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^06886 Λ7 B7__ 五、發明说明（1 ) 發明之背景 (请先閲讀背面之注意事項再填寫本筲) 蒸氣滲透是以一種根據隔膜的製法，可用來分離蒸氣 的混合物。在此製法之一例中，含低濃度水的乙醇褰氣混 合物，加料至隔膜進料側，而眞空泵或拂掠氣流通常與冷 凝器組合，在隔膜的滲透物側維持充分低的水分壓，以提 供水越過隔膜的化學勢梯度。水和部份乙醇傳送至隔膜的 渗透物側，形成蒸氣相參透物。 要在隔膜模組的滲透物側維持充分低的水分壓，有三 種已知的基本方式，即利用眞空、利用稀釋、和利用逆流 拂掠。分別說明如下。 眞空法:使用眞空泵和冷凝器降低隔膜滲透物側之總 壓力。由於維持滲透物側分壓低於進料所需壓力極低，依 賴此法的系統即有較貴和複雜的傾向。 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 稀釋法:於此之隔膜設計是，使進料流內的酒精可滲 透隔膜，稀釋滲透物內之水，降低分壓，並維持驅動力。 此技術常在隔膜的參透物側採用眞空泵和冷凝器，一如眞 空法。然而，所需滲透物壓力不若眞空法，由於稀釋效應 之故。此法有二頃主要缺點：⑴缺乏變化，酒精通過隔膜 的流量由於隔膜特性和操作條件而固定，所以不易調節； ⑵由於滲透進料流沿隔膜全長同等滲透，則接近模組自由 端滲透的進料即「浪費J ，因爲進料內的水分壓已高，而 滲透的進料只沿隔膜長度的一部份通過。結果，比理想上 所需更多的酒精必定會通過隔膜「洩漏」，以致失去選擇 性。然而，稀釋法有效，尤其是容許滲透物逆流至進料流 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公漦） 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 Λ7 B7 五、發明説明（2〉 。在此情況下，滲透物通過隔膜，與來自模組阻留端的滲 透氣體混合，以降低與隔膜滲透物側接觸的水分壓，並按 進料流相反方向離開模組。 逆流拂掠法:使用逆流拂掠流（加上眞空泵和冷凝器 );維持跨越隔膜的分壓驅動力。因爲全部拂掠流在模組 的阻留端進滲透物，水的分壓極，所以在模組的阻留端傳 送用驅動力達最大。此外，因爲拂掠流與進料流逆向流動 ，模組的總體驅動力達最大化。再者，製法相當有變化， 所用拂掠量可方便利用閥控制，使其容易改變驅動力，以 資變化進料組成物、溫度和壓力，全部不影响系統的總體 效能。因此，所得製法有高度選擇性，由於使用最適量拂 掠以維持高度驅動力之故。 妨碍蒸氣滲透法商業化的重大問題是’蒸氣滲透常用 的板框模組成本高昂。雖然此法考慮過低成本的螺旋捲繞 式模組，但未能證明有效。 所以，本發明之目的，在於提供低成本而易操作的蒸 氣滲透模組。 本發明另一目的，在於提供蒸氣滲透高效率方法和裝 置。 本發明又一目的，在於提供新穎的高度選擇性複合空 心纖維隔膜。 上述和其他目的，凡通常技術人員由本發明綜述和詳 述即可明白。 發明之槪述 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨Ο X 297公釐） (誚先閱讀背面之注意事項再填寫本1) -裝. 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7__五、發明説明（3 ) 本發明包括新穎蒸氣滲透方法和裝置。裝置包括一束 薄膜複合空心纖維，在室或模組內配置成實質上彼此平行 ，除去位於接近模組自由端的滲透物蒸氣，造成滲透物流 動與進料流動逆向。模組內複合纖維包括極高滲透性和抗 溶細性的支持纖維，在支持纖維表面有滲透選擇性薄塗膜 。支持纖維是由溶入溶劑內的聚合物形成，再於後處理步 驟中賦予抗溶劑性。