JP2003010648A - Hollow yarn separation membrane module and gas separation method - Google Patents
Hollow yarn separation membrane module and gas separation methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス選択透過性を
有する多数本の中空糸を束ねた中空糸束からなり、混合
ガスから特定ガス成分を選択的に分離するための中空糸
分離膜モジュールと、それを用いたガス分離方法に関す
る。特に、本発明は、構造が簡単で加工が極めて容易で
あり、小型化が可能であり、分離効率が優れた中空糸分
離膜モジュールと、それを用いたガス分離方法に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hollow fiber separation membrane module for selectively separating a specific gas component from a mixed gas, the hollow fiber bundle comprising a bundle of a large number of hollow fibers having gas selective permeability. And a gas separation method using the same. In particular, the present invention relates to a hollow fiber separation membrane module that has a simple structure, is extremely easy to process, can be downsized, and has excellent separation efficiency, and a gas separation method using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】中空糸束を容器内に装着した中空糸分離
膜モジュールは、膜の有効膜面積を大きくできるため、
ガス混合物から特定ガス成分を高効率で分離するための
種々の用途で利用されている。中空糸エレメントは、通
常、選択的透過性を持つ多数本の中空糸を束ねた中空糸
束と、前記中空糸束の少なくとも一方の端部を中空糸が
開口するように樹脂などで固着した管板とを含んで構成
されている。中空糸分離膜モジュールは、通常、前記中
空糸エレメントを、少なくとも混合ガス導入口、透過ガ
ス排出口、非透過ガス排出口とを備える容器内に、混合
ガス導入口から導入された混合ガスが中空糸表面に接し
ながら流れ、その間に混合ガス中の特定ガス成分が中空
糸の透過側へ選択的に透過して透過ガス排出口から排出
され、透過しなかった非透過ガスは非透過ガス排出口か
ら排出されるように、中空糸の内側へ通じる空間と中空
糸の外側へ通じる空間とが容器と管板とで隔絶されるよ
うに装着されて構成されている。2. Description of the Related Art A hollow fiber separation membrane module having a hollow fiber bundle installed in a container can increase the effective membrane area of the membrane.
It is used in various applications for separating a specific gas component from a gas mixture with high efficiency. The hollow fiber element is usually a hollow fiber bundle in which a large number of selectively permeable hollow fibers are bundled, and a tube in which at least one end of the hollow fiber bundle is fixed with resin or the like so that the hollow fibers are opened. And a plate. In the hollow fiber separation membrane module, usually, the hollow fiber element is provided in a container having at least a mixed gas inlet, a permeated gas outlet, and a non-permeated gas outlet, and a mixed gas introduced from the mixed gas inlet is hollow. While flowing in contact with the yarn surface, the specific gas component in the mixed gas is selectively permeated to the permeate side of the hollow fiber and discharged from the permeated gas outlet, while the non-permeated gas that did not permeate is the non-permeated gas outlet. In order to be discharged from the hollow fiber, the space leading to the inside of the hollow fiber and the space leading to the outside of the hollow fiber are mounted so as to be isolated by the container and the tube sheet.
【０００３】中空糸分離膜モジュールの容器は、通常、
少なくとも一方の端部が開口しているシェルとその開口
部を蓋うキャップとで構成される。このシェルとキャッ
プとは、シェルとキャップに取り付けられたフランジに
よりボルトナットで締付固定したり、シェルの外周部と
キャップの内周部にネジを形成してネジにより締付固定
したり、シェルとキャップとが嵌め合わせできるように
して嵌合によって固定されて、前記容器を形成してい
る。The container of the hollow fiber separation membrane module is usually
It is composed of a shell having at least one open end and a cap for covering the opening. This shell and cap can be tightened and fixed with bolts and nuts by the flanges attached to the shell and cap, or can be tightened and fixed with screws by forming screws on the outer circumference of the shell and the inner circumference of the cap. And the cap are fixed by fitting so that they can be fitted to each other to form the container.
【０００４】このような、フランジとボルトナットによ
る締付固定や、シェルの外周部とキャップの内周部にネ
ジを形成してネジによる締付固定の場合には、高い気密
性を得ることができるが、フランジ部やネジ形成部をシ
ェルの外側へ出っ張って設ける必要があり、中空糸分離
膜モジュールを小型化するうえで障害になるという問題
があった。また、シェルとキャップとを嵌合して固定す
る場合には、気密性が失われやすく、又、複雑な加工を
おこなって嵌合部をシェルとキャップに形成する必要が
あるという問題があった。In the case where the flange and the bolt and nut are tightened and fixed, or the screw is formed on the outer peripheral portion of the shell and the inner peripheral portion of the cap, the airtightness can be high. However, it is necessary to project the flange portion and the screw forming portion to the outside of the shell, which is a problem in reducing the size of the hollow fiber separation membrane module. In addition, when fitting and fixing the shell and the cap, there is a problem that airtightness is likely to be lost, and complicated processing needs to be performed to form the fitting portion on the shell and the cap. .
【０００５】一方、中空糸分離膜エレメントに芯棒や芯
管を配置することは既に検討されているが、これらは中
空糸を配糸集束して中空糸束を製造するときの芯棒とす
るものや、ガスの通路を形成するために用いられるもの
であった。更に、特公平５−９１２５号公報は、中空糸
束の中央に位置した支持棒で中空糸束の両端部の管板と
圧力室を形成するエンドキャップとを堅固に取り付けた
外殻（シェル）のないガス透過装置（中空糸エレメン
ト）と、この複数個をハウジングにアセンブリングした
空気ろ過装置を提案している。しかし、このキャップが
締付固定された中空糸エレメントは、別途容器内に収納
して使用するものであるのでモジュールを小型化するも
のではないし、加工が容易なものではない。また、特開
２００１−６２２５７号公報は、中空糸束の中央部に中
空糸束を支持する機能とパージガスを導入する機能とを
併せ持つ芯管を配置した中空糸エレメントを開示してい
る。しかし、中空糸エレメントと容器（シェルとキャッ
プ）とを一体化するものでなく、モジュールの小型化や
加工容易性においては十分なものではなかった。On the other hand, it has already been examined to arrange a core rod or a core tube in the hollow fiber separation membrane element, but these are used as core rods when the hollow fibers are bundled and bundled to produce a hollow fiber bundle. And used to form gas passages. Further, Japanese Patent Publication No. 9125/1993 discloses a shell in which a support rod located at the center of a hollow fiber bundle firmly attaches tube plates at both ends of the hollow fiber bundle and end caps forming pressure chambers. It proposes a gas permeation device (hollow fiber element) that does not have the above, and an air filtration device in which a plurality of these are assembled in a housing. However, since the hollow fiber element with the cap fixed by tightening is to be housed separately in a container for use, the module is not downsized and the processing is not easy. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-62257 discloses a hollow fiber element in which a core tube having a function of supporting the hollow fiber bundle and a function of introducing a purge gas is arranged in the central portion of the hollow fiber bundle. However, the hollow fiber element and the container (shell and cap) are not integrated, which is not sufficient in terms of downsizing of the module and ease of processing.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、構造が簡単
で加工が極めて容易であり、小型化が可能であり、高効
率でガス分離をおこなうことができる中空糸分離膜モジ
ュールを提供することを課題としている。また、本発明
は、小型の中空糸分離膜モジュールを用いて高効率でガ
ス分離をおこなうことができるガス分離方法を提供する
ことを課題としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a hollow fiber separation membrane module that has a simple structure, is extremely easy to process, can be miniaturized, and can perform gas separation with high efficiency. Is an issue. Another object of the present invention is to provide a gas separation method that can perform gas separation with high efficiency using a small-sized hollow fiber separation membrane module.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、中空糸束の略
