酸性气体分离复合膜的制造方法和酸性气体分离膜组件的制作方法_4

文档序号:9400274阅读:来源:国知局
体集合管12为在其管壁上形成有多个贯通孔12A的圆筒状管。透过气体 集合管12的管一端部侧(一端部IOA侧)封闭,管另一端部侧(另一端部IOB侧)开口而 形成排出口 26,透过层叠体14后由贯通孔12A集合了的二氧化碳等酸性气体22从该排出 口 26排出。
[0114] 贯通孔12A的形状没有特别限定,但优选开有1~20mmci)的圆形孔洞。另外,贯 通孔12A优选均匀地配置于透过气体集合管12表面。
[0115] 被覆层16由能够阻隔从酸性气体分离用组件10内通过的被分离气体20的阻隔 材料形成。该阻隔材料优选进一步具有耐热湿性。在此,耐热湿性之中的"耐热性"是指具 有80°C以上的耐热性。具体而言,80°C以上的耐热性是指,在80°C以上的温度条件下保存 2小时后也维持保存前的形态,未产生由热收缩或热熔融引起的可通过目视确认到的卷曲。 另外,耐热湿性之中的"耐湿性"是指,在40°C、80%RH的条件下保存2小时后也维持保存 前的形态,未产生由热收缩或热熔融引起的可通过目视确认到的卷曲。
[0116] 防伸缩板18具有外周环状部18A、内周环状部18B和放射状轮辐部18C,各自优选 由耐热湿性的材料形成。
[0117] 层叠体14如下构成:在折成两部分的酸性气体分离复合膜1的内侧夹入供给气体 流路用部件30,在它们的径向内侧,将酸性气体分离复合膜1借助渗透到它们之中的密封 部34(图1中的密封部4)与透过气体流路用部件36粘接密封。
[0118] 层叠体14在透过气体集合管12上卷绕的片数没有特别限定,可以为单片也可以 为多片,但通过增加片数(层叠数),能够提高酸性气体分离复合膜1的膜面积。由此,能够 提高由1根组件可分离的酸性气体22的量。另外,为了提高膜面积,也可以使层叠体14的 长度更长。
[0119] 另外,在层叠体14的片数为多片情况下,优选50片以下、更优选45片以下、进一 步更优选40片以下。如果为这些片数以下,则层叠体14易于进行卷绕,加工适合性提高。
[0120] 层叠体14的宽度没有特别限定,优选为50mm以上且1000 OOmm以下,更优选为 60mm以上且50000mm以下,进一步优选为70mm以上且30000mm以下。
[0121] 此外,从实用性的观点考虑,层叠体14的宽度优选为200mm以上且2000mm以下。 通过为各下限值以上,即使存在树脂的涂布(密封),也能够确保有效的酸性气体分离复合 膜1的膜面积。另外,通过为各上限值以下,能够保持卷芯的水平性,能够抑制卷绕错位的 发生。
[0122] 图4是表示在透过气体集合管上卷绕有层叠体的圆筒状卷绕体的一部分的截面 图。如图4所示,层叠体14之间借助渗透到酸性气体分离复合膜1中的密封部40而粘接, 层叠在透过气体集合管12的周围。具体而言,层叠体14中,从透过气体集合管12侧起依 次层叠有透过气体流路用部件36、酸性气体分离复合膜1、供给气体流路用部件30、酸性气 体分离复合膜1。通过它们的层叠,含有酸性气体22的原料气体20从供给气体流路用部 件30的端部进行供给,透过由被覆层16划分的酸性气体分离复合膜1而被分离出的酸性 气体22经由透过气体流路用部件6和贯通孔12A而集聚到透过气体集合管12中,由与该 透过气体集合管12连接的排出口 26被回收。另外,从供给气体流路用部件30的空隙等中 通过的已分离出酸性气体22后的残余气体24从酸性气体分离用组件10中设置有排出口 26的一侧的供给气体流路用部件30和酸性气体分离复合膜1的端部排出。
