JP2004057944A

JP2004057944A - 排気ガス清浄化装置

Info

Publication number: JP2004057944A
Application number: JP2002220175A
Authority: JP
Inventors: Shigenobu Asakura; 浅倉　重信; Katsuji Abe; 阿部　勝治
Original assignee: NIPPON TESTPANEL CO Ltd
Current assignee: NIPPON TESTPANEL CO Ltd
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-29
Also published as: JP3831312B2

Abstract

【課題】コンパウンドプラスチックの生産過程の排気ガスのための排気ガス清浄化装置であって、排気ガスの洗浄化能力が向上し、吸着フィルタの再生処理・交換の必要性が低減されたものを提供すること。
【解決手段】ガス入口及び出口を有する電気集塵機部と、ガス入口及び出口を有する吸着フィルタ部とを有し、電気集塵機部のガス出口と吸着フィルタ部のガス入口とが連結されている排気ガス清浄化装置。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場から排出された排気ガス、特にコンパウンドプラスチックの生産過程で排出された揮発性有機化合物を含有するガスを連続的に清浄化する、排気ガス清浄化装置及び排気ガス清浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の塗装工場、コンパウンドプラスチックの生産工場等からは、スチレン、トルエン、キシレン等の揮発性有機化合物（以下ＶＯＣという）を含んだ排気ガスが発生する。このような排気ガスのＶＯＣ濃度は通常数十ｐｐｍ〜数％程であるが、近年、このような濃度であっても環境への影響が懸念されている。このため、排気ガス中に含まれるＶＯＣをより高度に除去する方法が求められている。ここでコンパウンドプラスチックの生産とは、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂の初期縮合物に、必要に応じて可塑剤、充填剤、着色剤、安定剤などを配合し、その後粉末、粒状、パテ状、シート状などの形状に加工してそのまま成形に供することができるようにした、成形材料の生産をいう。
【０００３】
工場等から排出されるＶＯＣ、酸性物質、悪臭物質などの有害物質を含む排気ガスを清浄化する排気ガス処理法には、有害物質を直接燃焼する方法、触媒を用いて分解除去する方法、および有害物質を吸着物質を用いて吸着除去する方法などがある。
【０００４】
有害物質を直接燃焼する方法では、重油、都市ガス等を燃料に用いたバーナーで、有害物質を含む排気ガスを通常６００℃以上に加熱し、有害物質を燃焼、分解させることで排気ガスを清浄化している。この方法は高濃度ガスの処理に適し、そしてメンテナンスが容易であるという利点を有する。しかし、有害物質を燃焼させることにより新たに燃焼ガスが発生し、その発生した燃焼ガスをさらに清浄化する必要が生じる。また、設備費および燃費などの運転費も高額である。
【０００５】
触媒を用いて有害物質を分解除去する方法は、有害物質を含む排気ガスの通り道に容器を設け、その容器内に触媒を設置してガスと触媒を接触させることで、有害物質を分解除去し排気ガスを清浄化する方法である。この方法は、直接燃焼する方法と比べて運転費は低額であるが、触媒自体が高価であるため、触媒の交換による維持費が高額となる。また、この方法は清浄化の性能が低いため、ＶＯＣを高濃度に含むガスの処理は困難であり、実用性に欠ける方法である。
【０００６】
