JP2004230270A - Method for treating gas using precoated spherical silica gel as adsorbent - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場等から排出される有機化合物を含有する被処理ガスから有機化合物を除去するガス処理方法に関し、詳しくは、球状シリカゲルを有機化合物で前処理したいわゆるプレコート球状シリカゲルを吸着剤として用いるガス処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
工場等から排出される有機溶剤を含む排ガスから有機溶剤を除去・回収する装置としては、吸着塔、脱着塔及び回収器を備え、且つ、球状活性炭、球状シリカゲル等を吸着剤とする流動床式ガス処理装置が知られている(例えば、特許文献1〜3参照。)
【0003】
この従来装置においては、まず、有機溶剤を含む排ガスを吸着塔に導入し、流動する吸着剤と向流接触させる。これにより、排ガス中の有機溶剤が吸着剤に吸着し除去される。かようにして有機溶剤が除去された排ガスは吸着塔から排出される。一方、有機溶剤を吸着した吸着剤は吸着塔から脱着塔へ移送される。脱着塔では、脱着ガスにより吸着されていた有機溶剤が脱着され、再生された吸着剤を吸着塔に返送して再利用する。また、脱着された有機溶剤は、回収器で回収される。
【0004】
【特許文献1】
特公昭53−8664号公報
【特許文献2】
特開昭54−145374号公報
【特許文献3】
特公昭63−40772号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シリカゲルを吸着剤とする流動床式ガス処理装置を、有機化合物を含有する排ガスに適用しようとした場合、シリカゲルには排ガスに含まれる水分も同時に吸着されてしまい、有機化合物に対する吸着能が低下するという問題がある。また、水分の吸着によりシリカゲル粒子が破砕されるおそれがある。こうなると吸着剤の流動性が低下し、装置の安定した運転が困難となって処理効率が低下してしまう。また、シリカゲル粒子の破砕によって微粉や粉塵が発生し、その微粉等がガスに同伴して装置外へ排出されるといった問題が生じる。
【0006】
そこで、本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、シリカゲルを吸着剤に用いて有機化合物と水分とを含有する被処理ガスから有機化合物を除去する際に、その有機化合物を効率よく除去することができるとともに、吸着剤の破砕を防止し且つ安定した運転が可能なガス処理方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によるガス処理方法は、吸着剤を移動させながら有機化合物を含有する被処理ガスを吸着剤と接触させて被処理ガス中の有機化合物を吸着剤に吸着せしめ、その吸着剤に吸着された有機化合物を加熱により脱着して吸着剤を再生し、再生された吸着剤を移動させながら再び被処理ガスと接触させ、被処理ガスを連続して処理する方法であって、吸着剤として、球状シリカゲルを有機化合物で前処理して得たプレコート球状シリカゲルを用いることを特徴とする。
【0008】
なお、本発明において、「吸着剤が球状である」とは、必ずしも真球状を意味するものではなく、表面が平滑な鋼板上に吸着剤粒子を重ならないように載置し、この鋼板を30度傾斜させたときに、吸着剤の90質量%以上が鋼板から転げ落ちる形状であることをいう。
【0009】
このようなガス処理方法においては、被処理ガスが吸着剤と接触することにより、被処理ガス中の有機化合物が有効に吸着除去される。本発明者らは、この吸着剤として、球状シリカゲルを有機化合物で前処理したプレコート球状シリカゲルを用いると、被処理ガスに含まれる水分吸着の悪影響を抑えることができ、これによりシリカゲルの破砕及び微粉の発生を十分に防止できると共に、被処理ガス中の有機化合物に対する吸着能が大幅に向上することを見出した。
【0010】
ここで、球状シリカゲルの有機化合物による前処理(以下「プレコート」と呼ぶことがある。)は、球状シリカゲルに吸着している水分を除去した後、有機化合物を吸着させる処理であって、例えば以下のようにして行うことができる。
【0011】
〈プレコート例1〉
球状シリカゲルを真空容器に充填し、温度100〜200℃で、7000Pa以下、好ましくは0.1〜2000Paの減圧下で0.5〜5時間保持して球状シリカゲルに吸着している水分を除去する。次に、減圧状態を保持したまま球状シリカゲルを40℃以下、好ましくは20〜40℃に冷却する。冷却後、前処理用の有機化合物を真空容器に導入し、その有機化合物を球状シリカゲルに吸着させてプレコート球状シリカゲルを得る。
【0012】
〈プレコート例2〉
球状シリカゲルを前処理装置に充填し、温度100〜200℃で、絶対湿度0.1g(水)/kg(ガス)以下の乾燥ガスを流して球状シリカゲルに吸着している水分を除去する。乾燥ガスとしては、空気、窒素ガス等を用いることができ、これらのなかでは空気がより好適である。乾燥ガスの流量は、球状シリカゲル1kg当たり10〜100m3/hとすることが好ましい。また、水分除去に要する時間は0.5時間以上、好ましくは0.5〜5時間である。次いで、乾燥ガスを流しながら、球状シリカゲルを40℃以下、好ましくは20〜40℃に冷却する。冷却後、上記乾燥ガスに代えて、前処理用の有機化合物を含有する乾燥ガスから成る前処理ガスを流し、これにより有機化合物を球状シリカゲルに吸着させてプレコート球状シリカゲルを得る。
【0013】