在本發明二密切相關方面，一類複合 纖維用高度選擇性塗膜業已發現，以及使用空心纖維蒸氣 滲透隔膜的改進方法，利用逆流的冷凝性拂掠氣體。 發明之詳細說明 在以下說明中，使用從酒精除水爲分離之例，即可進 行本發明製法和裝置。如下所述，此項技術可有許多其他 分離方式。 水從濕酒精進料流滲透通過隔膜，至隔膜的滲透物側 ，是藉維持隔膜進料側的水分壓較滲透物側的水分壓爲高 驅動之。重點在於維持跨越隔膜的水分壓差盡量高，因水 傳送率與分壓差呈比例。從減少隔膜表面積的立場看，維 持水分壓差高亦屬重要，因所需隔膜面積與水分壓差呈反 比。 隔膜進料側的水分壓，可藉進料流加熱而提高，一般 使進料在周圍壓力或較高壓力蒸發。當水滲透隔膜時，在 隔膜的滲透物側的分壓會上升，除非從模組的滲透物側除 去。 在蒸氣滲透應用上，於隔膜任一側維持適當分壓的較 3 I I I I J 訂 I 線 % (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 306886 Α7 Β7 五、發明説明（4 ) 佳方法，是使用逆流滲透物流動的稀釋法，以及逆流拂掠 法。 按照本發明的裝置要旨，提供一種蒸氣滲透模組，從 包括蒸氣混合物的進料流分離第一種蒸氣，模組包栝： ’⑻一室，具有進料端和阻留端，以供在進料端附近除 去渗透物蒸氣； ⑼一束薄膜複合空心纖維隔膜，在室內配置成實質上 彼此平行，各複合空心纖維隔膜包括： (i )高度滲透性抗溶劑性空心支持纖維，係由溶於 溶劑內的聚合物所形成，再於後處理步驟中賦 予抗溶劑性，於是，抗溶劑性空心支持纖維浸 泡於溶化聚合物所用溶劑內時，保留其破裂壓 力的至少20 %，和 (ii)在支持纖維表面的滲透選擇性塗膜，經交聯， 蒸氣混合物內的第一蒸氣相對於至少另一蒸氣 的選擇性至少5 ;以及 ⑹密封機構，將該束空心纖維隔膜固定且密封於室壳 的進料端和阻留端，以容許與進料氣體呈流體相通者。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 (誚先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明亦提供一種蒸氣滲透方法，包括： ⑻令包括第一蒸氣和至少另一蒸氣的進料流，與在具 有進料端和阻留端的室內配置成實質上彼此平行的薄膜複 合空心纖維隔膜之進料側接觸，各複合空心纖維隔膜包括: (i )高度滲透性抗溶劑性空心支持纖維，係由溶於 溶劑內的聚合物所形成，再於後處理步驟中賦 ^張[度適用中國國家標擎（CNS〉a!規格（2丨ΟΧ 297ϋ ~'~~~" 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 ____ 五、發明説明（5 ) 予抗溶劑性，於是，抗溶劑性空心支持纖維浸 泡於溶化聚合物所用溶劑時’保留其破裂壓力 的至少20 %，和 (ii)在支持纖維表面的滲透選擇性塗膜’經交聯’ 蒸氣混合物內的第一蒸氣相對於至少另一蒸氣 的選擇性至少5 ; (b) 讓進料流內的第一蒸氣從進料滲透至空心纖維隔膜 的滲透物側，形成第一蒸氣內增濃的滲透物流’和第一蒸 氣內減少的阻留物流；以及 (c) 利用位於室進料端附近的滲透物除去機構’從室除 去滲透的第一蒸氣。 包括爲本發明蒸氣滲透法選用隔膜之進料流的蒸氣混 合物，可由各種來源衍生，包含工業製法的排氣流；蒸餾 或蒸發製程的蒸氣頂流；回流製程的頂流；來自工業製程 液體的蒸發液體；精細化學品的製造；醫藥品的製造；從 天然物回收或精製香味和香料；或來自醱酵製程。 本發明蒸氣滲透法達成的分離’可從有機物和無機物 除去水；從水蒸氣除去揮發性化合物；或有機和無機蒸氣 混合物的分離。一般而言’可選用隔膜’以便選擇性除去 進料流內的少量成份；然而，本發明不需如此限制。 爲從有機物和無機物除去水’非水的蒸氣成份可爲實 際上任何化合物。