JP4202369B2 - ガス状炭化水素の処理・回収装置 - Google Patents
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Description
この場合、吸着塔は、上記の吸着工程と後記の脱着工程とを交互に切り換えながら運転するが、この切り換え時間(Swing Time)を5分程度としている。
脱着後のガソリン蒸気含有パージ排ガスは、送気管を介してガソリン回収器に送気し、分配管を通して液体ガソリンと接触させ、液体(ガソリン吸収液)としてパージ排ガス中のガソリン蒸気を回収する。
このように構成することにより、ガソリン蒸気はほぼ全量液体ガソリンとして回収でき、吸着塔から排出するガソリン蒸気の濃度は十分低くなり、大気汚染を引き起こさないレベルにすることができるとしている(例えば、特許文献1参照)。
また、大量の排気ガスを全量吸着処理するためには、吸着塔を大きくするか、吸着と脱着の切り換え時間(Swing Time)を短くすることが必要であるが、大きな吸着塔を使用する場合には、設置面積の問題や、吸着剤のコストの問題などが残されている。また、切り換え時間を短くすると吸着したガソリン蒸気を十分に脱着できなかったり、バルブなどの寿命が短くなるなどの問題があった。
更に、吸着塔を大きくして、大量の吸着剤を使用する場合、吸着塔の圧力損失が大きくなり、処理ガス流量が遅くなり、効率的に処理できないといった問題があった。
また、給油所の地下貯蔵タンクから漏れ出すガソリン蒸気の回収に用いる場合は、地下タンクに給油する時間帯に大量に発生するガソリン蒸気に対応する必要がある。そのため、装置能力をピークに合わせて設計する必要があり、装置を必要以上に大きくする必要があった。
また、2つの温度帯を作り、水分とガソリンの回収の役割を分離するようにしたことにより、水分が凍ることによる無駄なエネルギーの消費を低減することができ、省エネルギーのガソリン蒸気回収装置が実現できる。更に、第一凝縮装置と吸脱着塔では間接冷却を行い、第二凝縮装置では直接冷却を行うようにしたことにより、冷凍機のオンオフ運転に加えて、冷媒の流れを制御することで、凝縮装置の運転を制御することができ、省エネルギーのガソリン蒸気回収装置が実現できる。また、第ニ凝縮装置を設けてガソリン蒸気を効率よく回収してから、ガソリン蒸気を第一吸脱着塔に供給しているようにしているため、極めて少量の吸着剤でガソリン蒸気を吸着でき、吸着剤の使用量を大幅に低減することができる。
さらに、ガソリン吸着動作が終了後に、時間をかけて第一吸脱着塔に貯留されているガソリンの回収操作を実施することにより、第一吸脱着塔に付設した脱着関連機器の性能を小さくすることができ、安価なガソリン蒸気回収装置を実現することができる。
図1はこの発明の実施の形態1に係るガス状炭化水素の処理・回収装置のフローを示す全体構成図である。
以上のことから、第一凝縮装置9および第一吸脱着塔11の冷却系統と第二凝縮装置10の冷却系統という温度帯が異なる2系統の冷却系統を有することにより、効率的なガソリン回収を行うことができる。
本実施の形態は、第一吸脱着塔11の前段に第一凝縮装置9および第二凝縮装置10を設けているため、ガソリン蒸気とともに水分も除去されるので、第一吸脱着塔11における水分の悪影響を未然に防ぐことができる。また、第一吸脱着塔11で処理するガソリン量を大幅に低減できるため、第一吸脱着塔11を小さく、安価に製作することができる。さらに、本実施の形態ではガソリン貯蔵タンク1から排出した高濃度(40vol%)のガソリンを第一凝縮装置9で20vol%まで低減でき、第二凝縮装置10で8vol%まで低減できるため、第一吸脱着塔11で処理するガソリン量は全吸引量に対して20%(=8%/40%)に低減することができる。すなわち、第一吸脱着塔11の前段に第一凝縮装置および第二凝縮装置6を設けたことにより、第一吸脱着塔11の容積をおよそ1/5にすることができる。
以上のことから、加圧ポンプ14と圧力コントローラ19を設けて、第三凝縮装置15および第二吸脱着塔16の内部圧力を高くても0.4MPaに、望ましくは0.2〜0.3MPaに高めることにより、安価な回収装置を提供できる効果がある。
