(57)【要約】【課題】より効率的に二酸化炭素の分離回収を行うことができる二酸化炭素回収システム等を提供する。【解決手段】二酸化炭素回収システム１Ａは、第１のガス分離膜ユニット１１と、それに直列に接続された第２のガス分離膜ユニット１３と、二酸化炭素の利用装置２０とを備えている。第１および第２のガス分離膜ユニット１１、１３は、第１のガス分離膜ユニット１１の非透過ガスが第２のガス分離膜ユニット１３に供給されるように接続され、かつ、第１のガス分離膜ユニット１１の透過ガス中の二酸化炭素濃度が、第２のガス分離膜ユニット１３の透過ガス中の二酸化炭素濃度より高く、少なくとも第１のガス分離膜ユニット１１からの二酸化炭素が利用装置２０に供給されるように構成されている。【選択図】図１
2014051427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を優先的に透過させる分離膜を有する第１のガス分離膜ユニットと、
二酸化炭素を優先的に透過させる分離膜を有し、前記第１のガス分離膜ユニットに直列に接続された第２のガス分離膜ユニットと、
二酸化炭素の利用手段と、
を備え、二酸化炭素を含む混合ガスから二酸化炭素を分離回収する二酸化炭素回収システムであって、
前記第１および第２のガス分離膜ユニットは、第１のガス分離膜ユニットの非透過ガスが第２のガス分離膜ユニットに供給されるように接続され、かつ、
前記第１のガス分離膜ユニットの透過ガス中の二酸化炭素濃度が、第２のガス分離膜ユニットの透過ガス中の二酸化炭素濃度より高く、
少なくとも前記第１のガス分離膜ユニットの透過ガス中の二酸化炭素が、前記利用手段に供給されるように構成されている、
ことを特徴とする二酸化炭素回収システム。
【請求項２】
前記第１のガス分離膜ユニットにガスを供給する第１の供給ガスラインと、
前記第２のガス分離膜ユニットにガスを供給する第２の供給ガスラインと、を備え、
さらに、
２つの前記供給ガスラインを接続するバイパスラインを有する、請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項３】
さらに、
前記第２のガス分離膜ユニットの透過ガス中の二酸化炭素を濃縮する二酸化炭素再濃縮手段を備え、
前記二酸化炭素再濃縮手段で濃縮された二酸化炭素が前記利用手段に供給される、請求項１または２に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項４】
前記二酸化炭素再濃縮手段で発生したオフガスが、前記第２のガス分離膜ユニットからの非透過ガスと混合される、請求項３に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項５】
前記第２のガス分離膜ユニットの透過ガス中の二酸化炭素濃度が４５％以下であり、透過ガスがガスエンジンの燃料として利用できるように構成されている、請求項１または２に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項６】
前記利用手段が、液化二酸化炭素製造設備もしくはドライアイス製造設備である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項７】
さらに、
前記第１のガス分離膜ユニットと前記第２のガス分離膜ユニットとの間に配置された圧縮機を備え、
前記第２のガス分離膜ユニットの運転圧力が前記第１のガス分離膜ユニットの運転圧力より高い、請求項１〜６のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項８】
前記第１のガス分離膜ユニットで用いるガス分離膜の分離選択性が、
前記第２のガス分離膜ユニットで用いるガス分離膜の分離選択性よりも高い、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項９】
第１のガス分離膜ユニットの透過側ライン、および／または、
第２のガス分離膜ユニットの透過側ラインが、
