JP2001137646A

JP2001137646A - 排ガスの吸着処理装置及び方法

Info

Publication number: JP2001137646A
Application number: JP32425099A
Authority: JP
Inventors: Yukihisa Sudo; 幸壽須藤; Seiichi Ito; 清一伊藤; Naoki Aihara; 直樹相原
Original assignee: Kureha Techno Engineering Co Ltd
Current assignee: Kureha Techno Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 1999-11-15
Publication date: 2001-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】コストの増大を抑えつつ、排ガス中に含まれ
る被除去成分を従来に比して極めて高い効率で除去で
き、処理後の排ガスを被除去成分の濃度が十分に低減さ
れた清浄ガスとして排出できる連続式の排ガスの吸着処
理装置を提供する。【解決手段】本発明の排ガス処理装置１００（排ガス
の吸着処理装置）は、吸着材９０と排ガス１とが向流接
触して排ガス１中の有機成分９が吸着される吸着部１１
と、吸着材９０から有機成分９を低温で脱着して吸着材
９０を再生する低温脱着部１２と、低温再生吸着材９０
Ｌの一部から有機成分９を高温で更に脱着して吸着材９
０を再生する高温脱着部２２と、低温再生吸着材９０Ｌ
の残部を吸着部１１の返送部１１Ｌに返送する搬送部１
７と、高温再生吸着材９０Ｈを吸着部１１の返送部１１
Ｈに返送する搬送部２７とを備え、排ガス１中の有機成
分９の濃度が十分に低減された清浄ガス１０を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排ガスの吸着処理
装置及び方法に関し、詳しくは、有機成分等の被除去成
分を含む排ガスからそれらの被除去成分を除去する処理
を連続して行う排ガスの吸着処理装置及び方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、有機成分等の被除去成分を含む排
ガスを活性炭等の吸着材を用いて処理する排ガス処理装
置又は方法としては、大別して、バッチ処理型（バッチ
切換え型）と連続処理型が挙げられる。バッチ処理型
は、いわゆる固定床方式の処理を行うものであり、処理
槽に充填した破砕炭又は粒状炭、固定した繊維状活性炭
等を用いて被除去成分の吸着及び脱着を行う方法であ
る。この方式の装置としては、特開昭５２−１３４８７
４号公報、特公昭５８−１８１３１号公報等に記載のも
のがある。一方、連続処理型は、被除去成分の吸着部と
脱着部との間で吸着材を循環させ、排ガスを吸着部に連
続して通気する方式であり、例えば、特公昭５３−８６
６４号公報、特開昭５４−１４５３７４号公報、特公昭
６３−４０７７２号公報に、球状活性炭を用いた多段流
動床吸着・移動床脱着式の方法及び装置が開示されてい
る。

【０００３】ところで、近年、オゾン層破壊や地球温暖
化といった地球レベルの環境問題が危倶されており、地
球環境保全のために、排ガス中に含まれる有機成分等の
濃度をこれまで以上に低減する技術が熱望されている。
これに対し、従来のバッチ処理型の装置又は方法では、
吸着材が破過に至るまで、処理した排ガス中の被除去成
分は概ね低濃度に抑えられる。しかし、再生した吸着材
の温度が十分に低下せず、被除去成分の濃度が高くなっ
てしまうことがあった。その結果、処理した排ガス中の
被除去成分の濃度を、今日望まれるレベルまで十分に低
減できなかった。また、水溶性の被除去成分の回収が困
難であったり、重装備な水処理設備が必要になるといっ
た課題があった。

【０００４】他方、従来の連続処理型の装置又は方法で
は、活性炭の循環量、脱着用ガスの種類、脱着温度（通
常は、２５０℃未満の比較的低温）等の処理条件を被除
去成分の物性に応じて適宜選択することにより、処理し
た排ガス中の被除去成分が所望の濃度となるようにして
いる。処理した排ガス中の被除去成分の濃度は、少なく
とも再生された球状活性炭中に残留する被除去成分と吸
着平衡に達する濃度（平衡濃度）以下とはならない。よ
って、排ガス中の被除去成分の除去効率をより高めるに
は、活性炭中の残留量を極力減らす必要がある。このた
めの有効な手段としては、脱着温度を従来よりも極めて
高温にすることが考えられるが、設備が複雑化且つ大型
化してしまい、処理コストが大幅に増大するといった問
題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、こ
のような事情に鑑みてなされたものであり、コストの増
大を抑えつつ、排ガス中に含まれる被除去成分を従来に
比して極めて高い効率で除去でき、処理後の排ガスを被
除去成分の濃度が十分に低減された清浄ガスとして排出
できる連続式の排ガスの吸着処理装置及び方法を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、活性炭は熱伝
導率が低いことから、高温で脱着させる場合には、高温
脱着部の熱交換部の構造及び加熱方法に問題があって大
型化が非常に困難であり、経済的でもないことを見出し
た。また、排ガスの処理効率を更に高めるために活性炭
の循環量を増大させると、高温までの加熱は極めて困難
であることを確認した。これらの知見に基づき、本発明
者らは、連続処理型の排ガスの吸着処理装置において、
活性炭の循環量や脱着温度等と排ガス中の被除去成分濃
度との関係を見出し、本発明を完成するに至った。

