JP2016215163A

JP2016215163A - Hollow fiber membrane module

Info

Publication number: JP2016215163A
Application number: JP2015105562A
Authority: JP
Inventors: 真二目伯; Shinji Mehaku; 叙彦福田; Nobuhiko Fukuda; 智英中村; Tomohide Nakamura; 谷原　望; Nozomi Tanihara; 望谷原
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2015-05-25
Filing date: 2015-05-25
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2035-05-25
Also published as: JP6540229B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent liquid rising of a potting agent between a core tube and a hollow fiber membrane.SOLUTION: A hollow fiber membrane module 10 includes a core tube 70 and a hollow fiber membrane bundle 30 composed of an assembly of a plurality of hollow fiber membranes 20 arranged around the core tube 70. An end part of the hollow fiber membrane bundle 30 is fixed to an end part of a cylindrical case 4 by means of tube plates 50, 51 made of the potting agent. A separation member 71 for separating the core tube 70 from the hollow fiber membrane 20 opposite to the core tube 70 is arranged on a circumferential surface of the core pipe 70. It is preferable that the separation member 71 is arranged on a position nearer to the inner side in the longitudinal direction Y rather than a position on which the hollow fiber membrane bundle 30 is fixed by the tube plates 50, 51.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、混合流体中の特定の物質の分離に好適に用いられる中空糸膜モジュールに関する。 The present invention relates to a hollow fiber membrane module suitably used for separating a specific substance in a mixed fluid.

多数の中空糸からなる中空糸膜束を容器内に装着したシェルチューブ構造の中空糸膜モジュールは、小型で有効膜面積を大きくできるため、混合流体から特定成分を高効率で分離・濃縮する有用な技術であり、種々の用途に利用されている。中空糸膜モジュールに関する従来の技術として、本出願人は先に、特許文献１に記載のものを提案した。同文献に記載の中空糸膜モジュールは、該モジュールを構成する中空糸膜束の端部付近に、該中空糸膜束の太さを規制する部材を設けたものである。この文献に記載の中空糸膜モジュールは、中空糸膜束の端部をポッティング剤によって筒状ケース端部に固定する構成において、モジュール製造時のポッティング剤の液上がりを防止できるという利点を有する。 A hollow tube membrane module with a shell tube structure in which a bundle of hollow fibers consisting of a large number of hollow fibers is mounted in a container is small and can increase the effective membrane area, so it is useful for separating and concentrating specific components from a mixed fluid with high efficiency. This technology is used for various purposes. As a conventional technique related to the hollow fiber membrane module, the present applicant has previously proposed the one described in Patent Document 1. The hollow fiber membrane module described in this document is provided with a member that regulates the thickness of the hollow fiber membrane bundle in the vicinity of the end of the hollow fiber membrane bundle constituting the module. The hollow fiber membrane module described in this document has an advantage that the potting agent can be prevented from rising when the module is manufactured in a configuration in which the end of the hollow fiber membrane bundle is fixed to the end of the cylindrical case with a potting agent.

ところで中空糸膜モジュールには、中空糸膜束の略中央部に芯管と呼ばれる中空の管を配置し、該芯管の周面に設けられた孔を通じて中空糸膜の外側にキャリアガスを供給するようにした構造のものも知られている（例えば特許文献２参照）。この種の中空糸膜モジュールにおいては、芯管の周面と、その周囲に位置する中空糸膜とが隙間なく密接しやすく、そのことに起因して、モジュール製造時にポッティング剤の液上がりが起こることがある。 By the way, in the hollow fiber membrane module, a hollow tube called a core tube is arranged at a substantially central portion of the hollow fiber membrane bundle, and a carrier gas is supplied to the outside of the hollow fiber membrane through a hole provided in the peripheral surface of the core tube. The thing of the structure made to do is also known (for example, refer patent document 2). In this type of hollow fiber membrane module, the peripheral surface of the core tube and the hollow fiber membrane located around the core tube are easily in close contact with each other, and as a result, the potting agent rises during module manufacture. Sometimes.

特開２０１１−１３６２７６号公報JP 2011-136276 A 特開２００１−６２２５７号公報JP 2001-62257 A

本発明は、中空糸膜束の端部をポッティング剤により固定する構成において製造時のポッティング剤の液上がりを防止することができる中空糸膜モジュールを提供することを課題とするものである。 An object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane module capable of preventing the potting agent from flowing out during production in a configuration in which the end of the hollow fiber membrane bundle is fixed with a potting agent.

