JP2002035542A - Method for treating lean gaseous hydrocarbon contained in waste gas and apparatus for practicing the method - Google Patents

Method for treating lean gaseous hydrocarbon contained in waste gas and apparatus for practicing the method

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JP2002035542A
JP2002035542A JP2000317704A JP2000317704A JP2002035542A JP 2002035542 A JP2002035542 A JP 2002035542A JP 2000317704 A JP2000317704 A JP 2000317704A JP 2000317704 A JP2000317704 A JP 2000317704A JP 2002035542 A JP2002035542 A JP 2002035542A
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adsorption
waste gas
adsorbent
gas
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Hiroshi Tawara
弘 田原
Hiroshi Nochi
博史 能智
Hideki Sakuma
秀喜 佐久間
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NIIGATA CONSTRUCTION CO Ltd
SYST ENJI SERVICE KK
TSURU SACHIKO
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NIIGATA CONSTRUCTION CO Ltd
SYST ENJI SERVICE KK
TSURU SACHIKO
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waste gas treatment method whereby a large amount of a waste gas containing lean gaseous hydrocarbons can be safely, easily, and efficiently treated to separate the gaseous hydrocarbons, the remaining gaseous hydrocarbon concentration of the waste gas discharged into air after the treatment can be decreased to 100 ppm or below, if possible, to zero-emission and to provide an apparatus for practicing the method. SOLUTION: This method comprises (1) using adsorption towers 1a and 1b; (2) packing each of the towers 1a and 1b with an oxide-catalyst-carrying hydrophobic silica gel and zeolite Y laid thereon; (3) allowing each tower to alternately perform adsorption and desorption, the changeover between which is performed by automatically actuating a valve (ii) according to the command of 'the concentration at break-through of the adsorbent layer' predicted from the data log in the form of an electric signal taken from the control panel; and (4) during desorption, using preheated air having a purge effect as a combustion medium gas to catalytically combusting the gaseous hydrocarbons held in the adsorbent layer into harmless gases, which are then discharged into the atmosphere.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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および装置に関
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
害化処理する方法および装置に関する。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
記処理方法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for treating lean gaseous hydrocarbons contained in waste gas, and more particularly to a method for treating waste gas containing harmful gaseous hydrocarbons that cause air pollution. The present invention relates to a method and an apparatus for efficiently separating and detoxifying the hydrocarbon. Specifically, as a harmful gaseous hydrocarbon, for example, carcinogenic,
Benzene and toluene, which are one of the substances causing air pollution,
The present invention relates to the treatment of waste gas containing gaseous hydrocarbons such as methyl ethyl ketone, trichloroethylene, chlorofluorocarbon, olefin, etc., wherein the concentration of the hydrocarbons is reduced to 100 ppm or less (preferably zero emission), and the above-mentioned treatment method for discharging into the atmosphere. Related to the device.

【0002】[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
者に排出量の届けを義務ずけることになつた。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
る。
2. Description of the Related Art For gaseous hydrocarbons, such as benzene, toluene, methylene chloride, methyl ethyl ketone, trichloroethylene, chlorofluorocarbons, and olefins, which are one of the main causes of air pollution, developed countries such as the United States, Europe, and Japan. Strictly regulates the concentration of air emitted into the atmosphere. Although the level of the regulation value varies depending on the circumstances of each country, in advanced countries other than Japan, for example, benzene is “5 ppm or less”, and even in Japan, the Environment Agency Notification No. 5 (February 1997) 6th) "30ppm or less"
Became regulated. Furthermore, in July 1999, a law (PRTR Law) was enacted to promote the improvement and improvement of the management and management of the release of specified chemical substances into the environment, which would require companies to report their emissions. Was. It will shift from the conventional regulation of emission concentration to regulation of total emission.

【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,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50
00ppm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。
[0003] By the way, as a source of the generation of such gaseous hydrocarbons, a particular problem is, for example, emission from the ducts of printing factories, cleaning factories, painting factories, factories that widely perform manufacturing, and the like into the atmosphere. Large and about 50
It is a waste gas of less than 00 ppm and is generated not only at factories but also at the time of unloading and unloading from tanks storing them.

【0004】「廃棄ガスの処理方法に係る従来技術」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。
[0004] "Prior art related to waste gas treatment method" [0004] As a method for detoxifying waste gas containing gaseous hydrocarbons as described above, a method widely used in the past is as follows: (1) Gas separation membrane method + Adsorption method (2) Room temperature absorption and reduced pressure regeneration method (3) Adsorption method using activated carbon, zeolite, hydrophobic silica gel, etc.

【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58-022503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(2)の
方法である。
[0005] Of the above methods, the method (1) is a mainstream technology in Europe, and when a large amount of waste gas is used, the treatment after the gas separation membrane method (pressurized membrane method) is performed as a polishing step. It uses an adsorption method. Even in Japan,
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-23568 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-284623, a technique belonging to this field is disclosed. In Japan, the technology that has occupied the mainstream so far is
As described in JP-B-54-8632 and JP-B-58-022503, gaseous hydrocarbons in waste gas are washed with a special absorbent, and a vacuum pump is used to recycle the absorbent (2 ).

【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。
On the other hand, the most widely adopted method in the United States is the above-mentioned adsorption method (3), particularly the adsorption method using activated carbon. This method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 577-14687.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-42319, Japanese Patent Publication No. 59-50715, Japanese Patent Publication No. 59-50716, and Japanese Patent Publication No. 2-46630.

【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
するには、上記した活性炭を用いる吸着法が最もすぐれ
た工業的手段である。しかし、従来の上記活性炭による
吸着法では、脱着時のパージガスとして、通常、“スチ
ーム”を使用している。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、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。この
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が、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。
In the current state of the art, the above-mentioned activated carbon is required to treat a large amount of waste gas containing a dilute gaseous hydrocarbon so that the concentration of hydrocarbons in the clean gas released into the atmosphere is 100 ppm or less. The adsorption method using is the best industrial means. However, in the conventional adsorption method using activated carbon, "steam" is usually used as a purge gas at the time of desorption. And the amount of steam required for desorption is about three times the amount of adsorbent used,
Requires a large amount. Moreover, since the steam is condensed and mixed with water when the steam is condensed into water, there is a drawback that a considerable burden is imposed on wastewater treatment equipment such as the activated sludge method in order to clear strict water quality standards. Therefore, a method has been proposed in which "high-temperature heated nitrogen" is used instead of steam as a purge gas at the time of desorption, and this is used in a circulating manner. Separation requires a large refrigerator.
It must be cooled to a low temperature of less than ℃, which is rather uneconomical.

【0008】上記問題点を解決する手段として、特許第
2823835号明細書に開示されているように、 パージ排ガ
スからガス状炭化水素を回収するに先立って、カスケー
ド方式による濃縮吸着塔(アダプター)を介して、パージ
排ガス中の希薄なガス状炭化水素を濃縮し、この濃縮吸
着塔(アダプター)から取り出すのも解決手段の一つであ
る。また、吸着塔を脱着塔に切り替えて真空ポンプで吸
引する際、予め置換パ−ジ手段を脱着塔に適用して、パ
ージ排ガス中のガス状炭化水素を濃縮せしめた状態でこ
のガスを排出し、得られたパージ排ガスを冷却して液化
分離する方法も解決手段の一つである。
As means for solving the above-mentioned problems, Japanese Patent No.
Prior to the recovery of gaseous hydrocarbons from the purged exhaust gas, as disclosed in the specification of 2823835, the lean gaseous hydrocarbons in the purged exhaust gas were removed through a cascade-type concentrated adsorption tower (adapter). Concentration and removal from the concentration adsorption tower (adapter) are also one of the solutions. When the adsorption tower is switched to the desorption tower and suction is performed by the vacuum pump, the gas is discharged in a state where the gaseous hydrocarbons in the purged exhaust gas have been concentrated by applying a substitution purge means to the desorption tower in advance. A method of cooling and liquefying and separating the obtained purge exhaust gas is also one of the solutions.

【0009】上述の何れの手段も、パージ排ガス中のガ
ス状炭化水素の液化は、このパージ排ガスを冷却するだ
けで可能であるが、パージ排ガス中のガス状炭化水素を
濃縮する手段を伴うものであり、しかも、この濃縮手段
それ自体煩雑であると言うことができる。また、上述の
何れの手段も、沸点の低い炭化水素の場合は、容易に冷
却せず、強力な冷凍機を必要とするがために、希薄なガ
ス状炭化水素を濃縮する手段としては経済的な方法とは
言えない。
In any of the above-mentioned means, liquefaction of gaseous hydrocarbons in the purge exhaust gas is possible only by cooling the purge exhaust gas, but involves means for concentrating the gaseous hydrocarbons in the purge exhaust gas. In addition, it can be said that the concentration means itself is complicated. In addition, any of the above-mentioned means is not economical as a means for concentrating a dilute gaseous hydrocarbon because hydrocarbons having a low boiling point are not easily cooled and require a powerful refrigerator. It's not an easy way.

【0010】従って、上記欠点を解消するために、従来
から多用されている活性炭吸着法においては、毎分数百
3という多量なガスを処理する場合、主として繊維状
活性炭が使われており、一方、装置としては、この繊維
状活性炭からなる吸着剤層を数cm〜十数cmの厚さで
薄く囲った“円筒または箱を多数内部に配置した吸着装
置”が使われてきた。例えば「K−フィルター(東洋紡
社製の商品名)」あるいは「パイロメックス(東邦レーヨ
ン社製の商品名)」などが使用されている。
Therefore, in order to solve the above-mentioned drawbacks, in the activated carbon adsorption method which has been widely used, when treating a large amount of gas of several hundred m 3 per minute, fibrous activated carbon is mainly used. On the other hand, as an apparatus, an "adsorption apparatus in which a large number of cylinders or boxes are arranged inside" in which the adsorbent layer made of the fibrous activated carbon is thinly surrounded by a thickness of several cm to several tens cm has been used. For example, "K-Filter (trade name, manufactured by Toyobo)" or "Pyromex (trade name, manufactured by Toho Rayon Co.)" is used.

【0011】上記方法は、数十分〜数時間という長い時
間をかけて吸着させ、その後は、スチームで脱着するだ
けである。そして、この方法の特徴は、大量のガスを処
理できるように「吸着剤層を有する吸着装置」に工夫を
凝らしているが、大気中に排出されるガス中の炭化水素
濃度を“100ppm以下”にすることは極めて困難で
ある。
In the above method, the adsorption is performed over a long period of time of several tens of minutes to several hours, and thereafter, it is merely desorbed by steam. The feature of this method is that the "adsorption device having an adsorbent layer" is devised so that a large amount of gas can be treated, but the hydrocarbon concentration in the gas discharged into the atmosphere is reduced to "100 ppm or less". It is extremely difficult to do so.

【0012】「吸・脱着の切換え手段に係る従来技術」
一方、前記吸着法によるガス状炭化水素を含む廃棄ガス
の処理方法において、吸着と脱着の切換えは、電磁弁を
介して時間制御で操作されている。しかしながら、時間
制御で切り換える場合、吸着塔が破過するに至る時間を
予め実験や経験で把握しておく必要がある。また、時間
制御による切換えは、安直であるけれども、吸着塔入口
のガス状炭化水素の量と濃度が絶えず大きく変動する場
合、吸着剤を必要量以上に多量充填し、そして、早めに
切り換えることが余儀なくされる。そのため、吸着剤が
有効に使用されないという問題が生じることもあった。
"Prior art relating to means for switching between suction and desorption"
On the other hand, in the method for treating waste gas containing gaseous hydrocarbons by the adsorption method, switching between adsorption and desorption is controlled by time control via an electromagnetic valve. However, when switching is performed by time control, it is necessary to know in advance the time required for the adsorption tower to break through experiments and experiences. In addition, although switching by time control is straightforward, when the amount and concentration of gaseous hydrocarbons at the inlet of the adsorption tower constantly fluctuate greatly, the adsorbent may be charged more than necessary and then switched earlier. I will be forced. Therefore, there has been a problem that the adsorbent is not used effectively.

【0013】上記問題点を解消するため、吸着塔の「破
過の検知」を種々の測定器を用いて行い、破過が検知し
うる濃度になった時に脱着に切り換える方法が以前から
行われてきた。しかしながら、破過する時の濃度は、昨
今の厳しい大気汚染防止法に従えば、数10ppm以下
という微量濃度が問題になるので、それ以前に、即ち破
過する前に検知を必要とする濃度は1〜2ppm以下の
オーダーになり、精密度を要求される高価な測定器を必
要とする。
In order to solve the above problem, a method of performing "detection of breakthrough" of an adsorption tower using various measuring instruments and switching to desorption when the concentration reaches a level at which breakthrough can be detected has been performed. Have been. However, according to the recent severe air pollution control law, a trace concentration of several tens of ppm or less becomes a problem, and the concentration that needs to be detected before that, that is, before the breakthrough, is required. It is on the order of 1 to 2 ppm or less, and requires an expensive measuring instrument requiring precision.

【0014】また、上記検知方法についても古くから種
々提案がなされてきた。例えば、特開昭55−3599
6公報には、「吸着、脱着の二塔式PSA精製装置を用
い、真空ポンプを使わずに吸着塔を5〜10kg/cm
2に加圧した状態で湿つたガスの吸着を行い、塔頂から
乾いたガスを放散させ、一方、脱着は、塔の圧力を常圧
に戻すことによつて、吸着ガスを吐き出させて再生する
脱湿方法において、刻々に変わる吸着塔を通るガス流
量、吸着塔の入口及び出口圧力、脱着塔の再生圧力を含
む各部位の運転状態を入力デ−タとしてマイクロコンピ
ューターに記憶させ、物質収支と熱収支の計算を瞬時に
行わしめ、その結果に基づいて、脱着時間を制御し、間
接的に吸着と脱着の切り替え時期を自動制御する方
法。」が開示されている。
[0014] Also, various proposals have been made for the above detection method since ancient times. For example, JP-A-55-3599
No. 6, there is a description that "adsorption tower is 5 to 10 kg / cm using a two-column PSA purification apparatus for adsorption and desorption without using a vacuum pump.
In the state of pressurizing to 2 , the wet gas is adsorbed and the dry gas is diffused from the top of the tower.On the other hand, desorption is performed by discharging the adsorbed gas by returning the pressure of the tower to normal pressure. In the dehumidifying method, the operating state of each part including the gas flow rate passing through the adsorption tower, the inlet and outlet pressures of the adsorption tower, and the regeneration pressure of the desorption tower is stored in the microcomputer as input data, and the material balance is obtained. And instantaneously calculate the heat balance, control the desorption time based on the results, and automatically indirectly control the timing of switching between adsorption and desorption. Is disclosed.

