(57)【要約】【課題】管状分離膜の劣化が防止されると共に、分離効率に優れた多管式分離膜モジュールを提供する。【解決手段】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を支持する支持板５と、該支持板５と平行に配置され、管状分離膜が挿通された挿通孔７ａ，８ａを有するバッフル７，８とを有する。支持板５とバッフル８との間に流入室１２が形成されている。流入室１２を取り巻くように流入チャンバ２０が設けられ、流入口９から流入した被処理流体が流入チャンバ２０内を周方向に流れた後、各開口２１から流入室１２に流入する。【選択図】図１
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【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、
該ハウジング内の一端側に配置され、該管状分離膜の一端側を支持する支持板と、
該管状分離膜が挿通された挿通孔を有し、該ハウジング内において該支持板と略平行に配置されたバッフルと
を有し、
該バッフルによって該ハウジング内に流入室が形成され、被処理流体が該流入室から各管状分離膜に沿って流出する多管式分離膜モジュールにおいて、
流入口から該流入室に流入する被処理流体を拡散させるための拡散部材を備えたことを特徴とする多管式分離膜モジュール。
【請求項２】
請求項１において、前記拡散部材として、前記ハウジングを取り巻く流入チャンバが設けられ、該流入チャンバに被処理流体の流入口が設けられ、該ハウジングに被処理流体を該流入チャンバ内から前記流入室に流入させる複数の開口が設けられており、
該開口は、該流入口と非対面位置に設けられていることを特徴とする多管式分離膜モジュール。
【請求項３】
請求項１において、前記ハウジングに流入口が設けられ、該ハウジング内に、該流入口に対面して、前記拡散部材として拡散板が設けられていることを特徴とする多管式分離膜モジュール。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記管状分離膜の両端側にそれぞれ非透過性のピースが設けられており、
前記バッフルとして、前記支持板に近接して配置された第１のバッフルと、該ハウジングの他端側に配置された第２のバッフルとが設けられており、
各バッフルの挿通孔に前記ピースが挿通されており、
該支持板と第１のバッフルとの間が前記流入室となっていることを特徴とする多管式分離膜モジュール。
【請求項５】
請求項４において、前記管状分離膜は、管状の多孔質支持体と、該多孔質支持体の外周面に設けられたゼオライト膜と、該多孔質支持体の一端側に連設されたボスピースと、該多孔質支持体の他端側に連設されたエンドピースとを有しており、
該ボスピースが前記第１のバッフルの挿通孔に挿通され、
該エンドピースが第２のバッフルの挿通孔に挿通されていることを特徴とする多管式分離膜モジュール。
【請求項６】
請求項５において、前記エンドピースは前記管状分離膜の他端側を封止するものであり、
前記ハウジングの他端面と前記第２のバッフルとの間に排出室が設けられており、
該排出室から非透過流体をハウジング外に流出させるように排出口が該ハウジングの側周面に設けられていることを特徴とする多管式分離膜モジュール。
【請求項７】
請求項５又は６において、前記支持板を挟んで前記第１のバッフルと反対側に流出室が設けられており、
前記ボスピースは管状であり、前記管状分離膜の内部を該流出室に連通しており、
管状分離膜内の透過流体が該流出室に流入し、モジュール外に取出口から取り出されるよう構成されていることを特徴とする多管式分離膜モジュール。
【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多管式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多管式分離膜モジュールが知られている。この多管式分離膜モジュールに用いる分離膜エレメントは、分離すべき物質の分子程度の大きさの微細孔を有するゼオライト等からなる多孔質の分離膜を管状に形成したものである。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】
このような、多管式分離膜モジュールにおいて、分離効率を高めるためには、分離対象となる溶液や混合気体等の流体を分離膜エレメントの全長にわたって効率よく接触させることが必要とされる。
【０００４】
特許文献１，２には、流体（液体または気体）を膜に効率よく接触させるために、多管式分離膜モジュール内にチューブ（管状分離膜）と直交状にバッフルを設けることが記載されている。
【０００５】
特許文献１，２の多管式分離膜モジュールにおいては、バッフルに設けた複数の孔にそれぞれチューブを挿通している。バッフルのチューブ（管状ゼオライト分離膜）挿通孔の口径をチューブ外径よりも大きくし、孔の内周面とチューブ外周面との間に間隙を形成している。
【０００６】
特許文献１，２では、ハウジング内に高流速で導入された被処理流体がゼオライト膜に直射状に接触し、ゼオライト膜が劣化するおそれがあった。
【０００７】
