CN110678247A - 气体分离装置及气体分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气体分离装置，该气体分离装置具备：分离膜组件，其在壳体内具备至少一个气体分离膜元件；框体，其用于阻断外部气体、以及热源部，其用于对充满框体内的热介质的温度进行调整。框体在其内部收容有至少两套以上分离膜组件。

Description

气体分离装置及气体分离方法
技术领域
本发明涉及气体分离装置及气体分离方法。
背景技术
为了从液体或气体等原料流体分离特定成分，已知使用在壳体内安装有选择性透过特定成分的分离过滤器的分离膜组件(例如日本特开2009-39654号公报(专利文献1)、日本特开2015-208714号公报(专利文献2)、日本特开2002-282640号公报(专利文献3)、日本特开平7-80252号公报(专利文献4))。在分离膜组件中，有时在运转时或运转开始时、运转停止时对分离过滤器进行加热或冷却。
例如，在专利文献1及2中记载了将多个在周围设置有加热单元的分离膜元件配置在壳体内的分离膜组件。在专利文献3中记载了在壳体内安装有气体分离过滤器的气体分离组件，并在壳体的外周部或内部设置加热源以对气体分离过滤器进行加热。另外，在专利文献4中记载了设置有用于对与浸透气化膜接触的液体进行冷却的冷却套的膜组件。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-39654号公报
专利文献2：日本特开2015-208714号公报
专利文献3：日本特开2002-282640号公报
专利文献4：日本特开平7-80252号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明提供一种能够减少将在分离膜组件内流通的气体的温度维持为规定温度所需的能量的气体分离装置及气体分离方法。
用于解决课题的方案
〔1〕一种气体分离装置，具有：
分离膜组件，其在壳体内具备至少一个气体分离膜元件；
框体，其用于阻断外部气体；以及
热源部，其用于对充满所述框体的内部的热介质的温度进行调整，
所述框体在其内部收容有至少两套以上所述分离膜组件。
〔2〕在〔1〕所述的气体分离装置中，所述热源部设置在所述框体的内部及所述框体的外部中的至少一方。
〔3〕在〔1〕或〔2〕所述的气体分离装置中，构成所述框体的层的热阻值至少为0.1m2·K/W以上。
〔4〕在〔1〕～〔3〕的任一所述气体分离装置中，形成构成所述框体的层中的至少一个层的材料的热传导率至少为1W/(m·K)以下。
〔5〕在〔1〕～〔4〕的任一所述气体分离装置中，所述分离膜组件在所述壳体内具备两套以上的气体分离膜元件。
〔6〕在〔1〕～〔5〕的任一所述气体分离装置中，还具备用于向所述分离膜组件供给原料气体的原料气体流通配管、和用于将排出气体从所述分离膜组件排出的排出气体流通配管。
〔7〕在〔6〕所述的气体分离装置中，
所述原料气体流通配管具有用于分别向所述分离膜组件分配并供给所述原料气体的分支部，
所述排出气体流通配管具有用于将所述分离膜组件分别排出的所述排出气体汇集并排出的集合部，
所述分支部及所述集合部中的至少一方设置在所述框体的内部。
〔8〕在〔1〕～〔7〕的任一所述气体分离装置中，向所述气体分离膜元件供给的原料气体至少含有水蒸气。
〔9〕在〔1〕～〔8〕的任一所述气体分离装置中，所述气体分离膜元件具有气体分离膜，该气体分离膜具备亲水性树脂组合物层。
〔10〕在〔9〕所述的气体分离装置中，所述亲水性树脂组合物层含有与亲水性树脂及酸性气体可逆地发生反应的物质。
〔11〕在〔1〕～〔10〕的任一所述气体分离装置中，所述气体分离膜元件是螺旋型气体分离膜元件。
〔12〕一种气体分离方法，该方法使用〔1〕～〔11〕任一项所述的气体分离装置，所述气体分离方法包括：
以使用所述热源部将所述热介质的温度维持为规定温度的方式进行调整的温度调整工序；以及
向所述分离膜组件供给原料气体并进行气体分离处理的工序。
发明效果
本发明的气体分离装置及气体分离方法能够抑制在分离膜组件内流通的气体的散热量，并减少维持该气体的温度所需的能量。
附图说明
图1是示出本发明的气体分离装置的一例的、设置有局部缺口部分的示意性立体图。
图2是将本发明的气体分离膜元件的一例展开示出的、设置有局部缺口部分的示意性立体图。
图3是示出本发明的气体分离膜元件的一例的、设置有局部展开部分的示意性立体图。
图4的(a)～(d)是示出壳体内的气体分离膜元件的配置的一例的示意图。
图5是示出本发明的气体分离装置的其他例的、设置有局部缺口部分的示意性立体图。
具体实施方式
<气体分离装置>
图1中示出表示本实施方式的气体分离装置10的概要结构的、设置有局部缺口部分的立体图。本实施方式的气体分离装置10能够将原料气体向具备气体分离膜元件的分离膜组件M供给，并将透过了使原料气体中的特定气体透过的气体分离膜元件的透过气体和未透过原料气体中的气体分离单元的非透过气体分离并取出。
本实施方式的气体分离装置10具有：
分离膜组件，其在壳体内具备至少一个气体分离膜元件；
框体，其用于阻断外部气体；以及
热源部，其用于对充满所述框体的内部的热介质的温度进行调整，
所述框体在其内部收容有至少两套以上所述分离膜组件。
气体分离装置10可以具有供原料气体、透过了分离膜组件M内的气体分离膜元件的透过气体、以及未透过气体分离膜元件的非透过气体分别在分离膜组件M内流通的配管。具体来说，作为与框体11内的分离膜组件M连接的配管，可以具备：用于向分离膜组件M内具备的气体分离膜元件供给原料气体的原料气体流通配管17；用于排出透过了气体分离膜元件具备的气体分离膜的透过气体的透过气体流通配管(排出气体流通配管)18；以及用于排出未透过气体分离膜元件具备的气体分离膜的非透过气体的非透过气体流通配管(排出气体流通配管)19。以下，有时将透过气体流通配管18和非透过气体流通配管19统称为排出气体流通配管。
以下，说明气体分离装置10的各部分。
〔气体分离膜元件〕
作为气体分离装置10的分离膜组件M具备的气体分离膜元件，可以使用公知的气体分离膜元件，例如可以举出螺旋型、中空纤维型、管型、板框型、整体型等。气体分离膜元件例如只要包含从含有多种气体的原料气体透过并分离特定气体的分离膜，则没有特别限定。作为特定气体，可以举出无机气体(氮气、氧气等)、可燃性气体(氢气、甲烷等)、水蒸气及显示酸性的酸性气体(二氧化碳、硫化氢、硫化羰、硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、氯化氢等卤化氢等)等。
作为气体分离膜元件，列举使用螺旋型气体分离膜元件的情况为例进行说明。图2表示将螺旋型的气体分离膜元件展开示出的、设置有局部缺口部分的示意性立体图。螺旋型的气体分离膜元件具有：
供给侧流路构件3，其供含有特定气体的原料气体流通；
气体分离膜2，其选择性地将在供给侧流路构件3中流通的原料气体含有的特定气体分离并使其透过；
透过侧流路构件4，其供透过了气体分离膜2的含有特定气体的透过气体流通；
密封部，其用于防止原料气体与透过气体混合；以及
中心管5，其收集在透过侧流路构件4中流通的透过气体，
该气体分离膜元件可以具备将供给侧流路构件3、气体分离膜2和透过侧流路构件4分别层叠至少1个以上而成的层叠体卷绕于中心管5的卷绕体。卷绕体可以是圆筒状、方筒状等任意形状。
此外，对于气体分离膜元件1，为了进一步防止卷绕体的退卷、散卷，也可以具备外周胶带、防缩板等固定构件(未图示)，为了确保针对由施加于气体分离膜元件1的内压及外压导致的负荷的强度，也可以在卷绕体的最外周具有外绕层(outer-wrap)(加强层)。
供给侧流路构件3及透过侧流路构件4优选具有以下功能：促进原料气体及透过了气体分离膜2的透过气体的紊流(膜面的表面更新)，使原料气体中的透过气体的膜透过速度增加的功能；以及尽可能减小所供给的原料气体及透过了气体分离膜2的透过气体的压力损失的功能。供给侧流路构件3及透过侧流路构件4优选具备作为形成原料气体及透过气体的流路的隔板的功能、以及使原料气体及透过气体产生紊流的功能，因此适合使用网眼状(网状、网格状等)结构。对于网眼的单位格子的形状，由于气体的流路根据网眼的形状变化，因此优选根据目的从例如正方形、长方形、菱形、平行四边形等形状中选择。作为供给侧流路构件3及透过侧流路构件4的材质，没有特别限定，但优选具有能够耐受使用气体分离装置10的温度条件的耐热性的材料。
