DE112017005622T5

DE112017005622T5 - Verfahren zum Trocknen einer Trennmembran und Verfahren zur Herstellung einer Trennmembranstruktur

Info

Publication number: DE112017005622T5
Application number: DE112017005622.5T
Authority: DE
Inventors: Kenichi Noda; Takeshi Hagio
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2017-10-03
Publication date: 2019-07-25
Also published as: CN109890489A; US20230078309A1; WO2018088064A1; US20190240626A1; US11534724B2; JPWO2018088064A1; JP7096163B2; MX2019004895A

Abstract

Ein Trocknungsverfahren für eine Trennmembran (12) beinhaltet einen Schritt, in dem ein Gas zum Trocknen der Trennmembran (12) zugeführt wird, wenn ein Wert, der durch Division der Differenz zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert einer Strömungsrate des Gases zum Trocknen auf einer Membranoberfläche der Trennmembran durch den Minimalwert der Strömungsrate erhalten wird, kleiner oder gleich 15% ist. Das Gas zum Trocknen ist kleiner oder gleich 40°C und enthält ein wasserlösliches Gas, das in 1 cm³ Wasser eine Löslichkeit von mehr als oder gleich 0,5 cm³ unter Bedingungen von 40°C und 1 Atmosphäre aufweist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen einer Trennmembran und ein Verfahren zur Herstellung einer Trennmembranstruktur.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Trennmembranen werden traditionell in vielen Bereichen wie der chemischen Industrie, der Elektronikindustrie, der Pharmaindustrie oder dergleichen in der Praxis eingesetzt. Eine Gas-Trennmembran beinhaltet die Verwendung einer Zeolith-Membran, einer Siliziumdioxid-Membran, einer Kohlenstoff-Membran und einer Polymer-Membran oder dergleichen, abhängig von der Größe der zu trennenden Gasmoleküle.
Da die Poren dieses Typs von Trennmembran z.B. fein sind, neigen die Poren dazu, durch Wasser blockiert zu werden, das bei der Montage der Trennmembran in ein Gehäuse oder bei der Lagerung aus der Luft adsorbiert wird. Da die Gaspermeation gehemmt ist und keine ausreichende Membranleistung erreicht wird, wenn eine Pore blockiert ist, ist es notwendig, die Trennmembran nach der Montage zu trocknen.
Bekannte Beispiele für ein Trocknungsverfahren einer Trennmembran sind ein Verfahren zum Erwärmen des Gehäuses der Trennmembran (Verweis auf Patentliteratur 1), ein Verfahren zum Zuführen von erwärmtem Gas zur Trennmembran (Verweis auf Patentliteratur 2) und ein Verfahren zum Trocknen der Trennmembran nach dem Benetzen mit einer gemischten Niederalkohol-Lösung (Verweis auf Patentliteratur 3). Ein Trocknungsverfahren ist weiterhin bekannt, bei dem Gas an eine Vielzahl von rohrförmigen Trennmembranen abgegeben wird (Verweis auf Patentliteratur 4).
Zitatenliste
Patentliteratur

[Patentliteratur 1] Japanische Patentanmeldung Offenlegung Nr. 2012-246207
[Patentliteratur 2] Japanische Patentanmeldung Offenlegung Nr. 2016-104486
[Patentliteratur 3] Japanische Patentanmeldung Offenlegung Nr. 60-216811
[Patentliteratur 4] Japanische Patentanmeldung Offenlegung Nr. 2016-159211

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Das in Patentliteratur 1 und 2 offenbarte Verfahren erfordert jedoch eine Vorrichtung zum Erwärmen des Gehäuses oder des Gases, und das in Patentliteratur 3 offenbarte Verfahren erfordert eine Vorrichtung zum Zuführen der gemischten Niederalkohol-Lösung. Darüber hinaus wird in der Patentliteratur 4 nicht berücksichtigt, welche Gase Eigenschaften haben, die an die Trocknung der Trennmembran angepasst sind, sowie die Tatsache, dass der Gasstrom auf der Membranoberfläche ungleichmäßig ist und Zeit bis zum Abschluss der Trocknung benötigt wird, da das in der Patentliteratur 4 offenbarte Verfahren Prallplatten verwendet.
Die vorliegende Erfindung wird unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Umstände vorgeschlagen, und der Zweck der Bereitstellung eines Trocknungsverfahrens ermöglicht eine einfache und schnelle Trocknung einer Trennmembran und ein Verfahren zur Herstellung einer Trennmembranstruktur, die dieses Trocknungsverfahren verwendet.
Lösung des Problems
Das Trocknungsverfahren für eine Trennmembran gemäß der vorliegenden Erfindung weist den Schritt auf, der Trennmembran ein Gas zum Trocknen zuzuführen, so dass ein Wert, der durch Division der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Strömungsrate des Gases zum Trocknen auf einer Membranoberfläche der Trennmembran durch den Minimalwert der Strömungsrate erhalten wird, kleiner oder gleich 15% ist. Das Gas zum Trocknen ist kleiner oder gleich 40°C und enthält ein wasserlösliches Gas, das in 1 cm³ Wasser eine Löslichkeit von mehr als oder gleich 0,5 cm³ unter Bedingungen von 40°C und 1 Atmosphäre aufweist.
Wirkung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Bereitstellung eines Trocknungsverfahrens, das eine einfache und schnelle Trocknung einer Trennmembran ermöglicht, und eines Verfahrens zur Herstellung einer Trennmembranstruktur, die dieses Trocknungsverfahren verwendet.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht, die ein Trennmembranmodul gemäß einem Aspekt veranschaulicht.
2 ist eine schematische Darstellung der Verdunstung von Wasser durch eine Trocknungsbehandlung.
3 ist eine Schnittansicht, die ein weiteres Trennmembranmodul veranschaulicht.
4 ist eine schematische Darstellung, die ein weiteres Trocknungsverfahren veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Konfiguration des Trennmembranmoduls 100
1 ist eine Schnittansicht, die ein Trennmembranmodul 100 darstellt. Das Modul 100 beinhaltet eine Trennmembranstruktur 1, ein Gehäuse 2 und einen O-Ring 3.
