塊。該促進(jìn)傳輸膜在膜中具有與酸性氣體發(fā)生反應(yīng)的載 體，利用該載體將酸性氣體傳輸至膜的相反側(cè)，從而從原料氣體中分離出酸性氣體。
[0007]運(yùn)樣的酸性氣體分離模塊中，專利文獻(xiàn)1所示那樣的將具有酸性氣體分離膜的層 積體卷繞在壁面具有貫通孔的中屯、筒上而成的(卷繞于中屯、筒）、所謂螺旋型酸性氣體分離 模塊能夠使酸性氣體分離膜的面積非常大。因此，螺旋型酸性氣體分離模塊能夠高效處理， 非常有力。
[000引現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)1:日本特開平4-215824號(hào)公報(bào) [0011 ] 專利文獻(xiàn)2:日本專利第4621295號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 發(fā)明所要解決的課題
[0013]對(duì)于螺旋型酸性氣體分離模塊，作為其一例，其構(gòu)成除了具有酸性氣體分離膜和 中屯、筒外，還具有作為要分離出酸性氣體的原料氣體的流路的供給氣體流路用部件、和作 為用酸性氣體分離膜分離出的酸性氣體的流路的透過氣體流路用部件。
[0014]由運(yùn)樣的部件構(gòu)成的螺旋型酸性氣體模塊具有將1個(gè)或者層積酸性氣體分離膜、 供給氣體流路用部件和透過氣體流路用部件而成的層積體層積2個(gè)W上后卷繞在中屯、筒上 的構(gòu)成。
[0015]例如，上述的專利文獻(xiàn)1中公開了一種螺旋型酸性氣體分離模塊，其中，將酸性氣 體分離膜折成2折來夾持供給氣體流路用部件(供給物隔離件），在折成2折的酸性氣體分離 膜的一方層積透過氣體流路用部件(透過物隔離件），制作層積體，將層積多個(gè)該層積體而 成的層積物卷繞在中屯、筒(透過物收集管)上，形成該螺旋型酸性氣體分離模塊。
[0016]但是，根據(jù)本發(fā)明人的研究，對(duì)于利用促進(jìn)傳輸膜的酸性氣體分離模塊，若構(gòu)成運(yùn) 樣的構(gòu)成的螺旋型模塊，則往往會(huì)產(chǎn)生得不到具有目標(biāo)性能的酸性氣體分離模塊的情況。
[0017]目P，供給氣體流路用部件在構(gòu)成原料氣體的流路的同時(shí)，為了使其自身中流動(dòng)的 原料氣體與酸性氣體分離膜接觸，通常具有網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)。
[0018]另一方面，一般來說，對(duì)于具有促進(jìn)傳輸膜的酸性氣體分離膜，促進(jìn)傳輸膜的吸濕 性越高，酸性氣體的分離速度(透過速度)趨于越高。因此，促進(jìn)傳輸膜使用超吸水性樹脂等 親水性化合物作為粘結(jié)劑，并具有在該粘結(jié)劑上分散有載體而成的構(gòu)成，多具有柔性。
[0019]此處，螺旋型分離模塊由于具有將上述那樣的層積體卷繞在中屯、筒上而成的構(gòu) 成，因此在進(jìn)行該卷繞時(shí)，出現(xiàn)促進(jìn)傳輸膜與供給氣體流路用部件的錯(cuò)位。
[0020] 由于該錯(cuò)位，促進(jìn)傳輸膜和供給氣體流路用部件滑動(dòng)接觸，導(dǎo)致促進(jìn)傳輸膜損傷， 嚴(yán)重時(shí)促進(jìn)傳輸膜局部幾乎完全被除去而形成缺陷。其結(jié)果，對(duì)于使用促進(jìn)傳輸膜的螺旋 型酸性氣體分離模塊，會(huì)產(chǎn)生因該促進(jìn)傳輸膜的損傷而得不到具有目標(biāo)性能的分離模塊的 情況。
