JP3164323U - Ｖｏｃ固定床式吸脱着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】揮発性有機化合物を含有する排ガスを浄化処理するＶＯＣ固定床式吸脱着装置を提供する。【解決手段】金属の細径管９に吸着剤５を装填して細径の吸着塔状に形成した複数筒の金属の細径吸着筒６を上下の仕切り板１１、１２にそれぞれ貫通状態として複数筒の金属の細径吸着筒６の上下部を気密的に上下の仕切り板１１、１２に配設するとともに、この上下の仕切り板１１、１２を吸着塔３内に気密的に配設してＶＯＣを含有する排ガスを上記複数筒の金属の細径吸着筒６内を通過させて排ガス中のＶＯＣを吸着剤５に吸着させて除去処理するように形成し、上記複数筒の金属の細径吸着筒６を加熱して吸着させた吸着剤５からＶＯＣを脱着させて除去処理するように加熱媒体を供給自在に上下の仕切り板１１、１２間に配管接続して、吸着剤５がＶＯＣを十分に吸着して吸着剤５の能力が低下したときに、上記金属の細径吸着筒６を上下の仕切り板１１、１２間から加熱媒体を供給して加熱処理する。【選択図】図１

Description

本考案は、公害防止分野における揮発性有機化合物を含有する排ガスを浄化処理するＶＯＣ固定床式吸脱着装置に関するものである。

塗装工程、洗浄工程、印刷工程等では、浮遊粒子状物質および光化学オキシダントの原因物質の１つとされているトルエン、キシレン、トリクロエチレン等の揮発性有機化合物（ＶＯＣという）が排出されており、これらのＶＯＣの排出抑制について大気汚染防止法が施行されて、回収、再生方式、密閉方式、燃焼・分解方式、物質代替方式などのＶＯＣ排出抑制対策が実施されている。

本考案は、上記したＶＯＣ排出抑制対策の１つで、活性炭等による固定床吸着方式によるものである。活性炭等による固定床吸着方式は、周知のように排ガスからＶＯＣ分を回収して、溶剤として再生し、再利用する方式で、活性炭等の吸着剤を吸着塔内につめた固定床として排ガスを流入し、吸着剤にＶＯＣを十分に吸着させて除去するものである。

吸着剤は、ＶＯＣを十分に吸着すると、吸着能力が低下するので、ＶＯＣの脱着か、吸着剤の交換が必要となる。通常、スチームを流入しているが、そのとき生じる脱着ガスは多量のスチームとともにコンデンサーに導入され、ＶＯＣは冷却されて回収される。たとえば、特開２００１−１４９７４０号公報や特開２００１−１７９０４１号公報等が提案されている。

しかし、ＶＯＣの脱着による凝集時間が、１〜５時間（初留）といった長時間かかるとともに、吸着剤のＶＯＣ残存率は１０〜４０％もあり、さらにスチームの凝縮した水分と回収したＶＯＣとの分離処理も必要であった。

本考案は、上記のような点に鑑みたもので、上記の課題を解決するために、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含有する排ガスを吸着剤が装填された吸着塔内に通過させて排ガス中のＶＯＣを吸着剤に吸着させて除去処理し、吸着剤にＶＯＣを十分に吸着して吸着剤の能力が低下すると、吸着剤を加熱処理してＶＯＣを脱着させるＶＯＣ固定床式吸脱着装置であって、金属の細径管に吸着剤を装填して細径の吸着塔状に形成した複数筒の金属の細径吸着筒を上下の仕切り板にそれぞれ貫通状態として複数筒の金属の細径吸着筒の上下部を気密的に上下の仕切り板に配設するとともに、この上下の仕切り板を吸着塔内に気密的に配設してＶＯＣを含有する排ガスを上記複数筒の金属の細径吸着筒内を通過させて排ガス中のＶＯＣを吸着剤に吸着させて除去処理するように形成し、上記複数筒の金属の細径吸着筒を加熱して吸着させた吸着剤からＶＯＣを脱着させて除去処理するように加熱媒体を供給自在に上下の仕切り板間に配管接続して、吸着剤がＶＯＣを十分に吸着して吸着剤の能力が低下したときに、上記金属の細径吸着筒を上下の仕切り板間から加熱媒体を供給して加熱処理するように形成したことを特徴とするＶＯＣ固定床式吸脱着装置を提供するにある。

