JP2008068205A - Method for cleaning large quantity of exhaust gas containing lean volatile hydrocarbon - Google Patents

Method for cleaning large quantity of exhaust gas containing lean volatile hydrocarbon Download PDF

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弘 田原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for cleaning a large quantity of exhaust gas containing a lean concentration of volatile hydrocarbon discharging no carbon dioxide and very easily recovering volatile hydrocarbon contained as liquid, and for achieving no emission of the volatile hydrocarbon. <P>SOLUTION: In the method for cleaning a large quantity of exhaust gas containing a lean concentration of volatile hydrocarbon using an adsorption apparatus (adsorption tower) comprising adsorbent layers filled with pre-coated meso-pore activated carbon and/or hydrophobic silica gel, and is operated by alternately switching absorption and desorption, the lean volatile hydrocarbon contained in exhaust gas is condensed by common liquid cleaning or by supersaturated moisture in advance prior to the treatment in the adsorption apparatus, then is subjected to adsorption/desorption operation after being pressurized avoiding an explosion limit value. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、揮発性炭化水素を含む排ガスの浄化方法に関し、特に、大気中に放散される希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガスを浄化する方法であって、従来のように徒に燃焼させて炭酸ガス(CO)を大気中に放散させるのではなく、地球温暖化防止の観点および公害防止上の観点から、上記排ガスをゼロエミッションにまで浄化する目的に加えて、該排ガスから、揮発性炭化水素を効率よく分離し、再利用するための吸着方法に係る、希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガスを浄化する方法に関する。 The present invention relates to a method for purifying exhaust gas containing volatile hydrocarbons, and more particularly to a method for purifying a large amount of exhaust gas containing dilute volatile hydrocarbons that are diffused into the atmosphere, and combusts easily as in the past. In addition to the purpose of purifying the exhaust gas to zero emission, from the viewpoint of preventing global warming and preventing pollution, the carbon dioxide gas (CO 2 ) is not diffused into the atmosphere. The present invention relates to a method for purifying a large amount of exhaust gas containing dilute volatile hydrocarbons according to an adsorption method for efficiently separating and reusing volatile hydrocarbons.

従来から、揮発性炭化水素を含む排ガスを処理する方法は、多数提案されてきている。特に、公害防止上、法的に義務付けられた揮発性炭化水素排出濃度の規制値を満足する処理手段としては、燃焼法、吸着法、吸収法、膜法などが知られている。   Conventionally, many methods for treating exhaust gas containing volatile hydrocarbons have been proposed. In particular, a combustion method, an adsorption method, an absorption method, a membrane method, and the like are known as processing means that satisfy the legally required regulation value of volatile hydrocarbon emission concentration in order to prevent pollution.

このうち、燃焼法の利点は、含まれる揮発性炭化水素が極希薄であって、かつ大量の排ガス、すなわち、含まれる揮発性炭化水素が数十、数百PPMのオーダーで、かつ、数千m/時、数万m/時という大量の排ガスを処理する方法としては、ゼロエミッションを達成できる唯一の方法といって差し支えない。しかも、蓄熱式燃焼法にしても、また、自燃可能な触媒式燃焼法にしても、他の吸着法、吸収法、膜法などの方式に比べて簡便で、かつ極めて安価に入手できる。 Among these, the advantage of the combustion method is that the volatile hydrocarbons contained are extremely lean, and a large amount of exhaust gas, that is, the volatile hydrocarbons contained are on the order of several tens or several hundreds of PPM, and several thousand. As a method for treating a large amount of exhaust gas of m 3 / hour or tens of thousands of m 3 / hour, it can be said that it is the only method that can achieve zero emission. In addition, whether it is a regenerative combustion method or a catalytic combustion method capable of self-combustion, it is simpler than other adsorption methods, absorption methods, membrane methods, etc., and can be obtained at a very low cost.

しかし、このような燃焼方式が決定的に不利な点は、揮発性炭化水素の再利用化を図ることができないばかりでなく、燃焼に伴う炭酸ガスの野放図な放出である。この点については、最近になって、地球温暖化の元凶である炭酸ガスの排出規制が「京都議定書」で義務付けられ、また、近く炭素税が制定される状況を踏まえ、燃焼法の是非が問われる事態に立ち至っている。 However, the decisive disadvantage of such a combustion system is not only that volatile hydrocarbons cannot be reused, but also the extensive release of carbon dioxide gas accompanying combustion. With regard to this point, recently, the regulations on carbon dioxide, which is the cause of global warming, have been mandated by the Kyoto Protocol, and the question of whether or not the combustion law is appropriate is based on the fact that a carbon tax will be enacted in the near future. The situation has been reached.

一方、燃焼法に代わる方法として汎用されている吸着法について言えば、含まれる揮発性炭化水素の濃度が%のオーダーであり、かつ、処理すべき排ガス量が毎時数千m以下の場合は、燃焼法に勝る。すなわち、処理装置がコンパクトであって、大量の揮発性炭化水素を燃やさずにそのまま回収して再利用できるというメリットのためである。 On the other hand, in the case of an adsorption method that is widely used as an alternative to the combustion method, the concentration of volatile hydrocarbons contained is on the order of%, and the amount of exhaust gas to be treated is several thousand m 3 or less per hour. , Better than the combustion method. That is, this is because the processing apparatus is compact, and a large amount of volatile hydrocarbons can be recovered and reused without burning.

しかしながら、前記した希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガスを処理する場合は、次のような問題点を有する。すなわち、従来から使われている吸着剤、例えば疎水性シリカゲルや合成ゼオライト、或いはミクロ孔活性炭にしても、吸着させるために要する時間、つまり、吸着剤との接触時間が使用する吸着剤によって予め決まっている。例えば、活性炭の場合は約2〜5秒、疎水性シリカゲルの場合は10〜15秒である。この標準を超える場合は、排ガス中の揮発性炭化水素は、吸着剤に吸着される以前に吸着剤層を素通りしてしまう。ということは、大量の排ガスを処理する場合は、吸着させるに必要な接触時間を稼ぐために、必要以上に膨大な吸着剤を必要とすることになる。しかも、前述の吸着剤、特に、合成ゼオライト、ミクロ孔活性炭は、優れた吸着性能をもつ反面、脱着性能が悪く、そのため、殆どがスチームによる加熱脱着か若しくは高温に加熱した空気によるものである。(非特許文献1参照)。   However, when treating a large amount of exhaust gas containing the above-mentioned dilute volatile hydrocarbons, there are the following problems. That is, even if a conventional adsorbent, such as hydrophobic silica gel, synthetic zeolite, or microporous activated carbon is used, the time required for adsorption, that is, the contact time with the adsorbent, is determined in advance by the adsorbent used. ing. For example, it takes about 2 to 5 seconds for activated carbon and 10 to 15 seconds for hydrophobic silica gel. When this standard is exceeded, volatile hydrocarbons in the exhaust gas pass through the adsorbent layer before being adsorbed by the adsorbent. That is, when a large amount of exhaust gas is treated, an enormous amount of adsorbent is required more than necessary in order to increase the contact time necessary for adsorption. In addition, the adsorbents described above, particularly synthetic zeolite and microporous activated carbon, have excellent adsorption performance, but have poor desorption performance. Therefore, most of them are either heat desorption by steam or air heated to a high temperature. (Refer nonpatent literature 1).

しかしながら、これら脱着性能が悪い吸着剤が現在でも多用されている理由は、希薄な揮発性炭化水素をそのまま燃やしてしまう前述の燃焼法に比べて、吸着剤を通すことによって希薄な炭化水素濃度が、数10倍に濃縮される利点があるためである。このため、スチームで脱着するにしても、水と共存する少量の炭化水素を辛うじて回収できるメリットがあるためである。   However, the reason why these adsorbents with poor desorption performance are still widely used is that the concentration of lean hydrocarbons is reduced by passing the adsorbent compared to the above-mentioned combustion method in which dilute volatile hydrocarbons are burned as they are. This is because it has the advantage of being concentrated several tens of times. For this reason, even if it desorbs with steam, there is a merit that a small amount of hydrocarbons coexisting with water can be barely recovered.

