JP2016007596A - 揮発性有機化合物処理装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】揮発性有機化合物Ａを吸着塔１１の吸着剤に吸着させた後、脱着用水蒸気Ｆを供給して脱着させて燃焼炉３１で焼却する有機化合物処理装置において、簡易な方法で燃焼炉に到達する揮発性有機化合物の量を平準化する。【解決手段】上記吸着層内に温度センサを取り付け、上記脱着の際に温度上昇を検知したら供給する脱着用水蒸気を減少させる。【選択図】図１

Description

この発明は、揮発性有機化合物を含むガスを排出する前に、ガスから揮発性有機化合物を処理する装置の制御方法に関する。

工場から発生する排ガスには、そのまま大気中に排出すると問題を起こす揮発性有機化合物が含まれる場合がある。この場合、排ガスを大気中に排出する前に、含有している揮発性有機化合物を処理しなければならない。その方法として、活性炭等の吸着剤を内蔵した吸着塔で、排ガス中に含まれる揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させ、ガス中の濃度を低減させて大気へ排出する。その後、吸着塔に水蒸気を導入して吸着剤から揮発性有機化合物を脱着させて吸着塔を再利用可能にするとともに、揮発性有機化合物を処理するという吸脱着方式が一般的である。吸着塔は複数設けて、一方の吸着塔で吸着処理をしている間に、同時に他方の吸着塔では脱着処理を行うことで連続運転を行うことが行われている。また、脱着させた揮発性有機化合物を燃焼させ、その燃焼熱を利用して脱着用水蒸気の生成を補助させることも行われている。

特許文献１には、脱着させた揮発性有機化合物を燃焼炉で燃焼させるにあたり、脱着量の変動によって燃焼炉にかかる熱負荷を低減させるために、脱着する揮発性有機化合物の量を時間に対して平準化する技術が記載されている。具体的には個々の吸着塔に蒸気供給口を複数設けて、最初に排出口に近い供給口から蒸気を供給しはじめ、脱着する揮発性有機化合物の量、あるいは燃焼炉の温度に応じて、順次排出口から遠い供給口を開けて、より排出口から遠い吸着剤からの脱着を進めていくものである。

特許文献２には、脱着する揮発性有機化合物をさらに平準化させるために、特許文献１の技術に加えて、排出口に近い蒸気供給口から、吸着層内で立体的に延びる分岐ダクトを取り付ける技術が記載されている。

特許第５３８７９９１号公報 特開２０２−９９７２８号公報

しかしながら、特許文献１の手法を行うには、それぞれの吸着塔に複数の蒸気供給口を取り付けねばならず、しかもそれぞれの蒸気供給口にはバルブを取り付けなければならない。このため、イニシャルコストが増加する上に、制御が複雑化してしまい、運用が難しくなった。また、特許文献２のダクトを用いると、ダクトそのものによりコストが増加するだけでなく、ダクトが吸着剤層内に立体的な障害物として存在するために、吸着剤層を構成する活性炭を交換する際の手間が増加してしまうという問題があった。

一方で、単一の蒸気供給口で脱着運転する場合は、制御や構成は簡易なものになるため上記の問題は発生しない。しかしその場合は、蒸気供給口は排出口の反対側に配置されるため、吸着塔から溶剤が排出され始めるまでの時間が長くなり、その間は脱着された揮発性有機化合物を燃焼に使うことができないので、燃焼炉の温度を維持するために使用する補助燃料の必要量が増加し、ランニングコストの増加に繋がる。また、排出口から排出され始める時点で吸着剤全体に吸着されていた揮発性有機化合物がまとまって燃焼炉に到達するため、全て燃焼させると燃焼炉にかかる負荷が大きくなりすぎ、燃焼を抑えようとすると今度は揮発性有機化合物の不完全燃焼が発生する場合がある。

かといってこれに対して、燃焼炉へ供給される揮発性有機化合物の量を低減させるためには、脱着のための水蒸気供給量を低減させる必要が生じる。だが供給する蒸気量を急激に低減すると、排出される揮発性有機化合物の量は不安定に変動してしまい、燃焼炉による水蒸気生成も不安定になってしまう。

そこでこの発明は、簡易な方法で燃焼炉に到達する揮発性有機化合物の量を平準化することを目的とする。

この発明は、上記吸着層内に温度センサを取り付け、上記脱着の際に温度上昇を検知したら供給する脱着用水蒸気を連続的に減少させる工程を行うことで、上記の課題を解決したのである。このような制御により、最初期に上記吸着塔に導入されて、大量の揮発性有機化合物を脱着させた脱着用水蒸気が吸着層を通過しきる前に、又はその直後に、続く水蒸気供給量が減少し始めるので、吸着層を抜けて燃焼炉へ到達する揮発性有機化合物の供給速度が低下し、燃焼炉で燃焼する揮発性有機化合物による温度ピークを抑制することができる。