Die Trennmembranstruktur 1 hat eine monolithische Konfiguration. Eine monolithische Konfiguration bezeichnet eine Form, in der eine Vielzahl von Zellen in Längsrichtung eindringt und ein Konzept wie eine Wabe beinhaltet. Neben einer monolithischen Form, obwohl die Form der Trennmembranstruktur 1 rohrförmig, zylindrisch, säulenförmig, prismatisch, eine flache Platte oder dergleichen sein kann, eignet sich eine monolithische Form, da sie die Membranoberfläche pro Volumeneinheit vergrößert oder die Strömungsratenverteilung vermindern kann.
Die Trennmembranstruktur 1 ist im Inneren des Gehäuses 2 angeordnet. Das Gehäuse 2 ist mit einem Zulaufdurchgang 21, einem ersten Rückgewinnungsdurchgang 22 und einem zweiten Rückgewinnungsdurchgang 23 ausgestattet. Beide Endabschnitte der Trennmembranstruktur 1 sind durch die O-Ringe 3 abgedichtet.
Die Trennmembranstruktur 1 umfasst einen porösen Träger 11 und eine Trennmembran12.
Poröser Träger 11
Der poröse Träger 11 hat eine monolithische Form, die sich in Längsrichtung erstreckt. Im Inneren des porösen Trägers 11 bildet sich eine Vielzahl von Zellen CL. Jede Zelle CL erstreckt sich in Längsrichtung. Jede Zelle CL ist in einer zylindrischen Form ausgebildet. Jede Zelle CL ist mit beiden Endflächen des porösen Trägers 11 verbunden.
Der poröse Träger 11 besteht aus einem Bindemittel und einem Aggregat. Das Aggregat beinhaltet die Verwendung von Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Titanoxid, Mullit, Tonscherben und Cordierit oder dergleichen. Das Bindemittel beinhaltet die Verwendung von mindestens einem Alkalimetall und Erdalkalimetall und einem Glasmaterial, das Aluminium (AI) und Silizium (Si) enthält. Das Inhaltsverhältnis des Bindemittels im Substrat 11 kann größer oder gleich 20 Vol% und kleiner oder gleich 40 Vol% sein und kann vorzugsweise größer oder gleich 25 Vol% und kleiner oder gleich 35 Vol% sein.
Obwohl es beispielsweise keine besondere Begrenzung in Bezug auf die Porosität des porösen Trägers 11 gibt, kann sie als 25% bis 50% konfiguriert werden. Die Porosität des porösen Trägers 11 kann durch Quecksilberintrusionsporosimetrie gemessen werden. Obwohl es keine besondere Begrenzung in Bezug auf den durchschnittlichen Porendurchmesser des porösen Trägers 11 gibt, kann er auf 0,1 µm - 50 µm eingestellt werden. Je nach Größe des Porendurchmessers kann der durchschnittliche Porendurchmesser des porösen Trägers 11 durch Quecksilberintrusionsporosimetrie, ein in ASTM F316 beschriebenes Luftströmungsverfahren oder durch Permporometrie gemessen werden.
Trennmembran 12
Die Trennmembran 12 wird auf der Innenfläche jeder Zelle CL gebildet. Die Trennmembran 12 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet. Die Trennmembran 12 ermöglicht die Permeation einer Permeationskomponente, die in dem gemischten Fluid enthalten ist.
Die Trennmembran 12 beinhaltet eine Zeolith-Membran (z.B. Verweis auf die Japanische Patentanmeldung Offenlegung Nr.2004-66188 ), eine Siliziumdioxid-Membran (z.B. Verweis auf die Broschüre der PCT-Offenlegung Anmeldung 2008/050812), eine Kohlenstoff-Membran (z.B. Verweis auf die Japanische Patentanmeldung Offenlegung 2003-286018 ), eine organisch-anorganische Hybridmembran (z.B. Verweis auf die Japanische Patentanmeldung Offenlegung 2013-203618 ) und eine Keramik-Membran (z.B. Verweis auf die Japanische Patentanmeldung Offenlegung 2008-246304 ) oder dergleichen.
Der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennmembran 12 kann entsprechend der erforderlichen Filtrationsleistung und Abscheideleistung bestimmt und beispielsweise als 0,0002 µm - 1,0 µm konfiguriert werden. Das Trocknungsverfahren der vorliegenden Anwendung weist einen überlegenen Nutzen beim Trocknen einer Trennmembran auf, die einen durchschnittlichen Porendurchmesser von weniger als oder gleich 10 nm aufweist, und ist besonders nützlich beim Trocknen einer Trennmembran, die einen durchschnittlichen Porendurchmesser von weniger als oder gleich 1 nm aufweist.
Ein geeignetes Verfahren zur Messung des durchschnittlichen Porendurchmessers der Trennmembran 12 kann als Reaktion auf die Größe des Porendurchmessers ausgewählt werden. Wenn beispielsweise die Trennmembran 12 eine Zeolith-Membran ist, wird der durchschnittliche Porendurchmesser als das arithmetische Mittel des Hauptdurchmessers und des Unterdurchmessers von n-gliedrigen Sauerstoff-Ring-Poren mit einem die Poren des Zeoliths bildenden Gerüst genommen, das aus Ringen von weniger als oder gleich einem Wert n des n-gliedrigen Sauerstoffrings besteht. Der n-gliedrige Sauerstoffring weist eine Anzahl n von Sauerstoffatomen auf, die das die Pore bildende Gerüst konfigurieren, beinhaltet mindestens eines von einem Si-Atom, AI-Atom oder P-Atom und ist ein Teil, der eine Ringstruktur bildet, in der die jeweiligen Sauerstoffatome an ein Si-Atom, ein AI-Atom, ein P-Atom oder dergleichen gebunden sind. Wenn der Zeolith eine Vielzahl von n-gliedrigen Sauerstoff-Ringporen aufweist, in denen n den gleichen Wert annimmt, wird der durchschnittliche Porendurchmesser des Zeoliths als arithmetisches Mittel des Hauptdurchmessers und des kleineren Durchmessers aller n-gliedrigen Sauerstoff-Ringporen angesehen. Auf diese Weise kann der durchschnittliche Porendurchmesser einer Zeolith-Membran eindeutig mit Bezug auf die in The International Zeolite Association (IZA) „Database of Zeolite Structures“ [online], [recherchiert am 21. November 2014], Internet <URL: http://www.iza-structure.org/databases/> veröffentlichten Werte berechnet werden.
