JP2007237040A - 有機溶剤含有空気の処理方法 - Google Patents

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Abstract

【解決課題】 被処理空気中の有機溶剤の濃度の急激な変動に対応可能な、有機溶剤含有空気の処理方法を提供すること、すなわち、有機溶剤の濃度が急激に変動しても、浄化空気(大気中へ放出される処理後の空気)中の有機溶剤の含有量が増えることがない、有機溶剤含有空気の処理方法を提供することにある。
【解決手段】 吸着除去工程、再生工程及び燃焼工程を同時に行う、有機溶剤含有空気の処理方法であって、該吸着除去工程により生じる吸着処理空気と、該燃焼工程により生じる燃焼炉排気ガスとを混合して、混合空気を得、次いで、該混合空気中の該有機溶剤を酸化分解することを特徴とする有機溶剤含有空気の処理方法。
【選択図】図1

Description

本発明は、有機溶剤を含有する被処理空気の処理を連続的に行う、有機溶剤含有空気の処理方法に関し、より具体的には、ゼオライト等の吸着剤が担持されている吸着部材により、被処理空気中の有機溶剤を吸着除去する吸着除去工程と、有機溶剤を吸着した該吸着部材の再生を行う再生工程、及び該吸着部材の再生により生じる、高濃度の有機溶剤を含有する空気中の有機溶剤を燃焼させる燃焼工程を、同時に且つ連続的に行う、有機溶剤含有空気の処理方法に関する。
液晶、半導体、LED、プラズマディスプレイ、樹脂又は塗料等の生産工程、あるいは、印刷、塗装又はクリーニング等の設備からは、例えば、ハロゲン化炭化水素、トルエン、酢酸エチル等の有機溶剤を含有する空気(以下、有機溶剤含有空気とも記載する。)が排出される。該有機溶剤は有害であるので、該生産工程、あるいは、印刷、塗装又はクリーニング等の設備の排出空気中の有機溶剤を、適切な方法で除去する必要がある。
そこで、従来より、ゼオライト等の吸着剤が担持されている吸着部材を備える吸着装置、及び酸化触媒が充填されている燃焼炉を有する有機溶剤含有空気の処理システムを用いて、有機溶剤を含有する被処理空気を、吸着部材に通気させて、該被処理空気中の該有機溶剤を吸着除去する吸着除去工程、再生空気を、該有機溶剤を吸着した該吸着部材に通気させて該吸着部材を再生する再生工程、及び該再生工程で生じる濃縮空気を、燃焼炉に供給して、該濃縮空気中の該有機溶剤を燃焼させる燃焼工程を、同時に且つ連続的に行う、有機溶剤含有空気の処理方法が行われてきた。
従来の有機溶剤含有空気の処理方法について、図4を参照に説明する。図4は、従来の有機溶剤含有空気の処理方法を示すフロー図である。図4中、従来の有機溶剤含有空気処理システム50は、吸着ゾーン及び再生ゾーンに分割されている吸着部材を備える吸着装置41、及び酸化触媒が充填されている燃焼炉42を有する。該吸着装置41において、該吸着ゾーンに被処理空気Iを通気させることにより、被処理空気I中の有機溶剤の吸着除去を行うと同時に、該再生ゾーンに再生空気Jを通気させることにより、有機溶剤を吸着した吸着部材の再生を行う。該吸着部材の再生に用いられた再生空気Jは、高濃度の有機溶剤を含有する濃縮空気として該吸着装置41から排出され、該濃縮空気は、濃縮空気送気管47により、燃焼炉42へ供給される。そして、該燃焼炉42で、該濃縮空気中の有機溶剤を燃焼させて、該濃縮空気中の有機溶剤を除去し、燃焼炉排気ガスLを該燃焼炉42から排出させる。
この様に、従来の有機溶剤含有空気の処理方法では、被処理空気Iが吸着装置41で処理されて生じる吸着処理空気K、及び該燃焼炉排気ガスLが、大気へと放出される。