繊維状活性炭方式およびハニカムローター方式がその代表的な例である。ハニカムローター方式の場合は、爆発下限値以下に濃縮された希薄な炭化水素を高温の空気で脱着することによって、自燃可能な濃度まで高めるメリットがある。この方式は、活性炭や合成ゼオライトを特殊成形したハニカム状(蜂の巣状、六角状)のローターを用い、希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガスをこのローターを通して水分はスルーさせて、揮発性炭化水素だけを吸着させる。一方、このローターの回転により吸着部は脱着部に移動し、ここで200℃程度に加熱された空気で脱着して自燃可能な濃度、すなわち3000〜4000PPM程度の濃縮ガスとして系外に取り出され、触媒作用によって燃焼させる。これらの一連の工程は、ハニカム式ローターの回転運動によって連続的に行うことが出来る。   Typical examples are a fibrous activated carbon method and a honeycomb rotor method. In the case of the honeycomb rotor system, there is an advantage of increasing the concentration to a level at which self-combustion can be achieved by desorbing lean hydrocarbons concentrated below the explosion lower limit value with high-temperature air. This method uses a honeycomb-shaped (honeycomb-shaped, hexagonal-shaped) rotor specially formed of activated carbon or synthetic zeolite, and allows a large amount of exhaust gas containing dilute volatile hydrocarbons to pass through the rotor, thereby allowing volatile carbonization. Adsorb only hydrogen. On the other hand, the rotation of the rotor moves the adsorbing part to the desorbing part, where it is desorbed with air heated to about 200 ° C. and can be self-combusted, that is, taken out of the system as a concentrated gas of about 3000 to 4000 PPM, It burns by catalytic action. These series of steps can be continuously performed by the rotational movement of the honeycomb rotor.

ところで、繊維状活性炭方式にしてもハニカムローター方式にしても、いずれも既に公知の技術ではあるが、問題として指摘されている点は、濃縮された揮発性炭化水素の濃度が高々1000〜5000PPMであって、これ以上に濃縮することは爆発下限値以上になるので、法的に認められていない。したがって、この程度の濃度の揮発性炭化水素は回収がほぼ不可能なため、燃やしてしまうことが常套手段であつた。   By the way, both the fibrous activated carbon method and the honeycomb rotor method are already known techniques, but the point that has been pointed out as a problem is that the concentration of the concentrated volatile hydrocarbon is 1000 to 5000 PPM at most. Therefore, it is not legally allowed to concentrate more than this because it exceeds the lower explosion limit. Therefore, volatile hydrocarbons of this level are almost impossible to recover, and it has been a common practice to burn them.

本発明者等はこの難点を解決すべく新規な提案を試みたものである。すなわち、大量で、かつ、希薄な炭化水素を含む排ガスから炭化水素を効率よく回収するために、必要に応じて含まれている希薄な炭化水素濃度を5〜10倍程度に濃縮し、該ガスの爆発限界値を回避して予め加圧することによって、続いて後段の吸着装置で処理する量を1/5〜1/10程度に減らすとともに、後段の吸脱着装置と連動させる有効な手段を見いだしたものである。   The present inventors have attempted a new proposal to solve this difficulty. That is, in order to efficiently recover hydrocarbons from a large amount of exhaust gas containing lean hydrocarbons, the concentration of the lean hydrocarbons contained is concentrated about 5 to 10 times as necessary, and the gas By avoiding the explosion limit value in advance and pre-pressurizing, the amount to be processed in the subsequent adsorption device is reduced to about 1/5 to 1/10, and an effective means for interlocking with the subsequent adsorption / desorption device is found. It is a thing.

ところで、本発明に用いる後段の吸着分離技術に関し、この分野で一般に用いられている方法としては、活性炭を吸着剤として用い、脱着には専らスチームのような加熱媒体を用いて脱着させる方法(非特許文献1参照)やガス状炭化水素で予めプレコートした疎水性シリカゲル等の不燃性吸着剤を用いて、吸着操作と脱着操作を交互にスイングさせる方法(特許文献2参照)、メソポアー活性炭及び/又は疎水性シリカゲルを使用して吸脱着操作を交互にスイングさせる方法(特許文献4参照)などが知られている。また、吸着熱による莫大な発熱を未然に防ぐという観点から、吸着塔内に冷却コイルを内蔵させる手段は、古くから常識として汎用されている。また、吸着塔内に冷却水ではなく、パージ排ガスを冷却した際に得られた揮発性炭化水素(液体)を循環させる方法も提案されている(特許文献3参照)。   By the way, regarding the latter-stage adsorption separation technique used in the present invention, as a method generally used in this field, activated carbon is used as an adsorbent, and desorption is performed using a heating medium such as steam (non-desorption) Patent Document 1), a method of alternately swinging an adsorption operation and a desorption operation using a nonflammable adsorbent such as hydrophobic silica gel pre-coated with a gaseous hydrocarbon (see Patent Document 2), mesopore activated carbon and / or A method of alternately swinging adsorption / desorption operations using hydrophobic silica gel (see Patent Document 4) is known. Further, from the viewpoint of preventing enormous heat generation due to heat of adsorption, means for incorporating a cooling coil in the adsorption tower has been widely used as common sense since ancient times. In addition, a method of circulating volatile hydrocarbons (liquid) obtained when cooling purged exhaust gas instead of cooling water in the adsorption tower has been proposed (see Patent Document 3).

「分離技術」第33巻第4号(通巻174号)分離技術会平成15年7月31日発行第18頁〜第20頁"Separation Technology" Vol. 33, No. 4 (Vol. 174) Separation Technology Society, July 31, 2003, pp. 18-20 特開2004−42013号公報(請求項1)Japanese Patent Laying-Open No. 2004-42013 (Claim 1) 特開平09−057060号公報(請求項1)JP 09-057060 A (Claim 1) 特公昭59−50715号公報(特許請求の範囲第1項)Japanese Examined Patent Publication No. 59-50715 (Claim 1)

前掲の特許文献2にもみられるように、従来の吸着法は、疎水性シリカゲルや合成ゼオライト、メソポアー活性炭を用い、1〜15分間でスイングさせて吸・脱着操作を切り換えるすなわちスイング方式の採用が従来のやり方であった。このような吸着法は、慣用の吸着、脱着の切り換え手段を含み、特に目新しいものではないが、いずれの方法も毎時千m以下の少量の排ガスであって、かつ、含まれる炭化水素濃度が1万PPM以上の濃厚な排ガスを処理する場合には優れた方法と言えよう。 As seen in the above-mentioned Patent Document 2, the conventional adsorption method uses hydrophobic silica gel, synthetic zeolite, and mesopore activated carbon, and switches between the absorption and desorption operations by swinging in 1 to 15 minutes. It was a way of. Such an adsorption method includes conventional adsorption / desorption switching means, and is not particularly novel. However, each method is a small amount of exhaust gas of 1000 m 3 or less per hour, and the concentration of contained hydrocarbons is low. It can be said that it is an excellent method when treating a rich exhaust gas of 10,000 PPM or more.

