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_3

文档序号:9290669阅读:来源:国知局
部件36粘接并同时进行密封。
[0051] 密封部34与密封部40均具有周向密封部34A,40A以及轴向密封部34B,40B,周向 密封部34A,40A将酸性气体分离膜32与透过气体流路用部件36的两侧端部沿着透过气体 集合管12的周向进行密封,轴向密封部34B,40B对酸性气体分离膜32与透过气体流路用 部件36的上述周向的端部进行密封。
[0052] 周向密封部34A与轴向密封部34B相连,作为密封部34整体形成了开始卷起的酸 性气体分离膜32与透过气体流路用部件36之间的周向端部开口的所谓信封(工> < 口一 7° )状。并且,在周向密封部34A与轴向密封部34B之间形成流路Pl,该流路Pl是透过了 酸性气体分离膜32的酸性气体22流至贯通孔12A的流路。同样地,周向密封部40A与轴 向密封部40B相连,作为密封部40整体形成了开始卷起的酸性气体分离膜32与透过气体 流路用部件36之间的周向端部开口的信封状。并且,在周向密封部40A与轴向密封部40B 之间形成流路P2,该流路P2是透过了酸性气体分离膜32的酸性气体22流至贯通孔12A的 流路。
[0053] 在酸性气体分离膜32中,膜中含有的水分渗出到多孔质支持体32B中而提高多孔 质支持体32B的润湿性或利用其表面张力将树脂拉进来,从而密封部34与密封部40的树 脂容易藉由透过气体流路用部件36而浸入到多孔质支持体32B的孔中,因而即使不利用注 封法形成周向密封部34A,40A,利用通常的涂布法也可使密封部34与密封部40的粘接力变 得牢固,作为结果能够抑制气体泄露。酸性气体分离用组件的密封部的树脂与酸性气体分 离用复合体中的说明相同,因而省略其说明。
[0054] 下面对酸性气体分离用组件的各构成的详细情况进行说明。需要说明的是,酸性 气体分离用复合体的各详细构成的详细情况与酸性气体分离用组件相同。
[0055] 〈酸性气体分离层〉
[0056] 酸性气体分离层为通过含有吸水性聚合物、酸性气体载体和水而构成的促进传输 层。在假设在高温下流通含有水蒸气的原料气体时,酸性气体分离层优选具有耐热湿性。
[0057] (吸水性聚合物)
[0058] 吸水性聚合物作为粘结剂发挥功能,在用于酸性气体分离层时,可保持水而发挥 出基于酸性气体载体的酸性气体的分离功能。从可溶于水形成涂布液、同时酸性气体分离 层具有高吸水性(保湿性)的方面考虑,吸水性聚合物优选吸水性高的物质,相对于吸水性 聚合物本身的质量,优选可吸收5倍以上1000倍以下的质量的水。
[0059] 作为吸水性聚合物,从吸水性、制膜性、强度等方面出发,例如聚乙烯醇-聚丙烯 酸酸盐、以及聚乙烯醇-聚丙烯酸(PVAPAA)共聚物、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸酸盐、聚 乙烯醇缩丁醛、聚-N-乙烯基吡咯烷酮、聚-N-乙烯基乙酰胺、聚丙烯酰胺为适宜的,特别 优选PVA-PAA共聚物。PVA-PAA共聚物的吸水能力高,并且在高吸水时水凝胶的强度也大。 PVAPAA共聚物中的聚丙烯酸酸盐的含量例如优选为5摩尔%以上95摩尔%以下、更优选 为30摩尔%以上70摩尔%以下。作为聚丙烯酸酸盐,除了钠盐、钾盐等碱金属盐外,还可 以举出铵盐或有机铵盐等。
[0060] 作为市售的PVA-PAA共聚物,例如可以举出Kurastomer AP-20 (商品名:KURARAY 社制造)。
[0061] (酸性气体载体)
[0062] 酸性气体分离层中含有的酸性气体载体只要与酸性气体具有亲和性并且显示出 水溶性即可,可以使用公知的酸性气体载体。此处,作为酸性气体,可以举出二氧化碳、硫化 氢、硫化羰、硫氧化物(SOx)、和氮氧化物(NOx)、氯化氢等卤化氢。作为酸性气体载体,例如 可以举出碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐、碱金属氢氧化物。
[0063] 作为碱金属碳酸盐,例如可以优选举出碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铷、碳酸铯。
[0064] 作为碱金属碳酸氢盐,例如可以优选举出碳酸氢锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢 铷、碳酸氢铯。
[0065] 作为碱金属氢氧化物,例如可以优选举出氢氧化铯、氢氧化铷等。
[0066] 它们之中,优选碱金属碳酸盐,优选包含铯或铷的化合物。另外,酸性气体载体也 可以2种以上混合使用。例如可以适当地举出碳酸铯与碳酸钾混合而成的物质。
