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WO2025177856A1 - ガス分離システム及び混合ガスの分離方法 - Google Patents

ガス分離システム及び混合ガスの分離方法

Info

Publication number
WO2025177856A1
WO2025177856A1 PCT/JP2025/004023 JP2025004023W WO2025177856A1 WO 2025177856 A1 WO2025177856 A1 WO 2025177856A1 JP 2025004023 W JP2025004023 W JP 2025004023W WO 2025177856 A1 WO2025177856 A1 WO 2025177856A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
vacuum pump
gas separation
separation device
separation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2025/004023
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
慎 片桐
卓哉 福村
啓太 佐伯
颯汰 大山
啓介 浅倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Denko Corp filed Critical Nitto Denko Corp
Publication of WO2025177856A1 publication Critical patent/WO2025177856A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion

Definitions

  • the gas separation system according to the sixth aspect further includes a first recovery path branching off from the first circulation path downstream of the first booster, and a first recovery unit connected to the first recovery path and recovering the second gas.
  • a gas separation system according to any one of the first to ninth aspects further includes a drain mechanism for discharging moisture contained in the seal gas.
  • the mixed gas separation method further includes a second gas separation step of supplying a mixed gas containing gas A and gas B to a second gas separation device, and separating the mixed gas by reducing the pressure in the internal space of the second gas separation device with a second vacuum pump, thereby obtaining a concentrated gas having a higher content of gas A than the mixed gas, wherein (i) the mixed gas is the second gas discharged from the first gas separation device, or (ii) the concentrated gas is the first gas supplied to the first gas separation device.
  • the PVSA, PSA, TSA, and PTSA methods are methods for separating gases using an adsorbent in which a chemical adsorption component such as potassium carbonate or an amine is supported on a carrier such as activated carbon or porous resin.
  • the PVSA method separates gases by forcibly suctioning with a vacuum pump, utilizing the difference in adsorption capacity due to the pressure of the adsorbent.
  • the PSA method separates gases by utilizing the difference in adsorption capacity due to the pressure of the adsorbent.
  • the TSA method separates gases by utilizing the difference in adsorption capacity due to the temperature of the adsorbent.
  • porous support As the porous support 3, those listed as the porous support 3 when the first separation membrane 111 is a carbon dioxide separation membrane can be used.
  • the configuration of the first separation membrane 111 is not limited to the example shown in FIG. 3.
  • the first separation membrane 111 may be composed of, for example, a separation functional layer 1 and a porous support 3 that is arranged on one side of the separation functional layer 1 and supports the separation functional layer 1.
  • the first separation membrane 111 may be composed of, for example, a separation functional layer 1 and a protective layer that is arranged on one side of the separation functional layer 1 and protects the separation functional layer 1, and a porous support 3 that is arranged on the other side of the separation functional layer 1 and supports the separation functional layer 1.
  • the protective layer may contain a material described for the intermediate layer 2.
  • rotary vacuum pumps examples include liquid ring pumps; oil rotary pumps (rotary pumps); mechanical booster pumps; and various dry pumps such as roots-type, claw-type, screw-type, turbo-type, and scroll-type pumps.
  • a screw-type dry pump is preferably used because of its excellent pumping efficiency.
  • the first vacuum pump 21 may be equipped with a variable speed mechanism for changing the rotation speed, etc.
  • An example of the variable speed mechanism is an inverter that drives the pump motor. By controlling the rotation speed, etc. of the pump with the variable speed mechanism, the pressure in the internal space of the first gas separation device 11 can be appropriately adjusted.
  • the first vacuum pump 21 may be an assembly of multiple vacuum pumps.
  • the first vacuum pump 21 may be configured so that the permeate side space (second chamber 114) of the first gas separation device 11 can be depressurized by each of the multiple vacuum pumps. With this configuration, the pressure in the permeate side space of the first gas separation device 11 can be appropriately adjusted by adjusting the number of vacuum pumps in operation.
  • the first vacuum pump 21 is disposed in a second gas exhaust path 52 for exhausting the second gas G2 from the first gas separation device 11.
  • the second gas exhaust path 52 is connected to the permeation space outlet 114b of the first gas separation device 11.
  • the first gas supply path 51 is a path for supplying the first gas G1 to the first gas separation device 11 during operation.
  • the first gas supply path 51 is connected to the supply space inlet 113a of the first gas separation device 11.
  • the first gas supply path 51 may be connected to a supply source (not shown) such as a combustion device.
  • the first gas G1 may be supplied to the first gas separation device 11 from a supply source such as a combustion device.
  • the second gas discharge path 52 is a path for discharging the second gas G2 from the first gas separation device 11 during operation.
  • the second gas discharge path 52 is connected to the permeate space outlet 114b of the first gas separation device 11.
  • a pump for controlling the flow rate of the second gas G2 may be disposed in the second gas discharge path 52.
  • the third gas discharge path 53 is a path for discharging the third gas G3 from the first gas separation device 11 during operation.
  • the third gas discharge path 53 is connected to the supply space outlet 113b of the first gas separation device 11.
  • a pump that controls the flow rate of the third gas G3 may be disposed in the third gas discharge path 53.
  • the second gas exhaust path 52 may have a first portion 521, a second portion 522, and a third portion 523.
  • the first portion 521 is a portion that connects the permeate space outlet 114b of the first gas separation device 11 to the first vacuum pump 21.
  • the second portion 522 is a portion that connects the first vacuum pump 21 to the branch position 61.
  • the third portion 523 is a portion that connects to the branch position 61.
  • the gas separation system 100 may further include a control device 40 that controls each component of the gas separation system 100.
  • the control device 40 is, for example, a DSP (Digital Signal Processor) that includes an A/D conversion circuit, an input/output circuit, an arithmetic circuit, a memory device, etc.
  • the control device 40 stores a program for properly operating the gas separation system 100.
  • the control device 40 may adjust the flow rate of the second gas G2 supplied to the first vacuum pump 21.
  • the control device 40 may adjust the flow rate of the second gas G2 introduced into the first circulation path 31 by controlling a switching valve provided at the branch position 61 and a flow control valve provided in the first circulation path 31.
  • the first gas separation device 11 having the first separation membrane 111 is not limited to the form shown in Fig. 2.
  • the first gas separation device 11 having the first separation membrane 111 may be, for example, a spiral membrane element or a hollow fiber membrane element.
  • Fig. 4 is a perspective view schematically showing another example of the first gas separation device 11 having the first separation membrane 111.
  • the first gas separation device 15 shown in Fig. 4 is a spiral membrane element and includes a central tube 16 and a laminate 17.
  • the laminate 17 includes the first separation membrane 111.
  • the central tube 16 has a cylindrical shape. A plurality of openings are formed on the surface of the central tube 16 to allow the first permeable gas S1 to flow into the interior of the central tube 16.
  • Materials for the central tube 16 include, for example, resins such as acrylonitrile butadiene styrene copolymer resin (ABS resin), polyphenylene ether resin (PPE resin), and polysulfone resin (PSF resin); and metals such as stainless steel and titanium.
  • the inner diameter of the central tube 16 is, for example, in the range of 20 to 100 mm.
  • Membrane separation using the first gas separation device 15 is performed, for example, by the following method.
  • a first gas G1 is supplied to one end of the wound stack 17.
  • a first permeable gas S1 that has permeated the first separation membrane 111 of the stack 17 moves into the interior of the central tube 16.
  • the first permeable gas S1 is discharged to the outside through the central tube 16.
  • the first gas G1 processed in the first gas separation device 15 is discharged to the outside from the other end of the wound stack 17 as a first non-permeable gas S2.
  • the second gas G2 which has a higher content of gas A than the first gas G1 is used as a seal gas for the first vacuum pump 21, thereby preventing a decrease in the content of gas A in the ultimately recovered separated gas. Therefore, a high-concentration separated gas can be recovered while using a vacuum pump that requires a seal gas with excellent pumping efficiency.
  • the first gas G1 may contain carbon dioxide as gas A and nitrogen as gas B.
  • the first gas G1 may contain nitrogen as gas A and carbon dioxide as gas B.
  • the second chamber 114 (permeation side space) is depressurized by the first vacuum pump 21.
  • the first vacuum pump 21 is used to depressurize the second chamber 114 through the permeation space outlet 114b.
  • first circulation process In the first circulation process, at least a portion of the first permeable gas S1 (second gas G2) discharged from the first vacuum pump 21 to the second part 522 of the second gas discharge path 52 is supplied to the first vacuum pump 21 as a sealing gas via the first circulation path 31.
  • the flow rate of the first permeable gas S1 supplied to the first vacuum pump 21 may be adjusted by a switching valve provided at the branch position 61 and a flow rate adjustment valve provided in the first circulation path 31.
  • the mixed gas separation method may include a recovery step of recovering the second gas G2 discharged from the third portion 523 of the second gas discharge path 52 in the recovery section 82.
  • the mixed gas separation method may include a second gas recovery step of recovering the first permeable gas S1 (second gas G2) obtained in the first gas separation step in the recovery section 82.
  • the mixed gas separation method may further include a third gas recovery step of recovering the first non-permeable gas S2 (third gas G3) obtained in the first gas separation step in the recovery section 83.
  • the second gas discharge path 52 has only the first portion 521.
  • the first portion 521 is the portion that connects the permeate space outlet 114b of the first gas separation device 11 to the first vacuum pump 21.
  • the first recovery path 91 branches off from the first circulation path 31 at a branch position 93 located downstream of the first booster 71, and is connected to the first recovery section 92.
  • the mixed gas Gm may be the second gas G2 discharged from the first gas separation device 11 (Variant 2), or (ii) the concentrated gas Gc may be the first gas G1 supplied to the first gas separation device 11 (Variant 3).
  • the gas separation system of Variant 2 will be referred to as gas separation system 102.
  • the gas separation system of Variant 3 will be referred to as gas separation system 103.
  • the second gas separation device 12 may have a second separation membrane 121 that separates the mixed gas Gm.
  • the mixed gas Gm can be separated by the second separation membrane 121 to obtain concentrated gas Gc.
  • the second separation membrane 121 of the second gas separation device 12 can be rephrased as a separation membrane that separates the mixed gas Gm into a second permeable gas S3 and a second non-permeable gas S4.
  • the second permeable gas S3 may be concentrated gas Gc
  • the second non-permeable gas S4 may be concentrated gas Gc.
  • the second separation membrane 121 is disposed inside the container 122. Inside the container 122, the second separation membrane 121 separates the first chamber 123 and the second chamber 124. The second separation membrane 121 extends from one of the pair of wall surfaces of the container 122 to the other.
  • the first chamber 123 has a supply space inlet 123a and a supply space outlet 123b.
  • the second chamber 124 has a permeate space outlet 124b.
  • the supply space inlet 123a is an opening for supplying the first gas G1 to the supply side space (first chamber 113).
  • the permeate space outlet 114b is an opening for discharging the second permeate gas S3 from the permeate side space (second chamber 124).
  • the supply space outlet 123b is an opening for discharging the second non-permeate gas S4 that did not permeate the second separation membrane 121 from the supply side space (first chamber 123).
  • the supply space inlet 123a, supply space outlet 123b, and permeate space outlet 124b are each formed, for example, on the wall surface of the container 122.
  • the separation function layer 5 is a layer that allows carbon dioxide (gas A) contained in the mixed gas Gm to pass preferentially through.
  • the separation function layer 5 those listed as the separation function layer 5 when the first separation membrane 111 is a carbon dioxide separation membrane can be used.
  • porous support As the porous support 7, those listed as the porous support 3 when the first separation membrane 111 is a carbon dioxide separation membrane can be used.
  • the carbon dioxide (gas B) content in the second permeable gas S3 is lower than the carbon dioxide content in the mixed gas Gm.
  • the carbon dioxide content in the second non-permeable gas S4 is higher than the carbon dioxide content in the mixed gas Gm.
  • the second non-permeable gas S4 corresponds to the concentrated gas Gc.
  • the separation function layer 5 is a layer that allows nitrogen contained in the mixed gas Gm to pass preferentially.
  • the second gas separation device 12 having the second separation membrane 121 is not limited to the form shown in FIG. 7.
  • the second gas separation device 12 having the second separation membrane 121 may be, for example, a spiral membrane element or a hollow fiber membrane element.
  • the second gas separation device 12 having the second separation membrane 121 may also be a spiral membrane element, like the first gas separation device 15 shown in FIG. 4.
  • the second vacuum pump 22 may be a vacuum pump that requires a seal gas.
  • the second vacuum pump 22 can reduce the pressure in the internal space of the second gas separation device 12.
  • the second vacuum pump 22 can reduce the pressure in the permeate side space (second chamber 124) of the second gas separation device 12.
  • the second vacuum pump 22 can generate or increase a pressure difference between the supply side space (first chamber 123) and the permeate side space (second chamber 124) of the second gas separation device 12.
  • the second vacuum pump 22 can be any of the pumps listed for the first vacuum pump 21.
  • the second vacuum pump 22 is disposed in a concentrated gas discharge path 54 for discharging concentrated gas Gc from the second gas separation device 12.
  • the concentrated gas discharge path 54 is connected to the permeation space outlet 124b of the second gas separation device 12.
  • the mixed gas Gm may be supplied to the second gas separation device 12 via the second gas discharge path 52.
  • the mixed gas Gm corresponds to the second gas G2 discharged from the first gas separation device 11.
  • the second gas discharge path 52 is connected to the supply space inlet 123 a of the second gas separation device 12.
  • the concentrated gas discharge path 54 is a path for discharging concentrated gas Gc from the second gas separation device 12 during operation. If the second gas separation device 12 has a second separation membrane 121, the concentrated gas discharge path 54 is connected to the permeate space outlet 124b of the second gas separation device 12. A pump for controlling the flow rate of concentrated gas Gc may be disposed in the concentrated gas discharge path 54, for example.
  • the non-concentrated gas discharge path 55 is a path for discharging the non-concentrated gas Gs from the second gas separation device 12 during operation. If the second gas separation device 12 has a second separation membrane 121, the non-concentrated gas discharge path 55 is connected to the supply space outlet 123b of the second gas separation device 12. For example, a pump for controlling the flow rate of the non-concentrated gas Gs may be disposed in the non-concentrated gas discharge path 55.
  • the non-concentrated gas discharge path 55 may merge with the first gas supply path 51 at a junction position 67.
  • the non-concentrated gas discharge path 55 may be connected to a recovery section (not shown in FIG. 6) that recovers the non-concentrated gas Gs.
  • the concentrated gas discharge path 54 may have a first portion 541 and a second portion 542.
  • the first portion 541 is a portion that connects the permeation space outlet 124b of the second gas separation device 12 to the second vacuum pump 22.
  • the second portion 542 is a portion that connects to the second vacuum pump 22.
  • the gas separation system 102 of variant 2 may further include a recovery unit 84 that recovers concentrated gas Gc.
  • the second portion 542 of the concentrated gas discharge path 54 may be connected to the recovery unit 84.
  • the recovery unit 84 is, for example, a container that stores concentrated gas Gc.
  • the recovery unit 84 may be filled with an adsorbent capable of adsorbing gas A contained in the concentrated gas Gc.
  • the adsorbents listed above for the recovery unit 82 can be used as the adsorbent.
  • the second portion 542 of the concentrated gas discharge path 54 is provided with a booster (not shown) for recovering concentrated gas Gc in the recovery unit 84.
  • the mixed gas separation method using the gas separation system 102 of variant 2 further includes a second gas separation step in which mixed gas Gm containing gas A and gas B is supplied to the second gas separation device 12, and the internal space of the second gas separation device 12 is depressurized with the second vacuum pump 22 to separate the mixed gas Gm, thereby obtaining concentrated gas Gc having a higher content of gas A than the mixed gas Gm.
  • the mixed gas Gm is the second gas G2 discharged from the first gas separation device 11.
  • the second gas separation process of Modification 2 is carried out, for example, as follows. Below, the second gas separation process will be explained using an example in which the second gas separation device 12 has a second separation membrane 121.
  • the second gas G2 is supplied to the first chamber 123 (supply side space) of the second gas separation device 12 through the second gas supply path 52 .
  • the second chamber 124 (permeation side space) is depressurized by the second vacuum pump 22.
  • the second chamber 124 is depressurized through the permeation space outlet 124b using the second vacuum pump 22.
  • the mixed gas separation method may include a recovery step of recovering the concentrated gas Gc discharged from the second portion 542 of the concentrated gas discharge path 54 in the recovery section 84.
  • the mixed gas separation method may include a second gas recovery step of recovering the first non-permeable gas S2 (third gas G3) obtained in the first gas separation step in the recovery section 83.
  • the mixed gas separation method may further include a circulation step of circulating the second non-permeable gas S4 (non-concentrated gas Gs) obtained in the second gas separation step to the first-stage first gas separation device 11.
  • the second vacuum pump 22 is arranged in a concentrated gas discharge path 54 for discharging concentrated gas Gc from the second gas separation device 12.
  • the concentrated gas discharge path 54 corresponds to the first gas supply path 51 for supplying the first gas G1 to the first gas separation device 11.
  • the concentrated gas discharge path 54 is connected to the permeation space outlet 124b of the second gas separation device 12.
  • the mixed gas supply path 56 is a path for supplying the mixed gas Gm to the second gas separation device 12 during operation.
  • the mixed gas supply path 56 is connected to the supply space inlet 123a of the second gas separation device 12.
  • the mixed gas supply path 56 may be connected to a supply source (not shown) such as a combustion device.
  • the mixed gas Gm may be supplied to the mixed gas supply path 56 from a supply source such as a combustion device.
  • the concentrated gas discharge path 54 is a path for discharging concentrated gas Gc from the second gas separation device 12 during operation.
  • the concentrated gas discharge path 54 is connected to the permeate space outlet 124b of the second gas separation device 12.
  • a pump for controlling the flow rate of concentrated gas Gc may be disposed in the concentrated gas discharge path 54, for example.
  • the gas separation system 103 of variant 3 may further include a recovery unit 85 that recovers the non-concentrated gas Gs.
  • the non-concentrated gas discharge path 55 may be connected to the recovery unit 85.
  • the recovery unit 85 is, for example, a container that stores the non-concentrated gas Gs.
  • the non-concentrated gas discharge path 55 may merge with the mixed gas supply path 56 at a junction position (not shown in FIG. 9). By having the non-concentrated gas discharge path 55 merge with the mixed gas supply path 56, it is possible to reuse, for example, the non-concentrated gas Gs that contains gas A that was not completely separated in the second gas separation device 12.
