JPS6238220A - Gas separator - Google Patents
Gas separatorInfo
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- JPS6238220A JPS6238220A JP17404885A JP17404885A JPS6238220A JP S6238220 A JPS6238220 A JP S6238220A JP 17404885 A JP17404885 A JP 17404885A JP 17404885 A JP17404885 A JP 17404885A JP S6238220 A JPS6238220 A JP S6238220A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、原料ガス導入口、透過ガス出口および未透
過ガス排出口を有する筒型容器内に、種々の混合ガスに
対して特定のガス成分（例えば水素ガス成分など）を選
択的に透過させることができる性能（選択透過性、また
はガス分離性能）を有する中空糸の糸束から形成されて
いる特殊な糸束組立体が、適当な配置で内蔵されている
「特定のガス分離装置（ガス分離モジュール）」に係る
ものである。Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention provides a cylindrical container having a raw material gas inlet, a permeated gas outlet, and an unpermeated gas outlet. A special fiber bundle assembly formed from a fiber bundle of hollow fibers having performance (selective permselectivity or gas separation performance) capable of selectively permeating a component (for example, a hydrogen gas component) is This is related to a “specific gas separation device (gas separation module)” that is built in by the arrangement.
この発明のガス分離装置は、特に原料ガスとして水素ガ
ス成分を含有する種々の混合ガスを供給して、分離、濃
縮、精製などの用途に使用した場合に、高い水素ガス分
離性能を示すことができるものである。The gas separation device of the present invention can exhibit high hydrogen gas separation performance, especially when it is used for separation, concentration, purification, etc. by supplying various mixed gases containing hydrogen gas components as raw material gas. It is possible.
従来、ガス分離性能を有する中空糸から形成された糸束
組立体（その糸束の両端に樹脂壁および封止板が形成さ
れている糸束組立体）が内蔵されており、しかも原料ガ
ス導入口、透過ガス出口および未透過ガス排出口が設け
られている筒型容器からなるガス分離装置は、種々の形
式のものが知られていた。Conventionally, a fiber bundle assembly (a fiber bundle assembly in which a resin wall and a sealing plate are formed at both ends of the fiber bundle) formed from hollow fibers having gas separation performance is built-in, and the raw material gas can be introduced easily. Various types of gas separation devices are known which consist of a cylindrical container provided with a port, a permeate gas outlet and a retentate gas outlet.
しかし、公知のガス分離装置は、原料ガス供給口からそ
の装置の内部に供給された原料ガス（混合ガス）が、前
記装置内の糸束を内蔵する個所の一部（糸束の中心部、
両端部など）で、偏流、滞留などを起こすので、糸束の
一部にガス分離性を充分に示さないデッドスペースを生
じやすかったのである。すなわち、前記のデッドスペー
スでは、透過性（透過速度）の高いガス成分を高濃度で
充分に含有している新しい原料ガスを、中空糸の表面と
効果的に接触させることが困難であり、したがって、前
記糸束のデッドスペースでは、しだいに透過性の低いガ
ス成分の濃度が高くなり、透過性の高いガス成分を中空
糸内の中空部に透過させて原料ガスから特定のガス成分
を分離するという「中空糸の糸束本来のガス分離性能」
が充分に発揮されなかったのである。However, in the known gas separation device, the raw material gas (mixed gas) supplied from the raw material gas supply port into the device is supplied to a part of the device containing the yarn bundle (the central part of the yarn bundle,
This tends to cause drifting, stagnation, etc. at both ends, etc., which tends to create dead spaces in parts of the yarn bundle that do not exhibit sufficient gas separation properties. That is, in the dead space described above, it is difficult to effectively bring a new raw material gas containing a high concentration of gas components with high permeability (permeation rate) into contact with the surface of the hollow fiber. In the dead space of the yarn bundle, the concentration of gas components with low permeability gradually increases, and gas components with high permeability are allowed to permeate into the hollow portions of the hollow fibers to separate specific gas components from the raw material gas. "The inherent gas separation performance of hollow fiber bundles"
was not fully demonstrated.
前記の中空糸の糸束を内蔵するガス分離装置における糸
束のデッドスペースに関する問題を解決させるために、
「特公昭４７−１１６９６号公報に記載されているよう
に中空糸の糸束の中心部に多孔性のパイプ（チューブ）
を内在している糸束組立体を使用する手段など」の種々
の提案がなされているが、それらの改良された公知のガ
ス分離装置は、確かに中心部のデッドスペースが解消さ
れるが、糸束の他の部分に新たなデッドスペース部分を
生じたり、または、構造的に複雑になってしまって製造
または組立が極めて困難になり実用的でなかったり、あ
るいは、ガス分離装置が極めて大きくなってしまって、
同一容積の容器に対する有効な中空糸膜の面積を小さく
してしまうという問題があった。In order to solve the problem regarding the dead space of the fiber bundle in the gas separation device incorporating the hollow fiber fiber bundle,
``As described in Japanese Patent Publication No. 47-11696, a porous pipe (tube) is placed in the center of the bundle of hollow fibers.
Various proposals have been made, such as "means using a yarn bundle assembly incorporating a thread bundle assembly," but these improved known gas separation devices do eliminate the dead space in the center, but It creates new dead space in other parts of the yarn bundle, or it becomes structurally complex and extremely difficult to manufacture or assemble, making it impractical, or the gas separation device becomes extremely large. I put it away,
There is a problem in that the effective area of the hollow fiber membrane for a container of the same volume is reduced.