【０００７】すなわち、本発明の排ガスの吸着処理装置
は、被除去成分を含む排ガスが吸着材に接触して被除去
成分が吸着材に吸着され、吸着材に吸着された被除去成
分が脱着されて吸着材が再生され、再生された吸着材が
再び排ガスと接触することにより排ガスを連続して処理
するものであって、吸着材を排ガスが流通する方向と対
向する方向に流動させつつ流下させて排ガス中の被除去
成分が吸着材に吸着される吸着部と、吸着部で被除去成
分を吸着した吸着材の少なくとも一部が移送され、この
吸着材から被除去成分を２５０℃未満の温度で脱着して
吸着材を再生する低温脱着部と、（１）吸着部で被除去成分を吸着した吸着材の全部が低
温脱着部に移送されたときに、低温脱着部で再生された
吸着材の一部が移送され、この吸着材から被除去成分を
２５０℃以上の温度で脱着して吸着材を再生し、又は、（２）吸着部で被除去成分を吸着した吸着材の一部が低
温脱着部に移送されたときに、吸着部で被除去成分を吸
着した吸着材の残部が移送され、この吸着材から被除去
成分を２５０℃以上の温度で脱着して吸着材を再生す
る、高温脱着部と、高温脱着部で再生された吸着材を、
吸着部において排ガスが流通する下流側の端部に返送す
る高温再生吸着材搬送部と、上記（１）の場合に、低温
脱着部で再生された吸着材の残部を、又は、上記（２）
の場合に、低温脱着部で再生された吸着材の全部を、吸
着部において、高温脱着部で再生された吸着材が返送さ
れる位置よりも排ガスが流通する上流側の所定位置に返
送する低温再生吸着材搬送部と、を備えることを特徴と
する。

【０００８】このように構成された排ガスの吸着処理装
置においては、吸着部において排ガスと吸着材とが互い
に対向する方向に移動しながら接触（いわゆる向流接
触）し、排ガス中の被除去成分が吸着材に効率的に吸着
される。被除去成分を吸着した吸着材の全部又は一部
は、低温脱着部に移送され、２５０℃未満の温度（以
下、「低温」という）、好ましくは１００〜２３０℃、
より好ましくは１０５〜１８０℃で被除去成分が脱着さ
れる。

【０００９】一方、低温で再生された吸着材（以下、
「低温再生吸着材」という）中の被除去成分の残存量
は、従来と同程度まで低減される。一方、高温脱着部に
は、吸着部から直接、又は、低温脱着部を経て吸着材が
移送される。この吸着材は、２５０℃以上の温度（以
下、「高温」という）、好ましくは３００〜６００℃、
より好ましくは３５０〜５００℃で被除去成分が脱着さ
れるので、高温で再生された吸着材（以下、「高温再生
吸着材」という）中の被除去成分は十分に低減されて実
質的にほぼゼロとなり得る。

【００１０】高温再生吸着材は、吸着部において排ガス
が流通する下流側の端部、例えば、吸着部が多段流動床
を有するものであればその最上段に返送される。また、
低温再生吸着材は、高温再生吸着材が返送された位置よ
りも排ガスが流通する上流側の所定位置、例えば、吸着
部が多段流動床を有するものであればその中段部に返送
される。

【００１１】よって、低温再生吸着材が返送される吸着
部内の位置では、排ガス中の被除去成分の濃度は少なく
とも低温再生吸着材中に残留する被除去成分と吸着平衡
に達する濃度以下にはならない。この濃度は、従来の低
温で活性炭（吸着材）を再生する装置又は方法で達成さ
れる濃度と同程度となる。したがって、被除去成分を低
濃度で含む排ガスが、低温再生吸着材の返送位置よりも
上流側に返送される。

【００１２】そして、この被除去成分を低濃度で含む排
ガスは、高温再生吸着材と接触する。高温再生吸着材は
低温再生吸着材に比して、残留する被除去成分の量が極
めて少なくされるので、排ガス中に少量含まれる被除去
成分のほぼ全量が高温再生吸着材に吸着されうる。よっ
て、吸着部を通過した排ガス中の被除去成分の濃度は、
従来に比して格段に低減されて実質的にほぼゼロとな
る。

【００１３】ここで、上記（１）で述べた場合には、高
温吸着部で再生される吸着材が低温再生吸着材のみとな
るので、高温脱着部のエネルギー消費量が低減され、或
いは、高温脱着部の小型化が図られる。また、上記
（２）で述べた場合には、低温脱着部における負荷は従
来と同等であるため、低温脱着部は従来と同等規模とさ
れ、これに高温脱着部が追加設置される。この高温脱着
部は、吸着材の全てを高温で再生する場合に比して極め
て小さな規模とすることができる。

【００１４】また、高温脱着部で再生される吸着材の割
合が、低温脱着部で再生される吸着材の０．５〜２０質
量％であるとより好ましい。この割合が２０質量％を超
えると、高温脱着部で消費されるエネルギー量が顕著に
増大するので、排ガス処理におけるエネルギー効率が低
下する傾向にある。一方、この割合が０．５質量％未満
であると、吸着部において、ある程度被除去成分が除去
された排ガス中の被除去成分の濃度を十分に低減するこ
とが困難な傾向にある。

【００１５】さらに、吸着材が球状活性炭であると一層
好ましい。このようにすれば、吸着材の流動性が高めら
れ、特に真球状とすれば流動性が一層高められる。ま
た、破砕炭等に比して粒度の揃った小粒径のものとし易
いので、吸着効率が高められて排ガスの処理速度が向上
される。

【００１６】また、本発明の排ガスの吸着処理方法は、
本発明の排ガスの吸着処理装置を用いたときに好適な排
ガスの吸着処理方法である。すなわち、本発明の排ガス
の吸着処理方法は、被除去成分を含む排ガスを吸着材に
接触させて被除去成分を吸着材に吸着させ、吸着材に吸
着された被除去成分を脱着して吸着材を再生し、再生さ
れた吸着材を再び排ガスと接触させることにより排ガス
を連続して処理する排ガスの吸着処理方法であって、吸
着材を流動させながら、吸着材が流下する方向と対向す
る方向に排ガスを流通させて吸着材と接触させて排ガス
中の被除去成分を吸着材に吸着せしめ、被除去成分を吸
着した吸着材の少なくとも一部から被除去成分を低温で
脱着してこの吸着材を再生し、被除去成分を吸着した吸
着材の残部、又は、低温脱着部で再生された吸着材の一
部、から被除去成分を高温で脱着して吸着材を再生し、
高温で再生された吸着材を、排ガスが流通する下流側の
端部に返送し、低温で再生された吸着材の少なくとも一
部を、高温で再生された吸着材が返送される位置よりも
排ガスが流通する上流側の所定位置に返送することを特
徴とする。

