(57)【要約】【課題】管状分離膜の一端を支持する支持部材に加えられる曲げ荷重が軽減されると共に、管状分離膜の数を多くすることができる分離膜モジュールを提供する。【解決手段】分離膜モジュールは、筒状のハウジング２と、ハウジング２の長手方向に配置された複数の管状分離膜３と、管状分離膜３の下端に接続されたエンド管４と、エンド管４を支持する支持凾５と、該支持凾５の下側の背圧室１６とを有する。管状分離膜３内は支持凾５の集合室５ｖに連通している。支持凾５に設けられたノズル５ｎを介して透過流体が取り出される。タイロッド１４の連通孔１４ｆを介して室１１と背圧室１６が連通しており、両室１１，１６が略等圧となっている。【選択図】図５
2020049410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のハウジングと、
該ハウジング内に該ハウジングの長手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の被処理流体室内を一端側から他端側に流れ、管状分離膜を透過した流体が該管状分離膜を通って取り出される分離膜モジュールであって、
該管状分離膜の一端部は、前記ハウジングを横断するように設置された支持部材に支持されている分離膜モジュールにおいて、
該支持部材から前記被処理流体室内に延設されたタイロッドと、
該支持部材に設けられた、前記管状分離膜内が連通した集合室と、
該集合室内の流体を前記ハウジング外に取り出す取出部材と、
該支持部材とハウジングの端部との間に形成された背圧室と、
該背圧室内と前記被処理流体室とを連通するように該タイロッドに設けられた連通孔と
を備えたことを特徴とする分離膜モジュール。
【請求項２】
前記ハウジング内にバッフルが配置されており、該バッフルが前記タイロッドによって保持されている請求項１の分離膜モジュール。
【請求項３】
前記支持部材及びそれに連なる前記管状分離膜を有した管状分離膜ユニットが複数個前記ハウジング内に配置されており、最も前記背圧室側に配置された管状分離膜ユニットの前記集合室と、その他の管状分離膜ユニットの集合室内とが接続部材によって連通されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の分離膜モジュール。
【請求項４】
前記接続部材は、前記支持部材から延設されたノズルであることを特徴とする請求項３に記載の分離膜モジュール。
【請求項５】
前記ノズルは、各支持部材からそれぞれ延設され、隣接する管状分離膜ユニットのノズル同士が連結されていることを特徴とする請求項４に記載の分離膜モジュール。
【請求項６】
複数の前記タイロッドが、ハウジングの軸心から等半径位に設けられており、
各タイロッドを結ぶ該半径の円よりも外周側と軸心側との双方に前記管状分離膜が設けられている請求項１〜４のいずれかの分離膜モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
特許文献１（特にその図６（ａ））に、上下方向に配置され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、該管状分離膜の下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の上面から突出しており、該支持板の上面に差込穴が設けられ、前記エンド管が該差込穴に差し込まれている分離膜モジュールが記載されている。
【０００４】
また、特許文献１では、エンド管が遊挿されるバッフルを支持板の上方に配置することが記載されている。この支持板はタイロッドによって所定高さに保持されている。
【０００５】
管状分離膜を透過した気体は、支持板の下側の流出室に流れ込み、該流出室から流出口を経て取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１５５０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
管状分離膜の下端に接続されたエンド管を支持板の差込穴に差し込み、エンド管を支持凾に支持させた特許文献１の構造にあっては、支持板の下側の流出室内の圧力が支持板の上側の被処理気体室内の圧力に比べて低いので、支持板に大きな曲げ荷重が加えられる。
【０００８】
また、特許文献１の構造にあっては、支持板の上側の被処理流体室内の気体が支持板の外周面とハウジングの内周面との間を通って流出室へリークすることを防止するために、支持板の外周面とハウジング内周面との間のシールを十分なものとする必要がある。
【０００９】
また、特許文献１にあっては、タイロッドがハウジングの内周面に接近して設けられているため、ハウジング内周面に沿う部分に管状分離膜が配設されておらず、分離効率に改善の余地があった。
【００１０】
