JP2015029959A - Acidic gas separation module - Google Patents

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憲一 石塚
Kenichi Ishizuka
憲一 石塚
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent deterioration of an acidic gas separation membrane caused by condensed water, in a spiral type acidic gas separation module formed by winding thereon a laminate having the acidic gas separation membrane.SOLUTION: A hydrophobic porous membrane impermeable by condensed water is provided corresponding to the end face on the raw material gas supply side of a laminate-wound object formed by winding thereon a laminate having an acidic gas separation membrane.

Description

本発明は、原料ガスから酸性ガスを選択的に分離する、酸性ガス分離モジュールに関する。詳しくは、スパイラル型の酸性ガス分離モジュールにおいて、凝縮した水による酸性ガス分離膜の劣化を防止できる酸性ガス分離モジュールに関する。   The present invention relates to an acid gas separation module that selectively separates an acid gas from a raw material gas. Specifically, the present invention relates to an acidic gas separation module that can prevent deterioration of an acidic gas separation membrane due to condensed water in a spiral acidic gas separation module.

近年、原料ガス(被処理ガス)から、炭酸ガスなどの酸性ガスを選択的に分離する技術の開発が進んでいる。例えば、酸性ガスを選択的に透過する酸性ガス分離膜を用いて、原料ガスから酸性ガスを分離する酸性ガス分離モジュールが開発されている。   In recent years, development of a technique for selectively separating an acidic gas such as carbon dioxide from a raw material gas (a gas to be treated) has been advanced. For example, an acidic gas separation module that separates an acidic gas from a raw material gas using an acidic gas separation membrane that selectively permeates the acidic gas has been developed.

例えば、特許文献1には、管壁に貫通孔が形成された、分離した酸性ガスを収集するための中心筒(中心透過物収集管)に、酸性ガス分離膜を含む積層体を多重に巻き付けてなる酸性ガス分離モジュールが開示されている。
この特許文献1に開示される酸性ガス分離モジュールは、酸性ガス分離膜として、いわゆる溶解拡散膜を用いる、溶解拡散型の酸性ガス分離モジュールである。この溶解拡散膜は、膜に対する酸性ガスと分離対象物質との溶解性、および、膜中の拡散性の差を利用して、原料ガスから酸性ガスを分離する。
For example, in Patent Document 1, a multilayer body including an acidic gas separation membrane is wound around a central cylinder (a central permeate collecting pipe) for collecting separated acidic gas, in which through holes are formed in a tube wall. An acidic gas separation module is disclosed.
The acid gas separation module disclosed in Patent Document 1 is a dissolution diffusion type acid gas separation module using a so-called dissolution diffusion membrane as the acid gas separation membrane. The dissolution diffusion membrane separates the acid gas from the raw material gas by utilizing the difference in solubility between the acidic gas and the substance to be separated in the membrane and the diffusivity in the membrane.

また、特許文献2には、空間を酸性ガス分離膜で原料室と透過室とに分けて、原料室に原料ガス(CO2、H2およびH2Oからなる混合ガス)を供給し、酸性ガス分離膜で選択的に分離(透過)した酸性ガスを、透過室から取り出す酸性ガス分離モジュール(実験装置)が開示されている。
この特許文献2に開示される酸性ガス分離モジュールは、酸性ガス分離膜として、いわゆる促進輸送膜を用いる、促進輸送型の酸性ガス分離モジュールである。この促進輸送膜は、膜中に酸性ガスと反応するキャリアを有し、このキャリアによって酸性ガスを膜の反対側に輸送することで、原料ガスから酸性ガスを分離する。
In Patent Document 2, the space is divided into a raw material chamber and a permeation chamber by an acidic gas separation membrane, and a raw material gas (a mixed gas composed of CO 2 , H 2, and H 2 O) is supplied to the raw material chamber. An acidic gas separation module (experimental apparatus) is disclosed that extracts acidic gas selectively separated (permeated) by a gas separation membrane from a permeation chamber.
The acidic gas separation module disclosed in Patent Document 2 is a facilitated transport type acidic gas separation module using a so-called facilitated transport membrane as the acidic gas separation membrane. The facilitated transport membrane has a carrier that reacts with the acid gas in the membrane, and the acidic gas is separated from the source gas by transporting the acidic gas to the opposite side of the membrane by the carrier.

このような酸性ガス分離モジュールにおいて、特許文献1に示されるような、酸性ガス分離膜を有する積層体を、分離した酸性ガスを収集する中心筒に巻回してなる(中心筒に巻き付けた)、いわゆるスパイラル型の酸性ガス分離モジュールは、酸性ガス分離膜の面積を非常に大きくできる。そのため、スパイラル型の酸性ガス分離モジュールは、効率の良い処理が可能である。   In such an acidic gas separation module, as shown in Patent Document 1, a laminate having an acidic gas separation membrane is wound around a central cylinder for collecting the separated acidic gas (wound around the central cylinder). The so-called spiral acid gas separation module can greatly increase the area of the acid gas separation membrane. Therefore, the spiral type acidic gas separation module can be efficiently processed.

特開平4−215824号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-215824 特許第4621295号公報Japanese Patent No. 4621295

特許文献2に開示されるような促進輸送膜を用いる促進輸送型の酸性ガス分離モジュールでは、原料ガスとして、高温かつ高湿度の原料ガスが供給される。
また、促進輸送膜は、吸湿する程、キャリアと水とが反応して水酸化物イオンを放出し、さらに、膜の粘性が低下してガスの拡散性が向上する。そのため、促進輸送膜は、一般的に、吸湿する程、酸性ガスの分離速度(透過速度)が高くなる傾向にある。
すなわち、促進輸送型の酸性ガス分離モジュールは、高温かつ高湿度での条件が必須であり、原料ガスが多くの水蒸気を含む。
In the facilitated transport type acidic gas separation module using the facilitated transport membrane as disclosed in Patent Document 2, a high-temperature and high-humidity source gas is supplied as the source gas.
In the facilitated transport film, as the moisture is absorbed, the carrier and water react with each other to release hydroxide ions, and the viscosity of the film decreases to improve the gas diffusibility. Therefore, the facilitated transport membrane generally tends to have a higher acid gas separation rate (permeation rate) as it absorbs moisture.
That is, in the facilitated transport type acidic gas separation module, conditions of high temperature and high humidity are essential, and the raw material gas contains a large amount of water vapor.

ところが促進輸送膜のみならず、特許文献1に開示される溶解拡散膜も含めて、酸性ガス分離膜は、凝縮水が接触すると劣化する。
しかしながら、スパイラル型の酸性ガス分離モジュールにおいて、酸性ガス分離膜と凝縮水との接触を積極的に防止した酸性ガス分離モジュールは、知られていない。
However, acidic gas separation membranes including not only facilitated transport membranes but also dissolution and diffusion membranes disclosed in Patent Document 1 deteriorate when condensed water comes into contact therewith.
However, an acid gas separation module that positively prevents contact between the acid gas separation membrane and the condensed water in the spiral type acid gas separation module is not known.

本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、スパイラル型の酸性ガス分離モジュールにおいて、凝縮水が酸性ガス分離膜に接触することを防止でき、これにより、長期に渡って所定の性能を発現できるスパイラル型の酸性ガス分離モジュールを提供することにある。   An object of the present invention is to solve such problems of the prior art, and in a spiral type acidic gas separation module, it is possible to prevent condensed water from coming into contact with the acidic gas separation membrane. It is an object of the present invention to provide a spiral acid gas separation module that can exhibit predetermined performance.

この目的を達成するために、本発明の酸性ガス分離モジュールは、管壁に貫通孔が形成された中心筒と、
原料ガスから酸性ガスを分離して輸送する酸性ガス分離膜を含む積層体を、1以上、中心筒に巻回してなる、一方の端面から原料ガスを供給される積層体巻回物と、
積層体巻回物の端面に対面して設けられるテレスコープ防止板と、
積層体巻回物の原料ガス供給側端面より原料ガス供給方向の上流側に配置される、凝縮水が通過しない疎水性の多孔質膜とを有することを特徴とする酸性ガス分離モジュールを提供する。
In order to achieve this object, the acidic gas separation module of the present invention includes a central tube having a through-hole formed in a tube wall,
A laminate including an acidic gas separation membrane that separates and transports an acidic gas from a raw material gas, and is wound around a central cylinder, and a laminate wound product that is supplied with a raw material gas from one end face;
A telescope prevention plate provided facing the end face of the laminate wound product;
Provided is an acidic gas separation module having a hydrophobic porous membrane that is disposed upstream of a raw material gas supply side end face of a laminate wound material in a raw material gas supply direction and through which condensed water does not pass. .

このような本発明の酸性ガス分離モジュールにおいて、多孔質膜が、テレスコープ防止板と積層体巻回物の原料ガス供給側端面との間に配置されるのが好ましい。
また、多孔質膜が、積層体巻回物の原料ガス供給側端面に当接して配置されるのが好ましい。
また、積層体巻回物の原料ガス供給側端面に対面して設けられるテレスコープ防止板が、供給される原料ガスを拡散する形状を有するのが好ましい。
また、テレスコープ防止板が、原料ガスの旋回流を生じさせることにより原料ガスを拡散するのが好ましい。
また、テレスコープ防止板よりも原料ガス供給方向の上流側に配置される、供給される原料ガスを拡散する拡散部材を有するのが好ましい。
また、多孔質膜の孔の大きさが0.005〜1μmであるのが好ましい。
また、多孔質膜の空孔率が20〜90%であるのが好ましい。
さらに、多孔質膜の膜厚が5〜100μmであるのが好ましい。
In such an acidic gas separation module of the present invention, it is preferable that the porous membrane is disposed between the telescope prevention plate and the end surface of the laminate wound material gas supply side.
Moreover, it is preferable that the porous film is disposed in contact with the end surface of the laminated body wound on the source gas supply side.
Moreover, it is preferable that the telescope prevention board provided facing the raw material gas supply side end surface of a laminated body has a shape which diffuses the supplied raw material gas.
Moreover, it is preferable that the telescope prevention plate diffuses the source gas by generating a swirling flow of the source gas.
Moreover, it is preferable to have a diffusing member for diffusing the supplied source gas, which is arranged upstream of the telescope prevention plate in the source gas supply direction.
The pore size of the porous membrane is preferably 0.005 to 1 μm.
Moreover, it is preferable that the porosity of a porous membrane is 20 to 90%.
Furthermore, the thickness of the porous membrane is preferably 5 to 100 μm.

このような本発明によれば、スパイラル型の酸性ガス分離モジュールにおいて、酸性ガス分離膜に凝縮水が接触することを、好適に防止することができる。
そのため、本発明の酸性ガス分離モジュールは、凝縮水による酸性ガス分離膜の劣化を防止して、長期に渡って安定して所定の性能を発揮できる。
According to the present invention, in the spiral acidic gas separation module, it is possible to suitably prevent the condensed water from coming into contact with the acidic gas separation membrane.
Therefore, the acidic gas separation module of the present invention can prevent deterioration of the acidic gas separation membrane due to condensed water, and can exhibit predetermined performance stably over a long period of time.

本発明の酸性ガス分離モジュールの一例を一部切り欠いて示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which partially cuts off and shows an example of the acidic gas separation module of this invention. 図1に示す酸性ガス分離モジュールの積層体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the laminated body of the acidic gas separation module shown in FIG. (A)および(B)は、図1に示す酸性ガス分離モジュールの作製方法を説明するための概念図である。(A) And (B) is a conceptual diagram for demonstrating the preparation methods of the acidic gas separation module shown in FIG. 図1に示す酸性ガス分離モジュールの作製方法を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the production method of the acidic gas separation module shown in FIG. (A)および(B)は、図1に示す酸性ガス分離モジュールの作製方法を説明するための概念図である。(A) And (B) is a conceptual diagram for demonstrating the preparation methods of the acidic gas separation module shown in FIG. 図1に示す酸性ガス分離モジュールの作製方法を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the production method of the acidic gas separation module shown in FIG. 図1に示す酸性ガス分離モジュールの作製方法を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the production method of the acidic gas separation module shown in FIG. 図1に示す酸性ガス分離モジュールの積層体巻回物の端部近傍を概念的に示す図であり、(A)は巻回方向から見た図、(B)は幅方向から見た図である。It is a figure which shows notionally the edge part vicinity of the laminated body roll of the acidic gas separation module shown in FIG. 1, (A) is the figure seen from the winding direction, (B) is the figure seen from the width direction. is there. 本発明の酸性ガス分離モジュールの別の例の積層体巻回物の端部近傍を概念的に示す図で、(A)は巻回方向から見た図、(B)は幅方向から見た図である。It is a figure which shows notionally the edge part vicinity of the laminated body roll of another example of the acidic gas separation module of this invention, (A) is the figure seen from the winding direction, (B) was seen from the width direction. FIG. 本発明の酸性ガス分離モジュールの別の例の積層体巻回物の端部近傍を概念的に示す図で、(A)は巻回方向から見た図、(B)は幅方向から見た図である。It is a figure which shows notionally the edge part vicinity of the laminated body roll of another example of the acidic gas separation module of this invention, (A) is the figure seen from the winding direction, (B) was seen from the width direction. FIG.

以下、本発明の酸性ガス分離モジュールについて、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。   Hereinafter, the acidic gas separation module of the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.

図1に本発明の酸性ガス分離モジュールの一例の一部切欠き概略斜視図を示す。
図1に示すように、酸性ガス分離モジュール10は、基本的に、中心筒12と、酸性ガス分離膜(促進輸送膜20a)を有する積層体14aを巻回してなる積層体巻回物14と、テレスコープ防止板16とを有して構成される。なお、以下の説明では、酸性ガス分離モジュールを、単に、分離モジュールとも言う。
分離モジュール10は、一例として、一酸化炭素、炭酸ガス(CO2)、水(水蒸気)および水素を含有する原料ガスGから、酸性ガスGcとして炭酸ガスを分離するものである。
FIG. 1 is a partially cutaway schematic perspective view of an example of the acid gas separation module of the present invention.
As shown in FIG. 1, the acidic gas separation module 10 basically includes a laminated body 14 formed by winding a laminated body 14 a having a center tube 12 and an acidic gas separation membrane (facilitated transport membrane 20 a). The telescope prevention plate 16 is configured. In the following description, the acid gas separation module is also simply referred to as a separation module.
As an example, the separation module 10 separates carbon dioxide as an acidic gas Gc from a raw material gas G containing carbon monoxide, carbon dioxide (CO 2 ), water (water vapor), and hydrogen.

本発明の分離モジュール10は、いわゆるスパイラル型の分離モジュールである。すなわち、分離モジュール10は、シート状の積層体14aを、複数、積層して、この積層物を中心筒12に巻回して積層体巻回物14(すなわち、積層されて巻回された積層体14aによる略円筒状物)を形成し、積層体巻回物14の両端面に、中心筒12を挿通してテレスコープ防止板16を設けてなる構成を有する。また、巻回した積層体14aの最外周面は、ガス非透過性の被覆層18で覆われている。
ここで、本発明の分離モジュール10においては、原料ガスGが供給される側のテレスコープ防止板16と積層体巻回物14との間には、積層体巻回物14の端面全面に当接し、かつ、中心筒12を挿通して、多孔質膜28が配置される(図8参照)。
The separation module 10 of the present invention is a so-called spiral type separation module. That is, the separation module 10 includes a plurality of sheet-like laminates 14a laminated, and the laminate is wound around the central cylinder 12 to obtain a laminate wound product 14 (that is, a laminate that is laminated and wound). 14a, and a telescope prevention plate 16 is provided on both end surfaces of the laminate wound article 14 by inserting the central cylinder 12 therethrough. Further, the outermost peripheral surface of the wound laminated body 14 a is covered with a gas impermeable coating layer 18.
Here, in the separation module 10 of the present invention, the entire surface of the end surface of the laminated body 14 is applied between the telescope prevention plate 16 on the side to which the source gas G is supplied and the laminated body 14. The porous membrane 28 is disposed in contact with the central tube 12 (see FIG. 8).

このような分離モジュール10において、酸性ガスを分離される原料ガスGは、例えば図1中奥手側のテレスコープ防止板16(その開口部16d)および多孔質膜28を通って、積層体巻回物14の端面から各積層体14aの内部に供給される。ここで、原料ガスGに含まれる凝縮水は、多孔質膜28によって積層体14a内への侵入を阻止される。
積層体14aに供給された原料ガスGは、積層体14a内を流れつつ、酸性ガスGcを分離される。
また、積層体14aによって原料ガスGから分離された酸性ガスGcは、中心筒12から排出され、酸性ガスを分離された原料ガスG(以下、便宜的に残余ガスGrとする)は、積層体巻回物14の供給側とは逆側の端面から排出され、テレスコープ防止板16(同前)を通って分離モジュール10の外部に排出される。
In such a separation module 10, the raw material gas G from which the acidic gas is separated passes, for example, through the telescope prevention plate 16 (the opening portion 16 d) and the porous membrane 28 on the far side in FIG. It is supplied from the end face of the object 14 to the inside of each laminated body 14a. Here, the condensed water contained in the source gas G is prevented from entering the stacked body 14 a by the porous film 28.
The source gas G supplied to the stacked body 14a is separated from the acidic gas Gc while flowing in the stacked body 14a.
The acidic gas Gc separated from the raw material gas G by the laminated body 14a is discharged from the central cylinder 12, and the raw material gas G from which the acidic gas has been separated (hereinafter referred to as residual gas Gr for convenience) It is discharged from the end surface opposite to the supply side of the wound product 14, and discharged to the outside of the separation module 10 through the telescope prevention plate 16 (same as above).

中心筒(透過ガス集合管)12は、原料ガスG供給側の端面が閉塞する円筒状の管で、周面(管壁)には複数の貫通孔12aが形成される。
原料ガスGから分離された酸性ガスGcは、後述する透過ガス流路用部材26を通って、貫通孔12aから中心筒12内に至り、中心筒12の開放端12bから排出される。
The central cylinder (permeate gas collecting pipe) 12 is a cylindrical pipe whose end face on the source gas G supply side is closed, and a plurality of through holes 12a are formed on the peripheral surface (tube wall).
The acidic gas Gc separated from the raw material gas G passes through a permeating gas passage member 26 described later, reaches the inside of the central cylinder 12 from the through hole 12a, and is discharged from the open end 12b of the central cylinder 12.

中心筒12において、後述する接着剤層30で封止される領域における開口率(中心筒12の外周面に占める貫通孔12aの面積率)は、1.5〜80%が好ましく、3〜75%がより好ましく、5〜70%がさらに好ましい。中でも、実用的な観点から、中心筒12の開口率は、5〜25%が、特に好ましい。
中心筒12の開口率を上記範囲とすることにより、効率的に酸性ガスGcを収集することができ、また、中心筒12の強度を高め、加工適性を十分に確保できる。
In the central cylinder 12, the aperture ratio (area ratio of the through-hole 12a in the outer peripheral surface of the central cylinder 12) in the region sealed with the adhesive layer 30 described later is preferably 1.5 to 80%, and preferably 3 to 75. % Is more preferable, and 5 to 70% is more preferable. Among these, from the practical viewpoint, the opening ratio of the center tube 12 is particularly preferably 5 to 25%.
By setting the aperture ratio of the center tube 12 within the above range, the acid gas Gc can be efficiently collected, and the strength of the center tube 12 can be increased to ensure sufficient processability.

また、貫通孔12aは、直径0.5〜20mmの円形の孔であるのが好ましい。さらに、貫通孔12aは、中心筒12の周壁に、均一に形成されるのが好ましい。   The through hole 12a is preferably a circular hole having a diameter of 0.5 to 20 mm. Furthermore, it is preferable that the through holes 12 a are formed uniformly on the peripheral wall of the central cylinder 12.