該燃焼炉では、有機溶剤が酸化触媒により燃焼するので、極めて大きな発熱が起こり、該酸化触媒は高温に晒されることになる。通常、該酸化触媒としては白金触媒が用いられているので、該酸化触媒の使用温度の上限は、500℃であり、酸化触媒の温度が500℃を超えると、該触媒の性能低下(熱劣化)が起こる。そのため、該酸化触媒の温度が500℃を超えないように、該酸化触媒の温度を管理する必要がある。該酸化触媒の温度は、該燃焼炉の排気ガスの温度を測定し、該排気ガスの温度に応じて、該燃焼炉に供給される空気の温度を調節し、該酸化触媒の温度を制御する。該燃焼炉に供給される空気の温度は、通常250〜300℃である。
上記従来の有機溶剤の処理方法では、該燃焼炉に供給される空気中の有機溶剤の濃度が高くなり過ぎると、有機溶剤を該燃焼炉で完全に燃焼させることができなくなる。すなわち、該燃焼炉で処理できる空気中の有機溶剤の濃度(含有量)には、上限がある。
該生産工程等から排出される有機溶剤含有空気、すなわち、被処理空気中の有機溶剤の濃度が変動することは当然であり、該被処理空気中の有機溶剤の濃度が高くなると、燃焼炉で処理される空気中の有機溶剤の濃度も高くなる。該燃焼炉に供給される空気中の有機溶剤の濃度上昇が小さい場合は、外気を取り入れて有機溶剤の濃度を下げて、該燃焼炉での処理限界濃度以下にして、対応することができる。しかし、工程トラブルが原因となる濃度変動は、濃度の上昇が著しいので、極めて多くの外気を取り入れて希釈しなければならないが、燃焼炉の処理量には制限があるため、取り入れる外気の量には制限があり、外気を取り入れることによる希釈では対応できない場合があった。
この様な場合、該燃焼炉の処理限界濃度を超える有機溶剤含有空気が、該燃焼炉に供給されるので、該燃焼炉で、有機溶剤を完全に燃焼させることができず、未燃の有機溶剤が、該燃焼炉の排気ガス中に混入することになる。そのため、未燃の有機溶剤を含有する燃焼炉の排気ガスが、大気中へ放出されるという問題があった。
従って、本発明の課題は、被処理空気中の有機溶剤の濃度の急激な変動に対応可能な、有機溶剤含有空気の処理方法を提供すること、すなわち、有機溶剤の濃度が急激に変動しても、大気中へ放出される処理後の空気中の有機溶剤の含有量が増えることがない、有機溶剤含有空気の処理方法を提供することにある。
本発明者らは、上記従来技術における課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、吸着装置で処理された吸着処理空気及び燃焼炉で処理された燃焼炉排気ガスを混合し、混合空気を得、該混合空気を酸化分解フィルター等を用いて酸化分解を行えば、燃焼炉の排気ガス中の有機溶剤の含有量が急激に変動しても、浄化空気中の有機溶剤の含有量が増えることがなく、安定して処理が行えることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明(1)は、有機溶剤を含有する被処理空気を、吸着部材に通気させて、該被処理空気中の該有機溶剤を吸着除去する吸着除去工程、再生空気を、該有機溶剤を吸着した該吸着部材に通気させて該吸着部材を再生する再生工程、及び該再生工程で生じる濃縮空気を、燃焼炉に供給して、該濃縮空気中の該有機溶剤を燃焼させる燃焼工程を有し、該吸着除去工程、該再生工程及び該燃焼工程を同時に行う、有機溶剤含有空気の処理方法であって、該吸着除去工程により生じる吸着処理空気と、該燃焼工程により生じる燃焼炉排気ガスとを混合して、混合空気を得、次いで、該混合空気中の該有機溶剤を酸化分解する有機溶剤含有空気の処理方法を提供するものである。
また、本発明(2)は、外気を前記燃焼炉排気ガスに流入させ、該外気及び前記燃焼炉排気ガスを混合すると同時に、前記燃焼炉排気ガスの一部を抜き出し、前記再生空気として返送する前記本発明(1)記載の有機溶剤含有空気の処理方法を提供するものである。
