JP2009279523A

JP2009279523A - Ｖｏｃ除去装置

Info

Publication number: JP2009279523A
Application number: JP2008134576A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kawada; 雄治川田
Original assignee: TOOHOO KAKO KK
Current assignee: TOOHOO KAKO KK
Priority date: 2008-05-22
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2009-12-03

Abstract

【課題】ＶＯＣ含有気体から効率よくＶＯＣを除去し、簡易にＶＯＣ排出量を低減させるＶＯＣ除去装置を提供する。
【解決手段】揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含むＶＯＣ含有気体を吸引する吸引手段と、前記揮発性有機化合物を溶解又は吸収する薬液を有する薬液タンクと、前記吸引手段で吸引された前記ＶＯＣ含有気体と前記薬液とを、３次元的に強制拡散することにより気液接触させ、前記ＶＯＣ含有気体から前記揮発性有機化合物を除去し、前記揮発性有機化合物が除去された処理気体を外部へ排出させるサイクロン式揮発性有機化合物除去手段と、を有するＶＯＣ除去装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、大気中への揮発性有機化合物（以下、「ＶＯＣ（Volatile Organic Compounds）」ともいう）排出量を除去するためのＶＯＣ除去装置に関する。詳しくは、ＶＯＣを含むインキを使用した印刷機、特にグラビア印刷機稼動時のＶＯＣ排出量を抑えるために用いられるＶＯＣ除去装置に関する。

近年の環境問題及び環境保全への意識の高まりから、印刷業界においてもＶＯＣ排出量を抑えた印刷方法が注目されている。ＶＯＣは、浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）及び光化学オキシダントの原因物質の一つとされており、浮遊粒子状物質は人の健康への影響が懸念されており、また、光化学オキシダントに関しては健康被害が報告されている。従って、ＶＯＣの削減は、ＶＯＣに基づく健康へのリスク低減と環境保全を達成できることから必須の課題である。

ＶＯＣ排出量を抑える方法としては、主に（１）ＶＯＣ使用量の少ないインキへの切り替え、（２）製造設備の密閉化、（３）ＶＯＣ処理設備の設置等が挙げられる。

ＶＯＣ使用量の少ないインキとしては、例えば、アロマフリー溶剤や植物油を用いたインキが提案されているが、完全にＶＯＣ（Volatile Organic Compounds）を除くには、コスト的、技術的に未だ問題がある。また、製造設備の密閉化については、既存設備のスペース等の問題から現実的ではない。ＶＯＣ処理設備の設置について、活性炭を使用したＶＯＣ吸着装置等が提案されている（例えば、特許文献１）が、専用の設備を設置するにはコスト的な問題がある。

一方、臭気発生に対して、コンパクトなサイクロン式脱臭装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、該装置は、あくまでも特定の脱臭液を利用した脱臭装置であって、トリエチルアミン等の水溶性の臭気ガスの捕捉を目的としたものであって、大気中のＶＯＣ削減を目的としたものではない。
特開２００１−１４９７４０号公報特開２００６−２１２６１８号公報

本発明は、このような状況下為されたものであり、大気中へのＶＯＣの排出量を効率良く低減できるＶＯＣ除去装置、特にグラビア印刷において用いられるインキ中に含有されるＶＯＣの大気中への排出量を低減するためのＶＯＣ除去装置を提供することを課題とする。

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ＶＯＣ含有気体に対して、ＶＯＣを溶解又は吸収する特定の薬液を用い、さらに３次元的に強制拡散を利用した気液接触を行う装置を用いることで、ＶＯＣ含有気体から効率よくＶＯＣを除去し、簡易にＶＯＣ排出量を低減させた処理気体にできることを見出した。

すなわち、本発明は以下の通りである。
（１）揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含むＶＯＣ含有気体を吸引する吸引手段と、
前記揮発性有機化合物を溶解又は吸収する薬液を有する薬液タンクと、
前記吸引手段で吸引された前記ＶＯＣ含有気体と前記薬液とを、３次元的に強制拡散することにより気液接触させ、前記ＶＯＣ含有気体から前記揮発性有機化合物を除去し、前記揮発性有機化合物が除去された処理気体を外部へ排出させるサイクロン式揮発性有機化合物除去手段と、を有することを特徴とするＶＯＣ除去装置。

