JP2005246321A - ガス処理装置およびガス処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 始動前に触媒層6の少なくとも一部が加熱手段5により、触媒活性温度以上に予備加熱されたとき、被処理ガス10と空気4とを混合した被処理混合ガス11の通流を開始する。この触媒層6を通過したガス(酸化反応したガスと、未反応ガスとの混合ガス)を触媒層6の上流に還流する還流路15を備え、未反応ガスを再処理するように構成した。
【選択図】図1
Description
また、被処理混合ガス量が多く酸化触媒の容積が大きい場合では、予熱時間が極めて長くなるという課題があった。また予熱時間が長くなるために補助燃料などのエネルギー使用量が増加して運転コストが増大するという課題があった。
前記被処理混合ガスを通流して前記被処理混合ガスの少なくとも一部を酸化ガスとする触媒層、
前記触媒層の少なくとも一部を触媒活性温度以上に加熱する加熱手段、
前記触媒層を通過した前記被処理混合ガスと前記酸化ガスとの混合ガスを、前記触媒層の上流側へ還流する還流手段を備えたものである。
図1および図2は、この発明を実施するための実施の形態1によるガス処理装置および処理方法を説明するための図である。図1はガス処理装置の要部を模式的に示す構成図、図2は図1の動作を説明するため、始動時の第一段階と第二段階について測定された触媒層の温度分布を示す特性図である。ボンベ1には、フロン代替冷媒などとして用いられるイソブタンなどの廃ガスが予め回収され、収容されている。ボンベ1から送出される被処理ガス10を通流する流路2内には、ブロア3によって送給される空気4および/または被処理ガス10を加熱する予熱ヒータ5と、流路2に配設された酸化触媒からなる触媒層6と、その下流側に配設された触媒層6を通過したガスを触媒層の上流に還流する還流路15が設けられている。この実施の形態1では、還流ブロア31により触媒層6を通過したガスを触媒層6の上流に還流する(還流手段という)。
以下、図2を参照して始動時の動作について第一段階と第二段階に分けて詳細に説明する。なお、図2は、予熱開始からt1時間までの予熱段階と、t1時間からt2時間までの第一段階と、t2時間から後の第二段階での、触媒層6の入り口x1部の温度分布と、触媒層6の出口x2の温度を示している。
ブロワー3により空気4が送られるとともに、ヒータ5によりこの空気が加熱されて触媒層6の温度が徐々に上昇する(予熱手順という)。この段階では被処理混合ガス11はまだ注入されない。ヒータ5は触媒層6の少なくとも一部を触媒活性温度以上に加熱する能力を備えている。
予熱開始t1時間後には触媒層6は、入口部x1が触媒の活性温度Taに達している。一方、その時点では出口部x2は触媒の活性温度に達していない。ここで、ボンベ1からイソブタンからなる被処理ガス10を供給する。被処理ガス10は空気4と混合部8で混合されて被処理混合ガス11となる。触媒層6の入口部x1では、温度が触媒活性温度より高くなっているのでこの被処理混合ガス11を処理できる。しかし、温度が高いのは入り口部だけなので被処理混合ガス11の大部分は未処理のまま、出口部へ流れる。出口部x2では活性温度に達していないので、結果的に未処理ガスのスリップが発生する。このスリップ(酸化分解されていない被処理混合ガス11)は還流路15により触媒層6の上流に還流され(図1では予熱ヒータ5の前段に還流しているが触媒6の直前でもよい)、再び酸化分解されるためスリップの発生が抑えられる。(この段階を始動手順という。)
t2時間から後には、触媒層6は入口部x1から出口部x2に至る全体が触媒活性温度Taに達して全ての被処理混合ガスが酸化ガスとなる定常運転に移行する。定常運転に移行した後は、還流ブロア31による還流を停止し、排気14として処理するので、熱交換器7により酸化分解ガス13の熱で空気4が予熱されるため、予熱ヒータ5による空気4の予熱は必要なくなる。熱交換後の酸化分解ガス13は排気14として処理される。
始動時はブロア3により定格処理流量の1/2の460m3/hの空気4を触媒層6に供給する。また、還流ブロア31と還流路15により約400m3/hの触媒層6を通過したガスを触媒層6の上流に還流する。次に予熱ヒータ5に通電して空気4を加熱し、その熱で触媒層6の入口部x1を触媒活性温度Taまで予熱する。触媒層6の入口部x1の温度は図示しない例えば熱電対で計測され、触媒活性温度である約300℃に達すると、イソブタンでなる被処理ガス10がボンベ1から被処理混合ガス11の濃度が約4500ppmになるように図示しない調整装置により制御されて供給される。イソブタンが供給されると触媒層6によって酸化分解処理が開始されるが、出口部x2が活性温度に達していないため、1000ppm以上の未処理ガスのスリップが発生する。このスリップは還流路15により触媒層6の上流に還流されるため、再び酸化分解される。
触媒層6の出口部x2の温度は図示しない熱電対等で同様に計測され、触媒活性温度Ta以上に達すると、ブロア3からの空気4を定格処理量、すなわち920m3/hまで増加させる。このとき還流ブロア31と還流路15による還流を停止して定常運転に移行する。定常運転では熱交換器7において酸化分解ガス13の熱により空気4が予熱されるため、予熱ヒータ5による被処理混合ガス11の予熱は必要なくなる。(この定常運転を熱交換定常運転という)
