JP4858425B2 - 水溶性溶剤の回収方法および回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、水より沸点の高い水溶性溶剤を含む排気ガスから、その水溶性溶剤を回収する水溶性溶剤の回収方法および回収装置に関する。

水より沸点の高い水溶性溶剤を含む排気ガスから、その水溶性溶剤を回収するには、水溶性溶剤の凝縮温度以下に冷却して、排気ガスの濃度と冷却温度に平衡な濃度との差分を凝縮して回収する方法がある。この方法は、水溶性溶剤の濃度が高いほど、またその沸点が高いほど回収効率は高くなる。

これに対して、水溶性溶剤の濃度が低い場合は吸着剤の吸着力を利用して冷却凝縮できる濃度まで濃縮し、冷却凝縮して回収する。この方法は、ゼオライトなどの吸着剤に排気ガスを通して水溶性溶剤を吸着させる。そして吸着剤を加熱すると、吸着剤周辺の水溶性溶剤の濃度が高くなり、小風量の不活性ガスなどの脱着ガスを吸着剤に通すことで、脱着ガスの水溶性溶剤の濃度は高くなる。その後、この脱着ガスを冷却凝縮器に送り、冷却することで水溶性溶剤を凝縮し回収することができる。

しかし、この吸着剤を用いる方法は吸着剤に水溶性溶剤を吸着させた後、加熱し、さらに水溶性溶剤を回収するために冷却するので、エネルギー効率が極めて悪いという問題があった。

このような問題に対して、排気ガスを吸着剤に通して水溶性溶剤を吸着させた後の浄化空気の一部を大気に放出することなく加熱し、脱着に使用することでエネルギーの損失を防止できるとしている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−１７３７５８号公報

しかしながら特許文献１の方法は、排気ガスが吸着剤を充填したローターを通過する間に上昇する温度を利用しようとするものであり、そのエネルギー効率を向上させる効果は限定的である。このように、排気ガス中の水溶性溶剤の濃度が低い場合に、吸着剤を用いて水溶性溶剤を回収しようとすれば、吸着後の加熱、冷却によるエネルギー効率の悪さを根本的に解消する方法が見出されていないという課題があった。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、排気ガス中の低濃度の水溶性溶剤を効率的に回収する水溶性溶剤の回収方法および回収装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、水より沸点が高い水溶性溶剤を含む排気ガスから水溶性溶剤を回収する方法であって、排気ガスを霧状の水滴に接触させて水溶性溶剤を前記水滴に吸収させた溶剤吸収霧を作成し、次に、ガス冷却器において溶剤吸収霧を冷却し、気液分離して水溶液を作成し、その後、濃縮器において前記排気ガスが前記水溶液を加熱して濃縮させ、回収する水溶性溶剤の回収方法である。

このような水より沸点が高い水溶性溶剤を含む排気ガスから水溶性溶剤を回収する方法とすると、低濃度の水溶性溶剤を吸着剤に吸着させずに水滴に吸収させているため、脱着のための加熱が不要となる。その結果、加熱して冷却するというエネルギー効率の悪さを解消する効率的な水溶性溶剤の回収方法となる。さらに、濃縮器において排気ガスの有する熱量を有効に利用できるとともに、水溶性溶剤を含む排気ガスの温度を低くすることで水溶性溶剤を水に吸収させやすくなる。

さらに本発明は、水より沸点が高い水溶性溶剤を含む排気ガスから水溶性溶剤を回収する水溶性溶剤の回収装置であって、排気ガス中の水溶性溶剤を吸収するための霧状の水滴を作成する霧作成器と、霧作成器で作成した水滴に水溶性溶剤を接触させ吸収させた溶剤吸収霧を冷却するガス冷却器と、ガス冷却器で冷却し水溶性溶剤が溶けた水溶液を排気ガスで加熱して水溶液を濃縮する濃縮器とを備え、前記濃縮器は、濃縮容器内に管が隙間を備えて配置され、前記管の内側に前記排気ガスを流すとともに前記隙間に前記水溶液を流して熱交換する構成である。

このような構成の水溶性溶剤の回収装置とすると、水溶性溶剤を水滴に吸収させているため、吸着剤に吸着させた場合の脱着のための加熱が不要となり、効率的に回収できるとともに、高温の排気ガスのエネルギーを熱交換して水溶液の濃縮に利用できるため、エネルギー効率をさらに高めることができる水溶性溶剤の回収装置を提供することができる。