なお、プレコート例1及び2のいずれの場合にも、プレコートのために使用する前処理用の有機化合物としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、ベンゼン、トルエン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン等が挙げられ、これらのなかでは、被処理ガスに含まれる主たる除去対象(プレコート球状シリカゲルで吸着除去される主対象)である有機化合物と同一の有機化合物が好ましいものの、これに限定されるものではない。
【0014】
また、球状シリカゲルとして、プレコート前の比表面積が200〜900m2/gであるものを用いてプレコートすることが好ましい。球状シリカゲルのプレコート前の比表面積をこのような範囲内の値とすれば、得られるプレコート球状シリカゲルの有機化合物に対する吸着量の低下を抑止しつつ、十分な耐水性を付与できる。
【0015】
さらに、吸着剤として、プレコート球状シリカゲルと球状活性炭との混合物を用いてもよい。このような混合吸着剤を使用することにより、被処理ガスから有機化合物を一層効率よく除去できるようになる。
【0016】
より具体的には、本発明においては、流動床により吸着剤が移動しながら被処理ガスを連続して処理することが望ましい。この場合、吸着剤として、粒子直径が0.4〜1.4mmであるものを用いると有用である。なお、本発明において、吸着剤の粒子直径が「下限値〜上限値」であるとの表現は、吸着剤をその下限値と上限値に相当する目開きの篩で篩い分けしたとき、上限値に相当する目開きの篩を通過し、下限値に相当する目開きの篩上に残るものの質量が、全体の質量に対して90%以上であることを意味する。
【0017】
粒子直径がこのような好適範囲内にある吸着剤を用いると、吸着剤と向流接触する被処理ガスの流速を好適な範囲に維持することが容易となり、被処理ガス中の被除去成分である有機化合物を十分に吸着除去しつつ、処理能力の低下を抑えることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限られるものではない。
【0019】
本発明によるガス処理方法は、有機化合物を含有する被処理ガスを処理対象とする。このような有機化合物としては、例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、メチルセルソルブアセテート、エチルセルソルブアセテート、ブチルセルソルブアセテート、n−ヘプタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン等の有機化合物を挙げることができる。
【0020】
また、本発明で使用する吸着剤であるプレコート球状シリカゲルを得るためにプレコートに供される球状シリカゲルは、形状が球状であること以外の物性等は特に制限されないが、その比表面積は、200〜900m2/gであることが好ましく、更に好ましくは300〜800m2/gである。この比表面積が200m2/g未満となると、得られるプレコート球状シリカゲルの有機化合物に対する吸着量が不都合な程に減少する一方、この比表面積が900m2/gを超えると、プレコート球状シリカゲルの耐水性の低下が顕著となる。
【0021】
このような球状シリカゲルは、A形又はB形シリカゲルの球状グレードとして工業的に製造され一般に市販されている。また、これらのA形又はB形の球状シリカゲルを更に500〜1000℃で焼成することによって製造した耐水性球状シリカゲルからも同様にしてプレコート球状シリカゲルを得ることができる。
【0022】
また、被処理ガスが、メタノール、酢酸エチル等比較的プレコート球状シリカゲルに吸着し易い有機化合物と共にn−ヘキサン、トルエン等の比較的プレコート球状シリカゲルに吸着し難い有機化合物を含有する場合には、これら両方の有機化合物を同時に除去するために、プレコート球状シリカゲルに球状活性炭を混合したものを吸着剤として用いること、つまりプレコート球状シリカゲルと球状活性炭との混合吸着剤を使用することが好ましい。この場合、プレコート球状シリカゲルと球状活性炭との混合比率は、除去対象成分の種類及び処理済ガス中の許容残存成分量等を勘案して適宜決定することができる。なお、ここで用いる球状活性炭としては、石油系ピッチを球状に造粒した後、水蒸気で賦活した球状活性炭を例示することができるが、これに限定されるものではない。
【0023】
また、本発明によるガス処理方法を有効に実施するためのガス処理装置としては、吸着剤が球状で流動性が優れているので、流動床式、移動床式等の吸着剤を移動させながら被処理ガスと接触させるガス処理装置を採用することができ、例えば、図1に示す流動床式連続ガス処理装置が好適である。
【0024】
図1において、ガス処理装置100は、多段流動床式の連続ガス処理装置であり、吸着塔10、脱着塔20、及び回収器30を備えるものである。吸着塔10は、内部に多孔板から成るトレイ12を複数有しており、有機化合物を含む被除去成分を含有する被処理ガス1が下部から供給されるようになっている。この被処理ガス1は、トレイ12上で流動層を形成しながら順次下段のトレイへ移動する吸着剤11(上述したプレコート球状シリカゲル、又は、これと球状活性炭との混合物)と向流接触する。このとき、被処理ガス1中の被除去成分が吸着剤11に吸着し除去される。被除去成分が除去された処理済ガス2は、吸着塔10の上部から排出される。一方、被除去成分Wを吸着した吸着剤11は、吸着塔10の下部から抜き出され、脱着塔20の上部に供給される。
【0025】
