JP2005095858A - 揮発性炭化水素を含む排ガスの浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 第一に、燃焼方式の致命的な欠点である炭酸ガスの放出をゼロにする浄化方法を提供することであり、第二に、揮発性炭化水素を排ガスから分離・回収し、高純度の液体炭化水素として再利用を図る浄化方法を提供する。
【解決手段】 吸着孔径が１０〜１００オングストロームの活性炭を充填した吸着塔１に、希薄な揮発性炭化水素を含み、かつ毎時千ｍ^３以上の大量の排ガスを、該排ガス発生期間中は継続して吸着塔１を通過せしめて、この吸着塔１内に揮発性炭化水素を溜め込み、その間、揮発性炭化水素を含まない排ガスを吸着塔１の出口から放出し、一方、前記排ガスの発生が停止した期間中に、先に揮発性炭化水素を大量に溜め込んだ吸着塔１をそのまま脱着操作に切り換えて、吸着された揮発性炭化水素を液体の状態で系外に取り出し、回収する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、揮発性炭化水素を含む排ガスの浄化方法に関し、特に、大気中に放散される極希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガスを浄化する方法であって、従来のように徒らに燃焼させて炭酸ガス(ＣＯ_２)を大気中に放散させるのではなく、“地球温暖化防止の観点”および“公害防止上の観点”から、上記排ガスをゼロエミツションにまで浄化する目的に加えて、該排ガスから、揮発性炭化水素を効率よく分離し、再利用するための吸着方法に係る、揮発性炭化水素を含む排ガスの浄化方法に関する。

従来から、揮発性炭化水素を含む排ガスを処理する方法は、多数提案されてきている。特に、公害防止上、法的に義務付けられた揮発性炭化水素排出濃度の規制値を満足する処理手段としては、燃焼法，吸着法，吸収法，膜法などが知られている。

このうち、燃焼法の利点は、含まれる揮発性炭化水素が極希薄であって、かつ大量の排ガス、即ち、含まれる揮発性炭化水素が数十，数百ＰＰＭのオーダーで、かつ、数千ｍ^３／時，数万ｍ^３／時という大量の排ガスを処理する方法としては、ゼロエミツションを達成できる唯一の方法といって差し支えない。しかも、蓄熱式燃焼法にしても、また、自燃可能な触媒式燃焼法にしても、他の吸着法，吸収法，膜法などの方式に比べて簡便で、かつ極めて安価に入手できる。なお、燃焼方式の形態は、含まれる揮発性炭化水素が極端に薄い場合は、外部から熱を供給する“蓄熱式燃焼方式”が採用されており、それよりも濃い場合は、触媒を使用する“自燃方式(触媒式燃焼法)”が採用されている。

しかし、このような燃焼方式が決定的に不利な点は、揮発性炭化水素の再利用化を図ることができないばかりでなく、燃焼に伴う“炭酸ガスの野放図な放出”である。この点については、最近になって、地球温暖化の元凶である炭酸ガスの排出規制が「京都議定書」で義務付けられ、また、近く炭素税が制定される状況を踏まえ、燃焼法の是非が問われる事態に立ち至っている。

一方、燃焼法に代わる方法として汎用されている吸着法について言えば、含まれる揮発性炭化水素の濃度が％のオーダーであり、かつ、処理すべき排ガス量が毎時数千ｍ^３以下の場合は、燃焼法に勝る。即ち、処理装置がコンパクトであって、大量の揮発性炭化水素を燃やさずにそのまま回収して再利用できるというメリツトのためである。
しかしながら、前記した極希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガスを処理する場合は、次のような問題点を有する。即ち、この場合、吸着剤がどれ程の量の揮発性炭化水素を吸着できるかという問題よりも、吸着させるために要する時間、つまり、吸着剤との接触時間が使用する吸着剤によって予め決まっている。例えば、活性炭の場合は約２〜５秒、疎水性シリカゲルの場合は１０〜１５秒である。この標準を超える場合は、排ガス中の揮発性炭化水素は、吸着剤に吸着される以前に吸着剤層を素通りしてしまう。ということは、大量の排ガスを処理する場合は、吸着させるに必要な接触時間を稼ぐために、必要以上に膨大な吸着剤を必要とすることになる。