しかしながら、含まれる炭化水素濃度が爆発上限値に近い10万PPM以下、例えば、数千PPM(具体的には10〜3000PPM未満)の希薄で、かつ、毎時1万mを遙かに超える大量の排ガスの処理方法としては、通常5m以上の径で高さが10mを超える吸着塔を何基も必要とするために、適切な方法とは言えず、辛うじて繊維状活性炭やハニカム式ローターによる吸・脱着方法がこの分野の要求をカバーしてきた。しかし、この何れの手段でも回収率が90%未満のために敬遠され、このような希薄で大量の排ガスは始末に負えず、含まれている希薄な炭化水素(数十〜数千PPM程度)を自燃可能な濃度(2000〜5000PPM程度)に濃縮した後、燃やしてしまうという考えが定着して今日に至ったものである。しかも、従来のハニカムローター方式に使用されている吸着剤は、ハイシリカゼオライトであって、脱着には、150〜200℃の高温のパージエアー(空気)を必要としている。 However, the concentration of the contained hydrocarbon is 100,000 PPM or less, which is close to the upper limit of explosion, for example, several thousand PPM (specifically, less than 10 to 3000 PPM), and a large quantity that far exceeds 10,000 m 3 per hour. As a method of treating exhaust gas, it is not an appropriate method because it usually requires several adsorption towers with a diameter of 5 m or more and a height of more than 10 m. • Desorption methods have covered the requirements in this area. However, with any of these means, the recovery rate is less than 90%, so such a lean and large amount of exhaust gas cannot be dealt with, and the contained lean hydrocarbon (about several tens to several thousand PPM) The idea of burning after concentration to a self-combustible concentration (about 2000 to 5000 PPM) has come to the present day. Moreover, the adsorbent used in the conventional honeycomb rotor system is high silica zeolite, and high temperature purge air (air) of 150 to 200 ° C. is required for desorption.

燃焼方式では、前記した極希薄で、かつ大量の排ガスを処理する場合、前述の吸・脱着をスイングさせる方法に比べて経済的である。しかし、この燃焼方式は、ゼロエミッションは達成できても、前述したように、揮発性炭化水素は回収できず、しかも、炭酸ガスを野放図に大気中に放散させる欠点を有している。そこで、現在求められている技術は、希薄、かつ、大量の排ガスを処理して、その中に含まれている僅かな揮発性炭化水素の回収が可能で、炭酸ガスを放出しない、しかも、経済的な吸着法の開発である。   The combustion method is more economical than the above-described method of swinging the adsorption / desorption when treating an extremely lean and large amount of exhaust gas. However, this combustion method has a drawback that even if zero emission can be achieved, as described above, volatile hydrocarbons cannot be recovered, and carbon dioxide gas is released into the atmosphere in a wild manner. Therefore, the presently required technology is capable of treating a small amount of exhaust gas and recovering a small amount of volatile hydrocarbons contained therein, and does not release carbon dioxide gas. Development of an effective adsorption method.

本発明は、上記点に鑑み成されたものであって、脱着に高温に熱せられた空気やスチームを使う必要のない前記活性炭を単独に、又は、疎水性シリカゲルや合成ゼオライトと組み合わせて使用する前掲の特許文献1に記載の処理方法を踏襲しながら、前処理段階で、大量の排ガスを加圧して、含まれる揮発性炭化水素を濃縮させる手段と組み合わせることにより、濃度が1万PPM以下と希薄な揮発性炭化水素を含み、かっ、毎時数千mを超える大量の排ガスを処理する場合に好適な吸・脱着方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above points, and uses the activated carbon which does not require the use of air or steam heated to high temperature for desorption alone or in combination with hydrophobic silica gel or synthetic zeolite. By following the treatment method described in Patent Document 1 described above and combining with means for pressurizing a large amount of exhaust gas and concentrating volatile hydrocarbons contained in the pretreatment stage, the concentration becomes 10,000 PPM or less. The present invention provides an adsorption / desorption method suitable for processing a large amount of exhaust gas containing dilute volatile hydrocarbons and exceeding several thousand m 3 per hour.

しかしながら、揮発性炭化水素を含む該排ガスの加圧濃縮には爆発限界値に対する厳しい法的規制の壁がある。すなわち、化学物質にもよるが5000PPM以上10万PPM未満を含む排ガスは0.16MPa以上に加圧する事は許されない。この限界値を避ける手段としては該排ガスを、予め濃厚な炭化水素(共液)で洗浄した後のガスを0.16MPa以上に加圧する事が好適な方法であるが、数倍に加圧され、かつ、炭化水素が数倍に濃縮されたガスを吸脱着操作に移す際に、脱着に要する時間が数時間に及ぶ事が予想される。この事態を回避するために本発明者等は、脱着時に高圧から常圧に戻すためのバツファー塔、すなわち均圧塔を介して三本の塔を順次に回し乍らスイングさせる方法を発明したが、この方法は、ガソリンベーパーのように沸点が低い炭化水素には好適であるが、比較的沸点の高いベンゼンや酢酸エチルといつた炭化水素には必ずしも適しているとは限らない。   However, the pressure concentration of the exhaust gas containing volatile hydrocarbons has strict legal restrictions on explosion limit values. That is, although it depends on the chemical substance, the exhaust gas containing 5000 PPM or more and less than 100,000 PPM cannot be pressurized to 0.16 MPa or more. As a means of avoiding this limit value, it is a preferable method to pressurize the exhaust gas with a rich hydrocarbon (co-liquid) in advance to a pressure of 0.16 MPa or more. In addition, when a gas enriched several times in hydrocarbon is transferred to the adsorption / desorption operation, it is expected that the time required for the desorption will be several hours. In order to avoid this situation, the present inventors have invented a method of swinging three towers sequentially through a buffer tower for returning from high pressure to normal pressure during desorption, that is, a pressure equalizing tower. This method is suitable for hydrocarbons having a low boiling point such as gasoline vapor, but is not necessarily suitable for hydrocarbons such as benzene or ethyl acetate having a relatively high boiling point.

このための解決手段の一つとして、本発明者等は、前記発明を改良することによって、比較的沸点の高い、希薄な炭化水素を含む大量の排ガスを加圧して後段の吸着装置に送り込む際に、水封式ポンプを用いて、該ガスを水分で過飽和させる方法を提供するものである。水分で過飽和させた場合、少なくとも静電気による爆発事故は防げるだけでなく、排ガス中の揮発性炭化水素が1000〜10000PPM以下であれば、水蒸気雰囲気で1MPa以下に加圧することにより、爆発下限値濃度をクリヤーできる。   As one of the means for solving this problem, the present inventors have improved the above-mentioned invention to pressurize a large amount of exhaust gas containing a relatively high boiling point lean hydrocarbon and send it to the adsorber at the subsequent stage. And a method for supersaturating the gas with moisture using a water ring pump. When it is supersaturated with moisture, at least not only explosion accidents due to static electricity can be prevented, but if the volatile hydrocarbons in the exhaust gas are 1000 to 10000 PPM or less, pressurizing to 1 MPa or less in a steam atmosphere reduces the explosion lower limit concentration. Can clear.

更に詳述すれば、平成18年4月(2006年4月)以降に実施される新たなVOC排出規制の追加措置として、VOCの排出量を2010年度までに2000年度比の3割削減を目標とし、平成17年6月1日にこの法律が公布された。この法律によれば、貯蔵する量にもよるが、従来から慣行されてきた排出濃度の自主規制や届け制ではなく、排出口に対する個々の濃度規制であって、石油工場や化学工場、或いは、研究室、薬品工場等、室内で発生する臭気を含むガスを、安易にダクトから屋外に大量に放出することができなくなった。   More specifically, as an additional measure for the new VOC emission regulations to be implemented after April 2006 (April 2006), the target is to reduce VOC emissions by 30% from the FY2000 level by FY2010. This law was promulgated on June 1, 2005. According to this law, although it depends on the amount to be stored, it is not the voluntary regulation and delivery system of emission concentration that has been conventionally practiced, but individual concentration regulation for the discharge port, which is an oil factory, chemical factory, or Gases containing odors generated indoors, such as in laboratories and pharmaceutical factories, can no longer be released easily from ducts to the outdoors.

かかる状況に鑑み、本発明者等は、含まれる炭化水素が希薄で、しかも大量の排ガスを、従来技術とは違った前処理段階を含む新規な吸・脱着法との組み合わせによって処理し、排ガス中に含まれる揮発性炭化水素の全部を除去してゼロエミッションを達成させるという公害防止上の観点および炭酸ガス排出規制上の観点と併せて、含まれる揮発性炭化水素を液として回収するという命題も踏まえて、本発明を完成させたものである。   In view of such a situation, the present inventors treated a large amount of exhaust gas containing a lean hydrocarbon, in combination with a novel adsorption / desorption method including a pretreatment stage different from the prior art, A proposition to recover volatile hydrocarbons as a liquid, together with a pollution prevention point of view that achieves zero emissions by removing all volatile hydrocarbons contained in it, and a point of view on carbon dioxide emission regulations In view of the above, the present invention has been completed.

