JP2002011328A

JP2002011328A - 廃棄ガス中に含まれる希薄なガス状炭化水素の処理方法

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Publication number: JP2002011328A
Application number: JP2000197819A
Authority: JP
Inventors: Hideki Sakuma; 秀喜佐久間; Hiroshi Tawara; 弘田原; Hiroshi Nochi; 博史能智
Original assignee: SYST ENJI SERVICE KK; TSURU SACHIKO; Shinko Plantech Co Ltd
Current assignee: SYST ENJI SERVICE KK; TSURU SACHIKO; Raiznext Corp
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2002-01-15
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: JP3421923B2

Abstract

(57)【要約】【課題】廃ガス中に含まれる希薄なガス状炭化水素を
効率よく回収若しくは処理することができ、しかも、処
理後に大気に放散させる廃ガス中のガス状炭化水素を限
りなくゼロにし得る“廃ガスの処理方法”を提供する。【解決手段】３塔式吸脱着法であって、「吸着操作」
「高温脱着操作」「冷却操作」を継続して遂行し得るＡ
塔，Ｂ塔，Ｃ塔の３塔で構成される吸脱着方式。即ち、
(イ)Ａ塔で吸着操作を行い、その間、Ｂ塔→高温脱着操
作，Ｃ塔→冷却操作、(ロ)Ａ塔の吸着操作をＣ塔に切換
え、その間、Ａ塔→高温脱着操作，Ｂ塔→冷却操作，
(ハ)Ｃ塔の吸着操作をＢ塔に切換え、その間、Ａ塔→冷
却操作，Ｃ塔→高温脱着操作を行い、次に、Ｂ塔の吸着
操作をＡ塔に切換え、上記(イ)に戻る操作を繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄ガス中に含ま
れる希薄なガス状炭化水素の処理方法に関し、特に、大
気汚染の原因である有害なガス状炭化水素を含む廃棄ガ
スから、該炭化水素を効率よく分離し、無害化処理する
方法に関する。具体的には、有害なガス状炭化水素とし
て、例えば、発がん性があり、大気公害の原因物質の一
つであるベンゼンやトルエン，メチルエチルケトン，ト
リクロロエチレン，フロン、オレフイン等のガス状炭化
水素を含む廃棄ガスの処理に係り、該炭化水素の濃度を
１００ｐｐｍ以下（好ましくはゼロエミッション）にし
て、大気中に排出するための上記処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】大気公害の元凶物質の一つであるベンゼ
ンやトルエン，塩化メチレン、メチルエチルケトン，ト
リクロロエチレン，フロン，オレフイン類などのガス状
炭化水素については、米国，欧州，日本をはじめとする
先進国では、大気中に放散する濃度を法的に厳しく規制
している。規制値の水準は、各国の事情によつて異なる
が、日本を除く先進諸国では、例えばベンゼンについて
は「５ｐｐｍ以下」であり、日本に於いても環境庁告示
第５号(平成９年２月６日)によれば「３０ｐｐｍ以下」
に規制されるようになった。更に、平成１１年７月に
は、特定化学物質の環境への排出量の把握及び管理の改
善促進に関する法律(ＰＲＴＲ法）が制定され、対象業
種事業者に排出量の届出と公表を義務付けられている。
そこで、今後は、従来の“排出濃度の規制”から“総排
出量の規制”に移行することになった。

【０００３】ところで、かかるガス状炭化水素の発生源
として特に問題視されているのは、例えば、印刷工場や
クリーニング工場，塗装工場など、広く製造を営む工場
のダクト等から大気中に放散されている大量で、しかも
約５０００ｐｐｍ以下の希薄な廃棄ガスであり、工場の
みならず、それ等を貯蔵するタンクから荷揚げする時や
積み卸しする時に発生する廃棄ガスである。

【０００４】「廃棄ガスの処理法に係る従来技術」前述
のようなガス状炭化水素を含む廃棄ガスの無害化処理方
法として、従来から広く用いられている方法は、 (１) ガス分離膜法＋吸着法 (２) 常温吸収・減圧再生法 (３) 活性炭やゼオライト，疎水性シリカゲル等を用い
る吸着法などである。

【０００５】上記方法のうち(１)の方法は、欧州では主
流の技術であつて、廃棄ガスが大量の場合、ガス分離膜
法(加圧膜法)を施した後の処理にポリッシング工程とし
て活性炭吸着法を用いるものである。日本においても、
特公平４−２３５６８号公報や特開平７−２８４６２３
号公報にみられるように、この分野に属する技術が開示
されている。我が国に於いては、これまでに主流を占め
ている技術は、特公昭５４−８６３２号公報や特公昭５
８−２２５０３号公報に記載されているように、廃棄ガ
ス中のガス状炭化水素を特殊な吸収液で洗浄し、吸収液
の再生循環に真空ポンプを使う前記(２)の方法である。

