酸性气体分离用螺旋型模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及从原料气体中选择性分离出酸性气体的酸性气体分离模块。详细地 说，设及将具有酸性气体分离膜的层积体卷绕而成的酸性气体分离用螺旋型模块。
【背景技术】
[0002] 近年来，W氨气的制造和天然气的精制等为目的，从原料气体(被处理气体）中选 择性分离出二氧化碳等酸性气体的技术的开发得到不断发展。例如，开发了一种酸性气体 分离模块，其中使用使酸性气体选择性透过的酸性气体分离膜，从原料气体中分离出酸性 气体。
[0003]具体地说，专利文献1中公开了一种酸性气体分离模块，其是在管壁形成有贯通孔 的用于收集分离出的酸性气体的中屯、筒（中屯、透过物收集管)上多重卷绕含有酸性气体分 离膜的层积体而成的。
[0004] 该专利文献1公开的酸性气体分离模块是使用所谓的溶解扩散膜作为酸性气体分 离膜的溶解扩散型酸性气体分离模块。该溶解扩散膜是利用酸性气体和分离对象物质对膜 的溶解性W及在膜中的扩散性之差而将酸性气体从原料气体中分离出来。
[0005] 此外，专利文献2中公开了一种酸性气体分离模块(实验装置），其中，用酸性气体 分离膜将空间分为原料室和透过室，向原料室供给原料气体（由C〇2、也和也0组成的混合气 体），将由酸性气体分离膜选择性分离(透过)的酸性气体从透过室中取出。
[0006]该专利文献2公开的酸性气体分离模块是使用所谓的促进传输膜作为酸性气体分 离膜的促进传输型酸性气体分离模块。该促进传输膜在膜中具有与酸性气体发生反应的载 体，利用该载体将酸性气体传输至膜的相反侧，从而从原料气体中分离出酸性气体。
[0007]运样的酸性气体分离模块中，专利文献1所示那样的将具有酸性气体分离膜的层 积体卷绕在壁面具有贯通孔的中屯、筒上而成的(卷绕于中屯、筒）、所谓螺旋型酸性气体分离 模块能够使酸性气体分离膜的面积非常大。因此，螺旋型酸性气体分离模块能够高效处理， 非常有力。
[000引现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1:日本特开平4-215824号公报 [0011 ] 专利文献2:日本专利第4621295号公报
【发明内容】
[0012] 发明所要解决的课题
[0013]对于螺旋型酸性气体分离模块，作为其一例，其构成除了具有酸性气体分离膜和 中屯、筒外，还具有作为要分离出酸性气体的原料气体的流路的供给气体流路用部件、和作 为用酸性气体分离膜分离出的酸性气体的流路的透过气体流路用部件。
[0014]由运样的部件构成的螺旋型酸性气体模块具有将1个或者层积酸性气体分离膜、 供给气体流路用部件和透过气体流路用部件而成的层积体层积2个W上后卷绕在中屯、筒上 的构成。
[0015]例如，上述的专利文献1中公开了一种螺旋型酸性气体分离模块，其中，将酸性气 体分离膜折成2折来夹持供给气体流路用部件(供给物隔离件），在折成2折的酸性气体分离 膜的一方层积透过气体流路用部件(透过物隔离件），制作层积体，将层积多个该层积体而 成的层积物卷绕在中屯、筒(透过物收集管)上，形成该螺旋型酸性气体分离模块。
[0016]但是，根据本发明人的研究，对于利用促进传输膜的酸性气体分离模块，若构成运 样的构成的螺旋型模块，则往往会产生得不到具有目标性能的酸性气体分离模块的情况。
[0017]目P，供给气体流路用部件在构成原料气体的流路的同时，为了使其自身中流动的 原料气体与酸性气体分离膜接触，通常具有网眼结构。
[0018]另一方面，一般来说，对于具有促进传输膜的酸性气体分离膜，促进传输膜的吸湿 性越高，酸性气体的分离速度(透过速度)趋于越高。因此，促进传输膜使用超吸水性树脂等 亲水性化合物作为粘结剂，并具有在该粘结剂上分散有载体而成的构成，多具有柔性。
[0019]此处，螺旋型分离模块由于具有将上述那样的层积体卷绕在中屯、筒上而成的构 成，因此在进行该卷绕时，出现促进传输膜与供给气体流路用部件的错位。
[0020] 由于该错位，促进传输膜和供给气体流路用部件滑动接触，导致促进传输膜损伤， 严重时促进传输膜局部几乎完全被除去而形成缺陷。其结果，对于使用促进传输膜的螺旋 型酸性气体分离模块，会产生因该促进传输膜的损伤而得不到具有目标性能的分离模块的 情况。
[0021] 本发明的目的在于解决运样的现有技术的问题，在于提供一种酸性气体分离用螺 旋型模块，其为使用具有促进传输膜的酸性气体分离层(分离膜)的螺旋状酸性气体分离模 块，其可防止卷绕时因促进传输膜与供给气体流路用部件的滑动接触而导致的促进传输膜 的损伤，可稳定得到具有目标性能的模块。
