JP2006088001A

JP2006088001A - 揮発性有機ガス濃縮方法及び揮発性有機ガス濃縮装置

Info

Publication number: JP2006088001A
Application number: JP2004274683A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Yatabe; 利彰矢田部
Original assignee: TSUBADEN KK
Current assignee: TSUBADEN KK
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】揮発性有機物を含有するガスを濃縮する揮発性有機ガス濃縮方法及び揮発性有機ガス濃縮装置を提供する。
【解決手段】本発明の揮発性ガス濃縮装置１は、揮発性有機物を含有する被処理ガスを複数の吸着搭５、７に順次供給して各吸着搭５、７で吸着材に揮発性有機物を吸着し、一方の吸着搭５に被処理ガスを供給して吸着処理をしているときに、他方の吸着搭７では吸着材から揮発性有機物を離脱処理し且つ他方の吸着搭で離脱処理した離脱ガスを被処理ガスと共に一方の吸着搭５に供給して吸着処理し、次に一方の吸着搭５で離脱処理した離脱ガスを被処理ガスと共に他方の吸着搭７に供給することを繰り返して揮発性有機ガスを濃縮していく。
【選択図】図１

Description

本発明は、揮発性有機物を含有するガスを濃縮する揮発性有機ガス濃縮方法及び揮発性有機ガス濃縮装置に関する。

一般に、塗装工場、めっき工場、化学工場、印刷工場等では、有機溶剤や揮発性有機化合物を含有したガス（以下単に「揮発性有機ガス」という）が施設外に放出されるのを防止するため、かかるガスから揮発性有機化合物を濃縮して、除去したり工場の処理槽に戻したりしている。

特許文献１には、複数の吸着搭を設けて、一方の吸着搭に揮発性有機ガスを含有した被処理ガスを供給しているときに、他方の吸着搭では吸着材が吸着した揮発性有機物をキャリアガスで除去することを繰り返す方法が開示されている。

特開２００３−８００１９号公報

しかし、特許文献１の技術では、吸着材から離脱した揮発性有機物の濃度に限界があり、揮発性有機物の効率的な回収が望まれている。

特に、吸着材から離脱した揮発性有機物をキャリアガスと共に次工程で液化する場合には、揮発性有機物が高濃度である方が液化処理が容易にでき回収率も高い。

そこで、本発明は、簡易な構成で被処理ガスから揮発性有機物の回収濃度を高めることができる揮発性有機ガス濃縮方法及び揮発性有機ガス濃縮装置の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、揮発性有機物を含有する被処理ガスを複数の吸着搭に順次供給して各吸着搭で吸着材に揮発性有機物を吸着し、一方の吸着搭に被処理ガスを供給して吸着処理をしているときに他方の吸着搭では吸着材から揮発性有機物を離脱処理し且つ他方の吸着搭で離脱処理した離脱ガスを被処理ガスと共に一方の吸着搭に供給して吸着処理し、次に一方の吸着搭で離脱処理した離脱ガスを被処理ガスと共に他方の吸着搭に供給することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の揮発性有機ガス濃縮方法において、吸着材は活性炭またはゼオライト、シリカゲルであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の揮発性有機ガス濃縮方法において、各吸着搭における吸着処理は被処理ガスのガス濃度と供給量とを積算した積算濃度が所定値以上に達したときに被処理ガスを供給する吸着搭を切り替えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の揮発性有機ガス濃縮方法において、各吸着搭における吸着処理は、各吸着搭における処理ガスの濃度を検知して、処理ガス濃度が所定値以上になったときに被処理ガスを供給する吸着搭を切り替えることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、揮発性有機物を吸着する吸着材を充填した第１吸着搭及び第２吸着搭と、第１吸着搭に揮発性有機物を含有する被処理ガスを供給する第１供給路と、第２吸着搭に揮発性有機物を含有する被処理ガスを供給する第２供給路と、第１吸着搭から揮発性有機物を回収する第１回収路と、第２吸着搭から揮発性有機物を回収する第２回収路とを備え、第１供給路には第１戻し路を介して第２回収路が接続されており、第２供給路には第２戻し路を介して第１回収路が接続されており、一方の吸着搭に被処理ガスを供給して吸着処理をしているときに他方の吸着搭では吸着材から揮発性有機物を離脱処理し且つ他方の吸着搭で離脱処理した離脱ガスを被処理ガスと共に一方の吸着搭に供給し、他方の吸着搭に被処理ガスを供給して吸着処理をしているときに一方の吸着搭では吸着材から揮発性有機物を離脱処理し且つ一方の吸着搭で離脱処理した離脱ガスを被処理ガスと共に他方の吸着搭に供給することを特徴とする。

