提供能够抑制缺陷产生的酸性气体分离用层积体和酸性气体分离用组件。酸性气体分离用层积体(1)具备复合体膜(10)和透过气体流路用部件(6)，该复合体膜(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，该酸性气体分离促进传输膜(5)配置在多孔质支撑体(4)的多孔质膜(2)侧，该透过气体流路用部件(6)是面向多孔质支撑体(4)的辅助支撑膜(3)而层积的，其可流通透过酸性气体分离促进传输膜(5)后的酸性气体(22)，该酸性气体分离用层积体(1)中，在多孔质支撑体(4)的层积方向具备在多孔质膜(2)中以10％以上的渗入率渗入有接合剂(8)且辅助支撑膜(3)中的接合剂(8)的渗入率小于多孔质膜中的渗入率的膜保护部(9)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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
本专利技术涉及具有酸性气体分离功能的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。
技术介绍
近年来，选择性地分离混合气体中的酸性气体的技术开发正在推进。例如，正在开发通过选择性地透过酸性气体的酸性气体分离膜从原料气体中分离酸性气体的酸性气体分离用组件。分离膜大致分为：通过分离膜中的载体将酸性气体传输至膜的相反侧、即所谓的促进传输膜；和利用酸性气体和分离对象物质对于膜的溶解性和在膜中的扩散性之差进行分离的所谓的溶解扩散膜。作为具备这种分离膜的分离膜组件，使用了螺旋卷式、平膜型、中空纤维型等各种形式的膜组件。例如，专利文献1中公开了在中心管的周围卷绕分离膜、供给侧流路用部件和透过侧流路用部件的螺旋卷式膜组件，专利文献2中公开了平膜型膜组件。螺旋卷式膜组件通常如下制造：交替堆叠在将分离膜对折后的之间配置有供给侧流路用部件的叶片和透过侧流路用部件，为了防止供给侧流体与透过侧流体的混合，在分离膜与透过侧流路用部件的层积体的周边部之中的三个边上涂布接合剂制作分离膜单元，将一个或两个以上该单元以螺旋卷状卷绕在中心管(流体集合管)的周围，对所得到的圆筒状卷绕体的两个端部进行修整(端面整理加工)，由此进行制造。平膜型组件如下得到：在透过侧流路用部件的单面或双面配置分离膜，同样地在该层积体周边部之中的三个边涂布接合剂制作分离膜单元，将未涂布接合剂的一个边接合于流体集合管而成。从防止供给侧流体与透过侧流体的混合、提高分离性能的观点出发，在任何组件中通过接合剂形成的密封部都是极为重要的。由该密封部得到的密封精度不充分时，分离性能会下降，因此已经对高精度的密封方法、接合剂的填充率和接合宽度进行了一些研究(专利文献3、4等)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平11-226366号公报专利文献2：日本特开平11-216341号公报专利文献3：日本特开2009-18239号公报专利文献4：日本特开平3-68428号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题分离对象物质为气体(gas)的情况下，运转时要远比液体的情况容易泄漏，而且在具备促进传输膜的酸性气体分离用组件中，由于从含有水蒸气这样的原料气体中分离酸性气体，分离膜(促进传输膜)的粘性下降。另外，供给气体具有大气压以上的压力，供给气体侧与透过气体侧之间产生压差，该压差会作用于粘性降低后的分离膜。进一步，在空孔内填充有接合剂的密封部与密封部以外的部分之间由于作用有压差时的力学强度不同，因此容易在两者的边界引起应力集中。由于边界上作用有大的应力，可零散地观察到分离膜上产生缺陷。另外，如上文中已述，螺旋卷式组件的情况下，使用在以对折的方式折叠的分离膜之间夹着供给流体用流路部件的叶片，但以对折的方式折叠的分离膜有时在弯折部产生损伤(产生缺陷)。分离膜的缺陷导致供给流体与透过流体的混合，成为分离性能下降的原因。本专利技术的目的在于提供适用于酸性气体分离用组件的酸性气体分离层积体和具备该层积体的酸性气体分离用组件，可以抑制分离膜中产生缺陷。用于解决问题的手段本专利技术的酸性气体分离用层积体具备复合体膜和透过气体流路用部件，所述复合体膜包含多孔质支撑体和酸性气体分离促进传输膜，所述多孔质支撑体是多孔质膜与辅助支撑膜层积而成的，所述酸性气体分离促进传输膜配置在多孔质支撑体的多孔质膜侧，其含有可与原料气体中的酸性气体反应的载体和担载载体的亲水性化合物，所述透过气体流路用部件是面向多孔质支撑体的辅助支撑膜而层积的，其可流通透过酸性气体分离促进传输膜后的酸性气体，所述酸性气体分离用层积体的特征在于，在多孔质支撑体的层积方向具备多孔质膜中以10％以上的渗入率渗入有接合剂且辅助支撑膜中的接合剂渗入率小于多孔质膜中的渗入率的膜保护部。“接合剂渗入率”是指多孔质膜、辅助支撑膜和气体流路用部件各自中的接合剂对空隙(孔)的填充率。接合剂渗入率如下求得：利用SEM(扫描电子显微镜)或光学显微镜以三个视野观察接合剂涂布后的层积体的截面(切出三个截面，对一个截面观察一个膜保护部)，通过图像处理求得接合剂涂布后的各膜、部件的空洞中填充的接合剂相对于空洞面积的比例，以此作为渗入率。