[0021] 本發(fā)明的目的在于解決運(yùn)樣的現(xiàn)有技術(shù)的問題，在于提供一種酸性氣體分離用螺 旋型模塊，其為使用具有促進(jìn)傳輸膜的酸性氣體分離層(分離膜)的螺旋狀酸性氣體分離模 塊，其可防止卷繞時(shí)因促進(jìn)傳輸膜與供給氣體流路用部件的滑動(dòng)接觸而導(dǎo)致的促進(jìn)傳輸膜 的損傷，可穩(wěn)定得到具有目標(biāo)性能的模塊。
[0022] 解決課題的手段
[0023]本發(fā)明人為了解決上述課題進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，具有紡織布和無紡布中 的至少1種的供給氣體流路用部件的纖維徑的平均值為IOOwii~900WH，在由無紡布形成的 輔助支撐膜的與促進(jìn)傳輸膜相反一側(cè)的面，與具有供給氣體流路用部件的纖維徑的3/4W 上的直徑的半球相內(nèi)接的凹部的面積率為50%W下，由此，能夠抑制卷繞時(shí)因促進(jìn)傳輸膜 與供給氣體流路用部件的滑動(dòng)接觸所致的促進(jìn)傳輸膜的損傷，從而完成了本發(fā)明。
[0024]目P，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過W下構(gòu)成能夠解決上述課題。
[0025] (1)一種酸性氣體分離用螺旋型模塊，其具有：中屯、筒，在該中屯、筒的管壁形成有 貫通孔;供給氣體流路用部件，該部件成為原料氣體的流路，由紡織布和無紡布中的至少1 種形成；酸性氣體分離層，該酸性氣體分離層從在供給氣體流路用部件中流動(dòng)的原料氣體 中分離出酸性氣體，該酸性氣體分離層具有促進(jìn)傳輸膜和多孔質(zhì)支撐體，該促進(jìn)傳輸膜含 有與酸性氣體發(fā)生反應(yīng)的載體和用于負(fù)載載體的親水性化合物，所述多孔質(zhì)支撐體支撐促 進(jìn)傳輸膜，并使促進(jìn)傳輸膜所分離出的酸性氣體通過;和，透過氣體流路用部件，該透過氣 體流路用部件成為酸性氣體流動(dòng)至中屯、筒的流路，該酸性氣體是與載體反應(yīng)并透過了促進(jìn) 傳輸膜的酸性氣體;多孔質(zhì)支撐體是促進(jìn)傳輸膜側(cè)的多孔質(zhì)膜和透過氣體流路用部件側(cè)的 由紡織布和無紡布中的至少1種形成的輔助支撐膜層積而成的，供給氣體流路用部件的纖 維徑的平均值為lOOwii~900WI1，其中，在輔助支撐膜的與促進(jìn)傳輸膜相反一側(cè)的面，與具有 供給氣體流路用部件的纖維徑的3/4W上的直徑的半球相內(nèi)接的凹部的面積率為50%W 下，所述模塊是將至少一個(gè)具有供給氣體流路用部件、酸性氣體分離層和透過氣體流路用 部件的層積體卷繞在中屯、筒而成的。
[0026] (2)如（1)所述的酸性氣體分離用螺旋型模塊，其中，促進(jìn)傳輸膜的厚度為5~15化 ITlO
[0027] (3)如（1)或(2)所述的酸性氣體分離用螺旋型模塊，其中，促進(jìn)傳輸膜的吸水率為 1 ~20%。
[0028] (4)如（1)~(3)的任一項(xiàng)所述的酸性氣體分離用螺旋型模塊，其中，供給氣體流路 用部件的拉伸彈性模數(shù)為1~500MPa。
[0029] (5)如（1)~(4)的任一項(xiàng)所述的酸性氣體分離用螺旋型模塊，其中，供給氣體流路 用部件具有網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)由含有選自聚乙締、聚苯乙締、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇醋、 聚四氣乙締、聚酸諷、聚苯硫酸、聚諷、聚丙締、聚酷亞胺、聚酸酷亞胺、聚酸酸酬和聚偏二氣 乙締中的1種W上樹脂的絲形成。
