WO2024161886A1 - 成分分離システム - Google Patents

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WO2024161886A1
WO2024161886A1 PCT/JP2023/047083 JP2023047083W WO2024161886A1 WO 2024161886 A1 WO2024161886 A1 WO 2024161886A1 JP 2023047083 W JP2023047083 W JP 2023047083W WO 2024161886 A1 WO2024161886 A1 WO 2024161886A1
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WO
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component
separation
temperature
separated
mixed
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/047083
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English (en)
French (fr)
Inventor
司 臼杵
浩孝 岡本
隆行 平井
Original Assignee
株式会社豊田中央研究所
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
Priority claimed from JP2023184258A external-priority patent/JP2024110910A/ja
Application filed by 株式会社豊田中央研究所 filed Critical 株式会社豊田中央研究所
Publication of WO2024161886A1 publication Critical patent/WO2024161886A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/02—Solvent extraction of solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/04—Solvent extraction of solutions which are liquid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J11/00—Recovery or working-up of waste materials
    • C08J11/04—Recovery or working-up of waste materials of polymers
    • C08J11/06—Recovery or working-up of waste materials of polymers without chemical reactions
    • C08J11/08—Recovery or working-up of waste materials of polymers without chemical reactions using selective solvents for polymer components

Definitions

  • This disclosure relates to a component separation system.
  • Patent Document 1 discloses a method for purifying recycled polypropylene.
  • the method involves obtaining recycled polypropylene, contacting the recycled polypropylene with a first fluid solvent to produce extracted recycled polypropylene, and then dissolving the extracted recycled polypropylene in the solvent to produce a first solution comprising polypropylene.
  • the first solution is allowed to precipitate and then filtered.
  • a method for purifying recycled polypropylene is disclosed, which separates a higher purity polypropylene from the resulting solution.
  • Patent Document 2 also discloses a method for reducing the volume of expanded polystyrene, which comprises dissolving the expanded polystyrene in a dissolving solvent selected from the group consisting of glycol ether acetate ester compounds, glycol ether compounds, acetylacetone, diethyl carbonate, and ethyl orthoformate.
  • a dissolving solvent selected from the group consisting of glycol ether acetate ester compounds, glycol ether compounds, acetylacetone, diethyl carbonate, and ethyl orthoformate.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Publication No. 2021-526575
  • Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-80418
  • Patent Document 1 it is said that high-purity recycled polypropylene can be obtained by dissolving recovered polypropylene in a low-boiling point solvent under high pressure conditions and separating it from impurities. By lowering the pressure after removing the impurities, it is possible to easily separate the low-boiling point solvent from the polypropylene.
  • the method of Patent Document 1 requires treatment under high pressure conditions, which leads to increased equipment costs.
  • the solvent after use is prone to vaporization under normal pressure, making it difficult to recover or reuse the solvent.
  • a method that can be carried out under normal pressure and that allows efficient recovery and reuse of the solvent is required.
  • Patent Document 2 it is disclosed that polystyrene can be reused by dissolving it in a good solvent to reduce its volume and then reprecipitating it in a poor solvent.
  • the mixed solvent remaining after reprecipitation is separated by distillation and reused.
  • the distillation method employed in Patent Document 2 is often used as a method for separating components from a mixed solvent, but is known to require high heating costs. A method for separating the mixed solvent after reprecipitation at low cost is required.
  • the objective of this disclosure is to provide a component separation system that can separate components at normal pressure without using distillation and in an energy-saving manner.
  • Means for solving the above problems include the following aspects.
  • ⁇ 1> A first separation section in which a component C is added to a one-phase mixed component ⁇ containing the components A and B, and a separated component ⁇ containing the components A and C as main components and a separated component ⁇ containing the component B as main component are separated at a temperature T1 of the mixed component ⁇ containing the components A, B, and C;
  • the first separation section is a separation section that adds component C as an extractant for component A to the mixed component ⁇ in which liquid component A and liquid component B are mixed, and performs liquid-liquid separation into the separated components ⁇ and the separated components ⁇ by extraction of component A by component C.
  • ⁇ 3> The mixed component ⁇ is a mixed system after reprecipitation of a solid substance, and is a mixed component in which the component A as a poor solvent for the solid substance and the component B as a good solvent for the solid substance are mixed.
  • the component separation system described in ⁇ 2> is a mixed system after reprecipitation of a solid substance, and is a mixed component in which the component A as a poor solvent for the solid substance and the component B as a good solvent for the solid substance are mixed.
  • the solid material is a styrene resin;
  • the component A is an alcohol,
  • the component B is a terpene,
  • the component C is ethylene carbonate.