优选在层积体的周边具备在多孔质膜中以渗入率60％以上渗透有接合剂且分别在辅助支撑膜和透过气体流路用部件中以多孔质膜中的渗入率以上的渗入率渗透有接合剂而形成的密封部，膜保护部以与密封部相邻的方式形成。此处，从层积体的端部起，对于每0.01mm宽度，根据多孔质膜、辅助支撑膜和透过气体流路用部件的各部中的接合剂对孔面积的填充面积求出接合剂渗入率，将多孔质膜中的接合剂渗入率为60％以上且辅助支撑膜中的接合剂渗入率大于多孔质膜的渗入率的区域特定为密封部。在密封部中，接合剂在辅助支撑膜和气体流路用部件中的渗入率优选为80％以上。无需在层积体的整个周边设置密封部，在周边之中需要密封的部分设置即可。密封部宽度在层积体的面方向上可以不均匀，但是不论在任何位置均期望为5mm以上。优选具备在以酸性气体分离促进传输膜为内侧向长度方向对折的复合体膜的酸性气体分离促进传输膜之间配置的供给气体流路用部件，并且在与供给气体流路用部件的端部所接触的酸性气体分离促进传输膜的部分重叠的部分、即对折的复合体膜的弯折部形成膜保护部。多孔质膜优选包含氟系树脂材料。多孔质膜特别优选包含聚四氟乙烯。接合剂优选包含环氧系树脂。本专利技术的酸性气体分离用层积体中，优选在多孔质膜与酸性气体分离促进传输膜之间具有中间层。上述中间层优选为有机硅树脂。本专利技术的酸性气体分离用组件是具备透过气体集合管、本专利技术的酸性气体分离用层积体，而且酸性气体分离用层积体的未形成有密封部的透过气体流路用部件连接于透过气体集合管而成的。本专利技术的酸性气体分离用组件可以为螺旋卷式组件，也可以为平膜型组件。专利技术效果本专利技术的酸性气体分离用层积体具备在与促进传输膜相接触的多孔质膜中渗透有接合剂而形成的膜保护部，因而在安装在酸性气体分离用组件中以供使用时，可以保护产生应力集中而容易在促进传输膜中产生缺陷的部分，抑制缺陷的产生，并且在已产生缺陷的情况下可以抑制供给气体的透过，因此可以抑制组件分离性能的下降。附图说明图1A是示出本专利技术的酸性气体分离用层积膜的一个实施方式的示意性立体图。图1B是用于说明本专利技术的酸性气体分离用层积膜的效果的图。图1C是示出本专利技术的酸性气体分离用层积膜的密封部的形状示例的图。图1D是示出本专利技术的酸性气体分离用层积膜的密封部和应力缓冲部的形状示例的图。图1E是示出本专利技术的酸性气体分离用层积膜的设计变更示例的图。图2A是示出酸性气体分离用层积膜的制造工序的局部截面图。图2B是示出继图2A后的酸性气体分离用层积膜的制造工序的局部截面图。图2C是示出继图2B后的酸性气体分离用层积膜的制造工序的局部截面图。图2D是示出继图2C后的酸性气体分离用层积膜的制造工序的局部截面图。图3A是示出使用缝口模头的接合剂的涂布方法的图。图3B是示出使用缝口模头的接合剂的另一涂布方法的图。图4A是示出使用印台(スタンプ)的接合剂的涂布方法的俯视图。图4B是示出使用印台的接合剂的涂布方法的侧面图。图5是示出本专利技术的一个实施方式的螺旋卷式组件的局部切口示意性构成图。图6是示出在透过气本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种酸性气体分离用层积体，其具备复合体膜和透过气体流路用部件，所述复合体膜包含多孔质支撑体和酸性气体分离促进传输膜，所述多孔质支撑体由多孔质膜与辅助支撑膜层积而成，所述酸性气体分离促进传输膜配置于该多孔质支撑体的所述多孔质膜侧，其含有与原料气体中的酸性气体反应的载体和担载该载体的亲水性化合物，所述透过气体流路用部件是面向所述多孔质支撑体的所述辅助支撑膜而层积的，其可流通透过所述复合体膜后的酸性气体，所述酸性气体分离用层积体的特征在于，在所述多孔质支撑体的层积方向上具备在所述多孔质膜中以10％以上的渗入率渗入有接合剂、且所述辅助支撑膜中的所述接合剂渗入率小于所述多孔质膜中的渗入率的膜保护部。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.30 JP 2013-157550;2014.07.25 JP 2014-151931.一种酸性气体分离用层积体，其具备复合体膜和透过气体流路用部件，所述复合体膜包含多孔质支撑体和酸性气体分离促进传输膜，所述多孔质支撑体由多孔质膜与辅助支撑膜层积而成，所述酸性气体分离促进传输膜配置于该多孔质支撑体的所述多孔质膜侧，其含有与原料气体中的酸性气体反应的载体和担载该载体的亲水性化合物，所述透过气体流路用部件是面向所述多孔质支撑体的所述辅助支撑膜而层积的，其可流通透过所述复合体膜后的酸性气体，所述酸性气体分离用层积体的特征在于，在所述多孔质支撑体的层积方向上具备在所述多孔质膜中以10％以上的渗入率渗入有接合剂、且所述辅助支撑膜中的所述接合剂渗入率小于所述多孔质膜中的渗入率的膜保护部。2.如权利要求1所述的酸性气体分离用层积体，其中，在所述层积体的周边具备在所述多孔质膜中以渗入率60％以上渗透有接合剂、且分别在所述辅助支撑膜和所述气体流路用部件中以所述多孔质膜中的渗入率以上的渗入率渗透有接...
【专利技术属性】
技术研发人员：成田岳史，石塚宪一，大内亮，泽田真，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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