なお、中心筒12には、必要に応じて、分離した酸性ガスGcを開放端12b側に流すためのガス(スイープガス)を供給する供給口(供給部)を設けてもよい。   The center tube 12 may be provided with a supply port (supply unit) for supplying a gas (sweep gas) for flowing the separated acidic gas Gc to the open end 12b side as necessary.

積層体14aは、酸性ガス分離層20と、供給ガス流路用部材24と、透過ガス流路用部材26とを積層してなるものである。
なお、図1の符号30は、酸性ガス分離層20と透過ガス流路用部材26とを接着し、かつ、積層体14a同士を接着すると共に、透過ガス流路用部材26における酸性ガスGcの流路を、中心筒12側が開口するエンベロープ状にする接着剤層30である。
The laminate 14a is formed by laminating an acidic gas separation layer 20, a supply gas flow path member 24, and a permeate gas flow path member 26.
1 indicates that the acidic gas separation layer 20 and the permeate gas flow path member 26 are bonded, the laminates 14a are bonded together, and the acidic gas Gc in the permeate gas flow path member 26 is bonded. This is an adhesive layer 30 in which the flow path is in an envelope shape opened on the center tube 12 side.

前述のように、図示例の分離モジュール10は、この積層体14aを、複数、積層して、この積層体14aの積層物を中心筒12に巻回して(巻き付けて)なる、略円筒状の積層体巻回物14を有する。
以下、便宜的に、この積層体14aの巻回に対応する方向(矢印y方向)を巻回方向、巻回方向と直交する方向(矢印x方向)を幅方向とする。
As described above, the separation module 10 in the illustrated example has a substantially cylindrical shape in which a plurality of the laminates 14a are laminated and the laminate of the laminates 14a is wound (wrapped) around the central cylinder 12. A laminate roll 14 is provided.
Hereinafter, for convenience, a direction (arrow y direction) corresponding to the winding of the laminated body 14a is referred to as a winding direction, and a direction orthogonal to the winding direction (arrow x direction) is referred to as a width direction.

分離モジュール10において、積層体巻回物14を構成する積層体14aは1枚でもよい。しかしながら、複数の積層体14aを積層して巻回することにより、酸性ガス分離層20の膜面積を大きくして、1つの分離モジュールで分離する酸性ガスGcの量を向上できる。
積層体14aの積層数は、分離モジュール10に要求される処理速度や処理量、分離モジュール10の大きさ等に応じて、適宜、設定すればよい。ここで、積層する積層体14aの数は、50以下が好ましく、45以下がより好ましく、40以下が特に好ましい。積層体14aの積層数を、この数とすることで、中心筒12への積層体14aの巻回が容易になり、加工性を向上できる。
In the separation module 10, the laminate 14a constituting the laminate wound product 14 may be one. However, by laminating and winding the plurality of laminated bodies 14a, the membrane area of the acidic gas separation layer 20 can be increased, and the amount of the acidic gas Gc separated by one separation module can be improved.
The number of stacked layers 14a may be appropriately set according to the processing speed and processing amount required for the separation module 10, the size of the separation module 10, and the like. Here, the number of laminated bodies 14a to be laminated is preferably 50 or less, more preferably 45 or less, and particularly preferably 40 or less. By setting the number of laminated bodies 14a to be this number, winding of the laminated body 14a around the central cylinder 12 becomes easy, and the workability can be improved.

図2に、積層体14aの部分断面図を示す。前述のように、矢印xは幅方向、矢印yは巻回方向である。
図示例において、積層体14aは、二つ折りにした酸性ガス分離層20の間に透過ガス流路用部材24を挟み込んで挟持体36とし(図4参照)、この挟持体36に、透過ガス流路用部材26を積層してなる構成を有する。この構成については、後に詳述する。
In FIG. 2, the fragmentary sectional view of the laminated body 14a is shown. As described above, the arrow x is the width direction, and the arrow y is the winding direction.
In the illustrated example, the laminate 14a sandwiches the permeated gas flow path member 24 between the acid gas separation layers 20 folded in half to form a sandwiched body 36 (see FIG. 4). The road member 26 is laminated. This configuration will be described in detail later.

前述のように、分離モジュール10において、原料ガスGは、テレスコープ防止板16(その開口部16d)および多孔質膜28を通って、積層体巻回物14の一方の端面から供給される。すなわち、原料ガスGは、各積層体14aの幅方向(矢印x方向)の端部(端面)に供給される。
図2に概念的に示すように、積層体14aの幅方向の端面に供給された原料ガスGは、供給ガス流路用部材24を幅方向に流れる。この流れの中で、酸性ガス分離層20(促進輸送膜20a)に接触した酸性ガスGcは、原料ガスGから分離されて、酸性ガス分離層20を積層体14aの積層方向に通過して(促進輸送膜20aのキャリアによって積層方向に輸送されて)、透過ガス流路用部材26に流入する。
透過ガス流路用部材26に流入した酸性ガスGcは、透過ガス流路用部材26を巻回方向(矢印y方向)に流れて、中心筒12に至り、中心通12の貫通孔12aから中心筒12内に流入する。中心筒12内に流入した酸性ガスGcは、中心筒12を幅方向に流れて、開放端12bから排出される。
また、酸性ガスGcを除去された残余のガスGrは、供給ガス流路用部材24を幅方向に流れて、積層体巻回物14の逆側の端面から排出され、テレスコープ防止板16(その開口部16d)を通って、分離モジュール10の外部に排出される。
As described above, in the separation module 10, the raw material gas G is supplied from one end face of the laminated body 14 through the telescope prevention plate 16 (its opening 16 d) and the porous film 28. That is, the source gas G is supplied to the end portion (end surface) in the width direction (arrow x direction) of each stacked body 14a.
As conceptually shown in FIG. 2, the source gas G supplied to the end face in the width direction of the stacked body 14 a flows in the width direction through the supply gas flow path member 24. In this flow, the acidic gas Gc in contact with the acidic gas separation layer 20 (facilitated transport film 20a) is separated from the source gas G and passes through the acidic gas separation layer 20 in the stacking direction of the stacked body 14a ( Transported in the stacking direction by the carrier of the facilitated transport film 20a) and flows into the permeating gas channel member 26.
The acidic gas Gc that has flowed into the permeate gas flow path member 26 flows in the permeate gas flow path member 26 in the winding direction (the direction of the arrow y), reaches the central cylinder 12, and is centered from the through hole 12 a of the central passage 12. It flows into the cylinder 12. The acidic gas Gc that has flowed into the center tube 12 flows through the center tube 12 in the width direction and is discharged from the open end 12b.
Further, the remaining gas Gr from which the acid gas Gc has been removed flows in the supply gas flow path member 24 in the width direction and is discharged from the end face on the opposite side of the laminated body 14 to prevent the telescope prevention plate 16 ( Through the opening 16d), it is discharged to the outside of the separation module 10.

供給ガス流路用部材24は、その幅方向の端部から、原料ガスGを供給され、部材内を流れる原料ガスGと、酸性ガス分離層20とを接触させる。
このような供給ガス流路用部材24は、前述のように二つ折りされた酸性ガス分離層20のスペーサとして機能して、原料ガスGの流路を構成する。また、供給ガス流路用部材24は、原料ガスGを乱流にするのが好ましい。この点を考慮すると、供給ガス流路用部材24は、ネット状(メッシュ状/網目構造)の部材が好ましい。
The supply gas flow path member 24 is supplied with the source gas G from the end in the width direction, and brings the source gas G flowing in the member into contact with the acidic gas separation layer 20.
Such a supply gas flow path member 24 functions as a spacer of the acid gas separation layer 20 folded in half as described above, and constitutes a flow path for the source gas G. Further, the supply gas flow path member 24 preferably makes the source gas G turbulent. Considering this point, the supply gas flow path member 24 is preferably a net-like (mesh / mesh structure) member.

このような供給ガス流路用部材24の形成材料としては、十分な耐熱性および耐湿性を有するものであれば、各種の材料が利用可能である。
一例として、紙、上質紙、コート紙、キャストコート紙、合成紙などの紙材料、セルロース、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、アラミド、ポリカーボネートなどの樹脂材料、金属、ガラス、セラミックスなどの無機材料等が、好適に例示される。
樹脂材料としては、具体的には、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリスルホン(PSF)、ポリプロピレン(PP)、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンおよびポリフッ化ビニリデン等が、好適に例示される。
As a material for forming the supply gas flow path member 24, various materials can be used as long as they have sufficient heat resistance and moisture resistance.
Examples include paper materials such as paper, fine paper, coated paper, cast coated paper, and synthetic paper, resin materials such as cellulose, polyester, polyolefin, polyamide, polyimide, polysulfone, aramid, and polycarbonate, and inorganic materials such as metal, glass, and ceramics. A material etc. are illustrated suitably.
Specific examples of the resin material include polyethylene, polystyrene, polyethylene terephthalate, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfone (PSF), polypropylene (PP), polyimide, Preferred examples include polyetherimide, polyetheretherketone, and polyvinylidene fluoride.

供給ガス流路用部材24の厚さは、原料ガスGの供給量や要求される処理能力等に応じて、適宜、決定すれば良い。
具体的には、100〜1000μmが好ましく、150〜950μmがより好ましく、200〜900μmが特に好ましい。
The thickness of the supply gas flow path member 24 may be appropriately determined according to the supply amount of the source gas G, the required processing capacity, and the like.
Specifically, 100 to 1000 μm is preferable, 150 to 950 μm is more preferable, and 200 to 900 μm is particularly preferable.

図示例の分離モジュール10は、好ましい態様として、促進輸送型である。そのため、酸性ガス分離層20は、促進輸送膜20aと、多孔質支持体20bとから構成される。   The separation module 10 in the illustrated example is a facilitated transport type as a preferred embodiment. Therefore, the acidic gas separation layer 20 includes a facilitated transport film 20a and a porous support 20b.

なお、本発明は、促進輸送型の分離モジュールに限定はされず、前述の特許文献1に示されるような、溶解拡散膜を用いる溶解拡散型の分離モジュールであってもよい。
しかしながら、本発明の分離モジュール10は、多孔質膜28を有することにより、凝縮水が促進輸送膜20a(酸性ガス分離膜)に接触することを防止できる。そのため、本発明の分離モジュール10は、高温かつ高湿度での使用が必要条件であり、凝縮水が促進輸送膜20aに接触し易い促進輸送型の分離モジュールには、より好適に利用される。
The present invention is not limited to the facilitated transport type separation module, and may be a dissolution / diffusion type separation module using a dissolution / diffusion membrane as disclosed in Patent Document 1 described above.
However, since the separation module 10 of the present invention has the porous membrane 28, the condensed water can be prevented from coming into contact with the facilitated transport membrane 20a (acid gas separation membrane). Therefore, the separation module 10 of the present invention is required to be used at a high temperature and high humidity, and is more preferably used for a facilitated transport type separation module in which condensed water easily comes into contact with the facilitated transport membrane 20a.

促進輸送膜20aは、少なくとも、供給ガス流路用部材24を流れる原料ガスGに含有される酸性ガスGcと反応するキャリア、および、このキャリアを担持する親水性化合物を含有する。このような促進輸送膜20aは、原料ガスGから酸性ガスGcを選択的に透過させる機能(酸性ガスGcを選択的に輸送する機能)を有している。
促進輸送型の分離モジュールは、高温かつ高湿での使用が必要条件である。従って、促進輸送膜20aは、高温下(例えば、100〜200℃)でも、酸性ガスGcを選択的に透過させる機能を有する。また、原料ガスGが水蒸気を含んでも、水蒸気を親水性化合物が吸湿して促進輸送膜20aが水分を保持することで、さらにキャリアが酸性ガスGcを輸送し易くなるので、溶解拡散膜を用いる場合に比べて分離効率が高まる。
The facilitated transport film 20a contains at least a carrier that reacts with the acidic gas Gc contained in the source gas G flowing through the supply gas flow path member 24, and a hydrophilic compound that supports the carrier. Such a facilitated transport film 20a has a function of selectively permeating the acidic gas Gc from the source gas G (a function of selectively transporting the acidic gas Gc).
The facilitated transport type separation module is required to be used at high temperature and high humidity. Therefore, the facilitated transport film 20a has a function of selectively permeating the acidic gas Gc even at high temperatures (for example, 100 to 200 ° C.). Moreover, even if the source gas G contains water vapor, the hydrophilic compound absorbs water vapor and the facilitated transport film 20a retains moisture, so that the carrier can more easily transport the acidic gas Gc. Separation efficiency increases compared to the case.

促進輸送膜20aの膜面積は、分離モジュール10の大きさ、分離モジュール10に要求される処理能力等に応じて、適宜、設定すればよい。具体的には、0.01〜1000m2が好ましく、0.02〜750m2がより好ましく、0.025m〜500m2がさらに好ましい。中でも、促進輸送膜20aの膜面積は、実用的な観点から、1〜100m2が、特に好ましい。
促進輸送膜20aの膜面積を上記範囲とすることにより、膜面積に対して効率よく酸性ガスGcを分離でき、また、加工性も良好になる。
The membrane area of the facilitated transport membrane 20a may be set as appropriate according to the size of the separation module 10, the processing capacity required for the separation module 10, and the like. Specifically, preferably 0.01~1000M 2, more preferably 0.02~750M 2, more preferably 0.025m~500m 2. Among these, the membrane area of the facilitated transport film 20a is particularly preferably 1 to 100 m 2 from a practical viewpoint.
By setting the membrane area of the facilitated transport membrane 20a within the above range, the acidic gas Gc can be efficiently separated with respect to the membrane area, and the processability is also improved.

促進輸送膜20aの巻回方向の長さ(二つ折りする前の全長)も、分離モジュール10の大きさや分離モジュール10に要求される処理能力等に応じて、適宜、設定すればよい。具体的には、100〜10000mmが好ましく、150〜9000mmがより好ましく、200〜8000mmがさらにより好ましい。中でも、促進輸送膜20aの長さは、実用的な観点から、800〜4000mmが、特に好ましい。
促進輸送膜20aの巻回方向の長さを、上記範囲とすることにより、膜面積に対して効率よく酸性ガスGcを分離することができ、さらに、積層体14aを巻回する際の巻きずれの発生が防止され、加工性が容易となる。
なお、促進輸送膜の幅も、分離モジュール10の幅方向のサイズに応じて、適宜、設定すれば良い。
The length of the facilitated transport film 20a in the winding direction (the total length before folding in half) may be set as appropriate according to the size of the separation module 10, the processing capacity required for the separation module 10, and the like. Specifically, 100 to 10000 mm is preferable, 150 to 9000 mm is more preferable, and 200 to 8000 mm is even more preferable. Among them, the length of the facilitated transport film 20a is particularly preferably 800 to 4000 mm from a practical viewpoint.
By setting the length of the facilitated transport film 20a in the winding direction within the above range, the acidic gas Gc can be efficiently separated with respect to the film area, and further, the winding deviation when the stacked body 14a is wound. Is prevented, and the processability is facilitated.
The width of the facilitated transport film may be set as appropriate according to the size of the separation module 10 in the width direction.

促進輸送膜20aの厚さも、分離モジュール10の大きさや分離モジュール10に要求される処理能力等に応じて、適宜、設定すればよい。具体的には、1〜200μmが好ましく、2〜175μmがより好ましい。
促進輸送膜20aの厚さを、上記範囲にすることにより、十分なガス透過性と分離選択性とを実現できる。
The thickness of the facilitated transport film 20a may be appropriately set according to the size of the separation module 10, the processing capability required for the separation module 10, and the like. Specifically, 1 to 200 μm is preferable, and 2 to 175 μm is more preferable.
By setting the thickness of the facilitated transport membrane 20a within the above range, sufficient gas permeability and separation selectivity can be realized.

親水性化合物はバインダとして機能するものであり、促進輸送膜20aにおいて、水分を保持して、キャリアによる二酸化炭素等のガスの分離機能を発揮させる。また、親水性化合物は、耐熱性の観点から、架橋構造を有するのが好ましい。
このような親水性化合物としては、親水性ポリマーが例示される。
The hydrophilic compound functions as a binder, holds moisture in the facilitated transport film 20a, and exhibits a function of separating a gas such as carbon dioxide by the carrier. Moreover, it is preferable that a hydrophilic compound has a crosslinked structure from a heat resistant viewpoint.
Examples of such hydrophilic compounds include hydrophilic polymers.

親水性化合物は、水に溶けて塗布液を形成できると共に、促進輸送膜20aが高い親水性(保湿性)を有するのが好ましいという観点から、親水性が高いものが好ましい。
具体的には、親水性化合物は、生理食塩液の吸水量が0.5g/g以上の親水性を有することが好ましく、同1g/g以上の親水性を有することがより好ましく、同5g/g以上の親水性を有することがさらに好ましく、同10g/g以上の親水性を有することが特に好ましく、さらには、同20g/g以上の親水性を有することが最も好ましい。
From the viewpoint that the hydrophilic compound can be dissolved in water to form a coating solution, and the facilitated transport film 20a preferably has high hydrophilicity (moisturizing property), those having high hydrophilicity are preferable.
Specifically, the hydrophilic compound preferably has a hydrophilicity of 0.5 g / g or more, more preferably 1 g / g or more, more preferably 5 g / g of the physiological saline. More preferably, it has a hydrophilicity of g or more, particularly preferably has a hydrophilicity of 10 g / g or more, and most preferably has a hydrophilicity of 20 g / g or more.

親水性化合物の重量平均分子量は、安定な膜を形成し得る範囲で、適宜、選択すればよい。具体的には、20,000〜2,000,000が好ましく、25,000〜2,000,000がより好ましく、30,000〜2,000,000が特に好ましい。
親水性化合物の重量平均分子量を20,000以上とすることで、安定して十分な膜強度を有する促進輸送膜20aを得ることができる。
特に、親水性化合物が架橋可能基として−OHを有する場合には、親水性化合物は、重量平均分子量が30,000以上であるのが好ましい。この際には、重量平均分子量は更に好ましくは40,000以上であり、より好ましくは、50,000以上である。また、親水性化合物が架橋可能基として−OHを有する場合には、製造適性の観点から、重量平均分子量は、6,000,000以下であることが好ましい。
また、架橋可能基として−NH2を有する場合には、親水性化合物は、重量平均分子量が10,000以上であるものが好ましい。この際には、親水性化合物の重量平均分子量は、15,000以上であるのがより好ましく、20,000以上であるのが特に好ましい。また、親水性化合物が、架橋可能基として−NH2を有する場合には、製造適性の観点から、重量平均分子量は、1,000,000以下であるのが好ましい。
なお、親水性化合物の重量平均分子量は、例えば、親水性化合物としてPVAを用いる場合には、JIS K 6726に準じて測定した値を用いればよい。また、市販品を用いる場合には、カタログ、仕様書などで公称される分子量を用いればよい。
What is necessary is just to select the weight average molecular weight of a hydrophilic compound suitably in the range which can form a stable film | membrane. Specifically, 20,000 to 2,000,000 is preferable, 25,000 to 2,000,000 is more preferable, and 30,000 to 2,000,000 is particularly preferable.
By setting the weight average molecular weight of the hydrophilic compound to 20,000 or more, the facilitated transport film 20a having a stable and sufficient film strength can be obtained.
In particular, when the hydrophilic compound has —OH as a crosslinkable group, the hydrophilic compound preferably has a weight average molecular weight of 30,000 or more. In this case, the weight average molecular weight is more preferably 40,000 or more, and more preferably 50,000 or more. When the hydrophilic compound has —OH as a crosslinkable group, the weight average molecular weight is preferably 6,000,000 or less from the viewpoint of production suitability.
Also, when having -NH 2 as crosslinkable groups, hydrophilic compounds are those preferably has a weight average molecular weight of 10,000 or more. In this case, the weight average molecular weight of the hydrophilic compound is more preferably 15,000 or more, and particularly preferably 20,000 or more. When the hydrophilic compound has —NH 2 as a crosslinkable group, the weight average molecular weight is preferably 1,000,000 or less from the viewpoint of production suitability.
For example, when PVA is used as the hydrophilic compound, the weight average molecular weight of the hydrophilic compound may be a value measured according to JIS K 6726. Moreover, when using a commercial item, what is necessary is just to use the molecular weight nominally mentioned in a catalog, a specification, etc.