有害物質を吸着によって除去する方法は、活性炭、シリカゲル等の吸着剤を容器内に入れ、この容器を有害物質を含む排気ガスの通り道に設置し、ガスと吸着剤を接触させることで、有害物質を吸着剤に吸着させて除去する方法である。通常の吸着方法では、吸着剤の吸着量が飽和に達する前に装置の運転を停止させて、吸着剤を再生処理または交換する必要がある。さらに、樹脂粉体の加熱・溶融を行なうコンパウンドプラスチックの生産工場では、上記のＶＯＣに加えて樹脂微粒子も多く含んだ排気ガスが発生する。コンパウンドプラスチックの生産工場に吸着フィルタを取りつけた場合、樹脂微粒子などによるフィルタの目詰まりが生じやすい。そのため、吸着剤の再生処理・交換に至るまでの期間は通常３ヶ月程度となり、再生処理・交換の頻度が非常に高くなる。これは、工場の運転において大きな負担となる。
【０００７】
吸着剤を再生するためには、ＶＯＣなどの吸着された物質を熱分解およびガス化しなければならない。吸着剤として活性炭を使用した場合には、再生処理として８００℃程の高温で長時間焼成する必要があり、その再生処理は煩雑である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目的とするところは、コンパウンドプラスチックの生産過程の排気ガスのための排気ガス清浄化装置であって、排気ガスの洗浄化能力が向上し、吸着フィルタの再生処理・交換の必要性が低減された装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ガス入口及び出口を有する電気集塵機部と、ガス入口及び出口を有する吸着フィルタ部とを有し、電気集塵機部のガス出口と吸着フィルタ部のガス入口とが連結されている排気ガス清浄化装置を提供するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１０】
また本発明は、上記の電気集塵機部が粒子径０．０１〜１００μｍの微粒子を集塵する能力を有し、好ましくは上記電気集塵機部がペニー方式による電気集塵法によって微粒子を集塵し、上記記吸着フィルタ部がセピオライトでなる吸着フィルタを有する排気ガス清浄化装置を提供するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１１】
さらに本発明は、コンパウンドプラスチックの生産過程で排出された揮発性有機化合物を含有するガスを電気集塵機に通過させる工程；及び
電気集塵機から排出されたガスを吸着フィルタに通過させる工程；
を包含する、排気ガス清浄化方法を提供するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１２】
ここで「粒子径」は、３軸平均径を用いて表される値をいう。３軸平均径とは、粒子の長さ、幅、厚さの算術平均によって粒子径を表すパラメーターである。また「微粒子」には、フューム（金属を融解した際、ガス状の金属が凝結してできる１μｍ以下の微粒子）、ミスト（液体が蒸発した後、凝集してできた１〜１０μｍ液体微粒子）、チリ・ホコリ・ダスト（一般に０．１μｍ〜１００μｍの粉塵物をいう）などの形態の有害物質が含まれ、代表的には大気ダストなどの一般浮遊粉塵、工場内浮遊粉塵が含まれる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
電気集塵機部
この発明において、電気集塵機部は電気集塵機から構成される。電気集塵機とは、排気ガス中に含まれる微粒子を電気集塵法によって集塵することができる装置をいう。電気集塵法とは、集塵方法の一種であって、粉塵を含む気流をコロナ放電が発生している電極間に通して粒子に電荷を与え、その粒子が電界によって集塵電極へと移動する現象を利用して気体中の粉塵を付着分離する方法である。
【００１４】