本発明は、芯管と、該芯管の周囲に配置された複数の中空糸膜の集合体からなる中空糸膜束とを備え、該中空糸膜束の端部がポッティング剤からなる管板によって固定された中空糸膜モジュールであって、
前記芯管と、該芯管に対向する前記中空糸膜とを離間させる離間部材を、該芯管の周面に配置した中空糸膜モジュールを提供することにより、前記の課題を解決したものである。 The present invention includes a core tube and a hollow fiber membrane bundle made of an assembly of a plurality of hollow fiber membranes arranged around the core tube, and a tube sheet in which an end of the hollow fiber membrane bundle is made of a potting agent A hollow fiber membrane module fixed by
By providing a hollow fiber membrane module in which a spacing member that separates the core tube and the hollow fiber membrane facing the core tube is disposed on the peripheral surface of the core tube, the above-described problems are solved. is there.

本発明によれば、中空糸膜束の端部をポッティング剤により筒状ケース端部に固定する構成において、芯管と中空糸膜との間でのポッティング剤の液上がりを効果的に防止することができる。 According to the present invention, in the configuration in which the end of the hollow fiber membrane bundle is fixed to the end of the cylindrical case with the potting agent, the potting agent is effectively prevented from rising between the core tube and the hollow fiber membrane. be able to.

図１は、本発明の中空糸膜モジュールの一実施形態の構造を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of one embodiment of the hollow fiber membrane module of the present invention. 図２は、図１における芯管付近の要部拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a main part in the vicinity of the core tube in FIG. 図３は、本発明の中空糸膜モジュールの別の実施形態における芯管付近の要部拡大図（図２相当図）である。FIG. 3 is an enlarged view (corresponding to FIG. 2) of a main part near the core tube in another embodiment of the hollow fiber membrane module of the present invention.

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図１には、本発明の中空糸膜モジュールの一実施形態が示されている。同図に示す中空糸膜モジュール１０は、２種以上のガスや液体などからなる混合流体の分離に用いられるものである。中空糸膜モジュール１０は、中空糸膜束３０と、該中空糸膜束３０を収容するケーシング４０とを備えている。中空糸膜束３０は、複数本の中空糸膜２０の集合体から構成されている。本実施形態では中空糸膜２０は、一方向に向けて配列するように束ねられている。尤も場合によっては中空糸膜２０を互いに交差するように配置してもよい。あるいは中空糸膜２０を織物状にしてシート状エレメントを構成し、このシート状エレメントを複数枚積層して用いたり、又はシート状エレメントをロール状に捲回して用いたりすることもできる。シート状エレメントは、緯糸及び経糸の少なくとも２種類の糸を織って形成されており、緯糸及び経糸の少なくとも一方に中空糸膜２０を用いればよい。中空糸膜束３０は、数百本ないし数万本の中空糸膜２０から構成されており、円柱状を始めとする柱状の形状をしている。そして中空糸膜束３０は、中空糸膜２０の延びる方向に沿って長手方向Ｙを有し、かつ長手方向Ｙと直交する方向である幅方向Ｘを有する。本実施形態では、幅方向Ｘに沿う中空糸膜束３０の断面形状は例えば略円形である。場合によっては、中空糸膜束３０の断面形状を他の形状、例えば略矩形状とすることもできる。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the hollow fiber membrane module of the present invention. The hollow fiber membrane module 10 shown in the figure is used for separation of a mixed fluid composed of two or more kinds of gases and liquids. The hollow fiber membrane module 10 includes a hollow fiber membrane bundle 30 and a casing 40 that accommodates the hollow fiber membrane bundle 30. The hollow fiber membrane bundle 30 is composed of an assembly of a plurality of hollow fiber membranes 20. In the present embodiment, the hollow fiber membranes 20 are bundled so as to be arranged in one direction. However, depending on circumstances, the hollow fiber membranes 20 may be arranged so as to cross each other. Alternatively, the hollow fiber membrane 20 may be woven to form a sheet-like element, and a plurality of the sheet-like elements may be stacked or used, or the sheet-like elements may be wound into a roll. The sheet-like element is formed by weaving at least two types of weft and warp, and the hollow fiber membrane 20 may be used for at least one of the weft and the warp. The hollow fiber membrane bundle 30 is composed of hundreds to tens of thousands of hollow fiber membranes 20 and has a columnar shape including a columnar shape. The hollow fiber membrane bundle 30 has a longitudinal direction Y along the direction in which the hollow fiber membrane 20 extends, and a width direction X that is a direction orthogonal to the longitudinal direction Y. In the present embodiment, the cross-sectional shape of the hollow fiber membrane bundle 30 along the width direction X is, for example, a substantially circular shape. In some cases, the cross-sectional shape of the hollow fiber membrane bundle 30 may be other shapes, for example, a substantially rectangular shape.