また本発明の水溶性溶剤の回収装置は、濃縮器の管を横切る方向にこの濃縮器内で管の外側の領域の水溶液の流れを規制する仕切板が三枚以上あるのが好ましい。

このようにすることにより、水溶液の通り道が規制されて、濃縮器内に水溶液がとどまる時間が確保されるため、熱交換の効率を向上させることができる。

また本発明の水溶性溶剤の回収装置は、ガス冷却器内の排気ガスまたはこのガス冷却器に入る排気ガスの水蒸気の量を計測する水蒸気量測定手段を有し、
水蒸気量測定手段の測定結果に基づいて、湿度調整手段を駆動するようになっているのが好ましい。

このようにすることにより、外部へ排気される排気ガス中の溶剤の濃度を一定以下にし、回収される水溶液中の水より沸点が高い水溶性溶剤の濃度を上げることが可能となる。

また本発明の水溶性溶剤の回収装置は、ガス冷却器で回収された水溶液の一部をこのガス冷却器に入る排気ガス中に散布するようになっているのが好ましい。

このようにすることにより、水溶液からの水の回収率向上、回収した水溶液中の溶剤の濃度を上げることができる。

また、濃縮器で蒸発した水蒸気の一部を前記濃縮器に導入される排気ガスに混入させ、残りの水蒸気を外部に放出するのが好ましい。

このようにすることにより、回収した水溶液中の溶剤の濃度を上げることができる。

また、ガス冷却器の入口での排気ガス中の水蒸気の質量をＡ、同水より沸点が高い水溶性溶剤の質量をＢ、
ガス冷却器の出口での排気ガス中の水蒸気の質量をＣとした場合に、
Ｂ ≦ （Ａ−Ｃ）
の関係が成立するようになっているのが好ましい。

このようにすることにより、外部に放出される排気ガス中の水より沸点が高い水溶性溶剤の濃度を水溶性溶剤の回収装置に入る排気ガス中の水より沸点が高い水溶性溶剤の濃度の１０％以下にすることが可能となる。

また、ガス冷却器の入口での排気ガス中の水蒸気の質量をＡ、同水より沸点が高い水溶性溶剤の質量をＢ、
ガス冷却器の出口での排気ガス中の水蒸気の質量をＣとした場合に、
９×Ｂ ≧ （Ａ−Ｃ）
の関係が成立するようになっているのが好ましい。

このようにすることにより、回収される水溶液２５中の水より沸点が高い水溶性溶剤の濃度を９％以上にすることが可能となる。

また、水より沸点が高い水溶性溶剤がＮＭＰであってもよい。

このようにすることにより、ＮＭＰを効率よく回収することができる。

本発明の水溶性溶剤の回収方法および回収装置によれば、吸着剤に吸着された水溶性溶剤を水溶液の形で回収するために、吸着剤を加熱して溶剤を気化し、その後、その気化された溶剤を液化する必要がないために、それに必要な加熱と冷却のためのエネルギーが不要となり、エネルギー効率がよくなり、また濃縮器において排気ガスの有する熱量を熱交換して水溶液の濃縮に有効利用してエネルギー効率をさらに高め、このとき水溶性溶剤を含む排気ガスの温度を低くすることで水溶性溶剤を水に吸収させやすくするという水溶性溶剤の回収方法および回収装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態の水溶性溶剤の回収方法および回収装置について図面を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の水溶性溶剤の回収装置の構成を示す図、図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図である。水溶性溶剤の回収装置１００は、排気ガス１１ａ中の水溶性溶剤を吸収するための霧状の水滴１２を作成する霧作成器１０、霧作成器１０で作成した水滴１２に水溶性溶剤を接触させ吸収させた溶剤吸収霧１３を冷却するガス冷却器２０を備えている。また、水溶性溶剤の回収装置１００は、ガス冷却器２０の下方にガス冷却器２０で冷却し水溶性溶剤が溶けた水溶液２５を排気ガス１１ａで加熱して水溶液２５を濃縮する濃縮器３０を備えている。

さらに水溶性溶剤の回収装置１００は、ガス冷却器２０から排気ガス１１ａの下流方向の濃縮器３０との間にエリミネータ４０を備えている。また、エリミネータ４０を通過して浄化された排気ガス１１ｂは送風機４１により吸引、排気される。また、濃縮器３０と霧作成器１０との間はダクト４２、濃縮器３０とエリミネータ４０との間は配管４３で接続されている。また濃縮器３０には、水溶性溶剤を回収する回収タンク４４が接続されている。