この発明者らは、前記のガス分離装置の糸束のデッドス
ペースに関する欠点を解消しガス分離装置の性能を向上
させることについて鋭意研究したた結果、前述のガス分
離装置において、前記の糸束組立体の封止板（糸束の片
端部が埋没されて固着されており、その各中空糸の中空
部が封止されている「硬化性樹脂から形成されている封
止板Ｊ）が、糸束の長手方向に沿って封止板の厚さ方向
に貫通している少なくとも１個の貫通孔をその封止板の
中央部付近に設けることによって、前記ガス分離装置の
ガス分離性能が向上することを見い出し、この発明を完
成した。As a result of intensive research into improving the performance of the gas separation device by eliminating the drawbacks related to the dead space of the yarn bundle in the gas separation device, the inventors found that A three-dimensional sealing plate (a sealing plate J made of a curable resin in which one end of the yarn bundle is buried and fixed, and the hollow part of each hollow fiber is sealed) is The gas separation performance of the gas separation device is improved by providing at least one through hole that penetrates in the thickness direction of the sealing plate along the longitudinal direction of the bundle near the center of the sealing plate. He discovered this and completed this invention.
すなわち、この発明は、原料ガス導入口、透過ガス出口
および未透過ガス排出口を有する筒型容器内に、（ａ）
選択透過性を有する多数の中空糸からなる糸束、（ｂ）
前記糸束の各中空糸が貫通して開口した状態で糸束の片
端部を固着している、硬化性樹脂から形成された樹脂壁
、および（ｃ１前記糸束の他端部の各中空糸を封止し、
固着している、硬化性樹脂から形成された封止板からな
る糸束組立体が、内蔵されているガス分離装置において
、前記の糸束組立体の封止板が、糸束の長手方向に沿っ
て封止板の厚さ方向に貫通している少なくとも１個の貫
通孔を封止板の中央部付近に有しており、そして、その
封止板が、前記筒型容器の端部に設けられている未透過
ガス排出口または原料ガス導入口に近接した位置に配置
されており、しかも前記封止板の貫通孔と前記未透過ガ
ス排出口または原料ガス導入口とが連通しており、また
、前記糸束組立体の樹脂壁が前記筒型容器の他の端部に
設けられている透過ガス出口に近接する位置で、前記筒
型容器に固定および密封されており、しかも前記樹脂壁
の各中空糸の開口部と透過ガス出口とが連通しているこ
とを特徴とするガス分離装置に関する。That is, the present invention provides (a) in a cylindrical container having a raw material gas inlet, a permeated gas outlet, and an unpermeated gas outlet;
A fiber bundle consisting of a large number of hollow fibers having permselectivity, (b)
a resin wall formed of a curable resin, which fixes one end of the fiber bundle in a state where each hollow fiber of the fiber bundle penetrates and is open; and (c1 each hollow fiber at the other end of the fiber bundle); sealed,
In a gas separation device in which a yarn bundle assembly consisting of a sealed sealing plate made of a curable resin is built-in, the sealing plate of the yarn bundle assembly is installed in the longitudinal direction of the yarn bundle. The sealing plate has at least one through hole penetrating in the thickness direction of the sealing plate near the center of the sealing plate, and the sealing plate is provided at an end of the cylindrical container. The sealing plate is disposed in a position close to the unpermeated gas outlet or the raw material gas inlet, and the through hole of the sealing plate is in communication with the unpermeated gas outlet or the raw material gas inlet. Further, the resin wall of the yarn bundle assembly is fixed and sealed to the cylindrical container at a position close to a permeate gas outlet provided at the other end of the cylindrical container, and the resin wall The present invention relates to a gas separation device characterized in that an opening of each hollow fiber in a wall and a permeated gas outlet are in communication.
この発明のガス分離装置は、前述のように中空糸の糸束
組立体の封止板に、貫通孔が設けられているので、封止
板の付近に存在した糸束のデッドスペースが解消され、
その結果、混合ガスから各ガス成分を分離する際のガス
透過速度および選択分離性能が共に向上するのである。In the gas separation device of the present invention, as described above, the sealing plate of the hollow fiber bundle assembly is provided with a through hole, so that the dead space of the fiber bundle that existed near the sealing plate is eliminated. ,
As a result, both the gas permeation rate and the selective separation performance when separating each gas component from a mixed gas are improved.
以下、この発明のガス分離装置について、図面も参考に
して詳しく説明する。Hereinafter, the gas separation device of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.
第１図は、この発明のガス分離装置の一例を示す断面図
であり、第２図は、前記ガス分離装置に内蔵されている
中空糸の糸束組立体の一例を示す断面図であり、さらに
、第３図は、前記糸束組立体の樹脂壁の各中空糸の開口
部側から見た側面図であって、また、第４図は、前記糸
束組立体の封止板の貫通孔の開口側からみた側面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view showing an example of a gas separation device of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing an example of a hollow fiber bundle assembly built in the gas separation device. Furthermore, FIG. 3 is a side view of the resin wall of the yarn bundle assembly as seen from the opening side of each hollow fiber, and FIG. It is a side view seen from the opening side of a hole.
