酸性气体分离用层积体和具备该层积体的酸性气体分离用组件的制作方法_5

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素与上述酸性气体分离用层积体1 中以相同符号表示的构成要素同样。本酸性气体分离用组件的层积体14还具备供给气体流 路用部件30。
[0205](供给气体流路用部件)
[0206]供给气体流路用部件30是从酸性气体分离组件的一个端部供给含有酸性气体的 原料气体的部件,优选其具有作为间隔物的功能且使原料气体中产生紊流,因而优选使用 网状的部件。气体的流路因网的形状而变化,因而网的单位格的形状可根据目的从例如菱 形、平行四辺形等形状中选择使用。另外,若设想在高温下供给含有水蒸气的原料气体,则 优选供给气体流路用部件30与气体分离膜10同样地具有耐湿热性。
[0207]对供给气体流路用部件30的材质没有任何限定,可以举出纸;胶版印刷纸;涂布 纸;铸涂纸;合成纸;纤维素;聚酯、聚烯烃、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、芳酰胺、聚碳酸酯等树 脂材料;金属、玻璃、陶瓷等无机材料;等等。作为树脂材料,可以适当地举出聚乙稀、聚苯乙 烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚(PPS)、聚砜(PSF)、聚 丙烯(PP)、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮和聚偏二氟乙烯等。
[0208] 另外,从耐湿热性的观点出发,作为优选材质,可以举出陶瓷、玻璃、金属等无机材 料、具有100°C以上的耐热性的有机树脂材料等,可以适合地使用高分子量聚酯、聚烯烃、耐 热性聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、芳酰胺、聚碳酸酯、金属、玻璃、陶瓷等。更具体来说,优选含有 选自由陶瓷、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚醚砜、聚苯硫醚、聚砜、聚酰亚胺、聚丙烯、聚醚 酰亚胺和聚醚醚酮组成的组中的至少1种材料而构成。
[0209] 对供给气体流路用部件30的厚度没有特别限定,优选为100μπι以上且ΙΟΟΟμπι以下、 更优选为150μηι以上且950μηι以下、进一步优选为200μηι以上且900μηι以下。
[0210]〈螺旋卷式组件的制造方法〉
[0211]接着,说明上述构成的酸性气体分离用组件的制造方法。图8Α~图8Η是酸性气体 分离用组件的制造工序图。
[0212] 首先,如图8Α所示,将长尺状的透过气体流路用部件6的前端部放入沿透过气体集 合管12的管壁的轴方向设置的缝(未图示)中。借助该构成,在将包含透过气体流路用部件6 的层积体14卷绕于透过气体集合管12时,即使一边施加张力一边进行卷绕,也不会由于透 过气体集合管12的内周面与透过气体流路用部件6的摩擦而使透过气体流路用部件6从缝 中脱离、即维持透过气体流路用部件6的固定。需要说明的是,透过气体集合管12不具备缝 时,利用聚酰亚胺胶带(Kapton Tape)或接合剂等固定部件将透过气体流路用部件的前端 部固定于透过气体集合管12的管壁(外周面)。
[0213] 接着,准备在多孔质膜2与辅助支撑膜3层积而成的多孔质支撑体4上涂布促进传 输膜5而形成的气体分离膜10,如图8B所示,在气体分离膜10的促进传输膜5表面的一半区 域放置供给气体流路用部件30,按照用促进传输膜5夹着供给气体流路用部件30的方式将 气体分离膜10沿箭头D的方向折叠,如图8C所示进行对折。需要说明的是,将气体分离膜10 进行对折时,可以如图8C所示将酸性气体分离膜10二等分,但也可以以错开的方式折叠。
[0214] 如图8C所示,形成了在以促进传输膜5为内侧对折的长尺状的酸性气体分离膜10 中夹着长尺状的供给气体流路用部件30的叶片50,然后使用刷毛11等对叶片的一个面50a 的图中以影线表示的四个边涂布接合剂8a。此时,通过提前将接合剂8a调整至较低的粘度, 由此在涂布时使接合剂8a不残留地通过辅助支撑膜3的网眼而渗透至多孔质膜2的孔中。接 合剂8a不渗透至促进传输膜5,留在多孔质膜2的孔中(参见图8D)。
