JPH04235720A - 中空糸膜流体分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体混合物の内腔側の
供給に適合し、さらに多段の同心の段を含む中空糸膜流
体分離装置に関する。

【０００２】中空糸膜装置は、一般に２又は３個の領域
を含み、中空糸の内腔を通って流体を通すことによるか
、又は中空糸の壁を横切って流体を透過させることによ
る以外は、流体は、一つの領域から他の領域に連絡する
ことができない。一般に中空糸膜の装置は、中空糸の各
端が通常チューブシート又はヘッダーと呼ばれる樹脂マ
トリックス中に埋め込まれるようなやり方で配置された
中空糸の束よりなる。これら中空糸は、チューブシート
を通って連絡し、各チューブシートの外側の面で開いて
いる。ここで用いられるチューブシートの外側の面とは
、束に反対なチューブシートの面を意味する。

【０００３】一般に、中空糸膜の分離装置の領域は、チ
ューブシート及びチューブシートに関するシールにより
分離され区別されて維持される。シェル側供給方法では
、チューブシートの間の中空糸の束の外側の回りの領域
が加圧される。分離されるべき流体混合物は、チューブ
シートと中空糸の外側との間即ちシェル側の領域で装置
中に導入され、中空糸の内腔中に中空糸膜を通って透過
する流体が、一方又は両方のチューブシートの外側の面
に隣接する領域の中空糸の一方又は両方の末端で除去さ
れる。非透過流体は、チューブシートと中空糸の外側と
の間の領域の部分から除かれる。最も商業的且つ工業的
な流体の分離膜装置及び方法は、このやり方で操業され
る。

【０００４】内腔側供給方法では、分離されるべき流体
の混合物は、第一のチューブシートの外側の面に隣接す
る中空糸膜装置の一端に導入されて、流体混合物は、第
一のチューブシートを通る中空糸の内腔を流下し、チュ
ーブシート間の領域に含まれる中空糸の部分に入る。チ
ューブシート間の領域では、選択的に中空糸膜を通って
透過する流体が、中空糸の外側で装置のシェル側から除
かれる。中空糸膜を通って透過しない流体は、第二のチ
ューブシートの外側の面に隣接する領域に出て、その領
域から除かれる。この内腔側供給操作では、圧力は、中
空糸の束と反対のチューブシートの外側の面に働く。中
空糸の内腔は、又この操作で加圧される。チューブシー
トは通常樹脂様材料よりなるため、顕著な曲げ、圧縮及
び剪断応力が、この内腔供給操作によりチューブシート
に働く。チューブシートに働くこの応力は、チューブシ
ートを支持ししかもチューブシートが中空糸束でつぶれ
ることを防ぐ点で問題を生ずる。

【０００５】内腔側供給に伴う第二の問題は、能率的な
分離が達成できるように、中空糸膜装置のシェル側に透
過物の適切な流れの分布を得ることである。膜を通って
移動するための推進力の一つは、膜内外の濃度の勾配で
ある。分離されるべき流体混合物が中空糸の内腔を流下
しそして選択的に透過可能な流体が中空糸を通って透過
するとき、中空糸内部の選択的に透過可能な流体の濃度
が低下し、中空糸のシェル側（外側）の選択的に透過可
能な流体の濃度が上昇する。これは、膜内外の濃度の推
進力の低下をもたらし、分離の性能を低下させる。

【０００６】内腔側供給に伴う第三の問題は、もし中空
糸膜のシェル側の流れが適切にコントロールされないな
らば、中空糸膜装置のシェル側が高濃度の透過流体の局
在する領域を含み、さらに分離の性能を低下させる。

【０００７】特に気体の分離で遭遇する他の問題は、単
一の段である従来の膜装置に伴う非能率さにより、単一
膜装置によって高純度の非透過生成物の流れを得ること
が不可能であることである。多段の膜装置を用いるシリ
ーズの操作は、それ故高純度非透過生成物の流れを得る
のに必要である。高純度非透過生成物の流れを得るため
の多段の膜装置のこの使用は、多段のケースの使用及び
多段の膜の装置に必要な追加の配管のために、コストが
かかる。この多段の膜装置により占められる空間もまた
不利である。

【０００８】要求されることは、内腔側供給に適合され
そしてチューブシートへの応力を最少にする中空糸膜流
体分離装置である。さらに要求されることは、装置のシ
ェル側の透過物の流れがコントロールされて、中空糸に
沿う濃度勾配を最大にし、高い透過物の濃度の局在化し
た領域を防ぎ、従って装置のシェル側の透過物の流れを
増し、そして装置をさらに能率的にする膜装置である。 さらに望まれることは、多段の膜装置を利用する従来の
システムより安くしかもより空間を占めない高純度の非
透過生成物流を生成可能な膜装置である。

【０００９】

【発明の概要】本発明は、内腔側供給に適合した同心の
多段中空糸膜流体分離装置において、 （Ａ）流体混合物から流体を分離するための中空糸膜の
束であって、その束が供給段及び少なくとも一つの非透
過段よりなる同心の環状の領域中に仕切られ、各段は供
給末端及び非透過末端を有し、各非透過段の供給末端が
直前の段の供給末端から束の反対の末端に位置し、そし
て各非透過段の非透過末端が直前の段の非透過末端から
束の反対の末端に位置し、 （Ｂ）束の第一の末端に隣接して位置する熱硬化性又は
熱可塑性重合体状材料よりなる第一のチューブシートで
あって、その第一のチューブシートが、中空糸膜が第一
のチューブシートに埋め込まれそして第一のチューブシ
ートを通して連絡しさらに第一のチューブシートの外面
で開いているように配置され、 （Ｃ）束の第一の末端に反対の束の第二の末端に隣接し
て位置する熱硬化性又は熱可塑性重合体状材料よりなる
第二のチューブシートであって、その第二のチューブシ
ートが、中空糸膜が第二のチューブシートに埋め込まれ
そして第二のチューブシートを通して連絡しさらに第二
のチューブシートの外面で開いているように配置され、
（Ｄ）束及び／又は第一のチューブシートの第一の末端
の付近でシールするために配置及び適合された第一の末
端をキャッピングする手段、 （Ｅ）束及び／又は第一のチューブシートの第一の末端
の付近で第一の末端をキャッピングする手段に付着する
ように配置された第一の付着手段、 （Ｆ）束及び／又は第一のチューブシートの第一の末端
と第一の末端をキャッピングする手段との間のシールを
形成する第一の手段、 （Ｇ）束及び／又は第二のチューブシートの第二の末端
の付近でシールするために配置及び適合された第二の末
端をキャッピングする手段、 （Ｈ）束及び／又は第二のチューブシートの第一の末端
の付近で第二の末端をキャッピングする手段に付着する
ように配置された第二の付着手段、 （Ｉ）束及び／又は第二のチューブシートの第二の末端
と第二の末端をキャッピングする手段との間のシールを
形成する第二の手段、 （Ｊ）分離されるべき供給流体混合物を装置に導入する
ように適合された供給物入口手段、 （Ｋ）供給物入口領域であって、その供給物入口領域が
、流体が供給物入口手段を通って供給物入口領域域に入
るか又は供給段内に配置された中空糸膜を通って供給物
入口領域を去るようにシールされ、その供給物入口領域
が、該供給段の供給末端で供給段内に配置された中空糸
膜の内腔中に供給流体混合物を導入するように配置され
、 （Ｌ）或る段の非透過末端及び直後の段の供給末端を包
含する少なくとも一つの非透過物混合領域であって、該
段からの非透過物が該段の非透過末端で該段内に配置さ
れた中空糸膜の内腔から各非透過物混合領域に入り、そ
して各非透過物混合領域が直後の非透過段とともに働い
て、前記の直後の段の供給末端で前記の直後の非透過段
内に配置された中空糸膜の内腔中に流体を導入し、（Ｍ
）中空糸膜を通って透過しない流体を装置から除くよう
に適合された非透過物出口手段、 （Ｎ）非透過物出口領域であって、その非透過物出口領
域が、中空糸膜を透過しない流体が中空糸膜を通って非
透過物出口領域に入るか又は非透過物出口領域を通って
非透過物出口領域を去るようにシールされ、非透過物出
口領域が、非透過物出口手段を通って中空糸膜に透過し
ない流体を装置から除くように配置され、（Ｏ）各非透
過段の非透過末端とそれぞれの直前の段の供給末端との
間のシールを形成するための手段、 （Ｐ）任意に、中空糸膜の外側である２枚のチューブシ
ートの間の領域に中空糸膜を通って透過する流体の段毎
に流れを導くための少なくとも一つの手段であって、流
れを導くための各手段が、束の縦軸に平行な、該段内に
配置された中空糸膜の内腔を下る流体の流れに向流の方
向に、各段からの中空糸膜を通って透過する流体の流れ
を導くように配置され、流れを導くための各手段が、チ
ューブシートの一つの近く、それに埋め込まれた又はそ
れに付着した一つの末端並びに反対のチューブシートか
ら離れて位置する第二の末端を有し、流れを導くための
手段の第二の末端と反対のチューブシートとの間の距離
が、流体が、中空糸膜を通って透過しそしてその間を流
れるように流れを導くための手段に沿って流れるのに十
分であり、 （Ｑ）任意に、その回りにコアが延在するように配置さ
れた束が配置され、さらに、第一のチューブシート及び
第二のチューブシートに結合するように配置されたコア
、 （Ｒ）任意に、束、第一のチューブシート、第二のチュ
ーブシート及びコアを囲むケーシング手段及び（Ｓ）任
意に、中空糸膜の外側の２枚のチューブシートの間の領
域から、中空糸膜を通って透過する流体を除くための透
過物出口手段、 （Ｔ）任意に、中空糸膜の外側の２枚のチューブシート
の間の領域に掃引流体を導入するための手段よりなる。