図4は、この発明を実施するための実施の形態2による可燃性冷媒などのガス処理装置の要部を模式的に示す構成図である。図に示すように、この実施の形態2では上記実施の形態1に係る図1の熱交換器7を省いた他は、実施の形態1と同様に構成されており、各図を通じて同一符号は同一部分または相当部分を示しているので説明を省略する。
これにより触媒の温度が上昇する。ステップS3では触媒6の入り口温度が触媒活性化温度に達したかどうかを継続的に監視し、達した場合、被処理混合ガス11を流通させるとともに、出口ガス(酸化ガスと被処理混合ガスとの混合ガス)を触媒の入り口側に還流する。そして触媒の温度が全体で触媒活性化温度に達したあと(ステップS6)も還流を継続する(ステップS17)。以後、還流定常運転(ステップS18)となる。
上記のように実施の形態2になる可燃性冷媒などのガス処理装置では、実施の形態1と同様、始動時の未処理ガスのスリップを低減できる。また、定常運転に移行しても、排ガスを還流して排ガスの熱を直接回収できるので、予熱時に必要とするヒータや補助燃料などのエネルギー使用量を低減できる。
実施の形態1、実施の形態2で説明したように、本発明のガス処理装置では、触媒層6の入り口温度が触媒活性化温度に達しさえすれば、被処理混合ガス11の流通を開始することができる。したがってヒータ6は最初から触媒層6の全体を触媒活性化温度に加熱し得ない程度の容量のものとしてもよい。
また、各実施の形態ではヒータ5を触媒6の前方に配置したとして説明したので、触媒の入り口温度/出口温度という説明となったが、触媒6のたとえば側面から加熱するヒータでも、触媒6のすくなくとも一部を触媒活性化温度に達し得るものでありさえすれば、被処理混合ガス11の流通を開始することができる。
なお、フローチャートのステップS3とステップS6で、触媒6の入り口温度、出口温度を監視しているかのように説明したが、必ずしも温度を計測する必要があるということではなく、被処理混合ガスの流通開始以後、所定の時間の経過をもって温度が上がったとみなしてもよい。
5 加熱手段(予熱ヒータ)、 6 触媒層、 7 熱交換器、
10 被処理ガス(イソブタン)、 11 被処理混合ガス、 13 酸化分解ガス、
14 排気、 15 還流路、 31 還流ブロア、 x1 触媒層の入り口、
x2 触媒層の出口。
Claims (6)
- 可燃性の被処理ガスを空気と混合して被処理混合ガスとする混合部、
前記被処理混合ガスを通流して前記被処理混合ガスの少なくとも一部を酸化ガスとする触媒層、
前記触媒層の少なくとも一部を触媒活性温度以上に加熱する加熱手段、
前記触媒層を通過した前記被処理混合ガスと前記酸化ガスとの混合ガスを、前記触媒層の上流側へ還流する還流手段を備えたことを特徴とするガス処理装置。 - 前記触媒層を通過した前記酸化ガスの熱により、前記被処理ガスと混合する前記空気を加熱する熱交換器を備えたことを特徴とする請求項1に記載のガス処理装置。
- 前記触媒層は酸化分解触媒であり、前記被処理ガスは可燃性冷媒であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のガス処理装置。
- 被処理ガスと空気とを混合して生成した被処理混合ガスを、加熱された触媒層に接触させて酸化ガスとするガス処理方法において、
前記触媒層を予熱する予熱手順と、
前記予熱手順により、前記触媒層の少なくとも一部が触媒活性温度に達し、他の少なくとも一部が触媒活性温度に達していないとき、前記被処理混合ガスを前記触媒層へ流通させるとともに、前記触媒層を通過した前記被処理混合ガスと前記酸化ガスとの混合ガスを前記触媒層の上流側に還流する始動手順とを含むことを特徴とするガス処理方法。 - 前記触媒層の全ての部分が触媒活性温度に達した後、前記触媒層を通過した前記被処理混合ガスと前記酸化ガスとの混合ガスの前記触媒層の上流側への還流を停止して、前記酸化ガスの熱により前記空気を加熱する熱交換定常運転手順を含むことを特徴とする請求項4に記載のガス処理方法。
- 前記触媒層の全ての部分が触媒活性温度に達した後も、前記触媒層を通過した前記被処理混合ガスと前記酸化ガスとの混合ガスの前記触媒層の上流側への還流を継続する還流定常運転手順を含むことを特徴とする請求項4に記載のガス処理方法。
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JP2004062841A JP2005246321A (ja) | 2004-03-05 | 2004-03-05 | ガス処理装置およびガス処理方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010137188A (ja) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | Meiki Co Ltd | 脱臭装置および脱臭装置の制御方法 |
JP2016161171A (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | 三菱重工業株式会社 | 揮発性有機化合物燃焼装置、ボイラ、タンカーおよび揮発性有機化合物燃焼方法 |
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2004
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