  • the first separation section is a separation section that adds liquid component C as a poor solvent for component B to the mixed component ⁇ in which solid component B is dissolved in liquid component A, which is a good solvent for component B, to precipitate component B, and performs solid-liquid separation into separated components ⁇ and ⁇ .
  • the component A is an aromatic hydrocarbon
  • the component B is a polyolefin resin
  • the component C is ethylene carbonate.
  • ⁇ 7> The component separation system according to any one of ⁇ 2> to ⁇ 6>, wherein the temperature T2 is adjusted depending on the ratio of the component A or the component C in the separated component ⁇ .
  • ⁇ 8> The component separation system according to any one of ⁇ 2> to ⁇ 6>, wherein the temperature T2 is adjusted by the composition of the component A or the component C in the separated component ⁇ .
  • ⁇ 9> The component A is at least one selected from the group consisting of aromatic hydrocarbons and alcohols,
  • the component B is a polyolefin resin,
  • the component C includes ethylene carbonate.
  • the component C is at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate, cyclic carbonates other than ethylene carbonate, and polyhydric alcohols.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a component separation system of the present disclosure.
  • FIG. 2 shows the miscibility and phase separation behavior of a two-component system.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a first separation unit according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating another example of the first separation unit according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a first separation unit according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a block diagram showing another example of the first separation unit according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a second separation unit according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a component separation system of the present disclosure.
  • FIG. 2 shows the miscibility and phase separation behavior of a two-component system.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating another example of the second separation unit according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a system for purifying a solid material according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a system for purifying a solid material according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a table showing the solubility of polystyrene resin in a mixed solvent of ethanol and limonene.
  • 12A and 12B are diagrams showing calculation results of energy consumption of the component separation system, in which Fig. 12A shows the calculation results of the component separation system of Example 1, and Fig. 12B shows the results of the component separation system using a conventional distillation method.
  • FIG. 12A shows the calculation results of the component separation system of Example 1
  • Fig. 12B shows the results of the component separation system using a conventional distillation method.
  • FIG. 13 is a liquid-liquid equilibrium diagram for the ethylene carbonate-xylene system.
  • FIG. 14 is a table showing the solubility of polypropylene resin in a mixed solvent of ethylene carbonate and xylene.
  • 15A and 15B are diagrams showing calculation results of energy consumption of the component separation system, in which Fig. 15A shows the calculation results of the component separation system of Example 2, and Fig. 15B shows the results of the component separation system using a conventional distillation method.
  • FIG. 16 is a table showing the solubility of polyethylene resin in a mixed solvent of ethylene carbonate and xylene.
  • FIG. 17A and 17B are diagrams showing calculation results of energy consumption of the component separation system, in which (A) is a diagram showing calculation results of the component separation system of Example 3, and (B) is a diagram showing results of a component separation system using a conventional distillation method.
  • FIG. 18 is a diagram showing the phase change temperatures of the (toluene+xylene)-ethylene carbonate system.
  • FIG. 19 is a diagram showing the phase change temperatures of the (ethanol+1-propanol)-ethylene carbonate system.
  • FIG. 20 is a diagram showing the phase change temperatures of a xylene-(ethylene carbonate+propylene carbonate) system.
  • FIG. 21 is a diagram showing the phase change temperature of the p-cymene-(ethylene carbonate+propylene carbonate) system.
  • FIG. 22 is a diagram showing the phase change temperatures of a xylene-(ethylene carbonate+ethylene glycol) system.
  • 23A and 23B are diagrams showing calculation results of energy consumption of the component separation system, in which Fig. 23A shows the calculation results of the component separation system of Example 2, and Fig. 23B shows the results of the component separation system of Example 4.
  • each component may contain multiple types of the corresponding substance.
  • the amount of each component in a composition if there are multiple substances corresponding to each component in the composition, unless otherwise specified, it means the total amount of those multiple substances present in the composition.
  • "normal temperature” refers to 25° C.
  • "normal pressure” refers to 1 atmosphere.
  • a first separation section (or a first separation step) in which a component C is added to a one-phase mixed component ⁇ containing components A and B, and a separated component ⁇ containing components A and C as main components and a separated component ⁇ containing component B as main component are separated at a temperature T1 of a mixed component ⁇ containing components A, B, and C;
  • a second separation section (second separation section) that changes the temperature of the separated components ⁇ and ⁇ to a temperature T2 and separates the separated components ⁇ containing component A as a main component and separated components ⁇ containing component C as a main component; has.
  • the separated component ⁇ may be reused as component C in the first separation section (or the first separation step).