作動時に、大気圧以下とされる請求項１〜８のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項１０】
さらに、
前記第１のガス分離膜ユニットと前記利用手段の間に設けられた、圧縮機および第３のガス分離膜ユニットを備え、
前記第３のガス分離膜ユニットの透過ガスが前記利用手段に供給され、かつ、
前記第３のガス分離膜ユニットの非透過ガスが、
第１のガス分離膜ユニットへの供給ガス、
第２のガス分離膜ユニットの透過ガス、および、
第２のガス分離膜ユニットの非透過ガスの少なくとも１つと混合される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項１１】
第１および第２のガス分離膜ユニットを用いて混合ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収方法であって、
前記第１のガス分離膜ユニットで二酸化炭素を分離回収するステップと、
前記第１のガス分離膜ユニットの非透過ガスを第２のガス分離膜ユニットに供給するステップと、
前記第２のガス分離膜ユニットで二酸化炭素を分離回収するステップと、
を備え、
前記第１のガス分離膜ユニットの透過ガス中の二酸化炭素濃度が、第２のガス分離膜ユニットの透過ガス中の二酸化炭素濃度より高く、
さらに、
少なくとも前記第１のガス分離膜ユニットの透過ガスを利用手段に供給するステップを備える、
ことを特徴とする二酸化炭素回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素を含む混合ガスから二酸化炭素を分離回収するための技術に関し、特には、より効率的に二酸化炭素の分離回収を行うことができる二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化対策などの観点から二酸化炭素を分離回収し有効利用する試みがなされている。二酸化炭素を分離回収する方法としては、化学吸収法、物理吸収法、膜分離法などが知られている。吸収法においては、高純度かつ高回収率で二酸化炭素の分離回収を行うことができるが、消費エネルギーが比較的大きいという問題がある。
【０００３】
膜分離法は、高分子膜等のガス成分の透過速度の差を利用してガス分離を行うものであって、対象ガスの種類や量に合わせて適宜分離膜が選択される。例えば特許文献１には、分離膜を有するガス分離膜ユニットを直列に組み合わせた二酸化炭素回収システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１５１３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、膜分離法では、高純度かつ高回収率で二酸化炭素の分離回収を行うためにはガス分離膜ユニットを多段にすることが多いが、そのような場合であっても、効率的に二酸化炭素を分離回収することができるシステム等の開発が望まれている。
【０００６】
そこで本発明の目的は、より効率的に二酸化炭素の分離回収を行うことができる二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本出願は、下記の発明を開示する。
１．二酸化炭素を優先的に透過させる分離膜を有する第１のガス分離膜ユニットと、
二酸化炭素を優先的に透過させる分離膜を有し、前記第１のガス分離膜ユニットに直列に接続された第２のガス分離膜ユニットと、
二酸化炭素の利用手段と、
を備え、二酸化炭素を含む混合ガスから二酸化炭素を分離回収する二酸化炭素回収システムであって、
前記第１および第２のガス分離膜ユニットは、第１のガス分離膜ユニットの非透過ガスが第２のガス分離膜ユニットに供給されるように接続され、かつ、
前記第１のガス分離膜ユニットの透過ガス中の二酸化炭素濃度が、第２のガス分離膜ユニットの透過ガス中の二酸化炭素濃度より高く、
少なくとも前記第１のガス分離膜ユニットの透過ガス中の二酸化炭素が、前記利用手段に供給されるように構成されている、
ことを特徴とする二酸化炭素回収システム。
【０００８】