本発明の有機溶剤含有空気の処理方法によれば、処理空気中の有機溶剤の濃度の急激な変動に対応可能な、有機溶剤含有空気の処理方法、すなわち、有機溶剤の濃度が急激に変動しても、大気中へ放出される処理後の空気中の有機溶剤の含有量が増えることがない、有機溶剤含有空気の処理方法を提供することができる。
本発明の有機溶剤含有空気の処理方法は、有機溶剤を含有する被処理空気を、吸着部材に通気させて、該被処理空気中の該有機溶剤を吸着除去する吸着除去工程、再生空気を、該有機溶剤を吸着した該吸着部材に通気させて該吸着部材を再生する再生工程、及び該再生工程で生じる濃縮空気を、燃焼炉に供給して、該濃縮空気中の該有機溶剤を燃焼させる燃焼工程を有し、該吸着除去工程、該再生工程及び該燃焼工程を同時に行う、有機溶剤含有空気の処理方法であって、該吸着除去工程により生じる吸着処理空気と、該燃焼工程により生じる燃焼炉排気ガスとを混合して、混合空気を得、次いで、該混合空気中の該有機溶剤を酸化分解する有機溶剤含有空気の処理方法である。
該本発明の有機溶剤含有空気の処理方法について、図1を参照に説明する。図1は、本発明の有機溶剤含有空気の処理方法の実施の形態例を示すフロー図である。図1中、有機溶剤含有空気処理システム20は、被処理空気A中の有機溶剤の吸着除去及び有機溶剤を吸着した吸着部材の再生を同時に行う吸着装置1、酸化触媒が充填されている燃焼炉2、酸化分解フィルター3、該吸着装置1の吸着ゾーンに被処理空気Aを供給する被処理空気供給管7、該吸着装置1の該吸着ゾーンと該酸化分解フィルター3とを繋ぐ吸着処理空気送気管8、該吸着装置1のパージゾーンに外気D1を供給するパージ空気供給管13、該吸着処理空気送気管8から分岐し、該吸着装置1のパージゾーンに繋がるパージ空気排出管14、該吸着装置1の再生ゾーンに再生空気Bを供給する再生空気供給管9、該吸着装置1の再生ゾーンと該燃焼炉2とを繋ぐ濃縮空気送気管10、該吸着処理空気送気管8から分岐し該燃焼炉2に繋がる燃焼炉排気ガス送気管11及び該酸化分解フィルタ3から浄化空気Cを大気へ放出する浄化空気放出管12を有する。また、該吸着処理空気送気管8には第一送気ファン4が、該濃縮空気送気管10には第二送気ファン5が、該燃焼炉排気ガス送気管11には第三送気ファン6が付設されている。
該吸着装置1の吸着ゾーンに、該第一送気ファン4で吸引して、該被処理空気Aを供給し、該被処理空気A中の有機溶剤を、該吸着装置1の吸着部材に吸着させることにより、該吸着除去工程を行う。該被処理空気Aは、該吸着装置1を通過する際に、有機溶剤が除去され、吸着処理空気Eとして、該吸着装置1から排出される。そして、該吸着処理空気を、該第一送気ファン4により、該酸化分解フィルタ3へと送気する。該吸着装置1に供給される際の該被処理空気Aの温度は、通常0〜50℃、好ましくは20〜30℃であり、該吸着処理空気Eの温度は、通常20〜60℃である。なお、図1に示すように、有機溶剤含有空気処理システム20では、該吸着装置1の吸着部材にパージゾーンを設け、該パージゾーンに外気D1を供給して、再生ゾーンで加熱された吸着部材を冷却し、該パージゾーンの排気空気Gを、該パージ空気排気管14より、該吸着処理空気に混合させているが、該パージゾーンを設け、パージ行うことは任意である。
また、該吸着除去工程と同時に、該吸着装置1の再生ゾーンに、該第二送気ファン5で吸引して、該再生空気Bを供給し、該吸着装置1の吸着部材が吸着した有機溶剤を、該再生空気に移動させることにより、該吸着部材を再生する再生工程を行う。該再生空気Bは、該吸着装置1を通過する際に、該吸着部材から有機溶剤を受け取り、有機溶剤を含有する濃縮空気Fとして、該吸着装置1から排出される。そして、該濃縮空気Fを、該第二送気ファン5により、該燃焼炉2へと送気する。該吸着装置1に供給される際の該再生空気の温度は、通常120〜300℃、好ましくは180〜200℃である。
