JP2002102645A - 有機ガス濃縮装置 - Google Patents

有機ガス濃縮装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】被処理空気の湿度が変化しても濃縮処理特性の
変動の少ない有機ガス濃縮装置を提供しようとするもの
である。 【解決手段】被処理空気中の有機ガスを吸着する吸着ロ
ーター１を備え被処理空気中の有機ガスを吸着濃縮する
ようにするとともに、除湿空気と被処理空気との間で湿
気交換する湿気交換ローター９を用いて吸着ローター１
の吸着ゾーン２に入る前の被処理ガスの湿度を下げるよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばトルエン
やキシレンなどの揮発性有機物（以下ＶＯＣと書く）の
蒸気を含む空気（以下ＶＯＣを含む空気を有機ガスとい
う）のＶＯＣの濃縮に用いられる有機ガス濃縮装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】有機ガス濃縮装置としてハニカム（蜂の
巣）体に吸着剤を担持したハニカムローター式のものが
多量のＶＯＣの濃縮に適しているため、工業的には多く
用いられるようになった。
【０００３】図２にこのような従来の有機ガス濃縮装置
のフローを示す。図２において１はハニカムローターで
あり、例えばセラミックペーパーをハニカム状に形成
し、この上に疎水性ゼオライトを担持したものである。
【０００４】またガス吸着ハニカムローター１は回転自
在に保持され、モーター（図示せず）により、矢印方向
に駆動される。そしてガス吸着ハニカムローター１は吸
着ゾーン２、脱着ゾーン３、パージゾーン４とに分割さ
れている。
【０００５】５はフィルターであり、有機ガス中の塵を
除くものである。６はブロアであり、フィルター５を通
過した有機ガスである被処理空気ＰＡをガス吸着ハニカ
ムローター１の吸着ゾーン２とパージゾーン４とに送
る。
【０００６】７はヒーターでありパージゾーン４を出た
ガスを脱着温度まで加熱するものである。ヒーター７を
出て加熱された有機ガスはブロア８に吸引されて脱着ゾ
ーン３に入り、ガス吸着ハニカムローター１に吸着され
たＶＯＣを脱着する。
【０００７】脱着ゾーン３を出た有機ガスはブロア８に
よって燃焼装置（図示せず）などの無害化処理装置に送
られる。
【０００８】このようにして、脱着ゾーン３を出た有機
ガスのＶＯＣ濃度：被処理空気ＰＡのＶＯＣ濃度の関係
は、吸着ゾーン２を通過する有機ガスの量：脱着ゾーン
３を通過する有機ガスの量の関係となり、例えばその関
係を１０：１にすると脱着ゾーン３を出た有機ガスの濃
度は被処理空気ＰＡのＶＯＣ濃度の１０倍になる。
【０００９】従って、燃焼装置などの無害化処理装置に
送られる有機ガスの量は１／１０となり無害化処理装置
が小型化するとともに、有機ガスが自己燃焼可能な濃度
になれば無害化処理装置で助燃ガスが必要でなくなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このように、工場など
から排出される有機ガスは濃縮することによって無害化
処理が容易になるのであるが、疎水性ゼオライトなどの
吸着剤の特性で、被処理空気ＰＡの湿度によってＶＯＣ
の吸着性に影響がでるという問題がある。
【００１１】図３にイソ・プロピル・アルコール（ＩＰ
Ａ）とアセトンそれぞれのガス吸着ハニカムローター１
によるＶＯＣ除去効率を被処理空気の相対湿度を変化さ
せて測定した特性を示す。これによって被処理空気ＰＡ
の相対湿度が上昇するに従って、ガス吸着ハニカムロー
ター１による空気中のＶＯＣの除去効率が低下し、特に
相対湿度が８０％を越えると急激に低下することが判
る。
【００１２】これはガス吸着ハニカムローター１に用い
た吸着剤が疎水性ゼオライトであっても、被処理空気の
相対湿度が高くなると図３の水分吸着量で示されるよう
に吸着剤に水分が吸着され、ＶＯＣの吸着量が減少する
ためである。
【００１３】本発明は被処理空気の湿度が高くなっても
能力の低下が小さい有機ガス濃縮装置を提供しようとす
るものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本件発明は以上のような
課題を解決するため、除湿空気と被処理空気との間で湿
気交換する湿気交換手段を設け、被処理空気の相対湿度
を下げるようにした。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、被処理空気中の有機ガスを吸着・脱着することによ
って被処理空気中の有機ガスの濃縮除去を行うものであ
って、除湿空気と被処理空気との間で湿気交換する湿気