本発明は、管状分離膜の一端を支持する支持部材に加えられる曲げ荷重が軽減されると共に、支持部材の外周面とハウジング内周面との間のシール部材を省略することができる分離膜モジュールを提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、管状分離膜をハウジング内周面に沿う部分にも配置することができる分離膜モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の分離膜モジュールは、筒状のハウジングと、該ハウジング内に該ハウジングの長手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の被処理流体室内を一端側から他端側に流れ、管状分離膜を透過した流体が該管状分離膜を通って取り出される分離膜モジュールであって、該管状分離膜の一端部は、前記ハウジングを横断するように設置された支持部材に支持されている分離膜モジュールにおいて、該支持部材から前記被処理流体室内に延設されたタイロッドと、該支持部材に設けられた、前記管状分離膜内が連通した集合室と、該集合室内の流体を前記ハウジング外に取り出す取出部材と、該支持部材とハウジングの端部との間に形成された背圧室と、該背圧室内と前記被処理流体室とを連通するように該タイロッドに設けられた連通孔とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の一態様では、前記ハウジング内にバッフルが配置されており、該バッフルが前記タイロッドによって保持されている。
【００１４】
本発明の一態様では、前記支持部材及びそれに連なる前記管状分離膜を有した管状分離膜ユニットが複数個前記ハウジング内に配置されており、最も前記背圧室側に配置された管状分離膜ユニットの前記集合室と、その他の管状分離膜ユニットの集合室内とが接続部材によって連通されている。
【００１５】
本発明の一態様では、前記接続部材は、前記支持部材から延設されたノズルである。
【００１６】
本発明の一態様では、前記ノズルは、各支持部材からそれぞれ延設され、隣接する管状分離膜ユニットのノズル同士が連結されている。
【００１７】
本発明の一態様では、複数の前記タイロッドが、ハウジングの軸心から等半径位に設けられており、各タイロッドを結ぶ該半径の円よりも外周側と軸心側との双方に前記管状分離膜が設けられている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の分離膜モジュールでは、支持部材とハウジング端部との間に背圧室が設けられ、この背圧室が被処理流体室に連通しているので、背圧室内と被処理流体室とが略等圧となる。このため、支持部材に対して加えられる被処理流体圧による曲げ荷重がなくなるか、又は著しく小さくなる。また、本発明では、支持部材の外周面と背圧室の内周面との間にシール部材を設けることが不要となる。
【００１９】
本発明では、処理流体室と背圧室とを連通するようにタイロッドに連通孔が設けられている。そのため、支持部材の外周面とハウジングの内周面との隙間を小さくすることができる。また、ハウジング内周面に沿う部分にも管状分離膜を配設することができる。タイロッドを支持部材の外周面から離隔させることにより、ハウジング内周面に沿う部分の管状分離膜の数を多くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】エンド管及び支持凾の拡大断面図である。
【図５】別の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。
【図６】別の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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１〜４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。なお、図１は図２のＩ−Ｉ線断面を示している。
【００２２】
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部材としての支持凾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、支持凾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は支持凾５の上側に配置されている。
【００２３】
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。
【００２４】
支持凾５の外周面とハウジング２の内周面との間に微小な間隙が設けられている。支持凾５は、ハウジング２の内周面から突設された複数の突部２ｔ上に載置されている。
【００２５】
支持凾５を載置する突部２ｔを省略し、例えば支持凾５の強度を上げるため、ボトムカバー６Ａから支柱（図示略）を立ち上げ、支持凾５を該支柱で支持するようにしてもよい。
【００２６】
支持凾５とボトムカバー６Ａとの間は背圧室１６となっている。この背圧室１６は、後述のタイロッド１４の連通孔１４ｆを介して室１１と連通している。なお、背圧室１６は、支持凾５の外周面とハウジング２の内周面との間の間隙を介しても支持凾５の上側の室１１に連通している。