作为气体分离膜元件1，可以使用用于从含有酸性气体的原料气体中分离酸性气体的酸性气体分离膜元件。作为气体分离膜元件1使用的气体分离膜2，可以举出利用以下机构的分离膜：利用原料气体含有的气体分子的尺寸及形状的差异来分离特定分子的分子筛机构；利用原料气体含有的气体成分在膜材料中的溶解度的差和膜中的扩散系数的差来分离特定气体的溶解扩散机构；以及通过使膜材料中含有与原料气体含有的特定气体成分可逆地发生反应的载体来促进特定气体透过的促进输送机构。特别是，在利用促进输送机构分离特定气体的情况下，气体分离膜元件1优选如后所述具有使用了亲水性树脂的气体分离膜。
在气体分离膜元件1为用于从至少含有酸性气体的原料气体中分离酸性气体的酸性气体分离膜元件的情况下，气体分离膜2为了使在供给侧流路构件3中流通的原料气体含有的酸性气体选择性地透过，可以具有酸性气体容易透过而其他气体不易透过的气体选择透过性。在气体分离膜2为含有与酸性气体可逆地发生反应的酸性气体载体的分离膜的情况下，除了上述溶解扩散机构之外，还可以利用形成原料气体含有的酸性气体与膜材料中含有的酸性气体载体的反应生成物而促进酸性气体透过的促进输送机构，实现酸性气体的高选择透过性。
下述反应式(1)表示在酸性气体为CO2且使用碳酸铯(Cs2CO3)作为酸性气体载体(CO2载体)的情况下的CO2与CO2载体的反应。需要说明的是，反应式(1)中的符号
Figure BDA0002278934410000061
表示该反应为可逆反应。
Figure BDA0002278934410000062
如上述反应式(1)所示，CO2与CO2载体的可逆反应需要水分。即，在酸性气体为CO2的气体分离膜2中，如上述反应式(1)所示，酸性气体的透过量根据膜材料中的水分而变化，膜材料中的水分越高则酸性气体的透过量越多。
在作为酸性气体分离膜的气体分离膜2中，如上述反应式(1)所示，酸性气体与酸性气体载体的可逆反应需要水分。因此，气体分离膜2优选具有凝胶状亲水性树脂组合物层，该凝胶状亲水性树脂组合物层含有具有羟基或离子更换基等亲水性基团的亲水性树脂。形成亲水性树脂的聚合物优选具有源自例如丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、脂肪酸乙烯酯或它们的衍生物的结构单元。
亲水性树脂更优选含有亲水性树脂的分子链彼此通过交联而具有网眼结构以显示高保水性的交联型亲水性树脂。由于施加较大的压力差作为用于使酸性气体透过气体分离膜2的推进力，因此从气体分离膜2所要求的耐压强度的观点出发，也优选使用含有交联型亲水性树脂的亲水性树脂。交联型亲水性树脂可以使显示亲水性的聚合物与交联剂反应来进行调制，也可以使作为显示亲水性的聚合物的原料的单体与交联性单体共聚来进行调制。作为交联剂或交联性单体，没有特别限定，可以使用以往公知的交联剂或交联性单体。交联剂及交联方法可以采用以往公知的方法。
酸性气体载体是与原料气体中的酸性气体可逆地发生反应的物质。通过使气体分离膜2含有酸性气体载体，在通过供给侧流路构件3供给含有酸性气体的原料气体的气体分离膜2中，能够促进酸性气体的透过。酸性气体载体存在于气体分离膜2中的含有亲水性树脂的亲水性树脂组合物层，通过与溶解在存在于该亲水性树脂组合物层内的水中的酸性气体可逆地发生反应，从而选择性地使酸性气体透过。作为酸性气体载体，优选选自由Na、K、Rb及Cs组成的组中的至少一个碱金属的碳酸盐、碳酸氢盐或氢氧化物，可以使用以上物质中的一种或两种以上。
在气体分离膜2的亲水性树脂组合物层中，除了上述亲水性树脂、酸性气体载体之外，还可以含有例如酸性气体的水合反应催化剂或表面活性剂等作为添加剂。
密封部是为了防止原料气体与透过气体混合而设置的，例如可以通过使密封材料浸透侧流路构件4及气体分离膜2并固化而形成。密封部通常设置于位于卷绕体的与中心管5的轴平行的方向的两端的端部及位于与中心管5的轴正交的方向的两端的端部中的、中心管5与端部的距离较长一侧的端部，能够形成所谓的包络状。密封部通常可以使用作为粘接剂使用的材料，例如可以使用环氧系树脂等。
中心管5是用于收集透过了气体分离膜2的透过气体并从气体分离膜元件1排出的导管。中心管5优选是具有能够耐受使用气体分离装置10的温度条件的耐热性、且具有能够耐受层叠体卷绕的机械强度的材料。中心管5如图3所示，在其外周面具有使由透过侧流路构件4形成的透过气体的流路空间与中心管5内部的中空空间连通的多个孔30。
〔分离膜组件〕
分离膜组件M在壳体15内具备至少一个气体分离膜元件1。图3表示示出气体分离膜元件1的、设置有局部展开部分的示意性立体图。图4示出在壳体15内配置有气体分离膜元件1的分离膜组件M的示意图。
壳体15能够形成用于封入在分离膜组件M内流通的原料气体的空间。壳体15也可以具有例如不锈钢等筒状构件和用于封闭该筒状构件的轴向两端的封闭构件(图4的(a)～(d))。封闭构件只要能够封闭筒状构件的轴向两端，则没有特别限定，例如也可以是比具备O型圈或垫圈等密封构件的筒状构件的直径大的凸缘盖(参照图4的(a)～(d)的分离膜组件M的两端)。壳体15可以是圆筒状、方筒状等任意筒状形状，但气体分离膜元件1通常是圆筒状，因此优选圆筒状。
壳体15可以具有原料气体用的入口(与图3所示的供给侧端部31连通的部分)、透过了气体分离膜元件1具备的气体分离膜2的透过气体用的出口(与图3所示的排出口32连通的部分)、以及未透过气体分离膜元件1具备的气体分离膜2的非透过气体的出口(与图3所示的排出侧端部33连通的部分)。另外，可以在壳体15的内部设置用于防止向供给侧端部31供给的原料气体与未透过气体分离膜元件1具备的气体分离膜2的非透过气体混合的分隔部。
分离膜组件M只要在壳体15内具备至少一个气体分离膜元件1即可，优选在壳体15内具备两个以上气体分离膜元件1。壳体15内具备的气体分离膜元件1的数量的上限值没有特别限定，但通常优选100以下。图4的(a)示出在壳体15内具备一个气体分离膜元件1的例子，图4的(b)示出在壳体15内具备两个气体分离膜元件1的例子，图4的(c)示出在壳体15内具备四个气体分离膜元件1的例子，图4的(d)示出在壳体15内具备三个气体分离膜元件1的例子。对于在壳体15内配置的气体分离膜元件1的排列及个数，例如在气体分离膜元件1为酸性气体分离膜元件的情况下，可以根据透过气体分离膜元件1的透过气体中含有的酸性气体的回收率来选择。在此，酸性气体的回收率是以下述算式计算的值：
酸性气体的回收率＝(透过气体中的酸性气体的流量/原料气体中的酸性气体的流量)×100。
在壳体15内配置两个以上气体分离膜元件1的情况下，可以将气体分离膜元件1在壳体15内串联配置(图4的(b)、(c))，也可以在壳体15内并列配置(图4的(d))，或者将以上排列方式进行组合。
在壳体15内配置两个以上气体分离膜元件1的情况下，向各气体分离膜元件1供给的原料气体可以并列供给，也可以串联供给。在此，并列供给原料气体是指至少对原料气体进行分配并向多个气体分离膜元件导入，串联供给原料气体是指至少将从前级的气体分离膜元件1排出的透过气体和/或非透过气体导入后级的气体分离膜元件1。
例如，如图4的(b)所示，在壳体15内外观上串联配置两个气体分离膜元件1，在向这两个气体分离膜元件1并列供给原料气体的情况下，从设置于壳体15的入口向两个气体分离膜元件1并列供给原料气体。并且，将透过了各气体分离膜元件1具备的气体分离膜2的透过气体分别从设置于壳体15的透过气体用的两个出口排出，并将未透过各气体分离膜元件1具备的气体分离膜2的非透过气体从设置于壳体15的非透过气体用的出口排出即可。在该情况下，设置于壳体15的原料气体的入口和非透过气体的出口可以针对气体分离膜元件1分别设置，也可以由两个气体分离膜元件1共有。或者，也可以将供给原料气体的入口设为一个，并针对各气体分离膜元件1设置非透过气体的出口而将出口设为两个，也可以与之相反，针对各气体分离膜元件1设置供给原料气体的入口而将入口设为两个，并将非透过气体的出口设为一个。