Wenn die Trennmembran 12 eine Siliziumdioxid-Membran, eine Carbid-Membran oder eine organisch-anorganische Hybridmembran ist, kann der durchschnittliche Porendurchmesser basierend auf nachstehender Formel (1) berechnet werden. In Formel (1) bezeichnet d_p den durchschnittlichen Porendurchmesser, f bezeichnet die normierte Knudsen-Permeanz, d_k,i bezeichnet den Durchmesser des Moleküls, das bei der Knudsen-Diffusionsprüfung verwendet wird, und d_k,He bezeichnet den Durchmesser eines Heliummoleküls.
$f = {(1 - d_{k,i} {/d}_{p})}^{3} / {(1 - d_{k,He} {/d}_{p})}^{3}$
Die Einzelheiten des Berechnungsverfahrens für die durchschnittliche Porendurchmesser- oder Knudsen-Diffusionsprüfung sind in Hye Ryeon Lee (et. al., (vier weitere)), „Evaluation and fabrication of pore-size-tuned silica membranes with tetraethoxydimethyl disiloxane for gas separation", AIChE Journal, Band 57, Ausgabe 10, 2755-2765, Oktober 2011, offenbart.
Wenn es sich bei der Trennmembran 12 beispielsweise um eine keramische Membran handelt, kann der durchschnittliche Porendurchmesser je nach Größe des Porendurchmessers mit Permporometrie oder Nanoperm-Porometrie berechnet werden.
Verfahren zur Herstellung der Trennmembranstruktur 1
Ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung einer Trennmembranstruktur 1 wird beschrieben.
Herstellung von porösem Träger 11
Zunächst wird ein Ton durch Zugabe von Wasser, einem Dispersionsmittel und einem organischen Bindemittel, wie Methylcellulose, zu einem Aggregat und einem Bindemittel hergestellt und anschließend geknetet.
Der Grünkörper für den porösen Träger 11 wird mit dem hergestellten Ton in einer Schlickergießform, einer Pressform oder einer Extrusionsform mit einem Vakuumextruder gebildet.
Dann wird der Grünkörper für den porösen Träger 11 gebrannt (z.B. 500°C bis 1500°C, 0,5 Stunden bis 80 Stunden), um dadurch einen porösen Träger 11 mit einer Vielzahl von Zellen CL zu bilden.
Herstellung der Trennmembran 12
Auf einer Innenfläche jeder Zelle CL des porösen Trägers 11 wird eine Trennmembran 12 gebildet. Die Bildung der Trennmembran 12 kann die Verwendung eines Verfahrens beinhalten, das an den Membrantyp der Trennmembran 12 angepasst ist.
Montage und Trocknung der Trennmembran 12
Die O-Ringe 3 sind an beiden Endabschnitten des porösen Trägers 11 einschließlich der Trennmembran 12 befestigt und sind in einem Innenabschnitt des Gehäuses 2 eingeschlossen.
Zu diesem Zeitpunkt neigen die Poren dazu, durch Wasser in der Luft blockiert zu werden, das von den Poren der Trennmembran 12 adsorbiert wird. Wenn eine Pore blockiert ist, kann keine ausreichende Membranleistung gezeigt werden, und es ist notwendig, die Trennmembran 12 nach der Montage zu trocknen. Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform die folgende Trocknungsbehandlung durchgeführt.
Insbesondere wird bei der Versorgung eines inneren Abschnitts des Gehäuses 2 mit einem Gas zum Trocknen aus dem Zulaufdurchgang 21 das Gas zum Trocknen, das den jeweiligen Trockengasströmungsweg entlang gegangen ist, aus dem ersten Rückgewinnungsdurchgang 22 gewonnen und das die Trennmembran 12 durchdringende Gas zum Trocknen aus dem zweiten Rückgewinnungsdurchgang 23 gewonnen. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Versorgung des Gases zum Trocknen kontinuierlich oder intermittierend durchgeführt. Die Menge des verwendeten Gases zum Trocknen kann durch intermittierende Versorgung des Gases zum Trocknen unterdrückt werden.
In diesem Schritt wird das Gas zum Trocknen für eine vorbestimmte Zeit der Trennmembran 12 zugeführt, so dass die Strömungsratenverteilung des Gases zum Trocknen auf der Membranoberfläche der Trennmembran 12 kleiner oder gleich 15% ist. Die Strömungsratenverteilung wird berechnet als eine Strömungsrate des Gases zum Trocknen in der Nähe der Membranoberfläche (etwa 1 bis 2 mm von der Membranoberfläche) in allen Membranoberflächenpositionen der Trennmembran 12 auf der Seite, die mit dem Gas zum Trocknen in einer Konfiguration geliefert wird, in der ein gleicher Druck auf einer ersten Hauptfläche S1-Seite (Bezug genommen wird auf 2, nicht dargestellt in 1) und einer zweiten Hauptfläche S2-Seite (Bezug genommen wird auf 2, nicht dargestellt in 1) besteht, der Trennmembran 12 und berechnet sich als ein Wert, der sich aus der Division der Differenz zwischen dem Maximalwert der Membranoberfläche-Strömungsrate und dem Minimalwert der Membranoberfläche-Strömungsrate durch den Minimalwert der Membranoberfläche-Strömungsrate ([maximale Strömungsrate - minimale Strömungsrate] / minimale Strömungsrate) ergibt. Der Druck auf der ersten Hauptfläche S1-Seite und der zweiten Hauptfläche S2-Seite der Trennmembran 12 kann durch Abdichten des zweiten Rückgewinnungsdurchgangs 23 für das durchströmende Gas ausgeglichen werden. Wenn die Membranoberfläche-Strömungsrate im Laufe der Zeit variiert, z.B. bei intermittierender Versorgung des Gases zum Trocknen, wird ein Mittelwert für die Membranoberfläche-Strömungsrate bei Versorgung des Gases zum Trocknen als Wert für die Membranoberfläche-Strömungsrate angesehen.
Die gesamte Trennmembran 12 kann als annähernd gleiche Menge getrocknet werden, indem die Strömungsratenverteilung auf kleiner oder gleich 15% eingestellt wird. Daher kann die Trennmembran 12 durch eine Konfiguration, die die Differenz in der Trocknungsrate über die gesamte Trennmembran 12 vermindert, in kurzer Zeit effizient getrocknet werden. Die Strömungsratenverteilung ist vorzugsweise kleiner oder gleich 10%. Es wird darauf hingewiesen, dass bei Schwierigkeiten mit der Messung der tatsächlichen Membranoberfläche-Strömungsrate die Strömungsratenverteilung mit Hilfe einer Strömungssimulation gemessen werden kann.