また、さらなる発明として、一つの上記吸着塔における脱着工程のうち少なくとも後半の一部の時間が、他の一つの上記吸着塔の脱着工程のうち少なくとも前半の一部の時間と重複するように、それぞれの上記吸着塔における脱着を開始するように運用する。このような制御を行うと、２基目の（他の一つの）上記吸着塔から脱着した揮発性有機化合物が燃焼炉に到達するまでの間に、１基目の（一つの）上記吸着塔から脱着した揮発性有機化合物が燃焼炉へ供給され続けるので、補助燃料の使用を最小限に抑えながら燃焼炉の温度を維持できる。さらに、２基目の上記吸着塔においても温度センサを取り付けて、脱着の途中で脱着用水蒸気の供給を抑えるため、１基目の上記吸着塔から脱着される揮発性有機化合物と、２基目の上記吸着塔から脱着される揮発性有機化合物とが重なっても、その時点では１基目の上記吸着塔から脱着される揮発性有機化合物の量は低下しており、２基目の上記吸着塔から脱着される揮発性有機化合物の量は途中の供給量の減少によりピークを抑制できるので、燃焼炉にかかる負荷を低減できる。

さらに、上記吸着塔が三基以上あるとより運用しやすい。２基目の上記吸着塔の脱着工程の途中から、３基目の上記吸着塔の脱着工程が開始になり、これらが並行して脱着を進めている間に他の上記吸着塔、例えば１基目の上記吸着塔や、さらなる４基目以降の上記吸着塔が吸着を行い、作業を循環して進めることができる。特に、上記吸着塔が３基であると、うち２基がタイミングをずらして脱着を行い、そのうちの１基の脱着が終わるタイミングで吸着へと切り替えつつ、他の１基の脱着を開始するというローテーションを組むことが出来るので効率がよい。この場合、並行して脱着する２基の吸着塔の脱着開始のタイミングは、脱着工程全体の時間の４０〜６０％ずれていると好ましく、４５〜５５％ずれているとより好ましく、望ましくは、５０％で前半後半とが分かれるタイミングで他の吸着塔の脱着を開始、終了するものであると最も運用しやすい。

さらにまた、他の一つの上記吸着塔の脱着工程の開始は、少なくとも上記一つの吸着塔における脱着工程により生じる上記燃焼炉における温度の極大値を検出した後に行うと、燃焼炉へ到達する揮発性有機化合物のピークが重ならずに済むため、より確実に燃焼炉への負荷を抑制できる。

なお、この発明で用いる燃焼炉及び熱交換器は、複数基ある吸着塔が共有しており、共通の供給源から上記脱着用水蒸気を供給するようにすると、それぞれの吸着塔への供給配分を変えるだけで、燃焼炉及び熱交換器の運転量を増減させる必要がなく、運転制御は容易にできる。

この発明により、効率的な有機化合物処理装置の運用が可能となる。

この発明にかかる運用方法で用いる有機化合物処理装置の構成例図 この発明にかかる運用方法を三基の吸着塔で実行した際の水蒸気供給量と脱着される溶剤の想定される変遷図

以下、この発明の実施形態を説明する。この発明は、揮発性有機化合物含有ガスの濃度を低減させて大気中へ排出可能とし、その分の揮発性有機化合物を回収して燃料として使用する有機化合物処理装置にかかるものである。図１はこの発明にかかる揮発性有機化合物処理装置の全体像の例を示す。

この発明で処理する揮発性有機化合物とは、常圧で加熱することで気体になり得る有機化合物であり、特に常温で液体であるものが吸着処理しやすい。例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の炭素数が１〜８程度のアルコール、トルエン、ベンゼンなどの芳香族有機化合物などの、炭化水素系の溶剤が挙げられる。

この発明を実施する揮発性有機化合物処理装置は、一基又は複数基の吸着塔１１と、燃焼炉３１と、熱交換器３２と、それらを繋ぐ配管とからなる。ここでは、三基の吸着塔１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）を有する構成を例に示す。

個々の吸着塔１１は、角形であり、内部は下方側の端部近傍に設けた一枚の多孔板２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）で仕切ってある。この多孔板２０上に、揮発性有機化合物を吸着し、加熱により脱着できる吸着剤を充填させた吸着層１２（１２ａ、１２ｂ，１２ｃ）を設けている。この吸着剤としては、例えば活性炭などが挙げられる。

