JP2003159517A - Hollow fiber separation membrane module - Google Patents
Hollow fiber separation membrane moduleInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、管板の耐圧性が改良さ
れた中空糸分離膜モジュールを提供することを課題とす
る。
【解決手段】 本発明は、少なくとも、多数本の
中空糸分離膜からなる中空糸束と、前記中空糸束を固着
し包埋している管板と、それらを収納する容器とを含ん
で構成された中空糸分離膜モジュールにおいて、管板と
容器とが接触した面であって使用時に圧力が加わる受圧
面が、高圧側から低圧側へ向かって管板径が小さくなる
ようなテーパーになっており、且つ、そのテーパーが管
板に加わる圧力の方向に対して25°〜60°の角度を
持って構成されていることを特徴とする中空糸分離膜モ
ジュ−ルに関する。また、管板が、管板内に包埋した中
空糸束の外周に、3mm以上の厚さを持った中空糸束を
包埋していない外周部を持つことを特徴とする中空糸分
離膜モジュールに関する。
(57) [Problem] To provide a hollow fiber separation membrane module with improved pressure resistance of a tube sheet. SOLUTION: The present invention comprises at least a hollow fiber bundle composed of a large number of hollow fiber separation membranes, a tube sheet to which the hollow fiber bundle is fixed and embedded, and a container for accommodating them. In the hollow fiber separation membrane module, the pressure receiving surface where the tube sheet and the container are in contact with each other and pressure is applied during use is tapered such that the tube sheet diameter decreases from the high pressure side to the low pressure side. A hollow fiber separation membrane module characterized in that the taper is formed at an angle of 25 ° to 60 ° with respect to the direction of the pressure applied to the tube sheet. A hollow fiber separation membrane characterized in that the tube sheet has an outer peripheral portion in which the hollow fiber bundle having a thickness of 3 mm or more is not embedded on the outer periphery of the hollow fiber bundle embedded in the tube sheet. About the module.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、改良された耐圧性
および耐久性を持った中空糸分離膜モジュールに関す
る。特に、高圧、又は、高圧且つ高温の混合ガスが供給
される中空糸分離膜モジュールにおける、管板の耐圧性
および耐久性の改良に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hollow fiber separation membrane module having improved pressure resistance and durability. In particular, the present invention relates to improvement of pressure resistance and durability of a tube sheet in a hollow fiber separation membrane module to which high-pressure gas or a mixed gas of high pressure and high temperature is supplied.
【0002】[0002]
【従来の技術】中空糸分離膜モジュールは、通常、選択
透過性を有する中空糸を数百本〜数十万本集束した中空
糸束と、前記中空糸束の少なくとも一方の端部おいて中
空糸が開口状態を保持するように前記中空糸束を埋め込
んで固着している樹脂製の管板とを含んで構成される中
空糸分離膜エレメントの1つ以上を、少なくとも混合物
供給口、透過物排出口、及び、非透過物排出口を備える
容器内に、中空糸の内部へ通じる空間と中空糸の外部へ
通じる空間が隔絶するように装着して構成されている。2. Description of the Related Art A hollow fiber separation membrane module usually comprises a hollow fiber bundle containing hundreds to hundreds of thousands of hollow fibers having selective permeability, and a hollow fiber bundle at least one end of the hollow fiber bundle. At least a mixture supply port and a permeate containing at least one hollow fiber separation membrane element including a resin-made tube plate in which the hollow fiber bundle is embedded and fixed so that the yarn maintains an open state. In a container provided with a discharge port and a non-permeate discharge port, a space communicating with the inside of the hollow fiber and a space communicating with the outside of the hollow fiber are mounted so as to be isolated from each other.
【0003】中空糸分離膜モジュールの代表的形態の模
式図(横断面図)を図1〜2に示した。図1は、供給さ
れる混合物が中空糸の内側へ通じる中空フィード型のモ
ジュールである。高圧の混合物が供給されると、容器1
と管板4とで囲まれ混合物供給口5に面した空間と、中
空糸の内側と、容器1と管板4’とで囲まれ非透過物排
出口6に面した空間とが高圧側になり、一方、容器1と
2つの管板4、4’とで囲まれ透過物排出口7に面した
中空糸の外側の空間が低圧側になる。管板には高圧側か
ら圧力が加わる。1 and 2 are schematic views (cross-sectional views) showing typical forms of hollow fiber separation membrane modules. FIG. 1 is a hollow feed type module in which the supplied mixture leads to the inside of the hollow fiber. When the high pressure mixture is supplied, the container 1
The space surrounded by the tube sheet 4 and the tube sheet 4 and facing the mixture supply port 5, the inside of the hollow fiber, and the space surrounded by the container 1 and the tube sheet 4 ′ and facing the non-permeate discharge port 6 are on the high pressure side. On the other hand, the space outside the hollow fiber, which is surrounded by the container 1 and the two tube plates 4 and 4 ′ and faces the permeate discharge port 7, becomes the low-pressure side. Pressure is applied to the tube plate from the high pressure side.
【0004】図2は、供給される混合物が中空糸の外側
へ通じるシェルフィード型のモジュールである。高圧の
混合物が供給されると、容器1と2つの管板4、4’と
で囲まれ混合物供給口5及び非透過物排出口6に面した
中空糸の外側の空間が高圧側になり、一方、中空糸の内
側と、容器1と管板4、4’とで囲まれ透過物排出口
7、7’に面した2つの空間とが低圧側になる。管板に
は高圧側から圧力が加わる。FIG. 2 shows a shell-feed type module in which the supplied mixture communicates with the outside of the hollow fiber. When the high-pressure mixture is supplied, the space outside the hollow fiber, which is surrounded by the container 1 and the two tube plates 4, 4 ′ and faces the mixture supply port 5 and the non-permeate discharge port 6, becomes the high-pressure side, On the other hand, the inside of the hollow fiber and the two spaces surrounded by the container 1 and the tube sheets 4 and 4 ′ and facing the permeate discharge ports 7 and 7 ′ are on the low pressure side. Pressure is applied to the tube plate from the high pressure side.