Eine Strömungsratenverteilung von weniger als oder gleich 15% wird vorzugsweise durch Anordnen der Trennmembran 12 erreicht, so dass das Gas zum Trocknen im Wesentlichen parallel auf der Membranoberfläche der Trennmembran 12 fließt, und durch wesentliches Ausgleichen der Form eines Trockengasströmungsweges in einem Querschnitt, der senkrecht zur Strömungsrichtung des Gases zum Trocknen an einem beliebigen Abschnitt der Membranoberfläche liegt.
Der Trockengasströmungsweg ist ein Raum, in dem das Gas zum Trocknen fließt. Der Trockengasströmungsweg dient zur Kontaktaufnahme mit der Trennmembran 12. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Trockengasströmungsweg ein Raum auf der Innenseite der Trennmembran 12. In 1 wird die Strömungsrichtung des Gases zum Trocknen, das im Trockengasströmungsweg fließt, als F_d bezeichnet. In dem in 1 dargestellten Beispiel ist die Form des Trockengasströmungsweges in einem Querschnitt, der orthogonal zur Strömungsrichtung F_d des Gases zum Trocknen verläuft, ein Kreis, der über die gesamte Strömungsrichtung hinweg die gleiche ungefähre Größe hat.
Darüber hinaus ist, wie in 1 dargestellt, bei einer Vielzahl von Trockengasströmungswegen bevorzugt, dass der Mittelwert der kürzesten Entfernung zwischen benachbarten Trockengasströmungswegen in einem Querschnitt, der orthogonal zur Strömungsrichtung F_d des Gases zum Trocknen liegt, kleiner oder gleich 5 mm ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Strömungsratenverteilung in jedem Trockengasströmungsweg weiter zu vermindern.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das wasserlösliche Gas ein Gas, das eine Löslichkeit in 1 cm³ Wasser von mehr als oder gleich 0,5 cm³ unter Bedingungen von 40°C und 1 Atmosphäre aufweist. Dieser Typ von wasserlöslichem Gas beinhaltet CO₂, Acetylen und H₂S oder dergleichen. CO₂ wird jedoch vor allem im Hinblick auf Sicherheit und einfache Beschaffung besonders bevorzugt. Obwohl es keine besondere Begrenzung gegenüber einem anderen Gas als einem wasserlöslichen Gas (wassserunlösliches Gas) zur Aufnahme in das Gas zum Trocknen gibt, eignen sich trockene Luft, Stickstoff oder Argon aufgrund der einfachen Anschaffung und des Preises.
Ein Typ oder zwei oder mehrere Typen eines Typs von wasserlöslichem Gas können in das Gas zum Trocknen aufgenommen werden. Darüber hinaus können ein Typ oder zwei oder mehrere Typen eines Typs wasserunlöslicher Gase in das Gas zum Trocknen aufgenommen werden.
Obwohl ein wasserlösliches Gas in das Gas zum Trocknen aufgenommen werden kann, kann die Rate der Trocknungsbehandlung durch Erhöhung des Inhaltsverhältnisses des wasserlöslichen Gases erhöht werden. Genauer gesagt, ist das Inhaltsverhältnis des wasserlöslichen Gases vorzugsweise größer oder gleich 10 Mol-%, bevorzugter größer oder gleich 20 Mol-% und noch bevorzugter größer oder gleich 50 Mol-%. Das Gas zum Trocknen kann im Wesentlichen nur das wasserlösliche Gas beinhalten. Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn zwei oder mehr Typen von wasserlöslichen Gasen in das Gas zum Trocknen aufgenommen werden, die Summe der Inhaltsverhältnisse jedes wasserlöslichen Gases als das Inhaltsverhältnis des wasserlöslichen Gases betrachtet wird.
Der kinetische Durchmesser mindestens eines Typs von wasserlöslichen Gasmolekülen im Gas zum Trocknen ist vorzugsweise kleiner oder gleich dem durchschnittlichen Porendurchmesser der Trennmembran 12. Auf diese Weise ist es möglich, die Permeation des wasserlöslichen Gases wie nachstehend beschrieben effizient zu bewirken. Der Wert für den kinetischen Durchmesser des wasserlöslichen Gasmoleküls wird in D. W. Breck, „Zeolite Molecular Sieves: Structure, Chemistry and Use", John Wiley & Sons, New York, 1974, S. 636, angegeben.
Die Temperatur des Gases zum Trocknen kann kleiner oder gleich 40°C sein. Wenn das Gas zum Trocknen kleiner oder gleich 40°C ist, bedeutet dies, dass keine aktive Wärmebehandlung am Gas zum Trocknen durchgeführt wurde. Daher ist es im Ergebnis nicht erforderlich, zusätzlich zur Trocknungsanlage für die Trennmembran eine Heizungsanlage vorzusehen. Da das Gas zum Trocknen kleiner oder gleich 40°C ist, kann außerdem die nachstehend beschriebene Auflösungsmenge in dem Wasser des wasserlöslichen Gases erhöht werden. Obwohl es keine besondere Begrenzung der unteren Grenze für die Temperatur des Gases zum Trocknen gibt, wird ein Wert von mehr als oder gleich -20°C bevorzugt, mehr als oder gleich 0°C ist bevorzugter und mehr als oder gleich 10°C ist besonders bevorzugt, um die Geschwindigkeit der Trocknungsbehandlung zu erhöhen.
Das Gas zum Trocknen enthält vorzugsweise keinen Wassergehalt. Insbesondere ist das Wassergehaltsverhältnis im Gas zum Trocknen vorzugsweise kleiner oder gleich 2 g/m³, bevorzugter kleiner oder gleich 0,1 g/m³ und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 0,03 g/m³.
Die vorgegebene Zeit (d.h. die Trocknungszeit) für die Versorgung des Gases zum Trocknen wird unter Berücksichtigung des Typs des wasserlöslichen Gases, des Inhaltsverhältnisses des wasserlöslichen Gases im Gas zum Trocknen und der Temperatur des Gases zum Trocknen oder dergleichen entsprechend eingestellt.
