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JP6907612B2 - Separation Membrane Module and Membrane Separation System - Google Patents
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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係り、特に複数本の管状分離膜がハウジング内に設置された分離膜モジュールに関する。また、本発明は、この分離膜モジュールを備えた膜分離システムに関する。
The present invention relates to a separation membrane module used for separating a part of components from a fluid such as a solution or a mixed gas, and particularly to a separation membrane module in which a plurality of tubular separation membranes are installed in a housing. The present invention also relates to a membrane separation system including this separation membrane module.

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)。 Separation membrane modules are known as devices for separating components in a solution or a mixed gas. The tubular separation membrane used for 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 fluid of the solution is brought into contact with one (outer surface) of the separation membrane element and the other (inner surface) is depressurized to release 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 gaseous state, depressurizing the non-contact surface side to separate a specific component, or bringing a pressurized mixed gas into contact with the separation membrane. A method for separating a specific component is known (Patent Documents 1 and 2).

特許文献3には、複数本の管状分離膜を一体化した管状分離膜ユニットをハウジング内に容易に出し入れすることができる分離膜モジュールとして、筒状のハウジングと、該ハウジング内に配置された複数の管状分離膜とを有し、被処理流体が該ハウジング内に供給され、管状分離膜を透過した流体が取り出される分離膜モジュールにおいて、複数の管状分離膜が一体化されて分離膜ユニットとなっており、該ハウジングに開閉可能な開閉部が設けられており、該開閉部を介して該分離膜ユニットが出し入れ可能となっているものが記載されている。 Patent Document 3 describes a tubular housing and a plurality of separation membrane modules arranged in the housing as a separation membrane module in which a tubular separation membrane unit in which a plurality of tubular separation membranes are integrated can be easily taken in and out of the housing. In a separation membrane module having the above-mentioned tubular separation membrane, the fluid to be treated is supplied into the housing, and the fluid that has passed through the tubular separation membrane is taken out, a plurality of tubular separation membranes are integrated into a separation membrane unit. The housing is provided with an opening / closing portion that can be opened / closed, and the separation membrane unit can be taken in / out via the opening / closing portion.

特開2013−39546号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-39546 特開2011−152507号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-152507 特開2016−155097号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-155097

本発明は、複数本の管状分離膜を一体化した管状分離膜ユニットをハウジング内に極めて容易に出し入れすることができる分離膜モジュールと、この分離膜モジュールを備えた膜分離システムを提供することを目的とする。 The present invention provides a separation membrane module in which a tubular separation membrane unit in which a plurality of tubular separation membranes are integrated can be taken in and out of a housing extremely easily, and a membrane separation system including the separation membrane module. The purpose.

本発明の要旨は次の通りである。
[1]筒軸心方向を上下方向とした筒状のハウジングと、
該ハウジング内に上下方向に配置された複数の管状分離膜と
を有し、
被処理流体が該ハウジング内に供給され、管状分離膜を透過した流体が取り出される分離膜モジュールにおいて、
複数の管状分離膜が一体化されて分離膜ユニットとなっており、
該ハウジングの上部に開閉可能な開閉部が設けられており、
該開閉部を介して該分離膜ユニットが出し入れ可能となっており、
該ハウジングの下部内周面に支持座が設けられており、該支持座に前記分離膜ユニットが上方から当接しており、
該分離膜ユニットの下面にアリ溝が周設され、該アリ溝に保持されたシールリングが前記支持座の上面に密着していることを特徴とする分離膜モジュール。
[2] [1]において、前記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側には、前記支持板に対しロッド状連結部材を介して連結されたバッフルが配置されており、
該バッフル又は支持板に吊部材が設けられていることを特徴とする分離膜モジュール。
[3] [2]において、前記開閉部は、該ハウジングの上部に設けられたトップカバーであることを特徴とする分離膜モジュール。
[4] [1]〜[3]のいずれかにおいて、前記分離膜ユニットを下方に押圧する押圧手段が設けられていることを特徴とする分離膜モジュール。
[5] [4]において、前記押圧手段は、前記ハウジングの上面内周面に着脱自在に取り付けられたブラケットと、該ブラケットに上下方向へ螺進可能に設けられたボルトとを備えており、該ボルトの下端が前記分離膜ユニットの上面に押し付けられることを特徴とする分離膜モジュール。
[6] [5]において、前記押圧手段は、前記開閉部と前記分離膜ユニットの上面との間に蓄力状態で介在されたバネであることを特徴とする分離膜モジュール。
[7] [1]〜[6]のいずれかに記載の分離膜モジュールが複数個設置された膜分離システムであって、各分離膜モジュールの分離膜ユニットを吊り上げ及び吊り下げ可能なクレーン設備が設けられている膜分離システム。
The gist of the present invention is as follows.
[1] A tubular housing with the axial direction of the cylinder in the vertical direction and
It has a plurality of tubular separation membranes arranged in the vertical direction in the housing, and has a plurality of tubular separation membranes.
In the separation membrane module, in which the fluid to be treated is supplied into the housing and the fluid that has passed through the tubular separation membrane is taken out.
Multiple tubular separation membranes are integrated into a separation membrane unit.
An opening / closing part that can be opened / closed is provided on the upper part of the housing.
The separation membrane unit can be taken in and out through the opening / closing portion.
A support seat is provided on the lower inner peripheral surface of the housing, and the separation membrane unit is in contact with the support seat from above.
A separation membrane module characterized in that a dovetail groove is provided around the lower surface of the separation membrane unit, and a seal ring held by the dovetail groove is in close contact with the upper surface of the support seat.
[2] In [1], an end tube is connected to one end of the tubular separation membrane, and the end tube is connected.
The end tube is supported by a support plate installed so as to cross the housing.
On the other end side of the tubular separation membrane, a baffle connected to the support plate via a rod-shaped connecting member is arranged.
A separation membrane module characterized in that a hanging member is provided on the baffle or a support plate.
[3] The separation membrane module according to [2], wherein the opening / closing portion is a top cover provided on the upper part of the housing.
[4] The separation membrane module according to any one of [1] to [3], wherein a pressing means for pressing the separation membrane unit downward is provided.
[5] In [4], the pressing means includes a bracket detachably attached to the inner peripheral surface of the upper surface of the housing, and a bolt provided on the bracket so as to be screwable in the vertical direction. A separation membrane module characterized in that the lower end of the bolt is pressed against the upper surface of the separation membrane unit.
[6] In [5], the separation membrane module is characterized in that the pressing means is a spring interposed between the opening / closing portion and the upper surface of the separation membrane unit in a stored force state.
[7] A membrane separation system in which a plurality of separation membrane modules according to any one of [1] to [6] are installed, and a crane facility capable of lifting and suspending the separation membrane unit of each separation membrane module is provided. Membrane separation system provided.