【００１７】さらに、低温で再生される吸着材の０．５
〜２０質量％の吸着材を高温で再生すると好ましく、加
えて、吸着材として球状活性炭を用いるとより好まし
い。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。なお、同一の要素には
同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【００１９】図１は、本発明による排ガスの吸着処理装
置の第１実施形態の概略構成を示すブロック図である。
図１に示すように、排ガス処理装置１００（排ガスの吸
着処理装置）は、吸着部１１と二つの脱着部１２，２２
を備えており、各脱着部１２，２２にそれぞれ回収部１
３，２３が接続されたものである。吸着部１１は、内部
で吸着材９０（後述する高温再生吸着材９０Ｈ及び低温
再生吸着材９０Ｌ）が流動されており、吸着材９０が流
動する方向と対向する方向に有機成分（被除去成分）を
含む排ガス１が流通されている。すなわち、排ガス１
は、吸着部１１内で吸着材９０と向流接触するようにな
ってり、吸着材９０に排ガス１中の有機成分が吸着され
る。そして、吸着部１１を通過した排ガス１は、清浄ガ
ス１０となって排ガス処理装置１００の外部へ排出され
るようになっている。

【００２０】一方、被除去成分を吸着した吸着材９０
は、順次連続して低温脱着部１２へ移送され、低温で有
機成分が脱着されて再生される。低温で再生された吸着
材９０（低温再生吸着材９０Ｌ）の一部は、吸着部１１
に設けられた返送部１１Ｌへ返送され、返送部１１Ｌか
ら吸着部１１の内部へ入る。これら吸着部１１及び低温
脱着部１２は、後述する処理塔１１０内に配置されてい
る。他方、吸着部１１へ搬送された残りの低温再生吸着
材９０Ｌは、高温脱着部２２へ移送され、高温で有機成
分が更に脱着されてより再生される。高温で再生された
吸着材９０（高温再生吸着材９０Ｈ）は、吸着部１１に
設けられた返送部１１Ｈへ返送され、返送部１１Ｈから
吸着部１１の内部へ入る。また、高温脱着部２２は、後
述する処理塔１２０内に配置されている。

【００２１】返送部１１Ｈは、吸着部１１において排ガ
ス１が流通する下流側の端部に設けられており、返送部
１１Ｌは、返送部１１Ｈよりも排ガス１が流通する上流
側で、具体的には吸着部１１の中段部に設けられてい
る。なお、上述の如く、低温再生吸着材９０Ｌ及び高温
再生吸着材９０Ｈは、再生状態が異なるのみであり、説
明の便宜上付した名称であって、以下、両者をまとめて
いうときには、「吸着材９０」と記す。

【００２２】図２は、図１に示す排ガス処理装置１００
のより詳細な構成を示す模式断面図である。図２に示す
ように、排ガス処理装置１００は、滞留部１４、低温脱
着部１２、吸着部１１及び排気部１５が結合された処理
塔１１０と、滞留部２４上に高温脱着部２２が結合され
た処理塔１２０とを備えている。また、低温再生吸着材
９０Ｌの搬送部１７（低温再生吸着材搬送部）が処理塔
１１０に設けられており、処理塔１１０，１２０にわた
って高温再生吸着材９０Ｈの搬送部２７（高温再生吸着
材搬送部）が設けられている。さらに、処理塔１１０，
１２０には、それぞれ被除去成分の回収部１３，２３が
接続されている。また、吸着材９０としては、好ましく
は球状活性炭、特に好ましくは石油ピッチ系の球状活性
炭が用いられる。

【００２３】処理塔１１０に配置された吸着部１１は、
いわゆる多段流動床式の構成を成しており、吸着材９０
が流動する多段トレイ１１ａを有している。また、吸着
部１１は返送部１１Ｌよりも上方で且つ返送部１１Ｈが
設けられた上段部と、返送部１１Ｌを含む下段部に分割
されている。さらに、吸着部１１と低温脱着部１２との
結合部には、吸着材９０が流通できる流通管１６ａ、及
び、排ガス１が流通できる分散部１６ｂが設けられてい
る。

【００２４】この流通管１６ａの側方の処理塔１１０側
壁には、配管４１を通して排ガス１を供給するためのブ
ロアＰ１が接続されている。低温脱着部１２は、複数の
中空管から成る熱交換部１２ａを有しており、中空管の
外部には熱源４から配管４４を通してスチーム等の熱媒
が供給される。この熱交換部１２ａにおいて、吸着材９
０は、２５０℃未満、好ましくは１００〜２３０℃、よ
り好ましくは１０５〜１８０℃に加熱される。また、低
温脱着部１２の下端部にはブロアＰ５ａが設けられた配
管４５ａが接続されており、キャリアガス５が、熱交換
部１２ａ内で且つ中空管の内部へ供給されるようになっ
ている。低温脱着部１２の上端部には、キャリアガス５
を循環させるための配管４５ｃが設けられている。

【００２５】また、処理塔１１０の最下部に位置する滞
留部１４は、低温脱着部１２を流下してきた低温再生吸
着材９０Ｌを一時的に滞留させるためのものである。低
温再生吸着材９０Ｌは、この滞留部１４から、配管５
１，５２，５３、搬送器３ａ及び分離器３ｃで構成され
る搬送部１７を通して吸着部１１に設けられた返送部１
１Ｌを通しての吸着部１１の中段へ返送される。搬送器
３ａには、低温再生吸着材９０Ｌの搬送用ガス２を搬送
器３ａへ供給するためのブロアＰ２ａが接続されてい
る。

