CN101053736B - 含有有机溶剂的空气的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种含有有机溶剂的空气的处理方法，可以应对待处理空气中有机溶剂的浓度的急剧变动，即本发明提供一种即使有机溶剂的浓度急剧变动、净化空气(向大气中排放的处理后的空气)中的有机溶剂的含量也不增加的含有有机溶剂的空气的处理方法。该含有有机溶剂的空气的处理方法是同时进行吸附除去工序、还原工序和燃烧工序的含有有机溶剂的空气的处理方法，其特征在于，把由该吸附除去工序产生的吸附处理空气与由该燃烧工序产生的燃烧炉排放气体混合起来得到混合空气，然后氧化分解该混合空气中的有机溶剂。

Description

含有有机溶剂的空气的处理方法 
技术领域
本发明涉及一种连续进行含有有机溶剂的待处理空气的处理的含有有机溶剂的空气的处理方法，更具体地说涉及一种含有有机溶剂的空气的处理方法，在该方法中，同时且连续进行吸附除去工序、还原工序和燃烧工序，其中，该吸附除去工序利用安放着沸石等吸附剂的吸附构件吸附除去待处理空气中的有机溶剂；该还原工序将吸附了有机溶剂的该吸附构件还原；该燃烧工序使由于吸附构件的还原而产生的含有高浓度有机溶剂的空气中的有机溶剂燃烧。 
背景技术
从液晶、半导体、LED、等离子体显示器、树脂或涂料等的生产工序、或者印刷、涂装或清洗等设备排出含有例如卤化烃、甲苯、醋酸乙酯等有机溶剂的空气(以下也记载为含有有机溶剂的空气)。由于该有机溶剂有害，所以必须用适当的方法除去该生产工序或印刷、涂装或清洗等设备的排出空气中的有机溶剂。 
因此，以往一直都使用如下的含有有机溶剂的空气的处理方法：利用具有设置了安放着沸石等吸附剂的吸附构件的吸附装置、和填充了氧化催化剂的燃烧炉的含有有机溶剂的空气的处理系统，同时且连续地进行吸附除去工序、还原工序和燃烧工序，其中，该吸附除去工序把含有有机溶剂的待处理空气通入吸附构件，吸附并除去待处理空气中的该有机溶剂；该还原工序把还原空气通入吸附了有机溶剂的吸附构件，来还原该吸附构件；该燃烧工序把由该还原工序产生的浓缩空气供给燃烧炉，使该浓缩空气中的有机溶剂燃烧掉。 
参照图4来说明现有的含有有机溶剂的空气的处理方法，图4是现有的含有有机溶剂的空气的处理方法的流程图。图4中，现有的含有有机溶剂的空气的处理系统50具有：设置有被分割为吸附区和还原区的吸附构件的吸附装置41；填充着氧化催化剂的燃烧炉42。在该吸附装置41中，把待处理 空气I通入该吸附区，吸附并除去待处理空气I中的有机溶剂，同时把还原空气J通入还原区，还原吸附了有机溶剂的吸附构件。还原吸附构件用的还原空气J从该吸附装置41作为含有高浓度有机溶剂的浓缩空气而被排出，该浓缩空气通过浓缩空气送气管47向燃烧炉42供给。并且，在燃烧炉42中，使浓缩空气中的有机溶剂燃烧，从而除去浓缩空气中的有机溶剂，并且从该燃烧炉42把燃烧炉排放气体L排放出去。 
这样，用现有的含有有机溶剂的空气的处理方法，在吸附装置41处理待处理空气I而产生的吸附处理空气K、和该燃烧炉排放气体L都被排放到大气中。 
由于在该燃烧炉中用氧化催化剂燃烧有机溶剂，所以会引起极大的发热，而将该氧化催化剂烤至高温。通常，采用白金催化剂作为该氧化催化剂，所以，该氧化催化剂的使用温度的上限是500℃，一旦氧化催化剂的温度超过500℃，就会引起该催化剂的性能下降(热劣化)。因此，为了使氧化催化剂的温度不超过500℃，必须控制该氧化催化剂的温度。测定燃烧炉的排放气体的温度，根据排放气体的温度来调节供给该燃烧炉的空气的温度，从而控制氧化催化剂的温度。供给燃烧炉的空气的温度通常是250～300℃。 
在上述现有的含有有机溶剂的空气的处理方法中，一旦供给燃烧炉的空气中的有机溶剂的浓度过高，就不能在燃烧炉中使有机溶剂完全燃烧。也就是说，用燃烧炉可处理的空气中的有机溶剂的浓度(含量)存在上限。 