【００２７】
この実施の形態では、管状分離膜３の下端にエンド管４が連結されている。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１９本示されているが、後述のとおり、管状分離膜の数は適宜設定できる。
【００２８】
図１では、管状分離膜３は一本物となっているが、複数本、例えば２本の管状分離膜３がジョイント管（図示略）を介して連結されてもよい。
【００２９】
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、上部の外周面に被処理流体の流出口１０が設けられている。流入口９は、支持凾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。ただし、図６の分離膜モジュール１Ｂのように、流入口９を、背圧室１６に臨むように設けてもよい。後述の図５の態様でも同様である。流出口１０は、第２のバッフル８の上側の流出室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。
【００３０】
支持凾５は、図１、図４に示す通り、天面５ｔ、底面５ｓ及び側面５ｕを有した凾体よりなり、内部が気体の集合室５ｖとなっている。底面５ｓには、集合室５ｖ内の気体を流出させるノズル５ｎが設けられている。前記ノズル５ｎにフランジ結合等によって連結された取出部材としての取出ノズル６ｎがボトムカバー６Ａを貫通して設けられている。
【００３１】
支持凾５から複数のタイロッド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。図２，３ではタイロッド１４は３本設けられているが、これに限らず、例えば１〜２本又は４本以上でもよい。タイロッド１４の本数は、管状分離膜３の数の半分以下であることが好ましい。また、タイロッドの位置は、三角ピッチに配してある管状分離膜３の位置に配してもよい。
【００３２】
タイロッド１４は、支持凾５の天面５ｔを貫通し、集合室５ｖを通り、底面５ｓを貫通している。タイロッド１４の下端は、該底面５ｓと面一となっているが、それよりも若干突出したり後退していてもよい。
【００３３】
タイロッド１４の下端面から上方に連通孔１４ｆが延設されている。この連通孔１４ｆは、天面５ｆよりも上側において室１１に開口している。これにより、前述の通り、室１１と、支持凾５の下側の背圧室１６とは、該連通孔１４ｆを介して連通している。
【００３４】
なお、タイロッド１４はパイプにて構成されてもよい。この場合、通常はパイプの上端（又は上下方向の途中）を密閉する。タイロッド１４がパイプにて構成される場合、背圧室１６に流入した被処理流体がタイロッド内を通り、室１１や主室１３へ導入される。特に、被処理流体の流入口９が背圧室に臨むように設けられている場合、タイロッド１４を通って管状分離膜３へ被処理流体を導入することができる。
【００３５】
タイロッド１４は支持凾５に対して溶接やろう付け等により気密に連結されることが好ましい。バッフル７，８は、ねじ込み又はナット締めや、溶接又はろう付け、Ｏリング又はシール材を用いた嵌め込み等によりタイロッド１４の所定高さに保持される。タイロッド１４に鞘管（図示略）を外嵌させ、該鞘管によってバッフル７，８を保持してもよい。
【００３６】
この実施の形態では、各タイロッド１４は、ハウジング２の軸心とハウジング２の内周面との間に配置されている。各タイロッド１４は、ハウジング２の軸心から等半径位に位置しているが、これに限らず、異なる半径位に位置してもよい。。この半径の円よりも外周側にも管状分離膜３が配設されている。なお、該半径の円の上に管状分離膜３が配設され、それもより外周側には管状分離膜３が配設されないような配置パターンとしてもよい。
【００３７】
タイロッド１４は一本物であってもよく、途中でつなぎ合わせたものであってもよい。
【００３８】
バッフル７，８の外周面とハウジング２の内周面との間には、Ｏリング、Ｖパッキン、Ｃリングなどのシール部材が介在され、ハウジング２の内周面に沿って優先的にガスが流れないようにしてもよい。
【００３９】
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。
【００４０】
支持凾５の天面５ｔ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、支持凾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（もしくは大孔５ｃがなく小孔５ｂのみでもよい）とを介して集合室５ｖに臨んでいる。
【００４１】
エンド管４の下端面と差込穴５ａの底面との間にガスケット（図示略）が介在されている。もしくは、エンド管４側面と差し込み穴５ａの側面の間にＯリング（図示略）が介在されている。
【００４２】
図４に示す通り、各エンド管４の管孔４ａは、小孔５ｂ及び大孔５ｃを介して集合室５ｖに連通している。エンド管４と管状分離膜３の接続部は、ガスケット、Ｏリング、あるいは熱収縮チューブを用いることでシールされている。
【００４３】
