JP2898741B2 - Treatment method of exhaust gas containing organic vapor - Google Patents
Treatment method of exhaust gas containing organic vaporInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は有機蒸気を含有する排ガスを、有機蒸気を回
収しつつ有機蒸気を低濃度にして大気中に放出する場合
に使用する有機蒸気含有排ガスの処理方法に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to an organic vapor-containing exhaust gas used when exhaust gas containing organic vapor is released into the atmosphere at a low concentration while recovering the organic vapor. The present invention relates to a method for treating exhaust gas.
（従来の技術） 化学工場等においては、空気或いは窒素ガス等の不活
性ガス雰囲気中で有機溶剤等の揮発性有機物質を大量に
使用することがあり、この場合、有機蒸気を含有した空
気，窒素ガス等が排ガスとして大量に放出される。従っ
て、経済上並びに環境衛生の観点から排ガス中の有機蒸
気を回収する必要がある。(Prior Art) In a chemical factory or the like, a large amount of volatile organic substances such as organic solvents may be used in an atmosphere of an inert gas such as air or nitrogen gas. In this case, air containing organic vapor, A large amount of nitrogen gas or the like is released as exhaust gas. Therefore, it is necessary to recover the organic vapor in the exhaust gas from the viewpoint of economy and environmental health.
有機蒸気を回収する基本的な方法として凝縮法が知ら
れており、最近、第３図に示すように、この凝縮法とガ
ス膜分離との組合せによって有機蒸気の回収効率を向上
することが提案されている（公開特許公報昭61-42319号
公報）。The condensation method is known as a basic method for recovering organic vapor, and recently, as shown in FIG. 3, it has been proposed to improve the recovery efficiency of organic vapor by a combination of this condensation method and gas membrane separation. (Japanese Patent Publication No. 61-42319).
第３図において、１′は有機蒸気を含有する排ガスの
発生源である。２′は有機蒸気に対して選択透過性を有
するガス分離膜モジュールであり、21′は透過側を、2
2′は非透過側をそれぞれ示し、非透過ガスをリターン
管６′により排ガス供給側にリターンさせている。４′
は透過ガスを加圧する圧縮器、５′は冷却器である。In FIG. 3, reference numeral 1 'denotes a source of exhaust gas containing organic vapor. 2 'is a gas separation membrane module having a selective permeability to organic vapor, 21' is a permeate side, and 2 '
2 'indicates a non-permeate side, and the non-permeate gas is returned to the exhaust gas supply side by a return pipe 6'. 4 '
Is a compressor for pressurizing the permeated gas, and 5 'is a cooler.
第３図において、排ガス発生源１′からの有機蒸気含
有排ガスが送風機７′によりガス分離膜モジュール２′
に所定の圧力で送入され、ガス分離膜モジュール２′の
有機蒸気に対する選択透過性のために有機蒸気が空気よ
りも大なる透過速度で膜を透過し、従って、透過側にお
いては、有機蒸気の濃度が高くなる。この透過ガスが圧
縮機４′による加圧のうえ冷却器５′に導入され、冷却
温度における有機蒸気の飽和蒸気圧を越える有機蒸気が
凝縮により回収され、回収後のガスが大気中に放出され
る。他方、ガス分離膜モジュールの非透過側において、
有機蒸気含有ガスが膜面に接触して流動する間、上記有
機蒸気の透過によって希釈された非透過ガスが排ガス供
給側にリターン管６′によりリターンされ、このリター
ンガスが排ガス源１′からの排ガスと合流してガス分離
膜モジュール２′に送られていく。In FIG. 3, an exhaust gas containing organic vapor from an exhaust gas generation source 1 'is blown by a blower 7' to a gas separation membrane module 2 '.