親水性化合物を形成する架橋可能基としては、耐加水分解性の架橋構造を形成し得るものが、好ましく選択される。
具体的には、ヒドロキシ基(−OH)、アミノ基(−NH2)、塩素原子(−Cl)、シアノ基(−CN)、カルボキシ基(−COOH)、および、エポキシ基等が例示される。これらの中でも、アミノ基およびヒドロキシ基が好ましく例示される。さらに、最も好ましくは、キャリアとの親和性およびキャリア担持効果の観点から、ヒドロキシ基が例示される。
As the crosslinkable group forming the hydrophilic compound, those capable of forming a hydrolysis-resistant crosslinked structure are preferably selected.
Specific examples include a hydroxy group (—OH), an amino group (—NH 2 ), a chlorine atom (—Cl), a cyano group (—CN), a carboxy group (—COOH), and an epoxy group. . Among these, an amino group and a hydroxy group are preferably exemplified. Furthermore, most preferably, a hydroxy group is illustrated from the viewpoint of affinity with a carrier and a carrier carrying effect.

親水性化合物としては、具体的には、単一の架橋可能基を有するものとしては、ポリアリルアミン、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、ポリオルニチン、ポリリジン、ポリエチレンオキサイド、水溶性セルロース、デンプン、アルギン酸、キチン、ポリスルホン酸、ポリヒドロキシメタクリレート、ポリ−N−ビニルアセトアミドなどが例示される。最も好ましくはポリビニルアルコールである。また、親水性化合物としては、これらの共重合体も例示される。   Specific examples of the hydrophilic compound include those having a single crosslinkable group such as polyallylamine, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyacrylamide, polyethyleneimine, polyvinylamine, polyornithine, polylysine, Examples include polyethylene oxide, water-soluble cellulose, starch, alginic acid, chitin, polysulfonic acid, polyhydroxymethacrylate, poly-N-vinylacetamide and the like. Most preferred is polyvinyl alcohol. Moreover, as a hydrophilic compound, these copolymers are also illustrated.

また、複数の架橋可能基を有する親水性化合物としては、ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸共重合体が例示される。ポリビニルアルコール−ポリアクリル塩共重合体は、吸水能が高い上に、高吸水時においてもハイドロゲルの強度が大きいため好ましい。
ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸共重合体におけるポリアクリル酸の含有率は、例えば1〜95モル%、好ましくは2〜70モル%、より好ましくは3〜60モル%、特に好ましくは5〜50モル%である。
なお、ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸共重合体において、ポリアクリル酸は、塩であってもよい。この際におけるポリアクリル酸塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩の他、アンモニウム塩や有機アンモニウム塩等が例示される。
Examples of the hydrophilic compound having a plurality of crosslinkable groups include polyvinyl alcohol-polyacrylic acid copolymers. A polyvinyl alcohol-polyacrylic salt copolymer is preferable because of its high water absorption ability and high hydrogel strength even at high water absorption.
The content of polyacrylic acid in the polyvinyl alcohol-polyacrylic acid copolymer is, for example, 1 to 95 mol%, preferably 2 to 70 mol%, more preferably 3 to 60 mol%, and particularly preferably 5 to 50 mol%. It is.
In the polyvinyl alcohol-polyacrylic acid copolymer, the polyacrylic acid may be a salt. Examples of the polyacrylic acid salt in this case include ammonium salts and organic ammonium salts in addition to alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts.

ポリビニルアルコールは市販品としても入手可能である。具体的には、PVA117(クラレ社製)、ポバール(クラレ製)、ポリビニルアルコール(アルドリッチ社製)、J−ポバール(日本酢ビ・ポバール社製)等が例示される。分子量のグレードは種々存在するが、重量平均分子量が130,000〜300,000のものが好ましい。
ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸塩共重合体(ナトリウム塩)も、市販品として入手可能である。例えば、クラストマーAP20(クラレ社製)が例示される。
Polyvinyl alcohol is also available as a commercial product. Specific examples include PVA117 (manufactured by Kuraray Co., Ltd.), poval (manufactured by Kuraray), polyvinyl alcohol (manufactured by Aldrich), J-poval (manufactured by Nippon Vinegarten Poval). Although there are various molecular weight grades, those having a weight average molecular weight of 130,000 to 300,000 are preferred.
A polyvinyl alcohol-polyacrylate copolymer (sodium salt) is also available as a commercial product. For example, Crustomer AP20 (made by Kuraray Co., Ltd.) is exemplified.

なお、本発明の分離モジュール10の促進輸送膜20aにおいて、親水性化合物は、2種以上を混合して使用してもよい。   In the facilitated transport membrane 20a of the separation module 10 of the present invention, two or more hydrophilic compounds may be mixed and used.

促進輸送膜20aにおける親水性化合物の含有量は、促進輸送膜20aを形成するためのバインダーとして機能し、かつ、水分を十分に保持できる量を、親水性組成物やキャリアの種類等に応じて、適宜、設定すればよい。
具体的には、0.5〜50質量%が好ましく、0.75〜30質量%がより好ましく、1〜15質量%が特に好ましい。親水性化合物の含有量を、この範囲とすることにより、上述のバインダとしての機能および水分保持機能を、安定して、好適に発現できる。
The content of the hydrophilic compound in the facilitated transport film 20a functions as a binder for forming the facilitated transport film 20a, and the amount capable of sufficiently retaining moisture depends on the type of the hydrophilic composition or the carrier. It can be set as appropriate.
Specifically, 0.5-50 mass% is preferable, 0.75-30 mass% is more preferable, and 1-15 mass% is especially preferable. By setting the content of the hydrophilic compound within this range, the above-mentioned function as a binder and the moisture retention function can be stably and suitably expressed.

親水性化合物における架橋構造は、熱架橋、紫外線架橋、電子線架橋、放射線架橋、光架橋等、従来公知の手法により形成できる。
好ましくは光架橋もしくは熱架橋であり、最も好ましくは熱架橋である。
The crosslinked structure in the hydrophilic compound can be formed by a conventionally known method such as thermal crosslinking, ultraviolet crosslinking, electron beam crosslinking, radiation crosslinking, or photocrosslinking.
Photocrosslinking or thermal crosslinking is preferred, and thermal crosslinking is most preferred.

また、促進輸送膜20aの形成には、親水性化合物と共に、架橋剤を用いるのが好ましい。すなわち、塗布法によって促進輸送膜20aを形成する際には、架橋剤を含む塗布組成物を用いるのが好ましい。
架橋剤としては、親水性化合物と反応し、熱架橋や光架橋等の架橋をし得る官能基を2以上有する架橋剤を含むものが選択される。また、形成された架橋構造は、耐加水分解性の架橋構造となるのが好ましい。
このような観点から、促進輸送膜20aの形成に利用される架橋剤としては、エポキシ架橋剤、多価グリシジルエーテル、多価アルコール、多価イソシアネート、多価アジリジン、ハロエポキシ化合物、多価アルデヒド、多価アミン、有機金属系架橋剤などが好適に例示される。より好ましくは多価アルデヒド、有機金属系架橋剤およびエポキシ架橋剤であり、中でも、アルデヒド基を2以上有するグルタルアルデヒドやホルムアルデヒドなどの多価アルデヒドが好ましい。
For forming the facilitated transport film 20a, it is preferable to use a crosslinking agent together with the hydrophilic compound. That is, when forming the facilitated-transport film | membrane 20a by the apply | coating method, it is preferable to use the coating composition containing a crosslinking agent.
As the cross-linking agent, one containing a cross-linking agent having two or more functional groups capable of reacting with a hydrophilic compound and capable of cross-linking such as thermal cross-linking or photo-crosslinking is selected. The formed crosslinked structure is preferably a hydrolysis-resistant crosslinked structure.
From such a viewpoint, the crosslinking agent used for forming the facilitated transport film 20a includes an epoxy crosslinking agent, a polyvalent glycidyl ether, a polyhydric alcohol, a polyvalent isocyanate, a polyvalent aziridine, a haloepoxy compound, a polyvalent aldehyde, Preferred examples include valent amines and organometallic crosslinking agents. More preferred are polyvalent aldehydes, organometallic crosslinking agents and epoxy crosslinking agents, and among them, polyvalent aldehydes such as glutaraldehyde and formaldehyde having two or more aldehyde groups are preferred.

エポキシ架橋剤としては、エポキシ基を2以上有する化合物であり、4以上有する化合物も好ましい。エポキシ架橋剤は市販品としても入手可能であり、例えば、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(共栄社化学株式会社製、エポライト100MF等)、ナガセケムテックス社製EX−411、EX−313、EX−614B、EX−810、EX−811、EX−821、EX−830、日油株式会社製エピオールE400などが例示される。
また、エポキシ架橋剤に類似する化合物として、環状エーテルを有するオキセタン化合物も、また、好ましく使用される。オキセタン化合物としては、官能基を2以上有する多価グリシジルエーテルが好ましく、市販品としては、例えばナガセケムテックス社製EX−411、EX−313、EX−614B、EX−810、EX−811、EX−821、EX−830、などが例示される。
As an epoxy crosslinking agent, it is a compound which has 2 or more of epoxy groups, and the compound which has 4 or more is also preferable. Epoxy crosslinking agents are also available as commercial products, for example, trimethylolpropane triglycidyl ether (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., Epolite 100MF, etc.), Nagase ChemteX Corporation EX-411, EX-313, EX-614B, Examples include EX-810, EX-811, EX-821, EX-830, NOF Corporation Epiol E400, and the like.
Moreover, the oxetane compound which has cyclic ether as a compound similar to an epoxy crosslinking agent is also used preferably. The oxetane compound is preferably a polyvalent glycidyl ether having two or more functional groups, and commercially available products include, for example, EX-411, EX-313, EX-614B, EX-810, EX-811, EX manufactured by Nagase ChemteX Corporation. -821, EX-830, and the like.

多価グリシジルエーテルとしては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、プロピレングリコールグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル等が例示される。   Examples of the polyvalent glycidyl ether include ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, propylene Examples include glycol glycidyl ether and polypropylene glycol diglycidyl ether.

多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、プロピレングリコール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ポリオキシプロピル、オキシエチエンオキシプロピレンブロック共重合体、ペンタエリスリトール、ソビトール等が例示される。   Examples of the polyhydric alcohol include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, polyglycerin, propylene glycol, diethanolamine, triethanolamine, polyoxypropyl, and oxyethylene oxypropylene block copolymer. Examples include coalescence, pentaerythritol, and sobitol.

多価イソシアネートとしては、例えば、2,4−トルイレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等が例示される。
多価アジリジンとしては、例えば、2,2−ビスヒドロキシメチルブタノール−トリス[3−(1−アシリジニル)プロピオネート]、1,6−ヘキサメチレンジエチレンウレア、ジフェニルメタン−ビス−4,4’−N,N’−ジエチレンウレア等が例示される。
Examples of the polyvalent isocyanate include 2,4-toluylene diisocyanate and hexamethylene diisocyanate.
Examples of the polyvalent aziridines include 2,2-bishydroxymethylbutanol-tris [3- (1-acylidinyl) propionate], 1,6-hexamethylenediethyleneurea, diphenylmethane-bis-4,4′-N, N. Examples include '-diethylene urea.

ハロエポキシ化合物としては、例えば、エピクロルヒドリン、α−メチルクロルヒドリン等が例示される。
多価アルデヒドとしては、例えば、グルタルアルデヒド、グリオキサール等が例示される。
多価アミンとしては、例えば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ポリエチレンイミン等が例示される。
さらに、有機金属系架橋剤としては、例えば、有機チタン架橋剤、有機ジルコニア架橋剤等が例示される。
Examples of the haloepoxy compound include epichlorohydrin and α-methylchlorohydrin.
Examples of the polyvalent aldehyde include glutaraldehyde and glyoxal.
Examples of the polyvalent amine include ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, and polyethyleneimine.
Furthermore, examples of the organometallic crosslinking agent include organic titanium crosslinking agents and organic zirconia crosslinking agents.

例えば、親水性化合物として、重量平均分子量が130,000以上のポリビニルアルコールを用いる場合には、この親水性化合物と反応性が良好で、加水分解耐性も優れている架橋構造が形成可能である点から,エポキシ架橋剤やグルタルアルデヒドが好ましく利用される。
また、親水性化合物として、ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸共重合体を用いる場合は、エポキシ架橋剤やグルタルアルデヒドが好ましく利用される。
また、親水性化合物として、重量平均分子量が10,000以上のポリアリルアミンを用いる場合には、この親水性化合物と反応性が良好で、加水分解耐性も優れている架橋構造が形成可能である点から、エポキシ架橋剤、グルタルアルデヒド、および、有機金属架橋剤が好ましく利用される。
さらに、親水性化合物として、ポリエチレンイミンやポリアリルアミンを用いる場合には、エポキシ架橋剤が好ましく利用される。
For example, when polyvinyl alcohol having a weight average molecular weight of 130,000 or more is used as the hydrophilic compound, it is possible to form a crosslinked structure having good reactivity with this hydrophilic compound and excellent hydrolysis resistance. Therefore, an epoxy crosslinking agent and glutaraldehyde are preferably used.
Moreover, when using a polyvinyl alcohol-polyacrylic acid copolymer as a hydrophilic compound, an epoxy crosslinking agent and glutaraldehyde are preferably utilized.
In addition, when a polyallylamine having a weight average molecular weight of 10,000 or more is used as the hydrophilic compound, it is possible to form a crosslinked structure that has good reactivity with the hydrophilic compound and excellent hydrolysis resistance. Therefore, an epoxy crosslinking agent, glutaraldehyde, and an organometallic crosslinking agent are preferably used.
Further, when polyethyleneimine or polyallylamine is used as the hydrophilic compound, an epoxy crosslinking agent is preferably used.

架橋剤の量は、促進輸送膜20aの形成に使用する親水性化合物や架橋剤の種類に応じて、適宜、設定すればよい。
具体的には、親水性化合物が有する架橋可能基量100質量部に対して0.001〜80質量部が好ましく、0.01〜60質量部がより好ましく、0.1〜50質量部が特に好ましい。架橋剤の含有量を上記範囲とすることにより、架橋構造の形成性が良好であり、かつ、形状維持性に優れる促進輸送膜を得ることができる。
また、親水性化合物が有する架橋可能基に着目すれば、架橋構造は、親水性化合物が有する架橋可能基100molに対し、架橋剤0.001〜80molを反応させて形成されたものであるのが好ましい。
What is necessary is just to set the quantity of a crosslinking agent suitably according to the kind of hydrophilic compound and crosslinking agent which are used for formation of the facilitated-transport film | membrane 20a.
Specifically, the amount is preferably 0.001 to 80 parts by weight, more preferably 0.01 to 60 parts by weight, and particularly preferably 0.1 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the crosslinkable group possessed by the hydrophilic compound. preferable. By setting the content of the cross-linking agent in the above range, a facilitated transport film having good cross-linking structure formation and excellent shape maintainability can be obtained.
Further, when focusing on the crosslinkable group possessed by the hydrophilic compound, the crosslinked structure is formed by reacting 0.001 to 80 mol of a crosslinking agent with respect to 100 mol of the crosslinkable group possessed by the hydrophilic compound. preferable.

前述のように、分離モジュール10の酸性ガス分離層20において、促進輸送膜20aは、このような親水性化合物に加え、キャリアを含有する。
キャリアは、酸性ガス(例えば、炭酸ガス)と親和性を有し、かつ、塩基性を示す各種の水溶性の化合物である。具体的には、アルカリ金属化合物、窒素含有化合物および硫黄酸化物等が例示される。
なお、キャリアは、間接的に酸性ガスと反応するものでも、キャリア自体が、直接、酸性ガスと反応するものでもよい。
前者は、供給ガス中に含まれる他のガスと反応し、塩基性を示し、その塩基性化合物と酸性ガスが反応するものなどが例示される。より具体的には、スチーム(水分)と反応してOH-を放出し、そのOH-がCO2と反応することで、促進輸送膜20a中に選択的にCO2を取り込むことができる化合物であり、例えば、アルカリ金属化合物である。
後者は、キャリア自体が塩基性であるようなもので、例えば、窒素含有化合物や硫黄酸化物である。
As described above, in the acidic gas separation layer 20 of the separation module 10, the facilitated transport film 20a contains a carrier in addition to such a hydrophilic compound.
The carrier is various water-soluble compounds having affinity with an acidic gas (for example, carbon dioxide gas) and showing basicity. Specific examples include alkali metal compounds, nitrogen-containing compounds, and sulfur oxides.
The carrier may react indirectly with the acid gas, or the carrier itself may react directly with the acid gas.
The former reacts with other gas contained in the supply gas, shows basicity, and the basic compound reacts with acidic gas. More specifically, OH react with steam (water) - was released, the OH - that reacts with CO 2, a compound can be incorporated selectively CO 2 in facilitated transport membrane 20a For example, an alkali metal compound.
The latter is such that the carrier itself is basic, for example, a nitrogen-containing compound or a sulfur oxide.

アルカリ金属化合物としては、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩、および、アルカリ金属水酸化物等が例示される。ここで、アルカリ金属としては、セシウム、ルビジウム、カリウム、リチウム、および、ナトリウムから選ばれたアルカリ金属元素が好ましく用いられる。なお、本発明において、アルカリ金属化合物とは、アルカリ金属そのもののほか、その塩およびそのイオンも含む。   Examples of the alkali metal compound include alkali metal carbonates, alkali metal bicarbonates, and alkali metal hydroxides. Here, as the alkali metal, an alkali metal element selected from cesium, rubidium, potassium, lithium, and sodium is preferably used. In addition, in this invention, an alkali metal compound contains the salt and its ion other than alkali metal itself.

アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、および、炭酸セシウム等が例示される。
アルカリ金属重炭酸塩としては、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ルビジウム、および、炭酸水素セシウム等が例示される。
さらに、アルカリ金属水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、および、水酸化セシウム等が例示される。
これらの中でも、アルカリ金属炭酸塩が好ましく、また、酸性ガスとの親和性が良いという観点から、水に対する溶解度の高いカリウム、ルビジウム、および、セシウムを含む化合物が好ましい。
Examples of the alkali metal carbonate include lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, rubidium carbonate, and cesium carbonate.
Examples of the alkali metal bicarbonate include lithium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, rubidium hydrogen carbonate, and cesium hydrogen carbonate.
Furthermore, examples of the alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, and cesium hydroxide.
Among these, an alkali metal carbonate is preferable, and a compound containing potassium, rubidium, and cesium having high solubility in water is preferable from the viewpoint of good affinity with acidic gas.