図7はこの発明の実施の形態2に係るガス状炭化水素の処理・回収装置のフローを示す全体構成図である。
この実施の形態2と上記実施の形態1との違いは、三方切換弁3aを用いない点である。この実施の形態2では、図7で示すように、三方切換弁3aは不要になり、バルブ21を新たに備えることになる。このような構成にし、圧力調整弁4の設定値よりも回収装置における圧力損失を小さくすることにより、通常は回収装置にガソリン蒸気が流れ、回収装置にガスのつまりなどの不具合が発生した場合に、自動的に圧力調整弁4を経由してガソリン蒸気を大気に排出することができるようになる。なお、この実施の形態2の回収装置は2つの温度帯を有する凝縮により吸着剤の使用量を非常に少なくでき、回収装置の圧力損失を極限まで低減できたために、このような装置が実現できる。
これにより、回収装置にガスのつまりなどが発生しても、回収装置およびガソリン貯蔵タンク1内の圧力が圧力調整弁4の設定値よりも高くなることはなく、安全な回収装置を提供できる効果がある。
図8はこの発明の実施の形態3に係るガス状炭化水素の処理・回収装置のフローを示す全体構成図である。
上記実施の形態1では、吸引ポンプ13と加圧ポンプ14が連続して設置されていたが、この実施の形態3においては、吸引ポンプ13と加圧ポンプ14の間に一定容積を有する圧力バッファ容器31および圧力計測器32を設けることにより、吸引ポンプ13と加圧ポンプ14の間の圧力をモニタリングすることにより、吸引ポンプ13と加圧ポンプ14の運転の誤動作を検出することができ、危険な運転を未然に防止できる。すなわち、吸引ポンプ13と加圧ポンプ14との間の圧力が負圧になった場合の加圧ポンプ14の能力低下、または、吸引ポンプ13と加圧ポンプ14との間の圧力が正圧になった場合の吸引ポンプ13の能力低下を防止することができる。また、吸引ポンプ13と加圧ポンプ14の間に一定容積の空間を備えることにより、急激な圧力変動を緩和することができ、余裕のある運転異常検出を実現できる。
これにより、回収装置内の吸脱着塔11、16からの脱着工程において、吸引ポンプ13または加圧ポンプ14の不具合を検出することができると共に、不具合の急激な拡大を防止でき、安全な回収装置を提供できる効果がある。
図9はこの発明の実施の形態4に係るガス状炭化水素の処理・回収装置のフローを示す全体構成図である。
この実施の形態4と上記実施の形態1との違いは、第一吸脱着塔11の再生時におけるガス処理のフロー、すなわち、実施の形態1に示した第二再生工程が異なる点である。そして、この実施の形態4では、図9で示すように、三方切換弁3cが吸引ポンプ13と加圧ポンプ14の間ではなく、第三凝縮装置15と第二吸脱着塔16の間に設けられている。また、第三凝縮装置15内の圧力を調節する圧力コントローラ19bが第二吸脱着塔16内の圧力を調節する圧力コントローラ19aとは別に設けられている。
実施の形態1では、第二吸脱着塔16から吸引ポンプ13によって脱着されたガソリン蒸気は、第一凝縮装置9に供給され、第二凝縮装置10および第一吸脱着塔11を通過して大気に排出される。しかし、この実施の形態4では、第二吸脱着塔16から吸引ポンプ13によって脱着されたガソリン蒸気は、加圧ポンプ14によって加圧され、第三凝縮装置15に供給される。その後、第三凝縮装置15を通過したガソリン蒸気は、第二凝縮装置10および第一吸脱着塔11を通過して大気に排出される。このようなフローにすることにより、加圧ポンプ14を有効に利用することができ、第三凝縮装置15を通過したガソリン蒸気は効率よく回収することができる。なお、冷凍機5の冷媒の蒸発温度を下げられない場合には、このようなフローを利用することが有効であり、効率よくガソリンを回収できる効果がある。
図10はこの発明の実施の形態5に係るガス状炭化水素の処理・回収装置のフローを示す全体構成図である。
この実施の形態5と上記実施の形態1との違いは、第一吸脱着塔11の再生時におけるガス処理のフロー、すなわち、実施の形態1に示した第一再生工程が異なる点である。実施の形態1では、図1で示すように、第三凝縮装置15の後段に第二吸脱着塔16を設置していたが、この実施の形態5においては、図10に示すように、第三凝縮装置15の後段にガス貯留容器41を備えている点である。また、42はガス貯留容器41と三方切換弁3bの間に設けたマスフローコントローラとしての流量調節弁、43はガス貯留容器41と第三凝縮装置15の間に設けた締切弁である。
