JP2004025135A

JP2004025135A - 吸着装置および吸着方法

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Publication number: JP2004025135A
Application number: JP2002189158A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Eto; 江藤　祐一; Shigemi Okanishi; 岡西　茂実
Original assignee: Idemitsu Engineering Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Engineering Co Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-06-28
Also published as: JP4010543B2

Abstract

【課題】吸着塔への吸着負荷が増大することがなく、効率的に吸着剤を再生することができる吸着装置および吸着方法を提供することにある。
【解決手段】吸着装置１は、吸着塔１０Ａ、１０Ｂ内に充填された吸着剤により有機成分を含む被処理ガス中の除去成分を吸着し、その吸着剤の再生を行う吸着装置であって、吸着塔１０Ａ、１０Ｂの被処理ガスの供給口および排出口に接続され、吸着塔１０Ａ、１０Ｂ内にキャリアガスを循環させる循環ループ２０と、循環ループ２０に設けられ、吸着剤に吸着された除去成分の脱着温度まで前記キャリアガスを加熱する加熱器４０と、循環ループ２０に設けられ、吸着剤が吸着性能を発揮できる温度まで前記キャリアガスを冷却する冷却器５０と、循環ループ２０に接続され、吸着剤から脱着された除去成分を含むキャリアガスを冷却凝縮し、冷却凝縮後のキャリアガスを再度、循環ループ２０に戻す凝縮器６０とを備えている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着塔内に充填された吸着剤により有機成分を含む被処理ガス中の除去成分を吸着し、その吸着剤の再生を行う吸着装置および吸着方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、有機溶剤は機器製造業を始め、様々な業種で幅広く使用されている。有機溶剤は揮発性であるため、有機溶剤を貯蔵する貯蔵設備や有機溶剤を使用する反応設備からは、揮発した有機溶剤等の被処理ガスが排出される。
使用されている代表的な溶剤としては、以下のような例が挙げられる。合繊化繊工業では、アセトン、トルエン、ＣＳ_２等が使用されている。合成樹脂工業ではＭＥＫ（メチルエチルケトン）、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、塩化メチレン等が使用されている。合成・天然ゴム工業では、ｎ−ヘキサン、ベンゼン等が使用されている。合成皮革工業では、ＭＥＫ、ＴＨＦ、ジメチルフォルムアミド等が使用されている。
【０００３】
医薬品工業では、メタノール、エタノール等が使用されている。加工紙工業では、ＭＥＫ、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、酢酸エチル、メチルセルソルブ等が使用されている。フィルム工業では、ＴＨＦ、ＩＰＡ、エタノール、塩化メチル等が使用されている。粘着テープ工業では、ＭＥＫ、ＩＰＡ、酢酸エチル、トルエン等が使用されている。磁気テープ工業では、アセトン、トルエン、ＣＳ_２等が使用されている。
【０００４】
合成樹脂工業では、ＭＥＫ、ＭＩＢＫ（イソブチルメチルケトン）、シクロヘキサノン、酢酸ブチル、トルエン、キシレン等が使用されている。塗装工業では、ＭＥＫ、ブタノール、ｎ−ヘキサン、トルエン等が使用されている。印刷工業では、ＭＥＫ、酢酸エチル、トルエン等が使用されている。その他の分野では、硫化水素、塩化水素、亜硫酸ガス、クロロカーボン類、クロロフルオロカーボン類、ハイドロフルオロカーボン類、６弗化硫黄、亜酸化窒素等が使用されている。
【０００５】
上記したように被処理ガス中には、大気に放出すると地球温暖化等の環境問題となる除去すべき成分が含まれていることから、厳しい規制が設けられようとしている。
【０００６】
被処理ガス中の除去成分を回収する手段として、吸着剤が利用されているが、吸着剤は、その吸着容量に達すると吸着効率が著しく低下し、破過してしまう。そのため、吸着剤は、吸着容量に達する前に再生を行う必要がある。吸着剤の再生方法としては、吸着剤を吸着塔から抜き取り、別の場所で加熱して、吸着剤に吸着していた除去成分を脱着させて再生する方法等がある。
【０００７】
以上のような吸着済の吸着剤を加熱することにより再生する方法は、従来から用いられている方法である。この加熱する再生方法としては、例えば、スチーム加熱方式や、高温ガス方式が知られている。
スチーム加熱方式は、吸着済の吸着剤に高温の水蒸気からなるスチームを吹き付けて、吸着剤を加温し、吸着していた除去成分を除去する方法である（１）。
しかし、このスチーム加熱方式では、高温の水蒸気が水へと液化する。この水の中に飽和した状態の除去成分が含まれてしまい、多量の排水が発生するという問題がある。また、この排水中の除去成分は、飽和した状態で含まれているので、除去成分を含む相と水相とに分離することは困難であり、このことからも多量の排水を低減することはできない。
【０００８】