[0022] 解决课题的手段
[0023]本发明人为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现，具有纺织布和无纺布中 的至少1种的供给气体流路用部件的纤维径的平均值为IOOwii~900WH，在由无纺布形成的 辅助支撑膜的与促进传输膜相反一侧的面，与具有供给气体流路用部件的纤维径的3/4W 上的直径的半球相内接的凹部的面积率为50%W下，由此，能够抑制卷绕时因促进传输膜 与供给气体流路用部件的滑动接触所致的促进传输膜的损伤，从而完成了本发明。
[0024]目P，本发明人发现通过W下构成能够解决上述课题。
[0025] (1)一种酸性气体分离用螺旋型模块，其具有：中屯、筒，在该中屯、筒的管壁形成有 贯通孔;供给气体流路用部件，该部件成为原料气体的流路，由纺织布和无纺布中的至少1 种形成；酸性气体分离层，该酸性气体分离层从在供给气体流路用部件中流动的原料气体 中分离出酸性气体，该酸性气体分离层具有促进传输膜和多孔质支撑体，该促进传输膜含 有与酸性气体发生反应的载体和用于负载载体的亲水性化合物，所述多孔质支撑体支撑促 进传输膜，并使促进传输膜所分离出的酸性气体通过;和，透过气体流路用部件，该透过气 体流路用部件成为酸性气体流动至中屯、筒的流路，该酸性气体是与载体反应并透过了促进 传输膜的酸性气体;多孔质支撑体是促进传输膜侧的多孔质膜和透过气体流路用部件侧的 由纺织布和无纺布中的至少1种形成的辅助支撑膜层积而成的，供给气体流路用部件的纤 维径的平均值为lOOwii~900WI1，其中，在辅助支撑膜的与促进传输膜相反一侧的面，与具有 供给气体流路用部件的纤维径的3/4W上的直径的半球相内接的凹部的面积率为50%W 下，所述模块是将至少一个具有供给气体流路用部件、酸性气体分离层和透过气体流路用 部件的层积体卷绕在中屯、筒而成的。
[0026] (2)如（1)所述的酸性气体分离用螺旋型模块，其中，促进传输膜的厚度为5~15化 ITlO
[0027] (3)如（1)或(2)所述的酸性气体分离用螺旋型模块，其中，促进传输膜的吸水率为 1 ~20%。
[0028] (4)如（1)~(3)的任一项所述的酸性气体分离用螺旋型模块，其中，供给气体流路 用部件的拉伸弹性模数为1~500MPa。
[0029] (5)如（1)~(4)的任一项所述的酸性气体分离用螺旋型模块，其中，供给气体流路 用部件具有网眼结构，该网眼结构由含有选自聚乙締、聚苯乙締、聚对苯二甲酸乙二醇醋、 聚四氣乙締、聚酸讽、聚苯硫酸、聚讽、聚丙締、聚酷亚胺、聚酸酷亚胺、聚酸酸酬和聚偏二氣 乙締中的1种W上树脂的丝形成。
[0030] (6)如（1)~(5)的任一项所述的酸性气体分离用螺旋型模块，其中，酸性气体分离 层进一步在促进传输膜和多孔质支撑体之间具有疏水性的中间层。
[0031] (7)如(6)所述的酸性气体分离用螺旋型模块，其中，中间层为包含有机娃树脂的 层。
[0032] (8)如（1)~(7)的任一项所述的酸性气体分离用螺旋型模块，其中，层积体具有在 夹持体上层积透过气体流路用部件而成的构成，所述夹持体是利用使促进传输膜为内侧折 成2折后的酸性气体分离层来夹持供给气体流路用部件而成的。
[0033]发明效果
[0034] 根据本发明，在具有促进传输膜的螺旋型酸性气体分离模块中，能够适宜地防止 在卷绕时产生的因促进传输膜与供给气体流路用部件的滑动接触所致的促进传输膜的损 伤。
[0035]因此，根据本发明，防止了因促进传输膜的损伤所致的性能降低，能够稳定地得到 一种制品的稳定性优异、且显现出目标性能的酸性气体分离模块。
【附图说明】
[0036] 图1是局部剖切来示出本发明的酸性气体分离模块的一例的示意性立体图。
[0037]图2是图1所示的酸性气体分离模块的层积体的示意性截面图。
[0038] 图3是将酸性气体分离模块的层积体的一部分进行放大来显示的示意性截面图。
[0039] 图4中，图4(A)和图4(B)是用于说明图1所示的酸性气体分离模块的制作方法的示 意图。
[0040] 图5是用于说明图1所示的酸性气体分离模块的制作方法的示意图。
[0041] 图6中，图6(A)和图6(B)是用于说明图1所示的酸性气体分离模块的制作方法的示 意图。
[0042] 图7是用于说明图1所示的酸性气体分离模块的制作方法的示意图。