上記の構成の本システムによれば、直列に接続された２つのガス分離膜ユニットのうち１つ目のユニットの透過ガス中の二酸化炭素濃度が相対的に高く、この二酸化炭素を利用手段で利用するものであるので、システム全体として二酸化炭素を効率的に利用することができる。
【０００９】
本明細書において、
「直列に接続（する）」とは、２つのガス分離膜ユニット同士が直接接続されている形態に加え、他の何らかの装置等を介して２つのユニットが接続されている形態をも含む。
【００１０】
「二酸化炭素を分離回収する」とは、混合ガス（対象ガス）からそれに含まれている二酸化炭素の一部を分離し、回収することを意味する。
【００１１】
２．前記第１のガス分離膜ユニットにガスを供給する第１の供給ガスラインと、
前記第２のガス分離膜ユニットにガスを供給する第２の供給ガスラインと、を備え、
さらに、
２つの前記供給ガスラインを接続するバイパスラインを有する、上記１に記載の二酸化炭素回収システム。
【００１２】
３．さらに、
前記第２のガス分離膜ユニットの透過ガス中の二酸化炭素を濃縮する二酸化炭素再濃縮手段を備え、
前記二酸化炭素再濃縮手段で濃縮された二酸化炭素が前記利用手段に供給される、上記に記載の二酸化炭素回収システム。
【００１３】
４．前記二酸化炭素再濃縮手段で発生したオフガスが、前記第２のガス分離膜ユニットからの非透過ガスと混合される、上記に記載の二酸化炭素回収システム。
【００１４】
５．前記第２のガス分離膜ユニットの透過ガス中の二酸化炭素濃度が４５％以下であり、透過ガスがガスエンジンの燃料として利用できるように構成されている、上記に記載の二酸化炭素回収システム。
【００１５】
６．前記利用手段が、液化二酸化炭素製造設備もしくはドライアイス製造設備である、上記に記載の二酸化炭素回収システム。
【００１６】
７．さらに、
前記第１のガス分離膜ユニットと前記第２のガス分離膜ユニットとの間に配置された圧縮機を備え、
前記第２のガス分離膜ユニットの運転圧力が前記第１のガス分離膜ユニットの運転圧力より高い、上記に記載の二酸化炭素回収システム。
【００１７】
８．前記第１のガス分離膜ユニットで用いるガス分離膜の分離選択性が、
前記第２のガス分離膜ユニットで用いるガス分離膜の分離選択性よりも高い、
上記に記載の二酸化炭素回収システム。
【００１８】
９．第１のガス分離膜ユニットの透過側ライン、および／または、
第２のガス分離膜ユニットの透過側ラインが、
作動時に、大気圧以下の圧力とされる上記に記載の二酸化炭素回収システム。
【００１９】
１０．さらに、
前記第１のガス分離膜ユニットと前記利用手段の間に設けられた、圧縮機および第３のガス分離膜ユニットを備え、
当該第３のガス分離膜ユニットの透過ガスが前記利用手段に供給され、かつ、
前記第３のガス分離膜ユニットの非透過ガスが、
第１のガス分離膜ユニットへの供給ガス、
第２のガス分離膜ユニットの透過ガス、および、
第２のガス分離膜ユニットの非透過ガスの少なくとも１つと混合される、上記に記載の二酸化炭素回収システム。
【００２０】
１１．第１および第２のガス分離膜ユニットを用いて混合ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収方法であって、
前記第１のガス分離膜ユニットで二酸化炭素を分離回収するステップと、
前記第１のガス分離膜ユニットの非透過ガスを第２のガス分離膜ユニットに供給するステップと、
前記第２のガス分離膜ユニットで二酸化炭素を分離回収するステップと、
を備え、
前記第１のガス分離膜ユニットの透過ガス中の二酸化炭素濃度が、第２のガス分離膜ユニットの透過ガス中の二酸化炭素濃度より高く、
さらに、
少なくとも前記第１のガス分離膜ユニットの透過ガスを利用手段に供給するステップを備える、
ことを特徴とする二酸化炭素回収方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、上述のとおり、より効率的に二酸化炭素の分離回収を行うことができる二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一形態の二酸化炭素回収システムを模式的に示した図である。