交換手段を設けて被処理空気の相対湿度を下げた後に吸
着濃縮するようにしたものであり、被処理空気の湿度が
高くなってもＶＯＣの吸着作用が低下しないという作用
を有する。
【００１６】
【実施例】以下本発明の有機ガス濃縮装置の実施例につ
いて図に沿って詳細に説明する。図１は本発明の有機ガ
ス濃縮装置の実施例におけるフロー図である。ここで、
ガス吸着ハニカムローター１、吸着ゾーン２、脱着ゾー
ン３、パージゾーン４、フィルター５、ブロア６、ヒー
ター７、ブロア８については図２に示す従来の有機ガス
濃縮装置と同一のものであり、説明の冗長性を避けるた
めに重複した説明を省略する。
【００１７】９は湿気交換ハニカムローターであり、ア
ルミ箔をハニカム状に形成し、これに接着剤によって粉
砕したイオン交換樹脂を担持したものである。イオン交
換樹脂としてはスチレン・ジビニルベンゼン共重合体の
強酸性陽イオン交換樹脂などが適する。１０はブロアで
あり、例えば外気を湿気交換ハニカムローター９の湿気
脱着ゾーン１１に通すものである。
【００１８】１２もブロアであり、これはＶＯＣを含む
被処理空気を湿気交換ハニカムローター９の湿気吸着ゾ
ーン１３に通し、フィルター５を介してブロア６に送る
ものである。
【００１９】１４は湿気交換ハニカムローター９のパー
ジゾーンであり、湿気交換ハニカムローター９の回転方
向に対して湿気吸着ゾーン１３の下手側に設けられ例え
ば大気などの清浄空気をこの部分に通し、ＶＯＣを含む
被処理空気が湿気脱着ゾーン１１に持ち込まれるのを防
止する。
【００２０】このパージゾーン１３は湿気交換ハニカム
ローター９の外気ＯＡが送られる面に例えば３０度の角
度で開口して形成されている。そして湿気交換ハニカム
ローター９のブロア１０側は閉口しており、よってパー
ジゾーン１３には外気ＯＡが送り込まれて、内部に滞留
していた被処理空気ＰＡが追い出される。
【００２１】パージゾーン１４から追い出された被処理
空気ＰＡはブロア１２の吸い込み側に送られ、最終的に
はガス吸着ハニカムローター１の吸着ゾーン２に送られ
る。
【００２２】有機ガス濃縮装置は上記の如く構成され、
その動作を以下説明する。被処理空気ＰＡはＶＯＣを含
む多湿空気である。この被処理空気ＰＡを先ずブロア１
２の吸引によって湿気交換ハニカムローター９の湿気吸
着ゾーン１３に通す。これによって被処理空気ＰＡに含
まれる湿気は湿気交換ハニカムローター９に吸着され、
被処理空気ＰＡは除湿される。
【００２３】この時、ブロア１０によって外気ＯＡが湿
気交換ハニカムローター９の湿気脱着ゾーン１１を通
る。外気ＯＡの相対湿度が被処理空気ＰＡの相対湿度よ
り小さいと、湿気交換ハニカムローター９に吸着された
湿気は湿気脱着ゾーン１１で脱着される。
【００２４】このようにして除湿された被処理空気ＰＡ
はブロア６によって吸引され、ガス吸着ハニカムロータ
ー１の吸着ゾーン２へ送られる。そして被処理空気ＰＡ
中のＶＯＣ蒸気は大半（９５〜９８％程度）ガス吸着ハ
ニカムローター１に吸着され、清浄空気となって大気に
放出される。
【００２５】ブロア６により押し出された被処理空気Ｐ
Ａの一部は、パージゾーン４を通過し、ここでガス吸着
ハニカムローター１の熱を奪って温度が上昇し、ヒータ
ー７によってさらに温度が上昇して脱着ゾーン３に入
る。
【００２６】脱着ゾーン３では、ガス吸着ハニカムロー
ター１に吸着されたＶＯＣ蒸気が脱着され、濃縮された
ガスとなって燃焼装置（図示せず）などの無害化装置を
経て大気へ放出される。
【００２７】ここで、湿気交換ハニカムローター９がＶ
ＯＣを吸着する性質があると、その回転によって被処理
空気の一部が湿気交換ハニカムローター９によって移行
する可能性がある。湿気交換ハニカムローター９に担持
する湿気吸着剤として強酸性イオン交換樹脂などのイオ
ン交換樹脂を使うと、ＶＯＣを殆ど吸着せず殆ど湿気だ
けの吸着作用を呈する。この試験結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】 この表１より明かなように、試験を行ったイソプロピル
・アルコール、エタノール、メタノール、アセトン、メ
チル・エチル・ケトン、トルエン、キシレン、スチレ
ン、酢酸エチル、酢酸メチル全てのＶＯＣは湿気交換ハ
ニカムローター９に殆ど吸着されないことが判る。
【００２９】これはイオン交換樹脂が水の分子を取り込
む原理として、交換基を有すると樹脂中の固定イオン及
び対イオンの水和によって水分を強く吸着し、樹脂の架
橋度と浸透圧の関係で単位重量当たりの保水量が決定さ
れると言われている。
【００３０】従って、湿気交換ハニカムローター９には
ＶＯＣが殆ど吸着されず、被処理空気ＰＡに含まれるＶ
