JP2014158991A - 吸着された揮発性有機化合物の脱着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工場等の作業現場において揮発性有機化合物を吸着した活性炭が充填されたカートリッジ１１を吸着設備から取り外して専用の脱着施設に搬入したものから揮発性有機化合物を効率よく脱着する。
【解決手段】前記搬入したカートリッジ１１を、予め内部が加熱された脱着室１にセットしてカートリッジ１１を外周面から加熱すると共に、カートリッジ１１に、脱着室１内に設けた熱交換器１４によって加熱されたキャリアガスを供給して脱着するようにすると共に、脱着室１を加熱した加熱媒体を予熱室６に供給して予熱室６を加熱するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、活性炭やゼオライト等の吸着材に吸着された揮発性有機化合物の脱着装置の技術分野に関するものである。

一般に揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Volatile Organic Compound）は、化学、塗装、印刷、薬品工場等の各種施設における溶媒、抽出、コーティング、脱脂洗浄工程等の各種工程で広く使用されている。例えば工業製品等の洗浄工程が行われる洗浄施設では、洗浄対象物や洗浄条件に適した各種の洗浄溶剤（有機化合物）が用いられている。この種の洗浄溶剤は、ガス化して施設外に排出される惧れがあるため、洗浄施設の排気経路には、排気中の溶剤ガスを除去する装置を設けることが要請される。
洗浄施設の排気から溶剤ガスを除去する装置としては、吸着材として例えば活性炭やゼオライトを用いるものが知られている。一般に、吸着材を用いる溶剤回収装置は、排気中の溶剤ガスを吸着材で吸着する吸着工程と、吸着材から溶剤を回収する脱着工程とを同じ装置で行うように構成されている（例えば特許文献１参照。）ため、下記に示すような問題点がある。
（１）装置が大型であり、設置スペースの確保が困難な場合がある。
（２）装置の構造が複雑であり、維持管理が難しい。
（３）装置が高価であり、中小企業規模の施設では採用が難しい。
（４）溶剤の回収（水蒸気脱着）に際して多量の廃水が発生するため、廃水処理設備が必要になる。
そこで、吸着材が充填されたカートリッジを溶剤使用施設において交換可能とし、揮発性有機溶剤を吸着した吸着材が充填されたカートリッジを、脱着専門の施設に回収集積し、該脱着専門施設において吸着材から揮発性有機溶剤を回収する回収システムが構築されている（特許文献２参照）。

特開２００３−８００１９号公報 特許第３７７３８０９号公報

ところで前記回収システムにおいて専門の脱着施設で揮発性有機溶剤を脱着して回収しようとするとき、特許文献１に示すように室温下で例えば過加熱蒸気をキャリアガスとして供給して脱着するようにした場合、カートリッジ内の吸着材を脱着温度（脱着しようとする揮発性有機化合物の沸点温度近辺）まで温度上昇させるのに時間がかかるため、どうしても脱着効率が低く、作業性が悪いという問題があり、ここに本発明の解決すべき課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、揮発性有機化合物が吸着された吸着材が充填されたカートリッジから揮発性有機化合物を脱着するための脱着装置であって、該脱着装置は、耐火性素材で形成され、室内にカートリッジがセットされる脱着室と、揮発性有機化合物を脱着するためキャリアガスをカートリッジに供給するキャリアガス供給手段と、キャリアガスから脱着されたガス状又はミスト状の揮発性有機化合物を液化回収する回収手段とを備えて構成され、脱着室内は加熱手段により加熱されていてカートリッジをカートリッジ外周面から加熱するものであることを特徴とする吸着された揮発性有機化合物の脱着装置である。
請求項２の発明は、脱着室を加熱する加熱手段は、ヒーターによる加熱、および／または脱着室に配管が施され、該配管に加熱媒体である過熱蒸気または加熱空気が供給されて加熱するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の吸着された揮発性有機化合物の脱着装置である。
請求項３の発明は、キャリアガスは、脱着室外から脱着室内に至るキャリアガス用配管を経由してカートリッジに供給されるものであり、脱着室内のキャリアガス用配管には、加熱された脱着室内の温度でキャリアガスを加熱するための熱交換器が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の吸着された揮発性有機化合物の脱着装置である。
請求項４の発明は、カートリッジを予熱するための予熱室がさらに設けられ、該予熱室には、脱着室を加熱した加熱媒体が供給されるよう配管されていて、予熱室の加熱をするように構成されていることを特徴とする請求項２または３記載の吸着された揮発性有機化合物の脱着装置である。
請求項５の発明は、予熱室を加熱した加熱媒体は、脱着が終了したカートリッジがある脱着室に供給されて該脱着終了脱着室を冷却するもの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脱着装置である。
請求項６の発明は、予熱室を加熱した加熱媒体は、該予熱室加熱媒体の温度が加熱手段により加熱する前の加熱媒体の温度より高い場合には加熱手段に循環供給され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脱着装置である。
請求項７の発明は、脱着終了脱着室内のカートリッジを冷却した加熱媒体は、該脱着終了脱着室冷却加熱媒体の温度が加熱手段により加熱する前の加熱媒体の温度より高い場合には加熱手段に循環供給されることを特徴とする請求項５記載の揮発性有機化合物の脱着装置である。

