JP6069944B2 - Gas separation membrane module - Google Patents
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
本発明は、中空糸膜を利用してガス分離を行うガス分離膜モジュールに関し、特には、ガス分離における管板の膨潤・収縮などの変形を抑えることができるガス分離膜モジュールに関する。 The present invention relates to a gas separation membrane module that performs gas separation using a hollow fiber membrane, and more particularly to a gas separation membrane module that can suppress deformation such as swelling and shrinkage of a tube plate in gas separation.
従来、選択的透過性を有する分離膜を用いてガス分離(例えば、酸素分離、窒素分離、水素分離、水蒸気分離、二酸化炭素分離、有機蒸気分離等)を行う分離膜モジュールとしては、プレートおよびフレーム型、チューブラー型、中空糸膜型などがある。そのなかでも、中空糸膜型のガス分離膜モジュールは、単位体積当たりの膜面積がもっとも大きいという利点を有するだけでなく、耐圧性、自己支持性の点においても優れているので、工業的に有利であり、広範囲に利用されている。 Conventionally, as a separation membrane module for performing gas separation (for example, oxygen separation, nitrogen separation, hydrogen separation, water vapor separation, carbon dioxide separation, organic vapor separation, etc.) using a separation membrane having selective permeability, plates and frames are used. Type, tubular type, and hollow fiber membrane type. Among them, the hollow fiber membrane type gas separation membrane module not only has the advantage that the membrane area per unit volume is the largest, but also has excellent pressure resistance and self-supporting properties. It is advantageous and widely used.
中空糸膜型のガス分離膜モジュールは、一般に、選択的透過性を有する複数の中空糸膜からなる中空糸束と、それを収容する筒状容器とを備え、中空糸束の一端または両端が樹脂製の硬化板(管板)によって固定された構成となっている。 A hollow fiber membrane type gas separation membrane module generally includes a hollow fiber bundle composed of a plurality of hollow fiber membranes having selective permeability and a cylindrical container for accommodating the hollow fiber bundle, and one end or both ends of the hollow fiber bundle are It is the structure fixed by the resin-made hardening board (tube board).
特許文献1には、ガス分離膜モジュールを用いた有機蒸気分離に関して、有機化合物を含む水溶液を加熱気化させて有機化合物の蒸気(有機蒸気)と水蒸気とを含む有機蒸気混合物を生成し、次いで、その有機蒸気混合物を例えば70℃以上の温度にて分離膜内に通し、水蒸気を選択的に透過分離させることで、高純度の有機化合物を得る方法が記載されている。 In Patent Document 1, for organic vapor separation using a gas separation membrane module, an aqueous solution containing an organic compound is heated and vaporized to produce an organic vapor mixture containing vapor of the organic compound (organic vapor) and water vapor, A method is described in which a high purity organic compound is obtained by passing the organic vapor mixture through a separation membrane at a temperature of, for example, 70 ° C. or higher and selectively permeating and separating water vapor.
ところで、上述のような有機蒸気分離を行う場合、管板の膨潤・収縮などの変形が大きいことから、ガス分離膜モジュールの気密性が損なわれ、良好なガス分離の実施が継続できなくなるおそれがある。また、上記のような問題は、有機蒸気分離に限らず管板の変形を引き起こしうる他のガス分離でも同様に生じうる問題である。例えば、管板が、炭化水素、二酸化炭素もしくは水などを吸着した場合も、管板の可塑化や膨潤が生じて変形が起こる可能性がある。 By the way, when performing organic vapor separation as described above, since the deformation such as swelling and shrinkage of the tube sheet is large, the gas-tightness of the gas separation membrane module is impaired, and there is a possibility that good gas separation cannot be continued. is there. The above-mentioned problems are not limited to organic vapor separation, but can also occur in other gas separations that can cause deformation of the tube sheet. For example, even when the tube plate adsorbs hydrocarbon, carbon dioxide, water, or the like, the tube plate may be plasticized or swelled to cause deformation.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ガス分離における管板の膨潤・収縮などの変形を抑えることができるガス分離膜モジュールを提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said subject, The objective is to provide the gas separation membrane module which can suppress deformation | transformation, such as swelling and shrinkage | contraction of the tube sheet in gas separation.
