(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合ガスから、ガス分離膜を透過しにくい低透過性ガスを濃縮するためのガス分離システムであって、
混合ガスを昇圧する第１圧縮手段と、
前記第１圧縮手段により昇圧された混合ガスを、透過ガスと未透過ガスとに分離するガス分離膜と、
前記ガス分離膜により得られた未透過ガスのみを昇圧する第２圧縮手段と、
を備え、第１圧縮手段の吐出圧力は、ガス分離膜の使用に必要な圧力であり、製品ガスの圧力より低く、第２圧縮手段の吐出圧力が、第１圧縮手段の吐出圧力より高く、かつ、さらにガス分離を行うことなく、第２圧縮手段から製品ガスとして吐出することを特徴とする、ガス分離システム。
【請求項２】
さらに、前記ガス分離膜より得られた未透過ガスを第２圧縮手段に供給する前に冷却するための冷却手段を備えた、請求項１に記載のガス分離システム。
【請求項３】
前記ガス分離膜により得られた未透過ガスの大気圧露点が−４０℃以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載のガス分離システム。
【請求項４】
前記未透過ガスが排出される未透過ガス用ラインが、第２圧縮手段が設けられた第１分岐と、圧縮手段が設けられていない第２分岐との２つの分岐を有し、
第１分岐に排出された未透過ガスは前記第２圧縮手段により昇圧され、
第２分岐に排出された未透過ガスはガス分離膜から排出された圧力以下の状態で得られることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス分離システム。
【請求項５】
第２圧縮手段の下流側に圧力測定手段を設け、測定した圧力の結果に基づいて、ガス分離膜の透過ガスが透過する側の圧力および／またはガス分離膜により得られる未透過ガスの流量を制御できることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス分離システム。
【請求項６】
第２圧縮手段の吐出圧力が、第１圧縮手段の吐出圧力の１．５〜１０倍である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス分離システム。
【請求項７】
第１圧縮手段の吐出圧力が０ＭＰａＧより大きく０．７ＭＰａＧ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のガス分離システム。
【請求項８】
第２圧縮手段の吐出圧力が０．５〜４ＭＰａＧである、請求項１〜７のいずれか１項に記載のガス分離システム。
【請求項９】
前記ガス分離膜の透過ガスが透過する側の圧力が大気圧以下に保持されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のガス分離システム。
【請求項１０】
前記混合ガスが窒素を含む混合ガスであり、前記低透過性ガスが窒素富化ガスである、請求項１〜９のいずれか１項に記載のガス分離システム。
【請求項１１】
前記混合ガスが空気であり、前記低透過性ガスが乾燥空気である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のガス分離システム。
【請求項１２】
前記混合ガスが炭化水素を含む混合ガスであり、前記低透過性ガスが炭化水素が濃縮されたガスである、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のガス分離システム。
【請求項１３】
混合ガスを第１圧縮手段により昇圧する工程と、
前記第１圧縮手段により昇圧された混合ガスを、ガス分離膜により透過ガスと未透過ガスとに分離する工程と、
ガス分離膜により得られた未透過ガスのみを第２圧縮手段により昇圧する工程とを含み、
第１圧縮手段の吐出圧力は、ガス分離膜の使用に必要な圧力であり、製品ガスの圧力より低く、第２圧縮手段の吐出圧力が第１圧縮手段の吐出圧力より高く、かつ、さらにガス分離を行うことなく、第２圧縮手段から製品ガスとして吐出することを特徴とする、混合ガスから未透過ガスを濃縮・回収する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス分離膜を用いて混合ガスから高圧の未透過ガスを濃縮・回収する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２種類以上のガスを含む混合ガスの分離方法として、選択的透過性を有するガス分離膜に対するガスの透過速度の差を利用した膜分離法がある。膜分離法により、混合ガスは、ガス分離膜を透過しやすい高透過性ガスを高濃度で含む透過ガスと、ガス分離膜を透過しにくい低透過性ガスを高濃度で含む未透過ガスとに分離される。この膜分離法においては、ガス分離膜を挟んで、混合ガスが供給される供給側と、透過ガスが透過してくる透過側との高透過性ガスの分圧差が必要であるため、通常、原料の混合ガスは加圧圧縮してガス分離膜に供給される。