次いで、該濃縮空気Fを、該燃焼炉2に供給し、該濃縮空気F中の有機溶剤を燃焼させる燃焼工程を行う。該燃焼工程を行うことにより、該濃縮空気F中の有機溶剤が除去される。該燃焼炉2に供給される際の該濃縮空気Fの温度は、通常30〜70℃であり、該燃焼炉排気ガスHの温度は、通常300〜600℃である。
本発明の有機溶剤含有空気の処理方法では、該吸着除去工程、該再生工程及び該燃焼工程を同時に行い、該燃焼工程により生じる燃焼炉排気ガスHを、第三送気ファン6により、該吸着処理空気送気管8中に送気し、該吸着処理空気Eに混合させ、混合空気を得、そして、該混合空気を、該酸化分解フィルター3で酸化分解し、該混合空気中の有機溶剤を除去する。該酸化分解フィルター3を通過した混合空気は、浄化空気Cとなり、該浄化空気放出管12から、大気中へと放出される。該酸化分解フィルター3に供給される際の該混合空気の温度は、通常100〜150℃である。なお、該吸着処理空気と該燃焼炉排気ガスを混合することにより、該混合空気を所定の温度にすることも、更に外気を混合させて該混合空気の温度を調節することもできる。
本発明の有機溶剤含有空気の処理方法では、有機溶剤の含有量が少ない該吸着処理空気に、該燃焼炉排気ガスを混合するため、工程トラブル等により該燃焼炉排気ガス中の有機溶剤の含有量が急激に高くなっても、該混合空気中の有機溶剤の含有量の変化は少ない。そのため、工程トラブル時でも、該混合空気中の有機溶剤の含有量が、該酸化分解フィルターの処理能力を超えないので、該酸化分解フィルターで適切な処理ができ、該浄化空気中の有機溶剤の含有量が高くならない。従って、本発明の有機溶剤含有空気の処理方法では、大気中へ放出される浄化空気中の有機溶剤の含有量が極めて少なく、且つその変動が少ない。
また、該酸化分解フィルターに供給する際の該混合空気の温度は、通常100〜150℃程度、該吸着処理空気の温度は、通常30〜50℃程度、該燃焼炉排気ガスの温度は、通常300〜600℃程度であるので、該混合空気を加熱しなくとも、該混合空気を所定の温度にすることができるので、熱効率が高くなる。
また、該吸着処理空気も、該酸化分解フィルターで処理されるので、従来の有機溶剤含有空気処理システムに比べ、浄化空気中の有機溶剤の含有量を少なくすることができる。
該吸着装置1の内部には、図2に示す吸着部材21が取り付けられている。該吸着部材21は、被処理空気A、再生空気B及びパージ用の外気D1を通過させるための通気空洞を有する。また、該吸着部材21には、ゼオライト等の吸着剤が担持されている。そして、該吸着部材21は、被処理空気Aの供給側の開口面27aが、仕切り板22により、吸着ゾーン24、再生ゾーン23及びパージゾーン28に分割されており、再生空気D1の供給側の開口面27bもまた、仕切り板により、吸着ゾーン24、再生ゾーン23及びパージゾーン28に分割されている。また、該吸着部材は、モーター26で回転可能なように、図示しないローター軸により吸着装置1に取り付けられている。
該吸着ゾーン24に、該開口面27a側から、該被処理空気Aを通気することにより、該被処理空気A中の有機溶剤が、該吸着部材21に担持されている吸着剤に吸着され、有機溶剤が吸着除去された吸着処理空気Eが開口面27bから排出される。次いで、該吸着部材21を、モーター26により回転させることにより、該吸着ゾーン24で有機溶剤を吸着した吸着剤は、該再生ゾーン23に移動する。そして、加熱された該再生空気Bを、該開口面27b側から、該再生ゾーン23に通気することにより、有機溶剤が、該吸着剤から該再生空気Bに移動し、該吸着剤は再生され、有機溶剤を含有する濃縮空気Fが該開口面27aから排出される。次いで、該吸着部材21を、モーター26により回転させ、再生された吸着剤は、パージゾーン28へ移動し、外気D1により冷却される。次いで、冷却された該吸着部材は、再び該吸着ゾーン24に移動する。
