JP2000185212A - Method for separating and recovering perfluoro compound gas and device therefor - Google Patents

Method for separating and recovering perfluoro compound gas and device therefor

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JP2000185212A
JP2000185212A JP10365598A JP36559898A JP2000185212A JP 2000185212 A JP2000185212 A JP 2000185212A JP 10365598 A JP10365598 A JP 10365598A JP 36559898 A JP36559898 A JP 36559898A JP 2000185212 A JP2000185212 A JP 2000185212A
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Japan
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gas
hollow fiber
membrane
perfluoro compound
asymmetric
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JP10365598A
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Japanese (ja)
Inventor
Nozomi Tanihara
望 谷原
Yoshihiro Kusuki
喜博 楠木
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Ube Corp
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Ube Industries Ltd
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently separate and recover a perfluoro compound gas from a mixed gas by supplying a mixed gas to an asymmetrical hollow fiber carbon membrane to unload a gas consisting of a carrier gas from the permeation side of the membrane and at the same time, recovering the concentrated gas of a perfluoro compound from the non-permeation side of the membrane. SOLUTION: A mixed gas consisting of SF6 as a perfluoro gas and at least a single kind of carrier gas is continuously supplied from the mixed gas supply aperture 3 of a gas separation device 1 and is caused to flow to the non-permeable gas discharge aperture 4 side passing through the inside of a hollow fiber 2. Next, the gas which selectively permeates through a separation membrane is discharged from a permeable gas discharge aperture 5, and at the same time, the gas which does not permeate through the separation membrane is discharged from the non-permeable gas discharge aperture 4. Thus SF6 whose permeation rate is low is separated and recovered from the non-permeable gas discharge aperture 4. In this case, the resin wall 7 of the gas separation device 1 is formed in the cylindrical shape by setting both end parts of the hollow fiber 2 with an appropriate heat-curable resin and at the same time, is airtightly bonded to the inner wall of an airtight container 6 with the help of an adhesive or the like.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭素膜によりガス
混合物からパーフルオロ化合物ガスを効率的に分離回収
する方法および装置に関する。
The present invention relates to a method and an apparatus for efficiently separating and recovering a perfluoro compound gas from a gas mixture by a carbon membrane.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガス絶縁開閉装置、ガス遮断機、ガス絶
縁変圧器、管路気中送電等のガス絶縁電気機器の電気絶
縁ガスとして、SF6(六フッ化イオウ)ガス、フロン
ガス、四塩化炭素ガスなどを中心とするハロゲン化合物
が用いられている。最近は、地球規模で課題となってい
る地球温暖化ガスとしての対策から、その使用量を削減
するため、ハロゲン化合物とそれ以外の電気絶縁性ガス
からなる混合ガスをガス絶縁電気機器に使用する試みが
なされている。
2. Description of the Related Art SF 6 (sulfur hexafluoride) gas, chlorofluorocarbon gas, and tetrachloride are used as electrical insulating gases for gas-insulated electrical devices such as gas-insulated switchgears, gas circuit breakers, gas-insulated transformers, and pipeline air transmission. Halogen compounds mainly using carbon gas are used. Recently, in order to reduce the amount of global warming gas that has become an issue on a global scale, a mixture of halogen compounds and other electrically insulating gases is used for gas-insulated electrical equipment in order to reduce its usage. Attempts have been made.

【0003】また、半導体産業では、ガスが関与する半
導体プロセスにおいて、エッチングや洗浄などに、CF
4、C26、C38、C410、SF6、NF3等のパーフ
ルオロ化合物がもっぱら使用されつつある。これらパー
フルオロ化合物ガスは、純粋な形態で、あるいは例えば
空気、窒素もしくは他の不活性ガスで希釈した状態で、
または他のパーフルオロ化合物ガスもしくは他のキャリ
ヤーガス(例えば、不活性ガス)との混合物の形態で使
用される。
In the semiconductor industry, in a semiconductor process involving gas, CF and CF are used for etching and cleaning.
Perfluoro compounds such as 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 10 , SF 6 , and NF 3 are being used exclusively. These perfluorocompound gases may be in pure form or diluted, for example, with air, nitrogen or other inert gases,
Alternatively, it is used in the form of a mixture with another perfluoro compound gas or another carrier gas (for example, an inert gas).

【0004】これら、キャリアーガス中に含まれるパー
フルオロ化合物ガスのほとんどは、地球温暖化などの環
境に悪影響を及ぼすガスであり、大気中に排出せず、回
収再利用される必要がある。
[0004] Most of these perfluoro compound gases contained in the carrier gas are gases that have an adverse effect on the environment, such as global warming, and must be recovered and reused without being discharged into the atmosphere.

【0005】従来、これらの分離方法としては、特開平
9-103633号公報に、ガス分離膜を使用したパー
フルオロ化合物の一般的な回収方法が記載されている。
As a conventional separation method, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-103633 describes a general method for recovering a perfluoro compound using a gas separation membrane.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報で例示されている分離膜は、一般的な有機物から形成
された分離膜であり、分離の際の選択率の向上により、
より効率的な分離回収が望まれる。
However, the separation membrane exemplified in the above-mentioned publication is a separation membrane formed of a general organic substance, and is improved in selectivity at the time of separation.
More efficient separation and recovery is desired.

【0007】本発明は、パーフルオロ化合物ガスとキャ
リアーガスの混合物ガスから、パーフルオロ化合物ガス
を効率的に分離回収する方法およびその装置を提供する
ことを目的とする。
An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for efficiently separating and recovering a perfluoro compound gas from a mixture gas of a perfluoro compound gas and a carrier gas.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも1
種のパーフルオロ化合物ガスおよび少なくとも1種のキ
ャリアーガスを包含する混合ガスを、非対称性中空糸炭
素膜に供給し、膜の透過側からパーフルオロ化合物の含
有量の減少した少なくとも1種のキャリアーガスからな
るガスを取り出し、膜の非透過側から実質的に少なくと
も1種のパーフルオロ化合物が濃縮されたガスを回収す
ることを特徴とする、パーフルオロ化合物ガスの分離回
収方法に関する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides at least one
A gas mixture comprising at least one perfluoro compound gas and at least one carrier gas is supplied to an asymmetric hollow fiber carbon membrane, and at least one carrier gas having a reduced perfluoro compound content from the permeate side of the membrane. And recovering a gas substantially enriched with at least one type of perfluoro compound from the non-permeate side of the membrane.

【0009】また、本発明は、非対称性中空糸炭素膜と
して、芳香族ポリイミドからなる非対称性中空糸膜を部
分炭素化して得られた非対称性構造を有する中空糸炭素
膜を使用する上記パーフルオロ化合物ガスの分離回収方
法に関する。
[0009] The present invention also relates to the above-mentioned perfluoropolymer, wherein a hollow fiber carbon membrane having an asymmetric structure obtained by partially carbonizing an asymmetric hollow fiber membrane made of aromatic polyimide is used as the asymmetric hollow fiber carbon membrane. The present invention relates to a method for separating and recovering compound gas.

【0010】さらに、非対称性中空糸炭素膜は、芳香族
ポリイミドからなる非対称性中空糸膜を、250〜49
5℃の範囲内の温度であってしかも該中空糸膜の非対称
性構造が維持される温度、および、酸素含有ガスの雰囲
気で、予備熱処理して熱安定化し、次いで、その予備処
理された中空糸膜を、500〜900℃で不活性ガスの
雰囲気下で部分的に炭素化処理して得られる非対称性構
造を有する中空糸炭素膜であることが好ましい。
[0010] Further, the asymmetric hollow fiber carbon membrane comprises an asymmetric hollow fiber membrane made of an aromatic polyimide in the range of 250 to 49.
A pre-heat treatment at a temperature in the range of 5 ° C. and at a temperature at which the asymmetric structure of the hollow fiber membrane is maintained, and in an atmosphere of an oxygen-containing gas; It is preferable to use a hollow fiber carbon membrane having an asymmetric structure obtained by partially carbonizing the fiber membrane at 500 to 900 ° C. in an atmosphere of an inert gas.