【0005】容器に管板を堅固に取付け且つ位置ずれを
起こさないようにするために、種々の手段がある。その
ひとつは容器と管板とが接触する位置に凹凸をつくり、
管板と嵌合させて取付ける方法である。図3に容器と管
板との接触部分の模式図(横断面図)を示した。この方
法は製造が容易であるので好ましい。しかしながら、こ
の方法では、中空フィードの場合はB面のコーナー部の
近傍で又シェルフィードの場合はA面のコーナー部の近
傍で管板に集中応力が生じて亀裂が発生し易くなり、管
板の耐圧性が低くなるという問題があった。特に、大型
モジュールで管板の径が大きい場合や、使用時の圧力や
温度などの条件が厳しい場合や、長期間連続的に又は間
欠的に使用する場合などにおいて、管板に亀裂が発生し
てモジュールが使えなくなることがあり、管板の耐圧性
がより高い中空糸分離膜モジュールが求められていた。There are various means for securely attaching the tubesheet to the container and preventing misalignment. One of them is to make unevenness at the position where the container and the tube sheet come into contact,
This is a method of fitting by fitting with the tube sheet. FIG. 3 shows a schematic diagram (cross-sectional view) of the contact portion between the container and the tube sheet. This method is preferable because it is easy to manufacture. However, in this method, in the case of the hollow feed, concentrated stress is generated in the tube sheet in the vicinity of the corner portion of the B surface and in the case of the shell feed in the vicinity of the corner portion of the A surface, cracks are likely to occur and There is a problem that the pressure resistance of the device becomes low. In particular, cracks may occur in the tube sheet when the diameter of the tube sheet is large in a large module, when the conditions such as pressure and temperature during use are severe, or when it is used continuously or intermittently for a long period of time. Therefore, there is a demand for a hollow fiber separation membrane module with a higher pressure resistance of the tube sheet.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、管板
の耐圧性および耐久性が改良された中空糸分離膜モジュ
ールを提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a hollow fiber separation membrane module having improved pressure resistance and durability of a tube sheet.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】容器と管板とが接触する
位置に凹凸を備え、容器と管板とを嵌合させて取付けら
れた中空糸分離膜モジュールにおいては、使用時に供給
混合物からの圧力を受けて管板に応力が発生して歪を生
じる。この応力および歪は管板の各部分で均一ではな
く、ある部分に集中して最大応力および最大歪が生じ
る。この最大応力および最大歪が管板の機械的強度を越
えた時、管板に亀裂が発生する。Means for Solving the Problems In a hollow fiber separation membrane module provided with irregularities at a position where a container and a tube sheet are in contact with each other and fitted by fitting the container and the tube sheet, the hollow fiber separation membrane module is Under the pressure, stress is generated in the tube sheet to cause strain. This stress and strain are not uniform in each part of the tube sheet, and are concentrated in a certain part to generate maximum stress and maximum strain. When the maximum stress and the maximum strain exceed the mechanical strength of the tube sheet, cracks occur in the tube sheet.
【0008】本発明の発明者らは、管板の形状や形態を
種々検討した結果、集中応力および歪を抑制できる管板
形態を見出した。また、前記管板形態を有する中空糸分
離膜モジュールが耐圧性および耐久性において優れたも
のであることを見出して、本発明に到達した。すなわ
ち、本発明は、少なくとも、多数本の中空糸分離膜から
なる中空糸束と、前記中空糸束を固着し包埋している管
板と、それらを収納する容器とを含んで構成された中空
糸分離膜モジュールにおいて、管板と容器とが接触した
面であって使用時に圧力が加わる受圧面が、高圧側から
低圧側へ向かって管板径が小さくなるようなテーパーに
なっており、且つ、そのテーパー面が管板に加わる圧力
の方向に対して25°〜60°の角度を持って形成され
ていることを特徴とする中空糸分離膜モジュ−ルに関す
る。また、管板が、管板内に包埋した中空糸束の外周
に、3mm以上の厚さを持った中空糸束を包埋していな
い外周部を有することを特徴とする中空糸分離膜モジュ
ールに関する。As a result of various studies on the shape and form of the tube sheet, the inventors of the present invention have found a tube sheet shape capable of suppressing concentrated stress and strain. Further, they have found that the hollow fiber separation membrane module having the tube sheet form is excellent in pressure resistance and durability, and arrived at the present invention. That is, the present invention is configured to include at least a hollow fiber bundle composed of a large number of hollow fiber separation membranes, a tube plate in which the hollow fiber bundles are fixed and embedded, and a container for storing them. In the hollow fiber separation membrane module, the pressure receiving surface to which pressure is applied during use, which is the surface where the tube sheet and the container are in contact, is tapered so that the tube sheet diameter decreases from the high pressure side to the low pressure side, Further, the present invention relates to a hollow fiber separation membrane module characterized in that its tapered surface is formed at an angle of 25 ° to 60 ° with respect to the direction of pressure applied to the tube sheet. The hollow fiber separation membrane is characterized in that the tube sheet has an outer peripheral portion in which the hollow fiber bundle having a thickness of 3 mm or more is not embedded, on the outer circumference of the hollow fiber bundle embedded in the tube sheet. Regarding modules.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】本発明の中空糸分離膜モジュール
における、好ましい実施形態を以下に列挙する。
1)管板と容器とが接触した面であって使用時に圧力を
受ける受圧面が、高圧側から低圧側へ向かって管板径が
小さくなるようなテーパーになっており、且つ、そのテ
ーパー面(受圧面)が管板に加わる圧力の方向に対して
25°〜60°の角度、特に好ましくは25°〜45°
の角度を持って形成されている。
2)管板が、管板内に包埋した中空糸束の外周に、3m
m以上、好ましくは3mm〜30mm、特に好ましくは
5mm〜20mmの厚さを持った中空糸束を包埋してい
ない外周部を有している。
3)管板の中空糸束を包埋していない外周部の厚さを指
定寸法にするためのガイドの役割を持った突起部を容器
の内面に備える。
4)前記受圧面(テーパー面)が前記突起部の一面を形
成している。
5)管板材料が、熱硬化性樹脂、特に好ましくはエポキ
シ樹脂系材料からなっている。
6)管板の外径が20cm以上である大型の中空糸分離
膜モジュール。
7)混合ガスから少なくともひとつのガスを選択的に透
過させる中空糸ガス分離膜モジュール。
8)富化窒素空気、富化酸素空気、乾燥空気、二酸化炭
素、水素、または、有機蒸気のいずれかを分離回収する
ための中空糸分離膜モジュール。
9)非対称ポリイミド中空糸膜からなる中空糸ガス分離
膜モジュール。
10)円筒状容器の管板が位置する内面に円周状に凹状
溝が形成され、前記凹状溝に嵌合するように管板が形成
され、前記凹状溝を構成する受圧面が高圧側から低圧側
へ向かって管板径が小さくなるようなテーパーになって
おり、前記テーパー面が管板に加わる圧力の方向に対し
て25°〜60°の角度を持っており、更に、前記テー
パー面が、管板の中空糸束を包埋していない外周部の厚
さを所定寸法にするためのガイドとなる突起部の一面を
形成している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the hollow fiber separation membrane module of the present invention are listed below. 1) The pressure receiving surface, which is the surface where the tube sheet and the container are in contact with each other and receives pressure during use, is tapered so that the tube sheet diameter decreases from the high pressure side to the low pressure side, and the tapered surface The (pressure receiving surface) is at an angle of 25 ° to 60 ° with respect to the direction of pressure applied to the tube sheet, particularly preferably 25 ° to 45 °.
Is formed with an angle of. 2) The tube sheet is 3 m on the outer circumference of the hollow fiber bundle embedded in the tube sheet.