  • Component C exhibits miscibility with component A at the temperature T1 of the mixed component ⁇ , exhibits separation behavior with component B at the temperature T1 of the mixed component ⁇ (specifically, phase separation when component B is liquid, or insolubility when component B is solid), and exhibits separation behavior with component A at the temperature T2 of the separated component ⁇ .
  • component A exhibits miscibility behavior with respect to component C at the temperature T1 of the mixed component ⁇ , and exhibits separation behavior with respect to component C at the temperature T2 of the separated component ⁇ .
  • component B exhibits separation behavior with respect to component C at the temperature T1 of the mixed components ⁇ .
  • the miscibility behavior and phase separation behavior in a two-component composition are classified into (i) cases where UCST (Upper Critical Solution Temperature) type behavior is observed, (ii) cases where LCST (Lower Critical Solution Temperature) type behavior is observed, and (iii) cases where the critical temperature is not observed.
  • the behavior of a two-component composition containing component A and component C corresponds to the behavior of (i) or (ii)
  • the behavior of a two-component composition containing component B and component C corresponds to the behavior of (iii).
  • the component separation system by using component C that exhibits separation behavior with respect to component B and also exhibits temperature-dependent separation behavior with respect to component A, it becomes possible to separate component B from mixed component ⁇ and component A from separated component ⁇ under normal pressure.
  • the component separation system according to this embodiment is capable of separating components at normal pressure without using distillation and in an energy-saving manner.
  • mixed component ⁇ containing component A and component C as main components refers to a mixed system containing component A and component C in an amount of 51 mass% or more relative to the entire separated component ⁇ .
  • Component ⁇ containing component A as a main component refers to a component containing component A in an amount of 51 mass % or more based on the entire component ⁇ .
  • separatated component ⁇ containing component B as a main component refers to a separated component containing 51% by mass or more of component B relative to the entire separated component ⁇ .
  • separatated component ⁇ containing component C as a main component refers to a separated component containing 51 mass % or more of component C with respect to the entire separated component ⁇ .
  • component C exhibits miscibility behavior with component A at temperature T1 of mixed component ⁇ , and exhibits separation behavior with component B at temperature T1 of mixed component ⁇
  • component ⁇ separates into separated component ⁇ , in which the combined proportion of components A and C to the entire separated component ⁇ is 51 mass% or more, and separated component ⁇ , in which the proportion of component B to the entire separated component ⁇ is 51 mass% or more.
  • component C exhibits separation behavior relative to component A at temperature T2 of separated component ⁇
  • separated component ⁇ separates into separated component ⁇ in which the proportion of component A to the entire separated components ⁇ is 51 mass% or less, and separated component ⁇ in which the proportion of component C to the entire separated components ⁇ is 51 mass% or more.
  • a liquid component is applied as component A.
  • component A When component A is a solid at room temperature, it may be liquefied by heating before use.
  • component A include aromatic hydrocarbons, alcohols, esters, carbonates, ethers, ketones, halogenated hydrocarbons, amides, and sulfoxides.
  • aromatic hydrocarbons include benzene, ethylbenzene, toluene, xylene, mesitylene, cymene, cumene, and pseudocumene.
  • the alcohols include aliphatic alcohols (methanol, ethanol, propanol, butanol, hexanol, etc.), aromatic alcohols (benzyl alcohol, etc.), and the like.
  • esters include aliphatic carboxylates (methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, vinyl acetate, ethyl propionate, ethyl butyrate, etc.).
  • carbonates include chain carbonates (dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, dipropyl carbonate, etc.) and cyclic carbonates (propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, etc.).
  • ethers examples include chain ethers (diethyl ether, ethyl propyl ether, ethyl isopropyl ether, etc.), and cyclic ethers (tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, etc.).
  • ketones examples include acetone, methyl ethyl ketone, pentanone, hexanone, heptanone, and cyclohexanone.
  • halogenated hydrocarbons examples include dichloroethane and trichloromethane.
  • amides examples include N-methyl-2-pyrrolidone and N,N-dimethylformamide.
  • the sulfoxides include dimethyl sulfoxide and the like.
  • Liquid and solid components can be used as component B.
  • component B When component B is a solid at room temperature, it may be liquefied by heating before use.
  • liquid component B include terpenes (terpene hydrocarbons such as myrcene, limonene, pinene, camphor, sapinene, phellandrene, para-cymene, ocimene, terpinene, carene, zingiberene, caryophyllene, bisabolene, and cedrene; terpene aldehydes such as citronellal, citral, cyclocitral, safranal, phellandral, perillaldehyde, geranial, and neral; and terpene ketones such as camphor and tsujigo).
  • the solid component B include polyolefin resins (polymers such as polypropylene, polyethylene, and cycloolefin
  • component C is applied as component C.
  • component C When component C is a solid at room temperature, it may be liquefied by heating before use.
