氣體分離裝置(2)具備：氣體供給部(26)、以及沸石膜(12)。氣體供給部(26)以10大氣壓以上且200大氣壓以下供給混合氣體。該混合氣體至少包含CH₄、CO₂及N₂。該混合氣體的含水量為3000ppm以下。沸石膜(12)使混合氣體中的CO₂及N₂透過而使其與CH₄分離。沸石膜(12)包含沸石，該沸石包含Al。該沸石中的堿金屬相對于全部骨架元素的比例為6.0mol％以下。在該沸石中，堿金屬的物質量比Al的物質量少。在氣體分離裝置(2)中，如上所述，利用沸石膜(12)，能夠同時且效率良好地分離出混合氣體中的CO₂及N₂。

技術領域

本發明涉及分離氣體的技術。

背景技術

以往，在來自部分燃燒爐等的氣體的分離設備中，對氣體中的二氧化碳(CO₂)、氮氣(N₂)、甲烷(CH₄)等烴進行分離。作為氣體分離方法之一，已知有利用了形成在多孔質支撐體上的沸石膜的分子篩作用的膜分離法。

例如，在“Ting Wu等7人、《Influence of propane on CO2/CH4 and N2/CH4separations in CHA zeolite membranes》、Journal of Membrane Science 473(2015)、201-209頁”及“J.van den Bergh等5人、《Separation and permeation characteristicsof a DD3R zeolite membrane》、Journal of Membrane Science 316(2008)、35-45頁”中，公開了利用沸石膜從CH₄和CO₂的混合氣體中除去CO₂的方法及利用沸石膜從CH₄和N₂的混合氣體中除去N₂的方法。

發明內容

然而，在非專利文獻1及非專利文獻2的方法中，為了從包含CH₄、CO₂及N₂的氣體中除去CO₂及N₂，分別需要CO₂用的分離膜及N₂用的分離膜，分離裝置大型化并復雜化。另外，若想要使用沸石膜同時除去CO₂及N₂，則有時因吸附性強的CO₂而阻礙N₂的透過，很難效率良好地分離出N₂。因此，要求開發出使用沸石膜從包含CH₄、CO₂及N₂的氣體中同時且效率良好地分離出CO₂及N₂的技術。

本發明是鑒于上述課題而實施的，其目的在于，從混合氣體中同時且效率良好地分離出CO₂及N₂。

本發明的優選的一個方案所涉及的氣體分離裝置具備：氣體供給部及分離膜，該氣體供給部以10大氣壓以上且200大氣壓以下供給混合氣體，該混合氣體至少包含甲烷、二氧化碳及氮氣，含水量為3000ppm以下，該分離膜使所述混合氣體中的二氧化碳及氮氣透過，從而將二氧化碳及氮氣與甲烷分離。所述分離膜包含沸石。所述沸石包含鋁。所述沸石中的堿金屬相對于全部骨架元素的比例為6.0mol％以下。在所述沸石中，所述堿金屬的物質量比所述鋁的物質量少。由此，能夠從混合氣體中同時且效率良好地分離出CO₂及N₂。

優選為，所述混合氣體中的二氧化碳濃度為10％以上且氮氣濃度為3％以上。

優選為，所述混合氣體的溫度為40℃以上且200℃以下。