分离系统的制作方法

1.本发明涉及分离系统。
2.[关联申请的参考]
[0003]
本技术主张2020年7月13日申请的日本专利申请jp2020-120028及2021年3月12日申请的国际专利申请pct/jp2021/010219的优先权利益，这些申请的全部公开内容均引入本技术中。


背景技术：

[0004]
作为包含液体、气体、蒸汽等的混合流体的分离方法，有蒸馏法、化学吸收法、物理吸收法、吸附法、膜分离法等，其中，膜分离法具有系统构成简单且紧凑、维护容易、能耗较小等优点，故而备受关注。利用膜分离法进行的混合流体分离在生物乙醇精制工序中的脱水、天然气精制工序及生物气精制工序中的co2除去等各种用途中得以实用化。
[0005]
关于防止地球变暖，在2015年的cop21达成的巴黎协定中，提出了与工业革命以前相比保持本世纪的全球平均气温上升充分低于2℃、且努力抑制为1.5℃的目标，为了实现该目标，全球积极开展了与ccs(carbon dioxide capture and storage)、ccus(carbon dioxide capture,utilization and storage)相关的活动。ccs、ccus中，co2的回收工序为非常重要的工序，ccs、ccus的普及关键在于如何能够便宜地回收高纯度的co2。
[0006]
近年来，以在ccs、ccus中的利用为目的，开展了分离膜在天然气精制中的co2的分离回收、以及从火力发电厂、工厂、汽车等移动机构中的内燃机废气分离回收co2中的应用研究等。
[0007]
膜分离法中，除了分离膜的供给侧与透过侧之间的流体成分的分压差成为驱动力而将原本压力较高的混合流体向分离膜供给的情形以外，通常进行分离膜的供给侧的升压、或者透过侧的减压等(例如参见日本特许第6435961号公报(文献1)、日本特开2020-32330号公报(文献2)、日本特开2012-236123号公报(文献3)及日本特开2008-137847号公报(文献4))。应予说明，日本特许第6553739号公报(文献5)中公开如下方法，即，使水蒸汽吹扫气向分离膜的透过侧流动，从而确保驱动力。
[0008]
另外，利用膜分离法的分离系统的分离精度基本上取决于分离膜的材料或结构、分离膜组件的构成等，因此，积极开展分离膜及分离膜组件的开发，不过，也对分离系统的构成下工夫，努力想要使作为分离系统的分离精度最大限度地提高。例如，文献1～5中提出了将从分离膜组件透过的流体进一步向其他分离膜组件供给的分离系统。文献1～5中还提出了在多处设置压缩机而将供给流体升压、在1个分离膜组件中同时进行供给侧的升压和透过侧的减压、使从分离膜透过的流体再次向供给侧返回等方法。
[0009]
然而，上述分离系统中，虽然能够在一定程度上提高分离精度，不过，存在如下问题，即，分离精度不充分、或者分离系统的构成复杂、或者能耗明显增大。


技术实现要素：

[0010]
本发明涉及分离系统，其目的在于，在分离系统中，能够抑制能耗且以简单的构成提高分离精度。
[0011]
本发明所涉及的分离系统具备：第一分离部，该第一分离部具有分离膜，且设置有流体供给口、透过流体排出口及未透过流体排出口；第二分离部，该第二分离部具有分离膜，且设置有流体供给口、透过流体排出口及未透过流体排出口；中间连接部，该中间连接部将所述第一分离部的所述透过流体排出口和所述第二分离部的所述流体供给口连接起来；供给管，该供给管与所述第一分离部的所述流体供给口连接，且包含多种流体的混合流体以高于大气压的压力流通于其中；以及减压部，该减压部与所述第二分离部的所述透过流体排出口连接，用于将所述透过流体排出口内的压力减压为低于大气压的压力。在所述中间连接部未设置以升压为目的的装置及以减压为目的的装置，所述中间连接部内的压力低于所述供给管内的压力且为大气压以上。
[0012]
根据本发明，在分离系统中，能够抑制能耗且能够以简单的构成提高分离精度。
[0013]
优选为，所述第二分离部的所述流体供给口与所述透过流体排出口之间的压力差为所述第一分离部的所述压力差的0.8倍以下。
[0014]
优选为，所述混合流体为包含多种气体的混合气体。
[0015]
优选为，分离系统还具备防凝结部，该防凝结部设置于所述供给管至所述第二分离部的所述分离膜为止的路径上的规定位置，通过对流通于所述路径的气体进行加热或者保温，来防止所述气体的凝结。
[0016]
优选为，分离系统还具备预处理部，该预处理部设置于所述混合流体的供给源与所述第一分离部之间的规定位置，用于将所述混合流体中包含的规定成分的至少一部分除去。
[0017]
优选为，所述第一分离部的所述分离膜和/或所述第二分离部的所述分离膜包含无机材料。
[0018]
优选为，所述第一分离部的所述分离膜和/或所述第二分离部的所述分离膜为沸石膜。
[0019]
优选为，所述混合流体包含分子尺寸比构成所述沸石膜的沸石的细孔径小的流体、以及分子尺寸比所述细孔径大的流体。
[0020]
优选为，构成所述沸石膜的沸石为8元环沸石。
[0021]
优选为，分离系统还具备压力调整部，该压力调整部对所述第二分离部的所述透过流体排出口内或者所述未透过流体排出口内的压力进行调整，以使得从所述第二分离部的所述透过流体排出口或者所述未透过流体排出口排出的流体的流量和/或成分组成在规定的范围内。
[0022]
优选为，分离系统还具备返回管，该返回管将从所述第一分离部的所述未透过流体排出口排出的流体的一部分、和/或、从所述第二分离部的所述未透过流体排出口排出的流体的至少一部分向所述第一分离部的所述流体供给口引导。
[0023]
优选为，分离系统还具备能量转化部，该能量转化部将从所述第一分离部的所述未透过流体排出口排出的流体的压力能量转化为其他能量。
[0024]
优选为，分离系统还具备排出流体升压部，该排出流体升压部将从所述第二分离
部的所述未透过流体排出口排出的流体升压。利用所述排出流体升压部进行升压后的流体与从所述第一分离部的所述未透过流体排出口排出的流体混合。
[0025]
上述目的及其他目的、特征、方案及优点通过以下参照附图进行的本发明的详细说明而加以明确。
附图说明
[0026]
图1是表示分离系统的构成的图。
[0027]
图2是表示分离膜组件的概要结构的图。
[0028]
图3是分离膜复合体的截面图。
[0029]
图4是将分离膜复合体的一部分放大示出的截面图。
[0030]
图5是表示分离系统的各位置处的压力的图。
[0031]
图6a是表示比较例的分离系统的构成的图。
[0032]
图6b是表示比较例的分离系统的构成的图。
[0033]
图6c是表示比较例的分离系统的构成的图。
[0034]
图6d是表示比较例的分离系统的构成的图。
[0035]
图7a是表示另一比较例的分离系统的构成的图。