脱着塔20は、例えばスチーム、電気ヒーター等を熱源とする加熱手段で構成される加熱部21、及び、加熱部21の下方に配置され且つ例えば水等を冷媒とする冷却手段で構成される冷却部22を有するものである。脱着塔20の下部には、キャリアガスGが導入され、加熱部21の上部から送出されたキャリアガスGが回収器30に導入されるようになっている。
【0026】
この脱着塔20の上部より供給された被除去成分Wを吸着した吸着剤11は、重力により下方に移動し、加熱部21において、例えば100〜250℃に加熱され、被除去成分Wを脱離する。吸着剤11から脱離した被除去成分Wは、キャリアガスGによって回収器30に運ばれ、冷却装置40による冷却等の方法によってキャリアガスGと分離された後、回収系50へ送られて回収される。
【0027】
一方、加熱部21で被除去成分Wが脱着され再生された吸着剤11は、冷却部22で、例えば20〜60℃に冷却された後、脱着塔20の下部から抜き出され、再び吸着塔10の上部へ供給される。このようにして、吸着剤11は吸着塔10と脱着塔20とを循環移動し、被処理ガス1中の被除去成分の吸脱着を繰り返し、これにより被処理ガス1の連続処理が行われる。
【0028】
ここで、ガス処理装置100のような流動床式の装置を使用する場合には、吸着剤11の粒子直径は、0.4〜1.4mmであることが好ましく、更に好ましくは0.5〜1.2mmである。この吸着剤11の粒径が0.4mm未満の場合、吸着塔10での吸着剤11粒子の飛散を防止するために被処理ガス1の流速を過度に小さく抑えなければならず、処理能力の低下をきたす。
【0029】
一方、吸着剤11の粒径が1.4mmを上回る場合には、吸着塔10において、流動層を形成するための被処理ガス1の流速を過度に増大させる必要があり、こうなると、被処理ガス1と吸着剤11との接触時間が不都合な程に短くなってしまう。また、これを回避して十分な接触時間を確保するためには、流動床の段数を増加させる、流動層の層高を大きくする等の処置が必要となる。
【0030】
【実施例】
以下、本発明に係る具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0031】
〈球状シリカゲルの比表面積の測定〉
JIS K1150のt−プロット法によって測定した。
【0032】
以下の実施例及び比較例においては、気体の流量は標準状態に換算した値であり、ppmは体積基準である。
【0033】
〈実施例1〉
被除去成分としてメタノール1000±100ppmを含有する温度30℃、相対湿度40%の空気を、図1に示す構成のガス処理装置100に、流量60m3/hで連続供給した。また、吸着塔10は、内径が155mm、且つ6段の多孔板トレイ12を有する多段流動床式の構成とした。ここで、吸着剤11としては、比表面積650m2/g、粒子直径0.71〜1.18mmのA形球状シリカゲル(富士シリシア化学株式会社製;フジシリカゲルA形)をメタノールでプレコートしたプレコート球状シリカゲルを使用し、循環量を2kg/hとした。
【0034】
一方、脱着塔20は、内径が155mmであり、加熱部21には間接加熱源として電気ヒーターを使用した。このときの脱着温度は150℃であり、キャリアガスGとして窒素ガスを0.4m3/hで循環させた。また、冷却部22において、吸着剤11を40℃まで冷却した。さらに、回収器30には、冷媒として5℃のチラー水を流通させ、脱着された被除去成分Wを冷却して液化させた。
【0035】
その結果、吸着塔10の出口における処理済ガス2(処理済空気)中のメタノール濃度は約10ppmであった。このとき、回収器30では、メタノールが0.08kg/h、水が0.24kg/hで回収された。また、ガス処理装置100は、40日間連続して安定に運転することができ、メタノール除去率は約99%と十分に高い値を維持した。
【0036】
なお、メタノールによる球状シリカゲルのプレコートは以下のようにして行った。まず、球状シリカゲルを真空容器に充填し、温度180℃で、約130Paの減圧下に1時間保持し、球状シリカゲルに吸着している水分を除去した。次に、その減圧状態を保持したまま球状シリカゲルを30℃まで冷却した。冷却後、メタノールを1000ppm含有する乾燥窒素を真空容器に導入して常圧まで戻し、その状態で1時間保持することによりメタノールを球状シリカゲルに吸着させてプレコート球状シリカゲルを得た。
【0037】
〈実施例2〉
吸着剤11として、比表面積450m2/g、粒子直径0.71〜1.18mmのB形球状シリカゲル(富士シリシア化学株式会社製;フジシリカゲルB形)をメタノールでプレコートしたプレコート球状シリカゲルを用いたこと以外は、実施例1と同様にして排ガス処理を行った。なお、メタノールによる球状シリカゲルのプレコートも実施例1と同様にして行った。その結果、吸着塔10の出口における処理済ガス2(処理済空気)中のメタノール濃度は約20ppmであった。このとき、回収器30では、メタノールが0.08kg/h、水が0.30kg/hで回収された。また、ガス処理装置100は、40日間連続して安定に運転することができ、メタノール除去率は約98%と十分に高い値を維持した。
【0038】
〈実施例3〉
吸着剤11として、比表面積550m2/g、粒子直径0.71〜1.18mmの耐水性球状シリカゲル(富士シリシア化学株式会社製;CARiACT Q−3)をメタノールでプレコートしたプレコート球状シリカゲルを用いたこと以外は、実施例1と同様にして排ガス処理を行った。なお、メタノールによる耐水性球状シリカゲルのプレコートも実施例1と同様にして行った。その結果、吸着塔10の出口における処理済ガス2(処理済空気)中のメタノール濃度は約10ppmであった。このとき、回収器30では、メタノールが0.08kg/h、水が0.24kg/hで回収された。また、ガス処理装置100は、40日間連続して安定に運転することができ、メタノール除去率は約99%と十分に高い値を維持した。