該吸着部材21としては、特に制限されず、例えば、セラミック繊維、ガラス繊維等の繊維の織布又は不織布をコルゲート状ハニカム構造に成形して得られる、多孔質の繊維質担体に、吸着剤が担持されている吸着部材、あるいは、アルミ箔等の金属箔をコルゲート状ハニカム構造に成形して得られる、金属ハニカム担体に、吸着剤が担持されている吸着部材等が挙げられる。また、該吸着剤としては、特に制限されず、例えば、ゼオライト、活性炭、シリカゲル、活性アルミナ等が挙げられる。
該燃焼炉2に充填される酸化触媒としては、特に制限されず、例えば、コージェライト担体に、白金、パラジウム、マンガン、鉄等が担持されている触媒が挙げられる。
また、図1に示す有機溶剤含有空気処理システム20では、該混合空気中の有機溶剤の酸化分解に、酸化フィルターが用いられているが、該酸化フィルターとしては、アルミナ、シリカ等の多孔質セラミック、カーボンファイバー、カーボンペーパーなどの担体に、金属触媒として、白金等の貴金属、又はパラジウム、マンガン、ニッケル等の遷移金属を、単独又は組み合わせて担持したものが挙げられるが、それに限定されるものではなく、他には、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、活性アルミナ等が挙げられる。
該再生空気Bの供給量に対する該被処理空気Aの供給量の比(被処理空気A/再生空気B)は、好ましくは3〜15、特に好ましくは5〜10である。該再生空気Bの供給量に対する該被処理空気Aの供給量の比が、上記範囲にあることにより、被処理空気中の有機溶剤の含有量が変動しても、浄化空気中の有機溶剤の含有量の変化が少ないという本発明の効果が高まる。
また、本発明の有機溶剤含有空気の処理方法では、図3に示すように、外気を該燃焼炉排気ガスに流入させ、該外気及び該燃焼炉排気ガスを混合すると同時に、該燃焼炉排気ガスの一部を抜き出し、該再生空気として返送することができる。図3は、本発明の有機溶剤含有空気の処理方法において、燃焼炉排気ガスを再生空気として返送する場合の形態例を示すフロー図である。有機溶剤含有空気処理システム40は、該燃焼炉2の後段で、燃焼炉排気ガス送気管11から分岐する外気供給管33と、該外気供給管33の分岐点より後段で、該燃焼炉排気ガス送気11から分岐し、吸着装置1の再生ゾーンに繋がる燃焼炉排気ガス返送管31とを有する以外は、前記有機溶剤含有空気処理システム20と同様である。なお、該外気供給管33には第一バルブ34が、該燃焼炉排気ガス返送管31には第二バルブ32が付設されている。
そして、該第二バルブ32を調節して、該燃焼炉排気ガスの一部(以下、返送燃焼炉排気ガスB2とも記載する。)を、該燃焼炉排気ガス送気管11から抜き出し、該燃焼炉排気ガス返送管31により、再生空気として、該吸着装置1の再生ゾーンに返送し、該吸着除去工程、該再生工程、該燃焼工程及び該酸化フィルター3での混合空気の酸化分解を行う。また、該燃焼炉排気ガスの返送と同時に、該第一バルブ34を調節して、該燃焼炉排気ガスの返送量と同程度の量の外気D2を、該外気供給管33から取り込み、該燃焼炉排気ガスに混合させる。
工程トラブル等で、該被処理空気中の有機溶剤の濃度が急激に高くなると、該燃焼炉排気ガス中の有機溶剤の濃度も高くなってしまうが、その時の該燃焼炉排気ガス中の有機溶剤の濃度は、該吸着部材の該再生空気としては、問題がない程度の濃度であるので、該燃焼炉排気ガス(該返送燃焼炉排気ガスB2)を該再生空気として用いることができる。
