酸性气体分离用复合体、酸性气体分离用组件和酸性气体分离用组件的制造方法_2

文档序号:9290669阅读:来源:国知局
气 体。需要说明的是,根据使用酸性气体分离用复合体的构成,也可以制成不设置供给气体流 路用部件6的方式,其在本发明的酸性气体分离用复合体中并非为必须构成。利用该密封 部3将透过气体流路用部件5与多孔质支持体2Β的周边完全密封,因而能够抑制酸性气体 的泄露。
[0032] 在图1中示出了密封部3被设置在透过气体流路用部件5与多孔质支持体2Β的 相互面对的端部的方式,但密封部3只要设置处于透过气体流路用部件5与多孔质支持体 2B的周边的希望密封区域即可;在透过气体流路用部件5通常设置透过气体取出区域(未 图示),可以对除该区域以外的部分进行密封部3的设置,在多孔质支持体2B的与透过气体 流路用部件的密封部分相对应的部分进行密封即可。例如,在透过气体取出区域被设置在 透过气体流路用部件5的1边的整个区域的情况下,余下的3边为密封部3 ;在透过气体取 出区域被设置在并非为透过气体流路用部件5周边的图1的透过气体流路用部件5下侧这 样的情况下,透过气体流路用部件5的周边端部全部为密封部3。
[0033] 密封部3的树脂含有环氧系树脂,密封部3的树脂的Tg为90°C以上,无机填充物 质的含量为30质量%以下。只要密封部3的树脂的Tg为90°C以上、无机填充物质的含量 为30质量%以下,也可以在30质量%以下的范围含有环氧系树脂以外的树脂、例如聚酯等 工程塑料、橡胶、弹性体等。通过利用这样的Tg的树脂进行密封,即使在从KKTC以上的高 温且含有水蒸气的原料气体中分离酸性气体这样的情况下,也能够抑制热或水分所致的密 封部劣化、分离效率降低这样的问题。另外,若利用具有这样的Tg的树脂进行密封,则无需 降低原料气体的温度,因而还能够避免载体的反应性降低、分离效率变差之类的情况。密封 部3的树脂的Tg更优选为KKTC以上250°C以下、更进一步优选为120°C以上200°C以下。
[0034] 另外,在酸性气体分离用复合体1中,在对夹着酸性气体分离膜2的供给气体流路 用部件6与透过气体流路用部件5施与压力差,由此利用酸性气体分离膜2进行浓缩或分 离的情况下,为了使酸性气体分离层2A不被压入到多孔质支持体2B中,多孔质支持体的平 均孔径需要为0. 5 μ m以下。但是,在具有这样的小孔径的情况下,树脂的浸入变差,作为结 果,容易从该部分发生泄露。在本发明中,通过使树脂的无机填充物质的含量为30质量% 以下,能够使树脂在多孔质支持体2B中的浸入良好、抑制泄露的发生。无机填充物质的含 量更优选为20质量%以下、进一步优选为10质量%以下。
[0035] 作为无机填充物质,例如可以举出结晶性二氧化硅、非晶性二氧化硅、氢氧化铝、 氢氧化镁、碳酸钙、碳酸镁、硅酸钙、硅酸镁、氧化钙、氧化镁、氧化铝、氮化铝、硼酸铝晶须、 氮化硼、锑氧化物等。从通用性、经济性的方面出发,优选结晶性二氧化硅、非晶性二氧化 娃。
[0036] 本发明的酸性气体分离用复合体例如可如下制造:在多孔质支持体上涂布含有吸 水性聚合物与酸性气体载体的酸性气体分离层形成用涂布液,形成涂布膜,使涂布膜干燥 形成酸性气体分离层,制成酸性气体分离膜;在透过气体流路用部件周边的希望密封的部 位配置树脂,使该配置的树脂贴合在酸性气体分离膜的多孔质支持体侧以形成密封部,由 此制造酸性气体分离用复合体。
[0037] 接着,对酸性气体分离用组件的构成进行说明。
[0038] [酸性气体分离用组件]
[0039] 图2为示出酸性气体分离用组件的一个实施方式的局部切口示意性构成图。如图 2所示,酸性气体分离用组件10为下述构成:作为其基本结构,在透过气体集合管12的周 围缠绕一个或多个层积体14,在该状态下,由被覆层16覆盖层积体14的最外周,在这些单 元的两端分别安装防伸缩板18。在这样构成的酸性气体分离用组件10中,若从其一端部 IOA侧向层积体14供给含有酸性气体的原料气体20,则利用后述的层积体14的构成,将原 料气体20分离成酸性气体22与残余气体24,向另一端部IOB侧分别排出。
[0040] 透过气体集合管12是在其管壁上形成有2个以上的贯通孔12A的圆筒状的管。透 过气体集合管12的管的一端部侧(一端部IOA侧)封闭,管的另一端部侧(另一端部IOB 侦D开口,形成排出口 26,该排出口 26将透过层积体14并由贯通孔12A集合的二氧化碳等 酸性气体22排出。