請求項１の発明とすることにより、カートリッジは、加熱雰囲気下の脱着室内において外周面から加熱されることになるため、カートリッジに充填される吸着材からの揮発性有機化合物の脱着が効率よく迅速に行われることになる。
請求項２の発明とすることにより、加熱媒体を用いて脱着室内の加熱を簡単にすることができる。
請求項３の発明とすることにより、カートリッジ内の吸着材を脱着するためのキャリアガスが、脱着室内に設けた熱交換器により脱着室内の熱を有効に利用して加熱されることとなって熱効率、脱着効率が高いものとなる。
請求項４の発明とすることにより、予め予熱されたカートリッジを用いての脱着となるため、より一層脱着効率を高めることができるが、予熱室の加熱が、脱着室を加熱した過熱蒸気または加熱空気を有効に利用してできるため、予熱室を加熱するための専用の加熱手段が不要になって一段と熱効率を高くすることができる。
請求項５の発明とすることにより、予熱室を加熱した加熱媒体が、さらに脱着を終了したカートリッジがある脱着室の冷却をすることになって熱効率をさらに高めることになる。
請求項６の発明とすることにより、予熱室を加熱した加熱媒体が、脱着室を加熱する加熱手段に循環供給されるため、一段と熱効率の高いものとなる。
請求項７の発明とすることにより、脱着を終了したカートリッジがある脱着室の冷却をした加熱媒体が加熱手段に循環供給されるため、一段と熱効率の高いものとなる。

揮発性有機化合物の脱着装置の回路図である。 脱着室の概略斜視図である。 第二の実施の形態を示す揮発性有機化合物の脱着装置の回路図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１、２において、１は脱着施設に設置される脱着室であって、該脱着室１は、耐火煉瓦等の耐火、耐熱性に優れた素材を用いて四側面１ａ、天井面１ｂ、床面１ｃからなる六面を有した箱状に構成されており、四側面１ａのうちの一つには開閉扉２が設けられている。床面１ｃの上面にはヒータ３が敷設される一方、開閉扉２を除いた三側面１ａおよび天井面１ｂの内面には一連状に連通した配管４が配設されている。該配管４は、脱着室１から二本の配管がそれぞれ貫通して室外に至り、そのうちの一方の室外配管４ａは、過熱蒸気や加熱空気（熱風）等の加熱媒体を発生する加熱媒体発生器５に接続されている。また他方の室外配管４ｂは、前記脱着室１と同じく形成された予熱室６に同じく設けた配管７に接続され、該配管７から室外に貫通する配管７ａは、前記加熱媒体発生器５に配管されていて、予熱室６を加熱した加熱媒体が加熱媒体発生器５に循環されるように構成されている。尚、８は一連の配管４、７に設けられるドレーン配管であり、該ドレーン配管８には、配管４、７内の圧力が予め設定された圧力を超えると開成して配管４、７内の加熱媒体を排出するドレーン弁（安全弁）９が設けられている。尚、脱着室１、予熱室６にはフアン１０が配設されていて、室内の空気攪拌をするようになっている。
そして加熱媒体発生器５から発生した加熱媒体は、配管４により脱着室１の室内温度を高くし、ヒータ３による加熱と相俟って例えば２００〜３００℃に加温できるようになっており、さらに配管７により予熱室６を例えば１５０〜２００℃に加温できるようになっている。

因みに、本発明を実施するにあたり、床面１ｃは耐火コンクリート等の耐火耐熱性がある床面をそのまま利用できるが、このようにしたときには脱着室１、予熱室６の移動ができないものとなる。また予熱室６は必ずしも必要はなく脱着室１だけでも本発明を実施することができ、さらに脱着室１、予熱室６の形状は箱型である必要はなく、例えば有天底円筒状であってもよい。さらには脱着室１、予熱室６の室内加熱はヒータのみによる加熱媒体のみによる加熱としてもよいことは勿論である。脱着室、予熱室に設けられる配管４、７は室内の壁面に設けたが、これに限定されるものでなく、例えば壁内に埋設することでも実施することができる。
また加熱手段を熱風発生器とした場合には、脱着室１、予熱室６に配管４、７を設けることなく、直接脱着室１、予熱室６の室内に供給するようにしてもよく、このようにした場合には、後述するキャリアガスを脱着室１内に供給された熱風とすることができ、そうした場合、熱交換器１４や空気供給装置１５は不要になる。

