JPH10508797A - 汚染物質を伴ったガス状流出物の流れを浄化する方法及び装置 - Google Patents

汚染物質を伴ったガス状流出物の流れを浄化する方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 本発明によれば、流出物は密閉容器(3)中に並置された一連の浄化器ユニット(4a〜4n)(各ユニットは該物質を吸着する材料を有する。)を含む装置を通して循環する。その吸着能力が飽和したとき、浄化器ユニット(4)がその吸着能力を回復するために、これらユニットは、加熱によってユニットが脱離され該物質が補助流体(例えば循環流出物の一部または補助回路によって脱離すべき浄化器ユニットの入口に選択的に供給されるガス)によって運び去られるのに要する時間の間、可動コレクター(8)によって選択的かつ連続的に隔離され、補助流体と混合した該物質は可能な限りそれらを除去するのに適した反応器(10)に送られる。この方法はVOC類のような汚染物質の濃縮と浄化やガスの除湿に適用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 汚染物質を伴ったガス状流出物の 流れを浄化する方法及び装置 技術分野 本発明はガス状の流出物の流れを浄化する方法と装置に関する。 本発明による方法と装置は、特に以後VOC類と称される、揮発性有機化合物 あるいは悪臭のある物質の除去に用いられる。このVOCという用語は炭化水素 、塩素化合物、弗素化合物およびクロロフルオロ化合物、NOx、SOx、H2S およびメルカプタン、NH3およびアミン、およびH2O、より一般的にはいくつ かの理由で都合の悪い濃度で空気中に存在する可能性のある有機および無機化合 物のすべてを含む。 背景技術 環境に対して益々注意を払うことは、大気への汚染排出物に関するより厳重な 規制に直面しなければならない多くの企業家にとって大きな関心事の一つとなっ ている。 主として吸着材に汚染物を吸着させることによって、またはフィルターを通す 末端分離によって作動する、ガス状流出物を浄化するための工業的な装置は多い 。吸着材と接触させて浄化した後、浄化された流出物を大気中に排出するかまた は少なくとも冬期には加熱費を節約するために設備内で循環させることができる 。 例えば、凝集力および化学吸着による保持によって機能する活性炭フィルタを 用いたある種の装置では、吸着材は再生可能ではなく、その飽和限界に達したら 直ちに交換しなければならない。他のフィルターで用いられる粒状活性炭は製造 業者に変換されれば工場で再生できる。初めの汚染物質濃度が高い場合は、汚染 工場を数日動かすと、時には充分この飽和限界に達する。吸着材の費用やその再 生費は急速に法外なものになる。再生不能の消耗品を用いるフィルターのこの解 決法はエコバランス上いかなる場合も容認できない。何故ならばこの場合汚染は 消滅させられるのではなく単に一つのキャリヤーから他のキャリヤーに移動する に過ぎないからである。交換の費用のため、情報が不足しているため、また時に は装置の状態を点検することが困難であるため、必要な頻度でフィルターが交換 されないことがしばしば起こる。 吸着による吸着材の再生と汚染物質の回収または分解を行う浄化装置もある。 しかしこのような装置はより高価であることが多い。これらはどちらかといえば 大量の汚染物質を発生する施設に適している。多くの場合、このような装置は経 済的に許容できる解決法にならないことが非常に多い。したがって多くの施設は 適切に設備を備えていない。 例えば米国特許3,608,273号またはフランス特許公開公報2,659 ,869号、2,709,431号には、除去すべき物質を含む流体を処理する 方法が記載されており、これらの方法は例えば活性炭のような吸着材を保有する 一連の間隔をおいて配置されたフィルター層を経由して上記流体をタンクの中に 入れることに特徴がある。導電性があるか、あるいは導電性粒子または電熱線の 添加によって導電性を付与された吸着材が用いられる。吸着質の脱離はその中を 流れる電流、または巻線によって生じた電磁場により加熱することによって行わ れる。