中央部に芯棒を有する中空糸エレメントと、両端部が開
口しているシェルと、二つのキャップとを含んで構成さ
れ、前記中空糸エレメントは前記シェルと前記キャップ
とからなる容器内に配置され、前記芯棒と前記キャップ
とを締付固定手段によって前記シェルと前記キャップと
が気密状態を保つように締付且つ固定することによっ
て、前記シェルと前記キャップと前記中空糸エレメント
とが一体化されていることを特徴とする中空糸分離膜モ
ジュール、および、中空糸束の略中央部に芯棒を有する
中空糸エレメントと、一端部が開口しているシェルと、
一つのキャップとを含んで構成され、前記中空糸エレメ
ントは前記シェルと前記キャップとからなる容器内に配
置され、前記芯棒と前記キャップとを締付固定手段によ
って前記シェルと前記キャップとが気密状態を保つよう
に締付且つ固定し、且つ、前記芯棒と前記シェルとを締
付固定手段によって締付且つ固定することによって、前
記シェルと前記キャップと前記中空糸エレメントとが一
体化されていることを特徴とする中空糸分離膜モジュー
ルに関する。また、前記締付固定手段が、前記芯棒の端
部に形成されたネジ穴に前記キャップ又は前記シェルの
外側から前記キャップ又は前記シェルに形成された穴を
通じて固定ボルトを挿入して締付且つ固定する方法であ
ること、前記芯棒内及び／又は前記固定ボルト内にパー
ジガス導入路が形成されたこと、前記パージガス導入路
がモジュール内で生成した非透過ガスの一部を透過側へ
導くように、又は、前記パージガス導入路がモジュール
外からガスを導入するように構成されたこと、前記中空
糸エレメントを構成する中空糸束の外周部の５０〜９９
％がフィルムで覆われていること、前記中空糸束がポリ
イミド非対称中空糸からなる中空糸束であることに関す
る。更に、本発明は、前記中空糸分離膜モジュールを用
いて、混合ガスから特定ガス成分を選択的に膜透過させ
るガス分離方法、特に、混合ガスが空気であり、水分を
選択的に透過させて分離し、乾燥空気を得る方法に関す
る。The present invention comprises a hollow fiber element having a core rod at approximately the center of a hollow fiber bundle, a shell with both ends open, and two caps. The hollow fiber element is arranged in a container composed of the shell and the cap, and the core rod and the cap are tightened and fixed by a tightening and fixing means so that the shell and the cap are kept airtight. Thereby, the shell, the cap, and the hollow fiber element are integrated, and a hollow fiber separation membrane module, and a hollow fiber element having a core rod at substantially the center of the hollow fiber bundle, A shell with one end open,
The hollow fiber element is arranged in a container composed of the shell and the cap, and the core rod and the cap are tightened and fixed to each other so that the shell and the cap are hermetically sealed. By tightening and fixing so as to maintain the state, and by tightening and fixing the core rod and the shell by tightening and fixing means, the shell, the cap, and the hollow fiber element are integrated. The present invention relates to a hollow fiber separation membrane module. Also, the tightening and fixing means inserts a fixing bolt into a screw hole formed in the end portion of the core rod from the outside of the cap or the shell through a hole formed in the cap or the shell to tighten the screw. A method of fixing, that a purge gas introducing passage is formed in the core rod and / or the fixing bolt, and that the purge gas introducing passage guides a part of the non-permeable gas generated in the module to the permeate side. Alternatively, the purge gas introducing passage is configured to introduce gas from outside the module, and 50 to 99 of the outer peripheral portion of the hollow fiber bundle constituting the hollow fiber element.
% Is covered with a film, and the hollow fiber bundle is a hollow fiber bundle composed of polyimide asymmetric hollow fibers. Furthermore, the present invention uses the hollow fiber separation membrane module, a gas separation method for selectively permeating a specific gas component from a mixed gas, particularly, the mixed gas is air, and moisture is selectively permeated. It relates to a method of separating and obtaining dry air.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】本発明の中空糸分離膜モジュール
は、中空糸エレメントの略中心部に配置した芯棒を用い
てモジュール全体を締付固定して一体化することによっ
て、中空糸分離膜モジュールの小型化を可能にするもの
であり、しかも、簡単な構造で、複雑な加工を必要とせ
ず、容易に組立てることができ、且つ、高い気密性を得
ることができるものである。更に、本発明の中空糸分離
膜モジュールは、締付固定に用いられる芯棒及び／又は
固定ボルト内にパージガス導入路及び／又は流量調整部
を形成して、モジュール内で生成した非透過ガスの一部
をパージガスとして透過側へ導入したり又はモジュール
外からパージガスを透過側へ導入したりできるように構
成されたものであり、小型化しても高効率分離性能を併
せ持つものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The hollow fiber separation membrane module of the present invention is a hollow fiber separation membrane module in which a core rod arranged substantially at the center of a hollow fiber element is used to tighten and fix the whole module into a unit. The module can be miniaturized, has a simple structure, does not require complicated processing, can be easily assembled, and has high airtightness. Further, in the hollow fiber separation membrane module of the present invention, a purge gas introducing passage and / or a flow rate adjusting portion is formed in a core rod and / or a fixing bolt used for tightening and fixing, and a non-permeating gas generated in the module is A part of the gas is introduced as a purge gas to the permeate side, or the purge gas can be introduced from the outside of the module to the permeate side, and it has high-efficiency separation performance even if it is downsized.
【０００９】本発明において、中空糸分離膜モジュール
の容器（ハウジング）はシェルとキャップで構成されて
いる。シェルは、中空糸分離膜モジュールの容器の主た
る構成部分であり、中空糸エレメントをシェル内に収納
するための少なくとも一つの開口部を持っている。キャ
ップは、前記開口部を蓋って中空糸分離膜モジュールの
容器（ハウジング）を構成するものである。本発明のパ
ージガスとは、中空糸膜の透過側の透過ガスを希釈し
て、透過させたい特定ガス成分（空気除湿の場合は水
分）の分圧を下げ、且つ、その流れに乗せて透過させた
い特定ガス成分をモジュール外へ排出させて分離効率を
高めるためのものである。従って、パージガスは、透過
させたい特定ガス成分を含まないものが好適であり、透
過させたい特定ガス成分を含む場合にはその分圧が小さ
いほど分離効率を高める効果がある。特に限定はない
が、例えば空気、窒素ガス、アルゴンガスなどの無機ガ
スが好適に用いられる。更に、非透過ガスの一部を循環
して用いることも、外部から導入して用いることもでき
る。スイープガス又はキャリアーガスと称すこともあ
る。In the present invention, the container (housing) of the hollow fiber separation membrane module is composed of a shell and a cap. The shell is a main constituent part of the container of the hollow fiber separation membrane module and has at least one opening for housing the hollow fiber element in the shell. The cap covers the opening and constitutes a container (housing) of the hollow fiber separation membrane module. The purge gas of the present invention means that the permeated gas on the permeate side of the hollow fiber membrane is diluted to lower the partial pressure of the specific gas component (water in the case of air dehumidification) to be permeated, and is put on the flow to permeate The purpose is to discharge the desired specific gas component to the outside of the module to improve the separation efficiency. Therefore, it is preferable that the purge gas does not contain the specific gas component to be permeated, and when the purge gas contains the specific gas component to be permeated, the smaller the partial pressure is, the more effective the separation efficiency is. Although not particularly limited, for example, inorganic gases such as air, nitrogen gas, and argon gas are preferably used. Further, a part of the non-permeable gas may be circulated and used, or may be introduced from the outside and used. It may also be referred to as sweep gas or carrier gas.