【図２】図１のシステムの変形例を模式的に示した図である。
【図３】本発明の他の形態のシステムを模式的に示した図である。
【図４】図３のシステムの変形例を模式的に示した図である。
【図５】本発明のさらに他の形態のシステムを模式的に示した図である。
【図６】膜分離による二酸化炭素回収システムの基本的な構成を示す図であり（ａ）が実施例に係るシステムを示し、（ｂ）が比較例に係るシステムを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１の二酸化炭素回収システム１Ａは、ガス分離膜を用い、（ｉ）混合ガス中の二酸化炭素を所定濃度まで低減させたガス（非透過ガス）を利用するとともに、一方で、（ｉｉ）混合ガスから分離回収した二酸化炭素（透過ガス）をも利用するシステムである。なお、混合ガスとしては、特定のガスに限定されるものではなく、例えば燃焼排ガス、バイオガス、または天然ガス等が例示される。
【００２５】
二酸化炭素回収システム１Ａは、第１のガス分離膜ユニット１１と、第２のガス分離膜ユニット１３と、二酸化炭素の利用装置２０とを備えている。ガス分離膜ユニット１１、１３はいずれも、二酸化炭素を優先的に透過させる分離膜を利用するものである。二酸化炭素の利用装置２０は、第１のガス分離膜ユニット１１に接続されており、透過側ライン４ａ（詳細下記）を介して二酸化炭素が該利用装置２０に供給されるように構成されている。
【００２６】
利用装置２０としては、特定のものに限定されるものではないが、例えば、液化二酸化炭素の製造設備や、ドライアイスの製造設備などが挙げられる。
【００２７】
ガス分離膜ユニット１１、１３としては、一例として多数本の中空糸膜によってガス分離を行うガス分離膜モジュールを利用可能であり、数百本から数十万本からなる中空糸膜の束（中空糸束）と、それを収容する容器と、中空糸束の一端または両端部に形成された管板等を備えるものであってもよい。
【００２８】
ガス分離膜ユニット１１、１３は、いわゆるボアフィードタイプとシェルフィードタイプのいずれであっても構わない。
【００２９】
中空糸束の形態としては、平行配列、交叉配列、織物状、スパイラル状などが挙げられる。中空糸束は略中心部に芯管を備えていてもよいし、中空糸束の外周部にフィルムが巻き付けられていてもよい。また、中空糸束は、円柱状、平板状、角柱状等の形態としてもよい。中空糸束は、ストレートの形態に限らず、Ｕ字状に折り曲げた形態、スパイラル状に巻かれた形態などであってもよい。
【００３０】
あるいは別の一例として、平膜状気体分離膜によってガス分離を行うガス分離膜モジュールを利用可能である。平膜状気体分離膜モジュールは、特開２００５−２６２２１１に示されるような、透過気体流路を確保するための透過側スペーサを平膜状気体分離膜で挟んで、芯管の中空部に透過気体流路が連通するように芯管に気体分離膜を接着し、供給気体流路となる供給側スペーサと共に芯管の周りに巻回して構成されているものであってもよい。
【００３１】
分離膜としては、例えば、ポリイミド膜、ポリスルホン膜、三酢酸セルロース膜、ポリテトラフルオロエチレン膜、ポリエーテルスルホン膜、シリコーン膜などの高分子気体分離膜や、あるいは、カーボン膜、微多孔質ガラス複合膜などを用いることができる。
【００３２】
図１に示すように、第１のガス分離膜ユニット１１にはガス供給ライン３が接続され、このガス供給ライン３経由で該ユニット１１に混合ガスが供給される。混合ガスを分離膜に接触させることで、その一部（二酸化炭素）が膜を透過し、透過側ライン４ａで二酸化炭素富化ガスが得られ、一方、非透過側ライン４ｂで二酸化炭素の量が減少したガスが得られる。
【００３３】
第２のガス分離膜ユニット１３には、第１のガス分離膜ユニット１１の非透過側ライン４ｂが接続され、この非透過側ライン４ｂ経由で該ユニット１３にガスが供給される。供給された混合ガスを分離膜に接触させることで、その一部（二酸化炭素）が膜を透過し、透過側ライン５ａで二酸化炭素富化ガスが得られ、一方、非透過側ライン５ｂで二酸化炭素の量がさらに減少したガスが得られる。こうして二酸化炭素が所定濃度にまで低下したガスは、不図示のガス利用装置に供給され、そこで使用される。