すなわち、本発明が解決しようとする課題は、爆発上限値、すなわち、10万PPM以下の揮発性炭化水素濃度を含む、よって数千m/時以上の排ガス、特に、数千PPM以下の希薄な濃度の揮発性炭化水素を含み、かつ3000m/時を超す大量の排ガス(具体的には、5000PPM以下の極希薄な揮発性炭化水素を含み、かつ3000m/時を超す大量の排ガス)を、法律により定められた前記記載の公害防止条例を遵守すべく処理する方法中の選択枝の一つとして、燃やさないで済むすなわち、炭酸ガスを放出しない、かつ、含まれている揮発性炭化水素を液体として回収可能な揮発性炭化水素を含む排ガスの浄化方法を提供することである。加えて、揮発性炭化水素に関しゼロエミッションを達成するための上記方法を提供することである。 That is, the problem to be solved by the present invention is that the upper limit of explosion, that is, a volatile hydrocarbon concentration of 100,000 PPM or less, and therefore, an exhaust gas of several thousand m 3 / hour or more, particularly a dilute of several thousand PPM or less. A large amount of exhaust gas containing volatile hydrocarbons at a high concentration and exceeding 3000 m 3 / hour (specifically, a large amount of exhaust gas containing extremely dilute volatile hydrocarbons of 5000 PPM or less and exceeding 3000 m 3 / hour) As one of the options in the process of complying with the above-mentioned pollution prevention regulations stipulated by law, it is not necessary to burn, ie, it does not release carbon dioxide and contains volatile carbonization. An object of the present invention is to provide a method for purifying exhaust gas containing volatile hydrocarbons capable of recovering hydrogen as a liquid. In addition, it is to provide the above method for achieving zero emissions for volatile hydrocarbons.

要約すれば、本発明が解決しようとする課題は、第一に、従来からこの分野で汎用されている燃焼方式の致命的な欠点である炭酸ガスをゼロにする浄化方法を提供することであり、第二に、吸着法を適用して希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガスから、揮発性炭化水素を分離・回収し、高純度の液体炭化水素として再利用を図る、経済性に優れた浄化方法を提供することであり、第三に、希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガスであって、前処理工程で予め排ガスを爆発雰囲気を避けて、該ガス中に含まれている希薄な揮発性炭化水素を数倍ないしは10数倍に濃縮させた後に、本発明者等の発明による吸・脱着法と組み合わせてゼロエミッションという好適な浄化方法を提供することである。   In summary, the problem to be solved by the present invention is, firstly, to provide a purification method for reducing carbon dioxide gas to zero, which is a fatal drawback of the combustion methods conventionally used in this field. Second, by applying the adsorption method, volatile hydrocarbons are separated and recovered from a large amount of exhaust gas containing dilute volatile hydrocarbons, and reused as high-purity liquid hydrocarbons. Thirdly, it is a large amount of exhaust gas containing dilute volatile hydrocarbons, and the exhaust gas is previously contained in the gas while avoiding the explosion atmosphere in the pretreatment step. After concentrating dilute volatile hydrocarbons several or even ten times, a suitable purification method called zero emission is provided in combination with the adsorption / desorption method according to the invention of the present inventors.

前記課題を解決するための手段として、本発明に係る希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガスの浄化方法は、請求項1に記載するように、吸着と脱着を交互に切り替えて運転することから成る吸着装置を用いた上記排ガスの浄化方法において、前記吸着装置で処理する前に、予め排ガスを水分ないしは、含まれている揮発性炭化水素の共液である液体ガソリンで飽和させた後に加圧し、排ガス中に含まれる希薄な揮発性炭化水素を数倍に濃縮する事を特徴とする。このように、希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガスを、上記の手段で処理することにより、従来からの慣用手段であつた燃焼方法を用いずに、上記排ガスをゼロエミッションにまで浄化することができるとともに、該排ガス中の揮発性炭化水素を効率よく分離し、再利用することができ、前記課題、特に、前記第一、第二及び第三の目的を達成することができる。   As a means for solving the above-mentioned problems, the purification method for a large amount of exhaust gas containing lean volatile hydrocarbons according to the present invention operates by alternately switching between adsorption and desorption as described in claim 1. In the exhaust gas purification method using the adsorption device comprising: before the treatment with the adsorption device, the exhaust gas is preliminarily saturated with water or liquid gasoline which is a co-liquid of contained volatile hydrocarbons. It is characterized by concentrating the dilute volatile hydrocarbons contained in the exhaust gas several times. In this way, by treating a large amount of exhaust gas containing dilute volatile hydrocarbons with the above-described means, the exhaust gas is purified to zero emission without using the combustion method that has been conventionally used. In addition, the volatile hydrocarbons in the exhaust gas can be efficiently separated and reused, and the above-mentioned problems, particularly the first, second and third objects can be achieved.

また、本発明に係る揮発性炭化水素を含む排ガスの浄化方法は、請求項2に記載するように、前記吸着装置が脱着時に真空ポンプ及び/又は空気ないし窒素を併用し、吸・脱着の切り替え時間を5〜60分とし、かつ、得られたパージ排ガスを冷却して系外に取り出し、この際の未凝縮ガスを加圧する前の前記吸着装置の入口に戻すことを特徴とする。   Further, according to the method for purifying exhaust gas containing volatile hydrocarbons according to the present invention, as described in claim 2, when the adsorption device is desorbed, a vacuum pump and / or air or nitrogen is used together to switch between adsorption and desorption. The time is 5 to 60 minutes, and the purged exhaust gas obtained is cooled and taken out of the system, and the uncondensed gas at this time is returned to the inlet of the adsorption device before being pressurized.

さらに、本発明に係る揮発性炭化水素を含む排ガスの浄化方法は、請求項3に記載するように、前記前処理装置の圧力が1MPa以下であり、加圧する前に、含まれている揮発性炭化水素の共液で洗浄する、或いは、極希薄な場合は水封式ポンプで排ガスを吸引して水分過飽和の状態で1MPa以下に加圧することによって、爆発の危険性を回避できるためである。   Furthermore, in the purification method of exhaust gas containing volatile hydrocarbons according to the present invention, as described in claim 3, the pressure of the pretreatment device is 1 MPa or less. This is because the danger of explosion can be avoided by washing with a hydrocarbon co-liquid, or in the case of extremely dilute, by sucking exhaust gas with a water-sealed pump and pressurizing to 1 MPa or less in a water supersaturated state.

また、かかる処理方法を採用することによって、高圧下で吸着された炭化水素を脱着させるべく常圧に戻し、次に真空ポンプ及び/又は不活性ガスを使用して、ほぼ全量の炭化水素を得るためのサイクル時間を従来予想されている1時間以上に亘る長い時間をできるだけ短縮して、5〜60分程度にするために、脱着工程において均圧塔を設けることを特徴とする。   Also, by adopting such a treatment method, the hydrocarbons adsorbed under high pressure are returned to normal pressure to be desorbed, and then almost all hydrocarbons are obtained using a vacuum pump and / or an inert gas. In order to shorten the long cycle time of 1 hour or more, which is conventionally expected, to about 5 to 60 minutes, a pressure equalizing tower is provided in the desorption process.

かかる処理方式の採用によって、請求項5に記載するように、放散ガス中の揮発性炭化水素をほぼゼロPPMにまで浄化することが可能になった。なお、本発明で処理する排ガスの量は、好ましくは時間当たり3000m以上であり、かつ、含まれる揮発性炭化水素の濃度は1万PPM以下であることが望ましい。これにより、前記した課題を達成することができる。 By adopting such a processing method, as described in claim 5, it has become possible to purify volatile hydrocarbons in the emitted gas to almost zero PPM. The amount of exhaust gas to be treated in the present invention is preferably 3000 m 3 or more per hour, and the concentration of volatile hydrocarbons contained is preferably 10,000 PPM or less. Thereby, an above-described subject can be achieved.