吸着塔１１の吸着層１２より上端側には、揮発性有機化合物含有ガスＡの導入口１７（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ）が設けてあり、吸着層１２より下端側には、揮発性有機化合物が吸着剤に吸着されることでその濃度が低下した処理後ガスＢの排出口１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）が設けてある。排出口１８は大気中へ放出するものである。

また、吸着塔１１の吸着層１２の下端よりも下に、脱着用水蒸気Ｆの水蒸気供給口２５（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ）が設けてある。また、有機化合物を脱着した水蒸気有機化合物同伴ガスＫを抜き出すための供出口２６（２６ａ、２６ｂ，２６ｃ）が、吸着層１２の上端よりも上端側に設けてある。この供出口２６から燃焼炉３１へと通じる同伴ガス供出路２１を通ってこの水蒸気有機化合物同伴ガスＫが搬送される。

さらに、吸着塔１１の吸着層１２の下端よりも下の、吸着塔１１底部近傍に、発生したドレンを抜き出すドレン抜出口２７（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ）が設けてある。また、抜出口２７から抜け出たドレンをドレン貯留装置２９に送り込むドレン配管２８が設けてある。

そして、吸着塔１１の吸着層１２の上面から深さ５０〜１５０ｍｍの位置に、吸着層内の温度を測定する層内温度センサ１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）が設けてある。これは、吸着層１２の全体に対して上面に近い位置にあり、この部分の温度が上昇しているということは、吸着層１２のほぼ全域で脱着用水蒸気Ｆによる十分な加熱が進行しており、脱着された揮発性有機化合物が間もなく供出口２６から放出されるタイミングであるということがわかる。

一方、燃焼炉３１は、上記脱着用水蒸気Ｆを生成するための熱を発生させるものであり、燃料Ｄを供給する燃料供給口４２と、吸着塔１１の供出口２６から送られてきた水蒸気有機化合物同伴ガスＫを供給する含有ガス供給口４３、バーナ（図示せず）、煙突６０、内部温度を測定する燃焼炉温度センサ４４を有する。この燃焼炉３１で発生した熱が、発生した高温ガスＬとして、高温ガス供出路４５を通り、熱交換器３２へ供給される。

熱交換器３２は、水蒸気の元となる水Ｅを供給する水供給口５８を備え、高温ガスＬが有する熱により水Ｅを加熱して得られた脱着用水蒸気Ｆを吸着塔１１の水蒸気供給口２５へ供給する、脱着用水蒸気供給路５２と、内部温度を測定する水蒸気温度センサ５６とを有する。なお、水供給口５８は、熱交換器３２内に水Ｅを噴霧する機能を有している。高温ガスＬが水Ｅに熱を渡して冷却された後の排ガスＭは、排ガス供出路４６を通って大気に排出される。ただし、この排ガスＭが有する熱を適宜利用してもよい。

熱交換器３２で生じた脱着用水蒸気Ｆが抜き出される脱着用水蒸気供給路５２は、途中で分岐（循環経路分岐点５３）しており、一方は熱交換器３２へと戻る水蒸気生成循環経路５４へ、他方は吸着塔１１へと繋がる水蒸気供給経路５５へと分かれている。水蒸気生成循環経路５４の途中には、熱交換器３２へ向かって吹き上げるブロワ６１が設けられて循環する気流を生じさせている。

吸着塔１１へと通じる水蒸気供給経路５５も途中で分岐（大気開放路分岐点５７）しており、一方は大気への開放口５９に繋がり、他方は吸着塔１１の水蒸気供給口２５へと繋がっている。

水蒸気供給口２５（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ）にはそれぞれ弁（バルブ）が設けられている。これらの水蒸気供給口２５の弁は、それぞれの吸着塔１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）への脱着開始時に開放する。この発明では、この弁を開放することで脱着を開始するタイミングを、塔ごとに適切に重複させる。またこの発明では、層内温度センサ１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）により取得した温度情報が所定の条件を満たす上昇を示したら弁を絞ることで脱着用水蒸気の供給量を低減させる。その後当然に、脱着工程の完了時には当該吸着塔１１の供給口２５の弁は完全に締める。

上記のようにバルブを調整するこの発明にかかる運用方法を実行する具体的な手順例を示す。まず、脱着前の吸着から説明する。吸着塔１１に導入された揮発性有機化合物含有ガスＡに含まれる揮発性有機化合物を、吸着層１２の吸着剤に吸着させる。吸着層１２を通過した処理後ガスＢは排出口１８から出て大気中へ放出される。この吸着作業を一定時間が経過するまで、又は、吸着能が一定以下になるまで行う。なお、吸着能の低下を検知して吸着を止めるには、排出口１８に揮発性有機化合物の検出装置（図示せず）を設け、そこで処理後ガスＢに含まれる揮発性有機化合物の濃度を測定し、予め定めた値以上になったら、吸着層１２の吸着能が限界に達していると解釈して導入口１７の弁へ閉める命令を出す制御回路を設ける。