ところで、これら公知の方法で使われている吸着剤は、粒状活性炭，繊維状活性炭，疎水性シリカゲル，合成ゼオライトの４種類である。
活性炭について言えば、一般に、ミクロオーダーの孔径をもつ活性炭が使用されているが、これは、優れた吸着性能をもつ反面、脱着性能が悪く、そのため、殆どがスチームによる加熱脱着である（非特許文献１参照）。

最近に至って、スチームによる加熱脱着でなく、真空乃至はパージ手段だけで脱着可能な新規な活性炭が開発された。例えば、中国では、原料として褐炭，泥炭をベースにした活性炭が、オランダでは、オリーブの種を原料にした活性炭が、また、アメリカでは、特定の木材を原料にした活性炭が開発され、これらは、いずれもポアー径が１０〜６０Å（１〜６ナノ）の活性炭であり、日本以外の欧米先進国の自動車では、登録を義務ずけられている「キャニスター」がそれである。走行中に漏れるガソリンベーパーをこの中に吸着させ、ある程度溜まったら、外からの新鮮な空気を引き入れて脱着させ、そのパージ排ガスをエンジンルームで燃焼させる仕組みである。なお、脱着の際には、加熱の必要は全くないものである。

本発明者等は、本発明以前に、かかる活性炭を単独で、或いは、従来から汎用されている疎水性シリカゲルや合成ゼオライトを併用して多層に積んで使用する「揮発性炭化水素含有排ガスの処理方法」を提案している（特許文献１参照）。
この処理方法は、「揮発性炭化水素で予めプレコートして成るメソポアー活性炭を充填した吸着層、又は、同様にプレコートして成る疎水性シリカゲル及び／又はゼオライトを併用した多層充填層を使用し、脱着時には、真空ポンプとパージガスを併用し、吸・脱着の切り換え時間を１〜３０分とする方法」を特徴とするものである。

ところで、吸着分離技術に関し、この分野で一般に用いられている方法としては、「活性炭を吸着剤として用い、脱着には専らスチームのような加熱媒体を用いて脱着させる方法（前掲の非特許文献１参照）」や「ガス状炭化水素で予めプレコートした合成ゼオライト，疎水性シリカゲル等の不燃性吸着剤を用いて、吸着操作と脱着操作を交互にスィングさせる方法（特許文献２参照）」などが知られている。
また、“吸着熱による莫大な発熱を未然に防ぐ”という観点から、吸着塔内に冷却コイルを内蔵させる手段は、古くから常識として汎用されている。また、吸着塔内に冷却水ではなく、パージ排ガスを冷却した際に得られた揮発性炭化水素(液体)を循環させる方法も提案されている（特許文献３参照）。

「分離技術」第３３巻第４号（通巻１７４号） 分離技術会 平成１５年７月３１日発行 第１８頁〜第２０頁 特願２００２−３０８４９７号明細書（請求項１） 特許第２７６６７９３号公報（請求項１） 特公昭５９−５０７１５号公報(特許請求の範囲第１項)

前掲の特許文献２にもみられるように、従来の吸着法は、合成ゼオライトや疎水性シリカゲルを用い、１〜１５分間でスイングさせて吸・脱着操作を切り換える、即ち“スイング方式”の採用が従来のやり方であった。このような吸着法は、慣用の吸着，脱着の切り換え手段を含み、特に目新しいものではないが、いずれの方法も毎時千ｍ^３以下の少量の排ガスであって、かつ、含まれる炭化水素濃度が１万ＰＰＭ以上の濃厚な排ガスを処理する場合には優れた方法と言えよう。