１１は工場等の作業現場の吸着設備に設置され、発生した揮発性有機溶剤を吸着した活性炭（吸着材）が充填されるカートリッジであって、該カートリッジ１１は、吸着設備から取り外されたものを車両等の運搬手段により脱着施設に搬送されたものであるが、該カートリッジ１１は、脱着室１および予熱室６にセットできるようになっている。
脱着室１には、カートリッジ１１の流入配管１１ａに接続される流入側配管１２と、流出配管１１ｂに接続される流出側配管１３とが設けられているが、流入側配管１２は、脱着室１に配した熱交換器１４を経由する状態で室外に至り、脱着施設に設けた空気供給装置（エアブロア）１５に接続されている。そして空気供給設備１５から供給された空気は、加熱された脱着室１において熱交換器１４で加熱されたものがキャリアガスとなってカートリッジ１１に供給され、揮発性有機化合物の脱着をするようになっており、そして該脱着された揮発性有機化合物を含有するキャリアガスは、流出側配管１３を経由して、冷却凝集する等して溶剤回収をする溶剤回収器１６に供給されるようになっている。因みにキャリアガスが空気である場合、酸素の存在により可燃性の揮発性有機化合物を脱着する際に自然発火して燃焼（爆発）してしまうという惧れがあり、その場合には窒素ガス等の不燃性ガスをキャリアガスとして用いることは勿論である。

因みにこの実施の形態のものでは、脱着室１において他方の室外配管４ｂは、予熱室６に至る前で分岐した配管１７が設けられているが、該分岐配管１７は、前記循環用配管１７ａに接続されており、そして一方の切換えバルブ１８を開成する一方、他方の切換えバルブ１８ａと更なる分岐配管１７ａに設けた切換えバルブ１８ｂとを閉成することで予熱室６の加熱ができるが、切換えバルブ１８、１８ｂを閉成する一方、切換えバルブ１８ａを開成することで予熱室６に加熱媒体を供給することなく加熱媒体を加熱媒体発生器５に循環供給できるようになっている。また、前記両切換えバルブ１８、１８ａを閉成し、分枝流路に設けた切換えバルブ１８ｂを開成することで、脱着室１を加熱した加熱媒体を外気に放出できるようになっている。また予熱室６を加熱した加熱媒体は、切換えバルブ１９を開成し、切換えバルブ１９ａを閉成することで加熱媒体発生器５に循環供給することができ、逆に切換えバルブ１９を閉成し、切換えバルブ１９ａを開成することで外気に放出することができるようになっている。

叙述の如く構成された本実施の形態において、工場等の溶剤使用施設において揮発性有機化合物を吸着した活性炭が充填されたカートリッジをトラック等の運搬車両で脱着施設に搬入し、該脱着施設で脱着をすることになる。それには、予め加熱媒体で加熱された脱着室１にカートリッジ１１をセットすると共に、流入配管１１ａを空気供給装置１５に接続することになるが、該セットされたカートリッジ１１は、すでに加熱されている脱着室１にセットされるため、すぐに外周面から加熱されることになってカートリッジ１１内の温度上昇が促進され、そして熱交換器１４で熱交換されて加熱されたキャリアガスがカートリッジ１１内に供給されることになって揮発性有機溶剤の活性炭からの脱着が効率よく行われることになる。
そして加熱媒体を過熱蒸気や加熱空気とした場合に、加熱源の供給が簡単で、効率の良い加熱ができることになる。

しかも揮発性有機化合物を脱着するためカートリッジ１１に供給されるキャリアガスは、脱着室１内に設けた熱交換器１４によって加熱されるため、外気温のキャリアガスが空気供給装置１５から供給されたとしても、効率の良い脱着がなされることになる。しかもキャリアガスの加熱は、脱着室１内の加熱された空気で行われることになるから、専用の加熱装置が不要になって効率の良い加熱ができることになる。

そのうえこのものでは、脱着室１を加熱した加熱媒体が、カートリッジ１１をセットして予熱することができる予熱室６に供給されて該予熱室６を加熱するための熱源となっているため、予熱室６を加熱するための専用の熱源供給装置が不要になって熱効率を高めることができる。
そして予熱室６を加熱した加熱媒体は、加熱媒体発生装置５で加熱する前の加熱媒体の温度よりも高い場合、加熱媒体発生装置５に循環供給されるため、加熱媒体発生装置５での加熱効率が高いものになって省エネルギーにも寄与できる。
さらに予熱室６での予熱が不要な場合には、予熱室６への加熱媒体の供給を停止し、脱着室をから排出された加熱媒体を分岐配管１７から循環用配管７ａに供給して加熱媒体発生器５に供給するようにすればよく、このようにすることで一段と熱効率を高めることができる。