本発明の分離膜モジュール及び膜分離システムにあっては、複数本の管状分離膜が一体化されて分離膜ユニットとなっているので、円筒状ハウジングを上下方向に配置し、クレーンで分離膜ユニットを吊り下げてハウジング内に挿入することにより分離膜モジュールを構成することができる。本発明によると、管状分離膜の本数が多くても、分離膜モジュールを容易かつ迅速に組み立てることができる。また、分離膜ユニットをハウジングから吊り上げて取り出すこともできるので、分離膜モジュールの補修等も容易に行うことができる。 In the separation membrane module and the membrane separation system of the present invention, since a plurality of tubular separation membranes are integrated into a separation membrane unit, the cylindrical housing is arranged in the vertical direction and the separation membrane unit is operated by a crane. The separation membrane module can be constructed by suspending and inserting the separation membrane module into the housing. According to the present invention, the separation membrane module can be easily and quickly assembled even if the number of tubular separation membranes is large. Further, since the separation membrane unit can be lifted from the housing and taken out, the separation membrane module can be easily repaired.

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 direction of the housing axis of the separation membrane module which concerns on embodiment. 図1のII−II線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 図1のIII−III線断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. エンド管及び支持板の拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view of an end tube and a support plate. 第2のバッフルの斜視図である。It is a perspective view of the second baffle. ハウジング上部の斜視図である。It is a perspective view of the upper part of a housing. ハウジングの一部の拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of a part of a housing. 分離膜モジュールの組立方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the assembly method of the separation membrane module. 分離膜モジュールの上部の拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the upper part of the separation membrane module. 別の実施の形態に係る分離膜モジュールの上部の拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the upper part of the separation membrane module which concerns on another embodiment. 膜分離システムのフロー図である。It is a flow chart of a membrane separation system. 膜分離システムの平面図である。It is a top view of the membrane separation system.

図1〜8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。 The separation membrane module according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8.

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複数の管状分離膜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及び第2のバッフル(整流板)8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。また、図には示していないが、特開2016−155095に記載のように、バッフル8の上部に管状分離膜3の振動を防止するための機構を有していてもよい。 The separation membrane module 1 is provided in a cylindrical housing 2 whose axial direction is vertical, a plurality of tubular separation membranes 3 arranged in a direction parallel to the axial center line of the housing 2, and a lower portion inside the housing 2. The support plate 5 is attached, the bottom cover 6A attached to the lower end of the housing 2 and the top cover 6B attached to the upper end, and the first one arranged in the lower part and the upper part in the housing 2 in parallel with the support plate 5. It has a baffle (rectifying plate) 7, a second baffle (rectifying plate) 8, and the like. The first baffle 7 is arranged above the support plate 5. Further, although not shown in the figure, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-155095, a mechanism for preventing vibration of the tubular separation membrane 3 may be provided above the baffle 8.

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。この実施の形態では、トップカバー6Bが開閉部を構成している。 In this embodiment, outwardly facing flanges 2a, 2b, 6b, 6c are provided on the lower and upper end sides of the housing 2 and the outer peripheral edges of the bottom cover 6A and the top cover 6B, respectively, and these are fixed by bolts (not shown). Has been done. In this embodiment, the top cover 6B constitutes the opening / closing portion.

支持板5の周縁部は、ハウジング2の内周面に周設された支持座2tに支持されている。図7の通り、支持板5の周縁部の下面には、アリ溝(入口側の幅が奥側よりも小さい溝)5hが該支持板5の外周縁に沿って周回して設けられ、Oリング5rが収容されている。Oリング5rの下端部がアリ溝5hの入口から覗き出して支持座2tの上面に密着することによってシールが行われる。 The peripheral edge of the support plate 5 is supported by a support seat 2t provided around the inner peripheral surface of the housing 2. As shown in FIG. 7, on the lower surface of the peripheral edge of the support plate 5, a dovetail groove (groove whose width on the inlet side is smaller than that on the back side) 5h is provided so as to circulate along the outer peripheral edge of the support plate 5 and O The ring 5r is housed. Sealing is performed by the lower end of the O-ring 5r looking out from the entrance of the dovetail groove 5h and coming into close contact with the upper surface of the support seat 2t.

この実施の形態では、図6の通り、ハウジング2の内周面の上端から支持板2tの近傍まで延在するようにガイド用凸条2cが設けられている。凸条2cは、ハウジング2の軸心と平行方向に延在している。凸条2cは、ハウジング2の軸心を挟んで反対位置に合計2条設けられているが、1条のみであっても、ハウジング2の周方向3等分又は4等分位置にそれぞれ合計3条又は4条設けられていてもよい。また、凸条2cの代りに切欠状の凹部(ガイド用凹条)をハウジング2の内周面に軸心と平行方向に延設し、支持板5及びバッフル7,8の周縁部に、該凹条に係合する凸部を設けてもよい。 In this embodiment, as shown in FIG. 6, a guide ridge 2c is provided so as to extend from the upper end of the inner peripheral surface of the housing 2 to the vicinity of the support plate 2t. The ridge 2c extends in a direction parallel to the axis of the housing 2. A total of two ridges 2c are provided at opposite positions across the axial center of the housing 2, but even if there is only one ridge, a total of three ridges 2c are provided at three or four equal parts in the circumferential direction of the housing 2, respectively. Articles or 4 articles may be provided. Further, instead of the ridge 2c, a notch-shaped recess (guide dent) is extended on the inner peripheral surface of the housing 2 in a direction parallel to the axis, and the peripheral portion of the support plate 5 and the baffles 7 and 8 is covered with the protrusion. A convex portion that engages with the recess may be provided.

