JP6682905B2 - Separation membrane module - Google Patents

Description

本発明は溶液や混合気体等の流体から一部の成分を分離するために用いられる分離膜モジュールに関する。   The present invention relates to a separation membrane module used for separating some components from a fluid such as a solution or a mixed gas.

溶液又は混合気体中の成分を分離するための機器として分離膜モジュールが知られている。この分離膜モジュールに用いる管状分離膜は、管状の多孔質セラミック支持体と、該支持体の外周面に設けられたゼオライト等からなる多孔質の分離膜とを有する。溶液や混合気体等の流体から特定の成分を分離するためには、溶液の流体を分離膜エレメントの一方（外面）に接触させて、もう一方（内面）を減圧することにより、特定の成分を気化させ分離する方法や、溶液を気化させて気体状態で分離膜に接触させて、非接触面側を減圧して特定成分を分離する方法、加圧状態の混合気体を分離膜に接触させて特定の成分を分離する方法などが知られている（特許文献１，２）。   A separation membrane module is known as an apparatus for separating components in a solution or mixed gas. The tubular separation membrane used in this separation membrane module has a tubular porous ceramic support and a porous separation membrane made of zeolite or the like provided on the outer peripheral surface of the support. In order to separate a specific component from a fluid such as a solution or a mixed gas, the solution component is brought into contact with one (outer surface) of the separation membrane element and the other (inner surface) is depressurized to remove the specific component. A method of vaporizing and separating, a method of vaporizing a solution and bringing it into contact with a separation membrane in a gas state, depressurizing the non-contact surface side to separate a specific component, and bringing a mixed gas under pressure into contact with the separation membrane. A method of separating a specific component is known (Patent Documents 1 and 2).

特許文献２に、管状のゼオライト分離膜の一端に管状部材の小径の挿入部を差し込むと共に、ゼオライト分離膜と、管状部材との間をフッ素ゴム製のＯリングでシールした構造が記載されている。被処理流体は、ゼオライト分離膜の外側に供給され、一部の成分がゼオライト分離膜を透過してゼオライト分離膜内に流入し、他の成分と分離されて取り出される。   Patent Document 2 describes a structure in which a small-diameter insertion portion of a tubular member is inserted into one end of a tubular zeolite separation membrane, and the zeolite separation membrane and the tubular member are sealed with an O-ring made of fluororubber. . The fluid to be treated is supplied to the outside of the zeolite separation membrane, a part of the components permeates the zeolite separation membrane, flows into the zeolite separation membrane, is separated from other components, and is taken out.

また、特許文献２には、ゼオライト分離膜と管状部材とを付き合わせ、熱収縮フィルムで突き合せ部の外周を被包した構造が記載されている。   Further, Patent Document 2 describes a structure in which a zeolite separation membrane and a tubular member are attached to each other and the outer periphery of the butted portion is covered with a heat-shrinkable film.

特開２０１３−３９５４６号公報JP, 2013-39546, A 特開２０１１−１５２５０７号公報JP, 2011-152507, A

特許文献２のように、ゼオライト分離膜の端部にエンド部材を嵌合させて連結するか、又は突き合せて熱収縮フィルムで被包して連結した構造にあっては、何らかの原因でゼオライト分離膜内の圧力がゼオライト分離膜外よりも高くなる逆圧現象が生じたり、エンド部材に対しゼオライト分離膜から離反方向の力が加えられたときに、エンド部材がゼオライト分離膜から抜け出すおそれがある。   As in Patent Document 2, in a structure in which an end member is fitted and connected to an end portion of a zeolite separation membrane, or is butt-butted and covered with a heat-shrinkable film to be connected, zeolite separation is caused for some reason. There is a risk that the end member will come out of the zeolite separation membrane when a back pressure phenomenon occurs in which the pressure inside the membrane becomes higher than that outside the zeolite separation membrane, or when a force in the direction of separation from the zeolite separation membrane is applied to the end member. .

本発明は、このような逆圧時等におけるエンド部材の抜け出しが防止される分離膜モジュールを提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a separation membrane module in which the end member is prevented from slipping out when the back pressure is applied.

本発明の分離膜モジュールは、筒状のハウジングと、該ハウジング内に該ハウジングの長手方向に配置された管状分離膜とを有し、被処理流体が該ハウジング内を一端側から他端側に流れ、管状分離膜を透過した流体が該管状分離膜を通って取り出される分離膜モジュールであって、該管状分離膜の一端部にエンド管が接続され、該エンド管は、前記ハウジングを横断するように設置された支持板に支持されており、該管状分離膜の他端部にエンドプラグが接続されている分離膜モジュールにおいて、該エンドプラグが管状分離膜から抜け出すことを防止するための抜出防止手段を備えたことを特徴とするものである。
本発明の一態様では、前記抜出防止手段は、エンドプラグと対峙して設けられた押え板を有する。この場合、抜出防止手段は、前記押え板とエンドプラグとの間に介在され、該エンドプラグを管状分離膜に向って押圧するためのばねをさらに有することが好ましい。
本発明の一態様では、前記抜出防止手段は、前記エンドプラグとエンド管とを引き付けるばねを有する。 The separation membrane module of the present invention has a tubular housing and a tubular separation membrane arranged in the housing in the longitudinal direction of the housing, and the fluid to be treated moves from one end side to the other end side in the housing. A separation membrane module in which a fluid flowing through a tubular separation membrane is withdrawn through the tubular separation membrane, an end tube being connected to one end of the tubular separation membrane, the end tube traversing the housing. In a separation membrane module that is supported by a support plate installed as described above, and an end plug is connected to the other end of the tubular separation membrane, a plug for preventing the end plug from coming out of the tubular separation membrane. It is characterized in that it is provided with a discharge preventing means.
In one aspect of the present invention, the pull-out preventing means has a holding plate provided to face the end plug. In this case, it is preferable that the extraction preventing means further includes a spring that is interposed between the pressing plate and the end plug and presses the end plug toward the tubular separation membrane.
In one aspect of the present invention, the extraction preventing means includes a spring that attracts the end plug and the end pipe.

本発明の分離膜モジュールにあっては、管状分離膜に逆圧が生じたりしても、エンドプラグが管状分離膜から抜け出すことが防止される。抜出防止手段を押え板とばねとで構成した場合や、エンドプラグとエンド管とを引き付けるばねで構成した場合には、管状分離膜とエンドプラグ及びエンド管のシール性も高いものとなる。   In the separation membrane module of the present invention, the end plug is prevented from slipping out of the tubular separation membrane even if a back pressure is generated in the tubular separation membrane. When the removal preventing means is composed of a holding plate and a spring, or when it is composed of a spring that attracts the end plug and the end pipe, the sealing property between the tubular separation membrane, the end plug and the end pipe becomes high.

実施の形態に係る分離膜モジュールのハウジング軸心線方向に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the housing axial center line direction of the separation membrane module which concerns on embodiment. 図１の上部の拡大図である。It is an enlarged view of the upper part of FIG. 図１のIII−III線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of FIG. 図１のIV−IV線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1. エンド管及び支持板の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of an end pipe and a support plate. 図５の一部の拡大図である。It is a one part enlarged view of FIG. 別の実施の形態に係る管状分離膜連結体の断面図である。It is sectional drawing of the tubular separation membrane coupling body which concerns on another embodiment. 分離膜システムのフロー図である。It is a flow diagram of a separation membrane system. 分離膜システムのフロー図である。It is a flow diagram of a separation membrane system. 分離膜システムのフロー図である。It is a flow diagram of a separation membrane system. 実施の形態に係る分離膜モジュールのハウジング軸心線方向に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the housing axial center line direction of the separation membrane module which concerns on embodiment. さらに別の実施の形態を示す分離膜モジュール上部の断面図である。It is sectional drawing of the separation membrane module upper part which shows another embodiment.

