JP2000117048A - 揮発性石油化合物の吸着式補集装置及び吸着回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 炭化水素類を液状で回収して再活用すること
により大気環境汚染が防止できる揮発性石油化合物の捕
集装置と回収装置及びその運転方法を提供する。 【解決手段】 揮発性石油化合物の取扱施設から排出さ
れる炭化水素の汚染空気を吸着式捕集塔１１に供給処理
して清浄空気を大気に排出して、吸着式捕集塔の圧力を
３０〜１００ｍｍＨｇで維持した状態で貯蔵槽１５にあ
る清浄ガスを吸着式捕集塔に供給して、脱着されたガス
と凝縮用熱交換機１４の上端から排出されるガスとを混
合して吸着塔に供給して、炭化水素類は除去して清浄ガ
スだけを貯蔵槽に送出して、吸着塔の圧力を３０〜１０
０ｍｍＨｇで維持した状態で清浄ガスを供給処理して得
られる混合物は真空ポンプ１７及び流路を経由して凝縮
用熱交換機の下段に連結して、凝縮用熱交換機では、流
路に供給される冷却水と熱交換されて凝縮回収される炭
化水素類は流路を経由して貯蔵タンクに再循環させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は揮発性石油化合物の
吸着式捕集装置と吸着回収装置に係るものであり、特
に、揮発性石油化合物の精製施設、貯蔵施設あるいは取
扱施設から排出されて大気環境汚染と資源損失を誘発す
る揮発性石油化合物を効率的に捕集できる吸着式捕集装
置と、この吸着式捕集装置によって吸着捕集した炭化水
素類を大気圧より低い圧力で洗浄する低圧洗浄法により
脱着して揮発性石油化合物を得て、この揮発性石油化合
物を空気と混合して処理する２塔式の吸着回収装置とで
構成した揮発性石油化合物の捕集装置と吸着回収装置に
関するものである。本発明の装置では、炭化水素類を液
状で回収して再活用することにより大気環境汚染を防止
するようにしている。

【０００２】

【従来の技術】炭化水素類の中でレイド蒸気圧が１０．
３ｋＰａ（または１．５ｐｓｉａ、１ｋＰａ＝０．０１
０２ｋｇ／ｃｍ２）以上である石油化学物質や、有機溶
剤を排出する石油精製施設、石油化学製造施設、貯蔵施
設及び出荷施設、貯油所の貯蔵施設及び出荷施設、注油
所の貯蔵施設塔から排出される揮発性石油化合物は大気
環境汚染と資源損失を誘発する。

【０００３】アメリカやヨーロッパ統合国家では、石油
化合物の中でも揮発性が高いガソリンに関して、１００
０リットルのガソリンを取扱う時に大気に揮発する炭化
水素量を１０ｇ以下に、ドイツでは０．１５ｇ（メタン
成分除外）以下に規制する法規を制定して施行してい
る。

【０００４】一般的にガソリンの蒸気により汚染された
空気の主な汚染成分は脂肪族炭化水素であり、この他少
量の芳香族化合物とナフテン類等で構成されている。

【０００５】ガソリンで汚染された空気中に含まれる脂
肪族炭化水素の一般的な成分別体積濃度は、メタン０．
０５％、エタン０．１％、プロパン０．６２％、ブタン
類１１．１〜１８．６％、ペンタン類８．１〜１４．５
％、ヘキサン類２．６〜３．０％、ヘプタン類以上０．
１９〜０．９％であり、その他は空気である。

【０００６】汚染空気の炭化水素濃度は、季節によって
変化し、またガソリンの種類によっても異なるが、炭化
水素類が占める総体積比は約２０〜４０％である。１０
００リットルのガソリンを取扱う時に揮発するガソリン
で汚染された空気中の炭化水素の体積濃度は４０％であ
り、平均分子量６８．５％ｍｏｌ、密度０．７ｇ／ｃｍ
３とすると、約１．７５リットルの液体ガソリンが損失
することになる。これはガソリン取扱量の０．１７５％
に相当する。

【０００７】１０００リットルのガソリンを取扱う時大
気に排出される総炭化水素量を０．１５〜１０ｇに規制
する条件を満足するためには回収設備の回収率が９９．
１８〜９９．９８％でなくてはならない。

【０００８】大気中に揮発される揮発性石油化合物を回
収して大気汚染を防止しつつ、資源を回収して再活用す
る技術としては、膜分離装置、深冷分離装置、吸収装
置、吸着装置とこれらを相互に組み合わせた混合分離装
置がある。