しかしながら、含まれる炭化水素濃度が１万ＰＰＭ以下、例えば、数十〜数千ＰＰＭの極希薄で、かつ、１万ｍ^３を遙かに超える大量の排ガスの処理方法としては、通常５ｍ以上の径で高さが１０ｍを超える吸着塔を何基も必要とするために、適切な方法とは言えず、辛うじて繊維状活性炭やハニカムローターによる吸・脱着方法がこの分野の要求をカバーしてきた。しかし、この何れの手段でも回収率が９０％未満のために敬遠され、寧ろこのような極希薄で大量の排ガスは、始末に負えず、燃やしてしまうという考えが定着して今日に至ったものである。

燃焼方式では、前記した極希薄で、かつ大量の排ガスを処理する場合、前述の吸・脱着をスイングさせる方法に比べて経済的である。しかし、この燃焼方式は、ゼロエミツションは達成できても、前述したように、揮発性炭化水素は回収できず、しかも、炭酸ガスを野放図に大気中に放散させる欠点を有している。

そこで、現在求められている技術は、含まれている揮発性炭化水素が回収可能で、炭酸ガスを放出しない、しかも、経済的な吸着法の開発である。

本発明は、上記点に鑑み成されたものであって、脱着にスチームを使う必要のない前記活性炭を単独に、又は、疎水性シリカゲルや合成ゼオライトと組み合わせて使用する前掲の特許文献１に記載の処理方法を踏襲しながら、従来から汎用されている２塔を用いるスイング方式(特許文献２参照)で吸・脱着させるのではなく、例えば、昼間に、単一の吸着塔に長時間、排ガス中の炭化水素を充分に吸着させ、発生源である特定の生産設備が操業を停止し、排ガスの発生が終了した夜間に、吸着済みの該吸着塔をそのまま脱着操作に切り換え、パージガスを併用しながら長時間真空ポンプで脱着を行わしめる、所謂“貯め方式”とも言える方法であって、特に、濃度が１万ＰＰＭ以下と希薄な揮発性炭化水素を含み、かつ、毎時千ｍ^３を超える大量の排ガスを処理する場合に好適な吸着方法を提供するものである。

更に詳述すれば、平成１４年４月(２００２年４月)以降実施されている「特定化学物質の環境への排出量の把握および管理の改善に関する法律」、いわゆる“ＰＲＴＲ法”は、従来から慣行されてきた排出濃度の規制ではなく、工場全体の排出総量規制であって、このため、石油工場や化学工場、或いは、研究室，薬品工場等で、室内で発生する臭気を含むガスを、環境保全を目的として、安易にダクトから屋外に大量に放出することができなくなった。
このため、多くの工場では、大気中に放出する大量の排ガスを、取り敢えずは、水洗塔で粉塵，酸性物，アルカリ性物を洗い流し、その後に大気中に放出しているが、水に溶解しないＶＯＣの始末に困っているのが現状である。しかも、放出している排ガス中の水分は、ほぼ飽和に近い。

このような希薄で、しかも、大量の排ガスは、前述したように、従来は直接燃焼方式か触媒燃焼方式で処理されてきた。ところが、世界的に炭酸ガスの排出規制が年ごとに厳しくなり、この方式も早晩見直される運命にある。

かかる状況に鑑み、本発明者等は、含まれる炭化水素が希薄で、しかも大量の排ガスを、従来技術とは違った新規な吸着法によって処理し、排ガス中に混在する揮発性炭化水素の全部を除去してゼロエミツションを達成させるという“公害防止上の観点”および“炭酸ガス排出規制上の観点”と併せて、“含まれる揮発性炭化水素を液として回収する”という命題も踏まえて、本発明を完成させたものである。