【0011】また、パーフルオロ化合物ガスとしては、
フルオロカーボン、SF6およびその混合物からなる群
から選ばれることが好ましい。
Further, as the perfluoro compound gas,
It is preferably selected from the group consisting of fluorocarbons, SF 6 and mixtures thereof.

【0012】また、キャリアーガスとしては、N2、A
r、He,CO2、空気からなる群の中から選ぶことが
好ましい。
The carrier gas may be N 2 , A
It is preferable to select from the group consisting of r, He, CO 2 , and air.

【0013】さらに、本発明は、多数の中空糸の形状を
した非対称性炭素膜が密封容器内に内蔵されており、中
空糸内側に通じるガス供給口と非透過ガス排出口、さら
に、中空糸の外側に少なくとも1つの透過ガス排出口を
有するガス分離装置であり、少なくとも1種のパーフル
オロ化合物ガスと少なくとも1種のキャリアーガスから
なる混合ガスをガス分離装置のガス供給口から中空糸の
内側に導入し、膜の透過側からパーフルオロ化合物の含
有量の減少した少なくとも1種のキャリアーガスからな
るガスを取り出し、膜の非透過側から実質的に少なくと
も1種のパーフルオロ化合物が濃縮されたガスを回収す
ることを特徴とするパーフルオロ化合物ガスの分離回収
装置に関するものである。
Further, the present invention provides an asymmetric carbon membrane in the form of a large number of hollow fibers in a sealed container, wherein a gas supply port and a non-permeate gas outlet communicating inside the hollow fibers are provided. A gas separation device having at least one permeate gas outlet on the outside of the hollow fiber from a gas supply port of the gas separation device, the gas mixture comprising at least one perfluoro compound gas and at least one carrier gas. And a gas comprising at least one carrier gas having a reduced perfluoro compound content was taken out from the permeate side of the membrane, and substantially at least one perfluoro compound was concentrated from the non-permeate side of the membrane. The present invention relates to a perfluoro compound gas separation / recovery device for recovering a gas.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳しく説明
する。本発明のパーフルオロ化合物ガスの分離回収方法
は、少なくとも1種のパーフルオロ化合物ガスおよび少
なくとも1種のキャリアーガスを包含する混合ガスを、
非対称性中空糸炭素膜に供給し、膜の透過側からパーフ
ルオロ化合物の含有量の減少した少なくとも1種のキャ
リアーガスからなるガスを取り出し、膜の非透過側から
実質的に少なくとも1種のパーフルオロ化合物が濃縮さ
れたガスを回収することを特徴とする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. The method for separating and recovering a perfluoro compound gas of the present invention comprises: mixing a mixed gas containing at least one perfluoro compound gas and at least one carrier gas;
A gas comprising at least one carrier gas having a reduced perfluoro compound content is supplied from the permeate side of the membrane to the asymmetric hollow fiber carbon membrane, and substantially at least one gas is extracted from the non-permeate side of the membrane. The method is characterized in that a gas enriched with a fluoro compound is recovered.

【0015】ガス混合物を分離する場合、ガス混合物は
中空糸の外側から供給して中空糸の内側(孔側)から透
過ガスを取り出す方法で行っても、またガス混合物を中
空糸の一方の内側から供給して中空糸内を流動通過させ
てもう一方の内側から排出される間に、透過ガスを中空
糸の外側に透過させる方法で行ってもよいが、後者の方
法の方が効率がよいので好適である。
When the gas mixture is separated, the gas mixture may be supplied from the outside of the hollow fiber and the permeated gas may be taken out from the inside (hole side) of the hollow fiber, or the gas mixture may be separated from the inside of one of the hollow fibers. May be carried out by flowing the permeated gas to the outside of the hollow fiber while supplying the gas from the inside and flowing through the hollow fiber and discharging from the inside of the other, but the latter method is more efficient This is preferable.

【0016】使用される非対称性中空糸炭素膜として
は、有機高分子(ポリイミド、ポリピロロン、ポリアク
リロニトリル等)を不活性気体中で熱処理を行なって得
られるもの、あるいはグラッシーカーボンをプラズマ処
理して得られるものなどがある。
The asymmetric hollow fiber carbon membrane to be used is obtained by heat treatment of an organic polymer (polyimide, polypyrrololone, polyacrylonitrile, etc.) in an inert gas, or by plasma treatment of glassy carbon. There are things that can be done.

【0017】その中でも、特に、ポリイミド分離膜を部
分炭素化した非対称性中空糸炭素膜は、極めて優れた耐
熱性、耐溶剤性を有していると共に、パーフルオロ化合
物ガスと窒素などのキャリアーガスとの混合ガスからパ
ーフルオロ化合物ガスを分離する場合などのガス分離性
能が高いレベルのものである。
Among them, in particular, an asymmetric hollow fiber carbon membrane obtained by partially carbonizing a polyimide separation membrane has extremely excellent heat resistance and solvent resistance, and also has a perfluoro compound gas and a carrier gas such as nitrogen. Gas separation performance at a high level, such as when a perfluoro compound gas is separated from a mixed gas of the above.

【0018】さらに、分離膜が、芳香族ポリイミドから
なる非対称性中空糸膜を250〜495℃の範囲内の温
度であってしかも該中空糸膜の非対称性構造が維持され
る温度、および、酸素ガス含有雰囲気で、予備熱処理し
て熱安定化し、次いで、その予備熱処理された中空糸膜
を、500〜900℃であって不活性ガスの雰囲気下で
部分的に炭素化処理して得られる非対称性中空糸膜であ
ることが好ましい。
[0018] Further, the separation membrane is formed by heating the asymmetric hollow fiber membrane made of aromatic polyimide at a temperature in the range of 250 to 495 ° C and maintaining the asymmetric structure of the hollow fiber membrane; Preliminary heat treatment in a gas-containing atmosphere for thermal stabilization, followed by partial carbonization of the preheat-treated hollow fiber membrane at 500 to 900 ° C. in an inert gas atmosphere It is preferably a hollow fiber membrane.

【0019】このポリイミドの炭素化により得られる非
対称性中空糸炭素膜について、さらに詳しく説明する。
The asymmetric hollow fiber carbon membrane obtained by carbonizing the polyimide will be described in more detail.

【0020】この発明において、前記の芳香族ポリイミ
ドからなる非対称性中空糸膜は、特開昭60−1508
06号公報、特開昭61−133106号公報などに示
されているような方法で製造された単一構造(表面に緻
密層及び内部に多孔質層からなる単一非対称性構造)の
非対称性中空糸膜、あるいは、特開平2−169019
号公報、特願平1−70446号明細書などに記載され
ている方法などで製造された二層押出構造(外層が表面
の緻密層と内部の多孔質層とからなり、内層が多孔質層
からなる二層押出非対称性構造)の非対称性中空糸膜を
好適に挙げることができる。
In the present invention, the asymmetric hollow fiber membrane comprising the aromatic polyimide is disclosed in JP-A-60-1508.
No. 06, JP-A-61-133106, etc., the asymmetry of a single structure (single asymmetric structure comprising a dense layer on the surface and a porous layer inside) manufactured by a method as described in JP-A-61-133106, etc. Hollow fiber membrane, or Japanese Patent Application Laid-Open No. H2-169019
And a two-layer extruded structure manufactured by the method described in Japanese Patent Application No. 1-70446 (the outer layer is composed of a dense layer on the surface and the inner porous layer, and the inner layer is the porous layer). Asymmetric hollow fiber membrane having a two-layer extrusion asymmetric structure).