【００１０】本発明の中空糸分離膜モジュールの実施形
態を示す概略の縦断面図によって、本発明を更に詳しく
説明する。尚、本発明の中空糸分離膜モジュールはこれ
らの図面で示された実施形態に限定されるものではな
い。図１において、シェル１は両端部が開口した円筒で
あり、透過ガス排出口１２とＯリング１３を配置するた
めの溝状凹部を備えている。シェル１と前期開口部を蓋
うキャップ２、３とでモジュール容器が構成されてい
る。前記モジュール容器内には、多数本の中空糸（図は
数本のみを限定して表示）からなり略中央部に芯棒４を
持つ中空糸束１４と前記中空糸束１４の両端部で前記芯
棒４と前記中空糸束１４とを固着させた管板１５、１６
からなる中空糸エレメントが収納されている。前記芯棒
４の管板１５、１６部分には溝状凹部が二重に形成さ
れ、この凹部空間には管板と同じ樹脂が充填されて管板
の一部を形成して、前記芯棒４と前記管板１５、１６と
を強固に固定している。中空糸束１４の両端部は開口し
ている。芯棒４の両端部にはネジ穴が、キャップ２、３
には穴が形成されており、固定ボルト５、６をキャップ
２、３の外側から挿入して締付固定することによって、
前記中空糸エレメントをシェル１とキャップ２、３とで
構成される容器内に収納して一体化し、且つ、シェル１
とキャップ２、３との合わせ面で高い気密性を持たせて
いる。気密性をより高めるために、キャップのネジ穴部
にはＯリングが配置され、シェル１とキャップ２、３と
の間にはそれぞれパッキン１７が挿入されている。The present invention will be described in more detail with reference to a schematic vertical sectional view showing an embodiment of the hollow fiber separation membrane module of the present invention. The hollow fiber separation membrane module of the present invention is not limited to the embodiments shown in these drawings. In FIG. 1, the shell 1 is a cylinder whose both ends are open, and is provided with a groove-shaped recess for disposing a permeated gas outlet 12 and an O-ring 13. A module container is constituted by the shell 1 and the caps 2 and 3 that cover the previous opening. In the module container, a hollow fiber bundle 14 made up of a large number of hollow fibers (only a few are shown in the figure) and having a core rod 4 in the substantially central portion, and the hollow fiber bundle 14 at both ends thereof are Tube plates 15 and 16 in which the core rod 4 and the hollow fiber bundle 14 are fixedly attached.
The hollow fiber element consisting of is housed. The grooved recesses are doubly formed in the tube plates 15 and 16 of the core rod 4, and the recessed space is filled with the same resin as the tube plate to form a part of the tube plate. 4 and the tube sheets 15 and 16 are firmly fixed. Both ends of the hollow fiber bundle 14 are open. Screw holes are provided on both ends of the core rod 4 for caps 2, 3
Has a hole formed in it. By inserting the fixing bolts 5 and 6 from the outside of the caps 2 and 3 and tightening and fixing,
The hollow fiber element is housed and integrated in a container composed of the shell 1 and the caps 2 and 3, and the shell 1
It has high airtightness in the mating surface between the cap and the caps 2 and 3. In order to further improve the airtightness, an O-ring is arranged in the screw hole portion of the cap, and packings 17 are inserted between the shell 1 and the caps 2 and 3, respectively.
【００１１】また、芯棒４のキャップ３側はキャップ３
の内側面に接して固定されている。この芯棒４には、非
透過ガスをパージガスとして取入れるための取入口９
が、中空糸束１４の端部よりも延び出た部分、即ち、前
記端部とシェル１とキャップ３とに囲まれた空間に面し
た部分に設けられている。前記取入口９からガス導入路
１１が芯棒４の中心部へ延び、ガス導入路内に備えられ
た流量制御のためのオリフィス１０を経て管板１６の近
傍で管板１５、１６とシェル１とで囲まれた中空糸の外
側の空間へ導かれている。このガス導入路１１は固定ボ
ルト６のためのネジ穴に連通しているが、固定ボルト６
によって塞がれてキャップ３の外側へは開放されていな
い。キャップ２には供給ガスの導入口７があり、ここか
らモジュールへ混合ガスが導入され、導入された混合ガ
スはキャップ２と中空糸束１４端部とシェル１とで囲ま
れた空間へ導入され前記中空糸束１４端部の開口から各
中空糸の内側へ導入され中空糸の内側の表面に接して流
れるように構成されている。混合ガスは中空糸の内側を
流れる間に混合ガス中の透過成分が選択的に膜を透過す
るので、膜を透過しなかった非透過ガスは管板１６側の
中空糸束１４端部から前記中空糸束１４端部とシェル１
とキャップ３で囲まれた空間へ導かれ、一部が前記非透
過ガスの取入口９からオリフィス１０で流量調整されて
パージガス導入路１１を経由して管板１６の近傍で管板
１５、１６とシェル１とで囲まれた中空糸の外側の空間
へ導かれ、一方、前記非透過ガスの取入口９から導入さ
れなかった非透過ガスは、キャップ３に設けられた非透
過ガス排出口８からモジュール外へ排出されるように構
成されている。また、中空糸を選択的に透過した透過ガ
スは、前記のパージガス導入路１１を経由して導入され
た非透過ガスとの混合ガスとなってシェル１の管板１５
近傍に設けられた透過ガス排出口１２からモジュール外
へ排出されるように構成されている。The cap 3 side of the core rod 4 is the cap 3
It is fixed in contact with the inner surface of the. The core rod 4 has an inlet 9 for taking in a non-permeable gas as a purge gas.
Is provided in a portion extending beyond the end of the hollow fiber bundle 14, that is, in a portion facing a space surrounded by the end, the shell 1 and the cap 3. A gas introduction path 11 extends from the intake port 9 to the center of the core rod 4, and passes through an orifice 10 for controlling the flow rate provided in the gas introduction path, and near the tube sheet 16, the tube sheets 15 and 16 and the shell 1. It is guided to the space outside the hollow fiber surrounded by and. This gas introduction passage 11 communicates with the screw hole for the fixing bolt 6,
It is blocked by and is not opened to the outside of the cap 3. The cap 2 has a feed gas inlet 7 from which a mixed gas is introduced into the module, and the introduced mixed gas is introduced into the space surrounded by the cap 2, the end of the hollow fiber bundle 14 and the shell 1. The hollow fiber bundle 14 is configured to be introduced into the inside of each hollow fiber from the opening at the end thereof and to flow in contact with the inner surface of the hollow fiber. Since the permeation component in the mixed gas selectively permeates the membrane while the mixed gas flows inside the hollow fiber, the non-permeated gas that has not permeated the membrane is discharged from the end of the hollow fiber bundle 14 on the side of the tube sheet 16 as described above. End of hollow fiber bundle 14 and shell 1
To the space surrounded by the cap 3 and a part of the flow rate is adjusted by the orifice 10 from the inlet 9 of the non-permeable gas, and the pipe plates 15 and 16 are provided in the vicinity of the pipe plate 16 via the purge gas introduction passage 11. The non-permeate gas introduced into the space outside the hollow fiber surrounded by the shell 1 and the shell 1 and not introduced from the non-permeate gas inlet 9 is the non-permeate gas discharge port 8 provided in the cap 3. It is configured to be discharged from the module to the outside of the module. Further, the permeated gas that has selectively permeated through the hollow fibers becomes a mixed gas with the non-permeated gas introduced through the purge gas introduction passage 11 and becomes the tube sheet 15 of the shell 1.
It is configured to be discharged to the outside of the module from the permeated gas discharge port 12 provided in the vicinity.