電気集塵法には、コットレル方式とペニー方式とがある。コットレル方式とは、粒子への荷電作用と帯電粒子の集塵作用とが同一の電界で行なわれる方式であって、一般に産業用として広く採用されている。コットレル方式のイオン化部および集塵部の構造図を図１に示す。図１に示すとおり、コットレル方式は一段式荷電方式である。
【００１５】
一方、ペニー方式による電気集塵機は、イオン化部、集塵部、および必要に応じて送風機部から構成される。ペニー方式のイオン化部および集塵部の構造図を図２に示す。図２に示すとおり、ペニー方式は二段式荷電方式である。
【００１６】
本発明では、二段式荷電方式であるペニー式荷電方式の電気集塵機を使用するのが好ましい。一段式荷電方式であるコットレル式電気集塵機では一般に０．１〜１００μｍの微粒子を集塵できるのに対して、ペニー式電気集塵機では０．０１〜１００μｍの微粒子を集塵できるため、コットレル式電気集塵機では集塵できない０．０１〜０．１μｍの微粒子をも集塵することができるからである。
【００１７】
ペニー方式による電気集塵機を構成するイオン化部は、細いタングステン線の正極放電部とその放電部より大きな面積の板状の負極で構成され、約１１０００Ｖの直流電圧を印加できる。ペニー方式による電気集塵機を構成する集塵部は、交互に配列された正負の極板で構成され、そこで一様な電場を得られるようになっており、約６０００Ｖの直流電圧を印加できる。イオン化部の正極放電部において発生したイオン対のうち、負イオンは正極に、そして正イオンは負極に向かうイオンシャワーとなり、これらが粒子と衝突して粒子が帯電し、帯電した微粒子が集塵部で捕集される。こうして微粒子が集塵される。
【００１８】
本発明において使用することができるペニー式による電気集塵機として、例えばＵＮＩＴＥＤ　ＡＩＲ　ＳＰＥＳＩＡＬＩＳＴＳ，　ＩＮＣ社製造の「ＳＭＯＧ−ＨＯＧ」が挙げられる。
【００１９】
吸着フィルタ部
吸着フィルタ部は、吸着フィルタと必要に応じてプレフィルタを含む。排気ガスが、吸着フィルタ部のガス入口から吸着フィルタ部に入り、ガス出口から吸着フィルタ部の外ヘ排出される。吸着フィルタとは、吸着を生じさせる固体である吸着剤を有するフィルタであって、排気ガスがこの吸着剤と接触することにより、排気ガス中に含まれるＶＯＣが吸着されることとなる。吸着剤としては、その固体の内部に細孔を数多く有し、大きな内部表面積を有する固体、すなわちいわゆる多孔質固体が用いられる。多孔質固体として、活性炭、活性コークスなどの炭素系の固体、シリカゲル、アルミナ、セピオライト、ゼオライトその他の金属酸化物などの無機系の固体、および合成樹脂などの有機系の固体がある。これらの吸着剤の１種を単独で使用してもよく、また２種以上を併用して使用してもよい。
【００２０】
本発明の使用に好ましい吸着剤はセピオライトである。セピオライトとはマグネシウム粘土鉱物で鎖状ケイ酸マグネシウムの１種であり、その化学組成は、代表的には（ＯＨ_２）_４（ＯＨ）_４Ｍｇ_８Ｓｉ_１２Ｏ_３０・６〜８Ｈ_２Ｏで表される。セピオライトは多孔質構造を有し、比表面積５０〜３５０ｍ^２／ｇである（ＢＥＴ法で測定）。細孔の形状は長方形トンネル構造であり、細孔径は３〜６Åである。
【００２１】
セピオライトは活性炭と比べて、繰返し吸着容量性能に優れている。また、セピオライトには活性炭のような発火の危険性もない。さらに、セピオライトは熱再生処理をすることができる。セピオライトの熱再生処理は、活性炭の再生処理方法と比べて容易であるという利点を有する。例えばセピオライトの再生処理は、３００℃、４時間の加熱による熱再生処理でよい。また活性炭のような発火危険性がないため、その熱再生処理は簡便である。
【００２２】
吸着剤として、セピオライトを単独で使用することもでき、また他の吸着剤と組合せて使用することもできる。
【００２３】