上記（１）の方法での問題を解決するために、複数個の吸着塔を用い、有機溶剤を貯蔵する貯蔵設備や有機溶剤を使用する反応設備から発生する溶剤を回収する方法が提案されている（特開平６−２２６０２９号公報参照）（２）。
この（２）の方法では、吸着操作終了後の吸着塔の一塔を、下記工程（ａ）〜（ｅ）の順序で脱着する。
【０００９】
（ａ）脱着する吸着塔内を減圧し、該塔内を不活性ガスで置換する操作を１回以上行う。
（ｂ）置換した不活性ガスを、該吸着塔を含む循環ライン中で循環させながら加温し、該塔内の吸着層を加熱する。
（ｃ）循環を止め、該吸着塔内を減圧し、被処理ガスの１／１０以下の流量の不活性ガスを加温しながら吸着層の脱着を行った後、脱着ガスから溶剤を凝縮回収する。
（ｄ）脱着後の吸着塔に、不活性ガスを被処理ガスの１／１０以下の流量で流しながら吸着層のパージと冷却を行う。
（ｅ）別の吸着運転中の吸着塔の処理ガスを、工程（ｄ）を終了した吸着塔に導入して吸着層を冷却し、冷却に用いた処理ガスを被処理ガス側に戻す。
【００１０】
この（２）の方法では、工程（ｄ）において吸着層のパージや冷却のために使用するパージガスは、不活性ガスや被処理ガスである。このパージガスには、もともと含まれる水分は少なく、そのため、冷却後に発生する排水を少なくすることができる。従って、（１）の方法において生じた問題は解決できる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（２）の方法では、上記した工程（ｂ）において、脱着操作においては不活性ガスの循環を止めなければならない。この脱着操作の間、吸着層からの脱着ガス中の未凝縮分は、吸着運転中の別の吸着塔内に戻されてしまうことになる。従って、吸着塔の吸着負荷が増大するという問題が生ずる。
【００１２】
本発明の目的は、吸着塔への吸着負荷が増大することがなく、効率的に吸着剤を再生することができる吸着装置および吸着方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達するために、本発明の吸着装置は、吸着塔内に充填された吸着剤により有機成分を含む被処理ガス中の除去成分を吸着し、その吸着剤の再生を行う吸着装置であって、前記吸着塔の被処理ガスの供給口および排出口に接続され、前記吸着塔内にキャリアガスを循環させる循環ループと、前記循環ループに設けられ、前記吸着剤に吸着された除去成分の脱着温度まで前記キャリアガスを加熱する加熱手段と、前記循環ループに設けられ、前記吸着剤が吸着性能を発揮できる温度まで前記キャリアガスを冷却する冷却手段と、前記循環ループに接続され、前記吸着剤から脱着された除去成分を含むキャリアガスを冷却凝縮し、冷却凝縮後のキャリアガスを再度、循環ループに戻す凝縮手段とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
ここで、充填される吸着剤としては、熱履歴に耐えるものであれば基本的に採用可能であり、含有される物質に合った吸着剤を選択できる。例えば、シリカゲル、ゼオライト、活性炭等各種の吸着剤を使用することができる。
一般的に云えば、被処理ガス中の除去すべき成分となる有機溶剤は、可燃性物質であるケースが多く、このようなケースでは吸着剤自体が可燃物である活性炭の使用は避ける場合が多い。
【００１５】
更に、好ましくは高温焼成か、もしくは疎水化処理剤で処理されたシリカゲル、あるいはシリカ／アルミナ比が８０以上のハイシリカゼオライトがより好ましい。
また、空気中の水分を吸着してしまうと回収した液体から水を分離することが必要となるため、できるだけ水分を吸着することがなく、且つ炭化水素は吸着する疎水性の吸着剤が好ましい。但し、有機溶剤が窒素等の不活性ガス気流中に含まれる場合にはこの限りではない。
【００１６】
本発明の吸着装置では、吸着塔の数に特に制限はなく、吸着塔の吸着剤の吸着時間および再生時間を調整して、好ましい吸着塔の数を設定する。
【００１７】
例えば、吸着塔に充填される吸着剤としては、安価なシリカゲル等が挙げられる。上記した吸着時間とは、当然のことながら、吸着塔に導入される被処理ガスの除去成分を吸着剤が吸着する時間のことをいう。
一方、再生時間とは、吸着剤を加熱する時間と、吸着剤から脱着した除去成分を含むキャリアガスをスウィープする時間と、吸着剤を冷却する時間との合計をいう。ここで、加熱時間とは、吸着した吸着剤を昇温したキャリアガスで加温するための時間をいう。スウィープ時間とは、例えば、被処理ガス中の成分を含まないガスにより、被処理ガス中の除去成分等が吸着塔や循環ループ内に残らないように、除去するための時間をいう。
冷却時間とは、冷却したキャリアガスで前記吸着剤が吸着性能を発揮できる温度まで冷却するための時間をいう。
【００１８】
この再生時間は、一般的に、２０〜６０分程度である。各吸着処理の間の無駄な時間を無くすために、この再生時間の間は、吸着の処理を継続する必要がある。従って、吸着処理する被処理ガスの吸着の負荷が高い場合は、吸着塔の個数を増加することにより対応する。
【００１９】
ここで、循環ループでは、ブロア等によりキャリアガスを循環させている。ブロアの必要なヘッド、必要な流量は、吸着剤を再生する時間をどのように設定するかによって決定される。
【００２０】
加熱手段としては、一般的にはスチームを熱源とするが、熱水や熱油も使用可能であり、通常の熱交換器（プレートフィン式、シェルアンドチューブ式、プレート式等）から選択可能である。また電気ヒータも適宜使用可能である。
冷却手段としては、通常の熱交換器（プレートフィン式、シェルアンドチューブ式、プレート式等）から選択可能である。