ここで霧作成器１０は、パイプ１４にノズル１５が取り付けられ、ノズル１５から水滴１２が噴霧される。この水滴１２の直径は、小さいほど体積当たりの表面積が大きくなるため、より多くの水溶性溶剤を吸収できる。そのため霧状の水滴１２の直径は１０μｍ程度より小さくするのがよい。

またガス冷却器２０は、第１のガス冷却器２１と第２のガス冷却器２２とで構成されている。第１のガス冷却器２１は、熱媒体として第１の循環水が冷却塔２１ａを経由して第１の冷却配管２１ｂ内を循環し、温度の上昇した第１の循環水は冷却塔２１ａで大気に放熱して温度を低下させる。このように第１の循環水は、冷却塔２１ａで放熱する冷却水である。第２のガス冷却器２２は、第２の循環水が圧縮機などで冷却する冷却装置２２ａを経由して第２の冷却配管２２ｂ内を循環し、温度の上昇した第２の循環水は冷却装置２２ａで冷却されて温度を低下させる。

エリミネータ４０は、線径が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の金属細線を網状により合わせて形成したものである。溶剤吸収霧１３のうち、第１のガス冷却器２１と第２のガス冷却器２２とで気液分離できずに残った液体の微粒子は、上述の金属細線の表面に衝突し、金属細線の濡れ性や、金属細線間の毛細管現象により集合し、適当な大きさになると液滴となり落下する。

ここで霧作成器１０のノズル１５部分、第１のガス冷却器２１の第１の冷却配管２１ｂ、第２のガス冷却器２２の第２の冷却配管２２ｂ、およびエリミネータ４０は容器５０に収容されている。

また濃縮器３０は図２にも示すように、濃縮容器３１内に複数本の管３２が仕切板３４、３５、３６、３７、３８を貫通し、隙間３３を備えて配置され、管３２の内側には排気ガス１１ａが、隙間３３には水溶液２５が流れる。そして、排気ガス１１ａと水溶液２５とは対向して流れて熱交換する。濃縮容器３１の上部には、戻し管３９が設けられている。なお図１の濃縮器３０は、図２（ａ）のＣ−Ｃ線断面を示している。

配管４３は、Ｕ字型の形状部４３ａを備え、液封されて水溶液２５が逆流しないようにしている。

次に、水溶性溶剤がＮ−メチル−２−ピロリドン（以下、「ＮＭＰ」と記す）のときを例として、その回収方法を図１〜図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態の水溶性溶剤の回収方法を示すフロー図である。

ステップＳ１に示すように、水溶性溶剤であるＮＭＰを含む排気ガス１１ａを、濃縮するＮＭＰが溶けた水溶液２５で冷却する。ＮＭＰを含む排気ガス１１ａの温度は１００℃前後であり、この排気ガス１１ａを濃縮器３０の管３２に通す。また、配管４３を通って濃縮容器３１内の隙間３３に入った水溶液２５は２０℃〜３０℃であり、この水溶液２５と排気ガス１１ａとを対向させて熱交換させる。このようにして排気ガス１１ａの温度を低下させるのは、ＮＭＰの水滴１２に対する溶解度を上げるためである。

ステップＳ２では、冷却されたＮＭＰを含む排気ガス１１ａ中のＮＭＰを霧状の水滴１２に吸収させて溶剤吸収霧１３を作成する。霧作成器１０で直径１０μｍ程度より小さい霧状の水滴１２を作成し、ダクト４２を通過した排気ガス１１ａに接触させる。ここで霧状の水滴１２は、体積当たりの表面積が大きいため多くのＮＭＰを吸収することができ、ＮＭＰを吸収した溶剤吸収霧１３が作成される。

ステップＳ３では、溶剤吸収霧１３を大気に放熱する第１の循環水で冷却し、気液分離して水溶液２５を作成する。ＮＭＰを吸収した溶剤吸収霧１３の温度は、水滴１２で冷却されるものの５０℃以上あり、冷却塔２１ａで大気に放熱する第１の循環水が循環する第１の冷却配管２１ｂの表面で気液分離し、ＮＭＰが溶けた水溶液２５が作成され容器５０の底部に滴下する。

ステップＳ４では、溶剤吸収霧１３を第１の循環水より低温の第２の循環水で冷却し、気液分離して水溶液２５を作成する。冷却装置２２ａは、冷媒を圧縮して１０℃前後の低温の第２の循環水を生成し、第２の冷却配管２２ｂ内を循環させる。そして第２の冷却配管２２ｂの表面で、第１の冷却配管２１ｂで気液分離されなかった溶剤吸収霧１３を気液分離し、水溶液２５が作成され容器５０の底部に滴下する。