Der Druck des Gases zum Trocknen zum Zeitpunkt des Trocknungsbeginns (d.h. die Zeit für den Beginn der Zuführung des Gases zum Trocknen) ist vorzugsweise höher als der Trocknungsgasdruck zum Zeitpunkt des Trocknungsabschlusses (d.h. wenn die Zuführung des Gases zum Trocknen bei kontinuierlicher Zuführung des Gases zum Trocknen an die Trennmembran 12 gestoppt wird, oder unmittelbar vor dem Wiederanlauf der Zuführung des Gases zum Trocknen nach Beendigung der Zuführung des Gases zum Trocknen bei diskontinuierlicher Zuführung des Gases zum Trocknen an die Trennmembran 12). Da auf diese Weise die mit der Trocknung der Trennmembran 12 verbundene Durchflussmenge des Gases zum Trocknen durch Druckverminderung des Gases zum Trocknen nach Abschluss der Trocknungsbehandlung verringert werden kann, kann eine unnötige Nutzung des Gases zum Trocknen vermieden werden. Es wird darauf hingewiesen, dass bei intermittierender Zufuhr des Gases zum Trocknen zur Trennmembran 12 der Druck des Gases zum Trocknen nach Abschluss der Trocknungsbehandlung in jedem Zuführungszyklus niedriger sein kann als der Druck zu Beginn der Trocknung.
In diesem Zusammenhang ist 2 eine schematische Ansicht, die die Verdunstung von Wasser durch eine Trocknungsbehandlung veranschaulicht. 2 ist eine Darstellung einer Konfiguration, bei der die Poren 12a der Trennmembran 12 durch Wasser blockiert sind.
Wie in 2 dargestellt, wird das Gas zum Trocknen der ersten Hauptoberfläche S1 der Trennmembran 12 zugeführt. Das im Gas zum Trocknen enthaltene wasserlösliche Gas löst sich in den Poren 12a im Wasser auf und dringt in die zweite Hauptfläche S2-Seite ein. Zu diesem Zeitpunkt wird das Wasser, das die Poren 12a blockiert, als Wasserdampf verdampft. Darüber hinaus können ein wasserlösliches Gas und ein im Gas zum Trocknen enthaltenes wasserunlösliches Gas durch diese Poren zur zweiten Hauptoberfläche S2-Seite gelangen, wenn es Poren gibt, die nicht durch Wasser in der Trennmembran 12 blockiert sind oder wenn es Poren gibt, aus denen Wasser, das die Poren der Trennmembran 12 blockiert hat, durch Trocknen entfernt wurde. Als Permeationsgas wird die Kombination aus dem wasserlöslichen Gas und dem wasserunlöslichen Gas verstanden, das aufgrund der beiden vorgenannten Konfigurationen zur zweiten Hauptoberfläche S2-Seite gelangt. Das Permeationsgas wird aus dem zweiten Rückgewinnungsdurchgang 23 zurückgewonnen, nachdem es zusammen mit dem aus dem Wasser verdampften Wasserdampf, der die Poren 12a blockiert, durch den porösen Träger 11 hindurchgetreten ist.
Gas zum Trocknen, das die Trennmembran 12 nicht durchdrungen hat, nimmt Kontakt mit dem Wasser auf und passiert dann die Zellen CL zusammen mit dem aus dem Wasser verdampften Wasserdampf. Der Wasserdampf und das Gas zum Trocknen, das die Zellen CL passiert hat, werden aus dem ersten Rückgewinnungsdurchgang 22 gewonnen.
Das Trocknungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform ermöglicht eine schnelle und einfache Trocknung der Trennmembran 12 und vermeidet eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur über 40°C, da der Effekt der Verdampfung von Wasser, das die Poren 12a sowohl von der ersten Hauptoberfläche S1-Seite als auch von der zweiten Hauptoberfläche S2-Seite blockiert, durch die Permeation eines wasserlöslichen Gases durch die durch Wasser blockierten Poren 12a verstärkt wird.
Der Partialdruck des wasserlöslichen Gases auf der ersten Hauptfläche S1-Seite (nachfolgend „erster Partialdruck“ genannt), der mit dem Gas zum Trocknen im Trocknungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform geliefert wird, ist vorzugsweise höher als der Partialdruck des wasserlöslichen Gases auf der zweiten Hauptfläche S2-Seite (nachfolgend „zweiter Partialdruck“ genannt). Auf diese Weise wird die Trocknungsgeschwindigkeit der Trennmembran 12 weiter erhöht, da das wasserlösliche Gas effizient in dem Wasser gelöst wird, das die Poren 12a blockiert.
Der erste Partialdruck ist besonders bevorzugt größer oder gleich 20 kPa höher als der zweite Partialdruck. Die Druckdifferenz zwischen dem ersten Partialdruck und dem zweiten Partialdruck kann durch Einstellen des Drucks auf das Gas zum Trocknen, das vom Zulaufdurchgang 21 gespeist wird, leicht gesteuert werden. Darüber hinaus kann die Druckdifferenz zwischen dem ersten Partialdruck und dem zweiten Partialdruck durch Erzeugen eines Unterdrucks auf der zweiten Hauptfläche S2-Seite durch Anlegen von Sog aus dem zweiten Rückgewinnungsdurchgang 23 unter Verwendung einer Vakuumpumpe gesteuert werden.
Mit dem Abschluss der vorstehend genannten Trocknungsbehandlung ist die Trennmembranstruktur 1 abgeschlossen.
ANDERE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt, und verschiedene Änderungen sind in einem Umfang möglich, der nicht vom Erfindungsgedanken abweicht.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde zwar eine Konfiguration beschrieben, in der das Trocknungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine monolithische Trennmembranstruktur 1 angewendet wurde, es gibt jedoch keine Begrenzung in dieser Hinsicht. Das Trocknungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf eine Trennmembranstruktur mit verschiedenen Formen wie Rohrform, zylindrische Form, kreisförmige Säulenform, Prisma, flache Platte oder dergleichen angewendet werden. 3 ist beispielsweise eine Veranschaulichung einer Konfiguration, in der das Trocknungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine flachplattenförmige Trennmembranstruktur 1' angewendet wird. Wenn die Form der Trennmembranstruktur jedoch nicht monolithisch ist (z.B. rohrförmig oder die in 3 oder dergleichen dargestellte Flachplattenkonfiguration), ergeben sich Schwierigkeiten bei der Verminderung der Strömungsratenverteilung, da es schwierig ist, die Strömungswegform auszugleichen, wenn die Trennmembranstruktur tatsächlich auf einem Gehäuse montiert ist.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde das Gas zum Trocknen zwar an die erste Hauptoberfläche S1 der Trennmembran 12 geliefert, jedoch gibt es diesbezüglich keine Begrenzung. Wie in 4 dargestellt, kann beispielsweise das Gas zum Trocknen der zweiten Hauptfläche S2 der Trennmembran 12 zugeführt werden. Das heißt, das Gas zum Trocknen kann von der porösen Träger 11-Seite zur Trennmembran 12 geliefert werden. In dieser Konfiguration wird, wie in 4 dargestellt, dem Gehäuse 2 ein Zulaufdurchgang 21' hinzugefügt und der Zulaufdurchgang 21 kann geschlossen werden. Das wasserlösliche Gas, das im Gas zum Trocknen enthalten ist, das aus dem Zulaufdurchgang 21' geliefert wird, wird durch die Zellen CL aus einem zweiten Rückgewinnungsdurchgang 23' nach dem Durchlaufen von Wasser, das die Poren 12a der Trennmembran 12 blockiert, gewonnen. Das verbleibende Gas zum Trocknen wird aus einem ersten Rückgewinnungsdurchgang 22' gewonnen. Es ist, wie in 4 dargestellt, jedoch bevorzugt, wenn das Gas zum Trocknen in einer im Wesentlichen vertikalen Konfiguration relativ zur Membranoberfläche der Trennmembran 12 eingeführt wird, da es schwierig ist, die Strömungsratenverteilung zu vermindern, wie in 1 dargestellt, ist es bevorzugt, die Strömungsratenverteilung zu vermindern, indem das Gas zum Trocknen in einer im Wesentlichen parallelen Position zur Membranoberfläche der Trennmembran eingeführt wird.
