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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024110910
(43)【公開日】2024-08-16
(54)【発明の名称】成分分離システム
(51)【国際特許分類】
B01D 11/04 20060101AFI20240808BHJP
B01D 11/02 20060101ALI20240808BHJP
C08J 11/08 20060101ALI20240808BHJP
B29B 17/02 20060101ALI20240808BHJP
【ＦＩ】
B01D11/04 A
B01D11/02 A
C08J11/08 ZAB
B29B17/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023184258
(22)【出願日】2023-10-26
(31)【優先権主張番号】P 2023015498
(32)【優先日】2023-02-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000003609
【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】臼杵 司
(72)【発明者】
【氏名】岡本 浩孝
(72)【発明者】
【氏名】平井 隆行
【テーマコード（参考）】
4D056
4F401
【Ｆターム（参考）】
4D056AB17
4D056AB20
4D056AC06
4D056AC09
4D056AC29
4D056BA03
4D056CA13
4D056CA14
4D056CA17
4D056CA22
4D056CA39
4D056DA01
4F401AA09
4F401AA10
4F401AA11
4F401CA29
4F401CA51
4F401CA55
4F401CA56
4F401EA56
4F401EA59
4F401EA63
4F401EA90
(57)【要約】
【課題】常圧下で、蒸留を利用することなく、省エネルギーで成分分離が可能な成分分離システムを提供する。
【解決手段】成分Ａ及び成分Ｂを含む１相の混合成分αβに対し、成分Ｃを加え、前記成分Ａ、前記成分Ｂ及び前記成分Ｃを含む混合成分αβγの温度Ｔ１で、前記成分Ａ及び前記成分Ｃを主成分として含む分離成分αγと成分Ｂを主成分として含む分離成分βとを分離する第一分離部と、前記分離成分αγの温度を温度Ｔ２に変化させ、前記成分Ａを主成分として含む分離成分αと前記成分Ｃを主成分として含む分離成分γとを分離する第二分離部と、を有し、前記成分Ｃは、前記混合成分αβγの温度Ｔ１で前記成分Ａに対して混和挙動を示し、前記混合成分αβγの温度Ｔ１で前記成分Ｂに対して分離挙動を示し、前記分離成分αγの温度Ｔ２で前記成分Ａに対して分離挙動を示す、成分分離システム。
【選択図】図１
【解決手段】成分Ａ及び成分Ｂを含む１相の混合成分αβに対し、成分Ｃを加え、前記成分Ａ、前記成分Ｂ及び前記成分Ｃを含む混合成分αβγの温度Ｔ１で、前記成分Ａ及び前記成分Ｃを主成分として含む分離成分αγと成分Ｂを主成分として含む分離成分βとを分離する第一分離部と、前記分離成分αγの温度を温度Ｔ２に変化させ、前記成分Ａを主成分として含む分離成分αと前記成分Ｃを主成分として含む分離成分γとを分離する第二分離部と、を有し、前記成分Ｃは、前記混合成分αβγの温度Ｔ１で前記成分Ａに対して混和挙動を示し、前記混合成分αβγの温度Ｔ１で前記成分Ｂに対して分離挙動を示し、前記分離成分αγの温度Ｔ２で前記成分Ａに対して分離挙動を示す、成分分離システム。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
成分Ａ及び成分Ｂを含む１相の混合成分αβに対し、成分Ｃを加え、前記成分Ａ、前記成分Ｂ及び前記成分Ｃを含む混合成分αβγの温度Ｔ１で、前記成分Ａ及び前記成分Ｃを主成分として含む分離成分αγと成分Ｂを主成分として含む分離成分βとを分離する第一分離部と、
前記分離成分αγの温度を温度Ｔ２に変化させ、前記成分Ａを主成分として含む分離成分αと前記成分Ｃを主成分として含む分離成分γとを分離する第二分離部と、
を有し、
前記成分Ｃは、前記混合成分αβγの温度Ｔ１で前記成分Ａに対して混和挙動を示し、前記混合成分αβγの温度Ｔ１で前記成分Ｂに対して分離挙動を示し、前記分離成分αγの温度Ｔ２で前記成分Ａに対して分離挙動を示す、
成分分離システム。
前記分離成分αγの温度を温度Ｔ２に変化させ、前記成分Ａを主成分として含む分離成分αと前記成分Ｃを主成分として含む分離成分γとを分離する第二分離部と、
を有し、
前記成分Ｃは、前記混合成分αβγの温度Ｔ１で前記成分Ａに対して混和挙動を示し、前記混合成分αβγの温度Ｔ１で前記成分Ｂに対して分離挙動を示し、前記分離成分αγの温度Ｔ２で前記成分Ａに対して分離挙動を示す、
成分分離システム。
【請求項2】
前記第一分離部は、液体の前記成分Ａと液体の成分Ｂが混和している前記混合成分αβに対し、前記成分Ａの抽出剤として前記成分Ｃを加え、前記成分Ｃによる前記成分Ａの抽出により、前記分離成分αγと前記分離成分βとを液液分離する分離部である、請求項１に記載の成分分離システム。
【請求項3】
前記混合成分αβは、固体物質の再沈殿後の混合系であって、前記固体物質の貧溶媒としての前記成分Ａ及び前記固体物質の良溶媒としての成分Ｂが混和した混合成分である請求項２に記載の成分分離システム。
【請求項4】
前記固体物質は、スチレン樹脂であり、
前記成分Ａは、アルコール類であり、
前記成分Ｂは、テルペン類であり、
前記成分Ｃは、炭酸エチレンである、請求項３に記載の成分分離システム。
前記成分Ａは、アルコール類であり、
前記成分Ｂは、テルペン類であり、
前記成分Ｃは、炭酸エチレンである、請求項３に記載の成分分離システム。
【請求項5】
前記第一分離部は、固体の前記成分Ｂが、前記成分Ｂの良溶媒である液体の前記成分Ａに溶解している前記混合成分αβに対し、前記成分Ｂの貧溶媒として液体の前記成分Ｃを加え、前記成分Ｂを析出させて、前記分離成分αγと前記分離成分βとを固液分離する分離部である、請求項１に記載の成分分離システム。
【請求項6】
前記成分Ａは、芳香族炭化水素類であり、
前記成分Ｂは、ポリオレフィン樹脂であり、
前記成分Ｃは、炭酸エチレンである、請求項５に記載の成分分離システム。
前記成分Ｂは、ポリオレフィン樹脂であり、
前記成分Ｃは、炭酸エチレンである、請求項５に記載の成分分離システム。
【請求項7】
前記分離成分αγにおける前記成分Ａ又は前記成分Ｃの割合により、前記温度Ｔ２を調整する、請求項２又は請求項５に記載の成分分離システム。
【請求項8】
前記分離成分αγにおける前記成分Ａ又は前記成分Ｃの組成により、前記温度Ｔ２を調整する、請求項２又は請求項５に記載の成分分離システム。
【請求項9】
前記成分Ａは、芳香族炭化水素類及びアルコール類よりなる群から選ばれた少なくとも１種であり、
前記成分Ｂは、ポリオレフィン樹脂であり、
前記成分Ｃは、炭酸エチレンを含む、請求項８に記載の成分分離システム。
前記成分Ｂは、ポリオレフィン樹脂であり、
前記成分Ｃは、炭酸エチレンを含む、請求項８に記載の成分分離システム。
【請求項10】
前記成分Ａは、２種の芳香族炭化水素類又は２種のアルコール類である、請求項９に記載の成分分離システム。
【請求項11】
前記成分Ｃは、炭酸エチレンと、炭酸エチレン以外の環状カーボネート類及び多価アルコール類よりなる群から選ばれた少なくとも１種とである、請求項９に記載の成分分離システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、成分分離システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、環境負荷の低減等から再利用が求められ、成分を分離する技術について種々検討されている。
【0003】
例えば、特許文献１には「再生ポリプロピレンを精製するための方法が開示される。一実施形態において、本方法は、再生ポリプロピレンを得ること、再生ポリプロピレンを第１の流体溶媒と接触させて、抽出された再生ポリプロピレンを生成すること、及び次いで、抽出された再生ポリプロピレンを溶媒中に溶解させて、ポリプロピレンを含む第１の溶液を生成することを伴う。第１の溶液を沈殿させ、次いで濾過する。得られた溶液から、より高純度のポリプロピレンを分離する再生ポリプロピレンを精製するための方法。」が開示されている。
【0004】
また、特許文献２には、「発泡ポリスチレンをグリコールエーテル酢酸エステル系化合物、グリコールエーテル系化合物、アセチルアセトン、炭酸ジエチルおよびオルトギ酸エチルよりなる群から選ばれた溶解溶剤に溶解することを特徴とする発泡ポリスチレンの減容化方法。」が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特表２０２１－５２６５７５号公報
【特許文献2】特開平１１－８０４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１では、回収ポリプロピレンを高圧条件下で低沸点溶媒に溶解させ不純物と分離することで、高純度な再生ポリプロピレンが得られるとしている。不純物除去後に圧力を低下させることで、ポリプロピレンから低沸点溶媒を容易に分離することが可能となっている。
