JP2009066578A - 有機溶剤ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工場などから発生した有機溶剤ガス中から回収される有機溶剤に含まれる水分が少なく、有機溶剤の再利用が容易な有機溶剤ガス処理装置を提供する。
【解決手段】吸着ロータ１を少なくとも吸着ゾーン２、脱着ゾーン４及びパージゾーン３に分割し、脱着空気を冷却除湿手段５に通した後、パージゾーン３に通し、パージゾーン３を通過した脱着空気をヒータ６で加熱して脱着ゾーン４へ通すようにし、脱着ゾーン４を通過したガスに含まれる有機溶剤を凝縮器７で凝縮することにより、凝縮された有機溶剤に含まれる水分が少なくなると共に、パージゾーン３での冷却効果を高められ、吸着性能を向上させられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばゼオライトなどの吸着剤を有する吸着ロータを用いて、有機溶剤（以下、「ＶＯＣ」と呼称）を含むガスからＶＯＣを除去する有機溶剤ガス処理装置に関し、特に吸着効率が高く、且つ、吸着ロータで一旦吸着したＶＯＣを脱着したＶＯＣガス中の水分を少なくできる装置に関するものである。

ゼオライトなどの吸着剤を有する吸着ロータを用いるタイプの有機溶剤ガス処理装置は、ＶＯＣの吸着・脱着過程によって、ＶＯＣ分を濃縮したガスを得ることができ、これによりＶＯＣ回収処理の対象となるガスの量を少なくし、処理に伴うエネルギーを減少させて省エネルギー効果を高められるため、近年急速に普及している。

現在普及している一般的なＶＯＣガス処理装置は、セラミック紙などの不燃性の紙をコルゲート加工し、これによってハニカム状のロータを形成し、このハニカムロータに疎水性ゼオライトなどの吸着剤を担持した吸着濃縮ロータを用いている。

そして、濃縮されたＶＯＣガスについては、燃焼装置で焼却処分される他、ガス中のＶＯＣを凝縮させて回収する場合もある。この凝縮させ回収する手法を採れば、有機溶剤を再利用できることとなり、省資源の見地からも好ましい。

しかしながら、ＶＯＣガスの中に水蒸気が含まれていた場合、この水蒸気も凝縮によって水となる。水の潜熱は大きいため、ＶＯＣガスの処理にあたり水の凝縮に余分なエネルギーが必要となる。さらにＶＯＣが親水性である場合には凝縮して回収されたＶＯＣと水が混ざり、親水性でない場合にも小さな水滴がＶＯＣの中に浮遊する状態となって、いずれもＶＯＣの再利用が困難になるなどの問題があった。
このようなＶＯＣガス処理装置の問題を解消する技術として、例えば下記特許文献１に開示されたものがある。
特開２００７−０４４５９５号公報

前記特許文献１に開示されたものは、脱着入口側に除湿手段を設け、吸着ロータの脱着用空気に除湿された乾燥空気を用いることによって、脱着されたＶＯＣを含むガスからＶＯＣを凝縮、回収する際に水が生じにくいようにしたものである。

しかし、特許文献１に記載のものは、吸着ロータが脱着ゾーンを通過する時に吸着ロータの温度が上昇する。吸着ロータの温度が高いと吸着性能が十分に発揮できず、希薄なＶＯＣガスに対応できなくなるという問題がある。

脱着ゾーンを出た吸着ロータの温度を下げる手段としては、脱着ゾーンと吸着ゾーンとの間にパージゾーンを設けることが考え得る。しかしながら、前記特許文献１にはパージゾーンをどのようにするか記載がなく、仮に特許文献１に記載のものにパージゾーンの技術を応用したとしても、パージ用空気は除湿手段による除湿の際に吸着熱で昇温し、この温度の高くなった空気がパージゾーンを通過することで、パージゾーンにおける冷却効果を十分に発揮できないという問題がある。また、外気は除湿空気より温度が低く、外気によってパージすると冷却効果は幾分高くなるが、夏季の外気は場合によっては４０℃を超えることもあり、このような場合にはパージの効果が十分に得られないという問題がある。

本発明は、前記課題を解消するためになされたもので、工場などから発生した有機溶剤ガス中の有機溶剤を確実に吸着して回収できると共に、回収した有機溶剤に含まれる水分を少なくでき、有機溶剤の再利用が容易な有機溶剤ガス処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、吸着剤を有する吸着ロータを備え、吸着ロータを少なくとも吸着ゾーン、脱着ゾーン及びパージゾーンに分割し、脱着空気を冷却除湿手段に通した後、パージゾーンに通し、パージゾーンを通過した脱着空気をヒータで加熱して脱着ゾーンへ通すようにしたものである。本発明によれば、パージゾーンへ送られる空気は湿度が低くなるとともに温度も低くすることができるという作用を有する。

本発明は吸着ロータを脱着する空気に乾燥空気を用いるものであって、脱着ゾーンを出たロータを冷却するパージゾーンを設け、パージゾーンに入る空気を冷却除湿手段を介して除湿して空気を通すようにしたもので、パージゾーンに入る空気の温度が低く、パージゾーンの効果を十分に発揮でき、ＶＯＣの除去効率が高くなる。

