JP2011224469A - Voc除去液再生・回収装置及び再生・回収方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】VOC除去液再生・回収装置であって、VOC除去液を噴霧するノズルを内部に配した真空容器と、当該真空容器内部を減圧してVOCを真空蒸発させる真空ポンプと、当該真空容器内に蒸発促進気体を導入する気体導入機構と、処理後のVOC除去液を排出する排液機構と、を含めて構成する。噴霧と真空蒸発の組み合わせにより効率よくVOCを再生・回収することができる。
【選択図】図1
Description
請求項1記載の発明に係るVOC除去液再生・回収装置(以下、適宜「請求項1の装置」という)は、VOC除去液中に含まれるVOCを除去してVOC除去液を再生・回収する装置であって、VOC除去液を噴霧する送液ポンプ及びノズルと、当該ノズルを内部に配した真空容器と、当該真空容器内部を減圧してVOC除去液に含まれるVOCを真空蒸発させる真空ポンプと、当該真空容器内に蒸発促進気体を導入する気体導入機構と、当該真空容器から処理後のVOC除去液を排出する排液機構と、を含めて構成してある。
請求項2記載の発明に係るVOC除去液再生・回収装置(以下、適宜「請求項2の装置」という)は、請求項1の装置の好ましい態様として、前記真空容器内における前記ノズルと前記排液機構との間に、VOC除去液の少なくとも一部と接触し接触したVOC除去液の通過を妨げずに一時的に保持するトラップを配してある。ここで、「トラップ」は、たとえば、網状のもの、多孔体、連続気泡フォーム体、溢れるように構成した皿状のもの、がある。
請求項3記載の発明に係るVOC除去液再生・回収装置(以下、適宜「請求項3の装置」という)は、請求項2の装置の好ましい態様として、前記トラップは、連続気泡フォーム体(たとえば、ウレタンフォーム)を含めて構成してある。
請求項4記載の発明に係るVOC除去液再生・回収装置(以下、適宜「請求項4の装置」という)は、請求項1ないし3いずれかの装置の好ましい態様として、当該真空ポンプには、排気に含まれるVOCを処理するVOC処理機構を接続してある。
請求項5記載の発明に係るVOC除去液再生・回収方法(以下、適宜「請求項5の方法」という)は、VOC除去液中に含まれるVOCを除去するためのVOC除去液再生・回収方法であって、真空容器内においてVOC除去液を噴霧するとともに真空ポンプによって減圧し、さらに、蒸発促進気体を当該真空容器内に導入することによってVOC除去液に含まれるVOCを真空蒸発させる。
請求項6記載の発明に係るVOC除去液再生・回収方法(以下、適宜「請求項6の方法」という)は、請求項5の方法の好ましい態様として、VOC除去液の少なくとも一部を接触したVOC除去液の通過を妨げずに一時的に保持するトラップに噴霧する。ここで、「トラップ」は、たとえば、網状のもの、多孔体、連続気泡フォーム体、溢れるように構成した皿状のもの、がある。
請求項7記載の発明に係るVOC除去液再生・回収方法(以下、適宜「請求項7の方法」という)は、請求項6の方法の好ましい態様として、前記トラップは、連続気泡フォーム体(たとえば、ウレタンフォーム)を含めて構成してある。
図1に示す再生・回収装置1は、貯留タンク3、送液ポンプ5、ノズル7、真空容器9、真空ポンプ11、気体導入機構13、排液機構15と、から概ね構成してある。貯留タンク3は、被処理除去液Ldを貯留するタンクである。貯留タンク3は、外部から注入された被処理除去液Ldを貯留するようになっているが、必要がなければ省略してもよい。たとえば、貯留タンク3の代わりにVOC除去装置(図示を省略)から直接、被処理除去液Ldを取り出したり、被処理除去液Ldの送液管(図示を省略)の途中に設けたりすることができる。送液ポンプ5は、貯留タンク3に貯留されている被処理除去液Ldを取り出してノズル7へ圧送するためのものである。ノズル7は、圧送された被処理除去液Ldを真空容器9内で噴霧するためのものである。真空ポンプ11の排気側にはVOC処理機構19を取り付けてある。