【0015】上記特開昭55−35996号公報に開示
されている方法は、吸着,脱着の切り替えを、時間制御
ではなく、装置の運転状況を記憶させたマイクロコンピ
ューターの指示に任せるという点で画期的な提案ではあ
るが、当時は、現在のように優れた吸着モデルが無かつ
たため、シミユレーション手法を用いることができなか
つた。即ち、「破過濃度を吸着モデルのシミュレーショ
ン手法を利用し、制御盤内に組み込んだパソコン上の演
算結果の指示に従つて、装置の運転状態を制御する」と
いう発想には至らなかつた。その後、吸着装置の設計に
必要な理論計算上の問題として“吸着モデル”という概
念が生まれ、此までに多数の研究がなされてきた。例え
ばフローズンモデル、平衡モデル等々「化学工学」(学
会誌 昭和63年8月号)に詳しい。しかしながら、何れ
も吸着装置の設計資料としては参考にすべき点も多々あ
るが、本発明者らが提案する運転状態下にある装置の制
御、即ち、本発明が意図している吸着、脱着の切り替え
手段として、制御盤に組み込んだパソコン上でのシミュ
レーションモデルの演算結果を、電気信号として取り出
し、オンオフ弁に連動させるという発想については何ら
の記載もなく、技術上の開示もなされていない。
The method disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-35996 is characterized in that the switching between adsorption and desorption is not controlled by time, but by an instruction from a microcomputer in which the operation status of the apparatus is stored. Although it was a periodical proposal, at the time, there was no excellent adsorption model as at present, and the simulation method could not be used. That is, the idea of "controlling the operating state of the apparatus according to the instruction of the calculation result on the personal computer incorporated in the control panel using the simulation method of the adsorption model with the breakthrough concentration" has not been reached. After that, the concept of "adsorption model" was born as a theoretical calculation problem required for the design of the adsorption device, and many studies have been made so far. For example, a frozen model, an equilibrium model, etc. are detailed in "Chemical Engineering" (Journal of the Society, August 1988). However, although there are many points that should be referred to as design data of the adsorption device, control of the device under the operation state proposed by the present inventors, that is, adsorption and desorption intended by the present invention, As a switching means, there is no description and no technical disclosure about the idea of taking out a calculation result of a simulation model on a personal computer incorporated in a control panel as an electric signal and linking it with an on / off valve.

【0016】その後、破過に至る前に、吸着剤層内に埋
め込んだ測定ポートからガス中の被吸着成分の濃度をい
ち早く検知し、或るレベルの濃度に達した時に自動的に
電磁弁を切り換える方法が提案されている。しかしなが
ら、吸着剤が粒状活性炭やシリカゲルのように、吸着孔
径が5Åから100Åの広がりを持つ場合、局所的に濃
度も温度も変動するので、「吸着帯層がガスの流れに沿
つて片寄らず、一様な巾で出口に向かつて上昇する」と
いう保証はなく、そのため、測定する位置を特定するこ
とが困難である。頂部から余り深い位置に測定ポートを
差し込むのであれば、時間制御に勝る方法とは言い難
い。このため、現在では、吸・脱着の切換え手段として
は、簡便な時間制御で行うのが主流の技術になっている
が、本発明者らは吸着剤層を上昇するガスが、塔壁側を
伝つて頂部にすり抜ける現象、即ち“ウオ−ルエフェク
ト(壁効果)現象”を防止するために、吸着塔の内部にワ
ツパ−を設け、すり抜けを防止すると共に、更に頂部に
は、該吸着剤層と分離して吸着孔径がほぼ一様なゼオラ
イト層を配位し、その中の温度が変動しなくなる時期を
検出して、吸着操作を脱着操作に切り替える方法を見い
だした。
Thereafter, before the breakthrough occurs, the concentration of the component to be adsorbed in the gas is detected promptly from the measurement port embedded in the adsorbent layer, and when the concentration reaches a certain level, the solenoid valve is automatically activated. Switching methods have been proposed. However, when the adsorbent has a diameter of 5 to 100 °, such as granular activated carbon or silica gel, the concentration and the temperature also vary locally, so that “the adsorbent layer does not shift along the gas flow, There is no guarantee that it will rise toward the exit with a uniform width, "and therefore it is difficult to identify the position to be measured. If the measurement port is inserted at a position that is too deep from the top, it is hard to say that this method is superior to time control. For this reason, at present, the mainstream technology of switching between adsorption and desorption is to perform simple time control, but the present inventors have found that the gas rising in the adsorbent layer is applied to the tower wall side. In order to prevent the phenomenon of passing through to the top, that is, the “wall effect (wall effect) phenomenon”, a wrapper is provided inside the adsorption tower to prevent slipping, and further, the adsorbent layer is provided on the top. A zeolite layer having an almost uniform adsorption pore diameter was coordinated, and the time in which the temperature did not fluctuate was detected, and a method for switching the adsorption operation to the desorption operation was found.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記「廃棄
ガスの処理方法に係る従来技術」「吸・脱着の切換え手
段に係る従来技術」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、前記従来技術の更なる
改良を試みたものである。そして、本発明者らは、「大
量の廃棄ガス中に含まれる希薄なガス状炭化水素を吸着
装置内の吸着剤層に吸着させ、この吸着したガス状炭化
水素を、系外に取り出すことなく、酸化触媒乃至は酸化
チタンを担持してなる不燃性固体吸着剤の存在下に、或
いは、酸化触媒と不燃性固体吸着剤の共存下に、酸素含
有ガス又は光源を用いて燃焼(触媒燃焼)乃至は酸化分解
することによつて無害なガスとして大気中に放散させ、
燃焼乃至は酸化分解完了後に、該脱着塔を吸着操作に切
り替える」という廃棄ガスの処理手段を見いだし、本発
明を完成したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to the problems of the prior art described in the above-mentioned "prior art relating to the method of treating waste gas" and "prior art relating to the means for switching between adsorption and desorption".
The present invention has been made in view of the drawbacks, and is an attempt to further improve the prior art. Then, the present inventors argued that "the gaseous hydrocarbon contained in a large amount of waste gas is adsorbed on the adsorbent layer in the adsorption device, and the adsorbed gaseous hydrocarbon is not taken out of the system. Combustion using an oxygen-containing gas or a light source in the presence of an oxidation catalyst or a noncombustible solid adsorbent carrying titanium oxide, or in the presence of an oxidation catalyst and a noncombustible solid adsorbent (catalytic combustion) Or oxidatively decompose it into the atmosphere as a harmless gas,
After the completion of combustion or oxidative decomposition, the desorption tower is switched to the adsorption operation. "

【0018】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し、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
方法及び該方法を実施するための装置”を提供すること
にあり、第2に、廃棄ガス中の有害な炭化水素を、安全
に、しかも容易に、かつ効率よく無炎燃焼ガスとして排
気するとともに、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および装
置を提供することにあり、第3に、触媒燃焼のため、燃
焼排ガス中に通常含まれるNOXなどの大気汚染物質を
発生させることがない上記処理方法及び装置を提供する
ことにあり、第4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及び装置を提供
することにあり、第5に、従来から汎用されている真空
ポンプによる脱着工程やスチ−ムによる脱着工程を必要
としないため、吸・脱着の切り替えを容易に操作できる
上記処理方法及び装置を提供することにあり、第6に、
上記切り替えのタイミングは、吸着剤層の頂部に設けた
ゼオライト層内の温度の指示、若しくは、吸着モデルを
組み込んだパソコン上の演算結果からの指示に従う弁の
開閉により行うことができ、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
得る上記方法及び装置を提供することにある。
The object (technical problem) of the present invention is, firstly, to solve the above-mentioned problems and disadvantages of the prior art, and to remove a large amount of waste gas containing harmful gaseous hydrocarbons that cause air pollution. The object of the present invention is to provide a "method for treating a lean gaseous hydrocarbon contained in waste gas and an apparatus for carrying out the method" for efficiently separating and detoxifying the hydrocarbon. Hazardous hydrocarbons in waste gas are safely, easily and efficiently exhausted as flameless combustion gas, and the concentration of residual gaseous hydrocarbons in waste gas released to the atmosphere during adsorption is 100 ppm or less. The third object of the present invention is to provide the above-described processing method and apparatus capable of achieving zero emission as an expected value. Third, it is possible to generate air pollutants such as NOX usually contained in combustion exhaust gas due to catalytic combustion. There is to provide the above-described processing method and apparatus, the fourth, is to provide the above-described processing method and apparatus capable of processing a large amount of waste gas that per minute hundred m 3, the fifth, Since there is no need for a conventional desorption process using a vacuum pump or a desorption process using a steam, it is an object of the present invention to provide the above-described processing method and apparatus that can easily switch between suction and desorption.
The switching timing can be performed by opening and closing the valve according to the instruction of the temperature in the zeolite layer provided on the top of the adsorbent layer, or the instruction from the calculation result on the personal computer incorporating the adsorption model. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus which can be made portable so that they can be integrated on a skid.

【0019】[0019]

【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(前記第1〜第6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、前記切り替え時に、該吸着装置内の吸着剤層に
吸着したガス状炭化水素を、系外に取り出すことなく、
該吸着剤に担持した酸化触媒乃至は酸化チタンの存在下
に、或いは、酸化触媒と不燃性固体吸着剤の共存下に、
酸素含有ガス又は光源を用いて燃焼乃至は酸化分解する
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1)を特徴(発明を特定す
る事項)とし、これにより、次の作用効果を生じる。
According to the present invention, there is provided a processing method for achieving the above objects (the first to sixth objects).
The technical configuration uses an "adsorption device having an adsorbent layer that alternately performs adsorption and desorption", and allows waste gas containing gaseous hydrocarbons to pass through one of the adsorption devices to form an adsorbent layer in the adsorption device. Adsorb gaseous hydrocarbons and release waste gas substantially free of gaseous hydrocarbons into the atmosphere, while switching the other adsorber to desorption. In the method for treating gaseous hydrocarbons, at the time of the switching, the gaseous hydrocarbons adsorbed on the adsorbent layer in the adsorption device are not taken out of the system,
In the presence of an oxidation catalyst or titanium oxide supported on the adsorbent, or in the presence of an oxidation catalyst and a non-combustible solid adsorbent,
A method for treating a lean gaseous hydrocarbon contained in waste gas, which comprises burning or oxidatively decomposing using an oxygen-containing gas or a light source. (Claim 1) is a feature (a matter specifying the invention), and thereby the following effects are obtained.

【0020】すなわち、本発明に係る処理方法によれ
ば、酸化触媒、又は、酸化チタン(光触媒;広い意味で
は酸化触媒)を用いて、吸着したガス状炭化水素を燃焼
(触媒燃焼),酸化分解して処理することにより、高い燃
焼効率が得られ、しかも無炎燃焼のため、直燃の場合に
比較して、酸化温度も低く、局部的に高温にならないの
で、安定した燃焼が得られる。また、本発明による”触
媒燃焼乃至酸化分解”の最も大きな特徴は、燃焼排ガス
中に通常含まれるNOXなどの大気汚染物質の発生がな
いのみならず、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が奏すること
である。
That is, according to the treatment method of the present invention, the adsorbed gaseous hydrocarbon is burned using the oxidation catalyst or titanium oxide (photocatalyst; oxidation catalyst in a broad sense).
(Catalytic combustion), oxidative decomposition to treat, high combustion efficiency can be obtained, and because it is flameless combustion, the oxidation temperature is lower than in the case of direct combustion, and it does not locally increase, so Stable combustion is obtained. In addition, the most significant feature of the "catalytic combustion or oxidative decomposition" according to the present invention is that not only is there no emission of air pollutants such as NOX normally contained in flue gas, but also it is contained in exhaust gas that is released into the atmosphere after treatment. The effect is that the gaseous hydrocarbon concentration can be reduced to almost zero, not to mention 100 ppm or less.

【0021】本発明に係る上記処理方法は、具体的に
は、酸化触媒が、白金,パラジウム,バナジウム,チタ
ニウム及び遷移金属のいずれか一種以上からなり、ま
た、光でラジカルが励起される酸化触媒が酸化チタンか
らなり、該酸化触媒を担持する不燃性固体吸着剤又は該
酸化触媒と共存する不燃性固体吸着剤が、疎水性シリカ
ゲル及び/又は合成ゼオライトであり、かつ燃焼処理温
度が30〜500℃(好ましくは50〜150℃)であ
ることを特徴とし(請求項2)、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、無害な
燃焼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100pp
m以下、期待値として概ねゼロにすることができる。特
に、光で励起される酸化触媒として用いられる酸化チタ
ンの場合、入口ガス中の炭化水素ガス濃度が目安として
100ppm以下の場合は、常温下で酸化チタンを担持
してなる不燃性固体吸着剤層又は該酸化触媒と共存する
不燃性固体吸着剤層(該酸化触媒を充填した触媒層を含
む)に、380nm以下の波長をもつ、例えば紫外線を
照射することによつて容易にゼロエミツションを達成で
きるが、濃度が100ppmを超える場合は、通常の触
媒酸化と同様に、目安として300℃以上の高温下の酸
素含有ガスで容易に該炭化水素を燃焼できる。
[0021] In the above treatment method according to the present invention, specifically, the oxidation catalyst comprises at least one of platinum, palladium, vanadium, titanium and a transition metal, and the radical is excited by light. Is titanium oxide, the non-combustible solid adsorbent supporting the oxidation catalyst or the non-combustible solid adsorbent coexisting with the oxidation catalyst is hydrophobic silica gel and / or synthetic zeolite, and the combustion temperature is 30 to 500. ° C (preferably 50 to 150 ° C) (Claim 2), and safely, easily and efficiently disposes harmful hydrocarbons in waste gas as harmless combustion gas. The concentration of residual gaseous hydrocarbons in the waste gas released into the atmosphere during adsorption is 100 pp
m or less, the expected value can be made substantially zero. In particular, in the case of titanium oxide used as an oxidation catalyst excited by light, when the hydrocarbon gas concentration in the inlet gas is 100 ppm or less as a guide, a non-combustible solid adsorbent layer supporting titanium oxide at normal temperature Alternatively, zero emission can be easily achieved by irradiating the non-combustible solid adsorbent layer coexisting with the oxidation catalyst (including the catalyst layer filled with the oxidation catalyst) with a wavelength of 380 nm or less, for example, ultraviolet rays. However, when the concentration exceeds 100 ppm, the hydrocarbon can be easily burned with an oxygen-containing gas at a high temperature of 300 ° C. or higher, as a standard, similarly to ordinary catalytic oxidation.

【0022】また、本発明に係る処理方法において、吸
着装置内の吸着剤層に吸着したガス状炭化水素を燃焼乃
至は酸化分解させるための手段として、(1)吸着剤層
を大気圧以下に保持するか、もしくは、吸着剤層又は触
媒層を電気伝導度の優れた金属の微粒で密に囲うこと
(請求項3)、(2)酸化触媒を使用して燃焼(触媒燃焼)
させる場合は、ガス状炭化水素を吸着した前記吸着剤層
を閉鎖系にし、酸素含有ガスを循環させて燃焼させ、酸
化分解乃至は燃焼が終了した時点で解放系に切り替え、
空気を導入して該吸着剤層を冷却し、その後、吸着処理
に移行し、一方、酸化チタン触媒を使用する場合は、こ
れを波長が380nm以下の光で照射して、励起されて
発生する活性酸素(フリ−ラデイカル)によつて分解さ
せ、その後に吸着処理に移行すること(請求項4)、を特
徴とし、これにより、次の作用効果が生じる。
Further, in the treatment method according to the present invention, as means for burning or oxidatively decomposing gaseous hydrocarbons adsorbed on the adsorbent layer in the adsorber, (1) the adsorbent layer is kept at atmospheric pressure or lower. Hold or tightly enclose the adsorbent layer or catalyst layer with fine metal particles with good electrical conductivity
(Claim 3), (2) Combustion using an oxidation catalyst (catalytic combustion)
In the case of making the adsorbent layer adsorbing gaseous hydrocarbons a closed system, circulating and burning an oxygen-containing gas, and oxidative decomposition or switching to a release system at the end of combustion,
Air is introduced to cool the adsorbent layer, and thereafter, the process proceeds to an adsorption treatment. On the other hand, when a titanium oxide catalyst is used, the titanium oxide catalyst is irradiated with light having a wavelength of 380 nm or less to be excited and generated. It is characterized in that it is decomposed by active oxygen (free radical) and then shifts to an adsorption treatment (claim 4), thereby producing the following effects.

【0023】すなわち、吸着装置内の吸着剤層に吸着し
たガス状炭化水素を燃焼乃至は酸化分解させる手段とし
て、従来技術のようなパージガスや真空ポンプ或いはス
チームの如き媒体を使用することなく、例えば、ガス状
炭化水素を保持した吸着剤層に予め加熱した酸素含有ガ
スを通過させ、接触させることににより(パージ効果)、
無害なガスとして排気させることができる。
That is, as a means for burning or oxidatively decomposing gaseous hydrocarbons adsorbed on the adsorbent layer in the adsorber, for example, without using a medium such as a purge gas, a vacuum pump or steam as in the prior art, By passing a preheated oxygen-containing gas through the adsorbent layer holding the gaseous hydrocarbons and bringing them into contact (purge effect),
It can be exhausted as harmless gas.

