JP2006187767A - 揮発性有機化合物の処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】揮発性有機化合物の処理方法は、処理ガス中に含まれる揮発性有機化合物をハニカム活性炭で吸着する吸着工程と、ハニカム活性炭に吸着した揮発性有機化合物を脱着する脱着工程とを有する。ハニカム活性炭は、粉状活性炭に無機バインダを配合して成形したものであり、このとき、フェライト、SiC、ZrB2およびWCのなかから選ばれる1または2以上の成分を添加して用いる。脱着工程において、キャリヤーとして非酸化性ガスまたは不活性ガスを用い、マイクロ波を用いてハニカム活性炭を直接加熱する。
【選択図】なし
Description
日本では、大手企業において、既に、VOCを含む有機溶剤の使用量の低減、あるいは、VOC発生源から発生するVOCの回収処理が行われるようになってきた。また、2010年までにVOC発生量の30%削減が法的に義務付けられるようになった。
まず、吸着剤として一般的には価格が安い等の理由により粒状活性炭が多く使用されてきたが、この粒状活性炭は、吸着表面積が小さくVOCの吸着量が少ない。また、吸収・脱離を繰り返して何度も再使用する場合、粒状活性炭は機械的強度が低いため、吸収・脱離による温度変化に起因する膨張・収縮により、微粉化する。さらに、粒状活性炭を充填した吸着層は、粒状活性炭の充填間隙が小さいため、VOCを吸着する際に発生する熱を、吸着層から外部に逃がすことができにくく、これにより、粒状活性炭が自然発火するおそれがある。
また、脱着(脱離)工程において、処理に多くの時間を必要とする。さらにまた、脱着には一般的に水蒸気が使用され、粒状活性炭から脱着したVOCを同伴した水蒸気は上記した凝集装置で冷却水によるクエンチング等の方法によって冷却されて凝縮水として回収されるが、この場合、凝縮水中に溶解するVOCを取り除いて除害するための排水処理が必要となる。
また、本発明は、自然発火のおそれのない揮発性有機化合物の処理方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、VOCの脱着(脱離)処理を少ないエネルギにて短時間で行うことができる揮発性有機化合物の処理方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、脱着した揮発性有機化合物の後処理が容易な揮発性有機化合物の処理方法を提供することを目的とする。
該ハニカム活性炭に吸着した該揮発性有機化合物を脱着(脱離)する脱着(脱離)工程と、
を有することを特徴とする。ここで言うハニカム活性炭とは、活性炭業界で一般に用いられている用語にて、活性炭に三角、四角あるいは六角の穴を有する活性炭を言う。
また、本発明に係る揮発性有機化合物の処理方法は、脱着工程においてマイクロ波を用いて吸着剤を直接加熱するため、少ないエネルギで短時間に揮発性有機化合物を脱着処理することができる。
また、本発明に係る揮発性有機化合物の処理方法は、脱着工程においてキャリヤーとして非酸化性ガスまたは不活性ガスを用いるため、脱着した揮発性有機化合物の後処理が容易である。
活性炭の実効表面積を大きくして単位質量当たりのVOCの回収量を上げるひとつの方法としては、表面積が広い繊維状の活性炭を用いることが考えられる。しかしながら、この場合、ガスの流速が小さいときには、その特性を良好に発揮するが、ガスの流速が大きくなると、機械的強度が劣るため適当ではない。
これにより、吸着剤として用いるハニカム活性炭のハニカム構造の特性として、吸着剤の実効表面積が多く取れ、また、吸着剤の機械強度も強くすることができる。
また、ハニカム活性炭は、粒状活性炭に比べて処理ガスが通る空間が大きく開かれており、放熱が大きく、内部に熱が蓄積されにくくなる。これにより、ハニカム活性炭は、粒状活性炭に見られるような自然発火を起こしにくい。
使用する粉状活性炭は、椰子殻炭、大鋸屑炭、ビッチ系等の適宜の種類のものを、吸着するVOCによって自由に選択できる。
粉状活性炭に配合するバインダは、エポキシ樹脂や酢酸ビニル系の有機系のものを用いることができるが、より好ましくは、これらの有機系のバインダでなく、セラミックや陶器を形成する無機バインダを用いる。
有機バインダを用いたハニカム活性炭は、例えば、粉状活性炭10〜60質量部に対し、セラミックバインダを40〜90質量部配合して調製した成形材料を練り合わせた後、ハニカム金型を通して押し出し成型した後、乾燥し、さらに最終的に600℃程度の温度にて、焼成して製造することができる。粉状活性炭の配合部数は、より好ましくは、40〜60質量部とする。粉状活性炭の配合部数が大きいほどハニカム活性炭の吸着能力は高くなるが、配合部数が大きすぎるとハニカム構造がもろくなるおそれがある。
マイクロ波の周波数は、915MHz、2.45GHz、28GHz等マイクロ波加熱に応用されているいずれの周波数を用いてもよい。また、マイクロ波の発振源は、マグネトロンやクライストロン、さらにはジャイラトロンタイプでもよい。