支持板5及びバッフル7,8の周縁部には、この凸条2cと係合する切欠状凹部が設けられている。図5,7にバッフル8、支持板5の切欠状凹部8c,5fが図示されている。図示は省略するが、バッフル7の切欠状凹部もこれと同形状である。 Notch-shaped recesses that engage with the ridges 2c are provided on the peripheral edges of the support plate 5 and the baffles 7 and 8. FIGS. 5 and 7 show the baffle 8 and the notch-shaped recesses 8c and 5f of the support plate 5. Although not shown, the notch-shaped recess of the baffle 7 has the same shape.

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、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。なお、図1〜3では、管状分離膜は7本のみ示されているが、実際は図4のように多数本設けられている。また、2本以上の管状分離膜3がジョイント管(図示略)によって連結された管状分離膜連結体とされていてもよい。 In this embodiment, the end tube 4 is connected to the lower end of the tubular separation membrane 3, and the end plug 20 is connected to the upper end of the tubular separation membrane 3. Although only seven tubular separation membranes are shown in FIGS. 1 to 3, a large number of tubular separation membranes are actually provided as shown in FIG. Further, two or more tubular separation membranes 3 may be formed as a tubular separation membrane connector in which two or more tubular separation membranes 3 are connected by a joint tube (not shown).

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、上部の外周面に非透過流体の流出口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。図では、流入口10が上部、流出口9が下部に配置されているが、特段限定されるものではない。また、流入口10と流出口9の位置をを入れ替えてもよい。 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 impermeable fluid 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 outlet 10 is provided so as to face the upper chamber 12 of the second baffle 8. The space between the baffles 7 and 8 is the main chamber 13 for membrane separation. In the figure, the inflow port 10 is arranged at the upper part and the outflow port 9 is arranged at the lower part, but the present invention is not particularly limited. Further, the positions of the inflow port 10 and the outflow port 9 may be exchanged.

底部の支持板5からロッド状連結部材として複数のタイロッド14が立設され、該タイロッド14にバッフル7,8が支持されている。タイロッド14の下端には雄ねじが刻設されており、支持板5の上面に設けられた雌ねじ穴に螺着されている。バッフル7,8はタイロッド14に外嵌された鞘管14A,14B(図4)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。バッフル8は、鞘管14Bの上端面に載設され、タイロッド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。バッフルの数はこの実施の形態に限定されるものではなく、3枚以上のバッフルを使用してもよい。
また、鞘管を用いず、両端に雄ねじを設けた丸棒を支持板5の雌ねじ穴に螺着して立てた後、バッフル7を丸棒の他端の段差面に配してもよい。バッフル7側に配する雄ねじの長さはバッフル7の厚さより長く、バッフル7を配したのちにはネジ部端部がバッフル7の上部に出ている。この上部に出た雄ねじ部に、端部に雌ねじ/雄ねじを有する別の丸棒をねじ込み、鞘管14Bの代替として用いて使用することもできる。丸棒は強度が強く、鞘管と比較するとより強固に分離膜ユニットを組み立てることができる。丸棒には、ねじ込みを容易にし、スパナ等がかかりやすくするために、一部を軸方向に平行に削ってもよい。バッフルを固定する際には、ネット等で固定しさらにネジ部を有する丸棒を配してもよい。
A plurality of tie rods 14 are erected from the bottom support plate 5 as rod-shaped connecting members, and the baffles 7 and 8 are supported by the tie rods 14. A male screw is engraved on the lower end of the tie rod 14, and is screwed into a female screw hole provided on the upper surface of the support plate 5. The baffles 7 and 8 are supported at a predetermined height by sheath tubes 14A and 14B (FIG. 4) fitted on the tie rod 14. The sheath tube 14A is arranged between the support plate 5 and the baffle 7. The sheath tube 14B is arranged between the baffles 7 and 8. The baffle 8 is mounted on the upper end surface of the sheath tube 14B and is fixed by a nut 14n screwed to the upper end of the tie rod 14. The number of baffles is not limited to this embodiment, and three or more baffles may be used.
Further, instead of using a sheath tube, a round bar provided with male threads at both ends may be screwed into the female thread holes of the support plate 5 to stand, and then the baffle 7 may be arranged on the stepped surface at the other end of the round bar. The length of the male screw arranged on the baffle 7 side is longer than the thickness of the baffle 7, and after the baffle 7 is arranged, the end of the screw portion protrudes from the upper part of the baffle 7. Another round bar having a female thread / male thread at the end can be screwed into the male threaded portion protruding above the upper portion, and can be used as a substitute for the sheath tube 14B. The round bar has high strength, and the separation membrane unit can be assembled more firmly than the sheath tube. A part of the round bar may be cut parallel to the axial direction in order to facilitate screwing and to easily apply a spanner or the like. When fixing the baffle, it may be fixed with a net or the like, and a round bar having a screw portion may be arranged.

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。 The baffles 7 and 8 are provided with circular insertion holes 7a and 8a for inserting the tubular separation membrane 3, and the connecting body of the tubular separation membrane 3, the end tube 4 and the end plug 20 is provided with the insertion holes 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 tube 4 and the end plug 20. There is a gap around the entire circumference with the outer peripheral surface.

図5の通り、バッフル8の上面には単数個、もしくは複数個(この実施の形態では2個)のアイボルト8dが設けられている。アイボルトはタイロッド14の上部に連結していてもよい。 As shown in FIG. 5, a single number or a plurality of eyebolts 8d (two in this embodiment) are provided on the upper surface of the baffle 8. The eyebolt may be connected to the upper part of the tie rod 14.