該吸着装置1の吸着部材を再生するための再生空気は、通常180〜300℃であるため、外気を該再生空気として用いる場合は、該吸着装置1に供給する前に、該外気を加熱する必要がある。ところが、該燃焼炉排気ガスを返送して、再生空気として用いる場合は、300〜600℃の該燃焼炉排気ガスを、外気で温度を下げ、温度調節して用いるので、加熱する必要がない。従って、該燃焼炉排気ガスの一部を該再生空気として返送することが、熱効率が高い点で好ましい。
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
(実施例1)
図3に示す有機溶剤含有空気処理システムを用いて、表1に示す条件で、有機溶剤含有空気の処理を行った。その結果を表2に示す。
・吸着装置1
担体;シリカアルミナ繊維製の紙(厚さ0.2mm、空隙率90%)からなる、直径400mm、通気方向長さ400mmのローター形状のハニカム構造担体を用意した。
担持されている吸着剤;ZSM−5型ゼオライト(組成Al0.64Si95.36192
吸着ゾーン、再生ゾーン及びパージゾーンの比率;3:1:1
・燃焼炉2
充填触媒;コージェライト担持白金触媒
充填層;直径0.5m×長さ1m
・酸化分解フィルター3
ニッケル担持多孔質セラミック
直径0.5m、厚み100mm
Figure 2007237040
1)含有している有機溶剤:トルエン、イソプロピルアミン、メチルエチルケトン及び酢酸エチル
Figure 2007237040
本発明の有機溶剤含有空気の処理方法の実施の形態例を示すフロー図である。 吸着装置の内部に設置されている吸着部材を示す模式図である。 本発明の有機溶剤含有空気の処理方法において、燃焼炉排気ガスを再生空気として返送する場合の形態例を示すフロー図である。 従来の有機溶剤含有空気の処理方法を示すフロー図である。
符号の説明
1、41 吸着装置
2、42 燃焼炉
3 酸化分解フィルター
4 第一送気ファン
5 第二送気ファン
6 第三送気ファン
7 被処理空気供給管
8 吸着処理空気送気管
9 再生空気供給管
10、47 濃縮空気送気管
11 燃焼炉排気ガス送気管
12 浄化空気放出管
13 パージ空気供給管
14 パージ空気排出管
20、40、50 有機溶剤含有空気処理システム
21 吸着部材
22 仕切り板
23 再生ゾーン
24 吸着ゾーン
26 モーター
27a、27b 開口面
28 パージゾーン
31 燃焼炉排気ガス返送管
32 第二バルブ
33 外気供給管
34 第一バルブ
A、I 被処理空気
B、J 再生空気
C 浄化空気
D1、D2 外気
E、K 吸着処理空気
F 濃縮空気
G パージゾーンの排出空気
H、L 燃焼炉排気ガス

Claims (2)

  1. 有機溶剤を含有する被処理空気を、吸着部材に通気させて、該被処理空気中の該有機溶剤を吸着除去する吸着除去工程、再生空気を、該有機溶剤を吸着した該吸着部材に通気させて該吸着部材を再生する再生工程、及び該再生工程で生じる濃縮空気を、燃焼炉に供給して、該濃縮空気中の該有機溶剤を燃焼させる燃焼工程を有し、該吸着除去工程、該再生工程及び該燃焼工程を同時に行う、有機溶剤含有空気の処理方法であって、該吸着除去工程により生じる吸着処理空気と、該燃焼工程により生じる燃焼炉排気ガスとを混合して、混合空気を得、次いで、該混合空気中の該有機溶剤を酸化分解することを特徴とする有機溶剤含有空気の処理方法。
  2. 外気を前記燃焼炉排気ガスに流入させ、該外気及び前記燃焼炉排気ガスを混合すると同時に、前記燃焼炉排気ガスの一部を抜き出し、前記再生空気として返送することを特徴とする請求項1記載の有機溶剤含有空気の処理方法。
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