【００３４】
第１および第２のガス分離膜ユニット１１、１３は、ガス分離性能が下記となるように構成されている：第１のガス分離膜ユニット１１の透過ガス中の二酸化炭素濃度が、第２のガス分離膜ユニット１３の透過ガス中の二酸化炭素濃度より高い。
これを実現するための構成として、例えば（ｉ）両ユニットで同じ材質の分離膜を利用しつつ、各ユニットに設けるガス分離膜モジュールの本数（換言すれば膜面積）を調整してもよい。または、（ｉｉ）第１のガス分離膜ユニット１１と第２のガス分離膜ユニット１３とで異なる材質や形状の分離膜を用いることにより、上記を実現してもよい。または、それらを組み合わせることも可能である。
【００３５】
なお、第１のガス分離膜ユニット１１と第２のガス分離膜ユニット１３との間に圧縮機（不図示）を設け、この圧縮機を用いて第２のガス分離膜ユニット１３に供給されるガスを昇圧してもよい。圧縮機は、ガスを昇圧できるものであればどのようなものであっても構わない。圧縮機を利用して、第２のガス分離膜ユニット１３の運転圧力を第１のガス分離膜ユニット１１の運転圧力よりも高くすることも好ましい。これにより、第２のガス分離膜ユニット１３における二酸化炭素の回収量が増加し、システム全体としての回収効率を向上させることができる。
【００３６】
また、第１のガス分離膜ユニット１１で用いる分離膜の分離選択性が第２のガス分離膜ユニット１３で用いる分離膜の分離選択性よりも高い構成としてもよい。
【００３７】
それぞれのガス分離膜ユニット１１、１３でのガス分離効率を向上させるために、各ユニットの透過側ライン４ａ、５ａに減圧手段を設け、透過側ライン４ａ、５ａを減圧（例えば大気圧以下）するようにしてもよい。このような減圧手段は、ガス分離膜ユニット１１、１３のうち少なくとも１つに設けられていてもよい。
【００３８】
以上のように構成された本実施形態の二酸化炭素回収システム１Ａによれば、実施例で詳述するように、第１のガス分離膜ユニット１１の透過ガスとして高濃度の二酸化炭素を回収可能なので、その二酸化炭素を利用装置２０に供給してそのまま利用することができる。
【００３９】
なお、後述するように、本発明においては第２のガス分離膜ユニット１３からの二酸化炭素を利用装置２０に供給し、利用装置２０でその二酸化酸素も利用する構成としてもよい。
【００４０】
（第１の実施形態の変形例）
図２は、第１の実施形態に係るシステム（図１参照）の変形例を示している。なお、図１と同様の構造部には図１と同じ符号を付し、説明は省略するものとする。図２の二酸化炭素回収システム１Ｂでは、第１のガス分離膜ユニット１１に接続されたガス供給ライン３と同ユニット１１から引き出された非透過側ライン４ｂとを結ぶバイパスライン３ａが設けられている。バイパスライン３ａには、該ラインを開閉する弁１９が配置されていてもよい。
【００４１】
弁１９は、手動で開閉が行われるものであってもよいし、自動的に開閉できるものであってもよい。手動で行われる場合、例えば、ガス供給ライン３に該ライン中のガス流量または圧力を検出する手段が設けられており、作業者がその検出値を確認し、検出値が所定値を超えていると判断した場合に、作業者が弁１９を手動で開放する。
【００４２】
あるいは、弁１９は、次のように構成されていてもよい：二酸化炭素回収システム１Ｂが、弁１９の動作を制御する制御装置（不図示）と、ガス供給ライン３に設けられた該ライン中のガス流量または圧力を検出する手段を有しており、制御装置がその検出結果に基づき、流量または圧力が所定値を超えているかどうかの判定を行い、超えていると判定した場合に弁１９を自動的に開放する。
【００４３】
図２のような構成によれば、第１のガス分離膜ユニット１１に供給されるガスの流量または圧力が所定値を超えている場合に、余剰のガスをバイパスライン３ａ経由で第２のガス分離膜ユニット１３に送ることができる。したがって、システム全体としてガスをより効率的に利用することが可能となる。
【００４４】