【0021】前記の単一膜構造の非対称性中空糸膜の製
法は、例えば、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物な
どの芳香族テトラカルボン酸成分と、ジアミノジメチル
ジフェニレンスルホン、ジアミノジフェニルメタン、
4,4’−ジアミノジフェニルエーテルなどの芳香族ジ
アミン成分とを、略等モル、パラクロルフェノールなど
のフェノール系溶媒中で、重合およびイミド化して、可
溶性の芳香族ポリイミドの溶液を調製し、その溶液を製
膜用ドープ液として使用して、チューブ・イン・オリフ
ィスタイプの紡糸用ノズルから、窒素雰囲気中に中空糸
状に押し出し、次いで、エタノール水溶液からなる凝固
液中で凝固させて、非対称性構造の中空糸膜となし、最
後に、その中空糸膜をエタノール洗浄してフェノール系
溶媒を抽出して除去し、イソオクタン溶剤によって前記
エタノールの置換を行った後、乾燥し、さらに熱処理し
て、好適なガス透過速度及び選択透過性を有する非対称
性中空糸膜を製造する方法を挙げることができる。
The method for producing an asymmetric hollow fiber membrane having a single membrane structure includes, for example, an aromatic tetracarboxylic acid component such as biphenyltetracarboxylic dianhydride, diaminodimethyldiphenylene sulfone, diaminodiphenylmethane,
An aromatic diamine component such as 4,4′-diaminodiphenyl ether is polymerized and imidized in a substantially equimolar phenolic solvent such as parachlorophenol to prepare a solution of a soluble aromatic polyimide. Is used as a dope solution for film formation, extruded from a tube-in-orifice type spinning nozzle into a hollow fiber into a nitrogen atmosphere, and then coagulated in a coagulating solution composed of an aqueous ethanol solution to form an asymmetric structure. A hollow fiber membrane is formed, and finally, the hollow fiber membrane is washed with ethanol to extract and remove a phenolic solvent, and after replacing the ethanol with an isooctane solvent, drying and further heat treatment, A method for producing an asymmetric hollow fiber membrane having a gas permeation rate and a selective permeability can be mentioned.

【0022】また、二層押出非対称性構造の非対称性中
空糸膜の製法は、前述の単一構造の中空糸膜の製法と同
様にして2種の可溶性芳香族ポリイミド溶液を調製し
て、それらの溶液を使用して、二層押し出しが可能であ
る二層押出紡糸用ノズルを使用するほかは、前述の単一
構造の中空糸膜の製法とほとんど同様にして、二層押出
非対称性構造を有する中空糸膜を製造する方法を挙げる
ことができる。
In the method for producing an asymmetric hollow fiber membrane having a two-layer extruded asymmetric structure, two kinds of soluble aromatic polyimide solutions are prepared in the same manner as in the method for producing a hollow fiber membrane having a single structure. In the same manner as in the above-described method of manufacturing a hollow fiber membrane having a single structure, except that a two-layer extrusion spinning nozzle capable of performing two-layer extrusion is used, a two-layer extrusion asymmetric structure is formed. And a method for producing a hollow fiber membrane having the same.

【0023】この発明の非対称性中空糸炭素膜は、その
外径が100〜2000μm、特に150〜1000μ
m程度であることが好ましく、又、その膜厚が10〜5
00μm、特に20〜200μm程度であることが好ま
しい。
The asymmetric hollow fiber carbon membrane of the present invention has an outer diameter of 100 to 2000 μm, particularly 150 to 1000 μm.
m, and the film thickness is 10 to 5
It is preferably about 00 μm, especially about 20 to 200 μm.

【0024】この発明の製法においては、例えば、前述
のようにして製造された芳香族ポリイミドからなる非対
称性中空糸膜を準備し、その非対称性中空糸膜を、25
0〜495℃、好ましくは260〜450℃の範囲内の
温度であって、しかも該中空糸膜の非対称性構造が維持
される温度、および、酸素ガス含有雰囲気で、0.1〜
100時間(特に0.3〜50時間)、予備熱処理して
熱安定化し、次いでその予備熱処理された中空糸膜を、
500〜900℃、好ましくは550〜800℃の温度
範囲であって、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス
等の不活性ガスの雰囲気下で、中空糸炭素膜を形成する
ことが好ましい。
In the production method of the present invention, for example, an asymmetric hollow fiber membrane made of the aromatic polyimide produced as described above is prepared, and the asymmetric hollow fiber membrane is subjected to 25
0 to 495 ° C., preferably 260 to 450 ° C., and at a temperature at which the asymmetric structure of the hollow fiber membrane is maintained, and 0.1 to 495 ° C. in an oxygen gas-containing atmosphere.
100 hours (especially 0.3 to 50 hours), heat-stabilize by pre-heat treatment, and then the pre-heat-treated hollow fiber membrane is
The hollow fiber carbon film is preferably formed in a temperature range of 500 to 900 ° C., preferably 550 to 800 ° C., and in an atmosphere of an inert gas such as a nitrogen gas, a helium gas, and an argon gas.

【0025】この発明の製法では、前述の酸素含有ガス
中での予備熱処理(熱安定化処理)は、次の炭素化処理
工程において前記の中空糸膜の非対称性構造が維持でき
るように、前記中空糸膜を形成している芳香族ポリイミ
ドを一部架橋および/または一部環化させ、あるいは、
不融化または不溶化して、熱的に安定である芳香族ポリ
イミドとするために、250〜495℃の範囲内の温度
であって、前記中空糸膜の非対称性構造が維持される温
度で行われる。
In the production method of the present invention, the preliminary heat treatment (thermal stabilization treatment) in the oxygen-containing gas is performed so that the asymmetric structure of the hollow fiber membrane can be maintained in the next carbonization treatment step. Partially cross-linked and / or partially cyclized aromatic polyimide forming the hollow fiber membrane, or
In order to infusibilize or insolubilize to obtain a thermally stable aromatic polyimide, the heat treatment is performed at a temperature in the range of 250 to 495 ° C., which is a temperature at which the asymmetric structure of the hollow fiber membrane is maintained. .

【0026】前記の中空糸膜の非対称性構造が維持され
る温度とは、例えば、該ポリイミドが後述する測定法で
測定された軟化温度を有する場合には、該ポリイミドの
軟化温度よりも、5℃以上低い温度、特に10℃以上低
い温度であり、また、該ポリイミドが実質的に軟化温度
又は二次転移温度を有していない場合には、その該ポリ
イミド製中空糸膜の非対称性構造が電子顕微鏡などで観
察して大幅に変形したりしない温度、多孔質層の平均孔
径が大幅に(50%以下に)縮小したりしない温度であ
ればよい。
The temperature at which the above-mentioned asymmetric structure of the hollow fiber membrane is maintained is, for example, when the polyimide has a softening temperature measured by a measuring method described later, the temperature is lower than the softening temperature of the polyimide by 5%. ° C or lower, especially 10 ° C or lower, and when the polyimide has substantially no softening temperature or second-order transition temperature, the asymmetric structure of the polyimide hollow fiber membrane may be Any temperature may be used as long as it is a temperature at which it is not significantly deformed by observation with an electron microscope or the like, or a temperature at which the average pore diameter of the porous layer is not significantly reduced (to 50% or less).