二連のフィルター層を用いることができ、内一連は他の一連が再生されて いる間吸着に供せられる。 本出願人によるフランス特許出願94/06,281号には、汚染された流出 物の連続浄化装置が記載されている。この装置は、保持器(ケージ)内で連続的 に回転する垂直軸をもつ内部に閉じ込められたリングを有しており、このリング は汚染物質を吸着する粒状の固体材料、すなわちシリカ、活性炭、アルミナ等を 備えている。ガス流出物は、一方では、リングの第一角吸着部を経由して流出物 移動系統と中央部の排気系統の間を流れ、他方では、吸着質の再生がなされるリ ングの第二角脱離部を経由して同じ中央部の熱ガス流移送系統と排気系統の間を 流れ、これによりガス流出物の循環が確立される。これらの系統は外部の熱交換 および/または焼却手段に接続される。この装置は色々なタイプの汚染工場と結 びつけることができるが、比較的多量の汚染された流出物(例えば10000− 100000m3/時)を発生する汚染工場に特に適している。 発明の開示 本発明によるガス状流出物と混合した物質を浄化する装置は、密閉容器、流出 物を密閉容器中に導く第一系統、該物質を捕捉し濃縮する浄化手段、濾過した流 出物を密閉容器から排出する少なくとも一つの第二系統、および、例えば密閉容 器の内部に、またはもし浄化装置が密閉容器を通して流出物を循環させる現存す る包括的プロセス(global process)に組み込まれる場合は外部に、自己充足型 の浄化を実現するための(例えばファンのような)手段を備えている。 浄化手段は、固定した浄化障壁、選択的熱脱離集成体、および脱離すべき各浄 化器ユニットの吸着材を加熱する手段を含むことを特徴とする。固定した浄化障 壁は、密閉容器を横切って介在し汚染物質を吸着するのに適した材料を含み互い に平行に配置された複数の浄化器ユニットを有する。また、選択的熱脱離集成体 は、比較的低流量の脱離流体を少なくとも一の浄化器ユニットに流し、脱離流体 を選択的に捕集するのに適し密閉容器内を直線的に移動することのできる可動コ レクターを含む。 この装置はまた、脱離流体と混合した汚染物質を除去するために、好ましくは 密閉容器中に置かれ並進するコレクターに固定された焼却反応器のような手段を 含むことができる。 一実施態様によれば、脱離流体を脱離すべき各浄化器ユニットを通して選択的 に循環させるために、本装置は部分的に密閉容器の外側に置かれた換気系統を含 む。この系統は例えば可動コレクターと共に動く少なくとも一つの補助系統を有 している。これにより、選択された各浄化器ユニットおよび/または可動コレク ターと共に動く少なくとも一つの補助系統に脱離流体を導き、選択された浄化器 ユニットから脱離流体を密閉容器外へ移送するようになっている。 一実施態様によれば、(例えば吸着材中の抵抗体またはジュール効果によって )吸着材を加熱する手段は各浄化器ユニットに含まれる。 他の実施態様によれば、例えば脱離すべき浄化器ユニットの出口にある焼却反 応器のように、一部の加熱手段は各浄化器ユニットの外側に置かれ赤外線源より なっている。 一つの実施態様によれば、各浄化器ユニットは吸着材を入れた数枚の孔あき板 と、流出物と吸着材の接触面積を増すための偏差壁を有している。 選択的熱脱離集成体は、コレクターを脱離すべき浄化器ユニットの前に置いて ユニットに対して押しつけるための駆動手段を含むことが好ましい。 本発明によるガス状流出物と混合した物質を浄化する方法は、以下の点に特徴 がある。すなわち、流出物の循環が、密閉容器中に並置された汚染物質を吸着す る材料を含む一連の浄化器ユニットを含む装置によって確立され、各浄化器ユニ ットは、その吸着能力が飽和したとき、加熱により吸着物質を脱離し補助流体( 脱離を行おうとする浄化器ユニットの入口に選択的に供給されるガス。例えば循 環流出物の一部または補助系統によって供給される。)により汚染物質を排出す るのに必要な時間の間、可動コレクターによって選択的かつ連続的に隔離され、 補助流体と混合した汚染物質は可能な限りそれらを除去するのに適した反応器に 送られる点に特徴がある。 本発明の装置は、平均量の汚染流出物(例えば1000−5000m3/時) を発生する多くの施設に適合した、適度の費用価格と維持費という単純な解答を 与える。