図１〜６、１１を参照して、本発明の一実施の形態に係る分離膜モジュールについて説明する。   A separation membrane module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

この分離膜モジュール１は、筒軸心方向を上下方向とした円筒状ハウジング２と、ハウジング２の軸心線と平行方向に配置された管状分離膜３と、ハウジング２内の下部に設けられた支持板５と、ハウジング２の下端に取り付けられたボトムカバー６Ａ及び上端に取り付けられたトップカバー６Ｂと、支持板５と平行にハウジング２内の下部及び上部にそれぞれ配置された第１のバッフル（整流板）７、第２のバッフル（整流板）８及び押え板２５等を有する。第１のバッフル７は支持板５の上側に配置されている。   This separation membrane module 1 is provided in a cylindrical housing 2 having a cylinder axis direction as a vertical direction, a tubular separation membrane 3 arranged in a direction parallel to the axis line of the housing 2, and a lower portion inside the housing 2. The support plate 5, a bottom cover 6A attached to the lower end of the housing 2 and a top cover 6B attached to the upper end of the housing 2, and first baffles (parallel to the support plate 5 at the lower and upper portions of the housing 2). It has a current plate 7, a second baffle (current plate) 8, a holding plate 25, and the like. The first baffle 7 is arranged above the support plate 5.

この実施の形態では、ハウジング２の下端及び上端側とボトムカバー６Ａ及びトップカバー６Ｂの外周縁にそれぞれ外向きのフランジ２ａ，２ｂ，６ｂ，６ｃが設けられ、ボルト（図示略）によってこれらが固定されている。支持板５の周縁部は、フランジ２ａ，６ｂ間にガスケット（図示略）を介して挟持されている。   In this embodiment, outward flanges 2a, 2b, 6b and 6c are provided on the lower and upper ends of the housing 2 and the outer edges of the bottom cover 6A and the top cover 6B, respectively, and these are fixed by bolts (not shown). Has been done. The peripheral edge of the support plate 5 is sandwiched between the flanges 2a and 6b via a gasket (not shown).

この実施の形態では、管状分離膜３の下端にエンド管４が連結されている。管状分離膜３の上端にエンドプラグ２０が連結されている。管状分離膜３としては、２本の管状分離膜３がジョイント管１７によって連結されて管状分離膜連結体とされているものであってもよい。なお、図１〜４では、管状分離膜は７本のみ示されているが、実際は１本でもよいし、図５のように多数本（２〜３０００本）設けられている多管式分離膜モジュールであってもよい。   In this embodiment, the end tube 4 is connected to the lower end of the tubular separation membrane 3. An end plug 20 is connected to the upper end of the tubular separation membrane 3. The tubular separation membrane 3 may be one in which two tubular separation membranes 3 are connected by a joint pipe 17 to form a tubular separation membrane connected body. Although only 7 tubular separation membranes are shown in FIGS. 1 to 4, the number may be one in practice, or a multitubular separation membrane having a large number (2 to 3000) as shown in FIG. It may be a module.

ハウジング２の下部の外周面に被処理流体の流入口９が設けられ、上部の外周面に被処理流体の流出口１０が設けられている。流入口９は、支持板５と第１のバッフル７との間の室１１に臨むように設けられている。流出口１０は、第２のバッフル８の上側の室１２に臨むように設けられている。バッフル７，８間は膜分離を行うための主室１３となっている。   An inflow port 9 for the fluid to be processed is provided on the outer peripheral surface of the lower portion of the housing 2, and an outflow port 10 for the fluid to be processed is provided on the outer peripheral surface of the upper portion. The inflow port 9 is provided so as to face the chamber 11 between the support plate 5 and the first baffle 7. The outflow port 10 is provided so as to face the upper chamber 12 of the second baffle 8. A main chamber 13 for performing membrane separation is provided between the baffles 7 and 8.

底部の支持板５から複数のロッド１４が立設され、該ロッド１４にバッフル７，８及び押え板２５が支持されている。ロッド１４の下端には雄ねじが刻設されており、支持板５の雌ねじ穴に螺着されている。バッフル７，８及び押え板２５はロッド１４に外嵌された鞘管１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ（図２，５）によって所定高さに支持されている。鞘管１４Ａは、支持板５とバッフル７との間に配置されている。鞘管１４Ｂは、バッフル７，８間に配置されている。鞘管１４Ｃはバッフル８と押え板２５との間に配置されている。バッフル８は、鞘管１４Ｂの上端面に載設されている。押え板２５は、バッフル８の上方に配置されており、鞘管１４Ｃの上端面に載置され、ロッド１４の上端に螺着されたナット１４ｎによって固定されている。   A plurality of rods 14 are erected from the bottom support plate 5, and the rods 14 support the baffles 7 and 8 and the holding plate 25. A male screw is engraved on the lower end of the rod 14 and is screwed into a female screw hole of the support plate 5. The baffles 7 and 8 and the pressing plate 25 are supported at a predetermined height by sheath tubes 14A, 14B and 14C (FIGS. 2 and 5) fitted onto the rod 14. The sheath tube 14A is disposed between the support plate 5 and the baffle 7. The sheath tube 14B is arranged between the baffles 7 and 8. The sheath tube 14C is arranged between the baffle 8 and the holding plate 25. The baffle 8 is mounted on the upper end surface of the sheath tube 14B. The holding plate 25 is arranged above the baffle 8, is placed on the upper end surface of the sheath tube 14C, and is fixed by a nut 14n screwed to the upper end of the rod 14.

バッフル７，８の外周面とハウジング２の内周面との間には、Ｏリング、Ｖパッキン、Ｃリングなどのシール部材が介在されている。
この実施の形態では、バッフルの数は２であるが、３以上を設置してもよい。 Sealing members such as O-rings, V-packings, and C-rings are interposed between the outer peripheral surfaces of the baffles 7 and 8 and the inner peripheral surface of the housing 2.
In this embodiment, the number of baffles is two, but three or more may be installed.

各バッフル７，８には、管状分離膜３を挿通させるための円形の挿通孔７ａ，８ａが設けられており、管状分離膜３、エンド管４及びエンドプラグ２０の連結体が各挿通孔７ａ，８ａに挿通されている。挿通孔７ａ，８ａの口径は、管状分離膜３、エンド管４及びエンドプラグ２０の直径（外径）よりも大きく、挿通孔７ａ，８ａの内周面と、エンド管４及びエンドプラグ２０の外周面との間に全周にわたって間隙があいている。   Circular insertion holes 7a and 8a for inserting the tubular separation membrane 3 are provided in each of the baffles 7 and 8, and the connected body of the tubular separation membrane 3, the end tube 4, and the end plug 20 is formed into each insertion hole 7a. , 8a. The diameters of the insertion holes 7a and 8a are larger than the diameters (outer diameters) of the tubular separation membrane 3, the end tube 4 and the end plug 20, and the inner peripheral surfaces of the insertion holes 7a and 8a and the end tubes 4 and 20 are formed. There is a gap over the entire circumference with the outer peripheral surface.