中空糸膜束３０を収容するケーシング４０は略筒状体である。ケーシング４０の中空部は、中空糸膜束３０の外形の形状と略相補形状となっている。ケーシング４０の長手方向Ｙに沿った前後端部は開口して開口部４１を形成している。開口部４１の形状は略円形である。先に述べた中空糸膜束３０は、この開口部４１を通じてケーシング４０内に収容される。中空糸膜束３０は、その収容状態において、該中空糸膜束３０を構成する各中空糸膜２０の各端部が、各開口部４１において開口するように、ケーシング４０内に収容される。 The casing 40 that houses the hollow fiber membrane bundle 30 is a substantially cylindrical body. The hollow portion of the casing 40 has a shape substantially complementary to the shape of the outer shape of the hollow fiber membrane bundle 30. The front and rear end portions along the longitudinal direction Y of the casing 40 are opened to form an opening 41. The shape of the opening 41 is substantially circular. The hollow fiber membrane bundle 30 described above is accommodated in the casing 40 through the opening 41. The hollow fiber membrane bundle 30 is accommodated in the casing 40 such that each end of each hollow fiber membrane 20 constituting the hollow fiber membrane bundle 30 opens in each opening 41 in the accommodated state.

中空糸膜束３０がケーシング４０内に収容された状態においては、中空糸膜２０の延びる方向であるＹ方向の両端部の位置において、中空糸膜束３０が管板５０，５１によって固定されている。この管板５０，５１は、ケーシング４０の内壁に固定することができるか、又は後述する芯管７０に固定することができる。あるいは管板５０，５１を、ケーシング４０の内壁及び芯管の双方に固定することもできる。管板５０，５１は、ケーシング４０のＸ方向の断面形状に対応した略円形状に形成されている。管板５０，５１はポッティング剤から構成されている。ポッティング剤としては、当該技術分野においてこれまで用いられてきたものと同様のものを用いることができる。例えばポッティング剤として各種熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエステル、及びポリアミドなどが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂やウレタン樹脂などが挙げられる。管板５０，５１は、中空糸膜束３０を構成する複数本の中空糸膜２０どうしを一体に固着する役割を果たす。また管板５０，５１は、中空糸膜束３０とケーシング４０の内面との間を密封する役割も果たす。なお、管板５０，５１とケーシング４０の内面との間の密封のために、必要に応じて他のシーリング手段が設けられていてもよい。 In a state where the hollow fiber membrane bundle 30 is accommodated in the casing 40, the hollow fiber membrane bundle 30 is fixed by the tube plates 50 and 51 at the positions of both end portions in the Y direction that is the direction in which the hollow fiber membrane 20 extends. Yes. The tube plates 50 and 51 can be fixed to the inner wall of the casing 40 or can be fixed to a core tube 70 described later. Alternatively, the tube plates 50 and 51 can be fixed to both the inner wall of the casing 40 and the core tube. The tube sheets 50 and 51 are formed in a substantially circular shape corresponding to the cross-sectional shape of the casing 40 in the X direction. The tube plates 50 and 51 are made of a potting agent. As a potting agent, the thing similar to what was used until now in the said technical field can be used. For example, various thermoplastic resins and thermosetting resins can be used as a potting agent. Examples of the thermoplastic resin include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyesters, and polyamides. Examples of the thermosetting resin include an epoxy resin and a urethane resin. The tube plates 50 and 51 play a role of fixing a plurality of hollow fiber membranes 20 constituting the hollow fiber membrane bundle 30 together. The tube sheets 50 and 51 also serve to seal between the hollow fiber membrane bundle 30 and the inner surface of the casing 40. In addition, for sealing between the tube sheets 50 and 51 and the inner surface of the casing 40, other sealing means may be provided as necessary.