上記目的を達成するための本発明の一形態のガス分離膜モジュールは次の通りである:
1.選択的透過性を有する複数の中空糸膜が集束された中空糸束と、
前記中空糸束が内部に配置されるモジュール容器と、
前記中空糸束の端部において前記複数の中空糸膜を固定する管板と、を備えるガス分離膜モジュールであって、
前記管板の断面は、前記中空糸膜が埋設された中空糸膜埋設部と、該中空糸膜埋設部の外側に位置し前記中空糸膜が存在しない無垢部とを含んでおり、
少なくとも前記中空糸膜埋設部内において、前記複数の中空糸膜の少なくとも一部に補強繊維布が巻かれていることを特徴とする、ガス分離膜モジュール。
In order to achieve the above object, a gas separation membrane module according to an embodiment of the present invention is as follows:
1. A hollow fiber bundle in which a plurality of hollow fiber membranes having selective permeability are converged;
A module container in which the hollow fiber bundle is disposed;
A gas separation membrane module comprising a tube plate for fixing the plurality of hollow fiber membranes at an end of the hollow fiber bundle,
The cross section of the tube sheet includes a hollow fiber membrane embedded portion in which the hollow fiber membrane is embedded, and a solid portion that is located outside the hollow fiber membrane embedded portion and in which the hollow fiber membrane does not exist,
A gas separation membrane module, wherein a reinforcing fiber cloth is wound around at least a part of the plurality of hollow fiber membranes at least in the hollow fiber membrane embedded portion.
2.前記補強繊維布が無機繊維状の織布であることを特徴とする、上記1.に記載のガス分離膜モジュール。 2. 1. The reinforcing fiber cloth is an inorganic fiber woven cloth. A gas separation membrane module according to claim 1.
3.前記補強繊維布がガラスクロスであることを特徴とする、上記2.に記載のガス分離膜モジュール。 3. 2. The reinforcing fiber cloth is a glass cloth, A gas separation membrane module according to claim 1.
4.前記補強繊維布がスパイラル状に配置されていることを特徴とする、上記1〜3.のいずれか一つに記載のガス分離膜モジュール。 4). The above-mentioned 1-3. Characterized in that the reinforcing fiber cloth is arranged in a spiral shape. The gas separation membrane module according to any one of the above.
5.前記補強繊維布が円状に配置されていることを特徴とする、上記1〜3.のいずれか一つに記載のガス分離膜モジュール。 5. The above-mentioned 1-3. Characterized in that the reinforcing fiber cloth is arranged in a circle. The gas separation membrane module according to any one of the above.
6.前記中空糸束の両端部に前記管板を1つずつ有し、
各管板内において、複数の中空糸膜の少なくとも一部に補強繊維布が巻かれていることを特徴とする、上記1〜5.のいずれか一つに記載のガス分離膜モジュール。
6). Having one tube sheet at each end of the hollow fiber bundle,
In each tube sheet, a reinforcing fiber cloth is wound around at least a part of the plurality of hollow fiber membranes. The gas separation membrane module according to any one of the above.
7.前記中空糸膜が、有機蒸気分離用のガス分離膜であることを特徴とする、上記1〜6.のいずれか一つに記載のガス分離膜モジュール。 7). The above 1-6, wherein the hollow fiber membrane is a gas separation membrane for organic vapor separation. The gas separation membrane module according to any one of the above.
8.モジュール内にパージガスを供給するための中空部材であって、前記中空糸束の略中心に配置された芯管をさらに備えることを特徴とする、上記1〜7.のいずれか一つに記載のガス分離膜モジュール。 8). A hollow member for supplying a purge gas into the module, further comprising a core tube disposed substantially at the center of the hollow fiber bundle. The gas separation membrane module according to any one of the above.
本発明によれば、ガス分離における管板の膨潤・収縮などの変形を抑えることができるガス分離膜モジュールを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the gas separation membrane module which can suppress deformation | transformation, such as swelling and shrinkage | contraction of a tube sheet in gas separation, can be provided.