[0123] 图7是表示在透过气体集合管上卷绕层叠体之前的状态的图,是表示密封部34和 密封部40的形成区域的一个实施方式的图。如图7所示,利用透过气体流路用部件6覆盖 贯通孔12A,将层叠体14沿图中箭头R方向卷绕到透过气体集合管12上,在这种状态下密 封部40将酸性气体分离复合膜1与透过气体流路用部件6粘接,同时进行密封。另一方面, 在将层叠体14卷绕到透过气体集合管12上之前,密封部34将酸性气体分离复合膜1与透 过气体流路用部件6粘接,同时进行密封。
[0124] 密封部34和密封部40均形成所谓的信封状,S卩,卷绕起点的酸性气体分离复合膜 1与透过气体流路用部件6之间的周向端部是开口的。并且,在由密封部34包围的区域, 形成有使透过酸性气体分离复合膜1后的酸性气体22流通至贯通孔12A的流路P1。同样 地,在由密封部40包围的区域,形成有使透过酸性气体分离复合膜1后的酸性气体22流通 至贯通孔12A的流路P2。
[0125] 酸性气体分离用组件的各要件与上述酸性气体分离用层叠体的构成要件相同。本 酸性气体分离用组件中,包含供给气体流路用部件30作为层叠体的构成,作为供给气体流 路用部件30,可以使用与透过气体流路用部件同样的部件。
[0126] 促进输送膜3中,膜中所含的水分渗出到多孔质支撑体2中而使多孔质支撑体2 的润湿性提高,或者因其表面张力而吸入树脂,由此,密封部34和密封部40的树脂容易经 由透过气体流路用部件36而渗入到多孔质支撑体2的孔中,因此,即使不利用注射法形成 周向密封部(34、40),利用通常的涂布法也会使密封部34和密封部40的粘接力变得牢固, 结果能够抑制气体泄漏。
[0127] 酸性气体分离用组件10中,密封部34、40的树脂只要是密封性不会随运转而降低 的树脂则没有特别限制,如果假设在高温下供给含有水蒸气的被分离气体20,则优选具有 耐湿热性。作为优选的树脂,例如可以举出环氧树脂、氯乙烯共聚物、氯乙烯-乙酸乙烯酯 共聚物、氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物、氯乙烯-丙烯腈共聚物、丁二烯-丙烯腈共聚物、聚酰 胺树脂、聚乙烯醇缩丁醛、聚酯、纤维素衍生物(硝酸纤维素等)、苯乙烯-丁二烯共聚物、各 种合成橡胶系树脂、酚树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂、苯氧基树脂、硅树脂、脲甲酰胺树脂等。
[0128] 以下,对酸性气体分离用组件10的制造方法进行说明。
[0129] 图6A~图6C为酸性气体分离用组件的制造工序图。在酸性气体分离用组件10 的制造方法中,首先,如图6A所示,利用聚酰亚胺胶带(KAPTONtape)或粘接剂等固定部 件55将长条状的透过气体流路用部件36的前端部固定在透过气体集合管12的管壁(外 周面)上。在此,优选在管壁上沿轴向设置有狭缝(未图示)。这种情况下,将透过气体流 路用部件36的前端部放入狭缝中,并利用固定部件55固定在透过气体集合管12的内周面 上。根据该构成,将包含透过气体流路用部件36的层叠体14卷绕到透过气体集合管12上 时,即使在施加张力的同时进行卷绕,由于透过气体集合管12的内周面与透过气体流路用 部件36的摩擦,透过气体流路用部件36也无法从狭缝中脱出,S卩,可维持透过气体流路用 部件36的固定。
