JP5228174B2 - 分離膜の製造装置 - Google Patents
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α=(B1/B2)/(A1/A2) ……(1)。
反応容器は、前記のように円筒状領域内に反応液を貯留、および当該反応液中に複数個の支持体を所定位置にて浸漬できるものであって、2つの加熱手段によって反応液が加熱され目的とする分離膜を製造できる構造であれば、特に制限されることはない。例えば、目的とする分離膜を製造するために支持体において任意の形状および個数が設定されている場合、それら全ての支持体を浸漬させて各分離膜を製造できる構造であれば良い。
各加熱手段としては、特に熱源の種類が制限されることはなく、反応容器の各隔壁を介して反応液を間接的に加熱できるものであれば、流体,基体,電熱線等の種々の熱源を利用したものを適宜適用することができる。また、加熱手段は熱源ジャケット等の隔壁内に収容、例えば反応容器の外周側隔壁よりも大きい径の円筒状の隔壁であって、当該外周側隔壁を覆うように配置された加熱手段用隔壁内に収容される。外周側隔壁の外周側を所望温度の流体(温水等)が循環する構造の場合、外周側隔壁と加熱手段用隔壁とに覆われた領域に所定温度の流体が循環することになる。なお、加熱手段の熱が大気中に放出することを抑制し、反応液に対して効率良く伝達できるようにするために、例えば断熱材等の保温手段を適用しても良い。
各支持体は、前記のように円筒状領域内の反応液に浸漬できる柱状のものであって、加熱された反応液によって結晶が付着し分離膜を形成可能なものであれば適宜適用することができ、その一例として支持素体の外周面上に種結晶が付着したものが挙げられる。このように支持素体の外周面上に種結晶が付着された支持体を用いると、その支持体上には、より均質なゼオライト膜を形成させることが可能となる。
反応液には、目的とする分離膜等に応じて適宜設定できるが、例えばゼオライト膜の場合には、その原料となるものが含まれる。
加熱手段による熱が高く設定される場合には、反応液の熱膨張や反応容器の各隔壁等の熱変形が起こる恐れがある。そこで、必要に応じて製造装置の各構成、例えば反応容器の各隔壁等の一部または全部において、伸縮自在な隔壁部材や配管部材(例えば円筒状のベローズ等)を適用することが考えられる。例えば、反応容器の各隔壁は、加熱手段の熱によって当該反応容器の軸方向に伸縮する恐れがあることから、その軸方向に伸縮自在で円筒状(それぞれの隔壁と同様の円筒状)のベローズを各隔壁の一部または全部において適用することにより、各隔壁等の破損等を抑制することができる。
製造装置は、以上示したように外周側隔壁,軸心側隔壁を有する反応容器と、外周側隔壁の外周側,軸心側隔壁の内周側から反応液を間接的に加熱する手段と、を備えた構造であれば良く、例えば図1(A;概略図),(B;X−X断面図)に示す構造が挙げられる。図1における符号1は、円筒状の外周側隔壁(内周面が円筒状の隔壁)2と、その外周側隔壁2の内径よりも小さい外径の円筒状であって軸心が当該外周側隔壁2と同一の軸心側隔壁(外周面が円筒状の軸心側隔壁)3と、から成る反応容器を示すものであり、それら外周側隔壁2と軸心側隔壁3との間には、反応液4を収容する円筒状領域5が形成される。
次に、本実施形態に基づいて分離膜を作製し、その分離膜の膜性能の分析を行った。まず、支持体20としては、平均細孔径が1μmのセラミック製であって、外径12mm×内径9mm×長さ800mmの円筒状の支持素体を用いた。この支持素体をゼオライト結晶スラリー中に3分間浸漬した後、そのスラリー中から支持素体を取り出し、温度45℃で乾燥させて18個の支持体20を得た。
ここで、図3に示すようなパーベーパレーション評価装置により、前記のように作成された各ゼオライト分離膜の膜性能(分離性能係数α,透過速度Q)の評価をそれぞれ行った。まず、評価し易くするために、前記のゼオライト分離膜を長手方向に対して10cm間隔で切断(径方向に切断)して、それぞれ複数個の評価試料を作成した。
2…外周側隔壁
3…軸心側隔壁
4…反応液
5…円筒状領域
6加熱手段用隔壁
8a,8b…伸縮自在部材
Claims (5)
- 分離膜原料から成る反応液中に柱状の支持体を浸漬し、その支持体表面に分離膜を形成する製造装置であって、
円筒状の外周側隔壁、および軸心が外周側隔壁の軸心と同一方向である円筒状の隔壁で外周面の外径が当該外周側隔壁の内周面の内径よりも小さい軸心側隔壁、を有する反応容器と、
前記の外周側隔壁の内周面と軸心側隔壁の外周面との間の円筒状領域内に貯留された反応液を当該外周側隔壁の外周側から間接的に加熱する外周側加熱手段と、
前記反応液を軸心側隔壁の内周側から間接的に加熱する軸心側加熱手段と、を備え、
複数個の支持体を、それぞれ円筒状領域の軸心方向に延在および当該円筒状領域の周方向に沿って配列して反応液中に浸漬し、前記の各加熱手段により反応液を加熱して各支持体に分離膜を形成することを特徴とする分離膜の製造装置。 - 前記円筒状領域の周方向に沿って配列する各支持体の一端側をそれぞれ着脱自在に保持する手段であって、反応容器に対して着脱自在な保持手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の分離膜の製造装置。
- 前記外周側加熱手段は、前記外周側隔壁の外周側を覆う加熱手段用隔壁内に収容され、その加熱手段用隔壁の少なくとも一部が、外周側隔壁の軸心方向に伸縮可能な部材から成ることを特徴とする請求項1または2記載の分離膜の製造装置。
- 前記円筒状領域内に反応液を貯留および/または排出する配管を備え、その配管の少なくとも一部が、外周側隔壁の軸心方向に伸縮可能な部材から成ることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の分離膜の製造装置。
- 前記反応容器の外周側隔壁と軸心側隔壁とのうち少なくとも何れか一方の一部が、外周側隔壁の軸心方向に伸縮可能な部材から成ることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の分離膜の製造装置。
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