[0036]
图7b是表示另一比较例的分离系统的各位置处的压力的图。
[0037]
图8是表示分离系统的另一例的图。
[0038]
图9是表示分离系统的另一例的图。
[0039]
图10是表示分离系统的另一例的图。
[0040]
图11是表示分离系统的另一例的图。
[0041]
图12是表示分离系统的另一例的图。
[0042]
图13是表示分离系统的另一例的图。
[0043]
图14是表示分离系统的另一例的图。
[0044]
图15是表示分离系统的另一例的图。
具体实施方式
[0045]
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的分离系统4的构成的图。分离系统4是：使针对后述的分离膜复合体1的透过性高的流体从包含多种流体(即、气体或液体)的混合流体中分离出来的系统。分离系统4中的分离的目的可以为：例如将透过性高的流体从混合流体中提取出来、对透过性低的流体进行浓缩。
[0046]
混合流体可以为包含多种气体(包括蒸汽在内)的混合气体，也可以为包含多种液体的混合液，还可以为同时包含气体及液体的气液二相流体。混合流体中可以包含粒子等微量固体。
[0047]
混合流体包含例如氢(h2)、氦(he)、氮(n2)、氧(o2)、水(h2o)、水蒸汽(h2o)、一氧化碳(co)、二氧化碳(co2)、氮氧化物、氨(nh3)、硫氧化物、硫化氢(h2s)、氟化硫、汞(hg)、胂(ash3)、氰化氢(hcn)、羰基硫(cos)、c1～c8的烃、有机酸、醇、硫醇类、酯、醚、酮及醛中的1种以上的物质。
[0048]
氮氧化物是氮和氧的化合物。上述的氮氧化物为例如一氧化氮(no)、二氧化氮
(no2)、氧化亚氮(也称为一氧化二氮)(n2o)、三氧化二氮(n2o3)、四氧化二氮(n2o4)、五氧化二氮(n2o5)等称之为no
x
(nox)的气体。
[0049]
硫氧化物是硫和氧的化合物。上述的硫氧化物为例如二氧化硫(so2)、三氧化硫(so3)等称之为so
x
(sox)的气体。
[0050]
氟化硫是氟和硫的化合物。上述的氟化硫为例如二氟化二硫(f-s-s-f、s＝sf2)、二氟化硫(sf2)、四氟化硫(sf4)、六氟化硫(sf6)或十氟化二硫(s2f
10
)等。
[0051]
c1～c8的烃是碳为1个以上且8个以下的烃。c3～c8的烃可以为直链化合物、侧链化合物及环式化合物中的任一者。另外，c2～c8的烃可以为饱和烃(即、分子中不存在双键及三键的烃)、不饱和烃(即、分子中存在双键和/或三键的烃)中的任一者。c1～c4的烃为例如甲烷(ch4)、乙烷(c2h6)、乙烯(c2h4)、丙烷(c3h8)、丙烯(c3h6)、正丁烷(ch3(ch2)2ch3)、异丁烷(ch(ch3)3)、1-丁烯(ch2＝chch2ch3)、2-丁烯(ch3ch＝chch3)或异丁烯(ch2＝c(ch3)2)。
[0052]
上述的有机酸为羧酸或磺酸等。羧酸为例如甲酸(ch2o2)、乙酸(c2h4o2)、草酸(c2h2o4)、丙烯酸(c3h4o2)或苯甲酸(c6h5cooh)等。磺酸为例如乙磺酸(c2h6o3s)等。该有机酸可以为链式化合物，也可以为环式化合物。
[0053]
上述的醇为例如甲醇(ch3oh)、乙醇(c2h5oh)、异丙醇(2-丙醇)(ch3ch(oh)ch3)、乙二醇(ch2(oh)ch2(oh))或丁醇(c4h9oh)等。
[0054]
硫醇类是末端具有被氢化的硫(sh)的有机化合物，且是也被称之为thiol或thioalcohol的物质。上述的硫醇类为例如甲硫醇(ch3sh)、乙硫醇(c2h5sh)或1-丙硫醇(c3h7sh)等。
[0055]
上述的酯为例如甲酸酯或乙酸酯等。
[0056]
上述的醚为例如二甲醚((ch3)2o)、甲基乙基醚(c2h5och3)或二乙醚((c2h5)2o)等。
[0057]
上述的酮为例如丙酮((ch3)2co)、甲基乙基酮(c2h5coch3)或二乙基酮((c2h5)2co)等。
[0058]
上述的醛为例如乙醛(ch3cho)、丙醛(c2h5cho)或丁醛(butyraldehyde)(c3h7cho)等。
[0059]
以下说明中，以利用分离系统4分离的混合流体为包含多种气体的混合气体为例进行说明。混合气体中可以包含粒子、液滴等作为杂质。
[0060]
图1的分离系统4具备第一分离部41和第二分离部42。第一分离部41具有1个以上的分离膜组件2。第二分离部42也具有1个以上的分离膜组件2。本实施方式中，各分离部41、42具有多个分离膜组件2。图1中，将各分离部41、42中包含的多个分离膜组件2以虚线的矩形包围。以下，对分离膜组件2详细地进行说明。
[0061]
图2是表示1个分离膜组件2的概要结构的图。图2中省略了一部分构成的截面中的平行斜线。分离膜组件2具备：分离膜复合体1、2个密封部21、外壳22、以及2个密封部件23。分离膜复合体1、密封部21及密封部件23收纳于外壳22内。
[0062]
图3是分离膜复合体1的截面图。图4是将分离膜复合体1的一部分放大示出的截面图。分离膜复合体1具备：多孔质的支撑体11、以及形成在支撑体11上的分离膜即沸石膜12。沸石膜12为至少沸石呈膜状形成于支撑体11的表面得到的膜，不含仅仅是使沸石粒子分散于有机膜中得到的膜。沸石膜12可以包含结构、组成不同的2种以上的沸石。图3中，以粗线描绘出沸石膜12。图4中，对沸石膜12标记平行斜线。另外，图4中，将沸石膜12的厚度描绘得
比实际厚。应予说明，分离膜复合体1中，可以设置有除沸石膜12以外的分离膜。
[0063]
支撑体11为气体及液体能够透过的多孔质部件。图3所示的例子中，支撑体11为在一体成型的一体相连的柱状主体设置有分别沿着长度方向(即、图3中的左右方向)延伸的多个贯通孔111的整体型支撑体。图3所示的例子中，支撑体11为大致圆柱状。各贯通孔111(即、隔室)的与长度方向垂直的截面为例如大致圆形。图3中，将贯通孔111的直径描绘得比实际大，将贯通孔111的数量描绘得比实际少。沸石膜12形成在贯通孔111的内侧面上，将贯通孔111的内侧面按大致整面被覆。
[0064]
支撑体11的长度(即、图3中的左右方向上的长度)为例如10cm～200cm。支撑体11的外径为例如0.5cm～30cm。相邻的贯通孔111的中心轴间的距离为例如0.3mm～10mm。支撑体11的表面粗糙度(ra)为例如0.1μm～5.0μm，优选为0.2μm～2.0μm。应予说明，支撑体11的形状可以为例如蜂窝状、平板状、管状、圆筒状、圆柱状或多棱柱状等。支撑体11的形状为管状或圆筒状的情况下，支撑体11的厚度为例如0.1mm～10mm。
[0065]