實施例包含氣氣烴’諸如Freous和Halous ;氣化烴，諸如三氣甲烷、三氯乙烯、三氣乙烷、四氯化 碳、和氯苯；非氯化疏水性有機物’諸如苯、甲笨、二甲 ~ 5 . 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS〉Λ4規格（210X 297公釐） ------------装------47'--^-----^ (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7__五、發明説明（6 ) 苯、乙苯、環己烷、己烷、辛烷、和石油蒸餾物；非氯化 親水性有機物，諸如甲醇、乙醇、異丙醇、其他醇類、丙 酮、乙酸乙酯、丁酮、甲基特丁基甲酮、其他酮類、硝基 苯、酚類、甲酚類、甲酸、乙酸、及其他有機酸類；氮化 合物，包含胺類、三乙胺、吡啶、乙膪、二甲基甲醯胺、 二甲基乙醯胺、和N —甲基吡咯烷酮；以及揮發性無機化 合物，諸如溴、碘、胼和贰化氫。 爲了從水除去揮發性化合物，則要除去的揮發性化合 物可實際上爲存在於蒸氣相內有充分揮發性之任何化合物 。一般而言，包含在大氣壓力時沸點低於約2〇〇 °c的化合 物。一般例包含前段所述非水的蒸氣成份之同類化合物。 揮發性無機化合物例包含氨、溴、碘、二氧化硫和亞硫醯 氯。 ， 爲分離有機混合物，混合物可包括各種有機類。可以 分離的有機混合物包含從其他有機溶劑分離甲醇；從天然 萃取物分離異構物和成份之混合物；從鏈烷烴分離烯烴， 諸如從丙烷除去丙烯；以及從非芳香物分離芳香物，諸如 從汽油或其他烴除去苯。 如上所述，支持纖維必須高度滲透性和抗溶劑性。茲 發現使用由聚合物溶於溶劑內，再於後處理步驟中賦有抗 溶劑性的聚合物所形成支持纖維，可得兼具高度滲透性和 高度抗溶劑性。可用於此目的之聚合物包含聚（醯胺酸） 、聚醯亞胺、聚苯並咪唑、聚苯基喹噁烷，以及具有後交 聯性側基或末端基之聚合物，諸如含側面或末端乙炔基之 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） (請先閲讀背面之注意事項存填寫本頁) -裝. 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 聚碾類、聚醚碾類、聚醚醯亞胺類。 爲形成支持織維，聚合物可溶於任何溶劑內，把聚合 物溶化到濃度至少5重量％。其例包含二甲基甲醯胺（ % DMF )、二甲基乙醯胺（dmAc ) 、N —甲基吡咯烷酮（ NMP )、二氯甲烷（MeCl )、四氫P夫喃（THF )、甲苯、 丙酮和二甲亞碾（DMSO )。 用來對支持纖維賦予抗溶劑性的後處理步驟，選擇使 聚合物不再溶於形成聚合物溶液所用溶劑內。後處埋步驟 可選用許多製法，包含高溫熱處理，暴露於紫外綫光、微 波、X射綫輻射、或電子光束。後處理步驟可以許多不同 方式使聚合物成爲不溶性，包含母質聚合物從直鏈或環型 轉換（例如聚醯胺酸轉換爲聚醯亞胺；聚合物藉開環而交 聯；游離基乙烯基或乙炔基反應；縮合反應（例如形成酯 、醯胺、或氨基甲酸乙酯鏈）。 支持纖維的抗溶劑性充分高，可在溶劑存在下進行良 好。一般而言，支持纖維在所用溶劑內浸泡，以形成用來 形成支持纖維的聚合物溶液時，必須保持其破裂壓力的至 少10 %，而以其破裂壓力的至少50 %更佳。 此外，支持纖維的滲透性必須充分高，使其對滲透物 流過複合隔膜不會有主要阻力。即使在後處理步驟後，仍 必須保持此高度滲透性。一般而言’纖維對乾氮的滲透性 應大於 5 Nm3/m2.hr*atm ’ 而以大於 50 Nm3/m2*hr.atm ° 更具體而言，已發明較佳空心支持纖維可利用習知溶 劑紡製技術，由紡入非溶劑的聚臟胺酸之溶液製成。微孔 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公董） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝.