以上、本発明の実施の形態を含めて本発明を具体的に詳細に説明する。(なお、以下の記載において、本発明で対象とする排ガス中の揮発性炭化水素をHCガスと言うこともある。)   Hereinabove, the present invention will be specifically described in detail including the embodiment of the present invention. (In the following description, volatile hydrocarbons in exhaust gas targeted by the present invention may be referred to as HC gas.)

本発明の実施の形態は、希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガスの処理に際して、予め、含まれている希薄な揮発性炭化水素を数倍ないしは10数倍程度に濃縮して取り出す前処理装置を含む吸脱着装置である。   In the embodiment of the present invention, when a large amount of exhaust gas containing dilute volatile hydrocarbons is treated, the pretreatment is performed by concentrating the dilute volatile hydrocarbons contained therein several times to about 10 times. An adsorption / desorption device including the device.

(本発明で対象とする排ガス)
本発明で対象とする排ガスは、石油基地、タンカー等から排出されるガソリンベーパー、塗装工場やクリーニング店、化学製品等を取り扱う製造工程などから排出される毎時千mないし数万m以上の大量の排ガスであって、かつ、希薄なHCガス(例えば、エチレンやプロピレンのようなオレフイン類炭化水素、メタノールのようなアルコール類、ベンゼンやトルエンのような芳香族炭化水素、ブタジエンやヘキセン、スチレンのようなジエン類重合物質、トリクレン、塩化メチレンや酢酸エチルのような発癌性物質等)を含むものである。しかも、好ましくは3000m/時を超える大量の排ガスであって、また、好ましくは該排ガス中に含まれるHCガス濃度が10万PPM以下の希薄なHCガスであって、かつ、数千m/時を超す大量の排ガスを対象とするが、これに限る訳ではない。
(Exhaust gas targeted by the present invention)
Exhaust gas targeted by the present invention is 1,000 m 3 to tens of thousands m 3 or more discharged from petroleum bases, gasoline vapor discharged from tankers, painting plants, cleaning shops, manufacturing processes handling chemical products, etc. A large amount of exhaust gas and dilute HC gas (for example, olefin hydrocarbons such as ethylene and propylene, alcohols such as methanol, aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene, butadiene, hexene, and styrene. Diene polymerized substances such as trichrene, carcinogenic substances such as methylene chloride and ethyl acetate). Moreover, the exhaust gas is a large amount of exhaust gas preferably exceeding 3000 m 3 / hour, and is preferably a dilute HC gas having an HC gas concentration of 100,000 PPM or less contained in the exhaust gas, and several thousand m 3 The target is a large amount of exhaust gas exceeding / hour, but is not limited to this.

(本発明における吸着装置、および前処理装置を用いる実施の態様)
従来から公知の活性炭を用いる吸着法で使用されている活性炭は、大阪ガスケミカル(株)やクラレケミカル(株)、鶴見コール(株)などの活性炭メーカーから出されているカタログに記載のように、無数の細孔がミクロボアーで構成されている。そして、細孔内に奥深く侵入し拡散した揮発性炭化水素とカーボン壁とは、強いファンデルワールス力によって強固なC−C結合を形成しているが、親和力が強い反面、いわゆる毛管凝縮を起こすために、凝縮熱を上回る莫大な吸着熱を発生し、安易な使用に対して火災の危険性が懸念されてきた。また、毛管凝縮を起こしている揮発性炭化水素をミクロボアーから離脱させるためには、スチームのような加熱手段が必要で(前掲の非特許文献1参照)、真空ポンプやパージという簡便な手段では脱着しないことも知られている。
(Embodiment using adsorption apparatus and pretreatment apparatus in the present invention)
The activated carbon used in the conventional adsorption method using activated carbon is as described in catalogs issued by activated carbon manufacturers such as Osaka Gas Chemical Co., Ltd., Kuraray Chemical Co., Ltd., and Tsurumi Coal Co., Ltd. Innumerable pores are composed of microbore. The volatile hydrocarbon and the carbon wall that have penetrated deeply into the pores and diffused form a strong C—C bond by strong van der Waals force. However, the affinity is strong, but so-called capillary condensation occurs. Therefore, enormous heat of adsorption exceeding the heat of condensation has been generated, and there has been a concern about the risk of fire for easy use. In addition, in order to remove volatile hydrocarbons causing capillary condensation from the microbore, a heating means such as steam is necessary (see Non-Patent Document 1 mentioned above), and desorption is performed by a simple means such as a vacuum pump or purge. It is also known not to.

また、混在するHCガスがジエン類、オレフイン類等である場合、活性炭内に存在する多数の活性点に触発されて、かかる成分が容易に重合し、その重合熱によって、発火爆発の危険性を伴うという問題が発生する。このために、かかる活性炭を使用する場合は、スチームによる脱着が不可欠で、しかも、スチームの凝縮によって発生する大量の水の中にHCガスが溶け込み、世界で最も水質規制が厳しい我が国の水質基準をクリアーするためには、高価な廃水処理設備を必要とする。   In addition, when the mixed HC gas is a diene, olefin, etc., it is inspired by a large number of active sites present in the activated carbon, such components easily polymerize, and the heat of polymerization reduces the risk of ignition and explosion. The problem that accompanies occurs. For this reason, when using such activated carbon, desorption by steam is indispensable, and HC gas dissolves in a large amount of water generated by condensation of steam, and the water quality standards in Japan that are the most stringent in water quality regulations in the world. To clear it, expensive wastewater treatment equipment is required.

上記問題を解決するために、本発明者等は、従来から汎用されている前記活性炭に代えて、細孔の大きさが主に10〜100Åのメソポアー孔から成る難燃性の活性炭(以下MPCともいう)を用い、或いは、周知の不燃性固体吸着剤、具体的には疎水性シリカゲル及び/又は合成ゼオライトをMPCと多層にして併用し、揮発性炭化水素を吸着する際に伴う上記の危険性を回避出来る事を見出した。またメソ孔とミクロ孔の比率を変えることによって、水分を吸わないが揮発性炭化水素を良く吸う吸着剤についても新たな知見を得ている。この点については、前掲の特許文献1に記載されているように、本発明者等が既に提案しており、濃厚なHCガスを含む少量の排ガスのスイング方式において実証している。   In order to solve the above problems, the present inventors have replaced the activated carbon that has been widely used in the past with flame retardant activated carbon (hereinafter referred to as MPC) consisting of mesopores mainly having a pore size of 10 to 100 mm. Or other known non-flammable solid adsorbents, specifically hydrophobic silica gel and / or synthetic zeolite in multilayer with MPC, and the above-mentioned dangers when adsorbing volatile hydrocarbons I found that I can avoid sex. In addition, by changing the ratio of mesopores and micropores, new knowledge has also been obtained about the adsorbent that does not absorb moisture but absorbs volatile hydrocarbons well. This point has already been proposed by the present inventors as described in the above-mentioned Patent Document 1, and has been demonstrated in a swing method of a small amount of exhaust gas containing rich HC gas.

しかしながら、希薄なHCガスを含む大量の排ガスを処理する手段として、このスイング方式を安易に適用することは危険である。すなわち、前述したように、通常使用されている孔径の小さな活性炭を使用する場合、PPM以下の余程希薄なHCガス(PPBオーダー)は別として、細孔内への毛管凝縮に伴う発熱により、吸着塔内の温度は100℃を遙かに超える。この対策としては、吸着塔内に冷却コイルを内蔵させる手段が古くから汎用されている。また、前掲の特許文献3に記載されているように、パージ排ガスを冷却した際に得られる液体状のHCを吸着塔内に循環させ、その蒸発潜熱を利用して、吸着塔を冷却する方法も提案されている。   However, it is dangerous to easily apply this swing method as a means for treating a large amount of exhaust gas containing dilute HC gas. That is, as described above, when using activated carbon with a small pore diameter, which is normally used, apart from the extremely diluted HC gas below PPM (PPB order), due to heat generation due to capillary condensation into the pores, The temperature in the adsorption tower far exceeds 100 ° C. As a countermeasure, means for incorporating a cooling coil in the adsorption tower has been widely used for a long time. Also, as described in the above-mentioned Patent Document 3, a method of cooling the adsorption tower by circulating liquid HC obtained when the purge exhaust gas is cooled in the adsorption tower and utilizing the latent heat of evaporation thereof Has also been proposed.