【0024】特に、上記(1)の方法では、吸着剤層(触
媒層を含む)を、電気伝導性が良く、しかも断熱性に優
れた金属(例えばスポンジアルミ)の微粒で密に囲うこと
により、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ことができる。
In particular, in the method (1), the adsorbent layer (including the catalyst layer) is densely surrounded by fine particles of a metal (for example, sponge aluminum) having good electric conductivity and excellent heat insulation. In addition, the danger of explosive combustion can be avoided when contacting with a heated oxygen-containing gas.

【0025】また、上記(2)の方法の“酸化触媒を使用
して燃焼(触媒燃焼)させる場合”では、酸素含有ガスを
開放系で上から下に通すだけでは充分に燃焼させること
が難しいので、触媒燃焼に要する時間を短時間内に完了
させるためにも、脱着剤層を閉鎖系にして酸素含有ガス
をリサイクルする。そして、吸着操作に切り替える場合
は、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、燃焼が終了した時
点で開放系に切り替え、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)は、上記の空気中に少量の水
分を添加して、その蒸発潜熱を利用して冷却効果を早め
る方法も冷却手段のひとつであつて、それが可能な理由
は、吸着剤が疎水性であるためである。特に有効な方法
としては、請求項5に係る発明のように、「吸着剤層中
の炭化水素濃度を高めることによつて効率のよい燃焼を
得ることを目的として、カスケ−ド方式による濃縮吸着
塔(アダプター)を別個に設け、該塔を、酸化燃焼を目的
とする脱着塔に切り替える方法」が推奨される。この際
の切り替え手段は、ブロワ−程度の安価な吸引手段があ
れば充分である。
Further, in the case of "combustion using an oxidation catalyst (catalytic combustion)" in the above method (2), it is difficult to sufficiently burn the oxygen-containing gas simply by passing it from top to bottom in an open system. Therefore, in order to complete the time required for catalytic combustion within a short time, the desorbent layer is closed and the oxygen-containing gas is recycled. When the operation is switched to the adsorption operation, a sufficient adsorption effect cannot be obtained with the adsorbent layer while maintaining the high-temperature state. Means for cooling the adsorbent layer and thereafter shifting to the adsorption treatment is employed. If the time required for this cooling process is long (if the desorption time exceeds the time required for adsorption), a method of adding a small amount of water to the above air and using the latent heat of vaporization to accelerate the cooling effect is also cooling. One of the means and this is possible because the adsorbent is hydrophobic. As a particularly effective method, as described in the fifth aspect of the present invention, "a concentrated adsorption by cascade method for the purpose of obtaining efficient combustion by increasing the hydrocarbon concentration in the adsorbent layer. A method of separately providing a tower (adapter) and switching the tower to a desorption tower for the purpose of oxidative combustion ”is recommended. In this case, it is sufficient for the switching means to be an inexpensive suction means such as a blower.

【0026】一方、上記(2)の方法の“酸化チタン触媒
を使用する場合”は、塔内若しくは塔の下部や出口付近
に、キセノンランプ,水銀灯,蛍光灯のような光源を設
ければよい。以上の(1)および(2)の方法により、廃棄
ガス中の有害な炭化水素を、安全に、しかも容易に、か
つ効率よく無害な燃焼ガスとして排気すると共に、吸着
操作に切り替えた後、効率よく吸着処理に移行させるこ
とができる。
On the other hand, in the case of using the titanium oxide catalyst in the above method (2), a light source such as a xenon lamp, a mercury lamp, or a fluorescent lamp may be provided in the tower, at the lower part of the tower, or near the outlet. . By the above methods (1) and (2), harmful hydrocarbons in the waste gas are safely, easily and efficiently exhausted as harmless combustion gas, and after switching to the adsorption operation, the efficiency is reduced. The process can be shifted to the adsorption process.

【0027】また、本発明に係る処理方法は、前記吸着
剤層が、(a)酸化触媒を担持してなる0.1〜2mmの
径の不燃性固体吸着剤を充填した層、又は、(b)酸化触
媒と不燃性固体吸着剤との混合物を充填した層、或い
は、(c)酸化触媒を充填した層と不燃性固体吸着剤を充
填した層との少なくとも2層以上、からなることを特徴
とする(請求項6)。
Further, in the treatment method according to the present invention, the adsorbent layer is preferably a layer filled with (a) a non-combustible solid adsorbent having a diameter of 0.1 to 2 mm and carrying an oxidation catalyst; b) a layer filled with a mixture of an oxidation catalyst and a noncombustible solid adsorbent, or (c) at least two layers of a layer filled with an oxidation catalyst and a layer filled with a noncombustible solid adsorbent. Features (claim 6).

【0028】このように、上記(a),(b)以外に、本発
明の処理方法に係る別の実施の態様としては、上記(c)
のように、吸着剤層を、不燃性固体吸着剤層と触媒層と
にそれぞれ分離して配設することによって、即ち、酸化
触媒を担持した固体担体を充填した触媒層を、不燃性固
体吸着剤から酸素含有ガスによつて追い出されたガス状
炭化水素に接する位置に配することによつて、更に効率
のよい触媒燃焼を行わせることができ、このようして触
媒燃焼時の温度を30℃〜500℃に保ちながら燃焼
(触媒燃焼)させることができ、一方、吸着に切り替えた
際に、吸着剤層内の温度を容易に、かつ速やかに、常温
近くに一定させることができ、吸着剤の性能を無駄な
く、フルに発揮させることができる。
As described above, in addition to the above (a) and (b), another embodiment of the processing method of the present invention includes the above (c)
By separately disposing the adsorbent layer into a non-combustible solid adsorbent layer and a catalyst layer as described above, that is, the catalyst layer filled with a solid support supporting an oxidation catalyst is By arranging the catalyst at a position in contact with the gaseous hydrocarbon displaced by the oxygen-containing gas from the agent, more efficient catalytic combustion can be performed, and thus the temperature during catalytic combustion can be reduced to 30 ° C. Combustion while maintaining at ℃ ~ 500 ℃
(Catalytic combustion) .On the other hand, when switching to adsorption, the temperature in the adsorbent layer can be easily and promptly kept close to room temperature, and the performance of the adsorbent can be maintained without waste. Can be demonstrated.

【0029】この場合、配慮すべき重要な問題は、濃度
が爆発限界値内にある希薄なガス状炭化水素を“如何に
安全に燃焼せしめるか”という課題である。換言すれ
ば、燃焼速度が急激な場合は爆発事故に至るが、この燃
焼速度を如何にして緩和するかという問題を解決しなけ
ればならない。経験的には、燃焼時の圧力を大気圧以下
に保持すれば、安全に燃焼できることは広く知られてい
る方法であるが、常圧下の燃焼については、触媒を用い
る炎を伴わない低温触媒燃焼しか採るべき手段が見当た
らない。本発明者らは、此れまでに希薄なガス状炭化水
素の爆発事故の主因が、空隙部の広い塔槽類内で発生す
る静電気による火花放電であることに鑑み、爆発防止の
ために汎用されているフレ−ムアレスタ−の効果を解析
し、その結果、前記したとおり、電気伝導度の高い金属
微粒子で密に酸化触媒層を囲むことによつて、爆発燃焼
の危険性を回避できることを見出した(請求項3)。
In this case, an important problem to be considered is the problem of "how to safely burn a lean gaseous hydrocarbon whose concentration is within the explosion limit value". In other words, if the burning rate is rapid, an explosion may occur, but the problem of how to reduce the burning rate must be solved. Empirically, it is widely known that safe combustion can be achieved if the pressure during combustion is maintained at or below atmospheric pressure.However, for combustion under normal pressure, low-temperature catalytic combustion without a flame using a catalyst is used. There is no way to take it. In view of the fact that the main cause of the explosion of lean gaseous hydrocarbons so far has been spark discharge due to static electricity generated in towers and tanks having a wide gap, the present inventors have used a general purpose to prevent explosion. As a result, it was found that the risk of explosion combustion can be avoided by densely surrounding the oxidation catalyst layer with metal particles having high electric conductivity as described above. (Claim 3).

【0030】更に、本発明に係る上記処理方法におい
て、前記吸着剤層が、酸化触媒を担持してなる径が0.
1mm〜2mmの不燃性固体吸着剤を充填した層、又
は、酸化触媒を担持しないものであって、径が0.1m
m〜2mmの不燃性固体吸着剤を充填した層からなるこ
とを特徴とし(請求項6)、このような微粒の吸着剤を使
用することにより、特に、毎分数百m3という大量な廃
棄ガス中に含まれる数百ないし数十ppm程度の希薄な
ガス状炭化水素を効率よく濃縮して吸着せしめることが
出来ると共に、酸素含有ガスとの接触時間を短縮して、
効率のよい触媒燃焼を得ることができる。
Further, in the above-mentioned treatment method according to the present invention, the adsorbent layer has a diameter of 0.1 mm for supporting an oxidation catalyst.
A layer filled with a non-combustible solid adsorbent of 1 mm to 2 mm, or a layer not supporting an oxidation catalyst, having a diameter of 0.1 m
characterized in that a layer filled with non-combustible solid adsorbent M~2mm (Claim 6), by using an adsorbent such fine, particularly, mass of per minute hundred m 3 waste While it is possible to efficiently concentrate and adsorb a dilute gaseous hydrocarbon of about several hundreds to several tens of ppm contained in the gas, shorten the contact time with the oxygen-containing gas,
Efficient catalytic combustion can be obtained.

【0031】一方、本発明に係る処理方法において、吸
着剤が破過する前に燃焼(触媒燃焼)乃至酸化分解操作に
切り替えることを特徴とし(請求項7)、この切り替える
手段として、 ・吸着剤層内の頂部に温度を検知する端子(温度検知ポ
ート)を配設し、該温度検知ポートからの指示温度がそ
の上昇を停止した時点をもって、自動的に弁を切り換え
ること(請求項8)、 ・吸着運転時に得られる吸着装置の「入口のガス流
量」,「入口ガス中の炭化水素濃度」及び「出口ガス中
の所望の炭化水素濃度(仮定値)」を数値データとして制
御盤内に設けたパソコンに読み込ませ、この値を該パソ
コンのROMに書き込んだ制御を目的にしたシミュレー
ションモデルに連動させ、演算させることによつて、弁
の切り替え時間を計算結果の指示に従わせること(請求
項9)、を特徴とし、これにより、吸着剤層の破過時点
を自動的に検知でき、吸着・脱着の切り換えを自動的に
行うことができる。
On the other hand, in the treatment method according to the present invention, the operation is switched from combustion (catalytic combustion) to oxidative decomposition operation before the adsorbent breaks through (claim 7). A terminal for detecting the temperature (temperature detection port) is disposed at the top of the layer, and the valve is automatically switched when the temperature indicated by the temperature detection port stops rising (claim 8).・ The "inlet gas flow rate", "hydrocarbon concentration in the inlet gas" and "desired hydrocarbon concentration in the outlet gas (assumed value)" of the adsorption device obtained during the adsorption operation are provided in the control panel as numerical data. By reading this value into a simulation model for the purpose of control in which the value is written in the ROM of the personal computer and calculating the value, the switching time of the valve is made to follow the instruction of the calculation result ( According to claim 9), it is possible to automatically detect the breakthrough point of the adsorbent layer and automatically switch between adsorption and desorption.

【0032】そして、本発明に係る上記処理方法によれ
ば、吸着装置から大気に排出されるクリーンなガス中の
炭化水素濃度を100ppm以下、期待値としてゼロエミ
ッションにすることができる(請求項10)。
According to the treatment method of the present invention, the concentration of hydrocarbons in the clean gas discharged from the adsorption device to the atmosphere can be reduced to 100 ppm or less, and the expected value can be set to zero emission. ).

【0033】本発明に係る装置は、上記処理方法を実施
するための装置であつて、 ・吸着剤層を有する吸着装置が、吸着剤層を囲い、か
つ、吸着剤層の外筒から吸着剤層に向けて横方向に廃棄
ガスを通気できるコンポーネントを多重に内蔵する吸着
装置からなること(請求項11)、 ・前記コンポーネントが、箱形コンポーネント,円筒型
コンポーネントないしはハニカム型コンポーネントであ
つて、該コンポーネントを多重に内蔵する吸着装置であ
ること(請求項12)、を特徴とし、前記目的(第1〜第
6の目的)を達成することができる。
An apparatus according to the present invention is an apparatus for carrying out the above-mentioned treatment method, wherein: an adsorbing device having an adsorbent layer surrounds the adsorbent layer, and the adsorbent is transferred from an outer cylinder of the adsorbent layer to the adsorbent. An adsorber having a plurality of components capable of passing waste gas laterally toward the layer (claim 11); the component is a box-shaped component, a cylindrical component or a honeycomb-shaped component; The above object (first to sixth objects) can be achieved by being a suction device that incorporates multiple components (claim 12).

【0034】即ち、1分間に数百m3という大量の廃棄
ガスを処理する場合に好適な装置を提供することがで
き、また、従来から汎用されている真空ポンプによる脱
着工程を必要としないため、吸・脱着の切り替え操作を
容易に行うことができ、高価な電磁弁や真空ポンプを用
いずに安価なバタフライ弁(オンオフ弁)だけで切り替え
を行うことができる。更に、システムを一体化して装置
全体をスキツドに搭載し、可搬可能なようにすることも
できる。
That is, it is possible to provide an apparatus suitable for treating a large amount of waste gas of several hundred m 3 per minute, and it does not require a desorption step using a conventionally widely used vacuum pump. In addition, the switching operation between suction and desorption can be easily performed, and the switching can be performed only by an inexpensive butterfly valve (on-off valve) without using an expensive solenoid valve or vacuum pump. Further, the entire system can be mounted on a skid by integrating the system so as to be portable.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る方法及び装置
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具体的に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the method and apparatus according to the present invention will be described including the effects thereof, and the present invention will be described in more detail.

【0036】本発明に係る処理方法は、前記した通り、
吸着装置の脱着への切り替え時に、吸着装置内の吸着剤
層に吸着したガス状炭化水素を、系外に取り出すことな
く、該吸着剤層に保持したままの状態で、(a)酸化触媒
(酸化チタンも含む)を担持してなる不燃性固体吸着剤の
存在下に、又は、(b)酸化触媒と不燃性固体吸着剤との
混合物の存在下に、酸素含有ガスによる触媒燃焼乃至光
照射による酸化分解させること、或いは、(c)吸着装置
内の吸着剤層に吸着したガス状炭化水素を、系外に取り
出すことなく、前記吸着剤層に吸着したガス状炭化水素
を脱着した後に触媒層で、酸素含有ガスによる触媒燃焼
乃至光照射による酸化分解させることを特徴とする。
The processing method according to the present invention, as described above,
When the adsorption device is switched to desorption, the gaseous hydrocarbons adsorbed on the adsorbent layer in the adsorption device are not taken out of the system, and are kept in the adsorbent layer.
(In the presence of a non-combustible solid adsorbent carrying titanium oxide), or (b) in the presence of a mixture of an oxidation catalyst and a non-combustible solid adsorbent, catalytic combustion or light by an oxygen-containing gas. Oxidative decomposition by irradiation, or (c) without desorbing the gaseous hydrocarbons adsorbed on the adsorbent layer in the adsorber, after desorbing the gaseous hydrocarbons adsorbed on the adsorbent layer without taking out the system The catalyst layer is characterized by catalytic combustion by an oxygen-containing gas or oxidative decomposition by light irradiation.