この理由には多くの要因がある: −密閉容器は標準的かつ集成の容易な、平行六面体形の不変部を有しており、 主系統および補助系統(空気ダクト)を製作するのに用いたものと同じ材料から 経済的に作ることができる。例えば、亜鉛メッキ鋼、ポリエステルあるいは必要 であればステンレス鋼を使用できる。 −可動コレクターとその任意の補助系統をもつ脱離集成体は電気的、空気圧的 または液圧的手段によって容易に並進させることができるので可動部分は少なく て済む。 −脱離に必要な高い温度上昇は熱反応器内と単一の脱離ユニット内に限られる 。これらの浄化器ユニットは互いにまた密閉容器本体から熱的に絶縁されている ので、密閉容器の断熱は必要でない。 汚染物質の焼却は密閉容器の内側で、脱離すべき浄化器ユニットのすぐ近くで 行うことが好ましい。これにより、脱離熱を赤外線放射によって部分的に供給で きるという利点が生ずる。 −任意の脱離と焼却の操作はオフピーク期まで容易に延期することができ、こ のため必要なエネルギー費用は減少する。 −流出物の温度ならびに汚染物質の濃度と性質が広範囲に変わっても処理の効 果を損なうことはない。 −装置はいずれの作動フェーズにおいても静止したままであり、密閉容器は循 環を内側で確立するために減圧下にあるので、外部への漏れが起こらない。 −構造、使用、および操業が簡単であるので保全が容易になりしたがって修理 調整の頻度が抑えられる。 −従来の方法におけるように脱離手段を倍増する必要はない。 図面の簡単な説明 本発明による装置の他の特徴と利点は、添付した図面を参照して、とりわけ汚 染流出物浄化の用途に適した、非限定の実施例によって示された実施態様の以下 に述べる説明を読むことによって明らかになる、すなわち: −図1は装置の部分的断面における全面図を示す。 −図2は補助的脱離流移送系統をもつ図1の実施態様の一変形を図式に示す。 −図3は補助的脱離流移送系統と脱離流を外部の焼却反応器に排出する排気系 統をもつ図1の実施態様の一変形を示す。 −図4は脱離集成体を移動させる駆動手段を図式に示す。 −図5は数個の画室をもつ浄化器ユニットの第一実施態様を図式に示す。 −図6は図5の実施態様の一変形を示す。 −図7は図5の実施態様の他の一変形を示す。 好ましい実施態様の説明 以下詳細に説明するように、本発明のプロセスは、主に、吸着材を保有する一 連の並置した浄化器ユニットを処理すべき流出物の循環通路に配置することと、 各ユニットの吸着能力が飽和した際、加熱による脱離および吸着材に捕捉された 物質の補助流体による移送に要する時間の間、コレクターを用いて各ユニットを 逐次隔離することにある。この方法はガスの脱湿や汚染物質を含む流出物の浄化 に適用することができる。このような場合、このプロセスは、例えば、脱離工程 にあるユニットのすぐ近くに配置された焼却反応器に汚染物質を送るプロセスを 含むことが好ましい。 処理すべき汚染された流出物はダクト1を通って一体物としてつくられた堅牢 な密閉容器3の第一端にある吸入室2の中に送られる(図1)。密閉容器3は例 えば平行六面体の形状を有し、一般的用途のために、亜鉛メッキ鋼でできている 。密閉容器の全横断面は、断熱材でできた層5によって互いに分離された一連の 並置された浄化器ユニット4a−4n(例えばnは11に等しい)よりなる浄化 障壁4によって閉じられている。これら浄化器ユニットは、処理対象の流出物い 混在する汚染物質の性質、特に分子の形状に適した吸着材を保有している。この 吸着材は後述するように、例えば、活性炭、ゼオライト、等がよい。 浄化器ユニット4a−4nを通過する流出物の循環はファン6によって行われ る。ファン6は浄化障壁4の吸入室2と反対側にある排出室7に配置されている が、浄化装置がGLに組み込まれている場合には密閉容器の外側に配置されてい てもよい。障壁4を通過した後、浄化された流出物は密閉容器3から大気中に排 出されるか、または流出物が吸引されたところに循環される。 吸着材物質はその飽和度によって規則的な間隔をおいて再生しなければならな い。そのため、装置には、少なくとも一つの浄化器ユニットを脱離に要する時間 の間濾過障壁4から選択的に隔離する選択的熱脱離集成体が含まれる。 