支持板５の上面側には、管状分離膜３に連結されたエンド管４の下端が差し込まれた差込穴５ａが設けられている。差込穴５ａは、円柱形であり、支持板５の上面から厚み方向の途中まで延在している。差込穴５ａの穴底は、小孔５ｂと大孔５ｃとを介して支持板５の下側に連通している。   An insertion hole 5a into which the lower end of the end tube 4 connected to the tubular separation membrane 3 is inserted is provided on the upper surface side of the support plate 5. The insertion hole 5a has a columnar shape, and extends from the upper surface of the support plate 5 to a midpoint in the thickness direction. The hole bottom of the insertion hole 5a communicates with the lower side of the support plate 5 through the small hole 5b and the large hole 5c.

各エンド管４の管孔４ａは、小孔５ｂ及び大孔５ｃを介して、ボトムカバー６Ａと支持板５との間の流出室１６に連通している。ボトムカバー６Ａには、分離された透過流体の取出口６ａが設けられている。   The tube hole 4a of each end tube 4 communicates with the outflow chamber 16 between the bottom cover 6A and the support plate 5 via the small hole 5b and the large hole 5c. The bottom cover 6A is provided with an outlet 6a for the separated permeated fluid.

図６の通り、エンド管４の下端近傍の外周面に溝４ｂが周設され、フッ素ゴム、フッ素樹脂などよりなるＯリング３０が装着されている。この実施の形態では、溝４ａは複数条設けられている。   As shown in FIG. 6, a groove 4b is provided around the outer peripheral surface near the lower end of the end tube 4, and an O-ring 30 made of fluororubber, fluororesin, or the like is attached. In this embodiment, a plurality of grooves 4a are provided.

また、エンド管４の下端面にもエンド管４の管孔４ａと同心状の溝４ｃが周設され、Ｏリング３１が装着されている。Ｏリング３０が差込穴５ａの内周面に密着し、Ｏリング３１が差込穴５ａの穴底面に密着することによりエンド管４の外面と差込穴５ａとの間のシールが行われる。なお、エンド管４の外周面のＯリング３０と下端面のＯリング４１とは、いずれか一方のみが設けられてもよい。   Further, a groove 4c concentric with the tube hole 4a of the end tube 4 is also provided around the lower end surface of the end tube 4, and an O-ring 31 is attached. The O-ring 30 comes into close contact with the inner peripheral surface of the insertion hole 5a, and the O-ring 31 comes into close contact with the hole bottom surface of the insertion hole 5a, thereby sealing between the outer surface of the end tube 4 and the insertion hole 5a. . Note that only one of the O-ring 30 on the outer peripheral surface of the end pipe 4 and the O-ring 41 on the lower end surface may be provided.

図５，６の通り、エンド管４の上端部は小径部４ｇとなっており、管状分離膜３の下部に差し込まれている。この小径部４ｇの外周面に周設された溝にＯリング３２が装着されている。また、管状分離膜３の下端面とエンド管４の段差面との間にもＯリング３３が介在されている。   As shown in FIGS. 5 and 6, the upper end portion of the end tube 4 has a small diameter portion 4 g and is inserted in the lower portion of the tubular separation membrane 3. An O-ring 32 is attached to a groove formed around the outer peripheral surface of the small diameter portion 4g. An O-ring 33 is also interposed between the lower end surface of the tubular separation membrane 3 and the step surface of the end tube 4.

図１，２の通り、上側の管状分離膜３の上端にエンドプラグ２０が連結されている。エンドプラグ２０は円柱状であり、管状分離膜３の上端を封止している。エンドプラグ２０の下端には、管状分離膜３内に差し込まれた小径部２１が設けられている。エンドプラグ２０と管状分離膜３との間はＯリング３４，３５によってシールされている。このエンドプラグ２０と管状分離膜３とのシール構造は、前記エンド管４の小径部４ｇと管状分離膜３とのシール構造と同様のものとなっている。エンドプラグ２０と管状分離膜３は、Ｏリングを使用せず、熱収縮チューブを用いることでシールしてもよいし、Ｏリングを使用した上にさらに熱収縮チューブを用いてもよい。   As shown in FIGS. 1 and 2, the end plug 20 is connected to the upper end of the upper tubular separation membrane 3. The end plug 20 has a cylindrical shape and seals the upper end of the tubular separation membrane 3. A small diameter portion 21 inserted into the tubular separation membrane 3 is provided at the lower end of the end plug 20. The end plug 20 and the tubular separation membrane 3 are sealed by O-rings 34 and 35. The sealing structure between the end plug 20 and the tubular separation membrane 3 is similar to the sealing structure between the small diameter portion 4g of the end tube 4 and the tubular separation membrane 3. The end plug 20 and the tubular separation membrane 3 may be sealed by using a heat-shrinkable tube without using an O-ring, or an O-ring may be used and further a heat-shrinkable tube may be used.

エンドプラグ２０の上端面の中央から上方にロッド２２が立設されている。エンドプラグ２０の上方に配置された押え板２５には、このロッド２２が挿入された開口２５ａが設けられている。ロッド２２の直径は開口２５ａの口径よりも小さく、ロッド２２と開口２５ａの内周面との間には隙間があいている。ロッド２２の直径をｘとしたとき、開口２５ａの直径は、好ましくはｘ＋０．０２ｍｍ以上、より好ましくはｘ＋０．１ｍｍ以上、好ましくはｘ＋０．５ｍｍ以下、より好ましくはｘ＋０．４ｍｍ以下、さらに好ましくはｘ＋０．２ｍｍ以下である。この範囲であることによりロッド２２がスムーズに動くことが可能になり、かつガタツキが生じ難いため、管状分離膜３の振動を低減させることができる。   A rod 22 is provided upright from the center of the upper end surface of the end plug 20. The holding plate 25 arranged above the end plug 20 is provided with an opening 25a into which the rod 22 is inserted. The diameter of the rod 22 is smaller than the diameter of the opening 25a, and there is a gap between the rod 22 and the inner peripheral surface of the opening 25a. When the diameter of the rod 22 is x, the diameter of the opening 25a is preferably x + 0.02 mm or more, more preferably x + 0.1 mm or more, preferably x + 0.5 mm or less, more preferably x + 0.4 mm or less, and further preferably x + 0. It is 0.2 mm or less. Within this range, the rod 22 can move smoothly and rattling hardly occurs, so that the vibration of the tubular separation membrane 3 can be reduced.

このロッド２２ａを取り巻くように、エンドプラグ２０の上端面と押え板２５の下面との間に圧縮コイルばね２６が介在されている。このばね２６により、エンドプラグ２０が下方に付勢されている。このため、何らかの原因で管状分離膜３の内圧が上昇し、エンドプラグ２０が管状分離膜３から抜け出す方向の力が加えられても、エンドプラグ２０の抜け出しが防止される。図１１の実施の形態の通り、複数本の管状分離膜３がジョイント管１７を介して連結されている場合には、上側の管状分離膜３がジョイント管１７から抜け出したり、ジョイント管１７が下側の管状分離膜３から抜け出したりすることも防止される。   A compression coil spring 26 is interposed between the upper end surface of the end plug 20 and the lower surface of the pressing plate 25 so as to surround the rod 22a. The end plug 20 is biased downward by the spring 26. For this reason, even if the internal pressure of the tubular separation membrane 3 rises for some reason and a force is applied to the end plug 20 in the direction of coming out of the tubular separation membrane 3, the end plug 20 is prevented from coming off. As shown in the embodiment of FIG. 11, when a plurality of tubular separation membranes 3 are connected via a joint pipe 17, the upper tubular separation membrane 3 is pulled out of the joint pipe 17 or the joint pipe 17 is lowered. The tubular separation membrane 3 on the side is also prevented from slipping out.