J 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（8 ) 性纖維再轉化爲相對應聚醯亞胺，利用在2 250 °C的熱處 理，以保持孔隙率。爲達成最高度抗溶劑性，同時保持高 度滲透性，由其聚醯亞胺形成微孔性纖維，其中共聚醯亞 胺包括縮合反應生成物在選自⑴二胺A或A'和⑵二酐b或 B'的至少三種反應物的溶劑內之醯亞胺化反應生成物，其 中A，A，，B，B<的選用，使A與B縮合反應所形成均聚 物，在後處理過後的玻璃化溫度> 300 °C ;而A/與^縮合 反應形成的均聚物於後處理之後，對形成不對稱微孔性隔 膜所用溶劑具有抵抗性，其特徵爲，非孔性聚合物在20°C 純溶劑內浸泡至少24小時後’吸收S 50重量％。 由本發明製法所形成該微孔性空心纖維隔膜的關鍵優 點是，一成份（A + B )具有充分高的玻璃化溫度，使利 用熱處理轉換爲聚醯亞胺型時，可以保持母質聚醯胺酸的 微孔性結構，而另一成份（Y + )在諸如加熱的後處理 過後，具備額外的抗溶劑性。此外，若成份（A+B)轉 換爲聚醯亞胺型，則在若干情況下，引起交聯，此爲安定 性和抗溶劑性的另一有利特徵。 用做滲透選擇性塗膜的材料，實際上可用任何材料， 惟進料內至少一蒸氣相對於進料內另一蒸氣的選擇性至少 5。於此，選擇性的定義是第一蒸氣滲透性對第二蒸氣滲 透性之比，而滲透性的定義是，每單位面積、單位時間、 單位厚度和單位驅動力’通過隔膜的蒸氣量。Η發現若選 擇性在5以下，所得分離無效率，需要若干級隔膜以遂行 分離。 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） ---------^-------η I-^-----^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 306886 Α7 Β7 五、發明説明（9 ) 爲了從另一蒸氣除去水蒸氣，最好是滲透選擇性塗料 對水蒸氣的滲透性要勝過進料流內的其他成份。在此情況 下，材料最好極具親水性。可用於從有機物除去水的滲透 選擇性塗料例，包含聚乙烯醇、纖維素材料、殼質及其衍 生物、聚氨基甲酸乙酯、聚醯胺、聚胺、聚（丙烯酸）、 聚（丙烯酸酯）、聚（乙酸乙烯酯）、和聚醚類。通常所 見非特殊親水性之其他聚合物（例如聚烯烴、聚苯乙烯、 聚丙烯酸酯），藉添加羥基、胺、羧基、醚、磺酸酯、膦 酸酯、季胺、和酯官能基等親水基，即可賦有充分親水性 ，可用做隔膜材料。該基可藉選用含有該基的單體加入， 或在輻射接枝或電漿接枝等後處理步驟中添加，此等材料 亦可使用摻合物和共聚物方式。塗料亦應交聯以提供被進 料流的成份膨潤或溶解的充分抵抗性。 有機物脫水用特佳滲透性塗料，爲聚乙烯醇（PVA ) 和聚乙烯亞胺（PE I )的摻合物，其中材料是使用丁二酸 乙酯，利用加熱至提高溫度，而經PE1的胺基交聯。改變 PVA對PEI之比，或丁二酸乙酯交聯劑用量，即可調節隔 膜的選擇性和滲透性。此項塗膜對蒸氣滲透應用極爲有效 。然而，亦可證明有用於其他分離，包含有機物利用預蒸 發而脫水；從空氣和天然氣等壓縮氣流除去水蒸氣；以及 用於燃料電池，使水傳送而限制氫通過。 爲從水蒸氣去除揮發性化合物，滲透選擇性塗料往往 但非始終是彈料或橡膠質聚合物。可用於此分離的材料例 ，包含天然膠；腈橡膠；聚苯乙烯一丁二烯共聚物；聚（

Q 本紙張尺度適用中國國家梂隼（CNS ) Λ4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、*·· 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（ίο ) 丁二烯一丙烯腈）橡膠；聚氨基甲酸乙酯；聚醯胺；聚乙 炔類；聚（三甲基矽甲烷基丙炔）；氟化彈料；聚氯乙烯 ;聚phosphazenes，尤指有機取代物者；鹵化聚合物，諸如’ 聚（偏二氟乙烯）和聚（四氟乙烯）；以及聚矽氧烷，包 含矽酮橡膠。此等材料的摻合物和共聚物方式亦可用。