【００１２】図２において、芯棒４に非透過ガス取入口
９は設けられていない。非透過ガス排出口８を備えるキ
ャップ３を締付固定するための固定ボルト６に、外部か
らパージガスを導入するための配管が結合できるように
ジョイント部１９があり、そこからガス導入路が延びて
芯棒４内のパージガス導入路１１と連通している。即
ち、パージガスが、モジュール外部のガス源からジョイ
ント部１９とそこから延びたパージガス導入路１１に導
かれて管板１６の近傍で管板１５、１６とシェル１とで
囲まれた中空糸の外側の空間へ導かれるように構成され
ている。その他の構造は図１のものと同じように構成さ
れている。In FIG. 2, the core rod 4 is not provided with the non-permeable gas inlet 9. There is a joint portion 19 for connecting a pipe for introducing purge gas from the outside to a fixing bolt 6 for fastening and fixing the cap 3 having the non-permeate gas discharge port 8, from which a gas introduction path extends. It communicates with the purge gas introduction passage 11 in the core rod 4. That is, the purge gas is guided from the gas source outside the module to the joint portion 19 and the purge gas introduction passage 11 extending from the joint portion 19 and outside the hollow fiber surrounded by the tube plates 15 and 16 and the shell 1 in the vicinity of the tube plate 16. It is configured to be guided to the space of. Other structures are the same as those in FIG.
【００１３】図１の中空糸分離膜モジュールは、モジュ
ール内で発生した非透過ガスの一部をモジュール内部の
ガス導入路経由で循環させてパージガスとして用いるた
めのものである。一方、図２のモジュールは、モジュー
ル内で発生した非透過ガスの一部をモジュール外部の配
管を経由してパージガスとして循環させることも、外部
のパージガス源からのパージガスを導入することもでき
るものである。The hollow fiber separation membrane module of FIG. 1 is used to circulate a part of the non-permeable gas generated in the module through a gas introduction passage inside the module and use it as a purge gas. On the other hand, in the module of FIG. 2, a part of the non-permeable gas generated in the module can be circulated as a purge gas via a pipe outside the module, or a purge gas from an external purge gas source can be introduced. is there.
【００１４】図３において、シェル１は一端部のみが開
口した円筒状であり、シェル１と一つのキャップ３とで
中空糸分離膜モジュールの容器（ハウジング）を構成し
ている。シェル１の開口部と反対側の壁面（底面部）に
は固定ボルト５用の穴があり、この穴を通じて芯棒４の
ネジ穴へ固定ボルト５が挿入され締付固定されている。
シェル１の開口部と反対側の壁面（底面部）には供給ガ
スの導入口７も配置されている。その他の構造は図１の
ものと同じように構成されている。In FIG. 3, the shell 1 has a cylindrical shape with only one end opened, and the shell 1 and one cap 3 constitute a container (housing) of the hollow fiber separation membrane module. There is a hole for the fixing bolt 5 on the wall surface (bottom surface) on the side opposite to the opening of the shell 1, and the fixing bolt 5 is inserted into the screw hole of the core rod 4 through this hole and is fixed by tightening.
An inlet 7 for the supply gas is also arranged on the wall surface (bottom surface) on the side opposite to the opening of the shell 1. Other structures are the same as those in FIG.
【００１５】本発明の中空糸分離膜モジュールにおい
て、シェルの材質は混合ガスに不活性であり十分な機械
的強度を有するものであれば特に限定されない。混合ガ
スを高圧で供給する用途では十分な耐圧性も考慮されね
ばならない。アルマイト処理されたアルミやステンレス
などの各種金属製、又は、繊維強化された又はされない
樹脂製のものが好適である。形状は、限定されないが、
両端が開口された円筒状のものに必要な加工を施したも
のが、構造が簡単で成形や加工が容易であり、組立ても
容易になるのでより好適である。キャップの材質は混合
ガスに不活性であり十分な機械的強度を有するものであ
れば特に限定されない。アルマイト処理されたアルミや
ステンレスなどの各種金属製、又は、繊維強化された又
はされない樹脂製のものを用いることができる。形状
は、限定されないが、円板状のものに必要な加工を施し
たものが、構造が簡単で加工が容易であり、組立ても容
易になるので好適である。In the hollow fiber separation membrane module of the present invention, the material of the shell is not particularly limited as long as it is inert to the mixed gas and has sufficient mechanical strength. Sufficient pressure resistance must be taken into consideration when the mixed gas is supplied at high pressure. Those made of various metals such as alumite-treated aluminum and stainless steel, or those made of resin which is or is not fiber-reinforced are preferable. The shape is not limited,
A cylindrical product having both ends opened and subjected to necessary processing is more preferable because it has a simple structure, is easy to mold and process, and is easy to assemble. The material of the cap is not particularly limited as long as it is inert to the mixed gas and has sufficient mechanical strength. It is possible to use various kinds of metal such as alumite-treated aluminum or stainless steel, or resin made with or without fiber reinforced. The shape is not limited, but a disk-shaped product subjected to necessary processing is preferable because the structure is simple and the processing is easy, and the assembly is easy.
【００１６】本発明の中空糸分離膜モジュールにおい
て、芯棒は、中空糸束と管板とシェルとキャップとをし
っかりと支持固定する役割を持っており、使用時に生じ
る圧力や変形力を配慮した上で十分な機械的強度を持た
せる必要がある。特に固定ボルトをネジ穴で堅固に保持
する必要がある。材質は混合ガスに不活性でなければな
らない。アルマイト処理したアルミ製などの各種金属製
が好適であるが、繊維強化された又はされない樹脂製の
ものを用いることができる。形状は、限定されないが、
加工容易性から丸棒状のものが好適である。金属製の丸
棒を切削加工すれば容易にネジ穴やパージガス導入路を
形成することができる。更に、丸棒状にすると中空糸を
配糸して中空糸束とする際の芯として好適である。In the hollow fiber separation membrane module of the present invention, the core rod has a role of firmly supporting and fixing the hollow fiber bundle, the tube plate, the shell and the cap, and the pressure and the deformation force generated during use are taken into consideration. It is necessary to have sufficient mechanical strength above. In particular, it is necessary to hold the fixing bolt firmly with the screw hole. The material must be inert to the gas mixture. Various kinds of metal such as alumite-treated aluminum are preferable, but resin-reinforced or non-fiber-reinforced resin can be used. The shape is not limited,
A round bar shape is preferable in terms of workability. A screw hole and a purge gas introduction path can be easily formed by cutting a metal round bar. Further, a round bar shape is suitable as a core when the hollow fibers are arranged into a hollow fiber bundle.
【００１７】本発明の中空糸分離膜モジュールにおい
て、締付固定手段はシェルとキャップとを芯棒を利用し
て締付固定するものであり、芯棒の端部に形成されたネ
ジ穴にキャップ又はシェルの外側からキャップ又はシェ
ルに形成された穴を通じて固定ボルトを挿入して締付且
つ固定する方法が、構造が簡単で加工が容易であり十分
な締付固定力が得られ取付け取外しが簡単におこなわれ
るので好適である。キャップ又はシェルに形成された穴
はネジ穴でも構わない。この場合、固定ボルトはキャッ
プ又はシェルと芯棒とに形成されたネジ穴に通じて締付
且つ固定される。固定ボルトは締付固定した状態で、使
用時の耐圧性などを考慮して、十分な機械的強度を持つ
ものなら特に限定はないが、各種金属製特にステンレス
製のものを好適に用いることができる。In the hollow fiber separation membrane module of the present invention, the tightening and fixing means tightens and fixes the shell and the cap by using the core rod, and the cap is inserted into the screw hole formed at the end of the core rod. Alternatively, the method of inserting the fixing bolt from the outside of the shell through the hole formed in the cap or shell to tighten and fix is a simple structure, easy to process, sufficient tightening and fixing force can be obtained, and easy to remove It is preferable because it is carried out. The holes formed in the cap or shell may be screw holes. In this case, the fixing bolt is tightened and fixed through the screw holes formed in the cap or shell and the core rod. The fixing bolt is not particularly limited as long as it has sufficient mechanical strength in consideration of pressure resistance during use in a tightened state, but it is preferable to use various metals, particularly stainless steel. it can.
