JP6467983B2 - 分離膜モジュール及びその補修方法 - Google Patents

Description

本発明は溶液や混合気体等の流体から一部の成分を分離するために用いられる分離膜モジュールと、その補修方法に関する。

溶液又は混合気体中の成分を分離するための機器として分離膜モジュールが知られている。この分離膜モジュールに用いる管状分離膜は、管状の多孔質セラミック支持体と、該支持体の外周面に設けられたゼオライト等からなる多孔質の分離膜とを有する。溶液や混合気体等の流体から特定の成分を分離するためには、溶液の流体を分離膜エレメントの一方（外面）に接触させて、もう一方（内面）を減圧することにより、特定の成分を気化させ分離する方法や、溶液を気化させて気体状態で分離膜に接触させて、非接触面側を減圧して特定成分を分離する方法、加圧状態の混合気体を分離膜に接触させて特定の成分を分離する方法などが知られている（特許文献１，２）。

特許文献２に、固定部材に複数の管状部材をねじ込みにより固定し、これらの管状部材の挿入部にそれぞれゼオライト膜の一端を嵌合させた構造が記載されている。

特開２０１３−３９５４６号公報 特開２０１１−１５２５０７号公報

管状分離膜がハウジング内に設置された分離膜モジュールにおいて、一部、例えば１本の管状分離膜に損傷が生じ、被処理流体が２次側（透過側）にリークした場合、従来は分離膜モジュールへの被処理流体の供給を停止し、損傷した管状分離膜を交換する必要があり、分離膜モジュールの運転停止時間が長いものとなっていた。

本発明は、一部の管状分離膜に損傷が生じた場合、短時間で対処し、運転を再開することができる分離膜モジュール及びその補修方法を提供することを目的とする。

本発明の分離膜モジュールは、筒状のハウジングと、該ハウジング内に配置された複数の管状分離膜とを有し、被処理流体が該ハウジング内に供給され、管状分離膜を透過した流体が取り出される分離膜モジュールにおいて、該ハウジングに開閉可能な開閉部が設けられており、該開閉部を介して該管状分離膜の透過流体取出部に閉塞部材が装着可能となっているものである。

本発明の分離膜モジュールの補修方法は、かかる分離膜モジュールの補修方法であって、管状分離膜に損傷が生じた場合、前記開閉部を開け、損傷した管状分離膜の透過流体取出部に閉塞部材を装着するものである。

本発明の分離膜モジュール及びその補修方法にあっては、一部の管状分離膜に損傷が生じた場合、ハウジングの開閉部を開け、損傷が生じた管状分離膜の透過流体取出部を閉塞部材で閉塞する。これにより、損傷した管状分離膜の２次側にリークした被処理流体が他の健全な管状分離膜の透過流体に混入することが防止される。

従って、本発明の分離膜モジュール及び補修方法によると、一部の管状分離膜に損傷が生じても、短時間のうちに被処理流体の透過流体への混入を遮断し、分離膜モジュールの運転を再開することができる。

実施の形態に係る分離膜モジュールのハウジング軸心線方向に沿う断面図である。 図１のII−II線断面図である。 図１のIII−III線断面図である。 エンド管及び支持板の拡大断面図である。 閉塞部材による閉塞状態を示す断面図である。 閉塞部材による閉塞状態を示す断面図である。 膜分離システムのフロー図である。

図１〜６を参照して、本発明の一実施の形態に係る分離膜モジュールについて説明する。

この分離膜モジュール１は、筒軸心方向を上下方向とした円筒状ハウジング２と、ハウジング２の軸心線と平行方向に配置された複数の管状分離膜３と、ハウジング２内の下部に設けられた支持板５と、ハウジング２の下端に取り付けられたボトムカバー６Ａ及び上端に取り付けられたトップカバー６Ｂと、支持板５と平行にハウジング２内の下部及び上部にそれぞれ配置された第１のバッフル（整流板）７及び第２のバッフル（整流板）８等を有する。第１のバッフル７は支持板５の上側に配置されている。

この実施の形態では、ハウジング２の下端及び上端側とボトムカバー６Ａ及びトップカバー６Ｂの外周縁にそれぞれ外向きのフランジ２ａ，２ｂ，６ｂ，６ｃが設けられ、ボルト（図示略）によってこれらが固定されている。支持板５の周縁部は、ハウジング２の内周面に周設された支持座２ｔに支持されている。支持板５の下面外周部と支持座２ｔの上面との間にシール部材が介在されている。

