JP2016064384A - Acidic gas separation module - Google Patents

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大介 平木
Daisuke Hiraki
大介 平木
澤田 真
Makoto Sawada
澤田  真
亮 大内
Akira Ouchi
亮 大内
岳史 成田
Takeshi Narita
岳史 成田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an acidic gas separation module exhibiting predetermined performance for a long term by preventing a facilitated transport membrane from breakage.SOLUTION: In a spiral type acidic gas separation module wound with a laminate including an acidic gas separation layer having a facilitated transport membrane, the facilitated transport membrane has: a carrier; a hydrophilic compound; a boron atom; a content of the carrier to a hydrophilic compound of 20-500 mass%; and a content of the boron atom to the carrier of 0.1-10 mass%.SELECTED DRAWING: Figure 1

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、酸性ガス分離層を有する積層体を巻回してなる、スパイラル型の酸性ガス分離モジュールに関する。   The present invention relates to an acidic gas separation module that selectively separates acidic gas from raw material gas. Specifically, the present invention relates to a spiral acidic gas separation module formed by winding a laminate having an acidic gas separation layer.

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層を用いて、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 acid gas separation module that separates an acid gas from a raw material gas by using an acid gas separation layer that selectively permeates the acid 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、酸性ガス分離層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。
特許文献1に開示される酸性ガス分離モジュールは、酸性ガス分離層として、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 layer is wrapped around a central tube (a central permeate collection tube) for collecting separated acidic gas having a through-hole formed in a tube wall. An acidic gas separation module is disclosed.
The acidic gas separation module disclosed in Patent Document 1 is a dissolution diffusion type acidic gas separation module using a so-called dissolution diffusion membrane as an acidic gas separation layer. 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.

特許文献2には、空間を酸性ガス分離層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、酸性ガス分離層で選択的に分離(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。
特許文献2に開示される酸性ガス分離モジュールは、酸性ガス分離層として、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 layer, and a raw material gas (mixed gas composed of CO 2 , H 2, and H 2 O) is supplied to the raw material chamber to separate the acidic gas. An acidic gas separation module (experimental device) is disclosed in which the acidic gas selectively separated (permeated) by the layers is taken out from the permeation chamber.
The acidic gas separation module disclosed in Patent Document 2 is a facilitated transport type acidic gas separation module that uses a so-called facilitated transport membrane as the acidic gas separation layer. 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、酸性ガス分離層を有する積層体を、壁面に貫通孔を有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、酸性ガス分離層の面積を大きくできる。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, a laminate having an acidic gas separation layer as shown in Patent Document 1 is wound around a central cylinder having a through-hole on a wall surface (wrapped around the central cylinder), so-called. The spiral type acidic gas separation module can increase the area of the acidic gas separation layer. 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

スパイラル型の酸性ガス分離モジュールは、一例として、酸性ガス分離層および中心筒に加え、酸性ガスを分離される原料ガスの流路となる供給ガス流路用部材、および、酸性ガス分離層で分離された酸性ガスの流路となる透過ガス流路用部材を有して構成される。
このような部材からなるスパイラル型の酸性ガス分離モジュールは、酸性ガス分離層、供給ガス流路用部材および透過ガス流路用部材を積層した積層体を、1つ、もしくは、複数積層して、中心筒に巻き付けた構成を有する。
As an example, the spiral type acidic gas separation module is separated by the acidic gas separation layer and the central tube, the supply gas flow path member that becomes the flow path of the source gas from which the acidic gas is separated, and the acidic gas separation layer A permeated gas flow path member serving as a flow path for the acidic gas thus formed is configured.
A spiral acidic gas separation module made of such a member is formed by laminating one or a plurality of laminated bodies in which an acidic gas separation layer, a supply gas flow path member and a permeate gas flow path member are laminated, It has the structure wound around the center tube.

例えば、前述の特許文献1には、酸性ガス分離層を二つ折りにして供給ガス流路用部材(供給物スペーサ)を挟持し、二つ折りにした酸性ガス分離層の一方に透過ガス流路用部材(透過物スペーサ)を積層した積層体を作製し、この積層体を、複数、積層した積層物を中心筒(透過物収集管)に巻き付けた、スパイラル型の酸性ガス分離モジュールが開示されている。   For example, in the above-mentioned Patent Document 1, the acidic gas separation layer is folded in half and a supply gas flow path member (feed spacer) is sandwiched, and one of the folded acidic gas separation layers is used for the permeate gas flow path. There is disclosed a spiral acid gas separation module in which a laminated body in which members (permeate spacers) are laminated is manufactured, and a plurality of laminated bodies are wound around a central cylinder (permeate collecting tube). Yes.

ところが、本発明者の検討によれば、促進輸送膜を利用する酸性ガス分離モジュールでは、このような構成のスパイラル型のモジュールを構成すると、往々にして、目的とする性能を有する酸性ガス分離モジュールが得られない場合が生じた。   However, according to the study of the present inventor, when an acid gas separation module using a facilitated transport membrane is configured as a spiral-type module having such a configuration, an acid gas separation module having desired performance is often obtained. There was a case where cannot be obtained.

すなわち、供給ガス流路用部材は、原料ガスの流路を構成すると共に、自身の中を流れる原料ガスを酸性ガス分離層に接触させるために、網目構造を有するのが通常である。
他方、一般的に、促進輸送膜を有する酸性ガス分離層は、促進輸送膜の吸湿性が高いほど、酸性ガスの分離速度(透過速度)が高くなる傾向にある。そのため、促進輸送膜は、超吸水性樹脂などの親水性化合物をバインダとして用い、このバインダにキャリアを分散してなる構成を有するものであり、柔らかい場合が多い。
That is, the supply gas flow path member normally has a mesh structure so as to constitute a flow path for the raw material gas and to bring the raw material gas flowing through itself into contact with the acidic gas separation layer.
On the other hand, in general, an acidic gas separation layer having a facilitated transport membrane tends to have a higher acid gas separation rate (permeation rate) as the hygroscopic property of the facilitated transport membrane is higher. Therefore, the facilitated transport film has a configuration in which a hydrophilic compound such as a superabsorbent resin is used as a binder and carriers are dispersed in the binder, and is often soft.

ここで、スパイラル型の分離モジュールは、前述のような積層体を中心筒に巻き付けてなる構成を有するので、この巻き付けの際に、促進輸送膜と供給ガス流路用部材との位置ズレが生じる。この位置ズレによって、促進輸送膜と供給ガス流路用部材とが摺接して、促進輸送膜が損傷し、甚だしい場合には、部分的にほぼ全てが除去されて欠陥となってしまう。
また、特許文献1に示されるように、酸性ガス分離層を二つ折りにして供給ガス流路用部材を挟持する場合には、酸性ガス分離層を二つ折りにする際に、促進輸送膜を損傷する場合も有る。
その結果、促進輸送膜を用いるスパイラル型の酸性ガス分離モジュールでは、このような促進輸送膜の損傷に起因して、目的とする性能を有する酸性ガス分離モジュールが得られない場合が生じる。
Here, since the spiral type separation module has a configuration in which the laminated body is wound around the central cylinder as described above, a positional deviation between the facilitated transport film and the supply gas flow path member occurs at the time of winding. . Due to this misalignment, the facilitated transport film and the supply gas flow path member are in sliding contact with each other, and the facilitated transport film is damaged. In a severe case, almost all of the facilitated transport film is partially removed and becomes a defect.
Further, as shown in Patent Document 1, when the acidic gas separation layer is folded in half and the supply gas flow path member is sandwiched, the facilitated transport membrane is damaged when the acidic gas separation layer is folded in half. There is a case to do.
As a result, in the spiral acidic gas separation module using the facilitated transport membrane, the acidic gas separation module having the intended performance may not be obtained due to such damage of the facilitated transport membrane.

本発明の目的は、この問題点を解決することにあり、促進輸送膜を有する酸性ガス分離層を用いる、スパイラル型の酸性ガス分離モジュールであって、酸性ガス分離層を二つ折りにする際の促進輸送膜の損傷や、巻回時における促進輸送膜と供給ガス流路用部材との摺接に起因する促進輸送膜の損傷を防止して、目的とする性能を有するモジュールを安定して得ることができる酸性ガス分離モジュールを提供することに有る。   An object of the present invention is to solve this problem, and is a spiral type acidic gas separation module using an acidic gas separation layer having a facilitated transport membrane, which is used when the acidic gas separation layer is folded in two. A module having the desired performance can be stably obtained by preventing damage to the facilitated transport film and damage of the facilitated transport film due to sliding contact between the facilitated transport film and the supply gas flow path member during winding. It is to provide an acid gas separation module that can be used.

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、
原料ガスの流路となる供給ガス流路用部材と、
酸性ガスと反応するキャリア、キャリアを担持するための親水性化合物、および、ホウ素原子を含有し、かつ、キャリアの含有量が親水性化合物に対して20〜500質量%で、ホウ素原子の含有量がキャリアに対して0.1〜10質量%である、供給ガス流路用部材を流れる原料ガスから酸性ガスを分離する促進輸送膜、ならびに、促進輸送膜を支持する多孔質支持体を有する酸性ガス分離層と、
キャリアと反応して酸性ガス分離層を透過した酸性ガスが中心筒まで流れる流路となる透過ガス流路用部材とを有し、
供給ガス流路用部材、酸性ガス分離層、および、透過ガス流路用部材を有する積層体を、少なくとも1つ、中心筒に巻回してな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 supply gas flow path member serving as a flow path for the source gas;
A carrier that reacts with an acidic gas, a hydrophilic compound for supporting the carrier, and a boron atom, and the carrier content is 20 to 500% by mass with respect to the hydrophilic compound, and the boron atom content. Is 0.1 to 10% by mass with respect to the carrier, and includes an facilitated transport membrane that separates the acidic gas from the raw material gas flowing through the supply gas flow path member, and an acid having a porous support that supports the facilitated transport membrane A gas separation layer;
A permeating gas channel member that serves as a channel through which the acidic gas that has reacted with the carrier and permeated the acidic gas separation layer flows to the central cylinder;
Provided is an acidic gas separation module comprising at least one laminate having a supply gas flow path member, an acidic gas separation layer, and a permeate gas flow path member wound around a central cylinder.