中空糸膜束３０の幅方向Ｘの中央域の位置には、長手方向Ｙに延びる芯管７０が配されている。すなわち、芯管７０の周囲に、中空糸膜２０の集合体からなる中空糸膜束３０が配置されている。芯管７０は例えば有底中空の筒状体からなる。芯管７０は、管板５０，５１とともに中空糸膜束３０を支持する機能及び／又はキャリアガスを導入する機能を持っている。芯管７０が有底中空の筒状体からなる場合、該芯管７０の２つの端部のうち、有底の端部は管板５０内に包埋されている。開口している他方の端部は、管板５１を貫通してモジュール１０の外部に露出している。芯管７０を通じてキャリアガスを中空糸膜２０が収納されている空間へ導くためには、芯管７０に複数の貫通孔（図示せず）を設けておけばよい。 A core tube 70 extending in the longitudinal direction Y is disposed at the position of the central region in the width direction X of the hollow fiber membrane bundle 30. That is, the hollow fiber membrane bundle 30 made of the aggregate of the hollow fiber membranes 20 is disposed around the core tube 70. The core tube 70 is made of, for example, a hollow cylindrical body with a bottom. The core tube 70 has a function of supporting the hollow fiber membrane bundle 30 together with the tube plates 50 and 51 and / or a function of introducing a carrier gas. When the core tube 70 is a bottomed hollow cylindrical body, the bottomed end portion of the two end portions of the core tube 70 is embedded in the tube plate 50. The other open end is penetrated through the tube plate 51 and exposed to the outside of the module 10. In order to guide the carrier gas through the core tube 70 to the space in which the hollow fiber membrane 20 is stored, the core tube 70 may be provided with a plurality of through holes (not shown).

図１に示す実施形態では、芯管７０は、その有底の端部が管板５０内に包埋されているが、これに代えて芯管７０における有底の端部が管板５０内に包埋されず、該管板５０を貫通して該管板５０の外面から外方に向けて突き出ていてもよい。一方、開口している他方の端部は、図１に示すとおり、管板５１を貫通し、更に蓋体６１を貫通してモジュール１０の外部に露出していてもよく、あるいは蓋体６１よりも内部で終端していてもよい。開口している他方の端部が、蓋体６１よりも内部で終端している場合には、開口部にオリフィス等の流量調整部材を取り付けて、芯管７０内を流通するキャリアガスの流量を調整できるようにすることが好ましい。 In the embodiment shown in FIG. 1, the bottomed end of the core tube 70 is embedded in the tube plate 50. Instead, the bottomed end of the core tube 70 is in the tube plate 50. Instead of being embedded in the tube plate 50, the tube plate 50 may be protruded outward from the outer surface of the tube plate 50. On the other hand, as shown in FIG. 1, the other open end may pass through the tube plate 51 and pass through the lid 61 and may be exposed to the outside of the module 10. May be terminated internally. When the other open end is terminated inside the lid 61, a flow rate adjusting member such as an orifice is attached to the opening so that the flow rate of the carrier gas flowing through the core tube 70 is reduced. It is preferable to be able to adjust.

ケーシング４０の各開口部４１は、蓋体６０，６１によって閉塞されている。蓋体６０には混合流体導入口６２が設けられている。一方、蓋体６１には未透過流体排出口６３が設けられている。分離対象となる混合流体は、蓋体６０の混合流体導入口６２から分離膜モジュール１０内に導入される。導入された混合流体のうち、中空糸膜２０を透過した流体は、ケーシング４０に設けられた透過流体排出口４２からモジュール外に排出される。一方、中空糸膜２０を透過しなかった未透過流体は、蓋体６１の未透過流体排出口６３からモジュール外に排出される。 Each opening 41 of the casing 40 is closed by lids 60 and 61. The lid 60 is provided with a mixed fluid inlet 62. On the other hand, the lid 61 is provided with an impermeable fluid discharge port 63. The mixed fluid to be separated is introduced into the separation membrane module 10 from the mixed fluid inlet 62 of the lid 60. Of the introduced mixed fluid, the fluid that has permeated through the hollow fiber membrane 20 is discharged out of the module from a permeated fluid discharge port 42 provided in the casing 40. On the other hand, the non-permeated fluid that has not permeated through the hollow fiber membrane 20 is discharged out of the module from the non-permeated fluid discharge port 63 of the lid 61.