【０００６】一方、米国でもっとも広く採用されている
方法は、前記(３)の吸着法であって、特に活性炭を用い
る吸着法である。（この方法については、特開昭５７−
１４６８７号公報，特開昭５７−４２３１９号公報，特
公昭５９−５０７１５号公報，特公昭５９−５０７１６
号公報，特公平２−４６６３０号公報に開示されてい
る。）しかし、日本においては、この分野での活性炭の
使用が厳しく制限されている現状に鑑み、疎水性シリカ
ゲルや合成ゼオライトを用いる吸着法が広く採用される
ようになった。

【０００７】現在の技術水準では、希薄なガス状炭化水
素を含む大量の廃棄ガスを処理し、そして、大気中に放
散するクリーンなガス中の炭化水素濃度を１００ｐｐｍ
以下にするためには、前記した活性炭を用いる吸着法が
一般に広く採用されている工業的手段である。

【０００８】しかしながら、従来の活性炭による吸着法
では、脱着時のパージガスとして、通常、“スチーム”
を使用しており、そして、脱着に必要なスチームの量と
しては、使用する吸着剤量の約３倍にものぼり、大量を
必要とする。しかも、このスチームが凝縮して水になる
際に、炭化水素を巻き込み混入するので、厳しい水質基
準をクリヤーするには、曝気を併用する活性汚泥法のよ
うな排水処理設備にかなりの負担がかる、という欠点が
あった。また、スチーム脱着後の活性炭吸着剤層を冷却
し乾燥するに要する時間が数時間にも及ぶので、直ぐに
は吸着操作に切り替えれず、その間、他方の吸着塔の吸
着時間を延ばすために、必要量以上の活性炭を装填しな
ければならない、という欠点があつた。

【０００９】その上、大量の曝気に伴って水に溶解した
炭化水素がその中に同伴され、数ｐｐｍのオ−ダ−とは
いえ大気中に放散される不合理性が最近屡々指摘される
ようになった。この不利益性を解消するためには、加熱
空気を用いて再生を行えば良いが、加熱空気は、活性炭
が燃える危険性があるので法規で禁止されているため、
脱着時のパージガスとして、スチームの代わりに“高温
に加熱された窒素”を用い、これを循環使用する方法も
提案されている。しかしながら、循環窒素に蓄積される
希薄なガス状炭化水素の分離には、大型の冷凍機を必要
とし、０℃以下の低温に冷却しなければならなず、寧ろ
不経済であると言える。

【００１０】上記問題点を解決する手段として、本発明
者等は先に、吸着したガス状炭化水素の脱着工程におい
て、酸化触媒および／または光触媒を担持してなる不燃
性固体吸着剤、または、該触媒と不燃性固体吸着剤との
混合物を用い、該炭化水素を系外に取り出すことなく、
脱着塔内で触媒燃焼することによって、ゼロエミツショ
ンを達成できる方法を提案した(特願２０００−１４４
０６４号)。しかしながら、触媒燃焼手段は、ゼロエミ
ツションを達成する手段としては完璧に近いが、酸化触
媒を担持してなる不燃性固体吸着剤の価格がｋｇ当たり
数万円もする現状では、経済的には必ずしも得策とは言
えない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記「廃棄
ガスの処理法に係る従来技術」の項で記述した従来技術
の問題点，欠点に鑑み成されたものであり、前記従来技
術（特開平９−４７６３５号公報や特開平９−５７０６
０号公報などに記載されている方法）の更なる改良を試
みたものである。そして、本発明者等は、大量の廃棄ガ
ス中に含まれる希薄なガス状炭化水素を処理する方法と
して、“吸着操作”“高温脱着(加熱脱着)操作”“冷却
操作”を継続して遂行し得る３塔(Ａ塔，Ｂ塔，Ｃ塔)で
構成される新規な吸脱着方式を見い出し、本発明を完成
させたものである。