It has an outer peripheral portion that does not embed a hollow fiber bundle having a thickness of m or more, preferably 3 mm to 30 mm, particularly preferably 5 mm to 20 mm. 3) The inner surface of the container is provided with a protrusion that serves as a guide for adjusting the thickness of the outer peripheral portion of the tube sheet that does not embed the hollow fiber bundle to a specified dimension. 4) The pressure receiving surface (tapered surface) forms one surface of the protrusion. 5) The tube sheet material is a thermosetting resin, particularly preferably an epoxy resin material. 6) A large hollow fiber separation membrane module having an outer diameter of the tube sheet of 20 cm or more. 7) A hollow fiber gas separation membrane module that selectively permeates at least one gas from a mixed gas. 8) A hollow fiber separation membrane module for separating and recovering either enriched nitrogen air, enriched oxygen air, dry air, carbon dioxide, hydrogen, or organic vapor. 9) A hollow fiber gas separation membrane module comprising an asymmetric polyimide hollow fiber membrane. 10) A concave groove is formed circumferentially on the inner surface of the cylindrical container where the tube plate is located, the tube plate is formed so as to fit in the concave groove, and the pressure receiving surface forming the concave groove is arranged from the high pressure side. The taper surface is tapered such that the diameter of the tube sheet decreases toward the low pressure side, and the tapered surface has an angle of 25 ° to 60 ° with respect to the direction of pressure applied to the tube sheet. However, it forms one surface of the protrusion that serves as a guide for adjusting the thickness of the outer peripheral portion of the tube sheet that does not embed the hollow fiber bundle to a predetermined dimension.
【0010】本発明の中空糸分離膜モジュールは、少な
くとも、多数本の中空糸分離膜からなる中空糸束と、前
記中空糸束を固着し包埋している管板と、それらを収納
する容器とを含んで構成された中空糸分離膜モジュール
において、管板と容器とが接触した面であって使用時に
圧力が加わる受圧面が、高圧側から低圧側へ向かって管
板径が小さくなるようなテーパーになっており、且つ、
そのテーパー面が管板に加わる圧力の方向に対して25
°〜60°の角度を持って構成されている。受圧面と
は、管板と容器(外套あるいは内套)とが接触した面で
あって、使用時に供給混合物の圧力により管板が容器に
押し付けられることによって、圧力を受ける面である。The hollow fiber separation membrane module of the present invention comprises at least a hollow fiber bundle composed of a large number of hollow fiber separation membranes, a tube sheet in which the hollow fiber bundles are fixed and embedded, and a container for storing them. In a hollow fiber separation membrane module configured to include a tube sheet and a container, the pressure receiving surface, to which pressure is applied during use, is a tube sheet diameter that decreases from the high pressure side to the low pressure side. It is a taper, and
The taper surface is 25 against the direction of pressure applied to the tube sheet.
It is configured with an angle of 60 °. The pressure receiving surface is a surface where the tube sheet and the container (outer shell or inner shell) are in contact with each other, and is a surface which receives pressure when the tube sheet is pressed against the container by the pressure of the feed mixture during use.
【0011】本発明では、管板の受圧面を高圧側から低
圧側へ向かって管板径が小さくなるようなテーパーにす
ることによって、集中応力および歪の発生を抑制してい
る。具体的には、受圧面を、管板が受ける圧力の方向に
対して25°〜60°、特に25°〜45°の角度を持
つように形成したときには、集中応力の発生を有効に抑
えることができ、管板の耐圧性を大幅に改良できる。2
5°未満の角度であったり、60°を越える角度の時
は、管板内に生じる集中応力を十分に抑制できなくて、
容易に管板に亀裂が生じやすくなるので好ましくない。
さらに、本発明の中空糸分離膜モジュールでは、管板
の、受圧面の両端部に対応する部分が、それぞれ90°
以上且つ270°以下の鈍角になることによっても、亀
裂の発生が抑制されている。In the present invention, the pressure receiving surface of the tube sheet is tapered so that the tube sheet diameter decreases from the high pressure side to the low pressure side, thereby suppressing the occurrence of concentrated stress and strain. Specifically, when the pressure receiving surface is formed to have an angle of 25 ° to 60 °, particularly 25 ° to 45 ° with respect to the direction of the pressure received by the tube sheet, the occurrence of concentrated stress is effectively suppressed. It is possible to significantly improve the pressure resistance of the tube sheet. Two
When the angle is less than 5 ° or more than 60 °, the concentrated stress generated in the tube sheet cannot be sufficiently suppressed,
This is not preferable because cracks easily occur in the tube sheet.
Further, in the hollow fiber separation membrane module of the present invention, the portions of the tube plate corresponding to both ends of the pressure receiving surface are each 90 °.
The occurrence of cracks is also suppressed by the obtuse angle of 270 ° or more.
【0012】管板の耐圧性を向上させるために、容器と
管板の接触部の凹凸を大きくして受圧面を広くしたり、
管板が受ける圧力方向の管板の厚さを厚くすることが考
えられる。しかし、受圧面を広くしたり又は管板を厚く
しても、部分的な集中応力を押さえることはできないの
で耐圧性を大幅に改良することはできない。しかも、凹
凸を大きくしたり管板の厚さを厚くすると、容器外寸が
大きくなって、コンパクトな中空糸分離膜モジュールを
得ることが難くなるので好ましくない。In order to improve the pressure resistance of the tube sheet, the unevenness of the contact portion between the container and the tube sheet is increased to widen the pressure receiving surface,
It is conceivable to increase the thickness of the tube sheet in the pressure direction that the tube sheet receives. However, even if the pressure receiving surface is widened or the tube sheet is thickened, the partial concentrated stress cannot be suppressed, so that the pressure resistance cannot be significantly improved. Moreover, if the irregularities are increased or the tube sheet is thickened, the outer dimension of the container is increased, and it is difficult to obtain a compact hollow fiber separation membrane module, which is not preferable.
【0013】更に、本発明の中空糸分離膜モジュール
は、管板が、管板内の包埋した中空糸束の外周に、3m
m以上の、好ましくは3〜30mm、特に5〜20mm
の厚さ(肉厚)を持った中空糸束を包埋していない外周
部を有することが好ましい。管板内の中空糸束の外周部
には比較的大きな応力が発生し易く、この部分の肉厚が
3mm未満では、その最小肉厚部分で容易に亀裂が発生
するので好ましくない。この外周部の厚さが30mmを
越えると、容器外寸が大きくなって、コンパクトな中空
糸分離膜モジュールを得ることができないので好ましく
ない。Further, in the hollow fiber separation membrane module of the present invention, the tube sheet is 3 m on the outer circumference of the hollow fiber bundle embedded in the tube sheet.
m or more, preferably 3 to 30 mm, particularly 5 to 20 mm
It is preferable to have an outer peripheral portion in which the hollow fiber bundle having the thickness (thickness) is not embedded. A relatively large stress is likely to be generated in the outer peripheral portion of the hollow fiber bundle in the tube sheet, and if the thickness of this portion is less than 3 mm, cracking easily occurs in the minimum thickness portion, which is not preferable. When the thickness of the outer peripheral portion exceeds 30 mm, the outer dimension of the container becomes large and a compact hollow fiber separation membrane module cannot be obtained, which is not preferable.