凝縮器としては、通常の熱交換器（プレートフィン式、シェルアンドチューブ式、プレート式等）から選択可能である。
【００２１】
本発明の吸着装置では、前記循環ループは、複数の吸着塔のそれぞれの供給口および排出口に接続され、この循環ループに設けられる切換手段で循環経路を切り換えることにより、前記複数の吸着塔内の吸着剤のいずれかを再生可能に構成されていることが好ましい。
この構成によれば、前記複数の吸着塔内の吸着剤のいずれかを再生可能に構成されていることにより、例えば、１つの吸着塔が、被処理ガスの吸着処理を行っている間に、他の吸着塔の吸着剤から除去成分を加熱したキャリアガスにより脱着させ、再度使用可能な状態にすることができる。
【００２２】
このような本発明によれば、循環ループ内で、キャリアガスを加熱して、吸着剤より除去成分を脱着させ、冷却凝縮させているので、外部に影響を及ぼすことなく吸着剤の再生を行える。
【００２３】
本発明の吸着装置では、前記凝縮手段で凝縮された液状の除去成分を回収する密閉型の凝縮液受槽を備え、この凝縮液受槽は、その液状の除去成分が溜められる以外の空間が、前記凝縮手段を介して前記循環ループと連通し、前記凝縮液受槽には、前記循環ループ内の圧力変化に応じて該凝縮液受槽内の液状の除去成分の体積を変化させる体積可変手段が設けられていることが好ましい。
【００２４】
ここで、循環ループ内のキャリアガスは、加熱、冷却されるので、その体積の膨張・収縮を起こしている。このキャリアガスの膨張・収縮は、キャリアガス中の除去成分の濃度に影響を及ぼし、前述した除去成分を含むキャリアガスのスウィープ時、スウィープされた除去成分を含むキャリアガスを運転中の吸着塔に導入した際、吸着剤への吸着負荷を増大させる原因となっている。
【００２５】
この構成によれば、例えば、循環ループ内のキャリアガスの体積が膨張した場合には、凝縮液受槽から体積可変手段へ凝縮した除去成分を授受することにより、凝縮液受槽の気相部分の体積を拡大し、循環ループ内のキャリアガスの体積膨張分を吸収する。
一方、循環ループ内のキャリアガスの体積が収縮した場合には、体積可変手段から凝縮液受槽へ凝縮した除去成分を授受することにより、凝縮液受槽の気相部分の体積を縮小し、循環ループ内のキャリアガスの体積収縮分を補給する。
従って、前記循環ループ内の圧力変化に応じて該凝縮液受槽内の液状の除去成分の体積を変化させることにより、吸着工程中の吸着塔へ循環ループからキャリアガスが戻ることが無いので、吸着負荷が著しく増大することはない。
【００２６】
本発明の吸着装置では、前記吸着塔は、その下部が供給口とされ、その上部が排出口とされ、前記循環ループは、前記吸着塔の供給口から排出口に向かって前記キャリアガスを循環させる送風手段を備えていることが好ましい。
ここで、吸着塔内に充填された吸着剤が、微粉末として存在する場合がある。この場合には、吸着剤が吸着塔の下部に集中して圧力損失が増大する。
この構成によれば、前記吸着塔の供給口から排出口に向かって前記キャリアガスを循環させるようにして供給すれば、吸着塔の下部に微粉末状の吸着剤が、集中することにより吸着塔の下部を閉塞したり、圧力損失を増大させることもない。従って、スムーズに被処理ガスを供給することができるので、効率的に被処理ガスの吸着処理を行うことができる。
【００２７】
本発明の吸着装置では、前記キャリアガスは、不活性ガスであることが好ましい。
ここで、不活性ガスとしては、窒素ガス、二酸化炭素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等を採用することができる。この中でも、安価な窒素ガスを用いることがより好ましい。
【００２８】
被処理ガス中の除去成分が酸素と接触すると爆発的に燃焼し易い成分であったりする場合には、できる限り、酸素の少ない、酸素と接触しにくい雰囲気とすることが必要となる。ここで、前記キャリアガスは、不活性ガスであるならば、吸着塔や循環ループ内を酸素濃度の低い、不活性ガスの雰囲気下とすることができる。従って、除去成分等が爆発的に燃焼することがなくなるので、安全性を高めることができる。
【００２９】
本発明の吸着方法は、吸着塔内に充填された吸着剤により有機成分を含む被処理ガス中の除去成分を吸着し、その吸着剤の再生を行う吸着方法であって、前記吸着塔の被処理ガスの供給口および排出口に接続され、前記吸着塔内にキャリアガスを循環させる循環ループにより吸着塔内にキャリアガスを循環させ、前記循環ループに設けられた加熱手段により、前記吸着剤に吸着された除去成分の脱着温度まで前記キャリアガスを加熱して、前記吸着塔内の吸着剤から除去成分を脱着させる脱着操作を行い、前記循環ループに接続された凝縮手段により、除去成分を含むキャリアガスを冷却凝縮し、冷却凝縮後のキャリアガスを再度、循環ループに戻し、この冷却凝縮後、前記循環ループにキャリアガスをパージして除去成分を含むキャリアガスを取り除くスウィープ操作を行い、このスウィープ操作後、前記循環ループに設けられた冷却手段により、前記吸着剤が吸着性能を発揮できる温度まで前記キャリアガスを冷却する冷却操作を行うことを特徴とする。
【００３０】
吸着塔内の吸着剤の脱着操作が終了した状態では、吸着剤は、除去成分を放出した状態である。そのため、吸着塔や循環ループ内には、少量なりとも、除去成分が残存している場合がある。この吸着剤自体は、脱着が終了した後は、吸着性能が発揮できる温度まで冷却する必要がある。しかし、このまま冷却したのでは、吸着塔内の温度の低下につれて、除去成分が再び吸着剤に吸着される場合がある。従って、以上のスウィープ操作後、冷却操作を行うようにすれば、吸着剤に除去成分が再吸着することもないので、吸着剤の吸着性能を低下させることはない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る吸着塔１０Ａ、１０Ｂを備えた吸着装置１が示されている。