【００１０】本発明の中空糸膜分離装置は、樹脂のチュ
ーブシートの改良した支持を提供し、従ってチューブシ
ート上の曲げ、圧縮及び剪断応力を低下させる。本発明
の装置は、又改良した透過物の流れ及び透過及び非透過
の流体のより有効な採取を行い、単一の膜装置内で高純
度の非透過流を得ることができる。

【００１１】図１は、２段の同心の段よりなる本発明の
中空糸膜装置を示す。図２は、コアが、中空でありしか
も非透過物出口手段として働く本発明の装置の別の態様
を示す。図３は、掃引流体の使用に適合した本発明の装
置を示す。

【００１２】本発明は、１種以上の流体を流体混合物中
の１種以上の他の流体から分離する装置に関し、分離は
、１種以上の流体を膜を通して選択的に移動することに
より行なわれる。本発明では、膜は、中空糸の形であり
、装置は、分離されるべき流体混合物を中空糸膜の内腔
又は管腔を通るように供給するように適合されている。 ここで用いられる内腔又は管腔とは、糸の中心が中空で
ある糸の部分に関する。

【００１３】本発明の中空糸膜装置は、１種以上の流体
を流体混合物中の１種以上の他の流体から分離するのに
使用され、流体は、膜を横切って異なる移動速度を有す
る。流体は、気体、蒸気又は液体の状態にある。

【００１４】一つの好ましい態様では、本発明の中空糸
膜装置は、１種以上の気体を気体混合物中の１種以上の
他の気体から分離するのに有用である。分離されるべき
気体の混合物は、好ましくは水素、ヘリウム、酸素、窒
素、一酸化炭素、二酸化炭素、硫化水素、アンモニア又
は軽質炭化水素よりなる群から選ばれた気体の少なくと
も１種よりなる。ここで用いられる軽質炭化水素は、飽
和及び不飽和Ｃ１−４炭化水素を意味する。分離される
これら気体の例は、軽質炭化水素からの水素及び／又は
ヘリウム、窒素からの酸素、メタンからの窒素及び軽質
炭化水素からの一酸化炭素及び／又は二酸化炭素である
。

【００１５】他の好ましい態様では、分離されるべき流
体は、液体である。分離されるべき流体が液体である一
つの好ましい態様では、物質は、気体又は蒸気として膜
を通って移動する。気体又は蒸気として膜を透過する物
質は、気体又は蒸気として装置から除かれるか、又は凝
縮され液体として装置から除かれる。この分離は、膜ス
トリッピング、膜蒸留又はパーベポレーションと呼ばれ
る。膜ストリッピングでは、微孔性膜が使用され、膜を
透過する物質は、気体又は蒸気として装置から除かれる
。膜蒸留では、微孔性膜が使用され、膜を透過する物質
は、凝縮されそして液体として装置から除かれる。パー
ベポレーションでは、非微孔性膜即ち厚い分別層又は領
域を有する膜が用いられ、膜を透過する物質は、気体又
は蒸気として除かれるか、又は凝縮され液体として装置
から除かれる。これらの態様では、揮発性化合物即ち分
離条件下で比較的高い蒸気圧を有するものは、比較的低
い蒸気圧を有する化合物から分離される。液体混合物か
ら除かれる揮発性化合物の例は、Ｃ１−１０脂肪族及び
芳香族ハロゲン化炭化水素例えばジクロロメタン（メチ
レンクロリド）、ジブロモメタン（メチレンブロミド）
、トリクロロメタン（クロロホルム）、トリブロモメタ
ン（ブロモホルム）、四塩化炭素、１、１−ジクロロエ
タン、１、２−ジクロロエタン、１、１、１−トリクロ
ロエタン、１、１、２−トリクロロエタン、トリクロロ
エチレン、テトラクロロエチレン（パークロロエチレン
）、１、２−ジクロロプロパン、クロロベンゼン、ジク
ロロベンゼン、トリクロロベンゼン及びヘキサクロロベ
ンゼン；Ｃ１−１０脂肪族及び芳香族炭化水素例えばメ
タン、エタン、プロパン、ブタン、ヘキサン、ヘプタン
、オクタン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ベンゼ
ン、トルエン及びキシレン；Ｃ１−１０脂肪族及び芳香
族アルコール例えばメタノール、エタノール、プロパノ
ール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール及びフ
ェノール；Ｃ１−８ケトン例えばアセトン、メチルエチ
ルケトン、メチルイソブチルケトン、ペンタノン及びヘ
キサノン；Ｃ１−８エーテル例えばビス（２−クロロエ
チル）エーテル、Ｃ１−８アミン例えばメチルアミン、
ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジ
エチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン及
びアニリンを含む。揮発性化合物が除かれるより揮発性
ではない液体は、水及び水及び有機物の混合物を含む。 他の好ましい態様は、液体に含まれるか又は溶解した気
体は、これら液体から除かれる。これらの含有又は溶解
した気体の例は、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、二酸
化硫黄、硫化水素及びアンモニアを含む。

【００１６】或る態様では、掃引流体が使用できる。掃
引流体が使用される態様では、掃引流体は、膜装置のシ
ェル側から透過流体の除去を助ける全ての流体である。 掃引流体は、液体、気体又は蒸気でも良い。気体分離又
は膜ストリッピング分離では、掃引流体は、好ましくは
気体又は蒸気である。好ましい掃引気体は、空気及び窒
素を含む。

【００１７】中空糸膜は、多段の中空糸膜よりなる束に
ととのえられる。束は、供給段及び少なくとも一つの非
透過段よりなる同心の環状領域よりなる多段に配列され
る。この束は、種々の形状をとることができ、種々の糸
を包むパターンを有する。本発明で有用な中空糸膜の束
は、米国特許第３４２２００８及び３２２８８７６号に
開示されたものを含む種々の形状及び糸の配置よりなる
。好ましくは、束は、組織化された即ち実質的に非ラン
ダムなやり方でととのえられる。一つの好ましい態様で
は、中空糸膜の束は、円筒状のやり方でととのえられ、
中空糸の末端は円筒状の束の各末端に位置する。この束
は、好ましくは細長い束であり、長さは直径より大きい
。好ましくは、束の中空糸は、平行に包むやり方又は斜
めに包むやり方の何れかでととのえられる。平行の包み
では、中空糸は互いに実質的に平行に置かれ、中空糸の
各末端は束の各末端に位置する。斜めの包みでは、中空
糸は、固定された角度で十字のパターンで包まれ、それ
故、中空糸を束で適所に保つ。透過可能な布の覆い例え
ばＤＹＮＥＬ（商標）ポリエステル布が使用されて束を
ともに保持するのを助ける。

【００１８】束中の各段は、供給末端及び非透過末端を
有する。各非透過段の供給末端は、直前の段の供給末端
から束の反対の末端に位置する。各非透過段の非透過末
端は、直前の段の非透過末端から束の反対の末端に位置
する。任意の流れを導く手段とともにこの配置は、中空
糸膜装置内に流体の向流を促進する。

【００１９】各段内の中空糸膜によりもたらさられる表
面積は、段の総数及び所望の分離性能に応じて変化でき
る。好ましくは、段内にもたらされられる表面積は、直
ぐ後の段内にもたらさられる表面積より大きい。表面積
の最適な比は、一般に各段内に実質的に同じ圧力低下を
もたらすものである。２段即ち供給段及び１個の非透過
段を利用する態様では、供給段の表面積対非透過段の表
面積の比は、好ましくは１：１−５：１より好ましくは
１：１−２．５：１さらに好ましくは１．５：１−２．
２５：１の範囲にある。