【0037】上記(a)〜(c)の処理方法によれば、高い
燃焼効率が得られ、また、無炎燃焼のため、直燃の場合
に比較して、酸化温度も低く、局部的に高温にならない
ので、安定した燃焼が得られる。一例として、貴金属系
の酸化触媒による各種有機化合物の“触媒酸化開始温
度”と“無触媒着火温度”を比較してみると、トルエン
やアセトン、メチルエチルケトンなどの“触媒酸化開始
温度”が「100℃〜150℃」であるのに対して、該
物質の”無触媒着火温度”は「500℃〜700℃」と
いう高温である。
According to the above-mentioned processing methods (a) to (c), high combustion efficiency is obtained, and since the flameless combustion is performed, the oxidation temperature is lower than that in the case of direct combustion, and the combustion is locally performed. Since the temperature does not rise, stable combustion can be obtained. As an example, comparing the “catalytic oxidation onset temperature” of various organic compounds with a noble metal based oxidation catalyst and the “non-catalytic ignition temperature”, the “catalytic oxidation onset temperature” of toluene, acetone, methyl ethyl ketone, etc. is “100 ° C. 〜150 ° C., whereas the “catalyst-free ignition temperature” of the material is as high as 500 ° -700 ° C.

【0038】(燃焼手段について)本発明に係る処理方
法の好ましい実施形態としては、予め加熱した酸素含有
ガスを用いて吸着剤層に吸着したガス状炭化水素を燃焼
(触媒燃焼)させる方法であり、この燃焼処理温度として
は、30〜500℃、好ましくは50〜150℃であ
る。この酸素含有ガスとしては、入手が極めて容易な空
気、または、この空気に予め少量の酸素や水分を含有せ
しめた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、少量の酸素
を含有する不活性ガス(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。な
お、酸化触媒が酸化チタンの場合、ガス状炭化水素の濃
度が比較的濃い場合は上記の手段がそのまま適用できる
が、数十ppm程度の希薄な濃度の場合は、波長が38
0nm以下の光を照射するだけで充分に目的を達成でき
る。
(About Combustion Means) In a preferred embodiment of the treatment method according to the present invention, a gaseous hydrocarbon adsorbed on the adsorbent layer is burned using an oxygen-containing gas which has been heated in advance.
(Catalytic combustion). The combustion treatment temperature is 30 to 500 ° C, preferably 50 to 150 ° C. As the oxygen-containing gas, it is preferable to use air that is extremely easily available or air in which a small amount of oxygen or moisture is contained in advance. (Note that, as the air, a part of the clean gas discharged into the atmosphere from the adsorbent layer can be used.) Also, an inert gas (nitrogen, carbon dioxide gas) containing a small amount of oxygen is used. This use is also included in the present invention. When the oxidation catalyst is titanium oxide, the above-mentioned means can be applied as it is when the concentration of the gaseous hydrocarbon is relatively high, but when the concentration is as low as several tens ppm, the wavelength is 38.
The objective can be sufficiently achieved only by irradiating light of 0 nm or less.

【0039】上記ガス状炭化水素を吸着した吸着剤層
は、酸化触媒を担持した不燃性固体吸着剤を充填した層
からなり、この吸着剤層を閉鎖系にし、酸素含有ガスを
循環させて燃焼させ、燃焼が終了した時点で開放系に切
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望ましい。その理由は、次の
通りである。
The adsorbent layer adsorbing the gaseous hydrocarbons is a layer filled with a non-combustible solid adsorbent supporting an oxidation catalyst. The adsorbent layer is closed, and the oxygen-containing gas is circulated for combustion. When the combustion is completed, the system is switched to an open system, air is introduced to cool the adsorbent layer, and thereafter,
It is desirable to shift to the adsorption process. The reason is as follows.

【0040】すなわち、酸素含有ガスで脱着層に保持さ
れているガス状炭化水素を触媒燃焼させる場合、燃焼に
必要とされる時間は、酸素含有ガス中の酸素濃度と燃焼
温度、並びに保持されているガス状炭化水素濃度によつ
て決まる。このために、酸素含有ガスを開放した系で、
塔内を流通させるだけでは充分に燃焼できるとは限らな
い。したがつて、触媒燃焼に要する時間を短時間で終え
るためにも、脱着層を閉鎖系にして加熱した酸素含有ガ
スをリサイクルさせる必要がある。本発明による触媒燃
焼温度は、30〜500℃、好ましくは、通常50〜1
50℃であるあが、加熱の手段としては、電熱加熱によ
り加温された空気若しくは電磁誘導流体加熱装置(瀬田
興産化工社製の商品名:デュアルパツクスヒーター)を
用いる。
That is, when the gaseous hydrocarbon held in the desorbing layer is catalytically combusted with the oxygen-containing gas, the time required for the combustion depends on the oxygen concentration in the oxygen-containing gas, the combustion temperature, and the time required for the combustion. Determined by the concentration of gaseous hydrocarbons present. For this reason, in a system where the oxygen-containing gas is released,
Simply circulating in the tower does not always ensure sufficient combustion. Therefore, in order to finish the time required for catalytic combustion in a short time, it is necessary to make the desorption layer a closed system and to recycle the heated oxygen-containing gas. The catalytic combustion temperature according to the invention is between 30 and 500 ° C., preferably between 50 and 1 ° C.
Although the temperature is 50 ° C., as a heating means, air heated by electric heating or an electromagnetic induction fluid heating device (trade name: dual pack heater manufactured by Seta Kosan Kako Co., Ltd.) is used.

【0041】一方、吸着操作に切り替える場合は、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。このため、燃焼が終了した時点
で開放系に切り替え、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手段を採用する。これ
により、廃棄ガス中の有害な炭化水素を、安全に、しか
も容易に、かつ効率よく無害な燃焼ガスとして排気する
と共に、吸着操作に切り替えた後、効率よく吸着処理に
移行させることができる。
On the other hand, when the operation is switched to the adsorption operation, a sufficient adsorption effect cannot be obtained with the adsorbent layer kept at a high temperature. For this reason, means for switching to an open system at the time of completion of combustion, introducing air to cool the adsorbent layer, and thereafter shifting to adsorption treatment is employed. As a result, harmful hydrocarbons in the waste gas can be safely, easily, and efficiently exhausted as harmless combustion gas, and after switching to the adsorption operation, the process can be efficiently shifted to the adsorption process.

【0042】なお、上記手段としては、冷却コイル中に
水や冷媒を導入し、吸着操作時にはバルブを閉め、触媒
燃焼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。また、冷却コイルを内部に配位させると、触
媒燃焼に必要な温度の上昇を阻害する恐れがあるので、
この冷却手段は必ずしも本発明の好ましい実施形態とは
言えない。好ましい実施形態としては、前述したよう
に、該脱着層の冷却に時間がかかり過ぎる場合は、“吸
着,脱着,冷却”の3操作を効率よく行わせるために、
別個に濃縮吸着塔(アダプター)塔を設ける手段が適当
である。
In addition, the cooling means may be to introduce water or refrigerant into the cooling coil, close the valve during adsorption operation, open the valve during catalytic combustion, and rapidly cool the temperature in the tower after desorption. However, it is easier and more economical to use sensible heat brought out by a large amount of air than to arrange a large number of cooling coils inside the adsorbent layer. In addition, if the cooling coil is arranged inside, there is a possibility that the temperature rise required for catalytic combustion may be hindered.
This cooling means is not necessarily a preferred embodiment of the present invention. As a preferred embodiment, as described above, when it takes too much time to cool the desorption layer, three operations of “adsorption, desorption, and cooling” are performed efficiently.
A means for separately providing a concentration adsorption tower (adapter) tower is suitable.

【0043】ここで、本発明に係る処理方法と従来の処
理方法とを対比して、本発明を詳細に説明する。従来、
本発明の適用分野である“大量の廃棄ガス中に含まれる
希薄なガス状炭化水素の無害化処理手段”においては、
もつぱら吸着法が用いられてきた。使用される吸着剤
は、例外を除いて、粒状の活性炭もしくは繊維状の活性
炭である。一方、“濃厚なガス状炭化水素の無害化処理
手段”は、本発明者らが既に開発した疎水性で、かつ不
燃性の固体吸着剤を用いる吸着方法が我国においては主
流の技術になつている。
Here, the present invention will be described in detail by comparing the processing method according to the present invention with the conventional processing method. Conventionally,
In the field of application of the present invention, "the means for detoxifying lean gaseous hydrocarbons contained in a large amount of waste gas"
The adsorption method has always been used. The adsorbents used are, with exceptions, granular activated carbon or fibrous activated carbon. On the other hand, “the means for detoxifying rich gaseous hydrocarbons” is an adsorption method using a hydrophobic and nonflammable solid adsorbent which has already been developed by the present inventors. I have.

【0044】ところで、上記の活性炭は、他の吸着剤に
比して吸着能力は抜群に優れているものの、可燃性であ
り、かつ、極めて脱着し難い欠点を有している。このた
めに、前述したような脱着に際しては、充填した活性炭
量の約3倍もの大量のスチームを用いているのが現状で
ある。しかも、スチームに同伴された炭化水素は、廃水
と混ぜて活性汚泥処理装置や曝気装置を用いる廃水処理
手段で無害化しているものの、CODは低減できない。
スチームの代わりに加熱した空気をパージガスとして大
量に用いて脱着することは、活性炭が燃える危険性があ
り、常温の空気もしくは不燃性の窒素以外は、活性炭を
使用する際のパージガスとしては消防法で許可されてい
ない。
Although the above-mentioned activated carbon has excellent adsorption capacity as compared with other adsorbents, it has the drawback that it is flammable and extremely difficult to desorb. For this reason, at the time of desorption as described above, at present, a large amount of steam, which is about three times the amount of charged activated carbon, is used. Moreover, the hydrocarbons entrained in the steam are mixed with the wastewater and made harmless by a wastewater treatment means using an activated sludge treatment device or an aeration device, but the COD cannot be reduced.
If a large amount of heated air is used as a purge gas instead of steam to perform desorption, there is a risk that the activated carbon may burn, and the fire gas is used as a purge gas when using activated carbon except for air at room temperature or non-combustible nitrogen. Unauthorized.

【0045】しかしながら、吸着剤として、不燃性の固
体吸着剤疎を用いる場合は、上記のような危険性は全く
ない。このために、本発明に係る処理方法においては、
不燃性固体吸着剤を用いることを必須要件とし、これに
より、最高500℃という高温の空気を、パージ効果を
もつ燃焼用の媒体ガス(酸素含有ガス)として用いるこ
とが可能としたものである。(なお、ガス状炭化水素の
濃度は、爆発下限値以下にすることが定められている。
望むべくは、約5000ppm以下でなければならな
い。)
However, when a non-combustible solid adsorbent is used as the adsorbent, there is no danger as described above. For this purpose, in the processing method according to the present invention,
The use of a non-combustible solid adsorbent is an essential requirement, which enables the use of high-temperature air at a maximum of 500 ° C. as a combustion medium gas (oxygen-containing gas) having a purging effect. (Note that the concentration of gaseous hydrocarbons is specified to be lower than the lower explosion limit.
If desired, it should be below about 5000 ppm. )

【0046】(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り、
かつ酸化触媒を担持してなる個体吸着剤であれば任意に
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及び/又は合成ゼ
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、パージガスの温度を約500℃
まで高めて使用することができるためである。なお、前
述した酸化チタンも広い意味での酸化触媒であって、処
理すべきガス状炭化水素の濃度の濃い場合と薄い場合に
よつて、これを常温下の光で使用するか、高温下の空気
で使用するかの違いがある。
(Regarding the Noncombustible Solid Adsorbent) The noncombustible solid adsorbent used in the present invention has a material that is nonflammable and has an affinity for hydrocarbon gas in waste gas.
Any solid adsorbent carrying an oxidation catalyst can be used. However, if the concentration of hydrocarbons in the waste gas is as low as "5000 ppm or less",
Inexpensive and easily available hydrophobic silica gel and / or synthetic zeolite are preferred, and the use of hydrophobic silica gel is particularly preferred. The reason is that the temperature of the purge gas is about 500 ° C.
This is because it can be used up to a maximum. The above-mentioned titanium oxide is also an oxidation catalyst in a broad sense, and depending on whether the concentration of the gaseous hydrocarbon to be treated is high or low, it is used under light at normal temperature or under high temperature. There is a difference between using air.

【0047】疎水性シリカゲルとしては、不燃性のシリ
カゲルを低温では燃えな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
上であつても、数%の水しか吸はなくて、かつ炭化水素
はよく吸着するような不燃性個体吸着剤である。
As the hydrophobic silica gel, non-combustible silica gel obtained by subjecting a non-combustible silica gel to a hydrophobic treatment with a silane coupling agent such as trimethylchlorosilane or a high temperature treatment for a long time to impart hydrophobicity and lipophilicity. Any of these can be used, but the most suitable adsorbent is a non-combustible solid adsorbent that absorbs only a few percent of water and adsorbs hydrocarbons well even if the RH is 50% or more. is there.

【0048】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、断熱剤と
しても重用されているものである。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を中心に分布範囲の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最も水を吸
着し難いにも関わらず、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
ためである。
In the first place, solid adsorbents such as synthetic zeolite, silica gel and activated alumina used as adsorbents have strong affinity for gaseous hydrocarbons and are also used heavily as heat insulating agents. In addition, apart from synthetic zeolite, other adsorbents have a wide distribution of adsorption pore diameters, so that the concentration at adsorption sites is not uniform, and local heating is likely to occur. Among them, a hydrophobic silica gel having a narrow distribution range around an adsorption hole diameter of 100 mm (trade name: Caractact Q-10, manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd.)
Is one of the preferred adsorbents for practicing the present invention. The reason is that, despite the fact that water is most difficult to adsorb among hydrophobic silica gels, it selectively adsorbs gaseous hydrocarbons well, and the material has heat resistance of 600 ° C. or higher and is very easy to desorb. This is because it is a hydrophobic silica gel having properties.

【0049】一般的に云つて、疎水性シリカゲルや合成
ゼオライトの場合は、粒径や上昇温度にもよるが、約1
0cm以上の厚みでは、吸着熱を冷却水層にまで短期間
に移動させることができないとされている。従つて、1
0cm以上の厚みでは、円周方向の熱移動にそれ程期待
できず、縦方向に流れるガスが持ち出す熱移動に頼るこ
とになる。このため、吸着塔内の温度分布に影響され
て、或る幅をもつ吸着帯層が均一に、かつ、一様に吸着
塔出口に向かつて移動するかどうかが問題になる。即
ち、破過時点の濃度を吸着塔の出口で直接検知する場合
は問題にならないが、吸着剤の中に埋め込んだ位置に配
した検知ポートで見る場合は問題になる。(“検知ポ−
ト”については後記参照)
Generally speaking, in the case of hydrophobic silica gel or synthetic zeolite, it depends on the particle size and the temperature rise, but it is about 1 hour.
It is said that when the thickness is 0 cm or more, the heat of adsorption cannot be transferred to the cooling water layer in a short time. Therefore, 1
At a thickness of 0 cm or more, heat transfer in the circumferential direction cannot be expected so much, and it depends on heat transfer carried out by gas flowing in the vertical direction. For this reason, it is a problem whether or not the adsorption layer having a certain width uniformly and uniformly moves toward the outlet of the adsorption tower under the influence of the temperature distribution in the adsorption tower. That is, when the concentration at the time of breakthrough is directly detected at the outlet of the adsorption tower, there is no problem. ("Detection port
(See below for “

【0050】これを避けるために、本発明の好ましい実
施形態では、吸着剤層の最上段、即ち、ガス状炭化水素
が流出する出口にもつとも近い位置に合成ゼオライトを
載せることである。例えば、Y型ゼオライト“360H
UD(東ソー社製の製品名)”等である。合成ゼオライト
は、疎水性シリカゲルや粒状活性炭と違って、孔径が或
る大きさに厳密にコントロールされ、選択する素材によ
っては、ガス状炭化水素の分子径のほぼ全部をカバーし
ている品種もある。しかも、ガス状炭化水素を吸着する
割合は、重量比で15〜20%であるにも関わらず、R
Hが50%以上の状態のガスに対しても水の吸着量は1
0%以下である。このため、この層を移動する或る巾を
持つた吸着帯には片寄りが生じないからである。
In order to avoid this, in a preferred embodiment of the present invention, the synthetic zeolite is placed at the top of the adsorbent layer, that is, at a position near the outlet from which gaseous hydrocarbons flow. For example, Y-type zeolite "360H"
UD (product name manufactured by Tosoh Corporation) ", etc. Synthetic zeolites, unlike hydrophobic silica gel or granular activated carbon, have a strictly controlled pore size to a certain size, and depending on the material selected, gaseous hydrocarbons Some varieties cover almost all of the molecular diameter of R. Further, although the ratio of adsorbing gaseous hydrocarbons is 15 to 20% by weight, R
The amount of water adsorbed is 1 even for gas with H of 50% or more.
0% or less. For this reason, there is no deviation in the adsorption band having a certain width moving in this layer.