この発明のガス分離装置に使用されている外殻となる容
器は、第１図に示すように、
ガス分離しようとする混合ガスからなる原料ガス（例え
ば、水素ガスと一酸化炭素との混合ガス、水素ガスと窒
素ガスとの混合ガスなどの水素ガスを含有する混合ガス
など）を供給するための原料ガス導入口１、
この容器に内蔵されている糸束組立体９の各中空糸を高
い透過速度で透過して、糸束組立体９の樹脂壁６の各中
空糸の開口部から出てくる透過ガス成分を、このガス分
離装置から次のプロセスへ送出するための透過ガス出口
２、
および原料ガスが糸束組立体９の各中空糸に沿って接触
しながら流れることによって、透過速度の早いガス成分
が大部分選択的に透過して原料ガスから除かれた後の未
透過ガス成分を、糸束組立体９の封止板７の貫通孔８を
通して排出するための未透過ガス排出口３が、少なくと
もそれぞれ設けられている円筒型などの筒型容器４から
なるものであればよい。As shown in Fig. 1, the container serving as the outer shell used in the gas separation device of this invention is used to store a raw material gas consisting of a mixed gas to be separated (for example, a mixed gas of hydrogen gas and carbon monoxide). , a raw material gas inlet 1 for supplying a mixed gas containing hydrogen gas (such as a mixed gas of hydrogen gas and nitrogen gas, etc.), and a high a permeate gas outlet 2 for transmitting the permeate gas component which permeates at a permeation rate and emerges from the opening of each hollow fiber in the resin wall 6 of the yarn bundle assembly 9 from this gas separation device to the next process; and unpermeated gas components after most of the gas components with a high permeation rate are selectively permeated and removed from the raw material gas by flowing the raw material gas along each hollow fiber of the fiber bundle assembly 9 in contact with each other. It is sufficient that the unpermeated gas discharge port 3 for discharging through the through hole 8 of the sealing plate 7 of the yarn bundle assembly 9 consists of a cylindrical container 4, such as a cylindrical container. .
前記の筒型容器は、少なくとも、片方の端部に透過ガス
出口があり、他の端部に原料ガス導入口または未透過ガ
ス排出口が設けられていればよく、例えば、第１図に示
す筒型容器の未透過ガス排出口３と原料ガス導入口ｌと
が入れ代わっている構造のものであってもよく、さらに
前記の原料ガス導入口、透過ガス出口および未透過ガス
排出口以外のその他の容器構造は必ずしも第１図に示す
容器のような構造に限定されるものではない。また、前
記の筒型容器は、前記の原料ガス導入口、透過ガス出口
および未透過ガス排出口の他は、外部に向かって開口し
ておらず密封されている耐圧性の容器であることが好ま
しい。The cylindrical container described above may have at least a permeated gas outlet at one end and a raw material gas inlet or an unpermeated gas outlet at the other end, for example, as shown in FIG. The cylindrical container may have a structure in which the unpermeated gas outlet 3 and the raw material gas inlet 1 are exchanged, and furthermore, the unpermeated gas outlet 3 and the raw material gas inlet 1 of the cylindrical container may be replaced with each other. Other container structures are not necessarily limited to the container structure shown in FIG. Further, the cylindrical container described above may be a pressure-resistant container that is sealed and has no openings to the outside except for the raw material gas inlet, permeated gas outlet, and unpermeated gas outlet. preferable.
この発明では、前記の筒型容器４の内部に内蔵され、固
定されている糸束組立体は、第２〜４図に示すように、
（ａ） 選択透過性を有する中空糸を、多数本、適当
な密度で束ねられている糸束５、
（ｂｌ 前記糸束５の各中空糸の片側の端部が貫通し
ていて、しかもその各中空糸の片側の端部の中空部が開
口した状態となっており、さらに、前記糸束５の片側の
端部の全体を一体に固着している、アクリル系硬化性樹
脂、エポキシ系硬化性樹脂などの硬化性樹脂、特に常温
硬化性樹脂または熱硬化性樹脂から形成された樹脂壁６
、および、（ｃ１前記糸束５の他端部の各中空糸の中空
部を完全に封止し、しかも前記糸束の他端部の全体を一
体に固着している、前述と同様の硬化性樹脂から形成さ
れた封止板７からなる糸束組立体９であればよい。In this invention, as shown in FIGS. 2 to 4, the fiber bundle assembly housed and fixed inside the cylindrical container 4 includes: (a) a large number of hollow fibers having permselectivity; , a fiber bundle 5 which is bundled at an appropriate density, (bl One end of each hollow fiber of the fiber bundle 5 is penetrated, and the hollow part of one end of each hollow fiber is open. Furthermore, a curable resin such as an acrylic curable resin or an epoxy curable resin, particularly a room temperature curable resin or Resin wall 6 formed from thermosetting resin
, and (c1 the same curing as described above, which completely seals the hollow portion of each hollow fiber at the other end of the fiber bundle 5 and fixes the entire other end of the fiber bundle together. Any yarn bundle assembly 9 may be used as long as it is made of a sealing plate 7 made of a synthetic resin.
前記の樹脂壁および封止板は、前述の筒型容器の内部形
状、特に、糸束組立体を保持または固定するための内部
構造などに、合致するようなサイズ、外形（例えば、円
形、多角形など）の横断面形状を有する板状体となって
いればよい。The resin wall and the sealing plate have a size and an external shape (for example, circular, polygonal, etc.) that matches the internal shape of the cylindrical container, especially the internal structure for holding or fixing the yarn bundle assembly. It may be a plate-shaped body having a cross-sectional shape such as a rectangular shape.