また、キャリアとしてアルカリ金属化合物を用いる際には、2種以上のキャリアを併用してもよい。
促進輸送膜20a中に2種以上のキャリアが存在することにより、膜中で異なるキャリアを距離的に離間させることができる。これにより、複数のキャリアの潮解性の違いによって、促進輸送膜20aの吸湿性に起因して、製造時等に促進輸送膜20a同士や、促進輸送膜20aと他の部材とが貼着すること(ブロッキング)を、好適に防止できる。
また、ブロッキングの防止効果を、より好適に得られる等の点で、2種以上のアルカリ金属化合物をキャリアとして用いる場合には、潮解性を有する第1化合物と、第1化合物よりも潮解性が低く比重が小さい第2化合物を含むのが好ましい。一例として、第1化合物としては炭酸セシウムが、第2化合物としては炭酸カリウムが、例示される。
Moreover, when using an alkali metal compound as a carrier, two or more kinds of carriers may be used in combination.
When two or more types of carriers are present in the facilitated transport film 20a, different carriers can be separated from each other in the film. Thereby, due to the difference in deliquescence of a plurality of carriers, due to the hygroscopicity of the facilitated transport film 20a, the facilitated transport films 20a or the facilitated transport film 20a and other members are stuck together at the time of manufacture. (Blocking) can be suitably prevented.
Moreover, when using 2 or more types of alkali metal compounds as a carrier by the point that the prevention effect of blocking is obtained more suitably, the deliquescent property is better than the first compound having deliquescent properties and the first compound. It is preferable to include a second compound having a low specific gravity. As an example, the first compound is exemplified by cesium carbonate, and the second compound is exemplified by potassium carbonate.

窒素含有化合物としては、グリシン、アラニン、セリン、プロリン、ヒスチジン、タウリン、ジアミノプロピオン酸などのアミノ酸類、ピリジン、ヒスチジン、ピペラジン、イミダゾール、トリアジンなどのヘテロ化合物類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノプロパノールアミン、ジプロパノールアミン、トリプロパノールアミンなどのアルカノールアミン類、クリプタンド[2.1]、クリプタンド[2.2]などの環状ポリエーテルアミン類、クリプタンド[2.2.1]、クリプタンド[2.2.2]などの双環式ポリエーテルアミン類,ポルフィリン、フタロシアニン、エチレンジアミン四酢酸等が例示される。
さらに、硫黄化合物としては、シスチン、システインなどのアミノ酸類、ポリチオフェン、ドデシルチオール等が例示される。
Nitrogen-containing compounds include amino acids such as glycine, alanine, serine, proline, histidine, taurine, diaminopropionic acid, hetero compounds such as pyridine, histidine, piperazine, imidazole, triazine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine , Alkanolamines such as monopropanolamine, dipropanolamine and tripropanolamine, cyclic polyetheramines such as cryptand [2.1] and cryptand [2.2], cryptand [2.2.1] and cryptand [ And bicyclic polyetheramines such as 2.2.2], porphyrin, phthalocyanine, ethylenediaminetetraacetic acid and the like.
Further, examples of the sulfur compound include amino acids such as cystine and cysteine, polythiophene, dodecylthiol and the like.

促進輸送膜20aにおけるキャリアの含有量は、キャリアや親水性化合物の種類等に応じて、適宜、設定すればよい。具体的には、0.3〜30質量%が好ましく、0.5〜25質量%がより好ましく、1〜20質量%が特に好ましい。
促進輸送膜20aにおけるキャリアの含有量を、上記範囲とすることにより、促進輸送膜20aを形成するための組成物(塗料)において、塗布前の塩析を好適に防ぐことができ、さらに、促進輸送膜20aが、酸性ガスの分離機能を確実に発揮できる。
What is necessary is just to set suitably content of the carrier in the facilitated-transport film | membrane 20a according to the kind etc. of a carrier or a hydrophilic compound. Specifically, 0.3-30 mass% is preferable, 0.5-25 mass% is more preferable, and 1-20 mass% is especially preferable.
By setting the content of the carrier in the facilitated transport film 20a within the above range, in the composition (coating material) for forming the facilitated transport film 20a, salting-out before coating can be suitably prevented, and further promoted The transport membrane 20a can reliably exhibit the acid gas separation function.

促進輸送膜20a(促進輸送膜20aを形成するための組成物)は、このような親水性化合物、架橋剤およびキャリアに加え、必要に応じて、各種の成分を含有してもよい。   The facilitated transport film 20a (composition for forming the facilitated transport film 20a) may contain various components as necessary in addition to such a hydrophilic compound, a crosslinking agent, and a carrier.

このような成分としては、ジブチルヒドロキシトルエン(BHT)等の酸化防止剤、炭素数3〜20のアルキル基または炭素数3〜20のフッ化アルキル基と親水性基とを有する化合物やシロキサン構造を有する化合物等の特定化合物、オクタン酸ナトリウムや1−ヘキサスルホン酸ナトリウム等の界面活性剤、ポリオレフィン粒子やポリメタクリル酸メチル粒子等のポリマー粒子等が例示される。
その他、必要に応じて、触媒、保湿(吸湿)剤、補助溶剤、膜強度調整剤、欠陥検出剤等を用いてもよい。
Examples of such components include an antioxidant such as dibutylhydroxytoluene (BHT), a compound having 3 to 20 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 3 to 20 carbon atoms and a hydrophilic group, and a siloxane structure. Specific compounds such as compounds having a surfactant, surfactants such as sodium octoate and sodium 1-hexasulfonate, polymer particles such as polyolefin particles and polymethyl methacrylate particles, and the like.
In addition, a catalyst, a moisturizing (moisture absorbing) agent, an auxiliary solvent, a film strength adjusting agent, a defect detecting agent and the like may be used as necessary.

酸性ガス分離層20は、このような促進輸送膜20aと、多孔質支持体20bとから構成される。
多孔質支持体20bは、酸性ガス透過性を有し、かつ、促進輸送膜20aを形成するための塗布組成物の塗布が可能(塗膜の支持が可能)であり、さらに、形成された促進輸送膜20aを支持するものである。
多孔質支持体20bの形成材料は、上記機能を発現できる物であれば、公知の各種の物が利用可能である。
The acidic gas separation layer 20 includes such a facilitated transport membrane 20a and a porous support 20b.
The porous support 20b has acid gas permeability and can be coated with a coating composition for forming the facilitated transport film 20a (supporting the coating film). It supports the transport film 20a.
As the material for forming the porous support 20b, various known materials can be used as long as they can exhibit the above functions.

ここで、本発明の分離モジュール10において、酸性ガス分離層20を構成する多孔質支持体20bは、単層であってもよいが、多孔質膜と補助支持膜とからなる2層構成であるのが好ましい。このような2構成を有することにより、多孔質支持体20bは、上記酸性ガス透過性、促進輸送膜20aとなる塗布組成物の塗布および促進輸送膜20aの支持という機能を、より確実に発現する。
なお、多孔質支持体20bが単層である場合には、形成材料としては、以下に多孔質膜および補助支持膜で例示する各種の材料が利用可能である。
Here, in the separation module 10 of the present invention, the porous support 20b constituting the acidic gas separation layer 20 may be a single layer, but has a two-layer structure including a porous membrane and an auxiliary support membrane. Is preferred. By having such two configurations, the porous support 20b more reliably expresses the functions of acid gas permeability, application of the coating composition to be the facilitated transport film 20a, and support of the facilitated transport film 20a. .
When the porous support 20b is a single layer, various materials exemplified below as the porous film and the auxiliary support film can be used as the forming material.

この2層構成の多孔質支持体20bでは、多孔質膜が促進輸送膜20a側となる。
多孔質膜は、耐熱性を有し、また加水分解性の少ない材料からなることが好ましい。このような多孔質膜としては、具体的には、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリプロピレン、セルロースなどのメンブレンフィルター膜、ポリアミドやポリイミドの界面重合薄膜、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)や高分子量ポリエチレンの延伸多孔膜等が例示される。
中でも、PTFEや高分子量ポリエチレンの延伸多孔膜は、高い空隙率を有し、酸性ガス(特に炭酸ガス)の拡散阻害が小さく、さらに、強度、製造適性などの観点から好ましい。その中でも、耐熱性を有し、また加水分解性の少ない等の点で、PTFEの延伸多孔膜が、好適に利用される。
In this two-layered porous support 20b, the porous membrane is on the facilitated transport membrane 20a side.
The porous membrane is preferably made of a material having heat resistance and low hydrolyzability. Specific examples of such a porous membrane include membrane filter membranes such as polysulfone, polyethersulfone, polypropylene, and cellulose, interfacially polymerized thin films of polyamide and polyimide, and stretching of polytetrafluoroethylene (PTFE) and high molecular weight polyethylene. Examples thereof include a porous membrane.
Among them, a stretched porous membrane of PTFE or high molecular weight polyethylene has a high porosity, is small in inhibition of diffusion of acidic gas (especially carbon dioxide gas), and is preferable from the viewpoints of strength and manufacturing suitability. Among them, a stretched porous membrane of PTFE is preferably used in terms of heat resistance and low hydrolyzability.

多孔質膜は、使用環境下において、水分を含有した促進輸送膜20aが多孔部分に浸み込み易くなり、かつ、膜厚分布や経時での性能劣化を引き起こさないために、疎水性であるのが好ましい。
また、多孔質膜は、孔の最大孔径が1μm以下であるのが好ましい。
さらに、多孔質膜の孔の平均孔径は、0.001〜10μmが好ましく、0.002〜5μmがより好ましく、0.005〜1μmが特に好ましい。多孔質膜の平均孔径をこの範囲とすることにより、後述する接着剤の塗布領域は接着剤を十分に染み込ませ、かつ、多孔質膜が酸性ガスの通過の妨げとなることを好適に防止できる。
The porous membrane is hydrophobic because the facilitated transport membrane 20a containing moisture is likely to penetrate into the porous portion under the usage environment and does not cause deterioration in film thickness distribution or performance over time. Is preferred.
The porous membrane preferably has a maximum pore diameter of 1 μm or less.
Furthermore, the average pore diameter of the pores of the porous membrane is preferably 0.001 to 10 μm, more preferably 0.002 to 5 μm, and particularly preferably 0.005 to 1 μm. By setting the average pore diameter of the porous membrane within this range, it is possible to suitably prevent the adhesive application region described later from sufficiently impregnating the adhesive and preventing the porous membrane from passing the acidic gas. .

補助支持膜は、多孔質膜の補強用に備えられるものである。
この支持膜は、要求される強度、耐延伸性および気体透過性を満たすものであれば、各種の物が利用可能である。例えば、不織布、織布、ネット、および、平均孔径が0.001〜10μmのメッシュなどを、適宜、選択して用いることができる。
The auxiliary support membrane is provided for reinforcing the porous membrane.
Various materials can be used as the support membrane as long as the required strength, stretch resistance and gas permeability are satisfied. For example, a nonwoven fabric, a woven fabric, a net, and a mesh having an average pore diameter of 0.001 to 10 μm can be appropriately selected and used.

補助支持膜も、前述の多孔質膜と同様、耐熱性を有し、また加水分解性の少ない素材からなることが好ましい。
不織布、織布、編布を構成する繊維としては、耐久性や耐熱性に優れる、ポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン、アラミド(商品名)などの改質ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素含有樹脂などからなる繊維が好ましい。メッシュを構成する樹脂材料も同様の素材を用いるのが好ましい。これらの材料のうち、安価で力学的強度の強いPPからなる不織布は、特に好適に例示される。
The auxiliary support membrane is also preferably made of a material having heat resistance and low hydrolyzability, like the porous membrane described above.
Non-woven fabrics, woven fabrics, and knitted fabrics that have excellent durability and heat resistance include polyolefins such as polypropylene (PP), modified polyamides such as aramid (trade name), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, etc. A fiber made of a fluorine-containing resin is preferable. It is preferable to use the same material as the resin material constituting the mesh. Among these materials, a non-woven fabric made of PP that is inexpensive and has high mechanical strength is particularly preferably exemplified.

多孔質支持体20bが補助支持膜を有することにより、力学的強度を向上させることができる。そのため、例えば、後述するロール・トゥ・ロールを利用する塗布装置においてハンドリングしても、多孔質支持体20bに皺がよることを防止でき、生産性を高めることもできる。   When the porous support 20b has an auxiliary support film, the mechanical strength can be improved. Therefore, for example, even if handling is performed in a coating apparatus using a roll-to-roll described later, wrinkles on the porous support 20b can be prevented, and productivity can be improved.

多孔質支持体20bは、薄すぎると強度に難がある。この点を考慮すると、多孔質膜の膜厚は5〜100μm、補助支持膜の膜厚は50〜300μmが好ましい。
また、多孔質支持体20bを単層にする場合には、多孔質支持体20bの厚さは、30〜500μmが好ましい。
If the porous support 20b is too thin, the strength is difficult. Considering this point, the thickness of the porous membrane is preferably 5 to 100 μm, and the thickness of the auxiliary support membrane is preferably 50 to 300 μm.
When the porous support 20b is a single layer, the thickness of the porous support 20b is preferably 30 to 500 μm.

このような酸性ガス分離層20は、促進輸送膜20aとなる成分を含む液体状の塗布組成物(塗料/塗布液)を調製して、多孔質支持体20bに塗布して、乾燥する、いわゆる塗布法で作製できる。
すなわち、まず、親水性化合物、キャリア、および、必要に応じて添加するその他の成分を、それぞれ適量で水(常温水または加温水)に添加して、十分、攪拌することで、促進輸送膜20aとなる塗布組成物を調製する。
この組成物の調製では、必要に応じて、攪拌しつつ加熱することで、各成分の溶解を促進させてもよい。また、親水性化合物を水に加えて溶解した後、キャリアを徐々に加えて攪拌することで、親水性化合物の析出(塩析)を効果的に防ぐことができる。
Such an acidic gas separation layer 20 is prepared by preparing a liquid coating composition (coating / coating liquid) containing a component that becomes the facilitated transport film 20a, applying it to the porous support 20b, and drying it. It can be produced by a coating method.
That is, first, a hydrophilic compound, a carrier, and other components to be added as necessary are respectively added to water (room temperature water or warm water) in appropriate amounts, and sufficiently stirred to facilitate transport film 20a. A coating composition is prepared.
In the preparation of this composition, if necessary, dissolution of each component may be promoted by heating with stirring. Moreover, after adding a hydrophilic compound to water and melt | dissolving, precipitation (salting out) of a hydrophilic compound can be effectively prevented by adding a carrier gradually and stirring.

この組成物を多孔質支持体20bに塗布して、乾燥することで、酸性ガス分離層20を作製する。
ここで、組成物の塗布および乾燥は、所定のサイズに切断されたカットシート状の多孔質支持体20bに行う、いわゆる枚葉式で行ってもよい。
好ましくは、酸性ガス分離層20の作製は、いわゆるロール・トゥ・ロール(以下、RtoRとも言う)によって行う。すなわち、長尺な多孔質支持体20bを巻回してなる送り出しロールから、多孔質支持体20bを送り出して、長手方向に搬送しつつ、調製した塗布組成物を塗布し、次いで、塗布した塗布組成物(塗膜)を乾燥して、多孔質支持体20bの表面に促進輸送膜20aを形成してなる酸性ガス分離層20を作製し、作製した酸性ガス分離層20を巻き取る。
The acidic gas separation layer 20 is produced by applying this composition to the porous support 20b and drying it.
Here, the application and drying of the composition may be performed in a so-called single-wafer type, which is performed on a cut sheet-like porous support 20b cut into a predetermined size.
Preferably, the acid gas separation layer 20 is produced by so-called roll-to-roll (hereinafter also referred to as RtoR). That is, the prepared coating composition is applied while the porous support 20b is sent out from the feed roll formed by winding the long porous support 20b and conveyed in the longitudinal direction, and then the applied coating composition is applied. The product (coating film) is dried to produce the acidic gas separation layer 20 formed by forming the facilitated transport film 20a on the surface of the porous support 20b, and the produced acidic gas separation layer 20 is wound up.

RtoRにおける多孔質支持体20bの搬送速度は、多孔質支持体20bの種類や塗布液の粘度等に応じて、適宜、設定すればよい。
ここで、多孔質支持体20bの搬送速度が速すぎると、塗布組成物の塗膜の膜厚均一性が低下するおそれがあり、遅過ぎると生産性が低下する。この点を考慮すると、多孔質支持体20bの搬送速度は、0.5m/分以上が好ましく、0.75〜200m/分がより好ましく、1〜200m/分が特に好ましい。
What is necessary is just to set the conveyance speed of the porous support body 20b in RtoR suitably according to the kind of porous support body 20b, the viscosity of a coating liquid, etc.
Here, when the conveyance speed of the porous support 20b is too fast, the film thickness uniformity of the coating film of the coating composition may be lowered, and when it is too slow, the productivity is lowered. Considering this point, the conveyance speed of the porous support 20b is preferably 0.5 m / min or more, more preferably 0.75 to 200 m / min, and particularly preferably 1 to 200 m / min.

塗布組成物の塗布方法は、公知の方法が、各種、利用可能である。
具体的には、カーテンフローコーター、エクストルージョンダイコーター、エアードクターコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、ナイフコーター、スクイズコーター、リバースロールコーター、バーコーター等が例示される。
Various known methods can be used for applying the coating composition.
Specific examples include curtain flow coaters, extrusion die coaters, air doctor coaters, blade coaters, rod coaters, knife coaters, squeeze coaters, reverse roll coaters, bar coaters, and the like.

塗布組成物の塗膜の乾燥も、公知の方法で行えばよい。一例として、温風による乾燥が例示される。
温風の風速は、ゲル膜反を迅速に乾燥させることができるともにゲル膜反が崩れない速度を、適宜、設定すればよい。具体的には、0.5〜200m/分が好ましく、0.75〜200m/分がより好ましく、1〜200m/分が特に好ましい。
温風の温度は、多孔質支持体20bの変形などが生じず、かつ、ゲル膜反を迅速に乾燥させることができる温度を、適宜、設定すればよい。具体的には、膜面温度で、1〜120℃が好ましく、2〜115℃がより好ましく、3〜110℃が特に好ましい。
また、塗膜の乾燥には、必要に応じて、多孔質支持体20bの加熱を併用してもよい。
The coating film of the coating composition may be dried by a known method. As an example, drying with warm air is exemplified.
The speed of the warm air may be set as appropriate so that the gel film can be quickly dried and the gel film is not broken. Specifically, 0.5 to 200 m / min is preferable, 0.75 to 200 m / min is more preferable, and 1 to 200 m / min is particularly preferable.
The temperature of the hot air may be appropriately set to a temperature at which the porous support 20b is not deformed and the gel membrane can be quickly dried. Specifically, the film surface temperature is preferably 1 to 120 ° C, more preferably 2 to 115 ° C, and particularly preferably 3 to 110 ° C.
Moreover, you may use together heating of the porous support body 20b for drying of a coating film as needed.

透過ガス流路用部材26は、キャリアと反応して酸性ガス分離層32を透過した酸性ガスGcを、中心筒12の貫通孔12aに流すための部材である。
前述のように、図示例において、積層体14aは、酸性ガス分離層20を促進輸送膜20aを内側にして二つ折りにして、供給ガス流路用部材24を挟み込んだ挟持体36を有する。この挟持体36に、透過ガス流路用部材26を積層して、接着剤層30で接着することにより、1つの積層体14aが構成される。
透過ガス流路用部材26は、積層体14aの間でスペーサとして機能して、積層体14aの巻回中心(内側)に向かって中心筒12の貫通孔12aに至る、原料ガスGから分離した酸性ガスGcの流路を構成する。また、この酸性ガスGcの流路を適正に形成するために、後述する接着剤層30が浸透する必要が有る。この点を考慮すると、透過ガス流路用部材26は、供給ガス流路用部材24と同様、ネット状(メッシュ状/ネット状)の部材が好ましい。
The permeating gas channel member 26 is a member for causing the acidic gas Gc that has reacted with the carrier and permeated through the acidic gas separation layer 32 to flow into the through hole 12a of the central cylinder 12.
As described above, in the illustrated example, the laminated body 14a has the sandwiching body 36 in which the acidic gas separation layer 20 is folded in two with the facilitated transport film 20a inside, and the supply gas flow path member 24 is sandwiched. By laminating the permeating gas flow path member 26 on the sandwiching body 36 and bonding them with the adhesive layer 30, one laminated body 14a is formed.
The permeating gas flow path member 26 functions as a spacer between the stacked bodies 14a and is separated from the source gas G that reaches the through hole 12a of the central cylinder 12 toward the winding center (inner side) of the stacked body 14a. The flow path of the acid gas Gc is configured. Further, in order to properly form the flow path of the acidic gas Gc, the adhesive layer 30 described later needs to penetrate. Considering this point, the permeating gas channel member 26 is preferably a net-like (mesh / net-like) member, like the supply gas channel member 24.