【0051】また、塔の内部に配置したセンサーから電
気信号(データロガ信号)として制御盤に取り込む濃度と
温度の検知用ポートは、合成ゼオライト層の中心部に配
する必要がある。このようにすれば、破過時点を検出す
る上記の手段に併せて、その中心部での温度の指示が、
吸着熱による温度上昇を停止した時点を切り換えの目安
にすることができる。かかる合成ゼオライトは、SiO
2/Al23の比が20以上で、約8オングストローム
の孔径をもつものが望ましい。(“デ−タロガ信号とし
て取り込む濃度および温度の検知用ボ−ド”については
後記参照)
Further, a concentration and temperature detection port to be taken into the control panel as an electric signal (data logger signal) from a sensor disposed inside the tower needs to be disposed at the center of the synthetic zeolite layer. In this way, in addition to the above-described means for detecting the breakthrough point, the instruction of the temperature at the center thereof is
The point at which the temperature rise due to the heat of adsorption is stopped can be used as a guide for switching. Such synthetic zeolites are SiO 2
It is desirable that the ratio of 2 / Al 2 O 3 be 20 or more and have a pore size of about 8 Å. (Refer to the following for "Body for detecting density and temperature taken in as data logger signal")

【0052】(酸化触媒について)本発明に係る処理方
法では、酸化触媒を担持させた不燃性個体吸着剤を用い
るが、この酸化触媒としては、白金,パラジウム,バナ
ジウム,チタニウム(酸化チタンを含む)、遷移金属な
どを含む自明の酸化触媒の一種以上を使用することがで
き、そして、従来の貴金属担持法,噴霧法,スラリ−
法,ゾルゲル法,カツプリング法等任意の手段で、前記
不燃性個体吸着剤に担持(添着)させることができる。
(Regarding Oxidation Catalyst) In the treatment method according to the present invention, a non-combustible solid adsorbent carrying an oxidation catalyst is used. Examples of the oxidation catalyst include platinum, palladium, vanadium, and titanium (including titanium oxide). One or more of the obvious oxidation catalysts, including transition metals, can be used, and conventional noble metal loading, spraying, slurry,
The non-combustible solid adsorbent can be supported (attached) by any means such as a method, a sol-gel method, and a coupling method.

【0053】(吸着剤層が破過する前に燃焼工程に切り
替える手段について)本発明に係る処理方法において、
好ましい実施形態としては、吸着剤層が破過する前に燃
焼工程(触媒燃焼工程)に切り替えることであり、その
手段として、前記した通り、 ・吸着剤層内の頂部に温度検知ポートを設値し、該温度
検知ポートからの温度指示がその上昇を停止した時点を
もつて、自動的に弁を切り替えること、 ・吸着運転時に得られる吸着装置の「入口ガス流量」、
「入口ガス中の炭化水素濃度」および「出口ガス中の所
望の炭化水素濃度(仮定値)」を数値データとして制御
盤内に設けたパソコンに読み込ませ、該パソコンのRO
Mに焼き付けた制御を目的としたシミュレーションモデ
ルに連動させ、演算結果の指示に従い切り替え時間を自
動的に設定すること、を採用し、これにより、吸着剤層
の破過時点を自動的に検知でき、吸着工程・燃焼工程の
切り替えを自動的に行うことができるようにすることで
ある。
(Means for Switching to Combustion Step Before Adsorbent Layer Breakthrough) In the treatment method according to the present invention,
A preferred embodiment is to switch to a combustion step (catalytic combustion step) before the adsorbent layer breaks through, as described above: a temperature detection port is set at the top of the adsorbent layer. The valve is automatically switched at the time when the temperature indication from the temperature detection port stops its rise, the "inlet gas flow rate" of the adsorption device obtained during the adsorption operation,
The “hydrocarbon concentration in the inlet gas” and the “desired hydrocarbon concentration in the outlet gas (assumed value)” are read as numerical data by a personal computer provided in the control panel.
The switching time is automatically set according to the instruction of the calculation result in conjunction with the simulation model for the purpose of controlling the burned-in M. This enables the breakthrough point of the adsorbent layer to be automatically detected. Another object of the present invention is to enable automatic switching between the adsorption step and the combustion step.

【0054】(吸着装置について)次に、本発明で用い
る“吸着剤層を有する吸着装置”の実施形態(第1及び
第2の実施形態)について説明する。
Next, embodiments (first and second embodiments) of an "adsorption device having an adsorbent layer" used in the present invention will be described.

【0055】(吸着装置の第1の実施形態)本発明で用
いる“吸着剤層を有する吸着装置”の第1の実施形態
は、吸着剤層の温度と濃度を局所的に均一化するため
に、上記の吸着剤層中で発生した吸着熱を横方向に吸着
剤層から速やかに移動させ、除去する手段として、ガス
状炭化水素を吸着するための吸着剤層と、この吸着剤層
を冷却するための冷却水層とが、隣接して構成される
“2重円筒または多重円筒型の吸着塔”を用いることが
好ましい。そして、吸着剤層内に発生する静電気が該層
の中心部に集まる傾向を考慮して、冷却を兼ねて静電気
を逃がすために、金属製の円筒を中心部に配した構造の
吸着塔の使用が望ましい。
(First Embodiment of Adsorbing Apparatus) The first embodiment of the "adsorbing apparatus having an adsorbent layer" used in the present invention is intended to locally uniform the temperature and concentration of the adsorbent layer. As means for quickly moving the heat of adsorption generated in the adsorbent layer in the lateral direction from the adsorbent layer and removing it, an adsorbent layer for adsorbing gaseous hydrocarbons and cooling of the adsorbent layer It is preferable to use a “double cylinder or multi-cylinder adsorption tower” that is adjacent to a cooling water layer for performing the treatment. In consideration of the tendency of static electricity generated in the adsorbent layer to gather at the center of the layer, use of an adsorption tower having a structure in which a metal cylinder is arranged at the center to release static electricity for cooling. Is desirable.

【0056】本発明で用いる上記第1の実施形態の具体
的な吸着塔について、図3を参照して説明すると、この
吸着塔1a(1b)は、外筒2a(2b)、吸着剤層3a
(3b)、内筒4a(4b)、冷却水5により構成される。
なお、この吸着塔1a(1b)は、後記する本発明の実施
例1,実施例3で使用する吸着塔であり、図中の3-1a
(3-1b)は、添着疎水性シリカゲル(後記実施例1,3
参照)であり、3-2a(3-2b)は、Y型合成ゼオライト
(後記実施例1,3参照)である。
The specific adsorption tower of the first embodiment used in the present invention will be described with reference to FIG. 3. The adsorption tower 1a (1b) comprises an outer cylinder 2a (2b) and an adsorbent layer 3a.
(3b), the inner cylinder 4a (4b), and the cooling water 5.
The adsorption tower 1a (1b) is an adsorption tower used in Examples 1 and 3 of the present invention described later, and 3-1a in FIG.
(3-1b) is an impregnated hydrophobic silica gel (Examples 1 and 3 described below).
3-2a (3-2b) is a Y-type synthetic zeolite (see Examples 1 and 3 described later).

【0057】また、本発明の上記吸着塔1a(1b)とし
て付記すべき点の一つは、吸着塔の内部の圧力を高めれ
ば、上記吸着剤(添着疎水性シリカゲル)に吸着される
炭化水素の有効吸着量が格段に増加することは、PSA
法の理論から言つて当然のことであるので、本発明の実
施に際しても、吸着塔1a(1b)の内圧を「高圧法規」
に抵触しないゲージ圧“1kg/cm以下”で操作する
ことは極めて望ましいことである。
One of the points to be noted as the adsorption tower 1a (1b) of the present invention is that if the pressure inside the adsorption tower is increased, the hydrocarbon adsorbed on the adsorbent (hydrophobic silica gel impregnated) is increased. The remarkable increase in the effective adsorption amount of
Since it is natural to say from the theory of the law, the internal pressure of the adsorption tower 1a (1b) is also set to the "high pressure regulation" when the present invention is carried out.
It is extremely desirable to operate at a gauge pressure "1 kg / cm or less" which does not conflict with

【0058】(吸着装置の第2の実施形態)本発明にお
いては、従来から汎用されている“塔式であって、内部
に密に吸着剤を充填した吸着装置”をも用いることがで
きるが、処理すべき廃棄ガスの量が多量の場合には、こ
の従来型では問題が生じる。この問題点を詳細に説明す
ると、例えば1時間に“36,000m3”の廃棄ガスを処理
しようとする場合、従来型では、塔径が約10m必要に
なる。
(Second Embodiment of Adsorption Apparatus) In the present invention, a conventionally used "tower-type adsorption apparatus in which an adsorbent is tightly packed inside" can be used. In the case where the amount of waste gas to be treated is large, a problem arises in this conventional type. To explain this problem in detail, for example, when processing waste gas of "36,000 m 3 " per hour, the conventional type requires a column diameter of about 10 m.

【0059】その理由は、吸着効率の面から吸着剤層を
通過する廃棄ガスの通過速度[即ち吸着剤と接触する時
間(SV値)]に制限があるためである。一般にこの速度
は、吸着剤粒子が流動しない値以下に定められており、
通常“10〜20cm/sec”である。このガス通過速度
の平均値“15cm/sec(0.15m/sec)”をとって
算出すると、次式で示すように塔径が“10m”とな
る。 ・式:πR2×0.15=36,000/3,600=10 本発明では、このような塔径の吸着塔を用いることは経
済的に不可能であり、現実的ではない。
The reason is that the passing speed of waste gas passing through the adsorbent layer [that is, the time of contact with the adsorbent (SV value)] is limited in terms of adsorption efficiency. Generally, this speed is set to a value below which the adsorbent particles do not flow,
Usually, it is "10 to 20 cm / sec". When the average value of the gas passage speed is calculated as "15 cm / sec (0.15 m / sec)", the tower diameter becomes "10 m" as shown by the following equation. Formula: πR 2 × 0.15 = 36,000 / 3,600 = 10 In the present invention, it is economically impossible to use an adsorption tower having such a diameter, and it is not practical.

【0060】一方、吸着効率は、吸着剤粒子の大きさに
密に関係する。例えば、同じ容量の吸着剤層に粒径の大
きな吸着剤と粒径の小さな吸着剤を詰め込んだ場合を比
較してみると、当然のことながら粒径の小さい方が効率
は良くなるけれども、流動し易くなるので、小さすぎて
も問題がある。このため、従来使用されている吸着剤
は、その径としては、吸着剤の種類や形状等にもよる
が、2〜3mmが適当とされている。吸着剤の流動を避
け、かつ密に充填した吸着装置としては、繊維状活性炭
のクロスを吸着装置の内部に配位させ、このクロスを横
切る方向に廃棄ガスを流すような構造のものであり、こ
の具体例としては、前述の「K−フィルター(東洋紡社
製の商品名)」,「パイロメックス(東邦レーヨン社製の
商品名)」である。
On the other hand, the adsorption efficiency is closely related to the size of the adsorbent particles. For example, when comparing the case where a large particle size adsorbent and a small particle size adsorbent are packed in an adsorbent layer having the same capacity, it is obvious that the smaller the particle size is, the higher the efficiency is. If it is too small, there is a problem. For this reason, the diameter of the conventionally used adsorbent depends on the type and shape of the adsorbent, but it is appropriate that the diameter is 2 to 3 mm. The adsorbent that avoids the flow of the adsorbent and is densely packed has a structure in which a cross of fibrous activated carbon is coordinated inside the adsorber, and waste gas flows in a direction across the cloth. Specific examples thereof include the above-mentioned "K-filter (trade name, manufactured by Toyobo)" and "Pyromex (trade name, manufactured by Toho Rayon Co., Ltd.)".

【0061】上記構造の吸着装置では、ガスの通過面積
を大きく取れる利点がある反面、吸着剤層が薄いため、
接触時間が短く、廃棄ガス中の希薄な炭化水素を充分に
捕集できないという欠点を有している。しかも、この装
置における脱着手段としては、スチームの使用以外に考
えられず、真空ポンプの併用ができないものである。
The adsorber having the above-described structure has an advantage that a large gas passage area can be obtained, but has a thin adsorbent layer.
It has the disadvantage that the contact time is short and the dilute hydrocarbons in the waste gas cannot be sufficiently collected. Moreover, as a desorption means in this apparatus, it is conceivable to use only a steam, and a vacuum pump cannot be used together.

【0062】吸着理論から言えば、吸着効率は、“KF
av”、即ち、“総括物質移動容量係数(1/sec)の
値”で示される。本発明者が行った実験および本発明者
が建設した工業装置での運転実績の解析から、KFav
の値は、粒径が2〜3mmの吸着剤を使用した場合は、
ガス状炭化水素の性状にもよるが、ほぼ“3〜6”の範
囲にある。これに対して、繊維状活性炭を使用した場合
は、“15〜25”の範囲にあって、吸着性能が数倍優
れていることになる。具体的に言えば、ガスと吸着剤の
接触時間が“約1/5”で済むということになる。
According to the adsorption theory, the adsorption efficiency is “KF
av ”, that is,“ the value of the overall mass transfer capacity coefficient (1 / sec). ”From the experiments performed by the inventor and the analysis of the operation results in the industrial equipment constructed by the inventor, KFav
When the adsorbent having a particle size of 2 to 3 mm is used,
Although it depends on the properties of the gaseous hydrocarbon, it is substantially in the range of "3 to 6". On the other hand, when fibrous activated carbon is used, it is in the range of "15 to 25", and the adsorption performance is several times better. Specifically, the contact time between the gas and the adsorbent is "about 1/5".

【0063】本発明者は、この点に着目して、処理すべ
き廃棄ガスが大量である場合にも適応できる、新規で且
つ経済的な吸着装置[本発明で用いる“吸着剤層を有す
る吸着装置”の第2の実施形態]を開発したものであ
る。本発明の新規で且つ経済的な吸着装置(第2の実施
形態に係る吸着塔)としては、充填する吸着剤として、
0.1〜2mmの微粒(望ましくは0.4〜1mmの微
粒)を用い、これによってガスとの接触時間を短縮し、
かつ、ガスの通過面積を広げるべく吸着装置内の吸着剤
層の配位を多重にしたものである。
The present inventor has paid attention to this point, and has developed a novel and economical adsorption apparatus [the adsorption apparatus having an adsorbent layer used in the present invention] which can be applied even when the amount of waste gas to be treated is large. Second Embodiment of Apparatus "]. As a novel and economical adsorption device of the present invention (adsorption tower according to the second embodiment), as the adsorbent to be filled,
0.1-2 mm fines (preferably 0.4-1 mm fines) are used, thereby reducing the contact time with the gas,
In addition, the configuration of the adsorbent layer in the adsorption device is multiplexed in order to increase the gas passage area.

