JP6145349B2 - Acid gas separation module - Google Patents

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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、原料ガスの処理効率を向上できる酸性ガス分離モジュールに関する。   The present invention relates to an acid gas separation module that selectively separates an acid gas from a raw material gas. Specifically, the present invention relates to an acidic gas separation module capable of improving the raw material gas processing efficiency.

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

一例として、特許文献1には、管壁に貫通孔が形成された、分離した酸性ガスを収集するための中心筒(中心透過物収集管)に、酸性ガス分離膜を含む積層体を多重に巻き付けてなる酸性ガス分離モジュールが開示されている。
この特許文献1に開示される酸性ガス分離モジュールは、酸性ガス分離膜として、いわゆる溶解拡散膜を用いる、溶解拡散型の酸性ガス分離モジュールである。この溶解拡散膜は、膜に対する酸性ガスと分離対象物質との溶解性、および、膜中の拡散性の差を利用して、原料ガスから酸性ガスを分離する。
As an example, in Patent Document 1, a laminated body including an acidic gas separation membrane is multiplexed in a central tube (a central permeate collecting tube) for collecting separated acidic gas having a through-hole formed in a tube wall. A wound acid gas separation module is disclosed.
The acid gas separation module disclosed in Patent Document 1 is a dissolution diffusion type acid gas separation module using a so-called dissolution diffusion membrane as the acid gas separation membrane. The dissolution diffusion membrane separates the acid gas from the raw material gas by utilizing the difference in solubility between the acidic gas and the substance to be separated in the membrane and the diffusivity in the membrane.

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

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

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

ところで、特許文献1にも示されるように、このような酸性ガス分離モジュール、特にスパイラル型のモジュールは、一般的に、その内部が原料ガスの流路となる供給ガス流路用部材(供給物スペーサ)、および、その内部が分離した酸性ガスの流路となる透過ガス流路用部材(透過物スペーサ)を用いる場合が多い。このような流路用部材は、通常、メッシュ状のシート状物で構成される。
この場合には、一例として、特許文献1にも示されるように、酸性ガス分離モジュールは、供給ガス流路用部材を酸性ガス分離膜で挟持し、その両面を透過ガス流路用部材で挟持してなる積層体によって、構成される。
By the way, as shown in Patent Document 1, such an acidic gas separation module, particularly a spiral type module, generally has a supply gas flow path member (supply) in which the inside becomes a flow path of a source gas. In many cases, a spacer) and a permeate gas channel member (permeate spacer) that serves as an acid gas channel separated from the inside thereof are used. Such a flow path member is usually composed of a mesh-like sheet.
In this case, as shown in Patent Document 1, as an example, the acidic gas separation module sandwiches the supply gas flow path member with the acidic gas separation membrane and sandwiches both surfaces thereof with the permeate gas flow path member. It is comprised by the laminated body formed.

酸性ガス分離モジュールでは、原料ガスは、供給ガス流路用部材の内部を流れつつ、酸性ガス分離膜に接触して、酸性ガスが分離される。原料ガスから分離された酸性ガスは、酸性ガス分離膜を透過して、透過ガス流路用部材に流入する。透過ガス流路用部材に流入した酸性ガスは、透過ガス流路用部材の内部を流れて、外部に放出されて、回収される。また、酸性ガスを分離された原料ガスは、そのまま供給ガス流路用部材の内部を流れて、供給ガス流路用部材から外部に放出されて、回収される。   In the acid gas separation module, the source gas contacts the acid gas separation membrane while flowing inside the supply gas flow path member, and the acid gas is separated. The acidic gas separated from the raw material gas permeates the acidic gas separation membrane and flows into the permeating gas channel member. The acidic gas that has flowed into the permeate gas flow path member flows through the permeate gas flow path member, and is discharged and collected outside. The source gas from which the acid gas has been separated flows as it is inside the supply gas flow path member, and is discharged from the supply gas flow path member to the outside for recovery.

従って、このような酸性ガス分離モジュールでは、原料ガスが酸性ガス分離膜と接触する距離が長いほど、酸性ガスの分離効率を高くすることができる。   Therefore, in such an acidic gas separation module, the separation efficiency of acidic gas can be increased as the distance that the source gas contacts the acidic gas separation membrane is longer.

本発明の目的は、酸性ガス分離膜を用いる酸性ガス分離モジュールにおいて、供給ガス流路用部材における原料ガスの流路を長くすることにより、原料ガスが酸性ガス分離膜に接触する距離を長くして、これにより、原料ガスの処理効率すなわち酸性ガスの分離効率を向上できる酸性ガス分離モジュールを提供することに有る。   The object of the present invention is to lengthen the distance at which the source gas contacts the acidic gas separation membrane by lengthening the source gas flow path in the supply gas flow path member in the acidic gas separation module using the acidic gas separation membrane. Thus, an object of the present invention is to provide an acidic gas separation module capable of improving the raw material gas processing efficiency, ie, the acidic gas separation efficiency.

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、原料ガスから酸性ガスを分離する酸性ガス分離膜を有するシート状の酸性ガス分離層と、酸性ガス分離層に積層されるシート状で、内部が原料ガスの流路となる供給ガス流路用部材とを有し、
さらに、供給ガス流路用部材の内部に、原料ガスの流路を変更する流路変更部材を有することを特徴とする酸性ガス分離モジュールを提供する。
In order to achieve this object, the acidic gas separation module of the present invention comprises a sheet-like acidic gas separation layer having an acidic gas separation membrane for separating acidic gas from a raw material gas, and a sheet-like layer laminated on the acidic gas separation layer. And having a supply gas channel member whose inside is a source gas channel,
Further, the present invention provides an acidic gas separation module characterized by having a flow path changing member for changing the flow path of the source gas inside the supply gas flow path member.

このような本発明の酸性ガス分離モジュールにおいて、原料ガスの供給方向をx方向、このx方向と直交する方向をy方向とした際に、流路変更部材が、供給ガス流路用部材におけるy方向の一方の端部からy方向に向かって延在するのが好ましい。
また、流路変更部材が、x方向に、複数、配置されており、かつ、少なくとも1つの流路変更部材は、供給ガス流路用部材のy方向の一方の端部からy方向に向かって延在し、他の少なくとも1つの流路変更部材は、供給ガス流路用部材のy方向の逆側の端部からy方向に向かって延在するのが好ましい。
また、x方向の最上流に位置する流路変更部材は、x方向およびy方向の両方向に向かう方向に延在するのが好ましい。
また、流路変更部材は、原料ガスの供給方向に対して逆流する方向に向かい、その後、原料ガスの供給方向に向かうように、原料ガスの流路を変更するのが好ましい。
また、流路変更部材は、供給ガス流路用部材の厚さ方向に高さ方向を有し、供給ガス流路用部材の面方向に延在する壁状の部材であり、かつ、この壁の厚さが5〜50mmであるのが好ましい。
また、供給ガス流路用部材の面方向において、流路変更部材の面積が、供給ガス流路用部材の全面積の0.01〜10%であるのが好ましい。
また、供給ガス流路用部材と酸性ガス分離層とを含む積層体を巻回してなるスパイラル型であるのが好ましい。
さらに、酸性ガス分離層によって供給ガス流路用部材を挟持し、さらに、その両面に酸性ガス分離膜が分離した酸性ガスの流路となる、シート状の透過ガス流路腰部材を積層してなる積層体を、少なくとも1つ有するのが好ましい。
In such an acidic gas separation module of the present invention, when the feed direction of the source gas is the x direction and the direction orthogonal to the x direction is the y direction, the flow path changing member is y in the supply gas flow path member. It is preferable to extend toward the y direction from one end of the direction.
A plurality of flow path changing members are arranged in the x direction, and at least one flow path changing member is directed from one end in the y direction of the supply gas flow path member toward the y direction. It is preferable that the at least one other flow path changing member extends in the y direction from the end of the supply gas flow path member opposite to the y direction.
Moreover, it is preferable that the flow path changing member located in the uppermost stream in the x direction extends in a direction toward both the x direction and the y direction.
Moreover, it is preferable that the flow path changing member changes the flow path of the raw material gas so as to be directed in the direction of flowing backward with respect to the supply direction of the raw material gas and then to the supply direction of the raw material gas.
The flow path changing member is a wall-shaped member having a height direction in the thickness direction of the supply gas flow path member and extending in the surface direction of the supply gas flow path member. The thickness is preferably 5 to 50 mm.
In the surface direction of the supply gas flow path member, the area of the flow path changing member is preferably 0.01 to 10% of the total area of the supply gas flow path member.
Moreover, it is preferable that it is the spiral type formed by winding the laminated body containing the member for supply gas flow paths, and an acidic gas separation layer.
Furthermore, the supply gas flow path member is sandwiched by the acidic gas separation layer, and further, a sheet-like permeation gas flow path waist member that becomes the acidic gas flow path separated by the acidic gas separation membrane is laminated on both sides thereof. It is preferable to have at least one laminate.

本発明の酸性ガス分離モジュールは、供給ガス流路用部材の内部に設けられた流路変更部材によって、供給ガス流路用部材の内部で原料ガスの流路を変更することにより、原料ガスが酸性ガス分離膜に接触する距離を長くできる。
そのため、本発明の酸性ガス分離モジュールによれば、従来の酸性ガス分離モジュールに比して、原料ガスの処理効率すなわち酸性ガスの分離効率を向上できる。
The acidic gas separation module of the present invention changes the flow path of the raw material gas inside the supply gas flow path member by the flow path changing member provided inside the supply gas flow path member, The distance in contact with the acid gas separation membrane can be increased.
Therefore, according to the acidic gas separation module of the present invention, it is possible to improve the raw material gas processing efficiency, that is, the acidic gas separation efficiency, as compared with the conventional acidic gas separation module.

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)〜(D)は、本発明の酸性ガス分離モジュールに用いられる供給ガス流路用部材の一例を概念的に示す図である。(A)-(D) are figures which show notionally an example of the member for supply gas flow paths used for the acidic gas separation module of this invention. (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、酸性ガス分離膜(促進輸送膜20a)を有する積層体14と、テレスコープ防止板16とを有して構成される。なお、以下の説明では、酸性ガス分離モジュールを、単に、分離モジュールとも言う。
分離モジュール10は、例えば、一酸化炭素、炭酸ガス(CO2)、水(水蒸気)および水素を含有する原料ガスGから、酸性ガスGcとして炭酸ガスを分離するものである。
FIG. 1 is a partially cutaway schematic perspective view of an example of the acid gas separation module of the present invention.
As shown in FIG. 1, the acid gas separation module 10 basically includes a center tube 12, a laminate 14 having an acid gas separation membrane (facilitated transport membrane 20 a), and a telescope prevention plate 16. Composed. In the following description, the acid gas separation module is also simply referred to as a separation module.
The separation module 10 separates carbon dioxide as an acidic gas Gc from a raw material gas G containing, for example, carbon monoxide, carbon dioxide (CO 2 ), water (water vapor), and hydrogen.