この実施の形態では、管状分離膜３の下端にエンド管４が連結され、管状分離膜３の上端にエンドプラグ２０が連結されている。なお、図１〜３では、管状分離膜は７本のみ示されているが、実際は図４のように多数本設けられている。また、２本以上の管状分離膜３がジョイント管（図示略）によって連結された管状分離膜連結体とされていてもよい。

ハウジング２の下部の外周面に被処理流体の流入口９が設けられ、上部の外周面に非透過流体の流出口１０が設けられている。流入口９は、支持板５と第１のバッフル７との間の室１１に臨むように設けられている。流出口１０は、第２のバッフル８の上側の室１２に臨むように設けられている。バッフル７，８間は膜分離を行うための主室１３となっている。

底部の支持板５から複数のロッド１４が立設され、該ロッド１４にバッフル７，８が支持されている。ロッド１４の下端には雄ねじが刻設されており、支持板５の雌ねじ穴に螺着されている。バッフル７，８はロッド１４に外嵌された鞘管１４Ａ，１４Ｂ（図４）によって所定高さに支持されている。鞘管１４Ａは、支持板５とバッフル７との間に配置されている。鞘管１４Ｂは、バッフル７，８間に配置されている。バッフル８は、鞘管１４Ｂの上端面に載設され、ロッド１４の上端に螺着されたナットによって固定されている。バッフルの数はこの実施の形態に限定されるものではなく、３枚以上のバッフルを使用してもよい。

バッフル７，８の外周面とハウジング２の内周面との間には、Ｏリング、Ｖパッキン、Ｃリングなどのシール部材を介在させてもよい。

各バッフル７，８には、管状分離膜３を挿通させるための円形の挿通孔７ａ，８ａが設けられており、管状分離膜３、エンド管４及びエンドプラグ２０の連結体が各挿通孔７ａ，８ａに挿通されている。挿通孔７ａ，８ａの口径は、管状分離膜３、エンド管４及びエンドプラグ２０の直径（外径）よりも大きく、挿通孔７ａ，８ａの内周面と、エンド管４及びエンドプラグ２０の外周面との間に全周にわたって間隙があいている。

支持板５の上面側には、管状分離膜３に連結されたエンド管４の下端が差し込まれた差込穴５ａが設けられている。差込穴５ａは、円柱形であり、支持板５の上面から厚み方向の途中まで延在している。差込穴５ａの穴底は、小孔５ｂと大孔５ｃとを介して支持板５の下側の流出室１６に臨んでいる。

各エンド管４の管孔４ａは、小孔５ｂ及び大孔５ｃを介して、ボトムカバー６Ａと支持板５との間の流出室１６に連通している。ボトムカバー６Ａには、分離された透過流体の取出口６ａが設けられている。

図示は省略するが、エンド管４の下端近傍の外周面に溝が周設され、フッ素ゴム、フッ素樹脂などよりなるＯリングが装着されている。また、エンド管４の下端面にもエンド管４の管孔４ａと同心状の溝が周設され、Ｏリングが装着されている。これらのＯリングが差込穴の内周面と差込穴５ａの穴底面に密着することによりエンド管４の外面と差込穴５ａとの間のシールが行われる。なお、エンド管４の外周面のＯリングと下端面のＯリングとは、いずれか一方のみが設けられてもよい。

図５の通り、エンド管４の上端部は小径部４ｇとなっており、管状分離膜３の下部に差し込まれている。この小径部４ｇの外周面に周設された溝にＯリングが装着されている。また、管状分離膜３の下端面とエンド管４の段差面との間にもＯリングが介在されている。エンド管４と管状分離膜３の接続部は、上記のようなＯリングを使用せず、熱収縮チューブを用いることでシールしてもよいし、Ｏリングを使用した上にさらに熱収縮チューブを用いてもよい。