また、金属の細径吸着筒の底部に細かいメッシュの金網を装着したことを特徴とするＶＯＣ固定床式吸脱着を提供するにある。

さらに、少なくとも１つの細径吸着筒内に濃度センサーまたは／および温度センサーを配設したことを特徴とするＶＯＣ固定床式吸脱着装置を提供するにある。

さらにまた、金属の細径吸着筒の５０〜１０００筒を仕切り板に配設して、スチームの加熱媒体を供給して上記金属の細径吸着筒を加熱処理するように形成したことを特徴とするＶＯＣ固定床式吸脱着装置を提供するにある。

本考案は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含有する排ガスを吸着剤が装填された吸着塔内に通過させて排ガス中のＶＯＣを吸着剤に吸着させて除去処理し、吸着剤にＶＯＣを十分に吸着して吸着剤の能力が低下すると、吸着剤を加熱処理してＶＯＣを脱着させるＶＯＣ固定床式吸脱着装置であって、金属の細径管に吸着剤を装填して細径の吸着塔状に形成した複数筒の金属の細径吸着筒を上下の仕切り板にそれぞれ貫通状態として複数筒の金属の細径吸着筒の上下部を気密的に上下の仕切り板に配設するとともに、この上下の仕切り板を吸着塔内に気密的に配設してＶＯＣを含有する排ガスを上記複数筒の金属の細径吸着筒内を通過させて排ガス中のＶＯＣを吸着剤に吸着させて除去処理するように形成したことによって、金属の細径吸着筒を集合して固定床式の吸着塔を形成して、ＶＯＣを含有する排ガスを各金属の細径吸着筒内を通過させてＶＯＣを吸着剤に吸着させて除去処理できて、効率よく排ガスの浄化処理ができる。

そして、上記複数筒の金属の細径吸着筒を加熱して吸着させた吸着剤からＶＯＣを脱着させて除去処理するように加熱媒体を供給自在に上下の仕切り板間に配管接続して、吸着剤がＶＯＣを十分に吸着して吸着剤の能力が低下したときに、上記金属の細径吸着筒を上下の仕切り板間から加熱媒体を供給して加熱処理するように形成したことによって、たとえばスチームの加熱媒体を吸着塔内に送給すると、スチームの加熱媒体はＶＯＣを吸着させた吸着剤を装填した金属の細径吸着筒の外周面の全面に均一に接触して熱伝達し、金属の細径吸着筒内の吸着剤に吸着したＶＯＣが短時間で沸騰状態となって蒸発して吸着剤から脱着して金属の細径吸着筒内から流出し、凝縮装置を介して短時間で回収することができるとともに、ＶＯＣの残存率は５〜１０％にも少なくなって回収効率を向上でき、従来のスチームの加熱媒体の凝縮した水分との分離処理も必要がなく、回収品の品質精度の向上、装置の省スペース化、簡素化をはかれる。

また、金属の細径吸着筒の底部に細かいメッシュの金網を装着したことによって、活性炭等の吸着剤を細径吸着筒に装着できて保持することができ、上記のようにＶＯＣを含有する排ガスの浄化処理することができる。

さらに、少なくとも１つの細径吸着筒内に濃度センサーまたは／および温度センサーを配設することによって、細径吸着筒内のＶＯＣの濃度を濃度センサーで検出できるので、上記したように排ガスが含有するＶＯＣを金属の細径吸着筒内の吸着剤に飽和状態に吸着するのを検出できて、ＶＯＣを含有する排ガスの浄化処理を効率よく行うことができるとともに、細径吸着筒内の濃度センサーまたは／および温度センサーでスチームの加熱媒体の供給、停止を精度よく制御できて、金属の細径吸着筒を加熱して吸着させた吸着剤からＶＯＣを可能なかぎり脱着処理して、ＶＯＣを効率よく回収するようにできる。