【0027】前記の予備熱処理は、前述の温度範囲内で
あれば、例えば、200℃の付近の温度から450℃の
付近の高温まで徐々に昇温させながら行うことによる予
備熱処理、あるいは、200〜350℃の温度で0.5
〜100時間(好ましくは1〜50時間)の熱処理し、
次いで、350〜490℃の温度で10〜300分間
(好ましくは20〜200分間)の熱処理するというよ
うに、複数段階で行う予備熱処理であってもよい。
If the preliminary heat treatment is within the above-mentioned temperature range, for example, the preliminary heat treatment is performed by gradually increasing the temperature from a temperature around 200 ° C. to a high temperature around 450 ° C. 0.5 at 350 ° C
Heat treatment for 100 hours (preferably 1 to 50 hours),
Next, a preliminary heat treatment performed in a plurality of stages, such as a heat treatment at a temperature of 350 to 490 ° C. for 10 to 300 minutes (preferably 20 to 200 minutes), may be used.

【0028】前記の非対称性中空糸膜の予備熱処理は、
前記芳香族ポリイミド製の中空糸膜(長尺の中空糸)を
高温の加熱炉に連続的に供給して連続的に行うことがで
き、また、複数本の非対称性中空糸膜の糸束を形成し
て、その糸束を適当な温度の加熱炉内に配置してある時
間加熱炉内に放置してバッチ的に熱処理を行うこともで
きる。
The preliminary heat treatment of the asymmetric hollow fiber membrane is performed by
The aromatic polyimide hollow fiber membrane (elongated hollow fiber) can be continuously supplied to a high-temperature heating furnace to be continuously performed, and a bundle of a plurality of asymmetric hollow fiber membranes can be formed. Once formed, the yarn bundle can be placed in a heating furnace at an appropriate temperature and left in the heating furnace for a certain period of time to perform batch heat treatment.

【0029】前記の予備熱化処理で使用する酸素含有気
体としては、例えば、空気、又は、酸素と窒素等の他の
不活性ガスとの種々の配合割合(特に、酸素含有割合;
5〜30容量%)の混合ガスなどを好げることができ
る。この発明の製法では、前述の酸素含有ガス中での予
備熱処理を行わないと、その後の工程の炭素化工程で、
中空糸膜の非対称性構造が損なわれるので適当ではな
く、また、予備熱処理を余りに高い温度で行うと、芳香
族ポリイミド製の非対称性中空糸膜がその非対称性構造
を最適に維持できなくなり、非対称性構造が損なわれた
り、著しくガス分離性能の劣った構造になったりするこ
とがあり、最終的な非対称性中空糸炭素膜が低い性能の
ガス分離膜となるので適当ではない。
As the oxygen-containing gas used in the preheating treatment, for example, air or various mixing ratios of oxygen and another inert gas such as nitrogen (particularly, the oxygen-containing ratio;
5 to 30% by volume). In the production method of the present invention, if the preliminary heat treatment in the oxygen-containing gas is not performed, in the subsequent carbonization step,
It is not appropriate because the asymmetric structure of the hollow fiber membrane is impaired, and if the preliminary heat treatment is performed at too high a temperature, the asymmetric hollow fiber membrane made of aromatic polyimide cannot maintain the asymmetric structure optimally, and In some cases, the asymmetric hollow fiber carbon membrane becomes a low-performance gas separation membrane, which is not suitable because the non-crystalline structure may be impaired or the gas separation performance may be significantly inferior.

【0030】前記の予備加熱された芳香族ポリイミド製
の非対称性中空糸膜の炭素化処理は、前述の予備加熱と
同様に、前記中空糸膜(長尺の中空糸)を高温の加熱炉
に連続的に供給して連続的に行うことができ、また、複
数本の非対称性中空糸膜の糸束を形成して、その糸束を
適当な温度の加熱炉内に配置してある時間加熱炉内に放
置してバッチ的に高熱処理(炭素化)を行うこともでき
る。
The carbonization of the preheated asymmetric hollow fiber membrane made of aromatic polyimide is carried out by heating the hollow fiber membrane (long hollow fiber) in a high-temperature heating furnace in the same manner as in the preheating described above. It can be supplied continuously and can be carried out continuously.Also, a plurality of asymmetric hollow fiber membrane yarn bundles are formed, and the yarn bundles are heated in a heating furnace at an appropriate temperature for a certain time. High heat treatment (carbonization) can also be performed batchwise by leaving it in a furnace.

【0031】この発明の製法では、前述のようにして製
造された非対称性中空糸炭素膜を、さらに、250〜4
50℃(特に300〜400℃)の温度であって、酸素
含有ガスの雰囲気で、0.2〜50時間、特に0.5〜
10時間、後熱処理してもよい。
In the production method of the present invention, the asymmetric hollow fiber carbon membrane produced as described above is further subjected to 250 to 4
At a temperature of 50 ° C. (particularly 300 to 400 ° C.) in an oxygen-containing gas atmosphere for 0.2 to 50 hours, especially 0.5 to 50 ° C.
Post heat treatment may be performed for 10 hours.

【0032】パーフルオロ化合物ガスとしては、フルオ
ロカーボン、SF6、NF3およびその混合物からなる群
から選ばれることが好ましい。フルオロカーボンとして
は、CF4、C26、C38、C410などが挙げられ
る。SF6ガスは、無色無臭で無毒の不活性ガスであ
り、気圧を上げることにより優れた絶縁耐力を示し、か
つ、液化温度も低く、低温でも加圧して使用できること
から、電気絶縁ガスとして好ましく利用される。
The perfluoro compound gas is preferably selected from the group consisting of fluorocarbon, SF 6 , NF 3 and mixtures thereof. Examples of the fluorocarbon include CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , and C 4 F 10 . SF 6 gas is a colorless, odorless, and non-toxic inert gas that exhibits excellent dielectric strength by increasing the air pressure, has a low liquefaction temperature, and can be used under pressure even at low temperatures, so it is preferably used as an electrical insulating gas. Is done.

【0033】さらに、キャリアーガスとしては、窒素ガ
ス、炭酸ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、空気等を
挙げることができる。SF6とこれらのガスの組み合わ
せは、絶縁耐力が大きく、膜に対する透過速度比が大き
く、ガス絶縁電気機器用に好ましい組み合わせである。
特に、窒素ガスは、毒性が無く、入手が容易である点
で、好ましく使用される。混合ガスとしては、上記の電
気絶縁用のガスに限定するものではなく、半導体プロセ
スなどに使われる他のガスが含まれていてもよい。パー
フルオロ化合物ガスの濃度は特に規定されない。
Further, examples of the carrier gas include nitrogen gas, carbon dioxide gas, helium gas, argon gas, air and the like. The combination of SF 6 and these gases has a large dielectric strength and a large transmission speed ratio to the membrane, and is a preferable combination for gas-insulated electric equipment.
In particular, nitrogen gas is preferably used because it has no toxicity and is easily available. The mixed gas is not limited to the above-mentioned gas for electric insulation, and may include other gases used in a semiconductor process or the like. The concentration of the perfluoro compound gas is not particularly limited.

【0034】非対称中空糸炭素膜は、例えば中空糸を適
当な長さに切断して多数(100〜100000)束ね
て形成させた中空糸膜束が、その両端の中空(孔)が塞
がらないように両端をエポキシ樹脂の如き樹脂で一体的
に固着して、モジュ−ル化し、これを少なくとも気体混
合物(原料ガス)の供給口、未透過気体の排出口及び透
過気体の排出口を有する容器に収納し、ガス分離回収装
置として用いられる。
The asymmetric hollow fiber carbon membrane is, for example, a hollow fiber membrane bundle formed by cutting hollow fibers into an appropriate length and bundling a large number (100 to 100,000) so that the hollows (holes) at both ends thereof are not blocked. The two ends are integrally fixed with a resin such as an epoxy resin to form a module, and the module is provided in a container having at least a gas mixture (raw material gas) supply port, a non-permeate gas discharge port, and a permeate gas discharge port. It is stored and used as a gas separation and recovery device.