【0064】上記のように、吸着剤として0.1〜2m
mの微粒を用いることによって、接触時間が従来の手段
に比べて“約1/5”に短縮し得るという優れた作用効
果が生じる。しかも、このように“約1/5”に短縮す
ることができると言うことは、吸着剤層の厚みも“約1
/5”になると言うことである。
As described above, 0.1 to 2 m
By using the fine particles of m, there is an excellent effect that the contact time can be reduced to "about 1/5" as compared with the conventional means. In addition, the fact that the thickness can be reduced to "about 1/5" means that the thickness of the adsorbent layer is also reduced to "about 1/5".
/ 5 ".

【0065】従来の商業プラントは全て一塔式であっ
て、この厚み(層高)は“1〜2m”であるが、本発明の
上記吸着装置では、吸着剤層の厚みが“約1/5”なる
ところから、その厚みは“20cm〜40cm”とな
り、その結果として、原則として吸着剤層を冷却する必
要がなくなると言う優れた作用効果が生じる。その理由
は、吸着剤層を通過する多量な廃棄ガス中に含まれる炭
化水素ガスは極めて希薄であり、殆どが空気であるた
め、空気の持ち出す熱量を上回るほどの吸着熱が吸着剤
層に留まることはないからである。
Conventional commercial plants are all single-column systems, and the thickness (layer height) is “1-2 m”. In the adsorption apparatus of the present invention, the thickness of the adsorbent layer is “about 1 / From the point of "5", the thickness becomes "20 cm to 40 cm", and as a result, an excellent action and effect is obtained in that the adsorbent layer does not need to be cooled in principle. The reason is that the hydrocarbon gas contained in the large amount of waste gas passing through the adsorbent layer is extremely dilute, and most of it is air, so the heat of adsorption that exceeds the calorific value of the air remains in the adsorbent layer. Because there is nothing.

【0066】しかも、前記した従来の繊維状活性炭層を
用いる吸着装置では、廃棄ガスはこの吸着剤層を一回の
通過で終わるため、吸着した炭化水素の濃度が極めて薄
く、脱着の手段としてはスチーム以外には考えられなか
った。しかし、本発明の上記吸着装置では、吸着剤層に
吸着したガス状炭化水素を系外に取り出さずに、保持し
たまま常圧下で触媒燃焼させるために該濃度の濃淡には
関係なく、このために高価な真空ポンプや切り替え時に
気密性を要求される精巧な電磁バルブを用いる必要がな
くなり、安価なバタフライ弁(オンオフ弁)の使用を可
能にしたものである。
In addition, in the above-mentioned conventional adsorption apparatus using a fibrous activated carbon layer, the waste gas ends up in a single pass through this adsorbent layer, so that the concentration of the adsorbed hydrocarbon is extremely low. I couldn't think of anything but steam. However, in the adsorption device of the present invention, the gaseous hydrocarbons adsorbed on the adsorbent layer are not taken out of the system, and are catalytically burned at normal pressure while being held. This eliminates the need for using an expensive vacuum pump or an elaborate electromagnetic valve that requires airtightness at the time of switching, thereby enabling the use of an inexpensive butterfly valve (on-off valve).

【0067】本発明の上記した顕著な作用効果を奏する
新規で且つ経済的な吸着装置[本発明で用いる“吸着剤
層を有する吸着装置”の第2の実施形態]の具体的な吸
着塔について、図4および図5(A),(B)を参照して説
明すると、この吸着塔41a(41b)は、吸着剤層43
a(43b)を充填した外筒42a(42b)および42
a’(42b’)の二重円筒で構成される。そして、廃棄
ガスは、図5の(B)の矢印線に示すように吸着剤層43
a(43b)内を通過し、このように、ガスの通過面積を
広げるように構成したものである。なお、この吸着塔4
1a(41b)は、後記する本発明の実施例2で使用する
吸着塔であり、図中の43-1a(43-1b)は酸化金属を
担持した疎水性シリカゲルである。また、43-2a(4
3-2b)はY型合成ゼオライトである。(←後記実施例
2参照)
A specific adsorption tower of a novel and economical adsorption apparatus [the second embodiment of the "adsorption apparatus having an adsorbent layer" used in the present invention] which exhibits the above-mentioned remarkable effects and effects of the present invention. Referring to FIG. 4 and FIGS. 5A and 5B, the adsorption tower 41a (41b) includes an adsorbent layer 43.
outer cylinders 42a (42b) and 42
a '(42b'). Then, the waste gas flows into the adsorbent layer 43 as shown by the arrow line in FIG.
a (43b), and thus the gas passage area is increased. In addition, this adsorption tower 4
1a (41b) is an adsorption tower used in Example 2 of the present invention described later, and 43-1a (43-1b) in the figure is a hydrophobic silica gel supporting a metal oxide. Also, 43-2a (4
3-2b) is a Y-type synthetic zeolite. (← See Example 2 below)

【0068】(システムの一体化について)更にまた、
本発明者は、本発明で提案した装置をシステムとして一
体化し、スキツドに載せられるような可搬性を持たせた
装置にするべく鋭意研究の結果、本発明に至つたもので
ある。即ち、本発明者が既に取得した特許第2840563
号,特許第2766793号,特許第2823835号 並びに出願中
の特願平9-245318号等々に開示したアダプター方式や置
換パージ方式によるのではなく、また、パージ排ガスの
ガス状炭化水素を回収するにあたって、同質の炭化水素
液体で洗浄する方法を用いることなく、さらには、脱着
ガスをリサイクルさせて吸着塔内の炭化水素濃度を濃く
した後に煩瑣な冷却手段を用いて該ガスからガス状炭化
水素を液体として回収する方法ではなく、回収手段を省
略した簡潔な、かつ、経済性のある方法を提供したもの
である。
(About system integration)
The inventor of the present invention has conducted intensive studies to integrate the device proposed in the present invention as a system and to make the device portable so that it can be mounted on a skid. That is, Patent No. 2840563 which the inventor has already obtained
, Patent No. 2,676,793, Patent No. 2,823,835, and Japanese Patent Application No. 9-245318, etc., do not use the adapter method or the displacement purge method. Without using a method of washing with a hydrocarbon liquid of the same quality, and further, after recycling the desorbed gas to increase the hydrocarbon concentration in the adsorption tower, the gaseous hydrocarbon is removed from the gas using a complicated cooling means. Instead of recovering as a liquid, a simple and economical method with no recovery means is provided.

【0069】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濃縮
したのち触媒酸化して燃焼し、無害なガスとして処理す
る方法および該方法を実施するための装置を提供したも
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
炭化水素の処理には好適に適用されるものである。
Although the embodiment according to the present invention has been described in detail above, the method according to the present invention employs a known PS.
A method and PTSA method can be applied.
The method can be applied to the A method, the VTSA method, and the like, and these applications are also included in the present invention. Further, the present invention provides a method of concentrating a lean gaseous hydrocarbon contained in waste gas, burning it by catalytic oxidation and treating it as a harmless gas, and an apparatus for carrying out the method. Not only dilute multi-component hydrocarbon gas generated during coating, but also benzene, toluene, trichloroethylene, methyl ethyl ketone, and a single component such as chlorofluorocarbon, especially reactive gas such as olefin It is suitably applied to the treatment of hydrocarbons.

【0070】[0070]

【実施例】次に、本発明の実施例を挙げ、本発明を具体
的に説明する。
Next, the present invention will be specifically described with reference to examples of the present invention.

【0071】(実施例1)図1は、本発明の一実施例で
ある「廃棄ガス中の希薄なガス状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り、図2は、図1
に示すフローシートにおける「運転状況を把握し制御す
るための制御盤」の一例を示す図である。また、図3
は、図1に示すフローシートにおいて使用した吸着塔の
構造の一例(実施例1)を示す縦断図面である。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, "Method for treating lean gaseous hydrocarbons in waste gas".
FIG. 2 is a flow sheet diagram for explaining FIG.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a “control panel for grasping and controlling an operating state” in the flow sheet shown in FIG. FIG.
2 is a longitudinal sectional view showing an example (Example 1) of the structure of the adsorption tower used in the flow sheet shown in FIG.

【0072】本実施例1では、図3に示すように、冷却
水5が循環する内筒4a(4b)及びその外側に吸着剤層
3a(3b)を充填した外筒2a(2b)の二重円筒で構成
される吸着塔1a(1b)を用いた。なお、内筒4a(4
b)を流れる冷却水5は、乱流にして吸着剤層3a(3
b)を流れる廃棄ガスと向流に流すようにした。また、
吸着剤としては、酸化バナジウムを重量比で4wt%,
硫酸カリを14.9wt%担持した疎水性シリカゲル
(富士シリシア化学社製の試作品:添着疎水性シリカゲ
ルQー10)と、Y型合成ゼオライト(360 HUD:
東ソ−社製の商品名)を用いた。そして、図3に示すよ
うに、添着疎水性シリカゲル3-1a(3-1b)の上部にY
型合成ゼオライト3-2a(3-2b)を吸着塔1a(1b)に
充填し、吸着剤層3a(3b)として実施に供した。な
お、上記疎水性シリカゲルは、予めベンゼン蒸気でプレ
コートしたものを用いた。
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the inner cylinder 4a (4b) through which the cooling water 5 circulates and the outer cylinder 2a (2b) filled with the adsorbent layer 3a (3b) outside. An adsorption tower 1a (1b) composed of a heavy cylinder was used. The inner cylinder 4a (4
The cooling water 5 flowing through the adsorbent layer 3a (3)
b) was made to flow in countercurrent to the flowing waste gas. Also,
As an adsorbent, vanadium oxide is 4 wt% in weight ratio,
Hydrophobic silica gel carrying 14.9% by weight of potassium sulfate
(Prototype manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd .: impregnated hydrophobic silica gel Q-10) and Y-type synthetic zeolite (360 HUD:
(Trade name, manufactured by Tosoh Corporation). Then, as shown in FIG. 3, Y is placed on top of the attached hydrophobic silica gel 3-1a (3-1b).
The type-synthesized zeolite 3-2a (3-2b) was packed in the adsorption tower 1a (1b), and used as an adsorbent layer 3a (3b). The hydrophobic silica gel used was precoated with benzene vapor in advance.

【0073】以下、本実施例1を図1に基づいて詳細に
説明すると、廃棄ガス発生源(図示せず)から発生した廃
棄ガス(約5000ppmのベンゼンを含む廃棄ガス:20リ
ットル/分のガス量)を、ゲ−ジ圧1kg/cm2下に圧
縮するブロアー(図示せず)又は自圧で廃棄ガス送気管1
1より、吸着塔1aに送気する。この際、吸着剤層3a
(3b)を通過するガス速度は“約10cm/秒”であっ
た。吸着工程を終えた処理済み廃棄ガスは、吸着塔1a
(脱着工程に切り換えた後は吸着塔1b)の頂部から、排
出管12を介して、20ppm以下のベンゼンベーパー
を含む空気(クリーンなガス)として大気中に放出する。
Hereinafter, the first embodiment will be described in detail with reference to FIG. 1. A waste gas generated from a waste gas generation source (not shown) (a waste gas containing about 5000 ppm of benzene: a gas of 20 liters / minute) (Amount) is compressed under a gage pressure of 1 kg / cm 2 by a blower (not shown)
From 1, air is sent to the adsorption tower 1a. At this time, the adsorbent layer 3a
The gas velocity passing through (3b) was "about 10 cm / sec". The treated waste gas that has completed the adsorption step is supplied to the adsorption tower 1a.
(After switching to the desorption step, from the top of the adsorption tower 1b), it is discharged into the atmosphere as air (clean gas) containing 20 ppm or less of benzene vapor through the discharge pipe 12.

【0074】また、吸着塔1a,1bは、上記の吸着工
程と後記する燃焼工程(脱着工程)とを交互に切り換えな
がら運転するが、この切り換え時点は、吸着塔1a,1
b内の吸着剤層が破過する前に行い、そして、図1に示
す弁(ロ),(ロ)を自動的に開閉することにより行う。即
ち、吸・脱着切換え用の弁(ロ),(ロ)の開閉は、 ・吸着塔1a,1bの「入口ガス流量」“F”と「入口
ガス濃度」“E”とを図2に示すメモリー21に読み込
ませ、予めメモリー(吸着モデル)23に記入した吸着モ
デルのCPU(演算)22による演算結果を示す“破過予
想時間”と、 ・吸着剤層の上部に配した温度検知ボ−ド(図示せず)に
よって、Y型合成ゼオライト3-2a(3-2b)[前掲の図
3参照]から取りだした吸着剤層内の「温度」“C”,
“D”がその上昇を停止した時点と、を併用して自動的
に切り換える。
The adsorption towers 1a and 1b are operated while alternately switching between the above-mentioned adsorption step and a combustion step (desorption step) described later.
This is performed before the adsorbent layer in b goes through, and by automatically opening and closing the valves (b) and (b) shown in FIG. That is, the valves (b) and (b) for switching between suction and desorption are opened and closed. The "inlet gas flow rate""F" and the "inlet gas concentration""E" of the adsorption towers 1a and 1b are shown in FIG. "Estimated breakthrough time" indicating the result of calculation by the CPU (calculation) 22 of the adsorption model read in the memory 21 and previously written in the memory (adsorption model) 23; and a temperature detection button disposed above the adsorbent layer. (Not shown), the "temperature""C" in the adsorbent layer taken out of the Y-type synthetic zeolite 3-2a (3-2b) [see FIG.
Automatic switching is performed in combination with the time when "D" stops rising.

【0075】一方、吸着工程を終えた後の吸着塔1a
に、送水管(図示せず)を介して、水を供給して冷却し、
併せて、流量コントロールバルブ(イ)を経由して、予め
予熱した空気13を送入する。この際、吸着塔1aを閉
鎖系にし、燃焼用空気13を循環させて触媒燃焼させ、
燃焼が終了した時点で開放系に切り換え、空気を導入し
てこの吸着塔1aを冷却
On the other hand, the adsorption tower 1a after the completion of the adsorption step
In, via a water pipe (not shown), supply and cool water,
At the same time, the pre-heated air 13 is supplied via the flow control valve (a). At this time, the adsorption tower 1a is closed, and the combustion air 13 is circulated for catalytic combustion.
When the combustion is completed, the system is switched to an open system, and air is introduced to cool the adsorption tower 1a.

【0076】本実施例1では、上記の予熱空気の温度は
約150℃であつて、その流量はパージ係数換算式で約
1.5であつた。これにより吸着塔内に保持されている
炭化水素は、触媒燃焼し、炭酸ガスとして系外に放散さ
れる。
In Example 1, the temperature of the preheated air was about 150 ° C., and the flow rate was about 1.5 in terms of a purge coefficient conversion formula. As a result, the hydrocarbons held in the adsorption tower are catalyzed and burnt out of the system as carbon dioxide.

【0077】燃焼が完了した目安は、温度測定により吸
着塔内の温度が一定になつた時点とした。そして、前記
の手段を用いて、この吸着塔内の吸着剤層が破過する時
点を予測して弁(ロ)の切り換え時期を設定し、脱着操作
に自動的に切り換える。
The measure of the completion of the combustion was a time when the temperature in the adsorption tower became constant by temperature measurement. Then, by using the above-mentioned means, the time when the adsorbent layer in the adsorption tower breaks through is predicted, the switching time of the valve (b) is set, and the operation is automatically switched to the desorption operation.