図9に示す通り、バッフル8を上側から押さえ込むためにブラケット41がハウジング2の上部内周面にボルト42によって着脱可能に取り付けられている。ブラケット41は、ハウジング2の内周面に沿う立壁部41aと、該立壁部41aから水平にハウジング2の中心方向に張り出す張出部41bとを有している。立壁部41aに設けられたボルト挿通孔(符号略)に前記ボルト42が挿通され、ハウジング2の内周面の雌ネジ穴に螺着されている。 As shown in FIG. 9, a bracket 41 is detachably attached to the upper inner peripheral surface of the housing 2 by bolts 42 in order to press the baffle 8 from above. The bracket 41 has a vertical wall portion 41a along the inner peripheral surface of the housing 2 and an overhanging portion 41b that projects horizontally from the vertical wall portion 41a toward the center of the housing 2. The bolt 42 is inserted into a bolt insertion hole (reference numeral omitted) provided in the vertical wall portion 41a, and is screwed into a female screw hole on the inner peripheral surface of the housing 2.

張出部41bには雌ネジ孔(符号略)が上下方向に設けられており、該雌ネジ孔にボルト43が螺着されている。ボルト43は、その下端がバッフル8の上面に当接し、さらに前記Oリング5rが支持座2tの上面に強く押し付けられるまで正転され、螺進する。これにより支持座2tの上面と支持板5の外周部下面との間が緊密にシールされる。ボルト43の下端とバッフル8の上面との間にゴム等の弾性体を介在させてもよい。 A female screw hole (reference numeral omitted) is provided in the overhanging portion 41b in the vertical direction, and a bolt 43 is screwed into the female screw hole. The bolt 43 is rotated forward and screwed until its lower end abuts on the upper surface of the baffle 8 and the O-ring 5r is strongly pressed against the upper surface of the support seat 2t. As a result, the upper surface of the support seat 2t and the lower surface of the outer peripheral portion of the support plate 5 are tightly sealed. An elastic body such as rubber may be interposed between the lower end of the bolt 43 and the upper surface of the baffle 8.

なお、ブラケット41はハウジング2の内周を周回する環状体であることが好ましいが、複数のブラケット41がハウジング2の内周に周方向に配列されてもよい。 The bracket 41 is preferably an annular body that orbits the inner circumference of the housing 2, but a plurality of brackets 41 may be arranged on the inner circumference of the housing 2 in the circumferential direction.

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の下側の流出室16に臨んでいる。 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 cylindrical shape and extends from the upper surface of the support plate 5 to the middle in the thickness direction. The bottom of the insertion hole 5a faces the outflow chamber 16 on the lower side of the support plate 5 via 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 pipe hole 4a of each end pipe 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 a separated permeation fluid outlet 6a.

図示は省略するが、エンド管4の下端近傍の外周面に溝が周設され、フッ素ゴム、フッ素樹脂などよりなるOリングが装着されている。また、エンド管4の下端面にもエンド管4の管孔4aと同心状の溝が周設され、Oリングが装着されている。これらのOリングが差込穴の内周面と差込穴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リングと下端面のOリングとは、いずれか一方のみが設けられてもよい。 Although not shown, a groove is provided on the outer peripheral surface near the lower end of the end tube 4, and an O-ring made of fluororubber, fluororesin, or the like is attached. Further, a groove concentric with the tube hole 4a of the end tube 4 is provided around the lower end surface of the end tube 4, and an O-ring is attached. By bringing these O-rings into close contact with the inner peripheral surface of the insertion hole and the bottom surface of the insertion hole 5a, the outer surface of the end tube 4 and the insertion hole 5a are sealed. Only one of the O-ring on the outer peripheral surface and the O-ring on the lower end surface of the end pipe 4 may be provided.

図4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リングやガスケットが介在されている。エンド管4と管状分離膜3の接続部は、上記のようなOリング等を使用せず、熱収縮チューブを用いることでシールしてもよいし、Oリング等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. 4, the upper end portion of the end tube 4 has a small diameter portion of 4 g, and is inserted into the lower portion of the tubular separation membrane 3. An O-ring is mounted in a groove provided around the outer peripheral surface of the small diameter portion 4 g. Further, an O-ring or a gasket is interposed between the lower end surface of the tubular separation membrane 3 and the stepped surface of the end tube 4. The connection portion between the end tube 4 and the tubular separation membrane 3 may be sealed by using a heat-shrinkable tube without using the above-mentioned O-ring or the like, or by using an O-ring or the like and further heat-shrinking. A tube may be used.

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は円柱状またはこれの一部を削った形状であり、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リングやガスケットによってシールされている。また、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リング等を使用した上にさらに熱収縮チューブを用いてもよい。 The end plug 20 is connected to the upper end of the tubular separation membrane 3. The end plug 20 has a columnar shape or a shape obtained by cutting a part of the columnar shape, and seals the upper end of the tubular separation membrane 3. At the lower end of the end plug 20, a small diameter portion inserted into the tubular separation membrane 3 is provided. The end plug 20 and the tubular separation membrane 3 are sealed by an O-ring or a gasket. Further, 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 a heat-shrinkable tube may be further used in addition to using an O-ring or the like. ..

なお、エンドプラグ20の重量軽減を図るために、エンドプラグ20の上端面から凹所20vが凹設されている。凹所20vの底部とエンドプラグ20の側周面とを連通するドレン抜き孔を設けてもよい。 In order to reduce the weight of the end plug 20, a recess 20v is provided from the upper end surface of the end plug 20. A drain hole for communicating the bottom of the recess 20v and the side peripheral surface of the end plug 20 may be provided.

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を配置しているので、管状分離膜3、エンドプラグ20、及びエンド管4に対し、それらの端面同士が押し付けられる方向に荷重がかかっている。 In this embodiment, since the end plug 20 is arranged on the upper end side of the tubular separation membrane 3, a load is applied to the tubular separation membrane 3, the end plug 20, and the end tube 4 in a direction in which their end faces are pressed against each other. Is hanging.