また、特許文献２にあっては、被処理流体は、筒状ハウジング内のバッフル上流側の流入室に流入し、該流入室から、各チューブ外周面に沿うように流出するが、流入室内に流入した被処理流体が一部のチューブ挿入孔に向って短絡的に流れることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−３９５４６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４７１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、被処理流体が分離膜に直射状に当たることが防止され、分離膜の劣化が防止され、長期にわたって安定して運転可能な多管式分離膜モジュールを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、ハウジング内の流入室内における被処理流体の短絡的な流れが防止され、効率よく流体分離処理が行われる多管式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】
【００１１】
本発明の多管式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、該ハウジング内の一端側に配置され、該管状分離膜の一端側を支持する支持板と、該管状分離膜が挿通された挿通孔を有し、該ハウジング内において該支持板と略平行に配置されたバッフルとを有し、該バッフルによって該ハウジング内に流入室が形成され、被処理流体が該流入室から各管状分離膜に沿って流出する多管式分離膜モジュールにおいて、流入口から該流入室に流入する被処理流体を拡散させるための拡散部材を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の一態様では、拡散部材として、前記ハウジングを取り巻く流入チャンバが設けられ、該流入チャンバに被処理流体の流入口が設けられ、該ハウジングに被処理流体を該流入チャンバ内から前記流入室に流入させる複数の開口が設けられており、該開口は、該流入口と非対面位置に設けられている。
【００１３】
発明の一態様では、前記ハウジングに流入口が設けられ、ハウジング内に該流入口に対面して拡散部材として拡散板が設けられている。
【００１４】
本発明の一態様では、前記管状分離膜の両端側にそれぞれ非透過性のピースが設けられており、前記バッフルとして、前記支持板に近接して配置された第１のバッフルと、該ハウジングの他端側に配置された第２のバッフルとが設けられており、各バッフルの挿通孔に前記ピースが挿通されており、該支持板と第１のバッフルとの間が前記流入室となっている。
【００１５】
本発明の一態様では、前記管状分離膜は、管状の多孔質支持体と、該多孔質支持体の外周面に設けられたゼオライト膜と、該多孔質支持体の一端側に連設されたボスピースと、該多孔質支持体の他端側に連設されたエンドピースとを有しており、該ボスピースが前記第１のバッフルの挿通孔に挿通され、該エンドピースが第２のバッフルの挿通孔に挿通されている。
【００１６】
この場合、前記エンドピースは前記管状分離膜の他端側を封止するものであり、前記ハウジングの他端面と前記第２のバッフルとの間に排出室が設けられており、該排出室から非透過流体をハウジング外に流出させるように排出口が該ハウジングの側周面に設けられていることが好ましい。
【００１７】
また、前記支持板を挟んで前記第１のバッフルと反対側に流出室が設けられており、前記ボスピースは管状であり、前記管状分離膜の内部を該流出室に連通しており、管状分離膜内の透過流体が該流出室に流入し、モジュール外に取出口から取り出されるよう構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の多管式分離膜モジュールにあっては、流入室に流入する被処理流体が拡散部材によって拡散されるため、被処理流体が管状分離膜に直射状に当ることが防止され、管状分離膜やそれに付属する部材等の劣化が防止される。
【００１９】
また、被処理流体が流入室から各管状分離膜に万遍なく供給されるため、多管式分離膜モジュール全体としての分離効率が向上する。
【００２０】
本発明の一態様では、挿通孔に管状分離膜が挿通されており、該挿通孔の内周面と管状分離膜の外周面との間に間隙があいている。このため、被処理流体はバッフルの挿通孔の内周面と管状分離膜の外周面との間の間隙を通過し、ハウジング内をほぼ軸心線方向に流れ、効率よく膜分離が行われる。
【００２１】
本発明の一態様では、管状分離膜の両端に非透過性のピースが設けられ、このピースがバッフルの挿通孔に挿通されているので、ピースが挿通孔の内周面に接触しても管状分離膜の分離性能は劣化しない。
【００２２】
本発明の一態様では、バッフルをハウジング両端側にのみ配置することにより、圧損が小さくなる。
【００２３】