しかし、特許文献１の手法では、高圧条件下での処理が必要となり、設備コスト増大に繋がる。また、使用後の溶媒が常圧下で気化し易いことから、溶媒の回収又は再利用が困難となる。リサイクルコストを低減する上で、常圧下で実施可能であり、かつ溶媒の回収及び再利用が効率的に行える手法が求められる。
しかし、特許文献１の手法では、高圧条件下での処理が必要となり、設備コスト増大に繋がる。また、使用後の溶媒が常圧下で気化し易いことから、溶媒の回収又は再利用が困難となる。リサイクルコストを低減する上で、常圧下で実施可能であり、かつ溶媒の回収及び再利用が効率的に行える手法が求められる。
【0007】
一方、特許文献２では、ポリスチレンを良溶媒に溶解させることで減容化し、貧溶媒によりを再沈殿させポリスチレンの再利用が可能となるとしている。また、特許文献２では、再沈殿後に残った混合溶媒を蒸留により分離し再利用する。
しかし、特許文献２で採用する蒸留法は、混合溶媒における成分分離手法としてよく用いられるが、加熱に要するコストが大きいことが知られている。再沈殿後の混合溶媒を低コストで分離する手法が求められる。
しかし、特許文献２で採用する蒸留法は、混合溶媒における成分分離手法としてよく用いられるが、加熱に要するコストが大きいことが知られている。再沈殿後の混合溶媒を低コストで分離する手法が求められる。
【0008】
そこで、本開示の課題は、常圧下で、蒸留を利用することなく、省エネルギーで成分分離が可能な成分分離システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するための手段は、下記態様を含む。
＜１＞
成分Ａ及び成分Ｂを含む１相の混合成分αβに対し、成分Ｃを加え、前記成分Ａ、前記成分Ｂ及び前記成分Ｃを含む混合成分αβγの温度Ｔ１で、前記成分Ａ及び前記成分Ｃを主成分として含む分離成分αγと成分Ｂを主成分として含む分離成分βとを分離する第一分離部と、
前記分離成分αγの温度を温度Ｔ２に変化させ、前記成分Ａを主成分として含む分離成分αと前記成分Ｃを主成分として含む分離成分γとを分離する第二分離部と、
を有し、
前記成分Ｃは、前記混合成分αβγの温度Ｔ１で前記成分Ａに対して混和挙動を示し、前記混合成分αβγの温度Ｔ１で前記成分Ｂに対して分離挙動を示し、前記分離成分αγの温度Ｔ２で前記成分Ａに対して分離挙動を示す、
成分分離システム。
＜２＞
前記第一分離部は、液体の前記成分Ａと液体の成分Ｂが混和している前記混合成分αβに対し、前記成分Ａの抽出剤として前記成分Ｃを加え、前記成分Ｃによる前記成分Ａの抽出により、前記分離成分αγと前記分離成分βとを液液分離する分離部である、＜１＞に記載の成分分離システム。
＜３＞
前記混合成分αβは、固体物質の再沈殿後の混合系であって、前記固体物質の貧溶媒としての前記成分Ａ及び前記固体物質の良溶媒としての成分Ｂが混和した混合成分である＜２＞に記載の成分分離システム。
＜４＞
前記固体物質は、スチレン樹脂であり、
前記成分Ａは、アルコール類であり、
前記成分Ｂは、テルペン類であり、
前記成分Ｃは、炭酸エチレンである、＜３＞に記載の成分分離システム。
＜５＞
前記第一分離部は、固体の前記成分Ｂが、前記成分Ｂの良溶媒である液体の前記成分Ａに溶解している前記混合成分αβに対し、前記成分Ｂの貧溶媒として液体の前記成分Ｃを加え、前記成分Ｂを析出させて、前記分離成分αγと前記分離成分βとを固液分離する分離部である、＜１＞に記載の成分分離システム。
＜６＞
前記成分Ａは、芳香族炭化水素類であり、
前記成分Ｂは、ポリオレフィン樹脂であり、
前記成分Ｃは、炭酸エチレンである、＜５＞に記載の成分分離システム。
＜７＞
前記分離成分αγにおける前記成分Ａ又は前記成分Ｃの割合により、前記温度Ｔ２を調整する、＜２＞～＜６＞のいずれか１つに記載の成分分離システム。
＜８＞
前記分離成分αγにおける前記成分Ａ又は前記成分Ｃの組成により、前記温度Ｔ２を調整する、＜２＞～＜６＞のいずれか１つに記載の成分分離システム。
＜９＞
前記成分Ａは、芳香族炭化水素類及びアルコール類よりなる群から選ばれた少なくとも１種であり、
前記成分Ｂは、ポリオレフィン樹脂であり、
前記成分Ｃは、炭酸エチレンを含む、＜８＞に記載の成分分離システム。
＜１０＞
前記成分Ａは、２種の芳香族炭化水素類又は２種のアルコール類である、＜９＞に記載の成分分離システム。
＜１１＞
前記成分Ｃは、炭酸エチレンと、炭酸エチレン以外の環状カーボネート類及び多価アルコール類よりなる群から選ばれた少なくとも１種とである、＜９＞又は＜１０＞に記載の成分分離システム。
＜１＞
成分Ａ及び成分Ｂを含む１相の混合成分αβに対し、成分Ｃを加え、前記成分Ａ、前記成分Ｂ及び前記成分Ｃを含む混合成分αβγの温度Ｔ１で、前記成分Ａ及び前記成分Ｃを主成分として含む分離成分αγと成分Ｂを主成分として含む分離成分βとを分離する第一分離部と、
前記分離成分αγの温度を温度Ｔ２に変化させ、前記成分Ａを主成分として含む分離成分αと前記成分Ｃを主成分として含む分離成分γとを分離する第二分離部と、
を有し、
前記成分Ｃは、前記混合成分αβγの温度Ｔ１で前記成分Ａに対して混和挙動を示し、前記混合成分αβγの温度Ｔ１で前記成分Ｂに対して分離挙動を示し、前記分離成分αγの温度Ｔ２で前記成分Ａに対して分離挙動を示す、
成分分離システム。
＜２＞
前記第一分離部は、液体の前記成分Ａと液体の成分Ｂが混和している前記混合成分αβに対し、前記成分Ａの抽出剤として前記成分Ｃを加え、前記成分Ｃによる前記成分Ａの抽出により、前記分離成分αγと前記分離成分βとを液液分離する分離部である、＜１＞に記載の成分分離システム。
＜３＞
前記混合成分αβは、固体物質の再沈殿後の混合系であって、前記固体物質の貧溶媒としての前記成分Ａ及び前記固体物質の良溶媒としての成分Ｂが混和した混合成分である＜２＞に記載の成分分離システム。
＜４＞
前記固体物質は、スチレン樹脂であり、
前記成分Ａは、アルコール類であり、
前記成分Ｂは、テルペン類であり、
前記成分Ｃは、炭酸エチレンである、＜３＞に記載の成分分離システム。
＜５＞
前記第一分離部は、固体の前記成分Ｂが、前記成分Ｂの良溶媒である液体の前記成分Ａに溶解している前記混合成分αβに対し、前記成分Ｂの貧溶媒として液体の前記成分Ｃを加え、前記成分Ｂを析出させて、前記分離成分αγと前記分離成分βとを固液分離する分離部である、＜１＞に記載の成分分離システム。
＜６＞
前記成分Ａは、芳香族炭化水素類であり、
前記成分Ｂは、ポリオレフィン樹脂であり、
前記成分Ｃは、炭酸エチレンである、＜５＞に記載の成分分離システム。
＜７＞
前記分離成分αγにおける前記成分Ａ又は前記成分Ｃの割合により、前記温度Ｔ２を調整する、＜２＞～＜６＞のいずれか１つに記載の成分分離システム。
＜８＞
前記分離成分αγにおける前記成分Ａ又は前記成分Ｃの組成により、前記温度Ｔ２を調整する、＜２＞～＜６＞のいずれか１つに記載の成分分離システム。
＜９＞
前記成分Ａは、芳香族炭化水素類及びアルコール類よりなる群から選ばれた少なくとも１種であり、
前記成分Ｂは、ポリオレフィン樹脂であり、
前記成分Ｃは、炭酸エチレンを含む、＜８＞に記載の成分分離システム。
＜１０＞
前記成分Ａは、２種の芳香族炭化水素類又は２種のアルコール類である、＜９＞に記載の成分分離システム。
＜１１＞
前記成分Ｃは、炭酸エチレンと、炭酸エチレン以外の環状カーボネート類及び多価アルコール類よりなる群から選ばれた少なくとも１種とである、＜９＞又は＜１０＞に記載の成分分離システム。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、常圧下で、蒸留を利用することなく、省エネルギーで成分分離が可能な成分分離システムを提供することできる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図12】図１２は、成分分離システムの消費エネルギー計算結果を示す図である。図１２（Ａ）は実施例１の成分分離システムの計算結果を示す図であり、図１２（Ｂ）は従来の蒸留法による成分分離システムの結果を示す図である。
【図15】図１５は、成分分離システムの消費エネルギー計算結果を示す図である。図１５（Ａ）は実施例２の成分分離システムの計算結果を示す図であり、図１５（Ｂ）は従来の蒸留法による成分分離システムの結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本開示の一例である実施形態について説明する。これらの説明および実施例は、実施形態を例示するものであり、発明の範囲を制限するものではない。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
【0013】
本明細書において、各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。
また、組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
また、「常温」とは２５℃を意味し、「常圧」とは１気圧を意味する。
また、組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
また、「常温」とは２５℃を意味し、「常圧」とは１気圧を意味する。