ただし、本発明では、エンド管4及び支持板5を管状分離膜3の上端側に配置し、エンドプラグ20を管状分離膜3の下端側に配置してもよい。この場合、エンドプラグ20を上方に付勢するためのスプリング等の付勢部材を設けることにより、管状分離膜3、エンドプラグ20、及びエンド管4に対し、それらの端面同士が押し付けられる方向に荷重を加えることが好ましい。また、この場合、アイボルト8dは支持板5の管状分離膜3と反対側の面に設けられる。 However, in the present invention, the end tube 4 and the support plate 5 may be arranged on the upper end side of the tubular separation membrane 3, and the end plug 20 may be arranged on the lower end side of the tubular separation membrane 3. In this case, by providing an urging member such as a spring for urging the end plug 20 upward, the end faces thereof are pressed against the tubular separation membrane 3, the end plug 20, and the end pipe 4. It is preferable to apply a load. Further, in this case, the eyebolt 8d is provided on the surface of the support plate 5 opposite to the tubular separation membrane 3.

この実施の形態では、管状分離膜3、エンド管4及びエンドプラグ20の連結体の該エンド管4の下端部を、支持板5に設けた差込穴5aに差し込んで管状分離膜3、エンド管4及びエンドプラグ20の連結体を支持板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 this embodiment, the lower end of the end tube 4 of the connecting body of the tubular separation membrane 3, the end tube 4 and the end plug 20 is inserted into the insertion hole 5a provided in the support plate 5, and the tubular separation membrane 3 and the end are inserted. The connecting body of the pipe 4 and the end plug 20 is erected on the support plate 5. The end pipe 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 pipe 4 into the insertion hole 5a. Further, since the insertion hole 5a is cylindrical, the work of drilling the insertion hole 5a in the support plate 5 is easy, and the support plate 5 can be easily manufactured. Therefore, it is possible to shorten the manufacturing period of the separation membrane module and reduce the manufacturing cost.

この実施の形態では、管状分離膜3、エンドプラグ20及びエンド管4の連結体と、支持板5と、バッフル7,8とがタイロッド14によって一体化された分離膜ユニット30(図8)がワイヤロープ32に吊られてハウジング2に出し入れ可能となっている。 In this embodiment, a separation membrane unit 30 (FIG. 8) in which a connecting body of a tubular separation membrane 3, an end plug 20, and an end tube 4, a support plate 5, and baffles 7 and 8 are integrated by a tie rod 14 is provided. It is hung on a wire rope 32 and can be taken in and out of the housing 2.

分離膜ユニット30を組み立てるに際しては、支持板5上にタイロッド14を立設する。また、管状分離膜3、エンドプラグ20及びエンド管4の連結体を、該エンド管4の下端を支持板5の差込穴5aに差し込んで立設する。タイロッド14には鞘管14Aを嵌めておく。次いで、バッフル7を上方からタイロッド14及び該連結体に通しながら、鞘管14Aの上に載置し、次いで鞘管14Bをタイロッド14に上方から嵌める。次いで、バッフル8を上方からタイロッド14及び上記連結体に通して鞘管14Bに載置させる。その後、ナット14nをタイロッド14の上端に締め込む。これにより、管状分離膜3、エンドプラグ20及びエンド管4の連結体と、支持板5と、バッフル7,8とがタイロッド14によって一体化された分離膜ユニット30(図8)が構成される。 When assembling the separation membrane unit 30, the tie rod 14 is erected on the support plate 5. Further, the connecting body of the tubular separation membrane 3, the end plug 20 and the end tube 4 is erected by inserting the lower end of the end tube 4 into the insertion hole 5a of the support plate 5. A sheath tube 14A is fitted in the tie rod 14. Next, the baffle 7 is placed on the sheath tube 14A while passing through the tie rod 14 and the connecting body from above, and then the sheath tube 14B is fitted into the tie rod 14 from above. Next, the baffle 8 is passed through the tie rod 14 and the connecting body from above and placed on the sheath tube 14B. Then, the nut 14n is tightened to the upper end of the tie rod 14. As a result, a separation membrane unit 30 (FIG. 8) in which the tubular separation membrane 3, the end plug 20, the end tube 4, the support plate 5, and the baffles 7 and 8 are integrated by the tie rod 14 is configured. ..

ブラケット41をハウジング2から撤去した状態としておく。 The bracket 41 is left in a state of being removed from the housing 2.

この分離膜ユニット30のバッフル8のアイボルト8dにワイヤロープ32を懸けることにより、分離膜ユニット30が吊り上げられる。この吊り上げた分離膜ユニット30をハウジング2内に向って徐々に下降させ、凸条2cと凹部8c等とを位置合わせして係合させた後、分離膜ユニット30をさらに下降させ、支持座2t上に載置する。次いで、ワイヤロープ32を外す。次いで、ブラケット41をボルト42でハウジング2の上部内周面に固定し、次いでボルト43を正転させて下方へ螺進させ、その下端をバッフル8の上面に押し付け、分離膜ユニット30全体を下方に押圧する。これにより、支持板5と支持座2tとの間がシールされる。その後、トップフランジ6Bをハウジング2に装着することにより、分離膜モジュール1が構成される。 The separation membrane unit 30 is lifted by hanging the wire rope 32 on the eyebolt 8d of the baffle 8 of the separation membrane unit 30. The lifted separation membrane unit 30 is gradually lowered toward the inside of the housing 2, the ridges 2c and the recesses 8c and the like are aligned and engaged, and then the separation membrane unit 30 is further lowered to support the support seat 2t. Place on top. Then, the wire rope 32 is removed. Next, the bracket 41 is fixed to the upper inner peripheral surface of the housing 2 with a bolt 42, then the bolt 43 is rotated in the normal direction and screwed downward, and the lower end thereof is pressed against the upper surface of the baffle 8 to lower the entire separation membrane unit 30. Press on. As a result, the space between the support plate 5 and the support seat 2t is sealed. After that, the separation membrane module 1 is configured by mounting the top flange 6B on the housing 2.