支撑体11的材料为在表面形成沸石膜12的工序中具有化学稳定性的材料即可，可以采用各种物质(例如、陶瓷或金属)。本实施方式中，支撑体11由陶瓷烧结体形成。对于作为支撑体11的材料而选择的陶瓷烧结体，例如可以举出：氧化铝、二氧化硅、多铝红柱石、氧化锆、二氧化钛、三氧化二钇、氮化硅、碳化硅等。本实施方式中，支撑体11包含氧化铝、二氧化硅及多铝红柱石中的至少1种。
[0066]
支撑体11可以包含无机粘结材料。作为无机粘结材料，可以采用二氧化钛、多铝红柱石、易烧结性氧化铝、二氧化硅、玻璃料、粘土矿物、易烧结性堇青石中的至少1种。
[0067]
支撑体11的平均细孔径为例如0.01μm～70μm，优选为0.05μm～25μm。待形成沸石膜12的表面附近处的支撑体11的平均细孔径为0.01μm～1μm，优选为0.05μm～0.5μm。例如，可以利用压汞仪、细孔径分布测定器或纳米尺寸细孔径分布测定器来测定平均细孔径。关于支撑体11的包括表面及内部在内的整体的细孔径分布，d5为例如0.01μm～50μm，d50为例如0.05μm～70μm，d95为例如0.1μm～2000μm。待形成沸石膜12的表面附近处的支撑体11的气孔率为例如20％～60％。
[0068]
支撑体11具有例如平均细孔径不同的多个层在厚度方向上层叠的多层结构。在图4的例子中，支撑体11具有：基材31、中间层32以及表面层33。包括待形成沸石膜12的表面在内的表面层33的平均细孔径及烧结粒径小于除表面层33以外的层(基材31及中间层32)的平均细孔径及烧结粒径。支撑体11的表面层33的平均细孔径为例如0.01μm～1μm，优选为0.05μm～0.5μm。支撑体11具有多层结构的情况下，各层的材料可以采用上述的材料。形成多层结构的多个层的材料可以相同，也可以不同。支撑体11中，平均细孔径等彼此不同的多个中间层32可以在基材31与表面层33之间进行层叠。另外，支撑体11中，可以省略表面层33或中间层32，也可以同时省略表面层33及中间层32。
[0069]
沸石膜12为具有微细孔的多孔膜。沸石膜12可作为利用分子筛作用从多种物质混合得到的混合物质中分离出特定物质的分离膜加以利用。沸石膜12中，与该特定物质相比，其他物质不易透过。换言之，沸石膜12的该其他物质的透过量小于上述特定物质的透过量。
[0070]
沸石膜12的厚度为例如0.05μm～30μm，优选为0.1μm～20μm，进一步优选为0.5μm～10μm。如果使沸石膜12变厚，则分离性能提高。如果使沸石膜12变薄，则透过速度增大。沸石膜12的表面粗糙度(ra)为例如5μm以下，优选为2μm以下，更优选为1μm以下，进一步优选
为0.5μm以下。
[0071]
沸石膜12中包含的沸石结晶的细孔径(以下也简称为“沸石膜12的细孔径”)为0.2nm以上且0.8nm以下，更优选为0.3nm以上且0.7nm以下，进一步优选为0.3nm以上且0.45nm以下。沸石膜12的细孔径小于0.2nm的情况下，有时从沸石膜透过的物质的量变少；沸石膜12的细孔径大于0.8nm的情况下，有时沸石膜对物质的选择性不充分。沸石膜12的细孔径是：与构成沸石膜12的沸石结晶的细孔的最大直径(即、作为氧原子间距离的最大值的长径)大致垂直的方向上的细孔的直径(即、短径)。沸石膜12的细孔径小于供沸石膜12配设的支撑体11的表面处的平均细孔径。
[0072]
构成沸石膜12的沸石的环的最大元数为n的情况下，将n元环细孔的短径设为沸石膜12的细孔径。另外，沸石具有n相等的多种n元环细孔的情况下，将具有最大短径的n元环细孔的短径设为沸石膜12的细孔径。应予说明，n元环是：构成形成细孔的骨架的氧原子的数量为n个且各氧原子与后述的t原子键合而形成环状结构的部分。另外，n元环是指形成贯通孔(channel)的部分，不包含未形成贯通孔的部分。n元环细孔是：由n元环形成的细孔。从提高选择性能的观点出发，上述的沸石膜12中包含的沸石的环的最大元数优选为8。即，构成沸石膜12的沸石优选为8元环沸石。
[0073]
沸石膜的细孔径由该沸石的骨架结构唯一确定，可以根据国际沸石学会的“database of zeolite structures”[online]、网址＜url：http：//www.iza-structure.org/databases/＞中公开的值进行求解。
[0074]
构成沸石膜12的沸石的种类没有特别限定，例如可以为aei型、aen型、afn型、afv型、afx型、bea型、cha型、ddr型、eri型、etl型、fau型(x型、y型)、gis型、ihw型、lev型、lta型、ltj型、mel型、mfi型、mor型、pau型、rho型、sod型、sat型等沸石。该沸石为8元环沸石的情况下，例如可以为aei型、afn型、afv型、afx型、cha型、ddr型、eri型、etl型、gis型、ihw型、lev型、lta型、ltj型、rho型、sat型等沸石。本实施方式中，构成沸石膜12的沸石的种类为ddr型的沸石。
[0075]
沸石膜12包含例如硅(si)。沸石膜12可以包含例如si、铝(al)及磷(p)中的任意2种以上。作为构成沸石膜12的沸石，可以采用：位于构成沸石的氧四面体(to4)的中心的原子(t原子)仅为si的沸石、或者、t原子包含si和al的沸石、t原子包含al和p的alpo型沸石、t原子包含si、al及p的sapo型沸石、t原子包含镁(mg)、si、al及p的mapso型沸石、t原子包含锌(zn)、si、al及p的znapso型沸石等。t原子的一部分可以置换为其他元素。
[0076]
沸石膜12包含si原子及al原子的情况下，沸石膜12中的si/al比为例如1以上且10万以下。si/al比是：沸石膜12中含有的si元素相对于al元素的摩尔比率。该si/al比优选为5以上，更优选为20以上，进一步优选为100以上，越高越理想。通过调整沸石膜12制作用的原料溶液中的si源与al源的配合比例等，能够调整沸石膜12中的si/al比。沸石膜12可以包含碱金属。该碱金属为例如钠(na)或钾(k)。
[0077]
沸石膜12的co2透过量/n2透过量比(渗透量比)为例如5以上，优选为10以上，更优选为15以上，进一步优选为25以上。该渗透量比是：将单成分的气瓶气体用作供给气体、且供给侧压力为300kpag、透过侧压力为大气压、温度为25℃时的渗透量比。
[0078]
如图2所示，分离膜组件2中的2个密封部21是：安装于支撑体11的长度方向(即、图2中的左右方向)上的两个端部、且将支撑体11的长度方向两个端面及该两个端面附近的外
侧面被覆而密封的部件。密封部21防止气体及液体从支撑体11的该两个端面流入和流出。各密封部21为例如由玻璃或树脂形成的板状或膜状的部件。密封部21的材料及形状可以适当变更。应予说明，由于在密封部21设置有与支撑体11的多个贯通孔111重叠的多个开口，所以，支撑体11的各贯通孔111的长度方向两端未由密封部21被覆。因此，气体及液体能够从该两端向贯通孔111流入和流出。