以下、図面を参照して本発明の実施の一形態について説明する。なお、以下ではパージガスを流すタイプのモジュールについて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、以下では有機蒸気分離を行う例を中心に説明するが、当然ながら、本発明はこれに限らず他のガス分離を行うガス分離膜モジュールにも適用可能である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, a module of a type in which purge gas is flowed will be described, but the present invention is not limited to this. In the following, an example of performing organic vapor separation will be mainly described. However, the present invention is naturally not limited to this and can be applied to a gas separation membrane module for performing other gas separation.
[ガス分離膜モジュールの構成]
図1に示すガス分離膜モジュール(以下、単にモジュールともいう)100は、複数の中空糸膜114が集束された中空糸束115と、それを収容するモジュール容器110と、中空糸束115の両端部に設けられた管板120−1、120−2(以下、これらを区別せず単に管板120ともいう)とを備えている。このガス分離膜モジュール100は、一例として、混合ガスが中空糸膜114の内側へと供給されるいわゆるボアフィードタイプのものである。
[Configuration of gas separation membrane module]
A gas separation membrane module (hereinafter also simply referred to as a module) 100 shown in FIG. 1 includes a
中空糸膜114は選択的透過性を有する従来公知のものを利用可能である。中空糸膜の構造は、均質性のものであっても、複合膜や非対称膜などの非均質性のものであってもよい。ガス分離用途においては、例えば、芳香族ポリイミド製の非対称膜が、選択性とガス透過速度とにおいて優れているため適当である。膜厚は20〜200μmで、外径が50〜1000μmのものが好適に使用できる。中空糸膜114の材料は、一例として、高分子材料特にポリイミド、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を利用可能である。
As the
本明細書において「有機蒸気分離」とは、常温で液体である有機化合物を含む液体混合物を加熱した蒸気状態の混合物(有機蒸気混合物)を、ガス分離膜モジュールに導入し、有機蒸気混合物が中空糸膜に接して流通する間に、中空糸膜を透過した透過蒸気と、中空糸膜を透過しなかった非透過蒸気とに分離し、透過蒸気を透過ガス排出口から、非透過蒸気を非透過ガス排出口から回収する方法のことを意味する。中空糸膜は選択的透過性を有するため、透過蒸気は中空糸膜を透過する速度が大きい成分(以下、高透過成分と記載することもある)に富み、非透過蒸気は高透過成分が少なくなる。この結果、有機蒸気混合物は、高透過成分に富んだ透過蒸気と、高透過成分が少ない非透過蒸気とに分離される。 In this specification, “organic vapor separation” means that a vapor mixture (organic vapor mixture) obtained by heating a liquid mixture containing an organic compound that is liquid at room temperature is introduced into a gas separation membrane module, and the organic vapor mixture is hollow. While circulating in contact with the yarn membrane, the permeated vapor that has permeated through the hollow fiber membrane and the non-permeated vapor that has not permeated through the hollow fiber membrane are separated. It means a method of collecting from the permeate gas outlet. Since the hollow fiber membrane has a selective permeability, the permeate vapor is rich in components that have a high rate of permeation through the hollow fiber membrane (hereinafter sometimes referred to as a high permeation component), and the non-permeate vapor has a low high permeation component. Become. As a result, the organic vapor mixture is separated into a permeate vapor rich in a high permeation component and a non-permeate vapor with a low high permeation component.
有機蒸気分離としては、例えば、水を含むエタノールを、ポリイミド製中空糸膜を用いて脱水する例が挙げられる。ポリイミド製中空糸膜を透過する速度は、水蒸気の方が大きいため水蒸気が高透過成分となり、水蒸気を主成分とする透過蒸気と、エタノール蒸気を主成分とする非透過蒸気とに分離、回収される。その結果、脱水されたエタノールが得られる。 Examples of organic vapor separation include an example of dehydrating ethanol containing water using a polyimide hollow fiber membrane. The rate of permeation through the polyimide hollow fiber membrane is higher because water vapor is a higher permeation component, and is separated and recovered into permeate vapor mainly composed of water vapor and non-permeate vapor mainly composed of ethanol vapor. The As a result, dehydrated ethanol is obtained.