〔框体〕
如图1所示，气体分离装置10具备用于阻断外部气体的框体11，框体11能够在其内部收容多个分离膜组件M。本实施方式的气体分离装置10是将收容在框体11内的多个分离膜组件M集成配置的装置。因此，例如在需要针对大流量的原料气体进行气体分离处理的情况下，能够通过增加分离膜组件M的集成数量这样简单的方法来增加气体分离处理的处理量。需要说明的是，作为使气体分离处理的处理量增加的方法，还考虑增加在分离膜组件M内配置的分离膜元件，但由于通常壳体15的容积存在限制，因此很难通过该方法增加气体分离处理的处理量。
构成框体11的层的厚度(在多层结构的情况下为总厚度)优选为1.0m以下，更优选为0.6m以下，进一步优选为0.3m以下。框体11的形状或形成构成框体11的层的材料只要能够阻断外部气体，则没有特别限定。框体11的形状可以根据分离膜组件M的大小或集成数量适当选定，可以采用长方体形状、立方体形状、圆筒状形状等任意形状，但从提高集成效率的方面出发，优选为长方体形状或立方体形状。
作为形成构成框体11的层的材料，可以使用能够将框体11内的热介质与外部气体阻断的材料，例如可以使用树脂、强化玻璃、陶瓷、金属、木材等。作为构成框体11的层，热阻值优选为0.1m2·K/W以上，更优选为1m2·K/W以上，通常为1000m2·K/W以下。需要说明的是，在框体11为一层结构的情况下，构成框体11的层的热阻值是构成框体11的层的厚度[m]除以形成构成框体11的层的材料的热传导率[W/(m·K)]而得到的值(层的厚度/形成层的材料的热传导率)。在框体11为由多个层构成的多层结构的情况下，针对各层计算热阻值，将计算出的各层的热阻值之和设为形成框体11的材料的热阻值。需要说明的是，热传导率是根据JIS A1412-2测量的值。需要说明的是，热传导率测量时的形成框体11的材料的平均温度为23±1℃。
为了抑制充满框体11内的热介质所具有的热量从框体11的外表面释放以提高框体11内的热介质的保温效率，优选使用隔热材料。对于能够作为隔热材料使用的材料，热传导率优选为1W/(m·K)以下，更优选为0.1W/(m·K)以下，通常是超过0.001W/(m·K)的值。作为隔热材料，具体来说可以举出由天然纤维、合成纤维、矿物纤维(岩棉)、玻璃纤维等形成的纤维集成物、发泡体、无纺布、无机多孔保温材料等。
构成框体11的层可以由上述隔热材料形成，也可以使用上述隔热材料覆盖由上述隔热材料以外的材料形成的层。另外，在框体11具有多层结构的情况下，框体11可以使用将多个由上述隔热材料以外的材料形成的层层叠而成的层叠体、将多个由上述隔热材料形成的层层叠而成的层叠体、以及由上述隔热材料以外的材料形成的层与由上述隔热材料形成的层组合层叠而成的层叠体中的至少一个来形成，优选为至少一层由隔热材料形成的层叠体。另外，用于形成框体11的层叠体也可以包含用于在降雨或降雪时防止水浸入构成框体11的层的内部的层、用于确保框体11的形状或机械强度的层。另外，作为用于保持框体11的形状的材料，也可以包含柱状或板状的结构物。
如后所述，有时在框体11的底面、侧壁面、顶面等设置用于调整框体11内的热介质的温度的热源部13。在该情况下，框体11中的设置热源部13的底面、侧壁面、顶面等设置面优选由使用不同材料形成的层叠体形成。具体来说，优选如下层叠体，即，在与热源部13接触的一侧具有热传导率大的金属层，并在该金属层的与热源部13接触的一侧的相反侧具有至少一层例如热传导率小于隔热材料等金属层的材料的层。作为形成热传导率大的金属层的金属材料，例如可以举出铜、铝、铁、不锈钢等。
例如，框体11可以由将三种不同材料组合而成的三层结构的层叠体形成。作为这样的层叠体，可以举出将铝面板、岩棉(例如MG板080(霓佳斯株式会社制)等)、电镀钢板依次层叠而得到的结构，可以将铝面板侧配置为框体11的内表面(与框体11的内部空间接触一侧的表面)。在框体11为铝面板、岩棉、电镀钢板这三层结构的层叠体的情况下，通过在铝面板中的与框体11的内部空间接触的表面配置作为后述的热源部13的例如铜制的伴热管，从而能够高效地进行向充满框体11的内部空间的热介质(后述)的热传递。
框体11优选能够形成密闭空间。例如，在框体11上设置有用于配置配管(原料气体流通配管17、透过气体流通配管18、非透过气体流通配管19)等的贯通孔的情况下、或在框体11由多个面板构成的情况下，优选在框体11与配管的接缝部或形成框体11的多个面板间的接缝部涂布、填充或贴附隔热材料或密封剂，抑制外部气体侵入框体11的内部空间或框体11内的热介质漏出到框体11外。
框体11的内部空间由热介质充满，将该热介质用于维持在分离膜组件M的内部流通的气体的温度。框体11内的热介质优选如后述那样通过所述热源部13加热或冷却。框体11内的热介质是流体，作为热介质可以使用空气、氮气、氦气、水蒸气、二氧化碳、有机系热媒等气体、或水、油等有机系介质等液体，优选使用气体，更优选使用空气。
在图1所示的气体分离装置10中，例如通过在设置于框体11内的保持框12设置分离膜组件M，从而能够沿水平方向及铅垂方向集成分离膜组件M。分离膜组件M优选不是接地设置在框体11内的底面，而是以与框体11的底面之间形成空间的方式保持设置于保持框12等。需要说明的是，图1中省略详细图示，但保持框12优选具有能够支承并固定各分离膜组件M的结构。另外，为了使各分离膜组件M在框体11内的位置固定，优选将在水平方向、铅垂方向及倾斜方向中的至少一个方向上相邻的分离膜组件M利用在壳体15设置的连接部相互连接并固定。需要说明的是，在将保持框12设置在框体11的底面上时，为了抑制从保持框12向底面传热，也可以在保持框12与框体11的底面之间设置用于抑制热传导或热传递的材料，也可以将保持框12由抑制热传导或热传递的材料包覆。作为抑制热传导或热传递的材料，例如可以使用玻璃纤维与树脂的混合材料(例如Regisaru K(日语：レジサルK)(霓佳斯株式会社制)等)等。
在图1所示的气体分离装置10中，示出将沿水平方向设置有5套分离膜组件M(以下有时称为“水平方向的分离膜组件组”。)沿铅垂方向层叠配置五层的例子。沿水平方向配置的分离膜组件M的数量及水平方向的分离膜组件组的层数不限定于此，能够根据框体11的内部空间的大小及分离膜组件M的大小适当选择。从分离膜组件M的集成效率的方面出发，优选在框体11内集成尽可能多的分离膜组件M，从减小框体11的散热面积(框体外表面的面积)、框体11内的保温效率的方面出发，优选在能够收容所集成的分离膜组件M的范围内具有尽可能小的内部空间的框体11。例如在使用直径5～50cm、长度0.5～5m的分离膜组件M的情况下，优选沿水平方向具备2～20套分离膜组件M，且优选沿铅垂方向设为2～20层。
水平方向的分离膜组件组中的分离膜组件M的配置没有特别限定，但从提高集成效率的方面出发，优选相互平行地配置。图1中示出沿分离膜组件M的轴向配置一套分离膜组件M的例子，但也可以在分离膜组件M的轴向上串联配置两套以上的分离膜组件M。另外，图1中示出在水平方向及铅垂方向中的任一方向上均以分离膜组件M的轴向平行的方式配置分离膜组件M的例子，但在铅垂方向上相邻的水平方向的分离膜组件组的轴向可以相互平行，也可以相互交叉。此外，如图1所示，也可以是，在沿水平方向及铅垂方向中的任一方向上均以分离膜组件M的轴向平行的方式配置分离膜组件M的情况下，在与分离膜组件M的轴向正交的截面上，分离膜组件M以交错状配置。
在框体11内配置的分离膜组件M能够配置后述的必需的配管，另外，优选在能够进行分离膜组件M和与之连接的配管的维护管理的范围内，按照将分离膜组件M间的距离设定得尽可能小的方式配置。由此，与增大分离膜组件M间的距离的情况相比，能够增加配置框体11内的分离膜组件M的数量。另外，框体11内的分离膜组件M的配置更优选按照框体11内的热介质的对流有效产生的方式设定。