離 子交換隔膜和組成物亦可用於若干用途。從水蒸氣去除揮 發性化合物用之特佳塗料爲聚二甲基砍氧院及其衍生物。 爲分離有機混合物’隔膜材料的選擇視被分離的有機 蒸氣而定。上述有機物脫水或從水蒸氣除去揮發性有機物 用的許多聚合物，可充分作業以分離某些有機混合物。尤 其是常用共聚物來分離有機物’因爲所謂「硬段」和「軟 段」比，容易調節以提供所需選擇性。 塗料可使用許多不同技術’包含浸塗、油漆、噴塗、 液塗、或利用界面聚合，而置於支持纖維的表面上。塗料 可設於支持纖維的內側或外側表面；大多數應用上，以設 在內側爲佳。 如上所述，本發明裝置使用逆流拂掠流時’特別有用 。在此情況下，在模組阻留端附近’有機構可連接拂掠流 至模組的滲透物側。拂掠流可爲氣體’諸如空氣、氬、氮 、或甲烷；蒸氣，諸如水蒸氣（水蒸汽）、乙醇或其他醇 類、丙烷或其他烴、丙酮或其他酮類；或進料流成份常遇 到的實際上任何其他化合物。拂掠流亦可爲混合物。拂掠 流常需包括一部份阻留流或進料流。引進拂掠流的機構包 含模組外壳的一個或多個通口，貫穿機搆以通道，以固定 ^ 10 ^ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0 X 297公釐） ---------1------^τ—^-----線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（η ) 或密封空心纖維束於模組外壳’或造成拂掠流在纖維的滲 透物側實質上與進料流逆向流動的任何其他配置。拂掠流 和任何滲透種類即可從外壳的滲透物側’經位於模組進料 端附近的一個或多個滲透物通口除去。 •實施例1 製造空心支持纖維 於裝設頂部攪拌器和氮氣排淨管的2公斤樹脂鍋，添 加1033克NMP和1 08.1克氧代二苯胺（ODA )。其次，添 加2.0克酞閉：（末端封蓋劑）。在3小時內，分三次加 104.8克二苯甲酮四羧酸二酐（BTDA )和47.0克苯均四 酸二酐（PMDA )。混合物攪拌過夜。形成BTDA/PMDA/ ODA共聚醯胺酸溶液，含20重量％固體。BTDA/ODA對 PMDA/ODA的莫耳比爲1.5。共聚醯胺酸溶液在30 °C的 Brookfield 粘度爲 35000 厘泊。 於此溶液徐徐添加丙三醇做爲非溶劑’直至丙三醇在 最後溶液內的濃度爲25重量％，因此形成纖維紡製溶液。 此溶液使用甲醇在水內的4〇重量％溶液’做爲內部凝聚溶 液，通過管在細孔內的紡嘴壓出。纖維抽經1 00 %水的凝 聚浴，在此析出，形成空心纖維。空心纖維再於異丙醇內 淋洗，風乾數小時。 聚醯胺酸空心纖維再醯亞胺化並交聯’其法是將纖維 置入氮氛圍內，並使用下列程序回火：在100 °C 1小時’ 2 0 0 °C 1小時，以及3 0 0 °C 1小時。所得聚醯亞胺空心纖 維內徑218 /m ，壁厚約85 pm。纖維在33大氣壓的壓力 I { 本紙張尺度適用中國國家橾隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） -------受-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-=* 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 ____B7 ________ 五、發明说明（〗2 ) 破裂。纖維對乾氮的滲透性爲1 30 Nm3/m2，hr*atm，纖維葉 氧優於氮的選擇性爲0.9。 纖維的樣品在純溶劑內浸泡72小時。試驗結果如表I 所示，表示繊維具有額外的抗溶劑性》