本発明の分離モジュール10は、いわゆるスパイラル型の分離モジュールである。すなわち、分離モジュール10は、シート状の積層体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。また、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 laminate 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を積層した物の巻回物(すなわち、積層されて巻回された積層体14による略円筒状物)を、便宜的に、スパイラル積層体14aとも言う。   In the following description, a wound product of a product obtained by laminating a plurality of laminates 14 wound around the central cylinder 12 (that is, a substantially cylindrical product by the laminate 14 wound by being laminated) For convenience, it is also referred to as a spiral laminate 14a.

ここで、本発明の分離モジュールは、図示例のようなスパイラル型以外にも、平膜型であってもよい。
例えば、酸性ガス分離膜(酸性ガス分離層)を後述する供給ガス流路用部材で挟持し、その両面を、後述する透過ガス流路用部材で挟持してなる積層体(あるいは、この積層体を積層してなる積層物)を巻回せずに使用する、平膜型の分離モジュールや、中空糸型の分離モジュールであってもよい。
しかしながら、高圧下での使用による欠陥の発生を防止でき、欠陥の発生に起因する分離性能の低下を防止できる等の点で、図示例のスパイラル型の分離モジュール10は好適に利用される。
Here, the separation module of the present invention may be a flat membrane type in addition to the spiral type as illustrated.
For example, a laminate (or this laminate) in which an acid gas separation membrane (acid gas separation layer) is sandwiched between supply gas channel members described later and both surfaces thereof are sandwiched between permeate gas channel members described later. A flat membrane type separation module or a hollow fiber type separation module which is used without being wound may be used.
However, the spiral separation module 10 of the illustrated example is preferably used in that the occurrence of defects due to use under high pressure can be prevented, and the decrease in separation performance due to the occurrence of defects can be prevented.

図1に示す分離モジュール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、スパイラル積層体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、スパイラル積層体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 the separation module 10 shown in FIG. 1, the source gas G from which the acidic gas is separated is supplied to the end surface of the spiral laminate 14a through, for example, the telescope prevention plate 16 (the opening 16d) on the far side in FIG. Then, the acid gas Gc is separated while flowing into the laminate 14 from the end face and flowing through the laminate 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 has been separated (hereinafter referred to as the residual gas Gr for convenience) is discharged from the end face on the opposite side to the supply side of the spiral laminated body 14a (laminated body 14) to prevent telescoping. It is discharged out of the separation module 10 through the plate 16 (same as above).

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

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

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

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

積層体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、中心筒12側が開口するエンベロープ状にする接着剤層30である。
The laminate 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. This is an adhesive layer 30 in which the flow path is formed in an envelope shape opened on the center tube 12 side.

前述のように、図示例の分離モジュール10は、この積層体14を、複数、積層して、中心筒12に巻回して(巻き付けて)、略円筒状のスパイラル積層体14aを形成してなる構成を有する。
ここで、本発明においては、便宜的に、原料ガスGの供給方向をx方向、x方向と直交する方向をy方向とする。スパイラル型である図示例の分離モジュール10においては、この積層体14の巻回方向はy方向と一致し、従って、積層体14の巻回方向と直交する方向は、原料ガスGの供給方向であるx方向と一致する。
As described above, the separation module 10 in the illustrated example is formed by laminating a plurality of the laminates 14 and winding (wrapping) them around the central cylinder 12 to form a substantially cylindrical spiral laminate 14a. It has a configuration.
Here, in the present invention, for convenience, the supply direction of the source gas G is the x direction, and the direction orthogonal to the x direction is the y direction. In the separation module 10 of the illustrated example that is a spiral type, the winding direction of the laminated body 14 coincides with the y direction. Therefore, the direction orthogonal to the winding direction of the laminated body 14 is the supply direction of the raw material gas G. It coincides with a certain 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は原料ガスGの供給方向であり、x方向と直交するy方向は積層体14の巻回方向(以下、巻回方向とも言う)と一致する。
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の間に透過ガス流路用部材24を挟み込んで挟持体36とし(図5参照)、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 supply direction of the raw material gas G, and the y direction orthogonal to the x direction coincides with the winding direction of the laminate 14 (hereinafter also referred to as the winding direction).
In the illustrated example, the laminated body 14 has a permeating gas flow path member 24 sandwiched between two folded acid gas separation layers 20 to form a sandwiching body 36 (see FIG. 5). 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を通って、スパイラル積層体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x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内をx方向に流れる。ここで、本発明の分離モジュール10において、供給ガス流路用部材24は、内部を流れる原料ガスGの流路を変更する流路変更部材(流路壁50aおよび50b)を有する。そのため、供給ガス流路用部材24内における原料ガスGの流路を、長くできる。この点に関しては、後に詳述する。
供給ガス流路用部材24内における流れの中で、酸性ガス分離層20(促進輸送膜20a)に接触した酸性ガスGcは、原料ガスGから分離されて、酸性ガス分離層20を積層体14の積層方向に通過して(促進輸送膜20aのキャリアによって積層方向に輸送されて)、透過ガス流路用部材26に流入する。
As described above, in the separation module 10, the source gas G is supplied from one end face of the spiral laminated body 14 a through the telescope prevention plate 16. That is, the source gas G is supplied to the end portions (end surfaces) of the stacked bodies 14.
As conceptually shown in FIG. 2, the source gas G supplied to the end face in the x direction of the stacked body 14 flows in the supply gas flow path member 24 in the x direction. Here, in the separation module 10 of the present invention, the supply gas flow path member 24 has flow path changing members (flow path walls 50a and 50b) that change the flow path of the source gas G flowing inside. Therefore, the flow path of the source gas G in the supply gas flow path member 24 can be lengthened. This will be described in detail later.
The acidic gas Gc in contact with the acidic gas separation layer 20 (facilitated transport membrane 20a) in the flow in the supply gas flow path member 24 is separated from the raw material gas G, and the acidic gas separation layer 20 is separated from the laminate 14. In the laminating direction (transported in the laminating direction by the carrier of the facilitated transport film 20a) and flows into the permeating 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に至り、中心通12の貫通孔12aから中心筒12内に流入する。中心筒12内に流入した酸性ガスGcは、中心筒12をx方向に流れて、開放端12bから排出される。
また、酸性ガスGcを除去された残余ガスGrは、供給ガス流路用部材24をx方向に流れて、スパイラル積層体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 permeate gas flow path member 26 flows in the permeate gas flow path member 26 in the winding direction (the direction of the arrow y), reaches the central cylinder 12, and is centered from the through hole 12 a of the central passage 12. It flows into the cylinder 12. The acidic gas Gc that has flowed into the central cylinder 12 flows through the central cylinder 12 in the x direction and is discharged from the open end 12b.
Further, the residual gas Gr from which the acidic gas Gc has been removed flows in the supply gas flow path member 24 in the x direction, and is discharged from the opposite end face of the spiral 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、x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、シート状の部材である。図示例においては、供給ガス流路用部材24は、一例として、長方形である。また、前述のように、供給ガス流路用部材24は、その内部に、原料ガスGの流路を変更(強制的に変更)する、流路変更部材が設けられる。
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、メッシュ状(ネット状/網目構造)を有する部材が好ましい。
The supply gas flow path member 24 is a sheet-like member that is supplied with the source gas G from the end in the x direction and that contacts the source gas G flowing in the member with the acidic gas separation layer 20. In the illustrated example, the supply gas flow path member 24 is rectangular as an example. Further, as described above, the supply gas flow path member 24 is provided therein with a flow path changing member that changes (forcibly changes) the flow path of the source gas G.
Such a supply gas flow path member 24 functions as a spacer of the acid gas separation layer 20 folded in half as described above, and constitutes a flow path for the source gas G. Further, the supply gas flow path member 24 preferably makes the source gas G turbulent. Considering this point, the supply gas flow path member 24 is preferably a member having a mesh shape (net shape / mesh structure).

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

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.

ここで、本発明の分離モジュール10においては、この供給ガス流路用部材24の内部に、原料ガスGの流路を変更する流路変更部材が設けられる。   Here, in the separation module 10 of the present invention, a flow path changing member that changes the flow path of the source gas G is provided inside the supply gas flow path member 24.

図3(A)に、巻回を巻き戻して平面状にした状態の供給ガス流路用部材24を概念的に示す。なお、図3(A)〜(D)においては、図面を簡潔にし、構成を明瞭に示すために、供給ガス流路用部材24のメッシュは省略する。
図3(A)に示すように、供給ガス流路用部材24は、内部に、流路規制部材としての流路壁50aおよび50bを有する。流路壁50aおよび50bは、共に、供給ガス流路用部材24の厚さ方向の全域に対応する高さを有し、供給ガス流路用部材24の面方向に延在する、壁状の部材である。
なお、流路壁(流路規制部材)は、供給ガス流路用部材24の厚さ方向の全域よりも低くても良い。しかしながら、より多くの原料ガスGの流路を変更できる等の点で、流路壁は、厚さ方向に供給ガス流路用部材24の全域を閉塞する高さを有するのが好ましい。
FIG. 3A conceptually shows the supply gas flow path member 24 in a state in which the winding is rewound and planarized. 3A to 3D, the mesh of the supply gas flow path member 24 is omitted in order to simplify the drawing and clearly show the configuration.
As shown in FIG. 3A, the supply gas flow path member 24 has flow path walls 50a and 50b as flow path regulating members therein. Both of the flow path walls 50a and 50b have a height corresponding to the entire region in the thickness direction of the supply gas flow path member 24, and extend in the surface direction of the supply gas flow path member 24. It is a member.
The flow path wall (flow path regulating member) may be lower than the entire area in the thickness direction of the supply gas flow path member 24. However, it is preferable that the flow path wall has a height that blocks the entire region of the supply gas flow path member 24 in the thickness direction in that the flow path of more source gas G can be changed.