  • component C include carbonates, polyhydric alcohols, and water.
  • carbonates include those mentioned above as component A.
  • the polyhydric alcohols include ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, and glycerin.
  • component C is preferably at least one selected from the group consisting of cyclic carbonates and polyhydric alcohols, preferably at least two selected from the group consisting of cyclic carbonates and polyhydric alcohols, more preferably ethylene carbonate and at least one selected from the group consisting of cyclic carbonates other than ethylene carbonate and polyhydric alcohols, and particularly preferably ethylene carbonate and at least one selected from the group consisting of propylene carbonate and ethylene glycol.
  • ethylene carbonate has a highly symmetric molecular structure and strong intermolecular interactions, and in a mixed system, phase changes of miscibility and separation occur at relatively high temperatures.
  • ethylene carbonate Due to the properties of ethylene carbonate, in a mixed system of ethylene carbonate and other components, each component can be easily separated by a mild cooling operation.
  • ethylene carbonate is known as a highly polar solvent used in electrolytes, etc., and has the property of easily dissolving polar substances. Therefore, even in a mixed system of a polar solvent and a nonpolar solvent that does not originally contain ethylene carbonate, it is possible to separate the nonpolar solvent by extracting the polar solvent with ethylene carbonate, and then separate ethylene carbonate and the polar solvent by a cooling operation. Therefore, component C preferably contains ethylene carbonate, and more preferably is ethylene carbonate.
  • the first separation section according to the first embodiment is a separation section that, for example, as shown in FIG. 3, adds liquid component C as an extractant for component A to a mixed component ⁇ in which liquid component A and liquid component B are mixed, and performs liquid-liquid separation into separated components ⁇ and ⁇ by extraction of component A by component C.
  • mixed component ⁇ is prepared.
  • the ratio of component A to component B in mixed component ⁇ (component A/component B) is, for example, 10/1-1/10 in mass ratio.
  • Mixed component ⁇ may be prepared by adjusting components A and B to a temperature suitable for mixing.
  • component C is added to the mixed component ⁇ to obtain the mixed component ⁇ .
  • the temperature of the mixed components ⁇ , ⁇ , and ⁇ is adjusted to a temperature T 1.
  • the temperature T 1 is set within a range of, for example, 40° C. or higher and the boiling points of the respective components.
  • the temperature control of the mixed component ⁇ to the temperature T1 may be a heating operation or a cooling operation of the mixed component ⁇ .
  • the temperatures of the mixed component ⁇ and the component C may be adjusted in advance so that the temperature of the mixed component ⁇ becomes the temperature T1 when the component C is added to the mixed component ⁇ .
  • phase separation occurs into separated components ⁇ and ⁇ due to extraction of component A by component C.
  • the separated components ⁇ and ⁇ are separated by a liquid-liquid separation operation.
  • the liquid-liquid separation operation can be performed by a well-known method, such as a method using a separating funnel.
  • the number of times of extraction and liquid-liquid separation and the amount of component C added are determined, for example, from the distribution coefficient of component A in the mixed components ⁇ , ⁇ , and ⁇ and the amount of the mixed component ⁇ .
  • the separated component ⁇ may be reused, and the separated component ⁇ may be additionally added to the mixed component ⁇ , thereby increasing the ratio of component B in the mixed component ⁇ to the above range.
  • component B may be prepared separately and additionally added to the mixed component ⁇ to increase the proportion of component B in the mixed component ⁇ .
  • the first separation section according to the second embodiment is a separation section that adds liquid component C as a poor solvent for component B to a mixed component ⁇ in which solid component B is dissolved in liquid component A, which is a good solvent for component B, thereby precipitating component B and performing solid-liquid separation into separated components ⁇ and ⁇ .
  • mixed component ⁇ is prepared.
  • the ratio of component A to component B in mixed component ⁇ (component A/component B) is, for example, 1000/1-10/1 in mass ratio.
  • Mixed component ⁇ may be prepared by adjusting the temperature to a temperature at which component B dissolves in component A.
  • component C is added to the mixed component ⁇ to obtain the mixed component ⁇ .
  • the temperature of the mixed components ⁇ , ⁇ , ⁇ is manipulated to temperature T 1.
  • the range of temperature T 1 and the method of manipulating the temperature of the mixed components ⁇ , ⁇ , ⁇ to temperature T 1 are the same as those in the first separation section according to the first embodiment.
  • the solubility of component B changes, and component B precipitates.
  • the separated components ⁇ , ⁇ , and ⁇ are separated by a solid-liquid separation operation.
  • Well-known methods such as filtration, centrifugation, and decantation can be used for the solid-liquid separation operation.