中空糸膜２０としては、従来公知のものを特に制限なく用いることができ、ガスや液体などの流体の分離性能を有するものであればどのような素材のものでもよい。例えば高分子材料を用いることができる。特にポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリカーボネートなどの常温（２３℃）でガラス状の高分子材料からなる中空糸膜は、ガス分離性能が良好であるので好適に用いられる。中空糸膜２０として無機材料を用いることもできる。そのような無機材料としては、例えば炭素、セラミックス及びガラスなどが挙げられる。中空糸膜２０は、均質性のものでもよく、あるいは複合膜や非対称膜などの不均質性のものでもよい。更に中空糸膜２０は、多孔性のものでもよく、あるいは非多孔性のものでもよい。中空糸膜２０の膜厚は例えば１０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、外径は例えば５０μｍ以上２０００μｍ以下であることが好ましい。 As the hollow fiber membrane 20, a conventionally known one can be used without particular limitation, and any material may be used as long as it has the ability to separate fluids such as gas and liquid. For example, a polymer material can be used. In particular, hollow fiber membranes made of a glassy polymer material at normal temperature (23 ° C.) such as polyimide, polysulfone, polyetherimide, polyphenylene oxide, and polycarbonate are preferably used because of their good gas separation performance. An inorganic material can also be used as the hollow fiber membrane 20. Examples of such inorganic materials include carbon, ceramics, and glass. The hollow fiber membrane 20 may be homogeneous, or may be heterogeneous such as a composite membrane or an asymmetric membrane. Further, the hollow fiber membrane 20 may be porous or non-porous. The film thickness of the hollow fiber membrane 20 is preferably 10 μm or more and 500 μm or less, for example, and the outer diameter is preferably 50 μm or more and 2000 μm or less.

ケーシング４０は、分離膜モジュール１０の使用時に高温流体や高圧流体あるいは減圧条件にさらされるものであるから、十分な強度と使用条件下での安定性が必要である。この観点から、ケーシング４０の材質は、金属、プラスチックやガラス繊維複合材料であることが好ましい。一方、芯管７０は、例えば金属、プラスチック又はガラス繊維複合材料などから構成される。 Since the casing 40 is exposed to a high-temperature fluid, a high-pressure fluid, or a reduced pressure condition when the separation membrane module 10 is used, the casing 40 needs to have sufficient strength and stability under use conditions. From this viewpoint, the material of the casing 40 is preferably a metal, plastic, or glass fiber composite material. On the other hand, the core tube 70 is made of, for example, metal, plastic, or glass fiber composite material.

図２には、図１における要部拡大図が示されている。同図に示すとおり、芯管７０の周面には、離間部材７１が配置されている。離間部材７１は、芯管７０と、芯管７０に対向する位置に存在する中空糸膜２０とを、空間を隔てて離間させるために用いられるものである。図２においては、離間部材７１は、中空糸膜束３０が管板５０，５１によって固定されている位置よりも長手方向Ｙの若干内方寄りの位置に配置されている状態が示されている。なお図２においては、一対の管板のうちの一方の管板付近のみが示されているが、他方の管板付近も同様の構成となっている。 FIG. 2 is an enlarged view of a main part in FIG. As shown in the figure, a spacing member 71 is disposed on the peripheral surface of the core tube 70. The separation member 71 is used to separate the core tube 70 and the hollow fiber membrane 20 existing at a position facing the core tube 70 with a space therebetween. FIG. 2 shows a state in which the separating member 71 is disposed at a position slightly inward in the longitudinal direction Y from the position where the hollow fiber membrane bundle 30 is fixed by the tube plates 50 and 51. . In FIG. 2, only the vicinity of one of the pair of tube sheets is shown, but the vicinity of the other tube sheet has the same configuration.

本実施形態のモジュール１０によれば、芯管７０と、芯管７０に対向する中空糸膜２０とが離間部材７１によって離間しており、両者間に空間Ｓが形成されているので、モジュール１０の製造時にポッティング剤を中空糸膜束３０の端部に充填するときに、該ポッティング剤のいわゆる「液上がり」が効果的に防止されるという利点がある。また、離間部材７１が目印となって、モジュール１０の製造時に、中空糸膜束３０や管板５０，５１の位置決めが行いやすくなるという利点もある。更に、中空糸膜２０の間を流体が容易に流通できるようになるという利点もある。 According to the module 10 of the present embodiment, the core tube 70 and the hollow fiber membrane 20 facing the core tube 70 are separated by the separating member 71, and the space S is formed between them. When the potting agent is filled in the end portion of the hollow fiber membrane bundle 30 at the time of manufacturing, there is an advantage that the so-called “liquid rising” of the potting agent is effectively prevented. Further, the separation member 71 serves as a mark, and there is an advantage that the hollow fiber membrane bundle 30 and the tube plates 50 and 51 can be easily positioned when the module 10 is manufactured. Further, there is an advantage that the fluid can easily flow between the hollow fiber membranes 20.