【0014】
＜成分分離システム（又は成分分離方法）＞
本実施形態に係る成分分離方法（又は成分分離方法、以下同様）は、図１に示すように、
成分Ａ及び成分Ｂを含む１相の混合成分αβに対し、成分Ｃを加え、成分Ａ、成分Ｂ及び成分Ｃを含む混合成分αβγの温度Ｔ１で、成分Ａ及び成分Ｃを主成分として含む分離成分αγと成分Ｂを主成分として含む分離成分βとを分離する第一分離部（又は第一分離工程）と、
分離成分αγの温度を温度Ｔ２に変化させ、成分Ａを主成分として含む分離成分αと成分Ｃを主成分として含む分離成分γとを分離する第二分離部（第二分離部）と、
を有する。
なお、図１に示すように、分離成分γは、第一分離部（又は第一分離工程）で、成分Ｃとして再利用してもよい。
本実施形態に係る成分分離方法（又は成分分離方法、以下同様）は、図１に示すように、
成分Ａ及び成分Ｂを含む１相の混合成分αβに対し、成分Ｃを加え、成分Ａ、成分Ｂ及び成分Ｃを含む混合成分αβγの温度Ｔ１で、成分Ａ及び成分Ｃを主成分として含む分離成分αγと成分Ｂを主成分として含む分離成分βとを分離する第一分離部（又は第一分離工程）と、
分離成分αγの温度を温度Ｔ２に変化させ、成分Ａを主成分として含む分離成分αと成分Ｃを主成分として含む分離成分γとを分離する第二分離部（第二分離部）と、
を有する。
なお、図１に示すように、分離成分γは、第一分離部（又は第一分離工程）で、成分Ｃとして再利用してもよい。
【0015】
そして、成分Ｃは、混合成分αβγの温度Ｔ１で成分Ａに対して混和挙動を示し、混合成分αβγの温度Ｔ１で成分Ｂに対して分離挙動（具体的には、成分Ｂが液体の場合、相分離性、又は成分Ｂが固体の場合、不溶性）を示し、分離成分αγの温度Ｔ２で成分Ａに対して分離挙動を示す。
【0016】
言い換えれば、成分Ａは、混合成分αβγの温度Ｔ１で成分Ｃに対して混和挙動を示し、分離成分αγの温度Ｔ２で成分Ｃに対して分離挙動を示す。
一方、成分Ｂは、混合成分αβγの温度Ｔ１で成分Ｃに対して分離挙動を示す。
一方、成分Ｂは、混合成分αβγの温度Ｔ１で成分Ｃに対して分離挙動を示す。
【0017】
ここで、図２に示すように、２成分系の組成における混和挙動及び相分離挙動は、（ｉ）ＵＣＳＴ（Upper Critical Solution Temperature）型挙動が観測される場合、（ｉｉ）ＬＣＳＴ（Lower Critical Solution Temperature）型挙動が観測される場合、（ｉｉｉ）臨界温度が観測されない場合、などの挙動に分類される。
成分Ａ及び成分Ｃを含む２成分系の組成の挙動は（ｉ）または（ｉｉ）の挙動に該当し、成分Ｂ及び成分Ｃを含む２成分系の組成の挙動は（ｉｉｉ）の挙動に該当する。
成分Ａ及び成分Ｃを含む２成分系の組成の挙動は（ｉ）または（ｉｉ）の挙動に該当し、成分Ｂ及び成分Ｃを含む２成分系の組成の挙動は（ｉｉｉ）の挙動に該当する。
【0018】
このように、本実施形態に係る成分分離システムでは、成分Ｂに対して分離挙動を示すと共に、成分Ａに対して温度依存性の分離挙動を示す成分Ｃを使用することで、常圧下で、混合成分αβから成分Ｂの分離、分離成分αγから成分Ａの分離が可能となる。つまり、成分Ａと成分Ｃの平衡移動を利用し、一連の分離操作を常圧下で行うことができ、かつ蒸留することなく各成分の分離を実施できる。
そのため、本実施形態に係る成分分離システムは、常圧下で、蒸留を利用することなく、省エネルギーで成分分離が可能となる。
そのため、本実施形態に係る成分分離システムは、常圧下で、蒸留を利用することなく、省エネルギーで成分分離が可能となる。
【0019】
ここで、「成分Ａ及び成分Ｃを主成分として含む混合成分αγ」とは、分離成分αγ全体に対して成分Ａ及び成分Ｃを５１質量％以上で含む混合系であることを示す。
「成分Ａを主成分として含む成分α」とは、成分α全体に対して成分Ａを５１質量％以上含む成分を示す。
「成分Ｂを主成分として含む分離成分β」とは、分離成分β全体に対して成分Ｂ５１質量％以上含む分離成分を示す。
「成分Ｃを主成分として含む分離成分γ」とは、分離成分γ全体に対して成分Ｃを５１質量％以上含む分離成分を示す。
「成分Ａを主成分として含む成分α」とは、成分α全体に対して成分Ａを５１質量％以上含む成分を示す。
「成分Ｂを主成分として含む分離成分β」とは、分離成分β全体に対して成分Ｂ５１質量％以上含む分離成分を示す。
「成分Ｃを主成分として含む分離成分γ」とは、分離成分γ全体に対して成分Ｃを５１質量％以上含む分離成分を示す。
【0020】
つまり、「成分Ｃが、混合成分αβγの温度Ｔ１で成分Ａに対して混和挙動を示し、混合成分αβγの温度Ｔ１で成分Ｂに対して分離挙動を示す」とは、混合成分αβγから、分離成分αγ全体に対する成分Ａ及び成分Ｃの合計割合が５１質量％以上の分離成分αγと、分離成分β全体に対する成分Ｂの割合が５１質量％以上の分離成分γと、に分離することを示す。
また、「成分Ｃが、分離成分αγの温度Ｔ２で成分Ａに対して分離挙動を示す」とは、分離成分αγから、分離成分α全体に対する成分Ａの割合が５１質量％以の分離成分αと、分離成分γ全体に対する成分Ｃの割合が５１質量％以上の分離成分γと、に分離することを示す。
また、「成分Ｃが、分離成分αγの温度Ｔ２で成分Ａに対して分離挙動を示す」とは、分離成分αγから、分離成分α全体に対する成分Ａの割合が５１質量％以の分離成分αと、分離成分γ全体に対する成分Ｃの割合が５１質量％以上の分離成分γと、に分離することを示す。
【0021】
成分Ａは、液状の成分を適用する。成分Ａは、常温で固体である場合、加熱により液化して使用してもよい。
成分Ａとしては、例えば，芳香族炭化水素類，アルコール類、エステル類、カーボネート類、エーテル類、ケトン類、ハロゲン化炭化水素類、アミド類、スルホキシド類等が挙げられる。
芳香族炭化水素類としては、ベンゼン、エチルベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、シメン、クメン、プソイドクメン等が挙げられる。
アルコール類としては、脂肪族アルコール（メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール等）、芳香族アルコール（ベンジルアルコール等）等が挙げられる。
エステル類としては、脂肪族カルボン酸エステル（酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸ビニル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル等）等が挙げられる。
カーボネート類としては、鎖状カーボネート類（ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート等）、環状カーボネート類（プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート等）が挙げられる。
エーテル類としては、鎖状エーテル（ジエチルエーテル、エチルプロピルエーテル、エチルイソプロピルエーテル等）、環状エーテル（テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等）等が挙げられる。
ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン、ペンタノン、ヘキサノン、ヘプタノン、シクロヘキサノン等が挙げられる。
ハロゲン化炭化水素類としては、ジクロロエタン、トリクロロメタン等が挙げられる。
アミド類としては、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド等が挙げられる。
スルホキシド類としては、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
成分Ａとしては、例えば，芳香族炭化水素類，アルコール類、エステル類、カーボネート類、エーテル類、ケトン類、ハロゲン化炭化水素類、アミド類、スルホキシド類等が挙げられる。
芳香族炭化水素類としては、ベンゼン、エチルベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、シメン、クメン、プソイドクメン等が挙げられる。
アルコール類としては、脂肪族アルコール（メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール等）、芳香族アルコール（ベンジルアルコール等）等が挙げられる。
エステル類としては、脂肪族カルボン酸エステル（酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸ビニル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル等）等が挙げられる。
カーボネート類としては、鎖状カーボネート類（ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート等）、環状カーボネート類（プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート等）が挙げられる。
エーテル類としては、鎖状エーテル（ジエチルエーテル、エチルプロピルエーテル、エチルイソプロピルエーテル等）、環状エーテル（テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等）等が挙げられる。
ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン、ペンタノン、ヘキサノン、ヘプタノン、シクロヘキサノン等が挙げられる。
ハロゲン化炭化水素類としては、ジクロロエタン、トリクロロメタン等が挙げられる。
アミド類としては、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド等が挙げられる。
スルホキシド類としては、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
【0022】
成分Ｂとしては、液体及び固体の成分が適用できる。成分Ｂは、常温で固体である場合、加熱により液化して使用してもよい。
液体の成分Ｂとしては、テルペン類（ミルセン、リモネン、ピネン、カンファー、サピネン、フェランドレン、パラシメン、オシメン、テルピネン、カレン、ジンギベレン、カリオフィレン、ビサボレン、セドレン等のテルペン炭化水素；シトロネラール、シトラール、シクロシトラール、サフラナール、フェランドラール、ペリルアルデヒド、ゲラニアール、ネラール等のテルペンアルデヒド；ショウノウ、ツヨシ等のテルペンケトン）が挙げられる。
固体の成分Ｂとしては、ポリオレフィン樹脂（ポリプロピレン、ポリエチレン、シクロオレフィン等のポリマー）、ポリスチレン樹脂、ゴム（エチレンプロピレンゴム等）等が挙げられる。
液体の成分Ｂとしては、テルペン類（ミルセン、リモネン、ピネン、カンファー、サピネン、フェランドレン、パラシメン、オシメン、テルピネン、カレン、ジンギベレン、カリオフィレン、ビサボレン、セドレン等のテルペン炭化水素；シトロネラール、シトラール、シクロシトラール、サフラナール、フェランドラール、ペリルアルデヒド、ゲラニアール、ネラール等のテルペンアルデヒド；ショウノウ、ツヨシ等のテルペンケトン）が挙げられる。
固体の成分Ｂとしては、ポリオレフィン樹脂（ポリプロピレン、ポリエチレン、シクロオレフィン等のポリマー）、ポリスチレン樹脂、ゴム（エチレンプロピレンゴム等）等が挙げられる。
【0023】
成分Ｃは、液状の成分を適用する。成分Ｃは、常温で固体である場合、加熱により液化して使用してもよい。
成分Ｃとしては、カーボネート類、多価アルコール類、水等が挙げられる。
カーボネート類としては、成分Ａで前述したものが挙げられる。
多価アルコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン等が挙げられる。
中でも、成分Ｃとしては、分離性及びＴ２の調整容易性の観点から、環状カーボネート類及び多価アルコール類よりなる群から選ばれた少なくとも１種であることが好ましく、環状カーボネート類及び多価アルコール類よりなる群から選ばれた少なくとも２種であることが好ましく、炭酸エチレンと、炭酸エチレン以外の環状カーボネート類及び多価アルコール類よりなる群から選ばれた少なくとも１種とであることが更に好ましく、炭酸エチレンと、炭酸プロピレン及びエチレングリコールよりなる群から選ばれた少なくとも１種とであることが特に好ましい。
特に、炭酸エチレンは、対称性の高い分子構造を有しており分子間相互作用が強く、混合系において比較的高い温度で混和及び分離の相変化が生じる。炭酸エチレンの性質により、炭酸エチレンと他の成分の混合系において、温和な冷却操作により各成分を容易に分離することが可能となる。また、炭酸エチレンは電解液などに用いられる高極性溶媒として知られており、極性物質を溶かしやすいという性質を有する。よって、炭酸エチレンを元々含まない極性溶媒と無極性溶媒の混合系においても、炭酸エチレンによって極性溶媒を抽出することで無極性溶媒を分離し、冷却操作によって炭酸エチレンと極性溶媒を分離することが可能となる。
そのため、成分Ｃとしては、炭酸エチレンを含むことが好ましく、炭酸エチレンであることがより好ましい。
成分Ｃとしては、カーボネート類、多価アルコール類、水等が挙げられる。
カーボネート類としては、成分Ａで前述したものが挙げられる。
多価アルコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン等が挙げられる。
中でも、成分Ｃとしては、分離性及びＴ２の調整容易性の観点から、環状カーボネート類及び多価アルコール類よりなる群から選ばれた少なくとも１種であることが好ましく、環状カーボネート類及び多価アルコール類よりなる群から選ばれた少なくとも２種であることが好ましく、炭酸エチレンと、炭酸エチレン以外の環状カーボネート類及び多価アルコール類よりなる群から選ばれた少なくとも１種とであることが更に好ましく、炭酸エチレンと、炭酸プロピレン及びエチレングリコールよりなる群から選ばれた少なくとも１種とであることが特に好ましい。
特に、炭酸エチレンは、対称性の高い分子構造を有しており分子間相互作用が強く、混合系において比較的高い温度で混和及び分離の相変化が生じる。炭酸エチレンの性質により、炭酸エチレンと他の成分の混合系において、温和な冷却操作により各成分を容易に分離することが可能となる。また、炭酸エチレンは電解液などに用いられる高極性溶媒として知られており、極性物質を溶かしやすいという性質を有する。よって、炭酸エチレンを元々含まない極性溶媒と無極性溶媒の混合系においても、炭酸エチレンによって極性溶媒を抽出することで無極性溶媒を分離し、冷却操作によって炭酸エチレンと極性溶媒を分離することが可能となる。
そのため、成分Ｃとしては、炭酸エチレンを含むことが好ましく、炭酸エチレンであることがより好ましい。
【0024】
以下、本実施形態に係る成分分離システム（又は成分分離方法）の詳細について説明する。
【0025】
＜第一分離部（又は第一分離工程、以下同様）＞
（第一実施形態）
第一実施形態に係る第一分離部は、例えば、図３に示すように、液体の成分Ａと液体の成分Ｂが混和している混合成分αβに対し、成分Ａの抽出剤として液体の成分Ｃを加え、成分Ｃによる成分Ａの抽出により、分離成分αγと分離成分βとを液液分離する分離部である。
（第一実施形態）
第一実施形態に係る第一分離部は、例えば、図３に示すように、液体の成分Ａと液体の成分Ｂが混和している混合成分αβに対し、成分Ａの抽出剤として液体の成分Ｃを加え、成分Ｃによる成分Ａの抽出により、分離成分αγと分離成分βとを液液分離する分離部である。
【0026】
第一実施形態に係る第一分離部では、混合成分αβを準備する。混合成分αβにおける成分Ａと成分Ｂとの比率（成分Ａ／成分Ｂ）は、例えば、質量比で、１０／１－１／１０とする。成分Ａと成分Ｂとを混和する温度に調整して混合し、混合成分αβを準備してもよい。
【0027】
次に、混合成分αβに成分Ｃを加え、混合成分αβγを得る。
そして、混合成分αβγの温度を温度Ｔ１に温度操作する。温度Ｔ１は、例えば、４０℃以上、各成分の沸点以下の範囲内とする。
混合成分αβγの温度Ｔ１への温度操作は、混合成分αβγの昇温操作でもよいし、冷却操作でもよい。また、予め混合成分αβ及び成分Ｃを温度調整し、混合成分αβに成分Ｃを加えたとき、混合成分αβγの温度が温度Ｔ１となるようにしてもよい。
成分Ｃを加えた混合成分αβγでは、成分Ｃによる成分Ａの抽出により、分離成分αγと分離成分βとが相分離する。そして、液液分離操作により、分離成分αγと分離成分βとを分離する。液液分離操作は、分液漏斗を使用する方法等、周知の方法が採用できる。
抽出操作及び液液分離操作の回数、並びに成分Ｃの添加量は、例えば、混合成分αβγにおける成分Ａの分配係数及び混合成分αβの量から決定する。
そして、混合成分αβγの温度を温度Ｔ１に温度操作する。温度Ｔ１は、例えば、４０℃以上、各成分の沸点以下の範囲内とする。
混合成分αβγの温度Ｔ１への温度操作は、混合成分αβγの昇温操作でもよいし、冷却操作でもよい。また、予め混合成分αβ及び成分Ｃを温度調整し、混合成分αβに成分Ｃを加えたとき、混合成分αβγの温度が温度Ｔ１となるようにしてもよい。
成分Ｃを加えた混合成分αβγでは、成分Ｃによる成分Ａの抽出により、分離成分αγと分離成分βとが相分離する。そして、液液分離操作により、分離成分αγと分離成分βとを分離する。液液分離操作は、分液漏斗を使用する方法等、周知の方法が採用できる。
抽出操作及び液液分離操作の回数、並びに成分Ｃの添加量は、例えば、混合成分αβγにおける成分Ａの分配係数及び混合成分αβの量から決定する。
【0028】
ここで、第一実施形態に係る第一分離部において、混合成分αβの成分Ｂの割合が少ない場合、成分Ａの影響が支配的となり、混合成分αβγにおいて、分離成分αγと分離成分βとで相分離が生じ難くなることがある。その場合、図４に示すように、分離成分βを再利用し、混合成分αβに追加で分離成分βを加え、混合成分αβにおける成分Ｂの割合を増やし、上記範囲としてもよい。
なお、別途、成分Ｂを準備し、混合成分αβに追加で成分Ｂを加え、混合成分αβにおける成分Ｂの割合を増やしてよい。
なお、別途、成分Ｂを準備し、混合成分αβに追加で成分Ｂを加え、混合成分αβにおける成分Ｂの割合を増やしてよい。
【0029】
（第二実施形態）
第二実施形態に係る第一分離部は、例えば、図５に示すように、第一分離部は、固体の成分Ｂが、成分Ｂの良溶媒である液体の成分Ａに溶解している混合成分αβに対し、成分Ｂの貧溶媒として液体の成分Ｃを加え、成分Ｂを析出させて、分離成分αγと分離成分βとを固液分離する分離部である。
