CN107635648B - 螺旋型酸性气体分离膜元件、酸性气体分离膜模块、以及酸性气体分离装置 - Google Patents

螺旋型酸性气体分离膜元件、酸性气体分离膜模块、以及酸性气体分离装置 Download PDF

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Abstract

本发明的螺旋型酸性气体分离膜元件(1)具备将包含分离膜(2)、供给侧流路材料(3)、和元件构成层(例如透过侧流路材料(4))的层叠体卷绕在有孔的中心管(5)上的卷绕体。所述分离膜(2)的存在于宽度方向两端部的密封部(25)由胶粘剂密封，可以比以往更加有效地从混合气体中分离酸性气体，而且可以实现节能化。

Description

螺旋型酸性气体分离膜元件、酸性气体分离膜模块、以及酸性 气体分离装置
技术领域
本发明涉及从至少包含酸性气体的混合气体中分离该酸性气体的螺旋型酸性气体分离膜元件、酸性气体分离膜模块、以及酸性气体分离装置。
背景技术
作为从制造氢、尿素等的大规模工厂中合成的合成气体、或天然气体、废气等至少包含酸性气体的混合气体中分离二氧化碳(CO2)等酸性气体的工艺，由于可以实现节能化，因此气体膜分离工艺在近年来受到关注。
迄今为止，提出过各种的此种气体膜分离工艺中所用的气体分离膜及膜分离装置，例如，可以举出专利文献1中记载的二氧化碳分离装置、专利文献2中记载的二氧化碳分离膜等。
作为使用了气体分离膜的酸性气体分离膜元件，例如已知有如下的螺旋型酸性气体分离膜元件，其具备在具有多个孔的中心管上以层叠状态卷绕分离膜、供给侧流路材料和透过侧流路材料而得的卷绕体，并且为了避免混合气体(供给侧流体)与分离出的透过气体(透过侧流体)的混合而具备密封部。
以往的螺旋型酸性气体分离膜元件中，作为用于形成上述密封部的技术，多采用使胶粘剂渗入构成该膜元件的构件的方法。例如，专利文献3中报告过，对于加强材料片中的需要密封的部分，从该加强材料片侧向存在透气性片的一侧，朝向深度方向地渗入胶粘剂而密封。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公报“日本专利第5443773号(2014年3月19日发行)”
专利文献2：日本专利公报“日本专利第5598630号(2014年10月1日发行)”
专利文献3：日本公开专利公报“日本特开2014－94369号公报(2014年5月22日公开)”
发明内容
发明所要解决的问题
然而，迄今为止所提出的螺旋型酸性气体分离膜元件的密封技术中，在渗入胶粘剂的构件与胶粘剂之间存在相容性的问题，对于所使用的构件及胶粘剂的种类或组合有限制。因而，要求开发出与构件及胶粘剂的种类、组合无关、能够更加通用地使用的密封技术。
本发明的主要目的在于，提供新的密封技术。另外，本发明的另一个目的在于，提供使用该技术实现比以往更高的气密性的螺旋型酸性气体分离膜元件、酸性气体分离膜模块、以及酸性气体分离装置。此外，本发明的另一个目的在于，提供可以从至少包含酸性气体的混合气体中比以往更有效地分离该酸性气体、而且可以实现节能化的螺旋型酸性气体分离膜元件、酸性气体分离膜模块、以及酸性气体分离装置。
用于解决问题的方法
为了解决上述问题，本发明包括以下的发明。
＜1＞一种螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，在具备将分离膜、供给侧流路材料及透过侧流路材料以层叠状态卷绕在有孔的中心管上的卷绕体的螺旋型酸性气体分离膜元件中，上述分离膜具有包含与酸性气体可逆地反应的酸性气体载体和酸性气体分离膜用树脂的分离功能层、以及包含多孔膜的支撑层，上述透过侧流路材料与上述分离膜相比至少两端在宽度方向上更大，在上述分离膜的宽度方向两端部，具备填充透过侧流路材料与分离膜的高低差的密封部。
＜2＞根据＜1＞中记载的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，还具备选自层叠于分离膜与供给侧流路材料之间的1个以上的保护层及层叠于分离膜的透过面侧的1个以上的加强用多孔膜中的1个以上。
＜3＞根据＜1＞或＜2＞中记载的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，上述密封部为胶粘剂层。
＜4＞根据＜3＞中记载的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，上述胶粘剂层包含环氧系胶粘用树脂。
＜5＞根据＜1＞～＜4＞中任一项记载的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，上述支撑层为含氟树脂的多孔膜。
＜6＞根据＜1＞～＜5＞中任一项记载的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，在选自上述透过侧流路材料、层叠于分离膜与供给侧流路材料之间的1个以上的保护层、以及层叠于分离膜的透过面侧的1个以上的加强用多孔膜中的1个以上的元件构成层的宽度方向两端部，还具备进一步的密封部，所述进一步的密封部使胶粘剂渗透到从该元件构成层的宽度方向两端至将分离膜的宽度方向两端部沿厚度方向延长而得的假想线的连续的区域。
＜7＞根据＜6＞中记载的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，在上述进一步的密封部中，上述胶粘剂渗透到将分离膜的宽度方向两端部沿厚度方向延长而得的假想线的宽度方向内侧。
＜8＞根据＜1＞～＜7＞中任一项记载的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，上述保护层被利用亲水化处理剂处理了宽度方向端部。
＜9＞根据＜1＞～＜8＞中任一项记载的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，还包含使胶粘剂渗透到上述支撑层的宽度方向两端部的密封部。
＜10＞根据＜9＞中记载的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，使胶粘剂渗透到上述支撑层的宽度方向两端部的密封部被利用亲水化处理剂进行了处理。
＜11＞根据＜8＞或＜10＞中记载的螺旋型酸性气体分离膜元件，其中，亲水化处理剂为表面活性剂。
＜12＞一种酸性气体分离膜模块，其特征在于，在壳体内具备至少1个＜1＞～＜11＞中任一项记载的螺旋型酸性气体分离膜元件。
＜13＞一种酸性气体分离装置，其特征在于，具备至少1个＜12＞中记载的酸性气体分离膜模块。
＜14＞一种密封方法，其特征在于，是具备将分离膜、供给侧流路材料及透过侧流路材料以层叠状态卷绕在有孔的中心管上的卷绕体的螺旋型酸性气体分离膜元件中所用的密封方法，上述分离膜具有包含与酸性气体可逆地反应的酸性气体载体和酸性气体分离膜用树脂的分离功能层、以及包含多孔膜的支撑层，上述透过侧流路材料与上述分离膜相比至少两端在宽度方向上更大，在上述分离膜的宽度方向两端部，填充上述透过侧流路材料与分离膜的高低差地涂布胶粘剂。
＜15＞根据＜14＞中记载的密封方法，其特征在于，上述螺旋型酸性气体分离膜元件还具备选自层叠于分离膜与供给侧流路材料之间的1个以上的保护层、以及层叠于分离膜的透过面侧的1个以上的加强用多孔膜中的1个以上。
＜16＞根据＜14＞或＜15＞中记载的密封方法，其特征在于，在选自上述透过侧流路材料、层叠于分离膜与供给侧流路材料之间的1个以上的保护层、以及层叠于分离膜的透过面侧的1个以上的加强用多孔膜中的1个以上的元件构成层的宽度方向两端部，以将胶粘剂渗透到从该元件构成层的宽度方向两端至将分离膜的宽度方向两端部沿厚度方向延长而得的假想线的连续的区域的方式涂布胶粘剂。
＜17＞根据＜14＞～＜16＞中任一项记载的密封方法，其特征在于，还包括向上述支撑层的宽度方向两端部涂布胶粘剂的工序。
＜18＞根据＜14＞～＜17＞中任一项记载的密封方法，其特征在于，对上述保护层或支撑层的至少1个的宽度方向两端部在涂布胶粘剂之前利用亲水化处理剂进行处理。
＜19＞根据＜18＞中记载的密封方法，其中，所述亲水化处理剂为表面活性剂。
发明效果
根据本发明，例如可以与构件及胶粘剂的种类、组合无关地形成密封部。另外，可以提供实现了比以往更高的气密性的螺旋型酸性气体分离膜元件、酸性气体分离膜模块、以及酸性气体分离装置。本发明的螺旋型酸性气体分离膜元件、酸性气体分离膜模块、以及酸性气体分离装置具有高气密性，起到可以比以往更加有效地从至少包含酸性气体的混合气体中分离该酸性气体、而且可以实现节能化的效果。
附图说明
图1是将本发明的酸性气体分离膜模块所具备的卷绕体的结构展开表示的、设有局部缺口部分的示意性立体图(学术论文：Ind.Eng.Chem.Res.2002，41，1393-1411的Figure 3的局部改变图)。
图2是表示上述酸性气体分离膜模块的结构的、设有局部展开部分的示意性立体图。
图3将上述卷绕体的结构展开表示，(a)为示意性剖视图，(b)为示意性俯视图。
图4是说明进行上述酸性气体分离膜模块所具备的螺旋型酸性气体分离膜元件的气密试验的试验装置的示意性侧视图。
图5是表示实施例1的螺旋型酸性气体分离膜元件的密封结构的示意性剖视图。
图6是表示实施例2的螺旋型酸性气体分离膜元件的密封结构的示意性剖视图。