表 I 溶 劑 在室溫暴露72小 時後的破裂壓力 (大氣壓） 破裂壓力保持率 (% ) 無（暴露前） 33 100 汽油 32 98 甲苯 23 71 苯 23 71 甲醇（MeOH ) 31 93 乙醇（EtOH) 29 88 丙酮 27 81 MeCl 20 60 DMAc 22 67 NMP 21 62 實施例2 使用下述程序在實施例1支持纖維的內表面或內腔 成選擇性塗膜。 12 本紙張尺度適用中國國家標準（〇\5)六4規格（210乂297公嫠） — 裝 -訂 線 (请先閱讀背面之注意事項再填寫本f ) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 _____B7_ k 五、發明説明（】3 ) 製造溶液A :取1〇克PEI ( BASF的Polymin P )溶入 90克水內，製成1〇重量％溶液。 製造溶液B ••取10克PVA (杜邦公司的Elvanol 71-30 )溶入90克熱水（80 °C )內，放冷，形成10重量％溶液。 製造溶液c :取10克丁二酐和5克1 M HC1，溶入85 克熱EtOH( 65°C )，再放冷。 製造塗料溶液:取47克溶液A，23克溶液B，和10克 溶液C，溶入1〇克水和〖0克EtOH。再於此溶液加二滴界面 活性劑（BASF 的 Iconol OP-10 )。 塗料之應用:實施例1的空心纖維內腔充塡塗料溶液 1分鐘，再利用重力排放。室溫的乾氮先強制通過纖維內 腔10分鐘；再重複10分鐘。然後，將80 °C的熱氮強制通過 纖維內腔2小時。氮溫度提高至1 30 °C，此程序重複3小 時。最後，周圍溫度的乾氮強制通過纖維內腔過夜。所得 複合空心纖維的乾氮在壓力7.8大氣壓時，滲透性在0.001 至 0.002 Nm3/m2*hr*atm 之間。 實施例3 利用實施例1方法製成的一束20支空心支持纖維，惟 內徑280，使用環氧製陶化合物，加入模組內。模組在 位於進口端附近裝設滲透物口。纖維的有效長度和面積分 別爲38挪和67 «/I2。使用實施例2所述程序’在此模組內的 纖維內表面形成滲透選擇性塗膜，因此形成複合空心纖維 蒸氣渗透模組。 此模組再使用水在異丙醇（I PA )內20.3重量％的蒸 13 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4規格（210 X 297公釐） I h n Li n I I n I I li n In n T ..I n----n-----I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 306886 A7 A7 B7 五、發明説明（14 ) 氣進料流，於90 Ό試驗。使用眞空泵/冷凝器’將空心纖 維隔膜滲透物側的總壓力降至〇.〇1大氣壓。此項試驗結果 如表π所示。 實施例4 複合空心纖維模組與實施例3所述基本上相同’惟模 組含30支纖維，內徑330 //m，表面積118伽2 ’於蒸氣滲透 試驗中，在72。〇，對水在MeOH內1〇·2重量％的進料溶液 操作。滲透物壓力維持0.02大氣歷。此項試驗結果列於表 H ° 實施例5 複合空心纖維模組基本上與實施例3所述相同，惟模 組含50支纖維，內徑320 //m，表面積191撕2，在蒸氣滲透 試驗中，於93 °C，對水在Et OH內4.9重量％的進料溶液操 作。滲透物壓力維持〇 · 01大氣壓。此項試驗結果列於表π。

表 II 實 施 例 醇 進料水 濃度 (wt%) 阻留物 水濃度 (wt%) 滲透物 水濃度 (wt%) 水通置 (kg/m2 · d) 水滲透性 (kg/m2»d· atm) 選擇性 (水/ 醇） 3 IPA 20.3 0.6 99.0 8.9 63 490 4 MeOH 10.2 0.5 49.0 6.0 83 18 5 EtOH 4.9 2.8 94.2 11.2 133 183 實施例6 複合空心纖維模組基本上和實施例3所述相同，惟模 14 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS〉Λ4規格（210X297公缝） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝- 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A 7 B7 五、發明説明（15 ) 組含38支纖維，內徑365仲1，表面積166滅，內表面塗佈 交聯PVA。