从该生产工序等排放出来的含有有机溶剂的空气、即待处理空气中的有机溶剂的浓度当然会变动，当该待处理空气中的有机溶剂的浓度变高时，在燃烧炉中被处理的空气中的有机溶剂的浓度也变高。在供给燃烧炉的空气中的有机溶剂的浓度上升小的情况下，取入外部气体而使有机溶剂的浓度降下来，可以降到燃烧炉的处理极限浓度以下，从而来应对。但是，因工序故障引起的浓度变动的浓度上升显著，所以必须取入极多的外部气体来稀释，然而燃烧炉的处理量有限，所以被取入的外部气体的量有限，因此存在通过取入外部气体进行稀释而无法应对的情况。 
这种情况下，由于超过该燃烧炉的处理极限浓度的含有有机溶剂的空气被送到燃烧炉中，所以在该燃烧炉中不能完全燃烧有机溶剂，未燃烧的有机溶剂混入到燃烧炉的排放气体中。因此，存在含有未燃烧的有机溶剂的燃烧炉的排放气体被排放到大气中的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以应对待处理空气中的有机溶剂浓度的急剧变动的含有有机溶剂的空气的处理方法，也就是提供这样一种含有有机溶剂的空气的处理方法，即使有机溶剂的浓度急剧变动也不会增加向大气中排放的处理后的空气中的有机溶剂的含量。 
为解决上述现有技术中的问题，本发明的发明人潜心研究的结果发现只要把在吸附装置中处理后的吸附处理空气和在燃烧炉中处理后的燃烧炉排放气体混合起来而得到混合空气，再用氧化分解过滤器等对该混合空气进行氧化分解，即使燃烧炉的排放气体中的有机溶剂的含量急剧变动，净化空气中的有机溶剂的含量也不会增加，而能够稳定地进行处理；从而完成了本发明。 
即，本发明(1)提供一种含有有机溶剂的空气的处理方法，具有吸附除去工序、还原工序和燃烧工序；其中，该吸附除去工序把含有有机溶剂的待处理空气通入吸附构件，吸附除去该待处理空气中的该有机溶剂；该还原工序把还原空气通入吸附了该有机溶剂的该吸附构件，来使该吸附构件还原；该燃烧工序把该还原工序中产生的浓缩空气供给到填充了氧化催化剂的燃烧炉内，使该浓缩空气中的该有机溶剂燃烧；同时进行该吸附除去工序、该还原工序和该燃烧工序，其特征在于，把由该吸附除去工序产生的吸附处理空气与由该燃烧工序产生的燃烧炉排放气体混合起来而得到混合空气，然后通过氧化过滤器氧化分解该混合空气中的该有机溶剂。 
本发明(2)提供的是本发明(1)记载的含有有机溶剂的空气的处理方法，其特征在于，使外部气体流入所述燃烧炉排放气体中而将该外部气体与所述燃烧炉排放气体混合起来，同时将所述燃烧炉排放气体的一部分取出，作为所述还原空气而返送回去。 
按照本发明的含有有机溶剂的空气的处理方法，能够提供一种可以应对待处理空气中有机溶剂浓度的急剧变动的含有有机溶剂的空气的处理方法，即，提供这样一种含有有机溶剂的空气的处理方法，即使有机溶剂的浓度急剧变动也不会增加向大气中排放的处理后的空气中的有机溶剂的含量。 
附图说明
图1是表示本发明的含有有机溶剂的空气的处理方法的实施例的流程图。 
图2是表示设置在吸附装置内部的吸附构件的示意图。 
图3是表示本发明的含有有机溶剂的空气的处理方法中，把燃烧炉排放气体作为还原空气返送回去的情况的方式例的流程图。 
图4是表示现有的含有有机溶剂的空气的处理方法的流程图。 
具体实施方式
在本发明的含有有机溶剂的空气的处理方法中，具有吸附除去工序、还原工序和燃烧工序，其中，该吸附除去工序把含有有机溶剂的待处理空气通入吸附构件，将该待处理空气中的有机溶剂吸附除去；该还原工序把还原空气通入吸附了该有机溶剂的该吸附构件，使吸附构件还原；该燃烧工序把该还原工序中产生的浓缩空气供给到燃烧炉中，使该浓缩空气中的该有机溶剂燃烧，同时进行该吸附除去工序、该还原工序和该燃烧工序，其特征是，把由该吸附除去工序产生的吸附处理空气与由该燃烧工序产生的燃烧炉排放气体混合起来而得到混合空气，然后氧化分解该混合空气中的该有机溶剂。 