前記の封止板の横断面形状は、糸束が大略円柱状である
ので特に円形であることが好ましいが、その場合に、そ
の円形の径が、糸束の径より僅かに（約０．１〜６龍程
度）大きいこと、あるいは特に糸束の径の約１．００１
〜１．０５倍、さらに好ましくは１．００５〜１．０３
倍程度であることが適当である。また、樹脂壁の横断面
形状においては、筒型容器に保持、及び固定しさらに密
封させるために、糸束の径より比較的（約６〜３０ｍ１
程度）大きいことが好ましく、あるいは特に糸束の径の
１．０４〜１．４倍、さらに好ましくは１．０５〜１．
３程度度であることが好ましい。The cross-sectional shape of the sealing plate is preferably circular since the yarn bundle is approximately cylindrical, but in this case, the diameter of the circle is slightly smaller than the diameter of the yarn bundle (approximately 0. (about 1 to 6 dragons), or especially about 1.001 of the diameter of the yarn bundle
~1.05 times, more preferably 1.005 to 1.03
Appropriately, it is about twice as large. In addition, the cross-sectional shape of the resin wall is relatively smaller than the diameter of the yarn bundle (approximately 6 to 30 m
degree) is preferably large, or particularly 1.04 to 1.4 times the diameter of the yarn bundle, more preferably 1.05 to 1.
Preferably it is about 3 degrees.
前記の中空糸は、例えば、水素を主成分として含有する
混合ガスから水素ガスを選択的に透過させて分離させる
ことができる非対称性分離膜または複合分離膜（内側に
多孔質層を有し、そして外表面側に均質層を連続してま
たは積層・複合されて有する膜）から形成されていて、
中空部を有する中空糸であれば、どのような材質、タイ
プのものであってもよく、特に、ポリアミド製中空糸、
ポリイミド製中空糸などが、耐熱性、耐圧性、耐薬品性
などにおいて優れている。The hollow fibers may be, for example, an asymmetric separation membrane or a composite separation membrane (having a porous layer on the inside) that can selectively permeate and separate hydrogen gas from a mixed gas containing hydrogen as a main component. It is formed from a membrane having a continuous or laminated/composite homogeneous layer on the outer surface side,
Any material or type of hollow fiber may be used as long as it has a hollow part, and in particular, polyamide hollow fiber,
Polyimide hollow fibers have excellent heat resistance, pressure resistance, chemical resistance, etc.
この発明における「前記筒型容器内に県東組立体が内蔵
されているガス分離装置ｊにおいては、第２図〜第４図
に示すように、
前記の県東組立体９の封止板７は、糸束５の長手方向に
沿って封止板７の厚さ方向に貫通している「少なくとも
１個、好ましくは１〜２０個の貫通孔８」が、封止板７
の中央部付近に設けられており、そして、その封止板７
が、前記筒型容器４の端部に設けられている未透過ガス
排出口３に近接した位置に配置されていて、さらに、未
透過ガスが排出されるように、前記封止板７の貫通孔８
と前記未透過ガス排出口３とは、空隙部１０を経由して
連通しており、また、
前記県東組立体９の樹脂壁６は、前記筒型容器４の他端
部に設けられている透過ガス出口２に近接する位置にお
いて、前記筒型容器４の内部に保持または固定および密
封されており、しかも、透過ガスが送出されるように、
前記樹脂壁６の各中空糸の開口部と透過ガス出口２とは
、空隙部１１を経由して連通しているのである。In the gas separation device j in which the Kento assembly is built in the cylindrical container of the present invention, as shown in FIGS. 2 to 4, the sealing plate 7 of the Kento assembly 9 is The sealing plate 7 has "at least one, preferably 1 to 20 through holes 8" passing through the sealing plate 7 in the thickness direction along the longitudinal direction of the yarn bundle 5.
The sealing plate 7 is provided near the center of the
is disposed close to the unpermeated gas outlet 3 provided at the end of the cylindrical container 4, and is further provided with a hole through the sealing plate 7 so that the unpermeated gas is discharged. Hole 8
and the unpermeated gas outlet 3 communicate with each other via a gap 10, and the resin wall 6 of the Kento assembly 9 is provided at the other end of the cylindrical container 4. is held or fixed and sealed inside the cylindrical container 4 at a position close to the permeate gas outlet 2, and is configured such that the permeate gas is sent out.
The opening of each hollow fiber in the resin wall 6 and the permeated gas outlet 2 communicate with each other via a gap 11.
前記の封止板７の貫通孔８は、第５図の（１１〜（６）
に示すように種々のタイプの配列または配置で貫通され
ている複数の貫通孔であってもよく、また、その場合に
、貫通孔は、封止板７の最外周と中心との距離（半径）
の少な（とも９／１０倍、特に４１５倍以内、さらに好
ましくは３／４倍以内の半径で囲まれた封止板の中央部
付近に設けられていることが好ましく、また、その貫通
孔の配置は、できるだけ均一な未透過ガスの排出ができ
るように、封止板７の中央付近に均一に配設されている
ことが好ましく、特に、その封止板７の横断面形状（例
えば、円形）の中心軸に対して回転対称となっている（
貫通孔の配置について、少なくとも２本の対称にわける
ことができる直線があり、その直線が中心軸で互いに交
差している）ことが、好適である。The through holes 8 of the sealing plate 7 are as shown in (11 to (6)) in FIG.
It may be a plurality of through holes penetrated in various types of arrays or arrangements as shown in FIG. )
It is preferable that the sealing plate be provided near the center of the sealing plate surrounded by a radius of 9/10 times, particularly 415 times or less, more preferably 3/4 times or less, and the through hole It is preferable that the arrangement is uniform near the center of the sealing plate 7 so that unpermeated gas can be discharged as uniformly as possible. In particular, the cross-sectional shape of the sealing plate 7 (for example, circular ) is rotationally symmetrical about the central axis of (
Regarding the arrangement of the through holes, it is preferable that there are at least two straight lines that can be symmetrically divided, and the straight lines intersect each other at the central axis.