  • the gas separation system 103 may include a first recovery path branching off from the first circulation path 31 downstream of the first booster 71, and a first recovery section connected to the first recovery path and recovering the second gas G2. In this case, the number of devices constituting the system can be reduced while still requiring the same processing power as the gas separation system 103 shown in Figure 9.
  • the concentrated gas discharge path 54 may have a first portion 541 and a second portion 542.
  • the first portion 541 is a portion that connects the permeation space outlet 124b of the second gas separation device 12 to the second vacuum pump 22.
  • the second portion 542 is a portion that connects the second vacuum pump 22 to the supply space inlet 113a of the first gas separation device 11.
  • the third gas discharge path 53 may merge with the mixed gas supply path 56 at a junction position 68.
  • the third gas discharge path 53 may be connected to a recovery section (not shown in FIG. 8) that recovers the third gas G3.
  • a second gas separation device 12 is arranged downstream of the first gas separation device 11.
  • the gas separation system 104 at least a portion of the second gas G2 discharged from the first-stage first gas separation device 11 can be used as a seal gas for the first-stage first vacuum pump 21, and at least a portion of the concentrated gas Gc discharged from the second-stage second gas separation device 12 can be used as a seal gas for the second-stage second vacuum pump 22, and/or at least a portion of the second gas G2 discharged from the first-stage first gas separation device 11 can be used as a seal gas for the second-stage second vacuum pump 22.
  • the first circulation path 31 may have a first portion 311 and a second portion 312.
  • the first portion 311 is a portion that connects the branch position 61 and the branch position 63.
  • the second portion 312 is a portion that connects the branch position 63 and the first vacuum pump 21.
  • the gas separation system 104 may also be equipped with a drain mechanism (not shown) that discharges moisture contained in the concentrated gas Gc used as the seal gas.
  • a drain mechanism not shown
  • moisture contained in the concentrated gas Gc used as the seal gas for example, if the concentrated gas Gc contains moisture, it is possible to prevent malfunctions in the components of the gas separation system 104 caused by moisture.
  • a switching valve (not shown) may be provided at the branch position 62.
  • a flow rate adjustment valve (not shown) may be provided in the second circulation path 32. With this configuration, the switching valve and the flow rate adjustment valve can adjust the flow rate of the concentrated gas Gc introduced into the second circulation path 32.
  • the concentrated gas discharge path 54 may have a third portion 543 in addition to the first portion 541 and the second portion 542.
  • the first portion 541 is a portion that connects the permeate space outlet 124b of the second gas separation device 12 to the second vacuum pump 22.
  • the second portion 542 is a portion that connects the second vacuum pump 22 to the branch position 62.
  • the third portion 543 is a portion that connects to the branch position 62.
  • the third circulation path 33 is a path that guides at least a portion of the second gas G2 to the second vacuum pump 22 as a seal gas for the second vacuum pump 22.
  • the third circulation path 33 branches off from the first circulation path 31 at branch position 63 and is connected to the seal gas inlet of the second vacuum pump 22.
  • the connection position of the third circulation path 33 is not limited to the example shown in Figure 10.
  • a switching valve (not shown) may be provided at the branch position 63.
  • a flow rate adjustment valve (not shown) may be provided in the third circulation path 33. With this structure, the flow rate of the second gas G2 introduced into the third circulation path 33 can be adjusted by the switching valve and the flow rate adjustment valve.
  • the flow rate of the second gas G2 supplied to the first vacuum pump 21, the flow rate of the second gas G2 supplied to the second vacuum pump 22, and the flow rate of the concentrated gas Gc supplied to the second vacuum pump 22 are each 12 NL/min or more.
  • the gas separation system 104 may include a second recovery path branching off from the second circulation path 32 downstream of the second booster 72, and a second recovery section connected to the second recovery path and recovering the concentrated gas Gc. In this case, the number of devices constituting the system can be reduced while still requiring the same processing power as the gas separation system 104 shown in Figure 10.
  • the control device 40 may adjust the flow rate of the second gas G2 supplied to the first vacuum pump 21 and/or the flow rate of the second gas G2 supplied to the second vacuum pump 22.
  • the control device 40 may adjust the flow rate of the concentrated gas Gc supplied to the second vacuum pump 22.
  • the control device 40 may adjust the flow rate of the second gas G2 introduced into the first circulation path 31 and/or the flow rate of the second gas G2 introduced into the third circulation path 33 by controlling the switching valve provided at the branch position 61, the switching valve provided at the branch position 63, the flow rate adjustment valve provided in the first circulation path 31, and the flow rate adjustment valve provided in the third circulation path 33.
  • the control device 40 may adjust the flow rate of the concentrated gas Gc introduced into the second circulation path 32 by controlling the switching valve provided at the branch position 62 and the flow rate adjustment valve provided in the second circulation path 32.
  • a buffer tank and a pressure reducing valve may be provided downstream of the second booster 72 in the second circulation path 32.
  • the mixed gas separation method using the gas separation system 104 of variant 4 further includes at least one process selected from the group consisting of a second circulation process in which at least a portion of the concentrated gas Gc discharged from the second gas separation device 12 is introduced into the second vacuum pump 22 as a seal gas for the second vacuum pump 22, and a third circulation process in which at least a portion of the second gas G2 discharged from the first gas separation device 11 is introduced into the second vacuum pump 22 as a seal gas for the second vacuum pump 22.
  • the mixed gas Gm is the second gas G2 discharged from the first gas separation device 11.
  • the second and third circulation processes of Modification 4 are carried out, for example, as follows. Below, the second and third circulation processes are explained using an example in which the second gas separation device 12 has a second separation membrane 121.
  • the flow rate of the second permeable gas S3 supplied to the second vacuum pump 22 may be adjusted by a switching valve provided at the branch position 62 and a flow rate adjustment valve provided in the second circulation path 32.
  • the mixed gas separation method may include a recovery step of recovering the concentrated gas Gc discharged from the third portion 543 of the concentrated gas discharge path 54 in the recovery section 84.
  • the mixed gas separation method may also include a third gas recovery step of recovering the first non-permeable gas S2 (third gas G3) obtained in the first gas separation step in the recovery section 83.
  • the mixed gas separation method may further include a circulation step of circulating the second non-permeable gas S4 (non-concentrated gas Gs) obtained in the second gas separation step to the first-stage first gas separation device 11.
  • (Variation 5) 11 is a schematic diagram showing an example of a gas separation system 105 of Modification 5.
  • the gas separation system 105 of Modification 5 has the same configuration as the gas separation system 103 of Modification 3, except that it further includes at least one selected from the group consisting of a second circulation path 32 that guides at least a portion of the concentrated gas Gc discharged from the second gas separation device 12 to the second vacuum pump 22 as a seal gas for the second vacuum pump 22, and a fourth circulation path 34 that guides at least a portion of the second gas G2 discharged from the first gas separation device 11 to the second vacuum pump 22 as a seal gas for the second vacuum pump 22.
  • the first gas separation device 11 in the gas separation system 105, is arranged downstream of the second gas separation device 12.
  • the gas separation system 105 at least a portion of the second gas G2 discharged from the second-stage first gas separation device 11 can be used as a seal gas for the second-stage first vacuum pump 21, and at least a portion of the concentrated gas Gc discharged from the first-stage second gas separation device 12 can be used as a seal gas for the first-stage second vacuum pump 22, and/or at least a portion of the second gas G2 discharged from the second-stage first gas separation device 11 can be used as a seal gas for the first-stage second vacuum pump 22.
  • the second circulation path 32 is a path that guides at least a portion of the concentrated gas Gc to the second vacuum pump 22 as a seal gas for the second vacuum pump 22.
  • the second circulation path 32 branches off from the concentrated gas exhaust path 54 at branch position 62 and is connected to the seal gas inlet of the second vacuum pump 22.
  • the connection position of the second circulation path 32 is not limited to the example shown in FIG. 11.
  • the second circulation path 32 may branch off from the exhaust port of the second vacuum pump 22 and be connected to the seal gas inlet of the second vacuum pump 22.
  • the gas separation system 105 may include a second booster 72 provided in the second circulation path 32.
  • the second booster 72 pressurizes the concentrated gas Gc as a seal gas supplied to the second vacuum pump 22. By continuously operating the second booster 72, the concentrated gas Gc can be obtained stably.
  • the second booster 72 may be equipped with a drain mechanism. As shown in FIG. 11, the moisture collected by the drain mechanism may be discharged to the outside via a second drain path 36 connected to the second booster 72.
  • a switching valve (not shown) may be provided at the branch position 64.
  • a flow rate adjustment valve (not shown) may be provided in the fourth circulation path 34. With this structure, the flow rate of the second gas G2 introduced into the fourth circulation path 34 can be adjusted by the switching valve and the flow rate adjustment valve.
  • the flow rate of the second gas G2 supplied to the first vacuum pump 21, the flow rate of the second gas G2 supplied to the second vacuum pump 22, and the flow rate of the concentrated gas Gc supplied to the second vacuum pump 22 are each 12 NL/min or more.
  • the control device 40 may adjust the flow rate of the second gas G2 supplied to the first vacuum pump 21 and/or the flow rate of the second gas G2 supplied to the second vacuum pump 22.
  • the control device 40 may adjust the flow rate of the concentrated gas Gc supplied to the second vacuum pump 22.
  • the control device 40 may adjust the flow rate of the second gas G2 introduced into the first circulation path 31 and/or the flow rate of the second gas G2 introduced into the fourth circulation path 34 by controlling the switching valve provided at the branch position 61, the switching valve provided at the branch position 64, the flow rate adjustment valve provided in the first circulation path 31, and the flow rate adjustment valve provided in the fourth circulation path 34.
  • the control device 40 may adjust the flow rate of the concentrated gas Gc introduced into the second circulation path 32 by controlling the switching valve provided at the branch position 62 and the flow rate adjustment valve provided in the second circulation path 32.
  • the flow rate of the second permeable gas S3 supplied to the second vacuum pump 22 may be adjusted by a switching valve provided at the branch position 62 and a flow rate adjustment valve provided in the second circulation path 32.
  • the flow rate of the first permeable gas S1 supplied to the second vacuum pump 22 may be adjusted by a switching valve provided at the branch position 64 and a flow rate adjustment valve provided in the fourth circulation path 34.
  • the mixed gas separation method may include a recovery step of recovering the second gas G2 discharged from the third portion 523 of the second gas discharge path 52 in the recovery section 82.
  • the mixed gas separation method may further include a circulation step of circulating the first non-permeable gas S2 (third gas G3) obtained in the first gas separation step to the first-stage second gas separation device 12.
  • the mixed gas separation method may include a fourth gas recovery step of recovering the second non-permeable gas S4 (non-concentrated gas Gs) obtained in the second gas separation step in the recovery section 85.
  • a second gas separation device 12 is disposed downstream of the first gas separation device 11.
  • the gas separation system 106 at least a portion of the second gas G2 discharged from the first-stage first gas separation device 11 can be used as a seal gas for the first-stage first vacuum pump 21, and at least a portion of the concentrated gas Gc discharged from the second-stage second gas separation device 12 can be used as a seal gas for the second-stage second vacuum pump 22, and/or at least a portion of the second gas G2 discharged from the first-stage first gas separation device 11 can be used as a seal gas for the second-stage second vacuum pump 22, and/or at least a portion of the concentrated gas Gc discharged from the second-stage second gas separation device 12 can be used as a seal gas for the first-stage first vacuum pump 21.
  • the second gas G2 is supplied to the first vacuum pump 21 via the first circulation path 31 and/or to the second vacuum pump 22 via the third circulation path 33.
  • the concentrated gas Gc is supplied to the second vacuum pump 22 via the second circulation path 32 and/or to the first vacuum pump 21 via the fourth circulation path 34.
  • This configuration further suppresses a decrease in the content of gas A in the finally recovered separated gas.
  • the gas separation system 106 of variant 6 can recover a separated gas with an even higher concentration while employing a vacuum pump that requires a seal gas with excellent pumping efficiency.
  • the second circulation path 32 may have a first portion 321 and a second portion 322.
  • the first portion 321 is a portion that connects the branch position 62 and the branch position 65.
  • the second portion 322 is a portion that connects the branch position 65 and the second vacuum pump 22.
  • the fourth circulation path 34 is a path that guides at least a portion of the concentrated gas Gc to the first vacuum pump 21 as a seal gas for the first vacuum pump 21.
  • the fourth circulation path 34 branches off from the second circulation path 32 at branch position 65 and is connected to the seal gas inlet of the first vacuum pump 21.
  • the connection position of the fourth circulation path 34 is not limited to the example shown in Figure 12.
  • a switching valve (not shown) may be provided at branch position 65.
  • a flow rate adjustment valve (not shown) may be provided in fourth circulation path 34. With this structure, the switching valve and flow rate adjustment valve can adjust the flow rate of concentrated gas Gc introduced into fourth circulation path 34.
  • the flow rate of the second gas G2 supplied to the first vacuum pump 21, the flow rate of the second gas G2 supplied to the second vacuum pump 22, the flow rate of the concentrated gas Gc supplied to the first vacuum pump 21, and the flow rate of the concentrated gas Gc supplied to the second vacuum pump 22 are each 12 NL/min or more.
  • the upper limit of the flow rate of the second gas G2 supplied to the first vacuum pump 21, the upper limit of the flow rate of the second gas G2 supplied to the second vacuum pump 22, the upper limit of the flow rate of the concentrated gas Gc supplied to the first vacuum pump 21, and the upper limit of the flow rate of the concentrated gas Gc supplied to the second vacuum pump 22 are no particular limitations on the upper limit of the flow rate of the second gas G2 supplied to the first vacuum pump 21, the upper limit of the flow rate of the second gas G2 supplied to the second vacuum pump 22, the upper limit of the flow rate of the concentrated gas Gc supplied to the first vacuum pump 21, and the upper limit of the flow rate of the concentrated gas Gc supplied to the second vacuum pump 22.
  • the gas separation system 200 had the same configuration as the gas separation system 106 of Variation 6 shown in FIG. 12 (some elements are omitted in FIG. 13 ).
  • a carbon dioxide separation membrane with a CO2 permeation rate of 500 GPU, an N2 permeation rate of 16.67 GPU, and a separation coefficient ⁇ of 30 was used as the first separation membrane 211a provided in the first-stage first gas separation device 211 and the second separation membrane 212a provided in the second-stage second gas separation device 212.
  • the permeation rates of the second gas F2 permeating through the first separation membrane 211a and the fourth gas F4 permeating through the second separation membrane 212a were both set to 500 GPU.
  • the pump efficiencies of the first vacuum pump 221 and the second vacuum pump 222 were both set to 40%.
  • the supply conditions for the first gas F1 supplied to the first-stage first gas separation device 211 were set as follows: [Supply Conditions of First Gas F1] CO2 weight: 45.3kg/hr (4800NL/min) Composition (volume ratio): Gas A: CO 2 8.5%, Gas B: N 2 71.5%, Other gases: O 2 5%, H 2 O 15% Pressure: 101.33 kPa Temperature: 25°C
  • the permeation rate of the second gas F2 permeating through the first separation membrane 511a and the permeation rate of the fourth gas F4 permeating through the second separation membrane 512a were both set to 500 GPU.
  • the pump efficiencies of the first vacuum pump 521 and the second vacuum pump 522 were both set to 40%.
  • the supply conditions for the first gas F1 supplied to the first-stage first gas separation device 511 were set to the same as those in the gas separation system 200.
  • the amount (circulation flow rate) of the fourth gas F4 pressurized by the compressor 272 and returned to the second vacuum pump 222 through the second circulation path 232 was set to 12 NL/min and 60 NL/min, and for each case, the sum of the processing power (kWh/kg-CO 2 ) of the second vacuum pump 222, the compressor 272, and the compressor 223 was calculated when attempting to supply the fourth gas F4 at 250 NL/min to the recovery section 284.
  • process modeling software Symmetry manufactured by Schlumberger was used.
  • the gas separation system 202 includes a recovery path 291 branching from the second portion 254b of the second discharge path 254 downstream of the compressor 272, and a recovery section 292 connected to the recovery path 291 and recovering the fourth gas F4.
  • the pump efficiencies of the first vacuum pump 221 and the second vacuum pump 222 were both set to 40%.
  • the supply conditions of the first gas F1 supplied to the first-stage first gas separation device 211 were set to the same as those of the gas separation system 200.
  • the supply pressure of the compressor 272 was set to 1 MPaG.
  • the fourth gas F4 was reduced in pressure to 0.5 MPaG by a pressure reducing valve (not shown) provided downstream of the compressor 272 in the second circulation path 232, and then supplied to the second vacuum pump 222.
  • the filling processing rate of the recovery section 292 was set to 250 N/min (258 t/year).
  • the amount (circulation flow rate) of the fourth gas F4 pressurized by the compressor 272 and returned to the second vacuum pump 222 through the second circulation path 232 was set to 12 NL/min and 60 NL/min, and for each case, the sum of the processing power (kWh/kg-CO 2 ) of the second vacuum pump 222, the compressor 272, and the compressor 224 was calculated when attempting to supply the fourth gas F4 at 250 NL/min to the recovery section 292.
  • process modeling software Symmetry manufactured by Schlumberger was used.
  • the simulation results for calculation examples 7 to 9 are shown in Table 2.
  • the number of devices refers to the number of devices, excluding the recovery section, located downstream of the second discharge path 254.
  • the first gas F1 supplied to the first-stage gas separation device contained carbon dioxide as gas A and nitrogen as gas B.
  • the gas supplied to the first-stage gas separation device is not limited to that used in the above example.
  • the gas separation system of this embodiment is suitable for separating mixed gases, such as mixed gases containing carbon dioxide and nitrogen.
  • the gas separation system of this embodiment is suitable for efficiently recovering carbon dioxide from exhaust gases emitted from combustion devices such as factories or power plants.