参照图1来说明本发明的含有有机溶剂的空气的处理方法。图1是表示本发明的含有有机溶剂的空气的处理方法的实施例的流程图。在图1中，含有有机溶剂的空气处理系统20具有同时进行待处理空气A中的有机溶剂的吸附除去和吸附了有机溶剂的吸附构件的还原的吸附装置1、填充了氧化催化剂的燃烧炉2、氧化分解过滤器3、把待处理空气A供给吸附装置1的吸附区的待处理空气供给管7、连接吸附装置1的吸附区与氧化分解过滤器3的吸附处理空气送气管8、将外部气体D1供给吸附装置1的净化区的净化空气供给管13、从吸附处理空气送气管8分支出来而连接到吸附装置1的净化区(purge zone)的净化空气排出管14、把还原空气B供给吸附装置1的还原区的还原空气供给管9、连接吸附装置1的还原区与燃烧炉2的浓缩空气送气管10、从吸附处理空气送气管8分支出来而连接到燃烧炉2的燃烧炉排放气体送气管11和从氧化分解过滤器3向大气放出净化空气C的净化空 气放出管12。此外，在吸附处理空气送气管8上附设有第一送气扇4；在浓缩空气送气管10上附设有第二送气扇5；在燃烧炉排放气体送气管11上附设有第三送气扇6。 
第一送气扇4吸引待处理空气A并送到吸附装置1的吸附区，将待处理空气A中的有机溶剂吸附在吸附装置1的吸附构件上，由此来进行的吸附除去工序。待处理空气A在通过吸附装置1时，有机溶剂被除去，并作为吸附处理空气E从吸附装置1被排放出去。然后，通过第一送气扇4把吸附处理空气送到氧化分解过滤器3。通常，供给到吸附装置1时的待处理空气A的温度是0～50℃，最好是20～30℃，吸附处理空气E的温度通常是20～60℃。另外，如图1所示，在含有有机溶剂的空气处理系统20中，在吸附装置1的吸附构件中设置净化区，并向净化区供给外部气体D1，冷却在还原区被加热了的吸附构件，通过净化空气排气管14把净化区的排出空气G混合到吸附处理空气中，但设置净化区来进行净化是任意的。 
此外，与吸附除去工序同时，第二送气扇5吸引还原空气B并送到吸附装置1的还原区，将吸附装置1的吸附构件吸附的有机溶剂移动到还原空气中，由此进行还原吸附构件的还原工序。还原空气B在通过吸附装置1时，从吸附构件收取有机溶剂，并作为含有有机溶剂的浓缩空气F从吸附装置1排放出去。然后，通过第二送气扇5把浓缩空气F送到燃烧炉2中。通常，供给到吸附装置1时的还原空气的温度是120～300℃，最好是180～200℃。 
然后，把浓缩空气F送到燃烧炉2中，进行使浓缩空气F中的有机溶剂燃烧的燃烧工序。通过进行燃烧工序来除去浓缩空气F中的有机溶剂。通常，供给到燃烧炉2时的浓缩空气F的温度是30～70℃，燃烧炉排放气体H的温度通常是300～600℃。 
在本发明的含有有机溶剂的空气的处理方法中，同时进行吸附除去工序、还原工序和燃烧工序；通过第三送气扇6把由燃烧工序产生的燃烧炉排放气体H送到吸附处理空气送气管8中，并混合到吸附处理空气E中而得到混合空气，然后，用氧化分解过滤器3将混合空气氧化分解而除去混合空气中的有机溶剂。通过氧化分解过滤器3的混合空气成为净化空气C，并从净化空气放出管12被排放到大气中。通常，供给到氧化分解过滤器3时的净化空气的温度是100～150℃。另外，通过把吸附处理空气和燃烧炉排放气体 混合起来就能够使混合空气达到规定的温度，同时，进一步混合外部气体也能够调节混合空气的温度。 
在本发明的含有有机溶剂的空气的处理方法中，由于把燃烧炉排放气体混合到有机溶剂含量少的吸附处理空气中，所以，即使因工序故障等而使燃烧炉排放气体中的有机溶剂的含量急剧增高，混合空气中的有机溶剂的含量的变化也不大。因此，即使在工序故障时，由于混合空气中的有机溶剂的含量不会超过氧化分解过滤器的处理能力，所以用氧化分解过滤器能够进行恰当的处理，该净化空气中的有机溶剂的含量也不会变高。因此，采用本发明的含有有机溶剂的空气的处理方法，向大气中排放的净化空气中的有机溶剂的含量极少，而且其变动也不大。 
此外，通常，供给到氧化分解过滤器时的混合空气的温度是100～150℃，吸附处理空气的温度通常是30～50℃，燃烧炉排放气体的温度通常是300～600℃，所以即使不加热混合空气也能够使混合空气的温度达到规定的温度，因此，热效率变高。 