管状分離膜３の上端にエンドプラグ２０が連結されている。エンドプラグ２０は円柱状またはこれの一部を削った形状であり、管状分離膜３の上端を封止している。エンドプラグ２０の下端には、管状分離膜３内に差し込まれた小径部が設けられている。エンドプラグ２０と管状分離膜３との間はＯリングによってシールされている。また、エンドプラグ２０と管状分離膜３は、Ｏリングを使用せず、熱収縮チューブを用いることでシールしてもよいし、Ｏリングを使用した上にさらに熱収縮チューブを用いてもよい。

なお、エンドプラグ２０の重量軽減を図るために、エンドプラグ２０の上端面から凹所２０ｖが凹設されている。凹所２０ｖの底部とエンドプラグ２０の側周面とを連通するドレン抜き孔を設けてもよい。

この実施の形態では、ボトムカバー６Ａが開閉部を構成し、差込穴５ａ、小孔５ｂ及び大孔５ｃによって支持板５の「孔」が構成されている。この実施の形態では、小孔、大孔としているが、この実施の形態によらず５ｂ及び５ｃは同じ径（大きさ）であっても、５ｂが５ｃよりも大きくてもよい。

この実施の形態では、管状分離膜３の上端側にエンドプラグ２０を配置しているので、管状分離膜３、エンドプラグ２０、及びエンド管４に対し、それらの端面同士が押し付けられる方向に荷重がかかっている。

ただし、本発明では、エンド管４及び支持板５を管状分離膜３の上端側に配置し、エンドプラグ２０を管状分離膜３の下端側に配置してもよい。この場合、エンドプラグ２０を上方に付勢するためのスプリング等の付勢部材を設けることにより、管状分離膜３、エンドプラグ２０、及びエンド管４に対し、それらの端面同士が押し付けられる方向に荷重を加えることが好ましい。

この実施の形態では、管状分離膜３、エンド管４及びエンドプラグ２０の連結体の該エンド管４の下端部を、支持板５に設けた差込穴５ａに差し込んで管状分離膜３、エンド管４及びエンドプラグ２０の連結体を支持板５に立設する。差込穴５ａにエンド管４の下端部を差し込むだけでエンド管４と支持板５とを気密ないし液密状に容易に連結することができる。また、差込穴５ａが円柱形であるので、支持板５に差込穴５ａを穿設する作業は容易であり、支持板５の製作も容易である。従って、分離膜モジュールの製作工期の短縮及び製作コストの低減を図ることができる。

このように構成された分離膜モジュール１において、被処理流体は流入口９からハウジング２の室１１内に導入され、バッフル７の挿通孔７ａの内周面とエンド管４の外周面との間の間隙を通って主室１３に流入し、主室１３を通った後、バッフル８の挿通孔８ａとエンドプラグ２０との間隙を通って室１２に流出する。主室１３を流れる間に被処理流体の一部の成分が管状分離膜３を透過して管状分離膜３内から流出室１６及び取出口６ａを介して取り出される。透過しなかった流体は、流出口１０から分離膜モジュール１外に流出する。取出口６ａは、ボトムカバー６Ａではなく、流出室１６と接するハウジング側に設置されていてもよい。

主室１３内の流れと管状分離膜３内の流れは並流であっても、向流であっても差し支えなく、被処理流体の流入口９と流出口１０とは入れ替えても差し支えない。

分離膜モジュール１は、図１のようにトップカバー６Ｂ側を上にして使用してもよく、またボトムカバー６Ａ側を上にして使用しても差し支えない。また、ボトムカバー６Ａとトップカバー６Ｂを結ぶ方向が略水平方向となるように、分離膜モジュール１を横置きに設置して使用しても差し支えない。

この実施の形態では、管状分離膜３を平行に多数本配列設置しており、膜面積が大きいので、効率良く膜分離が行われる。

この実施の形態では、管状分離膜３の上下両端に連結されたエンド管４とエンドプラグ２０がそれぞれバッフル７，８の挿通孔７ａ，８ａに差し込まれている。そのため、管状分離膜３が振動ないし揺動してエンド管４及びエンドプラグ２０が挿通孔７ａ，８ａの内周面に当接してもゼオライト膜が損傷することがなく、長期にわたって安定して運転を行うことができる。