图7是表示实施例3的螺旋型酸性气体分离膜元件的密封结构的示意性剖视图。
图8是表示比较例1的螺旋型酸性气体分离膜元件的密封结构的示意性剖视图。
图9是表示螺旋型酸性气体分离膜元件的密封结构的示意性剖视图。
图10是表示螺旋型酸性气体分离膜元件的其他的密封结构的示意性剖视图。
图11是表示螺旋型酸性气体分离膜元件的其他的密封结构的示意性剖视图。
图12(a)到(f)均为说明由构成上述卷绕体的分离膜和透过侧流路材料形成的透过侧的空间部分具备隔壁时的该隔壁的形状的示意性俯视图。
图13是表示实施例4的螺旋型酸性气体分离膜元件的密封结构的示意性剖视图。
图14是表示实施例5的螺旋型酸性气体分离膜元件的密封结构的示意性剖视图。
图15是表示实施例6的螺旋型酸性气体分离膜元件的密封结构的示意性剖视图。
图16是表示实施例7的螺旋型酸性气体分离膜元件的密封结构的示意性剖视图。
图17是表示实施例8的螺旋型酸性气体分离膜元件的密封结构的示意性剖视图。
具体实施方式
以下，对本发明的一个实施方式进行详细说明。需要说明的是，本申请中所谓“A～B”表示“A以上且B以下”。
＜螺旋型酸性气体分离膜元件＞
本发明的螺旋型酸性气体分离膜元件为如下的构成，即，具备将分离膜、供给侧流路材料及透过侧流路材料以层叠状态卷绕在有孔的中心管上的卷绕体，上述分离膜具有包含与酸性气体可逆地反应的酸性气体载体和酸性气体分离膜用树脂的分离功能层、以及包含多孔膜的支撑层，在上述螺旋型酸性气体分离膜元件中，上述透过侧流路材料与上述分离膜相比至少两端在宽度方向上更大，在上述分离膜的宽度方向两端部，具备填充透过侧流路材料与分离膜的高低差的密封部。
上述螺旋型酸性气体分离膜元件也可以还具备选自层叠于分离膜与供给侧流路材料之间的1个以上的保护层、以及层叠于分离膜的透过面侧的1个以上的加强用多孔膜中的1个以上的保护层和/或多孔膜。
上述元件构成层包含选自层叠于分离膜与供给侧流路材料之间的保护层、层叠于分离膜的透过面侧的加强支撑层、以及透过侧流路材料中的至少1个层。上述元件构成层优选包含透过侧流路材料。
本申请中所谓酸性气体，是指二氧化碳、硫化氢等显示出酸性的气体。以下的具体的说明中，作为酸性气体以二氧化碳(CO2)作为一例举出。
在参照图1及2的同时，对螺旋型酸性气体分离膜元件的构成说明如下。如图1及2所示，本发明中所含的螺旋型酸性气体分离膜元件1具备将分离膜2、供给侧流路材料3、以及透过侧流路材料4以层叠状态卷绕在有孔的中心管5上的卷绕体。
上述卷绕体可以是圆筒状，也可以是方筒状，如果考虑向壳体中的收纳，则优选为圆筒状。
螺旋型酸性气体分离膜元件1是通过不使卷绕体展开地利用例如加强用胶带或望远镜防止板(ATD)等固定构件固定卷绕体而构成。将加强用胶带缠绕在卷绕体的外周，由此来防止卷绕体的倒卷。望远镜防止板安装于卷绕体的两端部，防止在该螺旋型酸性气体分离膜元件的使用中发生该卷绕体的望远镜现象。需要说明的是，为了确保对于由施加在该螺旋型酸性气体分离膜元件的内压及外压所致的负荷的强度，在该卷绕体的外周再缠绕加强材料。作为上述加强材料，例如可以举出向玻璃纤维上浸渗环氧树脂而得的加强材料等。环氧树脂优选在缠绕加强材料后发生固化。
〔分离膜2〕
分离膜2至少由包含与酸性气体可逆地反应的酸性气体载体和酸性气体分离膜用树脂的分离功能层20、和支撑该分离功能层20的包含多孔膜的支撑层21构成(图9至11)。
分离膜2具备透过CO2等酸性气体及水蒸气、而难以透过其他气体的性质，除了利用了气体分子在膜中的溶解性与膜中的扩散性的差的溶解·扩散机理以外，还利用使用与酸性气体可逆地反应的酸性气体载体、形成酸性气体与酸性气体载体的反应产物而促进特定的酸性气体的透过的促进输送机理，实现了特定的酸性气体的高透过选择性。分离膜2的酸性气体的透过量随着湿度而变化，湿度越高，则酸性气体的透过量越多。
(酸性气体分离膜用树脂)
下述反应式(1)表示出酸性气体为二氧化碳(CO2)、作为酸性气体载体(CO2载体)使用了碳酸铯(Cs2CO3)时的CO2与CO2载体的反应。需要说明的是，反应式(1)中的记号表示该反应为可逆反应。
如上述反应式(1)中所示，由于CO2与CO2载体的可逆反应需要水，因此作为构成分离功能层20的酸性气体分离膜用树脂，优选具有羟基或离子交换基等亲水性基团的、显示出亲水性的亲水性树脂，更优选亲水性树脂的分子链之间因交联而具有网络结构从而显示出高保水性的交联型亲水性树脂。由于作为用于使酸性气体透过分离膜2的推进力被施加大的压力差，因此从对分离膜2要求的耐压强度的观点考虑，也优选作为构成分离功能层20的酸性气体分离膜用树脂包含交联型亲水性树脂。
形成亲水性树脂的聚合物例如优选具有来自于丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、脂肪酸的乙烯酯、或它们的衍生物的结构单元。作为此种显示出亲水性的聚合物，可以举出将丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、甲基丙烯酸、乙酸乙烯酯等单体聚合而成的聚合物，具体而言，可以举出作为离子交换基具有羧基的聚丙烯酸、聚衣康酸、聚巴豆酸、聚甲基丙烯酸等、具有羟基的聚乙烯醇等、作为它们的共聚物的丙烯酸－乙烯醇共聚物、丙烯酸－甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸－甲基丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸－甲基丙烯酸甲酯共聚物等。其中，更优选作为丙烯酸的聚合物的聚丙烯酸、作为甲基丙烯酸的聚合物的聚甲基丙烯酸、将乙酸乙烯酯的聚合物水解而得的聚乙烯醇、将丙烯酸甲酯与乙酸乙烯酯的共聚物皂化而得的丙烯酸盐－乙烯醇共聚物、作为丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物的丙烯酸－甲基丙烯酸共聚物，进一步优选聚丙烯酸及丙烯酸盐－乙烯醇共聚物。
交联型亲水性树脂可以通过使显示出亲水性的聚合物与交联剂反应而制备，也可以通过使成为显示出亲水性的聚合物的原料的单体与交联性单体共聚而制备。作为上述交联剂或上述交联性单体，没有特别限定，可以使用以往公知的交联剂或交联性单体。
作为上述交联剂，例如可以举出环氧交联剂、多缩水甘油醚、多元醇、多异氰酸酯、多元氮丙啶、卤代环氧化合物、多元醛、多元胺、有机金属系交联剂、金属系交联剂等以往公知的交联剂。作为上述交联性单体，例如可以举出二乙烯基苯、N，N’－亚甲基双丙烯酰胺、三羟甲基丙烷三烯丙基醚、季戊四醇四烯丙基醚等以往公知的交联性单体。作为交联方法，例如可以使用热交联、紫外线交联、电子束交联、放射线交联、光交联等方法、或日本特开2003－268009号公报、日本特开平7－88171号公报中记载的方法等以往公知的方法。
(酸性气体载体)
分离功能层20包含酸性气体分离膜用树脂(例如亲水性树脂)、和在酸性气体例如为CO2情况下选自包含碱金属碳酸盐、碱金属重碳酸盐、以及碱金属氢氧化物的碱金属化合物中的至少一种化合物(以下记作“CO2载体”)。该CO2载体存在于包含上述酸性气体分离膜用树脂的分离功能层20内，通过与溶解在存在于分离功能层20中的水中的CO2可逆地反应而起到选择性地透过该CO2的作用。CO2载体优选为选自Na、K、Rb、以及Cs中的至少一种碱金属的碳酸盐、重碳酸盐或氢氧化物。作为碱金属碳酸盐，例如可以举出碳酸钠、碳酸钾、碳酸铷、以及碳酸铯等。作为碱金属重碳酸盐，例如可以举出重碳酸钠、重碳酸钾、重碳酸铷、以及重碳酸铯等。作为碱金属氢氧化物，例如可以举出氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、以及氢氧化铯等。作为CO2载体，优选显示出潮解性的碱金属碳酸盐或碱金属氢氧化物，更优选在水中的溶解度高的碳酸铯或氢氧化铯。
在分离功能层20中，除了来自于CO2载体的碱金属阳离子以外，还包含亲水性树脂所具有的例如离子交换基(例如羧基)的中和反应中所用的碱金属阳离子等各种碱金属阳离子。分离功能层20中所含的这些全部的碱金属阳离子的含量相对于亲水性树脂所具有的离子交换基的总量，优选为1摩尔当量～6摩尔当量的范围，更优选为1.5摩尔当量～5摩尔当量的范围。如果碱金属阳离子的含量小于1摩尔当量，则分离功能层20的制膜性有可能变差。另一方面，如果碱金属阳离子的含量大于6摩尔当量，则有可能无法获得分离功能层20的所期望的CO2的选择透过性。
(添加剂)
在分离膜2所具备的分离功能层20的形成中所使用的涂布液(后述)中，除了构成该分离功能层20的与酸性气体可逆地反应的酸性气体载体和酸性气体分离膜用树脂以外，例如也可以作为添加剂还添加酸性气体的水合反应催化剂或后述的表面活性剂等。上述酸性气体的水合反应催化剂使酸性气体与载体的反应速度提高。
作为上述酸性气体的水合反应催化剂，优选包含含氧酸化合物，特别是优选包含选自14族元素、15族元素、以及16族元素中的至少一种元素的含氧酸化合物而构成，此外，更优选包含亚碲酸化合物、亚硒酸化合物、亚砷酸化合物、以及原硅酸化合物中的至少一种而构成。
(支撑层21)
分离膜2在透过侧流路材料4侧具备不会成为透过了膜的气体成分的扩散阻力的、包含透气性高的多孔膜的支撑层21。在设想应用分离膜2的制造氢、尿素等的大规模工厂的工艺工艺中，由于分离膜2的使用温度为100℃以上，因此构成分离膜2的上述多孔膜等构件的耐热性优选为100℃以上。本申请中所谓“100℃以上的耐热性”，是指在将多孔膜等构件在100℃以上的温度条件下保存2小时后也可以维持该构件的保存前的形态、不会产生由热收缩或热熔融造成的能够利用目视确认的卷曲。