【００１２】そして、本発明の目的（技術課題）は、第
１に、従来技術の前記問題点及び欠点を解消し、大気汚
染の原因である有害なガス状炭化水素を含む大量の廃棄
ガスから、該炭化水素を効率よく分離・回収し、また
は、無害化処理する“廃棄ガス中に含まれる希薄なガス
状炭化水素の処理方法”を提供することにあり、第２
に、従来から汎用されている真空ポンプに依存した常温
下での脱着工程やスチ−ムによる脱着工程を必要とせ
ず、脱着時に外部から電磁誘導加熱のような加熱源から
大量の熱を導入し、併せて補助的に真空ポンプを併用す
ることにより、吸着剤層に残存するガス状炭化水素をほ
ぼ完全にパージ排ガスとして系外に排出し、このため、
吸着時においては、吸着剤の中心部(ミクロポア−)付近
にまでガス状炭化水素が浸透してその吸着能力を飛躍的
に向上させ得る上記処理方法を提供することにあり、第
３に、加熱された吸着塔(脱着後の吸着塔)を冷却する間
に、新たに設けた別の吸着塔を用いて吸着させ、順繰り
に“吸着，高温脱着(加熱脱着)，冷却”を遂行せしめる
３塔(Ａ塔，Ｂ塔，Ｃ塔の３塔)で構成される吸脱着方式
からなる上記処理方法を提供することにあり、第４に、
結果的に、吸着時に大気中に放出する廃棄ガス中の残存
ガス状炭化水素濃度を１００ｐｐｍ以下、期待値として
ゼロエミッションにし得る上記処理方法を提供すること
にあり、第５に、毎分数百ｍ³という大量の廃棄ガスを
処理することができる上記処理方法を提供することにあ
り、また、システムを一体化してスキツドに載せられる
ように、可搬可能なようになし得る方法を提供すること
にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る処理方法
は、前記目的、特に前記第１〜第５の目的を達成するた
め、その技術構成は、「吸着と脱着を交互に行う“吸着
剤層を有する吸着装置”を用い、一方の吸着装置(Ａ塔)
にガス状炭化水素を含む廃棄ガスを通過せしめ、該吸着
装置内の吸着剤層にガス状炭化水素を吸着させ、実質的
にガス状炭化水素を含まない廃棄ガスを大気中に放出
し、その間に、他方の吸着装置(Ｂ塔)を脱着に切り換え
ることから成る廃棄ガス中に含まれる希薄なガス状炭化
水素の処理方法において、前記他方の吸着装置(Ｂ塔)内
の吸着剤層に吸着したガス状炭化水素を高温に加熱した
状態で系外に取り出し、次いで、該吸着装置(Ｂ塔)を冷
却して常温に戻し、この間、前記一方の吸着装置(Ａ塔)
の吸着操作を別に設けた吸着装置(Ｃ塔)に切り換え、該
吸着装置(Ｃ塔)により吸着を行わしめ、順繰りに“吸着
操作”“高温脱着(加熱脱着)操作”“冷却操作”を継続
して遂行し得るＡ塔，Ｂ塔，Ｃ塔の３塔で構成される吸
脱着方式からなること」(請求項１)を特徴(発明を特定
する事項)とし、これにより、廃棄ガス中に含まれる希
薄なガス状炭化水素を効率よく回収若しくは処理するこ
とができ、しかも、処理後に大気に放散させる廃棄ガス
中のガス状炭化水素を限りなくゼロにし得る作用効果を
生じる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る処理方法の実
施の形態について、その作用効果を含めて説明すると共
に、本発明をより詳細に説明する。

【００１５】本発明に係る処理方法は、前記したとお
り、“吸着操作”“高温脱着(加熱脱着)操作”“冷却操
作”を継続して遂行し得るＡ塔，Ｂ塔，Ｃ塔の３塔で構
成される吸脱着方式からなること、即ち「３塔式吸脱着
法」を特徴とする。この３塔式吸脱着法について具体的
に説明すると、Ａ塔，Ｂ塔，Ｃ塔は、それぞれ吸着操
作，高温脱着(加熱脱着)操作，冷却操作の順で、各操作
を繰り返す。すなわち、次の(イ)〜(ハ)を繰り返して行
うものである。 (イ)：［Ａ塔が吸着操作を行っている場合］Ａ塔→吸着操作，Ｂ塔→高温脱着(加熱脱着)操作，Ｃ塔
→冷却操作 (ロ)：［Ａ塔の吸着操作をＣ塔に切り換え］Ａ塔→高温脱着(加熱脱着)操作，Ｂ塔→冷却操作，Ｃ塔
→吸着操作 (ハ)：［Ｃ塔の吸着操作をＢ塔に切り換え］Ａ塔→冷却操作，Ｂ塔→吸着操作，Ｃ塔→高温脱着(加
熱脱着)操作次に、Ｂ塔の吸着操作をＡ塔に切り換え、上記(イ)に戻
る。