【０００３】
低透過性ガスを高濃度で含む未透過ガスを高圧状態で使用する用途の場合、ガス分離システムにおいては、分圧差が大きい方が効率がよいと考えられていたため、一般に、原料の混合ガスを必要な高圧状態まで昇圧してからガス分離膜に供給する方法が用いられてきた。
【０００４】
従来のガス分離システムの構成の一例を図４に示す。このシステムは、ガス分離膜を備えたガス分離装置１１と、混合ガス供給ライン２１、透過ガス用ライン２２および未透過ガス用ライン２３とを備え、各ラインがガス分離装置と連結されている。そして、混合ガス供給ライン２１上に、圧縮手段１４が設けられている。高圧の未透過ガスが必要な場合、このシステムにおいてはガスを昇圧する手段は圧縮手段１４のみであるため、混合ガスを圧縮手段１４により必要な圧力（すなわち、必要とされている未透過ガスの高圧の圧力）まで昇圧してガス分離装置１１に供給する。そして、ガス分離装置により分離された未透過ガスを高圧の状態で未透過ガス用ライン２３から回収し、透過ガスは透過ガス用ライン２２から廃棄する。したがって、この従来のガス分離システムにおいては、分離前の混合ガスを高圧とするため、未透過ガスのみが高圧で必要な場合であっても、廃棄する透過ガス分も一緒に高圧に昇圧するエネルギーが必要であり、消費エネルギーをより抑えるガス分離システムが求められていた。
【０００５】
特許文献１には、メタンガスと炭酸ガスを主成分とする消化ガスを、必要圧に加圧した状態でゼオライト膜に供給してメタンガスを濃縮し、再昇圧することなくメタン貯蔵装置に貯蔵することができるメタン濃縮方法が記載されている。この方法によると、消化ガスをゼオライト膜で分離する前に昇圧するため、不要な炭酸ガスも高圧に加圧するエネルギーが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４８０３９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ガス分離膜を用いて混合ガスから高圧の未透過ガスを回収するガス分離システムにおいて、消費エネルギーをより抑えることができるシステム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】
【０００８】
本発明は以下の事項に関する。
【０００９】
１．  混合ガスから、ガス分離膜を透過しにくい低透過性ガスを濃縮するためのガス分離システムであって、
混合ガスを昇圧する第１圧縮手段と、
前記第１圧縮手段により昇圧された混合ガスを、透過ガスと未透過ガスとに分離するガス分離膜と、
前記ガス分離膜により得られた未透過ガスを昇圧する第２圧縮手段と、
を備え、第２圧縮手段の吐出圧力が、第１圧縮手段の吐出圧力より高いことを特徴とする、ガス分離システム。
【００１０】
２．  さらに、前記ガス分離膜より得られた未透過ガスを第２圧縮手段に供給する前に冷却するための冷却手段を備えた、上記１に記載のガス分離システム。
【００１１】
３．  前記ガス分離膜により得られた未透過ガスの大気圧露点が−４０℃以下であることを特徴とする、上記１または２に記載のガス分離システム。
【００１２】
４．  前記未透過ガスが排出される未透過ガス用ラインが、第２圧縮手段が設けられた第１分岐と、圧縮手段が設けられていない第２分岐との２つの分岐を有し、
第１分岐に排出された未透過ガスは前記第２圧縮手段により昇圧され、
第２分岐に排出された未透過ガスはガス分離膜から排出された圧力以下の状態で得られることを特徴とする、上記１〜３のいずれかに記載のガス分離システム。
【００１３】
５．  第２圧縮手段の下流側に圧力測定手段を設け、測定した圧力の結果に基づいて、ガス分離膜の透過ガスが透過する側の圧力および／またはガス分離膜により得られる未透過ガスの流量を制御できることを特徴とする、上記１〜４のいずれかに記載のガス分離システム。
【００１４】