【００２０】中空糸膜は、一般に流体混合物中で１種以
上の流体を１種以上の他の流体から分離できる重合体状
材料から形成される。中空糸膜を製造するのに使用でき
る重合体状材料は、好ましくはオレフィン重合体例えば
ポリ−４−メチルペンタン、ポリエチレン及びポリプロ
ピレン；ポリテトラフルオロエチレン；セルロース性エ
ステル、セルロース性エーテル及び再生セルロース；ポ
リアミド；ポリエーテルケトン及びポリエーテルエーテ
ルケトン；ポリエステルカーボネート及びポリカーボネ
ート（ビスフェノールに基づくポリエステルカーボネー
ト及びポリカーボネートの環置換物を含む）；ポリスチ
レン；ポリスルホン；ポリイミド及びポリエーテルスル
ホンを含む。中空糸膜は、均一、対称（アイソトロピッ
ク）、非対称（アニソトロピック）又は複合膜である。 膜は、膜の厚い部分で流体の溶解性及び拡散性の差に基
づいて１種以上の他の流体から１種以上の流体を分離す
る厚い区別する領域を有することができる。一方、膜は
多孔性であり、流体の相対的揮発性に基づいて１種以上
の他の流体から１種以上の流体を分離できる。

【００２１】厚い領域を有する中空糸膜が、気体の分離
に好ましい。非対称中空糸膜は、中空糸の外側、中空糸
の内側（管腔の表面）で又は外側及び内側の両方の中空
糸膜の表面に対して内側のどこかに位置する区別する領
域を有することが出来る。中空糸膜の区別する領域が中
空糸膜の両面に対して内側にある態様では、中空糸膜の
内面（管腔）及び外面は多孔性であり、しかも膜は気体
を分離する能力を示す。気体が分離される態様では、膜
に好ましい重合体状材料は、ポリエステルカーボネート
、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド及
びポリカーボネートを含む。気体分離膜にさらに好まし
い重合体状材料は、ポリカーボネート及びポリエステル
カーボネートを含む。気体分離に好ましいポリカーボネ
ート及びポリエステルカーボネート膜は、米国特許第４
８７４４０１、４８５１０１４、４８４０６４６及び４
８１８２５４号に記載されたものを含む。一つの好まし
い態様では、これら膜は、米国特許第４７７２３９２号
に記載された方法により製造される。

【００２２】多孔性膜が、液体分離例えば膜ストリッピ
ング及び膜蒸留に好ましい。これら多孔性膜は、対称（
アイソトロピック）又は非対称（アニソトロピック）で
ある。液体が分離される態様では、膜に好ましい重合体
状材料は、ポリオレフィン、弗素化ポリオレフィン例え
ばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−４−メチルペ
ンテン及び弗素化ポリエチレン；ポリテトラフルオロエ
チレン及びその共重合体及びブレンド；ポリスチレン；
及びポリエーテルケトン及びポリエーテルエーテルケト
ンを含む。これら中空糸膜の製法は、当業者に周知であ
る。例えば、米国特許第４９２７５３５、４９０４４２
６及び４１１５４９２号参照。

【００２３】束の各末端の回りにチューブシートがある
。チューブシートは、中空糸膜を適所に保持しさらに膜
装置を異なる流体領域に分けるのに働く。これら領域は
、供給物入口領域を含み、そこでは、分離されるべき流
体混合物は、チューブシートの外面で、供給段内に配置
された中空糸膜の供給末端と供給流体混合物とを接触さ
せることにより、供給段の供給末端で、供給段内に配置
された中空糸膜の内腔に導入される。他の領域は、２枚
のチューブシート間の領域であり、そこでは、中空糸膜
の内腔に供給された流体の一部が、中空糸膜のシェル側
（外側）へ中空糸膜を通って透過する。他の領域は、或
る段の非透過末端及び直後の段の供給末端を含む少なく
とも１個の非透過物混合領域を含み、そこでは、該段か
らの非透過物は、該段の非透過末端で該段内に配置され
た中空糸膜の内腔から各非透過物混合領域に入り、各非
透過物混合領域は、直後の非透過段とともに働いて、前
記の直後の段の供給末端で前記の直後の非透過段内に配
置された中空糸膜の内腔に流体を導入する。他の領域は
非透過物出口領域であって、そこでは、膜を通って透過
しない中空糸膜の内腔を流下する流体が、非透過物出口
を通って装置から除かれる。

【００２４】チューブシートは、熱硬化性又は熱可塑性
の樹脂状材料よりなる。これら樹脂状材料は、中空糸膜
の回りに流体で密なシールを形成できなければならない
。或る態様では、この樹脂状材料は、コア及び／又はケ
ーシング手段及び中空糸膜に結合できるのが好ましい。 束中の中空糸膜は、各チューブシートを通して連絡し、
束と反対の各チューブシートの外面は開いて、中空糸膜
の内腔が、各チューブシートの面に隣接する領域に開放
し、それにより該中空糸膜の中へ及び外へこれら領域か
らの流体の連絡を行なう。各チューブシートの大多数は
、樹脂状材料に埋め込まれた中空糸膜の複合体よりなる
。チューブシートは、前記の機能を行なう任意の形状で
ある。好ましくは、チューブシートは、実質的に円形で
あり、中空糸膜を支持し、操作中チューブシートに働く
圧力に抵抗するのに十分な断面積及び厚さを有する。束
の外の各チューブシートの部分は、膜装置のデザインに
応じて種々の目的に形成できる。チューブシートのこれ
らの部分は、樹脂のみ又は各チューブシートの外の部分
を包む樹脂含浸布よりなる。

【００２５】チューブシート用の樹脂状材料として有用
なこれら材料の例は、合成及び天然ゴム、フェノールア
ルデヒド、アクリル樹脂、ポリシロキサン、ポリウレタ
ン、フルオロカーボン及びエポキシ樹脂を含む。

【００２６】装置が気体分離に用いられる態様では、チ
ューブシートは好ましくはエポキシ樹脂から製造される
。中空糸膜に付着しそして硬化したとき中空糸膜に安定
性を与える全てのエポキシ樹脂が、本発明で使用できる
。本発明で有用な樹脂処方物に望ましいポリエポキシド
樹脂は、多価フェノールのグリシジルポリエーテルを含
む。

【００２７】多価フェノールの例は、単核フェノール及
び多核フェノールであり、後者内に普通ノボラック樹脂
として周知のフェノール・アルデヒド縮合樹脂が含まれ
る。代表的な単核フェノールは、レゾルシノール、カテ
コール、ヒドロキノン及びフロログルシノールを含む。 多核フェノールの例は、２、２−ビス（４−ヒドロキシ
フェニル）プロパン（ビスフェノールＡ）、４、４’−
ジヒドロキシベンゾフェノン、１、１−ビス（４−ヒド
ロキシフェニル）エタン、ビス（２−ヒドロキシナフチ
ル）メタン、２、２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）
ブタン及び４、４’−ジヒドロキシフェニルフェニルス
ルホンを含む。

【００２８】これらエポキシ樹脂の製造は周知であり、
多数の特許例えば米国特許第２９３５４８８号及び教科
書例えばＬｅｅ及びＮｅｖｉｌｌｅ、Ｈａｎｄｂｏｏｋ
ｏｆ　　Ｅｐｏｘｙ　　Ｒｅｓｉｎｓ、ＭｃＧｒａｗ−
Ｈｉｌｌ　　Ｂｏｏｋ　　Ｃｏ．１９６７に記載されて
いる。

【００２９】好ましいエポキシ樹脂は、ビスフェノール
Ａ例えばビスフェノールＡのジグリシジルエーテルから
誘導された樹脂である。これら好ましい樹脂は、式

【０
０３０】

【化１】

【００３１】（式中、ｎは０−６より好ましくは０−４
さらに好ましくは０−１．５の正の実数である）に一般
に相当する。

【００３２】下記において、樹脂処方物に関する全ての
部は、エポキシ樹脂の１００重量部に基づく（樹脂の１
００部当たりの部、ｐｈｒ）。

【００３３】本発明で用いて好ましいエポキシ樹脂は、
ダウ・ケミカル・カンパニーから入手できるＤ．Ｅ．Ｒ
．（商標）エポキシ樹脂を含む。

【００３４】エポキシ樹脂は、当業者に周知の硬化剤に
より硬化される。代表的な硬化剤は、精製された化合物
として、又は多数の異なる供給者例えばＰａｃｉｆｉｃ
　　Ａｎｃｈｏｒ　　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　　Ｃｏｒｐｏ
ｒａｔｉｏｎによる特有の処方物として製造されるもの
を含む他の化合物との混合物又はブレンドとしての両者
の脂肪族及び芳香族の多価アミンを含む。

【００３５】代表的な芳香族アミンは、ｍ−フェニレン
ジアミン、メチレンジアニリン、ｍーフェニレンジアミ
ン及びメチレンジアニリンの混合物（付加物を含む）、
ジアミノジフェニルスルホン及び４−クロロフェニレン
ジアミンを含む。