收容在框体11中的分离膜组件M内的气体分离膜元件1根据其使用寿命等在适当的时机更换。因此，也可以将分离膜组件M本身以装卸自如的方式设置于框体11，能够进行分离膜组件M的更换。或者，也可以对分离膜组件M的壳体15内的气体分离膜元件1进行更换。壳体15可以以能够装卸的方式安装于框体11内，也可以固定安装。与分离膜组件M相比，通过更换轻量的气体分离膜元件1，能够抑制气体分离膜元件1的更换作业的负担。在将分离膜组件M或气体分离膜元件1以能够更换的方式安装于框体11内的情况下，优选按照能够减轻更换作业的负担的方式设定框体11内的分离膜组件M的配置或框体11的形状。例如，在分离膜组件M的壳体15由筒状构件和用于封闭筒状构件的轴向两端的封闭构件构成的情况下，也可以通过将壳体15的封闭构件拆下并将气体分离膜元件1沿壳体15的筒状构件的轴向插拔来进行气体分离膜元件1的装卸。在该情况下，也可以以使气体分离膜元件1能够沿轴向插拔的方式，仅将与筒状构件的轴向交叉的框体11的一部分的面拆下。从框体11拆下的一部分的面可以作为一片面板拆下，也可以考虑装卸或搬运的简便性而分割为两片以上的面板并拆下。
从框体11内的热介质的有效对流及气体分离膜元件1的更换作业的观点出发，集成在框体11内的分离膜组件M的外容积效率优选为50％以下，更优选为25％以下。外容积效率由下式计算：
外容积效率＝(分离膜组件M的外容积/框体11的外容积)×100。
但是，若外容积效率过小，则框体11的尺寸过大，且分离膜组件M的集成效率低下，因此外容积效率优选为5％以上。在此，分离膜组件M的外容积是形成用于配置气体分离膜元件1的空间的壳体15的主体部分的外容积，当壳体15在筒状构件及筒状构件的轴向两端包含封闭构件的情况下，是筒状构件的外容积。
〔热源部〕
气体分离装置10可以具有用于调整框体11的内部空间的温度的热源部13。热源部13可以举出用于对框体11的热介质进行加热的加热部、用于对框体11的热介质进行冷却的冷却部、同时具有加热和冷却框体11的热介质的功能的加热冷却部。通过设置热源部13，能够对充满框体11的内部空间的热介质进行加热或冷却，将在框体11内配置的分离膜组件M的壳体15、分离膜组件M内的气体分离膜元件1、及在分离膜组件M内流通的气体等，加热或冷却至进行气体分离处理时需要的温度，并且，能够将气体分离处理中的在分离膜组件M内流通的气体维持为目标温度。在框体11可以设置加热部和冷却部中的一方作为热源部13，但也可以以能够针对框体11内的热介质进行加热及冷却的方式设置加热部和冷却部双方，也可以设置加热冷却部。
在图1所示的气体分离装置10中，示出将热源部13设置在框体11内的底面上的例子。热源部13可以设置在框体11内部的任意位置，除了图1所示的底面上以外，也可以设置在框体11的侧壁面上或顶面上、相邻的分离膜组件M之间、框体11的底面、侧壁面或顶面、与以上的面最接近的分离膜组件M之间的空间，或者将它们任意组合。热源部13例如可以设置在框体11内的底面上及侧壁面上。需要说明的是，为了容易维持在框体11内的分离膜组件内流通的气体的温度，热源部13优选以不与分离膜组件M的壳体15的外壁面、配管(原料气体流通配管17、透过气体流通配管18、非透过气体流通配管19)的外壁面直接接触的方式设置。
在图1所示的气体分离装置10中，示出了在框体11的内部设置热源部13的例子，但不限于此，热源部13也可以设置在框体11的外部，也可以设置在框体11的内部及外部双方。但是，从进行框体11内的热介质的温度调整所需的能量的观点出发，优选设置在框体11的内部。另外，在相邻的分离膜组件M之间设置有热源部13的情况下，由于存在分离膜组件M的集成度降低且框体11的尺寸增大、气体分离装置10的尺寸增大的可能性，因此优选将热源部13设置在框体11的底面上、侧壁面上、顶面上，以使气体分离装置10紧凑化。
作为热源部13，只要能够将在分离膜组件M内流通的气体调整为目标温度，就没有特别限定。例如，在气体分离装置10具有酸性气体分离膜元件的情况下，框体11内的热介质的温度通常优选保持在0～150℃，因此优选以能够实现该温度的方式选定热源部13的种类、传热面积、配置等。另外，框体11内的热介质也优选根据上述温度选定。
在热源部13设置在框体11内部的情况下，作为热源部13，例如可以使用夹套加热器、伴热管或翅片管、发热电阻器、感应加热装置、微波照射、热电冷却器等，以上构件能够单独或组合使用。在热源部13设置于框体11的外部的情况下，例如可以通过以下方式进行：将使用在框体11的外部设置的热交换器调整为规定温度的空气或由蒸气产生器等产生的蒸汽等热介质使用鼓风机等向框体11内供给；使用鼓风机等将框体11的内部空间中的热介质向在框体11的外部设置的热交换器供给并调整为规定温度，并将温度调整后的热介质向框体11供给，使框体11内的热介质循环等，以上方式可以单独或组合进行。作为在夹套加热器、伴热管、翅片管、热交换器等中流通的介质，可以使用水或油等液体、水蒸气或加热空气等气体。另外，作为该介质，可以使用原料气体、和/或透过气体、和/或非透过气体的前处理/后处理工序中的工艺气体，作为对介质的温度进行调整的热源，可以使用工艺气体、在工艺中产生的废气的余热，也可以使用前述前处理/后处理工序中的工艺气体的余热。
需要说明的是，在使用伴热管作为热源部13的情况下，若为了使伴热管延长而将多个伴热管彼此连接，则在伴热管内流通的流体可能会泄漏。因此，优选以伴热管的连接部分尽可能少的方式，选定伴热管的长度或伴热管的配置。另外，在进行伴热管施工时，为了避免伴热管在伴热管的弯曲工序中发生破损或断裂等，优选设置弯曲加工少的伴热管。伴热管优选以邻接的伴热管彼此的间隔为0.05m以上且0.3m以下、例如为0.1m间隔的方式配置，优选将伴热管配置在同一平面上。另外，伴热管优选为热传导率高的铜制，优选内径为6mm以上、壁厚为2mm以上，例如能够设为内径10mm、壁厚2mm。当作为在伴热管内流通的流体使用水蒸气的情况下，在水蒸气的供给口有可能因水蒸气冷凝而附着冷凝水，水蒸气的供给口优选设置在冷凝水因自重而排出的位置。另外，为了不降低伴热管内的压力而排出冷凝水，优选在冷凝水的排出口设置蒸汽疏水阀。
热源部13优选设置为能够抑制框体11内的热介质的温度不均而进行加热或冷却，为了减小框体11内的温度不均，也可以设置用于使框体11内的热介质流动的风扇等。从高效地对框体11内的热介质进行加热或冷却以进行保温并减小框体11内的热介质的温度不均的观点出发，优选将热源部13沿着框体11的底面及侧壁面设置。
〔配管〕
图1所示的气体分离装置10可以设置用于向分离膜组件M供给原料气体的配管、或用于排出从分离膜组件M排出的透过气体或非透过气体的配管。具体来说，气体分离装置10可以具有原料气体流通配管17、透过气体流通配管(排出气体流通配管)18及非透过气体流通配管(排出气体流通配管)19。以上配管例如以贯通框体11的下部(底面侧)的方式配置在框体11的内部及外部。需要说明的是，在图1中，为了制图方便，关于后述的分支部20及集合部21，仅对图中存在的一部分分支部及集合部标注附图标记。
原料气体流通配管17能够作为用于从框体11的外部向收容在框体11内部的分离膜组件M供给原料气体的配管使用。原料气体流通配管17可以具有供给原料气体的配管分支而成的分支部20，以能够从分离膜组件M的轴向的一端(图1中的右侧)向框体11内的全部分离膜组件M分配并供给原料气体。
在图1所示的气体分离装置10中，示出了原料气体流通配管17的分支部20的一部分设置在框体11的外部的情况，但如后述的图5所示，优选将原料气体流通配管17的全部分支部20设置在框体11的内部。另外，原料气体流通配管17与各分离膜组件M的连接部也可以设置在框体11的外部，但如图1所示优选设置在框体11内。该分支部20及连接部由于存在凸缘等而外表面的形状起伏很大，难以由热源部直接覆盖，容易成为冷点或热点。因此，优选将该分支部20及连接部配置在框体11内，并在框体11内与分离膜组件M一起加热或冷却，从而抑制在分离膜组件M内流通的气体的温度产生变动或不均。
透过气体流通配管18能够作为用于从收容在框体11内部的分离膜组件M向框体11的外部排出透过气体的配管使用。透过气体流通配管18可以具有排出透过气体的配管合流的集合部21，以能够将原料气体中的透过了气体分离膜元件1的气体分离膜2的透过气体，从框体11内的全部分离膜组件M的轴向的另一端(图1中的左侧)汇集并排出。