【００２６】さらに、処理塔１１０に接続された回収部
１３は、低温脱着部１２から配管４７ａを通して送気さ
れるキャリアガス５中の有機成分９（被除去成分）を凝
縮する凝縮部７ａを有している。凝縮部７ａには、有機
成分９を液化するために冷媒６が流されている。また、
回収部１３は、凝縮された有機成分９を回収するための
回収槽８ａを有している。さらに、配管４８ａから分岐
する配管４７ｃは、キャリアガス５を低温脱着部１２へ
送気するためのものである。そして、回収槽８ａに回収
された有機成分９は配管４９を通して排ガス処理装置１
００の外部へ排出されるようになっている。

【００２７】一方、処理塔１２０に配置された高温脱着
部２２には、先述した搬送部１７を構成する分離器３ｃ
に接続された配管６０を通して低温再生吸着材９０Ｌの
一部が移送される。また、高温脱着部２２は、熱交換部
２２ａを有しており、高温脱着部２２の周囲には、熱交
換部２２ａに接続された電気ヒーター等の熱源７０が設
けられている。この熱交換部２２ａにおいて、移送され
てきた低温再生吸着材９０Ｌは、２５０℃以上、好まし
くは３００〜６００℃、より好ましくは３５０〜５００
℃に加熱される。さらに、高温脱着部２２の下端部には
ブロアＰ５ｂが設けられた配管４５ｂが接続されてお
り、キャリアガス５が熱交換部２２ａ内へ供給されるよ
うになっている。高温脱着部２２の上端部には、キャリ
アガス５を循環させるための配管４５ｄが設けられてい
る。

【００２８】また、高温脱着部２２の下方に結合された
滞留部２４は、高温脱着部２２を流下してきた高温再生
吸着材９０Ｈを一時的に滞留させるためのものである。
高温再生吸着材９０Ｈは、この滞留部２４から、配管６
１，６２，６３、搬送器３ｂ及び分離器３ｄから構成さ
れる搬送部２７を通して処理塔１１０の吸着部２１へ搬
送され、返送部１１Ｈから吸着部１１内へ返送される。
また、搬送器３ｂには、高温再生吸着材９０Ｈの搬送用
ガス２を搬送器３ｂへ供給するためのブロアＰ２ｂが接
続されている。

【００２９】さらに、処理塔１２０に接続された回収部
２３は、処理塔１１０に設けられた回収部１３と同等の
構成を有している。すなわち、高温脱着部２２から配管
４７ｂを通して送気されるキャリアガス５中の有機成分
９を冷媒６により凝縮する凝縮部７ｂ、及び、液化され
た有機成分９を、配管４８ｂを通して回収するための回
収槽８ｂを備えている。また、キャリアガス５を高温脱
着部２２へ送気するための配管４７ｄが、配管４８ｂか
ら分岐して設けられ、回収槽８ｂには、回収された有機
成分９を排ガス処理装置１００の外部へ排出するための
配管４９が接続されている。

【００３０】次に、図２を参照して本発明による排ガス
の吸着処理方法の好適な実施形態について説明する。ま
ず、有機成分９として、例えば、ｎ−ヘキサン等を含む
排ガス１を、ブロアＰ１によって吸着部１１へ導入す
る。排ガス１は、分散部１６ｂを通して、多段流動床を
構成する多段トレイ１１ａを通って上方へ移動する。吸
着部１１の上段部及び下段部の多段トレイ１１ａには、
上方から下方へ向かって高温再生吸着材９０Ｈを流動さ
せ、また、下段部の多段トレイ１１ａには低温再生吸着
材９０Ｌも流動させる。

【００３１】このとき、循環される高温再生吸着材９０
Ｈの低温再生吸着材９０Ｌに対する割合を、好ましく
は、０．５〜２０質量％、より好ましくは２．５〜１０
質量％とする。すなわち、図２に示す配管５３を通して
吸着部１１の中段に返送される低温再生吸着材９０Ｌの
吸着材全量に対する割合を、好ましくは８０〜９９．５
質量％、より好ましくは９０〜９７．５質量％とする。

【００３２】こうして、排ガス１を、順次、低温再生吸
着材９０Ｌ及び高温再生吸着材９０Ｈと向流接触させ
る。吸着部１１の下段部に流動する低温再生吸着材９０
Ｌは、後段の低温脱着部１２において低温で脱着再生さ
れたものであり、従来と同程度の量の有機成分９を吸着
している。また、高温再生吸着材９０Ｈは、高温脱着部
２２において有機成分９の吸着量が低温再生吸着材９０
Ｌに比して極めて低減されるが、吸着部１１の上段部を
流動する間に有機成分９を吸着するので、吸着部１１の
下段部に流動する高温再生吸着材９０Ｈ中は、低温再生
吸着材９０Ｌと同程度の有機成分９を吸着している。

【００３３】これら吸着材９０と接触した排ガス１は、
有機成分９の大部分が除去される。次いで、この排ガス
１を吸着部１１の上段部へ導入し、上段部の多段流動床
を構成する多段トレイ１１ａに沿って流通させる。排ガ
ス１は、高温再生吸着材９０Ｈと向流接触し、残存する
有機成分９が高温再生吸着材９０Ｈにほぼ完全に吸着さ
れる。有機成分９が除去された排ガス１は、清浄ガス１
０として排気部１５から排ガス処理装置１００の外部へ
排出される。なお、図中黒丸で示す吸着材９０は吸着状
態を示し、白丸は脱着状態を示す。