  • a process for removing the impurities may be carried out before component C is added to the mixed components ⁇ , as shown in FIG. 6.
  • Methods for removing impurities include well-known methods such as those using adsorbents, filtration, centrifugation, and decantation.
  • the second separation section is a separation section that changes the temperature of the separated components ⁇ and ⁇ to temperature T2 , as shown in Figures 7 and 8, and separates the separated components ⁇ containing component A as a main component and ⁇ containing component C as a main component.
  • the temperature of the separated component ⁇ is manipulated to temperature T2 , but when components A and C show UCST-type separation behavior, the temperature T2 of the separated component ⁇ is made lower than temperature T1 . In other words, the separated component ⁇ is cooled to temperature T2 lower than temperature T1 so as to satisfy the relationship of temperature T1 > temperature T2 .
  • the temperature T2 of the separated components ⁇ is made higher than the temperature T1 . In other words, the temperature of the separated components ⁇ is raised to a temperature T2 higher than the temperature T1 so that the relationship of temperature T1 ⁇ temperature T2 is satisfied.
  • the temperature T2 can be adjusted by the ratio of component A or component C in the separated components ⁇ , preferably the ratio of component C. Therefore, in the first separation section according to the above-mentioned first and second embodiments, it is preferable to adjust the types of component A and component C and the amount of component C added so as to achieve the target temperature T2 .
  • the difference (absolute value) between temperatures T1 and T2 is set to, for example, within a range of 10° C. or more.
  • the liquid-liquid separation can be performed by a known method such as a method using a separatory funnel.
  • the separated components ⁇ and ⁇ are separated by a solid-liquid separation operation.
  • Well-known methods such as filtration, centrifugation, and decantation can be used for the solid-liquid separation operation.
  • the temperature T2 can be adjusted by the composition of the component A or the component C in the separated components ⁇ .
  • the temperature T2 By controlling the temperature T2 by the composition of the component A or the component C in the separated component ⁇ , it is possible to reduce the component separation energy. For example, when the components A and C show UCST-type phase change behavior, it is necessary that T1 >phase change temperature> T2 .
  • T2 can also be raised, and the energy consumption for the temperature change between T1 and T2 can be reduced. Controlling the phase change temperature is also effective when it is desired to set T1 and T2 below the boiling point and above the freezing point of each component.
  • the component A is preferably two or more compounds, more preferably at least two selected from the group consisting of aromatic hydrocarbons, alcohols, halogenated hydrocarbons, amides, and sulfoxides, even more preferably at least two selected from the group consisting of aromatic hydrocarbons and alcohols, and particularly preferably two types of aromatic hydrocarbons or two types of alcohols.
  • two or more types of aromatic hydrocarbons are used as Component A, from the viewpoints of separability and ease of adjustment of T2 , two or more types selected from the group consisting of benzene, ethylbenzene, toluene, xylene, mesitylene, cymene, cumene, and pseudocumene are preferred, two or more types selected from the group consisting of toluene, xylene, mesitylene, cymene, and cumene are more preferred, and toluene and xylene are particularly preferred.
  • component A When two or more types of alcohols are used as component A, from the viewpoints of separability and ease of adjustment of T2 , two or more types of aliphatic alcohols are preferred, two or more types selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, butanol, and hexanol are more preferred, and ethanol and 1-propanol are particularly preferred.
  • phase change temperatures show the phase change temperatures when aromatic hydrocarbons and alcohols were used as component A and ethylene carbonate was used as component C and the composition of component A was changed.
  • the phase change temperatures are values when the mass ratio of component A to component C is 1:1.
  • the mixed solvent of components A and C was stirred while changing the temperature, and the phase change temperatures were recorded by observing the change in brightness of the solvent.
  • a mixed solvent of toluene and xylene was used, and it was confirmed that the phase change temperature increases as the proportion of xylene increases, as shown in Figure 18.
  • the behavior of the phase change temperature can be approximated by a quadratic curve with respect to the proportion of xylene, and that the phase change temperature can be predicted even for compositions that have not been measured.
  • a mixed solvent of ethanol and 1-propanol was used, and it was confirmed that the phase change temperature increases as the proportion of 1-propanol increases, as shown in FIG. 19.
  • the behavior of the phase change temperature can be approximated by a quadratic curve with respect to the proportion of 1-propanol. Applying these results, it is possible to control the phase change temperature by adjusting the composition of component A. Note that, although the combinations of toluene and xylene, and ethanol and 1-propanol are described in this example, it is also possible to control the phase change temperature over a wider range by using other aromatic hydrocarbons and alcohols.