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 from 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 pipe 4. It flows into the main chamber 13 through the gap of the main chamber 13, and after passing through the main chamber 13, flows out to 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 treated permeate through the tubular separation membrane 3 and are taken out from 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 from the outlet 10.

なお、分離膜モジュール1の運転開始時には、被処理流体の分離膜モジュール1内への供給圧力を徐々に高くするように、被処理流体の供給弁の開度を徐々に増大させることが好ましい。 At the start of operation of the separation membrane module 1, it is preferable to gradually increase the opening degree of the supply valve of the fluid to be treated so that the supply pressure of the fluid to be treated into the separation membrane module 1 is gradually increased.

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 parallel or countercurrent, and the inflow port 9 and the outflow port 10 of the fluid to be treated may be interchanged.

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 membrane separation can be performed efficiently.

この実施の形態では、管状分離膜3の上下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 the upper and lower ends of the tubular separation membrane 3 are inserted into the insertion 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 tube 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 stable operation is performed for a long period of time. It can be performed.

この分離膜モジュール1において、1本又は少数本の管状分離膜3に損傷が生じた場合、被処理流体が当該管状分離膜3内に流入して透過流体に混入することになる。このような管状分離膜の損傷が生じた場合、ハウジング2内への被処理流体の流入を停止させた後、トップカバー6Bをハウジング2から取り外した後、ブラケット41を取り外し、ワイヤロープ32をアイボルト8dに懸け、分離膜ユニット30を吊り上げてハウジング2から取り出し、補修することができる。なお、新しい管状分離膜ユニットと交換してもよい。 When one or a small number of tubular separation membranes 3 are damaged in the separation membrane module 1, the fluid to be treated flows into the tubular separation membrane 3 and is mixed with the permeated fluid. When such damage to the tubular separation membrane occurs, after stopping the inflow of the fluid to be processed into the housing 2, the top cover 6B is removed from the housing 2, the bracket 41 is removed, and the wire rope 32 is an eyebolt. The separation membrane unit 30 can be lifted from the housing 2 and repaired by hanging it on 8d. It may be replaced with a new tubular separation membrane unit.

上記実施の形態ではブラケット41及びボルト43によって分離膜ユニット30を下方に押圧するようにしているが、図10のように、トップカバー6Bとバッフル8との間にバネ50を蓄力状態で介在させることにより分離膜ユニット30を下方に押圧するようにしてもよい。図10では、トップカバー6Bの下面から下方にガイドロッド51が垂設されており、該ガイドロッド51にコイルバネ50が巻き付けられている。コイルバネ50の下端はガイドロッド51よりも下方に延出しており、該コイルバネ50の下端がバッフル8の上面に当接している。 In the above embodiment, the separation membrane unit 30 is pressed downward by the bracket 41 and the bolt 43, but as shown in FIG. 10, the spring 50 is interposed between the top cover 6B and the baffle 8 in a stored state. The separation membrane unit 30 may be pressed downward by allowing the separation membrane unit 30 to be pressed downward. In FIG. 10, a guide rod 51 is vertically installed downward from the lower surface of the top cover 6B, and a coil spring 50 is wound around the guide rod 51. The lower end of the coil spring 50 extends below the guide rod 51, and the lower end of the coil spring 50 is in contact with the upper surface of the baffle 8.

図10ではガイドロッド51をトップカバー6Bから垂設しているが、バッフル8から上方に立設してもよい。 Although the guide rod 51 is vertically hung from the top cover 6B in FIG. 10, it may be erected above the baffle 8.

この分離膜モジュール1は、複数個並列設置したり、分離膜モジュール1の直列接続体を複数列並設した膜分離システムに適用するのに好適である。 This separation membrane module 1 is suitable for being applied to a membrane separation system in which a plurality of separation membrane modules 1 are installed in parallel or a plurality of rows of series connections of the separation membrane modules 1 are arranged side by side.

図11は、分離膜モジュール1の直列接続体を複数列並設した膜分離システムの一例を示すフロー図である。図11では、分離膜モジュール1の直列接続体100,200,300が設けられている。各直列接続体100〜300は、それぞれ4個の分離膜モジュール101〜104、201〜204、301〜304を直列に接続したものである。これらの分離膜モジュール101〜304は、いずれも上記分離膜モジュール1と同一構成を有する。 FIG. 11 is a flow chart showing an example of a membrane separation system in which a plurality of rows of series-connected bodies of the separation membrane modules 1 are arranged side by side. In FIG. 11, series connectors 100, 200, and 300 of the separation membrane module 1 are provided. Each series connection body 100 to 300 is formed by connecting four separation membrane modules 101 to 104, 201 to 204, and 301 to 304 in series, respectively. All of these separation membrane modules 101 to 304 have the same configuration as the above-mentioned separation membrane module 1.

直列接続体100にあっては、被処理流体は、第1段目の分離膜モジュール101に供給され、その非透過流体が第2段目の分離膜モジュール102に導入され、その非透過流体が第3段目の分離膜モジュール103に導入され、その非透過流体が第4段目の分離膜モジュール104に導入され、その非透過流体が配管400を介して流出する。各分離膜モジュール101〜104の透過流体は配管410を介して取り出される。各直列接続体200,300においても同様の処理が可能である。 In the series connection 100, the fluid to be treated is supplied to the separation membrane module 101 of the first stage, the non-permeable fluid is introduced into the separation membrane module 102 of the second stage, and the non-permeable fluid is introduced. It is introduced into the separation membrane module 103 of the third stage, its impermeable fluid is introduced into the separation membrane module 104 of the fourth stage, and the impermeable fluid flows out through the pipe 400. The permeated fluid of each separation membrane module 101 to 104 is taken out through the pipe 410. The same processing can be performed on the series connectors 200 and 300.