そして、冷却除湿手段を通過して乾燥した空気を除湿ロータに通し、さらに除湿を行う場合には、温度の下がった空気を除湿ロータの吸着ゾーンに通すことで除湿効率が高くなり、ＶＯＣロータの脱着空気に含まれる水分量がより一層少なくなる。

（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る有機溶剤ガス処理装置を図１に沿って詳細に説明する。吸着ロータ１は、疎水性ゼオライト等のＶＯＣ吸着剤を有しており、吸着ゾーン２、パージゾーン３及び脱着ゾーン４に分割されている。また当然ながら、この吸着ロータ１はモータ（図示せず）によって回転している。ＶＯＣ蒸気と空気との混合物であるＶＯＣガスは吸着ゾーン２に送られる。吸着ゾーン２を出た浄化空気は大気へと放出される。

冷却除湿手段５は、エバポレータや冷水コイルなど、通過する空気を冷却し且つ湿気を凝縮により除湿させる公知の装置であり、詳細な説明を省略する。この冷却除湿手段５に脱着用の空気が導入され、冷却除湿手段５を出た空気は吸着ロータ１のパージゾーン３に入る。

パージゾーン３を出た空気は、ヒータ６に入り加熱されて吸着ロータ１の脱着ゾーン４へ入る。脱着ゾーン４を出たＶＯＣガスは凝縮器７に入り、凝縮器７を出たＶＯＣガスは吸着ゾーン２へと戻される。

次に、本発明の第１の実施形態に係る有機溶剤ガス処理装置の動作を説明する。ＶＯＣガスが吸着ゾーン２を通過すると、ここでＶＯＣガス中のＶＯＣの、例えば９８％が吸着剤に吸着され、浄化空気となる。

大気中から導入された脱着用の空気は、冷却除湿手段５を通過する時に、水分が凝縮することで絶対湿度を低下させる。そして、冷却除湿手段５を出た低温乾燥状態の脱着用空気はパージゾーン３を通過することによって吸着ロータ１を冷却する。冷却された吸着ロータ１は温度が下がった状態で吸着ゾーン２へと移動する。

パージゾーン３を通過した脱着用の空気は温度が上がり、ヒータ６を通過することによってさらに温度を上昇させ、例えば１４０℃程度の高温の脱着用空気となって脱着ゾーン４に入る。この脱着用空気によって吸着ロータ１は加熱され、吸着されたＶＯＣが脱着する。

脱着された吸着ロータ１は、パージゾーン３で冷却されることは上述の通りである。脱着ゾーン４を出たＶＯＣガスは、（吸着ゾーン２の通過ガス量）／（脱着ゾーン４の通過ガス量）の倍率で濃縮された状態である。

この濃度の高いＶＯＣガスは凝縮器７に入り、冷却されてＶＯＣが凝縮される。凝縮されたＶＯＣは保管タンク８へと導かれる。凝縮器７で殆どのＶＯＣが除去されたＶＯＣガスは再び吸着ゾーン２へと戻され、以上の過程を繰り返す。

本実施形態に係る有機溶剤ガス処理装置は、以上のように冷却除湿手段５で低温乾燥空気を作り、これをパージゾーンに導くことにより、パージゾーン３で吸着ロータ１を効果的に冷却して吸着作用を促進することができる。

（本発明の第２の実施形態）
続いて、図２に示される本発明の第２の実施形態に係る有機溶剤ガス処理装置を説明する。以下、前記第１の実施形態と共通の構成部分については、同一の番号を付与し、冗長性を避けるため重複説明を行わない。

この第２の実施形態に係る有機溶剤ガス処理装置は、前記第１の実施形態の構成に追加して、除湿剤を有した除湿ロータ９とヒータ１２とを備えるものである。除湿ロータ９は、吸着ゾーン１０と脱着ゾーン１１とに分割されている。ヒータ１２は、除湿ロータ９に吸着された湿気を脱着するためのものである。

第２の実施形態に係る有機溶剤ガス処理装置は、前記第１の実施形態における動作に加えて、以下の動作を行う。つまり、大気中から導入された脱着用の空気は、冷却除湿手段５を通過する時に、水分が凝縮して絶対湿度を低下させ、続いて除湿ロータ９の吸着ゾーン１０を通過することによって、さらに乾燥した空気となる。

ここで、空気が吸着ゾーン１０を通過して除湿される際は、一般に吸着熱によって温度が上昇するが、本実施形態の場合、吸着ゾーン１０を通過する空気が、冷却除湿手段５によってある程度除湿されて湿度を低下させているため、吸着熱の発生は少ない。このようにして、極めて低い湿度となった空気は吸着ロータ１のパージゾーン３へと入る。

パージゾーン３を出た脱着用の空気は、前記第１の実施形態同様、ヒータ６で加熱されて脱着ゾーン４へ入るが、この脱着用空気の湿度は極めて低いため、脱着ゾーン４を出た濃度の高いＶＯＣガスを凝縮器７で凝縮した時に、水分は殆ど凝縮されない。