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との間はガスケットやＯリングによってシールされている。図示は省略するが、エンドプラグ２０と管状分離膜３間は、熱収縮チューブを用いることでシールされてもよい。
【００４４】
なお、本発明では、エンド管４及び支持凾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。
【００４５】
この分離膜モジュール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内から集合室５ｖ及びノズル５ｎ，６ｎ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。
【００４６】
この実施の形態では、連通孔１４ｆや、支持凾５の外周面とハウジング２の内周面との間の間隙を介して背圧室１６内と室１１内とが連通し、両室内の圧力差がないか又は極く小さなものとなっているので、支持凾５に加えられる曲げ荷重が著しく小さい。また、支持凾５の外周面とハウジング２の内周面との間をシールする部材が不要である。
【００４７】
この実施の形態では、支持凾５の外周面とハウジングの内周面との間隔を、支持凾５のハウジング２内への出し入れが可能な範囲で十分に小さくしてもよい。
【００４８】
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。
【００４９】
分離膜モジュール１は、図１のようにトップカバー６Ｂ側を上にして使用してもよく、またボトムカバー６Ａ側を上にして使用しても差し支えない。また、ボトムカバー６Ａとトップカバー６Ｂを結ぶ方向が略水平方向となるように、分離膜モジュール１を横置きに設置して使用しても差し支えない。
【００５０】
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いると共に、ハウジング２の内周面に沿う内周面直近部分にも管状分離膜３を配設しており、膜面積が大きいので、効率良く膜分離が行われる。
【００５１】
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。
【００５２】
図５を参照して、本発明における他の実施の形態を説明する。
【００５３】
この実施の形態の分離膜モジュール１Ａでは、ハウジング２内に複数の管状分離膜ユニット３０，３１が設けられている。上側の管状分離膜ユニット３０は、図１〜４における支持凾５、エンド管４、管状分離膜３、エンドプラグ２０、バッフル７，８及びタイロッド１４よりなるものである。
【００５４】
下側の管状分離膜ユニット３１の構成は、管状分離膜ユニット３０とほぼ同一であるが、支持凾５の天面５ｔの中央から接続部材としての連通ノズル６ｉが上方に延設されている点が異なる。該連通ノズル６ｉの上端は、管状分離膜ユニット３１のバッフル８よりも上方に延出しており、その上端が上側の管状分離膜ユニット３０のノズル５ｎの下端にねじ込み式結合やフランジ結合等より連結されている。
【００５５】
管状分離膜ユニット３０，３１の支持凾５の外周面とハウジング２の内周面との間には、各々のハウジング２内への出し入れを可能とする程度の小間隙があいている。
【００５６】
分離膜モジュール１Ａのその他の構成は分離膜モジュール１と同一であり、同一符号は同一部分を示している。
【００５７】
この分離膜モジュール１Ａにおいても、被処理流体は流入口９からハウジング２に流入し、特定成分が管状分離膜３を透過し、非透過流体が流出口１０から流出する。下側の管状分離膜ユニット３１の各管状分離膜３を透過した気体は、該管状分離膜ユニット３１の支持凾５内の集合室５ｖに流入し、ノズル５ｎ，６ｎを介して取り出される。
【００５８】
下側の管状分離膜ユニット３１の管状分離膜３を透過しなかった流体は、該管状分離膜ユニット３１のバッフル８の開口８ａを通過し、該バッフル８と管状分離膜ユニット３０の支持凾５との間のバッファー室１７に流入し、次いで連通孔１４ｆや支持凾５とハウジング２の内周面との間隙を通って該支持凾５の上側の室１１に流入し、次いで主室１３に流入する。
【００５９】
上側の管状分離膜ユニット３０の各管状分離膜３を透過した気体は、該管状分離膜ユニット３０の支持凾５の集合室５ｖに流入し、ノズル５ｎ，６ｉを介して下側の管状分離膜ユニット３１の支持凾５内の集合室５ｖに流入し、ノズル５ｎ，６ｎを介して取り出される。
【００６０】
上側の管状分離膜３０の非透過流体は、流出室１２を経て流出口１０から流出する。
【００６１】
この分離膜モジュール１Ａにあっては、支持凾５の外周面とハウジング２の内周面との間隙を小さくすることにより、バッファー室１７から該間隙を通り抜けて管状分離膜ユニット３０の室１１に流入する流量を小さくすることができる。また、この結果、上側の管状分離膜ユニット３０では、ハウジング２の内周面に沿って被処理流体が短絡的に流れることが防止されるようになり、分離効率が向上する。
【００６２】