[0030] (6)如（1)~(5)的任一項(xiàng)所述的酸性氣體分離用螺旋型模塊，其中，酸性氣體分離 層進(jìn)一步在促進(jìn)傳輸膜和多孔質(zhì)支撐體之間具有疏水性的中間層。
[0031] (7)如(6)所述的酸性氣體分離用螺旋型模塊，其中，中間層為包含有機(jī)娃樹脂的 層。
[0032] (8)如（1)~(7)的任一項(xiàng)所述的酸性氣體分離用螺旋型模塊，其中，層積體具有在 夾持體上層積透過氣體流路用部件而成的構(gòu)成，所述夾持體是利用使促進(jìn)傳輸膜為內(nèi)側(cè)折 成2折后的酸性氣體分離層來夾持供給氣體流路用部件而成的。
[0033]發(fā)明效果
[0034] 根據(jù)本發(fā)明，在具有促進(jìn)傳輸膜的螺旋型酸性氣體分離模塊中，能夠適宜地防止 在卷繞時(shí)產(chǎn)生的因促進(jìn)傳輸膜與供給氣體流路用部件的滑動(dòng)接觸所致的促進(jìn)傳輸膜的損 傷。
[0035]因此，根據(jù)本發(fā)明，防止了因促進(jìn)傳輸膜的損傷所致的性能降低，能夠穩(wěn)定地得到 一種制品的穩(wěn)定性優(yōu)異、且顯現(xiàn)出目標(biāo)性能的酸性氣體分離模塊。
【附圖說明】
[0036] 圖1是局部剖切來示出本發(fā)明的酸性氣體分離模塊的一例的示意性立體圖。
[0037]圖2是圖1所示的酸性氣體分離模塊的層積體的示意性截面圖。
[0038] 圖3是將酸性氣體分離模塊的層積體的一部分進(jìn)行放大來顯示的示意性截面圖。
[0039] 圖4中，圖4(A)和圖4(B)是用于說明圖1所示的酸性氣體分離模塊的制作方法的示 意圖。
[0040] 圖5是用于說明圖1所示的酸性氣體分離模塊的制作方法的示意圖。
[0041] 圖6中，圖6(A)和圖6(B)是用于說明圖1所示的酸性氣體分離模塊的制作方法的示 意圖。
[0042] 圖7是用于說明圖1所示的酸性氣體分離模塊的制作方法的示意圖。
[0043] 圖8是用于說明圖1所示的酸性氣體分離模塊的制作方法的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] W下，基于附圖所示的適宜的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的酸性氣體分離用螺旋型模塊進(jìn) 行詳細(xì)說明。
[0045] 圖1中示出本發(fā)明的酸性氣體分離用螺旋型模塊的一例的局部剖切示意性立體 圖。
[0046] 如圖1所示，酸性氣體分離用螺旋型模塊10基本上具有中屯、筒12、具有酸性氣體分 離膜(促進(jìn)傳輸膜21)的層積體14和防伸縮板(TELESC0陽(yáng)PREVENTIONPLATE) 16而構(gòu)成。需 要說明的是，W下的說明中也將酸性氣體分離用螺旋型模塊簡(jiǎn)稱為分離模塊。
[0047] 分離模塊10從例如含有一氧化碳、二氧化碳(0)2)、水(水蒸氣）和氨的原料氣體G 中分離出作為酸性氣體Gc的二氧化碳。
[0048] 本發(fā)明的分離模塊10為所謂的螺旋型分離模塊。即，分離模塊10具有將1層的片狀 層積體14卷繞于中屯、筒12、或者將多層的片狀層積體14層積而卷繞于中屯、筒12、在層積體 14的卷繞物的兩端面設(shè)置插通中屯、筒12的防伸縮板16而成的構(gòu)成。另外，卷繞的層積體14 的最外周面由非透氣性的被覆層18所覆蓋。