さらにまた、金属の細径吸着筒の５０〜１０００筒を仕切り板に配設して、スチームの加熱媒体を供給して上記金属の細径吸着筒を加熱処理するように形成したことによって、上記のようにＶＯＣを含有する排ガスをスチーム加熱で効率よく処理することができる。

本考案の一実施例の排ガスのＶＯＣ吸着処理状態の説明用概略図、 同上のＶＯＣ吸脱着部の細径吸着筒を配設した側断面図、 同上のＶＯＣ脱着処理状態の説明用概略図、 同上のＶＯＣ吸脱着処理の細径吸着筒部の説明用拡大縦断面図（ａ）と拡大平断面図（（ｂ）。

本考案のＶＯＣ固定床式吸脱着装置は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含有する排ガスを吸着剤が装填された吸着塔内に通過させて排ガス中のＶＯＣを吸着剤に吸着させて除去処理し、吸着剤にＶＯＣを十分に吸着して吸着剤の能力が低下すると、吸着剤を加熱処理してＶＯＣを脱着させるＶＯＣ固定床式吸脱着装置であって、金属の細径管に吸着剤を装填して細径の吸着塔状に形成した複数筒の金属の細径吸着筒を上下の仕切り板にそれぞれ貫通状態として複数筒の金属の細径吸着筒の上下部を気密的に上下の仕切り板に配設するとともに、この上下の仕切り板を吸着塔内に気密的に配設してＶＯＣを含有する排ガスを上記複数筒の金属の細径吸着筒内を通過させて排ガス中のＶＯＣを吸着剤に吸着させて除去処理するように形成し、上記複数筒の金属の細径吸着筒を加熱して吸着させた吸着剤からＶＯＣを脱着させて除去処理するように加熱媒体を供給自在に上下の仕切り板間に配管接続して、吸着剤がＶＯＣを十分に吸着して吸着剤の能力が低下したときに、上記金属の細径吸着筒を上下の仕切り板間から加熱媒体を供給して加熱処理するように形成したことを特徴としている。

ＶＯＣ固定床式吸脱着装置１は、図１〜図３のようにトルエン、キシレン、トリクロエチレン等の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含有する排ガスを所定径の流入管２を介して固定層式の吸着塔３の入口４から流入させ、細径の吸着塔を集合したように吸着剤５をそれぞれ装填した金属の細径吸着筒６を吸着塔３の中心軸周りに集合してあたかも細径の吸着塔の集合体のように形成して、これらの各細径吸着筒６内を通過させ、排ガス中のＶＯＣを吸着剤５に吸着させて除去する浄化処理をし、出口７から流出管８を介して流出するようにしている。

細径吸着筒６は、図１、図２のように金属の細径管９に吸着剤５を装填して細径の吸着塔状に形成しているもので、その金属の細径管９としては炭素鋼鋼管、合金鋼鋼管、ステンレス（ＳＵＳ）鋼管やチタン等の金属管が使用でき、耐蝕性を有して耐久性があり、入手しやすいステンレス（ＳＵＳ）鋼管が好ましい。その口径としては、１０〜１００ｍｍ径、好ましくは１０〜５０ｍｍ径、より好ましくは１０〜３０ｍｍ径で、本数としては５０〜１０００本位で、口径、本数、長さは吸着塔３の処理容量に対応して適宜に決定することができ、格子状や千鳥状に配設することができる。なお、細径管９はできるだけ薄肉状のものが好ましく、底部に所定のメッシュの金網１０を装着して吸着剤５を装填して保持するようにできる。

