气体分离膜模块制造技术

提供提高了气体分离膜的填充量且提高了向压力容器的装填性、卷绕稳定性的气体分离膜模块。一种气体分离膜模块，具备：中心管；具有供给侧的面以及透过侧的面，并以供给侧的面彼此面对且透过侧的面彼此面对的方式配置的多个分离膜；配置于所述供给侧的面之间的供给侧流路材；和配置于所述透过侧的面之间的透过侧流路材，所述分离膜、所述供给侧流路材以及所述透过侧流路材卷绕于所述中心管的周围，所述供给侧流路材以及所述透过侧流路材的、表面的平均孔径和背面的平均孔径分别为950μm以下。平均孔径和背面的平均孔径分别为950μm以下。平均孔径和背面的平均孔径分别为950μm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体分离膜模块


[0001]本专利技术涉及气体分离膜模块。

技术介绍

[0002]近年来，作为绿色能源，氢气受到关注。氢气通过将天然气以及煤等化石燃料进行气体化并从作为主成分包含氢气和二氧化碳的混合气体除去二氧化碳来获得。成为处理对象的气体经过了水蒸气改性、水煤气变换，特征为高温、高压。而且，氢气也被使用于合成氨的哈伯
‑
博施法。这是通过使氢气和氮气在高温、高压下反应来合成氨的方法，但需要在生产设备中将未反应的氢气和氮气进行分离回收的工艺。
[0003]作为以低成本从混合气体中使特定的气体浓缩的方法，利用材料具有的气体透过性的不同而使目标气体选择性地透过的膜分离法受到关注。
[0004]在专利文献1中公开了一种在气体分离膜模块的流路材设置厚度方向的倾斜而提高了供给气体的紊流强度的技术。另外，在专利文献2中公开了一种在分离膜和流路材的尺寸上设置差异而提高了螺旋型分离膜模块的气密性的技术。而且，在专利文献3中公开了一种在网状物形成的供给侧流路利用粘接剂等设置壁，强制性地变更供给气体的流动方向而使分离特性提高的技术。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本国特开2016
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137462号公报
[0008]专利文献2：国际公开第2016/194833号
[0009]专利文献3：日本国特开2015
‑
136634号公报

