JP2003010626A - ガス吸着濃縮装置 - Google Patents

ガス吸着濃縮装置

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JP2003010626A
JP2003010626A JP2001197709A JP2001197709A JP2003010626A JP 2003010626 A JP2003010626 A JP 2003010626A JP 2001197709 A JP2001197709 A JP 2001197709A JP 2001197709 A JP2001197709 A JP 2001197709A JP 2003010626 A JP2003010626 A JP 2003010626A
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gas adsorption
desorption
adsorption
temperature
concentration
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Hisashi Yamauchi
恒 山内
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は脱着空気の温度をあまり高くすること
なく、沸点の高いVOCや重合し易いVOCが混入して
いても正常に運転可能で安全性の高いガス吸着濃縮装置
を提供しようとするものである。 【解決手段】疎水性ゼオライトと触媒を担持したガス吸
着濃縮ローター1を備え、ガス吸着濃縮ローター1を少
なくとも脱着ゾーン6と吸着ゾーン7とに分割し、脱着
ゾーン6で触媒の触媒作用によって発生した熱よりガス
吸着濃縮ローター1から吸着された有機物を脱着する脱
着熱の方が大きくなるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はたとえば有機溶剤蒸
気などの除去に用いられるガス吸着濃縮装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】現在、多くの工場から有機溶剤蒸気(V
OC)が発生している。例えば、塗装工場からはトルエ
ンやキシレンなどが発生し、その多くが大気中に放出さ
れている。また半導体工場からはジ・メチル・スルホキ
シド(DMSO)などが発生している。
【0003】このようなVOCは大気中に放出すると光
化学スモッグの原因になったり、温室効果を発生したり
あるいはオゾン層を破壊するなどの公害の原因になる。
【0004】よってこのようなVOCの排出が次第に規
制されるようになり、ゼオライトや活性炭を担持したハ
ニカム状のガス吸着濃縮ローターによって吸着濃縮し、
濃縮されたVOCを触媒や燃焼装置で酸化分解する装置
が開発された。
【0005】上記のVOCの内でトルエンやキシレンな
どは沸点が低いためガス吸着濃縮ローターから脱着する
のは容易であるが、この中にケトン系のVOCが混入し
ていると、ガス吸着濃縮ローター上で重合によって分子
量が大きくなり、脱着が困難になる。
【0006】またDMSOはもともと分子量が大きく沸
点が高い上に吸湿性が強く、湿気を吸着して脱着には大
きな脱着エネルギーを必要とするため、脱着が困難なV
OCの代表的なものである。
【0007】これ以外にも沸点が高くて脱着が困難なV
OCとしては、N−メチルピロリドン(NMP)、エチ
レングリコール・モノ・ブチル・エーテルなどがあり、
これらが化学工場などから排出されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】沸点の高いVOCを吸
着濃縮する場合、ガス吸着濃縮ローターに吸着したVO
Cを脱着するためには、脱着空気の温度を高くする必要
がある。しかし脱着空気の温度を高くすると脱着ゾーン
と吸着ゾーンとの間を仕切るシール部材が熱によって劣
化するという問題がある。
【0009】つまりシール部材としてはガス吸着濃縮ロ
ーターと常時擦れあうものであり摩擦に強い材料でなけ
ればならず、またガス吸着濃縮ローターと完全に密着し
てVOCの漏れを防がなければならない。このためにシ
ール部材としてフッ素系のゴムが一般に用いられてい
る。
【0010】このようなフッ素系のゴムは耐熱温度が2
30℃程度であり、これ以上高い温度の脱着空気を流す
ことができない。このため、上記シール部材の耐熱温度
より沸点の高いVOCがガス吸着濃縮ローターに付着し
た場合、脱着されず、ガス吸着濃縮ローターの表面を覆
ってガス吸着濃縮ローターの吸着性能が低下するという
問題点があった。
【0011】ここでガス吸着濃縮ローターに触媒作用を
付加すると、脱着空気の温度以上の沸点を有するVOC
が分解され脱着されるのであるが、触媒による分解熱で
吸着されたVOCの脱着も起こり、これが触媒作用によ
って酸化されるため、触媒による酸化作用が一気に増大
し場合によってはガス吸着濃縮ローターが発火するとい
う問題がある。