この分離膜モジュール１Ａにあっては、ハウジング２の長さを大きくし、複数の管状分離膜ユニットをハウジング２内に配置することができる。図５では、管状分離膜ユニット３０，３１が１個ずつ図示されているが、複数の管状分離膜ユニット３１を上下多段に配置して連結し、最上部に管状分離膜ユニット３０を連結する構成としてもよい。または、管状分離膜ユニット３１を複数上下多段に配置して連結し、最上段のノズル６ｉをキャップやフランジ等でシールする構造としてもよい。これにより、同一構造のユニットのみで構成することができ、コストの低減を図ることができる。
【００６３】
複数の管状分離膜ユニットを上下に設置した場合、上側の管状分離膜ユニットは下側の管状分離膜ユニットによって支持されることになるが、この場合、各管状分離膜ユニットの左右への傾動ないし揺動を防止するための支承部材を設けてもよい。
【００６４】
以下、本発明の分離膜モジュールを構成するエンド管４、エンドプラグ２０及び管状分離膜３の好適な材料等について説明する。
【００６５】
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７，８，５１及びジョイント管１７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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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、より好ましくは１２μｍ以下、特に好ましくは１０μｍ以下の範囲である。
【００７２】
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。
【００７３】
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、特に好ましくは１４ｍｍ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。
【００７４】
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。
【００７５】
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６〜２０００本配置され、管状分離膜同士の最短距離は、１ｍｍ〜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。なお、管状分離膜はジョイント管１７によって連結されなくてもよい。また、図による説明では分離膜モジュール１は縦向きに設置するようになっているが、横向きや傾けて使用してもよい。
【００７６】
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。
【００７７】
液体の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。
【００７８】
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。
【００７９】
本発明の分離膜モジュールは、流体量、あるいは目的の分離度、濃縮度によって連結して使用することができる。流体量が多い場合または目的の分離度・濃縮度が高く１つのモジュールでは処理が十分できない場合には出口から出た流体をさらにもう一つのモジュールの入口に入るように配管を接続して使用することが好ましい。また分離度、濃縮度に応じてさらに連結して目的の分離度・濃縮度とすることができる。
【００８０】
本発明の分離膜モジュールを並列に設置して流体を分岐してガスを供給してもよい。この時さらに並列したそれぞれのモジュールに直列でモジュールを設置することもできる。並列としたモジュールを直列とする場合、供給ガス量が直列方向に低下し線速が低下するので、適宜線速を保つように並列の設置数を減少させることが好ましい。
【００８１】
モジュールを直列に配置する場合の透過した成分はモジュール毎に排出しても良く、モジュール間を連結して集合させて排出してもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１，１Ａ，１Ｂ  分離膜モジュール
２  ハウジング
２ａ，２ｂ  フランジ
２ｔ  突部
３  管状分離膜
４  エンド管
４ａ  管孔
５  支持凾
５ａ  差込穴
５ｂ  小孔
５ｃ  大孔
５ｎ  ノズル
５ｓ  底面
５ｔ  天面
５ｕ  側面
５ｖ  集合室
６Ａ  ボトムカバー
６Ｂ  トップカバー
６ｂ，６ｃ  フランジ 
６ｉ，６ｎ  ノズル
６ｖ  集合室
７，８  バッフル
７ａ，８ａ  挿通孔
９  流入口
１０  流出口
１１，１２  室
１３  主室
１４  タイロッド
１４ｆ  連通孔
１６  背圧室
２０  エンドプラグ
３０，３１  管状分離膜ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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