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Abstract

本発明のガス分離システム１００は、ガスＡ及びガスＡとは異なるガスＢを含む第１ガスＧ１を分離して、第１ガスＧ１よりもガスＡの含有率が高い第２ガスＧ２を得る第１ガス分離装置１１と、第１ガス分離装置１１の内部空間を減圧する第１真空ポンプ２１と、第２ガスＧ２の少なくとも一部を第１真空ポンプ２１のシールガスとして第１真空ポンプ２１に導く第１循環経路３１とを備える。

Description

ガス分離システム及び混合ガスの分離方法
　本発明は、ガス分離システム及び混合ガスの分離方法に関する。
　近年、環境規制などの観点から、混合ガスから各成分を分離して回収する技術が注目されている。例えば、工場又は発電所などでは、燃焼装置から二酸化炭素及び窒素などを含む混合ガスが排出される。例えば、特許文献１には、ボイラの排ガスを減圧方式の膜分離ユニットで分離することによって、排ガスからＣＯ2及びＳＯ2を除去するプロセスが記載されている。例えば、特許文献２には、水素以外の可燃性ガスと水素とを含む元燃料ガスから水素を分離し、一次側から水素が低減された燃料ガスを取り出すとともに二次側から水素が濃縮されたガスを取り出す水素分離手段とを備える水素分離システムが記載されている。特許文献１に記載される分離システムでは、減圧手段で二次側を減圧しながら、元燃料ガスからの水素分離を行っている。
特表２０２０－５０１８８４号公報 特開２０１３－１８１０６８号公報
　シールガスを必要とする真空ポンプは、他の真空ポンプに比べてポンプ効率に優れる。しかし、本発明者らは、特許文献１又は２に記載されるような減圧方式の分離システムの減圧装置として、シールガスを必要とする真空ポンプを採用した場合、分離された濃縮ガス（以下、単に分離ガスということがある。）がシールガスによって希釈されることを見出した。シールガスによって分離ガスが希釈されると、高濃度の分離ガスを回収することが難しい。
　本発明は、ポンプ効率に優れたシールガスを必要とする真空ポンプを採用しつつ、高濃度の分離ガスを回収することに適したガス分離システム及び混合ガスの分離方法を提供することを目的とする。
　本発明は、その一側面から、
　ガスＡ及び前記ガスＡとは異なるガスＢを含む第１ガスを分離して、前記第１ガスよりも前記ガスＡの含有率が高い第２ガスを得る第１ガス分離装置と、
　前記第１ガス分離装置の内部空間を減圧する第１真空ポンプと、
　前記第２ガスの少なくとも一部を前記第１真空ポンプのシールガスとして前記第１真空ポンプに導く第１循環経路と、
を備える、ガス分離システム、
を提供する。
　本発明は、別の側面から、
　ガスＡ及び前記ガスＡとは異なるガスＢを含む第１ガスを第１ガス分離装置に供給し、前記第１ガス分離装置の内部空間を第１真空ポンプで減圧することによって前記第１ガスを分離して、前記第１ガスよりも前記ガスＡの含有率が高い第２ガスを得る第１ガス分離工程と、
　前記第２ガスの少なくとも一部を前記第１真空ポンプのシールガスとして前記第１真空ポンプに供給する第１循環工程と、
を含む、混合ガスの分離方法、
を提供する。
　本発明によれば、ポンプ効率に優れたシールガスを必要とする真空ポンプを採用しつつ、高濃度の分離ガスを回収することに適したガス分離システム及び混合ガスの分離方法を提供できる。
本発明の一実施形態にかかるガス分離システム一例を示す概略構成図である。 第１ガス分離装置の一例を示す概略断面図である。 第１分離膜の一例を示す概略断面図である。 第１ガス分離装置の別の一例を示す概略斜視図である。 変形例１のガス分離システムの一例を示す概略構成図である。 変形例２のガス分離システムの一例を示す概略構成図である。 第２ガス分離装置の一例を示す概略断面図である。 第２分離膜の一例を示す概略断面図である。 変形例３のガス分離システムの一例を示す概略構成図である。 変形例４のガス分離システムの一例を示す概略構成図である。 変形例５のガス分離システムの一例を示す概略構成図である。 変形例６のガス分離システムの一例を示す概略構成図である。 計算例１～５で用いたガス分離システムを説明するための概略構成図である。 計算例６で用いたガス分離システムを説明するための概略構成図である。 計算例７で用いたガス分離システムを説明するための概略構成図である。 計算例８で用いたガス分離システムを説明するための概略構成図である。 計算例９で用いたガス分離システムを説明するための概略構成図である。
　本発明の第１態様にかかるガス分離システムは、
　ガスＡ及び前記ガスＡとは異なるガスＢを含む第１ガスを分離して、前記第１ガスよりも前記ガスＡの含有率が高い第２ガスを得る第１ガス分離装置と、
　前記第１ガス分離装置の内部空間を減圧する第１真空ポンプと、
　前記第２ガスの少なくとも一部を前記第１真空ポンプのシールガスとして前記第１真空ポンプに導く第１循環経路と、
を備える。
　本発明の第２態様において、例えば、第１態様にかかるガス分離システムは、前記ガスＡ及び前記ガスＢを含む混合ガスを分離して、前記混合ガスよりも前記ガスＡの含有率が高い濃縮ガスを得る第２ガス分離装置と、前記第２ガス分離装置の内部空間を減圧する第２真空ポンプと、さらに備え、（ｉ）前記混合ガスが、前記第１ガス分離装置から排出された前記第２ガスである、又は、（ｉｉ）前記濃縮ガスが、前記第１ガス分離装置に供給される前記第１ガスである。
　本発明の第３態様において、例えば、第２態様にかかるガス分離システムでは、上記（ｉ）を満たすとき、前記第２ガス分離装置から排出された前記濃縮ガスの少なくとも一部を前記第２真空ポンプのシールガスとして前記第２真空ポンプに導く第２循環経路、及び、前記第１ガス分離装置から排出された前記第２ガスの少なくとも一部を前記第２真空ポンプのシールガスとして前記第２真空ポンプに導く第３循環経路からなる群から選択される少なくとも１つをさらに備え、上記（ｉｉ）を満たすとき、前記第２ガス分離装置から排出された前記濃縮ガスの少なくとも一部を前記第２真空ポンプのシールガスとして前記第２真空ポンプに導く第２循環経路、及び、前記第１ガス分離装置から排出された前記第２ガスの少なくとも一部を前記第２真空ポンプのシールガスとして前記第２真空ポンプに導く第４循環経路からなる群から選択される少なくとも１つをさらに備える。
　本発明の第４態様において、例えば、第１～第３態様のいずれか１つにかかるガス分離システムでは、前記第１ガス分離装置は、前記ガスＡを優先的に透過させる第１分離膜を有する。
　本発明の第５態様において、例えば、第２～第４態様のいずれか１つにかかるガス分離システムでは、前記第２ガス分離装置は、前記ガスＡを優先的に透過させる第２分離膜を有する。
　本発明の第６態様において、例えば、第１～第５態様のいずれか１つにかかるガス分離システムは、前記第１循環経路に設けられた第１昇圧機をさらに備える。
　本発明の第７態様において、例えば、第６態様にかかるガス分離システムは、前記第１昇圧機の下流側で前記第１循環経路から分岐する第１回収経路と、前記第１回収経路に接続され、前記第２ガスを回収する第１回収部と、をさらに備える。
　本発明の第８態様において、例えば、第３～第７態様のいずれか１つにかかるガス分離システムは、前記第２循環経路に設けられた第２昇圧機をさらに備える。
　本発明の第９態様において、例えば、第８態様にかかるガス分離システムは、前記第２昇圧機の下流側で前記第２循環経路から分岐する第２回収経路と、前記第２回収経路に接続され、前記第１ガスを回収する第２回収部と、をさらに備える。
　本発明の第１０態様において、例えば、第１～第９態様のいずれか１つにかかるガス分離システムは、前記シールガスに含まれる水分を排出するドレイン機構をさらに備える。
　本発明の第１１態様において、例えば、第１～第１０態様のいずれか１つにかかるガス分離システムでは、前記第１ガスは、前記ガスＡとして二酸化炭素を含み、かつ前記ガスＢとして窒素を含む。
　本発明の第１２態様にかかる混合ガスの分離方法は、
　ガスＡ及び前記ガスＡとは異なるガスＢを含む第１ガスを第１ガス分離装置に供給し、前記第１ガス分離装置の内部空間を第１真空ポンプで減圧することによって前記第１ガスを分離して、前記第１ガスよりも前記ガスＡの含有率が高い第２ガスを得る第１ガス分離工程と、
　前記第２ガスの少なくとも一部を前記第１真空ポンプのシールガスとして前記第１真空ポンプに供給する第１循環工程と、
を含む。
　本発明の第１３態様において、例えば、第１２態様にかかる混合ガスの分離方法は、前記ガスＡ及び前記ガスＢを含む混合ガスを第２ガス分離装置に供給し、前記第２ガス分離装置の内部空間を第２真空ポンプで減圧することによって前記混合ガスを分離して、前記混合ガスよりも前記ガスＡの含有率が高い濃縮ガスを得る第２ガス分離工程をさらに含み、（ｉ）前記混合ガスが、前記第１ガス分離装置から排出された前記第２ガスである、又は、（ｉｉ）前記濃縮ガスが、前記第１ガス分離装置に供給される前記第１ガスである。
　本発明の第１４態様において、例えば、第１３態様にかかる混合ガスの分離方法は、上記（ｉ）を満たすとき、前記第２ガス分離装置から排出された前記濃縮ガスの少なくとも一部を前記第２真空ポンプのシールガスとして前記第２真空ポンプに導く第２循環工程、及び、前記第１ガス分離装置から排出された前記第２ガスの少なくとも一部を前記第２真空ポンプのシールガスとして前記第２真空ポンプに導く第３循環工程からなる群から選択される少なくとも１つをさらに含み、上記（ｉｉ）を満たすとき、前記第２ガス分離装置から排出された前記濃縮ガスの少なくとも一部を前記第２真空ポンプのシールガスとして前記第２真空ポンプに導く第２循環工程、及び、前記第１ガス分離装置から排出された前記第２ガスの少なくとも一部を前記第２真空ポンプのシールガスとして前記第２真空ポンプに導く第４循環工程からなる群から選択される少なくとも１つをさらに含む。
　本発明の第１５態様において、例えば、第１２～第１４態様のいずれか１つにかかる混合ガスの分離方法では、前記第１ガスは、前記ガスＡとして二酸化炭素を含み、かつ前記ガスＢとして窒素を含む。
　以下、本発明の詳細を説明するが、以下の説明は、本発明を特定の実施形態に制限する趣旨ではない。
＜ガス分離システム＞
　図１は、本発明の一実施形態にかかるガス分離システム１００の概略構成図である。図１に示すように、ガス分離システム１００は、第１ガス分離装置１１、第１真空ポンプ２１、及び第１循環経路３１を備える。第１ガス分離装置１１は、ガスＡ及びガスＡとは異なるガスＢを含む第１ガスＧ１を分離して、第１ガスＧ１よりもガスＡの含有率が高い第２ガスＧ２を得る装置である。第１真空ポンプ２１は、シールガスを必要とする真空ポンプであって、第１ガス分離装置１１の内部空間を減圧する減圧装置である。第１循環経路３１は、第２ガスＧ２の少なくとも一部を第１真空ポンプ２１のシールガスとして第１真空ポンプ２１に導く経路である。
　シールガスとは、軸シール、真空度の向上、反応生成物の発生の抑制、腐食の抑制、長寿命化などを目的として、真空ポンプに供給されるガスである。従来、シールガスとしては不活性ガスが使用される。通常、ガス分離装置による分離ガスとシールガスとは、真空ポンプから一緒に排出される。そのため、特許文献１又は２に記載されるような減圧方式の分離システムの減圧装置として、シールガスを必要とする真空ポンプを採用した場合、分離ガスがシールガス（不活性ガス）によって希釈され、高濃度の分離ガスを回収することが難しい。
　本実施形態におけるガス分離システム１００によれば、第１ガスＧ１よりもガスＡの含有率が高い第２ガスＧ２の少なくとも一部を第１真空ポンプ２１のシールガスとして採用することができる。第２ガスＧ２は、第１循環経路３１を経て第１真空ポンプ２１に供給される。そのため、最終的に回収される分離ガスに含まれるガスＡの含有率の低下を抑制することができる。このように、ガス分離システム１００によれば、ポンプ効率に優れたシールガスを必要とする真空ポンプを採用しつつ、高濃度の分離ガスを回収することができる。
　第１ガス分離装置１１は、第１ガスＧ１を分離して、第１ガスＧ１よりもガスＡの含有率が高い第２ガスＧ２を得ることができる装置である限り、特に限定されない。例えば、第１ガス分離装置１１は、分離膜によって第１ガスＧ１を分離して、第２ガスＧ２を得る膜分離方法を採用するものであってもよく、吸着剤によって第１ガスＧ１を分離して、第２ガスＧ２を得る物理吸着方法を採用するものであってもよい。物理吸着方法は、例えば、ＰＶＳＡ（Pressure Vacuum Swing Adsorption）方式、ＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）方式、ＴＳＡ（Temperature Swing Adsorption）方式、ＰＴＳＡ（Pressure and Temperature Swing Adsorption）方式などを含む。ＰＶＳＡ方式、ＰＳＡ方式、ＴＳＡ方式、及びＰＴＳＡ方式は、活性炭又は多孔質樹脂などの担体に、炭酸カリウム又はアミンなどの化学吸着成分を担持させた吸着剤を使用してガスを分離する方式である。ＰＶＳＡ方式では、強制的に真空ポンプで吸引することにより、吸着剤の圧力による吸着能力の差を利用してガスを分離する。ＰＳＡ方式では、吸着剤の圧力による吸着能力の差を利用してガスを分離する。ＴＳＡ方式では、吸着剤の温度による吸着能力の差を利用してガスを分離する。ＰＴＳＡ方式は、吸着剤の圧力及び温度による吸着能力の差を利用してガスを分離する。第１ガス分離装置１１が物理吸着方法を採用するものである場合、第１ガス分離装置１１は、ＰＶＳＡ方式を採用するものであってもよい。
　第１ガスＧ１は、酸性ガスを含む。第１ガスＧ１は、例えば、二酸化炭素、メタン、水素、窒素、酸素、ヘリウム、アルゴン、プロパン、プロピレンを含んでいてもよい。第１ガスＧ１は、ガスＡ及びガスＡとは異なるガスＢを含む。ガスＡ及びガスＢとしては、例えば、窒素、二酸化炭素などが挙げられる。例えば、第１ガスＧ１は、ガスＡとして二酸化炭素を含み、かつガスＢとして窒素を含んでいてもよい。第１ガスＧ１は、ガスＡとして窒素を含み、かつガスＢとして二酸化炭素を含んでいてもよい。
　第１ガス分離装置１１が膜分離方法を採用するものである場合、第１ガス分離装置１１は、第１ガスＧ１を分離する第１分離膜１１１を有していてもよい。第１分離膜１１１によって第１ガスＧ１を分離して、第２ガスＧ２を得ることができる。
［第１ガス分離装置］
　図２は、ガス分離システム１００が備える第１ガス分離装置１１の一例を示す概略断面図である。図２の例では、第１ガス分離装置１１は、供給された第１ガスＧ１を分離する第１分離膜１１１を有している。第１分離膜１１１によって得られた第２ガスＧ２は、第１ガスＧ１よりもガスＡの含有率が高い。
　第１ガス分離装置１１が有する第１分離膜１１１は、第１ガスＧ１を第１透過ガスＳ１と第１非透過ガスＳ２とに分離する分離膜と言い換えることができる。第１透過ガスＳ１が第２ガスＧ２であってもよく、第１非透過ガスＳ２が第２ガスＧ２であってもよい。
　図２に示すように、第１ガス分離装置１１は、第１分離膜１１１及び容器１１２を備える。容器１１２は、第１室１１３及び第２室１１４を有する。第１室１１３は、第１ガスＧ１が供給される供給空間として機能する。第２室１１４は、第１透過ガスＳ１が供給される透過空間として機能する。第１透過ガスＳ１は、第１ガスＧ１が第１分離膜１１１を透過することによって得られる。
　第１分離膜１１１は、容器１１２の内部に配置されている。容器１１２の内部において、第１分離膜１１１は、第１室１１３と第２室１１４とを隔てている。第１分離膜１１１は、容器１１２の１対の壁面の一方から他方まで延びている。
　第１室１１３は、供給空間入口１１３ａ及び供給空間出口１１３ｂを有する。第２室１１４は、透過空間出口１１４ｂを有する。供給空間入口１１３ａは、第１ガスＧ１を供給側空間（第１室１１３）に供給するための開口である。透過空間出口１１４ｂは、第１透過ガスＳ１を透過側空間（第２室１１４）から排出するための開口である。供給空間出口１１３ｂは、第１分離膜１１１を透過しなかった第１非透過ガスＳ２（第３ガスＧ３）を供給側空間（第１室１１３）から排出するための開口である。供給空間入口１１３ａ、供給空間出口１１３ｂ及び透過空間出口１１４ｂのそれぞれは、例えば、容器１１２の壁面に形成されている。
　第１ガス分離装置１１は、流通式（連続式）の膜分離方法に適している。ただし、第１ガス分離装置１１は、バッチ式の膜分離方法に用いられてもよい。
　第１分離膜１１１の構成は、特に限定されない。図３は、図２に示す第１ガス分離装置１１が備える第１分離膜１１１の一例を示す概略断面図である。図３に示すように、第１分離膜１１１は、分離機能層１、分離機能層１を支持する多孔性支持体３、及び、分離機能層１と多孔性支持体３との間に配置されている中間層２を備えていてもよい。中間層２は、例えば、分離機能層１及び多孔性支持体３のそれぞれに直接接している。
　第１分離膜１１１は、ガスＡを優先的に透過させる分離膜であってもよい。例えば、第１ガスＧ１が、ガスＡとして二酸化炭素を含み、かつガスＢとして窒素を含んでいる場合、第１分離膜１１１は、第１ガスＧ１に含まれる二酸化炭素（ガスＡ）を優先的に透過させることができる二酸化炭素分離膜であってもよい。例えば、第１ガスＧ１が、ガスＡとして窒素を含み、かつガスＢとして二酸化炭素を含んでいる場合、第１分離膜１１１は、第１ガスＧ１に含まれる窒素（ガスＡ）を優先的に透過させることができる窒素分離膜であってもよい。
　第１分離膜１１１が二酸化炭素分離膜である場合、第１透過ガスＳ１における二酸化炭素（ガスＡ）の含有率は、第１ガスＧ１における二酸化炭素の含有率よりも高い。一方、第１非透過ガスＳ２における二酸化炭素の含有率は、第１ガスＧ１における二酸化炭素の含有率よりも低い。すなわち、第１分離膜１１１が二酸化炭素分離膜である場合、第１透過ガスＳ１が第２ガスＧ２に相当する。
（分離機能層）