【0012】本発明は脱着空気の温度をあまり高くする
ことなく、脱着空気の温度以上の沸点を有するVOCや
重合し易いVOCが混入していても正常に運転可能で安
全性の高いガス吸着濃縮装置を提供しようとするもので
ある。
【0013】
【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、疎水性ゼオライトと触媒を担持し
たガス吸着濃縮ローターを備え、ガス吸着濃縮ローター
を少なくとも脱着ゾーンと吸着ゾーンとに分割し、脱着
ゾーンで触媒の触媒作用によって発生した熱よりガス吸
着濃縮ローターから吸着された有機物を脱着する脱着熱
の方が大きくなるようにした。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、吸着されるべき有機物の沸点以上の耐熱性を有する
シート材に疎水性ゼオライトを担持し、ゼオライトの表
面あるいは内部に触媒を担持したガス吸着濃縮ローター
を備え、ガス吸着濃縮ローターを少なくとも脱着ゾーン
と吸着ゾーンとに分割するようにし、脱着ゾーンで触媒
の触媒作用によって発生した熱よりガス吸着濃縮ロータ
ーから吸着された有機物を脱着する脱着熱の方が大きく
なるようにしたものであり、疎水性ゼオライトに吸着さ
れた物質は触媒によって分解されるため沸点が下がり、
脱着熱の方が触媒によって発生する熱より大きいため、
発熱が制限されるという作用を有する。
【0015】
【実施例】以下本発明のガス吸着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は本発明のガス吸
着濃縮装置の斜視図である。1はガス吸着濃縮ローター
であり、セラミック繊維紙をハニカム状に形成し、その
上にY型あるいはZSM5等の疎水性ゼオライトが担持
されている。
【0016】吸着濃縮ローター1はセラミック紙をコル
ゲート(波付け)加工し、これと平らなセラミック紙を
重ねて巻き上げ、焼成してセラミック紙に含まれる有機
物を除去したものに、疎水性ゼオライトを担持したもの
である。
【0017】この吸着濃縮ローター1はセラミック紙よ
り構成されているため、1000℃近くまで耐熱性があ
り、疎水性ゼオライトも600℃程度までの耐熱性を有
しVOCの沸点よりはるかに高い耐熱性を有している。
【0018】さらにこの吸着濃縮ローター1に担持され
ている疎水性ゼオライトのポアの中あるいは結晶の外周
に白金やパラジウムあるいは白金とパラジウムとの混合
物が添着されている。
【0019】2はケーシングであり、吸着濃縮ローター
1を回転自在に支持している。またこのケーシング2内
には吸着濃縮ローター1を回転駆動するギヤドモーター
3が設けられ、ギヤドモーター3の回転力はベルト4を
介して吸着濃縮ローター1に伝えられる。
【0020】さらにケーシング2にはシール手段5が設
けられ、このシール手段5によって吸着濃縮ローター1
を脱着ゾーン6と吸着ゾーン7とに分割している。シー
ル手段5の吸着濃縮ローター1と接する部分には耐熱2
30℃程度のフッ素系ゴムが設けられ、吸着濃縮ロータ
ー1と弾性をもって接している。
【0021】8はヒーターであり、脱着ゾーン6に送ら
れる空気を加熱するものである。ヒーター8による脱着
温度については後述する。
【0022】9はブロアであり脱着ゾーン6の空気を吸
い込み、脱着ゾーン6の空気を燃焼装置(図示せず)な
どの処理装置に送るものである。また10もブロアであ
り、このブロア10は吸着ゾーン7にケトン類などのV
OCを含む被処理空気を送るものである。
【0023】11は温度センサーであり、ヒーター8か
ら出た空気の温度を測定するものである。そして図2に
示すように温度センサー11の検出信号は制御回路12
に接続されている。制御回路12の出力はヒーター8に
接続されている。
【0024】制御回路12は例えば市販の温度調節装置
であり、前もって所定の温度を設定しておくと、温度セ
ンサー11の検出信号に応じてヒーター8へ送る電力を
制御するものである。
【0025】図3は白金やパラジウムなどの触媒の温度
と酸化率との関係を表したもので、温度が約200℃を
超えると触媒に触れる物質の酸化反応が急激に進むよう
になる。
【0026】図4は脱着ゾーン6の入口温度と出口温度
との関係を示したものである。入口から送り込む空気の
温度を次第に上げて行った場合、入口温度が180℃に
なるまでは吸着濃縮ローター1に吸着されたVOCの脱
着量が少なく、出口温度はほぼ入口温度に比例して上昇
する。
【0027】ここで出口温度が入口温度より低いのは次
の理由による。つまり吸着濃縮ローター1は熱容量を有
し、また回転しているため、吸着濃縮ローター1の温度
は脱着ゾーン6に入ってから次第に温度が上昇するため
である。
【0028】脱着ゾーン6の入口温度が180℃を超え
ると吸着濃縮ローター1に吸着されたVOCの脱着が始
まり、吸着濃縮ローター1は脱着熱を吸収するため出口
温度の上昇は小さくなる。そして入口温度が240℃を
超えると触媒によって吸着濃縮ローター1に吸着された