透過ガス流路用部材26の形成材料は、十分な強度や耐熱性を有するものであれば、各種の材料が利用可能である。具体的には、エポキシ含浸ポリエステルなどポリエステル系の材料、ポリプロピレンなどポリオレフィン系材料、ポリテトラフルオロエチレンなどフッ素系の材料が、好適に例示される。   Various materials can be used as the material for forming the permeating gas channel member 26 as long as it has sufficient strength and heat resistance. Specifically, polyester materials such as epoxy-impregnated polyester, polyolefin materials such as polypropylene, and fluorine materials such as polytetrafluoroethylene are preferably exemplified.

透過ガス流路用部材26の厚さは、原料ガスGの供給量や要求される処理能力等に応じて、適宜、決定すれば良い。
具体的には、100〜1000μmが好ましく、150〜950μmがより好ましく、200〜900μmが特に好ましい。
The thickness of the permeating gas channel member 26 may be appropriately determined according to the supply amount of the raw material gas G, the required processing capacity, and the like.
Specifically, 100 to 1000 μm is preferable, 150 to 950 μm is more preferable, and 200 to 900 μm is particularly preferable.

前述のように、透過ガス流路用部材26は、原料ガスGから分離されて酸性ガス分離層20を透過した酸性ガスGcの流路となる。
そのため、透過ガス流路用部材26は、流れるガスに対しての抵抗が少ないのが好ましい。具体的には、空隙率が高く、圧をかけたときの変形が少なく、かつ、圧損が少ないのが好ましい。
As described above, the permeating gas flow path member 26 is a flow path of the acidic gas Gc that is separated from the source gas G and permeates the acidic gas separation layer 20.
Therefore, it is preferable that the permeating gas channel member 26 has a low resistance to flowing gas. Specifically, it is preferable that the porosity is high, the deformation is small when pressure is applied, and the pressure loss is small.

透過ガス流路用部材26の空隙率は、30〜99%が好ましく、35〜97.5%がより好ましく、40〜95%が特に好ましい。
また、圧をかけたときの変形は、引張試験を行ったときの伸度で近似できる。具体的には、10N/10mm幅の荷重をかけたときの伸度が5%以内であることが好ましく、4%以内であることがより好ましい。
さらに、圧損は、一定の流量で流した圧縮空気の流量損失で近似できる。具体的には、15cm角の透過ガス流路用部材26に、室温で15L/分の空気を流した際に、流量損失が7.5L/分以内であるのが好ましく、7L/分以内であるのがより好ましい。
The porosity of the permeating gas channel member 26 is preferably 30 to 99%, more preferably 35 to 97.5%, and particularly preferably 40 to 95%.
Further, deformation when pressure is applied can be approximated by elongation when a tensile test is performed. Specifically, the elongation when a load of 10 N / 10 mm width is applied is preferably within 5%, more preferably within 4%.
Furthermore, the pressure loss can be approximated by a flow rate loss of compressed air that flows at a constant flow rate. Specifically, when 15 L / min of air is passed through the 15 cm square permeate gas channel member 26 at room temperature, the flow rate loss is preferably within 7.5 L / min, and within 7 L / min. More preferably.

以下、積層体14aの積層方法、および、積層した積層体14aの巻回方法すなわち積層体巻回物14の作製方法を説明する。なお、以下の説明に用いる図3〜図6では、図面を簡潔にして構成を明確に示すために、供給ガス流路部材24および透過ガス流路部材26は、端面(端部)のみをネット状で示す。   Hereinafter, a lamination method of the laminated body 14a and a winding method of the laminated body 14a, that is, a manufacturing method of the laminated body 14 will be described. 3 to 6 used in the following description, the supply gas passage member 24 and the permeate gas passage member 26 have only end faces (end portions) in order to simplify the drawings and clearly show the configuration. Shown in the form.

まず、図3(A)および(B)に概念的に示すように、中心筒12の延在方向と短手方向とを一致して、中心筒12に、接着剤等の固定手段34を用いて、透過ガス流路用部材26の端部を固定する。   First, as conceptually shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B), the extending direction of the central cylinder 12 and the short direction are matched, and a fixing means 34 such as an adhesive is used for the central cylinder 12. Then, the end of the permeating gas channel member 26 is fixed.

一方で、図4に概念的に示すように、前述のよう作製した酸性ガス分離層20を、促進輸送膜20aを内側にして二つ折りにし、間に供給ガス流路用部材24を挟み込む。すなわち、供給ガス流路用部材24を、二つ折りにした酸性ガス分離層20で挟持した挟持体36を作製する。なお、この際には、酸性ガス分離層20は均等に二つ折りにするのではなく、図4に示すように、一方が、若干、長くなるように、二つ折りする。
また、供給ガス流路用部材24による促進輸送膜20aの損傷を防止するために、酸性ガス分離層20を二つ折りにした谷部に、二つ折りにしたシート状の保護部材(例えば、カプトンテープなど)を配置するのが好ましい。
On the other hand, as conceptually shown in FIG. 4, the acidic gas separation layer 20 produced as described above is folded in half with the facilitated transport membrane 20a inside, and the supply gas flow path member 24 is sandwiched therebetween. That is, a sandwiching body 36 is produced in which the supply gas flow path member 24 is sandwiched between the acidic gas separation layers 20 folded in half. In this case, the acidic gas separation layer 20 is not equally folded in half, but is folded in half so that one is slightly longer as shown in FIG.
Further, in order to prevent the facilitated transport film 20a from being damaged by the supply gas flow path member 24, a sheet-like protective member (for example, Kapton tape) folded in half at the trough portion where the acidic gas separation layer 20 is folded in half. Etc.) are preferably arranged.

さらに、二つ折りにした酸性ガス分離層20の短い方の表面(多孔質支持体20bの表面)に、接着剤層30となる接着剤30aを塗布する。
ここで、接着剤30a(すなわち、接着剤層30)は、図4に示すように、幅方向(矢印x方向)の両端部近傍で、巻回方向(矢印y方向)の全域に延在して帯状に塗布し、さらに、折り返し部と逆側の端部近傍で幅方向の全域に延在して帯状に塗布する。
Further, an adhesive 30a to be the adhesive layer 30 is applied to the shorter surface of the acid gas separation layer 20 folded in half (the surface of the porous support 20b).
Here, as shown in FIG. 4, the adhesive 30 a (that is, the adhesive layer 30) extends in the vicinity of both ends in the width direction (arrow x direction) and in the entire winding direction (arrow y direction). Then, it is applied in the form of a strip, and is further applied in the form of a strip extending in the entire width direction in the vicinity of the end opposite to the folded portion.

次いで、図5(A)および(B)に概念的に示すように、接着剤30aを塗布した面を透過ガス流路用部材26に向け、かつ、折り返し側を中心筒12に向けて、挟持体36を、中心筒12に固定した透過ガス流路用部材26に積層し、透過ガス流路用部材26と酸性ガス分離層20(多孔質支持体20b)とを接着する。   Next, as conceptually shown in FIGS. 5A and 5B, the surface to which the adhesive 30a is applied is directed toward the permeating gas flow path member 26, and the folded side is sandwiched toward the central tube 12. The body 36 is laminated on the permeate gas channel member 26 fixed to the central cylinder 12, and the permeate gas channel member 26 and the acidic gas separation layer 20 (porous support 20b) are bonded.

さらに、図5に示すように、積層した挟持体36の上面(長い側の多孔質支持体20bの表面)に、接着剤層30となる接着剤30aを塗布する。なお、以下の説明では、最初に固定手段34で中心筒12に固定された透過ガス流路用部材26と逆側の方向を、上側とも言う。
図5に示すように、この面の接着剤30aも、先と同様、幅方向の両端部近傍で、巻回方向の全域に延在して帯状に塗布し、さらに、折り返し部と逆側の端部近傍で幅方向の全域に延在して帯状に塗布する。
Further, as shown in FIG. 5, an adhesive 30 a to be the adhesive layer 30 is applied to the upper surface of the laminated sandwiching body 36 (the surface of the long porous support 20 b). In the following description, the direction opposite to the permeating gas flow path member 26 first fixed to the central cylinder 12 by the fixing means 34 is also referred to as the upper side.
As shown in FIG. 5, the adhesive 30a on this surface is also applied in the form of a belt extending in the entire winding direction in the vicinity of both ends in the width direction, and further on the opposite side of the folded portion. It extends in the entire width direction in the vicinity of the end portion and is applied in a strip shape.

次いで、図6に概念的に示すように、接着剤30aを塗布した挟持体36の上に、透過ガス流路用部材26を積層し、酸性ガス分離層20(多孔質支持体20b)と透過ガス流路用部材26とを接着し、積層体14aが形成される。   Next, as conceptually shown in FIG. 6, a permeate gas flow path member 26 is laminated on the sandwiched body 36 coated with the adhesive 30 a, and the acidic gas separation layer 20 (porous support 20 b) and the permeate are permeated. The gas flow path member 26 is bonded to form the laminated body 14a.

次いで、先と同様、図4に示すように、酸性ガス分離層20で供給ガス流路用部材24を挟み込んだ挟持体36を作製して、接着剤層30となる接着剤30aを塗布して、接着剤を塗布した側を下に向けて、最後に積層した透過ガス流路用部材26と挟持体36とを積層して、接着する。
さらに、先と同様、積層した挟持体36の上面に、図5に示すように接着剤30aを塗布して、次いで、図6に示すように、その上に、透過ガス流路用部材26を積層して、接着し、2層目の積層体14aを積層する。
Next, as shown in FIG. 4, as shown in FIG. 4, a sandwiching body 36 in which the supply gas flow path member 24 is sandwiched between the acidic gas separation layers 20 is produced, and an adhesive 30 a that becomes the adhesive layer 30 is applied. The permeated gas flow path member 26 and the sandwiching body 36 that are finally stacked are stacked and bonded with the side to which the adhesive is applied facing down.
Further, similarly to the above, the adhesive 30a is applied to the upper surface of the laminated sandwiching body 36 as shown in FIG. 5, and then, as shown in FIG. It laminates | stacks and adhere | attaches and the laminated body 14a of the 2nd layer is laminated | stacked.

以下、図4〜図6の工程を繰り返して、図7に概念的に示すように、所定数の積層体14aを積層する。
なお、この積層は、図7に示すように、積層体14aは、上方に行くにしたがって、次第に、巻回方向に中心筒12から離間するように積層するのが好ましい。これにより、中心筒12への積層体14aの巻回(巻き付け)を容易に行い、かつ、各透過ガス流路用部材26の中心筒12側の端部もしくは端部近傍が、好適に中心筒12に当接できる。
Hereinafter, the steps of FIGS. 4 to 6 are repeated to stack a predetermined number of stacked bodies 14a as conceptually shown in FIG.
In addition, as shown in FIG. 7, it is preferable to laminate | stack the laminated body 14a so that it may space apart from the center cylinder 12 in a winding direction gradually as it goes upwards. This facilitates winding (winding) of the laminated body 14a around the central cylinder 12, and the end of the permeate gas flow path member 26 on the central cylinder 12 side or the vicinity of the end is preferably the central cylinder. 12 can be contacted.

所定数の積層体14aを積層したら、図7に示すように、中心筒12の外周面に接着剤38aを、最初に中心筒38に固定した透過ガス流路用部材26の上面の中心筒12と挟持体36との間に接着剤38bを、それぞれ、塗布する。
次いで、図7に矢印ywで示すように、積層した積層体14aを巻き込むようにして、積層体14aを中心筒12に巻回する(巻き付ける)。
巻き終わったら、最外周(すなわち、最初に中心筒12に固定した最下層)の透過ガス流路用部材26に、ひき出す方向(巻き絞める方向)の張力を掛けた状態で、所定時間、維持して、接着剤30a等を乾燥させる。
所定時間が経過したら、最外周の透過ガス流路用部材26を1周した位置で超音波融着等によって固定し、固定位置よりも外方の余分な透過ガス流路用部材26を切断して、積層した積層体14aを中心筒に巻回してなる積層体巻回物14を完成する。
When the predetermined number of the laminated bodies 14a are laminated, as shown in FIG. 7, the central cylinder 12 on the upper surface of the permeate gas flow path member 26, which is first fixed to the central cylinder 38 with the adhesive 38a on the outer peripheral surface of the central cylinder 12. The adhesive 38b is applied between the sandwiching body 36 and the adhesive 36b.
Next, as indicated by an arrow yw in FIG. 7, the laminated body 14 a is wound (wrapped) around the central cylinder 12 so as to wind the laminated body 14 a.
After winding, the permeate gas passage member 26 on the outermost periphery (that is, the lowermost layer first fixed to the center tube 12) is maintained for a predetermined time in a state where tension is applied in the pulling-out direction (winding and squeezing direction). Then, the adhesive 30a and the like are dried.
When a predetermined time has elapsed, the outermost permeate gas channel member 26 is fixed by ultrasonic welding or the like at a position where it has made one round, and the excess permeate gas channel member 26 outside the fixed position is cut. Thus, the laminated body 14 is obtained by winding the laminated body 14a around the central cylinder.

前述のように、原料ガスGは、供給ガス流路用部材24の端部から供給され、酸性ガスGcは、酸性ガス分離層20を積層方向に通過して(輸送されて)、透過ガス流路用部材26に流入し、透過ガス流路用部材26内を流れて、中心筒12に至る。   As described above, the raw material gas G is supplied from the end of the supply gas flow path member 24, and the acidic gas Gc passes (transports) in the stacking direction through the acidic gas separation layer 20 to transmit the permeated gas flow. It flows into the road member 26, flows through the permeate gas flow path member 26, and reaches the central cylinder 12.

ここで、接着剤30aを塗布されるのは、多孔質支持体20bであり、また、接着剤30aによって接着されるのは、ネット状の透過ガス流路用部材26である。従って、接着剤30aは、多孔質支持体20bおよび透過ガス流路用部材26内に浸透(含浸)し、両者の内部に接着剤層30が形成される。
また、接着剤層30(接着剤30a)は、前述のように、幅方向の両端部近傍で、巻回方向の全域に延在して帯状に形成される。さらに、接着剤層30は、この幅方向両端部近傍の接着剤30を幅方向に横切るように、中心筒12側となる折り返し部と逆側の端部近傍で幅方向の全域に延在して帯状に形成される。すなわち、接着剤層30は、中心筒12側を開放して、透過ガス流路用部材26および多孔質支持体20bの外周を囲むように形成される。加えて、透過ガス流路用部材26は、促進輸送膜20aによって挟まれた状態となっている。
これにより、積層体14の透過ガス流路用部材26には、中心筒12側が開放するエンベロープ状の流路が形成される。従って、酸性ガス分離層20を透過して透過ガス流路用部材26に流入した酸性ガスGcは、外部に流出することなく、透過ガス流路用部材26内を中心筒12に向かって流れ、貫通孔12aから中心筒12内に流入する。
Here, the adhesive 30a is applied to the porous support 20b, and the adhesive 30a is bonded to the net-like permeating gas channel member 26. Therefore, the adhesive 30a permeates (impregnates) into the porous support 20b and the permeating gas flow path member 26, and the adhesive layer 30 is formed in both.
Further, as described above, the adhesive layer 30 (adhesive 30a) is formed in a strip shape extending in the entire vicinity in the winding direction in the vicinity of both ends in the width direction. Further, the adhesive layer 30 extends in the entire width direction in the vicinity of the end portion on the opposite side to the folded portion on the central tube 12 side so as to cross the adhesive 30 in the width direction in the vicinity of both ends in the width direction. It is formed in a strip shape. That is, the adhesive layer 30 is formed so as to surround the outer peripheries of the permeating gas flow path member 26 and the porous support 20b by opening the central tube 12 side. In addition, the permeating gas channel member 26 is sandwiched between the facilitated transport films 20a.
As a result, an envelope-like flow path is formed in the permeate gas flow path member 26 of the laminate 14 so that the central tube 12 side is open. Therefore, the acidic gas Gc that has passed through the acidic gas separation layer 20 and has flowed into the permeate gas flow path member 26 flows toward the central cylinder 12 in the permeate gas flow path member 26 without flowing out, It flows into the center tube 12 from the through hole 12a.

本発明の分離モジュール10において、接着剤層30(接着剤30a)は、十分な接着力、耐熱性および耐湿性を有するものであれば、各種の公知の接着剤が利用可能である。
一例として、エポキシ樹脂、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、ポリエステル、セルロース誘導体(ニトロセルロース等)、スチレン−ブタジエン共重合体、各種の合成ゴム系樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素ホルムアミド樹脂等が好適に例示される。
In the separation module 10 of the present invention, various known adhesives can be used as the adhesive layer 30 (adhesive 30a) as long as it has sufficient adhesive strength, heat resistance, and moisture resistance.
Examples include epoxy resins, vinyl chloride copolymers, vinyl chloride-vinyl acetate copolymers, vinyl chloride-vinylidene chloride copolymers, vinyl chloride-acrylonitrile copolymers, butadiene-acrylonitrile copolymers, polyamide resins, polyvinyl butyral. Suitable examples include polyesters, cellulose derivatives (nitrocellulose, etc.), styrene-butadiene copolymers, various synthetic rubber resins, phenol resins, urea resins, melamine resins, phenoxy resins, silicone resins, urea formamide resins, and the like. .

なお、接着剤層30となる接着剤30aは、一度塗りでもよいが、好ましくは、最初はアセトン等の有機溶剤で希釈した接着剤を塗布し、その上に、接着剤のみを塗布するのが好ましい。また、この際には、有機溶剤で希釈した接着剤は幅広に塗布し、接着剤は、これよりも狭い幅で塗布するのが好ましい。   The adhesive 30a to be the adhesive layer 30 may be applied once, but preferably, an adhesive diluted with an organic solvent such as acetone is applied first, and only the adhesive is applied thereon. preferable. In this case, the adhesive diluted with an organic solvent is preferably applied in a wide width, and the adhesive is preferably applied in a narrower width.

本発明の分離モジュール10において、このようにして作製される積層体巻回物14の両端部には、テレスコープ防止板(テレスコープ防止部材)16が配置される。
前述のように、テレスコープ防止板16は、積層体巻回物14が原料ガスGによって押圧されて、供給側の端面が入れ子状に押し込まれ、逆側の端面が入れ子状に突出する、いわゆるテレスコープ現象を防止するための部材である。
In the separation module 10 of the present invention, a telescope prevention plate (telescope prevention member) 16 is disposed at both ends of the laminated body 14 produced in this way.
As described above, the telescope prevention plate 16 is so-called that the laminated body 14 is pressed by the raw material gas G, the supply-side end surface is pushed in a nested manner, and the opposite-side end surface protrudes in a nested manner. It is a member for preventing the telescope phenomenon.