この分離膜モジュール１において、１本又は少数本の管状分離膜３に損傷が生じた場合、被処理流体が当該管状分離膜３内に流入して透過流体に混入することになる。このような管状分離膜の損傷が生じた場合、ハウジング２内への被処理流体の流入を停止させた後、ボトムカバー６Ａをハウジング２から取り外す。そして、管状分離膜３が差し込まれた差込穴５ａに連なる大孔５ｃに対して閉塞部材を装着する。この閉塞部材の一例について図５，６を参照して説明する。

図５（ａ）では、ゴム、合成樹脂等の軟質材よりなるプラグ状閉塞部材３１を大孔５ｃに押し込んでいる。この閉塞部材３１には、大孔５ｃに差し込まれる部分の側周面が鋸歯状断面形状となっており、大孔５ｃに差し込み易く、且つ大孔５ｃから抜けにくい構造となっている。閉塞部材３１の後端にはフランジ部３１ａが設けられている。このフランジ部３１ａが支持板５の底面に密着するまで閉塞部材３１を大孔５ｃに押し込むことにより、閉塞部材３１が規定深さまで押し込まれたことを確認することができる。

図５（ｂ）では、閉塞部材は、大孔５ｃ内の奥部に押し込まれた円盤状のパッキン３２と、大孔５ｃにセルフタップ方式によってねじ込まれたビス３３とで構成されている。パッキン３２を大孔５ｃ内に押し込んだ後、ビス３３を大孔５ｃに差し込み、強力に押しながら回すことにより、ビス３３の先端外周面のおねじを大孔５ｃの内周面に食い込ませつつ螺進させてビス３３を大孔５ｃに装着する。ビス３３の頭部３３ａが支持板５の底面に密着するまでビス３３を螺進させ、パッキン３２を小孔５ｂと大孔５ｃとの境界の段差面に押し付ける。

図５（ｃ）では、閉塞部材はパッキン３２と金属等よりなるプラグ３４とで構成されている。パッキン３２を大孔５ｃ内に押し込んだ後、プラグ３４の小径部３４ａを大孔５ｃに差し込み、大径部３４ｂが支持板５の底面に重なるまで押し込んで、パッキン３２を上記段差面に押し付ける。この状態で、大径部３４ｂを支持板５に対し溶接又はろう付けなどの固着手段３５によって固定する。

図５（ｄ）では、閉塞部材はパッキン３６とボルト３７とで構成されている。パッキン３６は円柱状であり、下端面から上方にめねじ孔３６ａが凹設されている。パッキン３６の直径は大孔５ｃよりも若干大きい。このパッキン３６を大孔５ｃ内に押し込んだ後、めねじ孔３６ａにボルト３７をねじ込み、パッキン３６の下部を拡径させ、パッキン３６の外周面を大孔５ｃの内周面に密着させる。

図６の閉塞部材は、プラグ３８とＯリング３９とで構成されている。プラグ３８の外周面に溝が周設され、この溝にＯリング３９が装着されている。Ｏリング３９付きプラグ３８を大孔５ｃに差し込み、Ｏリング３９を大孔５ｃの内周面に密着させる。プラグ３８のフランジ部３８ａを支持板５の底面に溶接、ろう付けなどの固着手段３５によって固着する。また、大孔５ｃへのプラグ３８の差し込みはねじ式としてもよいし、前記溶接、ろう付けに代わり、シールテープなどでシールしてもよい。

本発明の分離膜モジュールは、流体量、あるいは目的の分離度、濃縮度によって連結して使用することができる。流体量が多い場合または目的の分離度・濃縮度が高く１つのモジュールでは処理が十分できない場合には出口から出た流体をさらにもう一つのモジュールの入口に入るように配管を接続して使用することが好ましい。また分離度、濃縮度に応じてさらに連結して目的の分離度・濃縮度とすることができる。

本発明の分離膜モジュールを並列に設置して流体を分岐してガスを供給してもよい。この時さらに並列したそれぞれのモジュールに直列でモジュールを設置することもできる。並列としたモジュールを直列とする場合、供給ガス量が直列方向に低下し線速が低下するので、適宜線速を保つように並列の設置数を減少させることが好ましい。