この実施の形態では、一部の直列接続体、例えば直列接続体300を予備ラインとし、他の直列接続体100,200で処理を行い、例えば、直列接続体100において管状分離膜3に損傷が生じた場合には、直列接続体100への被処理流体の供給を停止し、代りに被処理流体を直列接続体300に供給し処理を行い、その間に直列接続体100のうち損傷が生じた分離膜モジュールの補修を行う。このようにすれば、一部の分離膜モジュールに損傷が生じても、膜分離システム全体の稼働を安定して継続することができる。 In this embodiment, a part of the series connecting bodies, for example, the series connecting body 300 is used as a spare line, and processing is performed by the other series connecting bodies 100 and 200. For example, the tubular separation membrane 3 is damaged in the series connecting body 100. When it occurs, the supply of the fluid to be processed to the series connection body 100 is stopped, and instead, the fluid to be processed is supplied to the series connection body 300 for processing, and the series connection body 100 is damaged during that time. Repair the separation membrane module. In this way, even if some of the separation membrane modules are damaged, the operation of the entire membrane separation system can be stably continued.

なお、図11では、3系列の直列接続体100,200,300が示されているが、2又は4系列以上であってもよい。また、1つの直列接続体を構成する分離膜モジュールの数は図示以外であってもよい。直列接続体の代りに1個の分離膜モジュールを設置してもよい。また、図11の各モジュールにおいて、被処理流体はモジュール下部より導入され、上部より排出されるようになっているが、モジュールに導入される被処理流体は上下のどちらでもよく、工場のレイアウトにより自由に設計可能である。たとえば、モジュールを複数連結して使用する場合、モジュールに導入される被処理流体を上・下・上などの順番にしてもよい。 In FIG. 11, three series of series connectors 100, 200, and 300 are shown, but two or four series or more may be used. Further, the number of separation membrane modules constituting one series connection may not be shown. One separation membrane module may be installed instead of the series connector. Further, in each module of FIG. 11, the fluid to be processed is introduced from the lower part of the module and discharged from the upper part. However, the fluid to be processed to be introduced into the module may be either upper or lower, depending on the layout of the factory. It can be designed freely. For example, when a plurality of modules are connected and used, the fluid to be processed to be introduced into the module may be in the order of top, bottom, top, or the like.

図12は、図11の膜分離システムにおいて、分離膜ユニット30の出し入れを1基のクレーン設備500で行うことができるようにした膜分離システムの平面図である。 FIG. 12 is a plan view of the membrane separation system of FIG. 11 in which the separation membrane unit 30 can be taken in and out by one crane facility 500.

工場スペース上に上記各分離膜モジュール直列接続体100,200,300が整列配置されている。図12のY方向にレール501,502が設けられ、橋脚503,504が該レール501,502上をY方向に自走可能となっている。橋脚503,504の上端間に1対のレールよりなるブーム505が架設され、ブーム505上をトロリ506がX方向に自走可能となっている。トロリ506にワイヤ巻上機(図示略)が設置されている。任意の分離膜モジュール101〜304の上方にトロリ506を位置させ、分離膜ユニット30を吊り上げ、吊り下げ可能となっている。 The separation membrane module series connectors 100, 200, and 300 are arranged in a line on the factory space. Rails 501 and 502 are provided in the Y direction of FIG. 12, and the piers 503 and 504 can self-propell on the rails 501 and 502 in the Y direction. A boom 505 composed of a pair of rails is erected between the upper ends of the piers 503 and 504, and the trolley 506 can self-propell on the boom 505 in the X direction. A wire hoist (not shown) is installed on the trolley 506. The trolley 506 is positioned above any of the separation membrane modules 101 to 304, and the separation membrane unit 30 can be lifted and suspended.

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 of 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 tube 4 and the end plug 20 include those that do not allow fluid to permeate, such as metal, ceramics, and resin, but the material is not limited thereto. The materials of the baffles 7 and 8 and the joint pipe are usually metal materials such as stainless steel, but are not particularly limited as long as they have heat resistance and supply under separation conditions and resistance to permeation components. The material can be changed to.

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や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 this tubular porous support is an inorganic porous body of a ceramics sintered body or a metal sintered body containing silica, α-alumina, γ-alumina, mullite, zirconia, titania, itria, silicon nitride, silicon carbide and the like. Quality support can be mentioned. Among them, an inorganic porous support containing at least one of alumina, silica and mullite is preferable. The average pore diameter of the surface of the porous support is not particularly limited, but the pore diameter is preferably controlled, and is usually 0.02 μm or more, preferably 0.05 μm or more, and more preferably 0.1 μm. As described above, the range is usually 20 μm or less, preferably 10 μm or less, and 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。
Zeolites are 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 contains 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 here indicates that the number of oxygen is the largest among the pores composed of oxygen and T element forming the zeolite skeleton. For example, when pores of a 12-membered oxygen ring and an 8-membered ring are present like a MOR-type zeolite, it is regarded as a zeolite having a 12-membered oxygen ring.

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, TOR, 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。 The zeolite membrane may be a membrane made of zeolite alone or a membrane in which the zeolite powder is dispersed in a binder such as a polymer, or the zeolite is fixed in a film shape on various supports. It may be a zeolite membrane composite. The zeolite membrane may contain a part of amorphous components and 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, and more preferably 1.0 μm or more. Further, 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, in the present invention, a tubular separation membrane having a separation membrane other than the zeolite membrane may be used.

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, still more 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 strength of the tubular separation membrane may be insufficient and it 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, 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、単管式でも多管式でもよく、通常1〜3000本、特に50〜1200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。 In the separation membrane module of the present invention, the tubular separation membrane may be a single tube type or a multi-tube type, and usually 1 to 3000 pieces, particularly 50 to 1200 pieces are arranged, and the shortest distance between the tubular separation membranes is 2 mm to 10 mm. It is preferable that they are arranged so as to be. The size of the housing and the number of tubular separation membranes are appropriately changed depending on the amount of fluid to be treated.

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 fluid to be treated to be separated or concentrated is not particularly limited as long as it is a mixture of a gas or a liquid composed of a plurality of components that can be separated or concentrated by the separation membrane, and any mixture. Although it may be, it is preferable to use it for a mixture of gases.