【０００９】しかし、最近は排出許容基準が厳格になっ
ているため吸着分離装置を使用するかまたは吸着分離装
置と他の分離装置を組み合わせた回収工程を利用しなけ
ればならない。

【００１０】膜分離回収装置は、ＰＶＣ製造工程で排出
されるビニルクロライド単量体または化学工場から排出
されるデクロメタン等を回収するため開発されたもの
で、ガソリン蒸気の回収、ポリオレピン洗浄過程で排出
されるエチレン、プロピレン、ブテン等のオレピン類の
回収、精油工場の附生ガスから水素を回収する時にこの
膜分離装置を利用している。（K. Ohlrogge et al./ In
dustrial Applicationsto Separate Volatile Organic
Compounds from Industrial Off-gas Stream, AlChE Sp
ring National Meeting March 9-13, 1997）。

【００１１】しかしながら、前記膜分離装置だけでガソ
リン成分を回収するためには多段式システムを構成して
分離膜間に大きな圧力差を維持する必要がある。

【００１２】吸着技術は、主に活性炭、シリカゲル、ゼ
オライト等を充填した複数の吸着塔を用いて縮圧、吸着
除去と脱着過程を連続的に行って、揮発性石油化合物で
汚染された空気を処理してこの汚染空気から炭化水素類
を回収するのに使用されている。

【００１３】例えば、精油工場と貯油所等から排出され
る汚染空気から炭化水素を回収する吸着工程では、減
圧、低圧洗浄と加熱脱着により吸着剤を再生するように
している。（特開平７−２８４６２３号公報、特開平９
−１４１０３９号公報）また、乳棒式真空ポンプを使用
して減圧と低圧洗浄によって吸着塔を再生して、この時
脱着される揮発性有機化合物の成分が真空ポンプオイル
に吸収されないようにするためにポンプオイルを露点以
上で加熱して使用する方法もある。（ＵＳＰ４，８５
７，０８４）。

【００１４】また、揮発性石油化合物の取扱施設から排
出される汚染空気を貯蔵タンクに捕集した後、吸収、膜
分離、吸着分離方法を組合せた回収装置でこれを回収す
る方法も使用されている（Hydrocarbon Processing, Au
g. 1996）。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、揮発性石油化
合物の精製施設、貯蔵施設あるいは取扱施設では石油類
を給油する短時間の間に多量の汚染空気が不規則、かつ
散発的に大気中に放出される。従来は汚染空気捕集量に
よってレベルが変わる流動式貯蔵タンクに汚染空気を捕
集した後、その捕集した汚染空気を回収設備に供給して
炭化水素成分を回収して清浄空気を大気に排出するよう
にしている。しかし、短時間に高速で散発的に排出され
る汚染空気を流動式貯蔵タンクを使用して捕集するには
大型の貯蔵タンクが必要である。

【００１６】また、揮発性石油化合物の汚染空気は脂肪
族炭化水素が主成分であり、この他芳香族化合物とナフ
テン類等で構成されているが、このうちの炭化水素類が
占める体積比は約２０〜４０％であり、他は空気であ
る。この時、炭化水素成分と空気を吸着分離するには、
吸着剤を連続的に使用して、回収に必要なエネルギ量を
減らす必要がある。即ち、吸着分離技術では一般的にゼ
オライトまたは活性炭を吸着剤として使用している。こ
れらの吸着剤に対するペンタン類とヘキサン類以上の成
分の吸着特性は低い分圧でも吸着量が大きい凸形吸着等
温線を示すため、吸着塔を加熱して再生するかまたは吸
着塔の圧力を大気圧より低い圧力で維持して炭化水素を
脱着するようにしている。

【００１７】しかし、装置を連続運転する間にこれら炭
化水素成分を可逆的に脱着できないと吸着剤に炭化水素
成分が漸次累積されるため、吸着剤を長時間使用するこ
とができず頻繁に交換する必要がある。したがって、多
大な補修費がかかるという問題があった。

【００１８】本発明はこのような問題点を解決するため
案出されたもので、その第１目的は、揮発性石油化合物
を貯蔵または取扱う施設において、大気環境汚染と資源
損失を誘発する揮発性石油化合物で汚染された空気をシ
リカゲルと活性炭を充填した捕集塔に供給して処理する
ことにより、炭化水素成分を効率的に除去するととも
に、炭化水素成分濃度０．１５〜１０ｇ／ｍ３以下の排
出許容値を満足する清浄空気を大気に排出できる吸着捕
集装置を提供することにある。

