[发明专利]气体分离膜用组件

说明书

本发明提供长期实用性高的气体分离用膜组件。本发明提供一种气体分离用膜组件，其具有外壳、配置于该外壳内的气体分离膜、将该气体分离膜固定于该外壳的黏结部，该气体分离膜由多孔质膜构成，该黏结部满足下述1)～6)中的至少一个：1)通过脉冲NMR测定的该黏结部的低运动性成分的组成比V为特定范围；2)通过脉冲NMR测定的衰减率W为特定范围；3)将黏结部在硝酸银水溶液或庚烷中浸渍时的组成比V的变化率为特定范围；4)将黏结部在硝酸银水溶液或庚烷中浸渍时的衰减率W的变化率为特定范围；5)氮原子的含有比例为特定范围并且硫原子的含有比例为特定范围；6)硬度K为特定范围。

技术领域

本发明涉及长期显示优异的实用性的气体分离用膜组件。本发明的气体分离用膜组件特别地在烯烃分离方面显示出优异的性能。

背景技术

与蒸馏法、高压吸附法等相比，利用气体分离膜进行气体的分离和浓缩是能源效率优异、节能且安全性高的方法。作为该领域中先驱性的实用例，例如，可以举出利用气体分离膜进行的气体的分离浓缩、氨制造工艺中的氢分离等。最近，关于烯烃气体与烷烃气体的分离等以烃类气体为对象的气体分离膜的研究处于大力发展阶段。

用于分离烃类气体的气体分离用膜组件的构成中包含多孔质膜、外壳以及黏结剂。基于提高膜组件的气体分离性能的目的，有时在上述多孔质膜的表面上还设置气体分离活性层(专利文献1和2)。该气体分离活性层有时也可选地含有金属种(例如金属盐等)(专利文献3和4)。

为了提高气体分离用膜组件的实用性，期望使该组件的构成部材分别具有耐试剂性。

用气体分离膜提纯得到的高纯度气体有时会用于半导体领域等电子材料用途。该用途要求气体的纯度为高纯度。为了满足该要求，已知有例如基于蒸馏法、吸收法、吸附法、膜分离法等的气体提纯。与杂质的沸点差接近的情况下，例如丙烯和丙烷的情况下(沸点差4.9℃)，蒸馏法需要在其分离中以多级反复进行蒸馏。所以，需要大规模的设备和设定精密的蒸馏条件，这严重阻碍了实用化(例如专利文献1)。虽然理论上通过增加蒸馏塔的级数等能达到目的纯度，但实际效益差。

吸收法的分离性能依赖于吸收载体的分离性，所以需要设定精密的运转条件(例如专利文献2)。并且，解吸时需要巨大的热源，所以该技术需要大规模的设备。另外，半导体领域所使用的气体量少。因此，吸收法不适合制造半导体领域使用那样的少量气体的装置。

吸附法进行了各种尝试。但是，分离性差，所以难以选择性吸附目的气体，并高效地制造所期望的高纯度气体(例如非专利文献1)。

另一方面，与蒸馏法、吸收法、吸附法相比，从分离性、连续生产率、节能性的角度出发，膜分离法是理想的方法。即，通过膜分离法，能够提供高纯度气体并且不排斥有管线，所以能够在后续工序得到品质恒定的产品。气体分离膜通过对材料的选择来设计分离性能、透过性能，由此能够以所期望的量供给所期望的纯度的气体。并且，膜分离法还能一步连续地供给高纯度的气体。另外，如蒸馏法、吸收法那样，膜分离法不需要热源，所以能够减小气体提纯设备的占用空间。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:国际公开第2015/141686号

专利文献2:美国专利申请公开第2015/0025293号说明书

专利文献3:国际公开第2009/093666号

专利文献4:日本专利第4469635号公报

非专利文献1:Propane/propylene separation by pressure swingadsorption:sorbent comparison and multiplicity of cyclic steady states,SalilU.Rege1,Ralph T.Yang,Chemical Engineering Science,2002,57,1139-1149.