作为构成上述支撑层21的多孔膜的材质，例如可以举出聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃系树脂、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯等含氟树脂、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺、高分子量聚酯、耐热性聚酰胺、芳族聚酰胺、聚碳酸酯等树脂材料；金属、玻璃、陶瓷等无机材料；等。它们当中，从防水性及耐热性的方面考虑，优选PTFE、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯等含氟树脂、PPS、聚醚砜、PEEK、聚酰亚胺、陶瓷，此外，从容易获得微小孔径、由于可以提高空隙率因此分离的能量效率良好等理由考虑，更优选PTFE。
对于多孔膜的厚度，没有特别限定，然而从机械强度的观点考虑，通常优选为10μm～3000μm的范围，更优选为10μm～500μm的范围，进一步优选为15μm～150μm的范围。对于多孔膜的细孔的平均孔径，没有特别限定，然而优选为10μm以下，更优选为0.005μm～1.0μm的范围。多孔膜的空隙率优选为5％～99％的范围，更优选为30％～90％的范围。
对于上述支撑层21，为了提高后述的胶粘剂向上述支撑层的宽度方向端部区域的渗透性，也可以在涂布胶粘剂之前对其宽度方向端部实施亲水化处理。上述亲水化处理例如可以通过使用与后述的表面活性剂相同的表面活性剂来处理上述支撑层的宽度方向端部而实施。
(分离膜2的制造方法)
对分离膜2的制造方法说明如下。分离膜2的制造由第一工序(涂布液制作工序)、第二工序(涂布工序)、以及第三工序(干燥工序)这3个工序组成。第二工序及第三工序优选使用一边连续地运送支撑层21一边进行的、卷对卷(Roll-to-Roll)方式的涂布机或干燥机。对各工序进行详细说明。
首先，作为第一工序(涂布液制作工序)，通过至少将酸性气体分离膜用树脂和CO2载体溶解于介质中而制作涂布液。
作为上述介质，例如可以举出水、甲醇、乙醇、1－丙醇、2－丙醇等醇等质子性极性介质；甲苯、二甲苯、己烷等非极性介质；丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮等酮、N－甲基吡咯烷酮、N，N－二甲基乙酰胺、N，N－二甲基甲酰胺等非质子性极性介质；等。介质可以单独使用1种，也可以在相容的范围中并用2种以上。它们当中，优选为包含选自水、甲醇、乙醇、1－丙醇、2－丙醇等醇中的至少一种的介质，更优选为包含水的介质。
在上述涂布液中，根据需要也可以添加表面活性剂。通过将表面活性剂添加到涂布液中，在将该涂布液涂布于包含多孔膜的支撑层21上时，表面活性剂就会偏在于由涂布液形成的分离功能层20与支撑层21的界面中，与支撑层21的润湿性提高，膜厚的不均等得到改善。作为表面活性剂，没有特别限定，例如可以使用聚氧乙烯聚氧丙烯乙二醇类、聚氧乙烯烷基苯基醚类、聚氧乙烯烷基醚类、氟系表面活性剂、硅酮系表面活性剂等以往公知的表面活性剂。表面活性剂可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
然后，作为第二工序(涂布工序)，将所制作的上述涂布液涂布于支撑层21的一侧的面，形成涂膜。第二工序中的涂布液的温度只要根据组成、浓度适当地确定即可，如果温度过高，则有可能从涂布液中大量地蒸发介质而使组成或浓度变化、在涂膜中残留蒸发痕，因此优选为15℃以上，更优选为室温(20℃)以上，并且优选为所使用的介质的沸点的5℃以下的温度范围。例如，在作为介质使用了水的情况下，第二工序中的涂布液的温度优选为15℃～95℃的温度范围。
作为将涂布液涂布于支撑层21上的方法，没有特别限制，例如可以举出旋涂法、棒涂、模涂、刮刀涂布、气刀涂布、凹版涂布、辊涂、喷涂、浸涂、逗点辊涂法、轻触涂布法、丝网印刷、喷墨印刷等。涂布液的涂布量优选基重量(每单位面积的固体成分量)为1g/m2～1000g/m2的范围，更优选为5g/m2～750g/m2的范围，进一步优选为10g/m2～500g/m2的范围。基重量的调节可以利用涂膜的形成速度(例如支撑层21的运送速度)或涂布液的浓度、涂布液的排出量等来控制。另外，也可以使涂布液向支撑层21上的涂布为条纹状或点状。
作为第三工序(干燥工序)，从所形成的涂膜中除去介质。对于介质的除去方法，没有特别限定，可以采用以往公知的方法，然而优选通过流通经过加热的空气等而蒸发除去介质、使涂膜干燥的方法。具体而言，例如只要向调节为给定温度及给定湿度的通风干燥炉中搬入涂布物(形成有涂膜的支撑层21)、从涂膜中蒸发除去介质即可。由此形成分离功能层20。
涂膜的干燥温度只要根据涂布液的介质和作为支撑层21的多孔膜的种类适当地确定即可。通常，优选设为高于介质的凝固点、并且低于多孔膜的熔点的温度，一般适合为80℃～200℃的范围。
将第三工序进行至涂膜中所含的介质为给定浓度以下。具体而言，优选将第三工序进行至分离功能层20中所含的介质的量为1重量％～34重量％的范围。
分离功能层20的膜厚根据分离膜2所必需的分离性能适当地选择，然而通常优选为0.1μm～600μm的范围，更优选为0.5μm～400μm的范围，特别优选为1μm～200μm的范围。
也可以通过对所形成的分离功能层20的露出面反复进行1次以上的上述第二工序及上述第三工序，而将分离功能层20层叠。由此，就可以防止有可能因涂布涂布液时的涂膜的不均等而形成的分离功能层20的针孔。反复进行第二工序及第三工序时的涂布液的组成、涂布量等涂布条件及干燥条件在各个分离功能层20的层叠中可以彼此不同，也可以相同。
通过进行上述第一工序、第二工序及第三工序，而制造螺旋型酸性气体分离膜元件1所具备的分离膜2。
〔供给侧流路材料3〕
供给侧流路材料3优选具备作为形成混合气体的流路空间(以下有时记作“供给侧的空间部分”)的流路材料的功能、和使混合气体中产生紊流的功能，因此适合为网状的流路材料。由于混合气体的流路随着网眼的形状而改变，因此供给侧流路材料3中的网眼的单位格子的形状只要根据目的例如从菱形、平行四边形等形状中选择即可。供给侧流路材料3的材质没有特别限定，然而由于在100℃以上的温度条件下使用分离膜2，因此优选具有耐热性的材料，例如可以合适地使用与作为上述多孔膜的材质举出的材料相同的材料。具体而言，优选PTFE、PPS、聚醚砜、PEEK、聚酰亚胺、金属，更优选PTFE、PPS、PEEK、金属。
由供给侧流路材料3形成的流路空间是为了将混合气体导向卷绕体的内部而形成。因而，从供给侧流路材料3的侧面方向向卷绕体内连续地供给混合气体。
也可以在卷绕体的分离膜2与供给侧流路材料3之间，作为保护层具备保护用多孔膜。该保护层起到如下的作用，即，在螺旋型酸性气体分离膜元件1的制造时，在将卷绕体紧固时，防止因在构成分离膜2的分离功能层20与供给侧流路材料3之间产生的偏移而在该分离功能层20中产生损伤。上述保护用多孔膜只要是与供给侧流路材料3的摩擦少、并且透气性良好的材质即可，没有特别限定，然而由于在100℃以上的温度条件下使用分离膜2，因此优选具有耐热性的材料，例如，可以合适地使用与作为形成分离膜2的支撑层21的多孔膜的材质举出的材料相同的材料。上述保护用多孔膜例如可以适当地选择使用平均孔径为0.001μm以上且10μm以下的无纺布、织布、网等。保护层也可以是层叠了1种以上的多孔膜的结构。
对于上述保护层(保护用多孔膜)，为了提高后述的胶粘剂向上述保护层的宽度方向端部区域的渗透性，也可以在涂布胶粘剂之前对其宽度方向端部实施亲水化处理。上述亲水化处理例如可以通过使用与上述的表面活性剂相同的表面活性剂来处理上述保护层的宽度方向端部而实施。
〔透过侧流路材料4〕
透过侧流路材料4优选具备作为形成透过了分离膜2的透过气体(包含酸性气体及水蒸气)的流路空间(以下有时记作“透过侧的空间部分”)的流路材料的功能、和使酸性气体产生紊流的功能，因此适合为网状的流路材料。由于透过气体的流路随着网眼的形状而改变，因此透过侧流路材料4的网眼的单位格子的形状只要根据目的例如从菱形、平行四边形等形状中选择即可。透过侧流路材料4的材质没有特别限定，然而由于在100℃以上的温度条件下使用分离膜2，因此优选具有耐热性的材料，例如，可以合适地使用与作为上述多孔膜的材质举出的材料相同的材料。具体而言，优选PTFE、PPS、聚醚砜、PEEK、聚酰亚胺、金属，更优选PTFE、PPS、PEEK、金属。
由透过侧流路材料4形成的透过侧的空间部分是为了将透过了分离膜2的透过气体导向中心管5而形成。
上述供给侧流路材料3及上述透过侧流路材料4优选具备促进所供给的混合气体、以及透过了分离膜2的透过气体的紊流(膜面的表面更新)而增加混合气体中所含的酸性气体的膜透过速度的功能、和尽可能减小所供给的混合气体的压力损失的功能。