真空容器9は接続した真空ポンプ11によって内部が減圧されるようになっている筒状容器である。真空容器9内の上部には上述したノズル7を配してあり、その下部には気体導入機構13を、さらに最下部には排液機構15をそれぞれ配してある。これらに加え本実施形態では、真空容器9の高さ方向の途中に霧トラップ17を、同じく上部には霧トラップ17´をそれぞれ設けてある。
本実施形態の霧トラップ17は、連続気泡フォーム体17aと、それを下支えする支持体17bと、により構成してある。連続気泡フォーム体17aには、ポリウレタンフォーム(スポンジ)を採用した。ここで、ポリウレタンフォームを採用したのは、それが軽量であり安価に入手できるので最適と考えたからである。さらに、ポリウレタンフォームによって構成した連続気泡フォーム体17aは、その一辺を1mの立方体である場合(すなわち、容積1立方メートル)に、その単位容積当たり1490m2という膨大な表面積(セル壁の総面積)を有し、空隙率も0.97でVOC除去液の通過抵抗もほとんどないという利点もある。これに伴い、そのセル壁に付着する被処理除去液Ldの総面積も(付着しない部分があるとしても)膨大となり、これが、効率のよいVOCの真空蒸発を実現する。従来のセラミック製ガス吸着用多孔体と比較して軽量・安価(概ね1/10以下)であり、ウレタンフォームは非常に使い勝手がよい。もっとも隣接気泡間のセル壁が相互に連通している気泡構造の気泡体であって、被処理除去液Ldがそのセル壁に付着可能なものであれば、ポリウレタンフォーム以外のフォームを適宜採用することを妨げない。なお、霧トラップ17´は、真空容器9噴霧された除去液が真空ポンプ11に入らない様にブロックするために設けてある。霧トラップ17´には、上記した連続気泡フォーム17aと同様にポリウレタンフォームを採用したが、霧トラップの目的が達成できる限り他の連続気泡フォームその他の部材を採用してもよい。
ノズル7は、連続気泡フォーム体17aの上部に位置させ、噴霧した被処理除去液Ldが満遍なく行き渡るように噴霧角や連続気泡フォーム体17aとの距離、噴霧圧力、噴霧粒径等を調整する。ノズル7の個数は、これを1個としたが、真空容器9の容積や被処理除去液Ldの単位時間当たりの処理量等に合わせて、適宜増やすこともできる。
気体導入機構13は、リーク弁である。真空ポンプ11を駆動させて真空容器9内を減圧した状態でこのリーク弁を開放すると、蒸発促進用気体(本実施形態では空気)を真空容器9内へ吸引導入するようになっている。ここで、図1に示すリーク弁を設ける代わりに、ノズル7を介して蒸発促進用気体を真空容器9内に導入するように構成してもよい。リーク弁とノズル7の両者によって気体導入を行ってもよい。これらの場合のノズル7は、被処理除去液を噴霧する機能と気体導入機構13の機能を兼ね備えることになる。
再生・回収装置1によれば、貯留タンク3内に貯留されていた被処理除去液Ldは送液ポンプ5によって圧送されて真空容器9内のノズル7から噴霧される。一方、真空ポンプ11の働きにより真空容器9内は減圧され、これによって被処理除去液LdからVOCが真空蒸発する。被処理除去液Ldは噴霧によって霧状になっているので単に貯留してあるものに比べてその表面積が飛躍的に拡大している。霧状の被処理除去液Ldはやがて連続気泡フォーム体17aに到着してそのセル壁に付着する。セル壁に付着した被処理除去液Ldは、その表面積をさらに拡大する。拡大に拡大を重ねた被処理除去液Ldの表面積は膨大となる。これらと相まって、気体導入機構13を介した蒸発促進気体(空気)の導入が、真空蒸発の効率をよくする。すなわち、被処理除去液Ldの回収(再生除去液Lcへの転換)が効率よく行われる。被処理除去液Ldは、連続気泡フォーム体17aを通過(下降)しながら再生除去液Lcとなり、連続気泡フォーム体17a及び支持体17bを通過して滴下する。滴下した再生除去液Lcは排液機構15を介して真空容器9外へ排出され、再利用に供される。真空蒸発したVOCは真空ポンプ11に吸引され、その後、VOC処理機構19によって処理される。本実施形態のVOC処理機構19は、VOCを回収して再利用可能とする処理を行うようになっている。又、VOCの再利用が不要であれば、VOCを単に除去処理する。