このような本発明の酸性ガス分離モジュールにおいて、促進輸送膜において、ホウ素原子と親水性化合物とが架橋しているのが好ましい。
また、促進輸送膜が、式(1)で表される構造および式(2)で表される構造の少なくとも一方を含むのが好ましい。
また、親水性化合物がポリビニルアルコールとポリアクリル酸との共重合体であるのが好ましい。
また、キャリアがアルカリ金属化合物であるのが好ましい。
また、促進輸送膜の厚さが3〜1000μmであるのが好ましい。
また、多孔質支持体が、多孔質膜と、多孔質膜を支持する補助支持膜とを有するのが好ましい。
また、多孔質膜がポリテトラフルオロエチレン製であるのが好ましい。
また、多孔質支持体と促進輸送膜との間に、ガス透過性を有する疎水性の中間層を有するのが好ましい。
また、中間層がシリコーン樹脂層であるのが好ましい。
さらに、積層体は、酸性ガス分離層を二つ折りにして供給ガス流路用部材を挟んだ挟持体を有し、挟持体に透過ガス流路用部材を積層してなる構成を有するのが好ましい。
In such an acidic gas separation module of the present invention, it is preferable that a boron atom and a hydrophilic compound are crosslinked in the facilitated transport membrane.
Moreover, it is preferable that a facilitated-transport film | membrane contains at least one of the structure represented by Formula (1), and the structure represented by Formula (2).
The hydrophilic compound is preferably a copolymer of polyvinyl alcohol and polyacrylic acid.
The carrier is preferably an alkali metal compound.
The facilitated transport film preferably has a thickness of 3 to 1000 μm.
The porous support preferably has a porous membrane and an auxiliary support membrane that supports the porous membrane.
The porous membrane is preferably made of polytetrafluoroethylene.
Moreover, it is preferable to have a hydrophobic intermediate layer having gas permeability between the porous support and the facilitated transport membrane.
The intermediate layer is preferably a silicone resin layer.
Further, the laminate preferably has a structure in which the acidic gas separation layer is folded in half and the supply gas flow path member is sandwiched, and the permeate gas flow path member is stacked on the sandwich body. .

本発明によれば、促進輸送膜を用いるスパイラル型の酸性ガス分離モジュールにおいて、巻回時に生じる促進輸送膜と供給ガス流路用部材との摺接に起因する促進輸送膜の損傷や、酸性ガス分離層を二つ折りにした際の促進輸送膜の損傷を好適に防止できる。また、多孔質支持体と促進輸送膜との密着性も良好で、巻回時や運転時に、促進輸送膜が多孔質支持体から剥がれることも防止できる。
そのため、本発明によれば、促進輸送膜の損傷や剥がれに起因する性能低下を防止した、製品の安定性に優れ、かつ、目的とする性能を発現する酸性ガス分離モジュールを、安定して得ることができる。
According to the present invention, in a spiral acidic gas separation module using a facilitated transport membrane, damage to the facilitated transport membrane caused by sliding contact between the facilitated transport membrane and the supply gas flow path member generated during winding, or acidic gas The facilitated transport membrane can be suitably prevented from being damaged when the separation layer is folded in half. Also, the adhesion between the porous support and the facilitated transport film is good, and the facilitated transport film can be prevented from peeling off from the porous support during winding or operation.
Therefore, according to the present invention, it is possible to stably obtain an acid gas separation module that prevents deterioration in performance due to damage or peeling of the facilitated transport membrane, has excellent product stability, and exhibits desired performance. be able to.

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.

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、積層体14と、テレスコープ防止板16とを有して構成される。積層体14は、促進輸送膜20aを有する酸性ガス分離層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。
酸性ガス分離モジュール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。
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。
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 center tube 12, a laminated body 14, and a telescope prevention plate 16. The laminated body 14 is formed by laminating an acidic gas separation layer 20 having a facilitated transport film 20a, a supply gas flow path member 24, and a permeate gas flow path member 26.
As an example, the acidic gas separation module 10 separates carbon dioxide as the acidic gas Gc from the raw material gas G containing carbon monoxide, carbon dioxide (CO 2 ), water (water vapor), and hydrogen.
In the following description, the acid gas separation module is also simply referred to as a separation module.

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14を、1層、もしくは、複数積層して、中心筒12に巻回して、積層体14の巻回物の両端面に、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。巻回した積層体14の最外周面は、ガス非透過性の被覆層18で覆われている。   The separation module 10 of the present invention is a so-called spiral type separation module. That is, in the separation module 10, one or a plurality of sheet-like laminates 14 are laminated and wound around the center tube 12, and the center tube 12 is inserted into both end surfaces of the wound product of the laminate 14. Thus, the telescope prevention plate 16 is provided. The outermost peripheral surface of the wound laminated body 14 is covered with a gas impermeable coating layer 18.

なお、以下の説明では、中心筒12に巻回された、複数の積層体14を積層した積層物の巻回物を、便宜的に、積層体巻回物14aとも言う。言い換えれば、積層体巻回物14aとは、積層されて巻回された積層体14による略円筒状物である。   In the following description, a wound product of a laminate in which a plurality of laminates 14 are wound around the central cylinder 12 is also referred to as a laminate wound product 14a for convenience. In other words, the laminated body 14a is a substantially cylindrical object formed by the laminated body 14 that is laminated and wound.

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)を通って、積層体巻回物14aの端面に供給され、端面から積層体14に流入して、積層体14内を流れつつ、酸性ガスGcを分離される。
また、積層体14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から排出される。他方、酸性ガスGc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14a(積層体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) on the far side in FIG. 1 to the end surface of the laminated body 14 a. The acid gas Gc is separated while flowing into the laminated body 14 from the end face and flowing through the laminated body 14.
Further, the acidic gas Gc separated from the raw material gas G by the stacked body 14 is discharged from the central cylinder 12. On the other hand, the source gas G from which the acidic gas Gc has been separated (hereinafter referred to as the residual gas Gr for convenience) is discharged from the end surface opposite to the supply side of the stacked body 14a (laminated body 14), It is discharged out 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.

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.

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14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において、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14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の流路を規制する接着剤層30である。
The laminate 14 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.
In FIG. 1, reference numeral 30 denotes an acid gas Gc in the permeate gas flow path member 26 while the acid gas separation layer 20 and the permeate gas flow path member 26 are bonded together and the laminates 14 are bonded together. It is the adhesive bond layer 30 which regulates the flow path.

図示例の分離モジュール10は、この積層体14を、複数、積層して、中心筒12に巻回して(巻き付けて)、略円筒状の積層体巻回物14aを形成してなる構成を有する。
以下、便宜的に、この積層体14の巻回に対応する方向を巻回方向(矢印y方向)、巻回方向と直交する方向を幅方向(矢印x方向)とする。
The separation module 10 in the illustrated example has a configuration in which a plurality of the laminated bodies 14 are laminated and wound (wound) around the central cylinder 12 to form a substantially cylindrical laminated body 14a. .
Hereinafter, for convenience, a direction corresponding to the winding of the laminate 14 is a winding direction (arrow y direction), and a direction orthogonal to the winding direction is a width direction (arrow x direction).

分離モジュール10において、積層体14は1層でもよい。しかしながら、図示例のように、複数の積層体14を積層することにより、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14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14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14の積層数を、この数とすることで、中心筒12への積層体14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 14 may be a single layer. However, as shown in the illustrated example, by laminating a plurality of laminated bodies 14, the membrane area of the acidic gas separation layer 20 can be increased, and the amount of the acidic gas Gc separated by one module can be improved.
The number of stacked layers 14 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 14 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 14 to be this number, winding of the laminated body 14 around the central cylinder 12 becomes easy, and workability can be improved.

図2に、積層体14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14は、二つ折りにした酸性ガス分離層20の間に供給ガス流路用部材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 14 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 laminated body 14 forms a sandwiching body 36 by sandwiching the supply gas flow path member 24 between the acidic gas separation layers 20 folded in half (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)を通って、積層体巻回物14a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14の幅方向の端部(端面)に供給される。
図2に概念的に示すように、積層体14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(矢印x方向)に流れる。この流れの中で、酸性ガス分離層20の促進輸送膜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14の積層方向に通過して、透過ガス流路用部材26に流入する。具体的には、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、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。
As described above, in the separation module 10, the raw material gas G is supplied from one end face of the laminated body 14 a through the telescope prevention plate 16 (its opening 16 d). That is, the source gas G is supplied to the end portions (end surfaces) in the width direction of the stacked bodies 14.
As conceptually shown in FIG. 2, the source gas G supplied to the end surface in the width direction of the stacked body 14 flows in the width direction (arrow x direction) through the supply gas flow path member 24. In this flow, the acidic gas Gc in contact with the facilitated transport film 20a of the acidic gas separation layer 20 is separated from the raw material gas G, passes through the acidic gas separation layer 20 in the stacking direction of the stacked body 14, and permeates. It flows into the gas flow path member 26. Specifically, the acidic gas Gc in contact with the facilitated transport film 20a is separated from the source gas G, transported in the stacking direction by the carrier of the facilitated transport film 20a, and flows into the permeate gas channel member 26.

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に至る。中心筒12に至った酸性ガスGcは、中心筒12の貫通孔12aから中心筒12内に流入する。
この酸性ガスGcの流れは、接着剤層30によって規制される。すなわち、分離モジュール10においては、透過ガス流路用部材26を挟む2つの酸性ガス分離層20(促進輸送膜20a)と、透過ガス流路用部材26および酸性ガス分離層20(多孔質支持体20b)に浸透した接着剤層30とによって、面方向における接着剤層30の内側に、透過ガス流路用部材26を内包する、中心筒12側が開放するエンベロープ状の流路(空間)が形成される(図4および図5(A)参照)。分離モジュール10は、これにより、酸性ガス分離層20を透過した酸性ガスGcの流路を中心筒12に向かう方向に規制すると共に、原料ガスGや残余ガスGrが酸性ガス分離層20を透過した酸性ガスGcに混入することを防止する。この接着剤層30に関しては、後に詳述する。
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) and reaches the central cylinder 12. The acidic gas Gc reaching the central cylinder 12 flows into the central cylinder 12 from the through hole 12a of the central cylinder 12.
The flow of the acid gas Gc is regulated by the adhesive layer 30. That is, in the separation module 10, the two acidic gas separation layers 20 (facilitated transport membrane 20a) sandwiching the permeate gas flow path member 26, the permeate gas flow path member 26, and the acidic gas separation layer 20 (porous support) 20b) and the adhesive layer 30 penetrating into the inner surface of the adhesive layer 30 in the surface direction forms an envelope-like flow path (space) that encloses the permeate gas flow path member 26 and that is open on the central tube 12 side. (See FIGS. 4 and 5A). Thereby, the separation module 10 regulates the flow path of the acidic gas Gc that has passed through the acidic gas separation layer 20 in the direction toward the central cylinder 12, and the source gas G and the residual gas Gr have passed through the acidic gas separation layer 20. Mixing into the acid gas Gc is prevented. The adhesive layer 30 will be described in detail later.

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。
酸性ガスGcを除去された残余ガス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14a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。
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.
The residual gas Gr from which the acid gas Gc has been removed flows in the width direction of the supply gas flow path member 24 and is discharged from the opposite end face of the laminated body 14a. 16d) and 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、網状(ネット状/メッシュ状)を有する部材が好ましい。
The supply gas flow path member 24 is supplied with the raw material gas G from the end in the width direction, and brings the raw material 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. In consideration of this point, the supply gas flow path member 24 is preferably a member having a net shape (net shape / mesh shape).