【0035】本発明のガス分離装置の一実施態様を図1
に示した。パーフルオロガスとしてSF6を例に取り、
以下に説明する。ガス分離装置1は多数の中空糸2の形
状をした分離膜が密封容器6内に内蔵されており、SF
6と他の1種類以上のキャリアーガスからなる混合ガス
をガス分離装置1の混合ガス供給口3から連続的に供給
し、中空糸2の内側を非透過ガス排出口4側に流動さ
せ、分離膜を選択的に透過したガスは透過ガス排出口5
より排出し、分離膜を透過しなかったガスを非透過ガス
排出口4より排出することにより、透過速度の遅いSF
6を非透過ガス排出口4より分離回収することができ
る。なお、図1の樹脂壁7は中空糸2の両端部をエラス
トマ系樹脂、アクリレート系樹脂、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂などの適当な熱硬化製樹脂を固化して形成さ
れた円板状の樹脂壁で、樹脂壁内を各中空糸が貫通して
おり、中空糸内部の孔が樹脂壁の外に向かって開口して
いる。樹脂壁7は接着剤などを使用して密封容器6の内
壁に密封固着されている。また分離回収効率をより高め
るためにガス分離装置1において透過ガス排出口5に真
空ポンプ等を接続して透過ガスを減圧して回収すること
も有効であり、また、透過ガス排出口5のうちの一方か
ら混合ガス中に含まれない他の種類のガスをパージガス
として供給し、透過ガス排出口の他方から透過ガスと共
に排出することもできる。
One embodiment of the gas separation apparatus of the present invention is shown in FIG.
It was shown to. Taking SF 6 as an example of perfluoro gas,
This will be described below. The gas separation device 1 has a separation membrane in the form of a large number of hollow fibers 2 built in a sealed container 6,
A mixed gas comprising 6 and one or more other types of carrier gas is continuously supplied from a mixed gas supply port 3 of the gas separation device 1, and the inside of the hollow fiber 2 is caused to flow to a non-permeate gas discharge port 4 side to be separated. The gas that has selectively permeated the membrane is the permeated gas outlet 5
By discharging the gas that has been discharged through the separation membrane through the non-permeate gas discharge port 4, the SF that has a low permeation rate is discharged.
6 can be separated and recovered from the non-permeate gas outlet 4. The resin wall 7 shown in FIG. 1 is a disc-shaped resin wall formed by solidifying an appropriate thermosetting resin such as an elastomer resin, an acrylate resin, an epoxy resin, or a phenol resin at both ends of the hollow fiber 2. Thus, each hollow fiber penetrates through the resin wall, and a hole in the hollow fiber opens toward the outside of the resin wall. The resin wall 7 is hermetically fixed to the inner wall of the sealed container 6 using an adhesive or the like. In order to further enhance the separation and recovery efficiency, it is effective to connect a vacuum pump or the like to the permeated gas discharge port 5 in the gas separation device 1 to collect and reduce the permeated gas under reduced pressure. Alternatively, another type of gas not contained in the mixed gas may be supplied as a purge gas from one of the outlets and discharged together with the permeated gas from the other of the permeated gas outlets.

【0036】[0036]

【実施例】以下、この発明を参考例および実施例によっ
てさらに詳しく説明する。しかし、この発明はそれらの
実施例によって限定されるものではない。非対称性中空
糸膜(未炭素化中空糸膜)、非対称性中空糸炭素膜等に
ついて、各ガスの透過性能は、次に示す方法で測定し
た。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to Examples and Examples. However, the present invention is not limited by those embodiments. For the asymmetric hollow fiber membrane (uncarbonized hollow fiber membrane), the asymmetric hollow fiber carbon membrane, and the like, the permeation performance of each gas was measured by the following method.

【0037】〔ガス透過性能〕まず、以下の実施例など
で製造した中空糸膜と、ステンレスパイプと、エポキシ
樹脂系接着剤とを使用して、透過性能評価用の中空糸エ
レメントを作成した。そして、透過性能は、ステンレス
容器に、透過性能評価用の中空糸膜の中空糸エレメント
を装着し、N2、SF6、C26、CF4などの純ガスを
用いて、50℃の温度、10kgf/cm2あるいは2
kgf/cm2の圧で、ガス透過試験を行い、ガス透過
速度と、各ガスの透過速度比(選択透過性、分離度を示
す)とを算出した。
[Gas Permeation Performance] First, a hollow fiber element for evaluating permeation performance was prepared by using the hollow fiber membrane produced in the following examples, a stainless steel pipe, and an epoxy resin-based adhesive. The permeation performance was measured at 50 ° C. using a pure gas such as N 2 , SF 6 , C 2 F 6 , or CF 4 by attaching a hollow fiber element of a hollow fiber membrane for permeation performance evaluation to a stainless steel container. Temperature, 10kgf / cm 2 or 2
A gas permeation test was performed at a pressure of kgf / cm 2 , and a gas permeation rate and a permeation rate ratio of each gas (indicating selective permeability and separation degree) were calculated.

【0038】参考例1 〔ポリイミド溶液1の調製〕酸成分として、3,3’,
4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BP
DA)20ミリモルと、2,2’−ビス(3,4−ジカ
ルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物
(6FDA)70ミリモルとピロメリット酸二無水物
(PMDA)10ミリモルと、ジアミン成分として、ジ
メチル−3,7−ジアミノジべンゾチオフェン−5,5
−ジオキシド(TSN)100ミリモルとを、パラクロ
ロフェノール331gとともに、攪拌機と窒素ガス導入
管とが付設されたセパラブルフラスコに入れて、窒素ガ
スを流して、反応液を攪拌しながら、180℃の重合温
度で18時間重合させて、芳香族ポリイミド濃度が16
重量%である芳香族ポリイミド溶液を調整した。このポ
リイミド溶液は、100℃の回転粘度が1600ポイズ
であった。この芳香族ポリイミド溶液を、400メッシ
ュのステンレス金網で濾過して、紡糸用のドープ溶液1
を準備した。
Reference Example 1 [Preparation of Polyimide Solution 1] As an acid component, 3,3 ′,
4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BP
DA) 20 mmol, 2,2′-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (6FDA) 70 mmol, pyromellitic dianhydride (PMDA) 10 mmol, and as a diamine component, Dimethyl-3,7-diaminodibenzothiophene-5,5
-100 mmol of dioxide (TSN), together with 331 g of parachlorophenol, was placed in a separable flask equipped with a stirrer and a nitrogen gas inlet tube, and a nitrogen gas was flowed while stirring the reaction solution at 180 ° C. Polymerization is performed at the polymerization temperature for 18 hours, and the aromatic polyimide concentration becomes 16
A weight percent aromatic polyimide solution was prepared. This polyimide solution had a rotational viscosity at 100 ° C. of 1600 poise. This aromatic polyimide solution was filtered through a 400-mesh stainless steel mesh to obtain a dope solution 1 for spinning.
Was prepared.