吸着塔１０Ａ、１０Ｂは、導入ライン１１を介して導入される有機成分を含む被処理ガス中の有機溶剤等の除去成分を吸着剤により吸着し、有機溶剤等が除去された清浄な排気ガスを放出ライン１２から放出する設備である。
吸着塔１０Ａ、１０Ｂ内に充填される吸着剤としては、高温焼成か、もしくは疎水化処理剤で処理されたシリカゲル、あるいはシリカ／アルミナ比が８０以上のハイシリカゼオライトがあげられる。
【００３２】
導入ライン１１は、途中で配管１３Ａ、１３Ｂによって２本に分岐され、それぞれが吸着塔１０Ａ、１０Ｂの下部に設けられた供給口に接続され、配管１３Ａ、１３Ｂの途中にはバルブ１４Ａ、１４Ｂが設けられている。
一方、吸着塔１０Ａ、１０Ｂの上部に設けられる排出口には、それぞれ、配管１５Ａ、１５Ｂが接続されるとともに、バルブ１６Ａ、１６Ｂが設けられ、バルブ１６Ａ、１６Ｂの下流側で合流して放出ライン１２とされる。
【００３３】
このような吸着塔１０Ａ、１０Ｂでは、一方の吸着塔１０Ａで被処理ガスの吸着を行い、他方の吸着塔１０Ｂで内部に充填された吸着剤の再生を行って、これらの切換により連続して被処理ガスの吸着処理を行っている。具体的には、吸着塔１０Ａで吸着操作、吸着塔１０Ｂで再生操作を行う場合、バルブ１４Ａ、１６Ａを開として、吸着塔１０Ａに被処理ガスを導入し、バルブ１４Ｂ、１６Ｂを閉として吸着塔１０Ｂに被処理ガスが導入されないようにする。
【００３４】
２つある吸着塔１０Ａ、１０Ｂを切り換えて、片方の吸着塔が、被処理ガス中の除去成分を吸着するようにし、もう片方の吸着塔では、同時に吸着剤の再生が行われている。本実施形態では、吸着塔１０Ａで吸着工程を行うようにし、吸着塔１０Ｂで再生工程を行うようにする。
【００３５】
次に、吸着塔１０Ｂ内部の吸着剤を再生する吸着装置１は、吸着塔１０Ａ、１０Ｂの他に、循環ループ２０と、加熱器４０と、冷却器５０と、凝縮器６０と、凝縮液受槽７０とを備えて構成されている。
【００３６】
循環ループ２０は、キャリアガスを図１中の矢印で示したＡ方向に循環させるループとして構成され、各吸着塔１０Ａ、１０Ｂの配管１３Ａ、１３Ｂから分岐した配管２１Ａ、２１Ｂと、各配管２１Ａ、２１Ｂの途中に介在するバルブ２２Ａ、２２Ｂと、配管２１Ａ、２１Ｂの合流部分に配置されるブロア２３と、ブロア２３の下流側に接続される配管２４と、さらにその上流で分岐する配管２５Ａ、２５Ｂと、配管２５Ａ、２５Ｂの途中に介在するバルブ２６Ａ、２６Ｂと、冷却器５０の下流で加熱器４０との合流部の上流側に設けられたバルブ２７と、配管２５Ａ、２５Ｂの下流側で合流する部分に接続される配管２８と、吸着塔１０Ａ、１０Ｂの排出側の配管１５Ａ、１５Ｂのそれぞれに接続される配管２９Ａ、２９Ｂと、配管２９Ａ、２９Ｂの途中に介在するバルブ３０Ａ、３０Ｂとを備えている。
【００３７】
なお、バルブ２７の上流側と導入ライン１１の間に、接続管３１が設けられ、接続管３１の途中にはバルブ３２が介在している。
この接続管３１は、後述する循環ループ２０内でのスウィープ操作時、除去成分を含むキャリアガスを導入ライン１１に導入し、吸着塔１０Ａ内での吸着剤で除去成分を吸着させ清浄な排ガスとして排出するために設けられている。
【００３８】
循環ループ２０には、バルブ２６Ａと配管２８との間に加熱器４０、バルブ２６Ｂと配管２８との間に冷却器５０が設けられている。また、循環ループ２０には、配管２４に接続管６１を介して凝縮器６０が接続されている。
【００３９】
加熱器４０は、吸着剤に吸着された除去成分の脱着温度までキャリアガスを加熱するものであり、スチームを使用して加熱する装置である。
冷却器５０は、吸着剤が吸着性能を発揮できる温度までキャリアガスを冷却するものであり、プレート式の熱交換器である。この冷却器５０と加熱器４０は、それぞれの冷却能力および加熱能力が略同等である。
【００４０】
冷却器５０および凝縮器６０は、冷却器５０、チラーユニット５１、配管５２、ポンプ５３、凝縮器６０、配管５４、冷却器５０のように接続され、熱交換用冷媒の循環のための、閉ループを形成している。
チラーユニット５１は、熱交換用冷媒を冷却する。熱交換用冷媒としては、冷却水が用いられ、この冷却水は、７〜１０℃に冷却されている。
ポンプ５３は、熱交換用冷媒を冷却器５０や凝縮器６０等が形成する閉ループ内に循環させる。
【００４１】
凝縮器６０は、吸着剤から脱着された除去成分を含むキャリアガスを冷却凝縮し、冷却凝縮後のキャリアガスを再度、循環ループ２０に戻すものであり、プレート式の熱交換器である。
【００４２】
また、凝縮器６０は、接続管６２、オリフィス６３、バルブ６４を介して、配管２１Ａ、２１Ｂの合流部分と接続されている。この接続管６２は、凝縮器６０の上部に接続されている。オリフィス６３は、接続管６２内の冷却凝縮後のキャリアガスの流量を制限するために用いる。さらに、接続管６２と導入ライン１１の間には、接続管６５が設けられ、接続管６５の途中には制御弁６６が介在している。
【００４３】
凝縮液受槽７０は、凝縮器６０で凝縮された液状の除去成分を回収するための密閉型の容器であり、その液状の除去成分が溜められる以外の空間が、凝縮器６０を介して循環ループ２０と連通している。凝縮液受槽７０は、凝縮器６０の下側に配置されている。
【００４４】