[0049] 需要說明的是，在W下的說明中，為了方便起見，也將卷繞于中屯、筒12上的、2個(gè)W 上的層積體14的層積物的卷繞物（即，基于層積并卷繞的層積體14的近圓筒狀物)稱為螺旋 層積體14a。
[0050] 運(yùn)樣的分離模塊10中，要分離出酸性氣體的原料氣體G例如通過圖1中較遠(yuǎn)處的防 伸縮板16(其開口部16d)，供給至螺旋層積體14a的端面，從端面流入層積體14,一邊在層積 體14內(nèi)流動(dòng)，一邊分離出酸性氣體Gc。
[0051] 另外，利用層積體14從原料氣體G中分離出的酸性氣體Gc從中屯、筒12排出。另一方 面，分離出酸性氣體后的原料氣體G(W下為了方便起見記為殘余氣體Gr)從螺旋層積體14a (層積體14)的與供給側(cè)相反一側(cè)的端面排出，通過防伸縮板16(同前)排出到分離模塊10的 外部。
[0052]中屯、筒(透過氣體集合管）12是原料氣體G供給側(cè)的端面堵塞的圓筒狀管，在周面 (管壁)形成有2個(gè)W上的貫通孔12曰。
[0053] 從原料氣體G中分離出的酸性氣體Gc通過后述的透過氣體流路用部件26,從貫通 孔1站到達(dá)中屯、筒12內(nèi)，從中屯、筒12的開放端12b排出。
[0054] 中屯、筒12中，用后述的接合劑層30密封的區(qū)域中的開口率（中屯、筒12的外周面上 貫通孔12a所占的面積率)優(yōu)選為1.5~80%、更優(yōu)選為3~75%、進(jìn)一步優(yōu)選為5~70%。其 中，從實(shí)用的方面考慮，中屯、筒12的開口率特別優(yōu)選為5~25%。
[0055] 通過使中屯、筒12的開口率為上述范圍，能夠有效地收集酸性氣體Ge,還能夠提高 中屯、筒12的強(qiáng)度、充分確保加工適性。
[0056] 另外，貫通孔12a優(yōu)選是直徑為0.5~20mm的圓形孔。進(jìn)一步優(yōu)選貫通孔12a均勻地 形成于中屯、筒12的周壁。
[0057] 需要說明的是，中屯、筒12根據(jù)需要可W設(shè)置用于使分離出的酸性氣體Ge流動(dòng)至開 放端12b側(cè)的供給氣體(吹掃氣體)的供給口（供給部）。
[0058] 層積體14是層積酸性氣體分離層20、供給氣體流路用部件24和透過氣體流路用部 件26而成的。
[0059] 需要說明的是，圖1中，符號(hào)30是接合劑層30，該接合劑層30將酸性氣體分離層20 和透過氣體流路用部件26粘接，且將層積體14彼此粘接，并且，使透過氣體流路用部件26中 的酸性氣體Gc的流路形成為中屯、筒12側(cè)開口的信封狀。
[0060] 如上所述，圖示例的分離模塊10具有將該層積體14層積多個(gè)并卷繞(卷纏)于中屯、 筒12而形成近圓筒狀的螺旋層積體14a而成的構(gòu)成。
[0061]W下，為了方便起見，將對(duì)應(yīng)于該層積體14卷繞的方向設(shè)為周向（箭頭y方向）、將 與周向正交的方向設(shè)為寬度方向（箭頭X方向）。需要說明的是，層積體14一般為矩形的片狀 物，周向通常為層積體14(酸性氣體分離層20、供給氣體流路用部件24和透過氣體流路用部 件26)的長(zhǎng)度方向。
[0062]在分離模塊10中，層積體14可W為1層。但是，如圖示例那樣通過層積2個(gè)W上的層 積體14,能夠增大酸性氣體分離層20的膜面積，提高由1個(gè)模塊所分離的酸性氣體Gc的量。 需要說明的是，酸性氣體分離層20的膜面積的提高也可通過增加層積體14的寬度方向的長(zhǎng) 度而實(shí)現(xiàn)。
[0063] 層積體14的層積數(shù)根據(jù)對(duì)分離模塊10要求的處理速度、處理量、分離模塊10的尺 寸等來適宜設(shè)定即可。此處，層積的層積體14的