（２）前記薬液が、界面活性剤を２質量％以上含んだ水溶液である上記（１）に記載のＶＯＣ除去装置。

（３）前記界面活性剤が、ポリグリセリン脂肪酸エステルである上記（２）に記載のＶＯＣ除去装置。

（４）前記ポリグリセリン脂肪酸エステルが、ＨＬＢ４〜１６である上記（３）に記載のＶＯＣ除去装置。

（５）前記薬液タンクと、前記サイクロン式揮発性有機化合物除去手段とを、各々２つ以上有する上記（１）〜（４）のいずれか一つに記載のＶＯＣ除去装置。

（６）前記各々のサイクロン式揮発性有機化合物除去手段が、異なる薬液を用いる上記
（５）に記載のＶＯＣ除去装置。

（７）前記薬液に溶解又は吸収した揮発性有機化合物を回収するための揮発性有機化合物回収手段をさらに有する上記（１）〜（６）のいずれか一つに記載のＶＯＣ除去装置。

（８）グラビア印刷機に用いられる上記（１）〜（７）のいずれか一つに記載のＶＯＣ除去装置。

本発明により、ＶＯＣ含有気体から効率よくＶＯＣを除去するＶＯＣ除去装置を提供できる。より詳しくは、グラビア印刷機等の稼動時のように大気中にＶＯＣを排出する場合において、簡易に且つ効率よく大気中へのＶＯＣ排出量を低減させるＶＯＣ除去装置を提供できる。

本発明のＶＯＣ除去装置は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含むＶＯＣ含有気体を吸引する吸引手段と、前記揮発性有機化合物を溶解又は吸収する薬液を有する薬液タンクと、前記吸引手段で吸引された前記ＶＯＣ含有気体と前記薬液とを、３次元的に強制拡散することにより気液接触させ、前記ＶＯＣ含有気体から前記揮発性有機化合物を除去し、前記揮発性有機化合物が除去された処理気体を外部へ排出させるサイクロン式揮発性有機化合物除去手段と、を有することを特徴とする。

本発明のＶＯＣ除去装置は、ＶＯＣを含んだＶＯＣ含有気体であれば特に制限はなく、様々なＶＯＣ含有気体を対象とできる。例えば、凸版印刷方式、平版印刷方式、凹版印刷方式、孔版印刷方式等のインキは、ＶＯＣを含むものが多いため、これら印刷方式の印刷機稼動時に発生するＶＯＣ含有気体を対象とすることができる。また、上記印刷方式だけでなく、インクジェットプリンター等によるオンデマンド印刷方式において発生されるＶＯＣ含有気体にも好ましく適用可能である。

これら印刷方式に用いられるインキには、トルエン、酢酸エチル、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、酢酸ノルマルプロピル等のＶＯＣが少なからず含まれている。

より詳しくは、グラビア印刷においては、トルエン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、イソルロピルアルコール、酢酸エチル等、平版印刷（オフセットインキ）においては、芳香族化合物系溶剤を含む石油系溶剤、インクジェット印刷においてはカルビトールアセテート等が用いられている。

これらの印刷方式を用いた印刷機の中で、グラビア印刷機に好適に用いられる。凹版印刷方式に代表されるグラビア印刷は、凹部版面を有するグラビア版シリンダが、インキを収容したインキパンに浸漬されるようにインキパンの上方に回転可能に設けられている。また、インキパンは開放系であることが多いため、インキ中に含まれるＶＯＣが大気中へ放出されやすく、また、フィルムに転写したインキの乾燥工程においても大気中にＶＯＣが放出し、ＶＯＣ含有気体がグラビア印刷機近傍に多く存在している問題がある。従って、本発明のＶＯＣ除去装置をグラビア印刷機と共に用いれば、この問題を解決することができる。なお、インキに含まれるＶＯＣの大気中への拡散を最小限にするために、インキパンをシートで覆う等することも好ましい。

本発明における吸引手段とは、ＶＯＣ含有気体を薬液と気液接触させるためのサイクロン式ＶＯＣ除去手段へ導くための手段である。吸引手段は、ＶＯＣ含有気体が発生する場所近傍、具体的には、印刷工程で用いられる場合は、印刷機の近傍、特にインキパン近傍、及び／又はインキ乾燥手段近傍等で行われてもよいし、印刷機が設置される空間全体、例えば、部屋全体又は工場全体の大気を排気させるダクトを利用して行ってもよい。

吸引手段としては、ＶＯＣを含むＶＯＣ含有気体を、サイクロン式ＶＯＣ除去手段の吸入口へ導入できるものであれば特に制限はなく、送風機等を用いることができる。

さらに、前記吸引手段で吸引された前記ＶＯＣ含有気体と薬液とを、３次元的に強制拡散することにより気液接触させ、前記ＶＯＣ含有気体から前記揮発性有機化合物を除去し、前記揮発性有機化合物が除去された処理気体を外部へ排出するサイクロン式揮発性有機化合物除去手段を有する。本発明におけるサイクロン式ＶＯＣ除去手段は、前記ＶＯＣ含有気体と薬液とを３次元的に強制拡散することにより行われる気液接触を行うことを特徴とし、中空筒体等の気液接触槽と、吸引されたＶＯＣ含有気体と薬液とを噴射させ、それらの流体の流れをスピンがかった流れに変換して気液接触させるための、該気液接触槽中に配置される強制拡散手段と、を有することが好ましい。