モジュールを直列に配置する場合の透過した成分はモジュール毎に排出しても良く、モジュール間を連結して集合させて排出しても良い。

図７は、複数の分離膜モジュール１を並列に設置した膜分離システムのフロー図である。被処理流体は、配管４０から分岐配管４１，４２，４３を介して各分離膜モジュール１の流入口９に供給され、非透過流体は流出口１０から配管５１，５２，５３及び集合配管５０を介して流出する。各分離膜モジュール１内で管状分離膜３を透過した透過流体は、取出口６ａから配管６１，６２，６３及び集合配管６０を介して取り出される。

被処理流体の供給用の分岐配管４１，４２，４３にはそれぞれバルブＶ_１，Ｖ_２，Ｖ_３と圧力センサＰ_１，Ｐ_２，Ｐ_３が設けられている。配管５１，５２，５３には、バルブＶ_１１，Ｖ_１２，Ｖ_１３と圧力センサＰ_１１，Ｐ_１２，Ｐ_１３が設けられている。透過流体用配管６１，６２，６３にはバルブＶ_２１，Ｖ_２２，Ｖ_２３と圧力センサＰ_２１，Ｐ_２２，Ｐ_２３が設けられている。

定常運転中には、バルブＶ_１〜Ｖ_３、Ｖ_１１〜Ｖ_１３、Ｖ_２１〜Ｖ_２３はすべて開となっている。なお、運転開始時には、バルブＶ_１〜Ｖ_３の開度を徐々に増大させ、分離膜モジュール１への被処理流体の供給圧力を徐々に高くするのが好ましい。

いずれかの分離膜モジュール１において、一部の管状分離膜３に損傷が生じた場合、例えば図７の最も左側の分離膜モジュール１において一部の管状分離膜３に損傷が生じた場合、当該分離膜モジュール１の透過流体流出配管の圧力センサＰ_２３の圧力が上昇するので、管状分離膜３の損傷が検知される。そして、バルブＶ_３、Ｖ_１３、Ｖ_２３を閉とした後、この分離膜モジュール１のボトムカバー６Ａをハウジング２から取り外し、損傷が生じている管状分離膜３に対応する大孔５ｃを閉塞部材で閉塞する。この場合、バルブＶ_３、Ｖ_１３、Ｖ_２３を閉とした後、必要に応じて分離膜モジュール１内のガスを不活性ガスや空気に置換してもよい。

なお、どの管状分離膜が損傷したかについては、バルブＶ_１，Ｖ_２又はＶ_３(最も左側の分離膜モジュール１の場合バルブＶ_３)を小開度にて開け、被処理流体をハウジング２内に供給する、もしくは別のガス（加圧ガス）と共に、石鹸液を支持板５の底面に塗り、石鹸液膜の破裂状況から判定することができる。石鹸液膜を用いる代りに、線香などの発煙物質からの発煙を利用して損傷した管状分離膜の特定を行ってもよい。また、大孔５ｃからのガスの流出音に基づいて損傷した管状分離膜の概略的な特定を行ってもよい。

損傷した管状分離膜３に連なる大孔５ｃを閉塞した後、ボトムカバー６Ａを再装着し、定常運転に復帰する。

このように、一部の管状分離膜３に損傷が生じても、その管状分離膜３が連なる大孔５ｃを閉塞部材で閉塞することにより、短時間で定常運転に復帰することができる。また、図７のように、複数の分離膜モジュール１を並列設置している場合には、損傷が生じた分離膜モジュール１のみを運転停止とし、他の分離膜モジュール１については定常通りの運転を継続することができる。

上記説明では、圧力センサＰ_２１，Ｐ_２２又はＰ_２３の検出圧力に基づいて管状分離膜の損傷を検知しているが、膜透過差圧Ｐ_１−Ｐ_２１，Ｐ_２−Ｐ_２２又はＰ_３−Ｐ_２３によって管状分離膜の損傷を検知してもよい。また、圧力センサの代りに、又は圧力センサと共に、配管６１〜６３にメタン、水素、二酸化炭素などの特定成分を検知するガスセンサを設けておき、特定成分濃度の変動に基づいて管状分離膜の損傷を検知するようにしてもよい。

以下、本発明の分離膜モジュールを構成する各部材の好適な材料等について説明する。

エンド管４及びエンドプラグ２０の材料としては金属、セラミックス、樹脂など、流体を透過させないものが例示されるが、これに限定されない。バッフル７，８及びジョイント管の材質は、通常、ステンレスなどの金属材料であるが、分離条件における耐熱性と供給、透過成分に対する耐性があれば特に限定されず、用途によっては、樹脂材料など他の材質に変更可能である。