なお、このようなバイパスラインが第２のガス分離膜ユニット１３に設けられていてもよい。
【００４５】
以下、本発明の他の形態について幾つかの実施形態を参照してさらに説明する。下記の実施形態においては、図１と同様の構造部には図１と同じ符号を付し、説明は省略するものとする。
【００４６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の二酸化炭素回収システム１Ｃ（図３参照）は、一例として、第２のガス分離膜ユニット１３からの透過側ライン５ａに再濃縮装置２１が設けられている。この再濃縮装置２１は、透過側ライン５ａ経由で供給されたガス中の二酸化炭素を濃縮する役割を果たす。再濃縮装置２１としては、二酸化炭素を濃縮する機能を有するものであればどのようなものでも構わないが、例えば吸収法を利用可能である。再濃縮装置２１によって濃縮された二酸化炭素は、供給ライン５ｃを通じて利用装置２０に供給される。
【００４７】
図３のような構成によれば、第２のガス分離膜ユニット１３からの二酸化炭素を十分な濃度に濃縮して利用装置２０に供給できる。よって、システム全体として、二酸化炭素の利用効率をより向上させることができる。
【００４８】
（第２の実施形態の変形例）
上記システム１Ｃの一部を変更した、図４のような二酸化炭素回収システム１Ｄも利用可能である。すなわち、この二酸化炭素回収システム１Ｄにおいては、再濃縮装置２１と第２のガス分離膜ユニット１３の非透過側ライン５ｂとを接続する追加ライン５ｄがさらに設けられている。これにより、再濃縮装置２１で発生したオフガスが、第２のガス分離膜ユニット１３の非透過ガスと混合されることとなる。
【００４９】
このような構成によれば、再濃縮装置２１のオフガスをも利用可能となる。
【００５０】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の二酸化炭素回収システム１Ｅ（図５参照）は、第１のガス分離膜ユニット１１と利用装置２０との間に配置された第３のガス分離膜ユニット１５を備えている。第３のガス分離膜ユニット１５には、透過側ライン４ａを通じてガスが供給されるようになっており、該ライン４ａ上には必要に応じてガスを昇圧するための圧縮機２３が配置されている。
【００５１】
第３のガス分離膜ユニット１５は、上述したガス分離膜ユニット１１、１３同様、二酸化炭素を優先的に透過させる分離膜を有するものであって、分離膜を透過したガス（二酸化炭素）が透過側ライン７ａを通じて送り出され、非透過側ライン７ｂを通じて二酸化炭素が分離されたガスが送り出される。なお、第３のユニット１５は、分離膜を用いる方式に限定されるものではなく他の公知の方式で二酸化炭素の濃縮を行うものであってもよい。
【００５２】
なお、このライン７ｂ経由の非透過ガスは、
第１のガス分離膜ユニット１１への供給ガス（ライン３）、
第２のガス分離膜ユニット１３の透過ガス（ライン５ａ）、および
第２のガス分離膜ユニット１３の非透過ガス（ライン５ｂ）、
の少なくとも１つと混合されるように構成されていてもよい。
【００５３】
図５のような構成によれば、第３のガス分離膜ユニット１５が設けられているため、仮に第１のガス分離膜ユニット１１から得られる二酸化炭素の濃度が十分に高くない場合であっても第３のガス分離膜ユニット１５で二酸化炭素をさらに濃縮することができるので、利用装置２０に高純度の二酸化炭素を供給することができる。
【実施例】
【００５４】
図１もしくは図３のタイプの本実施形態の二酸化炭素回収システムの効率について検証した結果を以下説明する。図６（ａ）は２つのガス分離膜ユニットが直列に配置されたシステムの模式図であり、図中の符号Ｌ１は第１のガス分離膜ユニットへのガス供給ラインを示し、符号Ｌ２は第２のユニットの非透過側ラインを示し、符号Ｌ３は第１のガス分離膜ユニットの透過側ラインを示し、符号Ｌ４は第２のガス分離膜ユニットの透過側ラインを示す。図６（ｂ）は比較例のシステムの模式図であり、符号Ｌ１はガス分離膜ユニットへのガス供給ラインを示し、符号Ｌ２は非透過側ラインを示し、符号Ｌ３は透過側ラインを示す。なお、実施例および比較例で用いたガス分離膜モジュールは、宇部興産株式会社製のポリイミド中空糸分離膜であり、ガス分離膜モジュール１本の長さは１．７ｍ、膜面積は０．３ｍ２である。