【００３４】一方、吸着部１１で有機成分９を吸着した
吸着材９０を、流通管１６ａを通して自重で低温脱着部
１２へ落下させる。吸着材９０は、下方へ徐々に移動
し、熱交換部１２ａへ達する。熱交換部１２ａには、熱
源４から熱媒であるスチームを供給し、熱交換部１２ａ
内の温度が、２５０℃未満、好ましくは１００〜２３０
℃、より好ましくは１０５〜１８０℃となるように加熱
し、吸着材９０から有機成分９を脱着させる。これによ
り、吸着材９０を全て低温再生吸着材９０Ｌとして再生
させ、図示しない間接冷却部によって冷却した後、滞留
部１４へ導入する。なお、スチームが冷却されて生じた
水は、図示しないドレインへ排出させる。

【００３５】そして、一時的に滞留させた低温再生吸着
材９０Ｌを搬送器３ａへ移送し、ブロアＰ２ａにより圧
縮空気等の搬送用ガス２を搬送器３ａに供給して低温再
生吸着材９０Ｌを更に分離器３ｃへ移送する。このと
き、低温再生吸着材９０Ｌの移送量は、搬送器３ａの移
送量調整部で調整することができる。分離器３ｃへ吹き
上げられた搬送用ガス２及び低温再生吸着材９０Ｌは分
離器３ｃで失速し、一部は吸着部１１へ返送されて再び
吸着部１１の下段部の多段トレイ１１ａを流動する。

【００３６】また、ブロアＰ５ａにより、低温脱着部１
２の下部にキャリアガス５として、被除去成分の物性に
影響を及ぼさないガス、例えば窒素ガスを供給する。キ
ャリアガス５は、熱交換部１２ａを流通し、脱着された
有機成分９を伴って上方へ移動する。このキャリアガス
５を凝縮部７ａへ導入し、凝縮部７ａに、例えばチラー
水といった冷媒６を供給して有機成分９を液化させ、回
収槽８ａへ導入して回収する。回収された有機成分９は
必要に応じて回収槽８ａから外部へ排出させる。

【００３７】他方、分離器３ｃから分岐された低温再生
吸着材９０Ｌの一部を、処理塔１２０の高温脱着部２２
へ移送する。高温脱着部２２では、低温再生吸着材９０
Ｌを流下させ、熱交換部２２ａ内の温度が、２５０℃以
上、好ましくは３００〜６００℃、より好ましくは３５
０〜５００℃となるように電気ヒーター等の熱源７０で
加熱する。こうして、低温再生吸着材９０Ｌに残存する
有機成分９をほぼ完全に脱着して高温再生吸着材９０Ｈ
として再生する。また、脱着させた有機成分９をキャリ
アガス５によって凝縮部７ｂへ移送し、冷却して液化さ
せ、回収槽８ｂへ回収する。また、再生された高温再生
吸着材９０Ｈを、搬送器３ｂへ移送し、搬送器３ｂの移
送量調整部で量を調整して搬送用ガス２によって更に分
離器３ｄへ移送した後、吸着部１１の最上段へ搬送す
る。

【００３８】以上説明した本発明の排ガスの吸着処理装
置及び方法によれば、吸着部１１の下段部において、低
温再生吸着材９０Ｌに排ガス１中の有機成分９の大部分
が吸着され、更に、残りの有機成分９が、吸着部１１の
上段部において、低温再生吸着材９０Ｌよりも有機成分
９の吸着容量が高められた高温再生吸着材９０Ｈに吸着
される。これにより、排ガス１中の有機成分９をほぼ完
全に除去できる高度な排ガス処理が可能となり、従来に
比して有機成分９の濃度が格段に低減された（実質的に
ほぼゼロとなった）清浄ガス１０を得ることができる。
また、吸着部１１において排ガス１と吸着材９０とが向
流接触するので、排ガス１中の有機成分９が吸着材９０
に効率的に吸着される。したがって、排ガス１中の有機
成分９を高度に除去し、高効率で回収することができ
る。

【００３９】また、このような従来よりも極めて高い有
機成分の除去効率を、高温脱着のみではなく、低温脱着
を併用して達成できるので、排ガス処理装置１００全体
のエネルギー効率が高められて、処理コストの増大を抑
制できる。さらに、吸着材９０を全て高温で脱着するに
は、スチーム等の比較的低温で且つ熱容量の大きな熱媒
とその熱源４を用いることができない。この場合、電気
ヒーター等の高温熱源を使用せざるを得ず、設備コスト
及び運転コストが顕著に増大してしまう傾向にある。特
に吸着材９０として活性炭等の熱伝導率の小さい吸着材
を用いる場合には、熱交換部及び熱源の構造が複雑とな
ったり、また、複数台を並設する必要が生じて、設備コ
ストが莫大に増大するおそれがある。

【００４０】これに対し、本発明の排ガス処理装置１０
０では、低温脱着部１２において吸着材９０を脱着再生
する温度（低温）が、２５０℃未満、好ましくは１００
〜２３０℃、より好ましくは１０５〜１８０℃とされて
いるので、低温脱着部１２に用いる熱媒として、電気ヒ
ーター等の熱源７０に比して経済性に優れる（コストが
安価）なスチーム等を用いることができる。よって、全
ての吸着材９０を高温で脱着させる場合に比して、熱源
の設備費が少なくて済むとともに、高温脱着部２２の小
型化が図られる。したがって、排ガス処理装置１００の
設備コスト及び運転コストの増大を抑制できる。

【００４１】さらに、高温脱着部２２で再生される吸着
材９０、すなわち高温再生吸着材９０Ｈの割合が、低温
再生吸着材９０Ｌの好ましくは０．５〜２０質量％とさ
れているので、大部分（好ましくは８０〜９９．５質量
％）の吸着材９０が、低温脱着部１２のみで再生され
る。よって、高温脱着部２２の規模を更に縮小できるの
で、排ガス処理装置１００の設備コストの増大を一層抑
制できる。