[0215]如图8D所示,在叶片50的一个面50b侧的多孔质膜2中渗透接合剂8a后,如图8E所 示,对叶片50的一个面50a(多孔质支撑体4的辅助支撑膜3的表面)的除弯折部51以外的三 个边涂布接合剂8b。提前将接合剂8b的粘度调整至高于之前的接合剂涂布中使用的接合剂 8a。接合剂8b只要适当使用第1实施方式中说明的方法进行涂布即可。需要说明的是,使接 合剂8b的涂布宽度小于接合剂8a的涂布宽度。
[0216]接着,如图8F所示,在固定于透过气体集合管12的透过气体流路用部件6的表面按 照与涂布有接合剂8b的面50a接触的方式放置叶片50。此时,使未涂布接合剂8b的叶片50的 弯折部51成为气体集合管12侧。
[0217]接着,如图8G所示,在贴合于透过气体流路用部件6的叶片50的另一面50b上,与先 前同样地使用刷毛11等对图中以影线表示的四个边涂布接合剂8a。此时也同样地,如图8H 所示,接合剂8a不残留地通过辅助支撑膜3的网眼而渗透至多孔质膜2的孔中,且留在多孔 质膜2的孔中而不渗透至促进传输膜5。
[0218] 图81是将图8H中的81-81截面放大后的图。通过由叶片50的一个面50a和另一面 50b对弯折部51涂布接合剂8a,由此形成了在气体分离膜10的弯折部51的多孔质膜2中以渗 入率10%以上渗入有接合剂8a且辅助支撑膜3中的接合剂渗入率小于多孔质膜2的接合剂 渗入率的膜保护部19。如上文中已述,该膜保护部19并不是以与密封部相邻的方式设置的。 该膜保护部19抑制弯折部中的促进传输膜5中产生损伤,并且防止已产生损伤的情况下的 气体泄漏。
[0219] 如图81所示,气体分离膜10的弯折部中心以及供给气体流路用部件30的棱角所抵 接的部分的促进传输膜5中容易产生损伤和缺陷5a。促进传输膜5中有损伤和缺陷时,供给 气体有可能由此处混入透过气体流路用部件侧。然而,如本实施方式那样,由于在该弯折部 的多孔质膜2中具备渗入有接合剂8a的膜保护部19,因而可以抑制供给气体透过分离膜10 而泄漏至透过气体流路用部件侧。
[0220]之后,与先前同样地对贴合于透过气体流路用部件6的叶片50的另一面50b的周边 的三个边涂布接合剂8b。
[0221] 接着,如图9中示意性地示出的那样,通过使透过气体集合管12向箭头C方向旋转, 利用透过气体流路用部件6以覆盖贯通孔12A的方式卷绕透过气体集合管12,在该透过气体 流路用部件6上进一步卷绕叶片50。此时,通过在膜方向上施加张力,在叶片50的一个面50a 上涂布的接合剂8b渗透流路用部件6和多孔质支撑体4而形成密封部7,另外,叶片50的另一 面50b上涂布的接合剂8b渗透透过气体流路用部件6和多孔质支撑体4而形成密封部7。由 此,可以得到如图7所示的螺旋卷式组件,其具备:集合管12的作为长度方向两端的部分中 渗透有接合剂8b而形成的密封部7;接合剂8a渗透而形成的以与密封部7相邻的方式设置的 膜保护部9。
[0222] 需要说明的是,也可以将使酸性气体分离膜10对折并夹入供给气体流路用部件30 的叶片50与透过气体流路用部件6交替层积两件以上,结果如图10所示,重叠了两片以上的 层积体14,在透过气体集合管上形成了多重的层积。需要说明的是,重叠两片以上层积体的 情况下,为了防止卷绕于集合管后的阶差增大,优选如图10所示那样稍微错开一些进行重 置。
[0223] 通过经历以上工序,得到圆筒状卷绕体,对所得到的圆筒状卷绕体的两端部进行 修整(端面整理加工)后,用被覆层16覆盖圆筒状卷绕体的最外周,在两端安装防伸缩板18, 由此得到如图5所示的酸性气体分离用组件100。
[0224] 上述螺旋卷式组件的实施方式中,在叶片50的弯折部51中形成了膜保护部19,但 是如果通过粘贴聚酰亚胺胶带等对弯折部51进行保护,则也可以不一定具备膜保护部19。 弯折部51中不具备膜保护部19时,在上述制造方法中只要涂布叶片50的四个边的接合剂8a 设定为涂布除弯折部51以外的三个边即可。然而,通过具备膜保护部19,可以进一步提高分 离精度,因而是优选的(参见下文中的实施例)。
[0225] 〈平膜型酸性气体分离用组件〉