【００５５】
（実施例１、比較例１）
表１は、実施例１と比較例１の条件および結果を示している。実施例１では、第１のガス分離膜ユニットのガス分離膜モジュールを３０本、第２のガス分離膜ユニットのガス分離膜モジュールを７０本、システム全体で計１００本のガス分離膜モジュールを用いた。一方、比較例１は、１００本のガス分離膜モジュールを有する１つのガス分離膜ユニットを利用するものである。
【００５６】
【表１】
2014051427.tif 000003
【００５７】
混合ガスとしては、二酸化炭素の含有量の高い天然ガスを用い、天然ガスの組成はＣＯ２：ＣＨ４：Ｃ２Ｈ６：Ｃ３Ｈ8＝７０：２０：５：５であった。天然ガスの供給圧は４ＭＰａＧとし、流量は１００００ＮＬ／ｈとした。また、非透過ガス（Ｌ２）に含まれる二酸化炭素濃度を２ｍｏｌ％まで低減させ、このガスについても有効利用することを想定した。
【００５８】
表１に示すように、実施例１では、第１のガス分離膜ユニットからのラインＬ３における二酸化炭素濃度が９６．０ｍｏｌ％と高いことが確認され、一方、比較例１のラインＬ３における二酸化炭素濃度は８８．０ｍｏｌ％であった。
【００５９】
ここで、二酸化炭素をそのまま利用できる濃度を９６ｍｏｌ％以上と仮定すると、比較例１ではラインＬ３からの二酸化炭素（濃度８８．０ｍｏｌ％）を再濃縮する必要があるのに対して、実施例１ではラインＬ３からの二酸化炭素（９６．０ｍｏｌ％）についてはそのまま利用可能であってラインＬ４からの二酸化炭素（７８．９ｍｏｌ％）についてのみ再濃縮の処理を行えばよい。よって、実施例１のシステムによれば、比較例１のシステムに比べてより効率的に二酸化炭素の分離回収が実施可能となる。
【００６０】
（実施例２、比較例２）
表２は、実施例２と比較例２の条件および結果を示している。実施例２では、第１のガス分離膜ユニットで３０本、第２のガス分離膜ユニットで５６本のガス分離膜モジュールを用いた。一方、比較例２では、８６本のガス分離膜モジュールを有する１つのガス分離膜ユニットを利用した。天然ガスの供給圧は４ＭＰａＧとし、流量は１００５０ＮＬ／ｈとした。また、非透過ガス（Ｌ２）に含まれる二酸化炭素濃度を５．０ｍｏｌ％まで低減させ、このガスについても有効利用することを想定した。
【００６１】
【表２】
2014051427.tif 000004
【００６２】
実施例２においても、ラインＬ３における二酸化炭素濃度は実施例１と同様に９６．０ｍｏｌ％で、ラインＬ４における二酸化炭素濃度は８２．８ｍｏｌ％であった。一方、比較例２のラインＬ３における二酸化炭素濃度は９０．１ｍｏｌ％であった。
【００６３】
実施例１と同様に、実施例２においても、ラインＬ３からの二酸化炭素（９６．０ｍｏｌ％）についてはそのまま利用可能であり、ラインＬ４からの二酸化炭素（８２．８ｍｏｌ％）についてのみ再濃縮の処理を行えばよいことが確認された。一方、比較例２では、ラインＬ３からの二酸化炭素濃度は９０．１ｍｏｌ％であって十分に高濃度化されていないので、このラインＬ３のガス全量に対して、二酸化炭素を再濃縮する必要があることが確認された。
【符号の説明】
【００６４】
１Ａ〜１Ｅ  二酸化炭素回収システム
３  ガス供給ライン
３ａ  バイパスライン
４ａ、５ａ、７ａ  透過側ライン
４ｂ、５ｂ、７ｂ  非透過側ライン
５ｃ  供給ライン
１１、１３、１５  ガス分離膜ユニット
１９  弁
２０  利用装置
２１  再濃縮装置
２３  圧縮機
Ｌ１〜Ｌ４  ライン
【図１】
2014051427.tif 000005
【図２】
2014051427.tif 000006
【図３】
2014051427.tif 000007
【図４】
2014051427.tif 000008
【図５】
2014051427.tif 000009
【図６】
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