なお、管状分離膜３が熱膨張又は熱収縮したときには、ばね２６がそれに追随して縮んだり伸長したりする。   When the tubular separation membrane 3 thermally expands or contracts, the spring 26 follows it and contracts or expands.

図１１のように、複数本、例えば２本の管状分離膜３がジョイント管１７を介して連結されている場合、このジョイント管１７は、管軸方向に貫通する貫通孔を有する。ジョイント管１７の両端側（上端側と下端側）は、管状分離膜３内に差し込まれる小径部となっている。小径部の外周面には溝が周回して設けられ、Ｏリング（図示略）が装着されている。ジョイント管１７と管状分離膜３は、Ｏリングを使用せず、熱収縮チューブを用いることでシールしてもよいし、Ｏリングを使用した上にさらに熱収縮チューブを用いてもよい。   As shown in FIG. 11, when a plurality of, for example, two tubular separation membranes 3 are connected via a joint pipe 17, the joint pipe 17 has a through hole penetrating in the pipe axial direction. Both end sides (upper end side and lower end side) of the joint pipe 17 are small diameter portions to be inserted into the tubular separation membrane 3. A groove is provided around the outer peripheral surface of the small diameter portion, and an O-ring (not shown) is attached to the groove. The joint tube 17 and the tubular separation membrane 3 may be sealed by using a heat-shrinkable tube without using an O-ring, or a heat-shrinkable tube may be used after using an O-ring.

また、ジョイント管１７の両端側の小径部同士の間は大径部となっており、小径部と大径部との境界部は段差面となっている。この段差面と管状分離膜３の端面との間にもＯリング（図示略）が介在されている。
尚、図示しないが、ジョイント管１７を介して連結する場合、ジョイント管の位置にバッフルを設置することが好ましい。 Further, a large-diameter portion is provided between the small-diameter portions on both ends of the joint pipe 17, and a boundary portion between the small-diameter portion and the large-diameter portion is a step surface. An O-ring (not shown) is also interposed between this step surface and the end surface of the tubular separation membrane 3.
Although not shown, when connecting via the joint pipe 17, it is preferable to install a baffle at the position of the joint pipe.

この分離膜モジュール１を組み立てるには、例えば、支持板５に設けた差込穴５ａに、エンド管４、管状分離膜３及びエンドプラグ２０を、この順に差し込んで支持板５に立設する。差込穴５ａにエンド管４の下端部を差し込むだけでエンド管４と支持板５とを気密ないし液密状に容易に連結することができる。また、差込穴５ａが円柱形であるので、支持板５に差込穴５ａを穿設する作業は容易であり、支持板５の製作も容易である。従って、分離膜モジュールの製作工期の短縮及び製作コストの低減を図ることができる。   In order to assemble this separation membrane module 1, for example, the end tube 4, the tubular separation membrane 3 and the end plug 20 are inserted in this order into the insertion hole 5a provided in the support plate 5 and set upright on the support plate 5. The end tube 4 and the support plate 5 can be easily connected in an airtight or liquid-tight manner simply by inserting the lower end portion of the end tube 4 into the insertion hole 5a. Further, since the insertion hole 5a has a cylindrical shape, the work of forming the insertion hole 5a in the support plate 5 is easy, and the support plate 5 is also easy to manufacture. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing period and the manufacturing cost of the separation membrane module.

エンド管４、管状分離膜３及びエンドプラグ２０の連結体を支持板５上に立設した後、ばね２６を介して押え板２５を被せ、ナット１４ｎを締め込む。その後、トップカバー６Ｂを取り付ける。   After the connected body of the end tube 4, the tubular separation membrane 3 and the end plug 20 is erected on the support plate 5, the pressing plate 25 is covered via the spring 26 and the nut 14n is tightened. Then, the top cover 6B is attached.

このように構成された分離膜モジュール１において、被処理流体は流入口９からハウジング２の室１１内に導入され、バッフル７の挿通孔７ａの内周面とエンド管４の外周面との間の間隙を通って主室１３に流入し、主室１３を通った後、バッフル８の挿通孔８ａとエンドプラグ２０との間隙を通って室１２に流出する。主室１３を流れる間に被処理流体の一部の成分が管状分離膜３を透過して管状分離膜３内から流出室１６及び取出口６ａを介して取り出される。透過しなかった流体は、流出口１０から分離膜モジュール１外に流出する。   In the separation membrane module 1 configured in this way, the fluid to be treated is introduced into the chamber 11 of the housing 2 through the inflow port 9 and between the inner peripheral surface of the insertion hole 7a of the baffle 7 and the outer peripheral surface of the end tube 4. Flows into the main chamber 13 through the gap, and after passing through the main chamber 13, flows out into the chamber 12 through the gap between the insertion hole 8a of the baffle 8 and the end plug 20. While flowing through the main chamber 13, some components of the fluid to be processed permeate the tubular separation membrane 3 and are taken out of the tubular separation membrane 3 via the outflow chamber 16 and the outlet 6a. The fluid that has not permeated flows out of the separation membrane module 1 through the outlet 10.

この実施の形態では、管状分離膜３の上端側にエンドプラグ２０を配置し、ばね２６で下方に付勢しているので、管状分離膜３、エンドプラグ２０、エンド管４に対し、各々同士が押し付けられる方向に荷重がかかっている。そのため、これら同士の間のシール性が高いと共に、前述の通り、管状分離膜３の内圧が上昇した場合にエンドプラグ２０や管状分離膜３、ジョイント管１７が抜け出すことが防止される。   In this embodiment, since the end plug 20 is arranged on the upper end side of the tubular separation membrane 3 and is urged downward by the spring 26, the tubular separation membrane 3, the end plug 20, and the end pipe 4 are connected to each other. The load is applied in the direction in which is pressed. Therefore, the sealing property between them is high, and as described above, the end plug 20, the tubular separation membrane 3, and the joint pipe 17 are prevented from coming out when the internal pressure of the tubular separation membrane 3 rises.

なお、主室１３内の流れと管状分離膜３内の流れは並流であっても、向流であっても差し支えなく、被処理流体の流入口９と流出口１０とは入れ替えても差し支えない。   The flow in the main chamber 13 and the flow in the tubular separation membrane 3 may be cocurrent or countercurrent, and the inlet 9 and the outlet 10 of the fluid to be treated may be exchanged. Absent.

この実施の形態では、管状分離膜３を平行に多数本配列設置しており、膜面積が大きいので、効率良く膜分離が行われる。   In this embodiment, a large number of tubular separation membranes 3 are arranged in parallel and the membrane area is large, so that the membrane separation is efficiently performed.