【００１９】本発明の第２目的は、シリカゲルと活性炭
を兼用してシリカゲル層ではペンタン類の一部とヘキサ
ン類以上の炭化水素成分を除去して、活性炭層ではメタ
ン、エタン類、プロパン類、ブタン類とペンタン類の一
部を除去して、減圧と低圧洗浄だけで吸着塔を可逆的に
再生できる吸着塔を提供することにある。

【００２０】本発明の第３目的は、炭化水素成分を吸着
した捕集塔を大気圧より低い圧力に減圧して低圧洗浄に
より脱着して、この時得られる揮発性石油化合物と空気
の混合物を２塔式吸着回収装置で処理して炭化水素類を
液状で回収して再活用することにより、大気汚染と資源
損失を防止するようにした揮発性有機化合物の吸着回収
装置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに本発明による揮発性石油化合物の吸着式捕集装置と
吸着回収装置は、石油類を生産する精油工場、石油類を
貯蔵して取扱する貯油所あるいは注油所、油類を使用す
る工場の貯蔵施設あるいは取扱施設から排出される汚染
空気を捕集するためのシリカゲルと活性炭が充填された
吸着式捕集塔１機と、この吸着式捕集塔を再生して得ら
れる汚染空気を処理するシリカゲルと活性炭が充填され
た吸着塔機２機と、これらの吸着塔を再生して得られた
高濃度炭化水素を凝縮回収する熱交換機１機と、貯蔵槽
２機と、乳棒式またはドライ真空ポンプ２機とで構成さ
れる。

【００２２】また、吸着式捕集塔の運転は、貯油所また
は精油工場で石油類を貯蔵タンクに充填する時、または
貯蔵タンクで石油類を貯蔵タンクローリに充填する時タ
ンクローリで石油類を貯蔵タンクに充填する時などに所
要の短時間で行われる。

【００２３】

【発明の実施の形態】まず、不規則に大気中に排出され
る揮発性石油化合物で汚染された空気を流路３０を通し
て吸着式捕集塔１１に供給する。

【００２４】この過程で石油化合物の中でも吸着性が大
きいペンタン類の一部、ヘキサン類、ヘプタン類以上の
炭化水素はシリカゲル層で吸着除去して、吸着性が低い
メタン、エタン、プロパン、ブタン類、ペンタン類の一
部は活性炭層で吸着除去して排出許容値である０．１５
〜１０ｇ／ｍ３を満足する清浄空気だけを流路３２と弁
３１を通して外部へ排出する。

【００２５】揮発性石油化合物を捕集する時、吸着捕集
塔の１１／１２地点に熱伝導帯を設置してこの地点での
温度変化幅が約１５〜５０°Ｃになると捕集工程を中止
して吸着捕集塔１１の脱着を開始する。

【００２６】吸着式捕集塔１１では、真空ポンプ１６を
稼動させて最終圧力を３０から１００ｍｍＨｇに維持
し、一方貯蔵層１５に入っている炭化水素類を含まない
清浄ガスを流路３３を経由して吸着式捕集塔１１に供給
して炭化水素成分を脱着させる。この時、活性炭層の再
生に使用する低圧洗浄ガスは流路３４を通して供給し
て、シリカゲル層の再生に使用する低圧洗浄ガスは流路
３５を通して供給するようにして炭化水素成分の脱着効
率を高めるようにする。

【００２７】また、２塔式吸着回収装置の運転周期は、
縮圧、吸着、減圧、低圧洗浄の４つの過程からなる。縮
圧過程では、吸着式捕集塔１１を再生する時流路３６を
通して得られる高濃度炭化水素類と凝縮用熱交換機１４
上端で流路３７を通して排出される未凝縮ガスとを混合
したガスを流路３８と弁１ａを通して吸着塔１２に供給
して吸着塔１２の圧力を初期の圧力３０〜１００ｍｍＨ
ｇから吸着圧力である８００〜１０００ｍｍＨｇまで昇
圧する。

【００２８】吸着過程では吸着式捕集塔１１を再生する
時得られた高濃度炭化水素類と凝縮用熱交換機１４ａ上
端で流路３７を通して排出される未凝縮ガスとを混合し
たガスを流路３８と弁１ａを介して吸着塔１２に供給さ
れ、この時、ペンタン類の一部、ヘキサン類、ヘプタン
類以上の炭化水素成分をシリカゲル層で吸着除去して、
吸着性が低いメタン、エタン、プロパン、ブタン類、ペ
ンタン類の一部を活性炭層で吸着除去する。