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(PET)、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。このような樹脂材料は、複数を併用してもよい。
Various materials can be used as the material for forming the supply gas flow path member 24 as long as it has 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 (PET), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfone (PSF), and polypropylene (PP). , Polyimide, polyetherimide, polyetheretherketone, polyvinylidene fluoride and the like are preferably exemplified. A plurality of such resin materials may be used in combination.

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.

本発明の分離モジュール10は、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 of the present invention is a facilitated transport type. Therefore, the acidic gas separation layer 20 includes a facilitated transport film 20a and a porous support 20b.

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、このキャリアを担持する親水性化合物、およびホウ素原子を含有する。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、50〜200℃)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, a hydrophilic compound that supports the carrier, and a boron atom. Such a facilitated transport film 20a has a function of selectively permeating the acid gas Gc from the source gas G (a function of selectively transporting the acid 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, 50 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. Compared with the case, the separation efficiency is increased.

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、0.025〜500m2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 0.025~500m 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る。さらに、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、積層体14を巻回する際の巻きずれの発生が抑制され、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. Furthermore, by setting the length of the facilitated transport film 20a in the winding direction within the above range, occurrence of winding deviation when winding the laminated body 14 is suppressed, and workability becomes easy.
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、3〜1000μmが好ましく、5〜500μm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、高いガス透過性と分離選択性とを実現できる等の点で好ましい。
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, 3-1000 μm is preferable, and 5-500 μm is more preferable.
By setting the thickness of the facilitated transport film 20a within the above range, it is preferable in that high 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。親水性化合物としては、親水性ポリマーが例示される。
ここで、本発明の分離モジュール10においては、親水性化合物は、ホウ素原子を含有しており、好ましくはホウ素原子を含む架橋構造を有する。親水性化合物がホウ素原子を含有し、好ましくは、ホウ素原子を含む架橋構造を有することにより、促進輸送膜20aの膜強度を向上して、促進輸送膜20aの損傷や膜剥がれを防止できる。この点に関しては、後に詳述する。
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. A hydrophilic polymer is illustrated as a hydrophilic compound.
Here, in the separation module 10 of the present invention, the hydrophilic compound contains a boron atom, and preferably has a crosslinked structure containing a boron atom. When the hydrophilic compound contains a boron atom, and preferably has a cross-linked structure containing a boron atom, the film strength of the facilitated transport film 20a can be improved, and damage or peeling of the facilitated transport film 20a can be prevented. This will be described in detail later.

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、親水性化合物は、架橋可能基としてヒドロキシ基を有する場合には、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、親水性化合物は、架橋可能基としてヒドロキシ基を有する場合には、製造適性の観点から、重量平均分子量が6,000,000以下であることが好ましい。
また、親水性化合物は、架橋可能基としてアミノ基を有する場合には、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、親水性化合物は、架橋可能基としてアミノ基を有する場合には、製造適性の観点から、重量平均分子量が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 a hydroxy group as a crosslinkable group, the weight average molecular weight is preferably 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. Moreover, when a hydrophilic compound has a hydroxyl group as a crosslinkable group, it is preferable that a weight average molecular weight is 6,000,000 or less from a viewpoint of manufacture aptitude.
In addition, the hydrophilic compound preferably has a weight average molecular weight of 10,000 or more when it has an amino group as a crosslinkable group. 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. Moreover, when a hydrophilic compound has an amino group as a crosslinkable group, it is preferable that a weight average molecular weight is 1,000,000 or less from a viewpoint of manufacture aptitude.
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、アミノ基、塩素原子、シアノ基、カルボキシ基、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, an amino group, a chlorine atom, a cyano group, a carboxy group, 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−ポリアクリル酸共重合体は、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、ポリビニルアルコールおよびポリアクリル酸の含有率は、例えば、ポリビニルアルコール/ポリアクリル酸のモル比で0.1〜9.5が好ましく、0.15〜9がより好ましく、0.2〜4が特に好ましい。
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、ポリビニルアルコールおよびポリアクリル酸の含有率を、ポリビニルアルコール/ポリアクリル酸のモル比で0.1以上とすることにより、促進輸送膜20aがホウ素を含有し、好ましくはホウ素原子を含む架橋構造を形成することによる促進輸送膜20aの膜強度の向上効果を、より好適に得ることができる等の点で好ましい。
また、ポリビニルアルコールおよびポリアクリル酸の含有率を、ポリビニルアルコール/ポリアクリル酸のモル比で9.5以下とすることにより、高いガス透過性が得られる等の点で好ましい。
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 acid copolymer is preferable because of its high water absorption ability and high hydrogel strength even at high water absorption.
In the polyvinyl alcohol-polyacrylic acid copolymer, the content ratio of polyvinyl alcohol and polyacrylic acid is, for example, preferably 0.1 to 9.5, and more preferably 0.15 to 9 in terms of a molar ratio of polyvinyl alcohol / polyacrylic acid. More preferably, 0.2-4 is especially preferable.
By setting the content ratio of polyvinyl alcohol and polyacrylic acid in the polyvinyl alcohol-polyacrylic acid copolymer to 0.1 or more in terms of a molar ratio of polyvinyl alcohol / polyacrylic acid, the facilitated transport film 20a contains boron. Preferably, it is preferable in that the effect of improving the film strength of the facilitated transport film 20a by forming a crosslinked structure containing a boron atom can be obtained more suitably.
Moreover, it is preferable at the point that high gas permeability is acquired by making the content rate of polyvinyl alcohol and polyacrylic acid into 9.5 or less by the molar ratio of polyvinyl alcohol / polyacrylic acid.
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、後述するキャリアの含有量が親水性化合物に対して20〜500質量%となる量であれば、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、促進輸送膜20a全体における親水性化合物の含有量は、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。促進輸送膜20aにおける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 as long as the content of the carrier described below is 20 to 500% by mass with respect to the hydrophilic compound. In addition, an amount capable of sufficiently holding water may be set as appropriate according to the type of the hydrophilic composition and the carrier.
Specifically, the content of the hydrophilic compound in the entire facilitated transport film 20a is preferably 0.5 to 50% by mass, more preferably 0.75 to 30% by mass, and particularly preferably 1 to 15% by mass. By setting the content of the hydrophilic compound in the facilitated transport film 20a within this range, the above-described function as a binder and 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.

ここで、本発明において、促進輸送膜20aは、親水性化合物および後述するキャリアに加え、ホウ素原子を含有する。
また、促進輸送膜20aにおいて、キャリアの含有量は、親水性化合物に対して20〜500質量%であり、ホウ素原子の含有量は、キャリアに対して0.1〜10質量%である。キャリアの含有量に関しては、後述する。
Here, in this invention, the facilitated-transport film | membrane 20a contains a boron atom in addition to a hydrophilic compound and the carrier mentioned later.
Moreover, in the facilitated-transport film | membrane 20a, content of a carrier is 20-500 mass% with respect to a hydrophilic compound, and content of a boron atom is 0.1-10 mass% with respect to a carrier. The carrier content will be described later.

促進輸送膜20aに含まれるホウ素原子の形態は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点で、親水性化合物との間で架橋している(架橋構造を形成している)ことが好ましい。
促進輸送膜20aがホウ素原子を含有することにより、好ましくは、ホウ素原子を含む架橋構造を形成することにより、促進輸送膜20aの膜強度を向上して、積層体14を巻回する際における供給ガス流路用部材24との摺接に起因する促進輸送膜20aの損傷、酸性ガス分離層20を二つ折りにして供給ガス流路用部材24を挟む際における促進輸送膜20aの損傷を防止できる。また、多孔質支持体20bと促進輸送膜20aとの密着性も良好にできるので、巻回時や運転時に、促進輸送膜が多孔質支持体から剥がれることも防止できる。これにより、本発明によれば、目的とする性能を有する分離モジュール10を安定して得ることができる。
Although the form of the boron atom contained in the facilitated transport film 20a is not particularly limited, it is preferably crosslinked with a hydrophilic compound (forms a crosslinked structure) in that the effect of the present invention is more excellent. .
Supply of the facilitated transport film 20a when the laminate 14 is wound by improving the film strength of the facilitated transport film 20a by forming a crosslinked structure containing boron atoms, preferably by containing boron atoms. Damage to the facilitated transport film 20a due to sliding contact with the gas flow path member 24, and damage to the facilitated transport film 20a when the acidic gas separation layer 20 is folded in two to sandwich the supply gas flow path member 24 can be prevented. . In addition, since the adhesion between the porous support 20b and the facilitated transport film 20a can be improved, the facilitated transport film can be prevented from being peeled off from the porous support during winding or operation. Thereby, according to this invention, the separation module 10 which has the target performance can be obtained stably.

ホウ素原子を含む架橋構造の好適な態様としては、式(1)で表される構造、および、式(2)で表される構造が挙げられる。促進輸送膜20aにおいては、式(1)で表される構造および式(2)で表される構造のいずれか一方が含まれていることが好ましく、両方が含まれていてもよい。式中、*は結合位置を表す。
なお、促進輸送膜20a中における以下の構造の同定方法としては、IR測定法(赤外分光法)が挙げられる。
As a suitable aspect of the bridge | crosslinking structure containing a boron atom, the structure represented by Formula (1) and the structure represented by Formula (2) are mentioned. The facilitated transport film 20a preferably includes either one of the structure represented by the formula (1) or the structure represented by the formula (2), and may include both. In the formula, * represents a bonding position.
In addition, IR measuring method (infrared spectroscopy) is mentioned as an identification method of the following structures in the facilitated-transport film | membrane 20a.

上記のような架橋構造は、ヒドロキシ基を有する親水性化合物と、ホウ素原子とを使用することにより、形成される。なお、ヒドロキシ基を有する親水性化合物としては、前述した、ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸共重合体などが挙げられる。
ホウ素原子の供給源は特に制限されず、ホウ素原子を有する化合物(ホウ素化合物)であればよく、例えば、ホウ酸またはホウ酸塩が好ましい。つまり、ホウ素原子は、ホウ酸またはホウ酸塩由来であることが好ましい。ホウ素化合物はいわゆる架橋剤として機能するが、このようなホウ素化合物としては、例えば、ホウ酸としてはオルトホウ酸、メタホウ酸、次ホウ酸が挙げられ、ホウ酸塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウムを挙げることができる。これらの中では、オルトホウ酸、および、ナトリウム塩である四ホウ酸ナトリウムが好ましい。
なお、上記架橋構造の形成方法は特に制限されないが、例えば、上述したホウ素化合物とヒドロキシ基を有する親水性化合物とを混合することにより形成される。
The crosslinked structure as described above is formed by using a hydrophilic compound having a hydroxy group and a boron atom. Examples of the hydrophilic compound having a hydroxy group include the aforementioned polyvinyl alcohol-polyacrylic acid copolymer.
The source of the boron atom is not particularly limited and may be a compound having a boron atom (boron compound). For example, boric acid or borate is preferable. That is, the boron atom is preferably derived from boric acid or borate. The boron compound functions as a so-called cross-linking agent. Examples of such a boron compound include orthoboric acid, metaboric acid, and hypoboric acid as boric acid, and borate includes sodium salt, potassium salt, Mention may be made of ammonium. Among these, orthoboric acid and sodium tetraborate which is a sodium salt are preferable.
In addition, although the formation method in particular of the said crosslinked structure is not restrict | limited, For example, it forms by mixing the boron compound mentioned above and the hydrophilic compound which has a hydroxyl group.