図示例において、流路壁50aは、供給ガス流路用部材24内において、y方向(巻回方向)の中心筒12側の端部から、x方向(原料ガス供給方向)に傾斜してy方向に向かって延在する。他方、流路壁50aに対してx方向の下流側(以下、単に上流/下流とも言う)に設けられる流路壁50bは、供給ガス流路用部材24内において、y方向の中心筒12と逆側の端部から、x方向と逆方向に傾斜してy方向に向かって延在する。また、両流路壁は、共に、y方向の全域には至らないように形成される。
なお、以下の説明では、便宜的に、y方向の中心筒12側を基端、同中心筒12と逆側を先端とも言う。
In the illustrated example, the channel wall 50a is inclined in the x direction (source gas supply direction) from the end on the central tube 12 side in the y direction (winding direction) in the supply gas channel member 24. Extends in the direction. On the other hand, the flow path wall 50b provided on the downstream side in the x direction (hereinafter also simply referred to as upstream / downstream) with respect to the flow path wall 50a is connected to the central cylinder 12 in the y direction in the supply gas flow path member 24. From the opposite end, it inclines in the direction opposite to the x direction and extends in the y direction. Further, both the flow path walls are formed so as not to reach the entire area in the y direction.
In the following description, for convenience, the center tube 12 side in the y direction is also referred to as a base end, and the opposite side of the center tube 12 is also referred to as a tip end.

なお、図中の符号52は、供給ガス流路部材24の先端において、x方向の全域に形成される、流路壁50a等と同様の壁状の部材(壁部材52)である。
後述するが、分離モジュール10は、積層体24を、複数、積層して巻回した構成を有するので、基本的に、1つの供給ガス流路用部材24に流入した原料ガスGが、この供給ガス流路用部材24の先端側から排出されることは無い。しかしながら、微量でも、原料ガスGが、この供給ガス流路用部材24の先端側から排出される場合も有るので、図示例のような壁部材52を有することにより、より確実に、原料ガスGが供給ガス流路用部材24の先端側から排出されることを防止して、より効率の良い原料ガスの処理を行うことが可能となる。
Reference numeral 52 in the drawing is a wall-like member (wall member 52) similar to the flow path wall 50a and the like, which is formed in the entire region in the x direction at the tip of the supply gas flow path member 24.
As will be described later, since the separation module 10 has a configuration in which a plurality of stacked bodies 24 are stacked and wound, the raw material gas G flowing into one supply gas flow path member 24 is basically supplied to the separation module 10. There is no discharge from the front end side of the gas flow path member 24. However, since the raw material gas G may be discharged from the front end side of the supply gas flow path member 24 even with a small amount, the raw material gas G can be more reliably provided by having the wall member 52 as shown in the illustrated example. Can be prevented from being discharged from the front end side of the supply gas flow path member 24, and the raw material gas can be processed more efficiently.

このような供給ガス流路用部材24においては、図3(A)に概念的に示すように、x方向の端部から供給ガス流路用部材24に流入した原料ガスGの多くが、まず、上流側の流路壁50aによって、x方向に向かう流路を、先端側(y方向)かつx方向に向かう方向に変更される。次いで、流路壁50aによって流路を変更された原料ガスGは、さらに、下流側の流路壁50bや、供給ガス流路用部材24の先端側端部(壁部材52)や基端側端部等で流路を変更されて、供給ガス流路用部材24の下流側端部に至る。
また、流路壁50aによって流路を変更されなかった原料ガスGも、下流側の流路壁50bによって流路を変更されて、さらに、供給ガス流路用部材24の先端側端部や基端側端部等によって流路を変更されて、供給ガス流路用部材24の下流側端部に至る。
In such a supply gas flow path member 24, as conceptually shown in FIG. 3A, most of the raw material gas G flowing into the supply gas flow path member 24 from the end in the x direction The flow path toward the x direction is changed by the upstream flow path wall 50a to the tip side (y direction) and the direction toward the x direction. Next, the raw material gas G whose flow path is changed by the flow path wall 50a is further supplied to the downstream flow path wall 50b, the distal end side end (wall member 52) or the proximal end side of the supply gas flow path member 24. The flow path is changed at the end or the like, and reaches the downstream end of the supply gas flow path member 24.
Further, the source gas G whose flow path is not changed by the flow path wall 50a is also changed in flow path by the downstream flow path wall 50b, and further, the front end side end portion and the base of the supply gas flow path member 24 are changed. The flow path is changed by the end side end or the like, and reaches the downstream end of the supply gas flow path member 24.

すなわち、図示例の供給ガス流路用部材24においては、流路壁を有さない、原料ガスGの流路がx方向の直線状である通常の供給ガス流路用部材に比して、供給ガス流路用部材24内における原料ガスGの流路が、遥かに長くなる。   That is, in the member 24 for supply gas flow path in the illustrated example, compared to a normal supply gas flow path member having no flow path wall, the flow path of the source gas G is linear in the x direction. The flow path of the source gas G in the supply gas flow path member 24 is much longer.

前述のように、原料ガスGは、供給ガス流路用部材24内を流れつつ、酸性ガス分離層20(促進輸送膜20a)に接触して、酸性ガスを分離される。従って、供給ガス流路用部材24の内部における流路が長い程、原料ガスGが酸性ガス分離層20に接触する距離が長くなり、原料ガスGの処理効率すなわち酸性ガスの分離効率が向上する。
従って、供給ガス流路用部材24が流路壁50aおよび50b(原料ガスGの流路変更部材)を有する本発明の分離モジュール10によれば、原料ガスGが酸性ガス分離層20に接触する距離を長くして、原料ガスGの処理効率を大幅に向上できる。
As described above, the source gas G flows through the supply gas flow path member 24 and contacts the acidic gas separation layer 20 (facilitated transport film 20a) to separate the acidic gas. Therefore, the longer the flow path inside the supply gas flow path member 24, the longer the distance at which the source gas G contacts the acidic gas separation layer 20, and the processing efficiency of the raw gas G, that is, the acidic gas separation efficiency is improved. .
Therefore, according to the separation module 10 of the present invention in which the supply gas flow path member 24 has flow path walls 50 a and 50 b (flow path changing members for the raw material gas G), the raw material gas G contacts the acidic gas separation layer 20. By increasing the distance, the processing efficiency of the source gas G can be greatly improved.

図示例の供給ガス流路用部材24は、原料ガスGの供給方向に2つの流路壁を有しているが、本発明の分離モジュールにおいては、流路壁は1つであってもよい。
しかしながら、本発明においては、供給ガス流路部材24が複数の流路壁を複数有した方が、より好適に、供給ガス流路用部材24内における原料ガスGの流路を長くできる。
The supply gas flow path member 24 in the illustrated example has two flow path walls in the supply direction of the raw material gas G. However, in the separation module of the present invention, one flow path wall may be provided. .
However, in the present invention, the flow path of the source gas G in the supply gas flow path member 24 can be made longer when the supply gas flow path member 24 has a plurality of flow path walls.

従って、本発明の分離モジュール10は、例えば図3(B)に概念的に示すように、供給ガス流路用部材24が、その内部に3つの流路壁50c,50dおよび50eを有してもよい。これにより、供給ガス流路用部材24内における原料ガスGの流路を、さらに長くできる。   Accordingly, in the separation module 10 of the present invention, for example, as conceptually shown in FIG. 3B, the supply gas flow path member 24 has three flow path walls 50c, 50d and 50e therein. Also good. Thereby, the flow path of the source gas G in the supply gas flow path member 24 can be further increased.

ここで、供給ガス流路用部材24が複数の流路壁を有する場合には、図3(A)および(B)に示す例のように、基端から先端側(y方向)に向かって延在する流路壁(50a、50cおよび50e)と、先端から基端側(同前)に向かって延在する延在する流路壁(50b、50d)とが、混在するのが好ましい。
このような構成を有することにより、y方向の一方の端部のみ(基端のみ、あるいは、先端のみ)からy方向に向かって延在する流路壁のみ有する場合に比して、供給ガス流路用部材24内における原料ガスGの流路を長くできる。
Here, when the supply gas flow path member 24 has a plurality of flow path walls, as shown in FIGS. 3A and 3B, from the base end toward the front end side (y direction). It is preferable that the extending channel walls (50a, 50c and 50e) and the extending channel walls (50b, 50d) extending from the distal end toward the base end side (same as above) are mixed.
By having such a configuration, compared with the case where only the flow path wall extending in the y direction from only one end portion in the y direction (only the base end or only the front end) is provided, the supply gas flow The flow path of the source gas G in the road member 24 can be lengthened.

また、流路壁は、図3(A)および(B)に示すような直線状の形状以外にも、曲線状や、屈折(屈曲)した折れ線状の形状であってもよい。   In addition to the linear shape as shown in FIGS. 3A and 3B, the flow path wall may have a curved shape or a bent (reflected) bent line shape.

図3(C)に、その一例を示す。図3(C)に示す例は、上流側の流路壁50fと、下流側の流路壁50gとの2つの流路壁を有する。
上流側の流路壁50fは、供給ガス流路用部材24内において、基端(中心筒12側の端部)からx方向(原料ガス供給方向)に傾斜して先端側に向かって延在する領域と、その下流側端部からx方向に延在する領域と、その下流側端部からx方向と逆方向に傾斜して基端側に向かって延在する領域とを有する。
他方、下流側の流路壁50gは、供給ガス流路用部材24内において、先端(中心筒12と逆側の端部)からx方向と逆方向に傾斜して基端側に向かって延在する領域と、その上流側端部からx方向と逆方向に延在する領域と、その上流側端部からx方向に傾斜して先端側に向かって延在する領域とを有する。
また、流路壁50fおよび流路壁50gは、互いに接触することはなく、y方向に見た際に重複する領域を有し、かつ、下流側の流路壁50gのx方向と逆方向に延在する領域は、上流側の流路壁50fのx方向に延在する領域よりも、基端側に位置する。
An example is shown in FIG. The example shown in FIG. 3C has two flow path walls, an upstream flow path wall 50f and a downstream flow path wall 50g.
In the supply gas flow path member 24, the upstream flow path wall 50f is inclined in the x direction (source gas supply direction) from the base end (end portion on the center tube 12 side) and extends toward the distal end side. A region extending from the downstream end portion in the x direction, and a region extending from the downstream end portion in the direction opposite to the x direction and extending toward the proximal end side.
On the other hand, the flow path wall 50g on the downstream side is inclined in the direction opposite to the x direction from the distal end (the end opposite to the center tube 12) and extends toward the proximal end in the supply gas flow path member 24. A region extending from the upstream end portion in the direction opposite to the x direction, and a region extending from the upstream end portion in the x direction and extending toward the distal end side.
Further, the flow path wall 50f and the flow path wall 50g do not contact each other, have an overlapping region when viewed in the y direction, and are in a direction opposite to the x direction of the downstream flow path wall 50g. The extending region is located closer to the base end side than the region extending in the x direction of the upstream flow path wall 50f.