さらに、封止板の貫通孔が、複数設けられている場合に
は、それぞれの貫通孔の開口面積は、すべて全く同じで
あってもよく、または互いに異なっていてもよいが、開
口面積がそれぞれ異なっている場合には、最大の開口面
積を有する貫通孔の開口面積が、最小の開口面積を有す
る貫通孔の開口面積の１０倍以下、特に６倍以下、さら
に好ましくは４倍以下であることが、未透過ガスの排出
を均一に行わせるために、適当である。Furthermore, when a plurality of through holes are provided in the sealing plate, the opening area of each through hole may be exactly the same, or may be different from each other; If they are different, the opening area of the through-hole with the largest opening area is 10 times or less, particularly 6 times or less, and more preferably 4 times or less, than the opening area of the through-hole with the smallest opening area. is suitable for uniformly discharging unpermeated gas.
この発明においては、前記の封止板の貫通孔の開口面積
の総計（Ｓｈ）と封止板の総面積（Ｓ）との比〔開口率
； （Ｓｈ／５）Ｘ１００）が、約０．２５〜４０％
、特に０．５〜３０％程度であることが好適である。前
記の開口率が余りに小さくなり過ぎると、原料ガスの供
給量が多くなるに従って圧損が大きくなり、また封止板
の近傍におけるデッドスペースの解消を充分に行うこと
ができないことがあるので適当ではなく、また、前記の
開口率が余りに大きくなり過ぎると、逆に、糸束の中空
糸間の空隙を保持して糸束を封止するために封止板を大
きくしなければならなくなり、糸束の充填率（容器中に
おいて、糸束を形成している中空糸が占める総面積の専
有割合を言う）が小さくなり過ぎてガス分離性能が低下
するか、あるいは、糸束を形成する中空糸の使用本数を
減少しなければならなくなり、結果的に、ガス分離装置
の処理能力が低下することになるので適当ではない。In this invention, the ratio of the total opening area (Sh) of the through-holes of the sealing plate to the total area (S) of the sealing plate [opening ratio; (Sh/5)×100) is about 0. 25-40%
, particularly preferably about 0.5 to 30%. If the above-mentioned aperture ratio becomes too small, the pressure drop will increase as the amount of raw material gas supplied increases, and dead space in the vicinity of the sealing plate may not be sufficiently eliminated, so it is not appropriate. Moreover, if the above-mentioned aperture ratio becomes too large, the sealing plate must be made larger in order to maintain the voids between the hollow fibers of the yarn bundle and seal the yarn bundle. The filling rate (the ratio of the total area occupied by the hollow fibers forming the fiber bundle in the container) becomes too small, resulting in a decrease in gas separation performance, or the filling rate of the hollow fibers forming the fiber bundle becomes too small. This is not appropriate because the number of gas separation units used will have to be reduced, resulting in a reduction in the throughput of the gas separation device.
この発明において、県東組立体９の封止板７の周縁部と
筒型容器４の内壁との間を、パテ、ゴム系、シリコン系
、エポキシ系接着剤で密封する方法、あるいは０−リン
グのシールなど、さらにその他の適当な材料または手段
で封止してしまうと、さらにガス分離性能が向上するこ
とがあるので適当である。In this invention, there is a method of sealing between the peripheral edge of the sealing plate 7 of the Kento assembly 9 and the inner wall of the cylindrical container 4 using putty, rubber-based, silicone-based, or epoxy-based adhesive, or an O-ring. Further sealing with other suitable materials or means, such as a seal, may further improve gas separation performance and is therefore suitable.
この発明で使用する前記の糸束組立体の封止板の形成は
、例えば、中空糸の糸束の一方の端部を熱硬化性樹脂で
固着して封止する際に、糸束の一方の端部に、所定の外
系を有し、かつ熱硬化性樹脂の硬化物と接合しない材質
（例えば、テフロン系樹脂など）のチューブあるいはロ
ッド（柱状体）を予め挿入しておいて、ついで、中空糸
の糸束の端部に金型内で熱硬化性樹脂などを充満させ加
賀硬化させて、その樹脂が完全に硬化した後、前、記チ
ューブあるいはロッドを引き抜（ことによっｔ、封止板
を形成すると共に、封止板の中央部付近に貫通孔を形成
する方法が好ましい。The sealing plate of the yarn bundle assembly used in the present invention is formed, for example, when one end of the yarn bundle of hollow fibers is fixed and sealed with a thermosetting resin. A tube or rod (columnar body) made of a material (such as Teflon resin) that has a predetermined external system and does not bond with the cured thermosetting resin is inserted in advance into the end of the The end of the hollow fiber bundle is filled with a thermosetting resin in a mold and cured. After the resin is completely cured, the tube or rod is pulled out (possibly by t). A preferred method is to form a sealing plate and to form a through hole near the center of the sealing plate.
以下、実施例および比較例を示して、この発明をさらに
詳しく説明する。EXAMPLES The present invention will be explained in more detail below with reference to Examples and Comparative Examples.