ＯＣが湿気交換ハニカムローター９を介して大気へ漏れ
ることはない。
【００３１】このように被処理空気ＰＡ中に多量の水分
が含まれ多湿であっても、湿気交換ハニカムローター９
によって水分が除去され、ガス吸着ハニカムローター１
の吸着能力が湿気によって損なわれることはない。
【００３２】特に日本の気象条件では晴天時には相対湿
度は４０〜７０％程度であり、雨天でなければ相対湿度
が８０％以上になることは滅多にない。従って大抵の場
合は外気をそのまま流すことによって湿気交換ハニカム
ローター９の脱着を行うことができる。もし外気の相対
湿度が８０％を超えたならば、外気を電気ヒーター（図
示せず）などによって加熱し、相対湿度を下げることに
よって湿気交換ハニカムローター９の脱着を行うことが
できる。
【００３３】以上の実施例では湿気交換ハニカムロータ
ー９の湿気脱着ゾーン１１へ外気を送る例を示したが、
これ以外に湿気交換ハニカムローター９の湿気脱着ゾー
ン１１へガス吸着ハニカムローター１の処理ゾーンを出
た浄化空気の一部あるいは全量を流すこともできる。
【００３４】以上の実施例では、湿気吸着剤としてイオ
ン交換樹脂を用いる例を示したが、これ以外に塩化リチ
ウムや塩化カリの溶液を用いることができる。この場合
は湿気交換ハニカムローターとして溶液を保持できる不
織布などを用いる。
【００３５】あるいは湿気吸着剤として親水性のゼオラ
イトも用いることができる。この場合は、ゼオライトに
ＶＯＣが吸着されないようにポア（細孔）径がＶＯＣの
分子径より小さなものを用いる。
【００３６】
【発明の効果】本発明の有機ガス湿気交換ハニカムロー
ター濃縮装置は上記の如く構成したので、被処理空気の
湿度が高くても被処理空気がガス吸着ハニカムローター
に入る前に湿度を下げることができ、ガス吸着ハニカム
ローターの吸着能力を高く維持することができるもので
ある。
【００３７】さらに本発明の有機ガス濃縮装置は、湿気
交換ハニカムローターの湿気吸着体としてイオン交換樹
脂を用いているため、湿気交換ハニカムローターにはＶ
ＯＣは殆ど吸着されず、湿気交換ハニカムローターを介
してＶＯＣが外部に漏れることはない。
【００３８】しかも湿気交換ハニカムローターには回転
方向に対して湿気吸着ゾーンの下手側にパージゾーンが
設けら、パージゾーンを出たガスを有機ガスの吸着側に
通すようにしているため、湿気交換ハニカムローターの
中に残留している被処理空気が大気へ漏れ出ることがな
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ガス濃縮装置の実施例を示すフロ
ー図である。
【図２】従来の有機ガス濃縮装置の実施例を示すフロー
図である。
【図３】湿度とＶＯＣの除去効率との関係を示すグラフ
である。
【符号の説明】
１ ガス吸着ハニカムローター ２ 吸着ゾーン ３ 脱着ゾーン ４ パージゾーン ５ フィルター ６ ブロア ７ ヒーター ８ ブロア ９ 湿気交換ハニカムローター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 健一郎 福岡県古賀市青柳3108番地３ 株式会社西 部技研内 Ｆターム(参考） 4D002 AA33 AB03 BA04 CA05 DA03 DA05 DA17 DA45 EA08 GA02 GA03 GB02 4D012 CA01 CA11 CC05 CD05 CG01 CG03 CJ02 CJ05 CK01 CK06 4D052 AA08 CB01 CB04 DA01 DA06 DB01 GA03 GB03 HA03 HA14 HA49 HB02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】被処理空気中の有機ガスを吸着・脱着する
    ことによって被処理空気中の有機ガスの濃縮除去を行う
    ものであって、除湿空気と被処理空気との間で湿気交換
    する湿気交換手段を設け、被処理空気の相対湿度を下げ
    るようにしたことを特徴とする有機ガス濃縮装置。
  2. 【請求項２】湿気交換手段は湿気交換ハニカムローター
    である請求項１記載の有機ガス濃縮装置。
  3. 【請求項３】湿気交換手段の吸着剤としてイオン交換樹
    脂を用いた請求項１記載の有機ガス濃縮装置。
  4. 【請求項４】湿気交換ハニカムローターは回転方向に対
    して湿気吸着ゾーンの下手側にパージゾーンを有し、前
    記パージゾーンを出たガスを有機ガスの吸着側に通すよ
    うにした請求項１記載の有機ガス濃縮装置。
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