本発明は先に、公知のかかる方法も併用しながら、毛管凝縮しにくいが、しかし、メソ領域にHCガスを多量に濃縮しやすい吸着剤、すなわち、メソポアー活性炭(吸着孔径が10〜100Åの範囲にある活性炭)を用いることで解決したものである。(なお、この活性炭は、前記したように「キャニスター」と呼ばれ、日本を除く欧米先進国では、法的規制により自動車が走行中に漏れるガソリンベーパーを吸着させ、ある程度溜まったら、新鮮な空気で脱着させてエンジンルームで燃焼させるシステムに採用されている。具体的に日本で生産される車でも、このシステムを登載していない車は輸出できない。)   In the present invention, an adsorbent that easily condenses HC gas in the meso region easily, that is, mesopore activated carbon (adsorption pore diameter is in the range of 10 to 100 mm), although it is difficult to condense the capillaries in combination with such a known method. This is solved by using activated carbon). (Note that this activated carbon is called “canister” as described above, and in the developed countries of Europe and the United States except Japan, it adsorbs gasoline vapor that leaks while the vehicle is running due to legal regulations. (It is used in a system that is desorbed and burned in the engine room. Cars that do not have this system even if they are produced in Japan cannot be exported.)

すなわち、パージ(空気)のみで脱着できるということは、真空ポンプを併用すればより完全であると言うことであり、この場合の真空ポンプの容量は小さくて済むことになる。吸・脱着の操作において、安全であることが実証されている前記メソポアー活性炭の選定が、本発明の構成要因である前処理装置(前処理濃縮装置)を組み合わせて成る、吸・脱着方式の決め手であるということができる。   That is, the fact that it can be detached only by purging (air) means that it is more complete if a vacuum pump is used in combination, and the capacity of the vacuum pump in this case can be small. Selection of the mesopore activated carbon, which has been proven to be safe in the operation of adsorption / desorption, is a decisive factor for the adsorption / desorption method, which is a combination of the pretreatment device (pretreatment concentrating device) which is a component of the present invention. It can be said that.

本発明構成の必須条件である前処理装置の一例として、希薄な炭化水素を濃厚な炭化水素(共液)で洗浄したのち、1MPa以下の高圧に圧縮し、爆発限界値を避けて後処理する方法は従来から汎用されているが、この際の後処理は専ら膜分離法である。しかしながら現在汎用されている膜分離技術では、処理した後に放散される炭化水素濃度を1%以下に抑えることが極めて難しいのが現状である。これを解決する手段として、処理排ガス中に含まれている揮発性炭化水素が数100〜数1000PPMと薄い場合に、わざわざ炭化水素を加えて濃厚な状態にするのは、後処理で用いる膜分離の性能を高めるために加圧することが必須不可欠な条件であるためである。同様に、吸脱着操作に於いても同じことが言える訳で、処理する排ガスが圧縮されて少量になり、かつ、HCガスが濃厚になることは望ましいことではあるが、希薄なガス状炭化水素を0.16MPaを超えて加圧することは、常に爆発を伴う危険な操作であって、法律で厳しく規制されている禁止条項である。上記問題を解決するために、本発明者等は、含まれている揮発性炭化水素が%以下の薄い場合は加圧する前の手段として水封式ポンプを使用、%以上に濃い場合は加圧する前の手段として共液洗浄を使用することで解決した。   As an example of a pretreatment apparatus that is an essential condition of the configuration of the present invention, after washing a dilute hydrocarbon with a rich hydrocarbon (co-liquid), it is compressed to a high pressure of 1 MPa or less, and is post-treated to avoid an explosion limit value. Although the method has been widely used conventionally, the post-treatment at this time is exclusively a membrane separation method. However, with the currently widely used membrane separation technology, it is extremely difficult to keep the hydrocarbon concentration released after the treatment to 1% or less. As a means to solve this, when the volatile hydrocarbons contained in the treated exhaust gas are as thin as several hundred to several thousand PPM, the purpose of adding the hydrocarbons to a rich state is the membrane separation used in the post-treatment. This is because pressurization is an indispensable condition in order to improve the performance. Similarly, the same can be said for the adsorption / desorption operation. It is desirable that the exhaust gas to be treated is compressed to a small amount and the HC gas is rich, but it is a dilute gaseous hydrocarbon. Pressurizing the pressure exceeding 0.16 MPa is always a dangerous operation accompanied by an explosion, and is a prohibited clause strictly regulated by law. In order to solve the above problem, the present inventors use a water-sealed pump as a means before pressurization when the contained volatile hydrocarbon is thinner than%, and pressurize when it is thicker than%. This was solved by using co-liquid washing as a previous measure.

(本発明の実施の形態)
本発明に係る浄化方法は、前段階の加圧濃縮装置(前処理装置)及び後段階の吸着装置を組み合わせて成る方法であって、かつ、後段の吸着剤が、吸着孔径が10〜100Åの範囲にある活性炭及び/又は疎水性シリカゲルを用いることを特徴とする。また、排ガス中に飽和に近い水分を含む場合は、マクロ孔を有する疎水性シリカゲル及び/又はマクロ孔を有する活性炭、すなわち、水分を共吸着しない吸着剤を併用するのが好ましい。
(Embodiment of the present invention)
The purification method according to the present invention is a method comprising a combination of a pre-stage pressure concentration apparatus (pretreatment apparatus) and a post-stage adsorber, and the post-stage adsorbent has an adsorption pore diameter of 10 to 100 mm. It is characterized by using activated carbon and / or hydrophobic silica gel in the range. Moreover, when the water | moisture content near saturation is contained in waste gas, it is preferable to use together the hydrophobic silica gel which has a macropore, and / or activated carbon which has a macropore, ie, the adsorption agent which does not co-adsorb | suck moisture.

本発明に係る浄化方法において、吸着装置における脱着操作は、その操作圧力が1MPa以下の高圧から均圧状態に戻した後に、改めて大気圧以下の真空下でパージガスを併用して脱着をより完全に遂行する形態をとるものである。このパージガスとしては、吸着装置からの放散ガスの一部、または、ドライの空気及び又は窒素、ないしは、同質の揮発性炭化水素を用いることが好ましい。この脱着操作により取り出されるパージ排ガスは、冷却処理し、そして、この際の未凝縮ガスは加圧する前の排ガス中に戻すのが望ましい。   In the purification method according to the present invention, the desorption operation in the adsorption apparatus is more completely desorbed by using a purge gas in combination with a purge gas under a vacuum lower than atmospheric pressure after the operating pressure is returned from the high pressure of 1 MPa or less to the pressure equalization state. It takes the form of performing. As the purge gas, it is preferable to use a part of the diffused gas from the adsorption device, dry air and / or nitrogen, or homogeneous volatile hydrocarbons. The purge exhaust gas taken out by this desorption operation is preferably cooled, and the uncondensed gas at this time is preferably returned to the exhaust gas before being pressurized.

(本発明の具体的な適用例)
以下本発明の具体的な適用例について、ガソリンベーパー約10%を含む毎時5000mの排ガスを処理する場合を挙げ、図1に基づいて説明する。なお図1は、本発明にかかる浄化方法の一実施形態を示すフローシート図である。
(Specific application example of the present invention)
Hereinafter, a specific application example of the present invention will be described with reference to FIG. 1 by taking up a case where an exhaust gas of 5000 m 3 per hour including about 10% of gasoline vapor is treated. FIG. 1 is a flowchart showing one embodiment of the purification method according to the present invention.