このような流路壁50fおよび流路壁50gによれば、供給ガス流路用部材24に流入した原料ガスGは、流路壁50gによって、x方向に対して逆流するように流路を変更され、次いで、流路壁50fによって、x方向に向かうように流路を変更される。
そのため、この流路壁50fおよび流路壁50gによれば、原料ガスGは、供給ガス流路用部材24内で、供給方向と逆方向とを1.5往復するように流路を変更されるので、供給ガス流路用部材24内における原料ガスGの流路を非常に長くして、原料ガスGが酸性ガス分離層20に接触する距離を非常に長くできる。
According to the flow path wall 50f and the flow path wall 50g, the flow path is changed so that the raw material gas G flowing into the supply gas flow path member 24 flows back in the x direction by the flow path wall 50g. Then, the flow path is changed by the flow path wall 50f toward the x direction.
Therefore, according to the flow path wall 50f and the flow path wall 50g, the flow path of the source gas G is changed in the supply gas flow path member 24 so as to reciprocate 1.5 times between the supply direction and the reverse direction. Therefore, the flow path of the raw material gas G in the supply gas flow path member 24 can be made very long so that the distance at which the raw material gas G contacts the acidic gas separation layer 20 can be made very long.

図3(A)〜(C)に示される例は、最上流に配置される流路壁50a,50cおよび50fが、原料ガスGの流路をx方向およびy方向の両方に向かう方向に変更している。
しかしながら、本発明は、これ以外にも、各種の構成が利用可能である。例えば、図3(D)に示す例のように、流路壁50hおよび50iが、共に、y方向に延在して配置されてもよい。あるいは、最上流の流路壁が、x方向と逆方向に傾斜してy方向に向かって延在するものであってもよい。
しかしながら、原料ガスGの圧損を考慮すると、最上流に配置される流路壁は、図示例のように、原料ガスGの流路をx方向およびy方向の両方に向かう方向に変更するように設けられるのが好ましい。
In the example shown in FIGS. 3 (A) to 3 (C), the flow path walls 50a, 50c and 50f arranged at the uppermost stream change the flow path of the source gas G in the direction toward both the x direction and the y direction. doing.
However, the present invention can use various configurations other than this. For example, as in the example shown in FIG. 3D, the flow path walls 50h and 50i may both be arranged extending in the y direction. Alternatively, the most upstream flow path wall may be inclined in the direction opposite to the x direction and extend in the y direction.
However, in consideration of the pressure loss of the raw material gas G, the flow path wall arranged at the uppermost stream changes the flow path of the raw material gas G in the direction toward both the x direction and the y direction as shown in the example of the drawing. Preferably it is provided.

また、図3に示される例は、いずれも、最上流の流路壁が、供給ガス流路用部材24の基端(中心筒12側の端部)からy方向に延在している。しかしながら、本発明は、これ以外にも、最上流の流路壁が、供給ガス流路用部材24の先端からy方向に延在する構成であってもよい。
ここで、図示例の分離モジュールは、スパイラル型であるので、供給ガス流路用部材24の基端側は、巻回の曲率が高い。そのため、最上流の流路壁は、図示例のように、基端から先端に向けて流路を変更するようにした方が、効率等の点で有利な場合も有る。
In each of the examples shown in FIG. 3, the most upstream flow path wall extends in the y direction from the base end (end on the central tube 12 side) of the supply gas flow path member 24. However, the present invention may have a configuration in which the most upstream channel wall extends in the y direction from the tip of the supply gas channel member 24.
Here, since the separation module in the illustrated example is a spiral type, the base end side of the supply gas flow path member 24 has a high winding curvature. For this reason, it may be advantageous in terms of efficiency and the like to change the flow path wall of the most upstream flow path from the proximal end to the distal end as in the illustrated example.

本発明の分離モジュール10において、流路壁の厚さLは、供給される原料ガスGの流量や温度、供給ガス流路用部材24の面積等に応じて、適宜、決定すればよい。
ここで、流路壁の厚さLが薄すぎると、流路壁の強度が不十分で使用中に損傷する可能性が有る。また、流路壁が存在する位置は、酸性ガス分離層20(促進輸送膜20a)が有効に使用できないので、流路壁の厚さLが厚すぎると、原料ガスGの処理効率が低くなってしまう。
この点を考慮すると、流路壁の厚さLは、5〜50mmが好ましく、5〜30mmがより好ましく、5〜20mmが特に好ましい。
In the separation module 10 of the present invention, the thickness L of the flow path wall may be appropriately determined according to the flow rate and temperature of the supplied raw material gas G, the area of the supply gas flow path member 24, and the like.
Here, if the thickness L of the flow path wall is too thin, the strength of the flow path wall may be insufficient and may be damaged during use. Further, since the acidic gas separation layer 20 (facilitated transport membrane 20a) cannot be used effectively at the position where the flow path wall exists, if the thickness L of the flow path wall is too thick, the processing efficiency of the raw material gas G is lowered. End up.
Considering this point, the thickness L of the flow path wall is preferably 5 to 50 mm, more preferably 5 to 30 mm, and particularly preferably 5 to 20 mm.

また、本発明の分離モジュール10において、供給ガス流路用部材24の面方向における流路壁(流路変更部材)の形成面積は、促進輸送膜20aの性能、供給される原料ガスGの流量や温度、供給ガス流路用部材24の面積等に応じて、適宜、決定すればよい。
ここで、流路壁の形成面積が小さ過ぎると、流路壁を形成する効果が十分に得られず、流路壁の形成面積が大き過ぎると、先と同様の理由で、原料ガスGの処理効率が低くなってしまう。
この点を考慮すると、流路壁の形成面積(面積B)は、供給ガス流路部材24の面積(面積A)の0.01〜10%が好ましい(すなわち、『0.01≦((B/A)×100≦10』が好ましい)。
Further, in the separation module 10 of the present invention, the formation area of the flow path wall (flow path changing member) in the surface direction of the supply gas flow path member 24 depends on the performance of the facilitated transport film 20a and the flow rate of the supplied raw material gas G. The temperature may be determined appropriately according to the temperature, the area of the supply gas flow path member 24, and the like.
Here, if the formation area of the flow path wall is too small, the effect of forming the flow path wall cannot be sufficiently obtained, and if the formation area of the flow path wall is too large, Processing efficiency is lowered.
In consideration of this point, the formation area (area B) of the flow path wall is preferably 0.01 to 10% of the area (area A) of the supply gas flow path member 24 (that is, “0.01 ≦ ((B / A) × 100 ≦ 10 ”).

このような流路壁(流路変更部材)は、供給ガス流路部材24におけるy方向(巻回方向)の全域を1個の流路壁で横切る形状で無ければ、各種の形状が利用可能である。
例えば、図3に示す例では、流路変更部材は、供給ガス流路用部材24のy方向の端部から延在する壁状であるが、これ以外にも、各種の形状が利用可能である。例えば、供給ガス流路用部材24のy方向の端部に接触せず、y方向の中央領域のみに存在する壁状であってもよい。また、流路壁(壁状)以外にも、円形や矩形等の島状の流路変更部材を、規則的あるいは不規則に点在させた構成であってもよい。
If such a flow path wall (flow path changing member) does not have a shape that crosses the entire y direction (winding direction) of the supply gas flow path member 24 with one flow path wall, various shapes can be used. It is.
For example, in the example shown in FIG. 3, the flow path changing member has a wall shape extending from the end of the supply gas flow path member 24 in the y direction, but various other shapes can be used. is there. For example, it may be a wall shape that does not contact the end portion in the y direction of the supply gas flow path member 24 and exists only in the central region in the y direction. In addition to the flow path wall (wall shape), a configuration in which island-shaped flow path changing members such as circles and rectangles are regularly or irregularly scattered may be used.

しかしながら、より好適に原料ガスGの流路を長くして、酸性ガス分離層20(促進輸送膜20a)との接触距離を長く出来る等の点で、流路変更部材は、図示例のような、供給ガス流路用部材24の矢印y方向の端部(基端もしくは先端)から、y方向に向かって延在する壁状が好ましい。
また、壁状の流路変更部材と、島状に点在する流路変更部材とを併用してもよい。
However, the flow path changing member is as shown in the illustrated example in that the flow path of the source gas G can be made longer and the contact distance with the acidic gas separation layer 20 (facilitated transport film 20a) can be increased. A wall shape extending in the y direction from the end (base end or distal end) of the supply gas flow path member 24 in the arrow y direction is preferable.
Moreover, you may use together a wall-shaped flow-path change member and the flow-path change member scattered in island shape.

流路壁(流路変更部材)の形成材料は、十分な耐熱性および耐湿性を有し、かつ、メッシュ状の供給ガス流路用部材24の内部に壁状の部材を形成できる、各種の材料が利用可能である。
一例として、接着剤、熱可塑性樹脂、粘着テープ等が例示される。
中でも、流路壁の形成性や利便性、流路壁幅の自由度等の点で、各種の公知の接着剤は好適に利用される。
The forming material of the flow path wall (flow path changing member) has various heat resistance and moisture resistance, and can form a wall-shaped member inside the mesh-shaped supply gas flow path member 24. Material is available.
As an example, an adhesive, a thermoplastic resin, an adhesive tape, etc. are illustrated.
Among these, various known adhesives are suitably used in terms of the formability and convenience of the flow path wall, the degree of freedom of the flow path wall width, and the like.