「３次元的な強制拡散」とは、効率よく気液接触させるための強制的な拡散であり、例えば、渦周り高速回転運動が挙げられる。

サイクロン式ＶＯＣ除去手段は、例えば、特開２００６−２１２６１８号公報記載の装置が有する強制拡散手段と同様の構成とすることができる。具体的には図１に示すように、例えば、ＶＯＣ除去装置１において、サイクロン式揮発性有機化合物除去手段が、中空筒体等の気液接触槽２と、変更板８ａと斜状の固定羽８ｂ等とで構成される強制拡散手段と、を有する。前記吸入手段（不示図）によりＶＯＣ含有気体吸入口３へ導かれたＶＯＣ含有気体と、薬液タンク６中から移動し薬液噴出口５から噴出された薬液９とが、中空筒体等の気液接触槽２中で上向きに流れ、強制拡散手段８である方向変更板８ａと斜状の固定羽８ｂ等によりスピンがかった流れに変換され、気液接触槽２の気液接触空間２２で接触する。強制拡散手段８により、ＶＯＣ含有気体と薬液とを３次元的に強制拡散することができる。強制拡散手段８の斜状の固定羽８ａを、強制的に回転させる回転羽とすることも、強力に拡散できることからより好ましい。

前記気液接触空間２２で十分に気液接触が行われ、ＶＯＣ含有気体中のＶＯＣが薬液に溶解又は吸収され、前記気液接触槽２の気液分離空間２１に出てくる。ここでは、気液が混合した流体が流速の低下に伴って気液が分離され、液体リッチの流体は、処理気体排出口４を通って、処理気体のみ外部に出され、薬液は薬液循環パイプ７を通って薬液タンク６に戻る。

本発明のＶＯＣ除去装置において、サイクロン式ＶＯＣ除去手段が強制的に回転させる回転羽を有する場合、強制的な拡散により、前記ＶＯＣが溶解又は吸収したミスト状の薬液が外部へ流出するのを防ぐために、処理気体排出口４の近傍にミストセパレーター等を設けるのも好ましい形態である。

なお、サイクロン式ＶＯＣ除去手段において、３次元的な強制拡散条件は、平均風速：３ｍ／秒以上、好ましくは５ｍ〜１０ｍ／秒以上、温度：室温〜４０℃とすることが好ましい。

本発明における、前記揮発性有機化合物を溶解又は吸収する薬液を有する薬液タンクは、薬液を保管できる構成であれば特に制限はない。本発明における薬液は、ＶＯＣを効率よく、溶解又は吸収できるものであれば制限はないが、界面活性剤を２質量％以上含む水溶液とし、より好ましくは、活性炭等のＶＯＣを吸着できるものをさらに組み合わせて水に含有させた水溶液等が好ましく用いられる。

界面活性剤としては、ポリグリセリン脂肪酸エステルが好ましく、さらにはＨＬＢが４〜１６のポリグリセリン脂肪酸エステルがより好ましく用いられる。界面活性剤の好ましい含有量は、薬剤全体に対して２質量％以上で、５〜１０質量％がさらに好ましい。２質量％未満であると、ＶＯＣの薬液への溶解又は吸収効率が悪い傾向がある。一方、多すぎる場合は、コスト的に無駄があり好ましくない。

本発明のＶＯＣ除去装置は、前記薬液タンクと、前記サイクロン式ＶＯＣ除去手段と、を各々２つ以上有していても良く、各除去手段において同じ除去条件（３次元的な強制拡散条件、薬液構成）を用いることも可能であるし、各々異なった除去条件とすることも可能である。

サイクロン式ＶＯＣ除去手段を２つ設け、第１のサイクロン式ＶＯＣ除去手段において、界面活性剤としてＨＬＢ１０〜１６のポリグリセリン脂肪酸エステルを２質量％以上含有させた水溶液を用い、ＩＰＡ等のアルコール等の極性ＶＯＣを除去し、第２のサイクロン式ＶＯＣ除去手段において、界面活性剤としてＨＬＢ４〜１０のポリグリセリン脂肪酸エステルを２質量％以上含有させた水溶液を用い、トルエン、酢酸エステル等の非極性ＶＯＣを除去するＶＯＣ除去装置は、簡易で且つＶＯＣ排出量を効果的に抑えることができることから好ましい（図２に示す）。また、第１のサイクロン式ＶＯＣ除去手段、第２のサイクロン式ＶＯＣ除去手段に用いられる薬液は、ＨＬＢ１０〜１６のポリグリセリン脂肪酸エステル、又はＨＬＢ４〜１０のポリグリセリン脂肪酸エステルのどちらでもよく、どちらを先に用いて処理するかは制限されない。