【0039】
〈実施例4〉
被除去成分としてメタノール1000±100ppm、及びトルエン1000±100ppmを含有する温度30℃、相対湿度40%の空気を、実施例1で用いたのと同じ流動床式のガス処理装置100に流量60m3/hで連続供給した。また、吸着剤11としては、実施例1で使用したA形球状シリカゲルを実施例1と同様にしてメタノールでプレコートしたプレコート球状シリカゲルと、粒子直径0.6〜1.00mmの石油ピッチ系球状活性炭(呉羽化学工業株式会社製;G−BAC)を質量比50:50で混合したものを使用し、循環量を4kg/hとした。さらに、脱着温度を150℃とし、キャリアガスGとして窒素ガスを0.8m3/hで循環させ、冷却部22では吸着剤を40℃まで冷却した。
【0040】
その結果、吸着塔10の出口における処理済ガス2(処理済空気)中のメタノール濃度は約50ppm、トルエン濃度は約2ppmであった。このとき、回収器30では、メタノールが0.08kg/h、トルエンが0.25kg/h、水が0.24kg/hで回収された。また、ガス処理装置100は、40日間連続して安定に運転することができ、メタノール除去率が約95%、及び、トルエンの除去率が約99.8%と十分に高い値を維持した。このように、混合吸着剤を用いることにより、球状シリカゲルに比較的吸着し易い有機化合物と比較的吸着し難い有機化合物の両方を含有する被処理ガスから、これら両方の有機化合物を高い除去率で安定に除去できることが確認された。
【0041】
〈比較例1〉
吸着剤としてメタノールでプレコートする前のA形球状シリカゲル(富士シリシア化学株式会社製;フジシリカゲルA形)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして排ガス処理を行った。その結果、吸着塔10の出口における処理済ガス2(処理済空気)中のメタノール濃度は約100ppmであった。しかし、ガス処理装置100を約7日間連続運転した時点で、吸着剤である球状シリカゲルの破砕により、吸着塔10の流動床の流動状態が不安定になると共に、吸着剤の定量循環が不能となったのでガス処理装置の運転を停止した。
【0042】
〈比較例2〉
吸着剤としてメタノールでプレコートする前のB形球状シリカゲル(富士シリシア化学株式会社製;フジシリカゲルB形)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして排ガス処理を行った。その結果、吸着塔10の出口における処理済ガス2(処理済空気)中のメタノール濃度は約200ppmであった。しかし、ガス処理装置100を約20日間連続運転した時点で、吸着剤である球状シリカゲルの破砕により、吸着塔10の流動床の流動状態が不安定になると共に、吸着剤の定量循環が不能となったのでガス処理装置の運転を停止した。
【0043】
〈比較例3〉
吸着剤としてメタノールでプレコートしていない比表面積550m2/g、粒子直径0.71〜1.18mmの耐水性球状シリカゲル(富士シリシア化学株式会社製;CARiACT Q−3)を用いたこと以外は、実施例3と同様にして排ガス処理を行った。
【0044】
その結果、吸着塔10の出口における処理済ガス2(処理済空気)中のメタノール濃度は約100ppmであった。このとき、回収器30では、メタノールが0.08kg/h、水が0.50kg/hで回収された。また、ガス処理装置100は、40日間連続して安定に運転することができた。しかし、メタノール除去率が約90%であり、吸着剤11としてメタノールでプレコートした耐水性球状シリカゲル(富士シリシア化学株式会社製;CARiACT Q−3)を用いた場合(実施例3:メタノール除去率99%)よりもメタノール除去率が低いことが判明した。
【0045】
〈比較例4〉
吸着剤としてメタノールでプレコートしていないA形球状シリカゲル(富士シリシア化学株式会社製;フジシリカゲルA形)と、粒子直径0.6〜1.00mmの石油ピッチ系球状活性炭(呉羽化学工業株式会社製;G−BAC)とを用いたこと以外は、実施例4と同様にして排ガス処理を行った。その結果、吸着塔10の出口における処理済ガス2(処理済空気)中のメタノール濃度は約200ppm、トルエン濃度は約2ppmであった。しかし、ガス処理装置100を約14日間連続運転した時点で、吸着剤である球状シリカゲルの破砕により、吸着塔10の流動床の流動状態が不安定になると共に、吸着剤の定量循環が不能となったのでガス処理装置の運転を停止した。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のガス処理方法によれば、球状シリカゲルを有機化合物で前処理したプレコート球状シリカゲルを吸着剤として使用し、有機化合物を含有する被処理ガスを流動床式ガス処理装置や移動床式ガス処理装置等の吸着剤を移動させながら処理するガス処理装置を用いて連続的に処理することにより、被処理ガス中の水分吸着による吸着剤の破砕を十分に抑制でき、被処理ガスに含まれる有機化合物を長時間連続して高い除去率で除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するのに好適な流動床式ガス処理装置の一例を示す模式断面図である。
【符号の説明】