　第１分離膜１１１が二酸化炭素分離膜である場合、分離機能層１は、第１ガスＧ１に含まれる二酸化炭素（ガスＡ）を優先的に透過させることができる層である。分離機能層１は、樹脂を含むことが好ましい。分離機能層１に含まれる樹脂としては、例えば、ポリエーテルブロックアミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、酢酸セルロース樹脂、シリコーン樹脂及びフッ素樹脂が挙げられる。分離機能層１は、ポリエーテルブロックアミド樹脂、ポリイミド樹脂、又は酢酸セルロース樹脂を含むことが好ましく、ポリエーテルブロックアミド樹脂を含むことがより好ましい。分離機能層１は、好ましくは、実質的に樹脂からなる。本明細書において、「実質的に～からなる」は、言及された材料の本質的特徴を変更する他の成分を排除することを意味し、例えば９５ｗｔ％以上、さらには９９ｗｔ％以上が当該材料により構成されていることを意味する。
　分離機能層１の厚みは、例えば５０μｍ以下であり、好ましくは２５μｍ以下であり、より好ましくは１５μｍ以下であり、さらに好ましくは１０μｍ以下であり、特に好ましくは５μｍ以下である。分離機能層１の厚みは、０．０１μｍ以上であってもよく、０．０５μｍ以上であってもよく、０．１μｍ以上であってもよい。
（中間層）
　中間層２は、例えば、樹脂を含み、樹脂（マトリクス）に分散したナノ粒子をさらに含んでいてもよい。ナノ粒子は、マトリクス内で互いに離間していてもよく、部分的に凝集していてもよい。マトリクスの材料は、特に限定されず、例えば、ポリジメチルシロキサンなどのシリコーン樹脂；ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂；ポリエチレンオキシドなどのエポキシ樹脂；ポリイミド樹脂；ポリスルホン樹脂；ポリトリメチルシリルプロピン、ポリジフェニルアセチレンなどのポリアセチレン樹脂；ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン樹脂が挙げられる。マトリクスは、シリコーン樹脂を含むことが好ましい。
　ナノ粒子は、無機材料を含んでいてもよく、有機材料を含んでいてもよい。ナノ粒子に含まれる無機材料としては、例えば、シリカ、チタニア及びアルミナが挙げられる。ナノ粒子は、シリカを含むことが好ましい。
　中間層２の厚さは、特に限定されず、例えば５０μｍ未満であり、好ましくは４０μｍ以下であり、より好ましくは３０μｍ以下であり、さらに好ましくは２５μｍ以下であり、特に好ましくは１０μｍ以下であり、最も好ましくは５μｍ以下である。中間層２の厚さの下限値は、特に限定されず、０．０１μｍであってもよく、１μｍであってもよい。中間層２は、例えば、５０μｍ未満の厚さを有する層である。
（多孔性支持体）
　多孔性支持体３は、中間層２を介して分離機能層１を支持する。多孔性支持体３としては、例えば、不織布；多孔質ポリテトラフルオロエチレン；芳香族ポリアミド繊維；多孔質金属；焼結金属；多孔質セラミック；多孔質ポリエステル；多孔質ナイロン；活性化炭素繊維；ラテックス；シリコーン；シリコーンゴム；ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド及びポリフェニレンオキシドからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む透過性（多孔質）ポリマー；連続気泡又は独立気泡を有する金属発泡体；連続気泡又は独立気泡を有するポリマー発泡体；シリカ；多孔質ガラス；メッシュスクリーンなどが挙げられる。多孔性支持体３は、これらのうちの２種以上を組み合わせたものであってもよい。
　多孔性支持体３は、例えば０．０１～０．４μｍの平均孔径を有する。多孔性支持体３の厚みは、特に限定されず、例えば１０μｍ以上であり、好ましくは２０μｍ以上であり、より好ましくは５０μｍ以上である。多孔性支持体３の厚みは、例えば３００μｍ以下であり、好ましくは２００μｍ以下であり、より好ましくは１５０μｍ以下である。
　第１分離膜１１１が窒素分離膜である場合、第１透過ガスＳ１における二酸化炭素（ガスＢ）の含有率は、第１ガスＧ１における二酸化炭素の含有率よりも低い。一方、第１非透過ガスＳ２における二酸化炭素の含有率は、第１ガスＧ１における二酸化炭素の含有率よりも高い。すなわち、第１分離膜１１１が窒素分離膜である場合、第１非透過ガスＳ２が第２ガスＧ２に相当する。
（分離機能層）
　第１分離膜１１１が窒素分離膜である場合、分離機能層１は、第１ガスＧ１に含まれる窒素を優先的に透過させることができる層である。
（中間層）
　中間層２としては、第１分離膜１１１が二酸化炭素分離膜である場合の中間層２として挙げたものを用いることができる。
（多孔性支持体）
　多孔性支持体３としては、第１分離膜１１１が二酸化炭素分離膜である場合の多孔性支持体３として挙げたものを用いることができる。
　第１分離膜１１１の構成は、図３に示す例に限定されない。第１分離膜１１１は、例えば、分離機能層１と、分離機能層１の一方の面側に配置され、分離機能層１を支持する多孔性支持体３とから構成されていてもよい。第１分離膜１１１は、例えば、分離機能層１と、分離機能層１の一方の面側に配置され、分離機能層１を保護する保護層と、分離機能層１の他方の面側に配置され、分離機能層１を支持する多孔性支持体３とから構成されていてもよい。保護層として、中間層２について説明した材料を含むものを使用できる。
［第１真空ポンプ］
　第１真空ポンプ２１は、シールガスを必要とする真空ポンプである。第１真空ポンプ２１は、第１ガス分離装置１１の内部空間を減圧することができる。第１ガス分離装置１１が第１分離膜１１１を有する場合、第１真空ポンプ２１は、第１ガス分離装置１１の透過側空間（第２室１１４）を減圧することができる。言い換えると、第１真空ポンプ２１によって、第１ガス分離装置１１の供給側空間（第１室１１３）と透過側空間（第２室１１４）との間において、差圧を生じさせる、又は、差圧を増加させることができる。第１真空ポンプ２１は、典型的には気体輸送式の真空ポンプであり、往復運動式の真空ポンプ又は回転式の真空ポンプなどが挙げられる。往復運動式の真空ポンプとしては、ダイヤフラム型又は揺動ピストン型の真空ポンプが挙げられる。回転式の真空ポンプとしては、液封ポンプ；油回転ポンプ（ロータリポンプ）；メカニカルブースターポンプ；ルーツ型、クロー型、スクリュー型、ターボ型、スクロール型などの各種ドライポンプなどが挙げられる。スクリュー型のドライポンプは、ポンプ効率に優れるため好適に用いられる。第１真空ポンプ２１は、回転数などを変化させるための可変速機構を備えていてもよい。可変速機構の例は、ポンプのモータを駆動するインバータである。可変速機構でポンプの回転数などを制御することによって、第１ガス分離装置１１の内部空間の圧力を適切に調節することができる。
　第１真空ポンプ２１は、複数の真空ポンプの集合体であってもよい。すなわち、第１真空ポンプ２１は、複数の真空ポンプのそれぞれによって第１ガス分離装置１１の透過側空間（第２室１１４）を減圧できるように構成されていてもよい。この構成によれば、稼働する真空ポンプの数を調整することによって、第１ガス分離装置１１の透過側空間の圧力を適切に調節することができる。
　図１の例では、第１真空ポンプ２１は、第１ガス分離装置１１から第２ガスＧ２を排出するための第２ガス排出経路５２に配置されている。第１ガス分離装置１１が第１分離膜１１１を有する場合、第２ガス排出経路５２は、第１ガス分離装置１１の透過空間出口１１４ｂに接続されている。
［ガス経路］
　図１に示すように、ガス分離システム１００は、第１循環経路３１以外に、ガス経路として、第１ガス供給経路５１、第２ガス排出経路５２、及び第３ガス排出経路５３をさらに備えていてもよい。
　第１ガス供給経路５１は、運転時に、第１ガス分離装置１１に第１ガスＧ１を供給するための経路である。第１ガス分離装置１１が第１分離膜１１１を有する場合、第１ガス供給経路５１は、第１ガス分離装置１１の供給空間入口１１３ａに接続されている。第１ガス供給経路５１は、燃焼装置などの供給源（不図示）に接続されていてもよい。燃焼装置などの供給源から第１ガス分離装置１１に第１ガスＧ１が供給されてもよい。
　第２ガス排出経路５２は、運転時に、第１ガス分離装置１１から第２ガスＧ２を排出するための経路である。第１ガス分離装置１１が第１分離膜１１１を有する場合、第２ガス排出経路５２は、第１ガス分離装置１１の透過空間出口１１４ｂに接続されている。第２ガス排出経路５２には、例えば、第２ガスＧ２の流量を制御するポンプが配置されていてもよい。
　第３ガス排出経路５３は、運転時に、第１ガス分離装置１１から第３ガスＧ３を排出するための経路である。第１ガス分離装置１１が第１分離膜１１１を有する場合、第３ガス排出経路５３は、第１ガス分離装置１１の供給空間出口１１３ｂに接続されている。第３ガス排出経路５３には、例えば、第３ガスＧ３の流量を制御するポンプが配置されていてもよい。
　図１に示すように、第２ガス排出経路５２は、第１部分５２１、第２部分５２２、及び第３部分５２３を有していてもよい。第１ガス分離装置１１が第１分離膜１１１を有する場合、第１部分５２１は、第１ガス分離装置１１の透過空間出口１１４ｂと第１真空ポンプ２１とを接続する部分である。第２部分５２２は、第１真空ポンプ２１と分岐位置６１とを接続する部分である。第３部分５２３は、分岐位置６１に接続する部分である。
　第１循環経路３１は、第２ガスＧ２の少なくとも一部を第１真空ポンプ２１のシールガスとして第１真空ポンプ２１に導く経路である。図１の例では、第１循環経路３１は、分岐位置６１において、第２ガス排出経路５２から分岐し、第１真空ポンプ２１のシールガス導入口に接続されている。ただし、第１循環経路３１の接続位置は、図１に示す例に限られない。例えば、第１循環経路３１は、第１真空ポンプ２１の排出口から分岐し、第１真空ポンプ２１のシールガス導入口に接続されていてもよい。
　図１に示すように、ガス分離システム１００は、第１循環経路３１に設けられた第１昇圧機７１を備えていてもよい。第１昇圧機７１は、第１真空ポンプ２１へ供給されるシールガスとしての第２ガスＧ２を加圧する。第１昇圧機７１を連続運転することにより、第２ガスＧ２を安定して得ることができる。
　第１昇圧機７１は、第１真空ポンプ２１へ供給されるシールガスとしての第２ガスＧ２を加圧することができる限り、特に限定されない。第１昇圧機７１は、典型的にはコンプレッサである。
　ガス分離システム１００は、シールガスとしての第２ガスＧ２に含まれる水分を排出するドレイン機構（不図示）を備えていてもよい。このような構成によれば、例えば、第２ガスＧ２が水分を含む場合、水分によってガス分離システム１００の各部材が不具合を起こすことを抑制することができる。
　第１昇圧機７１にドレイン機構が具備されていてもよい。図１に示すように、ドレイン機構により回収された水分は、第１昇圧機７１に接続された第１ドレイン経路３５によって外部に排出されてもよい。
　分岐位置６１には、切替バルブ（不図示）が設けられていてもよい。第１循環経路３１には、流量調整弁（不図示）が設けられていてもよい。このような構成によれば、切替バルブ及び流量調整弁によって、第１循環経路３１に導く第２ガスＧ２の流量を調整することができる。
　第１真空ポンプ２１に供給される第２ガスＧ２の流量は、１２ＮＬ／ｍｉｎ以上であることが好ましい。第１真空ポンプ２１に供給される第２ガスＧ２の流量の上限は、特に限定されない。
　ガス分離システム１００のガス経路のそれぞれは、特に言及がない限り、例えば、金属製又は樹脂製の配管で構成されている。
　ガス分離システム１００は、ガス分離システム１００の各部材を制御する制御装置４０をさらに備えていてもよい。制御装置４０は、例えば、Ａ／Ｄ変換回路、入出力回路、演算回路、記憶装置などを含むＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。制御装置４０には、ガス分離システム１００を適切に運転するためのプログラムが格納されている。例えば、制御装置４０は、第１真空ポンプ２１に供給される第２ガスＧ２の流量を調整してもよい。制御装置４０によって、分岐位置６１に設けられた切替バルブ及び第１循環経路３１に設けられた流量調整弁を制御することで、第１循環経路３１に導く第２ガスＧ２の流量を調整してもよい。
　ガス分離システム１００は、第２ガスＧ２を回収する回収部８２をさらに備えていてもよい。図１に示すように、第２ガス排出経路５２の第３部分５２３が回収部８２に接続されていてもよい。回収部８２は、例えば、第２ガスＧ２を貯蔵する容器である。回収部８２には、第２ガスＧ２に含まれるガスＡを吸着可能な吸着剤が充填されていてもよい。通常、第２ガス排出経路５２の第３部分５２３には、回収部８２に第２ガスＧ２を回収するための昇圧機（不図示）が設けられている。
　吸着剤は、特に限定されない。吸着剤は、例えば、多孔質材料から構成されていてもよい。多孔質材料として、例えば、活性炭、ゼオライト、モレキュラーシーブ、メソポーラスシリカ、金属有機構造体（ＭＯＦ）、共有結合性有機構造体（ＣＯＦ）、金属有機多面体（ＭＯＰ）、共有結合性有機高分子（ＣＯＰ）、多孔性芳香族構造体（ＰＡＦ）、水素結合性有機構造体（ＨＯＦ）、多孔質有機高分子（ＰＯＰ）などが挙げられる。多孔質材料は、上記の材料からなる群から選ばれる１種又は２種以上の組み合わせを含んでいてもよい。吸着剤は、アミノ基を有するポリマーから構成されていてもよい。このようなポリマーは、例えば、エポキシモノマーに由来する構成単位を含むアミンポリマーである。
　ガス分離システム１００は、第３ガスＧ３を回収する回収部８３をさらに備えていてもよい。図１に示すように、第３ガス排出経路５３が回収部８３に接続されていてもよい。回収部８３は、例えば、第３ガスＧ３を貯蔵する容器である。
　図示は省略するが、第１循環経路３１において第１昇圧機７１の下流側には、バッファタンク及び減圧弁が設けられていてもよい。
［第１ガス分離装置の別の例］
　ガス分離システム１００において、第１分離膜１１１を有する第１ガス分離装置１１は、図２に示す形態に限られない。第１分離膜１１１を有する第１ガス分離装置１１は、例えば、スパイラル型の膜エレメント、中空糸膜エレメントなどであってもよい。図４は、第１分離膜１１１を有する第１ガス分離装置１１の別の一例を模式的に示す斜視図である。図４に示す第１ガス分離装置１５は、スパイラル型の膜エレメントであって、中心管１６及び積層体１７を備えている。積層体１７が第１分離膜１１１を含んでいる。
　中心管１６は、円筒形状を有している。中心管１６の表面には、中心管１６の内部に第１透過ガスＳ１を流入させるための複数の開口が形成されている。中心管１６の材料としては、例えば、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ樹脂）、ポリサルフォン樹脂（ＰＳＦ樹脂）などの樹脂；ステンレス鋼、チタンなどの金属が挙げられる。中心管１６の内径は、例えば２０～１００ｍｍの範囲にある。
　積層体１７は、第１分離膜１１１の他に、供給側流路材１８及び透過側流路材１９をさらに含む。積層体１７は、中心管１６の周囲に巻回されている。第１ガス分離装置１５は、外装材（不図示）をさらに備えていてもよい。
　供給側流路材１８及び透過側流路材１９としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）又はエチレン－クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）からなる樹脂製のネット、織物又は編物を用いることができる。
　第１ガス分離装置１５を用いた膜分離は、例えば、次の方法によって行われる。まず、巻回された積層体１７の一端に第１ガスＧ１を供給する。これにより、積層体１７の第１分離膜１１１を透過した第１透過ガスＳ１が中心管１６の内部に移動する。第１透過ガスＳ１は、中心管１６を通じて外部に排出される。第１ガス分離装置１５で処理された第１ガスＧ１は、第１非透過ガスＳ２として、巻回された積層体１７の他端から外部に排出される。
＜混合ガスの分離方法＞
　次に、上述したガス分離システム１００を用いた混合ガスの分離方法について説明する。
　当該混合ガスの分離方法は、ガスＡ及びガスＡとは異なるガスＢを含む第１ガスＧ１を第１ガス分離装置１１に供給し、第１ガス分離装置１１の内部空間を第１真空ポンプ２１で減圧することによって第１ガスＧ１を分離して、第１ガスＧ１よりもガスＡの含有率が高い第２ガスＧ２を得る第１ガス分離工程と、第２ガスＧ２の少なくとも一部を第１真空ポンプ２１のシールガスとして第１真空ポンプ２１に供給する第１循環工程とを含む。
　当該混合ガスの分離方法によれば、第１循環工程において、第１ガスＧ１よりもガスＡの含有率が高い第２ガスＧ２の少なくとも一部を第１真空ポンプ２１のシールガスとして利用するので、最終的に回収される分離ガスに含まれるガスＡの含有率の低下を抑制することができる。したがって、ポンプ効率に優れたシールガスを必要とする真空ポンプを採用しつつ、高濃度の分離ガスを回収することができる。
　例えば、第１ガスＧ１は、ガスＡとして二酸化炭素を含み、かつガスＢとして窒素を含んでいてもよい。第１ガスＧ１は、ガスＡとして窒素を含み、かつガスＢとして二酸化炭素を含んでいてもよい。
　本実施形態の第１ガス分離工程及び第１循環工程は、例えば、以下のように実施される。以下では、第１ガス分離装置１１が第１分離膜１１１を有する場合を例として、第１ガス分離工程及び第１循環工程を説明する。
［第１ガス分離工程］
　第１ガス分離工程では、まず、第１ガス供給経路５１を通じて、第１ガスＧ１を第１ガス分離装置１１の第１室１１３（供給側空間）に供給する。
　次に、第１ガス分離装置１１の第１室１１３に第１ガスＧ１を供給した状態で、第２室１１４内（透過側空間）を第１真空ポンプ２１で減圧する。詳細には、第１真空ポンプ２１を用いて、透過空間出口１１４ｂを通じて、第２室１１４内を減圧する。
　第２室１１４内を減圧することによって、供給側空間と透過側空間との間に差圧が生じる、又は、差圧が増加する。これにより、第１ガスＧ１が第１分離膜１１１によって分離され、第１透過ガスＳ１が第２室１１４に供給される。第１ガスＧ１の分離が行われている間、第２室１１４内は、第１真空ポンプ２１によって減圧され続けてもよい。