此外，由于吸附处理空气也用氧化分解过滤器来处理，所以与现有的处理含有有机溶剂的空气的系统相比，能够减少净化空气中的有机溶剂的含量。 
在吸附装置1的内部安装有图2所示的吸附构件21。吸附构件21具有用来使待处理空气A、还原空气B和净化用的外部气体D1通过的通气空腔。此外，在吸附构件21中安放着沸石等吸附剂。而且，吸附构件21的待处理空气A的供给侧的开口面27a被隔板22分割为吸附区24、还原区23和净化区28；还原气体D1的供给侧的开口面27b也被隔板分割为吸附区24、还原区23和净化区28。此外，吸附构件通过未图示的转轴安装在吸附装置1上，以便可用马达26转动。 
从开口面27a侧把待处理空气A通到吸附区24，从而将待处理空气A中的有机溶剂吸附在安放于吸附构件21中的吸附剂上，吸附并除去了有机溶剂的吸附处理空气E从开口面27b被排放出去。然后，马达26使吸附构件21转动，从而使在吸附区24吸附了有机溶剂的吸附剂移动到该还原区23。而且，将加热后的还原空气B从开口面27b侧送到还原区23，从而有机溶剂从吸附剂移动到还原空气B中，使吸附剂还原，然后从开口面27a把含有 有机溶剂的浓缩空气F排放出去。接着，通过马达26使吸附构件21转动，被还原的吸附剂向净化区28移动，被外部气体D1冷却。然后，被冷却了的吸附构件再次移动到吸附区24。 
不特别限定吸附构件21，可列举的有例如在把由陶瓷纤维、玻璃纤维等纤维织布或无纺布形成为波纹状的蜂窝结构而得到的多孔纤维质载体上安放着吸附剂的吸附构件，或者在将铝箔等金属箔形成为波纹状的蜂窝结构而得到的金属蜂窝载体上安放着吸附剂的吸附构件等。不特别限定该吸附剂，可列举的有例如沸石、活性炭、氧化硅胶、活性氧化铝等。 
不特别限定填充在该燃烧炉2内的氧化催化剂，可列举的有例如把白金、钯、锰、铁等安放在堇青石载体上的催化剂。 
此外，在图1所示的含有有机溶剂的空气的处理系统20中，采用氧化过滤器来氧化分解混合空气中的有机溶剂，但是，作为氧化过滤器，可以列举的有把白金等贵金属或钯、锰、镍等过渡金属作为金属催化剂单独或组合起来安放在氧化铝、二氧化硅等多孔陶瓷、碳纤维、碳纸之类的载体上的氧化过滤器，但是并不限定于此，此外可以列举的有活性炭、沸石、氧化硅胶、活性氧化铝等。 
待处理空气A的供给量对还原空气B的供给量的比(待处理空气A/还原空气B)最好为3～15，特别优选5～10。提高了下述效果：待处理空气A的供给量对还原空气B的供给量的比处于上述的范围内，由此，即使待处理空气中的有机溶剂的含量发生变动，净化空气中的有机溶剂的含量的变化也不大。 
此外，如图3所示，采用本发明的含有有机溶剂的空气的处理方法可以使外部气体流入燃烧炉排放气体中而把外部气体与燃烧炉排放气体混合起来，同时，可以提取出燃烧炉排放气体的一部分，作为还原空气送返回去。图3是本发明的含有有机溶剂的空气的处理方法中，把燃烧炉排放气体作为还原空气返送回去的情况的方式例的流程图。含有有机溶剂的空气处理系统40具有在燃烧炉2的后段从燃烧炉排放气体送气管11分支出来的外部气体供给管33、在外部气体供给管33的分叉点之后的后段从燃烧炉排放气体送气管11分支并连接在吸附装置1的还原区的燃烧炉排放气体返送管31；此外，与上述的含有有机溶剂的空气的处理系统20是一样的。在外部气体供 给管33上附设有第一阀门34，而在燃烧炉排放气体返送管31上附设有第二阀门32。 
并且，调节第二阀门32，从燃烧炉排放气体送气管11提取出燃烧炉排放气体的一部分(以下也称为返送燃烧炉排放气体B2)，并将其作为还原空气，用燃烧炉排放气体返送管31返送到吸附装置1的还原区去进行吸附除去工序、还原工序、燃烧工序和用氧化过滤器3的混合空气的氧化分解。此外，在送返回燃烧炉排放气体的同时，调节第一阀门34，从外部气体供给管33取入与燃烧炉排放气体的送返量同量的外部气体D2，并混合到燃烧炉排放气体内。 
一旦待处理空气中的有机溶剂的浓度因工序故障而急剧升高，燃烧炉排放气体中的有机溶剂的浓度也会升高，但是此时的燃烧炉排放气体中的有机溶剂的浓度是作为吸附构件的还原空气没有问题的程度的浓度，所以能够将燃烧炉排放气体(返送燃烧炉排放气体B3)用作还原空气。 