  • the component C is preferably two or more compounds, more preferably ethylene carbonate and at least one selected from the group consisting of cyclic carbonates other than ethylene carbonate and polyhydric alcohols, and particularly preferably ethylene carbonate and at least one selected from the group consisting of propylene carbonate and ethylene glycol.
  • phase change temperatures show the phase change temperatures when xylene or p-cymene was used as component A, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC) or a mixed solvent of ethylene carbonate and ethylene glycol (EG) was used as component C, and the composition of component C was changed.
  • the phase change temperatures are values when the mass ratio of component A to component C is 1:1.
  • the mixed solvent of components A and C was stirred while changing the temperature, and the phase change temperature was recorded by observing the change in brightness of the solvent.
  • the phase change temperature increases as the ratio of ethylene carbonate increases, as shown in Figures 20 and 21.
  • the component separation system having the first separation section according to the first embodiment can be applied to a solid substance purification system (hereinafter, "solid substance purification system according to the first embodiment").
  • solid substance purification system according to the first embodiment
  • a dissolving operation is carried out in which a solid substance containing impurities is dissolved in component B by adding liquid component B, which serves as a good solvent for the solid substance, to the solid substance, thereby obtaining a solution containing component B, the solid substance, and the impurities.
  • component A as a poor solvent for the solid substance is added to the solution, and the solid substance is precipitated by a reprecipitation operation to separate the solid substance from the impurities.
  • the mixed component ⁇ is a mixed system after reprecipitation of the solid substance, and corresponds to a mixed component in which component A as a poor solvent for the solid substance and component B as a good solvent for the solid substance are mixed.
  • the remaining mixed component ⁇ containing components A and B as main components is separated in a component separation system having a first separation section according to the first embodiment.
  • the solid substance can be refined and the individual components can be separated.
  • a suitable combination is one in which the solid substance is a resin (particularly a styrene resin), component A is an alcohol, component B is a terpene, and component C is ethylene carbonate.
  • the separated components ⁇ , ⁇ , and ⁇ can each be reused.
  • the component separation system having the first separation section according to the second embodiment can be applied to a solid substance purification system (hereinafter, "solid substance purification system according to the second embodiment").
  • a dissolving operation is carried out in which a solid component B containing impurities is added to a liquid component A serving as a good solvent for the solid substance, and the solid component B is dissolved in the component A.
  • the component B dissolves in the component A, and mixed components ⁇ and ⁇ containing impurities are obtained.
  • the mixed components ⁇ and ⁇ are subjected to an impurity removal treatment to remove impurities.
  • the remaining mixed component ⁇ containing component A and component B is used to perform separation in a component separation system having a first separation section according to the second embodiment.
  • the solid component B can be purified and each component can be separated.
  • a suitable combination is one in which component A is an aromatic hydrocarbon, component B is a resin (particularly a polyolefin resin), and component C is ethylene carbonate.
  • the separated components ⁇ and ⁇ can also be reused.
  • Example 1 Reprecipitation of polystyrene resin and component separation
  • polystyrene resin 300 mg was completely dissolved in 15 g of d-limonene (an example of component B) as a good solvent at room temperature to obtain a polystyrene resin solution.
  • 15 g of ethanol (an example of component A) serving as a poor solvent was added to the polystyrene resin solution, and the solution was thoroughly stirred to precipitate the polystyrene resin.
  • the polystyrene resin precipitate was separated from the polystyrene resin solution by centrifugation.
  • the remaining mixed solvent ⁇ containing d-limonene and ethanol in a mass ratio of 1:1 (mixed component ⁇ ).
  • 12 g of liquefied ethylene carbonate (an example of component C) was added after heating to 40° C., and the mixture was thoroughly shaken to obtain a mixed solvent ⁇ (an example of mixed components ⁇ ).
  • T 1 40°C
  • phase separation into an upper layer liquid and a lower layer liquid occurred.
  • a liquid-liquid separation operation was performed to separate the upper layer liquid and the lower layer liquid using a separatory funnel, and 12 g of ethylene carbonate was added again to the remaining upper layer liquid and lower layer liquid.
  • a liquid-liquid separation operation was performed to separate the upper layer liquid and the lower layer liquid using a separatory funnel. The same operation was repeated two more times.
  • separation solvent ⁇ (an example of separation component ⁇ ) containing ethylene carbonate, ethanol, and d-limonene in a mass ratio of 3.5:15.6:80.9, with d-limonene being the main component.
  • Separation solvent ⁇ contains 15.6 mass% ethanol, and as shown in Figure 11, when the proportion of ethanol is 20 mass% or less, the mixed solvent of d-limonene and ethanol is thought to act as a good solvent for polystyrene resin.