本発明は、前記実施の形態に限定されるものでないことは勿論であり、例えば図３に示す第二の実施の形態のようにしても実施することができる。尚、第一の実施の形態と同じものについては同じ引出符号を用い、詳細は省略する。このものは、脱着が終了したカートリッジ１１がある脱着室（以下「終了脱着室」という。）２０がさらに設けられるものであり、このものは、予熱室６を予熱した加熱媒体で終了脱着室２０を冷却するべく配管されている。
そしてこのものでは、切換えバルブ２１を開成し、切換えバルブ２１ａ、２１ｂを閉成することで予熱室６を予熱した加熱媒体を終了脱着室２０に供給して該終了脱着室２０と該室内にある脱着後のカートリッジ１１を冷却することができるようになっている。このものにおいて、終了脱着室２０の冷却が不要の場合には、予熱室６を予熱した加熱媒体を、切換えバルブ２１、２１ｂを閉成し、切換えバルブ２１ａを開成することで加熱媒体発生装置５に循環供給する（この場合の予熱室６を加熱した加熱媒体の温度が、加熱媒体発生装置５により加熱する前の加熱媒体の温度よりも高い場合、熱効率を高くすることができる。）ことができ、また切換えバルブ２１、２１ａを閉成し、切換えバルブ２１ｂを開成することで外気に放出することができる。
さらに同様にして終了脱着室２０を冷却した加熱媒体を、切換えバルブ２２を開成し、切換えバルブ２２ａを閉成することで加熱媒体発生装置５に循環供給する（この場合の終了脱着室２０を冷却した加熱媒体の温度が、加熱媒体発生装置５により加熱する前の加熱媒体の温度よりも高い場合、熱効率を高くすることができる。）ことができ、また切換えバルブ２２を閉成し、切換えバルブ２２ａを開成することで外気に放出することができる。

本発明は、活性炭やゼオライト等の吸着材に吸着された揮発性有機化合物の脱着装置に利用することができる。

１ 脱着室
３ ヒータ
４ 配管
５ 加熱媒体発生器
６ 予熱室
７ 配管
１１ カートリッジ
１４ 熱交換器
１５ 空気供給装置
２０終了脱着室

Claims (7)

1. 揮発性有機化合物が吸着された吸着材が充填されたカートリッジから揮発性有機化合物を脱着するための脱着装置であって、該脱着装置は、耐火性素材で形成され、室内にカートリッジがセットされる脱着室と、揮発性有機化合物を脱着するためキャリアガスをカートリッジに供給するキャリアガス供給手段と、キャリアガスから脱着されたガス状又はミスト状の揮発性有機化合物を液化回収する回収手段とを備えて構成され、脱着室内は加熱手段により加熱されていてカートリッジをカートリッジ外周面から加熱するものであることを特徴とする吸着された揮発性有機化合物の脱着装置。
2. 脱着室を加熱する加熱手段は、ヒーターによる加熱、および／または脱着室に配管が施され、該配管に加熱媒体として過熱蒸気または加熱空気が供給されて加熱するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の吸着された揮発性有機化合物の脱着装置。
3. キャリアガスは、脱着室外から脱着室内に至るキャリアガス用配管を経由してカートリッジに供給されるものであり、脱着室内のキャリアガス用配管には、加熱された脱着室内の温度でキャリアガスを加熱するための熱交換器が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の吸着された揮発性有機化合物の脱着装置。
4. カートリッジを予熱するための予熱室がさらに設けられ、該予熱室には、脱着室を加熱した加熱媒体が供給されるよう配管されていて、予熱室の加熱をするように構成されていることを特徴とする請求項２または３記載の吸着された揮発性有機化合物の脱着装置。
5. 予熱室を加熱した加熱媒体は、脱着が終了したカートリッジがある脱着室に供給されて該脱着終了脱着室を冷却するもの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脱着装置。
6. 予熱室を加熱した加熱媒体は、該予熱室加熱媒体の温度が加熱手段により加熱する前の加熱媒体の温度より高い場合には加熱手段に循環供給され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脱着装置。
7. 脱着終了脱着室内のカートリッジを冷却した加熱媒体は、該脱着終了脱着室冷却加熱媒体の温度が加熱手段により加熱する前の加熱媒体の温度より高い場合には加熱手段に循環供給されることを特徴とする請求項５記載の揮発性有機化合物の脱着装置。

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