６．  第２圧縮手段の吐出圧力が、第１圧縮手段の吐出圧力の１．５〜１０倍である、上記１〜５のいずれかに記載のガス分離システム。
【００１５】
７．  第１圧縮手段の吐出圧力が０ＭＰａＧより大きく０．７ＭＰａＧ以下である、上記１〜６のいずれかに記載のガス分離システム。
【００１６】
８．  第２圧縮手段の吐出圧力が０．５〜４ＭＰａＧである、上記１〜７のいずれかに記載のガス分離システム。
【００１７】
９．  混合ガスから、ガス分離膜を透過しにくい低透過性ガスを濃縮するためのガス分離システムであって、
混合ガスを、透過ガスと未透過ガスとに分離するガス分離膜と、
前記ガス分離膜により得られた未透過ガスを昇圧する圧縮手段と、
を備えることを特徴とする、ガス分離システム。
【００１８】
１０．  前記ガス分離膜の透過ガスが透過する側の圧力が大気圧以下に保持されることを特徴とする、上記１〜９のいずれかに記載のガス分離システム。
【００１９】
１１．  前記混合ガスが窒素を含む混合ガスであり、前記低透過性ガスが窒素富化ガスである、上記１〜１０のいずれか１項に記載のガス分離システム。
【００２０】
１２．  前記混合ガスが空気であり、前記低透過性ガスが乾燥空気である、上記１〜１１のいずれかに記載のガス分離システム。
【００２１】
１３．  前記混合ガスが炭化水素を含む混合ガスであり、前記低透過性ガスが炭化水素が濃縮されたガスである、上記１〜１２のいずれかに記載のガス分離システム。
【００２２】
１４．  混合ガスを第１圧縮手段により昇圧する工程と、
前記第１圧縮手段により昇圧された混合ガスを、ガス分離膜により透過ガスと未透過ガスとに分離する工程と、
ガス分離膜により得られた未透過ガスを第２圧縮手段により昇圧する工程とを含み、
第２圧縮手段の吐出圧力が第１圧縮手段の吐出圧力より高いことを特徴とする、混合ガスから未透過ガスを濃縮・回収する方法。
【００２３】
１５．  混合ガスをガス分離膜により透過ガスと未透過ガスとに分離する工程と、
ガス分離膜により得られた未透過ガスを圧縮手段により昇圧する工程とを含む、混合ガスから未透過ガスを濃縮・回収する方法。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、ガス分離膜を用いて混合ガスから高圧の未透過ガスを回収するガス分離システムにおいて、消費エネルギーを従来より抑えることができる。本発明のガス分離システムにおいては、混合ガスをガス分離膜に供給する前（１段目の昇圧）と、ガス分離を行った後（２段目の昇圧）の２段階で昇圧し、２段目の圧縮手段による吐出圧力が１段目の圧縮手段による吐出圧力より高いことを特徴とする。１段目では実質的にガス分離に必要な圧力までの昇圧に抑え、２段目ではガス分離により得られた未透過ガスのみを必要な高圧力まで昇圧する。したがって、不要な（または高圧であることを必要としない）透過ガス分は、１段目でガス分離に必要な圧力に昇圧されるのみであるため、無駄なエネルギー消費を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のガス分離システムの構成の一例である。
【図２】本発明のガス分離システムの構成の一例である。
【図３】本発明のガス分離システムの構成の一例である。
【図４】従来のガス分離システムの構成の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明のガス分離システムの構成の一例を図１に示す。このガス分離システムは、ガス分離膜を備えたガス分離装置１１と、混合ガス（原料ガス）供給ライン２１、透過ガス用ライン２２および未透過ガス用ライン２３とを備え、各ラインがガス分離装置１１と連結されている。そして、混合ガス供給ライン２１上に第１圧縮手段１２、未透過ガス用ライン２３上に第２圧縮手段１３が、それぞれ設置されている。なお、本明細書においては、圧縮手段のことを圧縮機と記載することもある。
【００２７】
