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公開番号2024137763
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-07
出願番号2024030952
出願日2024-03-01
発明の名称流体分離膜モジュール、流体分離膜プラント、及び精製流体
出願人東レ株式会社
代理人
主分類B01D 63/02 20060101AFI20240927BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】
本発明は、スペーサー等を配置することなく、剛直な流体分離膜が収納された流体分離膜モジュールの膜利用効率を向上させることを目的とする。
【解決手段】
中空糸状の流体分離膜が複数本収納された流体分離膜モジュールであって、
前記流体分離膜の両端が固定され、
前記流体分離膜の引張弾性率が1.0GPa以上100GPa以下であり、
前記流体分離膜が以下の式1を満たす、流体分離膜モジュール。
1.005 ≦ L_25℃80RH%/L_25℃0RH% ≦ 1.200 ・・・式1
[式中、L_25℃0RH%は25℃0RH%で24時間静置後の前記流体分離膜の長手方向の長さ、L_25℃80RH%は25℃80RH%で24時間静置後の前記流体分離膜の長手方向の長さを表す。]
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
中空糸状の流体分離膜が複数本収納された流体分離膜モジュールであって、
前記流体分離膜の両端が固定され、
前記流体分離膜が以下の式１を満たす、流体分離膜モジュール。
１．００５ ≦ Ｌ
２５℃８０ＲＨ％
／Ｌ
２５℃０ＲＨ％
≦ １．２００・・・式１
［式中、Ｌ
２５℃０ＲＨ％
は２５℃０ＲＨ％で２４時間静置後の前記流体分離膜の長手方向の長さ、Ｌ
２５℃８０ＲＨ％
は２５℃８０ＲＨ％で２４時間静置後の前記流体分離膜の長手方向の長さを表す。］
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記流体分離膜が以下の式２を満たす、請求項１記載の流体分離膜モジュール。
０．９８０ ≦ Ｌ
２５℃０ＲＨ％
／Ｌ
０
≦ １．０２０・・・式２
［式中、Ｌ
２５℃０ＲＨ％
は２５℃０ＲＨ％で２４時間静置後の前記流体分離膜の長手方向の長さを表し、Ｌ
０
は２５℃０ＲＨ％で２４時間静置後に前記流体分離膜が配置される流体分離膜モジュールの長手方向の長さを表す。］
【請求項３】
前記流体分離膜の引張弾性率が１．０ＧＰａ以上１００ＧＰａ以下である、請求項１記載の流体分離膜モジュール。
【請求項４】
前記流体分離膜の曲げ半径が０．１ｃｍ以上１００ｃｍ以下である、請求項１記載の流体分離膜モジュール。
【請求項５】
前記流体分離膜の外径が５０μｍ以上５００μｍ以下である、請求項１記載の流体分離膜モジュール。
【請求項６】
前記流体分離膜が、多孔質炭素支持体をその一部として含み、
前記多孔質炭素支持体のラマンスペクトルが以下の式３を満たす、請求項１記載の流体分離膜モジュール。
１．１ ≦ Ｉ
Ｄ
／Ｉ
Ｇ
≦ ３．０・・・式３
［式中、Ｉ
Ｄ
は前記多孔質炭素支持体のラマンスペクトルの１３６０ｃｍ
－１
におけるピーク強度を表し、Ｉ
Ｇ
は前記多孔質炭素支持体のラマンスペクトルの１５８０ｃｍ
－１
におけるピーク強度を表す。］
【請求項７】
前記流体分離膜が、多孔質炭素支持体と炭素膜からなる、請求項６記載の流体分離膜モジュール。
【請求項８】
前記流体分離膜のＣＯ
２
透過度が０．１ｎｍｏｌ/（ｍ
２
・s・Ｐａ）以上１００ｎｍｏｌ/（ｍ
２
・s・Ｐａ）以下である、請求項１記載の流体分離膜モジュール。
【請求項９】
請求項１～８のいずれかに記載の流体分離膜モジュールを含む流体分離膜プラントであって、
前記流体分離膜に水蒸気量が５ｇ／ｍ
３
以上５０００ｇ／ｍ
３
以下の分離対象ガスが供給される、流体分離膜プラント。
【請求項１０】
前記流体分離膜モジュールの下流側に脱水装置を備える、請求項９記載の流体分離膜プラント。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体分離膜モジュール、流体分離膜プラント、及び精製流体に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
複数のガス成分を含んだ混合物から特定のガス成分を選択的に分離・精製する方法として、膜分離法が知られている。膜分離法は圧力差を利用するため、他の分離・精製法と比較してエネルギー消費量が少ない利点がある。
【０００３】
膜分離法で用いられるガス分離膜は、特定のガス成分（透過ガス）のガス透過性が他のガス成分（非透過ガス）のガス透過性に対して高いことを特徴としている。ガス分離膜としては、高分子膜や無機膜が知られているが、耐熱性や耐薬品性が要求される用途においては、無機膜が好適に用いられる。
【０００４】
中空糸状のガス分離膜は、単位体積当たりの膜面積を大きくするため、区画された空間の中に複数本の中空糸膜が収納された中空糸膜モジュールの形態で使用される。中空糸状の無機膜が収納された流体分離膜モジュールにおいて、除去成分を効率よく分離膜へ供給する方法として、モジュール内にスペーサーを配置する方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００４－３４０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、セラミックキャピラリー（９）の少なくとも１つの束及び束を囲んでいるハウジングを少なくとも有しており、前記キャピラリーが、その（両）末端部で多孔板により結合されており、かつ前記ハウジングが、第一の物質流のためのキャピラリーの内部に接続された入口管及び／又は出口管を有しており、かつ第二の物質流のためのキャピラリー間の隙間に接続されている入口管及び／又は出口管を有している、分離モジュールにおいて、キャピラリー間の距離が、スペーサー（６）により一定に保持されていることを特徴とする、分離モジュールが開示されている。しかしながら、特許文献１の方法では、分離モジュール内にスペーサーが専有する領域が発生するため、分離モジュール内のセラミックキャピラリーの充填率を損なう課題があった。さらに、ハウジング内に収納するセラミックキャピラリーの本数を増やす場合、キャピラリー間が狭くなることでスペーサーの配置が難しくなり、生産性や収率の低下が懸念される。
【０００７】
そこで、本発明は、スペーサー等を配置することなく、剛直な流体分離膜が収納された流体分離膜モジュールの膜利用効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
【０００９】
中空糸状の流体分離膜が複数本収納された流体分離膜モジュールであって、前記流体分離膜の両端が固定され、前記流体分離膜の引張弾性率が１ＧＰａ以上１００ＧＰａ以下であり、前記流体分離膜が以下の式１を満たす、流体分離膜モジュール。
【００１０】
１．００５ ≦ Ｌ
２５℃８０ＲＨ％
／Ｌ
２５℃０ＲＨ％
≦ １．２００・・・式１
［式中、Ｌ
２５℃０ＲＨ％
は２５℃０ＲＨ％で２４時間静置後の前記流体分離膜の長手方向の長さ、Ｌ
２５℃８０ＲＨ％
は２５℃８０ＲＨ％で２４時間静置後の前記流体分離膜の長手方向の長さを表す。］
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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