【００１６】本発明において、好ましい実施の形態は、
前記高温脱着(加熱脱着)操作として、加熱媒体による加
熱および／または予め高温に加熱された空気をパージガ
スとして用い、補助的に真空ポンプを併用することであ
る。このように、補助的に真空ポンプを併用し、そし
て、パージガスとして大量の加熱空気を用いて、ガス状
炭化水素の殆どを系外に排出せしめるために、吸着操作
に切り換え後の吸着剤層においては、吸着剤の細孔、即
ち、マクロポア−，メソポア−，ミクロポア−の全領域
を吸着表面として利用でき、その結果、吸着能力に余裕
が生じるため、処理後に大気中に放散する排ガス中に含
まれるガス状炭化水素濃度を１００ｐｐｍ以下は勿論の
こと、ほぼゼロまでに低減できる作用効果を得ることが
できる。

【００１７】本発明において、高温脱着(加熱脱着)操作
として、より好ましい実施の形態としては、ガス状炭化
水素を吸着した吸着剤層を、電磁誘導加熱方式や加熱コ
イル方式で、予め高温に昇温しておくか、または、併用
して予め高温に加熱された空気を直接に導入することに
よつて、高温下でガス状炭化水素を脱着せしめ、その
際、真空ポンプを併用する。これによって、脱着効果を
著しく促進させることができる。

【００１８】また、吸着剤として、酸化触媒および／ま
たは光触媒を担持させた不燃性固体吸着剤(後記参照)を
装填して脱着する場合は、該吸着剤層を、予め加熱した
酸素含有ガスに接触させる場合において、爆発燃焼の危
険を避けるために、若干気圧を下げ、かつ吸着剤層を、
電気の伝導性が良く断熱性も優れた金属、例えばスポン
ジアルミのような微粒で密に囲うことが好ましい。この
際に、ガス状炭化水素を吸着した吸着剤層を閉鎖系に
し、酸素含有ガスを循環して燃焼させ、燃焼が終了した
時点で開放系系に切り替え、空気を導入して該吸着剤層
を冷却し、その後、吸着処理に移行することが好まし
い。

【００１９】本発明の前記実施の形態について、その作
用効果を含めて更に詳細に説明すると、吸着装置内の吸
着剤層に吸着したガス状炭化水素を脱着する手段とし
て、従来技術のような常温下でパージガスや真空ポンプ
を用いることなく、或いは、高温下でスチームの如き媒
体を使用することなく、ガス状炭化水素を吸着した吸着
剤層を外部加熱手段で加熱し、これと併用して、予め加
熱した空気を吸着剤層と接触させることにより、併せ
て、補助的に真空ポンプを用いることにより、脱着の程
度を完全なものとして排気させることができる。

【００２０】また、特に前記した“高温下でガス状炭化
水素を脱着する方法”では、後に詳記するが、吸着操作
に切り替える場合、高温の状態を保持したままの吸着剤
層では、充分な吸着効果を得ることができないので、脱
着が終了した時点で開放系に切り替え、冷空気を導入し
て該吸着剤層を冷却し、その後、吸着操作に移行する手
段を採用する。この冷却処理に要する時間が長い場合
（脱着時間が吸着に要する時間を超える場合）には、本
発明の３塔方式が特に好適であり、そして、冷却工程に
移行させた吸着塔の上部から常温以下に冷やされた空気
中に少量の水分を添加して過飽和の状態にし、その蒸発
潜熱を利用して冷却効果を早める方法が非常に有効な冷
却手段である(後記“冷却手段について”の項参照)。

【００２１】このような冷却手段は、他の吸着法では考
えられないが、本発明の方法においてそれが可能な理由
は、後記するように、活性炭と違つて吸着剤が疎水性の
シリカゲルや疎水性の合成ゼオライトを使用するためで
ある。水の散布による利点は、冷却効果の促進に留まら
ず、少量の水分が吸着剤にプレコートされるため、吸着
剤層内の静電気の発生を妨げ、更には、吸着時における
異常な温度上昇を抑制する点である(後記“冷却手段に
ついて”の項参照)。

【００２２】本発明で使用する吸着剤の好ましい実施の
形態は、不燃性の個体吸着剤であり、特に、疎水処理さ
れたシリカゲルや合成ゼオライトが望ましい。そして、
環境規制が一段と厳しくなった現在において、上記不燃
性固体吸着剤に酸化触媒および／または光触媒を担持さ
せたもの、または、酸化触媒および／または光触媒と不
燃性固体吸着剤とを装填し、吸着剤層内に吸着されてい
るガス状炭化水素を系外に取り出すことなく、そのまま
触媒燃焼して無害なガスにする方法も本発明の好ましい
実施の形態である。