接着剤としては、一例として、エポキシ樹脂、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、ポリエステル、セルロース誘導体(ニトロセルロース等)、スチレン−ブタジエン共重合体、各種の合成ゴム系樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素ホルムアミド樹脂等が好適に例示される。
中でも、耐熱性および耐湿性の観点から、エポキシ樹脂は、より好適に例示される。
Examples of adhesives include epoxy resins, vinyl chloride copolymers, vinyl chloride-vinyl acetate copolymers, vinyl chloride-vinylidene chloride copolymers, vinyl chloride-acrylonitrile copolymers, butadiene-acrylonitrile copolymers, Polyamide resin, polyvinyl butyral, polyester, cellulose derivative (nitrocellulose, etc.), styrene-butadiene copolymer, various synthetic rubber resins, phenol resin, urea resin, melamine resin, phenoxy resin, silicone resin, urea formamide resin, etc. Preferably exemplified.
Especially, an epoxy resin is illustrated more suitably from a heat resistant and moisture resistant viewpoint.

このような供給ガス流路用部材24は、酸性ガス分離層20に挟持される。図示例においては、酸性ガス分離層20は、一例として、長方形のシート状物である。
図示例の分離モジュール10は好ましい態様として、促進輸送型である。そのため、酸性ガス分離層20は、促進輸送膜20aと、多孔質支持体20bとから構成される。
なお、本発明は、促進輸送型の分離モジュールに限定はされず、前述の特許文献1に示されるような、溶解拡散膜を用いる溶解拡散型の分離モジュールであってもよい。
Such a supply gas flow path member 24 is sandwiched between the acidic gas separation layers 20. In the illustrated example, the acid gas separation layer 20 is, for example, a rectangular sheet.
The separation module 10 in the illustrated example is a facilitated transport type as a preferred embodiment. Therefore, the acidic gas separation layer 20 includes a facilitated transport film 20a and a porous support 20b.
The present invention is not limited to the facilitated transport type separation module, and may be a dissolution / diffusion type separation module using a dissolution / diffusion membrane as disclosed in Patent Document 1 described above.

促進輸送膜20aは、少なくとも、供給ガス流路用部材24を流れる原料ガスGに含有される酸性ガスGcと反応するキャリア、および、このキャリアを担持する親水性化合物を含有する。このような促進輸送膜20aは、原料ガスGから酸性ガスGcを選択的に透過させる機能(酸性ガスGcを選択的に輸送する機能)を有している。
促進輸送型の分離モジュールは、高温かつ高湿での使用が必要条件である。従って、促進輸送膜20aは、高温下(例えば、100〜200℃)でも、酸性ガスGcを選択的に透過させる機能を有する。また、原料ガスGが水蒸気を含んでも、水蒸気を親水性化合物が吸湿して促進輸送膜20aが水分を保持することで、さらにキャリアが酸性ガスGcを輸送し易くなるので、溶解拡散膜を用いる場合に比べて分離効率が高まる。
The facilitated transport film 20a contains at least a carrier that reacts with the acidic gas Gc contained in the source gas G flowing through the supply gas flow path member 24, and a hydrophilic compound that supports the carrier. Such a facilitated transport film 20a has a function of selectively permeating the acidic gas Gc from the source gas G (a function of selectively transporting the acidic gas Gc).
The facilitated transport type separation module is required to be used at high temperature and high humidity. Therefore, the facilitated transport film 20a has a function of selectively permeating the acidic gas Gc even at high temperatures (for example, 100 to 200 ° C.). Moreover, even if the source gas G contains water vapor, the hydrophilic compound absorbs water vapor and the facilitated transport film 20a retains moisture, so that the carrier can more easily transport the acidic gas Gc. 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、0.025m〜500m2がさらに好ましい。中でも、促進輸送膜20aの膜面積は、実用的な観点から、1〜100m2が、特に好ましい。
促進輸送膜20aの膜面積を上記範囲とすることにより、膜面積に対して効率よく酸性ガスGcを分離でき、また、加工性も良好になる。
The membrane area of the facilitated transport membrane 20a may be set as appropriate according to the size of the separation module 10, the processing capacity required for the separation module 10, and the like. Specifically, preferably 0.01~1000M 2, more preferably 0.02~750M 2, more preferably 0.025m~500m 2. Among these, the membrane area of the facilitated transport film 20a is particularly preferably 1 to 100 m 2 from a practical viewpoint.
By setting the membrane area of the facilitated transport membrane 20a within the above range, the acidic gas Gc can be efficiently separated with respect to the membrane area, and the processability is also improved.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、および、炭酸セシウム等が例示される。
アルカリ金属重炭酸塩としては、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ルビジウム、および、炭酸水素セシウム等が例示される。
さらに、アルカリ金属水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、および、水酸化セシウム等が例示される。
これらの中でも、アルカリ金属炭酸塩が好ましく、また、酸性ガスとの親和性が良いという観点から、水に対する溶解度の高いカリウム、ルビジウム、および、セシウムを含む化合物が好ましい。
Examples of the alkali metal carbonate include lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, rubidium carbonate, and cesium carbonate.
Examples of the alkali metal bicarbonate include lithium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, rubidium hydrogen carbonate, and cesium hydrogen carbonate.
Furthermore, examples of the alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, and cesium hydroxide.
Among these, alkali metal carbonates are preferable, and compounds having high solubility in water, potassium, rubidium, and cesium are 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。
また、ブロッキングの抑制効果を、より好適に得られる等の点で、2種以上のアルカリ金属化合物をキャリアとして用いる場合には、潮解性を有する第1化合物と、第1化合物よりも潮解性が低く比重が小さい第2化合物を含むのが好ましい。一例として、第1化合物としては炭酸セシウムが、第2化合物としては炭酸カリウムが、例示される。
Moreover, when using an alkali metal compound as a carrier, two or more kinds of carriers may be used in combination.
When two or more types of carriers are present in the facilitated transport film 20a, different carriers can be separated from each other in the film. Thereby, due to the difference in deliquescence of a plurality of carriers, due to the hygroscopicity of the facilitated transport film 20a, the facilitated transport films 20a or the facilitated transport film 20a and other members are stuck together at the time of manufacture. (Blocking) can be suitably suppressed.
Moreover, when using 2 or more types of alkali metal compounds as a carrier by the point of being able to obtain the blocking inhibitory effect more suitably, the deliquescence property is more excellent than the first compound having deliquescence and the first compound. It is preferable to include a second compound having a low specific gravity. As an example, the first compound is exemplified by cesium carbonate, and the second compound is exemplified by potassium carbonate.

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

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

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

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

促進輸送膜20aは、単層構成でも、複数層から構成されるものでもよい。
ここで、促進輸送膜20aが複数層から構成される場合には、同じ膜を積層してもよく、組成、含有する成分の種類や数、pH、含有する各成分の濃度等が異なる膜を積層してもよい。
The facilitated transport film 20a may be composed of a single layer or a plurality of layers.
Here, in the case where the facilitated transport film 20a is composed of a plurality of layers, the same film may be laminated, and films having different compositions, types and number of components to be contained, pH, concentrations of each component to be contained, etc. You may laminate.

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

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

この2層構成の多孔質支持体20bでは、多孔質膜が促進輸送膜20a側となる。
多孔質膜は、耐熱性を有し、また加水分解性の少ない材料からなることが好ましい。このような多孔質膜としては、具体的には、ポリスルフォン、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, polytetrafluoroethylene (PTFE), and high molecular weight polyethylene. An example is a stretched porous membrane.
Among them, a stretched porous membrane of PTFE or high molecular weight polyethylene has a high porosity, is small in inhibition of diffusion of acidic gas (especially carbon dioxide gas), and is preferable from the viewpoints of strength and manufacturing suitability. Among them, a stretched porous membrane of PTFE is preferably used in terms of heat resistance and low hydrolyzability.

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

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

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

多孔質支持体20bが補助支持膜を有することにより、力学的強度を向上させることができる。そのため、例えば、後述するロール・トゥ・ロール(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。
また、多孔質支持体20bを単層にする場合には、多孔質支持体20bの厚さは、30〜500μmが好ましい。
If the porous support 20b is too thin, the strength is difficult. Considering this point, the thickness of the porous membrane is preferably 5 to 100 μm, and the thickness of the auxiliary support membrane is preferably 50 to 300 μm.
When the porous support 20b is a single layer, the thickness of the porous support 20b is preferably 30 to 500 μm.

このような酸性ガス分離層20は、促進輸送膜20aとなる成分を含む液体状の塗布組成物(塗料/塗布液)を調製して、多孔質支持体20bに塗布して、乾燥する、いわゆる塗布法で作製できる。
すなわち、まず、親水性化合物、キャリア、および、必要に応じて添加するその他の成分を、それぞれ適量で水(常温水または加温水)に添加して、十分、攪拌することで、促進輸送膜20aとなる塗布組成物を調製する。
この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。
Such an acidic gas separation layer 20 is prepared by preparing a liquid coating composition (coating / coating liquid) containing a component that becomes the facilitated transport film 20a, applying it to the porous support 20b, and drying it. It can be produced by a coating method.
That is, first, a hydrophilic compound, a carrier, and other components to be added as necessary are respectively added to water (room temperature water or warm water) in appropriate amounts, and sufficiently stirred to facilitate transport film 20a. A coating composition is prepared.
In the preparation of 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、酸性ガス分離層20を作製する。
ここで、組成物の塗布および乾燥は、所定のサイズに切断されたカットシート状の多孔質支持体20bに行う、いわゆる枚葉式で行ってもよい。
好ましくは、酸性ガス分離層20の作製は、いわゆる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。
The acidic gas separation layer 20 is produced by applying this composition to the porous support 20b and drying it.
Here, the application and drying of the composition may be performed in a so-called single-wafer type, which is performed on a cut sheet-like porous support 20b cut into a predetermined size.
Preferably, the acid gas separation layer 20 is produced by so-called RtoR. That is, the prepared coating composition is applied while the porous support 20b is sent out from the feed roll formed by winding the long porous support 20b and conveyed in the longitudinal direction, and then the applied coating composition is applied. The product (coating film) is dried to produce the acidic gas separation layer 20 formed by forming the facilitated transport film 20a on the surface of the porous support 20b, and the produced acidic gas separation layer 20 is wound up.