Obwohl das Gas zum Trocknen kontinuierlich an die Trennmembran 12 geliefert wurde, kann in der vorliegenden Ausführungsform das Gas zum Trocknen intermittierend an die Trennmembran 12 geliefert werden. Genauer gesagt, kann ein Zyklus wiederholt werden, bei dem, nachdem das Gas zum Trocknen einen inneren Abschnitt des Gehäuses 2 gefüllt hat, der Zulaufdurchgang 21 und der erste Rückgewinnungsdurchgang 22 geschlossen werden, durchdringende Gase und Wasserdampf aus dem zweiten Rückgewinnungsdurchgang 23 zurückgewonnen werden und dann das Gas zum Trocknen im Gehäuse 2 ersetzt wird. In dieser Konfiguration kann die Menge an Gas zum Trocknen, die bei der Trocknungsbehandlung der Trennmembran 12 verwendet wird, vermindert werden. Darüber hinaus kann das rückgewonnene Gas zum Trocknen und das Permeationsgas entfeuchtet und wiederverwendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform können, obwohl die Trennmembran 12 direkt auf den porösen Träger 11 gebildet wurde, eine oder mehrere Zwischenschichten zwischen der Trennmembran 12 und dem porösen Träger 11 angeordnet sein. Die Zwischenschichten können mit dem gleichen Material wie die porösen Träger 11 konfiguriert werden. Der Porendurchmesser der Zwischenschichten ist vorzugsweise kleiner als der Porendurchmesser des porösen Trägers 11.
Beispiele
Proben Nr. 1 bis 5
Zuerst wurden 30 Vol% eines anorganischen Bindemittels zu 70 Vol% Aluminiumoxidteilchen (Aggregat) mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 12 µm hinzugefügt. Dann erfolgte die weitere Zugabe eines Formhilfsmittels wie eines organischen Bindemittels oder dergleichen und eines Porenbildners, es wurde trocken gemischt, ein Tensid und Wasser zugegeben, und das Gemisch wurde gemischt und geknetet, um einen Ton herzustellen. Das anorganische Bindemittel gemischtes Talkum, Kaolin, Feldspat, Ton oder dergleichen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1 bis 5 µm zur Bildung einer Zusammensetzung aus SiO₂ (70 Masse%), Al₂O₃ (16 Masse%), Erdalkalimetallen und Alkalimetallen (11 Masse%) wurde verwendet.
Anschließend wurde der Ton extrudiert, um dadurch einen Grünkörper für einen monolithischen porösen Träger herzustellen. Anschließend wurde der Grünkörper für den porösen Träger gebrannt (1250°C, eine Stunde), um so ein Aluminiumoxid-Basismaterial mit einer Vielzahl von Zellen zu erhalten.
Anschließend wurde PVA (organisches Bindemittel) einem Aluminiumoxidpulver zugesetzt, um eine Aufschlämmung herzustellen und so einen Grünkörper für die Zwischenschicht auf einer Innenfläche der Zellen des Aluminiumoxid-Basismaterials durch ein Filtrationsverfahren mit der Aufschlämmung zu bilden. Dann wurde der Grünkörper für die Zwischenschicht gebrannt (1250°C, 1 Stunde), um die Zwischenschicht zu bilden.
Anschließend wurden beide Endflächen des Aluminiumoxid-Basismaterials mit Glas versiegelt. Auf diese Weise wurde ein monolithischer poröser Träger realisiert.
Anschließend wurde eine Trennmembran unter Bezugnahme auf das in der Internationalen Publikation WO2011105511 offenbarte Verfahren gebildet, bei dem eine Zeolith-Membran vom DDR-Typ (durchschnittlicher Porendurchmesser: 4,0 nm) auf einer Zwischenschicht einer Innenfläche jeder Zelle eines porösen Trägers gebildet wurde. Die Zeolithmembran vom DDR-Typ wurde eine Minute lang Wasserdampf ausgesetzt, um dadurch eine Konfiguration zu regenerieren, in der Wasser in der Luft von der Zeolithmembran vom DDR-Typ absorbiert wurde.
Anschließend wurde in den Proben Nr. 1 bis Nr. 4 ein poröser Träger, der aus einer Zeolith-Membran vom DDR-Typ gebildet wurde, in ein Gehäuse gesetzt, wie in 1 dargestellt, und in der Probe Nr. 5 wurde ein poröser Träger, der aus einer Zeolith-Membran vom DDR-Typ gebildet wurde, in ein Gehäuse gesetzt, wie in 4 dargestellt.