また、吸着剤５としては、粒状、ビーズ状、繊維状、ハニカム状の活性炭、ゼオライト等を使用でき、細径管９に容易に装填できて、交換可能な形状、大きさのものが好ましく、２〜１０ｍｍ径相当位、特に３〜８ｍｍ径相当位のものが好ましい。

このような金属の細径吸着筒６は、図２のようにその上下の端部を仕切り板１１、１２に垂直状としてそれぞれ貫通状態に金属の細径吸着筒６の上下部を気密的に仕切り板１１、１２に配設するとともに、この上下の仕切り板１１、１２を吸着塔３内のほぼ中央部に気密的に配設し、ＶＯＣを含有する排ガスを上記多数筒の金属の細径吸着筒６内をそれぞれ通過させて装填した吸着剤５に排ガス中のＶＯＣを吸着させて除去処理するように形成している。

そして、図１、図２のように上記吸着塔３の複数筒の金属の細径吸着筒６を気密的に配設した上下の仕切り板１１、１２間にスチーム等の加熱媒体を供給自在に配管接続して、吸着剤５がＶＯＣを十分に吸着して吸着剤５の能力が低下したときに、少なくとも１つの細径吸着筒６、吸着塔３の出口７の流出管８に配設した半導体等の濃度センサー１３、１４でＶＯＣの濃度をそれぞれ検出するようにして所定の濃度となると、スチーム等の加熱媒体を供給するようにして、上記金属の細径吸着筒６のそれぞれの上下の長さにわたって外周面の全面を均一に加熱するように形成している。なお、加熱媒体としては、スチームが加熱容量が多くて好ましい。１５、１６は温度センサーであり、少なくとも１つの細径吸着筒６内、吸着塔３内に適宜に配設して、これらの部分の温度を検出するようにして、スチーム等の加熱媒体の温度制御管理や安全制御管理を行えるようにしている。濃度センサー１３、温度センサー１５、は、細径吸着筒６に配設しておけば、細径吸着筒６内の濃度、温度を正確に検出できて好ましく、また吸着塔３の流出管８との両方で管理できて精度よく監視することができる。

また、図１、図３のように吸着塔３の上下の入口４部、出口７部には、それぞれ開閉弁１７、１８を配設し、スチーム等の加熱媒体を供給するときにはこれらの開閉弁１７、１８を閉鎖し、吸着塔３の側部の加熱媒体供給口１９から０．３〜１Ｐａ（３〜１０Ｋｇ／ｃｍ² ）、１００〜１５０℃のスチーム等の加熱媒体を供給するようにしている。スチームは、過熱蒸気とすることが好ましく、ボイラー等で発生したスチームをシーズヒータの電気ヒータ加熱装置等で加熱して得ることができる。２０は加熱媒体流出口、２１はドレン排出口、２２は凝縮装置、２３は真空ポンプ、２４は回収缶であり、また吸着塔３のＶＯＣ排出口２５部に濃度センサーＳを設けたり、各供給部、排出部等には自動開閉弁などを開閉制御自在に配設できるものである。

このように加熱媒体で加熱処理して吸着したＶＯＣを脱着させると、細径吸着筒６、吸着塔３のＶＯＣ流出口２５に配設した濃度センサー１３、ＳでＶＯＣの濃度を検出して所定の濃度となると、吸着塔３に側部の加熱媒体供給口１９を流用して水や空気等の冷却媒体を導入して金属の細径吸着筒６を冷却処理し、冷却し終わったら、再びＶＯＣを含有する排ガスを上記金属の細径吸着筒６内を通過させて排ガス中のＶＯＣを吸着剤５に吸着させて除去処理を繰り返し行える。なお、必要により、タイマー設定で行うことも可能である。

上記では、吸着塔３を１基として本考案の要旨を説明したが、排ガスの処理量に対応して適宜数の吸着塔３を所要数並設して処理するなど、本考案の趣旨にもとづいて適宜に対応した実施態様を実施することができる。