【００３６】代表的な脂肪族アミンは、アミノエチルエ
タノールアミン、ポリメチレンジアミン、ポリエーテル
ジアミン及びジアミノシクロヘキサンを含む。

【００３７】エポキシ硬化剤として有用な化合物の他の
群は、酸無水物化合物例えばナジックメチルアンヒドリ
ッド、無水メチルテトラヒドロフタール酸及び無水琥珀
酸を含む。一般に、酸無水物硬化剤は、約１００℃より
低い温度で硬化を促進する触媒の使用を要する。これら
触媒は、一般に触媒量即ち硬化剤によるエポキシ樹脂の
硬化を増強するのに十分な量で用いられる。好ましくは
、触媒は、樹脂の１００部当たり０．５−１０部の触媒
より好ましくは樹脂の１００部当たり０．５−４部の触
媒最も好ましくは樹脂の１００部当たり１−２部の触媒
の量で存在する。好ましい触媒は、第三級アミン例えば
ベンジルジメチルアミン、Ｎ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ’−テトラ
メチルブタンジアミン、ジメチルアミノプロピルアミン
、Ｎ−メチルモルホリン及びＮ−トリエチレンジアミン
を含む。一般に、硬化剤がアミンに基づくとき、触媒は
不必要である。

【００３８】エポキシ樹脂用の硬化剤の追加の任意の成
分は、硬化した樹脂に可塑剤として働き、樹脂のゲル化
前に樹脂の粘度を下げる成分である。ジオクチルフタレ
ート、ジブチルフタレート、アセチルトリブチルシトレ
ート又は低分子量ポリグリコール例えばダウ・ケミカル
・カンパニーにより製造されているＰＥＧ２０００のよ
うな成分が、この目的に有用である。

【００３９】エポキシ樹脂の硬化は、多数の教科書例え
ばＬｅｅ及びＮｅｖｉｌｌｅ、Ｈａｎｄｂｏｏｋ　　ｏ
ｆ　　Ｅｐｏｘｙ　　Ｒｅｓｉｎｓ、ＭｃＧｒａｗ−Ｈ
ｉｌｌＢｏｏｋ　　Ｃｏ．１９６７に記載されている。

【００４０】本発明の装置が膜ストリッピング、膜蒸留
又はパーベポレーションに用いられる態様では、チュー
ブシートは、好ましくは前記のエポキシ樹脂又はポリウ
レタンよりなる。

【００４１】付着手段及びそれに結合するシールを形成
する手段を有する末端をキャッピングする手段は、束の
各末端及び／又は各チューブシートの付近をシールする
ようにととのえられ適合されて、中空糸膜に開放したチ
ューブシートの外面に隣接する領域を形成する。ここで
用いられるとき、束の各末端の付近のシーリングは、そ
れぞれの末端をキャッピングする手段が、任意のケーシ
ング手段に付着及び／又はシールされる配置を含む。末
端をキャッピングする手段は、付着手段により束の各末
端及び／又は各チューブシートの付近に付着して、シー
ルが形成されて、中空糸膜の内腔を通過すること又は中
空糸膜を透過することを除いて、供給物入口領域、中空
糸膜の外の２枚のチューブシート間の領域、各非透過物
混合領域及び非透過物出口領域を含む別々の異なる流体
領域間を流体が連絡することを妨げる。

【００４２】好ましい態様では、末端をキャッピングす
る手段は、束の各末端及び／又は各チューブシートの付
近で付着手段により付着する末端プレートである。この
末端プレートは、チューブシート、任意のケーシング手
段又は任意のコアに直接末端プレートを固定例えばボル
ト締めする手段を設けることにより付着できる。任意の
ケーシング手段は、ケーシング手段の末端へ末端をキャ
ッピングする手段を付着するように適合された付着手段
をその回りに又はそれに結合して配置する。束の各末端
は、末端をキャッピングする手段が固定されるフランジ
をその外側の回りに配置する。一つの態様では、フラン
ジは、チューブシートを形成することにより形成できる
。他の態様では、別々のフランジが、チューブシート、
任意のケーシング手段又はチューブシート及び任意のケ
ーシング手段の両者の回りに結合される。他の態様では
、スリップフランジが、束又は任意のケーシング手段の
回りに置かれる。この態様では、チューブシートは、ス
リップフランジが膜装置上に保持されるように形成され
る。末端をキャッピングする手段は、形成チューブシー
トにより装置に保持されるフランジへ固定される。

【００４３】それぞれの末端をキャッピングする手段と
束の各末端及び／又は各チューブシートとの間にシール
を形成する手段が提供される。シールは、それぞれの末
端をキャッピングする手段と束の各末端及び／又は各チ
ューブシートとの間に流体に密なシールを提供できる全
ての手段により形成される。シールを形成するこれら手
段は、非永久的シーリング手段例えばガスケット及びＯ
−リング及び永久的シーリング手段例えば接着剤による
結合を含む。一つの態様では、チューブシートは、チュ
ーブシート及び末端をキャッピングする手段及び／又は
任意のケーシング手段の両者に結合する接着剤により末
端をキャッピングする手段及び／又は任意のケーシング
手段に直接結合できる。好ましい態様では、溝が、該チ
ューブシートの外側の周辺の回りにチューブシートのそ
れぞれに掘られ、Ｏ−リング又はガスケットが次に該溝
に適合され、適切なシールを形成するように末端をキャ
ッピングする手段及び／又は任意のケーシング手段の内
側に対してシールされる。他の好ましい態様では、末端
をキャッピングする手段及び／又は任意のケーシング手
段は、舌状物又はテーパーを含み、それに対してガスケ
ット又はＯ−リングが任意に置かれ、それに対してガス
ケットに隣接するチューブシートの面の外側の周辺は、
装置の操作中適用される静水圧の影響下シールする。

【００４４】本発明の膜装置は、さらに供給物入口手段
を含む。一般に、これは、装置中に分離されるべき流体
混合物の導入を許す入口、ノズル、フィティング又は他
の開口である。内腔側供給装置では、供給物入口手段は
、供給流体が、供給段内に配置された中空糸膜の供給末
端をチューブシートの外面で供給流体と接触させること
により、供給段内に配置された中空糸膜の内腔中に導入
できるように位置する。供給物入口手段は、適切な末端
をキャッピングする手段に位置できる。

【００４５】好ましくは、装置は、或る領域又は腔即ち
供給物入口領域が存在するようにデザインされ、それは
、供給物入口手段と供給段内に配置された中空糸膜との
間を除いて、流体の連絡を妨げるようにシールされる。 この供給物入口領域は、圧力室又は容器として機能する
。供給物入口手段は、供給物入口領域中に分離されるべ
き供給流体混合物を導入する。この領域は、供給段内に
配置された中空糸膜の供給末端と連絡し、従って分離さ
れるべき供給流体混合物を、供給段内に配置された中空
糸膜の内腔中を流れるようにする。供給物入口領域は、
適切な末端をキャッピングする手段内に位置できる。

【００４６】装置は、さらに或る段の非透過末端及び直
後の段の供給末端を含む少なくとも１個の非透過物混合
領域を含み、そこでは、該段からの非透過物は、該段の
非透過末端で該段内に配置された中空糸膜の内腔から各
非透過物混合領域に入り、各非透過物混合領域は、直後
の非透過段とともに働いて、前記の直後の段の供給末端
で、前記の直後の非透過段に配置された中空糸膜の内腔
中に流体を導入する。非透過物混合領域は、該流体が供
給物として直後の段に入る前に、或る段を出る非透過流
体の混合のための領域を提供するように機能する。

【００４７】非透過物出口手段は、装置から中空糸膜を
通って透過しない流体を除くために適合される。中空糸
膜を通って透過しない流体が、前記の最後の非透過物段
の非透過末端で、最後の非透過段内に配置された中空糸
膜の内腔を出る。非透過出口手段は、一般に装置から非
透過物物の除去を許す入口、ノズル、フィティング又は
他の開口である。非透過物出口手段は、適切な末端をキ
ャッピングする手段に位置する。中空のコアが用いられ
る他の態様では、コアは、非透過物出口手段として機能
するように適合できる。

【００４８】好ましくは、装置は、或る領域又は腔即ち
供給物入口領域が存在するようにデザインされ、それは
、非透過物出口手段と最後の非透過段内に配置された中
空糸膜との間を除いて、流体の連絡を妨げるようにシー
ルされる。この非透過物出口領域は、圧力室又は容器と
して機能する。この領域は、最後の非透過段内に配置さ
れた中空糸膜の非透過末端と連絡し、従って非透過流体
を非透過物出口手段を通って装置から引き出されるよう
にする。非透過物出口領域は、適切な末端をキャッピン
グする手段内に位置できる。

【００４９】従って、膜装置は、数個の異なる領域に分
割でき、それらは供給物入口領域、中空糸膜の外のチュ
ーブシート間の領域、少なくとも１個の非透過物混合領
域及び非透過物出口領域である。各領域間のシールは、
領域のそれぞれの間に流体に密なシールを提供する全て
の手段により形成される。これらのシールは、各非透過
段の非透過末端と各直後の段の供給末端との間にシール
を形成する手段を含む。これらのシールは、Ｏ−リング
、ガスケット及び接着剤により提供できる。