ステップＳ５では、溶剤吸収霧１３をさらにエリミネータ４０で液体の微粒子を分離し水溶液２５を作成する。上述したようにエリミネータ４０は、金属細線を網状に形成してあり、第２の冷却配管２２ｂで気液分離されなかった溶剤吸収霧１３の液体の微粒子であっても、分離することができる。そして容器５０の底部に溜まったＮＭＰが溶けた水溶液２５は、配管４３を通って濃縮器３０に送られる。また、ＮＭＰが気液分離でほとんど液体となって分離されて、気体成分中から除去され浄化された排気ガス１１ｂとして送風機４１から大気に放出される。

ステップＳ６では、水溶液２５を吸入される排気ガス１１ａで加熱し濃縮する。ＮＭＰの沸点は１気圧の下で２０２℃であり、水の沸点との差を利用して濃縮することができる。図１において濃縮器３０に吸入される排気ガス１１ａは、管３２を紙面の左から右へ流れる。また、配管４３から濃縮器３０に流下した水溶液２５は、紙面の右から左へ仕切板３４、３５、３６、３７、３８を越えながら流れてゆく。その結果、排気ガス１１ａと水溶液２５とが熱交換され、水溶液２５中の水分は蒸発して失われてゆく。そして濃縮され濃度の高くなったＮＭＰが、回収タンク４４に回収される。また、蒸発してＮＭＰを含んだ蒸気は戻し管３９より濃縮器３０の入口に戻される。

このような水より沸点が高い水溶性溶剤を含む排気ガス１１ａから水溶性溶剤を回収する方法とすると、低濃度の水溶性溶剤を吸着剤に吸着させずに水滴に吸収させているため、脱着のための加熱が不要となる。その結果、加熱して冷却するというエネルギー効率の悪さを解消する効率的な水溶性溶剤の回収方法となる。

また霧状の水滴に水溶性溶剤を吸収させるため、効率よく水溶性溶剤を吸収させることができる。

また排気ガス１１ａで水溶性溶剤を加熱し、濃縮しているため、エネルギーの有効利用が図られるとともに、排気ガス１１ａが水滴に接触する前に冷却されているため、排気ガス１１ａ中の水溶性溶剤を水滴に吸収させやすくなる。

また溶剤吸収霧１３の冷却に、冷却塔２１ａで大気に放熱する循環水を利用しているため、その後に冷却する際の負荷が減少し、エネルギー効率をさらに高めることができる。

またガス冷却器２０を、濃縮器３０より上方に配置しているので、ガス冷却器２０で気液分離した水溶性溶剤が溶けた水溶液２５を濃縮器３０に自然流下させられるため、その水溶液２５を送るポンプも不要となる。

なお、配管４３の途中にＮＭＰが溶けた水溶液２５を溜めるタンクを設けることで、この回収装置を決められた時間で稼動させることができ、より効率的な水溶性溶剤の回収装置１００とすることもできる。

また、本発明の第１の実施の形態では水溶性溶剤としてＮＭＰで説明したが、本発明は水より沸点が高い水溶性溶剤であればよく、例えばＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）や、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）であってもよい。

また、本発明の実施の形態の水溶性溶剤の回収装置１００は、上述したように霧作成器１０で作成した霧状の水滴１２に水溶性溶剤を含む排気ガス１１ａを接触させるため、均一かつ短時間に水溶性溶剤を吸収した溶剤吸収霧１３とすることができる。また、第１のガス冷却器２１、第２のガス冷却器２２、およびエリミネータ４０の３段階で溶剤吸収霧１３を気液分離しているため、水溶性溶剤の回収効率は高くなる。そのため、水溶性溶剤の回収装置１００は、図１に示すような横長のコンパクトな横型装置で屋内設置が可能となる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、濃縮器３０の外周を断熱部５１で覆い、断熱をして、濃縮器３０から回収する水溶液２５中の溶剤の濃度を上げる場合について説明する。

図４は、第２の実施の形態の水溶性溶剤の回収装置１００の構成を示す図である。

第１の実施の形態と異なるところは濃縮容器３１の外周を断熱部５１で覆うため、断熱の効果があり、濃縮容器３１内の水溶液２５の熱が外に逃げない点である。

このようにすることにより、濃縮容器３１内の水溶液２５の温度が上がり、蒸発する水蒸気の量が増える。

この結果、霧作成器１０によって供給する水の量が減り、濃縮容器３１から回収する水溶液２５中の溶剤の濃度が高くなるという効果がある。

また、断熱をしているために、水溶液２５を加熱するためのエネルギーが不要であり、外部の気温によって回収される水溶液２５の溶剤の濃度が変化することを抑制することが可能となる。