本発明の一態様では、管状分離膜が、一端にボスピースを備え、他端にエンドピースを備え、該ボスピース及びエンドピースがそれぞれバッフルの挿通孔に挿通されている。このボスピース及びエンドピースにはゼオライト膜は設けられていないので、管状分離膜が振動してボスピース又はエンドピースがバッフル内周面に接触しても、ゼオライト膜は損傷しない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態に係る多管式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】別の実施の形態に係る多管式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５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図４のVI−VI線断面図である。
【図７】拡散板の斜視図である。
【図８】管状分離膜の上部の拡大断面図である。
【図９】管状分離膜の下部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１〜３を参照して、本発明の一実施の形態に係る多管式分離膜モジュール１について説明する。
【００２６】
この多管式分離膜モジュール１は、筒軸心方向を上下方向とした、天板部２ｔを有する円筒状ハウジング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６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）８及び第２のバッフル（整流板）７等とを有する。第１のバッフル８は支持板５の上側に配置されている。
【００２７】
ハウジング２の下部を囲むように流入チャンバ２０が設けられている。この流入チャンバ２０は、ハウジング２と同軸の円筒部２０ａと、該円筒部２０ａの上端及び下端から内向きに設けられた鍔部２０ｂ，２０ｃとを有している。この鍔部２０ｂ，２０ｃの内周縁がハウジング２の外周面に溶接等により固着されている。
【００２８】
流入チャンバ２０の円筒部２０ａに被処理流体の流入口９が設けられている。ハウジング２には、ハウジング２の直径方向に対峙して２個の開口２１，２１が設けられている。開口２１，２１を結ぶ方向は、流入口９とハウジング２の軸心とを結ぶ方向と直交方向となっている。流入口９より流入される被処理流体が管状分離膜またはそれに付属する部材に直射状に当ることを回避するようにハウジング２が位置していればよく、各開口２１の開口面積は特段規定されるものではないが、好適には、開口面積は実施の際の被処理流体の密度ρと流速Ｖによって決定され、好ましくはρＶ２≦６０００[ｋｇ／ｍ・ｓ２]を満たすように設定される。本実施の形態の場合、開口２１は、支持板５と第１のバッフル８との間の流入室１２に臨むように設けられている。
【００２９】
ハウジング２の上部の外周面に被処理流体の排出口１０が設けられている。排出口１０は、ハウジング天板部２ｔと第２のバッフル７との間の排出室１１に臨むように設けられている。
【００３０】
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。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の直径（外径）よりも大きく、挿通孔７ａ，８ａの内周面と管状分離膜３の外周面との間に全周にわたって間隙があいている。
【００３１】
支持板５には、管状分離膜３を支持するための開口５ａが設けられている。管状分離膜３は、開口５ａに差し込まれており、管状分離膜３の外周面と各開口５ａの内周面との間は気密にシールされている。
【００３２】
各管状分離膜３の下端側は、ボトムカバー６と支持板５との間の流出室１６に向って開放している。ボトムカバー６には、分離された透過流体の取出口６ａが設けられている。
【００３３】
この実施の形態では、ハウジング２の下端側とボトムカバー６の外周縁にそれぞれ外向きのフランジ２ａ，６ｂが設けられ、ボルト（図示略）によってこれらが連結固定されている。支持板５の周縁部は、支承部材６ｃを介してボトムカバー６に支持されている。
【００３４】
支持板５から複数のロッド１４が立設され、該ロッド１４にバッフル７，８が支持されている。ロッド１４の下端は支持板５に対しナットなどによって固着されている。バッフル７，８はロッド１４に対しピンなどの係止部材（図示略）によって所定高さに支持されている。
【００３５】
支持板５及びバッフル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パッキンなどのシール部材が介在されている。支持板５及びバッフル７，８の材料としては、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等のステンレス材が好適であるが、これに限定されない。
【００３６】
図８，９の通り、管状分離膜３は、管状の多孔質支持体３ａと、該多孔質支持板３ａの外周面に形成されたゼオライト膜３ｂと、該多孔質支持体３ａの下端に同軸状に連設されたボスピース３ｃと、多孔質支持体３ａの上端に同軸状に連設されたエンドピース３ｄとを有する。
【００３７】
ボスピース３ｃは筒状であり、管状分離膜３内を流出室１６に連通させている。エンドピース３ｄは、管状分離膜３の上端を封止している。ボスピース３ｃ及びエンドピース３ｄは熱収縮フィルム３ｅ，３ｆによってゼオライト膜付きの多孔質支持体３ａに連結されている。なお、エンドピース３ｄは、重量軽減のために、多孔質支持体３ａ側から空洞部が凹設されている。