本発明の分離モジュール10において、促進輸送膜20aにおけるホウ素原子の含有量は、キャリアに対して0.1〜10質量%である。
ホウ素原子の含有量が、キャリアに対して0.1質量%未満では、ホウ素原子の含有効果が十分に得られず促進輸送膜20aの膜強度を向上できない等の不都合を生じる。
また、ホウ素原子の含有量が、キャリアに対して10質量%を超えると、架橋度が高すぎて塗布液の粘度が高くなりすぎ塗布時に欠陥が発生し易い、固形化してしまい促進輸送膜20aを製膜できない等の不都合を生じる。
以上の点を考慮すると、ホウ素原子の含有量は、キャリアに対して0.1〜5質量%が好ましく、0.2〜3質量%がより好ましい。
In the separation module 10 of the present invention, the boron atom content in the facilitated transport film 20a is 0.1 to 10% by mass with respect to the carrier.
When the content of boron atoms is less than 0.1% by mass with respect to the carrier, the effect of containing boron atoms is not sufficiently obtained, and problems such as inability to improve the film strength of the facilitated transport film 20a occur.
On the other hand, if the boron atom content exceeds 10% by mass with respect to the carrier, the degree of cross-linking is too high, the viscosity of the coating solution becomes too high, and defects are easily generated during coating. Inconveniences such as inability to form a film.
Considering the above points, the content of boron atoms is preferably 0.1 to 5% by mass, more preferably 0.2 to 3% by mass with respect to the carrier.

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およびホウ素原子に加え、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化合物等が例示される。
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化合物である。
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 and boron atoms.
The carrier is various water-soluble compounds having affinity with an acidic gas (for example, carbon dioxide gas) and showing basicity. Specifically, an alkali metal compound, a nitrogen-containing compound, a sulfur compound, etc. are illustrated.
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 compound.

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、好適に抑制できる。
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。キャリアが、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化合物を含むことにより、ブロッキングの抑制効果を、より好適に得られる。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 suppressed.
When two or more alkali metal compounds are used as a carrier, it is preferable to include a first compound having deliquescence and a second compound having lower deliquescence and lower specific gravity than the first compound. When the carrier contains the first compound having deliquescence and the second compound having lower deliquescence and lower specific gravity than the first compound, a blocking suppression effect can be more suitably obtained. 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.

本発明の分離モジュールにおいて、促進輸送膜20aにおけるキャリアの含有量は、親水性化合物に対して20〜500質量%である。
キャリアの含有量が、親水性化合物に対して20質量%未満では、高いガス透過性が得られない等の不都合を生じる。
また、キャリアの含有量が、親水性化合物に対して500質量%を超えると、促進輸送膜20aの強度が不十分になってしまう等の不都合を生じる。
以上の点を考慮すると、キャリアの含有量は、親水性化合物に対して50〜500質量%が好ましく、100〜450質量%がより好ましい。
In the separation module of the present invention, the content of the carrier in the facilitated transport membrane 20a is 20 to 500 mass% with respect to the hydrophilic compound.
When the carrier content is less than 20% by mass with respect to the hydrophilic compound, problems such as inability to obtain high gas permeability occur.
On the other hand, when the carrier content exceeds 500% by mass with respect to the hydrophilic compound, there are problems such as insufficient strength of the facilitated transport film 20a.
Considering the above points, the content of the carrier is preferably 50 to 500% by mass and more preferably 100 to 450% by mass with respect to the hydrophilic compound.

また、親水性化合物に対する含有量が20〜500質量%であれば、促進輸送膜20a全体におけるキャリアの含有量は、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、促進輸送膜20aにおけるキャリアの含有量は、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る。さらに、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が、酸性ガスの分離機能を確実に発揮できる。
Moreover, if content with respect to a hydrophilic compound is 20-500 mass%, what is necessary is just to set content of the carrier in the whole facilitated transport film | membrane 20a suitably according to the kind etc. of hydrophilic compound. Specifically, the content of the carrier in the facilitated transport film 20a is preferably 0.3 to 30% by mass, more preferably 0.5 to 25% by mass, and particularly preferably 1 to 20% by mass.
By setting the carrier content in the facilitated transport film 20a within the above range, salting out before coating can be suitably prevented in the composition (paint) for forming the facilitated transport film 20a. Furthermore, by setting the carrier content in the facilitated transport film 20a within the above range, the facilitated transport film 20a can reliably exhibit the function of separating the acidic gas.

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.

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。しかしながら、酸性ガス分離層20を構成する多孔質支持体20bは、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、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。
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. However, the porous support 20b constituting the acidic gas separation layer 20 preferably has a two-layer structure including a porous membrane and an auxiliary support membrane. By having such 2 structure, the porous support body 20b expresses more reliably the function of application | coating of the coating composition used as the facilitated-transport film | membrane 20a, and support of the facilitated-transport film | membrane 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。
多孔質膜は、孔の最大孔径が1μm以下であるのが好ましい。
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.
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。
補助支持膜は、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.
As the auxiliary support membrane, various materials can be used as long as they satisfy the required strength, stretch resistance and gas permeability. 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(以下、RtoRとも言う)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 when handling in a coating apparatus using a roll-to-roll (hereinafter also referred to as RtoR) described later, wrinkles on the porous support 20b can be prevented, and productivity can be increased. .

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。
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.

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、ホウ素の供給源となる化合物、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。ホウ素の供給源となる化合物は、ホウ酸および/またはホウ酸塩が好ましく用いられるのは、前述のとおりである。
この塗布組成物の調製では、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。
The acidic gas separation layer 20 is prepared by a so-called coating method in which a liquid coating composition (coating / coating liquid) containing a component that becomes the facilitated transport film 20a is prepared, applied to the porous support 20b, and dried. Can be made.
That is, first, add a hydrophilic compound, a carrier, a compound serving as a source of boron, and other components to be added as necessary to water (room temperature water or warm water) in sufficient amounts, and stir well. By doing so, the coating composition used as the facilitated-transport film | membrane 20a is prepared. As described above, boric acid and / or borates are preferably used as the boron source.
In the preparation of the coating 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、多孔質支持体20bの上に促進輸送膜20aを形成して、酸性ガス分離層20を作製する。
前述のように、本発明の分離モジュール10は、促進輸送膜20aが、ホウ素原子を含有し、好ましくはホウ素原子を含む親水性化合物の架橋構造を有するため、促進輸送膜20aは、膜強度が高く、多孔質支持体20bに良好な密着性で形成される。そのため、後述する積層体14の巻回時や、分離モジュール10の運転時に、促進輸送膜20aが多孔質支持体20bから剥がれることを防止でき、適正な分離モジュール10を安定して製造でき、かつ、長期に渡って安定した運転が可能である。
By applying this composition to the porous support 20b and drying, the facilitated transport film 20a is formed on the porous support 20b, and the acidic gas separation layer 20 is produced.
As described above, in the separation module 10 of the present invention, the facilitated transport film 20a contains a boron atom, and preferably has a crosslinked structure of a hydrophilic compound containing a boron atom. It is high and is formed with good adhesion to the porous support 20b. Therefore, it is possible to prevent the facilitated transport film 20a from being peeled off from the porous support 20b when the laminate 14 described later is wound or when the separation module 10 is operated, and an appropriate separation module 10 can be stably manufactured, and Stable operation is possible for a long time.

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RtoR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。
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 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.

また、塗布法によって酸性ガス分離層20を形成する際には、力学的強度を付与する観点で、不織布等の多孔質支持体20bに塗布組成物を含浸させてもよい。もしくは、塗布組成物を不織布等に含浸塗布し、多孔質支持体20bに設置する方法も利用可能である。なお、この塗布組成物の含浸は、促進輸送膜として連続膜が形成されていて、酸性ガス分離層20としての気密性が確保できれば、多孔質支持体20bの全面に塗布組成物が含浸される必要はなく、一部が含浸するものであってもよい。   Further, when the acidic gas separation layer 20 is formed by a coating method, the coating composition may be impregnated into the porous support 20b such as a nonwoven fabric from the viewpoint of imparting mechanical strength. Alternatively, a method of impregnating and applying the coating composition to a nonwoven fabric or the like and placing it on the porous support 20b can also be used. In addition, the continuous impregnation of this coating composition is formed as a facilitated transport film, and if the airtightness as the acidic gas separation layer 20 can be secured, the entire surface of the porous support 20b is impregnated with the coating composition. There is no need, and some of them may be impregnated.

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、ゲル膜を迅速に乾燥させることができるともにゲル膜が崩れない速度を、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。
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 dried quickly and the gel film does not collapse. 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 set appropriately as long as the deformation of the porous support 20b does not occur and the gel membrane can be dried quickly. Specifically, the film surface temperature is preferably 1 to 120 ° C, more preferably 2 to 115 ° C, and particularly preferably 3 to 110 ° C.
For drying the coating film, heating of the porous support 20b may be used in combination as necessary.

前述のように、酸性ガス分離層20の多孔質支持体20bは、促進輸送膜20aや、促進輸送膜20aとなる塗布組成物の浸み込みを抑制するという観点から、少なくとも促進輸送膜20aと接する側の表面が疎水性を有しているのが好ましい。
また、促進輸送膜20aは、キャリアを十分に機能させるために、膜中に多量の水分を保持させる必要があるため、非常に吸水性および保水性が高いポリマーが用いられる。加えて、促進輸送膜20aは、金属炭酸塩などのキャリアの含有量が多い程、吸水量が増えて、酸性ガスの分離性能が向上する。そのため、促進輸送膜20aは、ゲル膜や低粘性の膜である場合が多く、更に、酸性ガスの分離時には、温度100〜130℃、湿度90%程度の原料ガスを、1.5MPa程度の圧力で供給されることから、使用により、次第に、分離層が多孔質支持体20bに浸み込み、経時と共に酸性ガスの分離能力が低下する傾向がある。
As described above, the porous support 20b of the acidic gas separation layer 20 has at least the facilitated transport film 20a and the facilitated transport film 20a from the viewpoint of suppressing the penetration of the coating composition to be the facilitated transport film 20a and the facilitated transport film 20a. It is preferable that the surface on the contact side has hydrophobicity.
Further, since the facilitated transport film 20a needs to retain a large amount of moisture in the film in order for the carrier to function sufficiently, a polymer having extremely high water absorption and water retention is used. In addition, the facilitated transport film 20a increases the water absorption amount as the content of the carrier such as metal carbonate increases, and the separation performance of the acid gas is improved. Therefore, the facilitated transport film 20a is often a gel film or a low-viscosity film. Further, when separating the acidic gas, a source gas having a temperature of 100 to 130 ° C. and a humidity of about 90% is applied to a pressure of about 1.5 MPa. Therefore, the separation layer gradually soaks into the porous support 20b by use, and the acid gas separation ability tends to decrease with time.