凝縮器６０の下部に設けられた導入管７１は、凝縮液受槽７０内に挿入されている。この導入管７１は、凝縮器６０で凝縮した除去成分を回収する凝縮液受槽７０に除去成分を移すためのものである。凝縮液受槽７０の上部には、ベント７０Ａが設けられており、接続管６２と連通している。
【００４５】
被処理ガス中に空気中の水分が含まれると凝縮液は２液相に分離する。このため、凝縮液受槽７０の内部には仕切り板７０Ｂを設けて、凝縮液受槽７０内の空間を、回収部７０Ｃと排出部７０Ｄとに分割している。回収部７０Ｃでは２液の相分離に必要な滞留時間を確保し、軽質液が仕切り板７０Ｂをオーバーフローして排出部７０Ｄに溜まる。
【００４６】
なお、導入管７１の先端は回収部７０Ｃの２液相界面制御目標位置より若干低い位置に設置する。
ここで、被処理ガス中には、空気中に含まれる水分も含まれており、吸着塔内では、除去成分と同時に、この水分も、吸着剤に吸着される。このため、被処理ガス中の除去成分には、水分も含まれ、有機物等の除去成分と水分の２相となる場合がある。この除去成分と水分との２相の界面を乱すと、分離効果が損なわれる。そのため、溜められた液状の除去成分の液面よりも導入管７１の先端が上側にあると、導入管７１より滴下される液状の除去成分が、溜められた除去成分の液面を乱し、分離効果を損なう。従って、導入管７１の先端は回収部７０Ｃの２液相界面制御目標位置より若干低い位置に設置するようにすれば、除去成分の液面を乱すこともないので、分離効果を損なうこともない。
【００４７】
排出部７０Ｄは、仕切り板７０Ｂを超えて回収部７０Ｃからあふれた液状の除去成分を溜める。排出部７０Ｄには側面部に排出口が設けられ、この排出口から軽質液除去成分を排出する。この排出口には、配管７２が接続され、配管７２の途中には、回収液シフトポンプ７３、制御弁７４が、この順番で設けられている。回収液シフトポンプ７３、制御弁７４は、排出する除去成分の流量を調節する。
【００４８】
凝縮液受槽７０の下側には、バッファータンク８０が配置されている。凝縮液受槽７０の下部には、制御弁８１および導入管８２が設けられている。導入管８２は、バッファータンク８０内に挿入されている。バッファータンク８０の上部には、鈎形状のベント８０Ａが設けられている。
【００４９】
バッファータンク８０の下部側の側面には、排出口が設けられ、この排出口から導入した重質相液状除去成分を排出する。この排出口には、配管８３が接続され、配管８３の途中には、バッファ液シフトポンプ８４、制御弁８５が、この順番で設けられている。
【００５０】
バッファ液シフトポンプ８４、制御弁８５はバッファータンク８０の重質液の界面の位置がある範囲に入るように調節する。バッファ液シフトポンプ８４と制御弁８５との間には、戻り管８６が接続され、戻り管８６の途中には、制御弁８７が設けられている。戻り管８６は、凝縮液受槽７０の上側より、凝縮液受槽７０の内部に挿入されている。なお、戻り管８６の先端は、凝縮液受槽７０の回収部７０Ｃに溜められた液状の除去成分の軽質液・重質液の界面より下側に達している。
【００５１】
ここで、循環ループ２０内に存在するキャリアガス等は、加熱・冷却等されるため膨張・収縮するために体積が変化する。このため、凝縮液受槽７０およびバッファータンク８０内に、回収され、溜められる重質液除去成分の滞液量は、キャリアガス等の体積の変化量以上の量になるようにしておく。
循環ループ２０内の圧力変化に応じて凝縮液受槽７０内の重質液を制御弁８１を介してバッファータンク８０へ移送あるいは制御弁８７を介して返送することにより、循環ループ２０の圧力を制御する。
【００５２】
不活性ガス発生装置９０は、循環ループ２０内のバルブ２６Ａと加熱器４０との間に設けられ、キャリアガスとなる窒素ガスを発生するものである。このキャリアガスは、所定の温度まで加熱された後、吸着塔１０Ａ、１０Ｂ内の吸着剤を加熱して、吸着剤に吸着された除去成分を気化、脱着させることにより、再生を行うものである。
【００５３】
この吸着装置１の運転方法について説明する。
（前準備）
まず、吸着装置１の循環ループ２０内の圧力制御をするために、制御弁６６、８１、８７を作動状態とする。
ここで、循環ループ２０内の圧力は、制御弁８１、８７を用いて通常圧力（例えば、１９６１．３Ｐａ（２００ｍｍＨ_２Ｏを換算した値））に制御し、さらに高い圧力（例えば、３９２２．６Ｐａ（４００ｍｍＨ_２Ｏを換算した値））に達する場合には、制御弁６６を用いて制御を行う。
【００５４】
また、凝縮液受槽７０内の回収された液状の除去成分のレベル制御のために、制御弁７４を作動状態とする。さらに、バッファータンク８０内の授受された液状の除去成分のレベル制御のために、制御弁８５を作動状態とする。
【００５５】
チラーユニット５１を起動して、熱交換用冷媒を冷却する。熱交換用冷媒としては、冷却水が用いられ、この冷却水を７〜１０℃に冷却する。その後、ポンプ５３を起動し、熱交換用冷媒を冷却器５０、チラーユニット５１、配管５２、ポンプ５３、凝縮器６０、配管５４、冷却器５０のように循環させる。そして、冷却器５０、凝縮器６０は、起動しておく。
【００５６】
さらに、不活性ガス発生装置９０を起動して、バルブ２６Ａ、配管２５Ａ、凝縮器６０にキャリアガス（窒素ガス）を通過させ、凝縮液受槽７０およびバッファータンク８０内にキャリアガス（窒素ガス）を充填する。この際、公知の酸素濃度計等を凝縮液受槽７０およびバッファータンク８０に予め取り付けておき、凝縮液受槽７０およびバッファータンク８０内の酸素濃度を測定できるようにしておく。凝縮液受槽７０およびバッファータンク８０内の酸素濃度を除去成分が、燃焼することがない酸素濃度になるまで、凝縮液受槽７０およびバッファータンク８０内にキャリアガス（窒素ガス）を充填する。