【００２３】処理すべき廃ガス中に「吸着剤層を有する
吸着装置」を損傷する重合成分が含まれている場合は、
このガスを予め洗浄するか、或いは、予め吸着装置内の
残存空気を窒素で置換しておくか、若しくは、別に設け
た交換可能な吸着剤で捕捉し重合せしめる、等の予備処
理を施すことも本発明の好ましい実施の形態である。こ
の予備処理によつて、廃棄ガス中の有害な炭化水素を、
安全に、しかも容易に、かつ効率よく回収する、或い
は、無害なガスとして廃棄すると共に、吸着時に大気中
に放出する廃棄ガス中の残存ガス状炭化水素濃度を１０
０ｐｐｍ以下、期待値として、概ねゼロにすることがで
きる。

【００２４】以下、本発明の実施の形態について、各項
に分けて更に詳細に説明する。（不燃性固体吸着剤について）本発明において使用する
不燃性固体吸着剤としては、素材が不燃性であつて、廃
棄ガス中の炭化水素ガスと親和性があれば任意に使用す
ることができる。しかし、廃棄ガス中の炭化水素の濃度
が５０００ｐｐｍ以下と希薄な場合は、素材は、安価で
入手が容易な疎水性シリカゲルおよび／または合成ゼオ
ライトが望ましく、特に、疎水性シリカゲルの使用が好
ましい。その理由は、耐熱性および吸着性能が格段に優
れているためである。

【００２５】疎水性シリカゲルとしては、不燃性のシリ
カゲルを沸点の高いトリメチルクロロシラン等のシラン
カップリング剤で疎水化処理したものや、高温で長時間
処理して疎水性，親油性を持たせたものが何れも使用で
きるが、最適な吸着剤としては、ＲＨが５０％以上であ
っても、数％の水しか吸着せず、一方、炭化水素はよく
吸着するような不燃性個体吸着剤である。

【００２６】そもそも、吸着剤として用いられる合成ゼ
オライト，シリカゲル，活性アルミナ等の固体吸着剤
は、ガス状炭化水素と強い親和性を持つ一方、脱湿剤と
しても重用されているものである。そのために、本発明
の実施に際しては、疎水化処理が必須の条件になる。ま
た、合成ゼオライトは別として、それ以外の吸着剤は、
吸着孔径の分布が広いため、吸着箇所の濃度が一様では
なく、ローカルヒーテイングを起こし易い。その中にあ
つて、吸着孔径が１００Åを中心に分布範囲が比較的狭
い疎水性シリカゲル(富士シリシア化学社製の商品名：
キャリアクトＱ−１０)は、本発明を実施するうえで好
ましい吸着剤の一つである。その理由は、疎水性シリカ
ゲルの中ではもつとも水を吸着し難いにも関わらず、分
子径の大きなガス状炭化水素を選択的によく吸着し、し
かも素材の耐熱性が６００℃以上であり、かつ脱着が極
めて容易な性質をもつ疎水性シリカゲルであるからであ
る。

【００２７】また、廃ガス中にオレフイン類等の重合物
質が含まれる場合には、吸着剤層に残存する空気を、吸
着に先き立つて、予め窒素で置換しておくか、ないし
は、強制的に除去することが望ましい。強制的に除去す
る方法としては、比較的重い油による前洗浄、若しくは
容易に取り換え可能な吸着剤、例えば孔径の大きな疎水
性シリカゲル(前記キャリアクトＱ−１０)で前処理し、
この中に重合物質を封入し蓄積せしめ、定期的に交換す
る。

【００２８】（脱着手段について）本発明において、脱
着手段の好ましい実施の形態としては、予め加熱した酸
素含有ガスを用い、吸着剤層に吸着したガス状炭化水素
をパージ効果によつて追い出すと同時に、外部からの熱
源、例えば電磁誘導加熱で吸着剤層の内部温度を望まし
くは１００℃以上に昇温させる。この酸素含有ガスとし
ては、入手が極めて容易な加熱空気、または、この空気
に予め適当な量の酸素を更に含有せしめた加熱空気を用
いることが好ましい。（なお、この空気としては、吸着
剤層から大気中に排出されるクリーンなガスの一部を用
いることもできる。）また、不活性ガス(窒素，炭酸ガ
ス)を使用することもでき、この使用も本発明に包含さ
れるものである。