実施の形態1では、第一吸脱着塔11から吸引ポンプ13によって脱着されたガソリン蒸気は、加圧ポンプ13によって加圧されて、第三凝縮装置15に供給される。第三凝縮装置15を通過したガソリン蒸気は、第二吸脱着塔16を通過して大気に排出される。しかし、この実施の形態5では、第一吸脱着塔11から吸引ポンプ13によって脱着されたガソリン蒸気は、加圧ポンプ14によって加圧され、第三凝縮装置15に供給される。ここまでは実施の形態1と同じであるが、その後、第三凝縮装置15を通過したガソリン蒸気は、そのままガス貯留容器41に冷却、加圧圧縮された状態で封入される。ガス貯留容器41の圧力が所定圧力になると、第一再生工程が終了する。その後、ガス貯留容器41に貯留されたガソリン蒸気は、流量調節弁42を介して第一吸脱着塔11に供給され、第一吸脱着塔11内の吸着剤によってガソリン蒸気が除去され、大気に排出される。このような構成および処理フローにすることにより、システム構成を簡素化でき、装置を低コスト化できる。また、吸引ポンプ13および加圧ポンプ14の稼働時間を低減することができ、省エネルギーを図ることができる。
以上のことから、第二吸脱着塔16の代わりにガス貯留容器41を備えることにより、低コストで省エネルギーな回収装置を提供できる効果がある。
図11はこの発明の実施の形態6に係るガス状炭化水素の処理・回収装置のフローを示す全体構成図である。
この実施の形態6と上記実施の形態1との違いは、第一吸脱着塔11の再生時におけるガス処理のフロー、すなわち、実施の形態1に示した第一再生工程が異なる点および第二再生工程が無くなる点である。また、構成機器としては、実施の形態1では、図1で示すように、第三凝縮装置15の内部は温度媒体によって0〜5℃に冷却されていたが、この実施の形態6においては、図11に示すように、冷凍機5から冷媒によって直接冷却できるようにした第四凝縮装置51を備え、第二吸脱着塔16をなくした点である。
実施の形態1では、第一吸脱着塔11から吸引ポンプ13によって脱着されたガソリン蒸気は、加圧ポンプ14によって加圧されて、第三凝縮装置15に供給される。第三凝縮装置15を通過したガソリン蒸気は、第二吸脱着塔16を通過して大気に排出される。しかし、この実施の形態6では、第一吸脱着塔11から吸引ポンプ13によって脱着されたガソリン蒸気は、加圧ポンプ14によって加圧され、第四凝縮装置51に供給される。この第四凝縮装置51の内部は冷凍機5よって冷却された冷媒によって直接冷却され、−30℃程度になっている。圧力0.3MPa、冷却温度−30℃の条件では、ガソリン蒸気の濃度は1vol%程度になる。したがって、そのまま大気に放出される。このことにより、システム構成を簡素化でき、装置を低コスト化できる。また、第三再生工程を無くすことができ、吸引ポンプ13および加圧ポンプ14の稼働時間を低減することができ、省エネルギーを図ることができる。
以上のことから、第三凝縮装置15の代わりに第4凝縮装置51を備えることにより、低コストで省エネルギーな回収装置を提供できる効果がある。
図12はこの発明の実施の形態7に係るガス状炭化水素の処理・回収装置のフローを示す全体構成図である。
この実施の形態7と上記実施の形態1との違いは、第一吸脱着塔11と同等の性能、大きさの第三吸脱着塔61を第一吸脱着塔11と並列に備えるようにし、第二吸脱着16を無くした点である。すなわち、第一吸脱着塔11で第二凝縮装置10から排出されたガソリン蒸気を吸着すると同時に、第三吸脱着塔61から吸着しているガソリン蒸気を脱着するようにした点が異なる。
以上のことから、吸着操作と脱着操作を同時に行いながら運転を行うことにより、省エネルギーで効率的なガソリン回収を行うことができる。
図13はこの発明の実施の形態8に係るガス状炭化水素の処理・回収装置のフローを示す全体構成図である。
この実施の形態8と上記実施の形態7との違いは、第一吸脱着塔11の再生時におけるガス処理のフローが異なる点である。また、構成機器としては、実施の形態8では、図13で示すように、図12における加圧ポンプ14、第三凝縮装置15、圧力コントローラ19を備えていない点である。