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

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

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

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。図示例において、透過ガス流路用部材26は、一例として長方形のシート状物である。
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32を透過した酸性ガスGcを、中心筒12の貫通孔12aに流すための部材である。
前述のように、図示例において、積層体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。
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。また、この酸性ガスGcの流路を適正に形成するために、後述する接着剤層30が浸透する必要が有る。この点を考慮すると、透過ガス流路用部材26は、供給ガス流路用部材24と同様、網目構造(ネット状/メッシュ状)の部材が好ましい。
The laminated body 14 is further laminated with a permeating gas flow path member 26. In the illustrated example, the permeating gas channel member 26 is, for example, a rectangular sheet.
The permeating gas channel member 26 is a member for causing the acidic gas Gc that has reacted with the carrier and permeated through the acidic gas separation layer 32 to flow into the through hole 12a of the central cylinder 12.
As described above, in the illustrated example, the 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.
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. Further, in order to properly form the flow path of the acidic gas Gc, the adhesive layer 30 described later needs to penetrate. Considering this point, the permeating gas channel member 26 is preferably a member having a mesh structure (net / mesh), like the supply gas channel member 24.

透過ガス流路用部材26の形成材料は、十分な強度や耐熱性を有するものであれば、各種の材料が利用可能である。具体的には、エポキシ含浸ポリエステルなどポリエステル系の材料、ポリプロピレンなどポリオレフィン系材料、ポリテトラフルオロエチレンなどフッ素系の材料、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スパイラル積層体14aの作製方法を説明する。なお、以下の説明に用いる図4〜図7では、図面を簡潔にして構成を明確に示すために、供給ガス流路部材24および透過ガス流路部材26は、端面(端部)のみをネット状で示す。   Hereinafter, the lamination method of the laminated body 14, and the winding method of the laminated body 14, ie, the preparation method of the spiral laminated body 14a, are demonstrated. 4 to 7 used in the following description, the supply gas passage member 24 and the permeate gas passage member 26 have only end faces (end portions) in order to simplify the drawings and clearly show the configuration. Shown in the form.

まず、図4(A)および(B)に概念的に示すように、中心筒12の延在方向と短手方向とを一致して、中心筒12に、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。
ここで、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の先端部を入れ込み、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. 4 (A) and 4 (B), the extending direction of the central cylinder 12 and the short direction coincide with each other, and a fixing means such as a Kapton tape or an adhesive is attached to the central cylinder 12. 34 is used to fix the end of the permeating gas channel member 26.
Here, it is preferable that the tube wall of the center tube 12 is 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 is fixed to the inner peripheral surface of the central cylinder 12 by a 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.

一方で、図5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。なお、この際には、酸性ガス分離層20は均等に二つ折りにするのではなく、図5に示すように、一方が、若干、長くなるように、二つ折りする。
また、供給ガス流路用部材24による促進輸送膜20aの損傷を防止するために、酸性ガス分離層20を二つ折りにした谷部に、二つ折りにしたシート状の保護部材(例えば、カプトンテープやPTFEテープなど)を配置するのが好ましい。
On the other hand, as conceptually shown in FIG. 5, the acidic gas separation layer 20 is folded in half with the facilitated transport membrane 20 a inside, and the supply gas flow path member 24 is sandwiched therebetween. That is, a sandwiching body 36 is produced in which the supply gas flow path member 24 is sandwiched between the acidic gas separation layers 20 folded in half. In this case, the acidic gas separation layer 20 is not equally folded in half, but is folded in half so that one is slightly longer as shown in FIG.
Further, in order to prevent the facilitated transport film 20a from being damaged by the supply gas flow path member 24, a sheet-like protective member (for example, Kapton tape) folded in half at the trough portion where the acidic gas separation layer 20 is folded in half. Or a PTFE tape) is preferably disposed.

さらに、二つ折りにした酸性ガス分離層20の短い方の表面(多孔質支持体20bの表面)に、接着剤層30となる接着剤30aを塗布する。
ここで、接着剤30a(すなわち、接着剤層30)は、図5に示すように、x方向の両端部近傍で、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x方向の全域に延在して帯状に塗布する。
以下、x方向(原料ガス供給方向)を、幅方向とも言う。また、前述のように、x方向と直交するy方向は、積層体14の巻回方向と一致する。
Further, an adhesive 30a to be the adhesive layer 30 is applied to the shorter surface of the acid gas separation layer 20 folded in half (the surface of the porous support 20b).
Here, as shown in FIG. 5, the adhesive 30 a (that is, the adhesive layer 30) extends in the vicinity of both end portions in the x direction and extends in the whole area in the y direction. In the vicinity of the end on the opposite side, it extends over the entire region in the x direction and is applied in a strip shape.
Hereinafter, the x direction (source gas supply direction) is also referred to as a width direction. In addition, as described above, the y direction orthogonal to the x direction coincides with the winding direction of the stacked body 14.

次いで、図6(A)および(B)に概念的に示すように、接着剤30aを塗布した面を透過ガス流路用部材26に向け、かつ、折り返し側を中心筒12に向けて、挟持体36を、中心筒12に固定した透過ガス流路用部材26に積層し、透過ガス流路用部材26と酸性ガス分離層20(多孔質支持体20b)とを接着する。   Next, as conceptually shown in FIGS. 6A and 6B, the surface on which the adhesive 30 a is applied is directed toward the permeating gas flow path member 26, and the folded side is sandwiched toward the central cylinder 12. The body 36 is laminated on the permeate gas channel member 26 fixed to the central cylinder 12, and the permeate gas channel member 26 and the acidic gas separation layer 20 (porous support 20b) are bonded.

さらに、図6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6に示すように、この面の接着剤30aも、先と同様、幅方向の両端部近傍で、巻回方向の全域に延在して帯状に塗布し、さらに、折り返し部と逆側の端部近傍で幅方向の全域に延在して帯状に塗布する。
Further, as shown in FIG. 6, an adhesive 30 a to be the adhesive layer 30 is applied to the upper surface of the laminated sandwiched body 36 (the surface of the long porous support 20 b). In the following description, the direction opposite to the permeating gas flow path member 26 first fixed to the central cylinder 12 by the fixing means 34 is also referred to as the upper side.
As shown in FIG. 6, the adhesive 30a on this surface is also applied in the form of a strip extending in the entire winding direction in the vicinity of both ends in the width direction, and further on the opposite side to the folded portion. It extends in the entire width direction in the vicinity of the end portion and is applied in a strip shape.

次いで、図7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. 7, a permeating gas flow path member 26 is laminated on the sandwiching body 36 coated with the adhesive 30a, and the acidic gas separation layer 20 (porous support 20b) and the permeating medium are permeated. The gas flow path member 26 is bonded to form the laminate 14.

次いで、先と同様、図5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6に示すように接着剤30aを塗布して、次いで、図7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. 5, as shown in FIG. 5, 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, as in the previous case, an adhesive 30a is applied to the upper surface of the laminated sandwiching body 36 as shown in FIG. 6, and then, as shown in FIG. It laminates | stacks and adheres and the laminated body 14 of the 2nd layer is laminated | stacked.

以下、図5〜図7の工程を繰り返して、図8に概念的に示すように、所定数の積層体14を積層する。
なお、この際においては、図8に示すように、積層体14は、上方に行くにしたがって、次第に、巻回方向に中心筒12から離間するように積層するのが好ましい。これにより、中心筒12への積層体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。
Thereafter, the steps shown in FIGS. 5 to 7 are repeated, and a predetermined number of laminated bodies 14 are laminated as conceptually shown in FIG.
In this case, as shown in FIG. 8, it is preferable that the laminated body 14 is laminated so as to be gradually separated from the central 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8に示すように、中心筒12の外周面に接着剤38aを、最初に中心筒38に固定した透過ガス流路用部材26の上面の中心筒12と挟持体36との間に接着剤38bを、それぞれ、塗布する。   When the predetermined number of the laminated bodies 14 are laminated, as shown in FIG. 8, the center tube 12 on the upper surface of the permeating gas flow path member 26 that is first fixed to the center tube 38 with the adhesive 38 a on the outer peripheral surface of the center tube 12. The adhesive 38b is applied between the sandwiching body 36 and the adhesive 36b.

次いで、図8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)。   Next, as indicated by an arrow yw in FIG. 8, the laminated body 14 is wound (wound) around the central cylinder 12 so as to wind the laminated body 14.

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12に巻回してなるスパイラル積層体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 spiral laminated body 14a formed by winding the laminated body 14 around the central cylinder 12 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、網目構造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(x方向)の両端部近傍で、巻回方向(y方向)の全域に延在して帯状に形成される。さらに、接着剤層30は、この幅方向両端部近傍の接着剤30を幅方向に横切るように、中心筒12側となる折り返し部と逆側の端部近傍で幅方向の全域に延在して帯状に形成される。すなわち、接着剤層30は、中心筒12側を開放して、透過ガス流路用部材26および多孔質支持体20bの外周を囲むように形成される。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。
これにより、積層体14の透過ガス流路用部材26には、中心筒12側が開放するエンベロープ状の流路が形成される。従って、酸性ガス分離層20を透過して透過ガス流路用部材26に流入した酸性ガスGcは、外部に流出することなく、透過ガス流路用部材26内を中心筒12に向かって流れ、貫通孔12aから中心筒12内に流入する。
Here, the adhesive 30a is applied to the porous support 20b, and the adhesive 30a is bonded to the permeated gas flow path member 26 having a network structure. 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) extends in the vicinity of both ends in the width direction (x direction) and extends in the entire winding direction (y direction) and is formed in a strip shape. Further, the adhesive layer 30 extends in the entire width direction in the vicinity of the end portion on the opposite side to the folded portion on the central tube 12 side so as to cross the adhesive 30 in the width direction in the vicinity of both ends in the width direction. It is formed in a strip shape. That is, the adhesive layer 30 is formed so as to surround the outer peripheries of the permeating gas flow path member 26 and the porous support 20b by opening the central tube 12 side. Further, the permeating gas channel member 26 is sandwiched between the facilitated transport films 20a.
As a result, an envelope-like flow path is formed in the permeate gas flow path member 26 of the laminate 14 so that the central tube 12 side is open. Therefore, the acidic gas Gc that has passed through the acidic gas separation layer 20 and has flowed into the permeate gas flow path member 26 flows toward the central cylinder 12 in the permeate gas flow path member 26 without flowing out, It flows into the center tube 12 from the through hole 12a.