図8に、分離モジュール10の原料ガスGの供給側の端部近傍を、概念的に示す。
なお、図8において、(A)は巻回方向(幅方向(矢印x方向)と直交する方向)から見た図であり、(B)は幅方向から見た図である。また、図8では、原料ガスGの供給側のみを示しているが、多孔質膜28を有さない以外は、炭酸ガスGcおよび残余ガスGrの排出側も、基本的に、同様の構成を有する。
FIG. 8 conceptually shows the vicinity of the end portion on the supply side of the source gas G of the separation module 10.
In FIG. 8, (A) is a view as seen from the winding direction (a direction orthogonal to the width direction (arrow x direction)), and (B) is a view as seen from the width direction. 8 shows only the supply side of the raw material gas G, except that the porous film 28 is not provided, the discharge side of the carbon dioxide gas Gc and the residual gas Gr basically has the same configuration. Have.

本発明において、テレスコープ防止板16は、スパイラル型の分離モジュールに用いられる公知のものが、各種、利用可能である。
図示例において、テレスコープ防止板は、円環状の外環部16aと、外環部16aの中に中心を一致して配置される円環状の内環部16bと、外環部16aおよび内環部16bを連結して固定するリブ(スポーク)16cとを有して構成される。積層体14a(積層体14aを積層した積層物)が巻回される中心筒12は、内環部16bを挿通する。
図示例において、リブ16cは、外環部16aおよび内環部16bの中心から、等角度間隔で放射状に設けられおり、外環部16aと内環部16bとの間で、かつ、各リブ16cの間隙が、原料ガスGもしくは残余ガスGrが通過する開口部16dとなっている。
In the present invention, as the telescoping prevention plate 16, various known types used for spiral type separation modules can be used.
In the illustrated example, the telescope prevention plate includes an annular outer ring portion 16a, an annular inner ring portion 16b arranged in the outer ring portion 16a so as to coincide with the center, an outer ring portion 16a and an inner ring. And a rib (spoke) 16c for connecting and fixing the portion 16b. The center tube 12 around which the laminate 14a (a laminate in which the laminate 14a is laminated) is wound passes through the inner ring portion 16b.
In the illustrated example, the ribs 16c are provided radially at equal angular intervals from the center of the outer ring part 16a and the inner ring part 16b, and between the outer ring part 16a and the inner ring part 16b and each rib 16c. Is an opening 16d through which the source gas G or the residual gas Gr passes.

テレスコープ防止板16は、積層体巻回物14の端面(原料ガスGの供給側は、多孔質膜28)に接触して配置しても良い。
しかしながら、積層体巻回物14の端面全域を原料ガスの供給や残余ガスGrの排出に使用するために、図8に示すように、テレスコープ防止板16と積層体巻回物14の端面とは、若干の間隙を有して配置するのが好ましい。
The telescope prevention plate 16 may be disposed in contact with the end face of the laminated body 14 (the porous film 28 on the supply side of the raw material gas G).
However, in order to use the entire end face of the laminated body 14 for supplying the source gas and discharging the residual gas Gr, as shown in FIG. 8, the telescope prevention plate 16 and the end face of the laminated body 14 Is preferably arranged with a slight gap.

テレスコープ防止板16の形成材料は、十分な強度と、耐熱性および耐湿性を有する、各種の材料が利用可能である。
具体的には、金属材料(例えば、ステンレス(SUS)、アルミニウム、アルミニウム合金、錫、錫合金等)、樹脂材料(例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ナイロン12、ナイロン66、ポリサルフィン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル・ブタジエン・スチレン樹脂、アクリル・エチレン・スチレン樹脂、エポキシ樹脂、ニトリル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)、ポリアセタール樹脂(POM)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等)、およびこれら樹脂の繊維強化プラスチック(例えば繊維としては、ガラス繊維、カーボン繊維、ステンレス繊維、アラミド繊維などで、特に長繊維が好ましい。具体例としては、例えばガラス長繊維強化ポリプロピレン、ガラス長繊維強化ポリフェニレンサルファイドなど)、並びに、セラミックス(例えばゼオライト、アルミナなど)等が好適に例示される。
なお、樹脂を用いる際には、ガラス繊維等で強化した樹脂を用いてもよい。
Various materials having sufficient strength, heat resistance and moisture resistance can be used as the material for forming the telescope prevention plate 16.
Specifically, metal materials (for example, stainless steel (SUS), aluminum, aluminum alloy, tin, tin alloy, etc.), resin materials (for example, polyethylene resin, polypropylene resin, aromatic polyamide resin, nylon 12, nylon 66, polysulfin resin) , Polytetrafluoroethylene resin, polycarbonate resin, acrylic / butadiene / styrene resin, acrylic / ethylene / styrene resin, epoxy resin, nitrile resin, polyetheretherketone resin (PEEK), polyacetal resin (POM), polyphenylene sulfide (PPS) Etc.), and fiber reinforced plastics of these resins (for example, as the fiber, glass fiber, carbon fiber, stainless steel fiber, aramid fiber, etc.) are particularly preferable long fibers. Fiber-reinforced polypropylene, long glass fiber-reinforced polyphenylene sulfide), as well as ceramics (such as zeolite, alumina, etc.) and the like are preferably exemplified.
In addition, when using resin, you may use resin reinforced with glass fiber etc.

前述のように、図示例の分離モジュール10は、原料ガスGの供給側において、テレスコープ防止板16と積層体巻回物14との間に、多孔質膜28が配置される。
図示例においては、多孔質膜28は、積層体巻回物14における原料ガス供給側の端面(以下、単に供給側端面とも言う)に当接して、この端面の全面を覆って設けられる、多孔質な膜(フィルム状物/シート状物)である。
As described above, in the separation module 10 in the illustrated example, the porous film 28 is disposed between the telescope prevention plate 16 and the laminated body 14 on the supply side of the source gas G.
In the illustrated example, the porous film 28 is provided in contact with an end surface on the raw material gas supply side (hereinafter also simply referred to as a supply-side end surface) of the laminated body 14 and covers the entire end surface. It is a quality film (film-like material / sheet-like material).

この多孔質膜28は、疎水性で、かつ、気体(水蒸気)は通過できるが、凝縮水は通過できない貫通孔を有するものである。
本発明は、原料ガスGの供給方向(幅方向)において、積層体巻回物14の供給側端面よりも上流側(以下、単に上流/下流とも言う)に、このような多孔質膜28を有することにより、凝縮水が促進輸送膜20a(酸性ガス分離膜)に接触することを防止して、凝縮水に起因する促進輸送膜20aの劣化を防止する。
The porous film 28 is hydrophobic and has a through hole through which gas (water vapor) can pass but condensed water cannot pass.
In the present invention, in the supply direction (width direction) of the raw material gas G, such a porous membrane 28 is provided on the upstream side (hereinafter also simply referred to as upstream / downstream) of the supply side end surface of the laminated body 14. By having it, it prevents that condensed water contacts the facilitated-transport film | membrane 20a (acid gas separation membrane), and prevents deterioration of the facilitated-transport film | membrane 20a resulting from condensed water.

前述のように、促進分離型の分離モジュール10は、高温かつ高湿度での操業が必須条件であり、水蒸気を多量に含む原料ガスGが供給される。ここで、原料ガスG中に含まれる水蒸気は、各種の部材との接触や温度低下によって、一部が凝縮して凝縮水になる。
一方で、促進輸送膜20aは、前述のように、高い吸湿性を有するものであるが、凝縮水が接触すると、膜の溶解等が生じて、容易に劣化してしまう。
そのため、従来の(酸性ガス)分離モジュールでは、処理を行うにしたがって、凝縮水による促進輸送膜20aの劣化が進み、経時と共に、酸性ガスの分離性能や処理効率が低下してしまう。
As described above, the accelerated separation type separation module 10 is required to operate at high temperature and high humidity, and the raw material gas G containing a large amount of water vapor is supplied. Here, the water vapor contained in the raw material gas G is partially condensed into condensed water due to contact with various members and temperature decrease.
On the other hand, the facilitated transport film 20a has high hygroscopicity as described above. However, when the condensed water comes into contact with the condensed transport film, the film is dissolved and easily deteriorated.
Therefore, in the conventional (acid gas) separation module, the deterioration of the facilitated transport membrane 20a due to condensed water progresses as the treatment is performed, and the separation performance and treatment efficiency of the acid gas decrease with time.

これに対して、本発明の分離モジュール10は、疎水性で、かつ、凝縮水が通過できない多孔質膜28を有するので、凝縮水が積層体巻回物14の供給側端面から積層体14aに侵入することを防止できる。
そのため、本発明の分離モジュール10は、凝縮水に起因する促進輸送膜20aの劣化を大幅に抑制して、長期に渡って、所定の性能を発現できる。しかも、多孔質膜28であるので、原料ガスGの圧力損失も少ない。
On the other hand, since the separation module 10 of the present invention has a porous membrane 28 that is hydrophobic and does not allow condensed water to pass through, the condensed water passes from the supply-side end surface of the laminated body 14 to the laminated body 14a. Intrusion can be prevented.
Therefore, the separation module 10 of the present invention can significantly suppress deterioration of the facilitated transport membrane 20a due to condensed water, and can exhibit predetermined performance over a long period of time. In addition, since the porous film 28 is used, the pressure loss of the source gas G is small.

本発明の分離モジュール10において、多孔質膜28は、十分な耐熱性かつ耐湿性を有し、さらに、疎水性で、かつ、ガスが通過可能で凝縮水が通過不可能なものであれば、各種の多孔質膜が利用可能である。
具体的には、PTFE、PP、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、PSF、ポリメチルペンテン(TPX)、多孔質無機膜等からなる多孔質膜28、特にこれらの材料からなる孔径の小さい多孔質膜28が、好適に例示される。
中でも特に、PTFEやPP等からなる多孔質膜28は、好適に利用可能である。
In the separation module 10 of the present invention, the porous membrane 28 has sufficient heat resistance and moisture resistance, is hydrophobic, and can pass gas but cannot pass condensed water. Various porous membranes can be used.
Specifically, a porous film 28 made of PTFE, PP, polyvinylidene fluoride (PVDF), PSF, polymethylpentene (TPX), a porous inorganic film or the like, particularly a porous film 28 made of these materials with a small pore diameter. Is preferably exemplified.
In particular, the porous film 28 made of PTFE, PP, or the like can be suitably used.

多孔質膜28の孔の大きさは、0.005〜1μmが好ましく、0.01〜0.5μmがより好ましい。
多孔質膜28の孔の大きさを、この範囲とすることにより、原料ガスGの圧力損失を小さくできる、凝縮水の透過をより好適に防止できる等の点で好ましい。
なお、この孔の大きさは、該当するサイズの微粒子を0.01質量%含有する液体を多孔質膜28に通し、50質量%以上を補足できる微粒子のサイズによって測定されたものである。
The pore size of the porous membrane 28 is preferably 0.005 to 1 μm, and more preferably 0.01 to 0.5 μm.
By setting the size of the pores of the porous film 28 within this range, it is preferable in that the pressure loss of the raw material gas G can be reduced, the permeation of condensed water can be more suitably prevented, and the like.
The size of the pores is measured by the size of the fine particles capable of capturing 50% by mass or more by passing a liquid containing 0.01% by mass of the fine particles of the corresponding size through the porous film 28.

多孔質膜28の空孔率は、20〜90%が好ましく、30〜85%がより好ましい。
多孔質膜28の空孔率を、この範囲とすることにより、原料ガスGの圧力損失を小さくできる、凝縮水の透過をより好適に防止できる等の点で好ましい。
The porosity of the porous film 28 is preferably 20 to 90%, more preferably 30 to 85%.
By setting the porosity of the porous film 28 within this range, it is preferable in that the pressure loss of the raw material gas G can be reduced and the permeation of condensed water can be more suitably prevented.

多孔質膜28の膜厚は、5〜100μmが好ましく、8〜80μmがより好ましい。
多孔質膜28の膜厚を、この範囲とすることにより、原料ガスGの圧力損失を小さくできる、凝縮水の透過をより好適に防止できる等の点で好ましい。
The thickness of the porous film 28 is preferably 5 to 100 μm, and more preferably 8 to 80 μm.
By setting the film thickness of the porous film 28 within this range, it is preferable in that the pressure loss of the raw material gas G can be reduced and the permeation of condensed water can be more suitably prevented.

本発明の分離モジュール10において、多孔質膜28の配置位置は、積層体巻回物14の供給側端面に当接する位置以外にも、供給側端面よりも上流側であれば、各種の位置が利用可能である。例えば、テレスコープ防止板16の上流側あるいは下流側の端面に当接して、多孔質膜28を配置してもよい。
しかしながら、多孔質膜28の損傷防止、配置の容易さ等の点で、多孔質膜28は、テレスコープ防止板16と積層体巻回物14との間に配置するのが好ましく、図示例のように、積層体巻回物14の供給側端面に全面的に当接して配置するのがより好ましい。
In the separation module 10 of the present invention, the position of the porous membrane 28 is not limited to the position where the porous film 28 is in contact with the supply side end face of the laminate wound product 14, but may be various positions as long as it is upstream of the supply side end face. Is available. For example, the porous film 28 may be disposed in contact with the upstream or downstream end face of the telescope prevention plate 16.
However, it is preferable to arrange the porous film 28 between the telescope prevention plate 16 and the laminated body 14 in terms of prevention of damage to the porous film 28, ease of arrangement, and the like. As described above, it is more preferable that the laminated body 14 is disposed so as to be in full contact with the supply-side end surface.

また、多孔質膜28は、積層体巻回物14の供給側端面の全面に対応して設ける必要はない。すなわち、多孔質膜28は、積層体巻回物14の供給側端面の少なくとも一部に対応して設ければ、凝縮水による促進輸送膜20aの劣化防止の効果が得られる。
好ましくは、多孔質膜28は、積層体巻回物14の供給側端面において、原料ガスGが流入する領域の全面に対応して設ける。例えば、多孔質膜28は、テレスコープ防止板16の開口部16dの領域のみに対応して設けてもよい。
さらに、多孔質膜28の形成や配置作業の容易性、より確実に凝縮水が積層体巻回物14内に至るのを防止できる等の点で、図示例のように、積層体巻回物14の供給側端面の全面に対応して設けるのがより好ましい。
Further, the porous film 28 does not need to be provided corresponding to the entire surface of the supply-side end surface of the laminated body 14. That is, if the porous membrane 28 is provided corresponding to at least a part of the supply-side end surface of the laminated body 14, the effect of preventing the facilitated transport membrane 20 a from being deteriorated by condensed water can be obtained.
Preferably, the porous film 28 is provided on the supply side end face of the laminated body 14 so as to correspond to the entire surface of the region into which the source gas G flows. For example, the porous film 28 may be provided corresponding to only the region of the opening 16 d of the telescope prevention plate 16.
Furthermore, as shown in the illustrated example, the laminate wound product is easy in the formation and arrangement work of the porous film 28 and more reliably prevents condensed water from reaching the laminate wound product 14. It is more preferable to provide it corresponding to the entire surface of the 14 supply side end faces.

図1および図8に示す分離モジュール10において、原料ガスGは、テレスコープ防止板16を、単純に通過するのみである。
ここで、本発明の分離モジュールにおいては、積層体巻回物14の供給側端面側に配置されるテレスコープ防止板は、単純に原料ガスGを通過させるのではなく、原料ガスGを拡散する機能を有するのが好ましい。
In the separation module 10 shown in FIGS. 1 and 8, the raw material gas G simply passes through the telescope prevention plate 16.
Here, in the separation module of the present invention, the telescope prevention plate disposed on the supply side end face side of the laminated body 14 does not simply pass the source gas G, but diffuses the source gas G. It preferably has a function.

図9に、その一例の原料ガスGの供給側の端部近傍を概念的に示す。なお、図9において、(A)および(B)は、前述の図8と同様である。   FIG. 9 conceptually shows the vicinity of the end portion on the supply side of the source gas G as an example. In FIG. 9, (A) and (B) are the same as those in FIG.

図8に示すテレスコープ防止板16において、外環部16aと内環部16bとを連結するリブ16cは、原料ガスGの供給方向(=幅方向(矢印x方向))に平行である。従って、供給された原料ガスGは、テレスコープ防止板16の開口部16dを、真っ直ぐ通過して、供給側端面から積層体巻回物14(積層体14a(供給ガス流路用部材24))に流入する。   In the telescoping prevention plate 16 shown in FIG. 8, the ribs 16c that connect the outer ring portion 16a and the inner ring portion 16b are parallel to the supply direction of the source gas G (= width direction (arrow x direction)). Accordingly, the supplied source gas G passes straight through the opening 16d of the telescope prevention plate 16, and the laminated body 14 (laminated body 14a (supply gas flow path member 24)) from the supply side end face. Flow into.

これに対し、図9に示すテレスコープ防止板50は、外環部50aと内環部50bとを連結する板状のリブ50cが、原料ガスGの供給方向に向かって、反時計周りの方向(矢印y1方向)に傾斜している。言い換えれば、リブ50cは、原料ガスGの下流側端部の位置が、上流側端部の位置よりも反時計周りの下流側に位置している。
そのため、原料ガスGは、テレスコープ防止板50を通過する際に、リブ50cによって反時計周りの方向に案内されて、反時計回りの方向に旋回する旋回流となって、積層体巻回物14の供給側端面に入射する。
On the other hand, in the telescoping prevention plate 50 shown in FIG. 9, the plate-like rib 50c connecting the outer ring portion 50a and the inner ring portion 50b is counterclockwise toward the supply direction of the source gas G. It is inclined in the direction of arrow y1. In other words, the rib 50c has the downstream end portion of the raw material gas G positioned on the downstream side counterclockwise relative to the upstream end portion.
Therefore, when the raw material gas G passes through the telescope prevention plate 50, it is guided in the counterclockwise direction by the rib 50c and becomes a swirl flow swirling in the counterclockwise direction. 14 is incident on the supply side end face.

分離モジュールにおいては、原料ガスGの供給手段、テレスコープ防止板の上流側における原料ガスの流路等に応じて、原料ガスGの流入位置が、積層体巻回物14の供給側端面の特定の部分に集中する場合が有る。
原料ガスGが積層体巻回物14の供給側端面の特定の部分に集中すると、それ以外の領域の促進輸送膜20aによる酸性ガス分離への寄与が少なくなり、甚だしい場合には、多く(大面積)の促進輸送膜20aが酸性ガスの分離に全く寄与しなくなる。このような状態では、原料ガスの処理効率や酸性ガスの分離効率が、大幅に低下する。
In the separation module, the inflow position of the source gas G is specified on the supply side end face of the laminate wound article 14 according to the source gas G supply means, the source gas flow path upstream of the telescope prevention plate, and the like. There is a case to concentrate on the part of.
When the source gas G concentrates on a specific portion of the supply-side end face of the laminate wound product 14, the contribution to the acidic gas separation by the facilitated transport membrane 20a in the other region is reduced. Area) facilitated transport membrane 20a does not contribute to the separation of acid gas at all. In such a state, the processing efficiency of the raw material gas and the separation efficiency of the acidic gas are greatly reduced.

これに対し、図9に示すテレスコープ防止板50のように、積層体巻回物14の供給側端面に配置されるテレスコープ防止板が、原料ガスGを拡散する機能を有することにより、原料ガスGを積層体巻回物14の供給側端面のより広い領域(好ましくは全面)に供給できる。
そのため、この構成によれば、積層体巻回物14を構成する促進輸送膜20aを全体的に利用して、原料ガスGから酸性ガスを分離することができ、原料ガスの処理効率や酸性ガスの分離効率を向上できる。
On the other hand, the telescope prevention plate arranged on the supply-side end face of the laminate wound product 14 like the telescope prevention plate 50 shown in FIG. The gas G can be supplied to a wider region (preferably the entire surface) of the supply-side end surface of the laminate body 14.
Therefore, according to this configuration, it is possible to separate the acidic gas from the raw material gas G by using the facilitated transport film 20a constituting the laminated body 14 as a whole. Separation efficiency can be improved.