中空糸束115は、例えば100〜1,000,000本程度の中空糸膜114を集束したものであってもよい。集束された中空糸束115の形状には特に制限はないが、製造の容易さおよびモジュール容器の耐圧性の観点から一例として円柱状が好ましい。図1では中空糸膜が実質的に平行に配列されている形態を例示しているが、各中空糸膜が交叉配列されている形態であってもよい。
The
中空糸束115には、パージガス(詳細下記)が混合ガスの供給方向に対して向流となるように、パージガスの流れを規制するフィルム部材131が巻かれている。フィルム部材131はガス不透過性の材質である。透過ガス出口110c付近においては、中空糸束115にはフィルム部材131が巻かれておらず、中空糸膜114が露出した状態となっている。
A
モジュール容器110は、全体として略筒状であり、この例では、一方の端面に混合ガス入口110aが形成されるとともに、反対側の端面にパージガスを導入するためのパージガス入口110dが形成されている。なお、本明細書において「筒状」とは、円筒状に限定されるものではなく、断面形状が矩形、多角形、楕円形等の中空部材をも含む。モジュール容器110は、例えば、1つの筒状部材とその両端部に取り付けられたキャップ部材とで構成されていてもよい。
The
モジュール容器110の内部は、2つの管板120−1、120−2によって仕切られ、3つの空間111、112、113が形成されている。空間111は管板120−1の上流側に形成されており、ここには、混合ガス入口110aを通じて混合ガスが流れる。空間112は管板120−1および120−2の間に形成されており、ここには、中空糸膜114を透過した透過ガス等が流れる。空間113は管板120−2の下流側に形成されており、ここには、非透過のガスが流れる。
The interior of the
空間112内に放出された透過ガスを外部に送出するため、モジュール容器110の周壁部には透過ガス出口110cが設けられている。また、空間113内に供給された非透過ガスを外部に送出するため、同じくモジュール容器110の周壁部に非透過ガス出口110bが設けられている。
In order to send the permeated gas released into the
中空糸束115の中心部には芯管171が通されている。芯管171は、両端のうち一方が閉塞し他方が開口した部材であり、開口部が下流側(管板120−2側)となる向きで配置されている。芯管171は、管板120−2を貫通して延在し、先端部が上流側の管板120−1に埋設されている。芯管171は、2つの管板120−1、120−2の間の位置に孔171aを有している。芯管171の開口部(パージガス入口110d)から供給されたパージガスは、孔171aを通じて空間112内へと送られ、このパージガスにより透過ガスの排出が促進される。
A
管板120の材質としては、従来公知のものを利用可能であるが、ポリエチレンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂、あるいは、エポキシ樹脂やウレタン樹脂などからなる熱硬化性樹脂などが例示される。管板120は、基本的には、複数の中空糸膜114を固定(固着)する役割を果たす。また、管板120の外周面がモジュール容器の内周面に接着されていてもよい。
As the material of the
図2(a)、(b)に例示するように、管板120は、中空糸膜114が存在している中空糸膜埋設部120Aと、その外側の中空糸膜114が存在しない無垢部120Bとを有している。中空糸埋設部120Aでは、中空糸膜114どうしの間を樹脂が埋めている構造となっており、無垢部120Bは基本的に樹脂のみで構成された構造となっている。
2A and 2B, the
図2(a)、(b)に示すように、本実施形態では、一方または双方の管板120の少なくとも中空糸埋設部120Aに補強繊維布125が配置されている。図2(a)のように、補強繊維布125はスパイラル状に巻かれていてもよいし、あるいは、図2(b)のようにリング状の断面となるように巻かれていてもよい。図2(a)の補強繊維布125がより長く巻かれ、無垢部125Bにまで延びているような形態も好ましい。
As shown in FIGS. 2A and 2B, in this embodiment, the reinforcing
なお、図2では、補強繊維布125が滑らかな曲線で描かれているが、これに限らず、補強繊維布125は、細かい波形(半径方向に凹凸する形状)を有しつつ全体としてはスパイラル状または円状に巻かれていてもよい。図2(b)に示すように、円状に補強繊維布125を配置する場合、複数の補強繊維布125が略同心円状に配置されてもよい。図2(a)では芯材171の図示は省略されているが、補強繊維布125は芯材171またはその近傍を起点としてスパイラル状に巻かれてもよい。
In FIG. 2, the reinforcing
補強繊維布125のさらに他の配置態様については、別の図面を参照して後述するものとする。
Other arrangement modes of the reinforcing
補強繊維布125の材質としては、ガラスクロスなどのガラス繊維布、金属メッシュスクリーンなどの金属繊維布、炭素繊維、アルミナ繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、ザイロン繊維などが挙げられ、管板材料よりも熱膨張係数の低いものが好ましい。補強繊維布125の種類としては、織布、不織布などの繊維布が挙げられる。