気体導入機構13について付け加える。真空蒸発(空気流動真空蒸発)に際して気体導入機構であるリーク弁を介した空気を導入することにより、処理効率を高めることができる理由は、次の通りである。すなわち、VOCを含んだVOC除去液を再生させる従来の方法としては図2(a)に示す膜分離によるPV法(パーベーパレーション法)がある。しかし、この方法ではVOC除去液からのTolueneの回収率0.027%と非常に低い値となり、リアルタイムでのVOC除去液の再生は困難である。
数1に示したAntoineの式より各温度によるTolueneの飽和蒸気圧(Psat)を算出することができる。これより25℃におけるTolueneの飽和蒸気圧は3792Pa(28.45mmHg)と算出される。
まず、回収実験に用いた実験装置について説明する。図8に、空気流動真空蒸発法による除去液(DEHA)中Toluene分離回収の実験装置の概要と概観を示した。ステンレス製真空容器(45L)内にセットした多孔質PTFE膜セル10枚には、ガラス製の分注器を利用してTolueneを溶け込ませた除去液(DEHA)を均等に導入した。真空容器内をスクリュー型ドライ真空ポンプTDA-051(大晃機械工業(株)製、排気速度 700L/min)で減圧し、多孔質PTFE膜を境界面として、除去液(DEHA)からのToluene蒸発濃度の測定を行った。また、除去液が真空ポンプに入るのを防ぐためにEVトラップを設置した。Tolueneの測定方法は、真空ポンプから排気された試料ガスをTVOC計 PID VX500(Industrial Scientific Corporation製)を用いて行った。
排気ガス中トルエン平衡濃度(C)は、数9で表される。
空気流動真空蒸発法(真空蒸発法)において、除去液中のVOCの蒸発を効率良く行うには、真空容器内に多孔質PTFE膜セルを設置して使用するよりは、除去液を真空容器内で噴霧することが有利であることが判った。そこで、図11と図12に、噴霧ノズルを用いた除去液噴霧方式による除去液中のVOC分離回収の実験装置の概略を示した。
3 貯留タンク
5 送液ポンプ
7 ノズル
9 真空容器
11 真空ポンプ
13 気体導入機構
15 排液機構
17 霧トラップ
17a 連続気泡フォーム体(ポリウレタンフォーム)
17b 支持体
19 VOC処理機構
Ld 被処理除去液(VOC除去液)
Lc 再生除去液(VOC除去液)
Claims (7)
- VOC除去液中に含まれるVOCを除去してVOC除去液を再生・回収するVOC除去液再生・回収装置であって、
VOC除去液を噴霧するポンプ及びノズルと、
当該ノズルを内部に配した真空容器と、
当該真空容器内部を減圧してVOC除去液に含まれるVOCを真空蒸発させる真空ポンプと、
当該真空容器内に蒸発促進気体を導入する気体導入機構と、
当該真空容器から処理後のVOC除去液を排出する排液機構と、
を含めて構成してあるVOC除去液再生・回収装置。 - 前記真空容器内における前記ノズルと前記排液機構との間に、VOC除去液の少なくとも一部と接触し接触したVOC除去液の通過を妨げずに一時的に保持するトラップを配してある
ことを特徴とする請求項1記載のVOC除去液再生・回収装置。 - 前記トラップは、連続気泡フォーム体を含めて構成してある
ことを特徴とする請求項2記載のVOC除去液再生・回収装置。 - 当該真空ポンプには、排気に含まれるVOCを処理するVOC処理機構を接続してある
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか記載のVOC除去液再生・回収装置。 - VOC除去液中に含まれるVOCを除去してVOC除去液を再生・回収するVOC除去液再生・回収方法であって、
真空容器内においてVOC除去液を噴霧するとともに真空ポンプによって減圧し、さらに、蒸発促進気体を当該真空容器内に導入することによってVOC除去液に含まれるVOCを真空蒸発させる
ことを特徴とするVOC除去液再生・回収方法。 - VOC除去液の少なくとも一部を接触したVOC除去液の通過を妨げずに一時的に保持するトラップに噴霧する
ことを特徴とする請求項5記載のVOC除去液再生・回収方法。 - 前記トラップは、連続気泡フォーム体を含めて構成してある
ことを特徴とする請求項6記載のVOC除去液再生・回収方法。
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