一方、吸着を終える前から脱着の準備を進めておく。脱着用水蒸気Ｆは即座に供給開始できるものではないので、吸着終了後から水Ｅの加熱を始めたのでは、脱着が始まるまでの間にタイムラグが生じてしまい、本来必要な吸着工程が止まってしまうためである。ただし、複数基の吸着塔１１をローテーションで用いる場合は、最初の一つで脱着を始めた後は、順次どれかの吸着塔１１が脱着を行うため、常に脱着用水蒸気Ｆを用意していることとなる。従って、脱着用水蒸気Ｆの準備工程は最初の段階でのみ必要となる。

まず、燃焼炉３１で燃料Ｄの燃焼を開始し、水蒸気生成循環経路５４内の空気を、経路中に設けたブロワ６１で循環させる。この時の空気温度を水蒸気温度センサ５６で検知し、水蒸気が生成できる設定温度Ｔ１以上になったことを確認したら、水Ｅの水供給口５８の弁を開放し、水Ｅを噴霧して熱交換器３２内で水蒸気を生成させる。熱交換器３２では、水蒸気温度センサ５６で生成する水蒸気の温度を検知しておき、脱着用水蒸気Ｆが脱着に好適な温度Ｔ２になるまで、又は吸着が終了するまで、開放口５９への弁を開放して、大気中へ放出する。脱着は、吸着剤への水蒸気吸着量の温度依存性を利用しており、高温であるほど吸着量は少なくなる。十分に高温の水蒸気でなければ、吸着工程の際との温度差が十分に生じず、すなわち、吸着量の差が十分に確保できないからである。従って、ここで脱着用水蒸気Ｆとは、過熱水蒸気である。また、一部の脱着用水蒸気Ｆは水蒸気生成循環経路５４へと通じて、熱交換器３２へ循環させてもよい。

吸着塔１１での吸着が終了し、脱着用水蒸気Ｆが所定の温度Ｔ２以上になったら、開放口の制御回路により開放口５９への弁を閉じるとともに、水蒸気供給口２５に脱着用水蒸気Ｆを送り込む弁を開放する。水蒸気供給口２５に供給された脱着用水蒸気Ｆは、吸着層１２の吸着剤に接触して、保持する熱を吸着剤に与えて加熱するとともに、一部の水蒸気が凝縮して水となる。この水は吸着剤に接触して吸着されたままの一部の揮発性有機化合物やその他の不純物を取り込んでドレンとなる。集まったドレンは自重で吸着塔１１内を落下して、塔底部にある抜出口２７からドレンＧとして排出を開始する。吸着層１２に設けられた層内温度センサ１３は、脱着用水蒸気Ｆと接触することで吸着層１２が暖められた温度変化を検知する。吸着層１２の上層部分の吸着剤が十分に加熱された後は、脱着用水蒸気Ｆと接触することで揮発性有機化合物の脱着反応が進行する。この脱着進行が確実に進行していると考えられる推定温度Ｔｘに到達していることを層内温度センサ１３が検出したら、水蒸気供給口２５への脱着用水蒸気Ｆの弁を徐々に絞り、供給量を抑制する。抑制されても供給は続けられるため、脱着用水蒸気Ｆの供給によって吸着塔１１のガスは徐々に上方へ押されていくので、凝縮しなかった水蒸気と脱着された揮発性有機化合物とは一緒になって、水蒸気有機化合物同伴ガスＫとなって供出口２６から供出させる。ただし、上記の脱着用水蒸気Ｆの供給量の抑制により、供出口２６からの水蒸気有機化合物同伴ガスＫの供出速度も抑制される。

上記の層内温度センサ１３が検出する推定温度Ｔｘの条件としては、脱着工程開始時と比較して１０℃以上の温度上昇があげられる。温度差が１０℃未満では脱着が十分に進行していない場合があり、そのように脱着の進行が不十分な状態で供給量の抑制をしてしまうと、脱着作業自体が不十分となるおそれがあるためである。一方、脱着工程開始時からの温度差が、３０℃以下であると好ましく、２５℃以下であるとより好ましい。推定温度Ｔｘが高すぎると供給量の抑制を行うのが遅くなりすぎて、抑制が十分にされないまま大量の水蒸気有機化合物同伴ガスＫが燃焼炉３１に到達してしまうおそれがあるためである。