実施例１〜５
内径約２００μであり壁の厚さ約９０μであるポリイミ
ド中空糸からなる長さ１０００ ａｍＯ糸束の片端部の
中央部に第１表に示す数および径のテフロン樹脂製のロ
ッドを挿入した状態で、エポキシ樹脂系熱硬化性樹脂に
よって中空糸の糸束の両端部を完全一体に固着し、樹脂
壁となる樹脂硬化板及びロッドが挿入されたままの封止
板が形成された糸束組立体の前駆体を製作した。最後に
前記樹脂硬化板を長手方向に直角に切断して各中空糸が
樹脂壁を貫通してそれぞれ開口している樹脂壁となし、
そして、封止板から前記のロッドを陵き出して貫通孔を
開口し、第２〜４図に示すような各中空糸が貫通し開口
した状態固着されている樹脂壁６および中央部に貫通孔
８を有する封止板７（径が４０ｎであり、ドーナツ状の
円板状である）が設けられている糸束組立体９を形成し
た。Examples 1 to 5 Rods made of Teflon resin with the number and diameter shown in Table 1 were placed in the center of one end of a 1000 amO fiber bundle made of polyimide hollow fibers with an inner diameter of about 200 μm and a wall thickness of about 90 μm. With the rod inserted, both ends of the hollow fiber bundle are completely fixed together using an epoxy resin-based thermosetting resin, forming a cured resin plate that becomes the resin wall and a sealing plate with the rod inserted. A precursor of a yarn bundle assembly was manufactured. Finally, the cured resin plate is cut at right angles to the longitudinal direction to form a resin wall in which each hollow fiber penetrates the resin wall and has an opening,
Then, the rod is pushed out from the sealing plate to open a through hole, and each hollow fiber passes through the hole as shown in FIGS. 2 to 4. A yarn bundle assembly 9 was formed in which a sealing plate 7 (having a diameter of 40 nm and having a doughnut-like disk shape) having holes 8 was provided.
前述のようにして製作した各糸束組立体における封止板
の貫通孔の開口面積と封止板の面積との１比率（％）で
示される開口率を第１表に示す。Table 1 shows the open area ratio (%) of the opening area of the through hole of the sealing plate and the area of the sealing plate for each yarn bundle assembly manufactured as described above.
第１図に示すように、前記の糸束組立体９を、療料ガス
導入ロー、透過ガス出口２および未透過ガス排出口３が
設けられている筒型容器４に収納して、糸束組立体９の
樹脂壁６を筒型容器４の透過ガス出口２に近接した保持
構造の個所で密着および密封させて固定し、さらに封止
板７の周面と筒型容器４の内面との間隙をシリコン系樹
脂からなる封止剤で密封して、ガス分離装置を製造した
。As shown in FIG. 1, the yarn bundle assembly 9 is housed in a cylindrical container 4 provided with a therapeutic gas introduction row, a permeated gas outlet 2, and an unpermeated gas outlet 3, and The resin wall 6 of the assembly 9 is tightly and tightly sealed at a portion of the holding structure close to the permeated gas outlet 2 of the cylindrical container 4 and fixed, and the peripheral surface of the sealing plate 7 and the inner surface of the cylindrical container 4 are A gas separation device was manufactured by sealing the gap with a sealant made of silicone resin.
第 １ 表
貫通孔の数 貫通孔の径 開口率
（個） （酊） （％）
実施例１ １ １８ ２０〃２１
１３ １１
〃３１ １０ ６．３
〃４１ ７ ３．１
〃５１ ４ １．０
前述のようにした製造したガス分離装置について、ガス
分離性能試験および純ガス透過試験を行った結果を、第
２表に示す。Table 1 Number of through holes Diameter of through holes Opening ratio (pieces) (drunk) (%) Example 1 1 18 20〃21
13 11 〃31 10 6.3 〃41 7 3.1 〃51 4 1.0 Table 2 shows the results of the gas separation performance test and pure gas permeation test for the gas separation device manufactured as described above. Shown below.
実施例６
実施例４で製造してガス分離装置を使用し、その装置を
第１図に示すようにではな（、原料ガス導入口１と未透
過ガス排出口３とを互いに反対にして用いて、ガス分離
性能試験および純ガス透過試験を行った。その結果を第
２表に示す。Example 6 The gas separation device manufactured in Example 4 was used, but the device was not used as shown in FIG. Then, a gas separation performance test and a pure gas permeation test were conducted.The results are shown in Table 2.
比較例１
糸束組立体を形成する際に、テフロン樹脂製のロッドを
全く使用せず、従って、貫通孔を有していない封止板が
設けられるようにし、封止板の径もやや小さくしたほか
は実施例１と同様にして糸束組立体を製作し、さらに、
その糸束組立体を使用し、しかもその糸束組立体の封止
板の周面と筒型容器の内面との間隙を約５鰭の間隔で開
口したままにしたほかは、実施例１と同様にして、ガス
分離装置を製造した。Comparative Example 1 When forming the yarn bundle assembly, no Teflon resin rod was used at all, and therefore a sealing plate with no through holes was provided, and the diameter of the sealing plate was also slightly smaller. Other than that, a yarn bundle assembly was manufactured in the same manner as in Example 1, and further,
The same procedure as in Example 1 was used, except that the yarn bundle assembly was used, and the gap between the circumferential surface of the sealing plate of the yarn bundle assembly and the inner surface of the cylindrical container was left open at an interval of about 5 fins. A gas separation device was manufactured in the same manner.
前述のようにした製造したガス分離装置について、ガス
′分離性能試験を行った結果を、第２表に示す。Table 2 shows the results of a gas separation performance test performed on the gas separation apparatus manufactured as described above.
なお、ガス分離試験において、試験に使用した混合ガス
は、窒素ガス５０容量％およびヘリウムガス５０容量％
からなる混合ガスであり、供給する混合ガスはそのガス
流速を第２表に示したように３段階で行い、また、供給
する混合ガスの圧力は、２０ｋｇ／ｃｊＧであり、さら
に、糸束の樹脂壁の各中空糸の開口部側は、大気圧に開
放した状態にして、大気圧とほぼ同じ圧とした。In addition, in the gas separation test, the mixed gas used in the test was 50% by volume of nitrogen gas and 50% by volume of helium gas.