[0079]
外壳22的形状没有特别限定，例如为大致圆筒状的筒状部件。外壳22由例如不锈钢或碳钢形成。外壳22的长度方向与分离膜复合体1的长度方向大致平行。在外壳22的长度方向上的一个端部(即、图2中的左侧的端部)设置有供给口221，在另一个端部设置有第一排出口222。在外壳22的侧面设置有第二排出口223。外壳22的内部空间为与外壳22周围的空间隔离开的密闭空间。
[0080]
2个密封部件23在分离膜复合体1的长度方向两个端部附近整周地配置于分离膜复合体1的外侧面与外壳22的内侧面之间。各密封部件23为由气体及液体不能透过的材料形成的大致圆环状的部件。密封部件23为例如由具有柔性的树脂形成的o型环。密封部件23整周地与分离膜复合体1的外侧面及外壳22的内侧面密合。图2所示的例子中，密封部件23与密封部21的外侧面密合，且隔着密封部21而与分离膜复合体1的外侧面间接地密合。密封部件23与分离膜复合体1的外侧面之间及密封部件23与外壳22的内侧面之间被密封，气体及液体几乎或完全不能通过。
[0081]
分离膜组件2中，包含针对沸石膜12的透过性不同的多种流体的混合流体(此处为混合气体)如箭头251所示向外壳22的内部供给。例如，混合流体的主成分为co2气体及n2气体。混合流体中可以包含除co2及n2以外的物质。供给至外壳22的混合流体从分离膜复合体1的图中的左端向支撑体11的各贯通孔111内导入。混合流体中的透过性高的流体(例如co2气体，以下称为“高透过性流体”)从各贯通孔111的内侧面上设置的沸石膜12及支撑体11透过，从而从支撑体11的外侧面导出。据此，将高透过性流体从混合流体中的透过性低的流体(例如n2气体，以下称为“低透过性流体”)中分离出来。
[0082]
从分离膜复合体1透过而从支撑体11的外侧面导出的流体(以下称为“透过流体”)如箭头253所示经由第二排出口223而从外壳22排出。透过流体中，除了包含上述的高透过性流体以外，还可以包含从沸石膜12透过的低透过性流体。
[0083]
另外，混合流体中的除从沸石膜12及支撑体11透过的流体以外的流体(以下称为“未透过流体”)在支撑体11的各贯通孔111中从图中的左侧向右侧通过。未透过流体如箭头252所示经由第一排出口222而从外壳22排出。从外壳22排出的未透过流体的压力与例如向外壳22内导入的流体的压力(导入压力)大致相同。未透过流体中，除了包含上述的低透过性流体以外，还可以包含没有从沸石膜12透过的高透过性流体。
[0084]
如上所述，图1所示的各分离部41、42可以具有多个分离膜组件2。例如，各分离部41、42包括第一分离膜组件2至第m分离膜组件2(m为2以上的整数)的m个分离膜组件2的情况下，第(m-1)分离膜组件2(m为2以上且m以下的整数)的第一排出口222与第m分离膜组件2的供给口221连结。据此，多个分离膜组件2串联连结。如后所述，各分离部41、42中，向第一分离膜组件2供给流体，没有从沸石膜12透过的流体从第一至第m分离膜组件2依次通过。此处，第一分离部41及第二分离部42包括相同数量(m个)的分离膜组件2，不过，第一分离部41的分离膜组件2的个数和第二分离部42的分离膜组件2的个数可以不同。如后所述，各分离
部41、42中的分离膜组件2的个数可以为1个。另外，第一分离部41的分离膜组件2和第二分离部42的分离膜组件2可以相同，构成、形状等也可以不同。第一分离部41及第二分离部42可以包括构成、形状等不同的分离膜组件2。
[0085]
第一分离部41具备：流体供给口411、未透过流体排出口412、以及透过流体排出口413。第一分离部41中，第一分离膜组件2、即、最上游侧的分离膜组件2的供给口221为流体供给口411。第m分离膜组件2、即、最下游侧的分离膜组件2的第一排出口222为未透过流体排出口412。另外，第一至第m分离膜组件2的m个第二排出口223的集合为透过流体排出口413。第一分离部41中可以仅包括1个分离膜组件2，这种情况下，该分离膜组件2的供给口221、第一排出口222及第二排出口223分别为流体供给口411、未透过流体排出口412及透过流体排出口413。
[0086]
第二分离部42与第一分离部41同样地，具备：流体供给口421、未透过流体排出口422、以及透过流体排出口423。第二分离部42中，第一分离膜组件2、即、最上游侧的分离膜组件2的供给口221为流体供给口421。第m分离膜组件2、即、最下游侧的分离膜组件2的第一排出口222为未透过流体排出口422。另外，第一至第m分离膜组件2的m个第二排出口223的集合为透过流体排出口423。第二分离部42中可以仅包括1个分离膜组件2，这种情况下，该分离膜组件2的供给口221、第一排出口222及第二排出口223分别为流体供给口421、未透过流体排出口422及透过流体排出口423。
[0087]
分离系统4还具备：供给管43、中间连接部44、第一未透过流体回收管45、第二未透过流体回收管46、以及透过流体回收管47。供给管43与第一分离部41的流体供给口411连接。在供给管43设置有供给流体升压部431。中间连接部44为连接管，将第一分离部41的透过流体排出口413与第二分离部42的流体供给口421连接。第一未透过流体回收管45与第一分离部41的未透过流体排出口412连接。第二未透过流体回收管46与第二分离部42的未透过流体排出口422连接。透过流体回收管47与第二分离部42的透过流体排出口423连接。在透过流体回收管47设置有减压部471。
[0088]
图5是表示分离系统4的各位置处的压力的图。图5的纵轴表示压力，横轴表示供给管43至透过流体回收管47为止的路径中的位置。在图5的横轴，对供给流体升压部431、第一分离部41、第二分离部42及减压部471的位置标记相同的符号。图5中的实线l1表示图1的分离系统4的各位置处的压力。
[0089]
图1的分离系统4中，混合流体从外部的混合流体的供给源向供给管43流入。供给流体升压部431为例如压缩机等，对混合流体进行升压(压缩)。如图5所示，通过供给流体升压部431而使得混合流体达到与大气压p0相比足够高的压力p1(例如、高于200kpag的压力p1)。混合流体经由流体供给口411而向第一分离部41供给。以下说明中，将向第一分离部41供给的混合流体称为“供给流体”。供给流体的压力p1(第一分离部41的供给侧压力)为例如200kpag～10000kpag，优选为250kpag～7000kpag，更优选为300kpag～4000kpag。供给流体的温度为例如10℃～250℃。在供给管43，除了设置供给流体升压部431以外，还可以设置对供给流体的温度及压力分别进行调节的温度调节部及压力调节部。从混合流体的供给源向供给管43流入的混合流体的压力与大气压p0相比足够高的情况下，可以省略供给流体升压部431。