なお、上記の脱着用水蒸気Ｆの供給量を抑制する際には、開放口５９を通じた系外への水蒸気放出量が増加することになる。

水蒸気有機化合物同伴ガスＫが燃焼炉３１に到達すると、燃焼炉３１に供給される可燃物の合計量が増えるので、燃焼炉３１内の温度が上昇する。しかし、この発明にかかる運用方法では、上記の層内温度センサ１３に応じて行われる供給量制御によって、燃焼炉３１の温度上昇のピークが抑制されるので、燃焼炉にかかる負荷を軽減できる。

ただし、水蒸気有機化合物同伴ガスＫに含まれる有機化合物は、吸着した揮発性有機化合物が徐々に脱着されていくにつれて減っていく（漸減）。そのままでは燃料供給口４２から供給する燃料Ｄの供給量を上げて、燃焼炉３１の温度を支えなければならない。しかし、吸着塔１１を複数基併用して用いる場合には、この漸減を補うように、次の吸着塔１１（１１ｂ）から脱着された水蒸気有機化合物同伴ガスＫが燃焼炉３１に導入されるように、次の吸着塔１１の水蒸気供給口２５を開放する。また、この次の吸着塔１１（１１ｂ）に設けた層内温度センサ１３の温度がＴｘに到達した際には、上記と同様に上記次の吸着塔１１（１１ｂ）に供給する脱着用水蒸気Ｆの量を抑制する。

上記のように、２つの吸着塔１１、１１の脱着を、タイミングをずらして導入することで、一つの吸着塔１１ａからの水蒸気有機化合物同伴ガスＫの供給量の低下を、次に脱着を開始する吸着塔１１ｂによる水蒸気有機化合物同伴ガスＫの供給により補う。このような効果を発揮させるには、少なくとも、一つの吸着塔１１（１１ａ）における脱着工程のうち少なくとも後半の一部の時間が、他の一つの吸着塔１１（１１ｂ）の脱着工程のうち少なくとも前半の一部の時間と重複するように、それぞれの上記吸着塔における脱着を開始することが必要となる。

このような相互補完を行う具体的なタイミングとしては、少なくとも先に脱着を始めた吸着塔１１ａの脱着工程全体の想定所要時間のうち、４０％以上が経過しているタイミングで、次の吸着塔１１ｂの脱着工程を開始するとよい。ここで脱着工程全体の想定所要時間とは、脱着現象そのもののことではなく、当該吸着塔１１に脱着用水蒸気Ｆの供給を開始する時点から、供給を停止する時点までのことをいう。あまり早すぎると、先に開始した吸着塔１１ａによる水蒸気有機化合物同伴ガスＫの供給量と、次に開始した吸着塔１１ｂによる水蒸気有機化合物同伴ガスＫの供給量とが重なって、燃焼炉３１にかかる負荷が許容できなくなる。一方で、遅すぎると今度は次の開始タイミングに差し支えるため、脱着工程全体の想定所要時間のうち、経過は６０％以下のタイミングで行うことが望ましい。より好ましくは４５〜５５％であり、最も好ましくは５０％、５０％となるタイミングである。

さらに、燃焼炉への負荷を確実に回避するためには、次の吸着塔１１ｂの脱着工程の開始は、先に脱着を開始した吸着塔１１ａにおける脱着工程により生じる水蒸気有機化合物同伴ガスＫが燃焼炉３１に到達することにより起きる燃焼炉３１の温度の上昇が、極大値（ピーク）を検出した後に行うと好ましい。一旦極大値を検出した後は、燃焼炉３１の温度はゆるやかに減少しはじめるので、それから次の吸着塔１１ｂの脱着を開始させても、ピークが重なることはなく、燃焼炉３１にかかる負荷が重畳することはない。

このように、複数基の（うちの２基の）吸着塔１１にタイミングをずらして供給される水蒸気の総合計量は、燃焼炉３１と熱交換器３２の処理量を変動させずに、２基の吸着塔１１、１１の間でそれぞれの水蒸気供給口２５のバルブを調整することで割り振りを調整すると好ましい。生成する脱着用水蒸気Ｆの量を大きく変更すると、制御が複雑になりずれが生じやすくなるとともに、装置にかかる負荷も大きくなるからである。

基本的には、それぞれの吸着塔１１に供給される水蒸気の量は、全供給量の２０〜８０％の範囲で調整すると好ましい。その調整は、水蒸気供給口２５ａ，２５ｂ，２５ｃに設けられている弁の開放割合によって調整するとよい。