Examples of the material of the reinforcing
補強繊維布125の厚みは、使用する糸の種類、織り密度及び開繊度によって変化するものの、例えば10μmから2000μmまでの範囲が例示できる。補強繊維布125の厚みが10μmより薄い場合には、十分な補強効果が得られない懸念がある。また、補強繊維布125の厚みが2000μmより厚い場合には、管板120の断面積中に占める補強繊維布の面積が大きくなり、中空糸膜の充填量が下がる懸念がある。
The thickness of the reinforcing
補強繊維布125の目付け量は、使用する糸の種類、織り密度及び開繊度によって変化するものの、例えば10g/m2から1500g/m2の範囲が例示できる。補強繊維布125の引張強度は、10MPa以上の範囲が例示できる。補強繊維布125の引張弾性率の好ましい下限は1GPa、より好ましい下限は5GPa、好ましい上限は500GPa、より好ましい上限は200GPaである。上記引張弾性率が低すぎると、十分な補強効果が得られない懸念がある。
The basis weight of the reinforcing
本実施形態における補強繊維布125として、一例で、ガラスクロス(東京硝子器械(株)製、厚み250μm、目付け量211g/m2、引張強度131MPa、弾性率6.3GPa)が挙げられる。
As an example of the reinforcing
補強繊維布125は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂などを含浸させた状態で巻き付けられてもよい。補強繊維布125の幅寸法L125(管板の厚み方向の寸法、図3参照)は、管板120の厚みL120と同程度としてもよいし、または、厚みL120の50%〜90%程度としてもよい。
The reinforcing
[ガス分離膜モジュールの使用方法]
上述のように構成された本実施形態のガス分離膜モジュール100は、以下のように使用される。なお、以下に例示する使用方法は本発明を何ら限定するものではない。
[How to use gas separation membrane module]
The gas
有機蒸気分離の場合を例とすると、まず、有機蒸気と水蒸気とを含む有機蒸気混合物が、例えば70℃以上の温度に加熱され、混合ガス入口110aからモジュールの空間111内に供給される。この際のガスの供給圧力は例えば0.1〜0.3MPaGである。
Taking the case of organic vapor separation as an example, first, an organic vapor mixture containing organic vapor and water vapor is heated to a temperature of, for example, 70 ° C. or higher and supplied into the
有機蒸気混合物は、次いで、各中空糸膜114内に送り込まれ、その内部を流れる際に、有機蒸気混合物の一部が中空糸膜114の外へと透過する。中空糸膜114を透過した透過ガスは空間112内に放出され、芯管171経由で供給されたパージガスによって、透過ガス排出口110cを通じて外部に排出される。一方、中空糸膜114を透過しなかった非透過ガスはそのまま中空糸膜114内を下流へと流れ、下流側の開口端から膜外へと送り出されて空間113内に供給される。そして、非透過ガスは非透過ガス出口110bを介して外部へと排出される。中空糸膜114は選択的透過性を有しているので、膜を透過した透過ガスは、高透過成分である水蒸気に富んでおり、非透過ガス排出口から排出される非透過ガスは、高透過成分である水蒸気の濃度が減少している。
The organic vapor mixture is then fed into each
また、二酸化炭素分離としては、例えば、4〜8MPaG、40〜70℃の天然ガスをポリイミド製中空糸膜を用いて処理する例が挙げられる。ポリイミド製中空糸膜を透過するガスの速度は、メタン等の炭化水素より二酸化炭素のほうが大きいため、二酸化炭素が富化された透過ガスと、メタン等の炭化水素が富化された非透過ガスとに分離、回収される。 Moreover, as carbon dioxide separation, the example which processes the natural gas of 4-8 MPaG and 40-70 degreeC using a polyimide hollow fiber membrane is mentioned, for example. The speed of the gas that permeates through the hollow fiber membrane made of polyimide is larger in carbon dioxide than hydrocarbons such as methane, so that the permeated gas enriched in carbon dioxide and the non-permeated gas enriched in hydrocarbons such as methane Separated and recovered.