管状分離膜３は、好ましくは、管状の多孔質支持体と、該多孔質支持体の外周面に形成された無機分離膜としてのゼオライト膜とを有する。この管状の多孔質支持体の材質としては、シリカ、α−アルミナ、γ−アルミナ、ムライト、ジルコニア、チタニア、イットリア、窒化珪素、炭化珪素などを含むセラミックス焼結体や金属焼結体の無機多孔質支持体が挙げられる。その中でもアルミナ、シリカ、ムライトのうち少なくとも１種を含む無機多孔質支持体が好ましい。多孔質支持体表面が有する平均細孔径は特に制限されるものではないが、細孔径が制御されているものが好ましく、通常０．０２μｍ以上、好ましくは０．０５μｍ以上、さらに好ましくは０．１μｍ以上であり、通常２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、さらに好ましくは５μｍ以下の範囲が好ましい。

多孔質支持体の表面においてゼオライトを結晶化させゼオライト膜を形成させる。
ゼオライト膜を構成する主たるゼオライトは、通常、酸素６−１０員環構造を有するゼオライトを含み、好ましくは酸素６−８員環構造を有するゼオライトを含む。

ここでいう酸素ｎ員環を有するゼオライトのｎの値は、ゼオライト骨格を形成する酸素とＴ元素で構成される細孔の中で最も酸素の数が大きいものを示す。例えば、ＭＯＲ型ゼオライトのように酸素１２員環と８員環の細孔が存在する場合は、酸素１２員環のゼオライトとみなす。

酸素６−１０員環構造を有するゼオライトの一例を挙げれば、ＡＥＩ、ＡＥＬ、ＡＦＧ、ＡＮＡ、ＢＲＥ、ＣＡＳ、ＣＤＯ、ＣＨＡ、ＤＡＣ、ＤＤＲ、ＤＯＨ、ＥＡＢ、ＥＰＩ、ＥＳＶ、ＥＵＯ、ＦＡＲ、ＦＲＡ、ＦＥＲ、ＧＩＳ、ＧＩＵ、ＧＯＯ、ＨＥＵ、ＩＭＦ、ＩＴＥ、ＩＴＨ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＩＯ、ＬＯＳ、ＬＴＮ、ＭＡＲ、ＭＥＰ、ＭＥＲ、ＭＥＬ、ＭＦＩ、ＭＦＳ、ＭＯＮ、ＭＳＯ、ＭＴＦ、ＭＴＮ、ＭＴＴ、ＭＷＷ、ＮＡＴ、ＮＥＳ、ＮＯＮ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＲＯ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＲＵＴ、ＳＧＴ、ＳＯＤ、ＳＴＦ、ＳＴＩ、ＳＴＴ、ＴＥＲ、ＴＯＬ、ＴＯＮ、ＴＳＣ、ＴＵＮ、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＶＳＶ、ＷＥＩ、ＹＵＧ等がある。

ゼオライト膜は、ゼオライトが単独で膜となったものでも、前記ゼオライトの粉末をポリマーなどのバインダー中に分散させて膜の形状にしたものでも、各種支持体上にゼオライトを膜状に固着させたゼオライト膜複合体でもよい。ゼオライト膜は、一部アモルファス成分などが含有されていてもよい。

ゼオライト膜の厚さとしては、特に制限されるものではないが、通常、０．１μｍ以上であり、好ましくは０．６μｍ以上、さらに好ましくは１．０μｍ以上である。また通常１００μｍ以下であり、好ましくは６０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下の範囲である。

ただし、本発明はゼオライト膜以外の分離膜を有した管状分離膜を用いてもよい。

管状分離膜３の外径は、好ましくは３ｍｍ以上、より好ましくは６ｍｍ以上、さらに好ましくは１０ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以下、より好ましくは１８ｍｍ以下、さらに好ましくは１６ｍｍ以下である。外径が小さすぎると管状分離膜の強度が十分でなく壊れやすくなることがあり、大きすぎるとモジュール当りの膜面積が低下する。