また、蒸発した水蒸気をすべて排気ガス１１ａに混入させているため、ガス冷却器２０に入れる排気ガス１１ａの水分量を増加させることができる。

なお、図４と図５のように、仕切板３４、３６、３８は管３２の位置より低い場所まで仕切り、仕切板３５、３７は管３２の位置よりも高い場所まで仕切るようにしてもよい。

このようにすることにより、仕切板３４、３５、３６、３７、３８によって管３２を支えることが可能となり、また、仕切板３４、３５、３６、３７、３８によって水溶液２５の移動が細い水路により規制されれるため、水溶液２５が濃縮容器３１内にとどまる時間を確保でき、熱交換の効率をよくする効果をさらに高めることが可能となる。

また、濃縮容器３１に水溶液２５を入れるときは濃縮容器３１の上から入れて、濃縮容器３１から水溶液２５を回収するときも水面近くから回収しているため、仕切板は通常奇数枚となるが、仕切板は三枚以上あることが望ましい。

すなわち、仕切板３４、３５、３６、３７、３８によって、濃縮容器３１に入った水溶液２５の移動経路が細い水路で規制されて水溶液２５がすぐに出口に流れることを防止する作用が高まり、熱交換の効率が高まるという効果がある。

なお、図３の濃縮器３０ではガス冷却器２０から入る水溶液２５の入口は濃縮容器３１の右側にあり、水溶液２５は右から左に流れ、排気ガス１１ａの入口は左側にあり、排気ガス１１ａは左から右に流れる。

すなわち、水溶液２５の流れる方向と排気ガス１１ａ流れる向きは逆になっている。

このようにすることにより、熱交換の効率がよくなり、ガス冷却器２０に入る排気ガス１１ａの温度がより低くなるメリットがある。

一方、水溶液２５の入口を濃縮容器３１の左側にした場合は、濃縮器３０に入った水溶液２５が早い段階で高い温度の排気ガス１１ａの温度が伝わり水蒸気の蒸発量が増え、回収タンク４４に回収される水溶液２５の濃度が高くなるメリットがある。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態では、第２の実施の形態で水溶液２５の温度を上げる手段として断熱部５１を用いたがこれに代えてヒーター５２を用いる場合について説明する。

図６は、第３の実施の形態の水溶性溶剤の回収装置１００の構成を示す図である。

このように、ヒーター５２を用いて、濃縮容器３１内の水溶液２５の加熱をすることにより、蒸発する水蒸気の量が増える。

この結果、霧作成器１０によって供給する水の量が減り、濃縮容器３１から回収する水溶液２５中の溶剤の濃度が高くなるという効果がある。

また、ヒーター５２に供給する電流をかえることによって、蒸発させる水蒸気の量を制御することが可能となる。

なお、ヒーター５２の位置は、濃縮容器３１の中であれば上記の効果が得られるが、図のように水溶液２５の入口近くにあるとさらに効果が高まる。

すなわち、水溶液２５が濃縮容器３１内に入ったときから、直ちにヒーター５２により、加熱されるので、直ちに加熱による効果が現れる。

すなわち図６の場合であれば、仕切板３４、３５、３６、３７、３８で区切られた６の領域のすべてで、蒸発する水蒸気の量が増えるという効果がある。

なお、断熱部５１とヒーター５２の両方を有するようにしてもよい。

このようにすることにより、水溶液２５からの放熱が抑制されるために、ヒーター５２への電流量を減らすことができるため、使用するエネルギーの量を減らすことが可能となる。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態では水を噴霧するかわりに、ガス冷却器２０から回収された水溶液２５の一部を散布する場合について説明する。

図７は、第４の実施の形態の水溶性溶剤の回収装置１００の構成を示す図である。

（水溶液２５を噴霧する点について）
図７のように、ガス冷却器２０から回収された水溶液２５の一部はタンク５３に導かれ、タンク５３に水溶液２５が蓄えられる。

タンク５３に蓄えられた水溶液２５はポンプ５４によってパイプ５５の中を移動し、ノズル５６まで導かれる。

ノズル５６はダクト４２の中にあるため、ダクト４２の中で水溶液２５を噴霧され、ダクト４２内の排気ガス１１ａに水蒸気を供給することが可能となる。

このようにすることにより、水溶性溶剤の回収装置１００に外部から供給される水の量が少なくなるため、この装置から回収される水溶液２５中の溶剤の濃度を高くすることが可能である。