即ち、本発明が解決しようとする課題は、１万ＰＰＭ以下の揮発性炭化水素濃度を含む千ｍ^３／時以上の排ガス、特に、数千ＰＰＭ以下の極希薄な揮発性炭化水素濃度を含み、かつ１万ｍ^３／時を超す大量の排ガスを、法律により定められた公害防止条例を遵守すべく処理する方法中の選択枝の一つとして、燃やさないで済む、即ち、炭酸ガスを放出しない、かつ、含まれている揮発性炭化水素を液体として回収可能な“揮発性炭化水素を含む排ガスの浄化方法”を提供することである。特に、スイング方式による従来法に比べて、より経済性の優れた上記方法を提供することであり、また、この課題に加えて、揮発性炭化水素に関し「ゼロエミツション」を達成するための上記方法を提供することである。

要約すれば、本発明が解決しようとする課題は、
第一に、従来からこの分野で汎用されている燃焼方式の致命的な欠点である炭酸ガスを“ゼロ”にする浄化方法を提供することであり、
第二に、吸着法を適用して希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガスから、揮発性炭化水素を分離・回収し、“高純度の液体炭化水素”として再利用を図る、経済性に優れた浄化方法を提供することであり、
第三に、希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガスであって、飽和に近い水分を含む排ガス処理に好適な浄化方法を提供することである。

前記課題を解決するための手段として、本発明に係る揮発性炭化水素を含む排ガスの浄化方法は、請求項１に記載するように、吸着と脱着を交互に切り換えて運転することから成る吸着装置において、吸着孔径が１０〜１００オングストロームの範囲にある活性炭を充填した吸着剤層であって、又は、疎水性シリカゲル及び／又は合成ゼオライトを前記活性炭と併用した多層充填層であって、希薄な揮発性炭化水素を含み、かつ毎時千ｍ^３以上の大量の排ガスを、その発生期間中は継続して吸着装置を通過せしめ、該吸着装置内の前記吸着剤層又は多層充填層に揮発性炭化水素を溜め込み、その間、実質的に該揮発性炭化水素を含まない排ガスを吸着装置の出口から放出させ、排ガスの発生が停止した期間中に、先に揮発性炭化水素を大量に溜め込んだ前記吸着装置をそのまま脱着操作に切り換えて、吸着された揮発性炭化水素を液体の状態で系外に取り出すことから成ることを特徴とする。
このように希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガスを、上記の吸着手段で処理することにより、炭酸ガス排出規制上および公害防止上の観点から、上記排ガスをゼロエミツションにまで浄化することができると共に、該排ガス中の揮発性炭化水素を効率よく分離し、再利用することができ、前記課題、特に前記第一，第二の目的を達成することができる。

また、本発明に係る揮発性炭化水素を含む排ガスの浄化方法は、請求項２に記載するように、前記吸着剤層または多層充填層に充填する吸着剤として、マクロ孔を有する疎水性シリカゲルおよび／またはマクロ孔を有する活性炭を併用することを特徴とする。
このようなマクロ孔を有する疎水性シリカゲルおよび活性炭は、水分を殆ど共吸着しない吸着剤であり、該吸着剤を使用することにより、特に、前記した飽和に近い水分を含む排ガス(段落[0016]参照)の処理に対して好適であり、前記課題、特に前記第三の目的を達成することができる。

さらに、本発明に係る揮発性炭化水素を含む排ガスの浄化方法は、請求項３〜７に記載するように、
・前記脱着操作は、その操作圧力が大気圧以下であり、パージガスを併用して脱着せしめること（請求項３）、
・前記パージガスは、ドライの空気及び／又は窒素、乃至は、同質の揮発性炭化水素であること（請求項４）、
・前記排ガスの量は、時間当たり千ｍ^３以上であり、かつ、含まれる揮発性炭化水素の濃度が１万ＰＰＭ以下であること（請求項５）、
・前記脱着操作により取り出されるパージ排ガスを冷却処理し、この際の未凝縮ガスを別途に設けたガードアダプターにて処理すること（請求項６）、
・前記吸着装置に導入する揮発性炭化水素を含む排ガスを、予め加圧乃至は除湿した状態で吸着処理すること（請求項７）、
を特徴とし、これにより、前記課題を達成することができる。