【００４２】またさらに、この高温再生吸着材９０Ｈの
割合が２０質量％を超えると、高温脱着部２２で消費さ
れるエネルギー量の顕著な増大を招くおそれがある。一
方、この高温再生吸着材９０Ｈの割合が０．５質量％未
満であると、吸着部１１の下段部を流通してきた排ガス
１中に残存する有機成分９を十分に低減することが困難
な傾向にある。したがって、高温再生吸着材９０Ｈの割
合を、低温再生吸着材９０Ｌの好ましくは０．５〜２０
質量％とすることにより、排ガス処理におけるエネルギ
ー効率の低下を十分に防止できる。

【００４３】さらにまた、高温脱着部２２において低温
再生吸着材９０Ｌを脱着再生する温度（高温）が、２５
０℃以上の温度、好ましくは３００〜６００℃、より好
ましくは３５０〜５００℃とされているので、低温再生
吸着材Ｌに残留した有機成分９の脱着を確実に行うこと
ができる。

【００４４】また、吸着材９０として球状活性炭を用い
た場合には、吸着材９０の流動性が高められるので、排
ガス１と吸着材９０との接触効率が良好となり、吸着効
率が向上される。その結果、排ガス１の処理速度を高め
ることが可能となる。特に、球状活性炭として真球状の
ものを用いると、この傾向が更に顕著となる。また、球
状活性炭を用いると、破砕炭等に比して粒度の揃った小
粒径のものとし易いので、吸着速度が高められて有機成
分９との吸着平衡に達する時間が短縮される。

【００４５】ここで、吸着部１１を構成する多段トレイ
１１ａの段数、低温再生吸着材９０Ｌ及び高温再生吸着
材９０Ｈの返送位置（返送部１１Ｌ，１１Ｈに相当する
位置）は、排ガス１中の被除去成分である有機成分９の
濃度（原ガス濃度）、処理目標の濃度、有機成分９の吸
着特性等から適宜決定することができる。具体例として
は、被除去成分としての有機成分９の吸着特性曲線（吸
着等温線）に吸着効率及び段効率を考慮した図表に、原
ガス濃度及び処理目標濃度（例えば、１ｐｐｍ以下）を
当てはめて、多段トレイの必要段数が決定される。

【００４６】また、低温再生吸着材９０Ｌの返送量は、
被除去成分の負荷量に対する操作吸着量（原ガスと平衡
な吸着量と低温再生吸着材９０Ｌに残る被除去成分量の
差）で決定される。よって、この負荷量を吸着除去する
のに必要十分な量の低温再生吸着材９０Ｌを、吸着部１
１の中段（中段トレイに相当する位置）に返送すること
により、従来の濃度域での吸着除去がなされる。

【００４７】一方、高温再生吸着材９０Ｈの返送量は、
低温再生吸着材９０Ｌが返送された位置における排ガス
１中の被除去成分濃度及び排ガス１の量で決まる負荷量
に対する操作吸着量（中段トレイにおける排ガス１中の
被除去成分濃度と平衡な吸着量と高温再生吸着材９０Ｈ
に残る被除去成分量の差）で決定される。よって、この
負荷量を吸着除去するのに必要十分な量の高温再生吸着
材９０Ｈ（被除去成分が殆ど残っていない（ほぼゼロ）
もの）を、吸着部１１の最上段に返送することにより、
処理後の排ガス１は被除去成分の濃度が十分に低減され
た清浄ガス１０として排出される。なお、高温再生吸着
材９０Ｈは、吸着部１１の上段部で低濃度の吸着を行っ
た後、中段以降のより高濃度の吸着も行うことから操作
吸着量が大きく効率が高められる。

【００４８】また、吸着部１１における低温再生吸着材
９０Ｌの返送位置は、排ガス１中の被除去成分の濃度が
低温再生吸着材９０Ｌに残る被除去成分量と平衡な濃度
に近い多段トレイ１１ａの段とし、且つ、低温再生吸着
材９０Ｌが返送されることにより目標濃度を十分に達成
できる段とする。一方、吸着部１１における高温再生吸
着材９０Ｈの返送位置は、高温再生吸着材９０Ｈを返送
することによって排ガス１中の被除去成分の濃度が十分
に低減された清浄ガス１０として排出できる段数の最上
段とする。このようにして、原ガス中の被除去成分濃度
及び処理目標濃度に応じて、吸着部１１を構成する多段
トレイ１１ａの段数、低温再生吸着材９０Ｌ及び高温再
生吸着材９０Ｈの返送量並びに返送位置を最適化でき
る。

【００４９】図３は、本発明による排ガスの吸着処理装
置の第２実施形態を示すの概略構成を示すブロック図で
ある。排ガス処理装置２００（排ガスの吸着処理装置）
は、吸着部１１で排ガス１中の有機成分（被除去成分）
を吸着した吸着材９０の一部が低温脱着部１２に、残部
が高温脱着部２２へそれぞれ移送されるものである。他
の構成は図１及び２に示す排ガス処理装置１００と同様
である。また、この排ガス処理装置２００においても、
高温脱着部２２へ移送されて高温で再生される吸着材９
０の割合は、好ましくは低温再生吸着材９０Ｌの０．５
〜２０質量％、より好ましくは同２．５〜１０質量％と
することができる。

【００５０】このように構成された排ガス処理装置２０
０によれば、低温再生吸着材９０Ｌが返送部１１Ｌへ返
送されて吸着１１内で有機成分が吸着される。低温再生
吸着材９０Ｌで吸着されなかった有機成分は、吸着部１
１の上段側に返送される高温再生吸着材９０Ｈによって
十分に吸着除去される。したがって、排ガス処理装置２
００においても、排ガス処理装置１００同様に、従来に
比して有機成分の除去効率が格段に高められた高度な排
ガス処理が可能となる。また、高温脱着部２２で再生さ
れる吸着材９０は、吸着材９０の一部、好ましくは低温
再生吸着材９０Ｌの０．５〜２０質量％、より好ましく
は同２．５〜１０質量％であるので、高温脱着部２２の
小型化が図られ、設備規模及びエネルギー消費量の増大
を抑制できる。したがって、コストの増大を十分に抑え
ることが可能となる。