請求項１及び５に記載の発明では、他方の吸着搭で揮発性有機物を離脱処理した高濃度の離脱ガスを被処理ガスと共に一方の吸着搭に供給し、同様に一方の吸着搭で揮発性有機物を離脱処理した高濃度の離脱ガスを被処理ガスと共に他方の吸着搭に供給する工程を繰り返すことにより、各搭で吸着する揮発性有機物の濃度を順次に高めることができ、最終的に高濃度の揮発性有機物を含有する離脱ガスを得ることができる。即ち、吸着処理及び離脱処理する揮発性有機物の処理濃度を順次高めて、効率良く揮発性有機物を回収することができる。

しかも、２つの吸着搭で揮発性有機物の吸着と離脱を繰り返すので、設備スペースを少なくできると共に、離脱ガスを被処理ガスの供給路に接続するだけで済むから設備が簡易で、且つ既存設備を利用して本発明を行うこともできる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏すると共に活性炭は汎用性が高く且つ揮発性有機物が高濃度であるほど吸着性が高まるので特に効率が良い。ゼオライトまたはシリカゲルも同様に広く使われている吸着剤である。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様な作用効果を奏すると共に一方の吸着搭における吸着処理と他方の吸着搭における吸着処理との切り替えを処理量に応じて行うことができ、処理効率が良い。

請求項４に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様な作用効果を奏すると共に揮発性有機物の大気放出を防止でき且つ各吸着搭における現実の限界処理能力まで処理でき、処理効率が良い。

以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１〜図３は本実施の形態にかかる揮発性ガス濃縮装置の概略構成図であり、図４は活性炭における濃度と吸着量との関係を示すグラフである。

本実施の形態にかかる揮発性ガス濃縮装置１は、被処理ガス供給路３と、被処理ガス供給路３に接続された第１吸着搭（一方の吸着搭）５と第２吸着搭（他方の吸着搭）７と、第１吸着搭５から揮発性有機物を回収する第１回収路９と、第２吸着搭７から揮発性有機物を回収する第２回収路１１と、第２回収路１１で回収したガスを被処理ガス供給路３に戻す第１戻し路１３と、第１回収路９で回収したガスを被処理ガス供給路３に戻す第２戻し路１５とを備えている。

被処理ガス供給路３は、めっき処理工場における脱脂洗浄浴槽やめっき槽等の処理槽１２の蒸発雰囲気（被処理ガス）を取り込む吸入口１７に接続されており、吸入した被処理ガスをブロア１９により第１吸着搭５又は第２吸着搭７に供給している。被処理ガスは、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）であり、例えば、トリクロロエチレン、ジクロロメタン、テトラクロロエチレン等である。

ブロア１９の入口側には流量計２１が設けてあり、出口側には濃度センサ２３が設けてあり、制御部２５が流量計２１から受けた流量信号と濃度センサ２３から受けた濃度信号により積算濃度を演算している。

被処理ガス供給路３は、第１吸着搭５に接続された第１吸入路２７と第２吸着搭７に接続された第２吸入路２９とを有しており、第１吸入路２７は第１吸入バルブ（開閉バルブ）３１の開閉操作により第１吸着搭５へ被処理ガスの供給をするようになっており、第２吸入路２９は第２吸入バルブ（開閉バルブ）３３の開閉操作により第２吸着搭５へ被処理ガスの供給をするようになっている。第１吸入路２７には第１混合器３５が設けられており、第１混合器３５には第１戻し路１３が接続されている。同様に、第２吸入路３７には第２混合器３７が設けてられており、第２混合器３７には第２戻し路１５が接続されている。

第１吸着搭５及び第２吸着搭７には、それぞれ吸着材として活性炭が充填されている。また、第１吸着搭５及び第２吸着搭７にはそれぞれ排気路４３が接続されており、それぞれ第１排気バルブ４５、第２排気バルブ４７の開閉により吸着処理された後のガスが大気中に排気されるようになっている。尚、排気路４３には、排気ガスのガス濃度を検出する濃度センサ４９が設けられて排気ガス濃度を検出していると共に、各搭５、７には圧力センサ３９、４１が設けられている。