　第２室１１４に供給された第１透過ガスＳ１（第２ガスＧ２）は、第２ガス排出経路５２の第１部分５２１を通過し、第１真空ポンプ２１に吸引される。第１真空ポンプ２１は、吸引した第１透過ガスＳ１を第２ガス排出経路５２の第２部分５２２に排出する。
［第１循環工程］
　第１循環工程では、第１真空ポンプ２１から第２ガス排出経路５２の第２部分５２２に排出された第１透過ガスＳ１（第２ガスＧ２）の少なくとも一部が、第１循環経路３１を経て、シールガスとして第１真空ポンプ２１に供給される。
　第１真空ポンプ２１に供給される第１透過ガスＳ１の流量は、分岐位置６１に設けられた切替バルブ及び第１循環経路３１に設けられた流量調整弁によって調整されてもよい。
　当該混合ガスの分離方法は、第２ガス排出経路５２の第３部分５２３から排出される第２ガスＧ２を回収部８２に回収する回収工程を含んでいてもよい。当該混合ガスの分離方法は、第１ガス分離工程によって得られた第１透過ガスＳ１（第２ガスＧ２）を回収部８２に回収する第２ガス回収工程を含んでいてもよい。当該混合ガスの分離方法は、第１ガス分離工程によって得られた第１非透過ガスＳ２（第３ガスＧ３）を回収部８３に回収する第３ガス回収工程をさらに含んでいてもよい。
＜ガス分離システムの変形例＞
　本実施形態にかかるガス分離システムは、図１に示すガス分離システム１００の構造に限られない。以下、本実施形態にかかるガス分離システムの変形例１～６について説明する。
（変形例１）
　図５は、変形例１のガス分離システム１０１の一例を示す概略構成図である。ガス分離システム１０１は、第１昇圧機７１の下流側で第１循環経路３１から分岐する第１回収経路９１と、第１回収経路９１に接続され、第２ガスＧ２を回収する第１回収部９２とを備える。これらを除き、ガス分離システム１０１は、上記で説明したガス分離システム１００と同じ構成を有する。
　上記で説明したガス分離システム１００では、通常、第２ガス排出経路５２の第３部分５２３に、回収部８２に第２ガスＧ２を回収するための昇圧機（不図示）が設けられている。一方、変形例１のガス分離システム１０１では、第１昇圧機７１の下流側で第１循環経路３１から分岐する第１回収経路９１に第１回収部９２が接続されているので、第１回収部９２に第２ガスＧ２を回収するための昇圧機を設ける必要がない。そのため、ガス分離システム１００と同等の処理動力で、システムを構成する装置の数を低減することができる。
　図５の例では、第２ガス排出経路５２は、第１部分５２１のみを有している。第１ガス分離装置１１が第１分離膜１１１を有する場合、第１部分５２１は、第１ガス分離装置１１の透過空間出口１１４ｂと第１真空ポンプ２１とを接続する部分である。第１回収経路９１は、第１昇圧機７１の下流側に位置する分岐位置９３において、第１循環経路３１から分岐し、第１回収部９２に接続されている。
　第１回収部９２は、例えば、第２ガスＧ２を貯蔵する容器である。第１回収部９２には、第２ガスＧ２に含まれるガスＡを吸着可能な吸着剤が充填されていてもよい。吸着剤としては、上記で回収部８２について挙げた吸着剤を用いることができる。
　図示は省略するが、第１回収経路９１には、第１回収部９２に第２ガスＧ２を回収するための昇圧機が設けられていてもよい。この場合、システムを構成する装置の数は増加するが、処理動力を抑えることができる。
　本実施形態にかかるガス分離システムは、第２ガス分離装置１２及び第２真空ポンプ２２をさらに備えていてもよい。第２ガス分離装置１２は、ガスＡ及びガスＢを含む混合ガスＧｍを分離して、混合ガスＧｍよりもガスＡの含有率が高い濃縮ガスＧｃを得る装置である。第２真空ポンプ２２は、第２ガス分離装置１２の内部空間を減圧する。
　（ｉ）混合ガスＧｍが、第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２であってもよく（変形例２）、又は、（ｉｉ）濃縮ガスＧｃが、第１ガス分離装置１１に供給される第１ガスＧ１であってもよい（変形例３）。以下では、変形例２のガス分離システムをガス分離システム１０２と称する。変形例３のガス分離システムをガス分離システム１０３と称する。
　（ｉ）混合ガスＧｍが、第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２であるとき、すなわち、変形例２において、ガス分離システム１０２は、第２ガス分離装置１２から排出された濃縮ガスＧｃの少なくとも一部を第２真空ポンプ２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２に導く第２循環経路３２、及び、第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２の少なくとも一部を第２真空ポンプ２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２に導く第３循環経路３３からなる群から選択される少なくとも１つをさらに備えていてもよい（変形例４）。以下では、変形例４のガス分離システムをガス分離システム１０４と称する。
　（ｉｉ）濃縮ガスＧｃが、第１ガス分離装置１１に供給される第１ガスＧ１であるとき、すなわち変形例３において、ガス分離システム１０２は、第２ガス分離装置１２から排出された濃縮ガスＧｃの少なくとも一部を第２真空ポンプ２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２に導く第２循環経路３２、及び、第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２の少なくとも一部を第２真空ポンプ２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２に導く第４循環経路３４をさらに備えていてもよい（変形例５）。以下では、変形例５のガス分離システムをガス分離システム１０５と称する。
　変形例４と変形例５とは組み合わされてもよい（変形例６）。以下では、変形例６のガス分離システムをガス分離システム１０６と称する。
　以下に説明する変形例２～６では、共通する要素には同じ符号を付し、説明を省略することがある。
（変形例２）
　図６は、変形例２のガス分離システム１０２の一例を示す概略構成図である。図６に示すように、ガス分離システム１０２では、第１ガス分離装置１１の後段に第２ガス分離装置１２が配置されている。ガス分離システム１０１によれば、１段目の第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２の少なくとも一部を１段目の第１真空ポンプ２１のシールガスとして採用することができる。ガス分離システム１０２において、第２ガスＧ２は、２段目の第２ガス分離装置１２に供給される混合ガスＧｍに相当する。第２ガスＧ２は、第１循環経路３１を経て第１真空ポンプ２１に供給される。このような構成であることにより、最終的に回収される分離ガスに含まれるガスＡの含有率の低下をより抑制することができる。変形例２のガス分離システム１０２によれば、ポンプ効率に優れたシールガスを必要とする真空ポンプを採用しつつ、より高濃度の分離ガスを回収することができる。
　第２ガス分離装置１２は、混合ガスＧｍを分離して、混合ガスＧｍよりもガスＡの含有率が高い濃縮ガスＧｃを得ることができる装置である限り、特に限定されない。例えば、第２ガス分離装置１２は、分離膜によって混合ガスＧｍを分離して、濃縮ガスＧｃを得る膜分離方法を採用するものであってもよく、吸着剤によって混合ガスＧｍを分離して、濃縮ガスＧｃを得る物理吸着方法を採用するものであってもよい。第２ガス分離装置１２が物理吸着方法を採用するものである場合、第２ガス分離装置１２は、ＰＳＡ方式を採用するものであってもよい。
　第２ガス分離装置１２が膜分離方法を採用するものである場合、第２ガス分離装置１２は、混合ガスＧｍを分離する第２分離膜１２１を有していてもよい。第２分離膜１２１によって混合ガスＧｍを分離して、濃縮ガスＧｃを得ることができる。
［第２ガス分離装置］
　図７は、ガス分離システム１０２が備える第２ガス分離装置１２の一例を示す概略断面図である。図７の例では、第２ガス分離装置１２は、供給された混合ガスＧｍを分離する第２分離膜１２１を有している。第２分離膜１２１によって得られた濃縮ガスＧｃは、混合ガスＧｍよりもガスＡの含有率が高い。
　第２ガス分離装置１２が有する第２分離膜１２１は、混合ガスＧｍを第２透過ガスＳ３と第２非透過ガスＳ４とに分離する分離膜と言い換えることができる。第２透過ガスＳ３が濃縮ガスＧｃであってもよく、第２非透過ガスＳ４が濃縮ガスＧｃであってもよい。
　図７に示すように、第２ガス分離装置１２は、第２分離膜１２１及び容器１２２を備える。容器１２２は、第１室１２３及び第２室１２４を有する。第１室１２３は、混合ガスＧｍが供給される供給空間として機能する。第２室１２４は、第２透過ガスＳ３が供給される透過空間として機能する。第２透過ガスＳ３は、混合ガスＧｍが第２分離膜１２１を透過することによって得られる。
　第２分離膜１２１は、容器１２２の内部に配置されている。容器１２２の内部において、第２分離膜１２１は、第１室１２３と第２室１２４とを隔てている。第２分離膜１２１は、容器１２２の１対の壁面の一方から他方まで延びている。
　第１室１２３は、供給空間入口１２３ａ及び供給空間出口１２３ｂを有する。第２室１２４は、透過空間出口１２４ｂを有する。供給空間入口１２３ａは、第１ガスＧ１を供給側空間（第１室１１３）に供給するための開口である。透過空間出口１１４ｂは、第２透過ガスＳ３を透過側空間（第２室１２４）から排出するための開口である。供給空間出口１２３ｂは、第２分離膜１２１を透過しなかった第２非透過ガスＳ４を供給側空間（第１室１２３）から排出するための開口である。供給空間入口１２３ａ、供給空間出口１２３ｂ及び透過空間出口１２４ｂのそれぞれは、例えば、容器１２２の壁面に形成されている。
　第１ガス分離装置１１と同じく、第２ガス分離装置１２は、流通式（連続式）の膜分離方法に適している。ただし、第２ガス分離装置１２は、バッチ式の膜分離方法に用いられてもよい。
　第２分離膜１２１の構成は、特に限定されない。図８は、図７に示す第２ガス分離装置１２が備える第２分離膜１２１の一例を示す概略断面図である。図８に示すように、第２分離膜１２１は、分離機能層５、分離機能層５を支持する多孔性支持体７、及び、分離機能層５と多孔性支持体７との間に配置されている中間層６を備えていてもよい。中間層６は、例えば、分離機能層５及び多孔性支持体７のそれぞれに直接接している。
　第２分離膜１２１は、ガスＡを優先的に透過させる分離膜であってもよい。例えば、混合ガスＧｍが、ガスＡとして二酸化炭素を含み、かつガスＢとして窒素を含んでいる場合、第２分離膜１２１は、混合ガスＧｍに含まれる二酸化炭素（ガスＡ）を優先的に透過させることができる二酸化炭素分離膜であってもよい。例えば、混合ガスＧｍが、ガスＡとして窒素を含み、かつガスＢとして二酸化炭素を含んでいる場合、第２分離膜１２１は、混合ガスＧｍに含まれる窒素（ガスＡ）を優先的に透過させることができる窒素分離膜であってもよい。
　第２分離膜１２１が二酸化炭素分離膜である場合、第２透過ガスＳ３における二酸化炭素（ガスＡ）の含有率は、混合ガスＧｍにおける二酸化炭素の含有率よりも高い。一方、第２非透過ガスＳ４における二酸化炭素の含有率は、混合ガスＧｍにおける二酸化炭素の含有率よりも低い。すなわち、第２分離膜１２１が二酸化炭素分離膜である場合、第２透過ガスＳ３が濃縮ガスＧｃに相当する。
（分離機能層）
　第２分離膜１２１が二酸化炭素分離膜である場合、分離機能層５は、混合ガスＧｍに含まれる二酸化炭素（ガスＡ）を優先的に透過させることができる層である。分離機能層５としては、第１分離膜１１１が二酸化炭素分離膜である場合の分離機能層５として挙げたものを用いることができる。
（中間層）
　中間層６としては、第１分離膜１１１が二酸化炭素分離膜である場合の中間層２として挙げたものを用いることができる。
（多孔性支持体）
　多孔性支持体７としては、第１分離膜１１１が二酸化炭素分離膜である場合の多孔性支持体３として挙げたものを用いることができる。
　第２分離膜１２１が窒素分離膜である場合、第２透過ガスＳ３における二酸化炭素（ガスＢ）の含有率は、混合ガスＧｍにおける二酸化炭素の含有率よりも低い。一方、第２非透過ガスＳ４における二酸化炭素の含有率は、混合ガスＧｍにおける二酸化炭素の含有率よりも高い。すなわち、第２分離膜１２１が窒素分離膜である場合、第２非透過ガスＳ４が濃縮ガスＧｃに相当する。
（分離機能層）
　第２分離膜１２１が窒素分離膜である場合、分離機能層５は、混合ガスＧｍに含まれる窒素を優先的に透過させることができる層である。
（中間層）
　中間層６としては、第１分離膜１１１が二酸化炭素分離膜である場合の中間層２として挙げたものを用いることができる。
（多孔性支持体）
　多孔性支持体７としては、第１分離膜１１１が二酸化炭素分離膜である場合の多孔性支持体３として挙げたものを用いることができる。
　第２分離膜１２１の構成は、図８に示す例に限定されない。第２分離膜１２１は、例えば、分離機能層５と、分離機能層５の一方の面側に配置され、分離機能層５を支持する多孔性支持体７とから構成されていてもよい。第２分離膜１２１は、例えば、分離機能層５と、分離機能層５の一方の面側に配置され、分離機能層５を保護する保護層と、分離機能層５の他方の面側に配置され、分離機能層５を支持する多孔性支持体７とから構成されていてもよい。保護層として、第１分離膜１１１の中間層２について説明した材料を含むものを使用できる。
　第２分離膜１２１を有する第２ガス分離装置１２は、図７に示す形態に限られない。第２分離膜１２１を有する第２ガス分離装置１２は、例えば、スパイラル型の膜エレメント、中空糸膜エレメントなどであってもよい。図示は省略するが、第２分離膜１２１を有する第２ガス分離装置１２は、図４に示した第１ガス分離装置１５にように、スパイラル型の膜エレメントであってもよい。
［第２真空ポンプ］
　第１真空ポンプ２１と同じく、第２真空ポンプ２２は、シールガスを必要とする真空ポンプであってもよい。第２真空ポンプ２２は、第２ガス分離装置１２の内部空間を減圧することができる。第２ガス分離装置１２が第２分離膜１２１を有する場合、第２真空ポンプ２２は、第２ガス分離装置１２の透過側空間（第２室１２４）を減圧することができる。言い換えると、第２真空ポンプ２２によって、第２ガス分離装置１２の供給側空間（第１室１２３）と透過側空間（第２室１２４）との間において、差圧を生じさせる、又は、差圧を増加させることができる。第２真空ポンプ２２として、第１真空ポンプ２１について挙げたものを用いることができる。
　第２真空ポンプ２２は、複数の真空ポンプの集合体であってもよい。すなわち、第２真空ポンプ２２は、複数の真空ポンプのそれぞれによって第２ガス分離装置１２の透過側空間（第２室１２４）を減圧できるように構成されていてもよい。この構成によれば、稼働する真空ポンプの数を調整することによって、第２ガス分離装置１２の透過側空間の圧力を適切に調節することができる。
　図６の例では、第２真空ポンプ２２は、第２ガス分離装置１２から濃縮ガスＧｃを排出するための濃縮ガス排出経路５４に配置されている。第２ガス分離装置１２が第２分離膜１２１を有する場合、濃縮ガス排出経路５４は、第２ガス分離装置１２の透過空間出口１２４ｂに接続されている。
［ガス経路］
　図６に示すように、変形例２のガス分離システム１０２では、第２ガス排出経路５２を経て、第２ガス分離装置１２に混合ガスＧｍが供給されてもよい。混合ガスＧｍは、第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２に相当する。第２ガス分離装置１２が第２分離膜１２１を有する場合、第２ガス排出経路５２は、第２ガス分離装置１２の供給空間入口１２３ａに接続されている。
　図６に示すように、ガス分離システム１０２は、ガス経路として、濃縮ガス排出経路５４及び非濃縮ガス排出経路５５をさらに備えていてもよい。
　濃縮ガス排出経路５４は、運転時に、第２ガス分離装置１２から濃縮ガスＧｃを排出するための経路である。第２ガス分離装置１２が第２分離膜１２１を有する場合、濃縮ガス排出経路５４は、第２ガス分離装置１２の透過空間出口１２４ｂに接続されている。濃縮ガス排出経路５４には、例えば、濃縮ガスＧｃの流量を制御するポンプが配置されていてもよい。
　非濃縮ガス排出経路５５は、運転時に、第２ガス分離装置１２から非濃縮ガスＧｓを排出するための経路である。第２ガス分離装置１２が第２分離膜１２１を有する場合、非濃縮ガス排出経路５５は、第２ガス分離装置１２の供給空間出口１２３ｂに接続されている。非濃縮ガス排出経路５５には、例えば、非濃縮ガスＧｓの流量を制御するポンプが配置されていてもよい。
　図６に示すように、変形例２のガス分離システム１０２において、非濃縮ガス排出経路５５は、合流位置６７において第１ガス供給経路５１に合流していてもよい。非濃縮ガス排出経路５５が第１ガス供給経路５１に合流していることによって、例えば、第２ガス分離装置１２で分離しきれなかったガスＡを含む非濃縮ガスＧｓを再利用することができる。ただし、非濃縮ガス排出経路５５は、第１ガス供給経路５１に合流していなくてもよい。非濃縮ガス排出経路５５は、非濃縮ガスＧｓを回収する回収部（図６では不図示）に接続されていてもよい。
　図６に示すように、変形例２のガス分離システム１０２において、濃縮ガス排出経路５４は、第１部分５４１及び第２部分５４２を有していてもよい。第２ガス分離装置１２が第２分離膜１２１を有する場合、第１部分５４１は、第２ガス分離装置１２の透過空間出口１２４ｂと第２真空ポンプ２２とを接続する部分である。第２部分５４２は、第２真空ポンプ２２に接続する部分である。
　図６に示すように、変形例２のガス分離システム１０２は、濃縮ガスＧｃを回収する回収部８４をさらに備えていてもよい。図６に示すように、濃縮ガス排出経路５４の第２部分５４２が回収部８４に接続されていてもよい。回収部８４は、例えば、濃縮ガスＧｃを貯蔵する容器である。回収部８４には、濃縮ガスＧｃに含まれるガスＡを吸着可能な吸着剤が充填されていてもよい。吸着剤としては、上記で回収部８２について挙げた吸着剤を用いることができる。通常、濃縮ガス排出経路５４の第２部分５４２には、回収部８４に濃縮ガスＧｃを回収するための昇圧機（不図示）が設けられている。