在卷绕体的分离膜2与透过侧流路材料4之间，也可以还包含加强用多孔膜22。该加强用多孔膜22优选层叠于上述分离膜2的支撑层侧的面。加强用多孔膜22起到对分离膜2赋予能够耐受如下的负荷的强度的作用，即，在分离膜2的制膜时施加于支撑层21的张力负荷、在具备分离膜2的螺旋型酸性气体分离膜元件的制造时施加于该分离膜2的张力负荷、以及在从混合气体中分离酸性气体时施加于分离膜2的压力负荷等。需要说明的是，该加强用多孔膜22的结构及材质只要具有耐压强度和耐拉伸性、透气性良好，就没有特别限制，例如可以适当地选择使用平均孔径为0.001μm以上且10μm以下的无纺布、织布、网等。它们当中，优选与包含酸性气体分离膜用树脂组合物的分离功能层20或支撑层21相同，由具有耐热性的原材料构成。
〔密封结构〕
本发明的螺旋型酸性气体分离膜元件的透过侧流路材料4与分离膜2相比至少两端在宽度方向(与中心管5平行的方向)上更大，在上述分离膜2的宽度方向两端部，具备填充将透过侧流路材料4与分离膜2层叠时产生的高低差的密封部25。
虽然没有特别限制，然而可以大致上分为：(A)分离功能层20在支撑层21的宽度方向两端部覆盖了支撑层21的侧面部(厚度方向的剖面部)的结构；(B)分离功能层20与支撑层21在宽度方向上具有相同的宽度、被将两端部对齐地层叠的结构；以及(C)分离功能层20在宽度方向上与支撑层21相比宽度窄、在支撑层21的内侧层叠分离功能层20的结构这3种。本说明书中，所谓“宽度方向末端部”，在使各层沿宽度方向延长的情况下，是指位于将供给侧流路材料3的宽度方向端部与透过侧流路材料4的宽度方向端部在纵向(厚度方向)上相连的直线上的部分。
使用图5至7、9至11，对上述(A)至(C)的各结构进行说明。图6、7例示出作为保护层具备保护层23和加强用多孔膜22的情况，然而在支撑层21具有足够的强度的情况下，也可以省略加强用多孔膜22，或者在不会对分离功能层20造成膜元件制造时的损伤的情况下，也可以省略保护层23。
上述(A)的结构的一例表示于图6、9中。
图9表示出透过侧流路材料4与分离膜2相比至少在宽度方向上变大、并且分离功能层20在支撑层21的宽度方向两端部覆盖了支撑层21的侧面部(厚度方向的剖面部)的结构。
图6表示出图9所示的密封结构的方式的变形例。该密封结构的方式在图9的分离膜元件的构成层中，追加具备了位于供给侧流路材料3与分离膜2之间的保护层23、和位于分离膜2与透过侧流路材料4之间的加强用多孔膜22，表示出该保护层23和加强用多孔膜22具有直至宽度方向末端部的宽度的结构。即，该保护层23和加强用多孔膜22具有与供给侧流路材料3及透过侧流路材料4大致相等的宽度。图6中，表示出使用后述的防渗入胶带26的情况。
上述(B)的结构的一例表示于图5、7、10中。
图10表示出透过侧流路材料4与分离膜2相比至少在宽度方向上变大、并且分离功能层20与支撑层21在宽度方向上具有相同的宽度的结构。
图7表示出图10所示密封结构的方式的变形例。该密封结构的方式在图10的分离膜元件的构成层中，追加具备了位于供给侧流路材料3与分离膜2之间的保护层23、和位于分离膜2与透过侧流路材料4之间的加强用多孔膜22，表示出加强用多孔膜22和覆盖分离功能层20的整个表面的该保护层23具有直至宽度方向末端部的宽度的结构。即，该保护层23和加强用多孔膜22具有与供给侧流路材料3及透过侧流路材料4大致相等的宽度。图7中，表示出使用后述的防渗入胶带26的情况。
图5表示出在图10所示的密封结构的方式中使用后述的防渗入胶带26的情况。
上述(C)的结构的一例表示于图11中。
图11表示出透过侧流路材料4与分离膜2相比至少在宽度方向上变大、并且分离功能层20在宽度方向上具有比支撑层21窄的宽度的结构。
上述(A)至(C)的结构当中，从确保高气密性的观点考虑，与其他的结构相比优选使用(A)的结构。
本发明的密封是通过在密封部25中将透过侧流路材料4与分离膜2的高低差用胶粘剂填充而进行。胶粘剂的涂布例如可以在分离膜元件的各构成层被层叠后的阶段中，从宽度方向末端部朝向分离膜2的宽度方向端部地压入胶粘剂而进行，也可以在分离膜元件的各构成层被层叠的阶段中，与分离膜2的宽度方向端部接触地堆放胶粘剂而进行。优选在分离膜元件的各构成层被层叠的阶段中，与分离膜2的宽度方向端部接触地堆放胶粘剂而进行。
对于将上述胶粘剂向密封部25压入时或堆放时的胶粘剂的粘度，从防止因胶粘剂展开而使密封部25的形成变得不完全的观点考虑，优选为5000cP～50000cP的范围，更优选为20000cP～50000cP的范围。
上述胶粘剂只要是可以填充与分离功能层20的宽度方向两端部接触地设置的密封部25地胶粘的材质即可，没有特别限定，由于在100℃以上的温度条件下使用分离膜2，因此优选兼具耐热性和耐湿性的材料。作为上述胶粘剂，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(硝基纤维素等)、苯乙烯－丁二烯共聚物、各种合成橡胶系树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、苯氧基树脂、硅树脂、尿素甲酰胺树脂等。它们当中，优选环氧树脂(环氧系胶粘剂用树脂)和硅树脂，更优选环氧树脂。出于使用时的粘度调节、固化后的强度提高的目的，上述胶粘剂也可以包含无机或有机的填充剂。上述环氧树脂只要是利用胺类、酸酐等固化的含有环氧基的化合物即可，从固化方式的观点考虑可以是一剂固化型，也可以是二剂混合型，从固化温度的观点考虑可以是加热固化型，也可以是常温固化型。
为了提高气密性，最好在上述密封以外，还向透过侧流路材料4中渗入胶粘剂。在分离膜元件的构成层中包含加强用多孔膜22的情况下，最好向加强用多孔膜22中也渗入胶粘剂。在分离膜元件的构成层中包含保护层23的情况下，最好向保护层23中也渗入胶粘剂。此时，胶粘剂的渗入可以在分离膜元件的各构成层被层叠后的阶段中，从透过侧流路材料4的宽度方向末端部侧进行，也可以在分离膜元件的各构成层被层叠的阶段中，从透过侧流路材料4、加强用多孔膜22或保护层23的表面进行。即，在本发明的螺旋型酸性气体分离膜元件中，优选在上述元件构成层的宽度方向两端部，包含使胶粘剂渗透到从该元件构成层的宽度方向两端至将分离膜的宽度方向两端部沿厚度方向延长而得的假想线的连续的区域的作为密封部的胶粘剂渗透部27(参照图13～图17)。该情况下，为了提高上述的胶粘剂向上述元件构成层(例如保护层等)的宽度方向端部区域的渗透性，优选事先对该宽度方向端部实施上述的亲水化处理。
胶粘剂的渗入只要是在能够使气体在透过侧流路材料4、加强用多孔膜22或保护层23中流通而防止分离膜元件的供给侧和透过侧的气体被直接混合的范围中进行即可，没有特别限定。例如，可以考虑在从透过侧流路材料4、加强用多孔膜22、保护层23的宽度方向末端部到超过分离功能层20的宽度方向两端部的范围中渗入胶粘剂的方式。即，在本发明的螺旋型酸性气体分离膜元件中，可以考虑包含如下的密封部的方式，即，利用上述胶粘剂的渗入将渗透到上述元件构成层中的胶粘剂渗透到将分离膜的宽度方向两端部沿厚度方向延长而得的假想线的宽度方向内侧。
此外，在本发明的螺旋型酸性气体分离膜元件中，也可以包含使胶粘剂渗透到上述支撑层21的宽度方向两端部的密封部。该情况下，为了提高上述的胶粘剂向上述支撑层21的宽度方向端部区域的渗透性，优选在涂布胶粘剂之前，对该宽度方向端部、即上述支撑层21的渗透上述胶粘剂的密封部，实施上述的亲水化处理。
为了防止涂布于密封部25的胶粘剂浸入供给侧流路材料3的内部、妨碍气体相对于由供给侧流路材料3形成的空间部分的出入，可以在分离功能层20与供给侧流路材料3之间，夹入防渗入胶带26。例如，图5表示出在供给侧流路材料3与密封部25之间使用了防渗入胶带26的情况，图6表示出在供给侧流路材料3与保护层23之间使用了防渗入胶带26的情况，图7表示出在保护层23与密封部25之间使用了防渗入胶带26的情况。
防渗入胶带26没有特别限定，然而优选具有耐热性的材料，更优选具有100℃以上的耐热性的材料。为了保证其功能，防渗入胶带26最好是相对于胶粘剂为非渗透性的材料。作为防渗入胶带26的材质，例如可以举出聚酰亚胺、PTFE、玻璃纤维、聚酯等，然而并不限定于它们。作为能够在市场上购得的防渗入胶带26，例如可以使用SINGLE COATED TAPES·SC-6000、SINGLE COATED TAPES·SC-6001(均为Custom adhesive product公司制)等。需要说明的是，防渗入胶带26在螺旋型酸性气体分离膜元件的使用时可以被除去，也可以残留。
本发明的密封技术无论支撑层21的材质如何，都可以通用地在螺旋型酸性气体分离膜元件的密封中使用。即，在以往的使胶粘剂渗入支撑层而进行的密封方法中，在因支撑层21的材质而使胶粘剂不渗入的情况下，无法进行合适的密封。此种情况下，需要将胶粘剂替换为渗入支撑层21的胶粘剂，或者替换成为渗入目的地的支撑层21的材质。
然而，本发明中，由于能够通过将胶粘剂填埋到密封部25中而进行密封，因此无需考虑胶粘剂与支撑层21的相容性，可以容易地进行密封。另外，本发明中，因脱离了胶粘剂与支撑层21的特定的组合的限制，而能够在螺旋型酸性气体分离膜元件中使用最佳的胶粘剂或支撑层。例如，在使用了疏水性的胶粘剂的情况下，支撑层21等可以是亲水性，也可以是疏水性，在使用了亲水性的胶粘剂的情况下，支撑层21可以是亲水性，也可以是疏水性。本申请中所谓“疏水性”，是指25℃时的水的接触角为90°以上。
(分离膜层叠体)