【００２９】ここで、炭化水素を含有していない清浄ガ
スは流路３９と弁３ａを通して貯蔵槽１５に送られて吸
着式捕集塔１１の脱着に使用する。

【００３０】吸着塔１２で縮圧と吸着が行われる間、吸
着塔１３は減圧と低圧洗浄によって脱着が行われる。減
圧工程では弁２ｂを開放して真空ポンプ１７を作動さ
せ、吸着塔の圧力を１００〜２００ｍｍＨｇまで減圧し
て、シリカゲルと活性炭に吸着された炭化水素成分を脱
着させる。

【００３１】低圧洗浄工程は吸着塔１２で吸着工程を行
う間に弁３ａを経由して排出される清浄ガスの一部を流
路４０と弁４ｂを介して吸着塔１３の活性炭層に供給す
ると共に、一部を流路４１と弁４ｂを介してシリカゲル
層に供給して、吸着塔１３の真空圧力３０〜１００ｍｍ
Ｈｇとし、この分圧差を利用して炭化水素成分の脱着効
率を高めるようにする。

【００３２】真空ポンプ１７を通して脱着した高濃度炭
化水素成分は清浄ガスと混合されこの混合物は流路４２
を通して凝縮熱交換機１４に供給される。

【００３３】熱交換機１４では温度５〜２５°Ｃの冷却
水（流路４４から供給される）との熱交換で炭化水素類
を凝縮回収し、凝縮回収された炭化水素類を流路４３を
経由して貯蔵タンクに再循環させる。この凝縮ガスは吸
着式捕集塔１１を脱着して得られる汚染空気と混合して
２塔式吸着回収装置に供給して再利用する。凝縮熱交換
機は温度１２００°Ｃ、圧力１８００ｍｍＨｇで運転す
る。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施例について詳細に説明する。図１は揮発性石油
化合物の吸着式捕集装置と吸着回収装置図、図２は揮発
性石油化合物の吸着回収装置の連続運転図、図３は吸着
回収装置で処理した汚染空気、低圧洗浄ガスと清浄空気
の流速を示すグラフ、図４は吸着回収装置で処理した揮
発性石油化合物の汚染空気組成図である。

【００３５】図１に示す揮発性石油化合物の吸着式捕集
装置と回収装置を揮発性石油化合物で汚染された空気に
適用して次のような結果を得た。

【００３６】即ち、図３に示すように、シリカゲルと活
性炭を各々０．８５ｋｇと０．４２ｋｇ充填した体積２
１００ｃｍ３の吸着塔２機と凝縮熱交換機とで構成され
た吸着回収装置を利用して揮発性石油化合物の体積比が
１５〜５３％である汚染空気を処理した。

【００３７】汚染空気を１１〜１８ＮＩ／分の流速で吸
着回収塔に供給して炭化水素を吸着除去して、ガスクロ
マト分析器（ＦＩＤ：Flame Ionization Detector検出
器）で吸着時に塔出口から排出されるガスを分析した
時、炭化水素が検出されなかった清浄空気だけを流速４
〜１２ＮＩ／分で排出できた。

【００３８】吸着回収塔では吸着塔圧力を３０〜１００
ｍｍＨｇで維持しながら吸着過程で汚染空気が供給され
てくる方向と反対方向に約１．２〜４ＮＩ／分で低圧洗
浄空気を供給して脱着した。

【００３９】図４は総１７４０周期の連続運転の間に処
理された揮発性有機化合物の汚染空気の流速、回収装置
から排出された清浄空気の流速と吸着塔の脱着過程で供
給された低圧洗浄ガス流速の変化を示す。

【００４０】図５は揮発性石油化合物の吸着回収装置の
性能を示す。図５に示すように、代表的な結果としては
炭化水素類の体積比が約２１〜２７％である汚染空気を
平均流速１１ＮＩ／分で図１の回収装置に供給した時、
約８週期運転、即ち、２時間の間に凝縮回収された炭化
水素類は約１１５０ｍｌであった。

【００４１】また、吸着回収装置の連続運転の間２００
番目の周期と１６７３番目の周期でシリカゲル層と活性
炭層の各層で測定された温度変化を図６に各々示す。

【００４２】吸着回収装置の連続運転時は吸着期間は４
〜８分で、活性炭層の５／６地点の温度変化幅は１５〜
５０°Ｃである時に該当する。活性炭層の機能はブタン
類以下の成分とペンタン類の一部成分を除去すること
で、これら炭化水素が吸着されることによって吸着塔の
７／１２、９／１２、１１／１２の地点での温度が順次
上がる。１１／１２地点での温度が急激に上昇する理由
はブタン類以下の炭化水素成分が吸着されるのためで、
その地点で脱着と吸着過程間の温度変化幅が１５〜５０
°Ｃのとき、すぐ脱着過程に進行するように運転方法が
調節されている。