At a predetermined pressure, and the organic vapor permeates the membrane at a higher permeation rate than air because of the selective permeability of the gas separation membrane module 2 ′ to the organic vapor. Concentration increases. The permeated gas is pressurized by the compressor 4 'and introduced into the cooler 5'. Organic vapor exceeding the saturated vapor pressure of the organic vapor at the cooling temperature is recovered by condensation, and the recovered gas is released to the atmosphere. You. On the other hand, on the non-permeate side of the gas separation membrane module,
While the organic vapor-containing gas flows in contact with the membrane surface, the non-permeate gas diluted by the permeation of the organic vapor is returned to the exhaust gas supply side by the return pipe 6 ', and this return gas is returned from the exhaust gas source 1'. It merges with the exhaust gas and is sent to the gas separation membrane module 2 '.
（解決しようとする課題） 上記の排ガス処理において、冷却器出口での排ガスは
高速であり、相当のエネルギーを有しているが、上記の
排ガス処理方法においては、この排出ガスのエネルギー
を何ら利用することなく、大気中に放出しており、不経
済である。(Problem to be Solved) In the above exhaust gas treatment, the exhaust gas at the outlet of the cooler has a high speed and considerable energy, but in the above exhaust gas treatment method, any energy of this exhaust gas is used. It is released to the atmosphere without doing so, which is uneconomical.
本発明の目的は、上記冷却器出口での排出ガスのエネ
ルギーを有効に利用することによって凝縮法とガス分離
膜法との結合方式で有機蒸気を回収しつつ有機蒸気を低
濃度にして大気中に放出することにある。An object of the present invention is to reduce the concentration of organic vapor while reducing the concentration of organic vapor in the atmosphere by effectively utilizing the energy of the exhaust gas at the outlet of the cooler to recover the organic vapor by a combined method of a condensation method and a gas separation membrane method. To release it.
（課題を解決するための手段） 本発明の有機蒸気含有排ガスの処理方法は、有機蒸気
を含有した排ガスを圧縮機により加圧して冷却器に導
き、該冷却器において有機蒸気を凝縮回収し、有機蒸気
回収後の低濃度ガスをガス分離膜モジュールに導いて分
離処理し、有機蒸気濃縮ガスを圧縮機の入口側に戻すと
共に有機蒸気希釈ガスを大気に放出することを特徴とす
る構成である。(Means for Solving the Problems) In the method for treating an exhaust gas containing organic vapor according to the present invention, the exhaust gas containing organic vapor is pressurized by a compressor and guided to a cooler, and the organic vapor is condensed and recovered in the cooler. The low-concentration gas after the recovery of the organic vapor is guided to a gas separation membrane module for separation, and the concentrated organic vapor gas is returned to the inlet side of the compressor, and the diluted organic vapor gas is discharged to the atmosphere. .
（作用） ガス分離膜モジュールにより有機蒸気を濃縮した透過
ガスを圧縮冷却により凝縮して有機蒸気を回収した後の
ガスの圧力でガス分離膜モジュールの膜間差圧が高くさ
れる。(Operation) The transmembrane pressure of the gas separation membrane module is increased by the pressure of the gas after collecting the organic vapor by condensing the permeated gas obtained by concentrating the organic vapor by the gas separation membrane module by compression cooling.
（実施例の説明） 以下、図面により本発明の実施例を説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は本発明において使用する排ガス処理装置の一
例を示している。FIG. 1 shows an example of an exhaust gas treatment apparatus used in the present invention.