  • the lower layer liquid after the extraction operation became separation solvent ⁇ (an example of separated component ⁇ ) containing ethylene carbonate, ethanol, and d-limonene in a mass ratio of 62.2:34.5:3.3.
  • the separation solvent ⁇ was a liquid containing ethylene carbonate, ethanol, and d-limonene in a mass ratio of 7.8:58.7:33.5, with ethanol being the main component.
  • the separation solvent ⁇ was recovered in a state that could be reused as a poor solvent in the reprecipitation operation of the polystyrene resin.
  • FIG. 12(A) shows the calculation results for the component separation system of Example 1
  • Fig. 12(B) shows the results for the component separation system using a conventional distillation method.
  • the calculation results showed that the energy consumption by the conventional method was approximately 643 [MJ/kg-PS], whereas by using the component separation system of Example 1, the energy consumption was reduced to approximately 281 [MJ/kg-PS].
  • the conventional method involves 1) dissolving polystyrene resin (PS) in d-limonene at 25°C, 2) adding ethanol to the polystyrene resin solution to separate the polystyrene resin by precipitation, and 3) separating the d-limonene and ethanol by distillation.
  • PS polystyrene resin
  • Example 2 Reprecipitation of polypropylene resin and component separation
  • the remaining mixed solvent ⁇ (an example of the separated component ⁇ ) containing xylene and ethylene carbonate in a mass ratio of 1:1 was left at room temperature. Separation gradually occurred when the temperature of the mixed solvent ⁇ reached 70° C. or lower, and a clear liquid-liquid interface appeared when the temperature T 2 reached 40° C. or lower, resulting in phase separation into an upper liquid and a lower liquid.
  • a liquid-liquid separation operation was carried out to separate the upper layer liquid from the lower layer liquid using a separating funnel.
  • the upper layer liquid is a separation solvent ⁇ (an example of the separated component ⁇ ) containing xylene as a main component and approximately 10 mass % of ethylene carbonate
  • the lower layer liquid is a separation solvent ⁇ (an example of the separated component ⁇ ) containing ethylene carbonate as a main component and approximately 20 mass % of xylene.
  • M EC is the mass of ethylene carbonate
  • M xylene is the mass of xylene
  • T C is the temperature of the system.
  • the mixed solvent of ethylene carbonate and xylene acts as a good solvent for polypropylene, and therefore it can be said that the separation solvent ⁇ can be reused as a good solvent for polypropylene resin.
  • Fig. 15(A) shows the calculation results for the component separation system of Example 2
  • Fig. 15(B) shows the results for the component separation system using a conventional distillation method.
  • the calculation results showed that the energy consumption by the conventional method was about 480 [MJ/kg-PP], whereas by using the component separation system of Example 2, the energy consumption was reduced to about 63 [MJ/kg-PP].
  • the conventional method involves 1) dissolving polypropylene resin (PP) in xylene at 130°C, 2) cooling the polypropylene resin solution to 40°C, 3) adding acetone at 40°C to the polypropylene resin solution to separate the polypropylene resin by precipitation, and 3) separating the xylene and acetone by distillation.
  • PP polypropylene resin
  • Example 3 Reprecipitation of polyethylene resin and component separation
  • a polyethylene resin (an example of component B) was completely dissolved in 15 g of xylene (an example of component A) at 115° C. to obtain a polyethylene resin solution ⁇ (an example of a mixed component ⁇ ).
  • the polyethylene resin precipitate ⁇ precipitated the moment ethylene carbonate was added to the polyethylene resin solution ⁇ .
  • the precipitate ⁇ of the polyethylene resin was collected by filtration.
  • the remaining mixed solvent ⁇ (an example of the separated component ⁇ ) containing xylene and ethylene carbonate in a mass ratio of 1:1 was left at room temperature. Separation gradually occurred when the temperature of the mixed solvent ⁇ reached 70° C. or lower, and a clear liquid-liquid interface occurred when the temperature T 2 reached 40° C. or lower, resulting in phase separation into an upper liquid and a lower liquid.
  • the upper layer liquid is a separation solvent ⁇ (an example of the separated component ⁇ ) containing xylene as a main component and approximately 10 mass % of ethylene carbonate
  • the lower layer liquid is a separation solvent (an example of the separated component ⁇ ) containing ethylene carbonate as a main component and approximately 20 mass % of xylene.
  • the mixed solvent of ethylene carbonate and xylene acts as a good solvent for polypropylene resin, and therefore it can be said that the separation solvent ⁇ can be reused as a good solvent for polyethylene resin.
  • Fig. 17(A) shows the calculation results for the component separation system of Example 3
  • Fig. 17(B) shows the results for the component separation system using the conventional distillation method.