[0043] 图8是用于说明图1所示的酸性气体分离模块的制作方法的示意图。
【具体实施方式】
[0044] W下，基于附图所示的适宜的实施例，对本发明的酸性气体分离用螺旋型模块进 行详细说明。
[0045] 图1中示出本发明的酸性气体分离用螺旋型模块的一例的局部剖切示意性立体 图。
[0046] 如图1所示，酸性气体分离用螺旋型模块10基本上具有中屯、筒12、具有酸性气体分 离膜(促进传输膜21)的层积体14和防伸缩板(TELESC0阳PREVENTIONPLATE) 16而构成。需 要说明的是，W下的说明中也将酸性气体分离用螺旋型模块简称为分离模块。
[0047] 分离模块10从例如含有一氧化碳、二氧化碳(0)2)、水(水蒸气）和氨的原料气体G 中分离出作为酸性气体Gc的二氧化碳。
[0048] 本发明的分离模块10为所谓的螺旋型分离模块。即，分离模块10具有将1层的片状 层积体14卷绕于中屯、筒12、或者将多层的片状层积体14层积而卷绕于中屯、筒12、在层积体 14的卷绕物的两端面设置插通中屯、筒12的防伸缩板16而成的构成。另外，卷绕的层积体14 的最外周面由非透气性的被覆层18所覆盖。
[0049] 需要说明的是，在W下的说明中，为了方便起见，也将卷绕于中屯、筒12上的、2个W 上的层积体14的层积物的卷绕物（即，基于层积并卷绕的层积体14的近圆筒状物)称为螺旋 层积体14a。
[0050] 运样的分离模块10中，要分离出酸性气体的原料气体G例如通过图1中较远处的防 伸缩板16(其开口部16d)，供给至螺旋层积体14a的端面，从端面流入层积体14,一边在层积 体14内流动，一边分离出酸性气体Gc。
[0051] 另外，利用层积体14从原料气体G中分离出的酸性气体Gc从中屯、筒12排出。另一方 面，分离出酸性气体后的原料气体G(W下为了方便起见记为残余气体Gr)从螺旋层积体14a (层积体14)的与供给侧相反一侧的端面排出，通过防伸缩板16(同前)排出到分离模块10的 外部。
[0052]中屯、筒(透过气体集合管）12是原料气体G供给侧的端面堵塞的圆筒状管，在周面 (管壁)形成有2个W上的贯通孔12曰。
[0053] 从原料气体G中分离出的酸性气体Gc通过后述的透过气体流路用部件26,从贯通 孔1站到达中屯、筒12内，从中屯、筒12的开放端12b排出。
[0054] 中屯、筒12中，用后述的接合剂层30密封的区域中的开口率（中屯、筒12的外周面上 贯通孔12a所占的面积率)优选为1.5~80%、更优选为3~75%、进一步优选为5~70%。其 中，从实用的方面考虑，中屯、筒12的开口率特别优选为5~25%。
[0055] 通过使中屯、筒12的开口率为上述范围，能够有效地收集酸性气体Ge,还能够提高 中屯、筒12的强度、充分确保加工适性。
[0056] 另外，贯通孔12a优选是直径为0.5~20mm的圆形孔。进一步优选贯通孔12a均匀地 形成于中屯、筒12的周壁。
[0057] 需要说明的是，中屯、筒12根据需要可W设置用于使分离出的酸性气体Ge流动至开 放端12b侧的供给气体(吹扫气体)的供给口（供给部）。
[0058] 层积体14是层积酸性气体分离层20、供给气体流路用部件24和透过气体流路用部 件26而成的。
[0059] 需要说明的是，图1中，符号30是接合剂层30，该接合剂层30将酸性气体分离层20 和透过气体流路用部件26粘接，且将层积体14彼此粘接，并且，使透过气体流路用部件26中 的酸性气体Gc的流路形成为中屯、筒12侧开口的信封状。
[0060] 如上所述，图示例的分离模块10具有将该层积体14层积多个并卷绕(卷缠)于中屯、 筒12而形成近圆筒状的螺旋层积体14a而成的构成。
[0061]W下，为了方便起见，将对应于该层积体14卷绕的方向设为周向（箭头y方向）、将 与周向正交的方向设为宽度方向（箭头X方向）。需要说明的是，层积体14一般为矩形的片状 物，周向通常为层积体14(酸性气体分离层20、供给气体流路用部件24和透过气体流路用部 件26)的长度方向。
[0062]在分离模块10中，层积体14可W为1层。但是，如图示例那样通过层积2个W上的层 积体14,能够增大酸性气体分离层20的膜面积，提高由1个模块所分离的酸性气体Gc的量。 需要说明的是，酸性气体分离层20的膜面积的提高也可通过增加层积体14的宽度方向的长 度而实现。
[0063] 层积体14的层积数根据对分离模块10要求的处理速度、处理量、分离模块10的尺 寸等来适宜设定即可。此处，层积的层积体14的