また、芯管７０の周面と中空糸膜２０とが直接に接触・接着されていると、中空糸膜モジュール１０の運転中に、中空糸膜２０が伸縮することに起因して、中空糸膜２０が芯管７０から剥離することがあり、剥離した部分を基点に膜が損傷する可能性がある。これに対して、本実施形態のように芯管７０の周面と中空糸膜２０との間に空間Ｓを設けることで、この損傷が起こらず、中空糸膜モジュール１０の機能維持が担保される。 Further, when the peripheral surface of the core tube 70 and the hollow fiber membrane 20 are in direct contact and bonded, the hollow fiber membrane 20 expands and contracts during the operation of the hollow fiber membrane module 10, so that the hollow fiber The film 20 may peel from the core tube 70, and the film may be damaged with the peeled portion as a base point. In contrast, by providing the space S between the peripheral surface of the core tube 70 and the hollow fiber membrane 20 as in the present embodiment, this damage does not occur, and the function maintenance of the hollow fiber membrane module 10 is ensured. The

上述の利点を一層顕著なものとする観点から、芯管７０の径方向ｒに沿う離間部材７１の高さＨは、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定することが好ましく、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定することが更に好ましい。離間部材７１を２箇所以上の位置に設ける場合には、すべての離間部材７１の高さＨがこの範囲内であることが好ましいが、少なくとも１箇所の位置に設けられた離間部材７１がこの高さＨを満たせば、本発明の効果は奏される。 From the viewpoint of making the above-described advantages more prominent, the height H of the separating member 71 along the radial direction r of the core tube 70 is preferably set to 1 mm or more and 50 mm or less, and is set to 1 mm or more and 30 mm or less. Is more preferable. When the spacing members 71 are provided at two or more positions, the heights H of all the spacing members 71 are preferably within this range, but the spacing members 71 provided at at least one position are at this height. If the height H is satisfied, the effect of the present invention is exhibited.

前記と同様の理由によって、管板５０，５１と、離間部材７１との間の距離Ｌは、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定することが好ましく、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定することが更に好ましい。この場合、一方の管板と離間部材７１との間の距離は、他方の管板と離間部材７１との間の距離と同じでもよく、あるいは異なっていてもよい。 For the same reason as described above, the distance L between the tube plates 50 and 51 and the separating member 71 is preferably set to 1 mm or more and 50 mm or less, and more preferably set to 1 mm or more and 30 mm or less. In this case, the distance between one tube sheet and the separating member 71 may be the same as or different from the distance between the other tube sheet and the separating member 71.

離間部材７１は、芯管７０の周面において、該芯管７０の周方向に延びるように設けられている。この場合、離間部材７１は、芯管７０の周方向にわたり連続して延びて環状凸条部を形成していてもよく、あるいは芯管７０の周方向にわたり不連続に設けられていてもよい。離間部材７１が芯管７０の周方向の全域にわたり連続して延びていると、芯管７０の周面に対向する位置に配置されたすべての中空糸膜２０が、該周面から離間するので、上述した本発明の効果が更に一層顕著なものとなる。 The spacing member 71 is provided on the peripheral surface of the core tube 70 so as to extend in the circumferential direction of the core tube 70. In this case, the spacing member 71 may extend continuously in the circumferential direction of the core tube 70 to form an annular ridge, or may be provided discontinuously in the circumferential direction of the core tube 70. When the separating member 71 extends continuously over the entire circumferential direction of the core tube 70, all the hollow fiber membranes 20 arranged at positions facing the peripheral surface of the core tube 70 are separated from the peripheral surface. The effect of the present invention described above becomes even more remarkable.

離間部材７１としては、芯管７０と別体になっているものを用いることもでき、あるいは一体になっているものを用いることもできる。芯管７０と別体になっている離間部材７１としては、例えばエラストマー材料からなり、伸縮性を有するＯリングを用いることができる。Ｏリングの内径は、芯管７０の外径より若干小さくなっていることが好ましい。Ｏリングはこれを若干伸長させて芯管７０に取り付ける。これによって芯管７０とＯリングとの密着性が高まる。Ｏリングの横断面形状は一般に円形であるが、これ以外の横断面形状、例えば矩形等の多角形等であってもよい。 As the separation member 71, a member separated from the core tube 70 can be used, or a member integrated with the core tube 70 can be used. As the separating member 71 that is separate from the core tube 70, an O-ring made of, for example, an elastomer material and having elasticity can be used. The inner diameter of the O-ring is preferably slightly smaller than the outer diameter of the core tube 70. The O-ring is slightly extended and attached to the core tube 70. This increases the adhesion between the core tube 70 and the O-ring. The cross-sectional shape of the O-ring is generally circular, but other cross-sectional shapes such as a polygon such as a rectangle may be used.