この集成体は、4a乃至4nの各浄化器ユニットの後面全体をカバーする吸入 口を有する収束可動コレクター8を含む。このコレクターは駆動手段によりガイ ドレール9に沿って横方向に移動できる(図4)。 脱離集成体にはまた、各浄化器ユニットの内側または外側で吸着材負荷を加熱 する手段がある。使用した吸着材が粒状である場合は、固定した埋め込み抵抗体 (図示せず)をこの目的で用いることができる。もし吸着材がハニカム構造体に 、または厚みの少ない織物状または粒状の形体中に含まれるならば、コレクター 8と共に移動する赤外線エミッターを用いることも可能である。このエミッター は脱離すべき浄化器ユニットの前面あるいは後面の正面に配置することができる 。熱波はセルと非常に多孔質である吸着材中に軸方向に深く浸透し、速やかに加 熱する。この型の放射を行えば、大部分の熱は吸着材に入り、空気の加熱は単に 物 質−ガス間の伝導によるのみである。 吸着材が充分に導電性である場合は、他の加熱様式は前・後面の間に電位差を 加えることおよび吸着材をジュール効果で加熱することにある。 吸着材を加熱することによって解放された汚染粒子は、出口で高い脱離率を得 るために低流量の流体によって浄化器ユニットから駆出される。図2および3を 参照して種々の方法について、以下、説明する。 焼却反応器10は、補助流体によって駆出された汚染物質を集める収束コレク ターの出口に置かれる。 分解は高温(例えば1000℃)で熱的に行うことができる。この場合、例え ば高い比表面積、例えば1500m2/m3の導線のマットレスを有する燃焼室が 使用され、これら導線は電流を流すことによって赤熱し、酸化は導線と接触して 起こる。この反応は単に赤熱状態だけを維持するには充分発熱的でありもはや電 気エネルギーの供給を必要としない。 分解はまた、例えば、ハニカム触媒ブロックを有する周知のタイプの接触酸化 反応容器中で(400℃程度の)より低い温度で行うことができ、ガスはブロッ クと接触して酸化する。このような反応器では、酸化開始温度に達するために、 例えば、バーナーのような補助加熱手段が用いられ、この温度はその後、酸化自 熱性によって維持される。 再生を行う間ファン6の駆動パワーを著しく減少する場合には、密閉容器3に 入る流出物は(図1)、補助的脱離流体自体として用いることができる。この実 施態様は例えば(この汚染が例えば昼間の活動と関連している場合、例えば、夜 に)流出物による汚染度が周期的に減少する工場に適している。 流出物自体の一部を汚染物質脱離のための補助流体として用いることも可能で ある。脱離前後の圧力低下が大きいため、脱離系統が平衡に至ることによって各 吸着手段の再生が行われる。その単位面積当りの再生度は比較的低いものとなる 。この方法ではファンは一つあれば足りる。 流出物の汚染度が補助流体として用いるのに高すぎる場合は、例えば図2の実 施態様を用いることができる。この態様は、その出口が各浄化器ユニット4iの 後面全体に押しつけられるように形成され、その入口が、密閉容器3の外側で、 例えば新鮮な空気用のファンのような流体源(図示せず)と連絡する柔軟パイプ 12に結合した末広管11よりなる。この末広管は浄化障壁4の他方の側にある コレクターと一組になっていることが好ましく、該コレクターおよび焼却反応器 10と共に移動する。 図3の変形によれば、焼却反応器10または回収装置は適宜密閉容器の外側に 置くことができる。この場合、コレクター8の出口は同様に柔軟パイプ13と反 応器10への接続系統14に接続している。 コレクター8、反応器10(図1)および/または末広管11(図2、3)を 移動させる駆動手段には、例えば次のようなものが含まれる(図4)。 −例えば、円筒状のボールまたはフェルト滑りレール、ローラー用走行レール 、または単一度の並進において線形変位を起こさせる他の標準ガイド機構よりな る周知の型の線形ガイド手段9、 −例えばチェーン(歯付ベルト等)と組み合わせた歯車(小歯車等)と電気式 、液圧式または空気圧式モーター、または固定した軌道上を回転するゴム車、線 形歯付定規上を回転する小歯車またはロープ付空気式ジャッキとプーリーホイー ルリターン、あるいは更に一般的には当業者によって通常用いられる駆動歯車を 含む周知の型の駆動機素(図示せず)、 −コレクタ8を脱離すべき浄化器ユニット4iに押し付ける縦方向並進機構。 