The mixed gas to be supplied has a gas flow rate of 3 stages as shown in Table 2, and the pressure of the mixed gas to be supplied is 20 kg/cjG. The opening side of each hollow fiber in the resin wall was opened to atmospheric pressure, and the pressure was approximately the same as atmospheric pressure.
また、ガス分離試験において、ガス分離度（選択透過性
）は、ヘリウムガスの透過速度を窒素ガスの透過速度で
割って算出される値で示す。Furthermore, in the gas separation test, the degree of gas separation (permselectivity) is expressed as a value calculated by dividing the permeation rate of helium gas by the permeation rate of nitrogen gas.
なお、比較のために、ヘリウムガスまたは窒素ガスのみ
の純ガスを使用して、ガス透過試験（実質的にガス分離
試験と全く同じである）を行い、その結果から純ガスの
各透過速度から算出される純ガス分離度（理論分離度）
も第２表に示す。For comparison, a gas permeation test (substantially the same as a gas separation test) was performed using pure gas such as helium gas or nitrogen gas, and from the results, it was determined that each permeation rate of pure gas Calculated pure gas separation degree (theoretical separation degree)
Also shown in Table 2.
さらに、前述の混合ガスの分離度を純ガスの分離度で割
って１００倍して算出された値を、分離効率として、第
２表に示す。Furthermore, the value calculated by dividing the above-mentioned separation degree of the mixed gas by the separation degree of pure gas and multiplying it by 100 is shown as the separation efficiency in Table 2.
前記の第２表に示す各ガスの透過速度の単位は、（Ｘ
１０−７） ａＪ／ ｃａｌ−ｓｅｃ −ｃｍｔｌｇ
である。The unit of the permeation rate of each gas shown in Table 2 above is (X
10-7) aJ/cal-sec-cmtlg
It is.
第２表
実施例７
糸束組立体の封止板について貫通孔の配置を第５図の（
２）と同様になるようにし、しかもその貫通孔の径をそ
れぞれ４１となるようにして、糸束組立体を製作したほ
かは、実施例１と同様にして、ガス分離装置を製造した
。Table 2 Example 7 The arrangement of through holes for the sealing plate of the yarn bundle assembly is shown in Fig. 5 (
A gas separation device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that yarn bundle assemblies were manufactured in the same manner as in Example 2), and the diameters of the through holes were each 41 mm.
前記の封止板において、中心部以外の４個の貫一孔の位
置は、封止板の中心からＬｏｗの距離に；それぞれあり
、貫通孔の数は、５個であり、それらの貫通孔の開口部
の総面積についての開口率は、５．０％であった。In the sealing plate, the four through holes other than the center are located at a Low distance from the center of the sealing plate, and the number of through holes is five. The aperture ratio with respect to the total area of the apertures was 5.0%.
前記のガス分離装置を使用して、ガス分離性能試験およ
び純ガス透過試験を行った。その結果を第３表に示す。A gas separation performance test and a pure gas permeation test were conducted using the gas separation apparatus described above. The results are shown in Table 3.
実施例８
糸束組立体の封止板について貫通孔の配置を第５図の（
４）と同様になるようにし、しかもその貫通孔の径をそ
れぞれ２Ｎとなるようにして、糸束組立体を製作したほ
かは、実施例１と同様にして、ガス分離装置を製造した
。Example 8 The arrangement of the through holes in the sealing plate of the yarn bundle assembly was as shown in Fig. 5 (
A gas separation device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the thread bundle assembly was manufactured in the same manner as in Example 4), and the diameter of each through hole was set to 2N.
前記の封止板において、中心部以外の８個の貫通孔の位
置は、封止板の中心から１０鰭の距離にそれぞれあり、
貫通孔の数は、９個であり、それらの貫通孔の開口部の
総面積についての開口率は、２．３％であった。In the sealing plate, the positions of the eight through holes other than the center are each at a distance of 10 fins from the center of the sealing plate,
The number of through holes was 9, and the aperture ratio of the total area of the openings of those through holes was 2.3%.
前記のガス分離装置を使用して、ガス分離性能試験およ
び純ガス透過試験を行った。その結果を第３表に示す。A gas separation performance test and a pure gas permeation test were conducted using the gas separation apparatus described above. The results are shown in Table 3.
第１図は、この発明のガス分離装置の一例を示す断面図
であり、第２図は、前記ガス分離装置に内蔵されている
中空糸の糸束組立体の一例を示す断面図であり、さらに
、第３図は、前記糸束組立体の樹脂壁の各中空糸の開口
部側から見た側面図であって、また、第４図は、前記糸
束組立体の封止板の貫通孔の開口側からみた側面図であ
る。
第５図は、前記の糸束組立体の封止板において複数の貫
通孔が設けられる場合の貫通孔の配置を種々例示する平
面図である。
ｌ；原料ガス導入口、２；透過ガス出口、３′；未透過
ガス排出口、４；筒型容器、５； （中空糸）の糸束、
６；樹脂壁、７；封止板、８；貫通孔、９；糸束組立体
。FIG. 1 is a sectional view showing an example of a gas separation device of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing an example of a hollow fiber bundle assembly built in the gas separation device. Furthermore, FIG. 3 is a side view of the resin wall of the yarn bundle assembly as seen from the opening side of each hollow fiber, and FIG. It is a side view seen from the opening side of a hole. FIG. 5 is a plan view illustrating various arrangements of through holes when a plurality of through holes are provided in the sealing plate of the yarn bundle assembly. l: Raw gas inlet, 2: Permeated gas outlet, 3': Unpermeated gas outlet, 4: Cylindrical container, 5: (Hollow fiber) fiber bundle,
6; resin wall, 7; sealing plate, 8; through hole, 9; yarn bundle assembly.