離間部材７１が芯管７０と別体になっている場合、上述したＯリングに代えて、芯管７０の周面に、所定幅の環状物、例えば環状のチューブや、テープを所定回数巻き付けたものを離間部材として用いることもできる。 When the separating member 71 is separated from the core tube 70, an annular object having a predetermined width, for example, an annular tube or tape is wound around the peripheral surface of the core tube 70 a predetermined number of times instead of the O-ring described above. A thing can also be used as a spacing member.

離間部材７１が芯管７０と一体になっている場合、例えば各種成形方法によって芯管７０と離間部材７１とを一体的に成形することができる。芯管７０が例えば合成樹脂からなる場合には射出成形法を用いることができる。芯管７０と離間部材７１とを一体的に成形することに代えて、離間部材７１を芯管７０とは別に製造しておき、離間部材７１を芯管７０の所定位置に組み付けた後に、所定の接合手段で両者を接合固定することもできる。例えば離間部材７１と芯管７０とを接着剤によって接合固定することができる。 When the separation member 71 is integrated with the core tube 70, the core tube 70 and the separation member 71 can be integrally formed by various molding methods, for example. When the core tube 70 is made of, for example, a synthetic resin, an injection molding method can be used. Instead of integrally forming the core tube 70 and the separation member 71, the separation member 71 is manufactured separately from the core tube 70, and after the separation member 71 is assembled at a predetermined position of the core tube 70, the predetermined amount is obtained. Both can be joined and fixed by the joining means. For example, the separation member 71 and the core tube 70 can be bonded and fixed with an adhesive.

なお、離間部材７１が芯管７０と一体になっているか、それとも別体になっているかを問わず、離間部材７１に封止機能を持たせて、管板５０，５１と芯管７０との間を気密に保つことが好ましい。この場合、離間部材７１は管板５０，５１と芯管７０との間に配置される。 Regardless of whether the spacing member 71 is integrated with the core tube 70 or separate, the spacing member 71 is provided with a sealing function so that the tube plates 50 and 51 and the core tube 70 It is preferable to keep the gap airtight. In this case, the separating member 71 is disposed between the tube plates 50 and 51 and the core tube 70.

以上の構成を有する本実施形態の中空糸膜モジュール１０を用いた分離対象となる混合流体としては、例えば酸素、窒素、水素、二酸化炭素、水、水蒸気、アルコール類、アルコール類の蒸気、エステル類、ケトン類、アミン類、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、脂環族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、ハロゲン化合物などの少なくとも２種以上からなる気体又は液体が挙げられる。混合流体がガスである場合には、いわゆるガス分離法が適用でき、液体である場合には、膜に液体が接触するが膜を透過した成分は蒸気状態で分離される、いわゆるパーベーパレーション法が適用できる。 Examples of the mixed fluid to be separated using the hollow fiber membrane module 10 of the present embodiment having the above configuration include oxygen, nitrogen, hydrogen, carbon dioxide, water, water vapor, alcohols, alcohol vapors, and esters. , Ketones, amines, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, halogen compounds, and other gases or liquids. When the mixed fluid is a gas, a so-called gas separation method can be applied. When the mixed fluid is a liquid, the so-called pervaporation method in which the liquid is in contact with the membrane but the components that have passed through the membrane are separated in a vapor state. Is applicable.

本実施形態の中空糸膜モジュール１０を用いて混合流体を分離する場合には、常法に従い、混合流体を、中空糸膜束３０の一方の端部開口から中空糸膜２０内に導入し、特定成分を中空糸膜２０の外側へ透過させる。未透過成分は中空糸膜束３０の反対の端部開口から排出する。このときに、中空筒状の芯管７０内にキャリアガスを供給する。キャリアガスは、芯管７０の周面に形成された複数の貫通孔（図示せず）を通じて中空糸膜束３０が装着された空間へ導入され、中空糸膜２０の外側に接して流通する。そしてキャリアガスは、中空糸膜２０を透過した前記特定成分を随伴して系外に排出される。 When the mixed fluid is separated using the hollow fiber membrane module 10 of the present embodiment, the mixed fluid is introduced into the hollow fiber membrane 20 from one end opening of the hollow fiber membrane bundle 30 according to a conventional method. The specific component is allowed to permeate outside the hollow fiber membrane 20. The impermeable component is discharged from the opposite end opening of the hollow fiber membrane bundle 30. At this time, a carrier gas is supplied into the hollow cylindrical core tube 70. The carrier gas is introduced into a space in which the hollow fiber membrane bundle 30 is mounted through a plurality of through holes (not shown) formed in the peripheral surface of the core tube 70 and circulates in contact with the outside of the hollow fiber membrane 20. The carrier gas is then discharged out of the system with the specific component that has passed through the hollow fiber membrane 20.