[0090]
第一分离部41中，没有从任何分离膜组件2的沸石膜12透过的流体(以下称为“第
一未透过流体”)经由未透过流体排出口412而向第一未透过流体回收管45排出并回收。第一未透过流体的压力(第一分离部41的未透过侧压力)与向第一分离部41供给的供给流体的压力p1大致相同。在第一分离部41，从任一分离膜组件2的沸石膜12透过的流体(以下称为“第一透过流体”)经由透过流体排出口413而向中间连接部44导入。如后所述，图1的例子中，中间连接部44内的压力大致为大气压(实际上为大气压p0或者比大气压p0稍高的压力、例如0～50kpag、优选为0～30kpag)。即，从透过流体排出口413排出的第一透过流体的压力(第一分离部41的透过侧压力)大致为大气压。
[0091]
在中间连接部44未设置压缩机等以升压为目的的装置及真空泵等以减压为目的的装置，图1的例中，在整个中间连接部44，压力大致为大气压。来自第一分离部41的第一透过流体经由流体供给口421而向第二分离部41供给。向第二分离部41供给的第一透过流体的压力(第二分离部42的供给侧压力)大致为大气压。
[0092]
减压部471为例如真空泵等，如图5所示，将第二分离部42的透过流体排出口423内减压为低于大气压p0的压力p2。另外，减压部471可以将透过流体冷却或者将透过流体冷却而使其液化或者固化，从而进行减压。透过流体排出口423内的压力p2(第二分离部42的透过侧压力)为例如-10kpag～-100kpag，优选为-15kpag～-95kpag，更优选为-20kpag～-90kpag。
[0093]
第二分离部42中，从任一分离膜组件2的沸石膜12透过的流体(以下称为“第二透过流体”)经由透过流体排出口423而向透过流体回收管47排出。图1的分离系统4中，第二分离部42的流体供给口421与透过流体排出口423之间的压力差低于第一分离部41的流体供给口411与透过流体排出口413之间的压力差。例如，第二分离部42的该压力差为第一分离部41的该压力差的0.8倍以下。像这样，第二分离部42的该压力差较小的情况下，在具有沸石膜12作为分离膜的第二分离部42中，也能够使第二透过流体的高透过性流体的浓度及第二透过流体的透过量提高。第二分离部42的该压力差可以为第一分离部41的该压力差的0.6倍以下，也可以为0.5倍以下。例如，第二分离部42的该压力差为第一分离部41的该压力差的0.1倍以上。透过流体回收管47中，从减压部471通过的第二透过流体的压力与例如大气压p0大致相同。
[0094]
第二分离部42中，没有从任一分离膜组件2的沸石膜12透过的流体(以下称为“第二未透过流体”)经由未透过流体排出口422而向第二未透过流体回收管46排出并回收。分离系统4中，第二未透过流体回收管46内的压力(第二分离部42的未透过侧压力)大致为大气压。据此，中间连接部44内的压力也大致为大气压(即、大气压p0或者比大气压p0稍高的压力)。实际上，中间连接部44内的所有部分的压力均低于供给管43内的压力且为大气压以上。
[0095]
接下来，对实施例及比较例的分离系统中的分离试验进行说明。实施例的分离系统4为与图1同样的构成。图6a至图6d是表示比较例1至4的分离系统9a～9d的构成的图。图6a所示的比较例1的分离系统9a中，所有分离膜组件2(参照图2)串联连结而构成1个分离部91。即，仅设置有第一分离部91而没有设置第二分离部。在分离部91的流体供给口911连接有供给管93，在供给管93设置有压缩机931。在分离部91的未透过流体排出口912连接有未透过流体回收管95，在透过流体排出口913连接有透过流体回收管97。在透过流体回收管97没有设置减压部。
[0096]
图6b所示的比较例2的分离系统9b中，相对于图6a所示的比较例1的分离系统9a而增加了返回管98。返回管98的一端与透过流体回收管97连接，另一端与供给管93且是压缩机931的上游侧连接。图6c所示的比较例3的分离系统9c中，相对于图6a所示的比较例1的分离系统9a而增加了真空泵971。真空泵971设置于透过流体回收管97。
[0097]
图6d所示的比较例4的分离系统9d中，设置有第一分离部91及第二分离部92，第一分离部91的透过流体排出口913和第二分离部92的流体供给口921借助中间连接部94而连接。在中间连接部94设置有压缩机942。在第一分离部91的流体供给口911连接有供给管93，在供给管93设置有压缩机931。在第一分离部91的未透过流体排出口912连接有第一未透过流体回收管95，在第二分离部92的未透过流体排出口922连接有第二未透过流体回收管96。在第二分离部92的透过流体排出口923连接有透过流体回收管97。比较例4的分离系统9d与实施例的分离系统4的不同点在于：省略减压部471，并且，在中间连接部94设置压缩机942。
[0098]
实施例以及比较例1至4的分离系统1、9a～9d均采用相同的分离膜组件2(参照图2)。各分离膜组件2具有直径30mm、长度160mm的分离膜复合体1。在分离膜复合体1设置有ddr型的沸石膜12。沸石膜12的co2/n2渗透量比为27。co2/n2渗透量比是：将单成分的气瓶气体用作供给气体、且供给侧压力为300kpag、透过侧压力为大气压、温度为25℃时的渗透量比。
[0099]
实施例以及比较例1至4的分离系统4、9a～9d中，将供给流体的压力设为800kpag。实施例的分离系统4中，将第一分离部41的透过流体排出口413的压力设为0kpag，将第二分离部42的透过流体排出口423的压力设为-100kpag。比较例1及2的分离系统9a、9b中，将分离部91的透过流体排出口913的压力设为0kpag，分离系统9b中，将利用返回管98而返回的透过流体的流量设为2.3nm3/h。比较例3的分离系统9c中，将分离部91的透过流体排出口913的压力设为-100kpag。比较例4的分离系统9d中，将第一分离部91的透过流体排出口913的压力设为0kpag，将第二分离部92的流体供给口921的压力设为200kpag，将第二分离部92的透过流体排出口923的压力设为0kpag。
[0100]