在图1所示的气体分离装置10中，示出了透过气体流通配管18的集合部的一部分设置在框体11的外部的情况，但如后述的图5所示，优选将透过气体流通配管18的全部集合部21设置在框体11的内部。另外，透过气体流通配管18与各分离膜组件M的连接部也可以设置在框体11的外部，但如图1所示优选设置在框体11内。该集合部21及连接部由于存在凸缘等而外表面的形状起伏很大，且难以由热源部直接覆盖，容易成为冷点或热点。因此，优选通过将该集合部21及连接部配置在框体11内，以在框体11内与分离膜组件M一起进行加热或冷却，从而抑制透过了分离膜组件M的气体分离膜2的透过气体的温度产生变动或不均。
非透过气体流通配管19能够作为用于从在框体11的内部收容的分离膜组件M向框体11的外部排出非透过气体的配管使用。非透过气体流通配管19可以具有排出非透过气体的配管合流的集合部21，以能够从框体11内的全部分离膜组件M将原料气体中的未透过气体分离膜元件1的气体分离膜2的非透过气体汇集并排出。
在图1所示的气体分离装置10中，示出了非透过气体流通配管19的集合部21的一部分设置在框体11的外部的情况，但如后述的图5所示，优选将非透过气体流通配管19的全部集合部21设置在框体11的内部。另外，非透过气体流通配管19与各分离膜组件M的连接部也可以设置在框体11的外部，但如图1所示，优选设置在框体11内。该集合部21及连接部由于存在凸缘等而外表面的形状起伏很大，且难以由热源部直接覆盖、容易成为冷点或热点。因此，优选通过将该集合部21及连接部配置在框体11内并在框体11内与分离膜组件M一起加热或冷却，从而抑制未透过分离膜组件M的气体分离膜2的非透过气体的温度产生变动或不均。
通过将分支部20、集合部21及连接部配置在框体11内，从而能够在上述配管(原料气体流通配管17、透过气体流通配管18及非透过气体流通配管19)中流通的气体含有水蒸气等冷凝性成分的情况下，抑制该冷凝性成分的冷凝。另外，上述配管也可以具有用于将冷凝性成分冷凝得到的冷凝液排出的冷凝液排出部。冷凝液排出部优选设置在框体11内的比最下层分离膜组件M的底面低的位置，并在冷凝液排出部，在上述配管设置倾斜，以使在上述配管内产生的冷凝液因其自重而排出。需要说明的是，在未设置冷凝液排出部的情况下，优选在框体11内的比最下层分离膜组件M的底面低的位置使上述配管贯通框体11，在该情况下，优选在气体分离装置10的外部设置冷凝液排出部。优选从冷凝液排出部排出的冷凝水连续或间歇向外部排出。
原料气体流通配管17、透过气体流通配管18及非透过气体流通配管19的数量、配置根据分离膜组件M的配置或数量、分离膜组件M内具备的气体分离膜元件1的配置或数量选定即可。另外，在图1所示的气体分离装置10中，对原料气体流通配管17、透过气体流通配管18及非透过气体流通配管19各设置有一个且各配管与框体11内的全部分离膜组件M连接的情况进行了说明，但例如也可以将框体11内的分离膜组件M分组，并按组分别设置多个原料气体流通配管17、透过气体流通配管18及非透过气体流通配管19。
在图1所示的气体分离装置10中，示出了针对集成在框体11内的多个分离膜组件M并列供给或排出气体的配管(原料气体流通配管17、透过气体流通配管18及非透过气体流通配管19)，但也可以具有以上配管以外的配管。例如，也可以设置用于向集成在框体11内的多个分离膜组件M串联供给原料气体的配管。即，也可以设置用于将从框体11内的分离膜组件M排出的透过气体和/或非透过气体向框体11内的其他分离膜组件M供给的配管。
例如，也可以使用图5所示的其他气体分离装置。图5是示出气体分离装置的其他例子的、设置有局部缺口部分的示意性立体图。图5所示的气体分离装置10a特别是在针对集成在框体11内的多个分离膜组件Ma并列供给或排出气体的配管的结构上，与图1所示的气体分离装置10不同。另外，在气体分离装置10a中，如图4的(b)所示，在框体11内的分离膜组件Ma的壳体15串联配置两个气体分离膜元件1。此外，在气体分离装置10a中，对于原料气体流通配管17a的全部分支部20a、透过气体流通配管18a、18b的全部集合部21a、21b、及非透过气体流通配管19a、19b的全部集合部21a、21b配置在框体11的内部的方面，也与图1所示的气体分离装置10不同。需要说明的是，在图5中，为了制图方便，关于分支部20a及集合部21a、21b，仅对图中存在的一部分分支部及集合部标注附图标记。
在图5所示的气体分离装置10a中，为了分别向分离膜组件Ma内的两个气体分离膜元件1供给原料气体，在分离膜组件Ma的轴向的中央部设置有原料气体流通配管17a。另外，在分离膜组件Ma的轴向的两端分别设置有透过气体流通配管18a、18b及非透过气体流通配管19a、19b。原料气体流通配管17a具有分支部20a、透过气体流通配管18a、18b及非透过气体流通配管19a、19b具有集合部21a、21b，这一点与原料气体流通配管17、透过气体流通配管18及非透过气体流通配管19的说明相同。另外，原料气体流通配管17a、透过气体流通配管18a、18b及非透过气体流通配管19a、19b贯通框体11下部(底面侧)并配置在框体11的内部及外部，这一点也与原料气体流通配管17、透过气体流通配管18及非透过气体流通配管19的说明相同。
在气体分离装置10a中，原料气体流通配管17a的全部分支部20a、透过气体流通配管18a、18b的全部集合部21a、21b及非透过气体流通配管19a、19b的全部集合部21a、21b设置在框体11的内部，这一点与图1所示的气体分离装置10不同。因此，在气体分离装置10a中，通过将这些分支部20a、集合部21a、21b、上述连接部全部配置在框体11内，并在框体11内与分离膜组件M一起进行加热或冷却，从而与将以上构件配置在框体11外部的情况相比，能够更进一步抑制在分离膜组件M的气体分离膜2中流通的气体的温度产生变动或不均。
在气体分离装置10a中，原料气体并列地从原料气体流通配管17a向各分离膜组件Ma内的两个气体分离膜元件1供给。透过了各分离膜组件Ma内的两个气体分离膜元件1的气体分离膜2的透过气体经由透过气体流通配管18a、18b排出，未透过气体分离膜2的非透过气体经由非透过气体流通配管19a、19b排出。
〔其他装置〕
气体分离装置10也可以具有压力调整部。压力调整部能够在充满框体11内的热介质为水蒸气的情况下，对框体11内进行加压或减压。由此，能够对框体11内的作为热介质的水蒸气的温度进行调整。另外，在作为热介质含有水蒸气等冷凝性成分的情况下，优选具有用于将在框体11内冷凝而成的冷凝液从框体11内排出的排出机构，例如能够设置贯通框体11下部(底面侧)以从框体11内将冷凝液向外部排出的冷凝液排出部。优选从冷凝液排出部排出的冷凝水连续或间歇向外部排出。
另外，气体分离装置10也可以具有温度测量部。温度测量部为了对施加于框体11内的热介质的加热量及冷却量进行调整，与上述热源部13连动发挥作用。温度测量部可以以如下方式设置在任意位置，也可以设置在一个或两个以上位置，即，能够对框体11内的热介质、分离膜组件M内的气体、与分离膜组件M连接的配管内的气体、及形成框体11的层的内部和/或表面、在框体11的内部设置的配管的表面、分离膜组件M的壳体15的表面、及框体11的外部的外部气体中的至少一者的温度进行测量。需要说明的是，在对框体11内的热介质的温度进行测量的情况下，温度测量部优选设置在充分远离热源部13的位置，不直接影响热源部13的温度变化。
用于测量框体11内的温度的温度测量部例如能够在框体11的底面的中央部附近及顶面的中央部附近的内部空间中的两个部位，以不与分离膜组件M或框体11接触的方式设置。另外，用于测量原料气体的温度的温度测量部例如能够设置在原料气体流通配管17中的贯通框体11的部分的配管内、以及与框体11内的分离膜组件M连接的连接部附近的配管内这两个部位。