【００５１】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。

【００５２】〈実施例１〉被除去成分として、ｎ−ヘキ
サン２０００ｖｏｌｐｐｍを含む温度２５℃、相対湿度
（ＲＨ）５０％の空気を、図１及び図２に示す構成の排
ガス処理装置１００に連続して供給した。この空気の体
積流量は３０００ｍ³／ｈ（標準状態）とした。また、
処理塔１１０の塔径（外径；以下同様）を１１００ｍｍ
φとし、吸着部１１は１２段の多段トレイ１１ａを有す
る多段流動床式の構成とした（上段部６段、下段部６
段）。この吸着部１１に、吸着材として石油ピッチ系球
状活性炭（呉羽化学工業（株）製；製品名Ｇ−ＢＡＣ）
を流動させた。このときの球状活性炭の全循環流量（質
量流量）は、新炭換算で４００ｋｇ／ｈとした。

【００５３】また、低温脱着部１２の塔径を１０００ｍ
ｍφとし、熱交換部１２ａには熱媒としてスチームを供
給して間接加熱を行った。このときの脱着温度は１６０
℃であり、キャリアガス５として窒素ガスを３８ｍ³／
ｈ（標準状態）の体積流量で循環させた。低温脱着部１
２で再生した球状活性炭は、吸着部１１の多段トレイ１
１ａの下から６段目のトレイに返送して循環させた。こ
のときの球状活性炭の循環流量（質量流量）は、新炭換
算で３８０ｋｇ／ｈ（全循環流量の９５％）とした。

【００５４】一方、高温脱着部２２の塔径を３００ｍｍ
φとし、電気ヒーターによる間接加熱を行った。このと
きの脱着温度は４００℃であり、キャリアガス５として
窒素ガスを２ｍ³／ｈ（標準状態）の体積流量で循環さ
せた。高温脱着部２２で再生した球状活性炭は、吸着部
１１の多段トレイ１１ａにおける最上段のトレイに返送
して循環させた。このときの球状活性炭の循環流量（質
量流量）は、新炭換算で２０ｋｇ／ｈ（低温脱着部１２
における循環流量の５．３％）とした。

【００５５】その結果、吸着部１１の中段位置（多段ト
レイ１１ａの下から６段目の上方）におけるｎ−ヘキサ
ンの濃度は１００ｖｏｌｐｐｍであり、吸着部１１から
排出される排ガス（清浄ガス１０）中のｎ−へキサン濃
度は、１ｖｏｌｐｐｍ以下となった。また、低温脱着部
１２に接続された回収部１３では、ｎ−ヘキサンが２
０．０ｋｇ／ｈ、水が３．０ｋｇ／ｈの質量流量で回収
された。一方、高温脱着部２２に接続された回収部２３
では、ｎ−ヘキサンが３．０ｋｇ／ｈの質量流量で回収
された。こうしてｎ−ヘキサンが合計２３．０ｋｇ／ｈ
の質量流量で回収された。

【００５６】このように、排ガス中のｎ−ヘキサンの濃
度は１ｖｏｌｐｐｍ以下となり、実質的に略ゼロとする
ことができた。このことから、本発明の排ガスの吸着処
理装置及び方法によれば、低温脱着部１２と小型の高温
脱着部２２とを設けることにより、排ガス中の被除去成
分を極めて高い除去効率で除去して回収することができ
ることが確認された。

【００５７】〈実施例２〉図２に示す構成の排ガス処理
装置２００を用いたこと以外は、上記実施例１と同様に
して排ガス処理を行った。この装置では、吸着部１１か
ら低温脱着部１２及び高温脱着部２２へ吸着材９０を分
岐して移送し、このときの低温脱着部１２における球状
活性炭の循環流量（質量流量）は、新炭換算で３８０ｋ
ｇ／ｈ（全循環流量の９５％）とし、高温脱着部２２に
おける球状活性炭の循環流量（質量流量）は、新炭換算
で２０ｋｇ／ｈ（低温脱着部１２における循環流量の
５．３％）とした。

【００５８】その結果、吸着部１１の中段位置（多段ト
レイ１１ａの下から６段目の上方）におけるｎ−ヘキサ
ンの濃度は１００ｖｏｌｐｐｍであり、吸着部１１から
排出される排ガス（清浄ガス１０）中のｎ−へキサン濃
度は、１ｖｏｌｐｐｍ以下となった。また、低温脱着部
１２に接続された回収部１３では、ｎ−ヘキサンが１
８．９ｋｇ／ｈ、水が３．０ｋｇ／ｈの質量流量で回収
された。一方、高温脱着部２２に接続された回収部２３
では、ｎ−ヘキサンが４．１ｋｇ／ｈの質量流量で回収
された。こうして実施例１と同様にｎ−ヘキサンが合計
２３．０ｋｇ／ｈの質量流量で回収された。

【００５９】〈比較例１〉高温脱着部２２の運転を行わ
ず、吸着部と低温脱着部との間で球状活性炭の全量を循
環（循環流量（質量流量）は新炭換算で４００ｋｇ／
ｈ）させたこと以外は、実施例１と同様にして排ガス処
理を行った。その結果、吸着部１１から排出される排ガ
ス中のｎ−へキサン濃度は、１００ｖｏｌｐｐｍであっ
た。また、低温脱着部１２に接続された回収部１３で
は、ｎ−ヘキサンが２１．３ｋｇ／ｈ、水が３．０ｋｇ
／ｈの質量流量で回収された。この結果より、排ガス中
のｎ−ヘキサンの濃度は原ガスの５％まで低減できるも
のの、排出ガス中の濃度は１００ｖｏｌｐｐｍであり、
実施例１と比較すると、その除去性は十分なものではな
いことが確認された。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
排ガス中の被除去成分を吸着した吸着材を低温脱着部及
び高温脱着部において、それぞれ２５０℃未満及び２５
０℃以上の温度で脱着させることにより、吸着材が低温
再生吸着材及び高温再生吸着材として再生される。そし
て、高温再生吸着材を吸着部において排ガスが流通する
下流側の端部に返送し、且つ、低温再生吸着材をより上
流側の所定位置に返送して循環させることにより、コス
トの増大を抑えつつ、排ガス中に含まれる被除去成分を
従来に比して極めて高い効率で連続して除去できる。し
たがって、処理後の排ガスを被除去成分の濃度が十分に
低減された（実質的にほぼゼロ）清浄ガスとして排出で
きる連続式の排ガスの吸着処理装置及び方法を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による排ガスの吸着処理装置の第１実施
形態の概略構成を示すブロック図である。