セピオライトを吸着フィルタの吸着剤として使用する場合、ハニカム構造のセピオライトを使用するのが好ましい。ハニカム構造のセピオライトを使用した場合は、吸着フィルタによる圧力損失が低くなるからである。「圧力損失」は、フィルタに試験用清浄空気を流通させ、上流側と下流側との全圧差をマノメータにより測定することによって測定することができる。
【００２４】
本発明において使用することができる吸着フィルタとして、例えばセピオツク社製造の「セピオフィルター」が挙げられる。
【００２５】
排気ガス清浄化装置
図３は、この発明の排気ガス清浄化装置の概略図である。本発明の排気ガス清浄化装置は、ガス入口１１及びガス出口１２を有する電気集塵機部１０と、ガス入口２５及びガス出口２６を有する吸着フィルタ部２０とを有し、電気集塵機部１０のガス出口１２と吸着フィルタ部のガス入口２５とが連結されているものである。必要であれば、吸着フィルタ部２０のガス入口２５と吸着フィルタ２２との間にプレフィルタ２３を配置してもよい。
【００２６】
排気ガス清浄化装置には、電気集塵機部１０、吸着フィルタ部２０に加えて、送風機３０および排出管３２が設けられている。工場からの排気ガス１が、ガス入口１１から排気ガス清浄化装置へ導入される。電気集塵機部１０を通過する際に、この排気ガスから、排気ガス中に含まれる樹脂微粒子などの微粒子が集塵される。こうして処理された排気ガスは、ガス入口２５と連結されたガス出口１２において電気集塵機部１０から排出され、吸着フィルタ部２０へ導入される。吸着フィルタ部２０では、排気ガスは、必要に応じて設置されるプレフィルタ２３を通過した後、吸着フィルタ２２を通過する。排気ガス中に含まれるＶＯＣなどは、吸着フィルタが有する吸着剤に吸着される。このようにして清浄化された排気ガス（以下「処理ガス」という。）は、送風機３０によって排出管３２から排出され、大気中に放出される。
【００２７】
【実施例】
実施例１
電気集塵機部を構成する電気集塵機としてＵＮＩＴＥＤ　ＡＩＲ　ＳＰＥＳＩＡＬＩＳＴＳ，　ＩＮＣ社製「ＳＭＯＧ−ＨＯＧ」（４５０ｍｍ角、奥行き６００ｍｍ）を準備した。吸着フィルタ部を構成する吸着フィルタとしてセピオツク社製「セピオフィルター」を準備した。吸着フィルタは５００ｍｍ角、厚さ５０ｍｍの正方形セル形状であり、セピオライト製である。また、その内部構造は壁厚０．８ｍｍ、ピッチ３．０ｍｍの正方形セルからなるハニカム構造である。断面開口率は５５％、セル密度は７２ｃｐｓｉである。また、プレフィルタとしてバイリーン社製「３０／３０型」を準備した。
【００２８】
図３に示すように、電気集塵機、プレフィルタ、及び吸着フィルタを配置して排気ガス清浄化装置を組み立てた。その際、吸着フィルタは排気ガスの通り道に対して垂直方向に４列に並べて、合計１２枚設置した。
【００２９】
この排気ガス清浄化装置に、コンパウンドプラスチックの生産工場から排出されたＶＯＣ濃度５０ｐｐｍの排気ガスを１００ｍｍリットル／分の流量で導入し、排気管から排出された処理ガスに含まれるＶＯＣ濃度（ｐｐｍ）を測定することにより清浄化能力を評価した。ＶＯＣ濃度の測定には光明理科学工業社製のＶＯＣ測定器北川式検知管を使用した。
【００３０】
具体的な評価方法は、排出管の開口部からＶＯＣ測定器までの距離を変化させ、ＶＯＣ濃度の測定値が０ｐｐｍになった距離（ｃｍ）を評価値とした。結果を表１に示す。尚、この評価値が小さいほど排気ガス清浄化装置の清浄化能力は高い。
【００３１】
実施例２
排気ガス清浄化装置に導入する排気ガスのＶＯＣ濃度を３０ｐｐｍとすること以外は実施例１と同様にして排気ガス清浄化装置の能力を評価した。結果を表１に示す。
【００３２】
実施例３
排気ガス清浄化装置に導入する排気ガスのＶＯＣ濃度を１０ｐｐｍとすること以外は実施例１と同様にして排気ガス清浄化装置の能力を評価した。結果を表１に示す。
【００３３】
実施例４