【００１８】本発明の中空糸ガス分離膜モジュールにお
いて、モジュールの気密性を高めるために、図で説明し
たようにＯリングやパッキンを用いる。これらは通常用
いられるものでよく形状寸法は用いる箇所とその形状に
よって決まる。好適には、ＮＢＲなどのゴム系材料のも
のが用いられる。In the hollow fiber gas separation membrane module of the present invention, in order to enhance the airtightness of the module, an O-ring or packing is used as described in the figure. These are usually used, and the shape and size are determined by the place to be used and its shape. A rubber-based material such as NBR is preferably used.
【００１９】本発明の中空糸ガス分離膜モジュールにお
いて、中空糸エレメントは略中心部に芯棒を配置しその
周辺に中空糸が配糸され中空糸束を形成し、中空糸束の
両端部に管板が配置されて芯棒と中空糸束とを固着して
構成されている。用いられる中空糸は、選択的ガス透過
性を持つものであれば、いずれの材料で形成されていて
も構わない。本発明の中空糸分離膜モジュールが好適に
適用される空気から水分を分離して除湿する場合には、
高効率で高い除湿性能が得られるガラス状高分子材料か
らなる中空糸が好ましく、特に、ポリイミドからなる非
対称中空糸が高効率で低い露点の乾燥空気が得られるし
耐久性も優れるので好適である。前記非対称ポリイミド
中空糸は、分離機能を持つ薄い均一層と支持機能を持つ
多孔質層とを持つもので、膜厚は５〜５００μｍ、好ま
しくは１０〜２００μｍ、外径は５０〜２０００μｍ、
好ましくは１００〜１０００μｍのものである。このよ
うな非対称性ポリイミド中空糸は、例えば、特開平６−
２５４３６７号公報や特願２０００−３７００３１号公
報に記載の方法によって好適に製造することができる。
管板は、特に限定はないが、エポキシ樹脂やウレタン樹
脂のような硬化性樹脂及びポリオレフィンやポリアミド
樹脂などの熱可塑性樹脂が好適に用いられる。小型モジ
ュールの場合には、予め中空糸を一定の幅の両端部に熱
可塑性樹脂を備えたテープ状の編織物とし、これを芯棒
に巻きつけ、両端部の熱可塑性樹脂を加熱融着する方法
が、容易に且つ効率良く製造できるので好ましい。ま
た、芯棒の管板が配される部分に凹部を設けそこに予め
熱可塑性樹脂を充填しておき、前記テープ状の編織物を
巻きつけたあと加熱処理して凹部の樹脂も一体化して管
板を形成させることによって、管板が加圧下でも芯棒に
強固に固着され位置ずれを起こさないように構成したも
のが特に好適である。In the hollow fiber gas separation membrane module of the present invention, the hollow fiber element has a core rod arranged substantially at the center thereof, and the hollow fibers are distributed around the core rod to form a hollow fiber bundle, and both ends of the hollow fiber bundle are formed. A tube plate is arranged to fix the core rod and the hollow fiber bundle. The hollow fiber used may be made of any material as long as it has selective gas permeability. When the hollow fiber separation membrane module of the present invention is preferably applied to separate moisture from the air to dehumidify,
A hollow fiber made of a glassy polymer material that can obtain high dehumidification performance with high efficiency is preferable, and in particular, an asymmetric hollow fiber made of polyimide is preferable because it can obtain dry air with high efficiency and low dew point and is excellent in durability. . The asymmetric polyimide hollow fiber has a thin uniform layer having a separating function and a porous layer having a supporting function, and has a film thickness of 5 to 500 μm, preferably 10 to 200 μm, and an outer diameter of 50 to 2000 μm.
It is preferably 100 to 1000 μm. Such an asymmetric polyimide hollow fiber is disclosed, for example, in JP-A-6-
It can be suitably produced by the method described in Japanese Patent No. 254367 or Japanese Patent Application No. 2000-370031.
The tube sheet is not particularly limited, but a curable resin such as an epoxy resin or a urethane resin and a thermoplastic resin such as a polyolefin or a polyamide resin are preferably used. In the case of a small module, a hollow fiber is beforehand made into a tape-shaped knit fabric having thermoplastic resin at both ends of a certain width, which is wound around a core rod and the thermoplastic resin at both ends is heat-fused. The method is preferable because it can be produced easily and efficiently. Further, a concave portion is provided in a portion of the core rod where the tube sheet is arranged, and a thermoplastic resin is preliminarily filled therein, and the tape-shaped knitted fabric is wound and then heat-treated to integrate the resin in the concave portion. It is particularly preferable to form the tube plate so that the tube plate is firmly fixed to the core rod even under pressure so as not to be displaced.
【００２０】本発明の中空糸エレメントでは、中空糸束
の外周部をフィルムで覆うことが好ましい。このフィル
ムは中空糸の外側の空間に導入されたガスが中空糸束の
外側へ向かって放射状に拡散することを防いで中空糸に
沿って流れるようにガイドの役を果たし、中空糸内を流
れるガスに対して向流に流れるようにすることができ
る。中空糸の内側又は外側のガスがパージガスを含む場
合は、このフィルムが分離効率を著しく高める。本発明
では、有効な中空糸束の外周部面積の５０〜９９％、特
に８０〜９５％をフィルムで覆うのが好ましい。フィル
ムが覆う面積が５０％未満では、中空糸束からガスが放
射状に拡散してしまい分離効率を十分高めるのが難しい
ので好適でなく、フィルムが覆う面積が９９％を越える
とフィルムがガスの流れの障害になって分離効率に悪影
響があり好適ではない。In the hollow fiber element of the present invention, it is preferable to cover the outer peripheral portion of the hollow fiber bundle with a film. This film prevents the gas introduced into the space outside the hollow fibers from radially radiating toward the outside of the hollow fiber bundle and acts as a guide so that the gas flows along the hollow fibers and flows inside the hollow fibers. It can be countercurrent to the gas. If the gas inside or outside the hollow fiber contains a purge gas, this film significantly enhances the separation efficiency. In the present invention, it is preferable to cover 50 to 99%, particularly 80 to 95% of the outer peripheral area of the effective hollow fiber bundle with a film. If the area covered by the film is less than 50%, the gas diffuses radially from the bundle of hollow fibers and it is difficult to sufficiently increase the separation efficiency. However, the separation efficiency is adversely affected, which is not preferable.
【００２１】中空糸分離膜モジュールを小型化したとき
は、通常、中空フィードタイプ（中空糸の内側へ混合ガ
スを供給するタイプ）の方がシェルフィードタイプ（中
空糸の外側へ混合ガスを供給するタイプ）よりも分離効
率が高い。以下、本発明の中空フィード用の中空糸分離
膜モジュールについて説明する。混合ガス導入口はキャ
ップとシェルと中空糸束の一方の端部に囲まれて中空糸
内に連通している空間に面して配置され、非透過ガス導
入口はキャップとシェルと中空糸束の他方の端部に囲ま
れて中空糸内に連通している空間に面して配置され、混
合ガス導入口から導入された混合ガスが中空糸束の端部
の開口から中空糸内を流れて中空糸の他方の端部の開口
から流出し非透過ガス排出口から排出できるようになっ
ている。透過ガス排出口はシェルと二つの管板とに囲ま
れた中空糸の外側の空間に面して配置される。それぞれ
の開口はシェルに形成されてもキャップに形成されても
構わない。パージガスを用いる場合には、透過ガス排出
口を混合ガス導入口側の管板の近傍に配置するのが、パ
ージガスを混合ガスの流れに対して向流にすることがで
き分離効率を高めることができるので好適である。When the hollow fiber separation membrane module is miniaturized, the hollow feed type (type supplying the mixed gas to the inside of the hollow fiber) is generally the shell feed type (supplying the mixed gas to the outside of the hollow fiber). Type) has a higher separation efficiency. The hollow fiber separation membrane module for hollow feed of the present invention will be described below. The mixed gas inlet is located facing the space surrounded by the cap, shell and one end of the hollow fiber bundle and communicating with the hollow fiber, and the non-permeable gas inlet is the cap, shell and hollow fiber bundle. Is placed facing the space surrounded by the other end of the hollow fiber and communicating with the hollow fiber, and the mixed gas introduced from the mixed gas introduction port flows through the hollow fiber through the opening at the end of the hollow fiber bundle. The hollow fiber flows out through the opening at the other end of the hollow fiber and can be discharged through the non-permeable gas discharge port. The permeate gas outlet is arranged facing the space outside the hollow fiber surrounded by the shell and the two tube plates. Each opening may be formed in the shell or the cap. When a purge gas is used, the permeated gas outlet is arranged near the tube plate on the mixed gas inlet side so that the purge gas can be counter-current to the flow of the mixed gas and the separation efficiency can be improved. It is possible because it is possible.