特に、この装置１００に入る排気ガス１１ａの濃度が低いために、ガス冷却器２０から回収される水溶液２５中の溶剤の濃度が低い場合に有効である。

（ダクトの中で噴霧する点について）
図７に示すように、濃縮器３０とガス冷却器２０との間のダクト４２の中で、水または水溶液２５を噴霧するようにしてもよい。

このようにすることにより、噴霧した霧とＮＭＰを含む排気ガス１１ａが接触する時間が増え、ガス冷却器２０で回収される水溶液２５中のＮＭＰの濃度を上げることが可能となる。

なお、濃縮器３０内の濃縮容器３１の右側で噴霧すると濃縮器３０の内面に噴霧した水または水溶液２５が付着し、霧と排気ガス１１ａが十分まじりあわないため不適切である。

また、濃縮器３０内の濃縮容器３１の左側で噴霧した場合も濃縮容器３１に噴霧した水または水溶液２５が付着し、霧と排気ガス１１ａが十分まじりあわず、さらに、濃縮容器３１内で熱交換がされた結果、排気ガス１１ａの温度が下がり、管３２内で水分が凝縮し、凝縮によってできた水の処理も困難であるため不適切である。

（冷却前に、水蒸気圧を計測している点について）
図７に示すように冷却前の水蒸気圧を計測する計測手段５７を設け、これにもとづいて湿度調整手段を制御するようにしてもよい。

湿度調整手段とは、冷却される前の排気ガス１１ａの水蒸気圧を上げる手段を言い。

たとえば、水または水溶液２５を噴霧するノズル５６などが該当する。

図７に示す例では、計測手段５７で計測した値が制御回路５８と制御回路５９に伝わり、制御回路５８は計測結果にもとづいてポンプ５４がノズル５６に送る水溶液２５の量を制御している。

制御回路５９は計測結果にもとづいてヒーター５２に供給する電流の量を制御している。

このようにすることにより、水溶性溶剤の回収装置１００に入る排気ガス１１ａ中の水蒸気圧、温度の変化などの外乱により、水溶性溶剤の回収装置１００から出る浄化された排気ガス１１ｂや回収される水溶液２５中のＮＭＰの濃度が不適切となることを防止することができる。

また、さらに、計測手段５７でＮＭＰの濃度も測定するようにしてもよい。

ＮＭＰの濃度も測定することにより、水溶性溶剤の回収装置１００に入るＮＭＰの濃度が変化する場合でも、計測したＮＭＰの濃度に合わせて水蒸気の濃度を制御し、水溶性溶剤の回収装置１００から出る浄化された排気ガス１１ｂや回収される水溶液２５中のＮＭＰの濃度が不適切となることを防止することができる。

水蒸気とＮＭＰの濃度は下記の範囲であることが望ましい。

すなわち、ガス冷却器２０の入口での排気ガス１１ａ中の水蒸気の質量をＡ、ＮＭＰの質量をＢ、
ガス冷却器２０の出口での浄化された排気ガス１１ｂ中の水蒸気の質量をＣとした場合に、
Ｂ ≦ （Ａ−Ｃ）
の関係が成立することが望ましい。

このように制御することにより、外部に放出される浄化された排気ガス１１ｂ中のＮＭＰの濃度を水溶性溶剤の回収装置に入る排気ガス１１ａのＮＭＰの濃度の１０％以下にすることが可能であることを実験で確かめた。

また、さらに、ガス冷却器２０の入口での排気ガス１１ａ中の水蒸気の質量をＡ、ＮＭＰの質量をＢ、
ガス冷却器２０の出口での浄化された排気ガス１１ｂ中の水蒸気の質量をＣとした場合に、
９×Ｂ ≧ （Ａ−Ｃ） （式１）
の関係が成立することが望ましい、このように制御することにより、回収される水溶液２５中のＮＭＰの濃度を下記の理由で９％以上にすることが可能となる。