【００５０】中空糸膜の束は、任意にそして好ましくは
コアの回りに配置され、コアは、該コアが、延在しそし
て第一のチューブシート及び第二のチューブシートの両
者に結合される。コアは、コアの回りにととのえられた
中空糸膜の束を支持するのに機能する。コアは、非円形
の断面を有することができる。コアは、好ましくは実質
的な円形状の断面を有し、そしてもしコアが中空糸膜及
びチューブシートを支持するのに十分な機械的強さを有
するならば、棒、穴のない管又は穴のある管よりなる。 一つの好ましい態様では、コアは中空であり、非透過物
出口手段として機能するように適合される。

【００５１】或る態様では、中空糸膜の外側の付近から
の透過した流体の除去を助けるために、中空糸膜装置の
シェル側中に掃引流体を導入するのが望ましい。この掃
引流体を導入する一つの好ましい方法は、コアが、中空
糸膜の外側でチューブシート間の領域中にコアを通って
掃引流体を導入する掃引入口手段として機能するように
することである。この態様では、コアは、掃引流体が中
空糸膜の束に入るように中空糸膜の束の付近で穴が開け
られている。コアの管は、好ましくはそれが供給物入口
領域及び非透過物混合及び／又は非透過物出口領域を通
るところで、穴が開けられていない。掃引流体が用いら
れる他の好ましい態様では、コアは、チューブシート間
に位置するコアの部分の一端で穴を開けられている。一
つのこの好ましい態様では、コアのこの末端は、向流を
促進するのを助ける最後の非透過段の非透過末端に位置
するチューブシートに隣接する。

【００５２】コアは、束及びチューブシートに所望の支
持を提供するのに十分な機械的強さ及び硬さを有する任
意の材料から製造できる。コアは、プラスチック例えば
ＰＶＣ、複合材又は金属よりなる。好ましくは、コアは
、金属例えばアルミニウム又は鉄よりなる。

【００５３】膜装置の全体は、任意のケーシング手段内
に置くことができる。ケーシング手段は、取り扱い及び
／又は外側の環境による損傷から膜装置の外側を保護す
るように機能する。ケーシング手段は、また透過した流
体を集める好都合な方法として機能する。ケーシング手
段は、シールが第一のチューブシート及びケーシング手
段並びに第二のチューブシート及びケーシング手段の間
に形成されるようなやり方でチューブシートの回りに配
置され、流体はシールを経て連絡できない。

【００５４】ケーシング手段は、膜装置を取り扱い及び
／又は環境による損傷から保護できる任意の材料よりな
る。ケーシング手段は、耐圧容器でよいが、それである
必要はない。ケーシング手段内の透過流体を集めること
が望ましい態様では、ケーシング手段は、透過流体に対
して実質的に不透過性でなければならない。好ましくは
、ケーシング材料は、プラスチック例えばＰＶＣ、複合
材又は金属である。さらに好ましくは、ケーシング材料
は、金属例えばアルミニウム又は鉄である。

【００５５】任意のケーシング手段が用いられるとき、
透過物出口手段は、中空糸膜の外の２枚のチューブシー
ト間の領域から中空糸膜を通って透過する流体を除く方
法を提供する。透過物出口手段は、膜装置のシェル側か
らの透過物を引き出すように適合された出口、ノズル、
フィティング又は他の開口である。透過物出口手段が、
装置のシェル側に向流を生じさせる膜装置の末端に近く
位置するのが好ましく、それは、中空糸膜の濃度勾配を
増大させ、それにより膜装置の回収及び生産性を改良す
る。

【００５６】本発明の膜装置は、任意に、流れを導く１
個以上の手段を含む。好ましくは、各段当たりに１個の
流体の流れを導く手段を用いる。流れを導くこの手段は
、束の縦軸に平行なそして事実装置の外にある各段内に
配置された中空糸膜の内腔を通る流体の流れに対して向
流の方向に、各段からの透過物の流れを導くように配置
される。従って、最後の段を除く全ての段からの透過物
は、直前の段のシェル側にとり低濃度の掃引流となる。 この向流は、透過流体の濃度を低下させ、それ故膜装置
の長さの主な部分の濃度勾配を最大にする。

【００５７】好ましくは、流れを導く一つの手段は、各
段の外側を囲み、チューブシートの１枚の近く、それに
付着して又は埋め込まれて位置するその第一の末端を有
して、透過流体及び掃引流体は、もしあるならば、該チ
ューブシートの近くの段を出て、流れを導くための前記
の外側の手段の第二の末端は、反対のチューブシートか
ら離れて位置し、流れを導く手段の第二の末端と反対の
チューブシートとの間の距離は、透過流体及びもしある
ならば掃引流体をして直前の段のシェル側中に流れさせ
るのに十分であり、又は供給段の場合には、もし任意の
ケーシング手段が用いられるならば任意の透過物出口手
段を経ることを含み、装置の外に流れでるのに十分であ
る。

【００５８】他の態様では、流れを導く手段は、両方の
チューブシートに埋め込まれる。この態様では、中空糸
膜の束の外からの透過流体の流れをして直前の段のシェ
ル側中に流れ込ませそして装置から出す或る手段は、流
れを導く手段に組み込まれなければならない。好ましく
はこれら手段は、流れを導く手段における穴、小孔又は
開口である。

【００５９】流れを導く手段の末端と反対のチューブシ
ートとの間の実際の距離は、もし十分な空間が、流れを
導く手段の末端とチューブシートとの間に提供されて、
透過流体を直前の段のシェル側に入らせ、さらにもし任
意のケーシング手段が用いられるならば任意の透過物出
口手段を経ることを含み、装置から引き出されるならば
、厳密を要しない。これは装置にとり改良された回収及
び生産性をもたらす。

【００６０】流れを導く手段は、一つの好ましい態様で
は、一連の実質的に不透過性のバッフル又は外被よりな
る。これらバッフルは、好ましくは分離されている流体
に対して実質的に不透過性且つ比較的可とう性の材料よ
りなる。好ましいバッフル材料は、実質的に不透過性且
つ比較的可とう性の重合体状フィルムを含む。適当なバ
ッフル材料の例は、ＩＣＩから入手できるＭＹＬＡＲ（
商標）ポリエステルフィルム、ザ・ダウ・ケミカル・カ
ンパニーから入手できるＳＡＲＡＮ（商標）ポリ塩化ビ
ニリデンプラスチックフィルム及びポリエチレンフィル
ムを含む。

【００６１】これらバッフルは、束の縦軸に平行な方向
に同心の管として配置できる。任意には、これらバッフ
ルは、束の中心で始まり、束の外側で又はその近くで終
わるら旋のやり方で形成できる。これらバッフルが用い
られるとき、直前の段のシェル側への各段からの透過物
及びもしあるならば掃引気体の流れをもたらす手段例え
ばその中の開口が、設けられなければならない。

【００６２】存在できるバッフルの数は、実質的な向流
を維持するのに十分なように透過流体を導く数である。 使用バッフルの数は、それ故束の直径、束中の中空糸膜
の充填ファクター、束の長さ及び段の数に依存する。バ
ッフルの長さは、中空糸膜の長さの主な部分に沿って向
流を促進するのに十分でなければならない。バッフルは
、好ましくは５０−９５％さらに好ましくは７５−９５
％より好ましくは８０−９０％の間でチューブシート間
の束の長さに沿って延在する。

【００６３】任意には、装置は、チューブシートの外の
縁を支持し、そしてチューブシートの外面を加圧するこ
とによる曲げ及び圧縮による応力を予防又は低下するよ
うに機能する手段よりなる別のチューブシートを支持す
る手段を含む。チューブシート支持手段は、好ましくは
束の外側の部分を囲みそして樹脂によりチューブシート
の回りに結合する円筒である。チューブシート支持手段
にチューブシートを付着させそして通常の操作条件下で
結合を維持するのに十分なモジュラスを有する任意の樹
脂が、この結合を形成するのに有用である。この結合を
形成するのに用いられる樹脂には、チューブシートを形
成するのに用いられる樹脂が含まれる。チューブシート
支持手段は、チューブシートの部分を囲みそしてそれに
結合されるか、又はチューブシート支持手段は、チュー
ブシート支持手段の回りに形成されるチューブシートに
埋め込まれる。チューブシート支持手段は、チューブシ
ート上の圧縮応力及び曲げ応力を予防又は低下させるそ
してチューブシートが互いに破壊することを防ぐのに十
分な支持をもたらす任意の材料から作られる。これら材
料は、高強度プラスチック例えばＰＶＣ、複合材及び金
属を含み、金属が好ましい。使用できる金属の例は、ア
ルミニウム又は鉄を含む。チューブシート支持手段は、
透過流体が装置を出るように、１種以上の手段例えば他
の穴又は開口を含む。

【００６４】任意に、膜装置を絶緑する及び／又は衝撃
を吸収するように機能する材料は、任意のケーシング手
段内を含む、２枚のチューブシート間の領域の中空糸膜
束の外側に置かれる。この材料は、ポリウレタン発泡体
及び密に充填された発泡体ビーズを含む。材料は、一般
に束の外側の部分をカバーし、該部分はチューブシート
間の束の長さに沿って延在して、十分な手段例えば開口
が存在して、透過流体及びもしあるならば掃引流体をし
て、もし任意のケーシング手段が用いられるならば、任
意の透過物出口手段を通ることを含み、装置を出るよう
にする。一つの態様では、絶縁及び／又は衝撃吸収材料
は、又流れを導く外側の手段として機能する。