第１回収路９は第１脱離バルブ５１を介して、第２回収路１１は第２脱離バルブ５３を介して真空ポンプ５５の吸入側に接続されており、真空ポンプ５５の出口側は第１戻し路１３と第２戻し路１５と取り出しバルブ５７とに接続されている。第１戻し路１３には第１戻しバルブ５９が設けられており、第２戻し路１５には第２戻しバルブ６１が設けられている。

取り出しバルブ５７の下流側には、冷却装置６３及び液化タンク６５が設けられており、液化タンク６５から処理槽１２に戻すようになっている。また、液化タンク６５からバルブ６７の開閉により液化した揮発性有機物を必要に応じて取り出すようにしてある。

次に、本実施の形態にかかる揮発性ガス濃縮装置の作用及び効果を説明する。

図１に工程フローを矢印で示すように、処理槽１２で発生した被処理ガス（揮発性有機ガス）は、ブロワ１９により被処理ガス供給路３に送られる。一方、第２吸入路２９の吸入（開閉バルブ）３３と第２排気バルブ４７と、第１回収路９の第１離脱バルブ５１は閉じられており、第１吸入路２７の吸入バルブ（開閉バルブ）３１と、第１排気バルブ４５と、第２回収路１１の第２脱離バルブ５３とは開かれており、被処理ガスは第１吸入路２７から第１吸着搭５に供給されると共に、第２吸着搭７における離脱ガス（濃縮ガス）が第２回収路１１、真空コンプレッサ５５及び第１戻し路１３を経て、第１混合器３５で被処理ガスと混合して第１吸着搭５に供給される。尚、取り出しバルブ５７は閉じられている。

第１吸着搭５に供給された被処理ガスは活性炭により揮発性有機物が吸着された後、排気路４３から大気に放出される。排気路４３では放出するガス濃度が濃度センサ４９により管理されている。

本実施の形態では、第１吸着搭５では、被処理ガス中の揮発性有機物を吸着処理すると共に、第２吸着搭７に吸着した揮発性有機物を高濃度にして回収した高濃度の離脱ガスをも第１混合器３５から導入して吸着する。したがって、ブロワ１９から供給される被処理ガスよりも高濃度の離脱ガスが第１吸着搭５に供給されるので、第１吸着搭５での吸着処理を効率的に行うことができる。このことは、図４に活性炭の吸着量とガス濃度との関係を示すように、濃度が高いほど活性炭の平衡吸着量が高いことから明らかである。尚、図４は、横軸に濃度、縦軸に平衡吸着量を取った対数グラフであり、各温度における被処理ガス濃度と平衡吸着量との関係を示したものである。

そして、制御装置２５で積算した被処理ガスの処理量が所定値に達したところで、第１吸入路２７の第１吸入バルブ３１と、第１排気バルブ４５と、第２離脱バルブ５３と、第１戻しバルブ５９を閉じ、第２吸入路２９の第１吸入バルブ３３と第２排気バルブ４７と、第１回収路１１の第１離脱バルブ５３と、第２戻しバルブ６１とを開く。

これにより、図２に処理フローを矢印で示すように、被処理ガスはブロア１９から第２吸入路２９を介して第２吸収搭７に供給されて、活性炭に吸着処理された後、揮発性有機物が除去されたガスが排気管４７から大気に放出される。また、第２吸入管２９では、第１吸着搭９の活性炭に吸着された揮発性有機物を回収した高濃度の離脱ガスが第２混合器３７を介して混合されるので、被処理ガスと共に高濃度ガスが第２吸着搭で吸着処理される。

本実施の形態では、上述のようして、第１吸着搭５と第２吸着搭７との一方で吸着された揮発性有機物を高濃度にして、他方の吸着搭に送ることを繰り返す。これにより、自己濃縮を繰り返して所定の濃度まで高められたところで、図３に示すように、取り出しバルブ５７を開き、冷却装置６３、液化タンク６５を経て処理槽１２に戻し、又は必要に応じてバルブ６７を開いて取り出す。

本実施の形態によれば、第２吸着搭７で揮発性有機物を離脱処理した高濃度の離脱ガスを被処理ガスと共に第１吸着搭５に供給し、同様に第１吸着搭５で揮発性有機物を離脱処理した高濃度の離脱ガスを被処理ガスと共に第２吸着搭７に供給する工程を繰り返すことにより、各搭５、７で吸着する揮発性有機物の濃度を順次に高めることができ、吸着処理及び離脱処理する揮発性有機物の処理濃度を高めることができ、効率良く揮発性有機物を回収することができる。