第二実施形態に係る第一分離部は、例えば、図５に示すように、第一分離部は、固体の成分Ｂが、成分Ｂの良溶媒である液体の成分Ａに溶解している混合成分αβに対し、成分Ｂの貧溶媒として液体の成分Ｃを加え、成分Ｂを析出させて、分離成分αγと分離成分βとを固液分離する分離部である。
【0030】
第二実施形態に係る第一分離部では、混合成分αβを準備する。混合成分αβにおける成分Ａと成分Ｂとの比率（成分Ａ／成分Ｂ）は、例えば、質量比で、１０００／１－１０／１とする。成分Ａに成分Ｂが溶解する温度に調整し、混合成分αβを準備してもよい。
【0031】
次に、混合成分αβに成分Ｃを加え、混合成分αβγを得る。
そして、混合成分αβγの温度を温度Ｔ１に温度操作する。温度Ｔ１の範囲、及び混合成分αβγの温度Ｔ１への温度操作の方法は、第一実施形態に係る第一分離部と同様とする。
成分Ｃを加えた混合成分αβγでは、成分Ｂの溶解度が変化し、成分Ｂが析出する。そして、固液分離操作により、分離成分αγと分離成分βとを分離する。固液分離操作は、濾過、遠心分離、デカンテーション等、周知の方法が採用できる。
そして、混合成分αβγの温度を温度Ｔ１に温度操作する。温度Ｔ１の範囲、及び混合成分αβγの温度Ｔ１への温度操作の方法は、第一実施形態に係る第一分離部と同様とする。
成分Ｃを加えた混合成分αβγでは、成分Ｂの溶解度が変化し、成分Ｂが析出する。そして、固液分離操作により、分離成分αγと分離成分βとを分離する。固液分離操作は、濾過、遠心分離、デカンテーション等、周知の方法が採用できる。
【0032】
ここで、第二実施形態に係る第一分離部において、混合成分αβに不純物が混入している場合、図６に示すように、混合成分αβに成分Ｃを加える前に、不純物を除去する処理を実施してもよい。不純物を除去する方法は、吸着剤を利用する方法、濾過、遠心分離、デカンテーション等、周知の方法が採用できる。
【0033】
＜第二分離部（第二分離工程、以下同様）＞
本実施形態に係る第二分離部は、図７及び図８に示すように、分離成分αγの温度を温度Ｔ２に変化させ、成分Ａを主成分として含む分離成分αと成分Ｃを主成分として含む分離成分γとを分離する分離部である。
本実施形態に係る第二分離部は、図７及び図８に示すように、分離成分αγの温度を温度Ｔ２に変化させ、成分Ａを主成分として含む分離成分αと成分Ｃを主成分として含む分離成分γとを分離する分離部である。
【0034】
本実施形態に係る第二分離部では、分離成分αγの温度を温度Ｔ２に温度操作するが、成分Ａと成分ＣがＵＣＳＴ型の分離挙動を示す場合、分離成分αγの温度Ｔ２を温度Ｔ１よりも低くする。つまり、温度Ｔ１＞温度Ｔ２の関係となるように、分離成分αγの冷却し、温度Ｔ１よりも低い温度Ｔ２とする。
一方、成分Ａと成分ＣがＬＣＳＴ型の分離挙動を示す場合、分離成分αγの温度Ｔ２を温度Ｔ１よりも高くする。つまり、温度Ｔ１＜温度Ｔ２の関係となるように、分離成分αγの昇温し、温度Ｔ１よりも高い温度Ｔ２とする。
ここで、温度Ｔ２は、分離成分αγにおける成分Ａ又は成分Ｃの割合、好ましくは成分Ｃの割合により調整できる。そのため、上述した第一及び第二の実施形態に係る第一分離部において、目的の温度Ｔ２となるように、成分Ａ及び成分Ｃの種類、成分Ｃの添加量を調整することがよい。
なお、温度Ｔ１と温度Ｔ２との差（絶対値）は、例えば、１０℃以上の範囲内とする。
一方、成分Ａと成分ＣがＬＣＳＴ型の分離挙動を示す場合、分離成分αγの温度Ｔ２を温度Ｔ１よりも高くする。つまり、温度Ｔ１＜温度Ｔ２の関係となるように、分離成分αγの昇温し、温度Ｔ１よりも高い温度Ｔ２とする。
ここで、温度Ｔ２は、分離成分αγにおける成分Ａ又は成分Ｃの割合、好ましくは成分Ｃの割合により調整できる。そのため、上述した第一及び第二の実施形態に係る第一分離部において、目的の温度Ｔ２となるように、成分Ａ及び成分Ｃの種類、成分Ｃの添加量を調整することがよい。
なお、温度Ｔ１と温度Ｔ２との差（絶対値）は、例えば、１０℃以上の範囲内とする。
【0035】
温度操作により、分離成分αγの温度が温度Ｔ２となると、平衡移行により、分離成分αと分離成分γとが相分離する。そして、液液分離操作により、分離成分αγと分離成分γとを分離する（図７参照）。液液分離操作は、分液漏斗を使用する方法等、周知の方法が採用できる。
【0036】
ただし、温度操作により、分離成分αγの温度を温度Ｔ２としたとき、温度Ｔ２が成分Ａ又は成分Ｃの融点を下回ると、成分Ａ又は成分Ｃが析出する（図８参照）。その場合、固液分離操作により、分離成分αγと分離成分γとを分離する。固液分離操作は、濾過、遠心分離、デカンテーション等、周知の方法が採用できる。
【0037】
また、温度Ｔ２は、前記分離成分αγにおける前記成分Ａ又は前記成分Ｃの組成により、調整することができる。
前記分離成分αγにおける前記成分Ａ又は前記成分Ｃの組成により温度Ｔ２をコントロールすることで、成分分離エネルギーの低減が可能となる。例えば、例えば成分Ａと成分ＣとがＵＣＳＴ型の相変化挙動を示す場合、Ｔ１＞相変化温度＞Ｔ２となる必要があるが、相変化温度をＴ１に近付けることでＴ２も上昇させることができ、Ｔ１とＴ２との温度変化分の消費エネルギーが低減可能となる。また、相変化温度のコントロールは、Ｔ１及びＴ２を各成分の沸点以下凝固点以上に設定したい場合にも有効である。
前記分離成分αγにおける前記成分Ａ又は前記成分Ｃの組成により温度Ｔ２をコントロールすることで、成分分離エネルギーの低減が可能となる。例えば、例えば成分Ａと成分ＣとがＵＣＳＴ型の相変化挙動を示す場合、Ｔ１＞相変化温度＞Ｔ２となる必要があるが、相変化温度をＴ１に近付けることでＴ２も上昇させることができ、Ｔ１とＴ２との温度変化分の消費エネルギーが低減可能となる。また、相変化温度のコントロールは、Ｔ１及びＴ２を各成分の沸点以下凝固点以上に設定したい場合にも有効である。
【0038】
温度Ｔ２を、前記分離成分αγにおける前記成分Ａの組成により調整する場合、成分Ａは、分離性及びＴ２の調整容易性の観点から、２種以上の化合物であることが好ましく、芳香族炭化水素類、アルコール類、ハロゲン化炭化水素類、アミド類及びスルホキシド類よりなる群から選ばれた少なくとも２種であることがより好ましく、芳香族炭化水素類及びアルコール類よりなる群から選ばれた少なくとも２種であることが更に好ましく、２種の芳香族炭化水素類又は２種のアルコール類であることが特に好ましい。
成分Ａとして２種以上を用いる場合の芳香族炭化水素類としては、分離性及びＴ２の調整容易性の観点から、ベンゼン、エチルベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、シメン、クメン及びプソイドクメンよりなる群から選ばれた２種以上であることが好ましく、トルエン、キシレン、メシチレン、シメン及びクメンよりなる群から選ばれた２種以上であることがより好ましく、トルエン及びキシレンが特に好ましい。
成分Ａとして２種以上を用いる場合のアルコール類としては、分離性及びＴ２の調整容易性の観点から、２種以上の脂肪族アルコールであることが好ましく、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール及びヘキサノールよりなる群から選ばれた２種以上であることがより好ましく、エタノール及び１－プロパノールであることが特に好ましい。
成分Ａとして２種以上を用いる場合の芳香族炭化水素類としては、分離性及びＴ２の調整容易性の観点から、ベンゼン、エチルベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、シメン、クメン及びプソイドクメンよりなる群から選ばれた２種以上であることが好ましく、トルエン、キシレン、メシチレン、シメン及びクメンよりなる群から選ばれた２種以上であることがより好ましく、トルエン及びキシレンが特に好ましい。
成分Ａとして２種以上を用いる場合のアルコール類としては、分離性及びＴ２の調整容易性の観点から、２種以上の脂肪族アルコールであることが好ましく、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール及びヘキサノールよりなる群から選ばれた２種以上であることがより好ましく、エタノール及び１－プロパノールであることが特に好ましい。
【0039】
成分Ａとして芳香族炭化水素類及びアルコール類、成分Ｃとして炭酸エチレンを用い、成分Ａの組成を変化させた場合の相変化温度を図１８及び図１９に示す。なお、相変化温度は成分Ａと成分Ｃとの質量比が１：１の時の値である。また、成分Ａ及び成分Ｃの混合溶媒の温度を変化させつつ撹拌し、溶媒の輝度変化を観察することで相変化温度の記録を行った。
まず、芳香族炭化水素類の場合ではトルエン（Toluene）とキシレン（Xylene）とを混合した溶媒を用い、図１８に示すようにキシレンの割合が大きくなるにつれて相変化温度が高くなることが確かめられた。更に、相変化温度の挙動はキシレンの割合に対し二次曲線で近似可能であり、未計測の組成においても相変化温度を予測できることが示されている。