本発明のＶＯＣ除去装置は、ＶＯＣ含有気体を処理した薬液からＶＯＣを回収するＶＯＣ回収手段を更に有することも好ましい。ＶＯＣ回収手段では、ＶＯＣの回収方法は特に制限はなく、各ＶＯＣの成分の特性を考慮して行えばよい。

なお、ＶＯＣ回収手段においては、ＶＯＣ含有気体を気液接触させるための薬液タンク内に、気液接触した後の薬液を循環させて戻し、薬液の溶解率又は吸収率が低下した段階で途中で薬液を交換することも可能であるが、ＶＯＣ含有気体を気液接触させるための薬液タンクと気液接触した後の使用済み薬液タンクとを別にしておくと、溶解率又は吸収率の低下なく、一定にＶＯＣを溶解又は吸収できることとなるため好ましい。

本発明においては、サイクロン式ＶＯＣ除去手段において、特定の薬液を用い、３次元的な強制拡散を行うことで、ＶＯＣ含有気体の薬液への接触効果を高め、ＶＯＣ含有気体に含まれるＶＯＣを効率よく薬液に溶解又は吸収させることができる。

以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜４）
サーブ・サービス株式会社製の商品名：ＴＲ−１４０Ｐを用い、薬液として阪本薬品株式会社製のポリグリセリン脂肪酸エステルを５質量％含有させた水溶液を用い、ＶＯＣを大気中に含有させた気体をＶＯＣ含有気体として用い、ＶＯＣ除去のために、前記ＴＲ−１４０Ｐ装置を運転させ、ＶＯＣ含有気体を処理した。ポリグリセリン脂肪酸エステル、ＶＯＣの詳細は表１に示す。

なお、ＴＲ−１４０Ｐは、ＶＯＣ含有気体の吸入口の直径：２８ｃｍ、断面積が６１５．８ｃｍ^２、平均風速５．４１ｍ／秒（実測平均風速５．２〜５．６ｍ／秒）であり、ＶＯＣ含有気体の処理気体排出口の直径：２５ｃｍ、断面積が４９０．９ｃｍ^２、平均風速６．７９ｍ／秒（実測平均風速１０．２〜１１．０ｍ／秒）であった。

ＶＯＣ濃度の測定は、ガスクロマトグラフィーを用いて測定した。結果を表１に示す。

（比較例１〜４）
実施例１〜４と各種条件は同様に行い、薬剤は使用せず水のみで吸収を行った。
結果を表１に示す。

本発明のＶＯＣ除去装置の一つの実施の形態を示す。本発明のＶＯＣ除去装置の一つの実施の形態を示す。

符号の説明

１：ＶＯＣ除去装置
２：気液接触槽
２１：気液分離空間
２２：気液接触空間
３：ＶＯＣ含有気体吸入口
４：処理気体排出口
５：薬液噴出口
６：薬液タンク
７：薬液循環パイプ
８：強制拡散手段
９：薬液

Claims

揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含むＶＯＣ含有気体を吸引する吸引収手段と、
前記揮発性有機化合物を溶解又は吸収する薬液を有する薬液タンクと、
前記吸引手段で吸引された前記ＶＯＣ含有気体と前記薬液とを、３次元的に強制拡散することにより気液接触させ、前記ＶＯＣ含有気体から前記揮発性有機化合物を除去し、前記揮発性有機化合物が除去された処理気体を外部へ排出させるサイクロン式揮発性有機化合物除去手段と、を有することを特徴とするＶＯＣ除去装置。
前記薬液が、界面活性剤を２質量％以上含んだ水溶液である請求項１に記載のＶＯＣ除去装置。
前記界面活性剤が、ポリグリセリン脂肪酸エステルである請求項２に記載のＶＯＣ除去装置。
前記ポリグリセリン脂肪酸エステルが、ＨＬＢ４〜１６である請求項３に記載のＶＯＣ除去装置。
前記薬液タンクと、前記サイクロン式揮発性有機化合物除去手段とを、各々２つ以上有する請求項１〜４のいずれか一項に記載のＶＯＣ除去装置。
前記各々のサイクロン式揮発性有機化合物除去手段が、異なる薬液を用いる請求項５に記載のＶＯＣ除去装置。
前記薬液に溶解又は吸収した揮発性有機化合物を回収するための揮発性有機化合物回収手段をさらに有する請求項１〜６のいずれか一項に記載のＶＯＣ除去装置。
グラビア印刷機に用いられる請求項１〜７のいずれか一項に記載のＶＯＣ除去装置。