【００２２】パージガス導入路は、芯棒及び／又は固定
ボルト内に形成され、モジュール内で生成した非透過ガ
スの一部を透過側へ導くように構成されるか、あるい
は、モジュール外からガスを導入するように構成され
る。モジュール内で生成した非透過ガスの一部を透過側
へ導くように構成される場合は、芯棒にパージガス取入
口が設けられる。取入口は非透過ガス排出口側の管板
（中空糸束の端部）とキャップとシェルとで囲まれた空
間に面して配置され、非透過ガスの一部をパージガスと
して取入れることができる。そのガスは、芯棒内のパー
ジガス導入路に導かれモジュール内のシェルと管板とに
囲まれた中空糸の外側の空間に導入される。パージガス
導入路には流量を調整するため例えばオリフィスが備え
られ、非透過ガスのうちの一部分のみがパージガスとし
て用いられる。パージガス導入路はパージガス取入口か
ら芯棒内に延ばされた導入路を通じ、非透過ガス排出口
側の管板の近傍で放射状に通路を設けてシェルと管板と
に囲まれた中空糸の外側の空間に導くのが、加工容易性
及びパージガスを混合ガスの流れに対して向流にして分
離効率を高めることができるので好適である。オリフィ
スとは、所定の穴径を持ち高圧ガスの一定量を低圧側へ
漏出するものである。各種金属や各種樹脂でできた通常
のものを好適に用いることができる。尚、パージガス導
入路内のオリフィスは、そのオリフィスを挟んで両側が
オリフィスの穴を除いて気密になるように装着される。The purge gas introducing passage is formed in the core rod and / or the fixing bolt so as to guide a part of the non-permeating gas generated in the module to the permeating side, or to introduce the gas from outside the module. Configured to introduce. If the non-permeated gas generated in the module is configured to be guided to the permeate side, the core rod is provided with a purge gas inlet. The inlet is arranged so as to face a space surrounded by the tube sheet (end of the hollow fiber bundle) on the non-permeate gas outlet side, the cap and the shell, and a part of the non-permeate gas can be taken in as the purge gas. it can. The gas is guided to the purge gas introduction path in the core rod and introduced into the space outside the hollow fiber surrounded by the shell and the tube plate in the module. The purge gas introducing passage is provided with, for example, an orifice for adjusting the flow rate, and only a part of the non-permeable gas is used as the purge gas. The purge gas introduction path extends through the introduction path extending from the purge gas inlet into the core rod, and a passage is provided radially in the vicinity of the tube sheet on the non-permeate gas outlet side to form a hollow fiber surrounded by the shell and the tube sheet. Leading to the outer space is preferable because it facilitates processing and allows the purge gas to flow countercurrent to the flow of the mixed gas to enhance the separation efficiency. The orifice has a predetermined hole diameter and leaks a certain amount of high-pressure gas to the low-pressure side. Ordinary materials made of various metals and various resins can be preferably used. It should be noted that the orifices in the purge gas introducing passage are mounted so that both sides of the orifices are airtight except for the holes of the orifices.
【００２３】パージガスをモジュール外のガス源から導
入するように構成される場合は、パージガス導入路は芯
棒から一方のキャップを突き抜けてモジュールの外側へ
開口部を持ち、その開口部が外部のガス源からの配管と
接続されるように構成される。特に、固定ボルトに外部
ガス源からの配管との接続部を形成し、そこから固定ボ
ルトを貫通してパージガス導入路が形成され、更に、芯
棒内のネジ穴が延長されたパージガス導入路と連通し、
非透過ガス排出口側の管板の近傍で放射状の導入路によ
りシェルと管板とに囲まれた中空糸の外側の空間に導か
れるように構成するのが、簡単な構造のために加工が容
易になりモジュールを小型化できるので好適である。When the purge gas is configured to be introduced from a gas source outside the module, the purge gas introducing passage has an opening to the outside of the module through one cap from the core rod, and the opening is the outside gas. It is configured to be connected to tubing from a source. In particular, the fixing bolt is formed with a connection portion with a pipe from an external gas source, a purge gas introducing passage is formed from there through the fixing bolt, and further, a purge gas introducing passage in which a screw hole in the core rod is extended is formed. Communication,
In the vicinity of the tube sheet on the side of the non-permeate gas outlet, the radial introduction path guides it to the space outside the hollow fiber surrounded by the shell and the tube sheet. This is preferable because it is easy and the module can be downsized.
【００２４】本発明の中空糸分離膜モジュールは、以上
の説明した中空フィード用だけでなく、シェルフィード
用としても可能である。シェルフィード用の場合には、
混合ガス導入口と非透過ガス排出口は、シェルと二つの
管板とに囲まれた中空糸の外側の空間に面して配置され
る。これらはお互いに反対側の管板の近傍に配置される
のが好ましい。また、一方のキャップとシェルと中空糸
束の端部とに囲まれた空間に面してパージガス導入口が
配され、他方のキャップとシェルと中空糸束の端部とに
囲まれた空間に面して透過ガス排出口が配される。中空
糸の外側を流れる混合ガスと中空糸の内側を流れるパー
ジガス及び透過ガスが向流となるように配されるのが好
ましい。混合ガス導入口、非透過ガス排出口、透過ガス
排出口、パージガス導入口は、シェル、キャップ、芯棒
に配置することができる。また、シェルと二つの管板と
に囲まれた中空糸の外側の空間から非透過ガスの一部を
取入れて、パージガスを導入する側のキャップとシェル
と中空糸束の端部に囲まれた空間に連通したパージガス
導入路を芯棒内に形成してもよく、その場合にはパージ
ガス導入路内にオリフィスなどを配置して流量を調整す
ることが好ましい。図４は、シェルフィード用として用
いられる本発明の中空糸分離膜モジュールの実施例の一
例を示す概略の横断面図である。尚、本発明の中空糸分
離膜モジュールはこの実施形態に限定されるものではな
い。The hollow fiber separation membrane module of the present invention can be used not only for the hollow feed described above but also for the shell feed. For shell feeds,
The mixed gas inlet and the non-permeate gas outlet are arranged facing the space outside the hollow fiber surrounded by the shell and the two tube plates. These are preferably arranged in the vicinity of the tubesheets on opposite sides of each other. Further, a purge gas inlet is arranged facing the space surrounded by the one cap, the shell and the end of the hollow fiber bundle, and the space surrounded by the other cap, the shell and the end of the hollow fiber bundle is formed. A permeated gas outlet is provided facing the surface. It is preferable that the mixed gas flowing outside the hollow fiber and the purge gas and the permeating gas flowing inside the hollow fiber are arranged in countercurrent. The mixed gas inlet, the non-permeate gas outlet, the permeate gas outlet, and the purge gas inlet can be arranged in the shell, cap, and core rod. Further, a part of the non-permeable gas is taken in from the space outside the hollow fiber surrounded by the shell and the two tube plates, and is surrounded by the cap on the side for introducing the purge gas, the shell and the end of the hollow fiber bundle. A purge gas introduction passage communicating with the space may be formed in the core rod. In that case, it is preferable to arrange an orifice or the like in the purge gas introduction passage to adjust the flow rate. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of an embodiment of the hollow fiber separation membrane module of the present invention used for shell feed. The hollow fiber separation membrane module of the present invention is not limited to this embodiment.