【００６５】本発明の中空糸膜装置は、当業者に周知の
一般の膜装置構成方法を採用することにより組み立てら
れる。一般に、中空糸膜装置の組み立てでは、中空糸膜
は、装置の組み立てのために適当な形状を有する束に形
成される。好ましい束の組み立ては、好ましくはコアの
回りに配置される、糸の平行な配置又は糸の斜めに包ん
だ配置を含む。チューブシートは、例えば糸が置かれる
とき糸に沿って樹脂を浸すことにより、糸の配置と同時
に束の末端の回りに形成できる。一方、束は、形成され
、次にチューブシートは、当業者に周知のように、遠心
注型又は浸漬ポッティング技術より束の各末端の回りに
形成できる。

【００６６】中空糸の束の周辺より大きい周辺にチュー
ブシートを形成することが望ましい態様では、下記の方
法が使用される。チューブシートが束の形成後形成され
るとき、注型又はポッティング技術は、大きな周辺のチ
ューブシートを形成するために適切な型を用いることを
含む。糸が配置しつつあるときにチューブシートが形成
される態様では、一度全ての糸が配置されると、チュー
ブシートは、種々の方法により形成できる。一つのこの
方法は、チューブシートの末端又はチューブシートの周
辺の回りに樹脂及び含浸した布を包み、さらに樹脂を提
供することを続けてチューブシートが形成され、次に樹
脂が硬化される。

【００６７】任意の流れを導く手段例えばバッフルは、
束の組み立て中中空糸膜の束中に導入される。もし流れ
を導く手段がら旋又はゼリーロールの形状に置かれるな
らば、バッフルは、中空糸膜が配置されるのに従って、
中空糸膜の回りに置かれる。一方、もし流れを導く手段
が、同心の円筒の配置の手段であるならば、中空糸膜の
部分が配置された後に、流れを導く手段が、中空糸膜の
上に置かれ、さらに次の流れを導く手段が中空糸膜の上
に置かれる迄配置され、このやり方が、装置が完成する
まで続けられる。外部の流れを導く手段は、好ましくは
完全に包んだ束の上に置かれる。

【００６８】一度任意のコア、チューブシート及び任意
の流れを導く手段を有する中空糸の束が組み立てられる
と、任意のチューブシート支持手段が、束の外側の回り
に置かれ、チューブシートに固定又は付着される。例え
ば、任意のチューブシート支持は、樹脂を用いてチュー
ブシートに結合されるか、又はチューブシートは、チュ
ーブシート支持手段の末端の回りに形成される。チュー
ブシート支持手段がチューブシートに結合される一つの
態様では、下記のやり方が使用される。末端にチューブ
シート支持手段を置き、チューブシート及び束は、チュ
ーブシート支持手段に挿入され、コーキングを数インチ
以内の厚さにチューブシート支持手段とチューブシート
の一つとの間の空間中に充填する。硬化の速い樹脂を用
いて、コーキングを湿らせ、シールした環状の溝を形成
する。次に、結合樹脂を溝に注ぎ、チューブシートを溝
に結合する。樹脂が硬化した後、装置を末端対末端で回
転し、他のチューブシートを同様なやり方で結合する。 チューブシートを又ポットし、チューブシート支持手段
の内側に置き、一回の工程でチューブシートとチューブ
シート支持手段との間の結合を形成する。付着の他の方
法も使用できる。

【００６９】一度任意のチューブシート支持手段がチュ
ーブシートに付着したならば、付着手段は、それに末端
をキャッピングする手段を付着するようにした任意のチ
ューブシート支持手段、チューブシート又はその両者に
固定できる。一つの態様では、フランジは、任意のチュ
ーブシート支持手段に溶接されるか、又は樹脂を経てチ
ューブシートに結合されるか又はその両者である。次に
、末端をキャッピングする手段は、このフランジに付着
される。必要ならば、ガスケットは、流体で密なシール
を確実にするために、チューブシートの回りのフランジ
と末端をキャッピングする手段との間に置かれる。一方
、スリップフランジは、末端をキャッピングする手段を
付着するために、前記のように使用される。末端をキャ
ッピングする手段は、舌状物又はテーパーを含み、それ
に対してガスケット又はＯ−リングが任意に置かれ、そ
れに対してチューブシートの外の周辺が、装置の操作中
適用される静水圧の影響の下ガスケット又はＯ−リング
に隣接して面する。

【００７０】一方、もし任意のケーシング手段が用いら
れるならば、少なくとも１個の末端をキャッピングする
手段が、中空糸膜の束が、任意のコア、チューブシート
及び任意のチューブシート支持手段とともに任意のケー
シング手段に挿入された後に、付着される。任意のケー
シング手段中への挿入前に、束に対して外側のチューブ
シートの表面を、これら中空糸膜への流体の導入及び流
体の引き出しを行なうように中空糸膜の末端を開放する
ために、機械加工などで処理されることに注意すべきで
ある。

【００７１】図により示される好ましい態様の下記の記
述は、本発明をさらに説明するために提供される。

【００７２】図１は、２個の同心の段よりなる本発明の
中空糸膜装置を示す。装置は、中空糸の束（１０）より
なる（中空糸は、簡略のため示されない）。この束（１
０）内に、一連のバッフル（１１）が散在し、それは、
束（１０）及び任意のコア（１２）の縦軸に平行なやり
方で配置された一連の中空の不透過性円筒よりなる。装
置は、任意にチューブシート（１４及び１５）に埋め込
まれたチューブシート支持手段（１３）を含む。任意の
コア（１２）は、第一のチューブシート（１４）及び第
二のチューブシート（１５）を経て延在し、それに結合
される。さらに、束（１０）は、前記の任意のコア（１
２）の回りに配置され、支持される。束全部（１０）及
びチューブシート（１４及び１５）を囲んで、任意のケ
ーシング手段（１６）がある。ケーシング手段（１６）
の各末端に、チューブシート（１４及び１５）の外側へ
Ｏ−リング（１９及び２０）によりシールされた末端を
キャッピングする手段（１７及び１８）がある。一つの
末端をキャッピングする手段（１８）に、供給物入口手
段（２１）（分離されるべき流体の混合物を装置中に導
入するようにされた）及び非透過物出口手段（２２）（
装置から中空糸膜を通して透過しない流体を引き出すよ
うにされた）がある。任意のケーシング手段（１６）に
、透過物出口手段（２３）があり、それは、装置から透
過流体を引き出すようにする。さらに、末端のキャッピ
ングを付着する手段（２４）が示され、それは、末端を
キャッピングする手段（１７及び１８）を装置に確保す
るようにする。任意のチューブシート支持手段（１３）
は、さらに透過物出口手段（２３）の近くの末端で穴又
は開口（２５）を含み、これら穴又は開口は、任意のチ
ューブシート支持手段（１３）を経る透過流体の流れを
して透過物出口手段（２３）に向うようにデザインされ
る。装置は、さらに供給物入口手段（２６）を有し、そ
れは、束（１０）の供給段（２７）内に配置された中空
糸膜の内腔中に分離されるべき供給流体混合物を導入す
るように適合された領域である。非透過物混合領域（２
８）は、供給段（２７）内に配置された中空糸膜の内腔
から出る非透過流体を受け、非透過段（２９）内に配置
された中空糸膜の内腔中に該流体を導入する。非透過物
出口領域（３０）は、中空糸膜を透過しない非透過段（
２９）内に配置された中空糸膜の内腔から出る流体を受
ける。非透過物は、非透過物出口手段（２２）を経て非
透過物出口領域（３０）から引き出される。末端をキャ
ッピングする手段（１８）のＯ−リング（３９）は、供
給物入口領域（２６）と非透過物出口領域（３０）との
間のシーリングをもたらす。