一方、大気中から導入された空気がヒータ１２によって加熱され、この加熱された脱着用空気が除湿ロータ９の脱着ゾーン１１を通過することで、除湿ロータ９に吸着された水分が脱着され、大気へと放出される。

以上のように、この第２の実施形態に係る有機溶剤ガス処理装置は、吸着ロータ１の脱着ゾーン４を出たＶＯＣガスに含まれる水分を極めて少ない状態にできることにより、凝縮器７で凝縮されて保管タンク８に蓄えられたＶＯＣに含まれる水分も著しく少なくでき、ＶＯＣの再利用が容易になる。

なお、この第２の実施形態では、除湿ロータ９にパージゾーンを設けていないが、より低い露点の空気を得る必要がある場合には、除湿ロータ９にパージゾーンを設けることができる。

また、前記第１と第２の各実施形態においては、吸着ロータ１の脱着ゾーン４を出たＶＯＣガスをそのまま凝縮器７で冷却凝縮させてＶＯＣの回収を行う構成としているが、この他、第３の実施形態として、吸着ロータ１の脱着ゾーン４を出たＶＯＣガスを、一旦活性炭などの水分を吸着しにくい吸着剤に吸着させた後、それを空気の液化分離により製造される窒素ガスなどの水分含有率の小さい高温ガスで脱着させる等の仕組みを有するＶＯＣ吸着脱着手段を用い、ここで脱着されたＶＯＣガスを凝縮器７で凝縮することによってＶＯＣを回収する構成とすることもでき、吸着剤にＶＯＣと共に吸着される水分を少なくできると共に、このＶＯＣとごくわずかな水分を脱着させる高温の窒素ガスが、その製造過程で物理的性質の差により水分をほとんど排除された状態となっていることから、脱着後のＶＯＣガス中の水分を大幅に減らせることとなり、ＶＯＣ回収処理後のＶＯＣ中の水分量をより一層低減でき、凝縮器での凝縮に伴うエネルギー消費を減らして装置全体のさらなる効率化が図れるだけでなく、回収後のＶＯＣの利用もさらに容易化できる。

本発明の有機溶剤ガス処理装置は、工場などから発生した有機溶剤ガス中の有機溶剤を回収して再利用できるようにするもので、パージゾーンの効果を十分に発揮させられ、有機溶剤の除去効率を高くできると共に、回収された有機溶剤に含まれる水分が少なく、有機溶剤の再利用が容易であるなど、極めて有用である。

本発明の第１の実施形態に係る有機溶剤ガス処理装置を示すフロー図である。 本発明の第２の実施形態に係る有機溶剤ガス処理装置を示すフロー図である。

符号の説明

１ 吸着ロータ
２ 吸着ゾーン
３ パージゾーン
４ 脱着ゾーン
５ 冷却除湿手段
６ ヒータ
７ 凝縮器
８ 保管タンク
９ 除湿ロータ
１０ 吸着ゾーン
１１ 脱着ゾーン
１２ ヒータ

Claims (5)

1. 吸着剤を有する吸着ロータを備えた有機溶剤ガス処理装置において、
   前記吸着ロータを、少なくとも有機溶剤の吸着ゾーン、有機溶剤の脱着ゾーン、及びロータ冷却用のパージゾーンに分割し、
   有機溶剤の脱着用の空気を、あらかじめ所定の冷却除湿手段に通した後、前記パージゾーンに通し、パージゾーンを通過した空気をヒータで加熱してから、前記脱着ゾーンに通すことを特徴とする有機溶剤ガス処理装置。
2. 前記請求項１に記載の有機溶剤ガス処理装置において、
   除湿剤を有する除湿ロータを備え、
   前記冷却除湿手段に通した脱着用空気を、一旦前記除湿ロータの吸着ゾーンに通してから、前記パージゾーンに通すことを特徴とする有機溶剤ガス処理装置。
3. 前記請求項１又は２に記載の有機溶剤ガス処理装置において、
   前記吸着ロータの脱着ゾーンから出て、脱着された有機溶剤を含んだガスを冷却し、当該ガス中の有機溶剤を凝縮させる凝縮器を備え、
   凝縮した有機溶剤を分離されて前記凝縮器を出たガスを、吸着ロータの吸着ゾーンに還流させることを特徴とする有機溶剤ガス処理装置。
4. 前記請求項３に記載の有機溶剤ガス処理装置において、
   前記凝縮器の前段側で、前記吸着ロータの脱着ゾーンから出たガスを流入させ、当該ガス中の有機溶剤を水分吸着力の小さい所定の吸着剤に吸着させると共に、水分の含有率の小さい高温ガスで前記吸着剤から有機溶剤を脱着する有機溶剤吸着脱着手段を備え、
   前記凝縮器が、前記有機溶剤吸着脱着手段から出たガスを冷却して有機溶剤を凝縮させることを特徴とする有機溶剤ガス処理装置。
5. 前記請求項４に記載の有機溶剤ガス処理装置において、
   前記有機溶剤吸着脱着手段における吸着剤を活性炭とし、且つ、有機溶剤を脱着する高温ガスとして、空気の液化分離により製造された窒素ガスを用いることを特徴とする有機溶剤ガス処理装置。

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