【００２５】本発明の中空糸分離膜モジュールを用いた
分離方法は、混合ガスから特定ガス成分を分離するのに
用いることができる。例えば、各種ガスの除湿、各種ガ
スの加湿、窒素富化、酸素富化などを好適に挙げること
ができる。特に、空気から水分を分離して乾燥空気を得
る除湿は、乾燥空気が種々の用途で他の機器と組合せた
り他の機器に組み込まれたりして使用されるため、小型
で高効率で高分離性能のものが特に要求されており、本
発明の中空糸分離膜モジュールの用途として特に有用で
ある。The separation method using the hollow fiber separation membrane module of the present invention can be used to separate a specific gas component from a mixed gas. For example, dehumidification of various gases, humidification of various gases, enrichment of nitrogen, enrichment of oxygen and the like can be preferably mentioned. In particular, dehumidification, in which moisture is separated from air to obtain dry air, is used because it is used in combination with other equipment for various purposes or is incorporated in other equipment, so it is small, highly efficient, and highly efficient. Those having performance are particularly required, and are particularly useful as applications of the hollow fiber separation membrane module of the present invention.
【００２６】[0026]
【実施例】以下に、本発明の中空糸分離膜モジュールが
好適に適用される空気を除湿する方法について、実施例
で説明する。尚、本発明の中空糸分離膜モジュールを用
いたガス分離方法は、以下の実施例に限定されるもので
はない。
（実施例１）図１の形態を有し、膜厚６０μｍ、外径４
００μｍの非対称ポリイミド中空糸の所定本数からなる
中空糸束を装着した、長さ８０ｍｍで直径３０ｍｍの外
寸を持つ小型の中空糸分離膜モジュールを用いて大気圧
露点が−２℃の空気の除湿をおこなった。前記空気をコ
ンプレッサーで圧力０．５ＭＰａＧ（ゲージ圧、以下同
様）に加圧し、次いで、水分離機で予備的に凝固水滴を
除いたあとで、前記モジュールの混合ガス導入口から流
量１．２Ｎｍ３／ｈｒで導入し、０．６Ｎｍ３／ｈｒの
非透過ガスを得た。得られた非透過ガスの大気圧露点は
−１１℃と低露点であった。尚、パージガスとして、非
透過ガスの一部（０．６Ｎｍ３／ｈｒ）を循環させた。
（実施例２）図２の形態を有し、膜厚６０μｍ、外径４
００μｍの非対称ポリイミド中空糸の所定本数（実施例
１と同じ）からなる中空糸束を装着した、長さ８０ｍｍ
で直径３０ｍｍの外寸を持つ小型の中空糸分離膜モジュ
ールを用いて大気圧露点が−２℃の空気の除湿をおこな
った。前記空気をコンプレッサーで圧力０．５ＭＰａＧ
に加圧し、次いで、水分離機で予備的に凝固水滴を除い
たあとで、前記モジュールの混合ガス導入口から流量
１．２Ｎｍ３／ｈｒで導入し、１．２Ｎｍ３／ｈｒの非
透過ガスを得た。得られた非透過ガスの大気圧露点は−
１６℃と低露点であった。尚、非透過ガス排出口から得
られた非透過ガスをエアーモータに導いてエアーモータ
ーを駆動させたあとで、その全量をパージガスとして外
部から取入れて用いた。EXAMPLES A method for dehumidifying air to which the hollow fiber separation membrane module of the present invention is preferably applied will be described below with reference to Examples. The gas separation method using the hollow fiber separation membrane module of the present invention is not limited to the following examples. (Embodiment 1) It has the form of FIG. 1 and has a film thickness of 60 μm and an outer diameter of 4
Dehumidification of air with an atmospheric pressure dew point of -2 ° C. using a small hollow fiber separation membrane module equipped with a hollow fiber bundle consisting of a predetermined number of 00 μm asymmetric polyimide hollow fibers and having an outer dimension of 80 mm in length and 30 mm in diameter. Was done. The air was pressurized to a pressure of 0.5 MPaG (gauge pressure, the same applies below) with a compressor, and after the coagulated water droplets were removed by a water separator, the flow rate was 1.2 Nm 3 from the mixed gas inlet of the module. / Hr to introduce a non-permeable gas of 0.6 Nm 3 / hr. The atmospheric pressure dew point of the obtained non-permeable gas was −11 ° C., which was a low dew point. As a purge gas, a part of the non-permeable gas (0.6 Nm 3 / hr) was circulated. (Embodiment 2) It has the form of FIG. 2 and has a film thickness of 60 μm and an outer diameter of 4
A length of 80 mm in which a hollow fiber bundle composed of a predetermined number of asymmetric polyimide hollow fibers of 00 μm (same as in Example 1) was mounted
The dehumidification of air having an atmospheric pressure dew point of −2 ° C. was performed using a small hollow fiber separation membrane module having an outer diameter of 30 mm. Pressure of the air is 0.5 MPaG with a compressor
Pressurized, then after excluding a preliminarily coagulate water droplets with water separator, were introduced at a flow rate of 1.2 Nm 3 / hr from the mixed gas inlet of the module, the non-permeate gas of 1.2 Nm 3 / hr to Got The atmospheric dew point of the obtained non-permeable gas was −
It had a low dew point of 16 ° C. The non-permeating gas obtained from the non-permeating gas outlet was introduced into the air motor to drive the air motor, and then the whole amount was used as a purge gas from the outside.
【００２７】[0027]
【発明の効果】本発明は、以上説明したようなものであ
るから、以下に記載されるような効果を奏する。即ち、
本発明は、構造が簡単で加工が極めて容易であり、小型
化が可能であり、高効率でガス分離をおこなうことがで
きる中空糸分離膜モジュールを提供することができる。
また、本発明は、小型の中空糸分離膜モジュールを用い
て高効率でガス分離をおこなうことができるガス分離方
法を提供することができる。Since the present invention is as described above, it has the following effects. That is,
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a hollow fiber separation membrane module that has a simple structure, is extremely easy to process, can be miniaturized, and can perform gas separation with high efficiency.
Further, the present invention can provide a gas separation method that can perform gas separation with high efficiency using a small-sized hollow fiber separation membrane module.
【図１】本発明の中空糸分離膜モジュールの実施形態の
一例を示す概略の縦断面図である。FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view showing an example of an embodiment of a hollow fiber separation membrane module of the present invention.
【図２】本発明の中空糸分離膜モジュールの実施形態の
一例を示す概略の縦断面図である。FIG. 2 is a schematic vertical sectional view showing an example of an embodiment of a hollow fiber separation membrane module of the present invention.
【図３】本発明の中空糸分離膜モジュールの実施形態の
一例を示す概略の縦断面図である。FIG. 3 is a schematic vertical cross-sectional view showing an example of an embodiment of a hollow fiber separation membrane module of the present invention.
【図４】本発明の中空糸分離膜モジュールの実施形態の
一例を示す概略の縦断面図である。FIG. 4 is a schematic vertical cross-sectional view showing an example of an embodiment of a hollow fiber separation membrane module of the present invention.