【００２９】（冷却手段について）高温脱着(加熱脱着)
が終了した吸着塔の冷却には、通常、大量の冷空気を用
いるが、空気の持ち出す顕熱が小さいために(約７Ｋｃ
ａｌ／Ｋｇモル／℃)、所望の時間内に冷却を完了させ
ることに難点がある。そこで、冷却手段としては、冷却
コイル中に水や冷媒を導入し、吸脱着操作時にはバルブ
を閉め、冷却操作時にはバルブを開けて、脱着終了後の
塔内温度を急冷させることも冷却手段の一つであるが、
吸着剤層の内部に冷却コイルを多数配位させるよりも、
大量の空気の持ち出す顕熱を利用するほうが、操作が容
易で、経済的にも好ましい。このために、本発明の好ま
しい実施の形態としては、冷空気中に微細な水滴を共存
させ、水の潜熱をも利用することであり、これによっ
て、冷却時間を大幅に短縮させることができる。なお、
この際、吸着剤層に若干の水がプレコ−トされるが、こ
の現象は寧ろ好ましいといえる。その理由は、廃棄ガス
中にオレフイン類のような重合物質が含まれている場
合、吸着時に、活性炭は重合を促進する活性点を多数含
むために使用できないが、疎水性シリカゲルや合成ゼオ
ライトの場合でも活性点が存在しない訳ではないので、
この場合に、プレコ−トされた水が重合を抑制する効果
を持つためである。

【００３０】（回収手段について）本発明による３塔式
吸脱着法を用いて廃棄ガス中に含まれる希薄なガス状炭
化水素を濃縮し回収する手段としては、加熱された状態
で排出されるパージ排ガスをそのまま冷却するか、沸点
の高い重質油で洗浄するか、もしくは、含まれるガス状
炭化水素が希薄な場合は露点を下げるために加圧した
後、冷却するによって、ガス状炭化水素を凝縮させ、回
収する。未凝縮の排ガスは、そのまま吸着塔の入口に戻
しても良いが、別に設けた光触媒(酸化チタン)層を通過
させることによつて、完全に無害なガスとして処理する
ことの方が望ましい。

【００３１】本発明に係る実施の形態は、以上に詳述し
た通りであるが、尚、本発明に係る方法は、公知のＰＳ
Ａ法やＰＴＳＡ法を適用することができ、その他、ＶＳ
Ａ法，ＶＴＳＡ法などにも適用することができ、これら
の適用も本発明に包含されるものである。また、本発明
は、廃棄ガス中に含まれる希薄なガス状炭化水素を３塔
式吸脱着法を用い、無害なガスとして処理する方法を提
供したものであつて、塗装時に発生する希薄な多成分系
の炭化水素ガスに限らず、ベンゼンやトルエン，トリク
ロロエチレン，メチルエチルケトン、更には、フロンの
ような単一成分、特にオレフインのような反応性を有す
るガス状炭化水素の処理に好適に適用されるものであ
る。

【００３２】

【実施例】次に、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、
本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例
によって限定されるものではない。

【００３３】＜実施例＞図１は、本発明の一実施例であ
る「廃棄ガス中に含まれる希薄なガス炭化水素の処理方
法」を説明するためのフローシート図である。本実施例
では、図１に示すように、電熱コイル(７ａ，７ｂ，７
ｃ)を内蔵し、併せて水滴を含んだ空気の含水空気供給
ライン(８ａ，８ｂ，８ｃ)に連結された吸着塔であるＡ
塔、Ｂ塔、Ｃ塔の３塔を用いた。廃棄ガスは、廃ガスラ
イン１を通して、電磁弁(２ａ，２ｂ，２ｃ)の切り替え
操作で、各塔に流すようにした。また、吸着剤として、
粒径１．３５ｍｍの疎水性シリカゲルＱ−１０（富士シ
リシア化学社製の商品名）を用いた。真空ポンプ４とし
て、堀技研社製のロータリー式回転ポンプを用いた。

【００３４】本実施例において、吸着塔で処理する廃ガ
スは、ベンゼンを約１ｖｏｌ％含み(残りは空気)、２０
Ｌ／分の割合で、廃ガスライン１を通してＡ塔に送気し
た。この際、２ａと１０ａの電磁弁を除いて、すべての
電磁弁を閉め、内蔵している電熱コイル(７ａ，７ｂ，
７ｃ)の電源は、ＯＦＦにしておいた。この状態で、５
分間吸着操作を行わせた後、Ｃ塔に切り替えた。切り替
えの操作は、２ａ，１０ａの電磁弁を閉め、２ｃ，１０
ｃの電磁弁を開け、そして、２ｃと１０ｃ以外の電磁弁
を閉めた状態で、Ｃ塔に廃ガスを送気した。