このような不都合を防止するため、酸性ガス分離層20は、多孔質支持体20bと促進輸送膜20aとの間に、より効果的に促進輸送膜20aの多孔質支持体20bへの浸み込みを抑制する中間層を有するのが好ましい。   In order to prevent such inconvenience, the acidic gas separation layer 20 is more effectively immersed between the porous support 20b and the facilitated transport membrane 20a in the porous support 20b of the facilitated transport membrane 20a. It is preferable to have an intermediate layer for suppressing the above.

中間層は、ガス透過性を有する疎水性の層であれば良いが、通気性を有し、多孔質支持体20bよりも密な層であることが好ましい。このような中間層を備えることにより、均一性の高い促進輸送膜20aを、多孔質支持体20b中に入り込むことを防止して形成することができる。   The intermediate layer may be a hydrophobic layer having gas permeability, but preferably has a gas permeability and is denser than the porous support 20b. By providing such an intermediate layer, a highly uniform facilitated transport film 20a can be formed while preventing entry into the porous support 20b.

中間層は、多孔質支持体20bの上に形成されていればよいが、多孔質支持体20bの中に浸み込んでいる浸み込み領域を有していてもよい。浸み込み領域は、多孔質支持体20bと中間層との密着性が良好な範囲内で少ないほど好ましい。   The intermediate layer is only required to be formed on the porous support 20b, but may have a soaking area that is soaked in the porous support 20b. The soaking area is preferably as small as possible within the range in which the adhesion between the porous support 20b and the intermediate layer is good.

中間層としては、繰り返し単位内にシロキサン結合を有するポリマー層(シリコーン樹脂層)が好ましい。このようなポリマー層としては、オルガノポリシロキサン(シリコーン樹脂)やポリトリメチルシリルプロピンなどシリコーン含有ポリアセチレン等が挙げられる。オルガノポリシロキサンの具体例としては、下記の一般式で示されるものが例示される。
なお、上記一般式中、nは1以上の整数を表す。ここで、入手容易性、揮発性、粘度等の観点から、nの平均値は10〜1,000,000の範囲が好ましく、100〜100,000の範囲がより好ましい。
また、R1n、R2n、R3、および、R4は、それぞれ、水素原子、アルキル基、ビニル基、アラルキル基、アリール基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、および、エポキシ基からなる群より選択されるいずれかを示す。なお、n個存在するR1nおよびR2nは、それぞれ、同じであっても異なっていても良い。また、アルキル基、アラルキル基、アリール基は環構造を有していても良い。さらに、前記アルキル基、ビニル基、アラルキル基、アリール基は置換基を有していても良く、アルキル基、ビニル基、アリール基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基またはフッ素原子から選ばれる。これらの置換基は、可能であればさらに置換基を有することもできる。
1n、R2n、R3、および、R4に選択されるアルキル基、ビニル基、アラルキル基、および、アリール基は、入手容易性などの観点から、炭素数1〜20のアルキル基、ビニル基、炭素数7〜20のアラルキル基、炭素数6〜20のアリール基がより好ましい。
特に、R1n、R2n、R3、および、R4は、メチル基またはエポキシ置換アルキル基が好ましく、例えば、エポキシ変性のポリジメチルシロキサン(PDMS)などが好適に利用できる。
As the intermediate layer, a polymer layer (silicone resin layer) having a siloxane bond in the repeating unit is preferable. Examples of such a polymer layer include silicone-containing polyacetylene such as organopolysiloxane (silicone resin) and polytrimethylsilylpropyne. Specific examples of the organopolysiloxane include those represented by the following general formula.
In the above general formula, n represents an integer of 1 or more. Here, from the viewpoints of availability, volatility, viscosity, and the like, the average value of n is preferably in the range of 10 to 1,000,000, and more preferably in the range of 100 to 100,000.
R 1n , R 2n , R 3 , and R 4 are each a group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, a vinyl group, an aralkyl group, an aryl group, a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group, and an epoxy group. Indicates which one is selected. Note that n existing R 1n and R 2n may be the same or different. In addition, the alkyl group, aralkyl group, and aryl group may have a ring structure. Further, the alkyl group, vinyl group, aralkyl group, and aryl group may have a substituent, and are selected from an alkyl group, vinyl group, aryl group, hydroxyl group, amino group, carboxyl group, epoxy group, or fluorine atom. It is. These substituents may further have a substituent if possible.
The alkyl group, vinyl group, aralkyl group, and aryl group selected from R 1n , R 2n , R 3 , and R 4 are each an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or vinyl from the viewpoint of availability. Group, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 20 carbon atoms are more preferable.
In particular, R 1n , R 2n , R 3 , and R 4 are preferably methyl groups or epoxy-substituted alkyl groups. For example, epoxy-modified polydimethylsiloxane (PDMS) can be suitably used.

中間層は、ガス透過性を有する膜であるが、厚すぎるとガス透過性を顕著に低下させる可能性がある。中間層は、多孔質支持体20bの表面を抜けなく全面的に覆っていれば、薄くても構わない。
この点を考慮すると、中間層の膜厚は、0.01〜30μmが好ましく、0.1〜15μmがより好ましい。
The intermediate layer is a film having gas permeability, but if it is too thick, the gas permeability may be significantly reduced. The intermediate layer may be thin as long as it covers the entire surface of the porous support 20b without leaving the surface.
Considering this point, the film thickness of the intermediate layer is preferably 0.01 to 30 μm, more preferably 0.1 to 15 μm.

このような中間層は、塗布法によって形成されるのが好ましい。
中間層となる塗布組成物は、前述のPDMS誘導体などの中間層となる化合物のモノマー、ダイマー、トリマー、オリゴマー、プレポリマー、あるいは、これらの混合物等を含む、塗布法によって樹脂層(樹脂の膜)等を形成する際に用いられる、一般的な塗布組成物(塗布液/塗料)である。この塗布組成物は、モノマー等を有機溶剤に溶解(分散)してなるものであってもよく、さらに、硬化剤、硬化促進剤、架橋剤、増粘剤、補強剤、および、フィラー等を含んでいてもよい。
このような中間層となる塗布組成物は、公知の方法で調製すればよい。
Such an intermediate layer is preferably formed by a coating method.
The coating composition serving as the intermediate layer is obtained by applying a resin layer (resin film) containing a monomer, dimer, trimer, oligomer, prepolymer, or a mixture of compounds such as the aforementioned PDMS derivative. ) And the like, which is a general coating composition (coating liquid / paint). This coating composition may be obtained by dissolving (dispersing) a monomer or the like in an organic solvent, and further contains a curing agent, a curing accelerator, a crosslinking agent, a thickener, a reinforcing agent, a filler, and the like. May be included.
What is necessary is just to prepare the coating composition used as such an intermediate | middle layer by a well-known method.

また、中間層となる塗布組成物の塗布方法も、前述の促進輸送膜20aとなる塗布組成物と同様、公知の方法が各種利用可能である。塗布組成物の塗膜厚は、中間層の厚さが前述の0.01〜30μmとなるような厚さを、形成する中間層の種類や塗布組成物の濃度等に応じて、適宜、設定すればよい。
塗布組成物の硬化方法も、UV照射、加熱硬化、電子線照射等、中間層となるモノマー等に応じた公知の方法が、各種、利用可能である。なお、塗布組成物の硬化に先立ち、必要に応じて、有機溶剤の蒸発等の塗布組成物の乾燥を行ってもよい。
また、中間層の形成も、促進輸送膜20aと同様に、いわゆるRtoRによって行ってもよい。
Moreover, the coating method of the coating composition used as an intermediate | middle layer can utilize various well-known methods similarly to the coating composition used as the above-mentioned facilitated-transport film | membrane 20a. The coating thickness of the coating composition is appropriately set according to the type of the intermediate layer to be formed, the concentration of the coating composition, etc., so that the thickness of the intermediate layer is 0.01 to 30 μm as described above. do it.
As a method for curing the coating composition, various known methods corresponding to the monomer serving as the intermediate layer, such as UV irradiation, heat curing, and electron beam irradiation, can be used. Prior to curing of the coating composition, the coating composition such as evaporation of an organic solvent may be dried as necessary.
Further, the intermediate layer may also be formed by so-called RtoR like the facilitated transport film 20a.

酸性ガス分離層20が、多孔質支持体20bと促進輸送膜20aとの間に、このような中間層を有する場合には、多孔質支持体20bの上に中間層を形成した後に、中間層の上に前述のようにして促進輸送膜20aを形成する。   When the acidic gas separation layer 20 has such an intermediate layer between the porous support 20b and the facilitated transport membrane 20a, the intermediate layer is formed after the intermediate layer is formed on the porous support 20b. Then, the facilitated transport film 20a is formed as described above.

積層体14には、さらに、透過ガス流路用部材26が積層される。
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20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14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14が構成される。
The laminated body 14 is further laminated with a permeating gas flow path member 26.
The permeating gas channel member 26 is a member for allowing the acidic gas Gc that has reacted with the carrier and permeated the acidic gas separation layer 20 to flow through the through hole 12a of the central cylinder 12.
As described above, in the illustrated example, the laminate 14 includes the sandwiching body 36 in which the acidic gas separation layer 20 is folded in half with the facilitated transport film 20a inside, and the supply gas flow path member 24 is sandwiched therebetween. 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 14 is configured.

透過ガス流路用部材26は、積層体14間でスペーサとして機能して、積層体14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。
前述のように、透過ガス流路用部材26の内部には、接着剤層30が形成される。この接着剤層30を適正に形成するために、透過ガス流路用部材26は、内部に、後述する接着剤層30(接着剤30a)が浸透する必要が有る。この点を考慮して、透過ガス流路用部材26は、メッシュ状(ネット状/織物状/網目構造)であるのが好ましい。
The permeating gas flow path member 26 functions as a spacer between the stacked bodies 14, and the acidic gas separated from the source gas G reaches the through hole 12 a of the central cylinder 12 toward the winding center (inner side) of the stacked body 14. A flow path for the gas Gc is formed.
As described above, the adhesive layer 30 is formed inside the permeating gas channel member 26. In order to properly form the adhesive layer 30, the permeate gas flow path member 26 needs to penetrate an adhesive layer 30 (adhesive 30a) described later. Considering this point, it is preferable that the permeating gas flow path member 26 has a mesh shape (net shape / textile shape / mesh structure).