図１のガス分離システムは、原料である混合ガスから所望の高圧力の未透過ガス（製品ガス）を得るためのシステムである。このシステムにおいては、まず、混合ガス供給口３１から供給された混合ガスが、第１圧縮手段１２により昇圧される。このときの第１圧縮手段１２からのガスの吐出圧力は、目的とする製品ガスの圧力より低くなるようにし、好ましくは実質的にガス分離膜の使用に必要最小限の圧力である。続いて、第１圧縮手段１２により昇圧された混合ガスは、混合ガス供給ライン２１によりガス分離装置１１に供給され、ガス分離装置１１に備えられたガス分離膜により、高濃度の低透過性ガスを含む未透過ガスと、高濃度の高透過性ガスを含む透過ガスとに分離される。ガス分離膜により得られた未透過ガスは、ガス分離装置１１の未透過ガス排出口から未透過ガス用ライン２３に排出され、第２圧縮手段１３に供給されてさらに昇圧される。第２圧縮手段１３により目的の高圧力まで昇圧された未透過ガスは、製品ガスとして回収されるか、またはそのまま使用される。一方、ガス分離膜により製造された透過ガスは、ガス分離装置１１の透過ガス排出口から透過ガス用ライン２２に排出され、そのまま廃棄されてもよいし、必要に応じて回収されてもよい。
【００２８】
本発明においては、第１圧縮手段と第２圧縮手段の２段階でガスを昇圧し、第２圧縮手段の吐出圧力が第１圧縮手段の吐出圧力より高いことを特徴とする。第１圧縮手段においては、実質的にガス分離に必要な圧力までの昇圧に抑え、第２圧縮手段において、ガス分離後に得られた未透過ガスのみを目的の高圧力まで昇圧する。これにより、廃棄されるか高圧である必要がない透過ガス分の昇圧に必要なエネルギーを抑えることができる。したがって、１段階のみでガスを昇圧するシステム、すなわち、混合ガスをガス分離膜に供給する前においてのみ昇圧するシステムに比べて、システム全体における消費エネルギーを抑えることができる。
【００２９】
本発明においては、第２圧縮手段のガスの吐出圧力が、第１圧縮手段の吐出圧力より高ければよいが、例えば、第２圧縮手段の吐出圧力が第１圧縮手段の吐出圧力の１．５〜１０倍であることが好ましい。
【００３０】
第１圧縮手段の吐出圧力は、特に限定はされないが、例えば、０ＭＰａＧより大きく０．７ＭＰａＧ以下であることが好ましい。第２圧縮手段の吐出圧力は、用途に応じて調整できるが、例えば、０．５〜４ＭＰａＧであることが好ましい。圧縮手段から吐出されるガスの吐出圧力は、例えば、圧縮手段が設置されているライン上に制御弁を設けて調整することができ、圧縮手段が圧力制御機能も有している場合は該機能により調整することもできる。
【００３１】
本発明のガス分離システムにおいては、上記未透過ガス用ライン上の第２圧縮手段より上流側（すなわち、未透過ガス用ライン上であって、ガス分離装置の未透過ガス排出口と第２圧縮手段との間）に、冷却手段を設けてもよい。この冷却手段により、ガス分離装置から排出された未透過ガスが第２圧縮手段に供給される前に冷却される。第２圧縮手段に供給する未透過ガスの温度が低いと、第２圧縮手段の所要動力が低下するため好ましい。冷却手段としては、例えば、チューブ式、プレート式、フィンチューブ式、またはプレートフィン式熱交換器を用いることができる。冷媒としては、例えば、冷却水、大気等を使用すればよい。冷却手段により、第２圧縮手段に供給する未透過ガスが、４０℃以下となることが好ましい。
【００３２】
本発明のガス分離システムにおいて、ガス分離装置から排出される未透過ガスは、乾燥していることが望ましい。具体的には、１気圧での露点が−４０℃以下であることが好ましい。未透過ガスが乾燥していることにより、第２圧縮手段における圧縮時に水分の凝縮が発生しなく（または発生しにくく）なる点が有利である。また、得られた高圧未透過ガスを利用する場合において、機器の故障などを防止できる点で有利である。
【００３３】
本発明のガス分離システムにおいて、上記未透過ガス用ラインは、第２圧縮手段が設けられた第１分岐と、圧縮手段が設けられていない第２分岐との２つの分岐を有していてもよい。分岐を有したガス分離システムの一例を図２に示す。図２のシステムにおいて、未透過ガス用ライン２３は、第２圧縮手段１３が設けられた第１分岐２４と、圧縮手段が設けられていない第２分岐２５の２つのラインに分岐する。このシステムにより、第１分岐２４に排出された未透過ガスは、第２圧縮手段１３により昇圧されて高圧の未透過ガスとして回収またはそのまま使用される。一方、第２分岐２５に排出された未透過ガスはガス分離膜から排出された圧力以下の状態で得られる。これにより、消費エネルギーを抑えながら、２種類の圧力の未透過ガスを同時に得ることができる。
【００３４】