【００３８】
管状分離膜３のうちエンドピース３ｄがバッフル７の挿通孔７ａに挿通され、ボスピース３ｃがバッフル８の挿通孔８ａ及び支持板５の開口５ａに挿通されている。熱収縮フィルム３ｅ，３ｆは主室１３内に位置する。各ピース７，８は、多孔質支持体３ａの長さに応じて長さが調節される。ピース７，８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。
【００３９】
上記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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
このように構成された多管式分離膜モジュール１において、被処理流体は流入口９から流入チャンバ２０及び開口２１を介して流入室１２内に導入され、バッフル８の挿通孔８ａの内周面と管状分離膜３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７の挿通孔７ａと管状分離膜３との間隙を通って排出室１１に流出し、排出口１０から多管式分離膜モジュール１外に流出する。
【００４７】
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から流出室１６に流入し、取出口６ａを介して取り出される。透過しなかった流体は、上述の通り、排出室１１から排出口１０を介して多管式分離膜モジュール１外に流出する。
【００４８】
この実施の形態では、流入口９から流入チャンバ２０内に流入した被処理流体は、二手に別れ、それぞれ、該流入チャンバ２０内をハウジング２の外周面に沿って約１／４周流れた後、２個の開口２１からそれぞれ流入室１２内に流入する。このため、被処理流体が流入口９から高流速で流入チャンバ２０内に流入しても、この高流速の被処理流体が管状分離膜３に直射状に当たることがなく、管状分離膜３の劣化が防止される。また、被処理流体が流入チャンバ２０から２個の開口２１を介して流入室１２内に流入するので、被処理流体が各管状分離膜３にほぼ均等に分配される。これにより、各管状分離膜３で均等に流体分離処理が行われ、モジュール全体として効率よく分離処理が行われる。
【００４９】
この実施の形態では、バッフルとして２枚のバッフル７，８のみが設けられており、多数枚のバッフルを設けた場合に比べて圧損が小さいので、動力コストが低い。また、バッフル８を通過した流体は主室１３内を該ハウジング２の軸心線と略平行方向に流れるため、偏流が殆どなく、効率良く膜分離が行われる。
【００５０】
また、この実施の形態では、管状分離膜３のうちエンドピース３ｄとボスピース３ｃ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管状分離膜３が挿通孔７ａ，８ａの内周面に当接してもゼオライト膜３ｂ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。
【００５１】
上記実施の形態では、ハウジング２の外周囲に流入チャンバ２０を設置し、流入チャンバ２０に流入口９を設けることにより被処理流体を拡散させているが、本発明ではハウジング２に流入口９を設け、ハウジング２の内周面に沿って拡散部材を設けてもよい。かかる実施の形態について図４〜７を参照して説明する。
【００５２】
図４，５の通り、この実施の形態では、ハウジング２に、流入室１２に臨むように流入９が設けられている。また、支持板５の周縁部は、フランジ２ａ，６ｂ間にガスケット（図示略）を介して挟持されている。
【００５３】
流入室１２内には、流入口９に対峙して第１の拡散板３１が設けられている。図７の通り、拡散板３１は円弧形に湾曲した板材よりなる。また、この実施の形態では、第１の拡散板３１と同一形状の第２の拡散板３２がハウジング２の軸心を挟んで第１の拡散板３１と反対側に配置されている。拡散板３１，３２はハウジング２の軸心から等半径位に配置されており、拡散板３１，３２とハウジング２の内周面との間には所定の間隔があいている。
【００５４】
各拡散板３１，３２の高さは流入室１２の高さと等しい。各拡散板３１，３２は、支持板５に対しボルト留め等によって固定されている。
【００５５】
各拡散板３１，３２の周方向の長さは半円よりも短く、拡散板３１，３２の両端同士の間は開口３３となっている。開口３３，３３を結ぶ方向は、流入口９とハウジング２の軸心とを結ぶ方向と直交方向となっている。流入口９より流入される被処理流体が管状分離膜またはそれに付属する部材に直射状に当ることを回避するように拡散板３１が位置していればよく、他の実施の形態の場合、拡散板３１のみあれば拡散板３２はなくてもよい。また、各開口３３の開口面積は特段規定されるものではないが、好適には、開口面積は実施の際の被処理流体の密度ρと流速Ｖによって決定され、好ましくはρＶ２≦６０００[ｋｇ／ｍ・ｓ２]を満たすように設定される。
【００５６】