另外，气体分离装置也可以独立于热源部13具有初始温度调整部。初始温度调整部在气体分离处理开始前，将在框体11内配置的分离膜组件M的壳体15、分离膜组件M内的气体分离膜元件1、以及在分离膜组件M中流通的气体等调整为进行气体分离处理时需要的温度。通过设置初始温度调整部，从而能够缩短在气体分离处理开始前进行的上述温度调整所需的时间。初始温度调整部能够使用与上述热源部13相同的构件，但优选选定不使框体11的尺寸增大的构件。例如，作为初始温度调整部，能够使用在分离膜组件M的外壁面设置的伴热管。
<气体分离方法>
本实施方式的气体分离方法为使用上述气体分离装置的气体分离方法，该气体分离方法包括：
温度调整工序，在该工序中，使用热源部13进行调整，以将充满框体11的热介质的温度维持为规定温度；以及
向分离膜组件M供给原料气体并进行气体分离处理的工序。
温度调整工序可以包括对框体11的内部空间的热介质进行加热的工序、以及对框体11的内部空间的热介质进行冷却的工序中的至少一方，也可以包括两个工序。
以下，列举在气体分离装置10中使用上述酸性气体用的螺旋型气体分离膜元件从原料气体作为酸性气体分离CO2时的气体分离方法为例进行说明。
在气体分离装置10中，优选在开始气体分离处理前，将在壳体15内具备一个以上气体分离膜元件1的分离膜组件M收容在框体11中之后，通过热源部13对框体11的内部空间的热介质进行加热或冷却，将框体11内的热介质维持为目标温度。能够在框体11内达到目标温度且框体11的热介质的温度变为稳定状态后，将含有CO2和水蒸气的原料气体向原料气体流通配管17供给并开始进行气体分离处理。向原料气体流通配管17供给的原料气体优选利用预先从由热交换器、气液分离器、压缩器、水分补充装置、减压器等组成的组中选择的进行加湿或除湿的调湿装置进行温度调节及湿度调节。
供给至原料气体流通配管17的原料气体被向收容在框体11内的各分离膜组件M分配供给。在分离膜组件M中，从图3所示的供给侧端部31连续向气体分离膜元件1的供给侧流路构件3供给(图3的箭头a)，在供给侧流路构件3中流通的原料气体含有的CO2透过气体分离膜2。透过了气体分离膜2的透过气体在透过侧流路构件4内流动并从孔30向中心管5供给。经由与中心管5的排出侧连接并设置在壳体15的排出口32连续收集(图3的箭头b)，并向透过气体流通配管18供给。另一方面，未透过气体分离膜2的非透过气体从分离膜组件M的排出侧端部33连续排出(图3的箭头c)，并向非透过气体流通配管19供给。由此，能够从原料气体分离CO2。
在进行上述的气体分离处理的期间，框体11的内部空间为与框体11外部的外部气体阻断的状态，因此能够利用热源部13高效地对框体11内的热介质进行加热或冷却，以维持为目标温度。
对于分离膜组件M的集成，有时设置用于将分离膜组件M固定于集成用的保持框12的固定部、用于将分离膜组件M彼此连接或将分离膜组件M与配管连接的连接部等。在本实施方式的气体分离装置10中，难以由夹套加热器等热源部直接覆盖的固定部或连接部也设置在框体11内。因此，在气体分离装置10中，在所集成的全部分离膜组件M的基础上，由于安装于分离膜组件M的固定部或连接部也能够由框体11内的热介质保温，因此能够抑制分离膜组件M或配管产生的热点或冷点，能够抑制在分离膜组件M内流通的气体的温度产生变动或不均。
特别是，在本实施方式的气体分离装置10中，即使在增加具备气体分离膜元件的分离膜组件M的集成数量的情况下，也利用框体11内的热介质对所集成的分离膜组件M进行保温，因此能够抑制在各分离膜组件M或配管产生的热点或冷点，并进行大量原料气体的气体分离处理。
通常，在气体分离膜元件中，存在原料气体的温度越高越能够提高透过性能的倾向。另外，在包含使用了促进输送机构的气体分离膜的气体分离膜元件中，不仅是原料气体的温度，还存在原料气体的湿度越高越能够提高透过性能的倾向。原料气体的湿度由原料气体的水蒸气量与温度的平衡决定。因此，优选高精度地对原料气体的温度进行管理。如上所述，通过抑制在分离膜组件M或配管产生的热点或冷点，能够期待抑制在分离膜组件M内流通的气体的温度产生变动或不均，因此能够期待气体分离性能的稳定化。
例如，在酸性气体用的螺旋型气体分离膜元件中，原料气体含有CO2及水蒸气且气体分离膜2使用亲水性树脂，因此若气体分离处理中产生温度不均，则在温度降低的区域中水蒸气可能冷凝。因水蒸气冷凝而生成的冷凝水存在使气体分离膜元件1的膜性能降低而难以维持稳定的气体分离性的可能性。在本实施方式的气体分离装置10中，由于包含固定部或连接部在内能够对集成在框体11内的分离膜组件M整体进行保温，因此能够抑制在分离膜组件M或配管产生的热点或冷点，能够抑制在分离膜组件M内流通的气体的温度产生变动或不均。由此，能够期待抑制以上原料气体、透过气体及非透过气体含有的水蒸气冷凝，抑制气体分离膜元件1的膜性能下降，维持稳定的气体分离性能。
另外，本实施方式的气体分离装置10特别是在分离膜组件M高密度集成的情况下，也能够期待提高能量效率的效果。例如，在分离膜组件M的外壁面设置加热夹套等热源部且使分离膜组件M与热源部一体化而分别对分离膜组件M进行加热或冷却的情况下，伴随分离膜组件M的集成数量增加，与外部气体接触的表面积增加而散热面积增加，因此维持在各分离膜组件M内流通的气体的温度所需的能量增加。对此，在本实施方式的气体分离装置10中，能够将分离膜组件M集成设置在框体11内，通过热源部13进行温度调整的框体11内的热介质的散热量依赖于框体11的外表面的面积。因此，在将分离膜组件高密度集成到能够使框体11的外表面的面积小于集成在框体11内的分离膜组件M的表面积总和的程度的情况下，能够抑制维持在分离膜组件M内流通的气体的温度所需的能量，提高能量效率。
以下，对将所集成的分离膜组件M收容在框体11内时的散热面积、散热量及外容积效率的计算结果(实施例1～5)、与未收容在框体11内时的散热面积及散热量的计算结果(比较例1～5)进行比较并示出。
计算时使用的条件如下所述。需要说明的是，在分离膜组件、框体及配管的外表面由含有隔热材料的复合材料覆盖的情况下，为了容易对实施例和比较例进行比较，作为它们的复合材料，应用总传热系数及厚度相同的复合材料。
[分离膜组件的类型]
·分离膜组件M1：
筒状构件：直径23cm、长度1.6m、板厚0.6cm的不锈钢制圆筒
封闭构件：直径38cm、板厚4.1cm的不锈钢制板(筒状构件的两端部)
表面积：1.38m2(包含筒状构件及封闭构件)
气体分离膜元件的收容数量：1套(参照图4的(a))
·分离膜组件M2：
筒状构件：直径23cm、长度2.9m、板厚0.6cm的不锈钢制圆筒
封闭构件：直径38cm、板厚4.1cm的不锈钢制板(筒状构件的两端部)
表面积：2.32m2(包含筒状构件及封闭构件)
气体分离膜元件的收容数量：2套(参照图4的(b))
·分离膜组件M3：
筒状构件：直径23cm、长度5.5m、板厚0.6cm的不锈钢制圆筒
封闭构件：直径38cm、板厚4.1cm的不锈钢制板(筒状构件的两端部)
表面积：4.20m2(包含筒状构件及封闭构件)
气体分离膜元件的收容数量：4套(参照图4的(c)))
·分离膜组件M4：
分离膜组件以覆盖筒状构件的外表面的方式设置有夹套，该夹套及封闭构件的外表面由含有隔热材料的复合材料覆盖，除此以外与分离膜组件M1相同。但是，通过在筒状构件的外表面设置夹套，筒状构件及封闭构件的直径为分离膜组件M1的1.5倍。
表面积：5.37m2(覆盖夹套及封闭构件的外表面的复合材料的外表面)
覆盖夹套及封闭构件的外表面的复合材料的总传热系数：0.44W/(m2·K)
覆盖夹套及封闭构件的外表面的复合材料的厚度：21cm
·分离膜组件M5：
分离膜组件以覆盖筒状构件的外表面的方式设置有夹套，该夹套及封闭构件的外表面由含有隔热材料的复合材料覆盖，除此以外与分离膜组件M2相同。但是，通过在筒状构件的外表面设置夹套，筒状构件及封闭构件的直径为分离膜组件M2的1.5倍。
表面积：8.49m2(覆盖夹套及封闭构件的外表面的复合材料的外表面)
覆盖夹套及封闭构件的外表面的复合材料的总传热系数：0.44W/(m2·K)
覆盖夹套及封闭构件的外表面的复合材料的厚度：21cm
·分离膜组件M6：