【００３５】一方、吸着を終えたＡ塔に内蔵する電熱コ
イル７ａの電熱をＯＮにし、約３分間加熱し、１２０℃
になったところで９ａの電磁弁を開け、１２０℃に加温
した空気をＡ塔の頂部から導入する。そして、９ａの電
磁弁の開けると同時に、３ａの電磁弁を開け、真空ポン
プ４を稼働させる。真空ポンプ４からの排ガスは、予め
冷媒(フレオン)によって冷却された気液分離器５に導
き、ここで凝縮しなかった炭化水素ガスは、戻しライン
６を経て、処理すべき元の廃ガスライン１に戻す。

【００３６】脱着に要する時間は、真空ポンプ４の到達
真空度：１５Ｔｏｒｒを目安にし、約２分を要した。こ
こで(５分間経過した時点で)、先のＣ塔が吸着操作を終
えるので、電磁弁２ｂ，１０ｂを開け(２ｂと１０ｂ以
外の電磁弁は閉じる)、Ａ塔ではなく、Ｂ塔に廃ガス
を、廃ガスライン１を通して送気する。先のＡ塔は、こ
の時点では脱着は終了しているが、１２０℃に加温され
たままの状態であって、Ｂ塔が吸着を完了する迄(５分
間)の間で常温状態に戻しておく必要がある(Ｂ塔が吸着
操作を終えた後にＡ塔に切り換えるため)。このため、
スプレーノズル１１で水を散布し、常温の空気と一緒に
して頂部から、含水空気供給ライン８ａの電磁弁を介し
て、Ａ塔に導入する。常温に冷却する迄に要した時間は
約３分であった。

【００３７】本実施例において、脱着塔(吸着塔，冷却
塔を兼ねる)の所要時間は、加熱，エヤーパージの脱着
操作および冷却操作を含め、約８分(５分＋３分)であっ
た。従って、３塔式吸脱着法の採用に伴い、吸着操作へ
の切り換えに約２分間の余裕があり、この切り換えを何
等支障なく直ちに行うことができた。また、吸着時にお
いて、Ａ塔，Ｂ塔，Ｃ塔の各塔の頂部から大気中に排出
されるクリーンな排気ガス中に含まれるベンゼン濃度
は、ガスクロマトグラフで測定して１ｐｐｍ以下であっ
た。

【００３８】＜比較例＞図２は、従来の２塔式吸脱着法
による「廃棄ガス中に含まれる希薄なガス炭化水素の処
理方法」を説明するためのフローシート図である。比較
例では、図２に示すように、２塔(Ａ塔，Ｂ塔)式の従来
の吸脱着法によるものであり、前記実施例と同様、廃ガ
ス中のベンゼン濃度：１ｖｏｌ％，送気量：２０Ｌ／分
とし、真空度の目安を１５Ｔｏｒｒとした。吸着剤に関
しては、粒径２．５〜３ｍｍの疎水性シリカゲルＱ−６
(富士シリシア化学社製の商品名)を用いた。

【００３９】本比較例を図２に従って説明すると、ま
ず、廃ガスは、廃ガスライン２１を通してＡ塔に送気す
る。この際、電磁弁２２ａおよび放散ガスの電磁弁３０
ａは開放されており、電磁弁２２ｂ，２３ａ，３０ｂは
閉じられている。吸着，脱着の切り替え時間は、５分で
あるが、商業プラントの操作条件に合わせて、最初の３
分間は、真空ポンプ４だけを動かして脱着し、真空度が
１５〜２０Ｔｏｒｒに到達した時点(３分後)で、常温空
気供給ライン３１から常温の空気をパージガスとして併
用し、２分間送気した。５分後、Ｂ塔に切り替えて吸着
を継続し、その間、Ａ塔の電磁弁２２ａと放散ガスの電
磁弁３０ａを閉め、電磁弁２３ａを開いて真空ポンプ２
４を稼働させ、脱着操作を継続する。

【００４０】以上のような操作を約８時間繰り返した結
果、吸着塔(Ａ塔，Ｂ塔)の出口から、放散ガスの電磁弁
３０ａ，３０ｂを通して、大気に放散されるガス中のベ
ンゼン濃度は、ガスクロマトグラフで測定して約１０ｐ
ｐｍであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である「廃棄ガス中に含まれ
る希薄なガス炭化水素の処理方法」を説明するためのフ
ローシート図である。