[0041] 贯通孔12A在透过气体集合管12的表面积中所占的比例(开口率)优选为1.5% 以上80%以下、更优选为3%以上75%以下、进一步优选为5%以上70%以下。进而,从实 用性的方面考虑,上述开口率优选为5%以上25%以下。通过将开口率设为各下限值以上, 能够有效地收集酸性气体22。此外,通过将开口率设为各上限值以下,能够提高筒的强度、 充分地确保加工适性。
[0042] 贯通孔12A的形状没有特别限定,优选开有1~20mmq)的圆形孔。另外,贯通孔 12A优选相对于透过气体集合管12表面均匀地配置。
[0043] 被覆层16由可屏蔽通过了酸性气体分离用组件10内的原料气体20的屏蔽材料 形成。该屏蔽材料优选进一步具有耐热湿性。此处,耐热湿性之中的"耐热性"是指具有 80°C以上的耐热性。具体地说,所谓80°C以上的耐热性是指,即使在80°C以上的温度条件 下保存2小时后仍维持保存前的形态,不会产生可通过目视确认的由热收缩或者热熔融所 致的卷曲。另外,耐热湿性之中的"耐湿性"是指,即使在40°C 80% RH的条件下保存2小 时后仍维持保存前的形态,不会产生可通过目视确认的由热收缩或者热熔融所致的卷曲。
[0044] 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,优选分别 由耐热湿性的材料形成。
[0045] 层积体14为如下构成:供给气体流路用部件30被夹入到对折的酸性气体分离膜 32的内侧,在这些径方向内侧将酸性气体分离膜32藉由渗透到它们中的密封部34被粘接 密封到透过气体流路用部件36上,从而构成层积体14。
[0046] 层积体14在透过气体集合管12上缠绕的片数没有特别限定,可以为单片也可以 为两片以上,通过增加片数(层积数),可提高酸性气体分离层32A的膜面积。由此,可提高 利用1个组件可分离的酸性气体22的量。另外,为了提高膜面积,可以进一步增加层积体 14的长度。
[0047] 另外,在层积体14的片数为2片以上的情况下,优选为50片以下、更优选为45片 以下、进一步优选为40片以下。在层积体14为这些片数以下时,层积体14容易卷绕,加工 适性提尚。
[0048] 层积体14的宽度没有特别限定,优选为50mm以上1000 Omm以下、更优选为60mm 以上9000mm以下、进一步优选为70mm以上8000mm以下。进而,从实用性的方面考虑,层积 体14的宽度优选为200mm以上2000mm以下。通过使层积体14的宽度为各下限值以上,即 使存在树脂的涂布(密封),也能够确保酸性气体分离层32A的有效膜面积。另外,通过使 该宽度为各上限值以下,能够保持卷芯的水平性、抑制卷偏移的发生。
[0049] 图3为示出将层积体卷绕在透过气体集合管上得到的圆筒状卷绕体的一部分的 截面立体图,是将圆筒状卷绕体的的中央部缩短示意性示出圆筒状卷绕体的宽度方向的 图。如图3所示,层积体14彼此藉由渗透到酸性气体分离膜32中的密封部40粘接,在透 过气体集合管12的周围堆叠。关于层积体14,具体地说,自透过气体集合管12侧起依次层 积透过气体流路用部件36、酸性气体分离膜32、供给气体流路用部件30、酸性气体分离膜 32。通过它们的层积,包含酸性气体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分隔开的酸性气体分离膜32而分离出的酸性气体22藉由透过气 体流路用部件36和贯通孔12A聚集在透过气体集合管12中,由与该透过气体集合管12连 接的排出口 26进行回收。另外,通过了供给气体流路用部件30的空隙等的、分离酸性气体 22后的残余气体24在酸性气体分离用组件10中从设有排出口 26 -侧的供给气体流路用 部件30或酸性气体分离膜32的端部排出。
[0050] 图4为示出将层积体缠绕至透过气体集合管之前的状态的图,其是表示密封部34 与密封部40的形成区域的一个实施方式的图。如图4所示,在贯通孔12A被透过气体流路 用部件36覆盖、层积体14按图中箭头R方向缠绕至透过气体集合管12的状态下,密封部 40将酸性气体分离膜32与透过气体流路用部件36粘接并同时进行密封。另一方面,密封 部34在层积体14缠绕至透过气体集合管12之前将酸性气体分离膜32与透过气体流路用
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