十分な拡散効果を得るためには、原料ガスGを拡散するテレスコープ防止板50は、積層体巻回物14の供給側端面から、ある程度、離間して配置するのが好ましい。
しかしながら、テレスコープ防止板50と積層体巻回物14とを離間し過ぎると、テレスコープ防止板50を有する効果が得られない等の不都合を生じる。
以上の点を考慮すると、テレスコープ防止板50と積層体巻回物14の供給側端面との距離aは、0.01〜2mmが好ましく、0.05〜1.5mmがより好ましい。
In order to obtain a sufficient diffusion effect, it is preferable that the telescope prevention plate 50 for diffusing the raw material gas G is disposed at a certain distance from the supply-side end surface of the laminated body 14.
However, if the telescope prevention plate 50 and the laminated body 14 are separated too much, problems such as the effect of having the telescope prevention plate 50 cannot be obtained.
Considering the above points, the distance a between the telescope prevention plate 50 and the supply-side end surface of the laminated body 14 is preferably 0.01 to 2 mm, and more preferably 0.05 to 1.5 mm.

原料ガスGの拡散機能を有するテレスコープ防止板は、図示例のように、リブ50cが反時計周り方向に傾斜する構成以外にも、各種の構成が利用可能である。
例えば、リブがプロペラのような形状を有する構成、リブが長尺なプリズムのような角錐状である構成、パンチングメタルのように多数の貫通孔を規則的もしくは不規則に有する構成、リブがメッシュ状や格子状に形成される構成等が好適に例示される。
すなわち、原料ガスGの拡散機能を有するテレスコープ防止板は、通過する原料ガスGの流路を変更して、積層体巻回物14の供給側端面の面方向に拡散できる形状であれば、各種の形状が利用可能である。
As the telescope prevention plate having the function of diffusing the source gas G, various configurations can be used other than the configuration in which the ribs 50c are inclined in the counterclockwise direction as shown in the illustrated example.
For example, a structure in which the rib has a shape like a propeller, a structure in which the rib has a pyramid shape like a long prism, a structure in which a large number of through holes are regularly or irregularly formed like a punching metal, and the rib is a mesh The structure etc. which are formed in the shape of a shape or a lattice are illustrated suitably.
That is, if the telescope prevention plate having the diffusion function of the raw material gas G has a shape that can be diffused in the surface direction of the supply-side end surface of the laminated body 14 by changing the flow path of the raw material gas G that passes therethrough, Various shapes are available.

また、原料ガスGの拡散機能を有するテレスコープ防止板は、供給側端面の面方向の全域で原料ガスGの拡散機能を有する構成に限定はされない。
例えば、原料ガスGが供給管等によって供給される場合には、この供給管に対応する部分のみに、原料ガスを拡散させる機能を有してもよい。
Further, the telescope prevention plate having the function of diffusing the source gas G is not limited to the configuration having the function of diffusing the source gas G in the entire surface direction of the supply side end face.
For example, when the source gas G is supplied through a supply pipe or the like, it may have a function of diffusing the source gas only in a portion corresponding to the supply pipe.

さらに、本発明の分離モジュールは、図9に示すテレスコープ防止板50のように、テレスコープ防止板が原料ガスGの拡散機能を有する構成以外にも、テレスコープ防止板16より上流に、原料ガスGを拡散させる拡散板(邪魔板)を設けてもよい。   Furthermore, the separation module according to the present invention is not limited to the configuration in which the telescope prevention plate has a function of diffusing the raw material gas G, like the telescope prevention plate 50 shown in FIG. A diffusion plate (baffle plate) for diffusing the gas G may be provided.

図10に、その一例の原料ガスGの供給側の端部近傍を概念的に示す。なお、図10において、(A)および(B)は、前述の図8と同様である。
図10に示す例では、テレスコープ防止部材16の上流に、テレスコープ防止部材16に接触して、拡散板54を設けている。拡散板54は、一例として、円盤状の板材に、等角度間隔の放射状に、かつ、放射方向に等間隔に、原料ガスGが通過するための貫通孔54aを設けた形状を有する。
FIG. 10 conceptually shows the vicinity of the end portion on the supply side of the raw material gas G as an example. In FIG. 10, (A) and (B) are the same as those in FIG.
In the example shown in FIG. 10, a diffusion plate 54 is provided in contact with the telescope prevention member 16 upstream of the telescope prevention member 16. For example, the diffusing plate 54 has a shape in which through holes 54a through which the source gas G passes are formed in a disk-shaped plate material radially at equal angular intervals and at equal intervals in the radial direction.

テレスコープ防止部材16の上流に、このような拡散板を設けることにより、前述の拡散機能を有するテレスコープ防止板50を用いた場合と同様に、原料ガスGを積層体巻回物14の供給側端面のより広い領域(好ましくは全面)に供給して、積層体巻回物14を構成する促進輸送膜20aを全体的に利用して、原料ガスの処理効率や酸性ガスの分離効率を向上できる。   By providing such a diffusion plate upstream of the telescope prevention member 16, the raw material gas G is supplied to the laminate wound material 14 as in the case of using the telescope prevention plate 50 having the diffusion function described above. Supplying to a wider area (preferably the entire surface) of the side end face, and using the facilitated transport film 20a constituting the laminate wound body 14 as a whole, the raw material gas processing efficiency and the acid gas separation efficiency are improved. it can.

なお、拡散板54において、貫通孔54aの位置は、図示例の位置以外にも、各種の位置が利用可能である。
例えば、同様に放射状に貫通孔54aを形成すると共に、各方向で貫通孔54aの形成間隔、サイズ、数等が異なってもよい。また、原料ガスGの供給位置(分離モジュールに原料ガスを供給する供給管の位置等)に応じて、原料ガスGの供給位置や、原料ガスGの供給位置の近傍には、貫通孔54aを設けないようにしてもよい。
In addition, in the diffusing plate 54, various positions can be used as the positions of the through holes 54a other than the positions in the illustrated example.
For example, the through holes 54a may be similarly formed radially, and the formation interval, size, number, and the like of the through holes 54a may be different in each direction. Further, depending on the supply position of the source gas G (the position of the supply pipe for supplying the source gas to the separation module, etc.), a through hole 54a is provided in the vicinity of the supply position of the source gas G or the supply position of the source gas G It may not be provided.

また、拡散板は、このような円盤状の板材に貫通孔を設けた構成以外にも、プロペラのような羽根部材を有する構成、部分的に原料ガスGの流れを遮る邪魔板を有する構成等も利用可能である。さらに、原料ガスGを旋回流とするテレスコープ防止板50のような構成など、前述の原料ガスGの拡散機能を有するテレスコープ防止板で例示した各種の構成も、利用可能である。
すなわち、拡散板も、前述の原料ガスGの拡散機能を有するテレスコープ防止板と同様に、通過する原料ガスGの流路を変更して、積層体巻回物14の供給側端面の面方向に拡散できる形状であれば、各種の形状が利用可能である。
In addition to the configuration in which the through-hole is provided in the disk-shaped plate material, the diffusion plate has a blade member such as a propeller, a configuration having a baffle plate that partially blocks the flow of the raw material gas G, and the like. Is also available. Furthermore, various configurations exemplified by the telescope prevention plate having the diffusion function of the source gas G described above, such as the configuration of the telescope prevention plate 50 using the source gas G as a swirling flow, can also be used.
That is, the diffusion plate also changes the flow path of the raw material gas G that passes therethrough in the same manner as the telescope prevention plate having the diffusion function of the raw material gas G described above, and the surface direction of the supply-side end surface of the laminate wound article 14 Various shapes can be used as long as the shape can be diffused.

なお、拡散板54の形成材料は、十分な耐熱性および耐湿性を有するものであれば、各種の材料が利用可能である。
具体的には、拡散板54の形成材料は、前述のテレスコープ防止板16で例示した各種の材料が、好適に利用可能である。
Various materials can be used for the diffusion plate 54 as long as the material has sufficient heat resistance and moisture resistance.
Specifically, as the material for forming the diffusion plate 54, various materials exemplified for the telescope prevention plate 16 can be suitably used.

前述の原料ガスの拡散機能を有するテレスコープ防止板と同様、原料ガスGを積層体巻回物14の供給側端面の全面に好適に供給するためには、この拡散板54も、積層体巻回物14の供給側端面と、ある程度の距離を有して配置するのが好ましい。
他方、拡散板54と、積層体巻回物14の供給側端面との距離が離れすぎると、拡散板54を設ける効果が十分に得られない場合も有る。さらに、拡散板54と積層体巻回物14との距離が離れる程、分離モジュール10が大きくなるという不都合も有る。
この点を考慮すると、拡散板54と、積層体巻回物14の供給側端面との距離bは、2〜1000mmが好ましく、4〜750mmがより好ましい。
Similarly to the telescope prevention plate having the above-described source gas diffusion function, in order to suitably supply the source gas G over the entire supply side end face of the laminate wound product 14, the diffusion plate 54 is also provided with a laminate winding. It is preferable to dispose a certain distance from the supply-side end surface of the article 14.
On the other hand, if the distance between the diffusing plate 54 and the supply-side end surface of the laminated body 14 is too far, the effect of providing the diffusing plate 54 may not be sufficiently obtained. Furthermore, there is also a disadvantage that the separation module 10 becomes larger as the distance between the diffusion plate 54 and the laminated body 14 increases.
Considering this point, the distance b between the diffusion plate 54 and the supply-side end surface of the laminated body 14 is preferably 2 to 1000 mm, and more preferably 4 to 750 mm.

図10に示す例では、拡散板54はテレスコープ防止板16と接触して配置されているが、拡散板54は、上記距離bに応じて、テレスコープ防止板16と接触しても接触しなくてもよい。
また、本発明の分離モジュールが。このような拡散板54を有する場合には、前述の多孔質膜28を、この拡散板54に設けてもよい。
さらに、必要に応じて、前述の原料ガスGの拡散機能を有するテレスコープ防止板50と、拡散板54とを、併用してもよい。
In the example shown in FIG. 10, the diffusion plate 54 is disposed in contact with the telescope prevention plate 16, but the diffusion plate 54 is in contact with the telescope prevention plate 16 according to the distance b. It does not have to be.
Also, the separation module of the present invention. When such a diffusion plate 54 is provided, the porous film 28 described above may be provided on the diffusion plate 54.
Furthermore, if necessary, the telescope prevention plate 50 having a diffusion function of the source gas G and the diffusion plate 54 may be used in combination.

被覆層18は、積層体巻回物14の周面(あるいはさらにテレスコープ防止板(あるいはさらに拡散板54))を覆って、この周面すなわち積層体巻回物14の端面以外から外部への原料ガスGや残余ガスGrの排出を遮断するためのものである。   The covering layer 18 covers the peripheral surface of the laminate wound product 14 (or further, the telescope prevention plate (or further the diffusion plate 54)), and this peripheral surface, that is, from the end of the laminate wound product 14 to the outside. This is for blocking the discharge of the raw material gas G and the residual gas Gr.

被覆層18は、原料ガスG等を遮蔽できる物が、各種、利用可能である。また、被覆層18は、筒状の部材であってもよく、線材やシート状の部材を巻回して構成してもよい。
一例として、FRP製の線材に、前述の接着部材40や接着剤層30に利用される接着剤を含浸して、接着剤を含浸した線材を、隙間無く、必要に応じて多重に、積層体巻回物14に巻き付けてなる被覆層18が例示される。
なお、この際においては、必要に応じて、被覆層18と積層体巻回物14との間に、積層体巻回物14への接着剤の染み込みを防止するためのカプトンテープ等のシート状部材を設けてもよい。
As the coating layer 18, various materials that can shield the raw material gas G and the like can be used. The covering layer 18 may be a cylindrical member or may be configured by winding a wire or a sheet-like member.
As an example, the FRP wire is impregnated with the adhesive used for the adhesive member 40 and the adhesive layer 30 described above, and the wire impregnated with the adhesive is laminated with no gaps as needed. The coating layer 18 wound around the wound product 14 is illustrated.
In this case, if necessary, a sheet shape such as a Kapton tape for preventing penetration of the adhesive into the laminated body 14 between the coating layer 18 and the laminated body 14. A member may be provided.

以上、本発明の酸性ガス分離モジュールについて詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。   The acid gas separation module of the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described example, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. Of course.

以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明の酸性ガス分離モジュールについて、より詳細に説明する。   Hereinafter, the specific example of this invention is given and the acidic gas separation module of this invention is demonstrated in detail.

[実施例1]
<酸性ガス分離層の作製>
ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸共重合体(クラレ社製 クラストマーAP-20)を3.3質量%、架橋剤(和光純薬社製 25質量%グルタルアルデヒド水溶液)を0.016質量%、含む水溶液を調製した。この水溶液に、1M塩酸をpH1.7になるまで添加して、架橋させた。
架橋後、40%炭酸セシウム水溶液(稀産金属社製)を炭酸セシウム濃度が7.0重量%になるように添加した。すなわち、本例では、炭酸セシウムが促進輸送膜20aのキャリアとなる。
さらに、界面活性剤(日油社製 1質量%ラピゾールA−90)を0.004質量%、添加して、塗布組成物を調製した。
[Example 1]
<Production of acid gas separation layer>
An aqueous solution containing 3.3% by mass of a polyvinyl alcohol-polyacrylic acid copolymer (Clastomer AP-20 manufactured by Kuraray Co., Ltd.) and 0.016% by mass of a crosslinking agent (25% by mass glutaraldehyde aqueous solution manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Prepared. To this aqueous solution, 1 M hydrochloric acid was added until the pH reached 1.7 to cause crosslinking.
After crosslinking, a 40% aqueous cesium carbonate solution (manufactured by Rare Metal Co., Ltd.) was added so that the concentration of cesium carbonate was 7.0% by weight. That is, in this example, cesium carbonate serves as a carrier for the facilitated transport film 20a.
Furthermore, 0.004% by mass of a surfactant (1% by mass of Lapisol A-90 manufactured by NOF Corporation) was added to prepare a coating composition.

この塗布組成物を、多孔質支持体(PP不織布の表面に多孔質のPTFEを積層してなる積層体(GE社製))に塗布して、乾燥することで、促進輸送膜20aと多孔質支持体20bとからなる酸性ガス分離層20を作製した。   The coating composition is applied to a porous support (a laminate (manufactured by GE) obtained by laminating porous PTFE on the surface of a PP nonwoven fabric) and dried, whereby the facilitated transport membrane 20a and the porous An acidic gas separation layer 20 composed of the support 20b was produced.

<分離モジュールの作製>
まず、図3に示すように、SUS製の中心筒12に、透過ガス流路用部材26(厚さ0.5mmのトリコット編みのエポキシ含浸ポリエステル)を固定した。固定手段34は、SUSと樹脂を接着可能な接着剤を用いた。
<Production of separation module>
First, as shown in FIG. 3, a permeating gas flow path member 26 (tricot knitted epoxy-impregnated polyester having a thickness of 0.5 mm) was fixed to a center tube 12 made of SUS. As the fixing means 34, an adhesive capable of bonding SUS and resin was used.

一方、作製した酸性ガス分離層20を促進輸送膜20aを内側にして二つ折りした。二つ折りは、図4に示すように、一方の酸性ガス分離層20が、若干、長くなるように行った。二つ折りした酸性ガス分離層20の谷部にカプトンテープを貼り、供給ガス流路用部材24の端部が促進輸送膜20aの膜谷部を傷つけないように補強した。
次いで、二つ折りした酸性ガス分離層20に、供給ガス流路用部材24(厚さ0.5mmのポリプロピレン製ネット)を挟み込んで、挟持体36を作製した。
On the other hand, the produced acidic gas separation layer 20 was folded in two with the facilitated transport membrane 20a inside. As shown in FIG. 4, the two folds were performed so that one acidic gas separation layer 20 was slightly longer. Kapton tape was attached to the trough of the acid gas separation layer 20 folded in half, and the end of the supply gas flow path member 24 was reinforced so as not to damage the trough of the facilitated transport film 20a.
Next, the supply gas flow path member 24 (a polypropylene net having a thickness of 0.5 mm) was sandwiched between the acid gas separation layer 20 folded in half, and a sandwich body 36 was produced.

この挟持体36の酸性ガス分離層20が短い方の多孔質支持体20b側に、図4に示すように、幅方向(矢印x方向)の両端部近傍に、巻回方向(矢印y方向)の全域に延在し、かつ、巻回方向の折り返し部と逆側の端部近傍に、幅方向の全域に延在して、高粘度(約40Pa・s)のエポキシ系樹脂からなる接着剤30a(ヘンケルジャパン社製 E120HP)を塗布した。
次いで、接着剤30aを塗布した側を下方に向けて、図5に示すように、挟持体36と中心筒12に固定した透過ガス流路用部材26とを積層し、接着した。
次いで、透過ガス流路用部材26に積層した挟持体36の酸性ガス分離層20の上面に、図5に示すように、幅方向の両端部近傍に、巻回方向の全域に延在し、かつ、巻回方向の折り返し部と逆側の端部近傍に、幅方向の全域に延在して、接着剤30aを塗布した。さらに、接着剤30aを塗布した酸性ガス分離層20の上に、図6に示すように、透過ガス流路用部材26を積層して、接着することにより、1層目の積層体14aを形成した。
As shown in FIG. 4, on the porous support 20b side where the acidic gas separation layer 20 of the sandwiching body 36 is short, in the vicinity of both ends in the width direction (arrow x direction), the winding direction (arrow y direction). And an adhesive made of an epoxy resin having a high viscosity (about 40 Pa · s) extending in the entire width direction in the vicinity of the end opposite to the folded portion in the winding direction. 30a (E120HP manufactured by Henkel Japan) was applied.
Next, the side to which the adhesive 30a was applied was directed downward, and as shown in FIG. 5, the sandwiching body 36 and the permeating gas channel member 26 fixed to the central cylinder 12 were laminated and adhered.
Next, on the upper surface of the acidic gas separation layer 20 of the sandwiching body 36 laminated on the permeating gas channel member 26, as shown in FIG. And the adhesive 30a was apply | coated to the whole area of the width direction in the vicinity of the edge part on the opposite side to the folding | turning part of a winding direction. Further, as shown in FIG. 6, a permeated gas flow path member 26 is laminated on the acidic gas separation layer 20 coated with the adhesive 30a and bonded to form the first layered product 14a. did.

先と同様にして、図4に示す挟持体36を、もう一つ作製し、同様に、短い側の酸性ガス分離層20の多孔質支持体20b側に、同様に接着剤30aを塗布した。次いで、図5と同様に、接着剤30aを塗布した側を先に形成した1層目の積層体14a(その透過ガス流路用部材26)に向けて、挟持体36を、1層目の積層体14a(透過ガス流路用部材26)の上に積層し、接着した。さらに、この挟持体36の上面に、図5と同様に接着剤30aを塗布し、その上に、図6と同様に透過ガス流路用部材26を積層して、接着することにより、2層目の積層体14aを形成した。
さらに、上記2層目と同様にして、2層目の積層体14aの上に、3層目の積層体14aを形成した。
In the same manner as described above, another sandwich member 36 shown in FIG. 4 was produced, and similarly, the adhesive 30a was similarly applied to the porous support 20b side of the short acid gas separation layer 20. Next, in the same manner as in FIG. 5, the sandwiched body 36 is directed to the first layer laminated body 14 a (the permeate gas flow path member 26) formed first on the side to which the adhesive 30 a has been applied. It laminated | stacked on the laminated body 14a (member 26 for permeate gas flow paths), and was adhere | attached. Further, an adhesive 30a is applied to the upper surface of the sandwiching body 36 in the same manner as in FIG. 5, and a permeating gas flow path member 26 is laminated thereon and adhered in the same manner as in FIG. The eye laminate 14a was formed.
Further, in the same manner as the second layer, the third layered body 14a was formed on the second layered body 14a.