以下、本発明の実施の形態を含めて本発明を具体的に詳細に説明する。（なお、以下の記載において、本発明で対象とする排ガス中の“揮発性炭化水素”を“ＨＣガス”と言うこともある。）

本発明の実施の形態は、希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガスの処理に際して、吸着孔径が１０〜１００Åの活性炭を充填した吸着剤層、又は、疎水性シリカゲルおよび／または合成ゼオライトを前記活性炭と併用した多層充填層であって、該吸着装置に或る一定時間、例えば昼間、揮発性炭化水素を含む排ガスを通過せしめ、該吸着装置内の吸着剤層に揮発性炭化水素を吸着させて溜め込み、その間、実質的に揮発性炭化水素を含まない排ガスを出口から放出させ、一定時間が過ぎた後、例えば夜間、溜め込んだ吸着装置をそのまま脱着に切り換えて、先に吸着された揮発性炭化水素を系外に取り出すことからなる。

（本発明で対象とする排ガス）
本発明で対象とする排ガスは、化学製品等を取り扱う製造工程などから排出される毎時千ｍ^３以上の大量の排ガスであって、かつ、希薄なＨＣガス（例えばエチレンやプロピレンのようなオレフイン類炭化水素、メタノールのようなアルコール類、ベンゼンやトルエンのような芳香族炭化水素、ブタジエンやヘキセン，スチレンのようなジエン類重合物質等）を含むものである。具体的には、１万ｍ^３／時を超える大量の排ガスであって、該排ガス中に含まれるＨＣガス濃度が１万ＰＰＭ以下、特に、数十〜数千ＰＰＭの極希薄なＨＣガスを含むものを対象とする。

（本発明で使用する活性炭）
従来から公知の“活性炭を用いる吸着法”で使用されている活性炭は、武田薬品工業(株)やクラレケミカル(株)，鶴見コール(株)などの活性炭メーカーから出されているカタログに記載のように、無数の細孔がミクロポアーで構成されている。そして、細孔内に奥深く侵入し拡散した揮発性炭化水素とカーボン壁とは、強いファンデルワールス力によって強固なＣ−Ｃ結合を形成しているが、親和力が強い反面、いわゆる毛管凝縮を起こすために、凝縮熱を上回る莫大な吸着熱を発生し、安易な使用に対して火災の危険性が懸念されてきた。
また、毛管凝縮を起こしている揮発性炭化水素をミクロポアーから離脱させるためには、スチームのような加熱手段が必要で（前掲の非特許文献１参照）、真空ポンプやパージという簡便な手段では脱着しないことも知られている。

また、混在する“ＨＣガス”がジエン類，オレフイン類等である場合、活性炭内に存在する多数の活性点に触発されて、かかる成分が容易に重合し、その重合熱によって、発火，爆発の危険性を伴うという問題が発生する。
このために、かかる活性炭を使用する場合は、スチームによる脱着が不可欠で、しかも、スチームの凝縮によって発生する大量の水の中に“ＨＣガス”が溶け込み、世界一厳しい我が国の水質基準をクリアーするためには、高価な廃水処理設備を必要とする。

上記問題を解決するために、本発明者等は、従来から汎用されている前記活性炭に代えて、細孔の大きさが主に１０〜１００Åのメソポアー孔から成る難燃性の活性炭(ＭＰＣ)を用い、或いは、周知の不燃性固体吸着剤、具体的には合成ゼオライト及び／又は疎水性シリカゲルをＭＰＣと併用し、揮発性炭化水素を吸着する際に伴う上記の危険性を回避できることを見い出した。
この点については、前掲の特許文献１に記載されているように、本発明者等が既に提案しており、濃厚なＨＣガスを含む少量の排ガスの“スイング方式”において実証している。