【0078】なお、図1中に示したA〜Fは、運転状況
を把握するために設けた計器の位置を示したものであ
り、一方、(イ),(ロ)は、運転制御のために設けた弁の
位置を示したものである。また、図2は、図1に示した
フローにおいて、運転状況を把握し制御するための制御
盤20を示したものであり、メモリ21,メモリ(吸着
モデル)23およびCPU(演算)22から構成されてい
るものである。なお、図2において、メモリ21に読み
込ませるデ−タ信号として、吸・脱着切り換え時に必要
なものだけを“X”として挙げた。(その他のデ−タ信
号の読み込みを省略した。)
A to F shown in FIG. 1 indicate the positions of instruments provided for grasping the operation status. On the other hand, (A) and (B) indicate the operation control. 2 shows the position of the valve provided in the first embodiment. FIG. 2 shows a control panel 20 for grasping and controlling the operating state in the flow shown in FIG. 1 and comprises a memory 21, a memory (suction model) 23 and a CPU (calculation) 22. Is what is being done. In FIG. 2, only data necessary for switching between absorption and desorption are shown as "X" as data signals to be read into the memory 21. (Reading of other data signals was omitted.)

【0079】本実施例1では、前記したように、吸着・
脱着の切り換えを吸着塔が破過する前にデータロガ信号
で検知して行うため、ガス状炭化水素が希薄な場合は、
その濃度を吸着塔で数倍に濃縮することができ、且つ吸
着剤層の発熱を除去する冷却手段を工夫したことにより
(前掲の図3参照)、局部加熱が避けられており、運転期
間中の吸着剤層の温度はほぼ常温であった。また、排出
管12から大気中に放出されるガス中のベンゼン濃度
は、実質的に20ppm以下であった。
In the first embodiment, as described above,
Since the switching of desorption is detected by the data logger signal before the adsorption tower breaks through, if the gaseous hydrocarbon is lean,
By concentrating the concentration several times in the adsorption tower, and by devising cooling means to remove the heat generated in the adsorbent layer
(Refer to FIG. 3 described above), local heating was avoided, and the temperature of the adsorbent layer during the operation period was almost room temperature. Further, the benzene concentration in the gas discharged into the atmosphere from the discharge pipe 12 was substantially 20 ppm or less.

【0080】(実施例2)図4は、実施例2で使用する
吸着塔の縦断面図である。また、図5は、図4の吸着塔
を更に説明する図であって、そのうち、(A)は図4のA
−A断面図、(b)は図4の部分拡大詳細図である。本実
施例2では、図4および図5(A),(B)に示すように、
吸着剤層43a(43b)を充填した外筒42b(42b)
および42a’(42b’)の二重円筒で構成される吸着
塔41a(41b)を用いた。
Example 2 FIG. 4 is a longitudinal sectional view of an adsorption tower used in Example 2. FIG. 5 is a diagram further illustrating the adsorption tower of FIG. 4, wherein (A) shows A of FIG.
FIG. 4A is a cross-sectional view, and FIG. In the second embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5A and 5B,
Outer cylinder 42b (42b) filled with adsorbent layer 43a (43b)
And an adsorption tower 41a (41b) composed of a double cylinder of 42a '(42b').

【0081】また、吸着剤として、粒径が0.4mmの
酸化バナジウムを担持した疎水性シリカゲルQ−10
(富士シリシア化学社製の商品名)とY型合成ゼオライト
HSZ−360(東ソー社製の商品名)を用いた。そし
て、図4および図5の(B)に示すように、添着疎水性シ
リカゲル43-1a(43-1b)の上部にY型合成ゼオライ
ト43-2a(43-2b)を吸着塔41a(41b)に充填
し、吸着剤層43a(43b)として実施に供した。な
お、上記吸着剤は、予めベンゼン蒸気でプレコートした
ものを用いた。
As an adsorbent, hydrophobic silica gel Q-10 supporting vanadium oxide having a particle size of 0.4 mm was used.
(Trade name, manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd.) and YZ type synthetic zeolite HSZ-360 (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) were used. Then, as shown in FIGS. 4 and 5 (B), the Y-type synthetic zeolite 43-2a (43-2b) is placed on the top of the attached hydrophobic silica gel 43-1a (43-1b), and the adsorption tower 41a (41b). And used as an adsorbent layer 43a (43b). The adsorbent used was precoated with benzene vapor in advance.

【0082】本実施例2では、上記した図4および図5
(A),(B)に示す吸着塔41a(41b)を用い、前記
“酸化バナジウムを担持した疎水性シリカゲル”と、前
記“Y型合成ゼオライト”を使用した以外は、前記実施
例1と同様の条件,手段で、廃棄ガス(約5000ppmの
ベンゼンを含む廃棄ガス:300リットル/分のガス量)を
処理した。なお、この際に吸着剤層43a(43b)を円
周方向に通過するガス速度は、“1.5cm/秒”であ
った。
In the second embodiment, FIGS.
Same as Example 1 except that the "hydrophobic silica gel supporting vanadium oxide" and the "Y-type synthetic zeolite" were used using the adsorption towers 41a (41b) shown in (A) and (B). A waste gas (a waste gas containing about 5000 ppm of benzene: a gas amount of 300 liters / minute) was treated under the conditions and means described above. At this time, the gas velocity passing in the circumferential direction through the adsorbent layer 43a (43b) was "1.5 cm / sec".

【0083】本実施例2では、排出管12(図1参照)か
ら大気中に放出されるガス中のベンゼン濃度は、市販さ
れているポータブルのHC濃度検知管(イソブタン換算)
で検知できないないほどの微量な量であった。
In the second embodiment, the concentration of benzene in the gas discharged into the atmosphere from the discharge pipe 12 (see FIG. 1) is determined by using a commercially available portable HC concentration detection tube (isobutane conversion).
Was too small to detect.

【0084】前記実施例1では、大気中に放出されるガ
ス中のベンゼン濃度が20ppm以下であるのに対し
て、本実施例2では、上記したように、検出検知できな
いないほどの微量な量であり、前記実施例1に比し優れ
ていることが理解できる。また、本実施例2では、“3
00リットル/分(18m3/時)”という大量の廃棄ガ
スを有効に処理できることが理解できる。
In the first embodiment, the benzene concentration in the gas released into the atmosphere is 20 ppm or less, whereas in the second embodiment, as described above, a very small amount that cannot be detected and detected. It can be understood that this is superior to Example 1. In the second embodiment, “3”
It can be understood that a large amount of waste gas of "00 liter / minute (18 m 3 / hour)" can be effectively treated.

【0085】(実施例3)本実施例3では、前記実施例
1の図3で用いた吸着塔1a(1b)をそのまま転用し、
実施例1および実施例2で用いた酸化触媒に代えて、酸
化チタンを充填して、高温の加熱空気による触媒燃焼実
験に供した。その理由は、公知の文献によれば、本発明
による新規な方法と装置の構成システムが異なる方法
で、希薄なガス状炭化水素中に含まれる数ppm以下の
極めて少量の炭化水素を、酸化チタンを担持してなる疎
水性シリカゲルに吸着せしめ、該吸着剤に常温で紫外線
を照射することにより、酸化分解してゼロエミッョンを
達成しているためである。(特開平11−138017号公報参
照)
Example 3 In Example 3, the adsorption tower 1a (1b) used in FIG. 3 of Example 1 was diverted as it was.
Instead of the oxidation catalyst used in Example 1 and Example 2, it was filled with titanium oxide and subjected to a catalytic combustion experiment using high-temperature heated air. The reason is that, according to the known literature, a very small amount of hydrocarbons of less than a few ppm contained in dilute gaseous hydrocarbons can be converted to titanium oxide by a method in which the novel system and the system of the apparatus according to the present invention are different. This is because the silica gel is adsorbed on a hydrophobic silica gel carrying, and the adsorbent is oxidized and decomposed by irradiating the adsorbent with ultraviolet rays at room temperature to achieve zero emission. (See JP-A-11-138017)

【0086】本実施例3で用いた添着疎水性シリカゲル
は、疎水性シリカゲル(Q−10)に担持した酸化触媒
が酸化チタンであり、添着合成ゼオライトも同様に、基
材はY型合成ゼオライト(HUD−360)であり、こ
れに酸化チタンを担持したものである。実験条件は、比
較のために、前記実施例1に準じて行ったが、燃焼用空
気の温度が250℃以下では、充分に燃焼できず、30
0℃を超え、400℃付近でゼロエミツションになるこ
とを確認した。
In the hydrophobic silica gel impregnated in Example 3, the oxidation catalyst supported on the hydrophobic silica gel (Q-10) is titanium oxide. Similarly, the synthetic zeolite impregnated is made of a Y-type synthetic zeolite ( HUD-360), on which titanium oxide is supported. The experimental conditions were the same as those in Example 1 for comparison, but when the temperature of the combustion air was 250 ° C. or lower, the combustion was not sufficiently performed.
It was confirmed that the emission exceeded 0 ° C. and reached zero emission at around 400 ° C.

【0087】(実施例4)本実施例4では、図6(本施
例4で使用する吸着塔の縦断面図)で示すように、吸着
塔6a(6b)の内部を上中下3層に仕切り、上層に吸着
剤層63a(63b)を、中層に細かいアルミボールの中空体
を充填した層(中空体充填層)65a(65b)を、下層に触媒
層66a(66b)を配位した吸着塔6a(6b)を用いた。
尚、図6中62a(62b)は外筒、64a(64b)は内
筒、5は冷却水を示す。そして、吸着塔6a(6b)の上
部から燃焼用空気(図示せず)を供給し、そのパージ効果
によって上層に配した吸着剤層63a(63b)に吸着された
ベンゼンを離脱せしめた後、そのまま下部に配した触媒
層66a(66b)を通過させることによって該ベンゼン蒸気
を燃焼させ、放散する空気中のベンゼンをゼロエミッシ
ョンにする目的で実施したものである。
Example 4 In Example 4, as shown in FIG. 6 (longitudinal sectional view of the adsorption tower used in Example 4), the inside of the adsorption tower 6a (6b) The adsorbent layer 63a (63b) was arranged in the upper layer, the layer (hollow body filling layer) 65a (65b) in which the hollow layer of fine aluminum balls was filled in the middle layer, and the catalyst layer 66a (66b) in the lower layer. The adsorption tower 6a (6b) was used.
In FIG. 6, 62a (62b) indicates an outer cylinder, 64a (64b) indicates an inner cylinder, and 5 indicates cooling water. Then, combustion air (not shown) is supplied from the upper part of the adsorption tower 6a (6b), and the benzene adsorbed on the adsorbent layer 63a (63b) disposed on the upper layer is released by the purge effect. The benzene vapor is burned by passing through a catalyst layer 66a (66b) disposed at a lower portion, and benzene in the air to be diffused is reduced to zero emission.

【0088】本実施例4で使用した酸化触媒は、ID型
の疎水性シリカゲル(富士シリシア化学社製の商品名:
Q−10)に、パラジウムを重量比で1%添着させた2
0〜30メッシュの球形の粒子であり、また、使用した
吸着剤は、ベンゼンの吸着に最も適した合成ゼオライト
(東ソー社製の商品名:ZSM−5)9〜10メッシュの
円柱形の粒子である。また、アルミの中空体は、市販さ
れている約2mmの径のものである。中層にこのような
アルミの中空体細粒を配した理由は、電気伝導性がすぐ
れ、燃焼間を密に密閉して過度の燃焼速度(爆発)を制御
するための安全策として設けたものである。
The oxidation catalyst used in Example 4 was an ID type hydrophobic silica gel (trade name: manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd.)
Q-10) with palladium impregnated at 1% by weight.
It is spherical particles of 0 to 30 mesh, and the adsorbent used is a synthetic zeolite most suitable for benzene adsorption.
(Trade name: ZSM-5, manufactured by Tosoh Corporation) 9 to 10 mesh cylindrical particles. The aluminum hollow body has a diameter of about 2 mm which is commercially available. The reason for arranging such hollow aluminum fine particles in the middle layer is that it has excellent electrical conductivity and is provided as a safety measure to control excessive combustion rate (explosion) by tightly sealing between combustions. is there.

【0089】実験条件は、比較のために、前記実施例1
に準じて行ったが、即ち、廃棄ガスとして、前記実施例
1と同様、約5000ppmのベンゼンを含む廃棄ガス(20
リットル/分のガス量)を用い、実施例1に準じて行っ
たが、燃焼用空気の温度が約200℃という比較的低温
においてもベンゼンが触媒で酸化され、ほぼゼロエミッ
ションになることを確認した。さらに、燃焼用空気の温
度を下げる目的で、燃焼用空気に少量の酸素を添加して
実験を試みた結果、120℃でも完全にゼロエミッショ
ンになった。この際、少量の酸素(ボンベから供給)を、
中空体充填層65a(65b)上部から前記燃焼用空気に常時
加えるにより(図6中の“←O2”参照)、燃焼用空気中
の酸素濃度を約40%に維持した状態で実験を行った。
The experimental conditions were as described in Example 1 for comparison.
That is, as in Example 1, the waste gas containing about 5,000 ppm of benzene was used as the waste gas.
(L / min gas volume), and conducted in accordance with Example 1. It was confirmed that benzene was oxidized by the catalyst even at a relatively low temperature of combustion air of about 200 ° C., resulting in almost zero emission. did. Further, in order to lower the temperature of the combustion air, an experiment was conducted by adding a small amount of oxygen to the combustion air, and as a result, the emission was completely zero even at 120 ° C. At this time, a small amount of oxygen (supplied from the cylinder)
The experiment was carried out with the oxygen concentration in the combustion air maintained at about 40% by constantly adding the combustion air from above the hollow body filling layer 65a (65b) (see "← O 2 " in FIG. 6). Was.

【0090】以上、本発明の実施例を挙げたが、本発明
は、この実施例1〜4により限定されるものではなく、
前記した本発明の特徴(発明を限定する事項)の範囲内
で種々の態様が可能である。例えば、実施例1,3とし
て、図3に示した2重円筒の吸着塔1a,1bを用いた
が、本発明は、このような2重円筒に限定されるもので
はなく、その他の例として、吸着剤を内筒に充填し、そ
の外側に吸着剤層を冷却するための水を循環するように
した二重円筒又は多重円筒型の吸着塔を用いることもで
きる。また、本発明の実施例2として、図4,図5に示
した多重円筒の吸着塔を用いたが、本発明は、このよう
な多重円筒に限定されるものではなく、例えば吸着剤を
ハニカム状のコアーに充填し、それを束ねて構成される
吸着装置、ないしは、吸着剤を箱に詰めてそれを重ねて
構成される吸着装置などを用いることもできる。その他
の要件についても、上記実施例1〜4に限定されるもの
ではなく、前記した本発明の特徴(発明を限定する事項)
の範囲内で種々の態様が可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the embodiments 1 to 4,
Various embodiments are possible within the scope of the features of the present invention (items limiting the invention). For example, as the first and third embodiments, the double-cylindrical adsorption towers 1a and 1b shown in FIG. 3 were used. However, the present invention is not limited to such a double cylinder, and other examples are given. Alternatively, a double-cylinder or multi-cylinder type adsorption tower in which an adsorbent is filled in an inner cylinder and water for cooling the adsorbent layer is circulated outside the inner cylinder may be used. Further, although the multi-cylinder adsorption tower shown in FIGS. 4 and 5 was used as the second embodiment of the present invention, the present invention is not limited to such a multi-cylinder adsorption tower. It is also possible to use an adsorption device configured by filling a core in a shape and bundling the core, or an adsorption device configured by packing an adsorbent in a box and stacking it. Other requirements are not limited to the above-described first to fourth embodiments, and the features of the present invention described above (items limiting the invention).
Various embodiments are possible within the range described above.