【００５７】
（吸着塔１０Ａの吸着工程）
吸着塔１０Ａ、１０Ｂは吸着と再生を交互に切換えて使用する。まず、バルブ１４Ａ、１６Ａを開き、導入ライン１１を介して導入される被処理ガス中の除去成分を吸着剤により吸着し、清浄となった排気ガスを放出ライン１２から放出する。
【００５８】
（吸着塔１０Ｂの再生工程）
吸着塔の再生操作は、再生操作前準備、脱着操作、スウィープ操作、冷却操作を備えている。この再生操作に要する時間は、２０〜６０分程度である。
（吸着塔１０Ｂの再生操作前準備）
ここで、吸着塔１０Ｂでは、既に吸着操作を行った状態である。まず、バルブ１４Ｂ、１６Ｂ、２２Ａ、３０Ａを閉じ、バルブ２２Ｂ、３０Ｂを開いておく。その後、バルブ２６Ａ、２７を閉じ、バルブ２６Ｂ、３２を開いておく。不活性ガス発生装置９０を起動して、循環ループ２０内を除去成分が、燃焼することがない酸素濃度になるまで、キャリアガス（窒素ガス）を充填する。キャリアガスの量は、望ましくは、循環ループ２０内容積の６０体積％以上となるようにする。
【００５９】
この際、キャリアガス（窒素ガス）は、不活性ガス発生装置９０、加熱器４０、配管２８、バルブ３０Ｂ、配管１５Ｂ、吸着塔１０Ｂ、配管１３Ｂ、配管２１Ｂ、バルブ２２Ｂ、ブロア２３、配管２４、配管２５Ａ、配管２５Ｂ、バルブ２６Ｂ、冷却器５０、接続管３１を経て、導入ライン１１まで達する。除去成分が燃焼することがない酸素濃度になるまで、キャリアガス（窒素ガス）を充填し、充填し終わったら、バルブ２６Ａを開き、バルブ２６Ｂ、３２を閉じる。
【００６０】
（吸着塔１０Ｂの脱着操作）
ブロア２３を起動する。キャリアガス（窒素ガス）の循環量は、所定の時間内に吸着剤から除去成分が脱着する温度まで、加熱するのに必要な量とする。その後、バルブ６４を開き、加熱器４０を起動し、キャリアガス（窒素ガス）を加熱する。この加熱する温度は、４０〜１６０℃になるまで行う。この目的の温度で５分以上保持するようにする。
【００６１】
この際、吸着剤から除去成分が脱着して発生した脱着ガスは、吸着塔１０Ｂから、配管１３Ｂ、配管２１Ｂ、バルブ２２Ｂ、ブロア２３、配管２４、接続管６１を経て、凝縮器６０に達する。この凝縮器６０内では、冷却凝縮後のキャリアガスと冷却凝縮された液状の除去成分とが存在する。冷却凝縮後のキャリアガスは、凝縮器６０の上部より、接続管６２、オリフィス６３、バルブ６４を経て、再度循環ループ２０内に戻される。冷却凝縮後のキャリアガスの流量は、循環ループ２０内の循環量の５〜３０体積％程度になるようにする。
【００６２】
冷却凝縮後のキャリアガスの流量が、循環ループ２０内の循環量の５体積％未満であると、吸着剤の脱着量と、除去成分が冷却凝縮する量とのバランスがとれなくなるので、循環ループ２０内の圧力が上昇する場合がある。
冷却凝縮後のキャリアガスの流量が、循環ループ２０内の循環量の３０体積％を超えると、加熱器４０で与える熱と凝縮器６０で奪う熱が無意味に消費されることとなり、エネルギーの利用効率が低下する場合がある。
【００６３】
冷却凝縮された液状の除去成分は、導入管７１より排出され、凝縮液受槽７０に回収される。ここで、循環ループ２０の温度上昇と吸着剤からの脱着ガスが発生することにより、循環ループ２０内の圧力が上昇する。
そこで、制御弁８１を開き、凝縮液受槽７０で回収した液状の除去成分は、バッファータンク８０に授受されることにより、凝縮液受槽７０内の気相部分の容積を拡大して、循環ループ２０内の体積膨張分を吸収する。このようにして、循環ループ２０内の圧力を一定に保つ。
【００６４】
（吸着塔１０Ｂのスウィープ操作）
循環ループ２０にキャリアガスをパージして除去成分を含むキャリアガスを取り除くスウィープ操作を行う。
具体的には、まず、ブロア２３の上流側に設けられているダンパ（図示せず）を絞ること、あるいは、ブロア２３のインバータ制御等によりブロア２３の回転数を下げること、により流量を設定する。この設定する流量は、キャリアガス（窒素ガス）の導入量の流量でブロア２３がサージング（流量が周期的に変動する）しない条件になるものである。
【００６５】
その後、バルブ２６Ａ、２７を閉じ、バルブ２６Ｂ、３２を開く。不活性ガス発生装置９０でキャリアガス（窒素ガス）を発生させる。
この際、キャリアガス（窒素ガス）は、循環ループ２０内にパージされ、循環ループ２０内を以下のように流れる。すなわち、不活性ガス発生装置９０、加熱器４０、配管２８、バルブ３０Ｂ、配管１５Ｂ、吸着塔１０Ｂ、配管１３Ｂ、配管２１Ｂ、バルブ２２Ｂ、ブロア２３、配管２４、配管２５Ｂ、バルブ２６Ｂ、冷却器５０、バルブ３２、接続管３１を経て、導入ライン１１まで達する。キャリアガス（窒素ガス）は、加熱器４０、バルブ２７、配管２８、バルブ３０Ｂ、配管１５Ｂの組成が燃焼することがない濃度になるまで充填される。
【００６６】
次に、不活性ガス発生装置９０の起動を止め、キャリアガス（窒素ガス）の発生を停止すると共に加熱器４０を停止する。その後、バルブ１６Ｂを開けて吸着塔処理ガスを導入し、実質的に循環ループ２０から除去成分が無くなるまでスウィープする。スウィープするために必要な吸着塔処理ガスの導入量は、吸着塔１０Ｂの容積の１〜１０倍の量である。
【００６７】
（吸着塔１０Ｂの冷却操作）
まず、バルブ２７を開き、バルブ３２を閉じる。バルブ１６Ｂも閉じる。ブロア２３に設けられているダンパ（図示せず）を開けること、あるいは、ブロア２３のインバータ制御等によりブロア２３の回転数を上げること、により流量を設定する。この設定する流量は、所定の時間で吸着塔１０Ｂ内の吸着剤が冷却するに必要な流量である。