しかしながら、極希薄なＨＣガスを含む大量の排ガスを処理する手段として、このスイング方式を安易に適用することは危険である。即ち、通常使用されている孔径の小さな活性炭を使用する場合、ＰＰＭ以下の余程希薄なＨＣガスは別として、細孔内への毛管凝縮に伴う発熱により、吸着塔内の温度は１００℃を遙かに超える。この対策としては、吸着塔内に冷却コイルを内蔵させる手段が古くから汎用されている。また、前掲の特許文献３に記載されているように、パージ排ガスを冷却した際に得られるＨＣ(液体)を吸着塔内に循環させ、その蒸発潜熱を利用して、吸着塔を冷却する方法も提案されている。

本発明は、公知のかかる方法も併用しながら、毛管凝縮しにくいが、しかし、メソ領域にＨＣガスを多量に凝縮しやすい吸着剤、即ち、メソポアー活性炭（吸着孔径が１０〜１００Åの範囲にある活性炭）を用いることで解決したものである。（なお、この活性炭は、前記したように「キャニスター」と呼ばれ、日本を除く欧米先進国では、法的規制により自動車が走行中に漏れるガソリンベーパーを吸着させ、ある程度溜まったら、新鮮な空気で脱着させてエンジンルームで燃焼させるシステムに採用されている。具体的に日本で生産される車でも、このシステムを登載していない車は輸出できない。）

即ち、パージ(空気)のみで脱着できるということは、真空ポンプを併用すればより完全であると言うことであり、この場合の真空ポンプの容量は小さくて済むことになる。吸・脱着の操作において、安全であることが実証されている前記メソポアー活性炭の選定が、本発明の所謂“貯め方式”の決め手であるということができる。
更に、前掲の特許文献２に開示されているように、かかるメソポアー活性炭を予め“ＨＣガス”でプレコートした状態で使用することが好ましく、これにより、吸着時の温度上昇が５℃前後であって、より安全性を期すことができる。

（本発明の実施の形態）
本発明に係る浄化方法は、前記した「吸着孔径が１０〜１００Åの範囲にある活性炭」を用いることを特徴とするが、自明の疎水性シリカゲルと併用することもできる。
また、前記したように、飽和に近い水分を含む場合は、マクロ孔を有する疎水性シリカゲルおよび／またはマクロ孔を有する活性炭、すなわち、水分を共吸着しない吸着剤を併用するのが好ましい。（なお、マクロ孔を有する上記吸着剤が水分を共吸着しないことについては、後記実験例参照）。

本発明に係る浄化方法において、脱着操作は、その操作圧力が大気圧以下であり、パージガスを併用して脱着せしめるものであり、このパージガスとしては、ドライの空気及び／又は窒素、乃至は、同質の揮発性炭化水素を用いることが好ましい。この脱着操作により取り出されるパージ排ガスは、冷却処理し、そして、この際の未凝縮ガスは、別途に設けたガードアダプターにて処理することが好ましい。
更に、本発明に係る浄化方法において、吸着装置に導入する揮発性炭化水素を含む排ガスを予め加圧乃至は除湿した状態で吸着処理することが好ましい。

（本発明の具体的な適用例）
以下、本発明の具体的な適用例について、「酢酸エチル３０００ｐｐｍを含む毎時６万ｍ^３の排ガスを処理する場合」を挙げ、図１に基づいて説明する。なお、図１は、本発明に係る浄化方法の一実施形態を示すフローシート図である。

本例は、上記したように、酢酸エチル３０００ｐｐｍを含む毎時６万ｍ^３の排ガスを処理する場合であり、元の生産設備は、昼間の１２時間稼働し、そして、夜間の１２時間は操業を停止する。この設備から排出される排ガスの処理装置は、昼間の１２時間は連続して酢酸エチルを吸着させて溜め込み、夜間の１２時間で吐き出させる。

即ち、昼間の１２時間は、生産設備からの排ガスを、排ガス供給ラインａより吸着塔(メイン吸着塔)１に送気し、この吸着塔１内の活性炭に酢酸エチルを吸着させて溜め込み、一方、吸着塔１からの排ガスを、排ガス放出ラインｂより大気中に放出する。この際、バルブＶ_１およびＶ_２を“開”とし、バルブＶ_３を“閉”とする。