【0014】また、管板の中空糸束の外周にある、中空
糸束を包埋していない外周部の厚さ(肉厚)を所定寸法
にするためのガイドの役割を持った突起部を、容器の内
面に備えると、この突起部が中空糸束が外周部へ広がる
ことを防いで前記外周部の肉厚を容易に且つ確実に所定
寸法以上にすることができるので好適である。したがっ
て、この突起部は管板の近傍に配置するのが好ましい。
特に、この突起部を、使用時に圧力を受ける受圧面の近
傍に設けて、受圧面近傍の管板の中空糸束が包埋されて
いない外周部の厚さ(肉厚)を所定寸法以上にすること
が、亀裂の発生を抑制するために有効である。更に、テ
ーパーになっている受圧面が、管板の中空糸束を包埋し
ていない外周部を所定の厚さにするためのガイドの役割
を持つ突起部の一面を形成した一体構造にすると、単純
でコンパクトになり、製造も容易になるので好適であ
る。Further, a protrusion having a role of a guide for adjusting the thickness (wall thickness) of the outer peripheral portion of the hollow fiber bundle of the tube sheet not embedding the hollow fiber bundle to a predetermined dimension is provided. It is preferable to provide it on the inner surface of the container because the protrusion prevents the hollow fiber bundle from spreading to the outer peripheral portion, and the wall thickness of the outer peripheral portion can be easily and surely made equal to or larger than a predetermined dimension. Therefore, it is preferable to dispose the protrusion in the vicinity of the tube sheet.
In particular, this protrusion is provided in the vicinity of the pressure receiving surface that receives pressure during use, and the thickness (wall thickness) of the outer peripheral portion of the tube sheet in the vicinity of the pressure receiving surface where the hollow fiber bundle is not embedded is set to a predetermined value or more. It is effective to suppress the generation of cracks. Furthermore, if the taper pressure-receiving surface forms one surface of the protrusion that serves as a guide for making the outer peripheral portion of the tube sheet that does not embed the hollow fiber bundle a predetermined thickness, It is preferable because it is simple and compact and manufacturing is easy.
【0015】本発明の中空糸分離膜モジュールにおい
て、容器は少なくとも混合物供給口、透過物排出口、及
び、非透過物排出口を備え、中空糸束と管板からなる中
空糸エレメントをその内部に収納して固定し、中空糸の
内部へ通じる空間と中空糸の外部へ通じる空間が隔絶す
ることができるものであれば、特に限定されるものでは
ない。一端又は両端が開口した筒状物とその一端又は両
端の開口部を蓋うキャップから構成されていてもよく、
箱状物とその開口部を蓋うキャップから構成されていて
もよい。また、容器は、中空糸分離膜エレメントを装着
する内套と、その中空糸エレメントを装着した内套を収
納する外套との二重構造であっても構わない。外套と内
套との二重構造の場合は、内套の内側に凹凸が備えら
れ、その凹凸と装着する中空糸エレメントの管板が嵌合
するように取付けられる。大型のモジュールでは両端部
が開口した円筒容器とその両端開口部を蓋うキャップか
らなることが多い。In the hollow fiber separation membrane module of the present invention, the container is provided with at least a mixture supply port, a permeate discharge port, and a non-permeate discharge port, and a hollow fiber element consisting of a hollow fiber bundle and a tube plate is provided therein. It is not particularly limited as long as it can be housed and fixed and the space communicating with the inside of the hollow fiber and the space communicating with the outside of the hollow fiber can be isolated. It may be composed of a tubular object having one end or both ends opened and a cap that covers the opening at one end or both ends,
It may be composed of a box and a cap that covers the opening. Further, the container may have a double structure of an inner jacket for mounting the hollow fiber separation membrane element and an outer jacket for accommodating the inner jacket mounting the hollow fiber element. In the case of the dual structure of the outer jacket and the inner jacket, the inner jacket is provided with irregularities, and the irregularities are attached so that the tube sheet of the hollow fiber element to be fitted fits. A large module is often composed of a cylindrical container whose both ends are open and a cap which covers the openings at both ends.
【0016】本発明の中空糸分離膜モジュールにおい
て、中空糸膜は、分離対象物や分離条件に適合した材料
で形成されたものを好適に用いることができる。例え
ば、ポリオレフィン、ポリブタジエン、シリコーン樹
脂、セルロース系高分子、ポリアミド、ポリスルホン、
ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、
ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィ
ッド、ポリアリレート、ポリカーボネートなどのエラス
トマー材料やガラス状ポリマー材料でもよく、さらに、
ゼオライトなどのセラミック材料、炭素材料、ポリマー
を部分炭素化した材料、カルド型ポリイミドなどの剛直
なポリマー材料、および、前記材料を含む複合材料でも
よい。また、本発明の中空糸分離膜は、均質性のもので
も、複合膜や非対称膜などの不均質性のものでもよく、
多孔性のものでも非多孔性のものでもよい。また、中空
糸分離膜の膜厚は10〜500μmで外径が50〜20
00μmのものを好適に挙げることができる。In the hollow fiber separation membrane module of the present invention, as the hollow fiber membrane, a hollow fiber membrane formed of a material suitable for an object to be separated and separation conditions can be preferably used. For example, polyolefin, polybutadiene, silicone resin, cellulosic polymer, polyamide, polysulfone,
Polyimide, polyether imide, polyamide imide,
Elastomer materials such as polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polycarbonate, etc. or glassy polymer materials may be used.
It may be a ceramic material such as zeolite, a carbon material, a material obtained by partially carbonizing a polymer, a rigid polymer material such as a cardo type polyimide, or a composite material containing the above material. Further, the hollow fiber separation membrane of the present invention may be homogenous or heterogeneous such as a composite membrane or an asymmetric membrane,
It may be porous or non-porous. The hollow fiber separation membrane has a thickness of 10 to 500 μm and an outer diameter of 50 to 20 μm.
Those having a diameter of 00 μm can be preferably mentioned.