  • the calculation results showed that the energy consumption by the conventional method was about 470 [MJ/kg-PE], whereas by using the component separation system of Example 3, the energy consumption was reduced to about 52 [MJ/kg-PE].
  • the conventional method involves 1) dissolving polyethylene resin (PP) in xylene at 115°C, 2) cooling the polyethylene resin solution to 40°C, 3) adding acetone at 40°C to the ethylene resin solution to separate the polyethylene resin by precipitation, and 3) separating the xylene and acetone by distillation.
  • PP polyethylene resin
  • Example 4 Reprecipitation of polypropylene
  • 300 mg of polypropylene was completely dissolved in 15 g of xylene at 130°C.
  • 13 g of ethylene carbonate and 3 g of ethylene glycol were added to this polypropylene solution and thoroughly stirred, whereby polypropylene precipitated.
  • This polypropylene precipitate was collected by filtration, and the remaining mixed solution of xylene, ethylene carbonate and ethylene glycol was left to stand until it reached 80°C, whereby a clear liquid-liquid interface was generated.
  • This solution was separated into an upper layer liquid and a lower layer liquid using a separatory funnel.
  • Figure 23(a) shows the calculation results for Example 2
  • Figure 23(b) shows the results for Example 4. This time, the calculation results showed that the energy consumption in Example 2 was approximately 63 [MJ/kg-PP], while the energy consumption in Example 4 was reduced to approximately 35 [MJ/kg-PP].
  • the component separation system of this embodiment is capable of separating components at normal pressure without using distillation and in an energy-saving manner. It is also understood that the component separation system of this embodiment is capable of refining solid substances as well as separating the components.

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Abstract

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。

Description

成分分離システム
　本開示は、成分分離システムに関する。
　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。
　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。
　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。
　　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
　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。
　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。
　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。
　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。
　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１は、本開示の成分分離システムの一例を示すブロック図である。 図２は、２成分系の組成における混和挙動及び相分離挙動図である 図３は、本開示の第一実施形態に係る第一分離部の一例を示すブロック図である。 図４は、本開示の第一実施形態に係る第一分離部の他の一例を示すブロック図である。 図５は、本開示の第二実施形態に係る第一分離部の一例を示すブロック図である。 図６は、本開示の第二実施形態に係る第一分離部の他の一例を示すブロック図である。 図７は、本開示の実施形態に係る第二分離部の一例を示すブロック図である。 図８は、本開示の実施形態に係る第二分離部の他の一例を示すブロック図である。 図９は、本開示の第一実施形態に係る固体物質の精製システムの一例を示すブロック図である。 図１０は、本開示の第二実施形態に係る固体物質の精製システムの一例を示すブロック図である。 図１１は、エタノール－リモネンの混合溶媒に対するポリスチレン樹脂の溶解性を示す表である。 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１３は、炭酸エチレン－キシレン系の液液平衡状態図である。 図１４は、炭酸エチレン－キシレンの混合溶媒に対するポリプロピレン樹脂の溶解性を示す表である。 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。 図１６は、炭酸エチレン-キシレンの混合溶媒に対するポリエチレン樹脂の溶解性を示す表である。 図１７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１７（Ａ）は実施例３成分分離システムの計算結果を示す図であり、図１７（Ｂ）は従来の蒸留法による成分分離システムの結果を示す図である。 図１８は、（トルエン＋キシレン）－炭酸エチレン系の相変化温度を示す図である。 図１９は、（エタノール＋１－プロパノール）－炭酸エチレン系の相変化温度を示す図である。 図２０は、キシレン－（炭酸エチレン＋炭酸プロピレン）系の相変化温度を示す図である。 図２１は、ｐ－シメン－（炭酸エチレン＋炭酸プロピレン）系の相変化温度を示す図である。 図２２は、キシレン－（炭酸エチレン＋エチレングリコール）系の相変化温度を示す図である。 図２３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２３（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２３（ｂ）は実施例４の成分分離システムの結果を示す図である。
　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。
＜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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
＜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。
　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。
　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。
（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。
　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。
　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。
＜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。
　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。
　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。
　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、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。
　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。
　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。
＜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。
　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。
　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。
　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。
（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。
　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。
　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。
　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。
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。
［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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
［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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
［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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
［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。
　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。
　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。
　２０２３年２月３日に出願された日本国特許出願第２０２３－０１５４９８号の開示、及び、２０２３年１０月２６日に出願された日本国特許出願第２０２３－１８４２５８号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び、技術規格は、個々の文献、特許出願、及び、技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (11)

  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、請求項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請求項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、請求項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、請求項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、請求項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、請求項２又は請求項５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、請求項２又は請求項５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、請求項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、請求項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、請求項９に記載の成分分離システム。
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