【0039】[ポリイミド溶液2の調整]酸成分とし
て、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸
二無水物(BPDA)20ミリモルと、2,2’−ビス
(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロ
パン二無水物(6FDA)70ミリモルとピロメリット
酸二無水物(PMDA)10ミリモルと、ジアミン成分
として、ジメチル−3,7−ジアミノジべンゾチオフェ
ン−5,5−ジオキシド(TSN)100ミリモルと
を、パラクロロフェノール252gとともに、攪拌機と
窒素ガス導入管とが付設されたセパラブルフラスコに入
れて、窒素ガスを流して、反応液を攪拌しながら、18
0℃の重合温度で18時間重合させて、芳香族ポリイミ
ド濃度が20重量%である芳香族ポリイミド溶液を調整
した。このポリイミド溶液は、100℃の回転粘度が2
700ポイズであった。この芳香族ポリイミド溶液を、
400メッシュのステンレス金網で濾過して、紡糸用の
ドープ溶液2を準備した。
[Preparation of Polyimide Solution 2] As acid components, 20 mmol of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) and 2,2′-bis (3,4-di (Carboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (6FDA) 70 mmol, pyromellitic dianhydride (PMDA) 10 mmol, and dimethyl-3,7-diaminodibenzothiophene-5,5-dioxide (TSN) as a diamine component 100 mmol and 252 g of parachlorophenol were put into a separable flask equipped with a stirrer and a nitrogen gas inlet tube, and nitrogen gas was flown thereinto while stirring the reaction solution.
Polymerization was performed at a polymerization temperature of 0 ° C. for 18 hours to prepare an aromatic polyimide solution having an aromatic polyimide concentration of 20% by weight. This polyimide solution has a rotational viscosity of 2 at 100 ° C.
It was 700 poise. This aromatic polyimide solution,
The solution was filtered through a stainless steel mesh of 400 mesh to prepare a dope solution 2 for spinning.

【0040】[二層押出非対称性構造の非対称性中空糸
膜の製法]二層押出用紡糸ノズル(外部円形開口部の外
径1700μm、外部円形開口部のスリット幅150μ
m、内部円形開口部の外径1200μm、内部円形開口
部のスリット幅300μm、芯部開口部の外径400μ
m)を備えた紡糸装置に、紡糸用ドープ溶液1および2
を仕込み、そして前記紡糸用ノズルの外部円形開口部の
スリットから紡糸用ドープ液1を、内部円形開口部のス
リットからその紡糸用ドープ液2を中空糸状に吐出させ
て、その中空糸状体を窒素雰囲気中を通した後、65重
量%のエタノール水溶液からなる一次凝固液(0℃)に
浸漬し、さらに、一対の案内ロールを備えた二次凝固装
置内の二次凝固液(0℃)内で案内ロール間を往復させ
て、中空糸状体の凝固を完了させて、芳香族ポリイミド
製の中空糸膜を引き取りロールで引き取りながら(引き
取り速度15m/分)、紡糸を行った。
[Method for producing an asymmetric hollow fiber membrane having an asymmetric structure of two-layer extrusion] A spinning nozzle for two-layer extrusion (outer diameter of outer circular opening 1700 μm, slit width of outer circular opening 150 μm)
m, outer diameter of inner circular opening: 1200 μm, slit width of inner circular opening: 300 μm, outer diameter of core opening: 400 μm
m), the spinning dope solutions 1 and 2
The spinning dope 1 is discharged from the slit at the outer circular opening of the spinning nozzle, and the spinning dope 2 is discharged into the hollow fiber through the slit at the inner circular opening. After passing through the atmosphere, it is immersed in a primary coagulation liquid (0 ° C.) composed of a 65% by weight aqueous solution of ethanol, and further in a secondary coagulation liquid (0 ° C.) in a secondary coagulation apparatus equipped with a pair of guide rolls. Then, the solidification of the hollow fiber body was completed by reciprocating between the guide rolls, and the spinning was performed while the hollow fiber membrane made of the aromatic polyimide was taken up by the take-up roll (take-up speed: 15 m / min).

【0041】最後に、この中空糸膜をボビンに巻き取
り、エタノールで充分に凝固溶媒等を洗浄した後、イソ
オクタン(置換溶媒)でエタノールを置換し、さらに、
中空糸膜を100℃に加熱して、イソオクタンの蒸発・
乾燥を行い、さらに、300℃の温度で30分間、中空
糸膜の熱処理を行って、乾燥及び熱処理された芳香族ポ
リイミド製の非対称性中空糸膜(中空糸膜の外径:42
0μm、その膜厚:110μm)を製造した。
Finally, the hollow fiber membrane is wound around a bobbin, and after sufficiently washing the coagulation solvent and the like with ethanol, the ethanol is replaced with isooctane (substitution solvent).
The hollow fiber membrane is heated to 100 ° C to evaporate isooctane.
After drying, the hollow fiber membrane was heat-treated at a temperature of 300 ° C. for 30 minutes, and the dried and heat-treated aromatic polyimide asymmetric hollow fiber membrane (outer diameter of the hollow fiber membrane: 42)
0 μm, and its film thickness: 110 μm).

【0042】参考例2 [ポリイミド溶液の調整]ポリイミド原料の酸成分とし
て、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸
二無水物(BPDA) 40ミリモル、2,2’−ビス
(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロ
パン二無水物(6FDA) 45ミリモル、ピロメリッ
ト酸二無水物(PMDA) 15ミリモル、ジアミン成
分としてジメチル−3,7−ジアミノジベンゾチオフェ
ン−5,5−ジオキシド(TSN) 50ミリモル、
2,2’,5,5’−テトラクロロベンジジン(TC
B) 50ミリモルを使用した以外は、参考例1のポリ
イミド溶液2の調整と同様な方法でポリイミドドープ液
を準備した。
Reference Example 2 [Preparation of polyimide solution] As an acid component of a polyimide raw material, 40 mmol of 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) and 2,2'-bis (3 , 4-Dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (6FDA) 45 mmol, pyromellitic dianhydride (PMDA) 15 mmol, dimethyl-3,7-diaminodibenzothiophene-5,5-dioxide (diamine component) TSN) 50 mmol,
2,2 ', 5,5'-tetrachlorobenzidine (TC
B) A polyimide dope solution was prepared in the same manner as in the preparation of the polyimide solution 2 of Reference Example 1 except that 50 mmol was used.

【0043】〔単一構造の非対称性中空糸膜の製造〕そ
の紡糸用ドープ液を、中空糸紡糸用ノズル(円形開口部
の外径;1000μm、円形開口部のスリット幅;20
0μm、芯部開口部の外径;400μm)を備えた紡糸
装置に仕込み、そして、前記紡糸用ノズルから中空糸状
に吐出させて、その中空糸状体を窒素雰囲気中を通した
後、65重量%のエタノール水溶液からなる一次凝固液
(0℃)に浸漬し、さらに、一対の案内ロールを備えた
二次凝固装置内の二次凝固液(0℃)中で案内ロール間
を往復させて、中空糸状体の凝固を完了させて、芳香族
ポリイミド製の中空糸膜を引き取りロールで引き取りな
がら(引き取り速度15m/分)、紡糸を行った。
[Production of Single-Structure Asymmetric Hollow Fiber Membrane] The dope for spinning was poured into a hollow fiber spinning nozzle (outer diameter of circular opening: 1000 μm, slit width of circular opening: 20).
0 μm, outer diameter of core opening: 400 μm), and the mixture is discharged in a hollow fiber form from the spinning nozzle, and after passing the hollow fiber body in a nitrogen atmosphere, 65% by weight. Immersed in a primary coagulation liquid (0 ° C.) composed of an aqueous ethanol solution, and further reciprocated between guide rolls in a secondary coagulation liquid (0 ° C.) in a secondary coagulation apparatus equipped with a pair of guide rolls to form a hollow. After the coagulation of the filamentous body was completed, the spinning was performed while the aromatic polyimide hollow fiber membrane was being taken up by a take-up roll (take-up speed: 15 m / min).

【0044】最後に、この中空糸膜をボビンに巻き取
り、エタノールで充分に凝固溶媒等を洗浄した後、イソ
オクタン(置換溶媒)でエタノールを置換し、さらに、
中空糸膜を100℃に加熱して、イソオクタンの蒸発・
乾燥を行い、さらに、300℃の温度で30分間、中空
糸膜の熱処理を行って、乾燥及び熱処理された芳香族ポ
リイミド製の非対称性中空糸膜(中空糸膜の外径:42
0μm、その膜厚:110μm)を製造した。
Finally, the hollow fiber membrane is wound around a bobbin, and after thoroughly washing the coagulation solvent and the like with ethanol, the ethanol is replaced with isooctane (substitution solvent).
The hollow fiber membrane is heated to 100 ° C to evaporate isooctane.
After drying, the hollow fiber membrane was heat-treated at a temperature of 300 ° C. for 30 minutes, and the dried and heat-treated aromatic polyimide asymmetric hollow fiber membrane (outer diameter of the hollow fiber membrane: 42)
0 μm, and its film thickness: 110 μm).