管状分離膜３のうちゼオライト膜で覆われた部分の長さは好ましくは２０ｃｍ以上、好ましくは２００ｃｍ以下である。

本発明の分離膜モジュールにおいて、管状分離膜は、単管式でも多管式でもよく、通常１〜３０００本、特に５０〜１２００本配置され、管状分離膜同士の最短距離は、２ｍｍ〜１０ｍｍとなるように配置されることが好ましい。ハウジングの大きさ、管状分離膜の本数は処理する流体量によって適宜変更されるものである。

本発明の分離膜モジュールにおいて、分離または濃縮の対象となる被処理流体としては、分離膜によって分離または濃縮が可能な複数の成分からなる気体または液体の混合物であれば特に制限はなく、如何なる混合物であってもよいが、気体の混合物に使用することが好ましい。

分離または濃縮にはパーベーパレーション法（浸透気化法）、ベーパーパーミエーション法（蒸気透過法）と呼ばれる分離または濃縮方法を用いることができる。パーベーパレーション法は、液体の混合物をそのまま分離膜に導入する分離または濃縮方法であるため、分離または濃縮を含むプロセスを簡便なものにすることができる。

本発明において、分離または濃縮の対象となる混合物が、複数の成分からなる気体の混合物である場合、気体の混合物としては、例えば、二酸化炭素、酸素、窒素、水素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ノルマルブタン、イソブタン、１−ブテン、２-ブテン、イソブテン、トルエンなどの芳香族系化合物、六フッ化硫黄、ヘリウム、一酸化炭素、一酸化窒素、水などから選ばれる少なくとも１種の成分を含むものが挙げられる。これらの気体成分からなる混合物のうち、パーミエンスの高い気体成分は、分離膜を透過し分離され、パーミエンスの低い気体成分は供給ガス側に濃縮される。

１ 分離膜モジュール
２ ハウジング
３ 管状分離膜
４ エンド管
５ 支持板
５ａ 差込穴
５ｃ 大孔
６Ａ ボトムカバー
６Ｂ トップカバー
６ａ 取出口
７，８ バッフル
７ａ，８ａ 挿通孔
９ 流入口
１０ 流出口
１１，１２ 室
１３ 主室
１４ ロッド
１６ 流出室
２０ エンドプラグ
３１ 閉塞部材
３２，３６ パッキン

Claims (6)

1. 筒状のハウジングと、
   該ハウジング内に配置された複数の管状分離膜と
   を有し、
   該管状分離膜は、管状の無機多孔質支持体と、該無機多孔質支持体の外周面に設けられたゼオライト膜とを有し、
   被処理流体が該ハウジング内に供給され、管状分離膜を透過した流体が取り出される分離膜モジュールにおいて、
   該ハウジングに開閉可能な開閉部が設けられており、
   該開閉部を介して該管状分離膜の透過流体取出部に閉塞部材が装着可能となっており、
   該閉塞部材は、ボルト又はビスを有することを特徴とする分離膜モジュール。
2. 請求項１において、前記管状分離膜の一端部にエンド管が接続され、
   該エンド管は、前記ハウジングを横断するように設置された支持板に支持されている分離膜モジュールであって、
   該支持板に孔が設けられ、前記エンド管が該孔の一端側に差し込まれており、
   該孔の他端側に前記閉塞部材が装着可能とされていることを特徴とする分離膜モジュール。
3. 請求項２において、前記開閉部は、前記支持板と対面するように前記ハウジングに設けられたボトムカバー又はトップカバーであることを特徴とする分離膜モジュール。
4. 請求項２又は３において、前記閉塞部材は、前記孔内に配置されるパッキンと、前記孔にねじ込まれて該パッキンを押圧するビスとを有することを特徴とする分離膜モジュール。
5. 請求項２又は３において、前記閉塞部材は、
   前記孔に押し込まれるパッキンであって、押し込み方向の後端面に凹設された雌ねじ孔を有するパッキンと、
   該雌ねじ孔にねじ込まれ、該パッキンを拡径させるボルトと
   を有することを特徴とする分離膜モジュール。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の分離膜モジュールの補修方法であって、
   管状分離膜に損傷が生じた場合、前記開閉部を開け、損傷した管状分離膜の透過流体取出部に閉塞部材を装着することを特徴とする分離膜モジュールの補修方法。

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