卷绕体以不使所供给的混合气体与包含透过了分离膜2的酸性气体的透过气体混合的方式构成。具体而言，构成卷绕体的膜叶(分离膜层叠体)具备夹入长尺寸的矩形的供给侧流路材料3地将长尺寸的矩形的分离膜2以分离功能层20为内侧对折了的结构(例如0.5m～1.5m×0.5m～1.5m左右的大小)。即，膜叶成为将供给侧流路材料3用一片分离膜2夹持的结构。也可以不是将一片分离膜2对折而形成膜叶，而是在将长尺寸的矩形的供给侧流路材料3夹入的状态下将两片长尺寸的矩形的分离膜2以分离功能层20为内侧地配置而形成膜叶。该情况下，将两片分离膜2的一端部胶粘，在表观上使之变成一片。
通过将膜叶与透过侧流路材料4利用胶粘剂胶粘，而构成层叠体7，利用分离膜2，将由透过侧流路材料4形成的透过侧的空间部分与由供给侧流路材料3形成的供给侧的空间部分隔开。
上述胶粘剂只要是可以将膜叶、即分离膜2与透过侧流路材料4胶粘的材质即可，没有特别限定，然而由于在100℃以上的温度条件下使用分离膜2，因此优选兼具耐热性和耐湿性的材料。作为上述胶粘剂，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(硝基纤维素等)、苯乙烯－丁二烯共聚物、各种合成橡胶系树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、苯氧基树脂、硅树脂、尿素甲酰胺树脂等。它们当中，优选环氧树脂(环氧系胶粘剂用树脂)和硅树脂，更优选环氧树脂。对于涂布于分离膜2等上时的胶粘剂的粘度，从防止因胶粘剂展开而使胶粘部9变大、分离膜2中的有效面积变小的观点考虑，优选为5000cP～50000cP的范围，更优选为20000cP～50000cP的范围。将分离膜2与透过侧流路材料4胶粘的方法并不限定为使用胶粘剂的方法。
图12(a)到(f)均为说明由构成上述卷绕体的分离膜2和透过侧流路材料4形成的透过侧的空间部分具备隔壁时的该隔壁的形状的示意性俯视图。如图12所示，在上述空间部分，根据需要，可以形成有导引透过气体的流动(图12中以虚线表示)的带状的隔壁10。即，上述空间部分也可以具备将透过气体的流路导引为例如C字型(图12(a))或钥匙型(1)(图12(b))、S字型(图12(c))、钥匙型(2)(图12(d))、N字型(图12(e))的带状的隔壁10。
通过设置隔壁10，在向分离膜2供给的混合气体在酸性气体以外还包含水蒸气、该混合气体的湿度越高时的酸性气体的透过量越多的情况下，能够以酸性气体的分离效率高的状态维持。这是因为，透过了分离膜2的透过气体中所含的水蒸气不会在与上述供给侧的空间部分的上游侧对应的上述透过侧的空间部分(图12(a)到(f)的各自的下侧)立即被中心管5收集，而是被导向与上述供给侧的空间部分的下游侧对应的上述透过侧的空间部分(图12(a)到(f)的各自的上侧)，因此可以减少上述供给侧的空间部分和上述透过侧的空间部分中的湿度低的区域，混合气体及透过了分离膜2的透过气体被保湿。
隔壁10也可以制成透过气体的流路的上游侧变窄、下游侧变宽的S字型(图12(f))。由此，就可以使流过上述透过侧的空间部分的透过气体的每单位截面积的体积流量(线速度)在全部空间范围中大致一定。
上述隔壁10的个数没有特别限定，然而为了更加有效地使用分离膜2，优选个数少，更优选为一个或两个。隔壁10的宽度没有特别限定，然而为了更加有效地使用分离膜2，优选宽度细。隔壁10的长度没有特别限定，然而为了防止透过了分离膜2的透过气体中所含的水蒸气在到达与上述供给侧的空间部分的下游侧对应的上述透过侧的空间部分之前被中心管5收集，优选为不会形成透过气体立即被中心管5收集的流路的长度。因而，上述隔壁10优选以带状形成。上述空间部分中的隔壁10的形成方向(长度方向)可以是与中心管5平行的方向，也可以是与中心管5正交的方向。隔壁10的形成方法没有特别限定，然而如果使用将分离膜2与透过侧流路材料4胶粘的上述胶粘剂来形成，则可以在分离膜2与透过侧流路材料4的胶粘同时地形成隔壁10，因此是有效的方法，所以优选。因而，优选使用环氧系胶粘剂用树脂以带状形成上述隔壁10。
〔中心管5〕
中心管5是用于收集透过了分离膜2的透过气体、将其从螺旋型酸性气体分离膜元件1中排出的导管。中心管5的材质没有特别限定，然而由于在100℃以上的温度条件下使用分离膜2，因此优选具有耐热性的材料，另外，由于通过将分离膜2等在外周缠绕多次而形成卷绕体，因此优选具有机械强度的材料。作为中心管5的材质，例如可以合适地使用不锈钢等。中心管5的直径或长度、壁厚只要根据螺旋型酸性气体分离膜元件1的大小、膜叶的片数、透过气体的量、对中心管5要求的机械强度等适当地设定即可。
上述中心管5在卷绕体为圆筒状的情况下优选为圆管，在卷绕体为方筒状的情况下优选为方管。
上述中心管5具有使由上述透过侧流路材料4形成的透过侧的空间部分与该中心管5内部的空间部分连通的孔组。各孔的大小只要考虑对中心管5要求的机械强度来确定即可。因而，在无法增大一个孔的大小的情况下，只要增多孔的个数即可。
上述孔组只要遍及层叠状态的分离膜的整个宽度、即、遍及层叠体7的整个宽度地以均匀的间隔形成即可，然而在由构成上述卷绕体的分离膜2和透过侧流路材料4形成的透过侧的空间部分具备隔壁10的情况下，优选偏在于上述中心管5的任意一个端部侧地形成，具体而言，偏在于构成螺旋型酸性气体分离膜元件1时相当于流过上述供给侧的空间部分的混合气体的流路方向的下游侧的端部侧地形成。具体而言，在上述透过侧的空间部分形成有隔壁10的情况下，对于中心管5中的孔组的形成位置，在将上述层叠状态的分离膜2的宽度(平行于混合气体的流路方向的长度)设为W时，优选偏在于位于上述一个端部侧的距离上述层叠状态的分离膜2的宽度方向端部为0.05W(＝0.05×W)以上且0.4W(＝0.4×W)以下的范围，更优选偏在于0.05W(＝0.05×W)以上且0.3W(＝0.3×W)以下的范围。
在上述透过侧的空间部分形成有隔壁10的情况下，通过利用偏在于中心管5中的上述位置地形成的孔组来收集透过气体，与在中心管5的全部范围形成孔组的情况相比，在由透过侧流路材料4形成的空间部分中存在的水蒸气被中心管5收集以前要花费更多时间，因此混合气体及透过气体得到保湿，能够以酸性气体的分离效率高的状态维持。
＜酸性气体分离膜模块＞
图1是将本发明的酸性气体分离膜模块所具备的卷绕体的结构展开表示的设有局部缺口部分的示意性立体图。图2是表示上述酸性气体分离膜模块的结构的设有局部展开部分的示意性立体图。本发明的酸性气体分离膜模块在壳体(容器)15内具备至少一个图1及2中所示的螺旋型酸性气体分离膜元件1。
如图2所示，作为本发明的螺旋型酸性气体分离膜模块的一例的酸性气体分离膜模块M在例如不锈钢制的壳体15内具备至少一个螺旋型酸性气体分离膜元件1，该螺旋型酸性气体分离膜元件1具有在形成有多个孔(孔组)30的中心管5的周围卷绕包含分离膜2、供给侧流路材料3和透过侧流路材料4的层叠体7而得的卷绕体。
在参照图3的同时，将作为本发明的螺旋型酸性气体分离膜元件及酸性气体分离膜模块的一例的螺旋型酸性气体分离膜元件1及酸性气体分离膜模块M的制造方法(制造工序)表示如下。虽然以下的说明在图3中未图示，然而表示出具备包含透过侧流路材料4、保护层23及加强用多孔膜22的元件构成层的分离膜元件结构的方式。
图3是将本发明的酸性气体分离膜模块所具备的卷绕体的结构展开表示的图，(a)为示意性剖视图，(b)为示意性俯视图。
首先，用胶粘剂等将长尺寸的透过侧流路材料4的长度方向的前端部固定于中心管5的外壁。
接下来，在保护层23具有直至宽度方向末端部的宽度的结构的情况下，通过将透过侧流路材料4与分离膜2的高低差用胶粘剂填充而形成密封部25。
另一方面，在保护层23不具有直至宽度方向末端部的宽度的结构的情况下，通过使用防渗入胶带26而形成密封部25。防渗入胶带26是为了防止胶粘剂浸入由供给侧流路材料3形成的空间部分、妨碍气体相对于该空间部分的出入而使用。另外，如果保护层23是渗入胶粘剂的材质，则也可以在供给侧流路材料3与密封部25之间使用防渗入胶带26。
对于胶粘剂及防渗入胶带26、及其使用方法，与(密封结构)一项中记载的内容相同。
此外，为了保持高气密性，进一步使胶粘剂渗入透过侧流路材料4及加强用多孔膜22是优选的方式。
接下来，制作多片在以利用上述操作制作的分离功能层20为内侧对折了的长尺寸的分离膜2中夹入了长尺寸的供给侧流路材料3的膜叶6。
然后，在固定于中心管5的外壁的透过侧流路材料4上，层叠一片膜叶6。此时，将膜叶6中的对折而得的折痕部分朝向中心管5侧，并且以在后面仅将透过侧流路材料4缠绕在中心管5上的方式，将该折痕部分远离透过侧流路材料4的上述前端部(固定于中心管5的外壁的端部)。即，在透过侧流路材料4中的中心管5的附近，留有不层叠膜叶6的区域。
然后，向上述膜叶6的露出面(与透过侧流路材料4背对的面)涂布胶粘剂。具体而言，沿着膜叶6的宽度方向(与中心管5平行的方向)的两端部、以及长度方向(与中心管5正交的方向)的一端部(远离中心管5的一侧)以带状涂布胶粘剂。此外，根据需要，在形成隔壁10的位置以带状涂布胶粘剂。其后，在上述露出面依次层叠贴合新的透过侧流路材料4及另外的膜叶6。由此，形成有胶粘部9地形成由透过侧流路材料4形成的透过侧的空间部分和根据需要形成的隔壁10。此时，上述所层叠的新的透过侧流路材料4及另外的膜叶6的面积与先前所层叠的透过侧流路材料4及膜叶6的面积相等或较小。上述所层叠的新的透过侧流路材料4优选以使其长度方向的端部中的靠近中心管5的一侧与先前所层叠的膜叶6的长度方向的端部中的靠近中心管5的一侧对齐的方式层叠。上述另外的膜叶6以在后面仅将透过侧流路材料4缠绕在中心管5上的方式，比先前所层叠的透过侧流路材料4更远离中心管5。