実施の形態7では、第三吸脱着塔61から吸引ポンプ13によって脱着されたガソリン蒸気は、加圧ポンプ14によって加圧されて、第三凝縮装置15に供給される。第三凝縮装置15を通過したガソリン蒸気は、第二凝縮装置10および第一吸脱着塔11を通過して大気に排出される。しかし、この実施の形態8では、第一吸脱着塔11から吸引ポンプ13によって脱着されたガソリン蒸気は、第一凝縮装置9に供給される。第一凝縮装置9で、ガソリン貯蔵タンク1から排出されるガソリン蒸気と合流して、第二凝縮装置10および第一吸脱着塔11を通過して大気に排出される。このことにより、システム構成を簡素化でき、装置を低コスト化できる。
以上のことから、加圧ポンプ14、第三凝縮装置15、圧力コントローラ19を無くすことにより、低コストで省エネルギーな回収装置を提供できる効果がある。
図14はこの発明の実施の形態9に係るガス状炭化水素の処理・回収装置のフローを示す全体構成図である。
この実施の形態9と上記実施の形態7との違いは、第一吸脱着塔11の再生時におけるガス処理のフローが異なる点である。また、構成機器としては、実施の形態7では、図12で示すように、第三凝縮装置15の内部は温度媒体によって0〜5℃に冷却されていたが、この実施の形態9においては、図14に示すように、冷凍機5から冷媒によって直接冷却できるようにした第四凝縮装置51を備えている点である。
実施の形態7では、第一吸脱着塔11から吸引ポンプ13によって脱着されたガソリン蒸気は、加圧ポンプ14によって加圧されて、第三凝縮装置15に供給される。第三凝縮装置15を通過したガソリン蒸気は、第二凝縮装置10および第一吸脱着塔11を通過して大気に排出される。しかし、この実施の形態9では、第一吸脱着塔11から吸引ポンプ13によって脱着されたガソリン蒸気は、加圧ポンプ14によって加圧され、第四凝縮装置51に供給される。この第四凝縮装置51の内部は冷凍機5よって冷却された冷媒によって直接冷却され、−30℃程度になっている。圧力0.3MPa、冷却温度−30℃の条件では、ガソリン蒸気の濃度は1vol%程度になり、第一吸脱着塔11に供給される。このことにより、第一吸脱着塔11で吸着除去するガソリン蒸気量を低減することができ、吸脱着塔11、61の切り換え時間を長くすることができ、バルブの寿命を延ばすことができる。また、バルブの切り換え回数を減らすことができるため、より安定した運転を実現できる。
以上のことから、第三凝縮装置15の代わりに第4凝縮装置51を備えることにより、低コストで信頼性の高い回収装置を提供できる効果がある。
Claims (3)
- 給油時に漏れ出すガソリン蒸気をガソリン貯蔵施設から回収する装置において、
ガソリン蒸気中に含まれる水分およびガソリン蒸気を除去する第一凝縮装置と、前記第一凝縮装置の後段のガス下流側に設けたガソリン蒸気を除去する第二凝縮装置と、前記第二凝縮装置の後段のガス下流側に設けた第一吸脱着装置と、前記第一吸脱着装置からガソリン蒸気を取り出す吸引ポンプと、前記吸引ポンプで取り出したガソリン蒸気を加圧する加圧ポンプと、加圧されたガソリン蒸気を除去する第三凝縮装置と、前記第三凝縮装置で回収できなかったガソリン蒸気を回収する第二吸脱着塔とを備えたことを特徴とするガソリン蒸気の処理・回収装置。 - 吸脱着装置の内部にフィンチューブ熱交換器を設け、該フインチューブ熱交換器のフィン間に吸着剤である孔径4〜100オングストロ−ムのシリカゲル又は合成ゼオライトの単独又はこれらの混合物を詰め込んだことを特徴とする請求項1記載のガス状炭化水素の処理・回収装置。
- 冷凍または冷却装置によって温度制御された温度媒体を用いて冷却する冷却経路と、冷凍または冷却装置に充填されている冷媒を用いて冷却する冷却経路を用いて、第一凝縮装置の冷却温度を0℃から5℃、第二凝縮装置の冷却温度を−30℃以上−10℃以下、吸脱着装置の冷却温度を0℃から5℃に制御することを特徴とする請求項1又は請求項2記載のガス状炭化水素の処理・回収装置。
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