[0130] 接着,如图6B所示,在以酸性气体分离促进输送膜3为内侧而折成两部分的长条 状的酸性气体分离复合膜1内夹入长条状的供给气体流路用部件30。需要说明的是,在将 酸性气体分离复合膜1折成两部分时,可以如图6B所示将酸性气体分离复合膜1两等分, 也可以不对齐地折叠。
[0131] 接着,在折成两部分的酸性气体分离复合膜1的外表面之中的一个外表面(多孔 质支撑体2的辅助支撑膜2a的表面)上,在膜的宽度方向两端部和长度方向一端部涂布粘 接剂(涂布为信封状)。由此,形成密封部34。在涂布该粘接剂之前,如关于层叠体膜所说 明过的那样,利用有机溶剂进行处理。
[0132] 接着,如图6C所示,在固定于透过气体集合管12的透过气体流路用部件36的表 面上,借助粘接剂40粘贴夹有供给气体流路用部件30的酸性气体分离复合膜1。需要说明 的是,在粘贴酸性气体分离复合膜1时,以未涂布有粘接剂40的一端位于气体集合管12侧 的方式进行粘贴。由此,作为密封部34整体,形成卷绕起点的酸性气体分离复合膜1与透 过气体流路用部件36之间的周向端部开口的形态,在由密封部34包围的区域,形成使透过 酸性气体分离复合膜1后的酸性气体22流通至贯通孔12A的流路Pl。
[0133] 接着,在粘贴于透过气体流路用部件36的酸性气体分离复合膜1的表面(与粘贴 面相反的一面的多孔质支撑体4的辅助支撑膜3的表面)上,在膜的宽度方向两端部和长 度方向一端部涂布粘接剂40。在此,在涂布粘接剂之前,也利用有机溶剂进行处理。由此, 粘接剂40渗透到辅助支撑膜2a和多孔质膜2b中而形成第2密封部37,从而形成层叠体 14〇
[0134] 接着,如图7中示意性所示,使透过气体集合管12沿箭头C方向旋转,由此,将层 叠体14以贯通孔12A被透过气体流路用部件6覆盖的方式多重地卷绕到透过气体集合管 12上。此时,优选在对层叠体14施加张力的同时进行卷绕。
[0135] 需要说明的是,也可以将在折成两部分的酸性气体分离复合膜1之间夹入有供给 气体流路用部件30的所得物作为1个单元,将该单元与透过气体流路用部件6交替层叠, 结果,如图8所示,将层叠体14多个层叠(本例中为3层),多重地卷绕到透过气体集合管 上。
[0136] 经过以上的工序,得到圆筒状卷绕体,对所得到的圆筒状卷绕体的两端部进行修 剪(端面修整加工)后,将圆筒状卷绕体的最外周用被覆层16被覆,在两端安装防伸缩板 18,由此得到图3所示的酸性气体分离用组件10。
[0137] 以下,对酸性气体分离用组件10的各构成的详细情况进行说明。
[0138] 〈透过气体流路用部件〉
[0139] 透过气体流路用部件36具有作为间隔物的功能,并且具有使透过的酸性气体在 透过气体流路用部件的内侧流通的功能,另外,为了具有使树脂渗透的功能,优选为网状部 件。透过气体流路用部件36的材质可以使用与多孔质体同样的材质。另外,如果假设在高 温下流通含有水蒸气的被分离气体20,则优选透过气体流路用部件36还具有耐热湿性。
[0140] 作为透过气体流路用部件36的具体材料,更优选环氧树脂浸渍聚酯等聚酯系、聚 丙烯等聚烯烃系、聚四氟乙烯等氟系。
[0141] 透过气体流路用部件36的厚度没有特别限定,优选为100ym以上且1000ym以 下、更优选为150ym以上且950ym以下、进一步优选为200ym以上且900ym以下。
[0142] 透过气体流路用部件36成为透过酸性气体分离复合膜1后的酸性气体的流路,因 此优选阻力小,具体而言,优选空隙率高、施加压力时的变形小、且压损少。关于空隙率,优
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