此模組在蒸氣滲透試驗中，對水在MeOH內16重 量％的混合物，於77 ‘C和進料壓力1.1大氣壓操作。滲透 物壓力維持0.1大氣壓。此外，包括% MeOH的凝結性 拂掠流，在75。(：和〇 . 1 atm，於模組阻留端附近的拂掠進 口，引進到隔膜的滲透物側，使流動與進料流動逆向。 在上述操作條件下，組合滲透物側混合物的水濃度66 重量％，得增濃因數（滲透物內的水濃度對進料內的水濃 度之比）爲4.1。通過隔膜的水通量爲6kg/m2_day。 爲比較起見，模組在同樣條件操作，惟無逆流凝結性 拂掠流。在此實驗中，進料溶液包括水在MeOH內11重量％ ，滲透物壓力設定在〇.〇1大氣壓。在此情況下，通·過隔膜 的水通量只有3 kg/m2*day，爲使用逆流凝結性拂掠所得水 通量之半，而增濃因數爲4.5 ，即使系統是在比使用逆流 凝結性拂掠低10倍的滲透物壓力操作。 實施例7 複合空心纖維模組基本上與實施例3所述同樣設計， 惟模組含38支纖維，內徑360戶m，表面積166 cti2。交聯聚 二甲基矽氧烷（P DMS )的滲透選擇性塗料，使用下述程 序設於纖維的內表面。空心纖維的內腔充塡於甲笨內10重 量％ PDMS (陶氏公司Sylgard 184 )溶液1分鐘。再將內 腔排放，乾氮強制通過內腔10分鐘；再重複10分鐘。1 〇〇 °C熱空氣強制通過內腔2小時。再將周圍溫度的空氣吹經 纖維內腔過夜。所得複合空心纖維模組對乾氮的滲透性爲 〜15〜 本紙張尺度適用中國國家標隼（CMS )八4現格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ 306886 A7 B7 五、發明説明（w) 0.05 Nm3/m2*hr«atm ，而在8大氣壓對純氣體試驗時，氧 優於氮的選擇性爲2·1。 實施例8 實施例7的模組在蒸氣滲透試驗中，使用苯在己烷內 670 ppm組成的進料流操作，於90 °C，以3.0 g/min流量 進料至壓力1 .0 atm的空心纖維內腔。包括1 00 %己烷的 凝結性拂掠流’在90°C和〇.1 atm ’於模組阻留端附近的 拂掠進口，引進至隔膜的滲透物側’使流動與進料流動逆 向。己烷蒸氣拂掠的流量設定在〇.2 g/min。 組合滲透物側混合物包括凝結性蒸氣拂掠流和選擇性 滲透隔膜的苯，從位於模組進料端附近的滲透物出口抽出 。在此等操作條件下，通過隔膜模組的苯爲0.17 kg/m2· day ° 爲比較起見，在滲透物壓力0.2大氣壓而無逆流凝結 性拂掠流操作的同樣模組，苯通量爲0.13 kg/m2 · day ’所 以，使用逆流凝結性拂掠流的模組，比無凝結性拂掠流操 作的模組，具有較高苯通量。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 0¾ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本育) 前述說明書所用辭彙和表達，只供說明而非限制，而 無意使用該辭彙和表達排除圖示和所述特點的等效物’或 其一部份，須知本發明的範圍僅以申請專利範圍爲準和爲 限0 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0><2们公釐）