この実施の形態では、管状分離膜３の両端に連結されたエンド管４とエンドプラグ２０がそれぞれバッフル７，８の挿通孔７ａ，８ａに差し込まれている。そのため、管状分離膜３が振動ないし揺動してエンド管４及びエンドプラグ２０が挿通孔７ａ，８ａの内周面に当接してもゼオライト膜が損傷することがなく、長期にわたって安定して運転を行うことができる。   In this embodiment, the end tube 4 and the end plug 20 connected to both ends of the tubular separation membrane 3 are inserted into the through holes 7a and 8a of the baffles 7 and 8, respectively. Therefore, even if the tubular separation membrane 3 vibrates or swings and the end pipe 4 and the end plug 20 come into contact with the inner peripheral surfaces of the insertion holes 7a and 8a, the zeolite membrane is not damaged, and the zeolite membrane is stably operated for a long period of time. It can be performed.

上記実施の形態では、Ｏリングによって管状分離膜３、エンド管４及びエンドプラグ２０同士の間をシールしているが、熱収縮チューブによってこれらを連結してシールしてもよい。   In the above embodiment, the tubular separation membrane 3, the end tube 4, and the end plug 20 are sealed by the O-ring, but they may be connected and sealed by a heat shrink tube.

上記実施の形態では、ばね２６を用いているが、エンドプラグ２０の上端面と押え板２５との間隔を小さくした場合には、ばね２６を省略してもよい。この場合、管状分離膜３の内圧が高くなってエンドプラグ２０が上方に移動したときに、エンドプラグ２０の上端面が押え板２５に当たり、エンドプラグ２０が抜け出すことが防止される。   Although the spring 26 is used in the above-described embodiment, the spring 26 may be omitted when the distance between the upper end surface of the end plug 20 and the pressing plate 25 is reduced. In this case, when the internal pressure of the tubular separation membrane 3 increases and the end plug 20 moves upward, the upper end surface of the end plug 20 contacts the holding plate 25, and the end plug 20 is prevented from coming off.

上記実施の形態では、ばね２６はエンドプラグ２０を押圧するものとしているが、エンドプラグ２０をエンド管４に引き付けるためのばねを用いてもよい。この実施の形態について図７を参照して説明する。   In the above embodiment, the spring 26 presses the end plug 20, but a spring for attracting the end plug 20 to the end pipe 4 may be used. This embodiment will be described with reference to FIG.

図７は、この実施の形態に用いられる管状分離膜３、エンド管４及びエンドプラグ２０の連結体の断面図である。この連結体においては、ワイヤ４１が管状分離膜３内に配置されており、該ワイヤ４１の下端がエンド管４の上端面に接続されている。ワイヤ４１の上端に引張コイルばね４２の下端が接続されている。引張コイルばね４２の上端にフック部４３が設けられている。エンドプラグ２０の下端面にフック片４４が取り付けられており、フック部４３がフック片４４に引っ掛けられている。引張コイルばね４２の引張力により、エンドプラグ２０とエンド管４とが弾性的に引き付けられ、エンドプラグ２０や管状分離膜３等の抜け出しが防止される。   FIG. 7 is a cross-sectional view of a connected body of the tubular separation membrane 3, the end tube 4, and the end plug 20 used in this embodiment. In this connecting body, a wire 41 is arranged in the tubular separation membrane 3, and the lower end of the wire 41 is connected to the upper end surface of the end pipe 4. The lower end of the tension coil spring 42 is connected to the upper end of the wire 41. A hook portion 43 is provided on the upper end of the tension coil spring 42. The hook piece 44 is attached to the lower end surface of the end plug 20, and the hook portion 43 is hooked on the hook piece 44. The tensile force of the tension coil spring 42 elastically attracts the end plug 20 and the end pipe 4, and the end plug 20 and the tubular separation membrane 3 are prevented from coming off.

複数の分離膜モジュール１を用いた分離膜システムの構成例について図８〜１０を参照して説明する。   A configuration example of a separation membrane system using a plurality of separation membrane modules 1 will be described with reference to FIGS.

図８は、複数の分離膜モジュール１を並列に設置した分離膜システムのフロー図である。各分離膜モジュール１は、図１の姿勢にて、すなわち流入口９を下側とし、流出口１０を上側として設置されている。被処理流体は、供給主管５０及びそれから分岐した複数の枝管５１を介して各分離膜モジュール１の流入口９に供給され、膜分離処理され、透過流体が枝管５２及び集合管５３を介して取り出される。非透過流体は、枝管５４及び集合管５５を介して流出する。   FIG. 8 is a flow chart of a separation membrane system in which a plurality of separation membrane modules 1 are installed in parallel. Each separation membrane module 1 is installed in the posture shown in FIG. 1, that is, with the inlet 9 on the lower side and the outlet 10 on the upper side. The fluid to be treated is supplied to the inlet 9 of each separation membrane module 1 through the main supply pipe 50 and a plurality of branch pipes 51 branched therefrom, and is subjected to membrane separation treatment, and the permeated fluid passes through the branch pipe 52 and the collecting pipe 53. Taken out. The non-permeable fluid flows out through the branch pipe 54 and the collecting pipe 55.

この分離膜システムにおいて、一部の分離膜モジュール１の管状分離膜３に破損が生じ、被処理流体が破損箇所を通って管状分離膜３内に直接的に流入した場合、当該破損分離膜モジュール１の管状分離膜の内圧が上昇すると共に、管５４，５５を介して他の分離膜モジュール１の管状分離膜３の内圧も上昇する。   In this separation membrane system, when the tubular separation membrane 3 of a part of the separation membrane module 1 is broken and the fluid to be treated flows directly into the tubular separation membrane 3 through the broken portion, the broken separation membrane module is broken. While the internal pressure of the tubular separation membrane 1 of No. 1 rises, the internal pressure of the tubular separation membrane 3 of the other separation membrane module 1 also rises via the pipes 54 and 55.

この実施の形態では、前述の通り、このような逆圧現象が生じた場合でも、各分離膜モジュール１のエンドプラグ２０等が抜け出すことはない。   In this embodiment, as described above, the end plugs 20 and the like of each separation membrane module 1 do not come out even when such a back pressure phenomenon occurs.

図９は、複数の分離膜モジュール１を直列に接続した分離膜システムのフロー図である。各分離膜モジュール１は、図１の姿勢にて、すなわち流入口９を下側とし、流出口１０を上側として設置されている。被処理流体は、供給配管５６から最上流側の分離膜モジュール１の流入口９に供給され、その非透過流体は、流出口１０から配管５７を介して次段の分離膜モジュール１の流入口９へ供給され、以下同様に各分離膜モジュール１からの非透過流体が下段側の分離膜モジュール１に供給され、最終段の分離膜モジュール１の非透過流体が配管５８から流出する。各分離膜モジュール１の管状分離膜３を透過した透過流体は、枝管５９及び集合管６０を介して取り出される。   FIG. 9 is a flow chart of a separation membrane system in which a plurality of separation membrane modules 1 are connected in series. Each separation membrane module 1 is installed in the posture shown in FIG. 1, that is, with the inlet 9 on the lower side and the outlet 10 on the upper side. The fluid to be treated is supplied from the supply pipe 56 to the inlet 9 of the separation membrane module 1 on the most upstream side, and the non-permeated fluid is supplied from the outlet 10 through the pipe 57 to the inlet of the separation membrane module 1 at the next stage. 9, the non-permeable fluid from each separation membrane module 1 is similarly supplied to the lower separation membrane module 1, and the non-permeable fluid of the final separation membrane module 1 flows out from the pipe 58. The permeated fluid that has permeated the tubular separation membrane 3 of each separation membrane module 1 is taken out through the branch pipe 59 and the collecting pipe 60.