分离膜组件以覆盖筒状构件的外表面的方式设置有夹套，该夹套及封闭构件的外表面由含有隔热材料的复合材料覆盖，除此以外与分离膜组件M3相同。但是，通过在筒状构件的外表面设置夹套，筒状构件及封闭构件的直径为分离膜组件M3的1.5倍。
表面积：14.74m2(覆盖夹套及封闭构件的外表面的复合材料的外表面)
覆盖夹套及封闭构件的外表面的复合材料的总传热系数：0.44W/(m2·K)
覆盖夹套及封闭构件的外表面的复合材料的厚度：21cm
[集成方式]
·集成方式(1)：
分离膜组件M的排列：水平方向5套×铅垂方向5层
分离膜组件M的总数：25套
·集成方式(2)：
分离膜组件M的排列：水平方向10套×铅垂方向5层
分离膜组件M的总数：50套
[框体]
·框体M1-(1)：
框体的尺寸：纵2.46m、横2.96m、高度3.54m(长方体)
框体的外表面积：52.98m2
构成框体的层的厚度：21cm
形成构成框体的层的材料的总传热系数：0.44W/(m2·K)
分离膜组件的集成方式：集成方式(1)
所收容的分离膜组件M的类型：分离膜组件M1
·框体M2-(1)：
框体的尺寸：纵3.76m、横2.96m、高度3.54m(长方体)
框体的外表面积：69.89m2
构成框体的层的厚度：21cm
形成构成框体的层的材料的总传热系数：0.44W/(m2·K)
分离膜组件的集成方式：集成方式(1)
所收容的分离膜组件M的类型：分离膜组件M2
·框体M1-(2)：
框体的尺寸：纵2.46m、横5.92m、高度3.54m(长方体)
框体的外表面积：88.52m2
构成框体的层的厚度：21cm
形成构成框体的层的材料的总传热系数：0.44W/(m2·K)
分离膜组件的集成方式：集成方式(2)
所收容的分离膜组件M的类型：分离膜组件M1
·框体M2-(2)：
框体的尺寸：纵3.76m、横5.92m、高度3.54m(长方体)
框体的外表面积：113.13m2
构成框体的层的厚度：21cm
形成构成框体的层的材料的总传热系数：0.44W/(m2·K)
分离膜组件的集成方式：集成方式(2)
所收容的分离膜组件M的类型：分离膜组件M2
·框体M3-(2)：
框体的尺寸：纵6.36m、横5.92m、高度3.54m(长方体)
框体的外表面积：162.34m2
构成框体的层的厚度：21cm
形成构成框体的层的材料的总传热系数：0.44W/(m2·K)
分离膜组件的集成方式：集成方式(2)
所收容的分离膜组件M的类型：分离膜组件M3
[配管]
·配管1-(1)
分离膜组件的集成方式：集成方式(1)
原料气体流通配管：直径11.40cm、长度0.83m
直径6.00cm、长度0.67m
透过气体流通配管：直径11.40cm、长度0.83m
直径6.00cm、长度0.67m
非透过气体流通配管：直径11.40cm、长度0.83m
直径6.00cm、长度0.67m
表面积：1.27m2(总配管的外表面积)
·配管2-(1)
以覆盖配管的外表面的方式设置夹套，该夹套的外表面由含有隔热材料的复合材料覆盖，除此以外与配管1-(1)相同。但是，通过在配管的外表面设置有夹套，配管的直径为配管1-(1)的1.5倍。
表面积：7.85m2(覆盖配管外表面的夹套的复合材料的外表面)
覆盖配管的外表面的复合材料的总传热系数：0.44W/(m2·K)
覆盖配管的外表面的复合材料的厚度：21cm
·配管1-(2)
分离膜组件的集成方式：集成方式(2)
原料气体流通配管：直径11.40cm、长度1.67m
直径6.00cm、长度1.33m
透过气体流通配管：直径11.40cm、长度1.67m
直径6.00cm、长度1.33m
非透过气体流通配管：直径11.40cm、长度1.67m
直径6.00cm、长度1.33m
表面积：2.54m2(总配管的外表面积)
·配管2-(2)
以覆盖配管的外表面的方式设置夹套，该夹套的外表面由含有隔热材料的复合材料覆盖，除此以外与配管1-(2)相同。但是，通过在配管的外表面设置有夹套，配管的直径为配管1-(2)的1.5倍。
表面积：15.69m2(覆盖配管外表面的夹套的复合材料的外表面)
覆盖配管的外表面的复合材料的总传热系数：0.44W/(m2·K)
覆盖配管的外表面的复合材料的厚度：21cm
[条件]
基于上述分离膜组件M及配管的表面积及总传热系数、和各框体及各配管的外表面积及总传热系数，计算将外部气温设为20℃、将原料气体以110℃的温度向分离膜组件M供给时的散热量。将其结果示于表1中。
需要说明的是，在计算总传热系数时采用下述方式：用于维持在分离膜组件M内及在配管内流通的气体的温度的热介质为空气，分离膜组件M相互不接触，不使用保持框进行集成。
在使用框体的情况下，框体的内部空间充满空气，在框体内设置热源部，补充从框体散热的热量，以充满框体的内部空间的空气的温度与原料气体的温度相同的方式，进行使用热源部的加热。另外，框体内的温度在整体范围内均匀。
另外，在未使用框体而设置有覆盖各分离膜组件M的外表面的夹套的情况下，使空气在夹套内流通，以补充从夹套的外表面散热的热量来维持向各分离膜组件M内供给的原料气体的温度的方式，向夹套内供给加热后的空气。另外，夹套内部的温度在整体范围内均匀。
外容积效率基于下式计算：
外容积效率＝(分离膜组件的外容积/框体的外容积)×100。需要说明的是，分离膜组件的外容积为筒状构件的外容积。
[表1]
Figure BDA0002278934410000281
根据表1，实施例1～5(将所集成的分离膜组件收容在框体内的情况)与比较例1～5(将所集成的分离膜组件暴露在外部气体中的情况)相比，可预测能够减少散热面积，抑制散热量。因此，在如实施例1～5这样将分离膜组件集成并收容在框体内的情况下，与未设置框体的情况比较，认为能够抑制维持在分离膜组件内流通的气体的温度所需的能量。
附图标记说明：
1 气体分离膜元件、2 气体分离膜、3 供给侧流路构件、4 透过侧流路构件、5 中心管、10 气体分离装置、10a 气体分离装置、11 框体、12 保持框、13 热源部、15 壳体、17原料气体流通配管、17a 原料气体流通配管、18 透过气体流通配管、18a 透过气体流通配管、18b 透过气体流通配管、19 非透过气体流通配管、19a 非透过气体流通配管、19b 非透过气体流通配管、20 分支部、20a 分支部、21 集合部、21a 集合部、21b 集合部、30 孔、31供给侧端部、32 排出口、33 排出侧端部、M 分离膜组件、Ma 分离膜组件。

Claims (12)

1.一种气体分离装置，具有：
分离膜组件，其在壳体内具备至少一个气体分离膜元件；
框体，其用于阻断外部气体；以及
热源部，其用于对充满所述框体的内部的热介质的温度进行调整，
所述框体在其内部收容有至少两套以上所述分离膜组件。
2.根据权利要求1所述的气体分离装置，其中，
所述热源部设置在所述框体的内部和所述框体的外部中的至少一方。
3.根据权利要求1或2所述的气体分离装置，其中，
构成所述框体的层的热阻值至少为0.1m2·K/W以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的气体分离装置，其中，
形成构成所述框体的层中的至少一个层的材料的热传导率至少为1W/(m·K)以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的气体分离装置，其中，
所述分离膜组件在所述壳体内具备两套以上的气体分离膜元件。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的气体分离装置，其中，
所述气体分离装置还具备用于向所述分离膜组件供给原料气体的原料气体流通配管、以及用于将排出气体从所述分离膜组件排出的排出气体流通配管。
7.根据权利要求6所述的气体分离装置，其中，
所述原料气体流通配管具有用于分别向所述分离膜组件分配并供给所述原料气体的分支部，
所述排出气体流通配管具有用于将所述分离膜组件分别排出的所述排出气体汇集并排出的集合部，
所述分支部和所述集合部中的至少一方设置在所述框体的内部。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的气体分离装置，其中，