【００７３】本発明の他の態様は、図２に示される。こ
の態様では、２段の同心の装置が、非透過物出口手段と
して機能するようにされた中空のコアを含む。装置は、
中空糸の束（１０）よりなる（中空糸は、簡略のため示
されない）。この束（１０）に、一連のバッフル（１１
）が散在し、それは、束（１０）及び中空のコア（１２
）の縦軸に平行なやり方で配置された一連の中空の不透
過性円筒よりなる。装置は、任意に、チューブシート（
１４及び１５）に埋め込まれたチューブシート支持手段
（１３）を含む。中空のコア（１２）は、第一のチュー
ブシート（１４）及び第二のチューブシート（１５）を
経て延在し、それに結合される。さらに、束（１０）は
、前記の任意のコア（１２）の回りに配置され、支持さ
れる。束全部（１０）及びチューブシート（１４及び１
５）を囲んで、任意のケーシング手段（１６）がある。 ケーシング手段（１６）の各末端に、末端をキャッピン
グする手段（１７及び１８）がある。ケーシング手段（
１６）は、チューブシート（１４及び１５）へＯ−リン
グ（１９及び２０）によりシールされる。一つの末端を
キャッピングする手段（１８）に、供給物入口手段（２
１）（分離されるべき流体の混合物を装置中に導入する
ようにされた）がある。他の末端をキャッピングする手
段（１８）は、開口（３１）を含み、それは、中空のコ
ア（１２）とともに働いて、装置から中空糸膜を通って
透過しない流体を引き出すために非透過物出口手段とし
て働くようにされる。ケーシング手段（１６）に、透過
物出口手段（２３）があり、それは、装置から透過流体
を引き出すようにする。さらに、末端のキャッピングを
付着する手段（２４）が示され、それは、末端をキャッ
ピングする手段（１７及び１８）を装置に確保するよう
にする。任意のチューブシート支持手段（１３）は、さ
らに透過物出口手段（２３）の近くの末端で穴又は開口
（２５）を含み、これら穴又は開口は、任意のチューブ
シート支持手段（１３）を経る透過流体の流れをして透
過物出口手段（２３）に向うようにデザインされる。装
置は、さらに供給物入口手段（２６）を有し、それは、
束（１０）の供給段（２７）内に配置された中空糸膜の
内腔中に分離されるべき供給流体混合物を導入するよう
に適合された領域である。非透過物混合領域（２８）は
、供給段（２７）内に配置された中空糸膜の内腔から出
る非透過流体を受け、非透過段（２９）内に配置された
中空糸膜の内腔中に該流体を導入する。生成物の末端を
キャッピングする手段（４０）により形成される非透過
物出口領域（３０）は、中空糸膜を透過しない非透過段
（２９）内に配置された中空糸膜の内腔から出る流体を
受ける。生成物の末端をキャッピングする手段は、シー
リング手段（３９）を用いて、非透過物出口領域（３０
）から供給物入口領域（２６）を分離する。非透過物は
、中空のコア（１２）及び開口（３１）よりなる非透過
物出口手段（２２）を経て非透過物出口領域（３０）か
ら引き出される。

【００７４】本発明の他の態様は、図３に示される。こ
の態様は、掃引流体の使用に適合した２段の同心の装置
を示す。装置は、中空のコア（１２）の回りに配置され
た中空糸膜の束（１０）よりなる（中空糸は、簡略のた
め示されない）。中空のコア（１２）は、延在し、中空
糸膜の束（１０）の何れかの末端で、第一のチューブシ
ート（１４）及び第二のチューブシート（１５）に結合
する。中空のコア（１２）は、中空のコア（３３）の穴
を経て束（１０）への掃引流体の導入に適合した掃引流
体入口開口（３２）を有する。中空のコア（１２）は、
その他端で栓（３４）により封じられ、それにより束（
１０）中の中空糸膜の外の２枚のチューブシート（１４
及び１５）の間の領域中に掃引流体全部を入れ込む。 装置は、さらに一連のバッフル（１１）を含み、それは
、束（１０）及び中空のコア（１２）の縦軸に平行なや
り方で配置された一連の中空の不透過性円筒よりなる。 束（１０）は、外部のバッフル（３５）により囲まれる
。外部バッフル（３５）は、両端でチューブシート（１
４及び１５）に埋め込まれる。外部バッフル（３５）の
一端に、透過流体及び掃引流体を装置の外へ透過物出口
手段（２３）に流れ込ませるように適合した一連の穴（
３６）がある。束は、Ｏ−リング（１９及び２０）によ
りチューブシートにシールされたケーシング手段（１６
）に包まれる。末端をキャッピングする手段（１７及び
１８）は、チューブシート（１４及び１５）の近くで装
置の末端に位置する。一つの末端をキャッピングする手
段（１７）では、分離されるべき流体の混合物を装置に
そして供給物入口領域（２６）中に導入するように適合
された供給物入口手段（２１）がある。同じ末端をキャ
ッピングする手段（１７）に、非透過物出口手段（２２
）がある。非透過物出口手段（２２）は、非透過物入口
領域（３０）と連絡する。他の末端をキャッピングする
手段（１８）は、掃引流体入口手段（３２）及び非透過
物混合領域（２８）を含み、後者は、供給段（２７）に
透過しない流体を受け、該流体を非透過段（２９）中に
導入する。末端をキャッピングする手段（１７及び１８
）は、付着手段（２４）及びシール（３７及び３８）を
経てケーシング手段（１６）に付着する。末端をキャッ
ピングする手段（１７）のＯ−リング（３９）は、供給
物入口領域（２６）及び非透過物出口領域（３０）の間
にシーリング手段を提供する。

【００７５】これらの分離の多くにおいて、膜を横切っ
て選択的に透過する流体を駆動する力は、中空糸膜の供
給側と中空糸膜の透過側との間の圧力又は化学的差であ
る。膜の供給側は、ここでは、供給流体混合物が接触す
る膜の側である。膜の透過側は、流体が選択的に透過し
、優先的に透過する流体に富む流れが見出だされる膜の
側である。内腔側の供給に適合した装置では、膜の透過
側が、シェル側であり、即ち中空糸膜の外側の２枚のチ
ューブシート間の領域である。

【００７６】装置は、そこに含まれた膜に装置の物理的
全体性が悪影響を与えない圧力及び温度で操作される。

【００７７】好ましくは、窒素からの酸素の分離では、
圧力差は、約９０ｐｓｉ（６２０ｋＰａ）−約２５０ｐ
ｓｉ（１７２０ｋＰａ）である。窒素又は二酸化炭素が
軽質炭化水素又は天然ガスから分離される態様では、膜
を横切る圧力差は、好ましくは２８０ｐｓｉ（１９３０
ｋＰａ）−９００ｐｓｉ（６２００ｋＰａ）である。酸
素が窒素から分離される態様では、分離は、好ましくは
０℃−１００℃より好ましくは０℃−５０℃の温度で生
ずる。窒素又は二酸化炭素が軽質炭化水素又は天然ガス
から分離される態様では、分離は、好ましくは−１０℃
−１２０℃の温度で生ずる。

【００７８】膜ストリッピング、膜蒸留及びパーバポレ
ーションの操作では、温度は、好ましくは１０℃−９５
℃であり、膜を横切る圧力勾配は、好ましくは０ｐｓｉ
−６０ｐｓｉである。

【００７９】膜装置の操作は、図１に示される。分離さ
れるべき流体の混合物は、加圧下供給物入口手段（２１
）により供給物入口領域（２６）中に導入される。分離
されるべき流体は、従って供給段（２７）内に配置され
た中空糸膜の内腔を流れる。供給流体混合物の一部は、
膜装置のシェル側中に膜を通って透過する。バッフル（
１１）は、透過流体をして向流方向に流れさせる。 透過しない流体は、供給段（２７）内に配置された中空
糸膜を出て、非透過物混合領域（２８）に入り、そこか
ら流体は、非透過段（２９）内に配置された中空糸膜の
内腔中に導入される。中空糸膜を横切って膜装置のシェ
ル側中に透過する流体は、バッフル（１１）により向流
的に流れさせられる。透過しない流体は、非透過段（２
９）内に配置された中空糸膜を出て、非透過物出口領域
（３０）に入り、非透過物出口手段（２２）を通って装
置から除かれる。透過物は、透過物出口手段（２３）を
通って装置のシェル側から除かれる。

【００８０】本発明の装置は、図１に示されたように、
供給流体混合物が最も外側の同心の段へよりむしろ、最
も中の同心の段中に導入されるように構成される。この
態様では、穴の開いたコアは、透過物出口手段として利
用され、外部の流れを導く手段は、穴の開いたコアを通
る以外は、束の外に透過流体が出るのを防ぐために、束
の外側の回りにチューブシートからチューブシートに延
在するシールを提供するように利用される。流れを導く
ための任意の手段とともにこの配置は、装置内に向流の
流れを保つ。

【００８１】本発明の装置は、任意に従来のシリーズ又
はパラレルの操業に利用できる。

【実施例】以下の実施例は、説明のためにのみ含まれ、
本発明の範囲を制限することを目的としていない。

【００８２】実施例図３に示された装置に似た装置を構
成したが、但しコアは穴を有せず、装置は操作が単一の
段の装置又は２段の装置として行なえるように適合され
た。装置は、テトラブロモビスフェノールＡポリカーボ
ネート中空糸膜、エポリシチューブシート及びＭＹＬＡ
Ｒ（商標）ポリエステルフィルムバッフルを用いて構成
された。装置は、約２２０ｍ２の外の段の表面積及び約
１１０ｍ２の内の段の表面積を含んだ。