図１０の分離膜システムでは、複数の分離膜モジュール１を直列に接続し、且つ、奇数段の分離膜モジュール１については図１の姿勢とし、偶数段の分離膜モジュール１については図１と逆の倒立姿勢としたものである。即ち、偶数段の分離膜モジュール１では、流入口９は分離膜モジュール１の上部に位置し、流出口１０は分離膜モジュール１の下部に位置している。その他の構成は図９と同様であり、被処理流体、透過流体及び非透過流体の流れは図９の場合と同一である。図１０では、図９に比べて配管５７の長さが短くて済む。分離膜モジュール１は、ばね２６を備えているので、分離膜モジュール１を倒立姿勢としてもエンドプラグ２０や管状分離膜３、ジョイント管１７が抜け出すことが防止される。   In the separation membrane system of FIG. 10, a plurality of separation membrane modules 1 are connected in series, and the odd-numbered separation membrane modules 1 have the posture shown in FIG. 1, and the even-numbered separation membrane modules 1 are the reverse of FIG. This is an inverted posture. That is, in the even-numbered separation membrane module 1, the inflow port 9 is located above the separation membrane module 1, and the outflow port 10 is located below the separation membrane module 1. Other configurations are the same as in FIG. 9, and the flow of the fluid to be processed, the permeate fluid, and the non-permeate fluid is the same as in the case of FIG. 9. In FIG. 10, the length of the pipe 57 is shorter than that in FIG. 9. Since the separation membrane module 1 is provided with the spring 26, the end plug 20, the tubular separation membrane 3, and the joint pipe 17 are prevented from coming out even when the separation membrane module 1 is placed in the inverted posture.

図９，１０では、透過流体を集合管６０を介して取り出しているが、集合管６０を省略し、各枝管５９から個別に取り出してもよい。   9 and 10, the permeated fluid is taken out through the collecting pipe 60, but the collecting pipe 60 may be omitted and the permeated fluid may be taken out individually from each branch pipe 59.

なお、前述の通り、本発明の分離膜モジュール１にあっては、流出口１０から被処理流体を導入し、流入口９から非透過流体を流出させる使用も可能である。そのため、図９において、奇数段目の分離膜モジュール１の流出口１０からの非透過流体を次段（偶数段目の分離膜モジュール１）に導くための配管５７を、該偶数段目の分離膜モジュール１の流出口１０に接続してもよい。   As described above, in the separation membrane module 1 of the present invention, the fluid to be treated can be introduced from the outflow port 10 and the non-permeable fluid can be caused to flow out from the inflow port 9. Therefore, in FIG. 9, a pipe 57 for guiding the non-permeate fluid from the outlet 10 of the separation membrane module 1 of the odd-numbered stage to the next stage (separation membrane module 1 of the even-numbered stage) is connected to the separation of the even-numbered stage. It may be connected to the outlet 10 of the membrane module 1.

上記実施の形態では、エンドプラグ２０とロッド２２とが一体となっているが、別体とされてもよい。この一例を図１２に示す。図１２では、ロッド２２Ａは、開口２５ａに挿通されたロッド本体２２ａと、該ロッド本体２２ａの下端に設けられた盤状部２２ｂと、ロッド本体２２ａの上端に設けられた落下防止部２２ｃとを有する。ロッド本体２２ａの直径は、前記ロッド２２と同様である。落下防止部２２ｃは、円盤状であってもよく、棒状であってもよい。落下防止部２２ｃの大きさ（円盤状落下防止部２２ｃの直径、棒状落下防止部２２ｃの長さ）は開口２５ａの口径よりも大きく、ロッド２２Ａが開口２５ａを通り抜けて落下することを防止している。   In the above-mentioned embodiment, the end plug 20 and the rod 22 are integrated, but they may be separated. An example of this is shown in FIG. In FIG. 12, the rod 22A has a rod body 22a inserted through the opening 25a, a disc-shaped portion 22b provided at the lower end of the rod body 22a, and a fall prevention portion 22c provided at the upper end of the rod body 22a. Have. The diameter of the rod body 22a is the same as that of the rod 22. The fall prevention portion 22c may have a disc shape or a rod shape. The size of the fall prevention portion 22c (the diameter of the disc-shaped fall prevention portion 22c, the length of the rod-shaped fall prevention portion 22c) is larger than the diameter of the opening 25a, and prevents the rod 22A from passing through the opening 25a and falling. There is.

落下防止部２２ｃは、この実施の形態では底面が下方に向って凸に湾曲した曲面となっている。エンドプラグ２０Ａの上端面は、上方に向って凹に湾曲した凹部２０ｒとなっている。   In this embodiment, the fall prevention portion 22c has a curved bottom surface that is convexly curved downward. The upper end surface of the end plug 20A is a concave portion 20r curved upward in a concave shape.

ロッド本体２２ａを取り巻くように、盤状部２２ｂの上面と押え板２５の下面との間に圧縮コイルばね２６が介在されている。このばね２６がロッド２２Ａを下方に付勢し、盤状部２２ｂを凹部２０ｒに押し付けている。盤状部２２ｂの底面と凹部２０ｒとが上記のように曲面となっていることにより、ロッド２２Ａがエンドプラグ２０Ａとロッド２２Ａに押し付けられたときに、エンドプラグ２０Ａとロッド２２Ａとが自然に鉛直になる。   A compression coil spring 26 is interposed between the upper surface of the disc-shaped portion 22b and the lower surface of the pressing plate 25 so as to surround the rod body 22a. This spring 26 urges the rod 22A downward, and presses the board 22b against the recess 20r. Since the bottom surface of the disk-shaped portion 22b and the recess 20r are curved as described above, when the rod 22A is pressed against the end plug 20A and the rod 22A, the end plug 20A and the rod 22A naturally become vertical. become.

図１２のその他の構成は図２と同一であり、同一符号は同一部分を示している。   The other configuration of FIG. 12 is the same as that of FIG. 2, and the same reference numerals indicate the same parts.

以下、本発明の分離膜モジュールを構成する各部材の好適な材料等について説明する。   Hereinafter, suitable materials and the like for each member constituting the separation membrane module of the present invention will be described.

エンド管４及びエンドプラグ２０の材料としては金属、セラミックス、樹脂など、流体を透過させないものが例示されるが、これに限定されない。バッフル７，８及びジョイント管１７の材質は、通常、ステンレスなどの金属材料であるが、分離条件における耐熱性と供給、透過成分に対する耐性があれば特に限定されず、用途によっては、樹脂材料など他の材質に変更可能である。   Examples of the material of the end pipe 4 and the end plug 20 include metals, ceramics, resins, and the like that do not allow fluid to pass through, but are not limited thereto. The materials of the baffles 7 and 8 and the joint pipe 17 are usually metallic materials such as stainless steel, but they are not particularly limited as long as they have heat resistance under supply conditions and resistance to supply and permeation components. It can be changed to other materials.