【図２】従来の２塔式吸脱着法による「廃棄ガス中に含
まれる希薄なガス炭化水素の処理方法」を説明するため
のフローシート図である。

【符号の説明】

１，２１廃ガスライン２ａ，２ｂ，２ｃ，２２ａ，２２ｂ電磁弁３ａ，３ｂ，３ｃ，２３ａ，２３ｂ電磁弁４，２４真空ポンプ５，２５気液分離器６，２６未凝縮ガスの戻しライン７ａ，７ｂ，７ｃ電熱コイル８ａ，８ｂ，８ｃ含水空気供給ライン９ａ，９ｂ，９ｃ電磁弁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，３０ａ，３０ｂ放散ガスの
電磁弁１１スプレーノズル３１常温空気供給ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐久間秀喜神奈川県横浜市磯子区新磯子町27−５新潟工事株式会社内 (72)発明者田原弘神奈川県川崎市宮前区宮前平２−２−27 (72)発明者能智博史千葉県市川市塩浜４−２−43−601 Ｆターム(参考） 4D002 AA21 AA33 AA40 AB03 BA04 BA05 BA12 BA13 CA13 DA45 DA46 EA01 EA03 EA04 EA05 EA08 EA13 GA01 GB02 4D048 AA11 AA17 AB01 BA07X CD01 EA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸着と脱着を交互に行う“吸着剤層を有
する吸着装置”を用い、一方の吸着装置(Ａ塔)にガス状
炭化水素を含む廃棄ガスを通過せしめ、該吸着装置内の
吸着剤層にガス状炭化水素を吸着させ、実質的にガス状
炭化水素を含まない廃棄ガスを大気中に放出し、その間
に、他方の吸着装置(Ｂ塔)を脱着に切り換えることから
成る廃棄ガス中に含まれる希薄なガス状炭化水素の処理
方法において、前記他方の吸着装置(Ｂ塔)内の吸着剤層に吸着したガス
状炭化水素を高温に加熱した状態で系外に取り出し、次
いで、該吸着装置(Ｂ塔)を冷却して常温に戻し、この
間、前記一方の吸着装置(Ａ塔)の吸着操作を別に設けた
吸着装置(Ｃ塔)に切り換え、該吸着装置(Ｃ塔)により吸
着を行わしめ、順繰りに“吸着操作”“高温脱着(加熱
脱着)操作”“冷却操作”を継続して遂行し得るＡ塔，
Ｂ塔，Ｃ塔の３塔で構成される吸脱着方式からなること
を特徴とする、廃棄ガス中に含まれる希薄なガス状炭化
水素の処理方法。
【請求項２】前記吸着剤層が不燃性の固体吸着剤から
なることを特徴とする、請求項１に記載の廃棄ガス中に
含まれる希薄なガス状炭化水素の処理方法。
【請求項３】前記吸着剤層が、酸化触媒および／また
は光触媒を担持してなる不燃性の固体吸着剤を充填した
層、または、酸化触媒および／または光触媒と不燃性の
固体吸着剤とを充填した層からなることを特徴とする、
請求項１に記載の廃棄ガス中に含まれる希薄なガス状炭
化水素の処理方法。
【請求項４】前記高温脱着(加熱脱着)操作として、加
熱媒体による加熱および／または予め高温に加熱された
空気をパージガスとして用いることにより行い、脱着時
に、補助的に真空ポンプを併用することを特徴とする、
請求項１に記載の廃棄ガス中に含まれる希薄なガス状炭
化水素の処理方法。
【請求項５】前記吸脱着方式において、廃ガス中の重
合成分を予め除去した後に前記吸着装置で吸着処理する
ことを特徴とする、請求項１に記載の廃ガス中に含まれ
る希薄なガス状炭化水素の処理方法。
【請求項６】前記冷却操作として、大量の空気および
／または水滴と混在してなる過飽和の空気を用いること
を特徴とする、請求項１に記載の廃棄ガス中に含まれる
希薄なガス状炭化水素の処理方法。
【請求項７】前記吸脱着方式において、パージ排ガス
を加圧冷却することにより、ガス状炭化水素を液状にて
回収することを特徴とする、請求項１に記載の廃棄ガス
中に含まれる希薄なガス状炭化水素の処理方法。
【請求項８】前記回収手段により液化しないガス状炭
化水素を再度、吸着装置の入口に戻してリサイクルさせ
ることを特徴とする、請求項７に記載の廃棄ガス中に含
まれる希薄なガス状炭化水素の処理方法。
【請求項９】前記回収手段により液化しないガス状炭
化水素を、光触媒の存在下に、酸化分解して無害なガス
にすることを特徴とする、請求項７に記載の廃棄ガス中
に含まれる希薄なガス状炭化水素の処理方法。
【請求項１０】前記吸着装置から大気に放散するクリ
ーンなガス中の炭化水素濃度を１００ｐｐｍ以下であっ
て、期待値としてゼロエミッションにすることを特徴と
する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の廃棄ガス中
に含まれる希薄なガス状炭化水素の処理方法。