夜間の１２時間は、バルブＶ_１およびＶ_２を“閉”，バルブＶ_３を“開”とし、そして、パージガス導入ラインｃからパージガスを吸着塔１に導入し、真空ポンプ３を作動させて、パージ排ガスラインｄよりパージ排ガスを吸引する。このパージ排ガスをクーラー４で冷却させた後、気液分離器５で酢酸エチルを液状として、凝縮液取得ラインｅを経て、回収する。なお、６はレベルコントローラーであって、これにより、気液分離器５内の液面を調節し、一定液面以上になると、送液ポンプ７を作動させるものである。
一方、気液分離器５からの未凝縮ガスは、未凝縮ガス放出ラインｆからガードアダプター(吸着塔)２に導入し、ここで未凝縮ガスを吸着させた後、排ガスを排ガス放出ラインｂ’より大気中に放出する。この際、バルブＶ_４およびＶ_６を“開”とし、バルブＶ_５を“閉”とする。なお、バルブＶ_５は、ガードアダプター２内の吸着物を脱着させる際に使用するものである。

本例では、吸着塔１で回収すべき酢酸エチルの量は、排ガス中の濃度が３０００ＰＰＭと極めて薄いにもかかわらず、処理量としては、毎時６万ｍ^３という莫大な排ガスを処理するものであって、含まれている酢酸エチルの量は、単純に計算して毎時１０４５Ｋｇにものぼる。そして、生産設備は、昼間１２時間連続して稼働するので、吸着剤層に溜め込む酢酸エチルの量は約１２５００Ｋｇ(１２．５トン)にも上る。このために必要な活性炭の量は、排ガスとの接触時間を２〜３秒として約１５トンである。

本例で使用する活性炭は、日本ノリツト(株)製のメソポアー活性炭“ＧＦ／４５またはＧＦ／４０(いずれも商品名)”である。このメソポアー活性炭は、予め“ＨＣガス(例えば酢酸エチル)でプレコートした状態で使用することが好ましい。

また、脱着に必要な真空ポンプ３の容量は、吸着されている酢酸エチルを分単位でどの位吸引できるかで、その能力を決めることができる。本例では、「１０４５Ｋｇ／６０分＝１７Ｋｇ／１分」となって小さな量になる。このように、排ガス中に含まれている酢酸エチルの量が僅かであり、しかも時間をかけて脱着するために、真空ポンプ３の容量も小さくすることができ、９０ｍ^３/分もあれば充分であって、堀技研(株)の揺動式真空ポンプを使用することができる。

本例によれば、排ガス放出ラインｂより放出する排ガス中の酢酸エチルは１００ＰＰＭ以下であった。また、酢酸エチルの回収量は１２．５トン／日であった。

酢酸エチル３０００ｐｐｍを含む毎時６万ｍ^３の排ガスを処理する本例によれば、このような極希薄で、かつ大量の排ガスを処理する従来の燃焼方式に比べて、経済性に優れているばかりでなく、燃焼方式の致命的な欠点である炭酸ガスの放出をゼロにする利点を有する。更なる利点は、燃焼法で燃やして炭酸ガスにしていた酢酸エチルの量は、前記したように、毎日１２．５トンであり、このような多量の酢酸エチルを煙にしていたことになるが、本例によれば、この分が丸々回収できることになるので、その経済的効果は計り知れないと言えよう。

（実験例：ベンゼン／水の共吸着に係る実験例）
吸着塔容量として、高さ２７ｃｍ，径８．５ｃｍの吸脱着装置を用い、この中に吸着剤を１０ｃｍの高さに充填した。実験に供した処理ガスは、ベンゼン／水の混合ガスを用いた。吸着剤としては、富士シリシア化学(株)の開発商品名「Ｇ−１０Ｍ」(マクロ孔をもつ疎水性シリカゲル)を用い、この吸着剤を予め上記ベンゼン／水の混合ガスでプレコートして実験に供した。