続いて、アルコール類の場合ではエタノール（Ethanol）と１－プロパノール（1-Propanol）とを混合した溶媒を用い、図１９に示すように１－プロパノールの割合が大きくなるにつれて相変化温度が高くなることが確かめられ、芳香族炭化水素類の場合と同様に相変化温度の挙動が１－プロパノールの割合に対し二次曲線で近似可能であるとの結果が得られた。
これらの結果を応用し、成分Ａの組成を調整することで相変化温度のコントロールが可能となる。なお今回の例ではトルエンとキシレンとの組み合わせ、エタノールと１－プロパノールとの組み合わせについて記載したが、他の芳香族炭化水素類、アルコール類の物質を用いることでより幅広い範囲で相変化温度をコントロールすることも可能となる。
まず、芳香族炭化水素類の場合ではトルエン（Toluene）とキシレン（Xylene）とを混合した溶媒を用い、図１８に示すようにキシレンの割合が大きくなるにつれて相変化温度が高くなることが確かめられた。更に、相変化温度の挙動はキシレンの割合に対し二次曲線で近似可能であり、未計測の組成においても相変化温度を予測できることが示されている。
続いて、アルコール類の場合ではエタノール（Ethanol）と１－プロパノール（1-Propanol）とを混合した溶媒を用い、図１９に示すように１－プロパノールの割合が大きくなるにつれて相変化温度が高くなることが確かめられ、芳香族炭化水素類の場合と同様に相変化温度の挙動が１－プロパノールの割合に対し二次曲線で近似可能であるとの結果が得られた。
これらの結果を応用し、成分Ａの組成を調整することで相変化温度のコントロールが可能となる。なお今回の例ではトルエンとキシレンとの組み合わせ、エタノールと１－プロパノールとの組み合わせについて記載したが、他の芳香族炭化水素類、アルコール類の物質を用いることでより幅広い範囲で相変化温度をコントロールすることも可能となる。
【0040】
温度Ｔ２を、前記分離成分αγにおける前記成分Ｃの組成により調整する場合、成分Ｃは、分離性及びＴ２の調整容易性の観点から、２種以上の化合物であることが好ましく、炭酸エチレンと、炭酸エチレン以外の環状カーボネート類及び多価アルコール類よりなる群から選ばれた少なくとも１種とであることがより好ましく、炭酸エチレンと、炭酸プロピレン及びエチレングリコールよりなる群から選ばれた少なくとも１種とであることが特に好ましい。
成分Ａとしてキシレン又はｐ－シメンを用い、成分Ｃとして炭酸エチレン（ＥＣ）と炭酸プロピレン（ＰＣ）との混合溶媒又は炭酸エチレンとエチレングリコール（ＥＧ）との混合溶媒を用い、成分Ｃの組成を変化させた場合の相変化温度を図２０～図２２に示す。なお、相変化温度は成分Ａと成分Ｃとの質量比が１：１の時の値である。また、成分Ａ及び成分Ｃの混合溶媒の温度を変化させつつ撹拌し、溶媒の輝度変化を観察することで相変化温度の記録を行った。
まず、炭酸エチレンと炭酸プロピレンとの混合溶媒を用いた場合では、図２０及び図２１に示すように炭酸エチレンの割合が大きくなるにつれて相変化温度が高くなることが確かめられた。これは炭酸プロピレンがキシレン、ｐ－シメンに対し混和性を示す溶媒であり、炭酸プロピレンの割合が減ることで分離しにくくなったためである。
続いて、炭酸エチレンとエチレングリコールとの混合溶媒を用いた場合では、図２２に示すように炭酸エチレンの割合が大きくなるにつれて相変化温度が低くなることが確かめられた。これはエチレングリコールがキシレンに対し分離性を示す溶媒であり、エチレングリコールの割合が減ることで分離し易くなったためである。
これらの結果を応用し、成分Ｃの組成を調整することで相変化温度のコントロールが可能となる。なお今回の例では炭酸エチレンと炭酸プロピレンとの組み合わせ、炭酸エチレンとエチレングリコールとの組み合わせについて記載したが、成分Ａとの相平衡挙動に応じて適切な物質を選択することで、より幅広い範囲で相変化温度をコントロールすることも可能となる。更に成分Ａの組成調整と組み合わせることもできる。
成分Ａとしてキシレン又はｐ－シメンを用い、成分Ｃとして炭酸エチレン（ＥＣ）と炭酸プロピレン（ＰＣ）との混合溶媒又は炭酸エチレンとエチレングリコール（ＥＧ）との混合溶媒を用い、成分Ｃの組成を変化させた場合の相変化温度を図２０～図２２に示す。なお、相変化温度は成分Ａと成分Ｃとの質量比が１：１の時の値である。また、成分Ａ及び成分Ｃの混合溶媒の温度を変化させつつ撹拌し、溶媒の輝度変化を観察することで相変化温度の記録を行った。
まず、炭酸エチレンと炭酸プロピレンとの混合溶媒を用いた場合では、図２０及び図２１に示すように炭酸エチレンの割合が大きくなるにつれて相変化温度が高くなることが確かめられた。これは炭酸プロピレンがキシレン、ｐ－シメンに対し混和性を示す溶媒であり、炭酸プロピレンの割合が減ることで分離しにくくなったためである。
続いて、炭酸エチレンとエチレングリコールとの混合溶媒を用いた場合では、図２２に示すように炭酸エチレンの割合が大きくなるにつれて相変化温度が低くなることが確かめられた。これはエチレングリコールがキシレンに対し分離性を示す溶媒であり、エチレングリコールの割合が減ることで分離し易くなったためである。
これらの結果を応用し、成分Ｃの組成を調整することで相変化温度のコントロールが可能となる。なお今回の例では炭酸エチレンと炭酸プロピレンとの組み合わせ、炭酸エチレンとエチレングリコールとの組み合わせについて記載したが、成分Ａとの相平衡挙動に応じて適切な物質を選択することで、より幅広い範囲で相変化温度をコントロールすることも可能となる。更に成分Ａの組成調整と組み合わせることもできる。
【0041】
＜他の態様＞
（第一実施形態）
第一実施形態に係る第一分離部を有する成分分離システムは、固体物質の精製システム（以下、「第一実施形態に係る固体物質の精製システム」）に適用できる。
第一実施形態に係る固体物質の精製システムでは、図９に示すように、不純物が混ざった固体物質を、固体物質の良溶媒としての液体の成分Ｂを加え、成分Ｂに溶解する溶解操作を実施する。それにより、成分Ｂ、固体物質及び不純物を含む溶液を得る。
次に、固体物質の貧溶媒としての成分Ａを溶液に加え、再沈殿操作により、固体物質を析出させ、固体物質と不純物を分離する。つまり、第一実施形態に係る第一分離部を有する成分分離システムにおいて、混合成分αβは、固体物質の再沈殿後の混合系であって、固体物質の貧溶媒としての成分Ａ及び固体物質の良溶媒としての成分Ｂが混和した混合成分が該当する。
（第一実施形態）
第一実施形態に係る第一分離部を有する成分分離システムは、固体物質の精製システム（以下、「第一実施形態に係る固体物質の精製システム」）に適用できる。
第一実施形態に係る固体物質の精製システムでは、図９に示すように、不純物が混ざった固体物質を、固体物質の良溶媒としての液体の成分Ｂを加え、成分Ｂに溶解する溶解操作を実施する。それにより、成分Ｂ、固体物質及び不純物を含む溶液を得る。
次に、固体物質の貧溶媒としての成分Ａを溶液に加え、再沈殿操作により、固体物質を析出させ、固体物質と不純物を分離する。つまり、第一実施形態に係る第一分離部を有する成分分離システムにおいて、混合成分αβは、固体物質の再沈殿後の混合系であって、固体物質の貧溶媒としての成分Ａ及び固体物質の良溶媒としての成分Ｂが混和した混合成分が該当する。
【0042】
そして、残った、成分Ａ及び成分Ｂを主成分として含む混合成分αβを用いて、第一実施形態に係る第一分離部を有する成分分離システムで分離を実施する。
それにより、第一実施形態に係る固体物質の精製システムでは、固体物質の精製と共に、各成分が分離可能となる。
それにより、第一実施形態に係る固体物質の精製システムでは、固体物質の精製と共に、各成分が分離可能となる。
【0043】
第一実施形態に係る固体物質の精製システム（及び第一実施形態に係る第一分離部を有する成分分離システム）において、固体物質は樹脂（特にスチレン樹脂）であり、成分Ａは、アルコール類であり、成分Ｂはテルペン類であり、成分Ｃは炭酸エチレンである組み合わせが好適に挙げられる。
【0044】
なお、第一実施形態に係る固体物質の精製システム（及び第一実施形態に係る第一分離部を有する成分分離システム）において、分離した分離成分α、β、γは、各々再利用することもできる。
【0045】
（第二実施形態）
第二実施形態に係る第一分離部を有する成分分離システムは、固体物質の精製システム（以下、「第二実施形態に係る固体物質の精製システム」）に適用できる。
第二実施形態に係る固体物質の精製システムでは、図１０に示すように、不純物が混ざった固体の成分Ｂを、固体物質の良溶媒としての液体の成分Ａを加え、成分Ａに溶解する溶解操作を実施する。それにより、成分Ｂが成分Ａに溶解し、不純物を含む混合成分αγを得る。
次に、混合成分αγに不純物除去処理を実施し、不純物を除去する。
第二実施形態に係る第一分離部を有する成分分離システムは、固体物質の精製システム（以下、「第二実施形態に係る固体物質の精製システム」）に適用できる。
第二実施形態に係る固体物質の精製システムでは、図１０に示すように、不純物が混ざった固体の成分Ｂを、固体物質の良溶媒としての液体の成分Ａを加え、成分Ａに溶解する溶解操作を実施する。それにより、成分Ｂが成分Ａに溶解し、不純物を含む混合成分αγを得る。
次に、混合成分αγに不純物除去処理を実施し、不純物を除去する。
【0046】
そして、残った、成分Ａ及び成分Ｂを含む混合成分αβを用いて、第二実施形態に係る第一分離部を有する成分分離システムで分離を実施する。
それにより、第二実施形態に係る固体物質の精製システムでは、固体の成分Ｂの精製と共に、各成分が分離可能となる。