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、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。   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-based materials such as epoxy-impregnated polyester, polyolefin-based materials such as polypropylene, fluorine-based materials such as polytetrafluoroethylene, inorganic materials such as metal, glass, and ceramics 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 the 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14の積層方法、および、積層した積層体14の巻回方法すなわち積層体巻回物14aの作製方法を説明する。なお、以下の説明に用いる図3(A)および図3(B)〜図7では、図面を簡潔にして構成を明確に示すために、供給ガス流路用部材24および透過ガス流路用部材26は、端面(端部)のみをネット状で示す。   Hereinafter, the lamination method of the laminated body 14, and the winding method of the laminated body 14, ie, the production method of the laminated body 14a will be described. In FIGS. 3A and 3B to 7 used in the following description, the supply gas flow path member 24 and the permeate gas flow path member are shown in order to simplify the drawings and clearly show the configuration. 26 shows only the end face (end part) in a net shape.

まず、図3(A)および図3(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、カプトンテープや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。
中心筒12の管壁には、軸方向に沿ってスリット(図示省略)が設けられているのが好ましい。この場合、スリットに、透過ガス流路用部材26の先端部を入れ込んで中心筒12の内周面に固定手段で固定するようにする。この構成によれば、透過ガス流路用部材26を含んだ積層体を中心筒12に巻き付ける際に、テンションをかけながら巻き付けるようにしても、中心筒12の内周面と透過ガス流路用部材26との摩擦で、透過ガス流路用部材26がスリットから抜けることを防止でき、すなわち、透過ガス流路用部材26の固定が維持される。
First, as conceptually shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B), the extending direction of the central cylinder 12 and the short direction coincide with each other, and a kapton tape, an adhesive, etc. The end of the permeating gas flow path member 26 is fixed using the fixing means 34.
The tube wall of the central cylinder 12 is preferably provided with a slit (not shown) along the axial direction. In this case, the distal end portion of the permeating gas flow path member 26 is inserted into the slit and fixed to the inner peripheral surface of the central cylinder 12 by the fixing means. According to this configuration, when the laminated body including the permeating gas channel member 26 is wound around the central tube 12, the inner peripheral surface of the central tube 12 and the permeating gas channel Friction with the member 26 can prevent the permeate gas flow path member 26 from coming out of the slit, that is, the permeate gas flow path member 26 is fixed.

さらに、図4に概念的に示すように、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。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を配置するのが好ましい。保護部材としては、カプトンテープやPTFEテープなどが例示される。
前述のように、本発明の分離モジュール10は、促進輸送膜20aが、ホウ素原子を含有し、好ましくはホウ素原子を含む親水性化合物の架橋構造を有するため、促進輸送膜20aは、膜強度が高い。そのため、酸性ガス分離層20を二つ折りにする際に、促進輸送膜20aが多孔質支持体20bから剥がれることを防止でき、適正な分離モジュール10を安定して製造できる。
Further, as conceptually shown in FIG. 4, the acidic gas separation layer 20 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. At this time, 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.
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 folded in half is disposed in a trough where the acidic gas separation layer 20 is folded in half. preferable. Examples of the protective member include Kapton tape and PTFE tape.
As described above, in the separation module 10 of the present invention, the facilitated transport film 20a contains a boron atom, and preferably has a crosslinked structure of a hydrophilic compound containing a boron atom. high. Therefore, when the acidic gas separation layer 20 is folded in half, the facilitated transport film 20a can be prevented from peeling off from the porous support 20b, and the appropriate separation module 10 can be stably manufactured.

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。接着剤層30および接着剤30aに関しては、後に詳述する。
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). The adhesive layer 30 and the adhesive 30a will be described in detail later.
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 extends in the entire winding direction (arrow y direction) in a band shape. Furthermore, it is applied to the entire region in the width direction in the vicinity of the end opposite to the folded portion, and is applied in a band shape.

次いで、図5(A)および図5(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. 5 (A) and 5 (B), the surface coated with the adhesive 30a is directed to the permeating gas flow path member 26, and the folded side is directed to the central cylinder 12. The sandwiching 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(A)および図5(B)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(A)および図5(B)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 FIGS. 5A and 5B, an adhesive 30a 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 20b). To do. 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 FIGS. 5 (A) and 5 (B), the adhesive 30a on this surface is also applied in the form of a belt extending in the entire area in the winding direction in the vicinity of both ends in the width direction, as before. Furthermore, it extends in the entire region in the width direction in the vicinity of the end opposite to the folded portion and is applied in a band 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14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 laminate 14.

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(A)および図5(B)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14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, an adhesive 30a is applied to the upper surface of the laminated sandwiching body 36 as shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B), and then, as shown in FIG. Then, the permeating gas flow path member 26 is laminated and bonded, and the second laminated body 14 is laminated.

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14を積層する。
この積層は、図7に示すように、積層体14が、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行うのが好ましい。これにより、中心筒12への積層体14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 14 as conceptually shown in FIG.
As shown in FIG. 7, this stacking is preferably performed so that the stacked body 14 is gradually separated from the center tube 12 in the winding direction as it goes upward. Thereby, winding (wrapping) of the laminated body 14 around the center tube 12 is easily performed, and the end portion or the vicinity of the end portion of each permeate gas flow path member 26 on the center tube 12 side is preferably the center tube. 12 can be contacted.

所定数の積層体14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12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。   When the predetermined number of the laminated bodies 14 are laminated, as shown in FIG. The adhesive 38b is applied between the sandwiching body 36 and the adhesive 36b.

次いで、図7に矢印ywで示すように、積層した積層体14を巻き込むようにして、積層体14を中心筒12に巻回する(巻き付ける)。
前述のように、本発明の分離モジュール10は、促進輸送膜20aが、ホウ素原子を含有し、好ましくはホウ素原子を含む親水性化合物の架橋構造を有するため、促進輸送膜20aは、高い膜強度を有する。そのため、このような積層体14の巻回時に、促進輸送膜20aが多孔質支持体20bから剥がれることを防止でき、適正な分離モジュール10を安定して製造できる。
Next, as shown by an arrow yw in FIG. 7, the laminated body 14 is wound (wound) around the central cylinder 12 so as to wind the laminated body 14.
As described above, in the separation module 10 of the present invention, the facilitated transport film 20a contains a boron atom, and preferably has a crosslinked structure of a hydrophilic compound containing a boron atom. Have Therefore, it is possible to prevent the facilitated transport film 20a from being peeled off from the porous support 20b when the laminate 14 is wound, and the appropriate separation module 10 can be stably manufactured.

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14を中心筒に巻回してなる積層体巻回物14aを完成する。
After winding, the permeate gas flow path member 26 on the outermost periphery (that is, the lowermost layer first fixed to the central cylinder 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 14a formed by winding the laminated body 14 around the central cylinder is completed.

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、メッシュ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層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。また、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。
Here, the adhesive 30a is applied to the porous support 20b, and the adhesive 30a is bonded to the mesh-shaped 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 across the entire width direction in the vicinity of the end portion on the side opposite to the folded portion on the central tube 12 side so as to cross the adhesive layer 30 in the vicinity of both ends in the width direction in the width direction. Then, it is formed in a band 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. Further, the permeating gas channel member 26 is sandwiched between the facilitated transport films 20a.

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。また、原料ガスGおよび残余ガスGrは、接着剤層30に阻まれて、酸性ガス分離層20を透過した酸性ガスGc(透過ガス流路用部材26内の酸性ガスGc)に混入することは無い。
すなわち、この接着剤層30は、各部材を接着すると共に、酸性ガスGcの流路規制部材としての作用と、各ガスを所定領域に封止する封止部材としての作用を有する。
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. In addition, the raw material gas G and the residual gas Gr are blocked by the adhesive layer 30 and mixed into the acidic gas Gc that has permeated the acidic gas separation layer 20 (the acidic gas Gc in the permeating gas channel member 26). No.
That is, the adhesive layer 30 has an action as a flow path regulating member for the acidic gas Gc and an action as a sealing member that seals each gas in a predetermined region while bonding the members.

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、シリコーン樹脂、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 long as the adhesive layer 30 (adhesive 30a) 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。
これにより、多孔質支持体20bおよび透過ガス流路用部材26に、好適に接着剤層30(接着剤30a)を浸透させることができる。
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.
Thereby, the adhesive layer 30 (adhesive 30a) can be suitably infiltrated into the porous support 20b and the permeating gas channel member 26.

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14a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14a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 14a produced in this way.
As described above, the telescoping prevention plate 16 is so-called that the laminated body 14a 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.

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。
テレスコープ防止板16は、円環状の外環部16aと、中心を一致して外環部16aに内包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。前述のように、積層体14が巻回される中心筒12は、内環部16bを挿通する。
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ている。テレスコープ防止板16においては、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.
The telescope prevention plate 16 connects the annular outer ring portion 16a, the annular inner ring portion 16b that is included in the outer ring portion 16a with the center aligned, and the outer ring portion 16a and the inner ring portion 16b. And ribs (spokes) 16c to be fixed. As described above, the center tube 12 around which the stacked body 14 is wound passes through the inner ring portion 16b.
The ribs 16c are provided radially at equal angular intervals from the center of the outer ring portion 16a and the inner ring portion 16b. In the telescope prevention plate 16, the gap between the ribs 16c is an opening 16d between the outer ring portion 16a and the inner ring portion 16b and through which the raw material 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14aの端面に接触して配置しても良い。しかしながら、一般的には、積層体巻回物14a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、テレスコープ防止板16と積層体巻回物14aの端面とは、若干の間隙を有して配置される。   The telescoping prevention plate 16 may be disposed in contact with the end face of the laminated body 14a. However, in general, in order to use the entire end face of the laminated body 14a for supplying the source gas and discharging the residual gas Gr, the telescope prevention plate 16 and the end face of the laminated body 14a are: It is 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ものであれば、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 can be used for the telescope prevention plate 16 as long as it has sufficient strength, heat resistance, and moisture resistance.
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.

被覆層18は、積層体巻回物14aあるいはさらにテレスコープ防止板16の周面を覆って設けられる。被覆層18は、積層体巻回物14aの周面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。すなわち、被覆層18は、積層体巻回物14a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 is provided so as to cover the circumferential surface of the laminated body roll 14 a or the telescope prevention plate 16. The covering layer 18 is for blocking the discharge of the raw material gas G and the residual gas Gr from the peripheral surface of the laminated body 14a to the outside. That is, the coating layer 18 is for blocking the discharge of the raw material gas G and the residual gas Gr from outside the end face of the laminated body 14a.