実験条件は、次のとおりである。
混合ガス中のベンゼン濃度＝６vol％，水分＝ＲＨ(関係湿度)で９０％
入口ガス量＝１Ｌ／分 真空度＝１５〜２５torr
パージガス量＝０．０３Ｌ／分 吸脱着の切り替え時間＝５分

以上の条件で得られた結果は、吸着塔出口ガス中のベンゼン濃度は、１０ｐｐｍ以下であり、出口ガス中の水分は、入口ガス中の水分とほぼ同じであって、ＲＨ＝９０％であった。このように、マクロ孔をもつ疎水性シリカゲルは、水分を吸着せず、ベンゼンのみを吸着することが分かった。

本発明に係る浄化方法によれば、“公害防止上の観点”および“炭酸ガス排出規制上の観点”から、希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガスをゼロエミツションにまで浄化し得ることに加えて、該排ガスから揮発性炭化水素を効率よく分離し、再利用することができるため、その工業的価値は極めて高い。

本発明に係る浄化方法の一実施形態を示すフローシート図である。

符号の説明

１ 吸着塔(メイン吸着塔)
２ ガードアダプター(吸着塔)
３ 真空ポンプ
４ クーラー
５ 気液分離器
６ レベルコントローラー
７ 送液ポンプ
ａ 排ガス供給ライン
ｂ，ｂ’ 排ガス放出ライン
ｃ パージガス導入ライン
ｄ パージ排ガスライン
ｅ 凝縮液取得ライン
ｆ 未凝縮ガス放出ライン
Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３，Ｖ_４，Ｖ_５，Ｖ_６ バルブ

Claims (7)

1. 吸着と脱着を交互に切り換えて運転することから成る吸着装置において、吸着孔径が１０〜１００オングストロームの範囲にある活性炭を充填した吸着剤層であって、又は、疎水性シリカゲルおよび／または合成ゼオライトを前記活性炭と併用した多層充填層であって、希薄な揮発性炭化水素を含み、かつ毎時千ｍ^３以上の大量の排ガスを、その発生期間中は継続して吸着装置を通過せしめ、該吸着装置内の前記吸着剤層又は多層充填層に揮発性炭化水素を溜め込み、その間、実質的に該揮発性炭化水素を含まない排ガスを吸着装置の出口から放出させ、排ガスの発生が停止した期間中に、先に揮発性炭化水素を大量に溜め込んだ前記吸着装置をそのまま脱着操作に切り換えて、吸着された揮発性炭化水素を液体の状態で系外に取り出すことから成ることを特徴とする揮発性炭化水素を含む排ガスの浄化方法。
2. 前記吸着剤層または多層充填層に充填する吸着剤として、マクロ孔を有する疎水性シリカゲルおよび／またはマクロ孔を有する活性炭を併用することを特徴とする請求項１に記載の揮発性炭化水素を含む排ガスの浄化方法。
3. 前記脱着操作は、その操作圧力が大気圧以下であり、パージガスを併用して脱着せしめることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の揮発性炭化水素を含む排ガスの浄化方法。
4. 前記パージガスは、ドライの空気及び／又は窒素、乃至は、同質の揮発性炭化水素であることを特徴とする請求項３に記載の揮発性炭化水素を含む排ガス中の処理方法。
5. 前記排ガスの量は、時間当たり千ｍ３以上であり、かつ、含まれる揮発性炭化水素の濃度が１万ＰＰＭ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の揮発性炭化水素を含む排ガスの浄化方法。
6. 前記脱着操作により取り出されるパージ排ガスを冷却処理し、この際の未凝縮ガスを別途に設けたガードアダプターにて処理することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の揮発性炭化水素を含む排ガスの浄化方法。
7. 前記吸着装置に導入する揮発性炭化水素を含む排ガスを、予め加圧乃至は除湿した状態で吸着処理することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の揮発性炭化水素を含む排ガスの浄化方法。

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