それにより、第二実施形態に係る固体物質の精製システムでは、固体の成分Ｂの精製と共に、各成分が分離可能となる。
【0047】
第二実施形態に係る固体物質の精製システム（及び第二実施形態に係る第一分離部を有する成分分離システム）において、成分Ａは芳香族炭化水素類であり、成分Ｂは樹脂（特にポリオレフィン樹脂）であり、成分Ｃは炭酸エチレンである組み合わせが好適に挙げられる。
【0048】
なお、第二実施形態に係る固体物質の精製システム（及び第二実施形態に係る第一分離部を有する成分分離システム）において、分離した分離成分α、γは、各々再利用することもできる。
【実施例0049】
以下、実施例により本開示をさらに詳細に説明するが、本開示はこれら実施例に限定されない。また、実施例は常圧下で実施した。
【0050】
［実施例１：ポリスチレン樹脂の再沈殿、及び成分分離］
本開示の成分分離システムをポリスチレン樹脂の精製システムに適用した例について記載する。
本開示の成分分離システムをポリスチレン樹脂の精製システムに適用した例について記載する。
【0051】
まず、ポリスチレン樹脂３００ｍｇを室温下で良溶媒としてのｄ－リモネン（成分Ｂの一例）１５ｇに完全に溶解させ、ポリスチレン樹脂溶液を得た。
次に、ポリスチレン樹脂溶液に貧溶媒としてのエタノール（成分Ａの一例）１５ｇを投入し、溶液をよく撹拌し、ポリスチレン樹脂を析出させた。
次に、ポリスチレン樹脂溶液から、ポリスチレン樹脂の析出物を遠心分離により分離した。残ったｄ－リモネンとエタノールを質量比１：１で含む混合溶媒αβ（混合成分αβ
の一例）に対し、４０℃に加熱し、液化した炭酸エチレン（成分Ｃの一例）１２ｇを加えて、よく振り混ぜて、混合溶媒αβγ（混合成分αβγの一例）を得た。
そして、混合溶媒αβγの温度が温度Ｔ１＝４０℃となり、上層液と下層液とに相分離した。分液漏斗を用いて上層液と下層液とを分離する液液分離操作を実施し、残った上層液及び下層液に、再び炭酸エチレン１２ｇを加え、撹拌後に分液漏斗を用いて上層液と下層液に液液分離操作を実施した。同様の操作をあと２回繰り返した。なお、これを操作時の液の温度は、温度Ｔ１＝４０℃とした。
次に、ポリスチレン樹脂溶液に貧溶媒としてのエタノール（成分Ａの一例）１５ｇを投入し、溶液をよく撹拌し、ポリスチレン樹脂を析出させた。
次に、ポリスチレン樹脂溶液から、ポリスチレン樹脂の析出物を遠心分離により分離した。残ったｄ－リモネンとエタノールを質量比１：１で含む混合溶媒αβ（混合成分αβ
の一例）に対し、４０℃に加熱し、液化した炭酸エチレン（成分Ｃの一例）１２ｇを加えて、よく振り混ぜて、混合溶媒αβγ（混合成分αβγの一例）を得た。
そして、混合溶媒αβγの温度が温度Ｔ１＝４０℃となり、上層液と下層液とに相分離した。分液漏斗を用いて上層液と下層液とを分離する液液分離操作を実施し、残った上層液及び下層液に、再び炭酸エチレン１２ｇを加え、撹拌後に分液漏斗を用いて上層液と下層液に液液分離操作を実施した。同様の操作をあと２回繰り返した。なお、これを操作時の液の温度は、温度Ｔ１＝４０℃とした。
【0052】
抽出操作後の上層液は、炭酸エチレン、エタノール、ｄ－リモネンを質量比３．５：１５．６：８０．９で含む、ｄ－リモネンが主成分の分離溶媒β（分離成分βの一例）となった。分離溶媒βはエタノールを１５．６質量％含んでいるが、図１１に示すようにエタノールの割合が２０質量％以下の場合、ｄ－リモネンとエタノールの混合溶媒はポリスチレン樹脂の良溶媒として作用すると考えられる。実際に分離溶媒βに対しポリスチレン樹脂３００ｍｇを加えたところ、ポリスチレン樹脂は完全に溶解し、この一連の操作により回収された分離溶媒βがポリスチレン樹脂の再沈殿操作に再利用可能であることが示された。
【0053】
一方、抽出操作後の下層液は、炭酸エチレン、エタノール、ｄ－リモネンを質量比６２．２：３４．５：３．３で含む分離溶媒αγ（分離成分αγの一例）となった。
【0054】
次に、分離溶媒αγを４℃下で１５分間静置して冷却し、分離溶媒αγの温度が温度Ｔ２＝４℃となったとき、容器の底に成分Ｃの析出物γ（分離成分γの一例）が析出した。そして、濾過及び遠心分離により分離溶媒αと成分Ｃの析出物γとを固液分離した。
分離溶媒αは炭酸エチレン、エタノール、ｄ－リモネンを質量比７．８：５８．７：３３．５で含む、エタノールが主成分の液体であった。分離溶媒αは、ポリスチレン樹脂の再沈殿操作における貧溶媒として再利用可能な状態で回収された。
分離溶媒αは炭酸エチレン、エタノール、ｄ－リモネンを質量比７．８：５８．７：３３．５で含む、エタノールが主成分の液体であった。分離溶媒αは、ポリスチレン樹脂の再沈殿操作における貧溶媒として再利用可能な状態で回収された。
【0055】
続いて、ポリスチレン樹脂の再沈殿操作において、再沈殿後の溶媒回収まで含めた成分分離のポリスチレン樹脂１ｋｇあたりの消費エネルギー計算を行った。本計算では、ポリスチレン樹脂に対し質量比でｄ－リモネンとエタノールを５０倍、炭酸エチレンを１５０倍用いたとし、各操作の熱効率を２５％、分離操作効率を１００％と仮定し計算を行った。また、各成分の熱物性はＮＩＳＴのデータブック記載の値を参照した。
なお、本計算にはポリスチレン樹脂の比熱及び溶解熱、並びに各溶媒の混和熱については考慮していない。
計算結果を図１２に示す。図１２（Ａ）は実施例１の成分分離システムの計算結果であり、図１２（Ａ）は従来の蒸留法による成分分離システムの結果となっている。
従来法による消費エネルギーが約６４３［ＭＪ／ｋｇ－ＰＳ］であるのに対し、実施例１の成分分離システムを用いることで約２８１［ＭＪ／ｋｇ－ＰＳ］まで低減されるとの計算結果を得た。
なお、本計算にはポリスチレン樹脂の比熱及び溶解熱、並びに各溶媒の混和熱については考慮していない。
計算結果を図１２に示す。図１２（Ａ）は実施例１の成分分離システムの計算結果であり、図１２（Ａ）は従来の蒸留法による成分分離システムの結果となっている。
従来法による消費エネルギーが約６４３［ＭＪ／ｋｇ－ＰＳ］であるのに対し、実施例１の成分分離システムを用いることで約２８１［ＭＪ／ｋｇ－ＰＳ］まで低減されるとの計算結果を得た。
【0056】
ここで、従来法は、１）ポリスチレン樹脂（ＰＳ）を２５℃のｄ－リモネンに溶解する、２）、ポリスチレン樹脂溶液にエタノールを添加し、ポリスチレン樹脂を析出分離する。３）蒸留によりｄ－リモネンとエタノールとを分離するシステムとした。
【0057】
［実施例２：ポリプロピレン樹脂の再沈殿、及び成分分離］
本開示の成分分離システムをポリプロピレン樹脂（成分Ｂの一例）の精製システムに適用した例について記載する。
本開示の成分分離システムをポリプロピレン樹脂（成分Ｂの一例）の精製システムに適用した例について記載する。
【0058】
ポリプロピレン樹脂（成分Ｂの一例）３００ｍｇを１３０℃下で良溶媒であるキシレン（成分Ａの一例）１５ｇに完全に溶解させ、ポリプロピレン樹脂溶液αβ（混合成分αβ
の一例）を得た。
次に、ポリプロピレン樹脂溶液αβに４０℃に加熱し、液化した炭酸エチレン（成分Ｃの一例）１５ｇを加えよく撹拌して、温度Ｔ１＝８８℃の混合溶液αβγ（混合成分αβγの一例）を得るとともに、ポリプロピレン樹脂の析出物β（分離成分βの一例）を析出させた。なおポリプロピレン樹脂の析出物βは、ポリプロピレン樹脂溶液αβに炭酸エチレンを加えた瞬間に析出した。
そして、ポリプロピレン樹脂の析出物βを濾過により回収した。
の一例）を得た。
次に、ポリプロピレン樹脂溶液αβに４０℃に加熱し、液化した炭酸エチレン（成分Ｃの一例）１５ｇを加えよく撹拌して、温度Ｔ１＝８８℃の混合溶液αβγ（混合成分αβγの一例）を得るとともに、ポリプロピレン樹脂の析出物β（分離成分βの一例）を析出させた。なおポリプロピレン樹脂の析出物βは、ポリプロピレン樹脂溶液αβに炭酸エチレンを加えた瞬間に析出した。
そして、ポリプロピレン樹脂の析出物βを濾過により回収した。
【0059】
次に、残ったキシレンと炭酸エチレンを質量比１：１で含む混合溶媒αγ（分離成分αγの一例）を室温下で放置した。混合溶媒αγの温度が７０℃以下になった段階で徐々に分離が生じ、温度Ｔ２＝４０℃以下になった段階で明瞭な液液界面が発生し、上層液と下層液とに相分離が生じた。
【0060】
次に、分液漏斗を用いて上層液と下層液を分離する液液分離操作を実施した。
図１３に示す炭酸エチレン－キシレン系の液液平衡状態図から、上層液は、キシレンが主成分で炭酸エチレンを約１０質量％含む分離溶媒α（分離成分αの一例）であり、下層液は炭酸エチレンが主成分でキシレンを約２０質量％含む分離溶媒γ（分離成分γの一例）であると推定される。
なお、図１３において、ＭＥＣは炭酸エチレンの質量、Ｍｘｙｌｅｎｅはキシレンの質量、ＴＣは系の温度示す。
ここで、図１４に示すように、炭酸エチレンの割合が２０質量％以下の場合、炭酸エチレンとキシレンの混合溶媒はポリプロピレンの良溶媒として作用する為、分離溶媒αはポリプロピレン樹脂の良溶媒として再利用可能であるといえる。
図１３に示す炭酸エチレン－キシレン系の液液平衡状態図から、上層液は、キシレンが主成分で炭酸エチレンを約１０質量％含む分離溶媒α（分離成分αの一例）であり、下層液は炭酸エチレンが主成分でキシレンを約２０質量％含む分離溶媒γ（分離成分γの一例）であると推定される。