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14aあるいはさらにテレスコープ防止板16に巻き付けてなる被覆層18が例示される。また、公知のFRP加工によって被覆層18を形成してもよい。
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14aとの間に、積層体巻回物14a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, an FRP-made wire rod is impregnated with the adhesive used for the adhesive layer 30 described above, and the wire rod impregnated with the adhesive is stacked with no gaps, if necessary. Or the coating layer 18 wound around the telescope prevention board 16 further is illustrated. Moreover, you may form the coating layer 18 by well-known FRP process.
In this case, if necessary, a sheet shape such as Kapton tape for preventing the adhesive wound into the laminated body 14a between the coating layer 18 and the laminated body 14a. 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>
「T.Sato,et al. (1993). Synthesis of poly(vinyl alcohol) having a thiol group at one end and new block copolymers containing poly(vinyl alcohol) as one cinsistent. Macromolecular Chemistry and Physics,194,175-185」に記載の方法を参考に合成した、ポリビニルアルコール(PVA)−ポリアクリル酸共重合体(PAA)(モル比:PVA/PAA=3/7)の共重合体を含む、共重合体の濃度が4.3質量%の水溶液に、40質量%炭酸セシウム(稀産金属社製)水溶液を、PVA−PAA共重合体に対する炭酸セシウムの量が200質量%と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、この水溶液に、ホウ酸を、炭酸セシウムに対するホウ素原子の量が0.8質量%となるように添加して、攪拌し脱泡して、促進輸送膜20aを形成するための塗布組成物を調製した。
[Example 1]
<Production of acid gas separation layer>
`` T.Sato, et al. (1993) .Synthesis of poly (vinyl alcohol) having a thiol group at one end and new block copolymers containing poly (vinyl alcohol) as one cinsistent. Macromolecular Chemistry and Physics, 194,175-185 '' The concentration of the copolymer containing a copolymer of polyvinyl alcohol (PVA) -polyacrylic acid copolymer (PAA) (molar ratio: PVA / PAA = 3/7) synthesized with reference to the described method is 4 To a 3% by mass aqueous solution, a 40% by mass cesium carbonate (manufactured by Rare Metals) aqueous solution was added so that the amount of cesium carbonate relative to the PVA-PAA copolymer was 200% by mass. That is, in this example, cesium carbonate serves as a carrier for the facilitated transport film 20a.
Further, boric acid is added to this aqueous solution so that the amount of boron atoms with respect to cesium carbonate is 0.8% by mass, and the mixture is stirred and degassed to form the facilitated transport film 20a. Was prepared.

次いで、多孔質支持体20b(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、調製した塗布組成物を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。
なお、促進輸送膜20aの厚さは50μmとした。
Next, the facilitated transport film 20a is obtained by applying the prepared coating composition to a porous support 20b (a laminate (manufactured by GE Corp.) obtained by laminating porous PTFE on the surface of a PP nonwoven fabric) and drying it. And an acidic gas separation layer 20 made of a porous support 20b.
The thickness of the facilitated transport film 20a was 50 μm.

<分離モジュールの作製>
側面に中心線方向に延在するスリットを有する中心筒12を用意した。この中心筒12のスリットに、透過ガス流路用部材26を挟み込むようにして固定した。これにより、図3(A)および図3(B)に示すような、透過ガス流路用部材26の巻回方向の端部を中心筒12の周面に固定したような状態とした。なお、中心筒12は、内部に仕切りが付いている。
透過ガス流路用部材26は、厚さ350μmのトリコット編みのポリエステル製の編物を用いた。
<Production of separation module>
A central cylinder 12 having a slit extending in the center line direction on the side surface was prepared. The permeating gas flow path member 26 was fixed to the slit of the central cylinder 12 so as to be sandwiched therebetween. As a result, as shown in FIGS. 3A and 3B, the end portion in the winding direction of the permeating gas flow path member 26 was fixed to the peripheral surface of the central cylinder 12. The center tube 12 has a partition inside.
As the permeating gas channel member 26, a tricot knitted polyester knitted fabric having a thickness of 350 μm 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の谷部にフッ素系テープを貼り、供給ガス流路用部材24の端部が促進輸送膜20aの谷部を傷つけないように補強した。また、折り部の多孔質支持体20bの孔をエポキシ系樹脂からなる接着剤によって埋めた。
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. A fluorine-based tape was attached to the valley 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 valley of the facilitated transport film 20a. Moreover, the hole of the porous support 20b in the folded portion was filled with an adhesive made of an epoxy resin.
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、接着剤30aを塗布した。接着剤30aは、粘度約40Pa・sのエポキシ系樹脂からなる接着剤(ヘンケルジャパン社製 E120HP)を用いた。
次いで、接着剤30aを塗布した側を下方に向けて、図5(A)および図5(B)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(A)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14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). The adhesive 30a was applied to the entire region in the width direction in the vicinity of the end portion on the side opposite to the folded portion in the winding direction. As the adhesive 30a, an adhesive made of an epoxy resin having a viscosity of about 40 Pa · s (E120HP manufactured by Henkel Japan) was used.
Next, with the side to which the adhesive 30a is applied facing downward, as shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B), the sandwiching body 36 and the permeating gas channel member 26 fixed to the central cylinder 12 are provided. Laminated and glued.
Next, on the upper surface of the acidic gas separation layer 20 of the sandwiching body 36 laminated on the permeating gas flow path member 26, as shown in FIG. The adhesive 30a was applied to the entire region in the width direction in the vicinity of the end on the side opposite to the folded portion in the 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 14. did.

先と同様にして、図4に示す、酸性ガス分離層20からなる挟持体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(A)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14(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14(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(A)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14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14の上に、3層目の積層体14を形成した積層物を形成した。
In the same manner as described above, another sandwiched body 36 made of the acidic gas separation layer 20 shown in FIG. 4 is produced, and similarly, on the porous support 20b side of the short acidic gas separation layer 20 in the same manner. The adhesive 30a was applied to the film. Next, in the same manner as in FIG. 5 (A), the sandwiched body 36 is set to 1 side toward the first layered body 14 (the permeate gas flow path member 26) formed first on the side to which the adhesive 30a is applied. It laminated | stacked on the laminated body 14 (the member 26 for permeate gas channels) of the layer, 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. 5A, and a permeating gas flow path member 26 is laminated thereon and adhered in the same manner as in FIG. A second layered laminate 14 was formed.
Further, in the same manner as the second layer, a laminate in which the third-layer laminate 14 was formed on the second-layer laminate 14 was formed.

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14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14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20層の積層体14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14を牽引する方向に張力を掛けて積層体巻回物14aとした。
After laminating the three-layer laminate 14 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 onto the permeating gas flow path member 26 between the central cylinder 12 and the lowermost layered laminate 14. The adhesives 38a and 38b were the same as the adhesive 30a.
Next, by rotating the central cylinder 12 in the direction of the arrow yw in FIG. 7, the 20 stacked layers 14 are wound around the central cylinder 12 in a multiple manner, and tension is applied in the direction of pulling the stacked body 14. Thus, a laminate wound product 14a was obtained.

さらに、積層体巻回物14aの両端部に、内環部16bに中心筒12を挿通して、図1に示される形状の、ガラス繊維を40%含むPPS製のテレスコープ防止板16を取り付けた。
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14aの周面に、FRP加工を行うことで被覆層18を形成して、分離モジュール10を作製した。
作製した分離モジュール10の膜面積は、3層の合計で1.2m2である(設計値)。
Furthermore, the PPS telescope prevention plate 16 made of 40% glass fiber having the shape shown in FIG. 1 is attached to both ends of the laminated body 14a by inserting the central tube 12 through the inner ring portion 16b. It was.
Furthermore, the coating layer 18 was formed by performing FRP processing on the peripheral surface of the telescope prevention plate 16 and the peripheral surface of the laminated body 14a, and the separation module 10 was manufactured.
The membrane area of the manufactured separation module 10 is 1.2 m 2 in total for the three layers (design value).

[実施例2]
促進輸送膜20aを形成するための塗布組成物の調製において、ホウ酸に変えて四ホウ酸ナトリウムを用い、炭酸セシウムに対するホウ素原子の量が0.8質量%となるように四ホウ酸ナトリウムを添加した以外は、実施例1と同様に分離モジュール10を作製した。従って、本例においては、PVA−PAA共重合体に対する炭酸セシウムの量は200質量%である。
[実施例3〜10、ならびに、比較例1および2]
促進輸送膜20aを形成するための塗布組成物の調製において、PVA−PAA共重合体に対する炭酸セシウムの量、および、炭酸セシウムに対するホウ素原子の量が、表1に示す量となるように、40%炭酸セシウムの添加量、および、四ホウ酸ナトリウムの添加量を変更した以外は、実施例2と同様に分離モジュール10を作製した。
[Example 2]
In the preparation of the coating composition for forming the facilitated transport film 20a, sodium tetraborate was used instead of boric acid, and sodium tetraborate was added so that the amount of boron atoms relative to cesium carbonate was 0.8% by mass. A separation module 10 was produced in the same manner as in Example 1 except for the addition. Therefore, in this example, the amount of cesium carbonate relative to the PVA-PAA copolymer is 200% by mass.
[Examples 3 to 10 and Comparative Examples 1 and 2]
In the preparation of the coating composition for forming the facilitated transport film 20a, the amount of cesium carbonate with respect to the PVA-PAA copolymer and the amount of boron atoms with respect to cesium carbonate are the amounts shown in Table 1, A separation module 10 was produced in the same manner as in Example 2 except that the addition amount of% cesium carbonate and the addition amount of sodium tetraborate were changed.

[実施例11および12]
促進輸送膜20aの厚さを10μmに変更した以外(実施例11)、および、
促進輸送膜20aの厚さを1000μmに変更した以外(実施例12)は、実施例2と同様に分離モジュール10を作製した。
[Examples 11 and 12]
Except for changing the thickness of the facilitated transport film 20a to 10 μm (Example 11), and
A separation module 10 was produced in the same manner as in Example 2 except that the thickness of the facilitated transport film 20a was changed to 1000 μm (Example 12).

[実施例13]
促進輸送膜20aと多孔質支持体20bとの間に中間層を形成した以外は、実施例2と同様に分離モジュールを作製した。すなわち、この分離モジュールの酸性ガス分離層は、多孔質支持体20bの上に中間層を有し、中間層の上に促進輸送膜20aを有する。
[Example 13]
A separation module was produced in the same manner as in Example 2 except that an intermediate layer was formed between the facilitated transport film 20a and the porous support 20b. That is, the acidic gas separation layer of this separation module has an intermediate layer on the porous support 20b, and a facilitated transport membrane 20a on the intermediate layer.

中間層(酸性ガス分離層)の形成は、以下のように行った。
中間層を形成するための塗布組成物として、エポキシ変性ポリジメチルシロキサン(信越化学社製 KF−102)に、硬化剤として4−イソプロピル−4’−メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(東京化成工業社製)を添加した塗布組成物を調製した。硬化剤の添加量は、エポキシ変性ポリジメチルシロキサンに対して0.5質量%とした。
The intermediate layer (acid gas separation layer) was formed as follows.
As the coating composition for forming the intermediate layer, epoxy-modified polydimethylsiloxane (KF-102 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and 4-isopropyl-4′-methyldiphenyliodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate (Tokyo) as the curing agent The coating composition which added Kasei Kogyo Co., Ltd.) was prepared. The addition amount of the curing agent was 0.5% by mass with respect to the epoxy-modified polydimethylsiloxane.