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 々、申請專利範圍 1. 一種蒸氣滲透模組，從包括蒸氣混合物的進料流除 去第一種蒸氣，包括： ⑻一室，具有進料端和阻留端，以及在進料,端除去 滲透物蒸氣之機構； (b) —束薄膜複合空心纖維隔膜，在該室內配置實質 上彼此平行，备該複合空心織維隔膜包括： (i )高度滲透性抗溶劑性空心支持纖維，和 (Π)該支持纖維表面的滲透選擇性塗膜，以及 ⑹將該束空心纖維隔膜固定和密封於該室的該進料 端和阻留端，以容許流體與該進料氣體相通， 其特徵爲，該支持纖維是由聚合物溶於溶劑內，再於後處 理步驟中賦予抗溶劑性的聚合物所形成，其中該抗溶劑性 空心支持纖維於形成該聚合物所用的該溶劑內浸泡時，保 持其破裂歷力的至少20%，而該滲透選擇性塗膜係經交聯 ，而該第一種蒸氣優於該蒸氣混合物內至少另一蒸氣的選 擇性爲至少5者。 2. 如申請專利範圍第1項之模組，其中該空心支持纖 維包括聚合物，選自包含聚醯亞胺類、聚苯並咪唑類、聚 笨基喹噁烷類，以及具有側面或末端交聯基之聚合物者。 3. 如申請專利範圍第2項之模組，其中該空心支持纖 維包括具有側面和末端乙炔基之聚合物’選自包含聚砜類 、聚醚砚類和聚醚醯亞胺類者。 4. 如申請專利範圍第1項之模組，其中該空心支持纖 維的最大表面胞孔大小在約0.5 Pm以下，而有效氮滲透性 17 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） -----,-----參----^--.訂I"^-----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 306 Λ8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 大於 5 Nm3/m2，hr.atm 者。 5.如申請專利範圍第1項之模組，其中形成該聚合物 溶液所用該溶劑’係選自包含二氣甲烷、二甲基乙醯胺、 N —甲基吡咯烷酮、二甲基甲醯胺、丙酮，以及選自酚、 氣酚、甲酚、氣甲酚和間苯二酚者。 6·如申請專利範圍第1項之模組，其中該抗溶劑性空 心支持纖維，在形成聚合物溶液的溶劑內浸泡時，保持其 破裂壓力之至少50 %者。 7·如申請專利範圍第1項之模組，其中該室包含在模 組的阻留端引進拂掠流所用機構者。 8. 如申請專利範圍第1項之模組，其中該滲透選擇性 塗膜具親水性，置設於該空心支持纖維表面選擇內側和外 側，而塗膜選自聚醯胺類、聚乙烯醇類、聚酯類、纖維素 、纖維素酯類、纖維素醚類、聚氨基甲酸乙酯、殼質之脫 乙炔化物、殼質、聚丙烯膪類、聚胺類、聚乙炔類、聚醯 亞胺類，及其共聚物和摻合物者。 9. 如申請專利範圍第8項之模組，其中該親水性滲透 選擇性塗膜包括聚乙烯醇和聚乙烯亞胺之交聯摻合物者。 10. 如申請專利範圍第9項之模組，其中該親水性滲透 選擇性塗膜是在惰性氛圍內，於80 ' C以上溫度，利用熱處 理，以丁二酸乙酯交聯者。 U.如申請專利範圍第9項之模組，其中聚乙烯醇對聚 乙烯亞胺之質量比，在〇 . 25和4之間者。 泛如申請專利範圍第1項之模組’其中該空心纖維隔 ‘〜* 18〜 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^ — 裝 訂 i 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消费合作社印製

   夂、申請專利範圍 膜爲共聚醯亞胺，包括縮合反應生成物在選自下列的至少 三種反應物之溶劑內的醯亞胺化反應生成物： ⑻二胺A或A、和 (b)二酐 B 或 其中八，八、6,8^的選用，使 • A和B在後處理過後的縮合反應所形成均聚物 ，玻璃化溫度> 300 °C，而 • A'和W在後處理過後的縮合反應所形成均聚物 ，具有對該溶劑之抵抗性，其特徵爲，該均聚 物的密緻薄膜於該溶劑純型，在20 °C浸至少24 小時後，吸收該溶劑< 50重量％， 其中該後處理步驟係選自熱處埋，並暴露於選自包含紫外 綫、微波、X射綫輻射，以及電子射束者。 m I » J - * 1 I - -I - 二 Hi .1 _1 n (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 經濟部中央揉準局貝工消費合作.杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4現格（210X297公釐）