由于用来还原吸附装置1的吸附构件的还原空气通常是180～300℃，所以在将外部气体用作还原空气的情况下，在供给吸附装置1之前必须把外部气体加热。可是，在送回燃烧炉排放气体，作为还原空气使用的情况下，用外部气体把300～600℃的燃烧炉排放气体的温度降低，用作温度调节，所以不必进行加热。因此，热效率高这一方面，将燃烧炉排放气体的一部分用作还原空气返送回去是很好的方法。 
下面，列举实施例来更具体地说明本发明，但是这仅仅是示例，并不限定本发明。 
(实施例1) 
用图3所示的含有有机溶剂的空气处理系统，按表1所示的条件处理含有有机溶剂的空气，其结果示于表2。 
·吸附装置1 
载体：准备在由二氧化硅氧化铝纤维制成的纸(厚度0.2mm、空隙率90％)构成的直径400mm、通气方向长度400mm的转子形状的蜂窝结构载体。 
被安放的吸附剂：ZSM-5型沸石(组分：Al0.64Si95.36O192) 
吸附区、还原区和净化区之比：3∶1∶1 
·燃烧炉2 
填充催化剂：堇青石安放白金催化剂 
填充层：直径0.5m×长度1m 
·氧化分解过滤器3 
镍安放多孔陶瓷 
直径0.5m、厚度100mm 
【表1】 
  吸附装置1
  待处理空气A(吸附区)
  所含的有机溶剂   下述1)
  有机溶剂含量(g/m3)   0.0021
  供给温度(℃)   30
  供给量(m3/分)   50
  返送燃烧炉排放气体B2(还原区)
  供给温度(℃)   180
  供给量(返送量)(m3/分)   5
  燃烧炉2
  浓缩空气的供给温度(℃)   50
  浓缩空气的供给量(m3/分)   5
  催化剂层的温度(℃)   300
  氧化分解过滤器3
  混合空气的供给温度(℃)   100～150
  混合空气的供给量(m3/分)   60
  外部气体D1(净化区)
  外部气体D1的供给温度(℃)   30
  外部气体D1的供给量(m3/分)   5
  外部气体D2(外部气体供给管33)
  外部气体D2的供给温度(℃)   30
  外部气体D2的供给量(m3/分)   5
1)所包含的有机溶剂：甲苯、异丙胺、丁酮和醋酸乙酯 
【表2】 
  吸附处理空气E
  有机溶剂的含量(g/m3)   0
  温度(℃)   30
  返送燃烧炉排放气体B2(还原空气)
  有机溶剂的含量(g/m3)   0
  温度(℃)   180
  吸附装置1排出侧的浓缩空气F
  有机溶剂的含量(g/m3)   0.176
  温度(℃)   50
  燃烧炉2排出侧的燃烧炉排放气体H
  有机溶剂的含量(g/m3)   0
  温度(℃)   300～600
  净化空气C(氧化过滤器3排出侧)
  有机溶剂的含量(g/m3)   0
  温度(℃)   50

Claims (2)

1.一种含有有机溶剂的空气的处理方法，包括如下工序：
吸附除去工序，将含有有机溶剂的待处理空气通入吸附构件，将该待处理空气中的该有机溶剂吸附除去；
还原工序，把还原空气通入吸附有该有机溶剂的该吸附构件，将该吸附构件还原；
燃烧工序，向填充了氧化催化剂的燃烧炉供给在该还原工序中产生的浓缩空气，使该浓缩空气中的该有机溶剂燃烧，
同时进行该吸附除去工序、该还原工序以及该燃烧工序，
其特征在于，
将由该吸附除去工序产生的吸附处理空气与由该燃烧工序产生的燃烧炉排放气体混合起来而得到混合空气，然后通过氧化过滤器将该混合空气中的该有机溶剂氧化分解。
2.根据权利要求1所述的含有有机溶剂的空气的处理方法，其特征在于，使外部气体流入所述燃烧炉排放气体中而将该外部气体与所述燃烧炉排放气体混合起来，同时将所述燃烧炉排放气体的一部分抽出，作为所述还原空气而返送回去。
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