向所述气体分离膜元件供给的原料气体至少含有水蒸气。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的气体分离装置，其中，
所述气体分离膜元件具有气体分离膜，该气体分离膜具备亲水性树脂组合物层。
10.根据权利要求9所述的气体分离装置，其中，
所述亲水性树脂组合物层含有与亲水性树脂和酸性气体可逆地发生反应的物质。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的气体分离装置，其中，
所述气体分离膜元件是螺旋型气体分离膜元件。
12.一种气体分离方法，该方法使用了权利要求1至11中任一项所述的气体分离装置，
所述气体分离方法包括：
以使用所述热源部将所述热介质的温度维持为规定温度的方式进行调整的温度调整工序；以及
向所述分离膜组件供给原料气体并进行气体分离处理的工序。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1041885A (zh) * 1987-06-23 1990-05-09 联合碳化公司 改进的膜分离系统和方法
JPH06182137A (ja) * 1992-09-14 1994-07-05 L'air Liquide 透過によるガス分離方法及び装置
CN203379783U (zh) * 2013-05-23 2014-01-08 中国科学院大连化学物理研究所 集预热和换热于一体的多通道金属钯复合膜氢气分离装置
WO2016204279A1 (ja) * 2015-06-18 2016-12-22 住友化学株式会社 二酸化炭素分離方法及び二酸化炭素分離装置
WO2017175656A1 (ja) * 2016-04-04 2017-10-12 住友化学株式会社 酸性ガス分離膜及びこれを用いた酸性ガス分離方法、並びに酸性ガス分離モジュール及び酸性ガス分離装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0644865B2 (ja) * 1985-10-29 1994-06-15 三菱瓦斯化学株式会社 カンピロバクタ−属細菌の培養方法
US5008296A (en) * 1988-07-27 1991-04-16 Hercules Incorporated Breathable microporous film
JPH02102710A (ja) * 1988-10-07 1990-04-16 Union Carbide Corp 改良された膜分離装置及び方法
JPH0780252A (ja) 1993-07-21 1995-03-28 Mitsubishi Chem Corp 浸透気化膜分離装置およびその運転停止方法
US5720411A (en) * 1996-03-20 1998-02-24 Advanced Structures, Inc. Pressure vessels and end closures therefor
JPH10174835A (ja) * 1996-12-18 1998-06-30 Air Prod And Chem Inc 流体分離装置及び流体分離方法
JP2002282640A (ja) 2001-03-28 2002-10-02 Kyocera Corp ガス分離モジュールの保守方法
WO2007084516A2 (en) * 2006-01-18 2007-07-26 Dexcom, Inc. Membranes for an analyte sensor
JP4990063B2 (ja) 2007-08-09 2012-08-01 日立造船株式会社 分離膜モジュール
EP2334405A2 (en) * 2008-07-31 2011-06-22 Novozymes A/S Modular membrane reactor and process for carbon dioxide extraction
US20120118011A1 (en) * 2010-11-11 2012-05-17 Air Liquide Large Industries U.S. Lp Process For The Production Of Hydrogen And Carbon Dioxide
KR101591207B1 (ko) 2011-08-01 2016-02-18 가부시키가이샤 르네상스 에너지 리서치 Co₂촉진 수송막 및 그 제조 방법
US9067087B2 (en) * 2012-08-30 2015-06-30 Oceaneering International, Inc. Membrane-enabled reverse lung
JP5829227B2 (ja) * 2012-09-28 2015-12-09 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離モジュール、酸性ガス分離装置、及びテレスコープ防止板
WO2015152401A1 (ja) * 2014-04-03 2015-10-08 三菱レイヨン株式会社 中空糸膜シート状物、中空糸膜シート状物の製造方法、中空糸膜シート積層体、中空糸膜シート積層体の製造方法、中空糸膜モジュールおよび中空糸膜モジュールの製造方法
JP6159680B2 (ja) 2014-04-25 2017-07-05 日立造船株式会社 分離膜モジュール
EP3231501B1 (en) * 2014-11-18 2024-02-28 Renaissance Energy Research Corporation Carbon dioxide gas separation membrane, method for manufacturing same, and carbon dioxide gas separation membrane module
GB2542591A (en) * 2015-09-24 2017-03-29 Fuji Film Mfg Europe B V Fluid separation membrane module assembly
JP6662658B2 (ja) * 2016-02-24 2020-03-11 次世代型膜モジュール技術研究組合 二酸化炭素の回収方法及びガス分離膜モジュール
JP6239706B2 (ja) * 2016-08-29 2017-11-29 株式会社クボタ 膜エレメント
US20180370816A1 (en) * 2016-09-16 2018-12-27 Paragon Space Development Corporation Systems and methods for recovery of purified water and concentrated brine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1041885A (zh) * 1987-06-23 1990-05-09 联合碳化公司 改进的膜分离系统和方法
JPH06182137A (ja) * 1992-09-14 1994-07-05 L'air Liquide 透過によるガス分離方法及び装置
CN203379783U (zh) * 2013-05-23 2014-01-08 中国科学院大连化学物理研究所 集预热和换热于一体的多通道金属钯复合膜氢气分离装置
WO2016204279A1 (ja) * 2015-06-18 2016-12-22 住友化学株式会社 二酸化炭素分離方法及び二酸化炭素分離装置
WO2017175656A1 (ja) * 2016-04-04 2017-10-12 住友化学株式会社 酸性ガス分離膜及びこれを用いた酸性ガス分離方法、並びに酸性ガス分離モジュール及び酸性ガス分離装置

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