【0045】参考例3 ポリイミド原料の酸成分として、3,3’,4,4’−
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA) 1
00ミリモル、ジアミン成分としてジメチル−3,7−
ジアミノジベンゾチオフェン−5,5−ジオキシド(T
SN) 90ミリモル、4,4’−ジアミノジフェニル
エーテル(DADE) 10ミリモルを使用した以外
は、参考例2と同様な方法でポリイミド中空糸膜を製造
した。
Reference Example 3 As an acid component of a polyimide raw material, 3,3 ′, 4,4′-
Biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) 1
00 mmol, dimethyl-3,7- as diamine component
Diaminodibenzothiophene-5,5-dioxide (T
SN) A polyimide hollow fiber membrane was produced in the same manner as in Reference Example 2, except that 90 mmol and 4,4'-diaminodiphenyl ether (DADE) 10 mmol were used.

【0046】実施例1 参考例1で得られた非対称性中空糸膜を、空気雰囲気の
オーブン中、無緊張下、270℃で38時間熱処理した
後さらに400℃で30分間、予備熱処理して熱安定化
した。次に、予備熱処理された非対称性中空糸膜は、石
英ガラス管中を550℃に調節し窒素雰囲気に保たれた
電気管状炉内を、送りだしロールと引き取りロールとの
間で20cm/分の等速度で通過させて、滞留時間4分
間の炭素化処理が行なわれ、非対称性中空糸炭素膜を製
造した。
Example 1 The asymmetric hollow fiber membrane obtained in Reference Example 1 was subjected to a heat treatment at 270 ° C. for 38 hours in an air atmosphere oven without tension, followed by a preliminary heat treatment at 400 ° C. for 30 minutes. Stabilized. Next, the preheat-treated asymmetric hollow fiber membrane is placed in a quartz glass tube at 550 ° C. and maintained in a nitrogen atmosphere in an electric tubular furnace at a rate of 20 cm / min between a feed roll and a take-off roll. The mixture was passed at a speed to carry out carbonization treatment for a residence time of 4 minutes to produce an asymmetric hollow fiber carbon membrane.

【0047】前述のようにして製造した非対称性中空糸
炭素膜について、電子顕微鏡を使用して、中空糸炭素膜
断面の10000倍の写真を写し、その写真における中
空糸炭素膜の断面を観察することにより、炭素化された
緻密層(表面層)及び一部炭素化された多孔質層(緻密
層に隣接した多孔質層)からなる非対称性構造を確認し
た。
Using the electron microscope, a photograph of the asymmetric hollow fiber carbon membrane produced as described above is taken at a magnification of 10,000 times the cross section of the hollow fiber carbon membrane, and the cross section of the hollow fiber carbon membrane in the photograph is observed. This confirmed an asymmetric structure composed of a carbonized dense layer (surface layer) and a partially carbonized porous layer (porous layer adjacent to the dense layer).

【0048】この中空糸炭素膜について、透過性能の測
定法に従って、透過性能の測定を行った。それらの結果
を表1に示す。
The permeation performance of the hollow fiber carbon membrane was measured according to the permeation performance measurement method. Table 1 shows the results.

【0049】実施例2 実施例1で得られた中空糸炭素膜を、シリコーンオイル
のイソオクタン溶液に浸し、100℃に加熱してイソオ
クタンを蒸発させ、中空糸炭素膜の表面にシリコーンオ
イルをコートした。この中空糸炭素膜について、透過性
能の測定法に従って、透過性能の測定を行った。それら
の結果を表1に示す。
Example 2 The hollow fiber carbon film obtained in Example 1 was immersed in a solution of silicone oil in isooctane, heated to 100 ° C. to evaporate the isooctane, and the surface of the hollow fiber carbon film was coated with silicone oil. . The permeation performance of the hollow fiber carbon membrane was measured according to the permeation performance measurement method. Table 1 shows the results.

【0050】実施例3 炭素化温度を600℃とした以外は、実施例1と同様に
して作製した中空糸炭素膜を、シリコーンオイルのイソ
オクタン溶液に浸し、100℃に加熱してイソオクタン
を蒸発させ、中空糸炭素膜の表面にシリコーンオイルを
コートした。この中空糸炭素膜について、透過性能の測
定法に従って、透過性能の測定を行った。それらの結果
を表1に示す。
Example 3 A hollow fiber carbon membrane produced in the same manner as in Example 1 except that the carbonization temperature was set to 600 ° C. was immersed in an isooctane solution of silicone oil, and heated to 100 ° C. to evaporate the isooctane. The surface of the hollow fiber carbon membrane was coated with silicone oil. The permeation performance of the hollow fiber carbon membrane was measured according to the permeation performance measurement method. Table 1 shows the results.

【0051】実施例4 炭素化温度を700℃とした以外は、実施例3と同様の
方法でシリコーンオイルをコートした中空糸炭素膜を作
製した。この中空糸炭素膜について、透過性能の測定法
に従って、透過性能の測定を行った。それらの結果を表
1に示す。
Example 4 A hollow fiber carbon membrane coated with silicone oil was prepared in the same manner as in Example 3 except that the carbonization temperature was 700 ° C. The permeation performance of the hollow fiber carbon membrane was measured according to the permeation performance measurement method. Table 1 shows the results.

【0052】実施例5 参考例1で得られた非対称性中空糸膜の代わりに参考例
2で得られた非対称性中空糸膜を用いた以外は、実施例
1と同様な方法で中空糸炭素膜を作製した。
Example 5 A hollow fiber carbon was produced in the same manner as in Example 1 except that the asymmetric hollow fiber membrane obtained in Reference Example 2 was used instead of the asymmetric hollow fiber membrane obtained in Reference Example 1. A film was prepared.

【0053】製造した非対称性中空糸炭素膜について、
電子顕微鏡を使用して、中空糸炭素膜断面の10000
倍の写真を写し、その写真における中空糸炭素膜の断面
を観察することにより、炭素化された緻密層(表面層)
及び一部炭素化された多孔質層(緻密層に隣接した多孔
質層)からなる非対称性構造を確認した。この中空糸炭
素膜について、透過性能の測定法に従って、透過性能の
測定を行った。それらの結果を表1に示す。
For the produced asymmetric hollow fiber carbon membrane,
Using an electron microscope, the cross section of the hollow fiber carbon membrane was 10,000
Take a 2 × photograph and observe the cross section of the hollow fiber carbon membrane in the photograph to obtain a carbonized dense layer (surface layer).
An asymmetric structure composed of a partially carbonized porous layer (porous layer adjacent to the dense layer) was confirmed. The permeation performance of the hollow fiber carbon membrane was measured according to the permeation performance measurement method. Table 1 shows the results.

【0054】実施例6 炭素化温度を600℃とした以外は、実施例5と同様な
方法で中空糸炭素膜を作製した。この中空糸炭素膜につ
いて、透過性能の測定法に従って、透過性能の測定を行
った。それらの結果を表1に示す。
Example 6 A hollow fiber carbon membrane was produced in the same manner as in Example 5, except that the carbonization temperature was changed to 600 ° C. The permeation performance of the hollow fiber carbon membrane was measured according to the permeation performance measurement method. Table 1 shows the results.