第１図において、１は有機蒸気含有ガスの発生源、即
ち排ガス源である。２はガス膜分離膜モジュールであ
り、膜には有機蒸気に対して選択透過性を有するものを
使用している。21はガス分離膜モジュール２のガス供給
側を、22は非透過ガス出口を、23は透過ガス出口をそれ
ぞれ示している。31は非透過ガス排出管、32は該非透過
ガス排出管31中に設けた圧力調整バルブである。４はガ
ス分離膜モジュール２のガス供給側に設けた圧縮機であ
る。５は圧縮機４とガス分離膜モジュール２との間に設
けた冷却器、51は冷却器で発生した凝縮液の回収管であ
る。６はガス分離膜モジュール２の透過ガス出口23から
圧縮機４の入口に至るリターン管である。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an organic vapor-containing gas generation source, that is, an exhaust gas source. Reference numeral 2 denotes a gas membrane separation membrane module, which uses a membrane having selective permeability to organic vapor. Reference numeral 21 denotes a gas supply side of the gas separation membrane module 2, reference numeral 22 denotes a non-permeate gas outlet, and reference numeral 23 denotes a permeate gas outlet. Reference numeral 31 denotes a non-permeate gas discharge pipe, and 32 denotes a pressure adjusting valve provided in the non-permeate gas discharge pipe 31. Reference numeral 4 denotes a compressor provided on the gas supply side of the gas separation membrane module 2. 5 is a cooler provided between the compressor 4 and the gas separation membrane module 2, and 51 is a recovery pipe for condensed liquid generated in the cooler. Reference numeral 6 denotes a return pipe extending from the permeated gas outlet 23 of the gas separation membrane module 2 to the inlet of the compressor 4.
本発明は有機蒸気含有排ガス（例えば、ヘキサン蒸気
含有空気）を、有機蒸気を回収しつつ大気中に放出する
場合に使用する。The present invention is used when an organic vapor-containing exhaust gas (for example, hexane vapor-containing air) is released into the atmosphere while recovering the organic vapor.
本発明により排ガスを処理するには、排ガス源１から
の排ガスに、リターン管６によりリターンされてくるガ
ス分離膜モジュール２の透過ガスを合流させ、この合流
ガスを圧縮機４により加圧して冷却器５に導き、冷却器
温度における有機蒸気の飽和蒸気圧を越える有機蒸気を
凝縮させて回収する。冷却器５の出口では、冷却器温度
における飽和蒸気圧分の有機蒸気を含有している。この
ガスを該ガスの流動エネルギーによりガス分離膜モジュ
ール２に導入し、圧力調整バルブ32の操作による所定の
膜間差圧下、供給ガス中の有機蒸気が膜の選択透過性の
ために空気よりも大なる透過速度で膜を透過し、透過ガ
スの有機蒸気濃度が冷却器５の出口での有機蒸気よりも
濃縮される。この透過ガスはリターン管６により圧縮機
４の入口側にリターンされる。To treat the exhaust gas according to the present invention, the permeated gas of the gas separation membrane module 2 returned by the return pipe 6 is combined with the exhaust gas from the exhaust gas source 1, and the combined gas is compressed by the compressor 4 and cooled. The organic vapor exceeds the saturated vapor pressure of the organic vapor at the cooler temperature and is condensed and recovered. The outlet of the cooler 5 contains the organic vapor corresponding to the saturated vapor pressure at the cooler temperature. The gas is introduced into the gas separation membrane module 2 by the flow energy of the gas, and under a predetermined transmembrane pressure difference by operating the pressure regulating valve 32, the organic vapor in the supply gas is more than the air due to the selective permeability of the membrane. It permeates through the membrane at a high permeation rate, and the organic vapor concentration of the permeated gas is more concentrated than the organic vapor at the outlet of the cooler 5. This permeated gas is returned to the inlet side of the compressor 4 by the return pipe 6.
上記において、ガス分離膜モジュール２内に入ったガ
スは、、膜面に接触しつつ流動し、この間、有機蒸気が
空気よりも多量に膜を透過するので、ガス分離膜モジュ
ール２の非透過ガス出口22での有機蒸気濃度を低濃度に
できる。このガス分離膜モジュール２の非透過ガス出口
22での有機蒸気濃度は、当該ガス分離膜モジュール２の
膜間差圧、従って圧縮機４の加圧力やステージカット
（透過ガス量のモジュールへの供給ガス量に対する比）
によって制御できる。In the above, the gas that has entered the gas separation membrane module 2 flows while contacting the membrane surface, and during this time, the organic vapor permeates the membrane in a larger amount than air. The organic vapor concentration at the outlet 22 can be reduced. Non-permeate gas outlet of this gas separation membrane module 2
The organic vapor concentration at 22 is determined by the transmembrane pressure of the gas separation membrane module 2 and therefore the pressure of the compressor 4 and the stage cut (the ratio of the amount of permeated gas to the amount of gas supplied to the module).