まず、一の吸着塔１１の供給開始時点では、脱着用水蒸気Ｆの全体の４０〜６０％の量を供給すると好ましく、４５〜５５％であるとより好ましく、５０％であると特に好ましい。以下、まとめて５０％前後という。最初の吸着塔１１であっても、供給可能量の全量を供給すると、脱着が一気に進みすぎてしまい、燃焼炉３１への水蒸気有機化合物同伴ガスＫの供給量が多くなりすぎてしまい、層内温度センサ１３に応じてその後に抑制しても、燃焼炉３１への負荷が無視できなくなるおそれがある。このため、最初に脱着を開始する吸着塔１１のみを運用している間は、残余の脱着用水蒸気Ｆは開放口５９から放出するとよい。一方、既に一つ以上の吸着塔１１（１１ａ）についての脱着を開始しており、二基目以降の吸着塔１１（１１ｂ）について脱着を開始する場合、この吸着塔１１ｂへの供給量を５０％前後とし、すなわち、その段階では脱着継続中の吸着塔１１ａに供給される量も全体の５０％前後とするとよい。初期時点では吸着層内を速やかに暖めて脱着を開始させる必要があるため、ある程度まとまった量の供給が必要となるからである。

次に、層内温度センサ１３の検出値に応じて吸着塔１１（１１ｂ）への脱着用水蒸気Ｆを抑制した際の量は、全供給量の２０〜３０％の範囲に抑制するとよい。すなわち、その段階では、先に脱着を進めている吸着塔１１（１１ａ）への供給量は７０〜８０％程度となる。この時点では、先に脱着を進めている吸着塔１１ａは十分に脱着が進行しており、残存している揮発性有機化合物の量も少なくなっている。このため、供給される脱着用水蒸気Ｆの量が一時的に増加しても、それによって進む脱着は僅かであり、燃焼炉３１にかかる負荷も許容できるものとなる。

そして、先に脱着を進めていた吸着塔１１ａの脱着が完了したら、水蒸気供給口２５ａの弁を閉め、さらに次の吸着塔１１ｃの脱着を開始するべく、水蒸気供給口２５ｃの弁を開放する。このとき、既に脱着を進めていた吸着塔１１ｂと、あらたに脱着を開始する吸着塔１１ｃとに供給する脱着用水蒸気Ｆの量は、上記の通り、いずれも５０％前後とするとよい。ここで、既に脱着を進めていた吸着塔１１ｂへの供給量は２０〜３０％から４０〜６０％へと上昇するが、ここまでにある程度脱着が進行しているため、脱着用水蒸気Ｆの量が増えても、それによって一時的に生じる水蒸気有機化合物同伴ガスＫの供給量のピークは許容できる範囲のものとなる。

脱着が終了した吸着塔１１は、再び吸着層１２での吸着が可能な状態になったので、必要なタイミングで揮発性有機化合物含有ガスＡの導入口１７を開放して吸着を開始し、一定時間吸着した後、上記と同様の手順で脱着を行う。３基の吸着塔１１で運用する場合には、脱着の終了とともに吸着に用いるとよい。４基以上の吸着塔１１で運用する場合には、適宜必要なタイミングで吸着を開始する。

なお、この発明を実施する際の実施形態は、吸着塔１１に設ける水蒸気供給口２５、供出口２６，導入口１７、排出口１８の位置の上下方向が図１とは逆でもよい。また、原理上は吸着塔１１が水平方向を向いた、図の形態から９０度回転した形態でも実施可能である。吸着塔１１がいずれの方向を向いているにせよ、吸着塔１１への揮発性有機化合物含有ガスＡを導入する導入口１７と、水蒸気有機化合物同伴ガスＫを供出する供出口２６とが、吸着塔１１の一方の端部側（一端側）にあり、処理後ガスＢを排出する排出口１８が、他方の端部側（他端側）に位置する形態は変わらない。

三基の吸着塔１１ａ，１１ｂ，１１ｃを、脱着工程の想定所要時間の半分ずつ重複するように、すなわち、一の吸着塔１１ａ（１１ｂ，１１ｃ）の脱着工程の後半が、次の吸着塔１１ｂ（１１ｃ，１１ａ）の脱着工程の前半と重なるように脱着工程を進めた場合の、それぞれの吸着塔への脱着用水蒸気Ｆの供給量と、それぞれから放出される揮発性有機化合物（図中「溶剤」と略記する。）が燃焼炉３１に到達する際の量の仮想的な変遷を図２の変遷図を用いて説明する。なお、本図はそれぞれの吸着塔における挙動を示すために、揮発性有機化合物の量を仮想的に分けて記載しているが、燃焼炉３１は一つであるため、燃焼炉３１には、脱着進行中である各吸着塔１１から排出されたそれぞれの揮発性有機化合物を合計した量が到達する。燃料Ｄを絞った後の燃焼炉３１の燃焼温度は、基本的にこの揮発性有機化合物の合計量に依存する。