【００４３】

【発明の効果】以上のようによる揮発性石油化合物の吸
着式捕集装置と回収装置及びその運転方法によると、揮
発性石油化合物の貯蔵施設または取扱施設から排出され
る汚染空気で炭化水素類は除去して清浄空気だけを排出
することにより大気環境汚染が防止できる。

【００４４】また、散発的で不規則的に排出される汚染
空気を捕集するための吸着式捕集塔を利用することによ
り従来の捕集用貯蔵槽を大幅縮小させることができ、シ
リカゲルと活性炭を充填した吸着塔を使用した結果シリ
カゲル層でペンタン類一部とヘキサン類以上の炭化水素
成分を除去して活性炭層でペンタン類一部とブタン類以
下の炭化水素成分を除去して加熱再生方法を使用せず減
圧と低圧洗浄方法だけで吸着塔を再生できる効果があ
る。

【００４５】また、精油工場、貯油所、注油所で揮発性
石油化合物を取扱する時大気に排出される炭化水素類を
凝縮回収することにより資源損失と大気環境汚染が防止
できる装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 揮発性石油化合物の吸着式捕集装置と吸着回
収装置図である。

【図２】 揮発性石油化合物の吸着回収装置の連続運転
図である。

【図３】 吸着回収装置で処理された汚染空気、低圧洗
浄ガスと清浄空気の流速図である。

【図４】 揮発性石油化合物の吸着回収装置で処理され
た揮発性石油化合物の汚染空気組成図である。

【図５】 揮発性石油化合物の吸着回収装置の性能を示
す図である。

【図６】 連続運転で吸着塔の温度変化を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ａ、２ｂ、３ａ、４ｂ、４ｄ 弁 １１ 吸着式捕集塔 １２ 吸着塔 １４ 凝縮用熱交換機 １５ 貯蔵槽 １６、１７ 真空ポンプ ３０、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３
９、４０、４１ 流路 ３１ 弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チョ サンチュル 大韓民国デジョン市セオ区ドンサン洞908 −３ユンチョロンアパート1505 (72)発明者 キム ヨンナム 大韓民国デジョン市ヨーサン区ヨン洞99 ハンビットアパート116−305 (72)発明者 ハン サンスプ 大韓民国ソウル市ガムチェオン区シフン１ 洞109−１ ムジガエアパート２−318 (72)発明者 パク ヨンギ 大韓民国デジョン市セオ区ドンサン洞ハン シンドンジアパート104−1205 (72)発明者 ヤン ジョンイル 大韓民国ソウル市カンナム区イルウォン洞 625−５ (72)発明者 ブン ヒータエ 大韓民国ガンジュ市ブク区センヨン洞180 Ｆターム(参考） 4D002 AA34 AA40 AC07 BA02 BA04 BA13 DA41 DA46 EA02 EA03 EA04 EA08 GA01 GA03 GB04 4D012 BA01 BA03 CA10 CA12 CB15 CB16 CD07 CD10 CE01 CE03 CF03 CG01 CH06 CJ02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 揮発性石油化合物を取扱う施設から排出
   される炭化水素類の汚染空気を吸着式捕集塔に供給処理
   して清浄空気を大気中に排出し、 前記吸着式捕集塔の圧力を３０〜１００ｍｍＨｇに維持
   して、貯蔵槽にある清浄ガスを当該吸着式捕集塔に供給
   して前記汚染空気の脱着を行い、 この脱着したガスを凝縮用熱交換機の上段から排出され
   るガスとを混合して吸着塔に供給して、当該吸着塔にて
   炭化水素類を除去して得られた清浄ガスを前記貯蔵槽に
   送出し、 前記吸着塔の圧力を３０〜１００ｍｍＨｇで維持してこ
   の吸着塔に清浄ガスを供給処理して得られる混合物を真
   空ポンプを経て凝縮用熱交換機の下段に送出し、 前記凝縮用熱交換機で、当該混合物を冷却水と熱交換し
   て炭化水素類を凝縮回収し、この凝縮回収した炭化水素
   類を貯蔵タンクに再循環させるようにした一連の装置で
   構成したことを特徴とする揮発性石油化合物の吸着式捕
   集装置及び吸着回収装置。
2. 【請求項２】 前記吸着塔に、揮発性石油化合物の汚染
   空気に含有された脂肪族炭化水素中のペンタン類の一部
   とヘキサン類以上を除去するためシリカゲルを充填した
   第１の吸着部と、ペンタン類の一部とブタン類以下を除
   去するため活性炭を充填した第２の吸着部とを設置して
   汚染空気の炭化水素類を除去することを特徴とする請求
   項１に記載の揮発性石油化合物回収装置。