Can be controlled by
上記の有機蒸気に対して選択透過性を有する膜、即
ち、空気よりも有機蒸気のガス透過速度が大きな膜とし
ては、ポリイミド、ポリスルホン、セルロースナイトレ
ート又はセルロースアセテート等の多孔質支持膜とシリ
コーン樹脂、ポリアクリロニトリル・ブタジェン等の半
透膜との複合膜等を使用できる。膜モジュールの構造と
しては、スパィラル膜型、中空糸膜型、管状膜型或いは
プレート型等を使用できる。The above-mentioned membrane having selective permeability to organic vapor, that is, a membrane having a higher gas permeation rate of organic vapor than air is a porous support membrane of polyimide, polysulfone, cellulose nitrate or cellulose acetate, and a silicone resin. And a composite membrane with a semipermeable membrane such as polyacrylonitrile / butadiene. As the structure of the membrane module, a spiral membrane type, a hollow fiber type, a tubular membrane type, a plate type, or the like can be used.
本発明の有機蒸気含有排ガスの処理方法によれば、有
機蒸気含有排ガスから有機蒸気を効率よく回収し得ると
共に大気中に放出するガス中の有機蒸気濃度を低濃度に
して排気処理できる。このことは次ぎの試験結果からも
確認できる。ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the processing method of the exhaust gas containing organic vapor of the present invention, the organic vapor can be efficiently collected from the exhaust gas containing organic vapor, and the exhaust treatment can be performed by reducing the concentration of organic vapor in the gas released into the atmosphere. This can be confirmed from the following test results.
（試験結果） 第１図において、ガス分離膜モジュールには、膜がポ
リスルホン多孔質支持膜とシリコーン樹脂半透膜との複
合膜であり、膜面積が14m2であるスパィラル型膜モジュ
ールを使用し、圧縮機４の加圧力:5kg/cm2・G,ステージ
カット:0.6,透過ガス圧力:0kg/cm2・G,温度:25℃で運転
した。ヘキサン蒸気濃度:20VOL％のヘキサン含有空気を
流量39Nm3/hで供給した。大気に放出するガス分離膜モ
ジュール２の比透過ガスのヘキサン濃度は0.4VOL％であ
り、流量は31Nm3/hであった。凝縮によるヘキサン回収
率は98％であった。(Test Results) In FIG. 1, the gas separation membrane module used was a spiral membrane module having a membrane area of 14 m 2, which is a composite membrane of a polysulfone porous support membrane and a silicone resin semipermeable membrane. The compressor 4 was operated at a pressure of 5 kg / cm 2 · G, a stage cut of 0.6, a permeated gas pressure of 0 kg / cm 2 · G, and a temperature of 25 ° C. Hexane vapor concentration: 20 VOL% hexane-containing air was supplied at a flow rate of 39 Nm 3 / h. The hexane concentration of the specific permeate gas of the gas separation membrane module 2 released to the atmosphere was 0.4 VOL%, and the flow rate was 31 Nm 3 / h. Hexane recovery by condensation was 98%.