【0055】比較例1〜3 炭素化する前の、参考例1〜3で得られたポリイミド中
空糸膜をシリコーンオイルのイソオクタン溶液に浸し、
100℃に加熱してイソオクタンを蒸発させ、中空糸の
表面にシリコーンオイルをコートした。それらの膜つい
て、透過性能の測定法に従って、透過性能の測定を行っ
た。それらの結果を表1に示す。
Comparative Examples 1 to 3 The polyimide hollow fiber membranes obtained in Reference Examples 1 to 3 before carbonization were immersed in a solution of silicone oil in isooctane.
Isooctane was evaporated by heating to 100 ° C., and the surface of the hollow fiber was coated with silicone oil. The permeation performance of these films was measured according to the permeation performance measurement method. Table 1 shows the results.

【0056】従来の炭素化していない分離膜と比較し
て、炭素化膜は、N2の透過速度が大きく、パーフルオ
ロ化合物との分離性能が非常に優れていることがわか
る。
It can be seen that the carbonized membrane has a higher N 2 permeation rate and is much better at separating perfluoro compounds than the conventional non-carbonized separation membrane.

【0057】[0057]

【表1】 [Table 1]

【0058】[0058]

【発明の効果】表1からわかるように、非対称性中空糸
炭素膜を用いることにより、パーフルオロ化合物ガスを
含む混合物ガスから、従来の有機膜よりでは達成できな
かった高い分離係数と透過速度を得ることができ、高効
率でパーフルオロ化合物ガスを分離回収することが可能
となる。
As can be seen from Table 1, the use of an asymmetric hollow fiber carbon membrane allows a mixture gas containing a perfluoro compound gas to obtain a high separation coefficient and a high permeation rate, which cannot be achieved by a conventional organic membrane. Thus, the perfluoro compound gas can be separated and recovered with high efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本願発明のパーフルオロ化合物ガスを分離回収
する装置の1例を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one example of an apparatus for separating and recovering a perfluoro compound gas of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1;ガス分離装置 2;炭素膜中空糸 3;原料ガス供給口(混合ガス供給口) 4;非透過ガス排出口 5;透過ガス排出口 6;密封容器 7;樹脂壁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Gas separation device 2: Carbon membrane hollow fiber 3: Source gas supply port (mixed gas supply port) 4: Non-permeate gas outlet 5; Permeate gas outlet 6; Sealed container 7; Resin wall

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D006 GA41 HA02 HA18 KE06P MA01 MA25 MA31 MA33 MB03 MB04 MB13 MB15 MC05X MC39 MC58X MC89 NA04 NA10 NA62 NA63 NA64 PA02 PB19 PB70 PC01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4D006 GA41 HA02 HA18 KE06P MA01 MA25 MA31 MA33 MB03 MB04 MB13 MB15 MC05X MC39 MC58X MC89 NA04 NA10 NA62 NA63 NA64 PA02 PB19 PB70 PC01

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも1種のパーフルオロ化合物ガス
および少なくとも1種のキャリアーガスを包含する混合
ガスを、非対称性中空糸炭素膜に供給し、膜の透過側か
らパーフルオロ化合物の含有量の減少した少なくとも1
種のキャリアーガスからなるガスを取り出し、膜の非透
過側から実質的に少なくとも1種のパーフルオロ化合物
が濃縮されたガスを回収することを特徴とする、パーフ
ルオロ化合物ガスの分離回収方法。
A mixed gas containing at least one perfluoro compound gas and at least one carrier gas is supplied to an asymmetric hollow fiber carbon membrane, and the content of the perfluoro compound is reduced from the permeation side of the membrane. At least one
A method for separating and recovering a perfluoro compound gas, comprising extracting a gas composed of a kind of carrier gas and collecting a gas substantially enriched with at least one kind of perfluoro compound from the non-permeate side of the membrane.
【請求項2】非対称性中空糸炭素膜が、芳香族ポリイミ
ドからなる非対称性中空糸膜を部分炭素化して得られた
非対称性構造を有する中空糸炭素膜であることを特徴と
する請求項1記載のパーフルオロ化合物ガスの分離回収
方法。
2. The asymmetric hollow fiber carbon membrane is a hollow fiber carbon membrane having an asymmetric structure obtained by partially carbonizing an asymmetric hollow fiber membrane made of an aromatic polyimide. The method for separating and recovering a perfluoro compound gas described in the above.
【請求項3】非対称性中空糸炭素膜が、芳香族ポリイミ
ドからなる非対称性中空糸膜を、250〜495℃の範
囲内の温度であってしかも該中空糸膜の非対称性構造が
維持される温度、および、酸素含有ガスの雰囲気で、予
備熱処理して熱安定化し、次いで、その予備処理された
中空糸膜を、500〜900℃で不活性ガスの雰囲気下
で部分的に炭素化処理して得られる非対称性構造を有す
る中空糸炭素膜であることを特徴とする請求項1記載の
パーフルオロ化合物ガスの分離回収方法。
3. An asymmetric hollow fiber carbon membrane comprising an aromatic polyimide and an asymmetric hollow fiber membrane at a temperature in the range of 250 to 495 ° C., and the asymmetric structure of the hollow fiber membrane is maintained. Preliminary heat treatment is performed at a temperature and in an atmosphere of an oxygen-containing gas to stabilize the heat. Then, the pretreated hollow fiber membrane is partially carbonized at 500 to 900 ° C. in an atmosphere of an inert gas. 2. The method for separating and recovering perfluoro compound gas according to claim 1, wherein the hollow fiber carbon membrane has an asymmetric structure obtained by the above method.
【請求項4】パーフルオロ化合物ガスが、フルオロカー
ボン、SF6およびその混合物からなる群から選ばれる
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3記載のパーフ
ルオロ化合物ガスの分離回収方法。
4. The method according to claim 1, wherein the perfluoro compound gas is selected from the group consisting of fluorocarbon, SF 6 and a mixture thereof.
【請求項5】キャリアーガスが、N2、Ar、He,C
2、空気からなる群から選ばれる請求項1ないし請求
項3記載のパーフルオロ化合物ガスの分離回収方法。
5. The method according to claim 1, wherein the carrier gas is N 2 , Ar, He, C.
4. The method for separating and recovering perfluoro compound gas according to claim 1, which is selected from the group consisting of O 2 and air.
【請求項6】多数の中空糸の形状をした非対称炭素膜が
密封容器内に内蔵されており、中空糸内側に通じるガス
供給口と非透過ガス排出口、さらに、中空糸の外側に少
なくとも1つの透過ガス排出口を有するガス分離装置で
あり、少なくとも1種のパーフルオロ化合物ガスと少な
くとも1種のキャリアーガスからなる混合ガスをガス分
離装置のガス供給口から中空糸の内側に導入し、膜の透
過側からパーフルオロ化合物の含有量の減少した少なく
とも1種のキャリアーガスからなるガスを取り出し、膜
の非透過側から実質的に少なくとも1種のパーフルオロ
化合物が濃縮されたガスを回収することを特徴とするパ
ーフルオロ化合物ガスの分離回収装置。
6. An asymmetric carbon membrane in the form of a large number of hollow fibers is housed in a sealed container, and a gas supply port and a non-permeate gas outlet communicating with the inside of the hollow fiber, and at least one non-permeable gas outlet outside the hollow fiber. A gas mixture comprising at least one perfluoro compound gas and at least one carrier gas, which is introduced from the gas supply port of the gas separator into the inside of the hollow fiber, the membrane comprising: Extracting a gas comprising at least one carrier gas having a reduced perfluoro compound content from the permeate side of the membrane, and recovering a gas substantially enriched with at least one perfluoro compound from the non-permeate side of the membrane. An apparatus for separating and recovering a perfluoro compound gas.
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