【００６８】
冷却器５０により、循環ガスが冷却され、この冷却された循環ガスが、吸着塔１０Ｂまで達し、吸着剤を冷却する。その後、所定の流量に達したら、ブロア２３を停止する。以上で、冷却操作が終了する。
【００６９】
ここで、循環ループ２０の温度降下により、循環ループ２０内の圧力が下降する。そこで、制御弁８７を開き、バッファータンク８０の重質液除去成分を凝縮液受槽７０に移すことで、凝縮液受槽７０内の気相部分の容積を縮小して、循環ループ２０内の体積収縮分を補給する。このようにして、循環ループ２０内の圧力を一定に保つ。
以上で、吸着塔１０Ｂの吸着剤の再生操作は、完了する。そして、吸着塔１０Ａは、吸着操作を行った状態となっている。吸着塔を切り換えて、吸着塔１０Ａで再生操作が行われ、吸着塔１０Ｂで吸着操作が行われるようにする。まず、バルブ１４Ｂ、１６Ｂを開け、バルブ１４Ａ、１６Ａ、２２Ｂ、３０Ｂを閉じ、バルブ２２Ａ、３０Ａを開いておく。以下、前述の（再生操作前準備）で説明したようにキャリアガスを充填し、再生操作を行う。
【００７０】
上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）循環ループ２０内で、キャリアガスを加熱して、吸着剤より除去成分を脱着させ、冷却凝縮させているので、外部に影響を及ぼすことなく吸着剤の再生を行える。
【００７１】
（２）循環ループ２０内で、キャリアガスを加熱して、吸着剤より除去成分を脱着させ、冷却凝縮させているので、吸着運転中の吸着塔１０Ａに戻ることはない。従って、吸着塔１０Ａの吸着負荷が増大することがない吸着装置１とすることができる。また、吸着負荷が増大することがないので、効率的に吸着剤を再生することができる。
【００７２】
（３）複数の吸着塔１０Ａ、１０Ｂ内の吸着剤のいずれかを再生可能に構成されていることにより、吸着塔１０Ａが、被処理ガスの吸着処理を行っている間に、吸着塔１０Ｂの吸着剤から除去成分を加熱したキャリアガスにより脱着させ、再度使用可能な状態にすることができる。
【００７３】
（４）凝縮液受槽７０とバッファータンク８０により、循環ループ２０内の圧力変化に応じて凝縮液受槽７０内の液状の除去成分の体積を変化させることにより、吸着工程中の吸着塔へ循環ループ２０からキャリアガスが戻ることが無いので、吸着負荷が著しく増大することはない。
【００７４】
（５）吸着塔１０Ａ、１０Ｂの供給口から排出口に向かってキャリアガスを循環させるようにして供給すれば、吸着塔１０Ａ、１０Ｂの下部に微粉末状の吸着剤が、集中することにより吸着塔１０Ａ、１０Ｂの下部を閉塞したり、圧力損失を増大させることもない。従って、スムーズに被処理ガスを供給することができるので、効率的に被処理ガスの吸着処理を行うことができる。
【００７５】
（６）被処理ガス中の除去成分が酸素と接触すると爆発的に燃焼し易い成分であったりする場合には、できる限り、酸素の少ない、酸素と接触しにくい雰囲気とすることが必要となる。ここで、キャリアガスは、不活性ガス（窒素ガス）であり、吸着塔１０Ａ、１０Ｂや循環ループ２０内を酸素濃度の低い、不活性ガス（窒素ガス）の雰囲気下とすることができる。従って、除去成分等が爆発的に燃焼することがなくなるので、吸着処理における安全性を高めることができる。
【００７６】
（７）体積可変手段であるバッファータンク８０は、凝縮液受槽７０の下側に配置されていることにより、凝縮液受槽７０内の凝縮液をポンプ等の設備を必要とせずに、重力による落下によりバッファータンク８０に授受することができる。従って、吸着装置１の設置面積を減少させることができるので、吸着装置１の省スペース化を図ることができる。
【００７７】
（８）凝縮液受槽７０は、凝縮器６０の下側に配置されていることにより、凝縮器６０内の凝縮液をポンプ等の設備を必要とせずに、重力による落下により凝縮液受槽７０に授受することができる。従って、吸着装置１の設置面積を減少させることができるので、吸着装置１の省スペース化を図ることができる。
【００７８】
（９）加熱器４０および冷却器５０は、それぞれの加熱能力および冷却能力が略同等であることにより、略同程度の圧力損失となるので、吸着装置１のプロセスバランスを良好に保つことができる。
【００７９】
（１０）導入管７１の先端は、回収部７０Ｃに溜められた除去成分の液面より下側に達しているようにしているから、除去成分の液面を乱すこともないので、分離効果を損なうこともない。
【００８０】
（１１）スウィープ操作後、冷却操作を行うようにしているから、吸着剤に除去成分が再吸着することもないので、吸着剤の吸着性能を低下させることはない。
【００８１】
（１２）凝縮器６０中の冷却凝縮後のキャリアガスを接続管６２を介して、凝縮器６０の上部より排出することにより、冷却凝縮後のキャリアガスが、上昇させることで、凝縮器６０から排出されることになる。従って、凝縮器６０の内部で除去成分が蓄積することがなく、伝熱面がブランキングされ、伝熱効果が著しく低下するのを防ぐことができる。
【００８２】
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれるものである。例えば、不活性ガスとしては、窒素ガスを採用していたが、これに限られず、二酸化炭素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等を採用することができる。その他、本発明を実施する際の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲内で他の構造等としてもよい。