工場から排出される排気ガスを、実施例で使用した装置に、平均流量５０ｍ^３／分で、１日あたり２４時間導入し続けた。吸着フィルタ部に設置されたセピオライトを有する吸着フィルタは、再生処理をすることなく６ヶ月間そのまま使用することができた。通常、処理ガス中に含まれるＶＯＣ濃度が５０ｐｐｍ以上となった場合に、フィルタの再生処理・交換が必要となる。
【００３４】
比較例１
図３に示す排気ガス清浄化装置から電気集塵機部を取り外して吸着フィルタ部からなる排気ガス清浄化装置を新たに作製した。この排気ガス清浄化装置を使用すること以外は実施例１と同様にして排気ガス清浄化装置の能力を評価した。結果を表１に示す。
【００３５】
比較例２
排気ガス清浄化装置に導入する排気ガスのＶＯＣ濃度を３０ｐｐｍとすること以外は比較例１と同様にして排気ガス清浄化装置の能力を評価した。結果を表１に示す。
【００３６】
比較例３
排気ガス清浄化装置に導入する排気ガスのＶＯＣ濃度を１０ｐｐｍとすること以外は比較例１と同様にして排気ガス清浄化装置の能力を評価した。結果を表１に示す。
【００３７】
比較例４
工場から排出される排気ガスを、比較例で使用した装置に、平均流量５０ｍ^３／分で、１日あたり２４時間導入し続けた。使用後４ヶ月で、排気ガス清浄化装置から排出される処理ガスのＶＯＣ濃度が５０ｐｐｍを超えたため、吸着フィルタの再生処理・交換が必要となった。
【００３８】
【表１】

【００３９】
【発明の効果】
本発明の排気ガス清浄化装置により、コンパウンドプラスチックの生産工場で発生する排気ガスに含まれるＶＯＣおよび樹脂微粒子を効果的に除去することが可能となった。本発明の排気ガス清浄化装置は、電気集塵機部と吸着フィルタ部とを有する。この装置において、電気集塵機部が０．０１〜１００μｍの微粒子を集塵することができ、吸着フィルタ部がＶＯＣを吸着することができる。この装置は、ＶＯＣに加えて樹脂微粒子も多く含んだ排気ガスを排出するコンパウンドプラスチックの生産工場での使用に最も適している。
【００４０】
この装置は、ＶＯＣおよび樹脂微粒子などの微粒子を含む排気ガスを、高度に清浄化することができる装置である。さらに、本発明の排気ガス清浄化装置における、吸着剤の再生処理・交換に至るまでの吸着フィルタの使用期間が、従来の装置の約２倍程に延びており、工場の運転における負担が少ない。加えて、本発明の排気ガス清浄化装置は、高い設備費および運転費を必要としない装置である。
【図面の簡単な説明】
【図１】コットレル方式のイオン化部および集塵部の構造図である。
【図２】ペニー方式のイオン化部および集塵部の構造図である。
【図３】本発明の排気ガス清浄化装置の概略図である。
【符号の説明】
１…排気ガス、２…処理ガス、１０…電気集塵機部、１１…ガス入口、１２…ガス出口、２０…吸着フィルタ部、２２…吸着フィルタ、２３…プレフィルタ、２５…ガス入口、２６…ガス出口、３０…送風機、３２…排出管。

Claims

ガス入口及び出口を有する電気集塵機部と、ガス入口及び出口を有する吸着フィルタ部とを有し、電気集塵機部のガス出口と吸着フィルタ部のガス入口とが連結されている排気ガス清浄化装置。
前記電気集塵機部が粒子径０．０１〜１００μｍの微粒子を集塵する能力を有する、請求項１記載の排気ガス清浄化装置。
前記電気集塵機部がペニー方式による電気集塵法によって微粒子を集塵し、前記吸着フィルタ部がセピオライトでなる吸着フィルタを有する、請求項１または２記載の排気ガス清浄化装置。
前記排気ガスがコンパウンドプラスチックの生産過程で排出された揮発性有機化合物を含有するガスである、請求項１〜３いずれかに記載の排気ガス清浄化装置。
コンパウンドプラスチックの生産過程で排出された揮発性有機化合物を含有するガスを電気集塵機に通過させる工程；及び
電気集塵機から排出されたガスを吸着フィルタに通過させる工程；
を包含する、排気ガス清浄化方法。