【0017】混合物ガスが高圧状態で供給される用途で
は、管板に生じる応力が極めて大きくなるので、集中応
力の発生を抑制して管板の耐圧性を改良した本発明の中
空糸分離膜は極めて有用である。例えば、中空糸分離膜
モジュールの混合物供給口に空気を供給して、非透過物
排出口から富化窒素空気及び/又は透過物排出口から富
化酸素空気を得る場合には、空気を0.05〜20MP
a(ゲージ圧)の高圧にして供給する。このような高圧
の空気を供給される場合には、本発明の中空糸分離膜モ
ジュールは極めて好適である。また、含水の有機溶剤を
高温に加熱した水蒸気と有機蒸気との混合ガスを供給し
て非透過物排出口から脱水された有機蒸気を回収する場
合には、供給ガスを高圧及び高温状態で供給する。この
場合には、圧力によって発生した応力に加えて、温度に
よる膨張や収縮によって発生する応力が加わるので、管
板に大きな応力が発生し易い。応力集中を抑制して管板
の耐圧性および耐久性を改良した本発明の中空糸分離膜
は、このような場合にも好適に用いることができる。本
発明の中空糸分離膜モジュールは、前記の富化窒素空
気、富化酸素空気、有機蒸気のほかに、乾燥空気、二酸
化炭素、水素等の分離回収においても好適に用いること
ができる。更に、上述のような用途に用いられる中空糸
分離膜モジュールには、分離するガスの分離係数が高く
且つ耐圧性や耐熱性に優れたポリイミドからなる非対称
性中空糸膜を好適に用いることができる。In the application in which the mixture gas is supplied under high pressure, the stress generated in the tube sheet becomes extremely large. Therefore, the hollow fiber separation membrane of the present invention in which the occurrence of concentrated stress is suppressed and the pressure resistance of the tube sheet is improved. Extremely useful. For example, when air is supplied to the mixture supply port of the hollow fiber separation membrane module to obtain enriched nitrogen air from the non-permeate outlet and / or enriched oxygen air from the permeate outlet, the air is adjusted to 0. 05-20MP
Supply at a high pressure of a (gauge pressure). When such high-pressure air is supplied, the hollow fiber separation membrane module of the present invention is extremely suitable. When supplying a mixed gas of water vapor and organic vapor obtained by heating a water-containing organic solvent to a high temperature and recovering dehydrated organic vapor from the non-permeate discharge port, supply the supply gas under high pressure and high temperature. To do. In this case, in addition to the stress generated by the pressure, the stress generated by the expansion and contraction due to the temperature is applied, so that a large stress is easily generated in the tube sheet. The hollow fiber separation membrane of the present invention, in which stress concentration is suppressed and the pressure resistance and durability of the tube sheet are improved, can be suitably used in such a case. The hollow fiber separation membrane module of the present invention can be preferably used for separation and recovery of dry air, carbon dioxide, hydrogen and the like in addition to the enriched nitrogen air, enriched oxygen air and organic vapor. Furthermore, for the hollow fiber separation membrane module used for the above-mentioned applications, an asymmetric hollow fiber membrane made of polyimide, which has a high separation coefficient of the gas to be separated and is excellent in pressure resistance and heat resistance, can be preferably used. .
【0018】本発明の中空糸分離膜モジュールは、前記
の中空糸分離膜エレメントの1つ以上を、少なくとも混
合物供給口、透過物排出口、未透過物排出口を備えるよ
う容器内に収納して構成されるものである。モジュール
の形態は特に限定されるものではない。中空フィードタ
イプでもシェルフィードタイプでもよく、キャリアーガ
スを用いるタイプでもキャリアーガスを用いないタイプ
でもよい。キャリアーガスを用いるタイプでは、容器に
キャリアーガス導入口が配置されたり、エレメントにキ
ャリアーガス導入管が配置される。キャリアーガス導入
管は中空糸束の略中心部に配置される芯管であってもよ
い。In the hollow fiber separation membrane module of the present invention, one or more of the above hollow fiber separation membrane elements are housed in a container so as to have at least a mixture supply port, a permeate discharge port, and a non-permeate discharge port. It is composed. The form of the module is not particularly limited. It may be a hollow feed type or a shell feed type, and may be a type using a carrier gas or a type not using a carrier gas. In the type using a carrier gas, a carrier gas introduction port is arranged in the container or a carrier gas introduction pipe is arranged in the element. The carrier gas introducing pipe may be a core pipe arranged at substantially the center of the hollow fiber bundle.
【0019】中空糸分離膜モジュールは、収納される中
空糸分離膜エレメントの形状や混合物供給口、透過物排
出口、未透過物排出口などの配置によって種々の形態を
取り得る。例えば、円筒状であっても箱型のものでもよ
い。いずれの場合も、モジュール内では、中空糸分離膜
の内外に通じるそれぞれの空間はお互いに隔絶されてお
り、供給された流体はモジュール混合物供給口から、中
空糸の内側か外側のどちらか一方の側へ導入され、膜の
表面に接しながら流れてモジュール外へ未透過物排出口
から排出され、その間膜を選択的に透過した成分は膜の
反対側(透過側)の空間に通じている透過物排出口から
モジュール外へ排出されるように構成されている。ま
た、本発明の中空糸分離膜モジュールにおいて、容器や
芯管などは、所定の強度、気密性および耐圧性を備えて
いれば特に限定はなく、ステンレスなどの金属材料、プ
ラスチック材料、繊維強化プラスチック材料、または、
セラミックス材料等により形成できる。また、必要に応
じて、接着剤やボルトナットやパッキン類等を用いて構
成される。The hollow fiber separation membrane module can take various forms depending on the shape of the hollow fiber separation membrane element to be housed and the arrangement of the mixture supply port, the permeate discharge port, the non-permeate discharge port, and the like. For example, it may be cylindrical or box-shaped. In any case, in the module, the spaces communicating with the inside and outside of the hollow fiber separation membrane are isolated from each other, and the supplied fluid is supplied from the module mixture supply port to either the inside or the outside of the hollow fiber. Introduced to the side, flowing while contacting the surface of the membrane, discharged from the unpermeate outlet to the outside of the module, the components selectively permeating the intervening membrane are permeated to the space on the opposite side (permeation side) of the membrane. It is configured to be discharged from the module to the outside of the module. Further, in the hollow fiber separation membrane module of the present invention, the container, core tube, etc. are not particularly limited as long as they have predetermined strength, airtightness and pressure resistance, and metal materials such as stainless steel, plastic materials, fiber reinforced plastics. Material, or
It can be formed of a ceramic material or the like. Also, if necessary, an adhesive, bolts and nuts, packings, and the like are used.
【0020】以下に、本発明の実施形態の例を概略の横
断面図によって説明する。尚、これらの図は、本発明の
特徴となる容器と管板の接触部の近傍部分を示してあ
る。本発明はこの形態に限定されるものではない。図4
は、本発明の中空糸分離膜モジュールの中空フィード型
の一例である。円筒状容器の内側に円周状に凹状溝があ
り、この凹状溝に嵌合して管板が形成されている。この
中空糸分離膜モジュールが使用される時、空間10が高
圧側であり、空間11が低圧側である。受圧面9は高圧
側よりも低圧側で管板の径が小さくなるようなテーパー
になっている。管板に加わる圧力の方向は、この横断面
図上に示した破線の矢印のとおりであるので、前記受圧
面(テーパー面)9は、前記矢印に対して25°〜60
°の角度を持って交叉するように形成されている。An example of an embodiment of the present invention will be described below with reference to a schematic cross-sectional view. In addition, these figures show the vicinity of the contact portion between the container and the tube sheet, which is a feature of the present invention. The present invention is not limited to this form. Figure 4
Is an example of a hollow feed type of the hollow fiber separation membrane module of the present invention. A cylindrical groove is provided on the inner side of the cylindrical container, and a tube sheet is formed by fitting the groove into the groove. When this hollow fiber separation membrane module is used, the space 10 is the high pressure side and the space 11 is the low pressure side. The pressure receiving surface 9 is tapered so that the diameter of the tube sheet becomes smaller on the low pressure side than on the high pressure side. The direction of the pressure applied to the tube sheet is as indicated by the broken line arrow shown on the cross-sectional view, so that the pressure receiving surface (tapered surface) 9 is 25 ° to 60 ° with respect to the arrow.