実施例1と同様の多孔質支持体20bに、調製した中間層を形成するための塗布組成物を塗布し、紫外線を照射することで塗布組成物を硬化して、多孔質支持体20bにシリコーン樹脂からなる中間層を形成した。
中間層の厚さは、10μmとした。ここで、中間層の厚さは、多孔質支持体20bに染み込んだシリコーン樹脂の厚さと、多孔質支持体20b上に形成されたシリコーン樹脂の厚さとの和とした。なお、多孔質支持体20bに染み込んだシリコーン樹脂の厚さは、EDX(エネルギー分散型X線吸光法)によるSi元素分布によって測定した。
この中間層の上に、実施例2と同様に促進輸送膜20aを形成して、酸性ガス分離層とした。
A coating composition for forming the prepared intermediate layer is applied to the same porous support 20b as in Example 1, and the coating composition is cured by irradiating with ultraviolet rays, and silicone is applied to the porous support 20b. An intermediate layer made of resin was formed.
The thickness of the intermediate layer was 10 μm. Here, the thickness of the intermediate layer was the sum of the thickness of the silicone resin soaked in the porous support 20b and the thickness of the silicone resin formed on the porous support 20b. The thickness of the silicone resin soaked into the porous support 20b was measured by Si element distribution by EDX (energy dispersive X-ray absorption method).
On this intermediate layer, the facilitated transport film 20a was formed in the same manner as in Example 2 to obtain an acidic gas separation layer.

なお、実施例1〜13の分離モジュールの作製において、作製した促進輸送膜20aの一部を任意に選択し、促進輸送膜20aを冷水で洗浄して、キャリアと未架橋のホウ素原子都を取り除いた後、赤外吸光分析によって確認したところ、式(1)に示す構造が確認された。   In the production of the separation modules of Examples 1 to 13, a part of the produced facilitated transport film 20a is arbitrarily selected, and the facilitated transport film 20a is washed with cold water to remove the carrier and the uncrosslinked boron atomic city. Then, when confirmed by infrared absorption analysis, the structure shown in Formula (1) was confirmed.

[比較例3]
促進輸送膜20aを形成するための塗布組成物の調製において、ホウ酸に変えてグルタルアルデヒドを用い、炭酸セシウムに対するグルタルアルデヒドの量が0.8質量%となるようにグルタルアルデヒドを添加した以外は、実施例1と同様に分離モジュール10を作製した。
従って、本例においては、PVA−PAA共重合体に対する炭酸セシウムの量は200質量%である。
[Comparative Example 3]
In preparation of the coating composition for forming the facilitated transport film 20a, except that glutaraldehyde was used instead of boric acid and glutaraldehyde was added so that the amount of glutaraldehyde with respect to cesium carbonate was 0.8% by mass. A separation module 10 was produced in the same manner as in Example 1.
Therefore, in this example, the amount of cesium carbonate relative to the PVA-PAA copolymer is 200% by mass.

[性能評価]
作製した各分離モジュール10を、中心筒12の開放端12bのみが外部に出た状態として、筒型の密閉容器に収容した。この密閉容器を130℃に加熱し、容器内に、He:H2O=70:30(体積比)のガスを導入し、0.3MPaの圧力を掛けた状態で、中心筒12の開放端12bから排出されるヘリウムガスの流量を測定した。
中心筒12の開放端12bから排出されるヘリウムガスの流量が100mL(ミリリットル)/min未満である場合をA;
中心筒12の開放端12bから排出されるヘリウムガスの流量が100mL/min以上200mL/min未満である場合をB;
中心筒12の開放端12bから排出されるヘリウムガスの流量が200mL/min以上である場合をC; と評価した。
結果を下記の表に示す。
[Performance evaluation]
Each manufactured separation module 10 was accommodated in a cylindrical airtight container with only the open end 12b of the center tube 12 protruding to the outside. This sealed container is heated to 130 ° C., and a gas of He: H 2 O = 70: 30 (volume ratio) is introduced into the container, and a pressure of 0.3 MPa is applied, and the open end of the central cylinder 12 is opened. The flow rate of helium gas discharged from 12b was measured.
A when the flow rate of helium gas discharged from the open end 12b of the central cylinder 12 is less than 100 mL (milliliter) / min;
B when the flow rate of helium gas discharged from the open end 12b of the central cylinder 12 is 100 mL / min or more and less than 200 mL / min;
The case where the flow rate of helium gas discharged from the open end 12b of the central cylinder 12 was 200 mL / min or more was evaluated as C;
The results are shown in the table below.

上記表に示されるように、促進輸送膜がホウ素原子を含み、かつ、キャリアの含有量が親水性化合物に対して20〜500質量%で、ホウ素原子の含有量がキャリアに対して0.1〜10質量%である本発明の分離モジュールは、促進輸送膜20aの膜強度が高く、積層体の巻回等に起因する促進輸送膜20aの損傷等を防止して、ガスの漏れが防止できている。
これに対し、キャリアに対するホウ素原子の量が少ない比較例1、親水性化合物に対するキャリア量が多すぎる比較例2、および、ホウ素原子を含有しない比較例3では、促進輸送膜20aの膜強度が不十分で、積層体の巻回等の際に促進輸送膜20aが損傷してしまい、ガスが漏れてしまったと考えられる。
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, the facilitated transport film contains boron atoms, the carrier content is 20 to 500% by mass with respect to the hydrophilic compound, and the boron atom content is 0.1% with respect to the carrier. 10% by mass of the separation module of the present invention has a high membrane strength of the facilitated transport membrane 20a and can prevent damage to the facilitated transport membrane 20a due to winding of the laminate, etc., and prevent gas leakage. ing.
On the other hand, in Comparative Example 1 in which the amount of boron atoms relative to the carrier is small, Comparative Example 2 in which the amount of carrier relative to the hydrophilic compound is excessive, and Comparative Example 3 that does not contain boron atoms, the film strength of the facilitated transport film 20a is poor. It is sufficient that the facilitated transport film 20a is damaged when the laminated body is wound or the like, and the gas leaks.
From the above results, the effects of the present invention are clear.

10 (酸性ガス)分離モジュール
12 中心筒
14 積層体
14a 積層体巻回物
16 テレスコープ防止板
16a 外環部
16b 内環部
16c リブ
16d 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
30 接着剤層
30a 接着剤
34 固定手段
36 挟持体
40 接着部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 (Acid gas) separation module 12 Center tube 14 Laminated body 14a Laminated body roll 16 Telescope prevention board 16a Outer ring part 16b Inner ring part 16c Rib 16d Opening part 18 Covering layer 20 Acid gas separation layer 20a Accelerated transport film 20b Porous support body 24 Supply gas flow path member 26 Permeate gas flow path member 30 Adhesive layer 30a Adhesive 34 Fixing means 36 Holding body 40 Adhesive member

Claims (11)

管壁に貫通孔が形成された中心筒と、
原料ガスの流路となる供給ガス流路用部材と、
酸性ガスと反応するキャリア、前記キャリアを担持するための親水性化合物、および、ホウ素原子を含有し、かつ、前記キャリアの含有量が親水性化合物に対して20〜500質量%で、前記ホウ素原子の含有量がキャリアに対して0.1〜10質量%である、前記供給ガス流路用部材を流れる原料ガスから酸性ガスを分離する促進輸送膜、ならびに、前記促進輸送膜を支持する多孔質支持体を有する酸性ガス分離層と、
前記キャリアと反応して酸性ガス分離層を透過した酸性ガスが前記中心筒まで流れる流路となる透過ガス流路用部材とを有し、
前記供給ガス流路用部材、酸性ガス分離層、および、透過ガス流路用部材を有する積層体を、少なくとも1つ、前記中心筒に巻回してな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 supply gas flow path member serving as a flow path for the source gas;
A carrier that reacts with an acidic gas, a hydrophilic compound for supporting the carrier, and a boron atom, and the content of the carrier is 20 to 500% by mass with respect to the hydrophilic compound, and the boron atom Content of 0.1 to 10% by mass with respect to the carrier, a facilitated transport membrane that separates the acidic gas from the source gas flowing through the supply gas flow path member, and a porous material that supports the facilitated transport membrane An acidic gas separation layer having a support;
A permeating gas channel member that serves as a channel through which the acidic gas that has reacted with the carrier and permeated the acidic gas separation layer flows to the central cylinder;
An acidic gas separation module comprising at least one laminate having the supply gas flow path member, the acidic gas separation layer, and the permeate gas flow path member wound around the central tube.
前記促進輸送膜において、前記ホウ素原子と親水性化合物とが架橋している請求項1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 boron atom and the hydrophilic compound are cross-linked in the facilitated transport film. 前記促進輸送膜が、式(1)で表される構造および式(2)で表される構造の少なくとも一方を含む請求項1または2に記載の酸性ガス分離モジュール。
The acidic gas separation module according to claim 1 or 2, wherein the facilitated transport membrane includes at least one of a structure represented by formula (1) and a structure represented by formula (2).
前記親水性化合物がポリビニルアルコールとポリアクリル酸との共重合体である請求項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 separation module according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydrophilic compound is a copolymer of polyvinyl alcohol and polyacrylic acid. 前記キャリアがアルカリ金属化合物である請求項1〜4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 carrier is an alkali metal compound. 前記促進輸送膜の厚さが3〜1000μmである請求項1〜5のいずれか1項に記載の酸性ガス分離モジュール。   The acid gas separation module according to claim 1, wherein the facilitated transport film has a thickness of 3 to 1000 μm. 前記多孔質支持体が、多孔質膜と、前記多孔質膜を支持する補助支持膜とを有する請求項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 claim 1, wherein the porous support has a porous membrane and an auxiliary support membrane that supports the porous membrane. 前記多孔質膜がポリテトラフルオロエチレン製である請求項7に記載の酸性ガス分離モジュール。   The acidic gas separation module according to claim 7, wherein the porous membrane is made of polytetrafluoroethylene. 前記多孔質支持体と前記促進輸送膜との間に、ガス透過性を有する疎水性の中間層を有する請求項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 any one of claims 1 to 8, further comprising a hydrophobic intermediate layer having gas permeability between the porous support and the facilitated transport membrane. 前記中間層がシリコーン樹脂層である請求項9に記載の酸性ガス分離モジュール。   The acidic gas separation module according to claim 9, wherein the intermediate layer is a silicone resin layer. 前記積層体は、前記酸性ガス分離層を二つ折りにして前記供給ガス流路用部材を挟んだ挟持体を有し、前記挟持体に前記透過ガス流路用部材を積層してなる構成を有する請求項1〜10のいずれか1項に記載の酸性ガス分離モジュール。   The laminate has a structure in which the acidic gas separation layer is folded in half to sandwich the supply gas flow path member, and the permeate gas flow path member is stacked on the sandwich body. The acidic gas separation module of any one of Claims 1-10.
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