【図２】本発明による排ガスの吸着処理装置の第１実施
形態の構成を示す模式断面図である。

【図３】本発明による排ガスの吸着処理装置の第２実施
形態の概略構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…排ガス、３ａ，３ｂ…搬送器，３ｃ，３ｄ…分離
器、４，７…熱源、９…有機成分（被除去成分）、１０
…清浄ガス、１１…吸着部、１１ａ…多段トレイ、１２
…低温脱着部、１１Ｌ…返送部、１１Ｈ…返送部、１２
ａ，２２ａ…熱交換部、１３，２３…回収部、１７…搬
送部（低温再生吸着材搬送部）、２７…搬送部（高温再
生吸着材搬送部）、２２…高温脱着部、９０…吸着材、
９０Ｈ…高温再生吸着材（吸着材）、９０Ｌ…低温再生
吸着材（吸着材）、１００，２００…排ガス処理装置
（排ガスの吸着処理装置）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｊ 8/12 ３１１Ｂ０１Ｄ 53/34 １１７Ａ 20/20 20/34 Ｆターム(参考） 4D002 AA33 AB03 AC10 BA04 BA13 BA15 CA08 DA41 DA70 EA03 EA08 GA01 GA02 GB01 GB02 GB03 GB06 GB11 4D012 CA11 CA12 CC07 CC14 CD01 CE01 CE03 CF04 CF08 CF10 CG01 CJ04 CK07 4G066 AA05B CA51 DA02 DA03 GA01 GA22 GA32 GA35 GA37 GA39 4G070 AA01 AB06 BB21 CA13 CB11 CB19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被除去成分を含む排ガスが吸着材に接触
して該被除去成分が該吸着材に吸着され、該吸着材に吸
着された該被除去成分が脱着されて該吸着材が再生さ
れ、再生された吸着材が再び前記排ガスと接触すること
により該排ガスを連続して処理する排ガスの吸着処理装
置であって、前記吸着材を前記排ガスが流通する方向と対向する方向
に流動させつつ流下させて該排ガス中の前記被除去成分
が該吸着材に吸着される吸着部と、前記吸着部で前記被除去成分を吸着した吸着材の少なく
とも一部が移送され、該吸着材から該被除去成分を２５
０℃未満の温度で脱着して該吸着材を再生する低温脱着
部と、前記吸着部で前記被除去成分を吸着した吸着材の残部、
又は、前記低温脱着部で再生された吸着材の一部が移送
され、該吸着材から該被除去成分を２５０℃以上の温度
で脱着して該吸着材を再生する高温脱着部と、前記高温脱着部で再生された吸着材を、前記吸着部にお
いて前記排ガスが流通する下流側の端部に返送する高温
再生吸着材搬送部と、前記低温脱着部で再生された吸着材の少なくとも一部
を、前記吸着部において、前記高温脱着部で再生された
吸着材が返送される位置よりも前記排ガスが流通する上
流側の所定位置に返送する低温再生吸着材搬送部と、を
備えることを特徴とする排ガスの吸着処理装置。
【請求項２】前記高温脱着部で再生される吸着材の割
合が、前記低温脱着部で再生される吸着材の０．５〜２
０質量％であることを特徴とする請求項１記載の排ガス
の吸着処理装置。
【請求項３】前記吸着材が球状活性炭であることを特
徴とする請求項１又は２に記載の排ガスの吸着処理装
置。
【請求項４】被除去成分を含む排ガスを吸着材に接触
させて該被除去成分を該吸着材に吸着させ、該吸着材に
吸着された該被除去成分を脱着して該吸着材を再生し、
再生された吸着材を再び前記排ガスと接触させることに
より該排ガスを連続して処理する排ガスの吸着処理方法
であって、前記吸着材を流動させながら、該吸着材が流下する方向
と対向する方向に前記排ガスを流通させて該吸着材と接
触させて該排ガス中の前記被除去成分を該吸着材に吸着
せしめ、前記被除去成分を吸着した吸着材の少なくとも一部から
該被除去成分を２５０℃未満の温度で脱着して該吸着材
を再生し、前記被除去成分を吸着した吸着材の残部、又は、前記低
温脱着部で再生された吸着材の一部、から該被除去成分
を２５０℃以上の温度で脱着して該吸着材を再生し、前記２５０℃以上の温度で再生された吸着材を、前記排
ガスが流通する下流側の端部に返送し、前記２５０℃未満の温度で再生された吸着材の少なくと
も一部を、前記２５０℃以上の温度で再生された吸着材
が返送される位置よりも前記排ガスが流通する上流側の
所定位置に返送する、ことを特徴とする排ガスの吸着処
理方法。
【請求項５】前記２５０℃未満の温度で再生される吸
着材の０．５〜２０質量％の吸着材を２５０℃以上の温
度で再生することを特徴とする請求項４記載の排ガスの
吸着処理方法。
【請求項６】前記吸着材として球状活性炭を用いるこ
とを特徴とする請求項４又は５に記載の排ガスの吸着処
理方法。