すなわち、ガス冷却器２０で水溶液２５として回収される水分の質量は（Ａ−Ｃ）である。

一方、ＮＭＰの回収率は９０％以上であるため、水溶液２５中に回収されるＮＭＰの質量は０．９×Ｂ以上となる。

一方、回収される水溶液２５の全量は（Ａ−Ｃ）＋０．９×Ｂとなるがこの値は、（式１）より、
９×Ｂ＋０．９×Ｂ、すなわち、９．９×Ｂより少ないことがわかる。

従って、回収される水溶液２５中のＮＭＰの濃度は、
（０．９×Ｂ）÷（９．９×Ｂ）よりも高くなる。

よって、回収される水溶液２５中のＮＭＰの濃度を０．９÷９．９以上、すなわち、９％以上にすることが可能となる。

なお、水溶性溶剤の回収装置１００に入る排気ガス１１ａ中の水蒸気、ＮＭＰの濃度と温度が一定であるときは、計測手段５７を設ける必要はない。

すなわち、この場合は、あらかじめ、水蒸気圧が適切な値となるように、噴霧する水または水溶液２５の量やヒーター５２の設定温度を設定しておけばよい。

（第５の実施の形態）
第５の実施の形態では濃縮器３０で発生する水蒸気が過剰な場合に過剰な水蒸気を外部に放出する場合について説明する。

図８は、第５の実施の形態の水溶性溶剤の回収装置１００の構成を示す図である。

濃縮容器３１内で蒸発した水蒸気の一部はバルブ６０を通して排気ガス１１ａに混入され、残りの水蒸気はバルブ６１を通して送風機４１で外部に放出される。

このように、過剰な水蒸気を外部へ放出することにより、ガス冷却器２０で回収される水溶液２５のＮＭＰの濃度が低くなることを防止することが可能となる。

なお、水蒸気圧または溶剤の濃度、若しくはこれらの両方を計測手段５７で計測しその計測結果にもとづいて、湿度調整手段であるバルブ６０とバルブ６１を操作し、排気ガス１１ａに混入させる水蒸気の量を制御してもよい。

このようにすることにより、外乱によって、水溶性溶剤の回収装置１００に入る排気ガス１１ａ中の水蒸気の量、ＮＭＰの量、若しくは温度が変化しても水溶性溶剤の回収装置１００から排出される浄化された排気ガス１１ｂと回収される水溶液２５中のＮＭＰの濃度が不適切な濃度になるのを防止することが可能となる。

上記の実施の形態では、ガス冷却器２０からの浄化された排気ガス１１ｂの排気と濃縮器３０からの水蒸気の内不要な水蒸気を一つの送風機４１で大気に排出するために、送風機４１が一つでよいというメリットがある。

なお、ガス冷却器２０からの浄化された排気ガス１１ｂの排気と濃縮器３０からの水蒸気の内不要な水蒸気を一つの送風機４１で大気に排出するかわりに、図９のように、ガス冷却器２０からの浄化された排気ガス１１ｂの排気は送風機４１で行い、濃縮器３０からの水蒸気の排気は送風機６２を使って排気し、送風機６２の出口から排出された水蒸気の内、排気ガス１１ａに混入させたい水蒸気をダンパ６３を通して取り込むようにしてもよい。

この場合は、ダンパ６３が湿度調整手段となる。

このようにすることにより、濃縮器３０で発生した水蒸気とともに未処理の排気ガス１１ａが大気に放出されることを防止することができる。

また、ガス冷却器２０からの浄化された排気ガス１１ｂの排気と濃縮器３０からの水蒸気はそれぞれ温度が異なり、水蒸気の量は飽和状態に近い（すなわち、湿度１００％に近い）ため、これらの気体が混合すると、水蒸気が過飽和となり白い霧が発生し、工場の煙突から有害物質が出ているように見える恐れがあるが、このように混合せずに別々に排出することにより白い霧が発生することがなく、有害物質が出ているとの誤解を招くことを防止することができる。

なお、上記の第１〜第５の実施の形態においては水より沸点が高い水溶性溶剤としてＮＭＰを例にして説明をしたが、他の水よりも沸点が高い水溶性溶剤でも同じ装置で同じ効果を得ることが可能である。

本発明の水溶性溶剤の回収方法および回収装置は、排気ガス中の低濃度の水溶性溶剤を、吸着剤を用いずに効率的に回収できるため、水溶性溶剤の回収および排気ガスの浄化の分野に有用である。

本発明の第１の実施の形態の水溶性溶剤の回収装置の構成を示す図 （ａ）図１のＡ−Ａ線断面図（ｂ）図１のＢ−Ｂ線断面図 本発明の第１の実施の形態の水溶性溶剤の回収方法を示すフロー図 本発明の第２の実施の形態の水溶性溶剤の回収装置の構成を示す図 （ａ）図４のＡ−Ａ線断面図（ｂ）図４のＢ−Ｂ線断面図 本発明の第３の実施の形態の水溶性溶剤の回収装置の構成を示す図 本発明の第４の実施の形態の水溶性溶剤の回収装置の構成を示す図 本発明の第５の実施の形態の水溶性溶剤の回収装置の構成を示す図 本発明の第５の実施の形態の他の水溶性溶剤の回収装置の構成を示す図