Anschließend wurde eine Trocknungsbehandlung für die Zeolith-Membran vom DDR-Typ durchgeführt, bei der ein Gas zum Trocknen strömte. Die Trocknungsbedingungen sind in Tabelle 1 dargestellt. In Probe Nr. 1 und Nr. 5 wurde CO₂, das ein wasserlösliches Gas ist, als Gas zum Trocknen und in Probe Nr. 2 bis Nr. 4 wurden He, N₂ und Ar, die wasserunlösliche Gase sind, als Gas zum Trocknen verwendet. Die Temperatur des Gases zum Trocknen wurde bei 27°C (Raumtemperatur) normiert. Darüber hinaus wurde in der Probe Nr. 1 die Druckdifferenz zwischen der Permeationsseite und der Versorgungsseite des Gases zum Trocknen (wasserlösliches Gas) in drei Mustern mit 10 kPa, 20 kPa und 100 kPa ausgeführt und in der Probe Nr. 2 bis 5 die Druckdifferenz zwischen der Permeationsseite und der Versorgungsseite des Gases zum Trocknen (wasserunlösliches Gas) auf 100 kPa festgelegt. Darüber hinaus wurden in Probe Nr. 1 zwei Muster durch Variation der Form des Versorgungspfades ausgeführt, um eine Strömungsratenverteilung von 10% und 15% bei einer Druckdifferenz von 100 kPa zu erhalten. Da im vorliegenden Beispiel ein einkomponentiges Gas als Gas zum Trocknen verwendet wurde, war die Druckdifferenz zwischen der Permeationsseite und der Versorgungsseite gleich der Teildruckdifferenz des wasserlöslichen Gases oder des wasserunlöslichen Gases. Darüber hinaus wurde in den Proben 1 bis 4 bestätigt, dass die Größe der Strömungsratenverteilung kleiner oder gleich 15% war, während in der Probe Nr. 5 die Größe der Strömungsratenverteilung größer als 15% war.
Die Durchflussmenge jedes Gases wurde als 100% angenommen, wenn die Durchflussmenge des Gases, das die Zeolithmembran vom DDR-Typ durchdringt, konstant wurde, und die Trocknungszeit als von dem Zeitpunkt an, an dem der Trocknungsgasstrom begann, bis die Durchflussmenge jedes Gases, das die Zeolithmembran vom DDR-Typ durchdringt, 95% erreichte. Die Trocknungszeit für jede Probe ist in Tabelle 1 zusammengefasst. Es wird darauf hingewiesen, dass die Strömungsmenge der Gase, die die Zeolith-Membran vom DDR-Typ durchdringen, mit einem Gasdurchflussmesser gemessen wurde.

Tabelle 1

Probe Nr.	Trocknungsbedingungen							Trocknungszeit bis Gas-Permeation Mindestmenge 95% (min)
	Strömungsratenverteilung (%)	Gas zum Trocknen			Zuführungsseitendruck (kPa)	Permeationsseitendruck (kPa)	Partialdruckdifferenz (kPa)
	Strömungsratenverteilung (%)	Gas-Typ	Löslichkeit in 1 cm³ Wasser bei 40°C und 1 Atmosphäre (cm³)	Kinetischer Durchmesser (nm)	Zuführungsseitendruck (kPa)	Permeationsseitendruck (kPa)	Partialdruckdifferenz (kPa)
1	10	CO₂	0,53	0,33	201	101	100	5
	15				201	101	100	7
	15				121	101	20	14
	15				111	101	10	18
2	15	He	0,0084	0,26	201	101	100	24
3	15	N2	0,012	0,36	201	101	100	30
4	15	Ar	0,027	0,34	201	101	100	31
5	31	CO₂	0,53	0,33	201	101	100	20

Wie in Tabelle 1 dargestellt, ermöglichte, basierend auf einem Vergleich der Trocknungszeit, wenn die Strömungsratenverteilung festgelegt wurde, und die Partialdruckdifferenz bei 100 kPa festgelegt wurde, Probe Nr. 1, in der ein wasserlösliches Gas (CO₂) mit einer Löslichkeit in 1 cm³ Wasser von mehr als oder gleich 0,5 cm³ in Bedingungen von 40°C und 1 Atmosphäre eine Verkürzung der Trocknungszeit im Vergleich zu den Proben Nr. 2 bis Nr. 4, die ein wasserunlösliches Gas verwendeten. Dieses Ergebnis ist darauf zurückzuführen, dass Wasser, das die Poren der Zeolith-Membran vom DDR-Typ blockierte, von beiden Oberflächen der Zeolith-Membran vom DDR-Typ verdampft werden konnte.
Darüber hinaus ermöglichte, basierend auf einem Vergleich der Trocknungszeit, wenn die Partialdruckdifferenz bei 100 kPa festgelegt wurde, Probe Nr. 1, in der die Strömungsratenverteilung kleiner oder gleich 15% war, eine Verkürzung der Trocknungszeit im Vergleich zur Probe Nr. 5, in der die Strömungsratenverteilung größer als 15% war. Weiterhin wurde bestätigt, dass eine Strömungsratenverteilung von kleiner oder gleich 10% in Probe Nr. 1 eine Trocknung bei einer Gaspermeationsmenge von größer oder gleich 95% innerhalb von 5 Minuten ermöglichte. Dieses Ergebnis ist darauf zurückzuführen, dass eine effiziente Trocknung der gesamten Membran durch die Trocknung der gesamten Zeolith-Membran vom DDR-Typ bei im Wesentlichen gleicher Geschwindigkeit ermöglicht wurde.
Darüber hinaus wurde, basierend auf einem Vergleich der Trocknungszeit, wenn die Strömungsratenverteilung festgelegt wurde, und die Partialdruckdifferenz bei 100 kPa variiert wurde, in Probe Nr. 1 bestätigt, dass die Trocknung bei einer Gaspermeationsmenge von mehr als oder gleich 95% innerhalb von 15 Minuten aktiviert wurde, wenn die Partialdruckdifferenz größer oder gleich 20 kPa war.
Darüber hinaus wird die Tatsache, dass die Trockenungszeit in Probe Nr. 2 kürzer als die Trocknungszeit in Probe Nr. 3 und Nr. 4 war, als Grund dafür angesehen, dass der kleinere kinetische Durchmesser von He kleiner ist als der kinetische Durchmesser von N₂ oder Ar, He neigt dazu, die Poren leichter zu durchdringen als N₂ oder Ar. Da jedoch die Trocknungszeit in der Probe Nr. 1, die CO₂ verwendete, das einen größeren kinetischen Durchmesser als He hat, vermindert werden konnte, wurde bestätigt, dass die Löslichkeit in Wasser einen größeren Einfluss auf die Trocknungszeit hatte als der kinetische Durchmesser. Es ist klar, dass in Probe Nr. 1 die gleiche Verkürzung der Trocknungszeit erreicht wurde, da der gleiche Effekt aus einer Konfiguration erzielt wurde, in der ein anderes wasserlösliches Gas als CO₂ verwendet wurde, da die Trocknungszeit aufgrund der Löslichkeit in Wasser stark beeinflusst wird.