It is formed to intersect at an angle of °.
【0021】図5は、本発明の中空糸分離膜モジュール
のシェルフィード型の一例である。円筒状容器の内側に
円周状に凹状溝があり、この凹状溝に嵌合して管板が形
成されている。この中空糸分離膜モジュールが使用され
る時、空間10が高圧側であり、空間11が低圧側であ
る。受圧面9は高圧側よりも低圧側で管板の径が小さく
なるようなテーパーになっている。管板に加わる圧力の
方向は、この横断面図上に示した破線の矢印のとおりで
あるので、前記受圧面(テーパー面)9は、前記矢印に
対して25°〜60°の角度を持って交叉するように形
成されている。また、容器の内面には突起部8があり、
管板の包埋された中空糸束の外周の中空糸束を包埋して
いない外周部の厚さ(肉厚)12を3mm以上の所定寸
法にするためのガイドの役割を果たしている。FIG. 5 shows an example of the shell feed type of the hollow fiber separation membrane module of the present invention. A cylindrical groove is provided on the inner side of the cylindrical container, and a tube sheet is formed by fitting the groove into the groove. When this hollow fiber separation membrane module is used, the space 10 is the high pressure side and the space 11 is the low pressure side. The pressure receiving surface 9 is tapered so that the diameter of the tube sheet becomes smaller on the low pressure side than on the high pressure side. The direction of the pressure applied to the tube sheet is as shown by the dashed arrow shown on the cross-sectional view, so that the pressure receiving surface (tapered surface) 9 has an angle of 25 ° to 60 ° with respect to the arrow. Are formed so as to cross each other. Also, there is a protrusion 8 on the inner surface of the container,
It serves as a guide for making the outer peripheral thickness (wall thickness) 12 of the outer periphery of the hollow fiber bundle in which the tube sheet is embedded not embedded in the hollow fiber bundle a predetermined dimension of 3 mm or more.
【0022】図6は、本発明の中空糸分離膜モジュール
の中空フィード型の一例である。円筒状容器の内側の円
周に凹状溝があり、この凹状溝に嵌合して管板が形成さ
れている。この中空糸分離膜モジュールが使用される
時、空間10が高圧側であり、空間11が低圧側であ
る。受圧面9は高圧側よりも低圧側で管板の径が小さく
なるようなテーパーになっている。前記受圧面(テーパ
ー面)9は、管板が受ける圧力の方向に対して25°〜
60°の角度を持つように形成されている。また、容器
の内面には突起部8があり、管板の包埋された中空糸束
の外周の中空糸束を包埋していない外周部の厚さ12を
3mm以上の所定寸法にするためのガイドの役割を果た
している。しかも、前記テーパー面が、管板の中空糸束
を包埋していない外周部の厚さを所定寸法にするための
ガイドの役割を持った突起部8の一面を形成している。FIG. 6 shows an example of the hollow feed type of the hollow fiber separation membrane module of the present invention. There is a concave groove on the inner circumference of the cylindrical container, and the tube sheet is formed by fitting into the concave groove. When this hollow fiber separation membrane module is used, the space 10 is the high pressure side and the space 11 is the low pressure side. The pressure receiving surface 9 is tapered so that the diameter of the tube sheet becomes smaller on the low pressure side than on the high pressure side. The pressure receiving surface (tapered surface) 9 is 25 ° to the direction of pressure received by the tube sheet.
It is formed to have an angle of 60 °. Further, there is a protrusion 8 on the inner surface of the container so that the thickness 12 of the outer peripheral portion of the outer peripheral portion of the hollow fiber bundle in which the tube sheet is embedded does not embed the hollow fiber bundle is 3 mm or more. Plays the role of a guide. Moreover, the tapered surface forms one surface of the projection 8 having a role of a guide for making the thickness of the outer peripheral portion of the tube sheet, which does not embed the hollow fiber bundle, predetermined.
【0023】[0023]
【実施例】以下に、本発明を実施例によって説明する。
尚、本発明は実施例に限定されない。
(シミュレーションによるテーパー角度による安全率の
算出)円筒状容器に収納され、管板の外径及び圧力方向
の厚さ、嵌合部凹状溝の深さ、外周部の肉厚(10m
m)、中空糸束の形態が同一で、受圧部テーパーと圧力
方向とのなす角度のみが異なった中空フィード型中空糸
分離膜モジュールにおいて、それぞれの管板で発生する
最大応力をコンピュータを用いたシミュレーションで算
出した。高圧側空間は1.4MPa(ゲージ圧)、低圧
側空間は0MPa(ゲージ圧)とした。管板をエポキシ
系樹脂としたときの機械的強度は既知であるので、(管
板の機械的強度)/(管板内で発生する最大応力)を安
全率として、得られた結果を表1に示した。受圧面テー
パーが圧力方向に対して90°や20°の角度の時は、
安全率が相対的に低く、更に管板に圧力が加わったとき
には亀裂が発生する危険性が高いことがわかる。一方、
30°や45°の角度の時は、極めて安全率が高いこと
がわかる。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.
The present invention is not limited to the embodiments. (Calculation of safety factor by taper angle by simulation) It is housed in a cylindrical container, the outer diameter of the tube plate and the thickness in the pressure direction, the depth of the concave groove of the fitting portion, and the wall thickness of the outer peripheral portion (10 m
m), in a hollow feed type hollow fiber separation membrane module in which the hollow fiber bundle has the same form and only the angle formed by the pressure receiving portion taper and the pressure direction is different, the maximum stress generated in each tube sheet is used by a computer. Calculated by simulation. The high pressure side space was 1.4 MPa (gauge pressure), and the low pressure side space was 0 MPa (gauge pressure). Since the mechanical strength when the tube sheet is made of epoxy resin is known, the safety factor is defined as (mechanical strength of tube sheet) / (maximum stress generated in tube sheet). It was shown to. When the pressure receiving surface taper is at an angle of 90 ° or 20 ° to the pressure direction,
It can be seen that the safety factor is relatively low and there is a high risk of cracking when pressure is applied to the tube sheet. on the other hand,
It can be seen that the safety factor is extremely high when the angle is 30 ° or 45 °.