分离试验中，对由透过流体回收管47、97回收的透过流体的co2浓度进行评价。这是因为：对于拓宽透过流体的利用用途，提高透过流体的co2浓度是非常重要的。分离试验于25℃进行，将co2为15％(mol％，下同)、n2为85％的混合流体设为供给流体。混合流体是将co2的气瓶气体和n2的气瓶气体混合而生成的。供给流体的流量为30nm3/h。另外，以使得由透过流体回收管47、97回收的透过流体的co2回收率为30％的方式对各分离系统4、9a～9d中采用的分离膜组件2的个数进行调整(即、对膜面积进行调整)，从而进行试验。应予说明，co2回收率是：透过流体回收管47、97中的透过流体的co2量除以供给流体的co2量得到的百分率((透过流体的co2量/供给流体的co2量)
×
100)。表1示出分离试验的结果。
[0101]
[表1]
[0102][0103]
比较例1的分离系统9a中，透过流体回收管97中的透过流体的co2浓度为66％，未能得到充分的co2浓度。比较例2的分离系统9b中，通过将透过流体回收管97中的一半透过流体向供给管93返回，使得透过流体的co2浓度稍微提高(提高至70％)，不过，未能得到充分的co2浓度。比较例3的分离系统9c中，通过将分离部91的供给侧升压并将透过侧减压，使得透过流体的co2浓度提高到80％，但并不充分。比较例4的分离系统9d中，通过将第一分离部91的供给侧升压并将第二分离部92的供给侧也升压，使得透过流体的co2浓度提高至90％，但需要2个压缩机931、942。由于压缩机的价格高，所以分离系统9d的制造成本增大。
[0104]
与此相对，实施例的分离系统4中，通过将第一分离部91的供给侧升压并将第二分离部92的透过侧减压，实现了将透过流体的co2浓度大幅提高(提高至96％)，使分离精度提高。由于价格高的压缩机(供给流体升压部431)的个数为1个，所以还能够抑制分离系统4的制造成本增大。将实施例的分离系统4和比较例4的分离系统9d进行比较的情况下，比较例4的分离系统9d中，需要将从第一分离部91透过的全部第一透过流体均升压。但是，实施例的分离系统4中，由于仅将从第一分离部41透过的第一透过流体中的也从第二分离部42透过的第二透过流体减压，所以与比较例4的分离系统9d相比，能够减小能耗。
[0105]
像比较例1的分离系统9a那样将分离部的供给侧升压的情况下，为了使透过侧的co2浓度为96％，经计算需要具有1000以上的co2/n2渗透量比的分离膜。表1中，将此时的渗透量比等作为参考例表示出来。与此相对，实施例的分离系统4中，实现了采用与参考例的分离膜相比、co2/n2渗透量比足够低的分离膜而将透过流体的co2浓度浓缩为96％。
[0106]
如以上所说明，分离系统4具备具有分离膜(上述的例子中为沸石膜12)的第一分离部41及第二分离部42。利用中间连接部44，将第一分离部41的透过流体排出口413和第二分离部42的流体供给口421连接起来。在第一分离部41的流体供给口411连接有供给管43，混合流体以高于大气压的压力进行供给。在第二分离部42的透过流体排出口423连接有将该透过流体排出口423内的压力减压为低于大气压的压力的减压部471。分离系统4中，中间连接部44内的压力低于供给管43内的压力且为大气压以上。上述分离系统4中，能够抑制能耗且能够以简单的构成提高分离精度。另外，由于没有在中间连接部44设置压缩机、真空泵等高价格的零部件，所以还能够降低分离系统4的制造成本。
[0107]
此处，设想另一比较例的分离系统，即，像日本特开2008-137847号公报(上述文献4)的图2的分离系统那样，针对第一分离部91及第二分离部92，分别在供给侧设置压缩机，在透过侧设置真空泵。图7a是表示该另一比较例的分离系统9e的构成的图。图7b是表示该另一比较例的分离系统9e的各位置处的压力的图，且是与图5相对应的图。在图7b的横轴，对第一分离部91、第一分离部91的供给侧的压缩机931及透过侧的真空泵941的位置、以及、第二分离部92、第二分离部92的供给侧的压缩机942及透过侧的真空泵971的位置标记相同的符号。
[0108]
如图7b所示，对于分离系统9e，在各分离部91、92的上游侧及下游侧设置压缩机931、942及真空泵941、971，从而针对该分离部91、92设置较大的压力差。与此相对，对于分离系统4，如图5所示，在第一分离部41的上游侧设置供给流体升压部431，在第二分离部42的下游侧设置减压部471，从而使两者产生的压力差由第一分离部41及第二分离部42分摊。因此，分离系统4并不仅仅是针对分离系统9e去除了第一分离部91与第二分离部92之间的压缩机942及真空泵941，分离系统4和分离系统9e的技术思想不同。分离系统4与分离系统9e相比，能够抑制能耗，并能够设为简单且紧凑的构成。
[0109]
不过，分离系统9e中，以作为分离膜采用聚合物膜(有机膜)为前提。聚合物膜与沸石膜相比，渗透量比低，透过流体的透过量也小。因此，为了同时实现分离精度提高及透过流体的透过量增大，需要在各分离部的上游侧及下游侧设置压缩机及真空泵而针对该分离部设置较大的压力差。
[0110]
另一方面，分离系统4中，在各分离部41、42，优选为利用沸石膜、碳膜、二氧化硅膜等包含无机材料的分离膜，更优选将沸石膜12用作分离膜。该分离膜与聚合物膜相比，渗透量比高，透过流体的透过量也大。因此，无需针对各分离部41、42设置较大的压力差，就能够容易地同时实现分离精度提高及透过流体的透过量增大。
[0111]
根据分离系统4的设计，可以在第一分离部41及第二分离部42设置不同种类的分离膜。优选为，第一分离部41的分离膜和/或第二分离部42的分离膜包含无机材料。更优选为，第一分离部41的分离膜和/或第二分离部42的分离膜为沸石膜12。不需要使透过流体的透过量增大等情况下，分离系统4中也可以采用聚合物膜(有机膜)。作为分离膜，不仅可以采用利用分子筛的膜，还可以采用促进输送膜。分离系统4中，即便利用聚合物膜等分离性能不高的分离膜的情况下，也能够实现分离精度提高。
[0112]
利用沸石膜12作为分离膜的情况下，混合流体优选包含分子尺寸小于构成沸石膜12的沸石的细孔径的流体(上述的例子中为co2气体)和分子尺寸大于该细孔径的流体(上述的例子中为n2气体)。据此，能够更可靠地提高分离精度。
[0113]
图8是表示分离系统4的另一例的图。图8的分离系统4与图1的分离系统4的不同点在于，在中间连接部44设置有流体贮存部441。其他构成与图1的分离系统4相同，对相同构成标记相同的符号(后述的图9至图15中也是同样的)。
[0114]
流体贮存部441为例如缓冲罐等，能够对第一透过流体的流量偏差进行调整，使第二分离膜42的性能稳定化。图8的分离系统4中，中间连接部44内的压力与大气压大致相同。另外，在中间连接部44可以设置有不以升压或减压为目的的风扇、送风机或者鼓风机等。
[0115]
此处，还考虑：在中间连接部44设置压缩机，使第一透过流体的压力大幅上升，从而使第二分离膜42的性能稳定化。然而，压缩机的价格较高，并且，能耗较大，因此，分离系统的制造成本及运行成本增大。另外，在中间连接部44设置压缩机的情况下，有可能因通过该压缩机的升压而上升的第一透过流体的温度而对第二分离部42的沸石膜12的分离性能带来影响。