技术实现思路

[0010]然而，以往的气体分离膜模块，存在分离膜产生缺陷从而分离性能下降的问题。即，作为在气体分离膜模块中使每单位体积的分离膜的填充量增大的手段，可考虑将流路材薄型化。但是，若只是使流路材薄的话，存在流路材断裂从而损害其功能、在向中心管卷绕时产生折皱等的问题。另外，即使在没问题地能够卷绕的情况下，也存在因向压力容器装填气体分离膜模块时的应力而产生在液体分离膜模块中未产生过的微细的缺陷的问题。
[0011]因此，本专利技术的课题是提供能够改善卷绕稳定性、向压力容器的装填性、并且提高气体分离膜的填充量的气体分离膜模块。
[0012]用于达到上述目的的本专利技术是将以下的任一构成作为特征的。
[0013](1)一种气体分离膜模块，具备：
[0014]中心管；
[0015]具有供给侧的面以及透过侧的面，并以供给侧的面彼此面对且透过侧的面彼此面对的方式配置的多个分离膜；
[0016]配置于所述供给侧的面之间的供给侧流路材；和
[0017]配置于所述透过侧的面之间的透过侧流路材，
[0018]所述分离膜、所述供给侧流路材以及所述透过侧流路材卷绕于所述中心管的周围，
[0019]所述供给侧流路材以及所述透过侧流路材的、表面的平均孔径和背面的平均孔径分别为0.95mm以下。
[0020](2)根据上述(1)所述的气体分离膜模块，所述供给侧流路材以及所述透过侧流路材的厚度为10μm～250μm。
[0021](3)根据上述(1)或(2)所述的气体分离膜模块，所述供给侧流路材以及透过侧流路材是选自网状物、无纺布、编织物、具有突起物的多孔性片之中的任一者。
[0022](4)根据上述(1)～(3)的任一项所述的气体分离膜模块，所述透过侧流路材包含粘接于所述中心管的透过侧流路材A和粘接于所述透过侧流路材A的透过侧流路材B。
[0023](5)根据上述(4)所述的气体分离膜模块，所述透过侧流路材A的断裂张力比所述透过侧流路材B的断裂张力大。
[0024](6)根据上述(4)或(5)所述的气体分离膜模块，所述透过侧流路材A的断裂张力为15kgf/300mm以上且100kgf/300mm以下。
[0025](7)根据上述(4)～(6)的任一项的所述气体分离膜模块，所述透过侧流路材B的断裂张力为2kgf/300mm以上且10kgf/300mm以下。
[0026](8)根据上述(4)～(7)的任一项所述的气体分离膜模块，所述透过侧流路材A是平织网状物或凹凸片，所述透过侧流路材B是无纺布。
[0027](9)根据上述(1)～(8)的任一项所述的分离膜模块，所述分离膜具有基材、配置于所述基材上的多孔质支持层以及配置于所述多孔质支持层上的分离功能层，
[0028]所述分离功能层含有交联聚酰胺或石墨烯。
[0029](10)一种氢气的制造方法，通过将包含氢气的气体升压而向上述(1)～(9)的任一项所述的分离膜模块供给、或者将包含氢气的气体向上述(1)～(9)的任一项所述的分离膜模块供给并且将该分离膜模块的透过侧减压，从而分离成透过气体和浓缩气体，获得氢气。
[0030]根据本专利技术，能够改善气体分离膜模块的卷绕稳定性、向压力容器的装填性，并且也提高气体分离膜的填充量。
附图说明
[0031]图1是示出本专利技术的气体分离膜模块的形态的局部展开立体图。
[0032]图2是本专利技术的中心管以及透过侧流路材的展开示意图。
具体实施方式
[0033]以下，对本专利技术的实施方式进行详细说明。
[0034]<气体分离膜模块>
[0035]如图1所示，作为本专利技术的一实施方式的气体分离膜模块(100)，具备中心管(6)和卷绕于中心管(6)的周围的分离膜薄片(leaf)以及透过侧流路材(3)。图1所示的x轴的方向是中心管(6)的长度方向。另外，y轴的方向是与中心管的长度方向垂直的方向。
[0036]中心管(6)是至少下游侧的端部开口以使得后述的透过气体排出的中空状的(圆
筒形的)构件。在多个气体分离膜模块100被连结的情况下，采用两端开口的中心管。在中心管6的侧面(圆筒形状中的侧面)设置有多个孔。
[0037]分离膜薄片具有：具有供给侧的面以及透过侧的面，并以供给侧的面互相面对且透过侧的面互相面对的方式配置的多个分离膜(1)；和配置于分离膜(1)的供给侧的面之间的供给侧流路材(2)。再者，例如1张膜以使透过侧或供给侧的面成为内侧的方式被折叠且其卷绕于中心管的周围的情况也包含于设置有“多个分离膜”的情况。
[0038]通过进一步在分离膜(1)的透过侧的面之间配置透过侧流路材(3)，并与分离膜薄片一起卷绕中心管(6)的周围，从而形成气体分离膜模块(100)。
[0039]从气体分离膜模块(100)的一个端面供给供给气体(201)。供给气体(201)一边在气体分离膜模块(100)的中心管(6)的长度方向上移动一边被分离，从分离膜透过的透过气体(202)从中心管(6)侧面的孔通过中心管(6)内部，并从其端部排出。另外，未被过滤出去的供给气体作为浓缩气体(203)而从气体分离膜模块(100)的另一个端面排出。
[0040]另外，作为本专利技术的气体分离膜模块的另一方式，如图2所示那样，也能够例示下述方式：多个透过侧流路材之中的一部分的透过侧流路材A(3A)粘接于中心管(6)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种气体分离膜模块，具备：中心管；具有供给侧的面以及透过侧的面，并以供给侧的面彼此面对且透过侧的面彼此面对的方式配置的多个分离膜；配置于所述供给侧的面之间的供给侧流路材；和配置于所述透过侧的面之间的透过侧流路材，所述分离膜、所述供给侧流路材以及所述透过侧流路材卷绕于所述中心管的周围，所述供给侧流路材以及所述透过侧流路材的、表面的平均孔径和背面的平均孔径分别为0.95mm以下。2.根据权利要求1所述的气体分离膜模块，所述供给侧流路材以及所述透过侧流路材的厚度为10μm～250μm。3.根据权利要求1或2所述的气体分离膜模块，所述供给侧流路材以及透过侧流路材是选自网状物、无纺布、编织物、具有突起物的多孔性片之中的任一者。4.根据权利要求1～3的任一项所述的气体分离膜模块，所述透过侧流路材包含粘接于所述中心管的透过侧流路材A和粘接于所述透过侧流路材A的透过侧流路材B。5.根据权利要求4所述的气体分离膜模块，所述透过侧流路材A的断裂张力比...

【专利技术属性】
技术研发人员：广泽洋帆，饭冢里奈，德山尊大，长谷川阳子，水野耀介，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：