分離または濃縮に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 separation or concentration, a separation or concentration method called a pervaporation method (osmotic vaporization method) or a vapor permeation method (steam permeation method) can be used. Since the pervaporation method is a separation or concentration method in which a mixture of liquids is directly introduced into a separation membrane, 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 mixture of gases composed of a plurality of components, the mixture of gases includes, for example, carbon dioxide, oxygen, nitrogen, hydrogen, methane, ethane, ethylene and propane. , Propylene, normal butane, isobutane, 1-butene, 2-butene, isobutene, toluene and other aromatic compounds, sulfur hexafluoride, helium, carbon monoxide, nitrogen monoxide, water, etc. Examples include those containing ingredients. Of the mixture consisting of these gas components, the gas component having a high permeence permeates through the separation membrane and is separated, and the gas component having a low permeence is concentrated on the supply gas side.

1 分離膜モジュール
2 ハウジング
2c ガイド用凸条
3 管状分離膜
4 エンド管
5 支持板
5h アリ溝
5r Oリング
5f,8c 切欠状凹部
6A ボトムカバー
6B トップカバー
6a 取出口
7,8 バッフル
8d アイボルト
9 流入口
10 流出口
11,12 室
13 主室
14 タイロッド(ロッド状連結部材)
16 流出室
20 エンドプラグ
30 分離膜ユニット
32 ワイヤロープ
41 ブラケット
42,43 ボルト
50 コイルバネ
51 ガイドロッド
100,200,300 分離膜モジュールの直列接続体
500 クレーン設備
1 Separation Membrane Module 2 Housing 2c Guide Convex 3 Tubular Separation Membrane 4 End Tube 5 Support Plate 5h Dovetail Groove 5r O-ring 5f, 8c Notch Recess 6A Bottom Cover 6B Top Cover 6a Outlet 7, 8 Baffle 8d Eyebolt 9 Flow Inlet 10 Outlet 11, 12 chamber 13 Main chamber 14 Tie rod (rod-shaped connecting member)
16 Outflow chamber 20 End plug 30 Separation membrane unit 32 Wire rope 41 Bracket 42, 43 Bolt 50 Coil spring 51 Guide rod 100, 200, 300 Series connection of separation membrane module 500 Crane equipment

Claims (7)

筒軸心方向を上下方向とした筒状のハウジングと、
該ハウジング内に上下方向に配置された複数の管状分離膜と
を有し、
被処理流体が該ハウジング内に供給され、管状分離膜を透過した流体が取り出される分離膜モジュールにおいて、
複数の管状分離膜が一体化されて分離膜ユニットとなっており、
該ハウジングの上部に開閉可能な開閉部が設けられており、
該開閉部を介して該分離膜ユニットが出し入れ可能となっており、
該ハウジングの下部内周面に支持座が設けられており、該支持座に前記分離膜ユニットが上方から当接しており、
該分離膜ユニットの下面にアリ溝が周設され、該アリ溝に保持されたシールリングが前記支持座の上面に密着していることを特徴とする分離膜モジュール。
A tubular housing with the central direction of the cylinder in the vertical direction,
It has a plurality of tubular separation membranes arranged in the vertical direction in the housing, and has a plurality of tubular separation membranes.
In the separation membrane module, in which the fluid to be treated is supplied into the housing and the fluid that has passed through the tubular separation membrane is taken out.
Multiple tubular separation membranes are integrated into a separation membrane unit.
An opening / closing part that can be opened / closed is provided on the upper part of the housing.
The separation membrane unit can be taken in and out through the opening / closing portion.
A support seat is provided on the lower inner peripheral surface of the housing, and the separation membrane unit is in contact with the support seat from above.
A separation membrane module characterized in that a dovetail groove is provided around the lower surface of the separation membrane unit, and a seal ring held by the dovetail groove is in close contact with the upper surface of the support seat.
請求項1において、前記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側には、前記支持板に対しロッド状連結部材を介して連結されたバッフルが配置されており、
該バッフル又は支持板に吊部材が設けられていることを特徴とする分離膜モジュール。
In claim 1, an end tube is connected to one end of the tubular separation membrane.
The end tube is supported by a support plate installed so as to cross the housing.
On the other end side of the tubular separation membrane, a baffle connected to the support plate via a rod-shaped connecting member is arranged.
A separation membrane module characterized in that a hanging member is provided on the baffle or a support plate.
請求項2において、前記開閉部は、該ハウジングの上部に設けられたトップカバーであることを特徴とする分離膜モジュール。 The separation membrane module according to claim 2, wherein the opening / closing portion is a top cover provided on the upper part of the housing. 請求項1〜3のいずれか1項において、前記分離膜ユニットを下方に押圧する押圧手段が設けられていることを特徴とする分離膜モジュール。 The separation membrane module according to any one of claims 1 to 3, wherein a pressing means for pressing the separation membrane unit downward is provided. 請求項4において、前記押圧手段は、前記ハウジングの上面内周面に着脱自在に取り付けられたブラケットと、該ブラケットに上下方向へ螺進可能に設けられたボルトとを備えており、該ボルトの下端が前記分離膜ユニットの上面に押し付けられることを特徴とする分離膜モジュール。 In claim 4, the pressing means includes a bracket detachably attached to the inner peripheral surface of the upper surface of the housing and a bolt provided on the bracket so as to be screwable in the vertical direction. A separation membrane module characterized in that the lower end is pressed against the upper surface of the separation membrane unit. 請求項4において、前記押圧手段は、前記開閉部と前記分離膜ユニットの上面との間に蓄力状態で介在されたバネであることを特徴とする分離膜モジュール。 The separation membrane module according to claim 4, wherein the pressing means is a spring interposed between the opening / closing portion and the upper surface of the separation membrane unit in a stored force state. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の分離膜モジュールが複数個設置された膜分離システムであって、各分離膜モジュールの分離膜ユニットを吊り上げ及び吊り下げ可能なクレーン設備が設けられている膜分離システム。 A membrane separation system in which a plurality of separation membrane modules according to any one of claims 1 to 6 are installed, and a crane facility capable of lifting and suspending the separation membrane unit of each separation membrane module is provided. Membrane separation system.
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