コレクター8は二つの液圧式(または空気圧式)ジャッキの本体15に固定され ジャッキのロッド16はそれぞれガイドレール9上を滑らかに動くように取りつ けられた二つのリング17に固く接続されている。リターンスプリング18は各 ジャッキの本体とロッドの間に介在し、恒久的にコレクター8を脱離すべき浄化 器ユニットの後面4rに押し付ける効果をもっている。次の浄化器ユニットへの 移動に要する時間の間コレクタ−8を一時的に取りはずすことは、ジャッキに発 生器(図示せず)によって生じた液圧をかけることによって行われる。 当業者に知られた可能な、実施態様の変形によれば、この機構は、例えばリタ ーンスプリング付きの電磁石または、等間隔にその位置と高さが、必要な取りは ずしに適したボスや止め金を有する、固定カム上を摺動する隙間ゲージ(フィー ラー)を含むことができる。 選択された浄化器ユニットの後面の前にコレクター8を止めることは、例えば 調節ユニット(図示せず)によって、あるいはトルク制限器を備えて線形変位電 動モーターを用いることによって、また、選択された浄化器ユニットの前で、ス トップリングを上げてエンジンを停止させることによって、必要な並進距離を調 節することで好都合に行われる。各浄化器ユニット中の吸着材の飽和を検知する のに適した吸着量を再生サイクルを自動化するようにこの調節ユニットと関連さ せることができる。 例えば次のものを吸着材として用いることが可能である。 −天然粒状ゼオライト、 −合成の、脱アルミされたおよび/またはグラフトゼオライト、 −ハネカムまたは金属支持体上の含浸ゼオライト、 −袋詰めゼオライトまたは活性炭、 −粒状活性炭、 −ゼオライトまたは活性炭で被覆した織物、フェルトまたは金属または高分子 メリヤス生地、 −活性炭織物。 図5の実施態様によれば、各浄化器ユニット4a〜4nには、浄化障壁4の前 4fおよび後面4rの間に、間隔をおいて、平行にまたはアコーディオン形に置 かれた数個の平板な画室19がある。それらの各々は多孔板によって横方向に範 囲を定められ、例えば活性炭などの吸着材で満たされている。流出物の通路を長 くするためにまたそれによって吸着材との接触面積を増すために、前面4fと後 面4r上のいくつかの入口と出口は閉じられている。 この流れの偏りはまた各画室間に斜めに設けられた偏向板20によっても得る ことができる(図6)。赤外線加熱様式を各画室の吸着材を脱離させるのに用い る場合は、この配置は赤外線の透過にとって好ましい。 図7の変形によれば、各浄化器ユニットはその中を流出物をよく流すためにジ グザグ状に配列された複数の平板な画室19よりなる。 これまで説明してきたような装置は多くの分野において用いることができ、特 に: −車体修理工場で塗装ブースから溶剤を除くために、 −都市の廃水揚水場で、硫化水素を除くために、 −プラスチック処理工場で、スチレンを伴ったガス流出物を清浄にするために 、 −水処理工場においてスラッジ濾過設備からの悪臭を処理するために、 −塗装工によって現場で溶剤発散物(ネオプレングルー)を集め、清浄にし再 循環するために、 −建築業および土木分野において、エポキシ樹脂またはポリウレタンフォーム を塗布している間、密閉空間の空気を循環させて処理するために、 −印刷工場においてVOC類を伴ったガス状排出物を清浄にするために、 −食品加工工場で悪臭を分解するために、 −食品加工工業において汚染物質(NOx、C24)のない空気を用意するた めに、 −移動可能であって、自己充足型の装置が必要な緊急サービスにおいて、 −精製空気が必要な全工業において、 −化学製造プロセスにおいてガス状流出物を清浄にするために、 −試験研究室において、同様にガス流出物を大気中に排出する前に清浄にする ために、 −機械工場で公認されたリサイクルを行いながら作業構内を処理するために、 本装置を汚染物質または粒子(特にVOC類)を伴った流出物の浄化に用いる 実施態様をこれまで説明してきた。