まず事前準備として、それぞれの吸着塔１１の脱着工程に何分かかるのかを測定しておく。半分の時間が経過した時点で次の吸着塔１１での脱着を開始できるようにタイミングを計る必要があるためである。ここでは脱着工程全体で８０分、次の吸着塔１１での脱着が始まるタイミングは４０分後と設定する。

その上で、脱着前に燃焼炉３１からの熱を受けた熱交換器３２で脱着用水蒸気Ｆを十分に暖めておく。この時点では燃焼炉３１には水蒸気有機化合物同伴ガスＫが供給されておらず、燃料Ｄにより加熱している。吸着塔１１ａでの吸着が終わり、吸着塔１１ｂでの吸着が開始するタイミングで、脱着用水蒸気Ｆの全供給量のうちの５０％を吸着塔１１ａに導入する。図ではこの時点を開始時点とする。残りの５０％は開放口５９から大気中へ開放する。これらの配分はそれぞれの弁の開放率により調整する。

１５分後、層内温度センサ１３ａが温度上昇を検知したら、供給する脱着用水蒸気Ｆの量を５分間かけて２０％にまで低減させる。これに伴い、開放口５９からの大気放出量は８０％にまで上昇する。層内温度センサ１３ａは吸着層１２ａの上端近くであり、ここの温度が上昇したら脱着された揮発性有機化合物を伴う水蒸気有機化合物同伴ガスＫは供出口２６から供出され、約５分で燃焼炉３１に到達する。燃焼炉３１に供給される「溶剤（揮発性有機化合物）」はそこから急上昇する。しかし、吸着塔１１ａ内の気体全体を押すことになる脱着用水蒸気Ｆの量を低減させることにより、燃焼炉３１へ到達する段階でその量が時間に対して引き延ばされるため、このピークの高さは単純に脱着用水蒸気Ｆの量を絞らなかった場合よりも低く、時間軸（横軸）に対して引き延ばされたものとなる。燃焼炉３１の温度はこの供給された水蒸気有機化合物同伴ガスＫの到達量に応じて上昇するため、図中最下段に示すように、同様にピークを示すが、この温度の高さも抑制されることになる。なお、この水蒸気有機化合物同伴ガスＫの到達に合わせて、燃料Ｄの消費量を絞ることで、燃焼炉３１の熱負荷を低減させるとなおよい。

脱着工程の半分が完了したタイミングである４０分後に、吸着塔１１ｂでの吸着を終了して脱着作業を開始すべく、吸着塔１１ｂに脱着用水蒸気Ｆを供給し始める。この開始は、吸着塔１１ａに由来する水蒸気有機化合物同伴ガスＫの燃焼炉３１への到達量がピークを越えたことを確認した後、すなわちそれは燃焼炉３１の温度が極大値を示した後減少に転じたことを確認した後である。これにより、燃焼炉３１への水蒸気有機化合物同伴ガスＫの供給量が一旦落ち着いた後に次の吸着塔１１ｂ由来の水蒸気有機化合物同伴ガスＫを到達させることができ、ピークの重なりを抑制する。このときの吸着塔１１ｂへの供給量は脱着用水蒸気Ｆの全供給量のうちの５０％とする。これは吸着塔１１ａにおける開始時点の供給量と同じである。一方、吸着塔１１ａへの供給量は脱着用水蒸気Ｆの全供給量の２０％から５０％まで上昇させ、大気への放出量を０％にする。吸着塔１１ａへの脱着用水蒸気Ｆの供給量が増えることで、脱着される揮発性有機化合物の量はわずかに上昇するが、既に最初のピークを過ぎているため、総量はそれほど多くはならず、燃焼炉３１の温度上昇も抑制されたものとなる。

５５分後、すなわち吸着塔１１ｂへの供給開始から１５分後、吸着塔１１ｂの層内温度センサ１３ｂの温度上昇を検知して、吸着塔１１ｂへの脱着用水蒸気Ｆの供給量を、全供給量のうちの５０％から２０％へと減少させ始める。その分脱着用水蒸気Ｆが余るので、吸着塔１１ａには全供給量のうちの８０％を供給する。