继而，向上述另外的膜叶6的露出面涂布胶粘剂，同样地依次层叠贴合新的透过侧流路材料4及另外的膜叶6。向上述另外的膜叶6的露出面涂布胶粘剂的位置可以是与向先前所层叠的膜叶6的露出面涂布的胶粘剂的位置重合的位置，也可以是一部分没有重合的位置。通过如此所述地反复进行膜叶6等的层叠，而将给定数的膜叶6等贴合，形成层叠体7。
其后，向最后层叠的膜叶6的露出面涂布胶粘剂。具体而言，沿着膜叶6的宽度方向的两端部、以及长度方向的一端部(远离中心管5的一侧)以带状涂布胶粘剂。此外，根据需要，向形成隔壁10的位置以带状涂布胶粘剂。此后，覆盖中心管5的孔30地在该中心管5的周围缠绕层叠体7，将由透过侧流路材料4形成的空间作为以中心管5的外壁封闭了的空间，形成卷绕体。层叠体7优选在施加张力的同时缠绕在中心管5的周围。另外，在开始向中心管5上缠绕层叠体7时，优选向没有层叠膜叶6的透过侧流路材料4的区域的宽度方向的端部预先涂布胶粘剂。
其后，在卷绕体的外周缠绕加强用胶带而固定，防止卷绕体的倒卷。另外，为了在螺旋型酸性气体分离膜元件的使用中防止卷绕体的望远镜现象，在卷绕体的两端部安装望远镜防止板。此外，在该卷绕体的外周还缠绕加强材料。由此，制造出螺旋型酸性气体分离膜元件1。
通过将上述螺旋型酸性气体分离膜元件1收纳于至少一个壳体15内，在该壳体15中安装混合气体用的出入口及透过气体用的出口，而制造酸性气体分离膜模块M。
＜螺旋型酸性气体分离膜元件的使用方法＞
在使用本发明的螺旋型酸性气体分离膜元件1时，将螺旋型酸性气体分离膜元件1设置于壳体15内，构成酸性气体分离膜模块M。在由构成上述卷绕体的分离膜2和透过侧流路材料4形成的透过侧的空间部分具备隔壁10的情况下，以使中心管5中的多个孔30(孔组)所偏在的一侧的端部位于流过由供给侧流路材料3形成的供给侧的空间部分的混合气体的流路方向的下游侧的方式，将螺旋型酸性气体分离膜元件1设置于壳体15内，构成酸性气体分离膜模块M。以下，对如此所述地构成的酸性气体分离膜模块M、以及螺旋型酸性气体分离膜元件的使用方法进行说明。
(酸性气体分离方法)
将至少包含酸性气体的混合气体向酸性气体分离膜模块M的上游侧的由供给侧流路材料3形成的作为供给侧的空间部分的供给口31连续地供给(图2中以箭头A表示)，透过了分离膜2的透过气体通过由透过侧流路材料4形成的透过侧的空间部分，穿过孔30而被从中心管5的排出口(开口部)32连续地收集(图2中以箭头B表示)，剩下的混合气体被从酸性气体分离膜模块M的下游侧的由供给侧流路材料3形成的作为供给侧的空间部分的排出口33连续地排出(图2中以箭头C表示)。由此，就可以比以往更加有效地从至少包含酸性气体的混合气体中分离该酸性气体。
螺旋型酸性气体分离膜元件1的排列和个数可以根据所期望的酸性气体的回收率(＝(透过气体中的酸性气体的流量/混合气体中的酸性气体的流量)×100)来确定。即，准备实现所期望的酸性气体的回收率的个数的在壳体15内具备一个螺旋型酸性气体分离膜元件1的酸性气体分离膜模块，并且并联或串联地排列即可。此处，所谓并联的排列，是指至少将混合气体分配后导入多个酸性气体分离膜模块M的供给侧空间部分的供给口，所谓串联的排列，是指至少将从前段的酸性气体分离膜模块M的排出口排出的混合气体或透过气体导入后段的酸性气体分离膜模块的供给侧的供给口空间部分。
例如，在将多个螺旋型酸性气体分离膜元件1并联地排列的情况下，从螺旋型酸性气体分离膜元件1的收容效率的方面考虑，优选将在壳体15内具备两个螺旋型酸性气体分离膜元件1的多个酸性气体分离膜模块M并联地排列。该情况下，该壳体15优选具备三个混合气体用的出入口(另行具备至少一个透过气体用的出口)。具体而言，优选采用如下的结构，即，将两个螺旋型酸性气体分离膜元件1在该壳体15内在表观上串联地配置，将混合气体向上述两个螺旋型酸性气体分离膜元件1并联地供给，将没有透过分离膜2的混合气体排出。即，在使用上述构成的酸性气体分离膜模块M的情况下，优选从三个出入口中的一个(入口)供给混合气体，从剩下的两个(出口)取出没有透过分离膜2的混合气体，或从三个出入口中的两个(入口)供给混合气体，从剩下的一个(出口)取出没有透过分离膜2的混合气体。
＜酸性气体分离装置＞
本发明的酸性气体分离装置具备至少一个上述构成的酸性气体分离膜模块M。通过使酸性气体分离装置具备上述构成的酸性气体分离膜模块M，就可以比以往更有效地从至少包含酸性气体及水蒸气的混合气体中分离该酸性气体，而且可以实现节能化。
本发明并不限定于上述的各实施方式，可以在技术方案中给出的范围中进行各种变更，对于将不同的实施方式中分别公开的技术单元适当地组合而得的实施方式，也包含于本发明的技术范围中。此外，通过将各实施方式中分别公开的技术单元组合，可以形成新的技术特征。
[实施例]
以下，利用实施例，对本发明进行更详细的说明，然而本发明并不限定于这些实施例。
(螺旋型酸性气体分离膜元件1的气密试验)
如图4所示，以将螺旋型酸性气体分离膜元件1中的供给侧空间部分的供给口31侧与中心管的排出口32侧用该螺旋型酸性气体分离膜元件1的分离膜隔开的方式，将螺旋型酸性气体分离膜元件1固定于试验装置N的不锈钢制的壳体15’内。将中心管的排出口32侧向壳体15’的外部导出，将另一侧封堵。将螺旋型酸性气体分离膜元件1中的供给侧空间部分的供给口31侧和另一侧(排出口侧)向壳体15’内开放。即，使供给到该壳体15’中的气体从该螺旋型酸性气体分离膜元件1中的供给侧空间部分的两端(供给口侧和排出口侧)流入该螺旋型酸性气体分离膜元件1的内部。
在壳体15’内夹隔着阀门安装有供给氮(N2)气体的高压储气瓶(ボンベ)，并且安装有测定该壳体15’内的压力的压力计35。
向壳体15’内供给室温(20℃)的N2气体，对螺旋型酸性气体分离膜元件1的供给口31侧和另一侧，施加1500kPaG(G表示表压)的压力。利用压力计35确认该压力。另一方面，将中心管的排出口32侧的压力调节为大气压。
其后，保持该状态，用上述压力计35测定壳体15’内的压力的时间变化，由此进行螺旋型酸性气体分离膜元件1的气密试验，进行螺旋型酸性气体分离膜元件1的N2透气性能评价。具体而言，基于所测定的压力的时间变化，算出N2的渗透率(mol/m2·s·kPa)，如果该渗透率为5×10－8mol/m2·s·kPa以下，则认为合格。即，评价为螺旋型酸性气体分离膜元件1的气密性得到保持。
〔实施例1〕
作为构成分离膜2的分离功能层20的酸性气体分离用树脂，使用了丙烯酸－乙烯醇共聚物(CH2＝CH(COOH)与CH2＝CH(OH)的共聚物)的Cs盐型(所谓Cs盐型，是指上述“COOH”变为“COOCs”的盐)。作为酸性气体载体，使用了碳酸铯(Cs2CO3)。
作为分离膜2的支撑层21，使用了PTFE多孔膜(住友电工Fine Polymer(株)制；商品名：POERFLON·HP－010－50；厚度：50μm、细孔直径：0.1μm)。
如下所示地制作出分离功能层20。首先，向水80g中加入利用日本专利第5598630号公报中记载的制造方法得到的丙烯酸－乙烯醇共聚物的Cs盐型3g、以及碳酸铯7g并搅拌混合，由此得到涂布液(第一工序)。碳酸铯与上述共聚物的量比为2.3(g－碳酸铯/g－共聚物)。将上述涂布液涂布于PTFE多孔膜上而形成涂膜(第二工序)。涂布液的涂布量设为使得基重量为100g/m2。
将形成有上述涂膜的PTFE多孔膜在温度120℃左右干燥3分钟，由此制作出分离膜(第三工序)。
使用上述分离膜制作出螺旋型酸性气体分离膜元件。
作为供给侧流路材料3，使用了PPS网(50×50mesh)(DIO化成(株)制；商品名：50－150PPS)。作为透过侧流路材料4，使用了PPS网3层(50×50mesh/60×40mesh/50×50mesh)(DIO化成(株)制；商品名：50－150PPS及60(40)－150PPS)。作为用于形成膜叶6的胶粘部的胶粘剂，使用了二剂混合型环氧系胶粘剂(AREMUCO PRODUCTS(美国)制；粘度：45000cP)。通过夹入供给侧流路材料3地以分离功能层20为内侧将分离膜2对折并利用胶粘剂胶粘，而形成了膜叶6。
作为中心管5，使用了遍及层叠状态的分离膜的整个宽度、即遍及层叠体7的整个宽度地以均匀的间隔形成有20个孔30的、外径1英寸的不锈钢制的中心管5。即，使用了遍及层叠体7的全部宽度范围地形成2列以均匀的间隔排列10个孔30而得的列的中心管5’(图2中仅可以观察到10个孔，剩下的10个孔存在于夹隔着中心轴的相反一侧的外壁)。各孔30的直径设为3mm，邻接的排成一列的孔30之间的间隔设为25.4mm。
采用上述的螺旋型酸性气体分离膜元件的制造方法(制造工序)(参照上述的说明)，制造出螺旋型酸性气体分离膜元件。作为用于将透过侧流路材料4胶粘于中心管5上的胶粘剂，使用了二剂混合型环氧系胶粘剂(AREMUCO PRODUCTS(美国)制；粘度：45000cP)。作为该螺旋型酸性气体分离膜元件中的外周的加强用材料，使用了浸渗有二剂混合型环氧系胶粘剂(AREMUCO PRODUCTS(美国)制；粘度：5000cP)的玻璃纤维。作为用于密封密封部25的胶粘剂，使用了二剂混合型环氧系胶粘剂(AREMUCO PRODUCTS(美国)制；粘度：45000cP)。密封结构的形成是在分离膜元件的各构成层被层叠的阶段中，以与分离膜2的宽度方向端部接触的方式堆放胶粘剂而进行。此时，为了不使胶粘剂渗入供给侧流路材料3，在供给侧流路材料3与密封部25之间使用了防渗入胶带26。另外，通过使胶粘剂渗入透过侧流路材料4的表面而进行了密封。作为此时的胶粘剂，使用了二剂混合型环氧系胶粘剂(AREMUCOPRODUCTS(美国)制；粘度：45000cP)。将所得的密封结构表示于图5中。