前記の実施形態の場合、芯管７０に貫通孔を設ける位置に特に制限はないが、該芯管７０の長手方向Ｙに沿う長さの１／２の位置よりも、開口している側の端部寄りの位置に貫通孔を設けると、芯管７０を通じて供給されたキャリアガスが、混合流体における透過成分に対してカウンターフローとなるので好ましい。 In the case of the embodiment described above, the position where the through hole is provided in the core tube 70 is not particularly limited, but the opening side of the core tube 70 is located at a position that is more than half the length along the longitudinal direction Y. Providing a through hole at a position near the end is preferable because the carrier gas supplied through the core tube 70 becomes a counterflow with respect to the permeation component in the mixed fluid.

図３には、本発明の別の実施形態が示されている。同図に示す実施形態の中空糸膜モジュールは、図１及び図２に示す実施形態の中空糸膜モジュールと異なり、管板５０，５１と離間部材７１とが離間しておらず、両者が密接している。したがって管板５０，５１と離間部材７１との間には空間が存在していない。この場合、管板５０，５１と離間部材７１とを接着剤によって接合してもよく、あるいは両者を隙間なく隣接させておくだけでもよい。本実施形態の中空糸膜モジュールにおけるこれ以外の構成は、先に述べた図１及び図２に示す実施形態の中空糸膜モジュールと同じである。 FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. The hollow fiber membrane module of the embodiment shown in the figure is different from the hollow fiber membrane module of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in that the tube plates 50 and 51 and the separating member 71 are not separated from each other, and the two are in close contact with each other. doing. Therefore, there is no space between the tube plates 50 and 51 and the separating member 71. In this case, the tube plates 50 and 51 and the separating member 71 may be joined by an adhesive, or both may be adjacent to each other without a gap. Other configurations of the hollow fiber membrane module of the present embodiment are the same as those of the hollow fiber membrane module of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 described above.

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば前記実施形態においては、一対の離間部材７１、すなわち２個の離間部材７１を用いたが、離間部材７１の配置の個数はこれに限られず、例えば１個又は３個以上であってもよい。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the preferable embodiment, this invention is not restrict | limited to the said embodiment. For example, in the above-described embodiment, the pair of separation members 71, that is, the two separation members 71 are used. However, the number of arrangement of the separation members 71 is not limited thereto, and may be one or three or more, for example. .

また、前記実施形態においては、芯管７０は有底中空の筒状体であったが、これに代えて、両端が開口している筒状体を芯管７０として用いてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the core tube 70 was a bottomed hollow cylindrical body, it may replace with this and the cylindrical body which both ends opened may be used as the core tube 70.

１０分離膜モジュール
２０中空糸膜
３０中空糸膜束
４０ケーシング
４１開口部
４２透過流体排出口
５０，５１管板
６０，６１蓋体
６２混合流体導入口
６３未透過流体排出口
７０芯管
７１離間部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Separation membrane module 20 Hollow fiber membrane 30 Hollow fiber membrane bundle 40 Casing 41 Opening part 42 Permeated fluid outlet 50, 51 Tube plate 60, 61 Cover body 62 Mixed fluid inlet 63 Unpermeated fluid outlet 70 Core tube 71 Spacing member

Claims

A hollow fiber membrane bundle comprising a core tube and an assembly of a plurality of hollow fiber membranes arranged around the core tube, and an end of the hollow fiber membrane bundle is fixed by a tube plate made of a potting agent A hollow fiber membrane module,
The hollow fiber membrane module which has arrange | positioned the separation member which spaces apart the said core pipe and the said hollow fiber membrane facing this core pipe in the surrounding surface of this core pipe.

The hollow fiber membrane module according to claim 1, wherein the hollow fiber membrane bundle is fixed by the tube plate, and the separating member is arranged at a position closer to the inside in the longitudinal direction than the fixing position.

The hollow fiber membrane module according to claim 2, wherein a distance L between the tube sheet and the separating member is 1 mm or more and 50 mm or less.

The hollow fiber membrane module according to any one of claims 1 to 3, wherein the spacing member is made of an annular material, and the annular material is attached to an outer surface of the core tube.

The hollow fiber membrane module according to any one of claims 1 to 3, wherein the spacing member is a protrusion provided integrally with the core tube.

The hollow fiber membrane module according to any one of claims 1 to 5, wherein a height H of the spacing member along a radial direction of the core tube is set to 1 mm or more and 30 mm or less.