Claims (1)
を有する筒型容器内に、（ａ）選択透過性を有する多数
の中空糸からなる糸束、（ｂ）前記糸束の各中空糸が貫
通して開口した状態で糸束の片端部を固着している、硬
化性樹脂から形成された樹脂壁、および（ｃ）前記糸束
の他端部の各中空糸を封止し、固着している、硬化性樹
脂から形成された封止板からなる糸束組立体が、内蔵さ
れているガス分離装置において、 前記の糸束組立体の封止板が、糸束の長手方向に沿って
封止板の厚さ方向に貫通している少なくとも１個の貫通
孔を封止板の中央部付近に有しており、そして、その封
止板が、前記筒型容器の端部に設けられている未透過ガ
ス排出口または原料ガス導入口に近接した位置に配置さ
れており、しかも前記封止板の貫通孔と前記未透過ガス
排出口または原料ガス導入口とが連通しており、また、
前記糸束組立体の樹脂壁が前記筒型容器の他の端部に設
けられている透過ガス出口に近接する位置で、前記筒型
容器に固定および密封されており、しかも前記樹脂壁の
各中空糸の開口部と透過ガス出口とが連通していること
を特徴とするガス分離装置。[Scope of Claims] In a cylindrical container having a raw material gas inlet, a permeated gas outlet, and an unpermeated gas outlet, (a) a fiber bundle consisting of a large number of hollow fibers having permselectivity; (b) the fibers; (c) a resin wall formed of a curable resin fixing one end of the fiber bundle in an open state through which each hollow fiber of the bundle is opened; In a gas separation device in which a yarn bundle assembly including a sealing plate made of a curable resin is sealed and fixed, the sealing plate of the yarn bundle assembly is installed in the yarn bundle assembly. The sealing plate has at least one through hole penetrating in the thickness direction of the sealing plate near the center of the sealing plate, and the sealing plate has at least one through hole penetrating in the thickness direction of the sealing plate, The through hole of the sealing plate is located close to the unpermeated gas outlet or the raw material gas inlet provided at the end of the sealing plate, and the through hole of the sealing plate and the unpermeated gas outlet or the raw material gas inlet are are in communication, and
A resin wall of the yarn bundle assembly is fixed and sealed to the cylindrical container at a position proximate to a permeate gas outlet provided at the other end of the cylindrical container, and each of the resin walls A gas separation device characterized in that an opening of a hollow fiber and a permeated gas outlet are in communication.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17404885A JPS6238220A (en) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | Gas separator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17404885A JPS6238220A (en) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | Gas separator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6238220A true JPS6238220A (en) | 1987-02-19 |
| JPH0222692B2 JPH0222692B2 (en) | 1990-05-21 |
Family
ID=15971709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17404885A Granted JPS6238220A (en) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | Gas separator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6238220A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4818258A (en) * | 1987-11-05 | 1989-04-04 | L&H Technologies, Inc. | Filter module |
| US4941897A (en) * | 1987-11-05 | 1990-07-17 | L & H Technologies, Inc. | Microporous filter and method |
| US5525143A (en) * | 1994-10-17 | 1996-06-11 | Air Products And Chemicals, Inc. | Hollow fiber membrane dryer with internal sweep |
| WO2002045822A1 (en) * | 2000-12-08 | 2002-06-13 | Porous Media Corporation | Membrane air dryer with integral diffuser and method or manufacture thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5942006A (en) * | 1982-09-03 | 1984-03-08 | Agency Of Ind Science & Technol | Module of porous glass separating membrane |
| JPS61106307U (en) * | 1984-12-15 | 1986-07-05 | ||
| JPS61153104A (en) * | 1984-12-27 | 1986-07-11 | Japan Organo Co Ltd | Hollow yarn membrane cartridge for external pressure type filtration and method for washing hollow yarn membrane using sand cartridge |
-
1985
- 1985-08-09 JP JP17404885A patent/JPS6238220A/en active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5942006A (en) * | 1982-09-03 | 1984-03-08 | Agency Of Ind Science & Technol | Module of porous glass separating membrane |
| JPS61106307U (en) * | 1984-12-15 | 1986-07-05 | ||
| JPS61153104A (en) * | 1984-12-27 | 1986-07-11 | Japan Organo Co Ltd | Hollow yarn membrane cartridge for external pressure type filtration and method for washing hollow yarn membrane using sand cartridge |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4818258A (en) * | 1987-11-05 | 1989-04-04 | L&H Technologies, Inc. | Filter module |
| US4941897A (en) * | 1987-11-05 | 1990-07-17 | L & H Technologies, Inc. | Microporous filter and method |
| US5525143A (en) * | 1994-10-17 | 1996-06-11 | Air Products And Chemicals, Inc. | Hollow fiber membrane dryer with internal sweep |
| WO2002045822A1 (en) * | 2000-12-08 | 2002-06-13 | Porous Media Corporation | Membrane air dryer with integral diffuser and method or manufacture thereof |
| US6585808B2 (en) * | 2000-12-08 | 2003-07-01 | Porous Media Corporation | Membrane air dryer with integral diffuser and method of manufacture thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0222692B2 (en) | 1990-05-21 |
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Legal Events
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