[0116]
与此相对，图8的分离系统4中，由于没有采用压缩机，所以能够抑制分离系统4的制造成本及运行成本增大。
[0117]
图9是表示分离系统4的另一例的图。图9的分离系统4与图1的分离系统4的不同点在于，供给管43的一部分及中间连接部44由隔热材料481覆盖。图9中，将供给管43的一部分及中间连接部44以粗线表示，从而表示这些部分由隔热材料481覆盖。其他构成与图1的分离系统4相同。
[0118]
隔热材料481为例如玻璃棉等纤维系隔热材料、聚氨酯泡沫等发泡系隔热材料，从而抑制向第一分离部41供给的供给流体(此处为混合气体)及从第一分离部41排出的第一透过流体的温度降低。隔热材料481是：对流通于供给管43至第二分离部42为止的路径的气体进行保温，由此防止该气体凝结的防凝结部。通过防凝结部，能够防止该气体凝结所导致的沸石膜12(特别是第二分离部42的沸石膜12)的透过性能降低。
[0119]
隔热材料481并不一定需要将供给管43及中间连接部44这两者均覆盖，设置于供给管43至第二分离部42的分离膜(上述的例子中为沸石膜12)为止的路径上的规定位置即可。另外，上述防凝结部可以包括加热部，这种情况下，该加热部也设置于供给管43至第二分离部42的分离膜为止的路径上的规定位置。图9中，将设置于中间连接部44的加热部481a以虚线的矩形表示。加热部481a可以设置于供给管43，也可以设置于第一分离部41内。另外，在第二分离部42内，可以设置于分离膜的上游侧。设置加热部481a的情况下，可以省略隔热材料481。综上所述，通过防凝结部对流通于供给管43至第二分离部42的分离膜为止的路径的气体进行加热或者保温，能够防止气体凝结，从而能够防止该气体凝结所导致的分离膜的透过性能降低。
[0120]
图10是表示分离系统4的另一例的图。图10的分离系统4与图1的分离系统4的不同点在于，在供给管43设置有预处理部480。其他构成与图1的分离系统4相同。
[0121]
预处理部480为例如过滤器、清洗塔、吸收塔、吸附塔、凝结器等，针对从混合流体的供给源向第一分离部41流动的混合流体，将规定成分的至少一部分除去。待除去的成分为例如对各分离部41、42中包含的分离膜(此处为沸石膜12)造成损伤的成分、对分离膜的透过性能带来影响的成分，且是固体成分、微小液滴、凝结成分、微量气体成分等。另外，待除去的成分可以为第一分离膜部41和/或第二分离膜部42中的高透过性流体或者低透过性流体。图10的例子中，预处理部480配置于供给流体升压部431与第一分离部41之间。预处理
部480可以配置于混合流体的供给源与供给流体升压部431之间、即、供给流体升压部431的上游侧。
[0122]
如上所述，图10的分离系统4中，在混合流体的供给源与第一分离部41之间的规定位置设置有预处理部480，利用预处理部480，将混合流体中包含的规定成分的至少一部分除去。据此，能够抑制因例如混合流体中包含的该成分的影响而使得分离部41、42(特别是第一分离部41)的分离膜受到损伤或者透过性能降低。
[0123]
图11是表示分离系统4的另一例的图。图11的分离系统4与图1的分离系统4的不同点在于，在透过流体回收管47设置有压力调整部472及流体分析部473。其他构成与图1的分离系统4相同。
[0124]
流体分析部473对从第二分离部42的透过流体排出口423排出的第二透过流体的成分组成进行测定。压力调整部472为例如真空调节器等，对第二分离部42的透过流体排出口423内的压力进行调整。实际上，流体分析部473及压力调整部472与控制部40电连接，将流体分析部473的测定结果向控制部40输出。控制部40中，例如预先设定第二透过流体的co2浓度的目标范围，流体分析部473的测定结果表示的co2浓度低于目标范围的情况下，对压力调整部472进行控制，使得透过流体排出口423内的压力低于目前的压力。另外，流体分析部473的测定结果表示的co2浓度高于目标范围的情况下，对压力调整部472进行控制，使得透过流体排出口423内的压力高于目前的压力。另外，流体分析部473可以设置于第二未透过流体回收管46。另外，压力调整部472也可以设置于第二未透过流体回收管46，例如为背压阀等。
[0125]
图11的分离系统4中，可以设置流量测定部(流量计)来代替流体分析部473。流量测定部对从第二分离部42的透过流体排出口423排出的第二透过流体的流量进行测定。控制部40中，例如预先设定第二透过流体的流量的目标范围，流量测定部的测定结果表示的流量低于目标范围的情况下，对压力调整部472进行控制，使得透过流体排出口423内的压力低于目前的压力。另外，流量测定部的测定结果表示的流量高于目标范围的情况下，对压力调整部472进行控制，使得透过流体排出口423内的压力高于目前的压力。另外，流量测定部可以设置于第二未透过流体回收管46。分离系统4中，可以同时设置流体分析部473及流量测定部，基于第二透过流体的co2浓度及流量，对压力调整部472进行控制。
[0126]
如上所述，压力调整部472中，基于第二透过流体或者第二未透过流体的流量和/或成分组成，对第二分离部42的透过流体排出口423内的压力进行调整。据此，能够容易地实现从透过流体回收管47排出的流体的流量、和/或、该流体中的规定成分(上述的例子中为co2)的浓度在目标范围内大致恒定。
[0127]
图12及图13分别是表示分离系统4的另一例的图。图12的分离系统4与图1的分离系统4的不同点在于，设置有将第一未透过流体回收管45和供给管43处的供给流体升压部431的下游侧连接的返回管482。图13的分离系统4与图1的分离系统4的不同点在于，设置有将第二未透过流体回收管46和供给管43处的供给流体升压部431的上游侧连接的返回管483。图12及图13中的其他构成与图1的分离系统4相同。
[0128]
图12的分离系统4中，将从第一分离部41的未透过流体排出口412排出的第一未透过流体的一部分利用返回管482而向第一分离部41的流体供给口411引导。据此，针对从第一未透过流体回收管45排出的流体，能够使规定成分(上述的例子中为co2)的浓度降低，使
第二透过流体中的规定成分的浓度升高。另外，图13的分离系统4中，将从第二分离部42的未透过流体排出口422排出的第二未透过流体的一部分利用返回管483而向第一分离部41的流体供给口411引导。据此，针对从第二未透过流体回收管46排出的流体，能够使规定成分(上述的例子中为co2)的浓度降低，使第二透过流体中的规定成分的浓度升高。
[0129]