所得的螺旋型酸性气体分离膜元件的直径为4英寸(102mm)，长度为15英寸(381mm)。
进行上述螺旋型酸性气体分离膜元件的气密试验，与下述比较例1的螺旋型酸性气体分离膜元件的N2的渗透率进行了比较。其结果是确认，比较例1中气密性没有得到保持，而实施例1中，气密性得到保持(在10次的试行中，有9次的试行评价为气密性得到保持)。因而可知，通过使用胶粘剂，将设于分离功能层20的宽度方向两端部的密封部25密封，气密性会提高。
〔实施例2〕
与实施例1相同地制造出将密封结构变更为图6所示的结构的螺旋型酸性气体分离膜元件。具体而言，采用如下的构成，即，在实施例1的分离膜元件中，分离功能层20在支撑层21的宽度方向两端部覆盖支撑层21的侧面部(厚度方向的剖面部)，并且具备位于供给侧流路材料3与分离膜2之间的保护层23、和位于分离膜2与透过侧流路材料4之间的加强用多孔膜22。
进行该螺旋型酸性气体分离膜元件的气密试验，与下述比较例1的螺旋型酸性气体分离膜元件的N2的渗透率进行了比较。其结果是确认，比较例1中气密性没有得到保持，而实施例2中，气密性得到保持(在10次的试行中，有10次的试行评价为气密性得到保持)。因而可知，通过使用胶粘剂，将设于分离功能层20的宽度方向两端部的密封部25密封，气密性会提高。
〔实施例3〕
与实施例1相同地制造出将密封结构变更为图7所示的结构的螺旋型酸性气体分离膜元件。具体而言，采用如下的构成，即，在实施例1的分离膜元件中，具备位于供给侧流路材料3与分离膜2之间的保护层23、和位于分离膜2与透过侧流路材料4之间的加强用多孔膜22。进行该螺旋型酸性气体分离膜元件的气密试验，与下述比较例1的螺旋型酸性气体分离膜元件的N2的渗透率进行了比较。其结果是确认，比较例1中气密性没有得到保持，而实施例3中，气密性得到保持(在10次的试行中，有10次的试行评价为气密性得到保持)。因而可知，通过使用胶粘剂，将在分离功能层20的宽度方向两端部形成的密封部25密封，气密性会提高。
〔比较例1〕
与实施例1相同地制造出将密封结构变更为图8所示的结构的螺旋型酸性气体分离膜元件。具体而言，采用如下的构成，即，在实施例1的分离膜元件中，具备位于供给侧流路材料3与分离膜2之间的保护层23、和位于分离膜2与透过侧流路材料4之间的加强用多孔膜22。在比较例1中，由于不存在透过侧流路材料4与分离膜2的高低差，因此没有进行胶粘剂的堆放，而仅通过从透过侧流路材料4及加强用多孔膜22的宽度方向末端部使胶粘剂渗入进行了密封。作为此时的胶粘剂，使用了二剂混合型环氧系胶粘剂(AREMUCO PRODUCTS(美国)制；粘度：45000cP)。此后，进行了该螺旋型酸性气体分离膜元件的气密试验。其结果是确认，气密性没有得到保持(在10次的试行中，没有气密性得到保持的试行)。确认该气密试验结果是因为，利用扫描型电子显微镜(SEM)观察了该螺旋型酸性气体分离膜元件的剖面，其结果是，上述胶粘剂没有渗入作为支撑层的上述多孔膜，所供给的N2气体没有经由分离膜而是通过该多孔膜向中心管的排出口32侧泄漏。
〔实施例4〕
作为构成分离膜2的分离功能层20的酸性气体分离用树脂，使用了丙烯酸－乙烯醇共聚物(CH2＝CH(COOH)与CH2＝CH(OH)的共聚物)的Cs盐型(所谓Cs盐型，是指上述“COOH”变为“COOCs”的盐)。作为酸性气体载体，使用了碳酸铯(Cs2CO3)。
作为分离膜2的支撑层21，使用了PTFE多孔膜(住友电工Fine Polymer(株)制；商品名：POERFLON·HP－010－50；厚度：50μm、细孔直径：0.1μm)。
如下所示地制作出分离功能层20。首先，向水80g中加入利用日本专利第5598630号公报中记载的制造方法得到的丙烯酸－乙烯醇共聚物的Cs盐型3g、以及碳酸铯7g并搅拌混合，由此得到涂布液(第一工序)。碳酸铯与上述共聚物的量比为2.3(g－碳酸铯/g－共聚物)。将上述涂布液涂布于PTFE多孔膜上而形成涂膜(第二工序)。涂布液的涂布量设为使得基重量为100g/m2。
将形成有上述涂膜的PTFE多孔膜在温度120℃左右干燥3分钟，由此制作出分离膜(第三工序)。
使用上述分离膜制作出螺旋型酸性气体分离膜元件。
作为供给侧流路材料3，使用了PPS网(50×50mesh)(DIO化成(株)制；商品名：50－150PPS)。而且，在供给侧流路材料3与分离膜2之间设置了保护层23。作为保护层23，使用了PPS无纺布(广濑制纸(株)制；基重80g/m2)。作为透过侧流路材料4，使用了PPS网3层(50×50mesh/60×40mesh/50×50mesh)(DIO化成(株)制；商品名：50－150PPS及60(40)－150PPS)。而且，在透过侧流路材料4与分离膜2之间设置了加强用多孔膜22。作为加强用多孔膜22，使用了PPS无纺布(广濑制纸(株)制；基重80g/m2)。作为用于形成膜叶6的胶粘部的胶粘剂，使用了二剂混合型环氧系胶粘剂(AREMUCO PRODUCTS(美国)制；粘度：45000cP)。通过夹入供给侧流路材料3地以分离功能层20为内侧将分离膜2及保护层23对折并利用胶粘剂胶粘，而形成了膜叶6。
作为中心管5，使用了遍及层叠状态的分离膜的整个宽度、即遍及层叠体7的整个宽度地以均匀的间隔形成有20个孔30的、外径1英寸的不锈钢制的中心管5。即，使用了遍及层叠体7的全部宽度范围地形成2列以均匀的间隔排列10个孔30而得的列的中心管5’(图2中仅可以观察到10个孔，剩下的10个孔存在于夹隔着中心轴的相反一侧的外壁)。各孔30的直径设为3mm，邻接的排成一列的孔30之间的间隔设为25.4mm。
采用上述的螺旋型酸性气体分离膜元件的制造方法(制造工序)(参照上述说明)，制造出螺旋型酸性气体分离膜元件。作为用于将透过侧流路材料4胶粘于中心管5上的胶粘剂，使用了二剂混合型环氧系胶粘剂(AREMUCO PRODUCTS(美国)制；粘度：45000cP)。作为该螺旋型酸性气体分离膜元件中的外周的加强用材料，使用了浸渗有二剂混合型环氧系胶粘剂(AREMUCO PRODUCTS(美国)制；粘度：5000cP)的玻璃纤维。作为用于密封密封部25的胶粘剂，使用了二剂混合型环氧系胶粘剂(AREMUCO PRODUCTS(美国)制；粘度：45000cP)。密封结构的形成是在分离膜元件的各构成层被层叠的阶段中，以与分离膜2的宽度方向端部接触的方式堆放胶粘剂，并且以使向保护层23和加强用多孔膜22中渗透的胶粘剂到达将分离膜2的宽度方向两端部沿厚度方向延长而得的假想线的宽度方向内侧的方式堆放胶粘剂而进行。此时，为了不使胶粘剂渗入供给侧流路材料3，在供给侧流路材料3与保护层23之间使用了防渗入胶带26。另外，通过使胶粘剂渗入透过侧流路材料4的表面而进行了密封。作为此时的胶粘剂，使用了二剂混合型环氧系胶粘剂(AREMUCO PRODUCTS(美国)制；粘度：45000cP)。将所得的密封结构表示于图13中。
所得的螺旋型酸性气体分离膜元件的直径为4英寸(102mm)，长度为15英寸(381mm)。
进行上述螺旋型酸性气体分离膜元件的气密试验，与上述的比较例1的螺旋型酸性气体分离膜元件的N2的渗透率进行了比较。其结果是确认，比较例1中气密性没有得到保持，而实施例4中，气密性得到保持(在10次的试行中，有10次的试行评价为气密性得到保持)。此外在气密试验后将进行了该气密试验的螺旋型酸性气体分离膜元件解体，利用显微镜观察了密封部剖面，其结果是确认，向元件构成层中的胶粘剂渗透部27渗透至将分离膜2的宽度方向两端部沿厚度方向延长而得的假想线的宽度方向内侧。因而可知，通过使用胶粘剂，将设于分离功能层20的宽度方向两端部的密封部25密封，此外通过设置向元件构成层中的胶粘剂渗透部27，气密性会提高。
〔实施例5〕
与实施例4相同地制造出将密封结构变更为图14所示的结构的螺旋型酸性气体分离膜元件。具体而言，除了在实施例4的分离膜元件中，在制作分离膜2后，从分离膜2的支撑层21侧将包含表面活性剂的水溶液涂布于分离膜2的宽度方向端部，进行1小时自然干燥，由此使支撑层21的端部亲水化以外，与实施例4相同地制造。作为表面活性剂，使用非离子性表面活性剂(AGC Semi Chemical(株)制：Surflon S－242)，使用了将该表面活性剂与水依照以重量比计为1：1的比例混合、制成水溶液的溶液。进行该螺旋型酸性气体分离膜元件的气密试验，与上述的比较例1的螺旋型酸性气体分离膜元件的N2的渗透率进行了比较。其结果是确认，比较例1中气密性没有得到保持，而实施例5中，气密性得到保持(在10次的试行中，有10次的试行评价为气密性得到保持)。此外在气密试验后将进行了该气密试验的螺旋型酸性气体分离膜元件解体，利用显微镜观察了密封部剖面，其结果是确认，如图14所示，除了图13中记载的密封结构以外，胶粘剂还渗透至支撑层21的端部区域。因而可知，通过使用胶粘剂，将设于分离功能层20的宽度方向两端部的密封部25密封，此外通过设置向元件构成层中的胶粘剂渗透部27，气密性会提高。
〔实施例6〕