【0091】[0091]

【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、吸着装
置の脱着への切り替え時に、吸着装置内の吸着剤層に吸
着したガス状炭化水素を、系外に取り出すことなく、該
吸着剤に担持した酸化触媒乃至は酸化チタンの存在下
に、或いは、酸化触媒と不燃性固体吸着剤の共存下に、
酸素含有ガス又は光源を用いて燃焼乃至は酸化分解する
ことを特徴とし、これにより、廃棄ガスから安全に、し
かも容易に、かつ効率よく炭化水素を処理すると共に、
処理後に、大気中に放出するガス中の残存炭化水素濃度
を100ppm以下、期待値としてゼロエミッションにす
ることができる。
As described in detail above, the present invention provides a method for removing gaseous hydrocarbons adsorbed on an adsorbent layer in an adsorber without switching out the adsorbent when the adsorber is switched to desorption. In the presence of an oxidation catalyst or titanium oxide supported on, or in the presence of an oxidation catalyst and a non-combustible solid adsorbent,
It is characterized by combustion or oxidative decomposition using an oxygen-containing gas or a light source, thereby safely and easily and efficiently treating hydrocarbons from waste gas,
After the treatment, the concentration of the residual hydrocarbon in the gas released into the atmosphere can be reduced to 100 ppm or less, and the emission can be set to zero emission as an expected value.

【0092】また、本発明によれば、高い燃焼効率が得
られ、しかも無炎燃焼のため、直燃の場合に比較して、
酸化温度も低く、局部的に高温にならないので、安定し
た燃焼が得られ、しかも、燃焼排ガス中に通常含まれる
NOXなどの大気汚染物質の発生がないのみならず、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。
Further, according to the present invention, high combustion efficiency can be obtained, and flameless combustion is performed.
Since the oxidation temperature is low and the temperature is not locally high, stable combustion can be obtained. In addition, there is no emission of air pollutants such as NOX normally contained in flue gas, and it is released into the atmosphere after processing. The concentration of gaseous hydrocarbons contained in the exhaust gas can be reduced to almost zero as well as 100 ppm or less.

【0093】従って、本発明によれば、大気汚染物質で
あるガス状炭化水素の除去処理において、大気汚染防止
法の改正で定められた(平成9年2月6日に官報告示)ベン
ゼン濃度の排出基準「30ppm以下」を完全にクリヤ
ーできるのみならず、更にこの数値が半分以下の厳しさ
になつても充分対応できるものである。また、本発明
は、本発明に係る方法を装置化する際、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
成し得るものである。
Therefore, according to the present invention, in the removal treatment of gaseous hydrocarbons, which are air pollutants, the benzene concentration specified by the revision of the Air Pollution Control Law (publicly reported on February 6, 1997) Not only can the emission standard "30 ppm or less" be completely cleared, but it is also possible to sufficiently cope with the case where the numerical value is less than half as severe. Also, the present invention can be made portable so that the system can be integrated and mounted on a skid when the method according to the present invention is implemented as an apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例である「廃棄ガス中の希薄な
ガス状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。
FIG. 1 is a flow sheet diagram for explaining a “method for treating lean gaseous hydrocarbons in waste gas” which is one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すフローシートにおける「運転状況を
把握し制御するための制御盤」の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a “control panel for grasping and controlling an operating state” in the flow sheet shown in FIG. 1;

【図3】本発明の実施例1で使用する吸着塔の縦断面図
である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an adsorption tower used in Example 1 of the present invention.

【図4】本発明の実施例2で使用する吸着塔の縦断面図
である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of an adsorption tower used in Embodiment 2 of the present invention.

【図5】図4の吸着塔を更に説明する図であって、図5
の(A)は、図4のA−A断面図であり、同(B)は、図4
の部分拡大詳細図である。
5 is a diagram further illustrating the adsorption tower of FIG. 4, and FIG.
4A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 4, and FIG.
FIG.

【図6】本発明の実施例4で使用する吸着塔の縦断面図
である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of an adsorption tower used in Embodiment 4 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b 6a,6b 吸着塔 2a,2b 62a,62b 外筒 3a,3b 63a,63b 吸着剤層 3-1a,3-1b 添着疎水性シリカゲル 3-2a,3-2b Y型合成ゼオライト 4a,4b 64a,64b 内筒 65a,65b 中空体充填層 66a,66b 触媒層 5 冷却水 10 廃棄ガス発生源 11 廃棄ガス送気管 12 排出管 13 燃焼用空気 15 燃焼ガス送気管 20 制御盤 21 メモリ 22 CPU(演算) 23 メモリ(吸着モデル) 41a(41b) 吸着塔 42a(42b),42a’(42b’) 外筒 43a(43b) 吸着剤層 43-1a(43-1b) 添着疎水性シリカゲル 43-2a(43-2b) Y型合成ゼオライト 1a, 1b 6a, 6b Adsorption tower 2a, 2b 62a, 62b Outer cylinder 3a, 3b 63a, 63b Adsorbent layer 3-1a, 3-1b Hydrophobic silica gel impregnated 3-2a, 3-2b Y-type synthetic zeolite 4a, 4b 64a, 64b Inner cylinder 65a, 65b Hollow body filling layer 66a, 66b Catalyst layer 5 Cooling water 10 Waste gas generation source 11 Waste gas air pipe 12 Discharge pipe 13 Combustion air 15 Combustion gas air pipe 20 Control board 21 Memory 22 CPU ( Calculation) 23 Memory (adsorption model) 41a (41b) Adsorption tower 42a (42b), 42a '(42b') Outer cylinder 43a (43b) Adsorbent layer 43-1a (43-1b) Adsorbed hydrophobic silica gel 43-2a ( 43-2b) Y-type synthetic zeolite

───────────────────────────────────────────────────── 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) B01D 53/86 ZAB (72)発明者 能智 博史 千葉県市川市塩浜4−2−43−601 (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 Fターム(参考) 4D002 AA21 AA22 AA33 AA40 AB03 BA04 BA05 BA12 CA07 DA11 DA45 DA46 EA08 GA01 GA02 GA03 GB01 GB02 GB03 GB08 HA01 4D048 AA11 AA17 AB01 BA07X BA11X BA23Y BA30Y BA31X BB01 DA01 DA02 EA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B01D 53/86 ZAB (72) Inventor Hirofumi Nochi 4-2-43-601 (72) Shiohama, Ichikawa-shi, Chiba ) Inventor Hideki Sakuma 27-5 Shinisogo-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term (reference) 4D002 AA21 AA22 AA33 AA40 AB03 BA04 BA05 BA12 CA07 DA11 DA45 DA46 EA08 GA01 GA02 GA03 GB01 GB02 GB03 GB08 HA01 4D048 AA11 AA17 AB01 BA07X BA11X BA23Y BA30Y BA31X BB01 DA01 DA02 EA01

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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、 前記切り替え時に、該吸着装置内の吸着剤層に吸着した
ガス状炭化水素を、系外に取り出すことなく、該吸着剤
に担持した酸化触媒乃至は酸化チタンの存在下に、或い
は、酸化触媒と不燃性固体吸着剤の共存下に、酸素含有
ガス又は光源を用いて燃焼乃至は酸化分解することを特
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。
1. An adsorber having an adsorbent layer which alternately performs adsorption and desorption is used. One of the adsorbers is made to pass waste gas containing gaseous hydrocarbons, and the adsorbent layer in the adsorber is passed through the adsorbent layer in the adsorber. Lean gas contained in waste gas comprising adsorbing gaseous hydrocarbons and releasing waste gas substantially free of gaseous hydrocarbons into the atmosphere while switching the other adsorber to desorption In the method for treating gaseous hydrocarbons, at the time of the switching, the gaseous hydrocarbons adsorbed on the adsorbent layer in the adsorber are not taken out of the system, and the presence of an oxidation catalyst or titanium oxide carried on the adsorbent. Below or in the coexistence of an oxidation catalyst and a non-combustible solid adsorbent, the use of an oxygen-containing gas or a light source to combust or oxidatively decompose dilute gaseous hydrocarbons contained in waste gas. Processing method.
【請求項2】 前記の酸化触媒が白金,パラジウム,バ
ナジウム,チタニウム及び遷移金属のいずれか一種以上
からなり、光で励起される酸化触媒が酸化チタンであ
り、該酸化触媒を担持する若しくは酸化触媒と共存する
不燃性固体吸着剤層が、疎水性シリカゲル及び/又は合
成ゼオライトであり、かつ前記燃焼処理温度が30℃〜
500℃であ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。
2. The oxidation catalyst comprises at least one of platinum, palladium, vanadium, titanium and a transition metal, and the oxidation catalyst excited by light is titanium oxide. The non-combustible solid adsorbent layer coexisting with the above is hydrophobic silica gel and / or synthetic zeolite, and the combustion treatment temperature is 30 ° C.
The method for treating lean gaseous hydrocarbons contained in waste gas according to claim 1, wherein the temperature is 500 ° C.
【請求項3】 前記吸着装置内の吸着剤層に吸着したガ
ス状炭化水素を燃焼乃至は酸化分解させるための手段と
して、吸着剤層を大気圧以下に保持するか、もしくは、
吸着剤層又は触媒層を電気伝導度の優れた金属の微粒で
密に囲うことを特徴とする請求項1または請求項2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。
3. A method for burning or oxidatively decomposing gaseous hydrocarbons adsorbed on the adsorbent layer in the adsorber, wherein the adsorbent layer is maintained at an atmospheric pressure or lower, or
3. The method for treating a lean gaseous hydrocarbon contained in waste gas according to claim 1, wherein the adsorbent layer or the catalyst layer is densely surrounded by fine particles of a metal having excellent electric conductivity. .
【請求項4】 前記吸着剤層内の吸着剤層に吸着したガ
ス状炭化水素を燃焼乃至は酸化分解させる手段として、
ガス状炭化水素を吸着した前記吸着剤層を閉鎖系にし、
酸素含有ガスを循環させて燃焼させ、燃焼が終了した時
点で解放系に切り替え、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、若しくは、光を照射
して酸化分解した後に吸着処理に移行することを特徴と
する請求項1〜3のいずれか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。
4. As means for burning or oxidatively decomposing gaseous hydrocarbons adsorbed on the adsorbent layer in the adsorbent layer,
The adsorbent layer that has adsorbed gaseous hydrocarbons is a closed system,
Oxygen-containing gas is circulated for combustion, and when the combustion is completed, the system is switched to a release system, air is introduced to cool the adsorbent layer, and then the process proceeds to adsorption treatment, or light irradiation is performed to oxidize and decompose. 4. The method for treating a lean gaseous hydrocarbon contained in waste gas according to claim 1, wherein the process is shifted to an adsorption treatment after the treatment.
【請求項5】 前記吸着剤層中の炭化水素濃度を高めて
燃焼乃至は酸化分解させる手段として、カスケード方式
による濃縮吸着塔(アダプタ−)を設け、これを介してパ
ージ排ガス中のガス状炭化水素をこの中に蓄積させて濃
縮し、該濃縮吸着塔を燃焼乃至酸化分解を目的とする脱
着塔に切り替えることを特徴とする請求項1〜4のいず
れか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。
5. A cascade-type enrichment adsorption tower (adapter) is provided as a means for increasing the hydrocarbon concentration in the adsorbent layer and burning or oxidatively decomposing the gaseous hydrocarbon in the purge exhaust gas. Hydrogen is accumulated in this and concentrated, and the concentrated adsorption tower is switched to a desorption tower for the purpose of combustion or oxidative decomposition, which is contained in the waste gas according to any one of claims 1 to 4. A method for treating lean gaseous hydrocarbons.
【請求項6】 前記吸着剤層が、酸化触媒を担持してな
る0.1〜2mmの径の不燃性固体吸着剤を充填した
層、又は、酸化触媒と不燃性固体吸着剤との混合物を充
填した層、或いは、酸化触媒を充填した層と不燃性固体
吸着剤を充填した層との少なくとも2層以上、からなる
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の廃棄
ガス中に含まれる希薄なガス状炭化水素の処理方法。
6. The adsorbent layer is a layer filled with a non-combustible solid adsorbent having a diameter of 0.1 to 2 mm carrying an oxidation catalyst, or a mixture of an oxidation catalyst and a non-combustible solid adsorbent. The waste gas according to any one of claims 1 to 5, comprising at least two layers of a packed layer or a layer filled with an oxidation catalyst and a layer filled with a nonflammable solid adsorbent. For treating lean gaseous hydrocarbons contained in water.
【請求項7】 請求項1〜請求項6のいずれかに記載の
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
において、吸着剤層が破過する前に燃焼乃至酸化分解操
作に切り替え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。
7. The method for treating a lean gaseous hydrocarbon contained in waste gas according to any one of claims 1 to 6, wherein a combustion or oxidative decomposition operation is performed before the adsorbent layer breaks through. A method for treating lean gaseous hydrocarbons contained in waste gas, characterized by switching.
【請求項8】 前記吸着剤層が破過する前に切り替える
手段として、前記吸着剤層内の頂部に温度検知ポートを
配設し、該温度検知ポートからの温度がその上昇を停止
した時点をもつて、自動的に弁を切り替えることを特徴
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。
8. As a means for switching before the adsorbent layer breaks through, a temperature detection port is provided at the top of the adsorbent layer, and a point in time at which the temperature from the temperature detection port stops its rise is stopped. 8. The method for treating a lean gaseous hydrocarbon contained in waste gas according to claim 7, wherein the valve is automatically switched.
【請求項9】 前記吸着剤層が破過する前に切り替える
手段として、吸着運転時に得られる吸着装置の「入口の
ガス流量」,「入口ガス中の炭化水素濃度」及び「出口
ガス中の所望の炭化水素濃度(仮定値)」を数値デ−タ
として制御盤内に設けたパソコンに読み込ませ、該パソ
コンのROMに焼き付けた制御を目的としたシミュレ−
ションモデルに連動させて切り替え時間を自動的に設定
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。
9. As means for switching before the adsorbent layer breaks through, the “gas flow rate at the inlet”, the “hydrocarbon concentration in the inlet gas”, and the “desired gas in the outlet gas” of the adsorption device obtained during the adsorption operation. Of the hydrocarbon concentration (assumed value) as numerical data into a personal computer provided in the control panel, and burned in the ROM of the personal computer.
The method according to claim 7, wherein the switching time is automatically set in conjunction with an application model. 9.
【請求項10】 前記吸着装置から大気に排出されるク
リーンなガス中の炭化水素濃度を100ppm以下、期
待値としてゼロエミッションにすることを特徴とする請
求項1〜9のいずれか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。
10. The disposal according to claim 1, wherein the concentration of hydrocarbons in the clean gas discharged from the adsorption device to the atmosphere is 100 ppm or less, and the expected value is zero emission. A method for treating a lean gaseous hydrocarbon contained in a gas.
【請求項11】 請求項1〜請求項10のいずれかに記
載の処理方法を実施するための装置であつて、該装置中
の”吸着剤層を有する吸着装置”が、吸着剤層を囲い、
かつ、吸着剤層の外筒から吸着剤層に向けて横方向に廃
棄ガスを通気できるコンポーネントを多重に内蔵する吸
着装置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装置。
11. An apparatus for carrying out the treatment method according to claim 1, wherein an “adsorption apparatus having an adsorbent layer” in the apparatus surrounds the adsorbent layer. ,
And a lean gaseous hydrocarbon contained in the waste gas, characterized by comprising an adsorber in which components capable of aerating the waste gas laterally from the outer cylinder of the adsorbent layer toward the adsorbent layer are multiplexed. Processing equipment.
【請求項12】 前記コンポーネントが、箱形コンポー
ネント,円筒型コンポーネントないしはハニカム型コン
ポーネントであつて、該コンポーネントを多重に内蔵す
る吸着装置であることを特徴とする請求項11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装
置。
12. The waste gas according to claim 11, wherein the component is a box-shaped component, a cylindrical-shaped component or a honeycomb-shaped component, and the component is an adsorption device in which the components are multiplexed. Equipment for the treatment of lean gaseous hydrocarbons contained.
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