[0226] 图11是示出本发明的酸性气体分离用组件的第2实施方式的平膜型酸性气体分离 用组件110(下文中称作平膜型组件110)的示意性立体图,图12是图11的XII-XII线截面图。
[0227] 如图11和图12所示,平膜型组件110具备透过气体集合管112和在透过气体流路用 部件6的两面具备分离膜10、10A的层积体114。
[0228] 层积体114是本发明的酸性气体分离层积体的一个实施方式,其具备酸性气体分 离膜10和透过气体流路用部件6,该酸性气体分离膜10包含多孔质支撑体4和酸性气体分离 促进传输膜5,该多孔质支撑体4是多孔质膜2与辅助支撑膜3层积而成的,该酸性气体分离 促进传输膜5配置于多孔质支撑体4的多孔质膜2侧,其至少含有亲水性聚合物和可与原料 气体中的酸性气体反应的酸性气体载体,该透过气体流路用部件6设置于多孔质支撑体4的 辅助支撑膜3侧,其可流通与酸性气体载体反应而透过酸性气体分离促进传输膜5后的酸性 气体。需要说明的是,本实施方式中,具备夹着透过气体流路用部件6而与酸性气体分离膜 10对置的另一酸性气体分离膜10A。此处,也可以使用在多孔质支撑体4与促进传输膜5之间 具备中间层15的酸性气体分离膜17,以代替酸性气体分离膜10、10A。
[0229] 并且,具备:在层积体114的周边以5mm以上的宽度沿多孔质膜2、辅助支撑膜3和透 过气体流路用部件6的层积方向渗透有接合剂8而形成的密封部7;以与密封部7相邻的方式 形成的膜保护部9。密封部7和膜保护部9设置于层积体114的周边之中的三个边,未设置有 密封部7和膜保护部9的一边与透过气体集合管112连接。透过酸性气体分离膜10、10A后的 透过气体通过透过气体流路用部件6的以密封部7围成的内侧区域,流通至透过气体集合管 112〇
[0230] 平膜型组件110配置于供给有原料气体的容器内,原料气体20中的酸性气体22与 促进传输膜5的载体发生反应而被吸入层积体114内,透过促进传输膜5和多孔质支撑体4, 通过透过气体流路用部件6而集聚于透过气体集合管112,从与该透过气体集合管112连接 的未图示的气体排出口进行回收。
[0231] 在本实施方式的平膜型组件中,由于层积体114也具备与密封部7相邻的膜保护部 9,因而可以抑制因在密封部7与密封部以外的部分的边界产生的应力集中导致在促进传输 膜5中产生损伤,并且,即使在已产生损伤的情况下,也可以抑制原料气体由促进传输膜5的 损伤位置透过至透过气体流路用部件侧6。
[0232] 实施例
[0233] 下面举出实施例进一步具体说明本发明。需要说明的是,以下实施例所示的材料、 使用量、比例、处理内容、处理步骤等可以在不脱离本发明精神的前提下进行适当变更。因 此,本发明的范围不应由如下所示的具体例而被有限地解释。
[0234] [实施例1]
[0235] 作为由多孔质膜与辅助支撑膜的层积膜构成的多孔质支撑体,使用了 PTFE/PP无 纺布(GE公司制hPTFE的厚度约为30μπι、ΡΡ无纺布的厚度约为200μπι。
[0236] (二氧化碳分离促进传输膜涂布液组合物的制备)
[0237] 含有聚乙稀醇-聚丙稀酸共聚物Kurasutoma AP20(kuraray公司制):3.3质量%、 25 %戊二醛水溶液(Wako公司制):0.016质量%的水溶液中添加1M盐酸,进行交联后,添加 作为载体的40%碳酸铯(稀产金属公司制)水溶液,使得碳酸铯浓度为6.0质量%。进一步, 按照0.004质量%添加1%RAPIS0L A-90(日油公司制),升温后,进行搅拌脱泡,制成涂布组 合物。
[0238] 将该涂布组合物涂布于PTFE/PP无纺布的PTFE膜上,进行干燥形成分离膜。
[0239] 作为供给气体流路用部件,将厚度0.44mm的聚丙烯制网加入以二氧化碳分离膜面 为内侧进行对折后的分离膜中。用聚酰亚胺胶带增强对折部。折痕处按照膜面不受损伤的 方式小心折叠而使得没有卷曲,形成了叶片。
[0240] 利用刷毛对一个面的周边之中的三个边涂布粘度较低的接合剂后,涂布粘度较高 的接合剂,将所得到的叶片按照该一个面与透过气体流路用部件接触的方式置于固定于具 有分隔的集合管
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