中心筒12に固定した透過ガス流路用部材26の上に、3層の積層体14aを積層した後、図7に示すように、中心筒12の周面に接着剤38aを塗布し、さらに、中心筒12と最下層の積層体14aとの間の透過ガス流路用部材26上に、接着剤38bを塗布した。接着剤38aおよび38bは、接着剤30aと同じ物を用いた。
次いで、図7の矢印yw方向に中心筒12を回転することで、積層した3層の積層体14aを巻き込むようにして中心筒12に多重に巻き付け、積層体巻回物14とした。
After laminating the three-layered laminate 14a on the permeate gas flow path member 26 fixed to the central cylinder 12, an adhesive 38a is applied to the peripheral surface of the central cylinder 12, as shown in FIG. The adhesive 38b was applied on the permeating gas flow path member 26 between the central cylinder 12 and the lowermost layered laminate 14a. The adhesives 38a and 38b were the same as the adhesive 30a.
Next, the central cylinder 12 was rotated in the direction of the arrow yw in FIG. 7, and the three-layered laminated body 14 a was wound around the central cylinder 12 in a multiple manner so as to obtain a laminated body 14.

このようにして作製した積層体巻回物14の一方の端面の全面を、厚さ35μmのPP製(スリーエム社製)の多孔質膜28で覆った。この多孔質膜28は、孔径が0.16μmで、空孔率が40%の膜である。
多孔質膜28は、中心にスリットを入れ、中心筒12を挿通して、スリットの端部と中心筒12、および、覆った多孔質膜28と積層体巻回物14の上部とを、接着剤によって固定した。
従って、本例においては、積層体巻回物14における多孔質膜28を設けた側の端面が、原料ガスGの供給側端面となる。
The entire surface of one end face of the laminate wound material 14 thus produced was covered with a porous film 28 made of PP (manufactured by 3M) having a thickness of 35 μm. This porous film 28 is a film having a pore diameter of 0.16 μm and a porosity of 40%.
The porous membrane 28 has a slit in the center, is inserted through the center tube 12, and bonds the end of the slit and the center tube 12, and the covered porous membrane 28 and the upper part of the laminate wound product 14. Fixed by agent.
Therefore, in this example, the end surface on the side where the porous film 28 is provided in the laminated body 14 becomes the supply-side end surface of the source gas G.

さらに、積層体巻回物14の両端部に、内環部16bに中心筒12を挿通して、図8に示される形状の、厚さ2cmのSUS製のテレスコープ防止板16を取り付けた。テレスコープ防止板16と積層体巻回物14との距離は、1mmとした。
さらに、テレスコープ防止板16の周面および積層体巻回物14の周面に、FRP樹脂テープを巻き付けて、封止することにより、被覆層18を形成して、分離モジュール10を作製した。
作成した分離モジュール10の膜面積は、合計で1.2m2(設計値)であった。
Furthermore, the center tube 12 was inserted into the inner ring portion 16b at both ends of the laminated body 14, and a 2 cm-thick SUS telescope prevention plate 16 having a shape shown in FIG. 8 was attached. The distance between the telescope prevention plate 16 and the laminate wound product 14 was 1 mm.
Furthermore, the FRP resin tape was wound around the peripheral surface of the telescope prevention plate 16 and the peripheral wound body 14 and sealed to form the coating layer 18, thereby manufacturing the separation module 10.
The membrane area of the prepared separation module 10 was 1.2 m 2 (design value) in total.

[実施例2]
多孔質膜28を、厚さ15μmのPTFE製(ゴアテックス社製)の多孔質膜に変更した以外は、実施例1と同様にして分離モジュール10を作製した。
この多孔質膜28は、孔径が0.2μmで、空孔率が80%の膜である。
[Example 2]
A separation module 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the porous membrane 28 was changed to a porous membrane made of PTFE (manufactured by Gore-Tex) having a thickness of 15 μm.
The porous film 28 is a film having a pore diameter of 0.2 μm and a porosity of 80%.

[実施例3]
原料ガスGの供給側のテレスコープ防止板を、図8に示されるテレスコープ防止板18から、図9に示されるような、リブ50cによって原料ガスGを反時計周りの旋回流とする、PPS製のテレスコープ防止板50に変更した以外は、実施例2と同様にして分離モジュール10を作製した。
なお、積層体巻回物14とテレスコープ防止板50との距離aは、1mmとした。
[Example 3]
The PPS that prevents the telescoping prevention plate on the supply side of the raw material gas G from the telescoping prevention plate 18 shown in FIG. 8 is used to turn the raw material gas G counterclockwise by the rib 50c as shown in FIG. A separation module 10 was produced in the same manner as in Example 2 except that the telescope prevention plate 50 was changed to a manufactured one.
In addition, the distance a between the laminated body wound material 14 and the telescope prevention plate 50 was 1 mm.

[実施例4]
テレスコープ防止板16の上流に、図10に示されるような、円盤状の板材で、等角度間隔の放射状に、かつ、放射方向に等間隔に、原料ガスGが通過するための貫通孔54aを有する、厚さ1cmのSUS製の拡散板54を設けた以外は、実施例2と同様にして分離モジュール10を作製した。
なお、積層体巻回物14と拡散板54との距離bは、4mmとした。
[Example 4]
Upstream of the telescoping prevention plate 16 is a through-hole 54a for allowing the source gas G to pass through a disk-like plate material as shown in FIG. 10, radially at equal angular intervals and at equal intervals in the radial direction. A separation module 10 was produced in the same manner as in Example 2 except that a SUS diffusion plate 54 having a thickness of 1 cm was provided.
The distance b between the laminated body 14 and the diffusion plate 54 was 4 mm.

[比較例]
多孔質膜28を有さない以外は実施例1と同様にして分離モジュールを作製した。
[Comparative example]
A separation module was produced in the same manner as in Example 1 except that the porous membrane 28 was not provided.

[性能評価]
<モジュールファクタ>
作製した各実施例および比較例の分離モジュールのモジュールファクタを、分離モジュールと、分離モジュールに用いた多孔質支持体20b上の促進輸送膜20a自体との、それぞれの分離係数を測定することで、算出した。
なお、本例では、CO2/H2分離係数およびCO2/N2分離係数を測定し、各分離係数毎に、モジュールファクタを算出した。また、実施例においては、原料ガスGは、多孔質膜28を設けた側から供給した。
[Performance evaluation]
<Module factor>
By measuring the separation factors of the separation modules of the produced separation modules of Examples and Comparative Examples, the separation module and the facilitated transport membrane 20a itself on the porous support 20b used in the separation module, Calculated.
In this example, the CO 2 / H 2 separation factor and the CO 2 / N 2 separation factor were measured, and the module factor was calculated for each separation factor. In the example, the source gas G was supplied from the side where the porous film 28 was provided.

(分離モジュールの分離係数測定)
CO2/H2分離係数; H2:CO2:H2O=45:5:50(分圧比)の原料ガスG(流量2.2L(リットル)/min)を温度130℃、全圧301.3kPaで、各分離モジュールに供給し、透過側にArガス(流量0.9L/min)をフローさせた。透過してきたガスをガスクロマトグラフで分析し、CO2/H2分離係数(α)を算出した。
CO2/N2分離係数; N2:CO2:H2O=66:21:13(分圧比)の原料ガスG(流量1.72L/min)を温度130℃、全圧2001.3kPaで、各分離モジュールに供給した。透過してきたガスをガスクロマトグラフで分析し、CO2/N2分離係数(α)を算出した。
(Measurement of separation factor of separation module)
CO 2 / H 2 separation factor; H 2 : CO 2 : H 2 O = 45: 5: 50 (partial pressure ratio) of raw material gas G (flow rate 2.2 L (liter) / min) at a temperature of 130 ° C. and a total pressure of 301 The gas was supplied to each separation module at 3 kPa, and Ar gas (flow rate: 0.9 L / min) was allowed to flow on the permeation side. The permeated gas was analyzed with a gas chromatograph, and the CO 2 / H 2 separation factor (α) was calculated.
CO 2 / N 2 separation factor; N 2 : CO 2 : H 2 O = 66: 21: 13 (partial pressure ratio) source gas G (flow rate 1.72 L / min) at a temperature of 130 ° C. and a total pressure of 2001.3 kPa , Supplied to each separation module. The permeated gas was analyzed with a gas chromatograph, and the CO 2 / N 2 separation factor (α) was calculated.

(多孔質支持体20b上の促進輸送膜20a自体の分離係数測定)
CO2/H2分離係数; H2:CO2:H2O=45:5:50(分圧比)の原料ガスG(流量0.32L/min)を温度130℃、全圧301.3kPaで、促進輸送膜20aに供給し、透過側にArガス(流量0.04L/min)をフローさせた。透過してきたガスをガスクロマトグラフで分析し、CO2/H2分離係数(α)を算出した。
CO2/N2分離係数; N2:CO2:H2O=66:21:13(分圧比)の原料ガスG(流量0.32L/min)を温度130℃、全圧2001.3kPaで、促進輸送膜20aに供給した。透過してきたガスをガスクロマトグラフで分析し、CO2/N2分離係数(α)を算出した。
(Measurement of separation factor of facilitated transport membrane 20a itself on porous support 20b)
CO 2 / H 2 separation factor; H 2 : CO 2 : H 2 O = 45: 5: 50 (partial pressure ratio) source gas G (flow rate 0.32 L / min) at a temperature of 130 ° C. and a total pressure of 301.3 kPa Then, the gas was supplied to the facilitated transport film 20a, and Ar gas (flow rate: 0.04 L / min) was allowed to flow on the permeate side. The permeated gas was analyzed with a gas chromatograph, and the CO 2 / H 2 separation factor (α) was calculated.
CO 2 / N 2 separation factor; N 2 : CO 2 : H 2 O = 66: 21: 13 (partial pressure ratio) source gas G (flow rate 0.32 L / min) at a temperature of 130 ° C. and a total pressure of 2001.3 kPa , And supplied to the facilitated transport film 20a. The permeated gas was analyzed with a gas chromatograph, and the CO 2 / N 2 separation factor (α) was calculated.

以上のように測定したCO2/H2分離係数(α)およびCO2/N2分離係数(α)を用いて、下記式によってモジュールファクタを算出した。
モジュールファクタ=分離モジュールの(α)/促進輸送膜20aの(α)
Using the CO 2 / H 2 separation factor (α) and the CO 2 / N 2 separation factor (α) measured as described above, the module factor was calculated by the following equation.
Module factor = (α) of separation module / (α) of facilitated transport membrane 20a

<凝縮水耐性>
飽和水蒸気圧を超える条件である、N2:CO2:H2O=62:20:18(分圧比)の原料ガスG(流量1.8L/min)を温度130℃、全圧2001.3kPaで、各分離モジュールに供給し、原料ガスGの供給開始時と3時間後とにおけるCO2/N2分離係数(α)を算出して、3時間後の性能劣化を見ることで、凝縮水耐性(耐凝縮水)を評価した。
性能劣化が無い場合をA; 1割以下の性能劣化がある場合をB; 一割を超える性能劣化が有る場合をC; と評価した。
結果を下記表に示す。
<Condensed water resistance>
A raw material gas G (flow rate 1.8 L / min) of N 2 : CO 2 : H 2 O = 62: 20: 18 (partial pressure ratio), which is a condition exceeding the saturated water vapor pressure, is at a temperature of 130 ° C. and a total pressure of 2001.3 kPa. Then, the CO 2 / N 2 separation factor (α) at the start of supply of the raw material gas G and after 3 hours is calculated and the performance deterioration after 3 hours is observed. Resistance (condensation water resistance) was evaluated.
The case where there was no performance deterioration was evaluated as A; the case where there was a performance deterioration of 10% or less, B; the case where there was a performance deterioration exceeding 10%, and C;
The results are shown in the table below.


上記表に示されるように、本発明の分離モジュール10は、いずれも、従来の分離モジュールと同等の酸性ガス分離性能を有すると共に、優れた凝縮水耐性(耐凝縮水)を有している。
特に、テレスコープ防止板50が原料ガスGの拡散性能を有する実施例3、および、テレスコープ防止板16の上流に拡散板54を設けた実施例4は、積層体巻回物14内の、より多くの領域に原料ガスGを供給することにより、良好な酸性ガス分離性能が得られている。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。

As shown in the above table, each of the separation modules 10 of the present invention has an acid gas separation performance equivalent to that of the conventional separation module and also has excellent condensate resistance (condensation water resistance).
Particularly, Example 3 in which the telescope prevention plate 50 has the diffusion performance of the raw material gas G, and Example 4 in which the diffusion plate 54 is provided upstream of the telescope prevention plate 16 are provided in the laminated body 14. By supplying the raw material gas G to more regions, good acid gas separation performance is obtained.
From the above results, the effects of the present invention are clear.

水素ガスの製造や天然ガスの精製等に好適に利用可能である。   It can be suitably used for hydrogen gas production, natural gas purification, and the like.

10 (酸性ガス)分離モジュール
12 中心筒
14 積層体巻回物
14a 積層体
16,50 テレスコープ防止板
16a,50a 外環部
16b,50b 内環部
16c,50c リブ
16d,50ad 開口部
18 被覆層
20 酸性ガス分離層
20a 促進輸送膜
20b 多孔質支持体
24 供給ガス流路用部材
26 透過ガス流路用部材
28 多孔質膜
30 接着剤層
30a 接着剤
34 固定手段
36 挟持体
40 接着部材
54 拡散板
54a 貫通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 (Acid gas) separation module 12 Center cylinder 14 Laminated body roll 14a Laminate body 16 and 50 Telescope prevention board 16a and 50a Outer ring part 16b and 50b Inner ring part 16c and 50c Rib 16d and 50ad Opening part 18 Covering layer 20 Acid Gas Separation Layer 20a Accelerated Transport Membrane 20b Porous Support 24 Supply Gas Channel Member 26 Permeate Gas Channel Member 28 Porous Membrane 30 Adhesive Layer 30a Adhesive 34 Fixing Means 36 Holding Body 40 Adhesive Member 54 Diffusion Plate 54a Through hole

Claims (9)

管壁に貫通孔が形成された中心筒と、
原料ガスから酸性ガスを分離して輸送する酸性ガス分離膜を含む積層体を、1以上、前記中心筒に巻回してなる、一方の端面から原料ガスを供給される積層体巻回物と、
前記積層体巻回物の端面に対面して設けられるテレスコープ防止板と、
前記積層体巻回物の原料ガス供給側端面より原料ガス供給方向の上流側に配置される、凝縮水が通過しない疎水性の多孔質膜とを有することを特徴とする酸性ガス分離モジュール。
A central tube having a through-hole formed in the tube wall;
A laminate including an acidic gas separation membrane that separates and transports an acidic gas from a raw material gas, wound around the central cylinder, and a laminated body supplied with the raw material gas from one end face;
A telescope prevention plate provided facing the end face of the laminate wound product;
An acidic gas separation module comprising: a hydrophobic porous membrane that does not allow condensed water to pass, and is disposed upstream of a raw material gas supply side end face of the laminate wound material in a raw material gas supply direction.
前記多孔質膜が、前記テレスコープ防止板と積層体巻回物の原料ガス供給側端面との間に配置される請求項1に記載の酸性ガス分離モジュール。   2. The acidic gas separation module according to claim 1, wherein the porous membrane is disposed between the telescope prevention plate and a raw material gas supply side end face of the laminate wound product. 前記多孔質膜が、前記積層体巻回物の原料ガス供給側端面に当接して配置される請求項2に記載の酸性ガス分離モジュール。   The acidic gas separation module according to claim 2, wherein the porous membrane is disposed in contact with a raw material gas supply side end face of the laminate wound product. 前記積層体巻回物の原料ガス供給側端面に対面して設けられるテレスコープ防止板が、供給される原料ガスを拡散する形状を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の酸性ガス分離モジュール。   The acidic gas according to any one of claims 1 to 3, wherein the telescope prevention plate provided facing the source gas supply side end face of the laminate wound product has a shape for diffusing the supplied source gas. Separation module. 前記テレスコープ防止板が、前記原料ガスの旋回流を生じさせることにより原料ガスを拡散する請求項4に記載の酸性ガス分離モジュール。   The acidic gas separation module according to claim 4, wherein the telescope prevention plate diffuses the raw material gas by causing a swirling flow of the raw material gas. 前記テレスコープ防止板よりも原料ガス供給方向の上流側に配置される、供給される原料ガスを拡散する拡散部材を有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の酸性ガス分離モジュール。   6. The acidic gas separation module according to claim 1, further comprising a diffusion member that diffuses the supplied source gas, which is disposed upstream of the telescope prevention plate in the source gas supply direction. 前記多孔質膜の孔の大きさが0.005〜1μmである請求項1〜6のいずれか1項に記載の酸性ガス分離モジュール。   The acidic gas separation module according to any one of claims 1 to 6, wherein the pore size of the porous membrane is 0.005 to 1 µm. 前記多孔質膜の空孔率が20〜90%である請求項1〜7のいずれか1項に記載の酸性ガス分離モジュール。   The acid gas separation module according to any one of claims 1 to 7, wherein a porosity of the porous membrane is 20 to 90%. 前記多孔質膜の膜厚が5〜100μmである請求項1〜8のいずれか1項に記載の酸性ガス分離モジュール。   The acidic gas separation module according to claim 1, wherein the porous membrane has a thickness of 5 to 100 μm.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0585423U (en) * 1992-04-17 1993-11-19 エスエムシー株式会社 Dehumidifier
JP2004050081A (en) * 2002-07-22 2004-02-19 Japan Organo Co Ltd Spiral membrane element, reverse osmosis membrane module, and reverse osmosis membrane apparatus
JP2008036464A (en) * 2006-08-01 2008-02-21 Renaissance Energy Research:Kk Apparatus and method for separating carbon dioxide
JP2013049042A (en) * 2011-01-12 2013-03-14 Fujifilm Corp Composition for forming carbon dioxide separation membrane, carbon dioxide separation membrane and method for manufacturing the same, and carbon dioxide separating apparatus
JP2013052388A (en) * 2011-08-11 2013-03-21 Nitto Denko Corp End member for spiral separation membrane element, spiral separation membrane element and separation membrane module
JP2013059766A (en) * 2013-01-09 2013-04-04 Nitto Denko Corp Spiral membrane element and spiral membrane module

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0585423U (en) * 1992-04-17 1993-11-19 エスエムシー株式会社 Dehumidifier
JP2004050081A (en) * 2002-07-22 2004-02-19 Japan Organo Co Ltd Spiral membrane element, reverse osmosis membrane module, and reverse osmosis membrane apparatus
JP2008036464A (en) * 2006-08-01 2008-02-21 Renaissance Energy Research:Kk Apparatus and method for separating carbon dioxide
JP2013049042A (en) * 2011-01-12 2013-03-14 Fujifilm Corp Composition for forming carbon dioxide separation membrane, carbon dioxide separation membrane and method for manufacturing the same, and carbon dioxide separating apparatus
JP2013052388A (en) * 2011-08-11 2013-03-21 Nitto Denko Corp End member for spiral separation membrane element, spiral separation membrane element and separation membrane module
JP2013059766A (en) * 2013-01-09 2013-04-04 Nitto Denko Corp Spiral membrane element and spiral membrane module

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