上記の実施例においては、ガス分離膜モジュール２
に、有機蒸気に対し選択透過性を有するものを使用し、
透過側の濃縮ガスを圧縮機４の入口側にリターンさせる
と共に非透過ガスを大気中に放出しているが、有機蒸気
含有ガスのベースガス（空気、窒素等の不活性ガス）に
対し選択透過性を有するガス分離膜モジュールを使用
し、第２図に示すように、ガス分離膜モジュール２の非
透過側の有機蒸気濃縮ガスをリターン管６により圧縮機
４の入口側にリターンさせると共に透過側の有機蒸気希
釈ガスを大気中に放出することもできる。In the above embodiment, the gas separation membrane module 2
Use a material that has selective permeability to organic vapor,
Although the concentrated gas on the permeate side is returned to the inlet side of the compressor 4 and the non-permeate gas is released into the atmosphere, the permeate gas is selectively permeated with respect to the base gas of the organic vapor-containing gas (inert gas such as air and nitrogen). As shown in FIG. 2, the organic vapor concentrated gas on the non-permeate side of the gas separation membrane module 2 is returned to the inlet side of the compressor 4 by the return pipe 6 and the permeate side is used. Can be released into the atmosphere.
第３図において、21はガス分離膜モジュール２のガス
供給口を、22は非透過ガス出口を、23は透過ガス出口
を、32は圧力調整弁を、５は冷却器を、51は凝縮液回収
管をそれぞれ示している。In FIG. 3, reference numeral 21 denotes a gas supply port of the gas separation membrane module 2, 22 denotes a non-permeate gas outlet, 23 denotes a permeate gas outlet, 32 denotes a pressure regulating valve, 5 denotes a cooler, and 51 denotes a condensate. Each shows a recovery tube.
（発明の効果） 本発明の有機蒸気含有排ガスの処理方法は上述した通
りの構成であり、ガス分離膜モジュールにより有機蒸気
を濃縮した透過ガスを圧縮冷却により凝縮して有機蒸気
を回収するのみならず、この回収後のガスの圧力でガス
分離膜モジュールの膜間差圧を高くできるから、ガス分
離膜モジュールの透過・分離速度を増大できる。従っ
て、それだけ有機蒸気の処理速度を速くでき、これに伴
い有機蒸気の回収速度を増大できると共に大気中に放出
するガスの有機蒸気濃度を低濃度にできる。(Effect of the Invention) The method for treating an organic vapor-containing exhaust gas of the present invention has the same configuration as described above. If only the permeated gas obtained by concentrating the organic vapor by the gas separation membrane module is compressed and cooled to recover the organic vapor, Instead, the pressure of the gas after recovery can increase the transmembrane pressure of the gas separation membrane module, so that the permeation and separation speed of the gas separation membrane module can be increased. Accordingly, the processing speed of the organic vapor can be increased accordingly, the recovery speed of the organic vapor can be increased, and the concentration of the organic vapor released into the atmosphere can be reduced.
第１図、並びに第２図はそれぞれ本発明において使用す
る異なる有機蒸気含有排ガスの処理装置を示す説明図、
第３図は従来例を示す説明図である。 １……排ガス源、２……ガス分離膜モジュール、４……
圧縮機、５……冷却器、６……リターン管。FIG. 1 and FIG. 2 are explanatory diagrams each showing a different organic vapor-containing exhaust gas treatment apparatus used in the present invention,
FIG. 3 is an explanatory view showing a conventional example. 1 ... exhaust gas source, 2 ... gas separation membrane module, 4 ...
Compressor, 5 ... cooler, 6 ... return pipe.
Claims (1)
加圧して冷却器に導き、該冷却器において有機蒸気を凝
縮回収し、有機蒸気回収後の低濃度ガスをガス分離膜モ
ジュールに導いて分離処理し、有機蒸気濃縮ガスを圧縮
機の入口側に戻すと共に有機蒸気希釈ガスを大気に放出
することを特徴とする有機蒸気含有排ガスの処理方法。An exhaust gas containing organic vapor is pressurized by a compressor and guided to a cooler. The organic vapor is condensed and recovered in the cooler, and the low-concentration gas after the recovery of the organic vapor is guided to a gas separation membrane module. A method for treating an organic vapor-containing exhaust gas, comprising separating the organic vapor-enriched gas to the inlet side of the compressor and discharging the organic vapor-diluted gas to the atmosphere.
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