图13的分离系统4中，第二未透过流体可以全部利用返回管483而向第一分离部41的流体供给口411引导。另外，可以同时设置返回管482、483。如上所述，设置有将从第一分离部41的未透过流体排出口412排出的流体的一部分、和/或、从第二分离部42的未透过流体排出口422排出的流体的至少一部分向第一分离部41的流体供给口411引导的返回管。据此，能够使第二透过流体中的规定成分的浓度进一步提高。
[0130]
图14是表示分离系统4的另一例的图。图14的分离系统4与图1的分离系统4的不同点在于，在第一未透过流体回收管45设置有能量转化部484。其他构成与图1的分离系统4相同。
[0131]
能量转化部484为例如涡轮等，将流通于第一未透过流体回收管45的第一未透过流体的压力能量转化为电能、机械能量等其他能量。利用能量转化部484得到的能量可以在供给流体升压部431、减压部471等进行利用。如上所述，从第一分离部41的未透过流体排出口412排出的第一未透过流体具有与利用供给流体升压部431进行升压后的供给流体大致相同的压力。通过像图14那样设置将第一未透过流体的压力能量转化为其他能量的能量转化部484，能够在分离系统4中效率良好地利用能量。
[0132]
图15是表示分离系统4的另一例的图。图15的分离系统4与图1的分离系统4的不同点在于，第二未透过流体回收管46的与未透过流体排出口422相反侧的端部与第一未透过流体回收管45连接，并且，在第二未透过流体回收管46设置有排出流体升压部485。其他构成与图1的分离系统4相同。
[0133]
排出流体升压部485为例如压缩机等，对流通于第二未透过流体回收管46的第二未透过流体进行升压。如上所述，从第二分离部42的未透过流体排出口422排出的第二未透过流体的压力低于从第一分离部41的未透过流体排出口412排出的第一未透过流体的压力。因此，通过利用排出流体升压部485将第二未透过流体升压，并将该第二未透过流体与第一未透过流体混合，能够得到大量的高压的未透过流体。
[0134]
例如以ch4及co2为主成分的生物气的精制中，需要将co2除去而提高ch4浓度。如上所述，分离系统4中，由透过流体回收管47回收的透过流体(第二透过流体)中的co2浓度提高。因此，将以ch4及co2为主成分的生物气作为供给流体的情况下，由第一未透过流体回收管45及第二未透过流体回收管46回收的未透过流体中，ch4浓度升高。图15的分离系统4中，将从第一分离部41通过而使ch4浓度升高的第一未透过流体在维持压力的状态下贮存于与第一未透过流体回收管45连接的贮存罐的情况下，通过将从第二分离部42通过而使得ch4浓度升高的第二未透过流体升压并与第一未透过流体混合，能够将第一未透过流体及第二未透过流体一同贮存于贮存罐。
[0135]
上述分离系统4中，可以进行各种变形。
[0136]
分离系统4中，可以将分离部配置为三级以上。这种情况下，第一分离部41及第二分离部42以外的分离部配置于例如供给管43的上游侧。
[0137]
第一分离部41中，多个分离膜组件2可以并联连接。这种情况下，并联连接的m个分
离膜组件2(m为2以上的整数)中，m个供给口221的集合为流体供给口411，m个第一排出口222的集合为未透过流体排出口412，m个第二排出口223的集合为透过流体排出口413。第二分离部42中也是同样的。
[0138]
中间连接部44中，不需要将从第一分离部41的透过流体排出口413排出的全部第一透过流体均向第二分离部42的流体供给口421供给，根据分离系统4的设计，可以仅将一部分第一透过流体向流体供给口421供给。这种情况下，没有向流体供给口421供给的第一透过流体可以返回供给管43处的供给流体升压部431的上游侧。
[0139]
中间连接部44内的压力(即、第一透过流体的压力)不需要大致为大气压，如果低于供给流体的压力，则可以为与大气压相比足够高的压力。
[0140]
上述分离系统4中，通过减压部471的减压动作，使得向第二分离部42供给的流体的一部分从沸石膜12透过而向透过侧(透过流体排出口423)引导，不过，代替减压部471，还可以构建通过使吹扫气向第二分离部42的透过侧流动而将向第二分离部42供给的流体的一部分向透过侧引导的参考例的分离系统。
[0141]
形成沸石膜12的沸石的环的最大元数可以为8以外的数。分离膜复合体1中，如上所述，可以利用各种沸石来形成沸石膜12。
[0142]
分离膜复合体1除了具备支撑体11及沸石膜12以外，可以进一步具备层叠在沸石膜12上的功能膜或保护膜。像这样的功能膜、保护膜可以为沸石膜、二氧化硅膜或碳膜等无机膜，也可以为聚酰亚胺膜或有机硅膜等有机膜。另外，在层叠在沸石膜12上的功能膜、保护膜中可以添加容易吸附co2等特定分子的物质。
[0143]
第一分离部41和/或第二分离部42中，分离膜组件2可以为还具备促进化学反应的催化剂的膜反应器。
[0144]
分离膜复合体1中，可以在支撑体11上形成有除沸石膜12以外的分离膜(例如、上述的无机膜或者有机膜)，以此代替沸石膜12。
[0145]
上述实施方式中，对将1种高透过性流体(例如co2)浓缩而作为第二透过流体提取出来的情形进行了说明，不过，混合流体包含3种以上成分的情况下，可以将2种以上高透过性流体浓缩而提取出来。即，分离系统4中，可以将至少1种高透过性流体浓缩而提取出来。另外，如上所述，采用分离系统4的目的可以为对至少1种低透过性流体进行浓缩。
[0146]
上述实施方式中，在分离系统4进行气体(包括蒸汽在内)分离，不过，供给流体可以为包含多种液体的混合液，进行液体分离或者渗透蒸发。
[0147]
上述的分离系统4中，可以将除上述说明中例示的物质以外的物质从混合流体中分离出来。
[0148]
上述实施方式及各变形例中的构成只要不相互矛盾就可以适当组合。
[0149]
虽然将发明详细地进行了描写并说明，不过，上述说明为例示性的，没有限定性。因此，可以说：只要不脱离本发明的范围，就可以采用大量变形、方案。
[0150]
产业上的可利用性
[0151]
本发明的分离系统可以在各种领域中用于各种物质的分离。
[0152]
符号说明
[0153]
4分离系统
[0154]
12沸石膜
[0155]
41第一分离部
[0156]
42第二分离部
[0157]
43供给管
[0158]
44中间连接部
[0159]
411、421流体供给口
[0160]
412、422未透过流体排出口
[0161]
413、423透过流体排出口
[0162]
441流体贮存部
[0163]
471减压部
[0164]
472压力调整部
[0165]
480预处理部
[0166]
481隔热材料
[0167]
481a加热部
[0168]
482、483返回管
[0169]
484能量转化部
[0170]
485排出流体升压部