図１以下は、本考案の一実施例を示すものである。ＶＯＣ固定床式吸脱着装置１は、図１のように揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含有する排ガスを所定径の流入管２を介してブロアで吸着塔３の入口４から流入させる。吸着塔３は、３〜８ｍｍ径相当の粒状の活性炭の吸着剤５をそれぞれ３０ｍｍ径のステンレス（ＳＵＳ）鋼管の細径管９に装填して金属の細径吸着筒６を集合した吸着塔体状としていて、排ガス中のＶＯＣを吸着剤５に吸着させて除去する浄化処理をし、出口７から流出管８を介して流出するようにしている。

このような金属の細径吸着筒６は、長さをほぼ５０ｃｍとして、図１〜図３のようにその上下の端部を所定厚のステンレス（ＳＵＳ）板の仕切り板１１、１２に千鳥状にそれぞれ貫通状態としてステンレス（ＳＵＳ）鋼管の細径管９の上下部を気密的に仕切り板１１、１２に溶接して、この上下の仕切り板１１、１２を吸着塔３内に気密的に配設し、ＶＯＣを含有する排ガスを金属の各細径吸着筒６内を通過させて装填した吸着剤５に排ガス中のＶＯＣを吸着させて除去処理するようにしている。

そして、上記吸着塔３の複数筒の金属の細径吸着筒６を気密的に配設した上下の仕切り板１１、１２間の側部の加熱媒体供給口１９からスチームの加熱媒体を供給自在に配管接続し、少なくとも１つの細径吸着筒６内と吸着塔３の出口７の流出管８部に濃度センサー１３、１４をそれぞれ配設してＶＯＣの濃度を検出するようにし、また少なくとも１つの細径吸着筒６内と吸着塔３内に温度センサー１５、１６を配設して、これらの部分の温度を検出するようにして、スチーム等の加熱媒体の温度制御管理や安全制御管理を行えるようにしている。

図１のように、このように形成した吸着塔３にＶＯＣを含有する排ガスを上部の入口４からＶＯＣを含有する排ガスをブロアを介して流入すると、排ガスは複数筒の金属の細径吸着筒６内を通過し、排ガス中のＶＯＣが吸着剤５に吸着されて除去されて、出口７から流出して排ガスの浄化処理ができる。

そして、吸着剤５がＶＯＣを十分に吸着して吸着剤５の能力が低下するのを細径吸着筒６内と吸着塔３の流出管８部の濃度センサー１３、１４でそれぞれ検出すると、吸着塔３の上下の入口４部、出口７部の開閉弁１１、１２を閉じ、吸着塔３の側部の加熱媒体供給口１３から０．３Ｐａ（３Ｋｇ／ｃｍ² ）、１３０℃の過熱スチームの加熱媒体を供給する。

スチームの加熱媒体を吸着塔３内に送給すると、ＶＯＣを吸着させた吸着剤５を装填した金属の細径吸着筒６の外周面をスチームで加熱する。スチームの加熱媒体は、図３（ａ）、（ｂ）のように金属の細径吸着筒６の外周面の全面に均一に接触して内部へ熱伝達し、金属の細径吸着筒６内の吸着剤５吸着したＶＯＣが瞬時的ないし短時間で沸騰状態となって蒸発し、吸着剤５から脱着して金属の細径吸着筒６内から流出し、ＶＯＣ排出口２５から凝縮装置２２を介して短時間で回収缶２４に回収することができる。ＶＯＣの残存率は５〜１０％にも少なくなり、従来のスチームの加熱媒体の凝縮した水分との分離処理も必要がなく、回収の精度の向上、簡素化できる。この際、真空ポンプ２３で細径吸着筒６内を減圧状態に吸引しておくと、より効率よく金属の細径吸着筒６内の吸着剤５に吸着したＶＯＣを短時間で沸騰状態となって蒸発して吸着剤から脱着して金属の細径吸着筒内から流出させて短時間で回収することができる。