[製造方法の一例]
本実施形態のガス分離膜モジュールは、補強繊維布の巻付け工程以外については、基本的には従来と同様の工程を用いて製造可能である。
[Example of manufacturing method]
The gas separation membrane module of the present embodiment can be manufactured basically using the same process as that of the prior art except for the process of winding the reinforcing fiber cloth.
図2(a)のように補強繊維布125をスパイラル状に巻き付けるには、例えば、芯管171の周りに中空糸膜141を少量ずつ配置していきながら、補強繊維布125を連続的に巻いていく方法が挙げられる。
In order to wrap the reinforcing
図2(B)のように補強繊維布125を円状に巻き付けるには、例えば、所定量の中空糸膜114を芯管の周りに集束させた状態で、補強繊維布125をその周りに巻き付ける方法が挙げられる。同心円状に複数の補強繊維布を形成する場合には、上記工程を繰り返せばよい。円状に巻き付ける場合、補強繊維布125の端部どうしの継ぎ目を、接着剤等を用いて貼り合わせてもよい。あるいは、補強繊維布125にエポキシ樹脂等が含浸されている場合には、端部どうしを粘着テープ等で仮止めし、樹脂硬化後にその粘着テープを剥離させてもよい。円状に巻きつける場合、補強繊維布125の端部を、補強繊維布と同等の繊維等で縫い合わせてもよい。あるいは、補強繊維布と同等の繊維等を補強繊維布上に巻き付け、縛ってもよい。
In order to wrap the reinforcing
管板120を形成するための従来の工程の1つに、管板硬化後に管板の一部を切り落とし中空糸膜を開口させる工程があるが、この工程において、管板内の補強繊維布125の一部を一緒に切り落としてもよい。
One of the conventional processes for forming the
以上のように構成された本実施形態のガス分離膜モジュール100によれば、管板120の内部に補強繊維布125が巻かれているので、有機蒸気分離を行う際の管板の膨潤・収縮などの変形が抑制され、ガス分離膜モジュールの気密性が損なわれず、良好なガス分離を行うことが出来る。
According to the gas
管板内の補強繊維布の無い従来のガス分離膜モジュールでは、有機蒸気分離を行う際に管板が軸方向(厚み方向)に凸状となるように膨潤し変形することがある。 In a conventional gas separation membrane module without a reinforcing fiber cloth in the tube sheet, the tube sheet may swell and deform so as to be convex in the axial direction (thickness direction) when performing organic vapor separation.
これに対して、本実施形態の構成によれば、管板120内に補強繊維布125が巻かれているので、そのような膨潤・収縮などの変形が抑えられる。その結果、本実施形態のガス分離膜モジュール100によれば、ガス分離を良好に行うことができる。
On the other hand, according to the configuration of the present embodiment, since the reinforcing
なお、上述のような、補強繊維布を巻き付けることによる作用効果は、エポキシ製の管板に限らずウレタンなど他の材質からなる管板であっても同様に奏されるものである。すなわち、本発明において管板は必ずしも特定の材質に限定されるものではない。 In addition, the effect by winding the reinforcing fiber cloth as described above is not limited to the tube plate made of epoxy, but can be similarly achieved even with a tube plate made of other materials such as urethane. That is, in the present invention, the tube sheet is not necessarily limited to a specific material.