1…被処理ガス、2…処理済ガス、10…吸着塔、11…吸着剤、12…トレイ、20…脱着塔、21…加熱部、22…冷却部、30…回収器、100…ガス処理装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas treatment method for removing an organic compound from a gas to be treated containing an organic compound discharged from a factory or the like, and more specifically, uses a so-called pre-coated spherical silica gel obtained by pre-treating a spherical silica gel with an organic compound as an adsorbent. It relates to a gas treatment method.
[0002]
[Prior art]
As a device for removing and recovering organic solvents from exhaust gas containing organic solvents discharged from factories, etc., a fluidized bed type equipped with an adsorption tower, a desorption tower and a recovery unit, and using spherical activated carbon, spherical silica gel, etc. as an adsorbent Gas treatment devices are known (for example, see
[0003]
In this conventional apparatus, first, an exhaust gas containing an organic solvent is introduced into an adsorption tower and brought into countercurrent contact with a flowing adsorbent. Thereby, the organic solvent in the exhaust gas is adsorbed by the adsorbent and removed. The exhaust gas from which the organic solvent has been removed is discharged from the adsorption tower. On the other hand, the adsorbent that has adsorbed the organic solvent is transferred from the adsorption tower to the desorption tower. In the desorption tower, the organic solvent adsorbed by the desorption gas is desorbed, and the regenerated adsorbent is returned to the adsorption tower for reuse. The desorbed organic solvent is recovered by a recovery device.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 53-8664 [Patent Document 2]
JP-A-54-145374 [Patent Document 3]
JP-B-63-40772 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when an attempt is made to apply a fluidized bed gas treatment apparatus using silica gel as an adsorbent to exhaust gas containing an organic compound, moisture contained in the exhaust gas is also adsorbed on the silica gel at the same time, and the adsorption capacity for the organic compound is reduced. There is a problem of lowering. In addition, silica gel particles may be crushed by the adsorption of moisture. In this case, the fluidity of the adsorbent decreases, and stable operation of the apparatus becomes difficult, and the treatment efficiency decreases. In addition, there is a problem in that fine particles and dust are generated by crushing the silica gel particles, and the fine particles and the like are discharged out of the apparatus together with the gas.