符号の説明

１０ 霧作成器
１１ａ 排気ガス
１１ｂ 浄化された排気ガス
１２ 水滴
１３ 溶剤吸収霧
１４ パイプ
１５ ノズル
２０ ガス冷却器
２１ 第１のガス冷却器
２１ａ 冷却塔
２１ｂ 第１の冷却配管
２２ 第２のガス冷却器
２２ａ 冷却装置
２２ｂ 第２の冷却配管
２５ 水溶液
３０ 濃縮器
３１ 濃縮容器
３２ 管
３３ 隙間
３４，３５，３６，３７，３８ 仕切板
３９ 戻し管
４０ エリミネータ
４１ 送風機
４２ ダクト
４３ 配管
４３ａ Ｕ字型の形状部
４４ 回収タンク
５０ 容器
５１ 断熱部
５２ ヒーター
５３ タンク
５４ ポンプ
５５ パイプ
５６ ノズル
５７ 計測手段
５８ 制御回路
５９ 制御回路
６０ バルブ
６１ バルブ
６２ 送風機
６３ ダンパ
１００ 水溶性溶剤の回収装置

Claims (9)

1. 水より沸点が高い水溶性溶剤を含む排気ガスから前記水溶性溶剤を回収する方法であって、
   前記排気ガスを霧状の水滴に接触させて前記水溶性溶剤を前記水滴に吸収させた溶剤吸収霧を作成し、次に、ガス冷却器において前記溶剤吸収霧を冷却し、気液分離して水溶液を作成し、
   その後、濃縮器において前記排気ガスが前記水溶液を加熱して濃縮させ、回収する水溶性溶剤の回収方法。
2. 水より沸点が高い水溶性溶剤を含む排気ガスから前記水溶性溶剤を回収する水溶性溶剤の回収装置であって、
   前記排気ガス中の前記水溶性溶剤を吸収するための霧状の水滴を作成する霧作成器と、
   前記霧作成器で作成した前記水滴に前記水溶性溶剤を接触させ吸収させた溶剤吸収霧を冷却するガス冷却器と、
   前記ガス冷却器で冷却し前記水溶性溶剤が溶けた水溶液を前記排気ガスで加熱して前記水溶液を濃縮する濃縮器とを備え、
   前記濃縮器は、濃縮容器内に管が隙間を備えて配置され、前記管の内側に前記排気ガスを流すとともに前記隙間に前記水溶液を流して熱交換する水溶性溶剤の回収装置。
3. 前記濃縮器の管を横切る方向にこの濃縮器内で管の外側の領域の水溶液の流れを規制する仕切板が三枚以上あることを特徴とする請求項２に記載の水溶性溶剤の回収装置。
4. 前記ガス冷却器内の排気ガスまたはこのガス冷却器に入る排気ガスの水蒸気の量を計測する水蒸気量測定手段を有し、
   前記水蒸気量測定手段の測定結果に基づいて、湿度調整手段を駆動することを特徴とする請求項３に記載の水溶性溶剤の回収装置。
5. 前記ガス冷却器で回収された水溶液の一部をこのガス冷却器に入る排気ガス中に散布することを特徴とする請求項１に記載の水溶性溶剤の回収方法。
6. 前記濃縮器で蒸発した水蒸気の一部を前記濃縮器に導入される排気ガスに混入させ、残りの水蒸気を外部に放出することを特徴とする請求項１または請求項５に記載の水溶性溶剤の回収方法。
7. 前記ガス冷却器の入口での排気ガス中の水蒸気の質量をＡ、同水より沸点が高い水溶性溶剤の質量をＢ、
   前記ガス冷却器の出口での排気ガス中の水蒸気の質量をＣとした場合に、
   Ｂ ≦ （Ａ−Ｃ）
   の関係が成立することを特徴とする請求項１、請求項５または請求項６のいずれか一項に記載の水溶性溶剤の回収方法。
8. 前記ガス冷却器の入口での排気ガス中の水蒸気の質量をＡ、同水より沸点が高い水溶性溶剤の質量をＢ、
   前記ガス冷却器の出口での排気ガス中の水蒸気の質量をＣとした場合に、
   ９×Ｂ ≧ （Ａ−Ｃ）
   の関係が成立することを特徴とする請求項７記載の水溶性溶剤の回収方法。
9. 前記水より沸点が高い水溶性溶剤がＮＭＰであることを特徴とする請求項７または請求項８記載の水溶性溶剤の回収方法。
   

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