特に、吸着材として活性炭を用いた場合、活性炭は揮発性有機物が高濃度であるほど吸着性が大きく高まるので特に効率が良い。

２つの吸着搭５、７で揮発性有機物の吸着と離脱を繰り返すので、設備スペースを少なくできると共に、吸着搭から離脱した離脱ガスの回収路を被処理ガスの供給路に接続するだけで済むから設備が簡易であり、且つ既存設備にも簡単に後付けできる。

第１吸着搭５が吸着処理しているときには第２吸着搭７は離脱処理をするように、２つの処理を同時に行っているので、稼動効率が良い。

一方の吸着搭５における吸着処理と他方の吸着搭７における吸着処理との切り替えを、処理濃度の積算により一定処理量毎に行うので、吸着平衡濃度前に容易に処理を切り替えることができ、処理効率が良い。

本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

例えば、第１及び第２各吸着搭５、７における吸着処理の切り替えは、各吸着搭５、７における排気ガス（処理ガス）の濃度を濃度センサ４９で検知して、排出ガス濃度が所定値以上になったときに行うものであってもよい。所定濃度以上の揮発性有機物が大気放出されるのを防止できると共に各吸着搭５、７における現実の限界処理能力まで処理できる。
第１吸着搭５及び第２吸着搭７に充填される吸着材は、活性炭に限らず、ゼオライト、シリカゲルを用いても同様な効果を得ることができる。

揮発性有機物は、上述の例に限定されず活性炭等により吸着除去される種々のものが適用可能である。

上述の実施の形態において、冷却装置６３を設けずに真空ポンプ５５により加圧液化するものであってもよい。

本実施の形態にかかる揮発性ガス濃縮装置の概略構成図である。本実施の形態にかかる揮発性ガス濃縮装置の概略構成図である。本実施の形態にかかる揮発性ガス濃縮装置の概略構成図である。活性炭における濃度と吸着量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１揮発性ガス濃縮装置
３被処理ガス供給路
５第１吸収搭
７第２吸収搭
９第１回収路
１１第２回収路
１３第１戻し路
１５第２戻し路
３５第１混合器
３７第２混合器

Claims

揮発性有機物を含有する被処理ガスを複数の吸着搭に順次供給して各吸着搭で吸着材に揮発性有機物を吸着し、一方の吸着搭に被処理ガスを供給して吸着処理をしているときに他方の吸着搭では吸着材から揮発性有機物を離脱処理し且つ他方の吸着搭で離脱処理した離脱ガスを被処理ガスと共に一方の吸着搭に供給して吸着処理し、次に一方の吸着搭で離脱処理した離脱ガスを被処理ガスと共に他方の吸着搭に供給することを特徴とする揮発性有機ガス濃縮方法。
吸着材は活性炭、またはゼオライト、シリカゲルであることを特徴とする請求項１に記載の揮発性有機ガス濃縮方法。
各吸着搭における吸着処理は被処理ガスのガス濃度と供給量とを積算した積算濃度が所定値以上に達したときに被処理ガスを供給する吸着搭を切り替えることを特徴とする請求項２に記載の揮発性有機ガス濃縮方法。
各吸着搭における吸着処理は、各吸着搭における処理ガスの濃度を検知して、処理ガス濃度が所定値以上になったときに被処理ガスを供給する吸着搭を切り替えることを特徴とする請求項２に記載の揮発性有機ガス濃縮方法。
揮発性有機物を吸着する吸着材を充填した第１吸着搭及び第２吸着搭と、第１吸着搭に揮発性有機物を含有する被処理ガスを供給する第１供給路と、第２吸着搭に揮発性有機物を含有する被処理ガスを供給する第２供給路と、第１吸着搭から揮発性有機物を回収する第１回収路と、第２吸着搭から揮発性有機物を回収する第２回収路とを備え、第１供給路には第１戻し路を介して第２回収路が接続されており、第２供給路には第２戻し路を介して第１回収路が接続されており、一方の吸着搭に被処理ガスを供給して吸着処理をしているときに他方の吸着搭では吸着材から揮発性有機物を離脱処理し且つ他方の吸着搭で離脱処理した離脱ガスを被処理ガスと共に一方の吸着搭に供給し、他方の吸着搭に被処理ガスを供給して吸着処理をしているときに一方の吸着搭では吸着材から揮発性有機物を離脱処理し且つ一方の吸着搭で離脱処理した離脱ガスを被処理ガスと共に他方の吸着搭に供給することを特徴とする揮発性有機ガス濃縮装置。