[0006]
Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and when silica gel is used as an adsorbent to remove an organic compound from a gas to be treated containing the organic compound and moisture, the organic compound is efficiently removed. It is an object of the present invention to provide a gas treatment method which can perform crushing of an adsorbent and can operate stably.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a gas treatment method according to the present invention comprises contacting a gas to be treated containing an organic compound with the adsorbent while moving the adsorbent to adsorb the organic compound in the gas to be treated to the adsorbent. In this method, the organic compound adsorbed on the adsorbent is desorbed by heating to regenerate the adsorbent, and the regenerated adsorbent is moved and brought into contact with the gas to be treated again, thereby continuously treating the gas to be treated. In addition, a precoated spherical silica gel obtained by pretreating a spherical silica gel with an organic compound is used as an adsorbent.
[0008]
In the present invention, “the adsorbent is spherical” does not necessarily mean a true spherical shape, and the adsorbent particles are placed on a steel sheet having a smooth surface so as not to overlap, and It means that 90% or more by mass of the adsorbent rolls off the steel plate when tilted.
[0009]
In such a gas treatment method, the organic compound in the gas to be treated is effectively adsorbed and removed by the gas to be treated coming into contact with the adsorbent. The present inventors have found that the use of pre-coated spherical silica gel obtained by pre-treating spherical silica gel with an organic compound as this adsorbent can suppress the adverse effect of adsorption of moisture contained in the gas to be treated, thereby crushing the silica gel and finely pulverizing it. Has been found to be able to sufficiently prevent the generation of methane, and to greatly improve the ability to adsorb organic compounds in the gas to be treated.
[0010]
Here, the pre-treatment of the spherical silica gel with an organic compound (hereinafter sometimes referred to as “pre-coat”) is a treatment of removing the water adsorbed on the spherical silica gel and then adsorbing the organic compound. It can be performed as follows.
[0011]
<Precoat example 1>
The spherical silica gel is filled in a vacuum vessel and kept at a temperature of 100 to 200 ° C. under a reduced pressure of 7000 Pa or less, preferably 0.1 to 2000 Pa for 0.5 to 5 hours to remove moisture adsorbed on the spherical silica gel. . Next, the spherical silica gel is cooled to 40 ° C. or lower, preferably 20 to 40 ° C. while maintaining the reduced pressure. After cooling, an organic compound for pretreatment is introduced into a vacuum vessel, and the organic compound is adsorbed on spherical silica gel to obtain a precoated spherical silica gel.
[0012]
<Precoat example 2>
The spherical silica gel is filled in a pretreatment device, and at a temperature of 100 to 200 ° C., a dry gas having an absolute humidity of 0.1 g (water) / kg (gas) or less is passed to remove moisture adsorbed on the spherical silica gel. As the drying gas, air, nitrogen gas or the like can be used, and among them, air is more preferable. The flow rate of the drying gas is preferably set to 10 to 100 m 3 / h per kg of the spherical silica gel. The time required for removing water is 0.5 hour or more, preferably 0.5 to 5 hours. Next, the spherical silica gel is cooled to 40 ° C. or lower, preferably 20 to 40 ° C. while flowing a dry gas. After cooling, a pretreatment gas consisting of a dry gas containing an organic compound for pretreatment is passed instead of the above-mentioned dry gas, whereby the organic compound is adsorbed on the spherical silica gel to obtain a precoated spherical silica gel.
[0013]
In both cases of Precoat Examples 1 and 2, examples of the pretreatment organic compound used for the precoat include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, benzene, toluene, acetone, methyl ethyl ketone, and cyclohexane. Among these, preferred are organic compounds that are the same as the organic compounds that are the main objects of removal (main objects adsorbed and removed by the precoated spherical silica gel) contained in the gas to be treated, but are not limited thereto. is not.
[0014]
Further, it is preferable to perform pre-coating using spherical silica gel having a specific surface area of 200 to 900 m 2 / g before pre-coating. By setting the specific surface area of the spherical silica gel before the precoating to a value within such a range, sufficient water resistance can be imparted while suppressing the decrease in the amount of the precoated spherical silica gel obtained for the organic compound.
[0015]
Further, a mixture of precoated spherical silica gel and spherical activated carbon may be used as the adsorbent. By using such a mixed adsorbent, organic compounds can be more efficiently removed from the gas to be treated.