管状分離膜３は、好ましくは、管状の多孔質支持体と、該多孔質支持体の外周面に形成された無機分離膜としてのゼオライト膜とを有する。この管状の多孔質支持体の材質としては、シリカ、α−アルミナ、γ−アルミナ、ムライト、ジルコニア、チタニア、イットリア、窒化珪素、炭化珪素などを含むセラミックス焼結体または金属焼結体の無機多孔質支持体が挙げられる。その中でもアルミナ、シリカ、ムライトのうち少なくとも１種を含む無機多孔質支持体が好ましい。多孔質支持体表面が有する平均細孔径は特に制限されるものではないが、細孔径が制御されているものが好ましく、通常０．０２μｍ以上、好ましくは０．０５μｍ以上、さらに好ましくは０．１μｍ以上であり、通常２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、さらに好ましくは５μｍ以下の範囲が好ましい。   The tubular separation membrane 3 preferably has a tubular porous support and a zeolite membrane as an inorganic separation membrane formed on the outer peripheral surface of the porous support. The material of the tubular porous support is, for example, an inorganic porous ceramic or metal sintered body containing silica, α-alumina, γ-alumina, mullite, zirconia, titania, yttria, silicon nitride, silicon carbide or the like. Quality supports. Among them, an inorganic porous support containing at least one of alumina, silica and mullite is preferable. The average pore size of the surface of the porous support is not particularly limited, but it is preferable that the pore size is controlled, usually 0.02 μm or more, preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm. It is above, usually 20 μm or less, preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less.

多孔質支持体の表面においてゼオライトを結晶化させゼオライト膜を形成させる。
ゼオライト膜を構成する主たるゼオライトは、通常、酸素６−１０員環構造を有するゼオライトを含み、好ましくは酸素６−８員環構造を有するゼオライトを含む。 Zeolite is crystallized on the surface of the porous support to form a zeolite membrane.
The main zeolite constituting the zeolite membrane usually contains a zeolite having an oxygen 6-10 membered ring structure, and preferably a zeolite having an oxygen 6-8 membered ring structure.

ここでいう酸素ｎ員環を有するゼオライトのｎの値は、ゼオライト骨格を形成する酸素とＴ元素で構成される細孔の中で最も酸素の数が大きいものを示す。例えば、ＭＯＲ型ゼオライトのように酸素１２員環と８員環の細孔が存在する場合は、酸素１２員環のゼオライトとみなす。   The value of n of the zeolite having an oxygen n-membered ring as used herein is the largest number of oxygen in the pores composed of oxygen and T element forming the zeolite skeleton. For example, when there are pores having an oxygen 12-membered ring and an 8-membered ring such as MOR type zeolite, it is regarded as an oxygen 12-membered ring zeolite.

酸素６−１０員環構造を有するゼオライトの一例を挙げれば、ＡＥＩ、ＡＥＬ、ＡＦＧ、ＡＮＡ、ＢＲＥ、ＣＡＳ、ＣＤＯ、ＣＨＡ、ＤＡＣ、ＤＤＲ、ＤＯＨ、ＥＡＢ、ＥＰＩ、ＥＳＶ、ＥＵＯ、ＦＡＲ、ＦＲＡ、ＦＥＲ、ＧＩＳ、ＧＩＵ、ＧＯＯ、ＨＥＵ、ＩＭＦ、ＩＴＥ、ＩＴＨ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＩＯ、ＬＯＳ、ＬＴＮ、ＭＡＲ、ＭＥＰ、ＭＥＲ、ＭＥＬ、ＭＦＩ、ＭＦＳ、ＭＯＮ、ＭＳＯ、ＭＴＦ、ＭＴＮ、ＭＴＴ、ＭＷＷ、ＮＡＴ、ＮＥＳ、ＮＯＮ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＲＯ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＲＵＴ、ＳＧＴ、ＳＯＤ、ＳＴＦ、ＳＴＩ、ＳＴＴ、ＴＥＲ、ＴＯＬ、ＴＯＮ、ＴＳＣ、ＴＵＮ、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＶＳＶ、ＷＥＩ、ＹＵＧ等がある。   To give an example of a zeolite having an oxygen 6-10 membered ring structure, AEI, AEL, AFG, ANA, BRE, CAS, CDO, CHA, DAC, DDR, DOH, EAB, EPI, ESV, EUO, FAR, FRA, FER, GIS, GIU, GOO, HEU, IMF, ITE, ITH, KFI, LEV, LIO, LOS, LTN, MAR, MEP, MER, MEL, MFI, MFS, MON, MSO, MTF, MTN, MTT, MWW, NAT, NES, NON, PAU, PHI, RHO, RRO, RTE, RTH, RUT, SGT, SOD, STF, STI, STT, TER, TOL, TON, TSC, TUN, UFI, VNI, VSV, WEI, YUG, etc. There is.

ゼオライト膜は、ゼオライトが単独で膜となったものでも、前記ゼオライトの粉末をポリマーなどのバインダー中に分散させて膜の形状にしたものでも、各種支持体上にゼオライトを膜状に固着させたゼオライト膜複合体でもよい。ゼオライト膜は、一部アモルファス成分などが含有されていてもよい。   Zeolite membranes, whether zeolite is a membrane alone, or the zeolite powder is dispersed in a binder such as a polymer to form a membrane, the zeolite is fixed in a membrane shape on various supports. It may be a zeolite membrane composite. The zeolite membrane may partially contain an amorphous component or the like.

ゼオライト膜の厚さとしては、特に制限されるものではないが、通常、０．１μｍ以上であり、好ましくは０．６μｍ以上、さらに好ましくは１．０μｍ以上である。また通常１００μｍ以下であり、好ましくは６０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下の範囲である。   The thickness of the zeolite membrane is not particularly limited, but is usually 0.1 μm or more, preferably 0.6 μm or more, more preferably 1.0 μm or more. It is usually 100 μm or less, preferably 60 μm or less, and more preferably 20 μm or less.

ただし、本発明はゼオライト膜以外の分離膜を有した管状分離膜を用いてもよい。   However, the present invention may use a tubular separation membrane having a separation membrane other than the zeolite membrane.

管状分離膜３の外径は、好ましくは３ｍｍ以上、より好ましくは６ｍｍ以上、さらに好ましくは１０ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以下、より好ましくは１８ｍｍ以下、さらに好ましくは１６ｍｍ以下である。外径が小さすぎると管状分離膜の強度が十分でなく壊れやすくなることがあり、大きすぎるとモジュール当りの膜面積が低下する。   The outer diameter of the tubular separation membrane 3 is preferably 3 mm or more, more preferably 6 mm or more, further preferably 10 mm or more, preferably 20 mm or less, more preferably 18 mm or less, still more preferably 16 mm or less. If the outer diameter is too small, the tubular separation membrane may have insufficient strength and may be easily broken, and if it is too large, the membrane area per module decreases.

管状分離膜３のうちゼオライト膜で覆われた部分の長さは好ましくは２０ｃｍ以上、好ましくは２００ｃｍ以下である。   The length of the portion of the tubular separation membrane 3 covered with the zeolite membrane is preferably 20 cm or more, and preferably 200 cm or less.

本発明の分離膜モジュールにおいて、管状分離膜は通常２〜８５０本特に５０〜８５０本配置され、管状分離膜同士の最短距離は、２ｍｍ〜１０ｍｍとなるように配置されることが好ましい。ハウジングの大きさ、管状分離膜の本数は処理する流体量によって適宜変更されるものである。なお、管状分離膜はジョイント管１７によって連結されなくてもよい。   In the separation membrane module of the present invention, usually 2 to 850 tubular separation membranes, especially 50 to 850 tubular separation membranes are arranged, and it is preferable that the shortest distance between the tubular separation membranes is 2 mm to 10 mm. The size of the housing and the number of tubular separation membranes are appropriately changed depending on the amount of fluid to be treated. The tubular separation membrane may not be connected by the joint pipe 17.