[0067] 作为酸性气体分离层中的酸性气体载体的含量,根据与吸水性聚合物的量的比 例、酸性气体载体的种类而不同,但从发挥出作为酸性气体载体的功能、并且在使用环境下 作为酸性气体分离层的稳定性优异这样的方面考虑,优选为〇. 1质量%以上30质量%以 下、进而更优选为〇. 2质量%以上20质量%以下、进而特别优选为0. 3质量%以上15质 量%以下。
[0068] 在酸性气体分离层中,在不会对分离特性带来不良影响的范围内,也可以含有吸 水性聚合物、酸性气体载体和水以外的其它成分(添加剂)。作为可以任意使用的成分,例 如可以举出下述成分:控制定形性(七7卜性)的胶凝剂,所谓定形性是指在将包含吸水 性聚合物和酸性气体载体的酸性气体分离层形成用水溶液(涂布液)涂布在多孔质支持 体上并进行干燥的过程中可以将涂布液膜冷却并进行凝胶化;在利用涂布装置涂布上述涂 布液时对涂布时的粘度进行调整的粘度调整剂;用于提高酸性气体分离层的膜强度的交联 剂;酸性气体吸收促进剂;以及表面活性剂、催化剂、辅助溶剂、膜强度调整剂;还有用于使 对于所形成的酸性气体分离层有无缺陷进行检査变得容易的检测剂等。
[0069] 从作为酸性气体分离层可得到优异性能的方面考虑,酸性气体分离层的平均厚度 优选为5μηι以上50 μπι以下、更优选为10 μ m以上40 μ m以下、特别优选为15 μ m以上 30 μm以下。
[0070] 〈多孔质支持体〉
[0071] 多孔质支持体为具有平均孔径为0. 5 μπι以下的多孔的支持体。此处,平均孔径 是指通过泡点法进行测量并计算出的值。详细地说,作为测定装置,使用PMI社制造的 PERMPOROMETER(依照JIS K 3832),将切割成3cm见方的多孔质支持体浸渍到表面活性剂 液(格尔维克溶液(力'少夕4 7夕液))中,取出,轻轻地拭去多余的表面活性剂溶液后,用 2片金属网夹住,置于装置的测定池中,在室温(25°C)下缓慢地利用空气加压,测定泡点, 进行计算,计算出的值为该平均孔径。多孔质支持体若过厚,则气体透过性降低;若过薄,则 难以具有强度。因此,支持体的厚度优选为30 μm以上500 μm以下、进而更优选为50 μm 以上450 μm以下、进一步优选为50 μm以上400 μm以下。
[0072] 作为多孔质支持体的材质没有任何限定,可以举出纸、无纤维纸、铜版纸、高光泽 印刷纸、合成纸、纤维素、聚酯、聚烯烃、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、芳酰胺、聚碳酸酯等树脂材 料、金属、玻璃、陶瓷等无机材料等。作为树脂材料,可以举出聚乙稀、聚苯乙稀、聚对苯二甲 酸乙二醇酯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚(PPS)、聚砜(PSF)、聚丙烯(PP)、 聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮和聚偏二氟乙烯等作为适宜的材料。
[0073] 另外,作为从耐热湿性的方面出发优选的材质,可以举出陶瓷、玻璃、金属等无机 材料、具有l〇〇°C以上的耐热性的有机树脂材料等,可以适当地使用高分子量聚酯、聚烯烃、 耐热性聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、芳酰胺、聚碳酸酯、金属、玻璃、陶瓷等。更具体地说,优选 通过含有选自由陶瓷、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚醚砜、聚苯硫醚、聚砜、聚酰亚胺、聚丙 烯、聚醚酰亚胺和聚醚醚酮组成的组中的至少一种材料来构成。
[0074] 〈透过气体流路用部件〉
[0075] 透过气体流路用部件具有作为间隔物的功能,并且优选网状的部件,以使其具有 使所透过的酸性气体流到比透过气体流路用部件更内侧的功能,并且具有使树脂进行渗透 的功能。透过气体流路用部件的材质可以使用与多孔质支持体同样的材质。并且,在假设 在高温下流通含有水蒸气的原料气体时,透过气体流路用部件也优选具有耐热湿性。
[0076] 作为透过气体流路用部件的具体材料,更优选为环氧含浸聚酯等聚酯系、聚丙烯 等聚烯烃系、聚四氟乙烯等氟系。
[0077] 透过气体流路用部件的厚度没有特别限定,优选为IOOym以上1000 μπι以下、更 优选为150 μm以上950 μm以下、进一步优选为200 μm以上900 μm以下。
[0078] 由于透过气体流路用部件构成透过了酸性气体分离层的酸性气体的流路,因而优 选阻力小,具体地说
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