【表1】
(シミュレーションによる外周部の最小厚さと発生する
歪の算出)円筒状容器に収納され、管板の外径及び圧力
方向の厚さ、嵌合部凹状溝の深さ、受圧面のテーパーと
圧力方向とのなす角度(30°)、中空糸束の形態が同
一で、外周部の最小の肉厚のみが異なった中空フィード
型中空糸分離膜モジュールにおいて、それぞれの管板内
で発生する歪(%)をコンピュータを用いたシミュレー
ションで算出した。高圧側空間は1.4MPa(ゲージ
圧)、低圧側空間は0MPa(ゲージ圧)とした。管板
をエポキシ系樹脂として既知の弾性率を用いた。得られ
た結果を表2に示した。外周部の最小厚さが1mmのと
きは、歪が大きくなることがわかる。[Table 1] (Calculation of minimum thickness of outer peripheral part and generated strain by simulation) It is housed in a cylindrical container, the outer diameter of the tube sheet and the thickness in the pressure direction, the depth of the concave groove of the fitting part, the taper of the pressure receiving surface and the pressure direction. In the hollow feed type hollow fiber separation membrane module having the same angle (30 °) and the form of the hollow fiber bundle and different only in the minimum outer peripheral wall thickness, the strain (%) generated in each tube sheet ) Was calculated by simulation using a computer. The high pressure side space was 1.4 MPa (gauge pressure), and the low pressure side space was 0 MPa (gauge pressure). A known elastic modulus was used for the tube sheet as an epoxy resin. The obtained results are shown in Table 2. It can be seen that the strain increases when the minimum thickness of the outer peripheral portion is 1 mm.
【表2】 [Table 2]
【0024】(実施例1)図4と同様の形態であって、
円筒状容器に収納され、管板の外径が25cm、圧力方
向の厚さ6cm、嵌合部凹状溝の深さ4.5mm、受圧
面のテーパーと圧力方向とのなす角度が30°、外周部
の肉厚が10mmの中空糸分離膜モジュールを作成し
た。中空糸は外径が400μmの非対称ポリイミド中空
糸膜であり、管板はエポキシ系樹脂を用いた。このモジ
ュールの高圧側の空間に、中空糸の開口部をシールして
水圧試験機にて水圧をかけて耐圧試験をおこなった。最
大10MPa(ゲージ圧)の水圧をかけたあと、水を取
り除いて、モジュールを観察した。管板に変化は見られ
なかった。
(実施例2)受圧面のテーパーと圧力方向とのなす角度
が45°であること以外は、実施例1と同様の中空糸分
離膜モジュールを作成した。このモジュールの高圧側の
空間に、中空糸の開口部をシールして水圧試験機にて水
圧をかけて耐圧試験をおこなったところ、8MPa(ゲ
ージ圧)を越えたところで、管板に亀裂が発生した。
(比較例1)管板の受圧面のテーパーと圧力方向とのな
す角度が90°であること以外は実施例1と同様の中空
糸分離膜モジュールを作成した。実施例1と同様に水圧
試験機を用いて耐圧試験をおこなったところ、4MPa
(ゲージ圧)で管板に亀裂が発生した。
(比較例2)管板の外周部の肉厚が1mmであること以
外は実施例1と同様の中空糸分離膜モジュールを作成し
た。実施例1と同様に水圧試験機を用いて耐圧試験をお
こなったところ、1MPa(ゲージ圧)で管板に亀裂が
発生した。(Embodiment 1) A configuration similar to that of FIG.
Stored in a cylindrical container, the outer diameter of the tube sheet is 25 cm, the thickness in the pressure direction is 6 cm, the depth of the concave groove of the fitting part is 4.5 mm, the angle between the taper of the pressure receiving surface and the pressure direction is 30 °, and the outer circumference A hollow fiber separation membrane module having a wall thickness of 10 mm was prepared. The hollow fiber was an asymmetric polyimide hollow fiber membrane having an outer diameter of 400 μm, and the tube sheet was made of epoxy resin. A pressure resistance test was conducted by sealing the opening of the hollow fiber in the high pressure side space of this module and applying water pressure with a water pressure tester. After applying a water pressure of 10 MPa (gauge pressure) at maximum, the water was removed and the module was observed. No change was seen in the tube sheet. (Example 2) A hollow fiber separation membrane module similar to that of Example 1 was prepared except that the angle between the taper of the pressure receiving surface and the pressure direction was 45 °. When a pressure resistance test was conducted by sealing the opening of the hollow fiber in the high pressure side space of this module and applying a water pressure with a water pressure tester, a crack occurred in the tube sheet when the pressure exceeded 8 MPa (gauge pressure). did. (Comparative Example 1) A hollow fiber separation membrane module was prepared in the same manner as in Example 1 except that the angle formed between the taper of the pressure receiving surface of the tube sheet and the pressure direction was 90 °. When a pressure resistance test was performed using a hydraulic tester in the same manner as in Example 1, it was 4 MPa.
(Gauge pressure) caused a crack in the tube sheet. (Comparative Example 2) A hollow fiber separation membrane module similar to that of Example 1 was prepared except that the wall thickness of the outer peripheral portion of the tube sheet was 1 mm. When a pressure resistance test was performed using a hydraulic tester in the same manner as in Example 1, a crack was generated in the tube sheet at 1 MPa (gauge pressure).
【0025】[0025]
【発明の効果】本発明は、以上説明したようなものであ
り、以下のような効果を奏する。すなわち、本発明は、
耐圧性が著しく改良された管板を持っており、供給され
る混合物の圧力が高い場合、モジュールが大型の場合、
温度などの条件がより厳しい場合、長期間又は間欠的に
使用する場合などでも耐久性が優れた中空糸分離膜モジ
ュールを提供することができる。特に、富化窒素空気、
富化酸素空気、乾燥空気、二酸化炭素、水素、あるい
は、有機蒸気を分離回収するために好適な、耐圧性及び
耐久性が改良された大型の中空糸分離膜モジュールを提
供することができる。The present invention is as described above, and has the following effects. That is, the present invention is
It has a tube plate with significantly improved pressure resistance, and when the pressure of the supplied mixture is high, when the module is large,
It is possible to provide a hollow fiber separation membrane module having excellent durability even when conditions such as temperature are more severe, or when it is used for a long period of time or intermittently. Especially enriched nitrogen air,
It is possible to provide a large-sized hollow fiber separation membrane module having improved pressure resistance and durability, which is suitable for separating and recovering enriched oxygen air, dry air, carbon dioxide, hydrogen, or organic vapor.
【図1】中空フィード型の中空糸分離膜モジュールの形
態の概要を説明するための参考図(横断面図)である。FIG. 1 is a reference diagram (cross-sectional view) for explaining an outline of the form of a hollow feed type hollow fiber separation membrane module.
【図2】シェルフィード型の中空糸分離膜モジュールの
形態の概要を説明するための参考図(横断面図)であ
る。FIG. 2 is a reference diagram (transverse cross-sectional view) for explaining the outline of the form of a shell feed type hollow fiber separation membrane module.