この実施例は、上記したように、ガソリンベーパー10%を含む毎時5000mの排ガスを処理する場合であって、前処理段階の濃縮装置(前処理装置)として、ガソリン洗浄塔を用いた例であり、ここでガソリン濃度を飽和の状態に含ませた排ガスを、更に加圧したのち冷却し、後処理、すなわち、回収する設備は本発明者等が既に開発した方法(前褐の特許文献1参照)による。装置の構成は、吸着剤を充填した吸着塔(均圧塔、脱着塔)7a、7b、7c、真空ポンプ4、気液分離器5、排ガス供給ライン10、未凝縮ガス戻しライン6、空気(パージガス)供給ライン8a、8b、8c、大気に放散するガスライン9からなる本装置と、この本装置の前処理装置として、排ガスを液体ガソリンで予め洗浄するためのガソリン洗浄塔13、洗浄し終わったガスを加圧するためのコンプレッサー14、付随してこのガスを冷却する冷却器15、からなり、図中の2a、2b、2c、3a、3b、3c、9a、9b、9cは、いずれも切り替えの際の電磁弁である。 As described above, this embodiment is a case where an exhaust gas of 5000 m 3 per hour containing 10% gasoline vapor is treated, and an example in which a gasoline washing tower is used as a pretreatment stage concentrating device (pretreatment device). Exhaust gas in which the gasoline concentration is included in a saturated state is further pressurized, cooled, and post-treated, that is, recovered, is a method already developed by the present inventors (pre-brown patent document 1). See). The apparatus is composed of adsorption towers (pressure equalization tower, desorption tower) 7a, 7b, 7c filled with an adsorbent, vacuum pump 4, gas-liquid separator 5, exhaust gas supply line 10, uncondensed gas return line 6, air ( Purging gas) This device comprising supply lines 8a, 8b, 8c and gas line 9 that diffuses to the atmosphere, and a pretreatment device for this device, a gasoline washing tower 13 for pre-cleaning the exhaust gas with liquid gasoline, washing is completed A compressor 14 for pressurizing the gas, and a cooler 15 for cooling the gas, and 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 3c, 9a, 9b, and 9c in the figure are all switched. It is a solenoid valve at the time of.

すなわち、図1に示すように、前処理段階として、上記ガソリンベーパー含有排ガスを排ガス供給ライン10を介して、頂部11から別のタンクから供給される液体ガソリン、底部12から別のタンクに戻る液体ガソリンを用いる向流式ガソリン洗浄塔13に送気し、ここでガソリンベーパーの濃度を常温の状態で飽和させる。このようにして爆発限界値の上限を超えたガスをコンプレッサー14に送気し、1MPa以下の圧力に加圧する。加圧されて温度が上昇した加圧ガスは冷却器15で常温に冷やされたのち、後段の吸脱着装置にてガソリンベーパーを回収する。   That is, as shown in FIG. 1, as a pretreatment stage, the gasoline vapor-containing exhaust gas is supplied from the top 11 to another tank through the exhaust gas supply line 10, and the liquid that returns from the bottom 12 to another tank is supplied. The gas is sent to a counter-current type gasoline washing tower 13 using gasoline, where the concentration of gasoline vapor is saturated at room temperature. Thus, the gas exceeding the upper limit of the explosion limit value is sent to the compressor 14 and pressurized to a pressure of 1 MPa or less. The pressurized gas whose temperature has been increased by being pressurized is cooled to room temperature by the cooler 15 and then the gasoline vapor is recovered by the adsorption / desorption device at the subsequent stage.

すなわち、上記濃縮ガスを、排ガス供給ライン16を介して、吸着塔7a、7b、7cに送気し、ここでガソリンベーパーを吸着させた後、大気に放散するガスライン9から大気中に放散する。一方、吸着工程を終えた後の吸着塔7a、7b、7cに空気(パージガス)供給ライン8a、8b、8cからパージ用の空気を送気しながら、真空ポンプ4で吸引してガソリンベーパーを脱着させる。この操作を更に詳述すれば、1Mpa以下に加圧された排ガスを吸着塔7aで5分間吸着させ、5分過ぎてから吸着塔7bに切り替える。その間に吸着塔7cは、5分間の均圧状態から更に真空ポンプを併用したパージガスによる脱着操作が完了し、次なる吸着に備えて待機の状態にある。すなわち、吸着、均圧、脱着の操作を順繰りに3塔で回すことになる。但し、均圧操作の場合は真空ポンプやパージガスは使用せずに、そのまま冷却してガソリンベーパーを凝縮させ、未凝縮ガスは戻しライン6を通して排ガス供給ライン10に戻す。   That is, the concentrated gas is sent to the adsorption towers 7a, 7b, and 7c through the exhaust gas supply line 16, where gasoline vapor is adsorbed and then diffused into the atmosphere from the gas line 9 that diffuses into the atmosphere. . On the other hand, the air vapor (purge gas) supply lines 8a, 8b and 8c are supplied to the adsorption towers 7a, 7b and 7c after the adsorption process, and the vacuum vapor 4 is sucked to remove the gasoline vapor. Let This operation will be described in more detail. Exhaust gas pressurized to 1 Mpa or less is adsorbed by the adsorption tower 7a for 5 minutes, and after 5 minutes, it is switched to the adsorption tower 7b. Meanwhile, the adsorption tower 7c completes the desorption operation with the purge gas using the vacuum pump together from the pressure equalized state for 5 minutes, and is in a standby state for the next adsorption. That is, the adsorption, pressure equalization, and desorption operations are sequentially performed in three towers. However, in the case of pressure equalization operation, without using a vacuum pump or purge gas, it is cooled as it is to condense the gasoline vapor, and the uncondensed gas is returned to the exhaust gas supply line 10 through the return line 6.

このように、吸着、均圧、脱着に分けた理由は、吸着時間を出来るだけ短くすることによって、吸着剤の容量を出来るだけ少なくし、引いては吸着塔の容量を小さくするのが目的である。均圧塔がない場合は、吸脱着に要するスウィング時間は吸着量にもよるが、通常一時間を越える。本例において吸着塔7a、7b、7cで用いた吸着剤はメソポアー活性炭(吸着孔径が約10〜100Åの範囲にある活性炭、具体的にはキャタラー社の商品名GC−1)であって、これを予めガソリンベーパーでプレコートした剤を用いた。   As described above, the reason for dividing into adsorption, pressure equalization, and desorption is to reduce the capacity of the adsorbent by reducing the adsorption time as much as possible and to reduce the capacity of the adsorption tower. is there. In the absence of a pressure equalizing tower, the swing time required for adsorption / desorption usually depends on the amount of adsorption, but usually exceeds one hour. In this example, the adsorbent used in the adsorption towers 7a, 7b, and 7c is mesopore activated carbon (activated carbon having an adsorption pore diameter in the range of about 10 to 100 mm, specifically, Caterer's product name GC-1). Was pre-coated with gasoline vapor.

この実施例では、排ガスの量が毎時5000mであって、かつ、含まれているガソリンベーパーが10%であるが、このガスを液体ガソリンの洗浄塔を潜らせた後、0.8Mpaに加圧することによって、後段の吸脱着装置で処理する量が約1/8、すなわち、600m/Hrと極めて扱いやすい量になり、かつ、ガソリンベーパー濃度が数倍に濃縮されるので、気液分離器5で冷却させた時に、凝縮して液化し易いという利点がある。 In this example, the amount of exhaust gas is 5000 m 3 per hour and the gasoline vapor contained is 10%, but this gas is added to 0.8 Mpa after submerging the liquid gasoline washing tower. By the pressure, the amount processed in the latter adsorption / desorption device becomes about 1/8, that is, 600 m 3 / Hr, which is extremely easy to handle, and the gasoline vapor concentration is concentrated several times. There is an advantage that when it is cooled by the vessel 5, it is easily condensed and liquefied.