VOCが急激に酸化するため、熱を発生し出口温度が急
激に高くなる。
【0029】つまり入口温度が240℃を超えると吸着
濃縮ローター1の内部まで温度が200℃を超え、図3
に示すように吸着濃縮ローター1の内部まで吸着された
VOCが急激に酸化を始める。
【0030】この状態では吸着濃縮ローター1の脱着熱
より吸着されたVOCの酸化熱の方が大きく、吸着濃縮
ローター1は自己発熱した状態となる。つまり、吸着濃
縮ローター1の温度は制御不可能な危険な状態である。
【0031】従って、再生空気の温度をこの状態になら
ない温度領域とする。すなわち脱着ゾーン6で触媒の触
媒作用によって発生した熱よりガス吸着濃縮ローター1
から吸着されたVOCを脱着する脱着熱の方が大きくな
るような温度領域内に脱着空気の温度を制御回路11の
制御値を設定する。
【0032】VOCがケトン類のように容易に重合し高
沸点物となって、ガス吸着濃縮ローター1に付着して
も、触媒の作用によって重合が外れ沸点が低くなって容
易に脱着することができるようになる。
【0033】VOCとしてシール手段4に用いられたフ
ッ素系ゴムの耐熱温度230℃より沸点の高いVOCと
して、例えばフタル酸ジペチル(沸点245℃)、フタ
ル酸ジメチル(沸点282℃)、フタル酸ジエチル(沸
点298℃)、フタル酸ジオクチル(沸点386℃)、
フタル酸ジブチル(沸点339℃)、ジエタノールアミ
ン(沸点269℃)、トリエタノールアミン(沸点36
0℃)、ブチルジグリコール(沸点230℃)などがあ
る。
【0034】ケトン類以外にもスチレンなども重合しや
すいVOCであり、このようなVOCにも本発明は有効
である。
【0035】また基本的には本発明はVOCの吸着剤と
して疎水性ゼオライトであれば何でも応用可能である
が、ZSM5やY型ゼオライトが特に耐熱性が高く本発
明に適する。
【0036】
【発明の効果】本発明のガス吸着濃縮装置は上記の如く
構成したので、ケトン類のように重合し易いVOCであ
っても触媒の作用によって重合が分解され、容易に脱着
することができるようになるものである。
【0037】さらに本発明のガス吸着濃縮装置は触媒に
よってVOCが燃焼を開始する温度領域以下に脱着空気
の温度を設定したため、脱着ゾーンで触媒の触媒作用に
よって発生した熱よりガス吸着濃縮ローターから吸着さ
れたVOCを脱着する脱着熱の方が大きくなり、熱暴走
が発生しないため安全性が高い。
【0038】このように本発明のものはガス吸着濃縮ロ
ーターに吸着したVOCを触媒によって脱着し易くした
もので、脱着空気の温度をあまり高くする必要がないた
め、耐熱性の高い材料を使わなくてもよいため、安価に
提供することが可能で、また安全性も高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガス吸着濃縮装置の実施例を示す斜視
図である。
【図2】本発明のガス吸着濃縮装置の回路図である。
【図3】本発明のガス吸着濃縮装置に用いられる触媒の
酸化特性図である。
【図4】本発明のガス吸着濃縮装置の脱着ゾーンの入口
空気温度と出口空気温度との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
1 ガス吸着濃縮ローター 2 ケーシング 3 ギヤドモーター 4 ベルト 5 シール手段 6 脱着ゾーン 7 吸着ゾーン 8 ヒーター 9、10 ブロア 11 温度センサー 12 制御回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸着されるべき有機物の沸点以上の耐熱性
    を有するシート材に疎水性ゼオライトを担持し、前記ゼ
    オライトの表面あるいは内部に触媒を担持したガス吸着
    濃縮ローターを備え、前記ガス吸着濃縮ローターを少な
    くとも脱着ゾーンと吸着ゾーンとに分割するようにし、
    前記脱着ゾーンで前記触媒の触媒作用によって発生した
    熱より前記ガス吸着濃縮ローターから吸着された有機物
    を脱着する脱着熱の方が大きくなるようにしたガス吸着
    濃縮装置。
  2. 【請求項2】脱着ゾーンで触媒の触媒作用によって発生
    した熱よりガス吸着濃縮ローターから吸着された有機物
    を脱着する脱着熱の方を大きくする手段として、前記脱
    着ゾーンへ送る空気の温度設定によって行うようにした
    請求項1記載のガス吸着濃縮装置。
  3. 【請求項3】ゼオライトがY型あるいはZSM5である
    請求項1記載のガス吸着濃縮装置。
  4. 【請求項4】ガス吸着濃縮ローター吸着されるべき有機
    物がケトン類である請求項1記載のガス吸着濃縮装置。
  5. 【請求項5】脱着ゾーンと吸着ゾーンとをシール手段で
    分割し、ガス吸着濃縮ローター吸着される有機物が前記
    シール手段の耐熱温度より高い沸点を有する物質である
    請求項1記載のガス吸着濃縮装置。
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