本発明のガス分離システムにおいて、さらに第２圧縮手段の下流側（第２圧縮手段により昇圧された未透過ガスが得られる側）に圧力測定手段を設けてもよい。圧力測定手段により測定した圧力の結果に基づいて、ガス分離膜の透過ガスが透過する側（透過側）の圧力および／またはガス分離膜により得られる未透過ガスの流量を制御することもできる。圧力測定手段と未透過ガスの流量を制御する制御弁とを有するガス分離システムの一例を図３に示す。図３のガス分離システムにおいて、未透過ガス用ライン２３上には、上流から下流に向けて、制御弁３２、第２圧縮手段１３、圧力測定手段３３が順に設けられている。このシステムにおいては、第２圧縮手段１３で昇圧された未透過ガスの圧力を圧力測定手段３３で測定し、その結果に基づいてガス分離膜により得られた未透過ガスの流量を制御弁３２で調整することができる。
【００３５】
また、上記システムにおいては、透過ガス用ライン上に減圧手段を設けて、ガス分離膜の透過側の圧力を大気圧以下に保持してもよい。ガス分離膜により混合ガスを分離する場合、ガス分離膜の供給側と透過側との圧力差が大きいほど処理量が向上するが、透過側を減圧にすることにより、ガス分離膜に供給するガスの昇圧の程度を低く抑えることができる（供給ガスを昇圧しない場合も含む）。したがって、システム全体のエネルギー消費をより抑えることが可能になる場合がある。なお、実質的に供給ガスの圧力を増加させない場合においても、ブロワー等の送風手段を設けてもよい。
【００３６】
ガス分離装置を構成するガス分離膜は、供給される混合ガスや目的ガスの種類に応じて適宜選択できる。ガス分離膜は、特に限定されないが、シリコーン樹脂、ポリブタジエン樹脂などのゴム状ポリマー材料、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリスルホン、ポリカーボネート、セルロースなどのガラス状ポリマー材料、又は、ゼオライトなどのセラミックス材料によって好適に製造される。また、ガス分離膜は、均質膜、均質層と多孔層とからなる非対称膜、微多孔質膜などいずれであってもよい。容器内の収納形態も、プレートアンドフレーム型、スパイラル型、中空糸型などいずれであっても構わない。尚、本発明においては、均質層の厚さが１０〜２００ｎｍ及び多孔質層の厚さが２０〜２００μｍの非対称構造を持ち内径が３０〜５００μｍ程度の芳香族ポリイミドからなる中空糸ガス分離膜が、特に好適に用いられる。
【００３７】
本発明において、ガス分離膜は、少なくとも、混合ガス供給口、透過ガス排出口、及び、未透過ガス排出口を備えた容器内に、ガス分離膜の透過側と未透過側とが隔絶するように配置されて、ガス分離膜モジュールを形成していることが好ましい。本発明に用いるガス分離膜モジュールが中空糸膜によって構成される場合には、通常中空糸膜の多数本（例えば、数百本から数十万本）を集束して中空糸束とし、その中空糸束の少なくとも一方の端部をエポキシ樹脂のような硬化性樹脂やポリアミド樹脂のような熱可塑性樹脂などで前記端部において中空糸膜が開口状態となるように固着（樹脂固着部を管板という。）して中空糸分離膜エレメントを構成し、更に、単数個又は複数個の前記中空糸分離膜エレメントを、少なくとも混合ガス供給口、透過ガス排出口、及び、未透過ガス排出口を有する容器内に、中空糸の内側へ通じる空間と中空糸の外側へ通じる空間が隔絶するように装着されて構成されている。容器はステンレスなどの金属材料、プラスチック材料、繊維強化プラスチック材料などの複合材料で製造される。本発明に用いるガス分離装置においては、上記ガス分離膜モジュールが単数本または複数本備えられていてもよい。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。また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。また、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。
【００３８】
本発明のガス分離システムを用いて分離する混合ガスは、２種以上のガス混合物であれば特に制限されるものではない。例えば、本発明のガス分離システムは、空気等の窒素を含むガスからの窒素富化ガスの回収、空気からの乾燥空気の製造、炭化水素ガスを含む混合ガスからの炭化水素の濃縮・回収（例えばメタンガスと二酸化炭素ガスを主に含むバイオガスからのメタンガスの分離・回収）等に好適に使用することができる。
【００３９】
本発明のガス分離システムにより、例えば空気から高圧窒素富化ガスを製造した場合、この高圧窒素富化ガスは、自動車のエアーサスペンション、ガスインジェクション成形機、レーザー切断機等に使用することができる。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明する。但し、本発明は下記実施例により制限されるものではない。