これにより、ハニカム活性炭を少ない投入エネルギで効率的に急速にかつ均一に加熱することができる。
これに対して、マイクロ波照射装置を脱着装置に取り付けて、ハニカム活性炭を脱着装置に取り付けた状態のままでマイクロ波を照射する場合は、ハニカム活性炭に対するマイクロ波の照射方向が実質的に固定されるため、効率的にハニカム活性炭を加熱するには配慮が必要である。
すなわち、固有抵抗が一定の固体に対するマイクロ波の浸透深さはマイクロ波の波長に応じてほぼ定まっており、例えば、周波数2.45GHzのマイクロ波をハニカム活性炭に照射する場合、ハニカム活性炭の表面からのマイクロ波の浸透深さは20〜25mm程度であることがわかっている。このため、ハニカム活性炭は、マイクロ波を照射される側の表面からの厚みが25mm以下であることが望ましい。
この場合、例えば後述する図1に示す装置のように、ハニカム活性炭に対するガスの流出側にマイクロ波照射装置を設けて、ハニカム活性炭のガスの流出する片側表面からのみマイクロ波を照射するときは、ハニカム活性炭の厚み(ガスの流れ方向の厚み)を25mm以下とすることが望ましい。ハニカム活性炭の厚みは、マイクロ波を確実に浸透させる観点からは22mm以下とすることがより好ましく、20mm以下とすることがさらに好ましい。なお、厚みの下限については特に制限はないが、ハニカム活性炭の形状保持性の観点からは2mm以上とすることがより好ましく、5mm以上とすることがさらに好ましい。
これに対して、ハニカム活性炭に対するガスの流入側にもマイクロ波照射装置を設けて、ハニカム活性炭の両側表面からマイクロ波を照射するときは、ハニカム活性炭の厚み(ガスの流れ方向の厚み)を50mm以下まで厚くすることができる。
また、例えば、図1に示す装置において、ガスが流通する方向と直交する方向、すなわち、ハニカム活性炭の周壁面全周側から中心方向に向けてマイクロ波を照射するように、ハニカム活性炭充填槽の側壁にマイクロ波照射装置を設ける場合は、例えば、円柱形状に形成したハニカム活性炭の半径を25mm以下とすることが望ましいが、ハニカム活性炭の長さ寸法については、ガスの通気抵抗等の観点からの制約は別として、加熱機能上は、任意の所望の長さとすることができる。
これにより、マイクロ波により活性炭より脱離したVOC物質をスムースに活性炭層より除去することを容易にするとともに、特に、VOCを同伴したキャリヤーからVOCを除去する後工程において、キャリヤーとして水蒸気を用いる場合には水溶性VOCを含むものについて十全な排水処理を行うことが必要となるのに比べて、後処理が必要なくなる。
これにより、フェライト等がサセプタ成分となって、マイクロ波によるハニカム活性炭の発熱を促進し、VOCの脱着時間をより短縮することができる。
ハニカム活性炭吸着部およびハニカム活性炭脱着部は、活性炭ハニカムを収容した塔槽類装置を複数設けて、ラインを切り換えて吸着処理および脱着処理を行ってもよく、あるいはまた、ハニカム活性炭吸着部およびハニカム活性炭脱着部を一体化したハニカム回転ロータ式としてもよい。また、前者の場合、ハニカム活性炭塔(槽)をハニカム活性炭を取り外し可能な構造にしておき、ハニカム活性炭の再生(賦活)を外部で行う方式としてもよい。
VOC回収部は、処理ガス中VOCの凝集ができる限り、一般的な処理ガス中のVOCを凝集する設備が使用できる。
12 VOC発生源
13 フード
14 ダクト
16 ブロワー
18 ハニカム活性炭充填槽
20 マイクロ波発信機
22 撹拌装置
24 凝縮器
Claims (6)
- 処理ガス中に含まれる揮発性有機化合物をハニカム活性炭で吸着する吸着工程と、
該ハニカム活性炭に吸着した該揮発性有機化合物を脱着する脱着工程と、
を有することを特徴とする揮発性有機化合物の処理方法。 - 前記ハニカム活性炭が粉状活性炭に無機バインダを配合して成形したものであることを特徴とする請求項1記載の揮発性有機化合物の処理方法。
- 前記ハニカム活性炭がフェライト、SiC、ZrB2およびWCのなかから選ばれる1または2以上の成分を添加したものであることを特徴とする請求項1または2記載の揮発性有機化合物の処理方法。
- 前記脱着工程において、マイクロ波を用いて前記ハニカム活性炭を直接加熱することにより該揮発性有機化合物を脱着することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の揮発性有機化合物の処理方法。
- 前記ハニカム活性炭のマイクロ波を照射される側の表面からの厚みが25mm以下であることを特徴とする請求項4記載の揮発性有機化合物の処理方法。
- 前記脱着工程において、キャリヤーとして非酸化性ガスまたは不活性ガスを用いることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の揮発性有機化合物の処理方法。
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