しかし本発明の範囲から逸脱することなく、 本装置をガスを除去するのに用いることもできる。このような場合、種々の浄化 器障壁の負荷は親水性の吸着材、すなわち天然または合成ゼオライト、シリカゲ ル、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、塩化カルシウム、塩化リチウム等の 、大きな活性表面を有する親水性材料よりなる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モーレック、 ジャン フランス国 エフ−44600 サン−ナゼー ル ルト デュ フォール−ド−レーヴ 48 (72)発明者 ブルシェール、 ジャック フランス国 エフ−44600 サン−ナゼー ル リュ ド レトワール−デュ−マタン 4

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)密閉容器(3)と、 好ましくない物質を含有するガス状流出物を、該物質を吸着し濃縮するのに適し た材料を有する複数の浄化器ユニット(4a〜4n)を備えた密閉容器に横切っ て配置された浄化障壁に導く第一系統(1)と、 濾過した流出物を密閉容器から排出する少なくとも一つの第二系統および密閉容 器を通して流出物を循環させる手段(6)とを有し、 該浄化障壁の上流側に配置された脱離流体を移送する手段とともに少なくとも一 つの浄化器ユニットの選択的熱脱離および選択的脱離によって得られる該物質の 分解を行う、密閉容器内の浄化障壁(4)の下流側に配置された可動型複合手段 (8、10)を含む、好ましくない物質を含有するガス状流出物を浄化する装置 。 2)前記可動型複合手段が、コレクター(8)、並進移動手段とともに、選択 的脱離により得られる該物質を焼却するための反応器(10)を有する請求項1 の装置。 3)反応器(10)が接触型反応器である請求項2記載の装置。 4)脱離流体の移送手段が、浄化すべき流出物を導く第一系統(1)である請 求項1乃至3いずれかに記載の装置。 5)脱離流体の移送手段が、部分的に密閉容器の外側に置かれ、末広管(11 )と接続した、可動型複合手段と共に移動可能な空気ダクト(12)である請求 項1乃至3いずれかに記載の装置。 6)可動型複合手段(8、10)が、各浄化器ユニットに含まれる吸着材を加 熱する手段を含む、先行の請求項のいずれか一項の装置。 7)加熱手段が、吸着材の中に配置された一連の抵抗体を含む請求項6に記載 の装置。 8)加熱手段が、ジュール効果型のものである請求項6の装置。 9)可動型複合手段(8、10)が、各浄化器ユニットの外側に置かれた加熱 手段を含む先行の請求項のいずれか一項の装置。 10)加熱手段が、少なくとも一つの赤外線源を含む先行の請求項のいずれか 一項の装置。 11)加熱手段が、焼却反応器(10)よりなる少なくとも一つの赤外線源を 含む請求項2から9のいずれか一項の装置。 12)各浄化器ユニットが吸着材を保有する数個の孔あき画室(19)と流出 物と吸着材の接触面積を増すための偏向板(20)を含む、先行の請求項のいず れか一項の装置。 13)選択的熱脱離集成体が、コレクターを脱離すべき浄化器ユニットの前に 配置しユニットに押しつける駆動手段を含む先行の請求項のいずれか一項の装置 。 14)浄化すべき好ましくない物質を含有するガス状流出物が、該物質を吸着 し濃縮するのに適した材料を保有する複数の浄化器ユニット(4a〜4n)を有 する密閉容器を横切って置かれた浄化障壁に向かって流され、 各浄化器ユニットは、その吸着能力が飽和したとき、可動コレクター(8)によ って選択的かつ連続的に隔離され、その中に脱離流体を移送するようにされ、 少なくとも一つの浄化器ユニットの選択的熱脱離と選択的脱離によって得られる 該物質の分解を含む、好ましくない物質を含有するガス状流出物を浄化する方法 。 15)脱離流体が、循環する流出物の一部である請求項14の方法。 16)脱離流体が、選択的に脱離すべき浄化器ユニットの入口に補助系統(1 2)により供給されるガスである請求項14の方法。
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