本発明の分離モジュール10において、接着剤層30(接着剤30a)は、十分な接着力、耐熱性および耐湿性を有するものであれば、各種の公知の接着剤が利用可能である。
一例として、エポキシ樹脂、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、ポリエステル、セルロース誘導体(ニトロセルロース等)、スチレン−ブタジエン共重合体、各種の合成ゴム系樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素ホルムアミド樹脂等が好適に例示される。
In the separation module 10 of the present invention, various known adhesives can be used as 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スパイラル積層体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、スパイラル積層体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, telescope prevention plates (telescope prevention members) 16 are disposed at both ends of the spiral laminate 14a produced in this way.
As described above, the telescope prevention plate 16 is a so-called telescope in which the spiral laminated body 14a is pressed by the source gas G, the supply-side end face is pushed in a nested manner, and the opposite end face protrudes in a nested manner. This is a member for preventing the 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。
図示例において、テレスコープ防止板は、円環状の外環部16aと、外環部16aの中に中心を一致して配置される円環状の内環部16bと、外環部16aおよび内環部16bを連結して固定するリブ(スポーク)16cとを有して構成される。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。
図示例において、リブ16cは、外環部16aおよび内環部16bの中心から、等角度間隔で放射状に設けられおり、外環部16aと内環部16bとの間で、かつ、各リブ16cの間隙が、原料ガスGもしくは残余ガスGrが通過する開口部16dとなっている。
In the present invention, as the telescoping prevention plate 16, various known types used for spiral type separation modules can be used.
In the illustrated example, the telescope prevention plate includes an annular outer ring portion 16a, an annular inner ring portion 16b arranged in the outer ring portion 16a so as to coincide with the center, an outer ring portion 16a and an inner ring. And a rib (spoke) 16c for connecting and fixing the portion 16b. As described above, the center tube 12 around which the stacked body 14 is wound passes through the inner ring portion 16b.
In the illustrated example, the ribs 16c are provided radially at equal angular intervals from the center of the outer ring part 16a and the inner ring part 16b, and between the outer ring part 16a and the inner ring part 16b and each rib 16c. Is an opening 16d through which the source gas G or the residual gas Gr passes.

また、テレスコープ防止板16は、スパイラル積層体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、スパイラル積層体14aの端面全域を原料ガスの供給や残著ガスGrの排出に使用するために、テレスコープ防止板16とスパイラル積層体14aの端面とは、若干の間隙を有して配置される。   Further, the telescope prevention plate 16 may be disposed in contact with the end face of the spiral laminate 14a. However, in general, since the entire end face of the spiral laminated body 14a is used for supplying the source gas and discharging the residual gas Gr, there is a slight gap between the telescope prevention plate 16 and the end face of the spiral laminated body 14a. Arranged.

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

被覆層18は、スパイラル積層体14aの周面を覆って、この周面すなわちスパイラル積層体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 covers the peripheral surface of the spiral laminated body 14a and blocks the discharge of the source gas G and the residual gas Gr from the peripheral surface other than the end face of the spiral laminated body 14a to the outside.

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、スパイラル積層体14aに巻き付けてなる被覆層18が例示される。
なお、この際においては、必要に応じて、被覆層18とスパイラル積層体14aとの間に、スパイラル積層体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 source 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, a wire made of FRP is impregnated with the adhesive used for the adhesive layer 30 described above, and the wire impregnated with the adhesive is wound around the spiral laminated body 14a in multiple layers without a gap as necessary. The covering layer 18 is illustrated.
In this case, if necessary, a sheet-like member such as Kapton tape is provided between the coating layer 18 and the spiral laminate 14a to prevent the adhesive from penetrating into the spiral laminate 14a. Also good.

以上、本発明の分離モジュール(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。   As mentioned above, although the separation module (acid gas separation module) of this invention was demonstrated in detail, this invention is not limited to the above-mentioned example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, various improvement and change are performed. Of course, it's also good.

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

[実施例1]
<酸性ガス分離層の作製>
ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸共重合体(クラレ社製 クラストマーAP-20)を3.3質量%、架橋剤(和光純薬社製 25質量%グルタルアルデヒド水溶液)を0.016質量%、含む水溶液を調製した。この水溶液に、1M塩酸を添加して、架橋させた。
架橋後、40%炭酸セシウム水溶液(稀産金属社製)を炭酸セシウム濃度が7.0重量%になるように添加して、脱泡し、塗布組成物を調製した。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。
[Example 1]
<Production of acid gas separation layer>
An aqueous solution containing 3.3% by mass of a polyvinyl alcohol-polyacrylic acid copolymer (Clastomer AP-20 manufactured by Kuraray Co., Ltd.) and 0.016% by mass of a crosslinking agent (25% by mass glutaraldehyde aqueous solution manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Prepared. To this aqueous solution, 1M hydrochloric acid was added for crosslinking.
After the crosslinking, a 40% aqueous cesium carbonate solution (manufactured by Rare Metal Co., Ltd.) was added so that the concentration of cesium carbonate was 7.0% by weight and defoamed to prepare a coating composition. That is, in this example, cesium carbonate serves as a carrier for the facilitated transport film 20a.

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。
Then, the facilitated transport film 20a and the porous support 20b (a laminate (manufactured by GE)) obtained by laminating porous PTFE on the surface of a PP nonwoven fabric and dried are applied. An acidic gas separation layer 20 composed of the support 20b was produced.
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(トリコット編みのエポキシ含浸ポリエステル)を挟み込むようにして固定して、図4に示すような状態とした。なお、中心筒12は、内部に仕切りが付いている。
<Production of separation module>
A central cylinder 12 having a slit extending in the center line direction on the side surface was prepared. A permeating gas flow path member 26 (tricot knitted epoxy-impregnated polyester) is fixed to the slit of the central cylinder 12 so as to be in a state shown in FIG. The center tube 12 has a partition inside.

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5に示すように、一方の酸性ガス分離層20が、若干、長くなるように行った。二つ折りした酸性ガス分離層20の谷部にカプトンテープを貼り、供給ガス流路用部材24の端部が促進輸送膜20aの谷部を傷つけないように補強した。
次いで、二つ折りした酸性ガス分離層20に、供給ガス流路用部材24(厚さ0.44mm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. 5, the half-folding was performed so that one acidic gas separation layer 20 was slightly longer. Kapton 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.
Next, a supply gas flow path member 24 (a polypropylene net having a thickness of 0.44 mm) was sandwiched between the folded acid gas separation layers 20 to produce a sandwiching body 36.

なお、この供給ガス流路用部材24には、内部に、原料ガスGの流路変更部材として、図3(A)に概念的に示すような、流路壁50aおよび50bが形成されている。
流路壁50aおよび50bは、エポキシ系接着剤で形成した。流路壁50aおよび50bの厚さLは8mmとした。さらに、供給ガス流路用部材24の面積に対する流路壁50aおよび50bの面積(面積比)は0.53%とした。
The supply gas flow path member 24 has flow path walls 50a and 50b as conceptually shown in FIG. 3A as flow path changing members for the source gas G. .
The channel walls 50a and 50b were formed of an epoxy adhesive. The thickness L of the channel walls 50a and 50b was 8 mm. Furthermore, the area (area ratio) of the flow path walls 50a and 50b with respect to the area of the supply gas flow path member 24 was 0.53%.

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5に示すように、幅方向(x方向)の両端部近傍に、巻回方向(y方向)の全域に延在し、かつ、巻回方向の折り返し部と逆側の端部近傍に、幅方向の全域に延在して、高粘度(約40Pa・s)のエポキシ系樹脂からなる接着剤30a(ヘンケルジャパン社製 E120HP)を塗布した。
次いで、接着剤30aを塗布した側を下方に向けて、図6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6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7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. 5, on the porous support 20b side where the acidic gas separation layer 20 of the sandwiching body 36 is shorter, the entire region in the winding direction (y direction) is located in the vicinity of both ends in the width direction (x direction). And an adhesive 30a made of an epoxy resin having a high viscosity (about 40 Pa · s) extending in the entire width direction in the vicinity of the end opposite to the folded portion in the winding direction. E120HP manufactured by Henkel Japan Co., Ltd. was applied.
Next, the side to which the adhesive 30a was applied was directed downward, and the sandwiched body 36 and the permeating gas channel member 26 fixed to the central cylinder 12 were laminated and bonded as shown in FIG.
Next, on the upper surface of the acidic gas separation layer 20 of the sandwiching body 36 laminated on the permeating gas channel member 26, as shown in FIG. And the adhesive 30a was apply | coated to the whole area of the width direction in the vicinity of the edge part on the opposite side to the folding | turning part of a winding direction. Further, as shown in FIG. 7, a permeate 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5に示す挟持体36を、もう一つ作製し、同様に、短い側の酸性ガス分離層20の多孔質支持体20b側に、同様に接着剤30aを塗布した。次いで、図6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6と同様に接着剤30aを塗布し、その上に、図7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。
In the same manner as described above, another sandwich member 36 shown in FIG. 5 was produced, and similarly, the adhesive 30a was similarly applied to the porous support 20b side of the short acid gas separation layer 20 on the short side. Next, in the same manner as in FIG. 6, the sandwiched body 36 is directed to the first layered body 14 (the permeate gas flow path member 26) formed on the first layer on the side to which the adhesive 30 a has been applied. It laminated | stacked on the laminated body 14 (member 26 for permeate gas flow paths), and was adhere | attached. Further, an adhesive 30a is applied to the upper surface of the sandwiching body 36 in the same manner as in FIG. 6, and a permeating gas flow path member 26 is laminated thereon and adhered in the same manner as in FIG. An eye laminate 14 was formed.
Further, the third layered product 14 was formed on the second layered product 14 in the same manner as the second layer.

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8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8の矢印yx方向に中心筒12を回転することで、積層した3層の積層体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スパイラル積層体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 yx in FIG. 8, the stacked three-layer laminate 14 is wound around the central cylinder 12 in a multiple manner, and tension is applied in the direction of pulling the laminate 14. Thus, a spiral laminated body 14a was obtained.

さらに、スパイラル積層体14aの両端部に、内環部16bに中心筒12を挿通して、図8に示される形状の、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の周面およびスパイラル積層体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を作成した。
作成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)。
Further, the center tube 12 was inserted into the inner ring portion 16b at both ends of the spiral laminated body 14a, and the PPS telescope prevention plate 16 made of 40% glass fiber having the shape shown in FIG. 8 was attached.
Further, 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 spiral laminated body 14a, and the separation module 10 was created.
The membrane area of the created separation module 10 is 1.2 m 2 in total for the three layers (design value).

[実施例2]
流路壁50aおよび50bの厚さLを26mmとし、供給ガス流路用部材24の面積に対する流路壁50aおよび50bの面積(面積比)を1.81%とした以外は、実施例1と同様にして分離モジュール10を作製した。
[Example 2]
Example 1 except that the thickness L of the flow path walls 50a and 50b is 26 mm and the area (area ratio) of the flow path walls 50a and 50b with respect to the area of the supply gas flow path member 24 is 1.81%. A separation module 10 was produced in the same manner.