[0016]
More specifically, in the present invention, it is desirable to continuously process the gas to be treated while the adsorbent moves by the fluidized bed. In this case, it is useful to use an adsorbent having a particle diameter of 0.4 to 1.4 mm. In the present invention, the expression that the particle diameter of the adsorbent is "lower limit to upper limit" means that when the adsorbent is sieved with a sieve having openings corresponding to the lower limit and the upper limit, the upper limit is used. Means that 90% or more of the mass of what passes through the sieve having an opening corresponding to and remains on the sieve having the opening corresponding to the lower limit value is 90% or more of the total mass.
[0017]
The use of an adsorbent having a particle diameter in such a preferable range makes it easy to maintain the flow rate of the gas to be processed in countercurrent contact with the adsorbent in a suitable range, and the component to be removed in the gas to be processed becomes While sufficiently absorbing and removing a certain organic compound, it is possible to suppress a decrease in treatment capacity.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The positional relationship such as up, down, left, and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. The dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.
[0019]
The gas treatment method according to the present invention treats a gas to be treated containing an organic compound. Examples of such organic compounds include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, benzene, toluene, xylene, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, and ethyl. Organic compounds such as cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, n-heptane, n-hexane, cyclohexane and the like can be mentioned.
[0020]
Further, the spherical silica gel provided for pre-coating to obtain the pre-coated spherical silica gel as the adsorbent used in the present invention is not particularly limited in physical properties and the like except that the shape is spherical, but the specific surface area is 200 to preferably 900m is 2 / g, more preferably a 300~800m 2 / g. When the specific surface area is less than 200 m 2 / g, the adsorbed amount of the obtained precoated spherical silica gel to the organic compound is disadvantageously reduced. On the other hand, when the specific surface area exceeds 900 m 2 / g, the water resistance of the precoated spherical silica gel is increased. Is remarkable.
[0021]
Such spherical silica gel is industrially manufactured as a spherical grade of A-type or B-type silica gel and is generally commercially available. Further, pre-coated spherical silica gel can be obtained in the same manner from water-resistant spherical silica gel produced by further baking these A-type or B-type spherical silica gels at 500 to 1000 ° C.
[0022]
Further, when the gas to be treated contains an organic compound such as methanol and ethyl acetate which is relatively easily adsorbed on the pre-coated spherical silica gel, and n-hexane, an organic compound such as toluene which is relatively hard to be adsorbed on the pre-coated spherical silica gel, these compounds may be used. In order to remove both organic compounds simultaneously, it is preferable to use a mixture of pre-coated spherical silica gel and spherical activated carbon as an adsorbent, that is, to use a mixed adsorbent of pre-coated spherical silica gel and spherical activated carbon. In this case, the mixing ratio between the precoated spherical silica gel and the spherical activated carbon can be appropriately determined in consideration of the type of the component to be removed, the allowable residual component amount in the treated gas, and the like. The spherical activated carbon used here may be, for example, spherical activated carbon obtained by granulating a petroleum-based pitch into a sphere and then activating with water vapor. However, the present invention is not limited to this.
[0023]
Further, as a gas treatment apparatus for effectively carrying out the gas treatment method according to the present invention, since the adsorbent is spherical and has excellent fluidity, the adsorbent is moved while moving the adsorbent of a fluidized bed type, a moving bed type or the like. A gas processing device that is brought into contact with the processing gas can be employed. For example, a fluidized bed continuous gas processing device shown in FIG. 1 is suitable.
[0024]
In FIG. 1, a
[0025]
The
[0026]
The adsorbent 11 adsorbing the component W to be removed supplied from the upper part of the
[0027]
On the other hand, the adsorbent 11 from which the component W to be removed is desorbed and regenerated in the
[0028]
Here, when a fluidized bed type device such as the
[0029]
On the other hand, when the particle size of the adsorbent 11 exceeds 1.4 mm, it is necessary to excessively increase the flow rate of the
[0030]
【Example】
Hereinafter, specific examples according to the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
[0031]
<Measurement of specific surface area of spherical silica gel>
It was measured by the t-plot method of JIS K1150.
[0032]
In the following Examples and Comparative Examples, the gas flow rate is a value converted into a standard state, and ppm is based on volume.
[0033]
<Example 1>
Air containing 1000 ± 100 ppm of methanol as a component to be removed and having a temperature of 30 ° C. and a relative humidity of 40% was continuously supplied at a flow rate of 60 m 3 / h to the
[0034]
On the other hand, the
[0035]
As a result, the methanol concentration in the treated gas 2 (treated air) at the outlet of the
[0036]
The pre-coating of spherical silica gel with methanol was performed as follows. First, spherical silica gel was filled in a vacuum vessel and kept at a temperature of 180 ° C. under a reduced pressure of about 130 Pa for 1 hour to remove water adsorbed on the spherical silica gel. Next, the spherical silica gel was cooled to 30 ° C. while maintaining the reduced pressure. After cooling, dry nitrogen containing 1000 ppm of methanol was introduced into a vacuum vessel to return to normal pressure, and the state was maintained for 1 hour, whereby methanol was adsorbed on the spherical silica gel to obtain a precoated spherical silica gel.