与实施例4相同地制造出将密封结构变更为图15所示的结构的螺旋型酸性气体分离膜元件。具体而言，在实施例4的分离膜元件中，将保护层23设为2层结构。此处，将构成保护层23的各个层称作保护层a、保护层b。作为保护层，使用PPS无纺布和PTFE多孔膜(住友电工Fine Polymer(株)制；商品名：POREFLON·HP－010－50；厚度：50μm、细孔直径：0.1μm)，使得PTFE多孔膜为与分离膜2相同的宽度。进行该螺旋型酸性气体分离膜元件的气密试验，与上述的比较例1的螺旋型酸性气体分离膜元件的N2的渗透率进行了比较。其结果是确认，比较例1中气密性没有得到保持，而实施例6中，气密性得到保持(在10次的试行中，有10次的试行评价为气密性得到保持)。此外在气密试验后将进行了该气密试验的螺旋型酸性气体分离膜元件解体，利用显微镜观察了密封部剖面，其结果是确认，虽然没有渗透到PTFE多孔膜的保护层部分，然而向其他的元件构成层中的胶粘剂渗透部27渗透至将分离膜2的宽度方向两端部沿厚度方向延长而得的假想线的宽度方向内侧。因而可知，通过使用胶粘剂，将设于分离功能层20的宽度方向两端部的密封部25密封，此外通过设置向元件构成层中的胶粘剂渗透部27，气密性会提高。
〔实施例7〕
与实施例6相同地制造出将密封结构变更为图16所示的结构的螺旋型酸性气体分离膜元件。具体而言，除了在实施例6的分离膜元件中，将PTFE多孔膜的保护层的端部用表面活性剂亲水化以外，与实施例6相同地制造。对于亲水化处理的方法，与实施例5相同地进行。进行该螺旋型酸性气体分离膜元件的气密试验，与上述的比较例1的螺旋型酸性气体分离膜元件的N2的渗透率进行了比较。其结果是确认，比较例1中气密性没有得到保持，而实施例7中，气密性得到保持(在10次的试行中，有10次的试行评价为气密性得到保持)。此外在气密试验后将进行了该气密试验的螺旋型酸性气体分离膜元件解体，利用显微镜观察了密封部剖面，其结果是确认，向元件构成层中的胶粘剂渗透部27渗透至将分离膜2的宽度方向两端部沿厚度方向延长而得的假想线的宽度方向内侧。因而可知，通过使用胶粘剂，将设于分离功能层20的宽度方向两端部的密封部25密封，此外通过设置向元件构成层中的胶粘剂渗透部27，气密性会提高。
〔实施例8〕
与实施例6相同地制造出将密封结构变更为图17所示的结构的螺旋型酸性气体分离膜元件。具体而言，除了在实施例6的分离膜元件中，将PTFE多孔膜的保护层和支撑层21的各自的端部用表面活性剂亲水化以外，与实施例6相同地制造。对于亲水化处理的方法，与实施例5相同地进行。进行该螺旋型酸性气体分离膜元件的气密试验，与上述的比较例1的螺旋型酸性气体分离膜元件的N2的渗透率进行了比较。其结果是确认，比较例1中气密性没有得到保持，而实施例8中，气密性得到保持(在10次的试行中，有10次的试行评价为气密性得到保持)。此外在气密试验后将进行了该气密试验的螺旋型酸性气体分离膜元件解体，利用显微镜观察了密封部剖面，其结果是确认，向元件构成层及支撑层21中的胶粘剂渗透部27渗透至将分离膜2的宽度方向两端部沿厚度方向延长而得的假想线的宽度方向内侧。因而可知，通过使用胶粘剂，将设于分离功能层20的宽度方向两端部的密封部25密封，此外通过设置向元件构成层中的胶粘剂渗透部27，气密性会提高。
[结论]
由对实施例1～8与比较例1进行比较而得的结果显示，在分离功能层的宽度方向两端部，上述的具有密封部的螺旋型酸性气体分离膜元件与不具有上述密封部的螺旋型酸性气体分离膜元件相比，在气密性方面更加优异。
产业上的可利用性
本发明的螺旋型酸性气体分离膜元件、酸性气体分离膜模块、以及酸性气体分离装置由于具有高气密性，可以比以往更加有效地从至少包含酸性气体的混合气体中分离该酸性气体，而且可以实现节能化，因此广泛地用于从制造氢或尿素等的大规模工厂中合成的合成气体、或天然气体、废气等至少包含酸性气体的混合气体中分离CO2等酸性气体的工艺中。
符号的说明
1螺旋型酸性气体分离膜元件，2分离膜，3供给侧流路材料，4透过侧流路材料，5中心管，6膜叶，7层叠体，9胶粘部，10隔壁，15壳体，20分离功能层，21支撑层，22加强用多孔膜，23保护层，23a保护层a，23b保护层b，25密封部，26防渗入胶带，27胶粘剂渗透部，30孔，M酸性气体分离膜模块。

Claims (19)

1.一种螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，
具备将分离膜、供给侧流路材料及透过侧流路材料以层叠状态卷绕在有孔的中心管上的卷绕体，所述分离膜具有包含与酸性气体可逆地反应的酸性气体载体和酸性气体分离膜用树脂的分离功能层、以及包含多孔膜的支撑层，在所述螺旋型酸性气体分离膜元件中，
所述透过侧流路材料与所述分离膜相比至少两端在宽度方向上更大，在所述分离膜的宽度方向两端部，具备填充透过侧流路材料与分离膜的高低差的密封部。
2.根据权利要求1所述的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，
还具备选自层叠于分离膜与供给侧流路材料之间的1个以上的保护层、及层叠于分离膜的透过面侧的1个以上的加强用多孔膜中的1个以上。
3.根据权利要求1所述的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，
所述密封部为胶粘剂层。
4.根据权利要求3所述的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，
所述胶粘剂层包含环氧系胶粘用树脂。
5.根据权利要求1所述的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，
所述支撑层为含氟树脂的多孔膜。
6.根据权利要求1所述的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，
具备选自所述透过侧流路材料、层叠于所述分离膜与所述供给侧流路材料之间的1个以上的保护层、以及层叠于所述分离膜的透过面侧的1个以上的加强用多孔膜中的1个以上的元件构成层，
在所述元件构成层的宽度方向两端部，还具备进一步的密封部，所述进一步的密封部使胶粘剂渗透到从该元件构成层的宽度方向两端至将分离膜的宽度方向两端部沿厚度方向延长而得的假想线的连续的区域。
7.根据权利要求6所述的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，
在所述进一步的密封部中，
所述胶粘剂渗透到相对于将分离膜的宽度方向两端部沿厚度方向延长而得的假想线的宽度方向内侧。
8.根据权利要求1所述的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，
还具备层叠于所述分离膜与所述供给侧流路材料之间的1个以上的保护层，
所述保护层被利用亲水化处理剂处理了宽度方向端部。
9.根据权利要求1所述的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，
还包含使胶粘剂渗透到所述支撑层的宽度方向两端部的密封部。
10.根据权利要求9所述的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，
使胶粘剂渗透到所述支撑层的宽度方向两端部的密封部被亲水化处理剂进行了处理。
11.根据权利要求8或10所述的螺旋型酸性气体分离膜元件，其特征在于，
亲水化处理剂为表面活性剂。
12.一种酸性气体分离膜模块，其特征在于，
在壳体内具备至少1个权利要求1所述的螺旋型酸性气体分离膜元件。
13.一种酸性气体分离装置，其特征在于，
具备至少1个权利要求12所述的酸性气体分离膜模块。
14.一种密封方法，其特征在于，
是具备将分离膜、供给侧流路材料及透过侧流路材料以层叠状态卷绕在有孔的中心管上的卷绕体的螺旋型酸性气体分离膜元件所用的密封方法，所述分离膜具有包含与酸性气体可逆地反应的酸性气体载体和酸性气体分离膜用树脂的分离功能层、以及包含多孔膜的支撑层，
所述透过侧流路材料与所述分离膜相比至少两端在宽度方向上更大，在所述分离膜的宽度方向两端部，填充所述透过侧流路材料与分离膜的高低差地涂布胶粘剂。
15.根据权利要求14所述的密封方法，其特征在于，
所述螺旋型酸性气体分离膜元件还具备选自层叠于分离膜与供给侧流路材料之间的1个以上的保护层、以及层叠于分离膜的透过面侧的1个以上的加强用多孔膜中的1个以上。
16.根据权利要求14所述的密封方法，其特征在于，
所述螺旋型酸性气体分离膜元件具备选自所述透过侧流路材料、层叠于所述分离膜与所述供给侧流路材料之间的1个以上的保护层、以及层叠于所述分离膜的透过面侧的1个以上的加强用多孔膜中的1个以上的元件构成层，
在所述元件构成层的宽度方向两端部，以将胶粘剂渗透到从该元件构成层的宽度方向两端至将分离膜的宽度方向两端部沿厚度方向延长而得的假想线的连续的区域的方式涂布胶粘剂。
17.根据权利要求14所述的密封方法，其特征在于，
还包括向所述支撑层的宽度方向两端部涂布胶粘剂的工序。
18.根据权利要求14所述的密封方法，其特征在于，
所述螺旋型酸性气体分离膜元件还具备层叠于所述分离膜与所述供给侧流路材料之间的1个以上的保护层，
对所述保护层或支撑层的至少1个的宽度方向两端部在涂布胶粘剂之前利用亲水化处理剂进行处理。
19.根据权利要求18所述的密封方法，其特征在于，
所述亲水化处理剂为表面活性剂。
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