(他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
図4に示すように、補強繊維布125は、管板120の中空糸埋設部120Aにおいて一つの円を形成するように巻かれてよい。この場合、補強繊維布125が複数の中空糸膜に1周だけ巻き付けられてもよいし、複数回巻かれてもよい。
As shown in FIG. 4, the reinforcing
図5(a)に示すように、補強繊維布125が、中空糸埋設部120Aに加え無垢部120Bにも配置されていてもよい。また、図5(b)および(c)のように中空糸埋設部120Aと無垢部120Bとの境界部分に補強繊維布125を配置してもよい。補強繊維布125の断面は、図5(c)に示すように波形となっていてもよく、この波形は規則的なものであってもよいし不規則的なものであってもよい。
As shown in FIG. 5A, the reinforcing
本明細書において「複数の中空糸膜の少なくとも一部に補強繊維布が巻かれている」とは、必ずしも、補強繊維布125が周方向の360度以上にわたって巻かれている必要はなく、図6(a)〜(d)に例示されるように、1つもしくは複数の円弧状、または、スパイラル形状の一部のみであってもよい。図6(a)では管板120内に2つの円弧状の補強繊維布125が配置されている。図6(b)では1つの円弧状の補強繊維布125が配置されている。図6(c)では直径の異なる複数の円上のそれぞれにおいて、2つの円弧状の補強繊維布125が配置されている。図6(d)では、管板内部の所定位置から管板外周面へとスパイラル状に延びる補強繊維布125が、周方向に沿って複数配置されている。
In this specification, “the reinforcing fiber cloth is wound around at least a part of the plurality of hollow fiber membranes” does not necessarily mean that the reinforcing
図7に示すように、スパイラル形状の一部のみを形成するように、補強繊維布125を配置してもよい。図7では、管板120内の中央部付近にのみ補強繊維布125が配置されている。
As shown in FIG. 7, the reinforcing
100 ガス分離膜モジュール
110 モジュール容器
110a 混合ガス入口
110b 非透過ガス出口
110c 透過ガス出口
110d パージガス入口
114 中空糸膜
115 中空糸束
111、112、113 空間
120−1、120−2(120) 管板
120A 中空糸膜埋設部
120B 無垢部
125 補強繊維布
100 Gas
Claims (8)
前記中空糸束が内部に配置されるモジュール容器と、
前記中空糸束の端部において前記複数の中空糸膜を固定する管板と、を備えるガス分離膜モジュールであって、
前記管板の断面は、前記中空糸膜が埋設された中空糸膜埋設部と、該中空糸膜埋設部の外側に位置し前記中空糸膜が存在しない無垢部とを含んでおり、少なくとも前記中空糸膜埋設部内において、前記複数の中空糸膜の少なくとも一部に補強繊維布が巻かれており、 前記補強繊維布全体が前記管板内に埋設されており、前記管板を厚み方向に切った断面における前記補強繊維布の長さは前記管板の厚みの50%〜90%である
ことを特徴とする、ガス分離膜モジュール。 A hollow fiber bundle in which a plurality of hollow fiber membranes having selective permeability are converged;
A module container in which the hollow fiber bundle is disposed;
A gas separation membrane module comprising a tube plate for fixing the plurality of hollow fiber membranes at an end of the hollow fiber bundle,
The cross section of the tube sheet includes a hollow fiber membrane embedded portion in which the hollow fiber membrane is embedded, and a solid portion that is located outside the hollow fiber membrane embedded portion and does not have the hollow fiber membrane, In the hollow fiber membrane embedded portion, a reinforcing fiber cloth is wound around at least a part of the plurality of hollow fiber membranes, the entire reinforcing fiber cloth is embedded in the tube plate, and the tube plate is arranged in the thickness direction. The length of the reinforcing fiber cloth in the cut section is 50% to 90% of the thickness of the tube sheet.
各管板内において、複数の中空糸膜の少なくとも一部に補強繊維布が巻かれていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載のガス分離膜モジュール。 Having one tube sheet at each end of the hollow fiber bundle,
The gas separation membrane module according to any one of claims 1 to 5, wherein a reinforcing fiber cloth is wound around at least a part of the plurality of hollow fiber membranes in each tube sheet.
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