[0037]
<Example 2>
As the adsorbent 11, a pre-coated spherical silica gel obtained by pre-coating B-type spherical silica gel (manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd .; Fuji Silica Gel B type) having a specific surface area of 450 m 2 / g and a particle diameter of 0.71 to 1.18 mm with methanol was used. Except for this, the exhaust gas treatment was performed in the same manner as in Example 1. The pre-coating of spherical silica gel with methanol was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the methanol concentration in the treated gas 2 (treated air) at the outlet of the
[0038]
<Example 3>
As the adsorbent 11, a pre-coated spherical silica gel obtained by pre-coating a water-resistant spherical silica gel having a specific surface area of 550 m 2 / g and a particle diameter of 0.71 to 1.18 mm (manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd .; CARiACT Q-3) with methanol was used. Except for this, the exhaust gas treatment was performed in the same manner as in Example 1. The pre-coating of water-resistant spherical silica gel with methanol was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the methanol concentration in the treated gas 2 (treated air) at the outlet of the
[0039]
<Example 4>
Air having a temperature of 30 ° C. and a relative humidity of 40% containing 1000 ± 100 ppm of methanol and 1000 ± 100 ppm of toluene as components to be removed was supplied to the same fluidized-bed type
[0040]
As a result, the methanol concentration in the treated gas 2 (treated air) at the outlet of the
[0041]
<Comparative Example 1>
Exhaust gas treatment was carried out in the same manner as in Example 1, except that A-type spherical silica gel (Fuji Silysia Chemical Ltd .; Fuji Silica A type) before pre-coating with methanol was used as the adsorbent. As a result, the methanol concentration in the treated gas 2 (treated air) at the outlet of the
[0042]
<Comparative Example 2>
Exhaust gas treatment was carried out in the same manner as in Example 2 except that B-type spherical silica gel (Fuji Silysia Chemical Ltd .; Fuji Silica Gel B type) before pre-coating with methanol was used as the adsorbent. As a result, the methanol concentration in the treated gas 2 (treated air) at the outlet of the
[0043]
<Comparative Example 3>
Except that a water-resistant spherical silica gel (Fuji Silysia Chemical Ltd .; CARiACT Q-3) having a specific surface area of 550 m 2 / g and a particle diameter of 0.71 to 1.18 mm, which was not precoated with methanol, was used as an adsorbent. Exhaust gas treatment was performed in the same manner as in Example 3.
[0044]
As a result, the methanol concentration in the treated gas 2 (treated air) at the outlet of the
[0045]
<Comparative Example 4>
A-type spherical silica gel not pre-coated with methanol (manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd .; Fuji Silica A type) as an adsorbent and petroleum pitch-based spherical activated carbon having a particle diameter of 0.6 to 1.00 mm (manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd.) G-BAC), except that exhaust gas treatment was performed in the same manner as in Example 4. As a result, the methanol concentration in the treated gas 2 (treated air) at the outlet of the
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the gas treatment method of the present invention, a pre-coated spherical silica gel pretreated with a spherical silica gel with an organic compound is used as an adsorbent, and a gas to be treated containing an organic compound is subjected to a fluidized bed gas treatment apparatus. Treatment using a gas treatment device that moves and adsorbs the adsorbent, such as a moving bed type gas treatment device or the like, can sufficiently suppress crushing of the adsorbent due to adsorption of moisture in the gas to be treated. Organic compounds contained in the processing gas can be continuously removed at a high removal rate for a long time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a fluidized-bed gas processing apparatus suitable for carrying out the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記吸着剤として、球状シリカゲルを有機化合物で前処理して得たプレコート球状シリカゲルを用いる、ガス処理方法。The gas to be treated containing an organic compound is brought into contact with the adsorbent while moving the adsorbent to adsorb the organic compound in the gas to be treated to the adsorbent, and the organic compound adsorbed by the adsorbent is removed. A gas processing method of desorbing by heating to regenerate the adsorbent, bringing the regenerated adsorbent into contact with the gas to be treated again while moving, and continuously treating the gas to be treated,
A gas treatment method using a precoated spherical silica gel obtained by pretreating a spherical silica gel with an organic compound as the adsorbent.
Priority Applications (1)
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JP2003021016A JP2004230270A (en) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | Method for treating gas using precoated spherical silica gel as adsorbent |
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