６０分後、吸着塔１１ｂに由来する水蒸気有機化合物同伴ガスＫが燃焼炉３１に到達する。上記の供給量減少により、吸着塔１１ｂから供出される揮発性有機化合物を伴う水蒸気有機化合物同伴ガスＫが燃焼炉３１に到達する際のピークの高さは低くなっている。また、吸着塔１１ａに供給される脱着用水蒸気Ｆの量も増えているが、既に吸着塔１１ａの脱着はほぼ完了に近づいているため、供給される脱着用水蒸気Ｆがさらに増加しても、吸着塔１１ａから脱着される揮発性有機化合物の量の上昇はわずかで済む。なお、実際には吸着塔１１ａに由来する水蒸気有機化合物同伴ガスＫとの区別は付かず、燃焼炉３１の温度上昇は２つの吸着塔１１ａ，１１ｂからの水蒸気有機化合物同伴ガスＫによる温度上昇が合わさった形で検出される。ただし、吸着塔１１ｂからの揮発性有機化合物の量は脱着用水蒸気Ｆの供給量の低減によって抑えられ、吸着塔１１ａからの揮発性有機化合物の量は既に十分にピークを過ぎているため、燃焼炉３１の温度上昇は極端に高いものとならず時間経過に対して広がったものとなり、燃焼炉３１にかかる熱負荷を抑えて脱着を進行させることができる。

８０分後、吸着塔１１ａへの脱着用水蒸気Ｆの水蒸気供給口２５ａの弁を閉じ、供給を停止して脱着を終了するとともに、揮発性有機化合物含有ガスＡの導入口１７ａを開いて吸着工程を開始する。一方で、吸着工程を終えた吸着塔１１ｃに脱着用水蒸気Ｆの全供給量のうちの５０％を供給して吸着工程を開始する。また、既に脱着を進行させている吸着塔１１ｂでは脱着用水蒸気Ｆの供給量を全供給量のうちの２０％から５０％に増加させる。

以後の変遷は「４０分後」以降の変遷が、吸着塔１１ａを吸着塔１１ｂに変えて、吸着塔１１ｂを吸着塔１１ｃに変えて行われる。この間に吸着塔１１ａでは、吸着工程が行われる。以後、燃焼炉３１にかかる熱負荷も、同様に抑制して進行させていくことができる。

１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 吸着塔
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 吸着層
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 層内温度センサ
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 導入口（揮発性有機化合物含有ガス）
１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 排出口（処理後ガス）
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 多孔板
２１ 同伴ガス供出路
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ 水蒸気供給口
２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ 供出口（水蒸気有機化合物同伴ガス）
２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ ドレン抜出口
２８ ドレン配管
２９ ドレン貯留装置
３１ 燃焼炉
３２ 熱交換器
４２ 燃料供給口
４３ 含有ガス供給口
４４ 燃焼炉温度センサ
４５ 高温ガス供出路
４６ 排ガス供出路
５２ 脱着用水蒸気供給路
５３ 循環経路分岐点
５４ 水蒸気生成循環経路
５５ 水蒸気供給経路
５６ 水蒸気温度センサ
５７ 大気開放路分岐点
５８ 水供給口
５９ 開放口
６０ 煙突
６１ ブロワ
Ａ 揮発性有機化合物含有ガス
Ｂ 処理後ガス
Ｄ 燃料
Ｅ 水
Ｆ 脱着用水蒸気
Ｇ ドレン
Ｋ 水蒸気有機化合物同伴ガス
Ｌ 高温ガス
Ｍ 排ガス

Claims (3)

1. 揮発性有機化合物を吸着する吸着剤を充填した吸着層を内部に有し、上記吸着層から上記揮発性有機化合物を脱着させる脱着用水蒸気を供給され得る吸着塔と、
   脱着した上記揮発性有機化合物を燃料の一部として利用可能な燃焼炉と、
   上記燃焼炉で生成した高温ガスと水とを熱交換して上記脱着用水蒸気を生成する熱交換器とを有する有機化合物処理装置の運用にあたって、
   上記吸着塔は上記吸着層内に予め温度センサを有するものとし、
   上記脱着の際に上記温度センサが温度の上昇を検知したら、当該吸着塔に供給する上記脱着用水蒸気の量を減少させる工程を含む、
   有機化合物処理装置の運用方法。
2. 上記有機化合物処理装置が、複数基の上記吸着塔を有し、
   一つの上記吸着塔における脱着工程のうち少なくとも後半の一部の時間が、他の一つの上記吸着塔の脱着工程のうち少なくとも前半の一部の時間と重複するように、それぞれの上記吸着塔における脱着を開始する、請求項１に記載の有機化合物処理装置の運用方法。
3. 上記他の一つの上記吸着塔の脱着工程の開始は、少なくとも上記一つの吸着塔における脱着工程により生じる上記燃焼炉における温度の極大値を検出した後に行う、請求項１又は２に記載の有機化合物処理装置の運用方法。

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