　次に、上述した変形例２のガス分離システム１０２を用いた混合ガスの分離方法について説明する。
　変形例２のガス分離システム１０２を用いた混合ガスの分離方法は、上記で説明した第１ガス分離工程及び第１循環工程に加えて、ガスＡ及びガスＢを含む混合ガスＧｍを第２ガス分離装置１２に供給し、第２ガス分離装置１２の内部空間を第２真空ポンプ２２で減圧することによって混合ガスＧｍを分離して、混合ガスＧｍよりもガスＡの含有率が高い濃縮ガスＧｃを得る第２ガス分離工程をさらに含む。当該混合ガスの分離方法では、（ｉ）混合ガスＧｍが、第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２である。
　変形例２の第２ガス分離工程は、例えば、以下のように実施される。以下では、第２ガス分離装置１２が第２分離膜１２１を有する場合を例として、第２ガス分離工程を説明する。
［第２ガス分離工程］
　第２ガス分離工程では、まず、第２ガス供給経路５２を通じて、第２ガスＧ２を第２ガス分離装置１２の第１室１２３（供給側空間）に供給する。
　次に、第２ガス分離装置１２の第１室１２３に第２ガスＧ１を供給した状態で、第２室１２４内（透過側空間）を第２真空ポンプ２２で減圧する。詳細には、第２真空ポンプ２２を用いて、透過空間出口１２４ｂを通じて、第２室１２４内を減圧する。
　第２室１２４内を減圧することによって、供給側空間と透過側空間との間に差圧が生じる、又は、差圧が増加する。これにより、第２ガスＧ２が第２分離膜１２１によって分離され、第２透過ガスＳ３が第２室１２４に供給される。第２ガスＧ２の分離が行われている間、第２室１２４内は、第２真空ポンプ２２によって減圧され続けてもよい。
　第２室１２４に供給された第２透過ガスＳ３（濃縮ガスＧｃ）は、濃縮ガス排出経路５４の第１部分５４１を通過し、第２真空ポンプ２２に吸引される。第２真空ポンプ２２は、吸引した第２透過ガスＳ３を濃縮ガス排出経路５４の第２部分５４２に排出する。
　当該混合ガスの分離方法は、濃縮ガス排出経路５４の第２部分５４２から排出される濃縮ガスＧｃを回収部８４に回収する回収工程を含んでいてもよい。当該混合ガスの分離方法は、第１ガス分離工程によって得られた第１非透過ガスＳ２（第３ガスＧ３）を回収部８３に回収する第２ガス回収工程を含んでいてもよい。当該混合ガスの分離方法は、第２ガス分離工程によって得られた第２非透過ガスＳ４（非濃縮ガスＧｓ）を１段目の第１ガス分離装置１１に循環する循環工程をさらに含んでいてもよい。
（変形例３）
　図９は、変形例３のガス分離システム１０３の一例を示す概略構成図である。図９に示すように、ガス分離システム１０３では、第２ガス分離装置１２の後段に第１ガス分離装置１１が配置されている。ガス分離システム１０３によれば、２段目の第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２の少なくとも一部を２段目の第１真空ポンプ２１のシールガスとして採用することができる。ガス分離システム１０３において、第１ガスＧ１は、２段目の第１ガス分離装置１１に供給される濃縮ガスＧｃに相当する。第２ガスＧ２は、第１循環経路３１を経て第１真空ポンプ２１に供給される。このような構成であることにより、最終的に回収される分離ガスに含まれるガスＡの含有率の低下をより抑制することができる。変形例３のガス分離システム１０３によれば、ポンプ効率に優れたシールガスを必要とする真空ポンプを採用しつつ、より高濃度の分離ガスを回収することができる。
　図９の例では、第２真空ポンプ２２は、第２ガス分離装置１２から濃縮ガスＧｃを排出するための濃縮ガス排出経路５４に配置されている。変形例３のガス分離システム１０３では、濃縮ガス排出経路５４は、第１ガス分離装置１１に第１ガスＧ１を供給するための第１ガス供給経路５１に相当する。第２ガス分離装置１２が第２分離膜１２１を有する場合、濃縮ガス排出経路５４は、第２ガス分離装置１２の透過空間出口１２４ｂに接続されている。
［ガス経路］
　図９に示すように、変形例３のガス分離システム１０３は、ガス経路として、混合ガス供給経路５６、濃縮ガス排出経路５４、及び非濃縮ガス排出経路５５をさらに備えていてもよい。
　混合ガス供給経路５６は、運転時に、第２ガス分離装置１２に混合ガスＧｍを供給するための経路である。第２ガス分離装置１２が第２分離膜１２１を有する場合、混合ガス供給経路５６は、第２ガス分離装置１２の供給空間入口１２３ａに接続されている。混合ガス供給経路５６は、燃焼装置などの供給源（不図示）に接続されていてもよい。燃焼装置などの供給源から混合ガス供給経路５６に混合ガスＧｍが供給されてもよい。
　変形例２のガス分離システム１０２と同じく、濃縮ガス排出経路５４は、運転時に、第２ガス分離装置１２から濃縮ガスＧｃを排出するための経路である。第２ガス分離装置１２が第２分離膜１２１を有する場合、濃縮ガス排出経路５４は、第２ガス分離装置１２の透過空間出口１２４ｂに接続されている。濃縮ガス排出経路５４には、例えば、濃縮ガスＧｃの流量を制御するポンプが配置されていてもよい。
　変形例２のガス分離システム１０２と同じく、非濃縮ガス排出経路５５は、運転時に、第２ガス分離装置１２から非濃縮ガスＧｓを排出するための経路である。第２ガス分離装置１２が第２分離膜１２１を有する場合、非濃縮ガス排出経路５５は、第２ガス分離装置１２の供給空間出口１２３ｂに接続されている。非濃縮ガス排出経路５５には、例えば、非濃縮ガスＧｓの流量を制御するポンプが配置されていてもよい。
　図９に示すように、変形例３のガス分離システム１０３は、非濃縮ガスＧｓを回収する回収部８５をさらに備えていてもよい。図９に示すように、非濃縮ガス排出経路５５が回収部８５に接続されていてもよい。回収部８５は、例えば、非濃縮ガスＧｓを貯蔵する容器である。ただし、変形例３のガス分離システム１０３において、非濃縮ガス排出経路５５は、合流位置（図９では不図示）において混合ガス供給経路５６に合流していてもよい。非濃縮ガス排出経路５５が混合ガス供給経路５６に合流していることによって、例えば、第２ガス分離装置１２で分離しきれなかったガスＡを含む非濃縮ガスＧｓを再利用することができる。
　図示は省略するが、変形例３と変形例１とは組み合わされてもよい。すなわち、ガス分離システム１０３は、第１昇圧機７１の下流側で第１循環経路３１から分岐する第１回収経路と、第１回収経路に接続され、第２ガスＧ２を回収する第１回収部とを備えていてもよい。この場合、図９に示すガス分離システム１０３と同等の処理動力で、システムを構成する装置の数を低減することができる。
　図９に示すように、変形例３のガス分離システム１０３において、濃縮ガス排出経路５４は、第１部分５４１及び第２部分５４２を有していてもよい。第２ガス分離装置１２が第２分離膜１２１を有する場合、第１部分５４１は、第２ガス分離装置１２の透過空間出口１２４ｂと第２真空ポンプ２２とを接続する部分である。第２部分５４２は、第２真空ポンプ２２と第１ガス分離装置１１の供給空間入口１１３ａとを接続する部分である。
　図９に示すように、変形例３のガス分離システム１０３において、第３ガス排出経路５３は、合流位置６８において混合ガス供給経路５６に合流していてもよい。第３ガス排出経路５３が混合ガス供給経路５６に合流していることによって、例えば、第１ガス分離装置１１で分離しきれなかったガスＡを含む第３ガスＧ３を再利用することができる。ただし、第３ガス排出経路５３は、混合ガス供給経路５６に合流していなくてもよい。第３ガス排出経路５３は、第３ガスＧ３を回収する回収部（図８では不図示）に接続されていてもよい。
　次に、上述した変形例３のガス分離システム１０３を用いた混合ガスの分離方法について説明する。
　変形例３のガス分離システム１０３を用いた混合ガスの分離方法は、上記で説明した第１ガス分離工程及び第１循環工程に加えて、上記で説明した第２ガス分離工程をさらに含む。当該混合ガスの分離方法では、（ｉｉ）濃縮ガスＧｃが、第１ガス分離装置１１に供給される第１ガスＧ１である。
　当該混合ガスの分離方法は、第２ガス排出経路５２の第３部分５２３から排出される第２ガスＧ２を回収部８２に回収する回収工程を含んでいてもよい。当該混合ガスの分離方法は、第１ガス分離工程によって得られた第２ガスＧ２（第１透過ガスＳ１）を回収部８２に回収する第２ガス回収工程を含んでいてもよい。当該混合ガスの分離方法は、第１ガス分離工程によって得られた第３ガスＧ３（第１非透過ガスＳ２）を１段目の第２ガス分離装置１２に循環する循環工程をさらに含んでいてもよい。
（変形例４）
　図１０は、変形例４のガス分離システム１０４の一例を示す概略構成図である。変形例４のガス分離システム１０４は、第２ガス分離装置１２から排出された濃縮ガスＧｃの少なくとも一部を第２真空ポンプ２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２に導く第２循環経路３２、及び、第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２の少なくとも一部を第２真空ポンプ２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２に導く第３循環経路３３からなる群から選択される少なくとも１つをさらに備えることを除き、変形例２のガス分離システム１０２と同じ構成を有する。
　図１０に示すように、ガス分離システム１０４では、第１ガス分離装置１１の後段に第２ガス分離装置１２が配置されている。ガス分離システム１０４によれば、１段目の第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２の少なくとも一部を１段目の第１真空ポンプ２１のシールガスとして採用できるとともに、２段目の第２ガス分離装置１２から排出された濃縮ガスＧｃの少なくとも一部を２段目の第２真空ポンプ２２のシールガスとして採用することができる、及び／又は、１段目の第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２の少なくとも一部を２段目の第２真空ポンプ２２のシールガスとして採用することができる。第２ガスＧ２は、第１循環経路３１を経て第１真空ポンプ２１に、及び／又は、第３循環経路３３を経て第２真空ポンプ２２に供給される。濃縮ガスＧｃは、第２循環経路３２を経て第２真空ポンプ２２に供給される。このような構成であることにより、最終的に回収される分離ガスに含まれるガスＡの含有率の低下をさらに抑制することができる。変形例４のガス分離システム１０４によれば、ポンプ効率に優れたシールガスを必要とする真空ポンプを採用しつつ、さらに高濃度の分離ガスを回収することができる。
［ガス経路］
　図１０に示すように、変形例４のガス分離システム１０４において、第１循環経路３１は、第１部分３１１及び第２部分３１２を有していてもよい。第１部分３１１は、分岐位置６１と分岐位置６３とを接続する部分である。第２部分３１２は、分岐位置６３と第１真空ポンプ２１とを接続する部分である。
　第２循環経路３２は、濃縮ガスＧｃの少なくとも一部を第２真空ポンプ２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２に導く経路である。図１０の例では、第２循環経路３２は、分岐位置６２において、濃縮ガス排出経路５４から分岐し、第２真空ポンプ２２のシールガス導入口に接続されている。ただし、第２循環経路３２の接続位置は、図１０に示す例に限られない。例えば、第２循環経路３２は、第２真空ポンプ２２の排出口から分岐し、第２真空ポンプ２２のシールガス導入口に接続されていてもよい。
　図１０に示すように、ガス分離システム１０４は、第２循環経路３２に設けられた第２昇圧機７２を備えていてもよい。第２昇圧機７２は、第２真空ポンプ２２へ供給されるシールガスとしての濃縮ガスＧｃを加圧する。第２昇圧機７２を連続運転することにより、濃縮ガスＧｃを安定して得ることができる。
　第２昇圧機７２は、第２真空ポンプ２２へ供給されるシールガスとしての濃縮ガスＧｃを加圧することができる限り、特に限定されない。第２昇圧機７２は、典型的にはコンプレッサである。
　ガス分離システム１０４は、シールガスとしての濃縮ガスＧｃに含まれる水分を排出するドレイン機構（不図示）を備えていてもよい。このような構成によれば、例えば、濃縮ガスＧｃが水分を含む場合、水分によってガス分離システム１０４の各部材が不具合を起こすことを抑制することができる。
　第２昇圧機７２にドレイン機構が具備されていてもよい。図１０に示すように、ドレイン機構により回収された水分は、第２昇圧機７２に接続された第２ドレイン経路３６によって外部に排出されてもよい。
　分岐位置６２には、切替バルブ（不図示）が設けられていてもよい。第２循環経路３２には、流量調整弁（不図示）が設けられていてもよい。このような構成によれば、切替バルブ及び流量調整弁によって、第２循環経路３２に導く濃縮ガスＧｃの流量を調整することができる。
　図１０に示すように、変形例４のガス分離システム１０４において、濃縮ガス排出経路５４は、第１部分５４１及び第２部分５４２に加えて、第３部分５４３を有していてもよい。第２ガス分離装置１２が第２分離膜１２１を有する場合、第１部分５４１は、第２ガス分離装置１２の透過空間出口１２４ｂと第２真空ポンプ２２とを接続する部分である。第２部分５４２は、第２真空ポンプ２２と分岐位置６２とを接続する部分である。第３部分５４３は、分岐位置６２に接続する部分である。
　第３循環経路３３は、第２ガスＧ２の少なくとも一部を第２真空ポンプ２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２に導く経路である。図１０の例では、第３循環経路３３は、分岐位置６３において、第１循環経路３１から分岐し、第２真空ポンプ２２のシールガス導入口に接続されている。ただし、第３循環経路３３の接続位置は、図１０に示す例に限られない。
　分岐位置６３には、切替バルブ（不図示）が設けられていてもよい。第３循環経路３３には、流量調整弁（不図示）が設けられていてもよい。このような構造によれば、切替バルブ及び流量調整弁によって、第３循環経路３３に導く第２ガスＧ２の流量を調整することができる。
　第１真空ポンプ２１に供給される第２ガスＧ２の流量、第２真空ポンプ２２に供給される第２ガスＧ２の流量、及び第２真空ポンプ２２に供給される濃縮ガスＧｃの流量は、それぞれ１２ＮＬ／ｍｉｎ以上であることが好ましい。第１真空ポンプ２１に供給される第２ガスＧ２の流量の上限、第２真空ポンプ２２に供給される第２ガスＧ２の流量の上限、及び第２真空ポンプ２２に供給される濃縮ガスＧｃの流量の上限は、特に限定されない。
　図示は省略するが、変形例４と変形例１とは組み合わされてもよい。すなわち、ガス分離システム１０４は、第２昇圧機７２の下流側で第２循環経路３２から分岐する第２回収経路と、第２回収経路に接続され、濃縮ガスＧｃを回収する第２回収部とを備えていてもよい。この場合、図１０に示すガス分離システム１０４と同等の処理動力で、システムを構成する装置の数を低減することができる。
　ガス分離システム１０４において、例えば、制御装置４０は、第１真空ポンプ２１に供給される第２ガスＧ２の流量、及び／又は、第２真空ポンプ２２に供給される第２ガスＧ２の流量を調整してもよい。制御装置４０は、第２真空ポンプ２２に供給される濃縮ガスＧｃの流量を調整してもよい。制御装置４０によって、分岐位置６１に設けられた切替バルブ、分岐位置６３に設けられた切替バルブ、第１循環経路３１に設けられた流量調整弁、第３循環経路３３に設けられた流量調整弁を制御することで、第１循環経路３１に導く第２ガスＧ２の流量、及び／又は、第３循環経路３３に導く第２ガスＧ２の流量を調整してもよい。制御装置４０によって、分岐位置６２に設けられた切替バルブ及び第２循環経路３２に設けられた流量調整弁を制御することで、第２循環経路３２に導く濃縮ガスＧｃの流量を調整してもよい。
　図示は省略するが、第２循環経路３２において第２昇圧機７２の下流側には、バッファタンク及び減圧弁が設けられていてもよい。
　次に、上述した変形例４のガス分離システム１０４を用いた混合ガスの分離方法について説明する。
　変形例４のガス分離システム１０４を用いた混合ガスの分離方法は、上記で説明した第１ガス分離工程、第１循環工程、及び第２ガス分離工程に加えて、第２ガス分離装置１２から排出された濃縮ガスＧｃの少なくとも一部を第２真空ポンプ２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２に導く第２循環工程、及び、第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２の少なくとも一部を第２真空ポンプ２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２に導く第３循環工程からなる群から選択される少なくとも１つをさらに含む。当該混合ガスの分離方法では、（ｉ）混合ガスＧｍが、第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２である。
　変形例４の第２循環工程及び第３循環工程は、例えば、以下のように実施される。以下では、第２ガス分離装置１２が第２分離膜１２１を有する場合を例として、第２循環工程及び第３循環工程を説明する。
［第２循環工程］
　第２循環工程では、第２真空ポンプ２２から濃縮ガス排出経路５４の第２部分５４２に排出された第２透過ガスＳ３（濃縮ガスＧｃ）の少なくとも一部が、第２循環経路３２を経て、シールガスとして第２真空ポンプ２２に供給される。
　第２真空ポンプ２２に供給される第２透過ガスＳ３の流量は、分岐位置６２に設けられた切替バルブ及び第２循環経路３２に設けられた流量調整弁によって調整されてもよい。
［第３循環工程］