この実施態様は、石油基地に入出港する大型タンカーから排出される大量のガソリンベーパーを処理するのに好適な例であって、この排ガスの規制措置については、平成22年度までに対策を講じることが義務づけられている。この方法によって、これまで徒に大気中に放散されていた大量のガソリンベーパーが、液体として回収され、しかも放散濃度をゼロエミッションに出来る道を開いたという点で、大量の排ガスを燃やしてしまう従来の燃焼方式に比べ、経済性にすぐれているばかりではなく、燃焼方式の致命的な欠点である炭酸ガスの放出をゼロにする事が可能になった。   This embodiment is an example suitable for processing a large amount of gasoline vapor discharged from a large tanker entering and leaving an oil base. For this exhaust gas regulation measure, measures should be taken by FY2010. Is required. With this method, a large amount of gasoline vapor that has been diffused into the atmosphere until now has been recovered as a liquid, and a large amount of exhaust gas is burned in that it has opened the way for the emission concentration to be zero emission. Compared to this combustion method, not only is it more economical, but it has become possible to eliminate the release of carbon dioxide, which is a fatal drawback of the combustion method.

本発明に係る希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガス浄化方法は、前記したとおり、吸着剤としてプレコートしたメソポアー活性炭及び/又は疎水性シリカゲルを充填した吸着剤層から成る吸着装置(吸着塔)を用いた上記排ガスの浄化方法において、該吸着装置で処理する前に、予め排ガス中に含まれる希薄な揮発性炭化水素を共液洗浄により濃縮し、爆発上限値を避けた後、加圧することによって、後段の吸脱着装置が著しく小型化され、しかも排ガス中に含まれている大量のガソリンベーパーが液体として回収され、しかも、上記排ガスをゼロエミッションにまで浄化できるという画期的な方法で、その産業上の利用可能性が極めて顕著である。   As described above, the method for purifying a large amount of exhaust gas containing dilute volatile hydrocarbons according to the present invention is an adsorption apparatus (adsorption tower) comprising an adsorbent layer filled with mesopore activated carbon and / or hydrophobic silica gel pre-coated as an adsorbent. In the exhaust gas purification method using the above, before processing with the adsorption device, the dilute volatile hydrocarbons contained in the exhaust gas are concentrated in advance by co-liquid washing, and after the upper limit of explosion is avoided, pressurization is performed. By the epoch-making method that the adsorption / desorption device in the latter stage is remarkably miniaturized, and a large amount of gasoline vapor contained in the exhaust gas is recovered as a liquid, and the exhaust gas can be purified to zero emission, Its industrial applicability is very remarkable.

本発明にかかる浄化方法の一実施形態を示すフローシート図である。It is a flow sheet figure showing one embodiment of the purification method concerning the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

2a〜2c 電磁弁
3a〜3c 電磁弁
4 真空ポンプ
5 気液分離器
6 戻しライン
7a〜7c 吸着塔
8a〜8c 空気(パージガス)供給ライン
9a〜9c 電磁弁
10 排ガス供給ライン
11 頂部
12 底部
13 ガソリン洗浄塔
14 コンプレッサー
15 冷却器
16 排ガス供給ライン
2a to 2c Electromagnetic valve 3a to 3c Electromagnetic valve 4 Vacuum pump 5 Gas-liquid separator 6 Return line 7a to 7c Adsorption tower 8a to 8c Air (purge gas) supply line 9a to 9c Electromagnetic valve 10 Exhaust gas supply line 11 Top 12 Bottom 13 Gasoline Washing tower 14 Compressor 15 Cooler 16 Exhaust gas supply line

Claims (5)

吸着剤としてプレコートしたメソポアー活性炭及び/又は疎水性シリカゲルを充填した層からなり、吸着と脱着を交互に行う吸着装置を用い、一方の吸着装置に揮発性炭化水素を含む排ガスを通過せしめ、該吸着装置内の吸着剤層に揮発性炭化水素を吸着させ、実質的に揮発性炭化水素を含まない排ガスを吸着装置の出口から放出し、破過する前に他方の吸着装置を脱着に切り換えて、先に吸着された揮発性炭化水素を系外に取り出すことから成る揮発性炭化水素含有排ガスの処理方法において、
処理する排ガスが大量で、かつ、希薄な揮発性炭化水素を含むガスであって、前記の吸着装置で該ガスを処理する前に、予め水分ないしは含まれている揮発性炭化水素で飽和させ爆発限界値を避けた後に加圧し、排ガス中に含まれる希薄な揮発性炭化水素を数倍に濃縮するための前処理装置を設けることを特徴とする、希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガス浄化方法。
It consists of a layer filled with pre-coated mesoporous activated carbon and / or hydrophobic silica gel as an adsorbent, and uses an adsorber that alternately performs adsorption and desorption. One adsorber allows exhaust gas containing volatile hydrocarbons to pass through the adsorbent. Adsorb volatile hydrocarbons to the adsorbent layer in the device, discharge exhaust gas substantially free of volatile hydrocarbons from the outlet of the adsorption device, switch the other adsorption device to desorption before breaking through, In the processing method of exhaust gas containing volatile hydrocarbons, which comprises taking out previously adsorbed volatile hydrocarbons out of the system,
Exhaust gas to be treated is a gas containing a large amount of dilute volatile hydrocarbons. Before treating the gas with the adsorption device, the gas is saturated with water or volatile hydrocarbons contained in the gas before explosion. A large amount of exhaust gas containing dilute volatile hydrocarbons, characterized by providing a pretreatment device to pressurize after avoiding the limit value and concentrate the dilute volatile hydrocarbons contained in the exhaust gas several times. Purification method.
前記の吸着装置が脱着時に真空ポンプ及び/または不活性ガスを使用し、吸・脱着の切り替え時間を5〜60分とし、かつ、得られたパージ排ガスを冷却して系外に取り出すものであり、この際の未凝縮ガスを加圧する前の吸着装置の入口に戻すことを特徴とする請求項1に記載の希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガス浄化方法。   The adsorption device uses a vacuum pump and / or an inert gas at the time of desorption, the adsorption / desorption switching time is 5 to 60 minutes, and the purged exhaust gas obtained is cooled and taken out of the system. 2. The method for purifying a large amount of exhaust gas containing lean volatile hydrocarbons according to claim 1, wherein the uncondensed gas at this time is returned to the inlet of the adsorption device before being pressurized. 前記の前処理装置の圧力が1MPa以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガス浄化方法。   The method for purifying a large amount of exhaust gas containing lean volatile hydrocarbons according to claim 1 or 2, wherein the pressure of the pretreatment device is 1 MPa or less. 前記吸着装置が脱着工程において均圧塔を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガス浄化方法。   The exhaust gas purification method containing a lean volatile hydrocarbon according to any one of claims 1 to 3, wherein the adsorption device has a pressure equalizing tower in the desorption step. 前記排ガス中の揮発性炭化水素濃度はほぼゼロPPMであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の希薄な揮発性炭化水素を含む大量の排ガス浄化方法。   The method for purifying a large amount of exhaust gas containing lean volatile hydrocarbons according to any one of claims 1 to 4, wherein the concentration of volatile hydrocarbons in the exhaust gas is substantially zero PPM.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009247962A (en) * 2008-04-03 2009-10-29 Syst Enji Service Kk Method of cleaning large quantity of exhaust gas containing thin volatile hydrocarbon
CN106540508A (en) * 2016-12-27 2017-03-29 上海新阳半导体材料股份有限公司 Reclaim the device and method of volatility organic chloride gas
CN110124437A (en) * 2019-05-14 2019-08-16 深圳市华尔信环保科技有限公司 A kind of purification of methylene chloride and recovery method and system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009247962A (en) * 2008-04-03 2009-10-29 Syst Enji Service Kk Method of cleaning large quantity of exhaust gas containing thin volatile hydrocarbon
CN106540508A (en) * 2016-12-27 2017-03-29 上海新阳半导体材料股份有限公司 Reclaim the device and method of volatility organic chloride gas
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