この実施の形態では、流入口９から流入室１２に流入した被処理流体は、拡散板３１に当って二手に別れ、それぞれ拡散板３１とハウジング２の内周面との間を流れ、各開口３３から流入室１２内に流入する。従って、被処理流体が流入口１２から高流速で流入しても、管状分離膜３に直射状に当ることがなく。管状分離膜３の劣化が防止される。また、被処理流体が流入室１２から各管状分離膜３に均等に分配されるので、モジュール全体の処理効率が向上する。
【００５７】
上記実施の形態では、開口２１，３３がそれぞれ２個ずつ設けられているが、開口２１，３３は、流入口９に直に対面しないように非対面状に配置されるかぎり、３個以上設けられてもよい。
【００５８】
図４〜７では、２個の拡散板３１，３２が設けられているが、第１の拡散板３１のみが設けられてもよい。拡散板３１は、多数の孔を有した多孔板であってもよい。
【００５９】
本発明では、流入室１２から主室１３へ流れる被処理流体の５０％以上特に６５％以上が挿通孔８ａを通過するよう構成されていることが好ましい。この条件が満たされるならば、バッフル８に挿通孔８ａ以外の孔が設けられてもよい。
【００６０】
挿通孔８ａの内径は、管状分離膜３の外径によるが、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。
【００６１】
バッフル７，８において、挿通孔７ａ，８ａは、相互間に２ｍｍ以上の間隔を有して配置されていることが好ましい。
【００６２】
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Ｃ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。
【００６３】
管状分離膜３のうちゼオライト膜３ｂ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。これよりも短い場合には熱収縮フィルム３ｅ，３ｆで被覆される箇所の割合が高くなるため、膜の分離に使用できる露出部の割合が低下し、これ以上長い場合には取扱いが難しくなることがある。
【００６４】
バッフル７，８はそれぞれ同じ大きさ、同じ形であってもよいが、異なる大きさ、異なる形のものを使用してもよい。特に透過量／供給量が多い場合には、供給流体量が出口に近づくにつれて減少し線速が低下するため、バッフル７の挿通孔７ａの直径をバッフル８の挿通孔８ａよりも小さくすることが有効な場合がある。
【００６５】
本発明の多管式分離膜モジュールにおいて、バッフル７，８間の距離は通常４０ｃｍ〜２ｍ程度である。また、管状分離膜は通常１本以上、好ましくは２本以上、通常８５０本以下、好ましくは１５００本以下配置され、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。
【００６６】
本発明の多管式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。
【００６７】
分離または濃縮の対象となる混合物が、例えば、有機化合物と水との混合物（以下これを、「含水有機化合物」と略称することがある。）の場合、ゼオライト膜に対する水の透過性が高い。従って、混合物から水を分離し、有機化合物を元の混合物中で濃縮する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。
【００６８】
本発明は、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に好適である。気体の混合物としては、例えば、二酸化炭素、酸素、窒素、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、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。
【００６９】
本発明の多管式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。
【００７０】
本発明の多管式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。
【００７１】
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いし、モジュール間を連結して集合して排出しても良い。モジュール間を連結させる場合には下流側のモジュールの透過成分を上流側のモジュールの透過成分に流す方が好ましい。このような流れを作ることによって供給ガスと透過ガスは交流接触となり性能が優れた分離・濃縮ができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  多管式分離膜モジュール
２  ハウジング
３  管状分離膜
５  支持板
６  ボトムカバー
６ａ  取出口
７，８  バッフル
７ａ，８ａ  挿通孔
９  流入口
１０  排出口
１１  排出室
１２  流入室
１３  主室
１４  ロッド
１６  流出室
２０  流入チャンバ
２１  開口
３１，３２  拡散板
３３  開口
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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