　第３循環工程では、第１真空ポンプ２１から第２ガス排出経路５２の第２部分５２２に排出された第１透過ガスＳ１（第２ガスＧ２）の少なくとも一部が、第３循環経路３３を経て、シールガスとして第２真空ポンプ２２に供給される。
　第２真空ポンプ２２に供給される第１透過ガスＳ１の流量は、分岐位置６３に設けられた切替バルブ及び第３循環経路３３に設けられた流量調整弁によって調整されてもよい。
　当該混合ガスの分離方法は、濃縮ガス排出経路５４の第３部分５４３から排出される濃縮ガスＧｃを回収部８４に回収する回収工程を含んでいてもよい。当該混合ガスの分離方法は、第１ガス分離工程によって得られた第１非透過ガスＳ２（第３ガスＧ３）を回収部８３に回収する第３ガス回収工程を含んでいてもよい。当該混合ガスの分離方法は、第２ガス分離工程によって得られた第２非透過ガスＳ４（非濃縮ガスＧｓ）を１段目の第１ガス分離装置１１に循環する循環工程をさらに含んでいてもよい。
（変形例５）
　図１１は、変形例５のガス分離システム１０５の一例を示す概略構成図である。変形例５のガス分離システム１０５は、第２ガス分離装置１２から排出された濃縮ガスＧｃの少なくとも一部を第２真空ポンプ２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２に導く第２循環経路３２、及び、第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２の少なくとも一部を第２真空ポンプ２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２に導く第４循環経路３４からなる群から選択される少なくとも１つをさらに備えることを除き、変形例３のガス分離システム１０３と同じ構成を有する。
　図１１に示すように、ガス分離システム１０５では、第２ガス分離装置１２の後段に第１ガス分離装置１１が配置されている。ガス分離システム１０５によれば、２段目の第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２の少なくとも一部を２段目の第１真空ポンプ２１のシールガスとして採用できるとともに、１段目の第２ガス分離装置１２から排出された濃縮ガスＧｃの少なくとも一部を１段目の第２真空ポンプ２２のシールガスとして採用することができる、及び／又は、２段目の第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２の少なくとも一部を１段目の第２真空ポンプ２２のシールガスとして採用することができる。第２ガスＧ２は、第１循環経路３１を経て第１真空ポンプ２１に、及び／又は、第４循環経路３４を経て第２真空ポンプ２２に供給される。濃縮ガスＧｃは、第２循環経路３２を経て第２真空ポンプ２２に供給される。このような構成であることにより、最終的に回収される分離ガスに含まれるガスＡの含有率の低下をより抑制することができる。変形例５のガス分離システム１０５によれば、ポンプ効率に優れたシールガスを必要とする真空ポンプを採用しつつ、さらに高濃度の分離ガスを回収することができる。
［ガス経路］
　図１１に示すように、変形例５のガス分離システム１０５において、第１循環経路３１は、第１部分３１１及び第２部分３１２を有していてもよい。第１部分３１１は、分岐位置６１と分岐位置６４とを接続する部分である。第２部分３１２は、分岐位置６４と第１真空ポンプ２１とを接続する部分である。
　第２循環経路３２は、濃縮ガスＧｃの少なくとも一部を第２真空ポンプ２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２に導く経路である。図１１の例では、第２循環経路３２は、分岐位置６２において、濃縮ガス排出経路５４から分岐し、第２真空ポンプ２２のシールガス導入口に接続されている。ただし、第２循環経路３２の接続位置は、図１１に示す例に限られない。例えば、第２循環経路３２は、第２真空ポンプ２２の排出口から分岐し、第２真空ポンプ２２のシールガス導入口に接続されていてもよい。
　図１１に示すように、ガス分離システム１０５は、第２循環経路３２に設けられた第２昇圧機７２を備えていてもよい。第２昇圧機７２は、第２真空ポンプ２２へ供給されるシールガスとしての濃縮ガスＧｃを加圧する。第２昇圧機７２を連続運転することにより、濃縮ガスＧｃを安定して得ることができる。
　ガス分離システム１０５は、シールガスとしての濃縮ガスＧｃに含まれる水分を排出するドレイン機構（不図示）を備えていてもよい。このような構成によれば、例えば、濃縮ガスＧｃが水分を含む場合、水分によってガス分離システム１０５の各部材が不具合を起こすことを抑制することができる。
　第２昇圧機７２にドレイン機構が具備されていてもよい。図１１に示すように、ドレイン機構により回収された水分は、第２昇圧機７２に接続された第２ドレイン経路３６によって外部に排出されてもよい。
　分岐位置６２には、切替バルブ（不図示）が設けられていてもよい。第２循環経路３２には、流量調整弁（不図示）が設けられていてもよい。このような構成によれば、切替バルブ及び流量調整弁によって、第２循環経路３２に導く濃縮ガスＧｃの流量を調整することができる。
　図１１に示すように、変形例５のガス分離システム１０５において、濃縮ガス排出経路５４は、第１部分５４１及び第２部分５４２に加えて、第３部分５４３を有していてもよい。第２ガス分離装置１２が第２分離膜１２１を有する場合、第１部分５４１は、第２ガス分離装置１２の透過空間出口１２４ｂと第２真空ポンプ２２とを接続する部分である。第２部分５４２は、第２真空ポンプ２２と分岐位置６２とを接続する部分である。第３部分５４３は、分岐位置６２に接続する部分である。
　変形例５のガス分離システム１０５では、第４循環経路３４は、第２ガスＧ２の少なくとも一部を第２真空ポンプ２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２に導く経路である。図１１の例では、第４循環経路３４は、分岐位置６４において、第１循環経路３１から分岐し、第２真空ポンプ２２のシールガス導入口に接続されている。ただし、第４循環経路３４の接続位置は、図１１に示す例に限られない。
　分岐位置６４には、切替バルブ（不図示）が設けられていてもよい。第４循環経路３４には、流量調整弁（不図示）が設けられていてもよい。このような構造によれば、切替バルブ及び流量調整弁によって、第４循環経路３４に導く第２ガスＧ２の流量を調整することができる。
　第１真空ポンプ２１に供給される第２ガスＧ２の流量、第２真空ポンプ２２に供給される第２ガスＧ２の流量、及び第２真空ポンプ２２に供給される濃縮ガスＧｃの流量は、それぞれ１２ＮＬ／ｍｉｎ以上であることが好ましい。第１真空ポンプ２１に供給される第２ガスＧ２の流量の上限、第２真空ポンプ２２に供給される第２ガスＧ２の流量の上限、及び第２真空ポンプ２２に供給される濃縮ガスＧｃの流量の上限は、特に限定されない。
　図示は省略するが、変形例５と変形例１とは組み合わされてもよい。すなわち、ガス分離システム１０５は、第１昇圧機７１の下流側で第１循環経路３１から分岐する第１回収経路と、第１回収経路に接続され、第２ガスＧ２を回収する第１回収部とを備えていてもよい。この場合、図１１に示すガス分離システム１０５と同等の処理動力で、システムを構成する装置の数を低減することができる。
　ガス分離システム１０５において、例えば、制御装置４０は、第１真空ポンプ２１に供給される第２ガスＧ２の流量、及び／又は、第２真空ポンプ２２に供給される第２ガスＧ２の流量を調整してもよい。制御装置４０は、第２真空ポンプ２２に供給される濃縮ガスＧｃの流量を調整してもよい。制御装置４０によって、分岐位置６１に設けられた切替バルブ、分岐位置６４に設けられた切替バルブ、第１循環経路３１に設けられた流量調整弁、第４循環経路３４に設けられた流量調整弁を制御することで、第１循環経路３１に導く第２ガスＧ２の流量、及び／又は、第４循環経路３４に導く第２ガスＧ２の流量を調整してもよい。制御装置４０によって、分岐位置６２に設けられた切替バルブ及び第２循環経路３２に設けられた流量調整弁を制御することで、第２循環経路３２に導く濃縮ガスＧｃの流量を調整してもよい。
　次に、上述した変形例５のガス分離システム１０５を用いた混合ガスの分離方法について説明する。
　変形例５のガス分離システム１０５を用いた混合ガスの分離方法は、上記で説明した第１ガス分離工程、第１循環工程、及び第２ガス分離工程に加えて、第２ガス分離装置１２から排出された濃縮ガスＧｃの少なくとも一部を第２真空ポンプ２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２に導く第２循環工程、及び、第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２の少なくとも一部を第２真空ポンプ２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２に導く第４循環工程からなる群から選択される少なくとも１つをさらに含む。当該混合ガスの分離方法では、（ｉｉ）濃縮ガスＧｃが、第１ガス分離装置１１に供給される第１ガスＧ１である。
　変形例５の第２循環工程及び第４循環工程は、例えば、以下のように実施される。以下では、第２ガス分離装置１２が第２分離膜１２１を有する場合を例として、第２循環工程及び第４循環工程を説明する。
［第２循環工程］
　第２循環工程では、第２真空ポンプ２２から濃縮ガス排出経路５４の第２部分５４２に排出された第２透過ガスＳ３（濃縮ガスＧｃ）の少なくとも一部が、第２循環経路３２を経て、シールガスとして第２真空ポンプ２２に供給される。
　第２真空ポンプ２２に供給される第２透過ガスＳ３の流量は、分岐位置６２に設けられた切替バルブ及び第２循環経路３２に設けられた流量調整弁によって調整されてもよい。
［第４循環工程］
　第４循環工程では、第１真空ポンプ２１から第２ガス排出経路５２の第２部分５２２に排出された第１透過ガスＳ１（第２ガスＧ２）の少なくとも一部が、第４循環経路３４を経て、シールガスとして第２真空ポンプ２２に供給される。
　第２真空ポンプ２２に供給される第１透過ガスＳ１の流量は、分岐位置６４に設けられた切替バルブ及び第４循環経路３４に設けられた流量調整弁によって調整されてもよい。
　当該混合ガスの分離方法は、第２ガス排出経路５２の第３部分５２３から排出される第２ガスＧ２を回収部８２に回収する回収工程を含んでいてもよい。当該混合ガスの分離方法は、第１ガス分離工程によって得られた第１非透過ガスＳ２（第３ガスＧ３）を１段目の第２ガス分離装置１２に循環する循環工程をさらに含んでいてもよい。当該混合ガスの分離方法は、第２ガス分離工程によって得られた第２非透過ガスＳ４（非濃縮ガスＧｓ）を回収部８５に回収する第４ガス回収工程を含んでいてもよい。
（変形例６）
　図１２は、変形例６のガス分離システム１０６の一例を示す概略構成図である。変形例６のガス分離システム１０６は、第２ガス分離装置１２から排出された濃縮ガスＧｃの少なくとも一部を第２真空ポンプ２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２に導く第２循環経路３２、第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２の少なくとも一部を第２真空ポンプ２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２に導く第３循環経路３３、及び、第２ガス分離装置１２から排出された濃縮ガスＧｃの少なくとも一部を第１真空ポンプ２１のシールガスとして第１真空ポンプ２１に導く第４循環経路３４からなる群から選択される少なくとも１つをさらに備えることを除き、変形例２のガス分離システム１０２と同じ構成を有する。図１２に示すガス分離システム１０６は、第２ガス分離装置１２から排出された濃縮ガスＧｃの少なくとも一部を第１真空ポンプ２１のシールガスとして第１真空ポンプ２１に導く第４循環経路３４をさらに備えることを除き、図１０に示すガス分離システム１０４と同じ構成を有する。
　図１２に示すように、ガス分離システム１０６では、第１ガス分離装置１１の後段に第２ガス分離装置１２が配置されている。ガス分離システム１０６によれば、１段目の第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２の少なくとも一部を１段目の第１真空ポンプ２１のシールガスとして採用できるとともに、２段目の第２ガス分離装置１２から排出された濃縮ガスＧｃの少なくとも一部を２段目の第２真空ポンプ２２のシールガスとして採用することができる、及び／又は、１段目の第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２の少なくとも一部を２段目の第２真空ポンプ２２のシールガスとして採用することができる、及び／又は、２段目の第２ガス分離装置１２から排出された濃縮ガスＧｃの少なくとも一部を１段目の第１真空ポンプ２１のシールガスとして採用することができる。第２ガスＧ２は、第１循環経路３１を経て第１真空ポンプ２１に、及び／又は、第３循環経路３３を経て第２真空ポンプ２２に供給される。濃縮ガスＧｃは、第２循環経路３２を経て第２真空ポンプ２２に、及び／又は、第４循環経路３４を経て第１真空ポンプ２１に供給される。このような構成であることにより、最終的に回収される分離ガスに含まれるガスＡの含有率の低下をさらに抑制することができる。変形例６のガス分離システム１０６によれば、ポンプ効率に優れたシールガスを必要とする真空ポンプを採用しつつ、さらに高濃度の分離ガスを回収することができる。
［ガス経路］
　図１２に示すように、変形例６のガス分離システム１０６では、第２循環経路３２は、第１部分３２１及び第２部分３２２を有していてもよい。第１部分３２１は、分岐位置６２と分岐位置６５とを接続する部分である。第２部分３２２は、分岐位置６５と第２真空ポンプ２２とを接続する部分である。
　変形例６のガス分離システム１０６では、第４循環経路３４は、濃縮ガスＧｃの少なくとも一部を第１真空ポンプ２１のシールガスとして第１真空ポンプ２１に導く経路である。図１２の例では、第４循環経路３４は、分岐位置６５において、第２循環経路３２から分岐し、第１真空ポンプ２１のシールガス導入口に接続されている。ただし、第４循環経路３４の接続位置は、図１２に示す例に限られない。
　分岐位置６５には、切替バルブ（不図示）が設けられていてもよい。第４循環経路３４には、流量調整弁（不図示）が設けられていてもよい。このような構造によれば、切替バルブ及び流量調整弁によって、第４循環経路３４に導く濃縮ガスＧｃの流量を調整することができる。
　第１真空ポンプ２１に供給される第２ガスＧ２の流量、第２真空ポンプ２２に供給される第２ガスＧ２の流量、第１真空ポンプ２１に供給される濃縮ガスＧｃの流量、及び第２真空ポンプ２２に供給される濃縮ガスＧｃの流量は、それぞれ１２ＮＬ／ｍｉｎ以上であることが好ましい。第１真空ポンプ２１に供給される第２ガスＧ２の流量の上限、第２真空ポンプ２２に供給される第２ガスＧ２の流量の上限、第１真空ポンプ２１に供給される濃縮ガスＧｃの流量の上限、及び第２真空ポンプ２２に供給される濃縮ガスＧｃの流量の上限は、特に限定されない。
　図示は省略するが、変形例６と変形例１とは組み合わされてもよい。すなわち、ガス分離システム１０６は、第２昇圧機７２の下流側で第２循環経路３２から分岐する第２回収経路と、第２回収経路に接続され、濃縮ガスＧｃを回収する第２回収部とを備えていてもよい。この場合、図１２に示すガス分離システム１０６と同等の処理動力で、システムを構成する装置の数を低減することができる。
　ガス分離システム１０６において、例えば、制御装置４０は、第１真空ポンプ２１に供給される第２ガスＧ２の流量、及び／又は、第２真空ポンプ２２に供給される第２ガスＧ２の流量を調整してもよい。制御装置４０は、第１真空ポンプ２１に供給される濃縮ガスＧｃの流量、及び／又は、第２真空ポンプ２２に供給される濃縮ガスＧｃの流量を調整してもよい。制御装置４０によって、分岐位置６１に設けられた切替バルブ、分岐位置６３に設けられた切替バルブ、第１循環経路３１に設けられた流量調整弁、及び第３循環経路３３に設けられた流量調整弁を制御することで、第１循環経路３１に導く第２ガスＧ２の流量、及び／又は、第３循環経路３３に導く第２ガスＧ２の流量を調整してもよい。制御装置４０によって、分岐位置６２に設けられた切替バルブ、分岐位置６５に設けられた切替バルブ、第２循環経路３２に設けられた流量調整弁、及び第４循環経路３４に設けられた流量調整弁を制御することで、第２循環経路３２に導く濃縮ガスＧｃの流量、及び／又は、第４循環経路３４に導く濃縮ガスＧｃの流量を調整してもよい。
　変形例６のガス分離システム１０６では、制御装置４０によって、使用する循環経路の切り替えを制御してもよい。
　次に、上述した変形例６のガス分離システム１０６を用いた混合ガスの分離方法について説明する。
　変形例６のガス分離システム１０６を用いた混合ガスの分離方法は、上記で説明した第１ガス分離工程、第１循環工程、第２ガス分離工程に加えて、上記で説明した第２循環工程、第３循環工程、及び、第２ガス分離装置１２から排出された濃縮ガスＧｃの少なくとも一部を第１真空ポンプ２１のシールガスとして第１真空ポンプ２１に導く第４循環工程からなる群から選択される少なくとも１つをさらに含む。当該混合ガスの分離方法では、（ｉ）混合ガスＧｍが、第１ガス分離装置１１から排出された第２ガスＧ２である。
　変形例６の第４循環工程は、例えば、以下のように実施される。以下では、第２ガス分離装置１２が第２分離膜１２１を有する場合を例として、第４循環工程を説明する。
［第４循環工程］
　第４循環工程では、第２真空ポンプ２２から濃縮ガス排出経路５４の第２部分５４２に排出された第２透過ガスＳ３（濃縮ガスＧｃ）の少なくとも一部が、第４循環経路３４を経て、シールガスとして第１真空ポンプ２１に供給される。
　第１真空ポンプ２１に供給される第２透過ガスＳ３の流量は、分岐位置６５に設けられた切替バルブ及び第４循環経路３４に設けられた流量調整弁によって調整されてもよい。