【００８３】
【実施例】
以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
［実施例１］
前記実施形態において、具体的条件を下記の通りとして被処理ガスの吸着・再生を行った。
【００８４】

【００８５】
上記の条件で吸着・再生の切り替えインターバルを１時間に設定した結果、次のような性能を確認できた。
（吸着剤再生条件）
循環するガスの量　　　　１８００　ｍ^３／ｈｒ
加熱器４０　　熱源　　　１７６　℃（圧力　８ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ　飽和スチーム）
吸着剤温度　　　　　　　２０分で１２０　℃まで昇温
吸着剤のスウィープ　　　　３６０ｍ^３／ｈｒ　にて１０分間実施
【００８６】
吸着剤の冷却は、１８００　ｍ^３／ｈｒ　のガスを３０℃に冷却して３０分間循環し、吸着剤の温度を４０℃以下まで冷却した。（吸着運転時の吸着塔の排出側で３２℃、供給側で４０℃であった。）
以上のように吸着・再生を行い、吸着塔から排出されたガスの濃度を調べると以下のようになった。
吸着塔から排出されたガスの組成　　ｏ−クロロトルエン　　６　体積ｐｐｍ
｛（１９３−６）／１９３｝×１００≒９７
従って、除去効率は、９７％であった。
【００８７】
［実施例２］
実施例１と異なるのは、被処理ガスの組成である。

【００８８】
他の条件は、実施例１と同様に行った。
吸着塔供給側での全炭化水素（ＴＨＣ）の濃度　　　　１７５０　ｐｐｍＣ
吸着塔排出側での全炭化水素（ＴＨＣ）の濃度　　　　７５　　　ｐｐｍＣ
｛（１７５０−７５）／１７５０｝×１００≒９６
従って、除去効率は、９６％であった。
【００８９】
実施例１、２の結果より、除去効率が高いので、吸着負荷を増大させることなく、被処理ガスより除去成分を除去していることがわかる。
【００９０】
【発明の効果】
本発明によれば、吸着塔への吸着負荷が増大することがなく、効率的に吸着剤を再生することができる吸着装置および吸着方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の吸着装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１　　　吸着装置
１０Ａ、１０Ｂ　　　吸着塔
２０　　　循環ループ
２３　　　ブロア
４０　　　加熱器
５０　　　冷却器
６０　　　凝縮器
７０　　　凝縮液受槽
８０　　　バッファータンク

Claims

吸着塔内に充填された吸着剤により有機成分を含む被処理ガス中の除去成分を吸着し、その吸着剤の再生を行う吸着装置であって、
前記吸着塔の被処理ガスの供給口および排出口に接続され、前記吸着塔内にキャリアガスを循環させる循環ループと、
前記循環ループに設けられ、前記吸着剤に吸着された除去成分の脱着温度まで前記キャリアガスを加熱する加熱手段と、
前記循環ループに設けられ、前記吸着剤が吸着性能を発揮できる温度まで前記キャリアガスを冷却する冷却手段と、
前記循環ループに接続され、前記吸着剤から脱着された除去成分を含むキャリアガスを冷却凝縮し、冷却凝縮後のキャリアガスを再度、循環ループに戻す凝縮手段とを備えていることを特徴とする吸着装置。
請求項１に記載の吸着装置において、
前記循環ループは、複数の吸着塔のそれぞれの供給口および排出口に接続され、この循環ループに設けられる切換手段で循環経路を切り換えることにより、前記複数の吸着塔内の吸着剤のいずれかを再生可能に構成されていることを特徴とする吸着装置。
請求項１または請求項２に記載の吸着装置において、
前記凝縮手段で凝縮された液状の除去成分を回収する密閉型の凝縮液受槽を備え、
この凝縮液受槽は、その液状の除去成分が溜められる以外の空間が、前記凝縮手段を介して前記循環ループと連通し、
前記凝縮液受槽には、前記循環ループ内の圧力変化に応じて該凝縮液受槽内の液状の除去成分の体積を変化させる体積可変手段が設けられていることを特徴とする吸着装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の吸着装置において、
前記吸着塔は、その下部が供給口とされ、その上部が排出口とされ、
前記循環ループは、前記吸着塔の供給口から排出口に向かって前記キャリアガスを循環させる送風手段を備えていることを特徴とする吸着装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の吸着装置において、
前記キャリアガスは、不活性ガスであることを特徴とする吸着装置。
吸着塔内に充填された吸着剤により有機成分を含む被処理ガス中の除去成分を吸着し、その吸着剤の再生を行う吸着方法であって、
前記吸着塔の被処理ガスの供給口および排出口に接続され、前記吸着塔内にキャリアガスを循環させる循環ループにより吸着塔内にキャリアガスを循環させ、
前記循環ループに設けられた加熱手段により、前記吸着剤に吸着された除去成分の脱着温度まで前記キャリアガスを加熱して、前記吸着塔内の吸着剤から除去成分を脱着させる脱着操作を行い、
前記循環ループに接続された凝縮手段により、除去成分を含むキャリアガスを冷却凝縮し、冷却凝縮後のキャリアガスを再度、循環ループに戻し、
この冷却凝縮後、前記循環ループにキャリアガスをパージして除去成分を含むキャリアガスを取り除くスウィープ操作を行い、
このスウィープ操作後、前記循環ループに設けられた冷却手段により、前記吸着剤が吸着性能を発揮できる温度まで前記キャリアガスを冷却する冷却操作を行うことを特徴とする吸着方法。