【図3】容器と管板との接触部分の形態を模式的に説明
するための参考図(横断面図)である。FIG. 3 is a reference diagram (transverse cross-sectional view) for schematically explaining the form of the contact portion between the container and the tube sheet.
【図4】本発明の中空糸分離膜モジュールの中空フィー
ド型の一例を示す概要の横断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a hollow feed type hollow fiber separation membrane module of the present invention.
【図5】本発明の中空糸分離膜モジュールのシェルフィ
ード型の一例を示す概要の横断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the shell feed type of the hollow fiber separation membrane module of the present invention.
【図6】本発明の中空糸分離膜モジュールの中空フィー
ド型の一例を示す概要の横断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of a hollow feed type hollow fiber separation membrane module of the present invention.
1:容器
2:中空糸膜
3:中空糸束
4、4’:管板
5:混合物供給口
6:非透過物排出口
7、7’:透過物排出口
8:突起部
9:テーパーになった受圧面
10:高圧側空間
11:低圧側空間
12:包埋された中空糸束の外周の中空糸束が包埋され
ていない管板の外周部1: Container 2: Hollow fiber membrane 3: Hollow fiber bundle 4, 4 ': Tube plate 5: Mixture supply port 6: Non-permeate discharge port 7, 7': Permeate discharge port 8: Protrusion 9: Tapered Pressure receiving surface 10: high pressure side space 11: low pressure side space 12: outer periphery of the embedded hollow fiber bundle outer peripheral portion of the tube sheet in which the hollow fiber bundle is not embedded
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D006 GA41 HA02 HA05 HA06 JA01C JA13A JA13C JA23Z JA25A JB06 KA12 MA01 MA06 MA30 MA31 MB04 MB15 MB16 MC01 MC03 MC05 MC11 MC22 MC47 MC49 MC54 MC58 MC58X MC59 MC61 MC62 MC65 PA05 PB62 PB63 PB64 PB66 PB70 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 4D006 GA41 HA02 HA05 HA06 JA01C JA13A JA13C JA23Z JA25A JB06 KA12 MA01 MA06 MA30 MA31 MB04 MB15 MB16 MC01 MC03 MC05 MC11 MC22 MC47 MC49 MC54 MC58 MC58X MC59 MC61 MC62 MC65 PA05 PB62 PB63 PB64 PB66 PB70
Claims (7)
る中空糸束と、前記中空糸束を固着し包埋している管板
と、それらを収納する容器とを含んで構成された中空糸
分離膜モジュールにおいて、管板と容器とが接触した面
であって使用時に圧力が加わる受圧面が、高圧側から低
圧側へ向かって管板径が小さくなるようなテーパーにな
っており、且つ、そのテーパー面が管板に加わる圧力の
方向に対して25°〜60°の角度を持って形成されて
いることを特徴とする中空糸分離膜モジュ−ル。1. A hollow structure including at least a hollow fiber bundle composed of a large number of hollow fiber separation membranes, a tube sheet in which the hollow fiber bundles are fixed and embedded, and a container for housing them. In the yarn separation membrane module, the pressure receiving surface to which pressure is applied during use, which is the surface where the tube sheet and the container are in contact, is tapered such that the tube sheet diameter decreases from the high pressure side to the low pressure side, and The hollow fiber separation membrane module is characterized in that its tapered surface is formed at an angle of 25 ° to 60 ° with respect to the direction of pressure applied to the tube sheet.
に、3mm以上の厚さを持った中空糸束を包埋していな
い外周部を有することを特徴とする前記請求項1に記載
の中空糸分離膜モジュール。2. The tube sheet has an outer peripheral portion in which the hollow fiber bundle having a thickness of 3 mm or more is not embedded, on the outer periphery of the hollow fiber bundle embedded in the tube sheet. The hollow fiber separation membrane module according to claim 1.
厚さを所定寸法にするためのガイドの役割を持った突起
部が、容器の内面に形成されていることを特徴とする前
記請求項1〜2のいずれかに記載の中空糸分離膜モジュ
ール。3. A container is provided with a protrusion having a role of a guide for adjusting the thickness of the outer peripheral portion of the tube sheet, which is not embedded in the hollow fiber bundle, to a predetermined size. The hollow fiber separation membrane module according to any one of claims 1 to 2, wherein
空糸束を包埋していない外周部の厚さを所定寸法にする
ためのガイドの役割を持った突起部の一面を形成してい
ることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の中
空糸分離膜モジュール。4. A taper pressure-receiving surface forms one surface of a protrusion having a role of a guide for adjusting the thickness of the outer peripheral portion of the tube sheet not embedding the hollow fiber bundle to a predetermined dimension. The hollow fiber separation membrane module according to any one of claims 1 to 3, wherein
徴とする前記請求項1〜4のいずれかに記載の中空糸分
離膜モジュール。5. The hollow fiber separation membrane module according to claim 1, wherein the tube sheet material is a thermosetting resin.
二酸化炭素、水素、あるいは、有機蒸気のいずれかを分
離回収することを特徴とする前記請求項1〜5のいずれ
かに記載の中空糸分離膜モジュール。6. Enriched nitrogen air, enriched oxygen air, dry air,
The hollow fiber separation membrane module according to any one of claims 1 to 5, wherein any one of carbon dioxide, hydrogen, and organic vapor is separated and recovered.
空糸分離膜からなる中空糸束と、前記中空糸束を固着し
包埋しているエポキシ樹脂系管板と、それらを収納する
円筒状容器とを含んで構成された中空糸分離膜モジュー
ルにおいて、容器の管板が位置する内面に円周状に凹状
溝が形成され、前記凹状溝に嵌合するように管板が形成
され、前記凹状溝を構成する受圧面が高圧側から低圧側
へ向かって管板径が小さくなるようなテーパーになって
おり、そのテーパー面が管板に加わる圧力の方向に対し
て25°〜60°の角度を持って形成されており、且
つ、前記テーパー面が管板の中空糸束を包埋していない
外周部の厚さを所定寸法にするためのガイドの役割を持
った突起部の一面を形成していることを特徴とする中空
糸分離膜モジュール。7. A hollow fiber bundle composed of at least a large number of asymmetric polyimide hollow fiber separation membranes, an epoxy resin tube sheet in which the hollow fiber bundles are fixed and embedded, and a cylindrical container for housing them. In a hollow fiber separation membrane module configured to include a tubular groove of the container is formed on the inner surface in which the tubular plate is located, the tubular plate is formed so as to fit into the concave groove, the concave groove The pressure receiving surface that constitutes is tapered so that the tube sheet diameter decreases from the high pressure side to the low pressure side, and the taper surface forms an angle of 25 ° to 60 ° with respect to the direction of the pressure applied to the tube sheet. And the tapered surface forms one surface of the protruding portion that has a role of a guide for making the thickness of the outer peripheral portion of the tube sheet that does not embed the hollow fiber bundle a predetermined dimension. The hollow fiber separation membrane module characterized by the above.
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Cited By (7)
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