（その他の変形例）
　以上の各例は、技術的に矛盾しない限り、相互に組み合わされてもよい。
　以下に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（計算例１～５）
　計算例１～５として、図１３に示すガス分離システム２００を運転したときのシミュレーションを行った。図１３に示すように、ガス分離システム２００は、ガスＡ及びガスＡとは異なるガスＢを含む第１ガスＦ１を分離して、第１ガスＦ１よりもガスＡの含有率が高い第２ガスＦ２を得る第１ガス分離装置２１１と、第２ガスＦ２を分離して、第２ガスＦ２よりもガスＡの含有率が高い第４ガスＦ４を得る第２ガス分離装置２１２と、第１ガス分離装置２１１の透過側空間を減圧する第１真空ポンプ２２１と、第２ガス分離装置２１２の透過側空間を減圧する第２真空ポンプ２２２とを備えていた。ガス分離システム２００は、循環経路として、第２ガスＦ２の少なくとも一部を第１真空ポンプ２２１のシールガスとして第１真空ポンプ２２１に導く第１循環経路２３１、第２ガスＦ２の少なくとも一部を第２真空ポンプ２２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２２に導く第３循環経路２３３、第４ガスＦ４の少なくとも一部を第２真空ポンプ２２２のシールガスとして第２真空ポンプ２２２に導く第２循環経路２３２、及び、第４ガスＦ４の少なくとも一部を第１真空ポンプ２２１のシールガスとして第１真空ポンプ２２１に導く第４循環経路２３４を備えていた。すなわち、ガス分離システム２００は、図１２に示した変形例６のガス分離システム１０６と同じ構成を有していた（図１３では要素の一部を省略している。）。ガス分離システム２００において、１段目の第１ガス分離装置２１１が備える第１分離膜２１１ａ、及び２段目の第２ガス分離装置２１２が備える第２分離膜２１２ａとして、ＣＯ2透過速度５００ＧＰＵ、Ｎ2透過速度１６．６７ＧＰＵ、分離係数α３０の二酸化炭素分離膜を用いることを想定した。第１分離膜２１１ａを透過する第２ガスＦ２の透過速度及び第２分離膜２１２ａを透過する第４ガスＦ４の透過速度をいずれも５００ＧＰＵに設定した。第１真空ポンプ２２１及び第２真空ポンプ２２２のポンプ効率をいずれも４０％に設定した。１段目の第１ガス分離装置２１１に供給する第１ガスＦ１の供給条件を以下のように設定した。
［第１ガスＦ１の供給条件］
　ＣＯ2重量：４５．３ｋｇ／ｈｒ（４８００ＮＬ／ｍｉｎ）
　組成（体積比）：
　ガスＡ：ＣＯ2　８．５％，ガスＢ：Ｎ2　７１．５％，その他ガス：Ｏ2　５％，Ｈ2Ｏ　１５％
　圧力：１０１．３３ｋＰａ
　温度：２５℃
　計算例１～５について、１段目の第１真空ポンプ２２１への第２ガスＦ２及び第４ガスＦ４の循環量、２段目の第２真空ポンプ２２２への第２ガスＦ２及び第４ガスＦ４の循環量を表１に示すように設定した場合における、二酸化炭素の回収量（ｋｇ／ｈ）、二酸化炭素の回収率（ｗｔ％）、二酸化炭素濃度（ｖоｌ％）、及び二酸化炭素の回収動力（ｋＷｈ／ｋｇ－ＣＯ2）を計算した。計算には、Schlumberger社製のプロセスモデリングソフトSymmetryを用いた。なお、二酸化炭素の回収動力とは、２段目の第２ガス分離装置２１２から得られる第４ガスＦ４に含まれる二酸化炭素の重量１ｋｇ当たりの、ガス分離システム２００の運転に必要なエネルギーである。
（計算例６）
　計算例６として、図１４に示すガス分離システム５００を運転したときのシミュレーションを行った。図１４に示すように、ガス分離システム５００は、ガスＡ及びガスＡとは異なるガスＢを含む第１ガスＦ１を分離して、第１ガスＦ１よりもガスＡの含有率が高い第２ガスＦ２を得る第１ガス分離装置５１１と、第２ガスＦ２を分離して、第２ガスＦ２よりもガスＡの含有率が高い第４ガスＦ４を得る第２ガス分離装置５１２と、第１ガス分離装置５１１の透過側空間を減圧する第１真空ポンプ５２１と、第２ガス分離装置５１２の透過側空間を減圧する第２真空ポンプ５２２とを備えていた。ガス分離システム５００は、循環経路を備えないことを除き、図１３に示すガス分離システム２００と同じ構成を有していた。ガス分離システム５００において、１段目の第１ガス分離装置５１１が備える第１分離膜５１１ａ、及び２段目の第２ガス分離装置５１２が備える第２分離膜５１２ａとして、ガス分離システム２００で用いたのと同じ二酸化炭素分離膜を用いることを想定した。１段目の第１真空ポンプ５２１のシールガス及び２段目の第２真空ポンプ５２２のシールガスとして空気（Ｎ2／Ｏ2（体積比）＝８０／２０）を設定した。第１分離膜５１１ａを透過する第２ガスＦ２の透過速度及び第２分離膜５１２ａを透過する第４ガスＦ４の透過速度をいずれも５００ＧＰＵに設定した。第１真空ポンプ５２１及び第２真空ポンプ５２２のポンプ効率をいずれも４０％に設定した。１段目の第１ガス分離装置５１１に供給する第１ガスＦ１の供給条件をガス分離システム２００と同じに設定した。
　計算例６について、１段目の第１真空ポンプ５２１へのシールガスの供給量及び２段目の第２真空ポンプ５２２へのシールガスの供給量を６０ＮＬ／ｍｉｎに設定した場合における、二酸化炭素の回収量（ｋｇ／ｈ）、二酸化炭素の回収率（ｗｔ％）、二酸化炭素濃度（ｖоｌ％）、及び二酸化炭素の回収動力（ｋＷｈ／ｋｇ－ＣＯ2）を計算した。計算には、Schlumberger社製のプロセスモデリングソフトSymmetryを用いた。
　計算例１～６のシミュレーション結果を表１に示す。表１において、第２ガスＦ２の第１真空ポンプへの供給量とは、第１循環経路２３１を経て第１真空ポンプ２２１へ供給された第２ガスＦ２の供給量を意味する。第２ガスＦ２の第２真空ポンプへの供給量とは、第３循環経路２３３を経て第２真空ポンプ２２２へ供給された第２ガスＦ２の供給量を意味する。第４ガスＦ４の第１真空ポンプへの供給量とは、第４循環経路２３４を経て第１真空ポンプ２２１へ供給された第４ガスＦ４の供給量を意味する。第４ガスＦ４の第２真空ポンプへの供給量とは、第２循環経路２３２を経て第２真空ポンプ２２２へ供給された第４ガスＦ４の供給量を意味する。
　表１に示すように、第１ガスＦ１よりも二酸化炭素の含有率が高い第２ガスＦ２の少なくとも一部、及び／又は、第２ガスＦ２よりも二酸化炭素の含有率が高い第４ガスＦ４の少なくとも一部をガス分離装置の内部空間を減圧する真空ポンプのシールガスとして採用した計算例１～５では、真空ポンプのシールガスとして空気を使用した計算例６と比べて、最終的に回収される分離ガスにおける二酸化炭素の濃度が高く、高濃度の分離ガスを回収することができた。また、計算例１～５の比較から、１段目の第１真空ポンプ２２１への第２ガスＦ２及び／又は第４ガスＦ４の供給量、２段目の第２真空ポンプ２２２への第２ガスＦ２及び／又は第４ガスＦ４の供給量を制御することにより、二酸化炭素の回収動力を低減することができた。
（計算例７）
　計算例７として、図１５に示すガス分離システム２０１を運転したときの、第２排出経路２５４よりも下流側の範囲におけるシミュレーションを行った。ガス分離システム２０１について、計算例１～５に用いたガス分離システム２００（図１３）と共通する要素には同じ符号を付し、説明を省略する。図１５に示すように、ガス分離システム２０１は、第２循環経路２３２に設けられた昇圧機（コンプレッサ）２７２、及び第２排出経路２５４の第３部分２５４ｃに接続された回収部２８４を備えていた。第２排出経路２５４の第３部分２５４ｃには、回収部２８４に第４ガスＦ４を回収するための昇圧機（コンプレッサ）２２３が設けられていた。第１真空ポンプ２２１及び第２真空ポンプ２２２のポンプ効率をいずれも４０％に設定した。１段目の第１ガス分離装置２１１に供給する第１ガスＦ１の供給条件をガス分離システム２００と同じに設定した。第２ガス分離装置２１２から排出される第４ガスＦ４のＣＯ2濃度を９５％に設定した。コンプレッサ２７２の供給圧力を０．５ＭＰａＧに設定した。コンプレッサ２２３の供給圧力を１．０ＭＰａＧに、機動力効率を７０％に、それぞれ設定した。回収部２８４の充填処理量を２５０Ｎ／ｍｉｎ（２５８ｔ／ｙｅａｒ）に設定した。
　計算例７では、コンプレッサ２７２によって昇圧され、第２循環経路２３２を通って第２真空ポンプ２２２へ戻される第４ガスＦ４の量（循環流量）を１２ＮＬ／ｍｉｎ及び６０ＮＬ／ｍｉｎに設定し、それぞれの場合について、回収部２８４に２５０ＮＬ／ｍｉｎの第４ガスＦ４を供給しようとした際の、第２真空ポンプ２２２、コンプレッサ２７２、及びコンプレッサ２２３の処理動力の和（ｋＷｈ／ｋｇ－ＣＯ2）を計算した。計算には、Schlumberger社製のプロセスモデリングソフトSymmetryを用いた。
（計算例８）
　計算例８として、図１６に示すガス分離システム２０２を運転したときの、第２排出経路２５４よりも下流側の範囲におけるシミュレーションを行った。ガス分離システム２０２について、計算例７に用いたガス分離システム２０１（図１５）と共通する要素には同じ符号を付し、説明を省略する。図１６に示すように、ガス分離システム２０２は、コンプレッサ２７２の下流側で第２排出経路２５４の第２部分２５４ｂから分岐する回収経路２９１、及び、回収経路２９１に接続され、第４ガスＦ４を回収する回収部２９２を備えていた。第１真空ポンプ２２１及び第２真空ポンプ２２２のポンプ効率をいずれも４０％に設定した。１段目の第１ガス分離装置２１１に供給する第１ガスＦ１の供給条件をガス分離システム２００と同じに設定した。コンプレッサ２７２の供給圧力を１ＭＰａＧに設定した。第２循環経路２３２においてコンプレッサ２７２の下流側に設けた減圧弁（不図示）により第４ガスＦ４を０．５ＭＰａＧに減圧してから、第２真空ポンプ２２２に供給するよう設定した。回収部２９２の充填処理量を２５０Ｎ／ｍｉｎ（２５８ｔ／ｙｅａｒ）に設定した。
　計算例８では、コンプレッサ２７２によって昇圧され、第２循環経路２３２を通って第２真空ポンプ２２２へ戻される第４ガスＦ４の量（循環流量）を１２ＮＬ／ｍｉｎ及び６０ＮＬ／ｍｉｎに設定し、それぞれの場合について、回収部２９２に２５０ＮＬ／ｍｉｎの第４ガスＦ４を供給しようとした際の、第２真空ポンプ２２２及びコンプレッサ２７２の処理動力の和（ｋＷｈ／ｋｇ－ＣＯ2）を計算した。計算には、Schlumberger社製のプロセスモデリングソフトSymmetryを用いた。
（計算例９）
　計算例９として、図１７に示すガス分離システム２０３を運転したときの、第２排出経路２５４よりも下流側の範囲におけるシミュレーションを行った。ガス分離システム２０３は、回収部２９２に第４ガスＦ４を回収するための昇圧機２２４が回収経路２９１に設けられていること以外、計算例８に用いたガス分離システム２０２（図１６）と同じ構成を有していた。ガス分離システム２０３について、計算例８に用いたガス分離システム２０２（図１６）と共通する要素には同じ符号を付し、説明を省略する。第１真空ポンプ２２１及び第２真空ポンプ２２２のポンプ効率をいずれも４０％に設定した。１段目の第１ガス分離装置２１１に供給する第１ガスＦ１の供給条件をガス分離システム２００と同じに設定した。コンプレッサ２７２の供給圧力を０．５ＭＰａＧに設定した。コンプレッサ２２４の供給圧力を１．０ＭＰａＧに、機動力効率を７０％に、それぞれ設定した。回収部２９２の充填処理量を２５０Ｎ／ｍｉｎ（２５８ｔ／ｙｅａｒ）に設定した。
　計算例９では、コンプレッサ２７２によって昇圧され、第２循環経路２３２を通って第２真空ポンプ２２２へ戻される第４ガスＦ４の量（循環流量）を１２ＮＬ／ｍｉｎ及び６０ＮＬ／ｍｉｎに設定し、それぞれの場合について、回収部２９２に２５０ＮＬ／ｍｉｎの第４ガスＦ４を供給しようとした際の、第２真空ポンプ２２２、コンプレッサ２７２、及びコンプレッサ２２４の処理動力の和（ｋＷｈ／ｋｇ－ＣＯ2）を計算した。計算には、Schlumberger社製のプロセスモデリングソフトSymmetryを用いた。
　計算例７～９のシミュレーション結果を表２に示す。表２において、装置数とは、第２排出経路２５４より下流側に設けられた、回収部を除く装置の数を意味する。
　表２に示すように、計算例８では、計算例７又は計算例９と同等の処理動力の和で、システムを構成する装置の数を低減することができた。なお、計算例９の装置数は、計算例８よりも多いが、計算例９は計算例８に比べて、処理動力の和を抑えることができた。
　なお、上記の実施例では、１段目のガス分離装置に供給する第１ガスＦ１が、ガスＡとして二酸化炭素を含み、かつガスＢとして窒素を含む場合の例をシミュレーションした。しかし、１段目のガス分離装置に供給するガスは、上記の実施例で使用したものに限られない。
　本実施形態のガス分離システムは、混合ガス、例えば二酸化炭素及び窒素を含む混合ガス、を分離することに適している。特に、本実施形態のガス分離システムは、工場又は発電所などの燃焼装置から排出される排出ガスから二酸化炭素を効率的に回収することに適している。

Claims (15)

  1. 　ガスＡ及び前記ガスＡとは異なるガスＢを含む第１ガスを分離して、前記第１ガスよりも前記ガスＡの含有率が高い第２ガスを得る第１ガス分離装置と、
    　前記第１ガス分離装置の内部空間を減圧する第１真空ポンプと、
    　前記第２ガスの少なくとも一部を前記第１真空ポンプのシールガスとして前記第１真空ポンプに導く第１循環経路と、
    を備える、ガス分離システム。
  2. 　前記ガスＡ及び前記ガスＢを含む混合ガスを分離して、前記混合ガスよりも前記ガスＡの含有率が高い濃縮ガスを得る第２ガス分離装置と、
    　前記第２ガス分離装置の内部空間を減圧する第２真空ポンプと、
    をさらに備え、
    　（ｉ）前記混合ガスが、前記第１ガス分離装置から排出された前記第２ガスである、又は、（ｉｉ）前記濃縮ガスが、前記第１ガス分離装置に供給される前記第１ガスである、請求項１に記載のガス分離システム。
  3. 　上記（ｉ）を満たすとき、前記第２ガス分離装置から排出された前記濃縮ガスの少なくとも一部を前記第２真空ポンプのシールガスとして前記第２真空ポンプに導く第２循環経路、及び、前記第１ガス分離装置から排出された前記第２ガスの少なくとも一部を前記第２真空ポンプのシールガスとして前記第２真空ポンプに導く第３循環経路からなる群から選択される少なくとも１つをさらに備え、
    　上記（ｉｉ）を満たすとき、前記第２ガス分離装置から排出された前記濃縮ガスの少なくとも一部を前記第２真空ポンプのシールガスとして前記第２真空ポンプに導く第２循環経路、及び、前記第１ガス分離装置から排出された前記第２ガスの少なくとも一部を前記第２真空ポンプのシールガスとして前記第２真空ポンプに導く第４循環経路からなる群から選択される少なくとも１つをさらに備える、請求項２に記載のガス分離システム。
  4. 　前記第１ガス分離装置は、前記ガスＡを優先的に透過させる第１分離膜を有する、請求項１に記載のガス分離システム。
  5. 　前記第２ガス分離装置は、前記ガスＡを優先的に透過させる第２分離膜を有する、請求項２に記載のガス分離システム。
  6. 　前記第１循環経路に設けられた第１昇圧機をさらに備える、請求項１に記載のガス分離システム。
  7. 　前記第１昇圧機の下流側で前記第１循環経路から分岐する第１回収経路と、
    　前記第１回収経路に接続され、前記第２ガスを回収する第１回収部と、
    をさらに備える、請求項６に記載のガス分離システム。
  8. 　前記第２循環経路に設けられた第２昇圧機をさらに備える、請求項３に記載のガス分離システム。
  9. 　前記第２昇圧機の下流側で前記第２循環経路から分岐する第２回収経路と、
    　前記第２回収経路に接続され、前記第１ガスを回収する第２回収部と、
    をさらに備える、請求項８に記載のガス分離システム。
  10. 　前記シールガスに含まれる水分を排出するドレイン機構をさらに備える、請求項１に記載のガス分離システム。
  11. 　前記第１ガスは、前記ガスＡとして二酸化炭素を含み、かつ前記ガスＢとして窒素を含む、請求項１に記載のガス分離システム。
  12. 　ガスＡ及び前記ガスＡとは異なるガスＢを含む第１ガスを第１ガス分離装置に供給し、前記第１ガス分離装置の内部空間を第１真空ポンプで減圧することによって前記第１ガスを分離して、前記第１ガスよりも前記ガスＡの含有率が高い第２ガスを得る第１ガス分離工程と、
    　前記第２ガスの少なくとも一部を前記第１真空ポンプのシールガスとして前記第１真空ポンプに供給する第１循環工程と、
    を含む、混合ガスの分離方法。
  13. 　前記ガスＡ及び前記ガスＢを含む混合ガスを第２ガス分離装置に供給し、前記第２ガス分離装置の内部空間を第２真空ポンプで減圧することによって前記混合ガスを分離して、前記混合ガスよりも前記ガスＡの含有率が高い濃縮ガスを得る第２ガス分離工程をさらに含み、
    　（ｉ）前記混合ガスが、前記第１ガス分離装置から排出された前記第２ガスである、又は、（ｉｉ）前記濃縮ガスが、前記第１ガス分離装置に供給される前記第１ガスである、請求項１２に記載の混合ガスの分離方法。
  14. 　上記（ｉ）を満たすとき、前記第２ガス分離装置から排出された前記濃縮ガスの少なくとも一部を前記第２真空ポンプのシールガスとして前記第２真空ポンプに導く第２循環工程、及び、前記第１ガス分離装置から排出された前記第２ガスの少なくとも一部を前記第２真空ポンプのシールガスとして前記第２真空ポンプに導く第３循環工程からなる群から選択される少なくとも１つをさらに含み、
    　上記（ｉｉ）を満たすとき、前記第２ガス分離装置から排出された前記濃縮ガスの少なくとも一部を前記第２真空ポンプのシールガスとして前記第２真空ポンプに導く第２循環工程、及び、前記第１ガス分離装置から排出された前記第２ガスの少なくとも一部を前記第２真空ポンプのシールガスとして前記第２真空ポンプに導く第４循環工程からなる群から選択される少なくとも１つをさらに含む、請求項１３に記載の混合ガスの分離方法。
  15. 　前記第１ガスは、前記ガスＡとして二酸化炭素を含み、かつ前記ガスＢとして窒素を含む、請求項１２に記載の混合ガスの分離方法。
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