Da die Trocknungszeit durch Permeation eines wasserlöslichen Gases durch Wasser, das die Poren verstopft, verkürzt wurde, ist es klar, dass die Trocknungszeit bei Verwendung eines Gases zum Trocknen, das 2 oder mehr wasserlösliche Gase enthielt, verkürzt werden konnte. Darüber hinaus ist selbst bei Verwendung eines Gases zum Trocknen, das 2 oder mehr wasserlösliche Gase enthielt, klar, dass die Trocknungszeit verkürzt wurde, da der Partialdruck des wasserlöslichen Gases auf der Zuführungsseite höher war als der Partialdruck des wasserlöslichen Gases auf der Permeationsseite.
Obwohl das vorliegende Beispiel eine Trennmembran verwendete, die als Zeolith-Membran vom DDR-Typ konfiguriert war, ist das in Bezug auf Probe Nr. 1 verwendete Trocknungsverfahren auch in Bezug auf eine Trennmembran wirksam, die aus einem Material besteht, das dazu neigt, Wasser in Poren aufzunehmen. Insbesondere ist das in Bezug auf die Probe Nr. 1 verwendete Trocknungsverfahren in Bezug auf eine Trennmembran wirksam, die aus einem Material besteht, bei dem der Porendurchmesser kleiner oder gleich 10 nm ist.
Bezugszeichenliste

1: TRENNMEMBRAN-STRUKTUR
11: PORÖSER TRÄGER
12: TRENNMEMBRAN
2: GEHÄUSE
21: ZULAUFDURCHGANG
22: ERSTER RÜCKGEWINNUNGSDURCHGANG
23: ZWEITER RÜCKGEWINNUNGSDURCHGANG
CL: ZELLE

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012246207 [0004]
JP 2016104486 [0004]
JP 60216811 [0004]
JP 2016159211 [0004]
JP 200466188 [0017]
JP 2003286018 [0017]
JP 2013203618 [0017]
JP 2008246304 [0017]
WO 2011105511 [0059]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Hye Ryeon Lee (et. al., (vier weitere)), „Evaluation and fabrication of pore-size-tuned silica membranes with tetraethoxydimethyl disiloxane for gas separation“, AIChE Journal, Band 57, Ausgabe 10, 2755-2765, Oktober 2011 [0020]
D. W. Breck, „Zeolite Molecular Sieves: Structure, Chemistry and Use“, John Wiley & Sons, New York, 1974, S. 636 [0038]

Claims

Trocknungsverfahren für eine Trennmembran, umfassend: Zuführen eines Gases zum Trocknen zur Trennmembran, so dass ein Wert, der durch Division der Differenz zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert einer Strömungsrate des Gases zum Trocknen auf einer Membranoberfläche der Trennmembran durch den Minimalwert der Strömungsrate erhalten wird, kleiner oder gleich 15% ist; und wobei das Gas zum Trocknen kleiner oder gleich 40°C ist und ein wasserlösliches Gas enthält, das eine Löslichkeit in 1 cm³ Wasser von mehr als oder gleich 0,5 cm³ unter Bedingungen von 40°C und 1 Atmosphäre aufweist.
Trocknungsverfahren für eine Trennmembran nach Anspruch 1, wobei ein erster Partialdruck des wasserlöslichen Gases auf einer ersten Hauptoberflächenseite der Trennmembran, die mit dem Gas zum Trocknen versorgt wird, höher ist als ein zweiter Partialdruck des wasserlöslichen Gases auf einer zweiten Hauptoberflächenseite der Trennmembran.
Trocknungsverfahren für eine Trennmembran nach Anspruch 2, wobei der erste Partialdruck größer oder gleich 20 kPa höher ist als der zweite Partialdruck.
Trocknungsverfahren für eine Trennmembran nach einem von Anspruch 1 bis Anspruch 3, wobei mindestens ein Teil des wasserlöslichen Gases Kohlendioxid ist.
Trocknungsverfahren für eine Trennmembran nach einem von Anspruch 1 bis Anspruch 4, wobei das Gas zum Trocknen mehr als oder gleich 10 Mol-% des wasserlöslichen Gases enthält.
Trocknungsverfahren für eine Trennmembran nach einem von Anspruch 1 bis Anspruch 5, wobei die Trennmembran auf einer Innenfläche einer Zelle eines monolithischen porösen Trägers ausgebildet ist.
Trocknungsverfahren für eine Trennmembran nach einem von Anspruch 1 bis Anspruch 6, wobei die Trennmembran und ein Trockengasströmungsweg so angeordnet sind, dass das Gas zum Trocknen im Wesentlichen parallel auf die Membranoberfläche der Trennmembran eingeleitet wird, und eine Form des Trockengasströmungsweges auf einem Querschnitt, der senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Gases zum Trocknen ist, an jedem beliebigen Abschnitt der Membranoberfläche im Wesentlichen gleich ist.
Trocknungsverfahren für eine Trennmembran nach einem von Anspruch 1 bis Anspruch 7, wobei eine Vielzahl der Trockengasströmungswege vorgesehen sind, und ein Mittelwert eines kürzesten Abstandes zwischen der Vielzahl der Trockengasströmungswege kleiner oder gleich 5 mm ist.
Trocknungsverfahren für eine Trennmembran nach einem von Anspruch 1 bis Anspruch 8, wobei ein Druck des Gases zum Trocknen zu Beginn einer Trocknungsbehandlung höher ist als ein Druck des Gases zum Trocknen nach Abschluss einer Trocknungsbehandlung.
Trocknungsverfahren für eine Trennmembran nach einem von Anspruch 1 bis Anspruch 9, wobei das Gas zum Trocknen der Trennmembran intermittierend zugeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Trennmembranstruktur, umfassend: Zusammenbau eines porösen Trägers, auf dem eine Trennmembran zu einem Gehäuse geformt ist, und Zuführen eines Gases zum Trocknen, das kleiner oder gleich 40°C ist, zur Trennmembran, wobei das Gas zum Trocknen ein wasserlösliches Gas enthält, das eine Löslichkeit in 1 cm³ Wasser von größer oder gleich 0,5 cm³ unter Bedingungen von 40°C und 1 Atmosphäre aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Trennmembranstruktur nach Anspruch 11, wobei das Gas zum Trocknen mehr als oder gleich 10 Mol-% des wasserlöslichen Gases enthält.