【００８３】装置は、空気の供給流の、窒素に富んだ非
透過流及び酸素に富んだ透過流への分離についてテスト
された。装置は、外の段を供給段としてそして内の段を
非透過段として用いて、シリースで外の段及び内の段を
操作する即ち本発明に従って２段装置として操作するこ
とによりテストされた。装置は、又外の段及び内の段の
それぞれを単一パス段として操作する即ちパラレルで操
作された二つの従来の単一段装置の同等物として操作す
ることによりテストされた。より早く透過するものの或
る濃度即ち非透過物中の約１％酸素の濃度での性能が評
価され、回収率が求められた。回収率即ち分離性能の能
率の目安は、概して％で表示される、供給流の流速に対
する非透過流の流速の比である。回収率は、従って下記
の式

【００８４】

【数１】

【００８５】から計算され、回収率は、非透過物中のよ
り早く透過するものの或る濃度で求められる。

【００８６】テストは、約２５℃の供給空気温度、約２
３．２ＳＣＦＭ（１分当たりの標準立方フィート）（０
．０１０９ｍ２／ｓ）の全体の供給空気流速及び約１３
５ｐｓｉｇ（９３０ｋＰａｇ）の供給空気圧力を用いて
行なわれた。装置が単一の段装置として操作されるテス
トでは、外の段及び内の段への供給空気流速は、各段に
含まれる表面積に関してコントロールされた。

【００８７】２段装置として本発明に従って操作された
とき、装置は、約３５．２％の回収率を示した。従来の
単一パス装置として操作されたとき、外の段は、約３０
．１％の回収率を示し、内の段は、約３３．６％の回収
率を示した。それ故、２段の装置として装置を操作する
ことが、回収を顕著に増大させた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、二つの同心の段よりなる本発明の中空
糸膜装置を示す。

【図２】図２は、コアが、中空でありしかも非透過物出
口手段として機能する、本発明の装置の別の態様を示す
。

【図３】図３は、掃引流体の使用に適合された本発明の
装置を示す。

【符号の説明】

１０・・中空糸の束　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　１１・・バッフル １２・・コア　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　１３・・チューブシート支持手段 １４・・チューブシート　　　　　　　　　　　　　　
　　１５・・チューブシート １６・・ケーシング手段　　　　　　　　　　　　　　
　　１７・・末端をキャッピングする手段 １８・・末端をキャッピングする手段　　　　１９・・
Ｏ−リング ２０・・Ｏ−リング　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　２１・・供給物入口手段 ２２・・非透過物出口手段　　　　　　　　　　　　　
　２３・・透過物出口手段 ２４・・末端のキャッピング付着手段　　　　２５・・
開口２６・・供給物入口領域　　　　　　　　　　　　
　　　　２７・・供給段 ２８・・非透過物混合領域　　　　　　　　　　　　　
　２９・・非透過段 ３０・・非透過物出口領域　　　　　　　　　　　　　
　３１・・開口３２・・掃引流体入口手段　　　　　　
　　　　　　　　３３・・コア３４・・栓　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３５・
・バッフル ３６・・穴　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　３７・・シール ３８・・シール　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　３９・・Ｏ−リング

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体混合物から流体を分離するための、内
   腔側の供給に適合した同心の多段中空糸膜流体分離装置
   において、流体混合物から流体を分離するための中空糸
   膜の束（１０）であって、その束は供給段及び少なくと
   も一つの非透過段よりなる同心の環状の領域中に仕切ら
   れ、各段は供給末端及び非透過末端を有し、各非透過段
   の供給末端が直前の段の供給末端から束の反対の末端に
   位置し、そして各非透過段の非透過末端が直前の段の非
   透過末端から束の反対の末端に位置し、束の第一の末端
   に隣接して位置する熱硬化性又は熱可塑性重合体状材料
   よりなる第一のチューブシートであって、その第一のチ
   ューブシートは、中空糸膜が第一のチューブシートに埋
   め込まれそして第一のチューブシートを通して連絡しさ
   らに第一のチューブシートの外面で開いているように配
   置され、束の第一の末端に反対の束の第二の末端に隣接
   して位置する熱硬化性又は熱可塑性重合体状材料よりな
   る第二のチューブシートであって、その第二のチューブ
   シートは、中空糸膜が第二のチューブシートに埋め込ま
   れそして第二のチューブシートを通して連絡しさらに第
   二のチューブシートの外面で開いているように配置され
   、束及び／又は第一のチューブシートの第一の末端の付
   近でシールするために配置及び適合された第一の末端を
   キャッピングする手段（１８）、束及び／又は第一のチ
   ューブシートの第一の末端の付近で第一の末端をキャッ
   ピングする手段に付着するように配置された第一の付着
   手段（２４）、束及び／又は第一のチューブシートの第
   一の末端と第一の末端をキャッピングする手段との間に
   シールを形成する第一の手段（３０）、束及び／又は第
   二のチューブシートの第二の末端の付近でシールするた
   めに配置及び適合された第二の末端をキャッピングする
   手段（１７）、束及び／又は第二のチューブシートの第
   一の末端の付近で第二の末端をキャッピングする手段に
   付着するように配置された第二の付着手段（２４）、束
   及び／又は第二のチューブシートの第二の末端と第二の
   末端をキャッピングする手段との間にシールを形成する
   第二の手段（１９）、分離されるべき供給流体混合物を
   装置に導入するように適合された供給物入口手段（２１
   ）、供給物入口領域（２６）であって、その供給物入口
   領域は、流体が供給物入口手段を通って供給物入口領域
   域に入るか又は供給段（２７）内に配置された中空糸膜
   を通って供給物入口領域を去るようにシールされ、供給
   物入口領域（２６）は、該供給段の供給末端で供給段（
   ２７）内に配置された中空糸膜の内腔中に供給流体混合
   物を導入するように配置され、或る段の非透過末端及び
   直後の段（２９）の供給末端を包含する少なくとも一つ
   の非透過物混合領域（２８）であって、該段からの非透
   過物が該段の非透過末端で該段内に配置された中空糸膜
   の内腔から各非透過物混合領域に入り、そして各非透過
   物混合領域が直後の非透過段（２９）とともに働いて、
   前記の直後の段の供給末端で前記の直後の非透過段内に
   配置された中空糸膜の内腔中に流体を導入し、中空糸膜
   を通って透過しない流体を装置から除くように適合され
   た非透過物出口手段（２２）、非透過物出口領域（３０
   ）であって、その非透過物出口領域は、中空糸膜を透過
   しない流体が中空糸膜を通って非透過物出口領域に入る
   か又は非透過物出口領域を通って非透過物出口領域を去
   るようにシールされ、その非透過物出口領域は、非透過
   物出口手段を通って中空糸膜に透過しない流体を装置か
   ら除くように配置され、そして各非透過段の非透過末端
   とそれぞれの直前の段の供給末端との間にシールを形成
   するための手段（３９）よりなる装置。
2. 【請求項２】中空糸膜の外側である２枚のチューブシー
   トの間の領域に中空糸膜を通って透過する流体の段毎に
   流れを導くための少なくとも一つの手段（１１）であっ
   て、その流れを導くための各手段は、束の縦軸に平行な
   、該段内に配置された中空糸膜の内腔を下る流体の流れ
   に向流の方向に、各段からの中空糸膜を通って透過する
   流体の流れを導くように配置され、流れを導くための各
   手段が、チューブシートの一つの近く、それに埋め込ま
   れた又はそれに付着した一つの末端並びに反対のチュー
   ブシートから離れて位置する第二の末端を有し、流れを
   導くための手段の第二の末端と反対のチューブシートと
   の間の距離は、流体が、中空糸膜を通って透過しそして
   その間を流れるように流れを導くための手段に沿って流
   れるのに十分であるをさらに含む請求項１の装置。
3. 【請求項３】その回りにコアが延在するように配置され
   た束（１０）が配置され、第一のチューブシート及び第
   二のチューブシートに結合するように配置されたコア（
   １２）をさらに含む請求項２の装置。
4. 【請求項４】束、第一のチューブシート、第二のチュー
   ブシート及びコアを囲むケーシング手段（１６）及び中
   空糸膜の外側の２枚のチューブシートの間の領域から、
   中空糸膜を通って透過する流体を除くための透過物出口
   手段（２３）をさらに含む請求項３の装置。
5. 【請求項５】中空糸膜の外側の２枚のチューブシートの
   間の領域に掃引流体を導入するための手段をさらに含む
   請求項４の装置。
6. 【請求項６】該掃引流体が、中空糸膜の外側の２枚のチ
   ューブシートの間の領域に該コアにより導入される請求
   項５の装置。
7. 【請求項７】分離されるべき流体供給混合物が、水素、
   ヘリウム、酸素、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、硫化
   水素、アンモニア又は軽質炭化水素の１種以上の気体よ
   りなる請求項１の装置。
8. 【請求項８】流体混合物からの流体が、気体又は蒸気と
   して装置から除かれる気体又は蒸気として膜を通って又
   は横切って透過する請求項１の装置。
9. 【請求項９】流れを導くための手段が、２枚のチューブ
   シートの間に束の長さの５０−９５％で延在する非透過
   性バッフルよりなる請求項４の装置。
10. 【請求項１０】コアが、非透過物出口手段である請求項
    ４の装置。