【００４１】
＜実施例１＞
図１の構成を有するシステムを用いて、空気を原料の混合ガスとし、窒素濃度が９９モル％（酸素濃度が１モル％）、圧力が２．４ＭＰａＧの高圧窒素富化ガスを得ることを目的とした。原料の混合ガス（空気）を第１圧縮機により昇圧して、ガス分離膜を備えたガス分離装置（宇部興産株式会社製、ＮＭ−７１０）に供給し、ガス分離膜により透過ガス（酸素富化ガス）と未透過ガス（窒素富化ガス）とに分離した。得られた未透過ガスを第２圧縮機により昇圧して目的の高圧窒素富化ガス（製品ガス）を回収した。このシステムにおいて、図１のＡ、Ｂ、Ｃの３つの時点におけるガス（それぞれガスＡ、ガスＢ、ガスＣとする。）のガス流量、圧力、および酸素濃度を、表１で示したとおりになるように設定した。ガスＡは、第１圧縮機に供給する前の混合ガス（空気）である。ガスＢは、ガス分離装置から排出され、第２圧縮機に供給される前の未透過ガス（窒素富化ガス）である。ガスＣは、上記未透過ガス（ガスＢ）が第２圧縮機により昇圧された目的の高圧窒素富化ガス（製品ガス）である。
【００４２】
第１圧縮機および第２圧縮機それぞれの所要動力の合計から、製品ガス量１Ｎｍ３あたりに必要な動力を算出した。結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
0005982876.tif 000002
【００４４】
＜実施例２＞
圧縮機およびガス分離膜の運転条件を表２に示したとおりに変えた以外は、実施例１と同様の方法により高圧窒素富化ガスを製造した。結果を表２に示す。
【００４５】
【表２】
0005982876.tif 000003
【００４６】
＜比較例１＞
図４の構成を有するシステムを用いて、空気を原料の混合ガスとし、窒素濃度が９９モル％（酸素濃度が１モル％）、圧力が２．４ＭＰａＧの高圧窒素富化ガスを得ることを目的とした。図４に示したように、比較例１においては、第２圧縮機を有さず、１台の圧縮機のみを有するシステムを用いた。原料の混合ガス（空気）を圧縮機により昇圧してガス分離膜を備えたガス分離装置に供給し、ガス分離膜により透過ガス（酸素富化ガス）と未透過ガス（窒素富化ガス）とに分離し、ガス分離装置により得られた未透過ガスをそのまま目的の製品ガスとした。このシステムにおいて、図４のＡ、Ｂの２つの時点におけるガス（それぞれガスＡ、ガスＢとする。）のガス流量、圧力、および酸素濃度を、表３で示したとおりになるように設定した。ガスＡは、圧縮機に供給する前の原料の混合ガス（空気）である。ガスＢは、ガス分離装置により得られた目的の高圧窒素富化ガス（製品ガス）である。圧縮機の所要動力から、ガス量１Ｎｍ３あたりの昇圧に必要な動力を算出した。結果を表３に示す。
【００４７】
【表３】
0005982876.tif 000004
【００４８】
＜実施例３＞
窒素濃度が９５モル％（酸素濃度が５モル％）、圧力が２．４ＭＰａＧの高圧窒素富化ガスを得ることを目的とし、運転条件を表４に示したとおりに変えた以外は、実施例１と同様の方法により高圧窒素富化ガスを製造した。結果を表４に示す。
【００４９】
【表４】
0005982876.tif 000005
【００５０】
＜実施例４＞
運転条件を表５に示したとおりに変えた以外は、実施例３と同様の方法により高圧窒素富化ガスを製造した。結果を表５に示す。
【００５１】
【表５】
0005982876.tif 000006
【００５２】
＜比較例２＞
窒素濃度が９５モル％（酸素濃度が５モル％）、圧力が２．４ＭＰａＧの高圧窒素富化ガスを得ることを目的とし、運転条件を表６に示したとおりに変えた以外は、比較例１と同様の方法により高圧窒素富化ガスを製造した。結果を表６に示す。
【００５３】
【表６】
0005982876.tif 000007
【符号の説明】
【００５４】
１１  ガス分離装置
１２  第１圧縮手段
１３  第２圧縮手段
１４  圧縮手段
２１  混合ガス供給ライン
２２  透過ガス用ライン
２３  未透過ガス用ライン
２４  第１分岐
２５  第２分岐
３１  混合ガス供給口
３２  制御弁
３３  圧力測定手段
【図１】
0005982876.tif 000008
【図２】
0005982876.tif 000009
【図３】
0005982876.tif 000010
【図４】
0005982876.tif 000011