スチームで加熱処理して吸着したＶＯＣを脱着させ、細径吸着筒６内と吸着塔３のＶＯＣ排出口２５の濃度センサー１３、Ｓで検出してＶＯＣの脱着状態を確認して、空気の冷却媒体を流入して金属の細径吸着筒６の外周面を冷却媒体で冷却処理して、再びＶＯＣを含有する排ガスを吸着塔３に流入して細径吸着筒６内を通過させ、排ガス中のＶＯＣを吸着剤５に吸着させて除去処理することを繰り返し行う。このようにしてＶＯＣを含有する排ガスの浄化処理を効率よく順次行っていくことができる。

金属の細径吸着筒６を細径のものとすることによって、図４（ａ）、（ｂ）のようにスチームの加熱媒体はＶＯＣを吸着させた吸着剤５を装填した金属の細径吸着筒６の外周面の全面に均一に接触して熱伝達し、金属の細径吸着筒６内の吸着剤５に吸着したＶＯＣが瞬時的ないし短時間で沸騰状態となって蒸発して吸着剤から脱着して金属の細径吸着筒６内から流出し、短時間で効率よく回収することができる。スチームの加熱にあっては、ボイラー等で発生したスチームをシーズヒータの電気ヒータ加熱装置等で加熱して１５０℃位の高温の過熱スチームが好ましく、ＶＯＣを吸着した吸着剤５からＶＯＣをより速やかに脱着させるようにできる。

このように従来では、ＶＯＣの回収に１〜５時間といった長時間かかっていたが、数分〜数十分間といった短時間での処理ができ、排ガスの除去処理を短時間で効率よく行うことができる。

本考案は、塗装工程、洗浄工程、印刷工程等で発生する揮発性有機化合物を含有する排ガスを浄化処理分野に広く利用することができる。

１…吸脱着装置 ３…吸着塔 ５…吸着剤 ６…細径吸着筒
９…細径管 １１、１２…仕切り板 １３…濃度センサー １５…温度センサー １９…加熱媒体流入口

特開２００１−１４９７４０号公報 特開２００１−１７９０４１号公報

Claims (4)

1. 揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含有する排ガスを吸着剤が装填された吸着塔内に通過させて排ガス中のＶＯＣを吸着剤に吸着させて除去処理し、吸着剤にＶＯＣを十分に吸着して吸着剤の能力が低下すると、吸着剤を加熱処理してＶＯＣを脱着させるＶＯＣ固定床式吸脱着装置であって、
   金属の細径管に吸着剤を装填して細径の吸着塔状に形成した複数筒の金属の細径吸着筒を上下の仕切り板にそれぞれ貫通状態として複数筒の金属の細径吸着筒の上下部を気密的に上下の仕切り板に配設するとともに、この上下の仕切り板を吸着塔内に気密的に配設してＶＯＣを含有する排ガスを上記複数筒の金属の細径吸着筒内を通過させて排ガス中のＶＯＣを吸着剤に吸着させて除去処理するように形成し、
   上記複数筒の金属の細径吸着筒を加熱して吸着させた吸着剤からＶＯＣを脱着させて除去処理するように加熱媒体を供給自在に上下の仕切り板間に配管接続して、吸着剤がＶＯＣを十分に吸着して吸着剤の能力が低下したときに、上記金属の細径吸着筒を上下の仕切り板間から加熱媒体を供給して加熱処理するように形成したことを特徴とするＶＯＣ固定床式吸脱着装置。
2. 金属の細径吸着筒の底部に細かいメッシュの金網を装着した請求項１に記載のＶＯＣ固定床式吸脱着装置。
3. 少なくとも１つの細径吸着筒内に濃度センサーまたは／および温度センサーを配設した請求項１または２に記載のＶＯＣ固定床式吸脱着方法。
4. 金属の細径吸着筒の５０〜１０００筒を仕切り板に配設して、スチームの加熱媒体を供給して上記金属の細径吸着筒を加熱処理するように形成した請求項１ないし３のいずれかに記載のＶＯＣ固定床式吸脱着装置。

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