[実施例3]
積層体14の積層数を20とした以外は、実施例1と同様にして分離モジュール10を作製した。作成した分離モジュール10の膜面積は、20層の合計で30m2である(設計値)。
[Example 3]
A separation module 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the number of laminated layers 14 was 20. The membrane area of the created separation module 10 is 30 m 2 in total for 20 layers (design value).

[実施例4]
供給ガス流路用部材24に形成する流路壁を、流路壁50aおよび50bに変えて、図3(B)に示すような流路壁50c、50dおよび50eにした以外は、実施例1と同様にして分離モジュール10を作製した。
本例においては、供給ガス流路用部材24の面積に対する流路壁50c、50dおよび50eの面積(面積比)は0.82%である。
[Example 4]
Example 1 except that the flow path wall formed in the supply gas flow path member 24 is changed to the flow path walls 50a and 50b to have the flow path walls 50c, 50d and 50e as shown in FIG. In the same manner, a separation module 10 was produced.
In this example, the area (area ratio) of the flow path walls 50c, 50d and 50e with respect to the area of the supply gas flow path member 24 is 0.82%.

[実施例5]
供給ガス流路用部材24に形成する流路壁を、流路壁50aおよび50bに変えて、図3(D)に示すような流路壁50hおよび50iにした以外は、実施例1と同様にして分離モジュール10を作製した。
本例においては、供給ガス流路用部材24の面積に対する流路壁50hおよび50iの面積(面積比)は0.47%である。
[Example 5]
The flow path wall formed in the supply gas flow path member 24 is changed to the flow path walls 50a and 50b, and the flow path walls 50h and 50i as shown in FIG. Thus, the separation module 10 was produced.
In this example, the area (area ratio) of the flow path walls 50h and 50i with respect to the area of the supply gas flow path member 24 is 0.47%.

[実施例6]
供給ガス流路用部材24に形成する流路壁を、流路壁50aおよび50bに変えて、図3(C)に示すような流路壁50fおよび50gにし、かつ、流路壁の厚さLを13mmとした以外は、実施例1と同様にして分離モジュール10を作製した。
本例においては、供給ガス流路用部材24の面積に対する流路壁50fおよび50gの面積(面積比)は1.2%である。
[Example 6]
The flow path walls formed in the supply gas flow path member 24 are changed to the flow path walls 50a and 50b to form flow path walls 50f and 50g as shown in FIG. 3C, and the thickness of the flow path wall. A separation module 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that L was 13 mm.
In this example, the area (area ratio) of the flow path walls 50f and 50g with respect to the area of the supply gas flow path member 24 is 1.2%.

[比較例1]
供給ガス流路用部材24が流路壁50aおよび50bを有さない以外は、実施例1と同様に分離モジュールを作成した。
[Comparative Example 1]
A separation module was prepared in the same manner as in Example 1 except that the supply gas channel member 24 did not have the channel walls 50a and 50b.

<モジュールファクタ>
作製した各実施例および比較例の分離モジュールのモジュールファクタを、分離モジュールと、分離モジュールに用いた多孔質支持体20b上の促進輸送膜20a自体との、それぞれの分離係数を測定することで、算出した。
なお、本例では、CO2/H2分離係数およびCO2/N2分離係数を測定し、各分離係数毎に、モジュールファクタを算出した。
<Module factor>
By measuring the separation factors of the separation modules of the produced separation modules of Examples and Comparative Examples, the separation module and the facilitated transport membrane 20a itself on the porous support 20b used in the separation module, Calculated.
In this example, the CO 2 / H 2 separation factor and the CO 2 / N 2 separation factor were measured, and the module factor was calculated for each separation factor.

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

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

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

上記表に示されるように、供給ガス流路用部材24に流路壁を有する本発明の分離モジュールは、流路壁を有さない比較例の分離モジュールよりも、高いモジュールファクタを示しており、優れた分離性能を有している。なお、実施例3は、膜面積が大きいために、モジュールファクタが出にくかったと考えられる。
特に、供給方向に対して原料ガスGを逆流させ、次いで、供給方向に向かうように流路壁を形成した実施例6の分離モジュールは、優れた分離性能を示している。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
As shown in the above table, the separation module of the present invention having the flow path wall in the supply gas flow path member 24 shows a higher module factor than the separation module of the comparative example having no flow path wall. , Has excellent separation performance. In Example 3, since the membrane area was large, it was considered that the module factor was difficult to come out.
In particular, the separation module of Example 6 in which the source gas G is made to flow backward with respect to the supply direction and then the flow path wall is formed so as to face the supply direction shows excellent separation performance.
From the above results, the effects of the present invention are clear.

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

10 (酸性ガス)分離モジュール
12 中心筒
14 積層体
14a スパイラル積層体
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
50a,50b,50c,50d,50e,50f,50g,50h,50i 流路壁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 (Acid gas) separation module 12 Central cylinder 14 Laminated body 14a Spiral laminated body 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 member 24 Supply gas channel member 26 Permeate gas channel member 30 Adhesive layer 30a Adhesive 34 Fixing means 36 Holding member 40 Adhesive member 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f, 50g, 50h, 50i flow Road wall

Claims (7)

原料ガスから酸性ガスを分離する酸性ガス分離膜を有するシート状の酸性ガス分離層と、前記酸性ガス分離層に積層されるシート状で、内部が前記原料ガスの流路となる供給ガス流路用部材とを有し、
さらに、前記供給ガス流路用部材の内部に、前記原料ガスの流路を変更する流路変更部材を有し、
前記原料ガスの供給方向をx方向、このx方向と直交する方向をy方向とした際に、前記流路変更部材が、前記x方向に、複数、配置されており、かつ、少なくとも1つの流路変更部材は、前記供給ガス流路用部材のy方向の一方の端部からy方向に向かって延在し、他の少なくとも1つの流路変更部材は、前記供給ガス流路用部材のy方向の逆側の端部からy方向に向かって延在するものであり、
さらに、前記x方向の最上流に位置する前記流路変更部である最上流流路変更部材は、前記供給ガス流路用部材のy方向の一方の端部からy方向に向かって延在し、かつ、前記y方向の一方の端部から前記x方向の下流側に向かうように、前記y方向に対して傾斜するものであり、
前記最上流流路変更部材の前記x方向の直下流に位置する前記流路変更部材は、前記供給ガス流路用部材の前記最上流流路変更部材とは逆側の前記y方向の端部からy方向に向かって延在し、かつ、前記逆側のy方向の端部から前記x方向の上流側に向かうように、前記y方向に対して傾斜するものであることを特徴とする酸性ガス分離モジュール。
A sheet-like acidic gas separation layer having an acidic gas separation membrane that separates the acidic gas from the raw material gas, and a supply gas flow passage that is laminated on the acidic gas separation layer and has the inside serving as the raw material gas passage A member for
Furthermore, it has a flow path changing member that changes the flow path of the source gas inside the supply gas flow path member,
When the supply direction of the source gas is the x direction and the direction orthogonal to the x direction is the y direction, a plurality of the flow path changing members are arranged in the x direction, and at least one flow The path changing member extends in the y direction from one end in the y direction of the supply gas flow path member, and the other at least one flow path changing member is the y of the supply gas flow path member. Extending in the y direction from the opposite end of the direction,
Furthermore, the most upstream flow path changing member, which is the flow path changing section located at the most upstream in the x direction, extends from one end of the supply gas flow path member in the y direction in the y direction. And it inclines with respect to the y direction so as to go from one end in the y direction toward the downstream side in the x direction,
The flow path changing member located immediately downstream in the x direction of the most upstream flow path changing member is an end of the supply gas flow path member in the y direction opposite to the most upstream flow path changing member. And extending in the y direction, and is inclined with respect to the y direction so as to be directed from the opposite end of the y direction toward the upstream side in the x direction. Gas separation module.
前記流路変更部材は、前記原料ガスの供給方向に対して逆流する方向に向かい、その後、前記原料ガスの供給方向に向かうように、前記原料ガスの流路を変更する請求項1に記載の酸性ガス分離モジュール。   2. The flow path of the source gas according to claim 1, wherein the flow path changing member changes a flow path of the raw material gas so as to go in a direction of flowing backward with respect to the supply direction of the raw material gas, and thereafter, in a direction of supplying the raw material gas. Acid gas separation module. 前記流路変更部材は、前記供給ガス流路用部材の厚さ方向に高さ方向を有し、前記供給ガス流路用部材の面方向に延在する壁状の部材であり、
かつ、この壁の厚さが5〜50mmである請求項1または2に記載の酸性ガス分離モジュール。
The flow path changing member is a wall-shaped member having a height direction in a thickness direction of the supply gas flow path member and extending in a surface direction of the supply gas flow path member,
And the acid gas separation module of Claim 1 or 2 whose thickness of this wall is 5-50 mm.
前記供給ガス流路用部材の面方向において、前記流路変更部材の面積が、前記供給ガス流路用部材の全面積の0.01〜10%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 area of the flow path changing member in the surface direction of the supply gas flow path member is 0.01 to 10% of the total area of the supply gas flow path member. The acid gas separation module according to 1. 前記供給ガス流路用部材と酸性ガス分離層とを含む積層体を巻回してなるスパイラル型である請求項1〜4のいずれか1項に記載の酸性ガス分離モジュール。   5. The acidic gas separation module according to claim 1, wherein the acidic gas separation module is a spiral type formed by winding a laminate including the supply gas flow path member and the acidic gas separation layer. 前記酸性ガス分離層によって供給ガス流路用部材を挟持し、さらに、その両面に前記酸性ガス分離膜が分離した酸性ガスの流路となる、シート状の透過ガス流路用部材を積層してなる積層体を、少なくとも1つ有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の酸性ガス分離モジュール。 A supply gas flow path member is sandwiched between the acidic gas separation layers, and sheet-shaped permeation gas flow path members that serve as acidic gas flow paths separated by the acidic gas separation membrane are laminated on both sides thereof. The acidic gas separation module according to claim 1, which has at least one laminate. さらに、島状の流路変更部材を有する請求項1〜6のいずれか1項に記載の酸性ガス分離モジュール。Furthermore, the acidic gas separation module of any one of Claims 1-6 which has an island-shaped flow-path change member.
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