本発明の分離膜モジュールにおいて、分離または濃縮の対象となる被処理流体としては、分離膜によって分離または濃縮が可能な複数の成分からなる気体または液体の混合物であれば特に制限はなく、如何なる混合物であってもよいが、気体の混合物に使用することが好ましい。   In the separation membrane module of the present invention, the target fluid to be separated or concentrated is not particularly limited as long as it is a gas or liquid mixture consisting of a plurality of components that can be separated or concentrated by the separation membrane, and any mixture. However, it is preferable to use it in a gas mixture.

分離または濃縮は、パーベーパレーション法（浸透気化法）、ベーパーパーミエーション法（蒸気透過法）と呼ばれる分離または濃縮方法を用いることができる。パーベーパレーション法は、液体の混合物をそのまま分離膜に導入する分離または濃縮方法であるため、分離または濃縮を含むプロセスを簡便なものにすることができる。   For the separation or concentration, a separation or concentration method called a pervaporation method (pervaporation method) or a vapor permeation method (vapor permeation method) can be used. The pervaporation method is a separation or concentration method in which a liquid mixture is introduced into a separation membrane as it is, and therefore a process including separation or concentration can be simplified.

本発明において、分離または濃縮の対象となる混合物が、複数の成分からなる気体の混合物である場合、気体の混合物としては、例えば、二酸化炭素、酸素、窒素、水素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ノルマルブタン、イソブタン、１−ブテン、２-ブテン、イソブテン、トルエンなどの芳香族系化合物、六フッ化硫黄、ヘリウム、一酸化炭素、一酸化窒素、水などから選ばれる少なくとも１種の成分を含むものが挙げられる。これらの気体成分からなる混合物のうち、パーミエンスの高い気体成分は、分離膜を透過し分離され、パーミエンスの低い気体成分は供給ガス側に濃縮される。   In the present invention, when the mixture to be separated or concentrated is a gas mixture composed of a plurality of components, examples of the gas mixture include carbon dioxide, oxygen, nitrogen, hydrogen, methane, ethane, ethylene and propane. , Propylene, normal butane, isobutane, 1-butene, 2-butene, isobutene, an aromatic compound such as toluene, at least one selected from sulfur hexafluoride, helium, carbon monoxide, nitric oxide, water, etc. The thing containing a component is mentioned. Of the mixture of these gas components, the gas component with high permeance passes through the separation membrane and is separated, and the gas component with low permeance is concentrated on the supply gas side.

本発明の分離膜モジュールは、流体量、あるいは目的の分離度、濃縮度によって連結して使用することができる。流体量が多い場合または目的の分離度・濃縮度が高く１つのモジュールでは処理が十分できない場合には出口から出た流体をさらにもう一つのモジュールの入口に入るように配管を接続して使用することが好ましい。また分離度、濃縮度に応じてさらに連結して目的の分離度・濃縮度とすることができる。   The separation membrane module of the present invention can be used by being connected depending on the amount of fluid or the desired degree of separation and concentration. If there is a large amount of fluid or if the desired degree of separation / concentration is high and one module cannot process it sufficiently, connect the pipe so that the fluid from the outlet enters the inlet of another module. It is preferable. Further, depending on the degree of separation and the degree of concentration, they can be further connected to obtain the desired degree of separation and concentration.

１ 分離膜モジュール
２ ハウジング
３ 管状分離膜
４ エンド管
５ 支持板
６Ａ ボトムカバー
６Ｂ トップカバー
６ａ 取出口
７，８ バッフル
７ａ，８ａ 挿通孔
９ 流入口
１０ 流出口
１１，１２ 室
１３ 主室
１４ ロッド
１６ 流出室
１７ ジョイント管
２０，２０Ａ エンドプラグ
２５ 押え板
２６ ばね
３０〜３５ Ｏリング 1 Separation Membrane Module 2 Housing 3 Tubular Separation Membrane 4 End Tube 5 Support Plate 6A Bottom Cover 6B Top Cover 6a Outlet 7,8 Baffles 7a, 8a Insertion Hole 9 Inlet 10 Outlet 11,12 Chamber 13 Main Chamber 14 Rod 16 Outflow chamber 17 Joint pipe 20, 20A End plug 25 Holding plate 26 Spring 30-35 O-ring

Claims (6)

筒状のハウジングと、
該ハウジング内に該ハウジングの長手方向に配置された管状分離膜と
を有し、
被処理流体が該ハウジング内を一端側から他端側に流れ、管状分離膜を透過した流体が該管状分離膜を通って取り出される分離膜モジュールであって、
該管状分離膜が、管状の多孔質支持体と、該多孔質支持体の外周面に形成された無機分離膜無機分離膜としてのゼオライト膜とを有するものであり、
該管状分離膜の一端部にエンド管が接続され、
該エンド管は、前記ハウジングを横断するように設置された支持板に支持されており、
該管状分離膜の他端部にエンドプラグが接続されており、
該エンドプラグの上端面からロッドが突設されており、
該エンドプラグの上側に押え板が設けられており、
該押え板は開口部を有しており、該ロッドが該開口部に挿入されている、
分離膜モジュール。 A cylindrical housing,
A tubular separation membrane disposed in the housing in a longitudinal direction of the housing,
A separation membrane module in which a fluid to be processed flows from one end side to the other end side in the housing, and the fluid which has permeated the tubular separation membrane is taken out through the tubular separation membrane,
The tubular separation membrane has a tubular porous support, and a zeolite membrane as an inorganic separation membrane inorganic separation membrane formed on the outer peripheral surface of the porous support,
An end tube is connected to one end of the tubular separation membrane,
The end pipe is supported by a support plate installed across the housing,
An end plug is connected to the other end of the tubular separation membrane ,
A rod is projected from the upper end surface of the end plug,
A pressing plate is provided on the upper side of the end plug,
The pressing plate has an opening, and the rod is inserted into the opening.
Separation membrane module. 前記エンドプラグを前記管状分離膜に向って押圧するためのばねが、該押え板と該エンドプラグとの間に介在されている、請求項１に記載の分離膜モジュール。The separation membrane module according to claim 1, wherein a spring for pressing the end plug toward the tubular separation membrane is interposed between the holding plate and the end plug. 該ロッドが該エンドプラグと別体である、請求項１に記載の分離膜モジュール。The separation membrane module according to claim 1, wherein the rod is separate from the end plug. 前記ロッドは、前記開口部を通り抜けて脱落することを防止するための落下防止部を有する、請求項３に記載の分離膜モジュール。The separation membrane module according to claim 3, wherein the rod has a fall prevention portion for preventing the rod from passing through the opening and falling off. 前記ロッドの底面が下方に向かって凸に湾曲し、かつ、該エンドプラグの上端面が上方に向かって凹に湾曲している、請求項３または４に記載の分離膜モジュール。The separation membrane module according to claim 3 or 4, wherein the bottom surface of the rod is convexly curved downward, and the upper end surface of the end plug is curved concavely upward. 前記ロッドの下端に盤状部が設けられており、A disc-shaped portion is provided at the lower end of the rod,
該盤状部と前記押え板との間に、該ロッドを前記エンドプラグに向かって押圧するばねが介在されている、請求項３〜５のいずれか１項に記載の分離膜モジュール。The separation membrane module according to any one of claims 3 to 5, wherein a spring that presses the rod toward the end plug is interposed between the plate-shaped portion and the pressing plate.

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