[发明专利]酸性气体分离用层积体和具备该层积体的酸性气体分离用组件

说明书

技术领域

本发明涉及具有酸性气体分离功能的酸性气体分离用层积体和具备该层积体的酸性气体分离用组件。

背景技术

近年来，选择性地分离混合气体中的酸性气体的技术开发正在推进。例如，正在开发通过选择性地透过酸性气体的酸性气体分离膜从原料气体中分离酸性气体的酸性气体分离用组件。

分离膜大致分为：通过分离膜中的载体将酸性气体传输至膜的相反侧、即所谓的促进传输膜；和利用酸性气体和分离对象物质对于膜的溶解性和在膜中的扩散性之差进行分离的所谓的溶解扩散膜。

作为具备这种分离膜的分离膜组件，使用了螺旋卷式、平膜型、中空纤维型等各种形式的膜组件。例如，专利文献1中公开了在中心管的周围卷绕分离膜、供给侧流路用部件和透过侧流路用部件的螺旋卷式膜组件，专利文献2中公开了平膜型膜组件。

螺旋卷式膜组件通常如下制造：交替堆叠在将分离膜对折后的之间配置有供给侧流路用部件的叶片和透过侧流路用部件，为了防止供给侧流体与透过侧流体的混合，在分离膜与透过侧流路用部件的层积体的周边部之中的三个边上涂布接合剂制作分离膜单元，将一个或两个以上该单元以螺旋卷状卷绕在中心管(流体集合管)的周围，对所得到的圆筒状卷绕体的两个端部进行修整(端面整理加工)，由此进行制造。

平膜型组件如下得到：在透过侧流路用部件的单面或双面配置分离膜，同样地在该层积体周边部之中的三个边涂布接合剂制作分离膜单元，将未涂布接合剂的一个边接合于流体集合管而成。

从防止供给侧流体与透过侧流体的混合、提高分离性能的观点出发，在任何组件中通过接合剂形成的密封部都是极为重要的。

由该密封部得到的密封精度不充分时，分离性能会下降，因此已经对高精度的密封方法、接合剂的填充率和接合宽度进行了一些研究(专利文献3、4等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-226366号公报

专利文献2：日本特开平11-216341号公报

专利文献3：日本特开2009-18239号公报

专利文献4：日本特开平3-68428号公报

发明内容

发明要解决的课题

分离对象物质为气体(gas)的情况下，运转时要远比液体的情况容易泄漏，而且在具备促进传输膜的酸性气体分离用组件中，由于从含有水蒸气这样的原料气体中分离酸性气体，分离膜(促进传输膜)的粘性下降。另外，供给气体具有大气压以上的压力，供给气体侧与透过气体侧之间产生压差，该压差会作用于粘性降低后的分离膜。进一步，在空孔内填充有接合剂的密封部与密封部以外的部分之间由于作用有压差时的力学强度不同，因此容易在两者的边界引起应力集中。由于边界上作用有大的应力，可零散地观察到分离膜上产生缺陷。

另外，如上文中已述，螺旋卷式组件的情况下，使用在以对折的方式折叠的分离膜之间夹着供给流体用流路部件的叶片，但以对折的方式折叠的分离膜有时在弯折部产生损伤(产生缺陷)。

分离膜的缺陷导致供给流体与透过流体的混合，成为分离性能下降的原因。

本发明的目的在于提供适用于酸性气体分离用组件的酸性气体分离层积体和具备该层积体的酸性气体分离用组件，可以抑制分离膜中产生缺陷。

用于解决问题的手段

本发明的酸性气体分离用层积体具备复合体膜和透过气体流路用部件，所述复合体膜包含多孔质支撑体和酸性气体分离促进传输膜，所述多孔质支撑体是多孔质膜与辅助支撑膜层积而成的，所述酸性气体分离促进传输膜配置在多孔质支撑体的多孔质膜侧，其含有可与原料气体中的酸性气体反应的载体和担载载体的亲水性化合物，所述透过气体流路用部件是面向多孔质支撑体的辅助支撑膜而层积的，其可流通透过酸性气体分离促进传输膜后的酸性气体，所述酸性气体分离用层积体的特征在于，在多孔质支撑体的层积方向具备多孔质膜中以10％以上的渗入率渗入有接合剂且辅助支撑膜中的接合剂渗入率小于多孔质膜中的渗入率的膜保护部。

“接合剂渗入率”是指多孔质膜、辅助支撑膜和气体流路用部件各自中的接合剂对空隙(孔)的填充率。

接合剂渗入率如下求得：利用SEM(扫描电子显微镜)或光学显微镜以三个视野观察接合剂涂布后的层积体的截面(切出三个截面，对一个截面观察一个膜保护部)，通过图像处理求得接合剂涂布后的各膜、部件的空洞中填充的接合剂相对于空洞面积的比例，以此作为渗入率。