１：シェル ２、３：キャップ ４：芯棒 ５、６：固定ボルト ７：混合ガス導入口 ８：非透過ガス排出口 ９：パージガス取入口 １０：オリフィス １１：パージガス導入路 １２：透過ガス排出口 １３：Ｏリング １４：中空糸束 １５、１６：管板 １７：パッキン １８：フィルム １９：ジョイント部 ２０：ガス遮蔽リブ 1: Shell 2, 3: Cap 4: Core rod 5, 6: Fixing bolt 7: Mixed gas inlet 8: Non-permeable gas outlet 9: Purge gas intake 10: Orifice 11: Purge gas introduction path 12: Permeate gas outlet 13: O-ring 14: Hollow fiber bundle 15, 16: Tube sheet 17: Packing 18: Film 19: Joint section 20: Gas shielding rib
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA41 HA02 HA08 HA18 HA19 JA12C JA24A JA27A JA57A MA01 MA02 MA03 MA08 MC58X PA01 PB17 PB65 PC72 4D052 AA01 EA02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 4D006 GA41 HA02 HA08 HA18 HA19 JA12C JA24A JA27A JA57A MA01 MA02 MA03 MA08 MC58X PA01 PB17 PB65 PC72 4D052 AA01 EA02
Claims (12)
エレメントと、両端部が開口しているシェルと、二つの
キャップとを含んで構成され、前記中空糸エレメントは
前記シェルと前記キャップとからなる容器内に配置さ
れ、前記芯棒と前記キャップとを締付固定手段によって
前記シェルと前記キャップとが気密状態を保つように締
付且つ固定することによって、前記シェルと前記キャッ
プと前記中空糸エレメントとが一体化されていることを
特徴とする中空糸分離膜モジュール。1. A hollow fiber bundle comprising: a hollow fiber element having a core rod substantially at the center thereof; a shell having both ends open; and two caps, wherein the hollow fiber element comprises the shell. The shell and the cap are arranged in a container composed of the cap, and the core rod and the cap are tightened and fixed by tightening and fixing means so that the shell and the cap are kept airtight. A hollow fiber separation membrane module, characterized in that the hollow fiber element and the hollow fiber element are integrated.
ネジ穴にキャップの外側からキャップに形成された穴を
通じて固定ボルトを挿入して締付且つ固定する手段であ
ることを特徴とする請求項１に記載の中空糸分離膜モジ
ュール。2. The tightening and fixing means is means for tightening and fixing by inserting a fixing bolt into the screw hole formed in the end portion of the core rod from the outside of the cap through a hole formed in the cap. The hollow fiber separation membrane module according to claim 1, which is characterized in that.
エレメントと、一端部が開口しているシェルと、キャッ
プとを含んで構成され、前記中空糸エレメントは前記シ
ェルと前記キャップとからなる容器内に配置され、前記
芯棒と前記キャップとを締付固定手段によって前記シェ
ルと前記キャップとが気密状態を保つように締付且つ固
定し、且つ、前記芯棒と前記シェルとを締付固定手段に
よって締付且つ固定することによって、前記シェルと前
記キャップと前記中空糸エレメントとが一体化されてい
ることを特徴とする中空糸分離膜モジュール。3. A hollow fiber bundle comprising: a hollow fiber element having a core rod substantially at the center thereof; a shell having one end open; and a cap, wherein the hollow fiber element comprises the shell and the cap. The core rod and the cap are fastened and fixed by a fastening and fixing means so that the shell and the cap are kept airtight, and the core rod and the shell The hollow fiber separation membrane module is characterized in that the shell, the cap, and the hollow fiber element are integrated by tightening and fixing the above with a tightening and fixing means.
ネジ穴にキャップ又はシェルの外側からキャップ又はシ
ェルに形成された穴を通じて固定ボルトを挿入して締付
且つ固定する手段であることを特徴とする請求項３に記
載の中空糸分離膜モジュール。4. A means for tightening and fixing by tightening and fixing means by inserting a fixing bolt into a screw hole formed in an end portion of a core rod from the outside of the cap or shell through a hole formed in the cap or shell. The hollow fiber separation membrane module according to claim 3, wherein
ス導入路が形成されたことを特徴とする請求項２、請求
項４のいずれかに記載の中空糸分離膜モジュール。5. The hollow fiber separation membrane module according to claim 2, wherein a purge gas introducing passage is formed in the core rod and / or in the fixing bolt.
した非透過ガスの一部を透過側へ導くように構成された
ことを特徴とする前記請求項５に記載の中空糸分離膜モ
ジュール。6. The hollow fiber separation membrane module according to claim 5, wherein the purge gas introduction passage is configured to guide a part of the non-permeable gas generated in the module to the permeate side.
スを導入するように構成されたことを特徴とする前記請
求項５に記載の中空糸分離膜モジュール。7. The hollow fiber separation membrane module according to claim 5, wherein the purge gas introducing passage is configured to introduce gas from outside the module.
周部の５０〜９９％がフィルムで覆われていることを特
徴とする前記請求項１〜７のいずれかに記載の中空糸分
離膜モジュール。8. The hollow fiber separation membrane according to any one of claims 1 to 7, wherein 50 to 99% of the outer peripheral portion of the hollow fiber bundle constituting the hollow fiber element is covered with a film. module.
なる中空糸束であることを特徴とする請求項１〜８のい
ずれかに記載の中空糸分離膜モジュール。9. The hollow fiber separation membrane module according to claim 1, wherein the hollow fiber bundle is a hollow fiber bundle composed of polyimide asymmetric hollow fibers.
の内側又は外側の表面に接して流し、特定ガス成分を選
択的に透過させて透過ガスとし、非透過ガスをモジュー
ル外へ排出し、パージガスを芯棒及び／又はキャップ内
に形成されたパージガス導入路を通して中空糸の透過側
へ導入し前記透過ガスとの混合ガスとしてモジュール外
へ排出することを特徴とする前記請求項１〜９のいずれ
かに記載の中空糸分離膜モジュールを用いるガス分離方
法。10. A mixed gas is supplied into a module and flows in contact with an inner surface or an outer surface of a hollow fiber to selectively permeate a specific gas component into a permeating gas, and a non-permeating gas is discharged out of the module, The purge gas is introduced into the permeate side of the hollow fiber through a purge gas introduction passage formed in the core rod and / or the cap, and is discharged as a mixed gas with the permeate gas to the outside of the module. A gas separation method using the hollow fiber separation membrane module according to any one of claims.
部開口から中空糸の内側へ導入し中空糸表面に接して流
し、特定ガス成分を選択的に透過させて透過ガスとし、
非透過ガスを前記中空糸エレメントの他方の端部開口か
ら排出し、パージガスを芯棒内に形成されたパージガス
導入路から中空糸内の流れ方向に対し向流になるように
中空糸の外側へ導入し、透過ガスとの混合ガスとしてモ
ジュール外へ排出することを特徴とする請求項１０に記
載のガス分離方法。11. A mixed gas is introduced into the inside of the hollow fiber from one end opening of the hollow fiber element and flows in contact with the surface of the hollow fiber to selectively permeate a specific gas component into a permeate gas,
The non-permeate gas is discharged from the other end opening of the hollow fiber element, and the purge gas is directed to the outside of the hollow fiber so as to flow countercurrent to the flow direction in the hollow fiber from the purge gas introduction passage formed in the core rod. The gas separation method according to claim 10, wherein the gas is introduced and discharged out of the module as a mixed gas with the permeated gas.
気を得ることを特徴とする前記請求項１０〜１１のいず
れかに記載のガス分離方法。12. The gas separation method according to claim 10, wherein moisture is selectively separated from air to obtain dry air.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04235720A (en) * | 1990-08-24 | 1992-08-24 | Dow Chem Co:The | Hollow fiber membrane device for separating fluid |
| JP2000354730A (en) * | 1998-10-09 | 2000-12-26 | Kitz Corp | Hollow fiber membrane type drier |
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- 2001-06-27 JP JP2001195315A patent/JP4617614B2/en not_active Expired - Fee Related
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