なお、図１３において、ＭＥＣは炭酸エチレンの質量、Ｍｘｙｌｅｎｅはキシレンの質量、ＴＣは系の温度示す。
ここで、図１４に示すように、炭酸エチレンの割合が２０質量％以下の場合、炭酸エチレンとキシレンの混合溶媒はポリプロピレンの良溶媒として作用する為、分離溶媒αはポリプロピレン樹脂の良溶媒として再利用可能であるといえる。
【0061】
次に、実施例１の場合と同様に、ポリプロピレン樹脂の再沈殿操作においても消費エネルギーの計算を行った。本計算では、ポリプロピレン樹脂に対し質量比でキシレンと炭酸エチレンを５０倍用いたとし、その他は実施例１と同様の条件とした。
計算結果を図１５に示す。図１５（Ａ）は実施例２の成分分離システムの計算結果であり、図１５（Ｂ）は従来の蒸留法による成分分離システムの結果となっている。
従来法による消費エネルギーが約４８０［ＭＪ／ｋｇ－ＰＰ］であるのに対し、実施例２の成分分離システムを用いることで約６３［ＭＪ／ｋｇ－ＰＰ］まで低減されるとの計算結果を得た。
計算結果を図１５に示す。図１５（Ａ）は実施例２の成分分離システムの計算結果であり、図１５（Ｂ）は従来の蒸留法による成分分離システムの結果となっている。
従来法による消費エネルギーが約４８０［ＭＪ／ｋｇ－ＰＰ］であるのに対し、実施例２の成分分離システムを用いることで約６３［ＭＪ／ｋｇ－ＰＰ］まで低減されるとの計算結果を得た。
【0062】
ここで、従来法は、１）ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）を１３０℃のキシレンに溶解する、２）ポリプロピレン樹脂溶液を４０℃まで冷却する、３）ポリプロピレン樹脂溶液に４０℃のアセトンを添加し、ポリプロピレン樹脂を析出分離する。３）蒸留によりキシレンとアセトンとを分離するシステムとした。
【0063】
［実施例３：ポリエチレン樹脂の再沈殿、及び成分分離］
本開示の成分分離システムをポリエチレン樹脂（成分Ｂの一例）の精製システムに適用した例について記載する。
本開示の成分分離システムをポリエチレン樹脂（成分Ｂの一例）の精製システムに適用した例について記載する。
【0064】
ポリエチレン樹脂（成分Ｂの一例）３００ｍｇを１１５℃下でキシレン（成分Ａの一例）１５ｇに完全に溶解させて、ポリエチレン樹脂溶液αβ（混合成分αβの一例）を得た。
次に、ポリエチレン樹脂溶液αβに４０℃に加熱し、液化した炭酸エチレン（成分Ｃの一例）１５ｇを加えよく撹拌して、温度Ｔ１＝８０℃の混合溶液αβγ（混合成分αβγの一例）を得るとともに、ポリエチレン樹脂の析出物β（分離成分βの一例）を析出させた。なおポリエチレン樹脂の析出物βは、ポリエチレン樹脂溶液αβに炭酸エチレンを加えた瞬間に析出した。
そして、ポリエチレン樹脂の析出物βを濾過により回収した。
次に、ポリエチレン樹脂溶液αβに４０℃に加熱し、液化した炭酸エチレン（成分Ｃの一例）１５ｇを加えよく撹拌して、温度Ｔ１＝８０℃の混合溶液αβγ（混合成分αβγの一例）を得るとともに、ポリエチレン樹脂の析出物β（分離成分βの一例）を析出させた。なおポリエチレン樹脂の析出物βは、ポリエチレン樹脂溶液αβに炭酸エチレンを加えた瞬間に析出した。
そして、ポリエチレン樹脂の析出物βを濾過により回収した。
【0065】
残ったキシレンと炭酸エチレンを質量比１：１で含む混合溶媒αγ（分離成分αγの一例）を室温下で放置した。混合溶媒αγの温度が７０℃以下になった段階で徐々に、分離が生じ、温度Ｔ２＝４０℃以下になった段階で明瞭な液液界面が発生し、上層液と下層液とに相分離が生じた。
【0066】
次に、分液漏斗を用いて上層液と下層液を分離する液液分離操作を実施した。
図１３に示す炭酸エチレン－キシレンの液液平衡状態図から、上層液は、キシレンが主成分で炭酸エチレンを約１０質量％含む分離溶媒α（分離成分αの一例）であり、下層液は炭酸エチレンが主成分でキシレンを約２０質量％含む分離溶媒（分離成分γの一例）であると推定される。
ここで、図１６に示すように、炭酸エチレンの割合が２０質量％以下の場合、炭酸エチレンとキシレンの混合溶媒はポリプロピレン樹脂の良溶媒として作用する為、分離溶媒αはポリエチレン樹脂の良溶媒として再利用可能であるといえる。
図１３に示す炭酸エチレン－キシレンの液液平衡状態図から、上層液は、キシレンが主成分で炭酸エチレンを約１０質量％含む分離溶媒α（分離成分αの一例）であり、下層液は炭酸エチレンが主成分でキシレンを約２０質量％含む分離溶媒（分離成分γの一例）であると推定される。
ここで、図１６に示すように、炭酸エチレンの割合が２０質量％以下の場合、炭酸エチレンとキシレンの混合溶媒はポリプロピレン樹脂の良溶媒として作用する為、分離溶媒αはポリエチレン樹脂の良溶媒として再利用可能であるといえる。
【0067】
次に、実施例２の場合と同様に、ポリエチレン樹脂の再沈殿操作における消費エネルギーの計算を行った。計算条件は実施例２と全く同じとした。計算結果と図１７に示す。図１７（Ａ）は実施例３の成分分離システムの計算結果であり、図１７（Ｂ）は従来の蒸留法による成分分離システムの結果となっている。
従来法による消費エネルギーが約４７０［ＭＪ／ｋｇ－ＰＥ］であるのに対し、実施例３の成分分離システムを用いることで約５２［ＭＪ／ｋｇ－ＰＥ］まで低減されるとの計算結果を得た。
従来法による消費エネルギーが約４７０［ＭＪ／ｋｇ－ＰＥ］であるのに対し、実施例３の成分分離システムを用いることで約５２［ＭＪ／ｋｇ－ＰＥ］まで低減されるとの計算結果を得た。
【0068】
ここで、従来法は、１）ポリエチレン樹脂（ＰＰ）を１１５℃のキシレンに溶解する、２）ポリエチレン樹脂溶液を４０℃まで冷却する、３）エチレン樹脂溶液に４０℃のアセトンを添加し、ポリエチレン樹脂を析出分離する。３）蒸留によりキシレンとアセトンとを分離するシステムとした。
【0069】
［実施例４：ポリプロピレンの再沈殿操作］
ポリプロピレン３００ｍｇを１３０℃下でキシレン１５ｇに完全に溶解させた。このポリプロピレン溶液に炭酸エチレン１３ｇ及びエチレングリコール３ｇを加えよく撹拌するとポリプロピレンが析出した。このポリプロピレン析出物を濾過により回収し、残ったキシレン、炭酸エチレン及びエチレングリコールの混合溶液を８０℃になるまで放置すると、明瞭な液液界面が発生した。この溶液を、分液漏斗を用いて上層液と下層液とに分離した。新たなポリプロピレン３００ｍｇを１３０℃下で回収した上層液に完全に溶解させ、このポリプロピレン溶液を回収した下層液に加えよく撹拌するとポリプロピレンが析出した。１回目の操作時と同様、ポリプロピレン析出物を濾過により回収し、残った混合溶媒を８０℃になるまで放置すると明瞭な液液界面が生じた。この溶液を、分液漏斗を用いて上層液と下層液に分離した。これにより、今回の試験で用いた溶媒系は相変化により分離することで繰り返し使用できることが確かめられた。なお１回目及び２回目の操作で回収したポリプロピレン析出物の収率は９０％以上となった。
ポリプロピレン３００ｍｇを１３０℃下でキシレン１５ｇに完全に溶解させた。このポリプロピレン溶液に炭酸エチレン１３ｇ及びエチレングリコール３ｇを加えよく撹拌するとポリプロピレンが析出した。このポリプロピレン析出物を濾過により回収し、残ったキシレン、炭酸エチレン及びエチレングリコールの混合溶液を８０℃になるまで放置すると、明瞭な液液界面が発生した。この溶液を、分液漏斗を用いて上層液と下層液とに分離した。新たなポリプロピレン３００ｍｇを１３０℃下で回収した上層液に完全に溶解させ、このポリプロピレン溶液を回収した下層液に加えよく撹拌するとポリプロピレンが析出した。１回目の操作時と同様、ポリプロピレン析出物を濾過により回収し、残った混合溶媒を８０℃になるまで放置すると明瞭な液液界面が生じた。この溶液を、分液漏斗を用いて上層液と下層液に分離した。これにより、今回の試験で用いた溶媒系は相変化により分離することで繰り返し使用できることが確かめられた。なお１回目及び２回目の操作で回収したポリプロピレン析出物の収率は９０％以上となった。
【0070】
続いて、実施例２及び実施例４のポリプロピレンの再沈殿操作において、再沈殿後の溶媒回収まで含めたプロセスのポリプロピレン１ｋｇあたりの消費エネルギー計算を行った。本計算では、キシレンを炭酸エチレンとエチレングリコールとを４：１（質量比）の割合で含む混合溶媒をポリプロピレンに対し質量比で５０倍ずつ用いたとし、各操作の熱効率を２５％、分離操作効率を１００％と仮定し計算を行った。また、各物質の熱物性はＮＩＳＴのデータブック記載の値を参照した。なお、本計算にはポリプロピレンの比熱や溶解熱、各溶媒の混和熱については考慮していない。計算結果を図２３に示す。図２３（ａ）は実施例２の場合の計算結果であり、図２３（ｂ）は実施例４の場合の結果となっている。今回、実施例２での消費エネルギーが約６３［ＭＪ／ｋｇ－ＰＰ］であるのに対し、実施例４での消費エネルギーが約３５［ＭＪ／ｋｇ－ＰＰ］まで低減されるとの計算結果を得た。
【0071】
以上から、本実施例の成分分離システムは、常圧下で、蒸留を利用することなく、省エネルギーで成分分離が可能であることがわかる。
また、本実施例の成分分離システムは、固体物質の精製と共に、成分分離が可能であることがわかる。
また、本実施例の成分分離システムは、固体物質の精製と共に、成分分離が可能であることがわかる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
