JP2015044160A - 溶剤回収設備 - Google Patents
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Abstract
【課題】被処理ガスを発生する乾燥炉が複数設けられる場合であっても、設備コスト及び運転コストが増加することを抑制しつつ、被処理ガスから溶剤蒸気を分離回収することができる溶剤回収設備を提供する。【解決手段】溶剤回収設備1は、複数の乾燥炉から発生する被処理ガスG1を集約すると共に、被処理ガスを冷却することにより被処理ガスに含まれる溶剤蒸気を凝縮させて分離回収する1つの冷却回収部30と、乾燥炉の稼働数に応じた給気ガスの流量を設定すると共に、冷却回収部において被処理ガスを冷却する冷却部33,35,37,39を格納する容器31内の圧力値が設定圧力値よりも小さい場合には、先に設定された給気ガスの流量を増加させる調整を行い、容器の圧力値が設定圧力値よりも大きい場合には、先に設定された給気ガスの流量を減少させる調整を行う流量制御部51とを備える。【選択図】図1
Description
本発明は、電池生産に用いるNMP溶剤(N−メチル−2−ピロリドン)などの溶剤蒸気を含む被処理ガスから含有溶剤蒸気を分離回収する溶剤回収設備に関する。
NMP溶剤(N−メチル−2−ピロリドン)などの溶剤蒸気を含む被処理ガスから含有溶剤蒸気を分離回収する溶剤回収設備が知られている。特許文献1には、溶剤蒸気を含む被処理ガスを冷却することで、被処理ガスの含有溶剤蒸気を凝縮させて被処理ガスから分離回収する冷却回収部と、冷却後の被処理ガスを加熱することで被処理ガスの相対湿度を低下させる再熱器と、再熱器で加熱した被処理ガスに残存する溶剤蒸気を吸着剤に吸着させて吸着回収部と、被処理ガスの通風経路に再冷却器を設け、再熱器と再冷却器の間に冷熱回収用の熱媒Naを循環させる冷熱回収用熱媒循環路と、を設けた溶剤回収設備が開示されている。
しかしながら、上記従来の溶剤回収設備において、被処理ガスが発生する処理炉として複数の乾燥炉を設ける場合、個々に溶剤回収設備を設けたり、被処理ガスの処理容量を大きくしたりする必要があり、設備コスト及び運転コストが増大する。また、単に処理容量の大きくしただけでは稼働する乾燥炉が少ない場合には非効率な設備となってしまう。
そこで、本発明の目的は、被処理ガスを発生する乾燥炉が複数設けられる場合であっても、設備コスト及び運転コストが増加することを抑制しつつ、被処理ガスから溶剤蒸気を分離回収することができる溶剤回収設備を提供することにある。
本発明の一側面に係る溶剤回収設備は、乾燥炉内の被処理物を加熱乾燥させる際に発生する溶剤蒸気を含む被処理ガスから溶剤蒸気を分離回収する溶剤回収設備であって、乾燥炉に雰囲気調整用の給気ガスを供給する給気部と、複数の乾燥炉から発生する被処理ガスを集約すると共に、被処理ガスを冷却することにより被処理ガスに含まれる溶剤蒸気を凝縮させて分離回収する1つの冷却回収部と、冷却回収部における冷却後の被処理ガスに残存する溶剤蒸気を吸着材に吸着させることにより被処理ガスから溶剤蒸気を分離回収する吸着回収部と、乾燥炉の稼働数に応じた給気ガスの流量を設定すると共に、冷却回収部において被処理ガスを冷却する冷却部を格納する容器内の圧力値が設定圧力値よりも小さい場合には、先に設定された給気ガスの流量を増加させる調整を行い、容器の圧力値が設定圧力値よりも大きい場合には、先に設定された給気ガスの流量を減少させる調整を行う流量制御部と、を備える。
このような構成の溶剤回収設備では、複数の乾燥炉において発生する被処理ガスが1つの冷却回収部に集約されるので、個々の乾燥炉ごとに溶剤回収設備を設ける場合と比べ、設備コスト及び運転コストを抑制することができる。また、稼働する乾燥炉の数に応じて、必要最低限の範囲の給気ガスが供給されるので、運転コストを抑制することができる。更に、被処理ガスから溶剤蒸気の分離回収が行われる容器内の圧力値が設定圧力値よりも小さい場合には給気ガスの流量が多くなるように調整され、上記容器内の圧力値が設定圧力値よりも大きい場合には給気ガスの流量が小さくなるように調整されるので、容器内の圧力が最適に設定される。これにより、冷却部によって被処理ガスの温度を低下させる際の運転コストを低減させることができる。この結果、設備コスト及び運転コストを増大することを抑制しつつ、溶剤蒸気を分離回収することができる。
また、一実施形態において、吸着回収部から排出される処理済ガスを動力源として駆動する圧縮機によって吸入する気体を圧縮すると共に、圧縮した気体を給気部に供給する過給機を更に備えてもよい。
このような溶剤回収設備では、吸着回収部から排出される処理済ガスを有効に利用して、給気部に圧縮された気体を供給することができるので、給気部が乾燥炉に給気ガスを供給する際の運転コストを低減することができる。
本発明によれば、設備コスト及び運転コストが増加することを抑制しつつ、被処理ガスから溶剤蒸気を分離回収することができる。
以下、図面を参照して一実施形態に係る溶剤回収設備1について説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
図1は、一実施形態に係る溶剤回収設備を示す構成図である。ここでは、溶剤回収設備1が、リチウムイオン電池の生産施設に装備される例を挙げて説明する。すなわち、溶剤回収設備1は、金属箔に正極活物質層又は負極活物質層が塗工されて形成された電極(被処理物)を乾燥させる塗工乾燥炉10(10A〜10F)において発生する被処理ガスG1から溶剤含有蒸気(NMP溶剤の蒸気)を分離回収する。溶剤回収設備1は、主に、給気部20と、冷却回収部30と、流量制御部51と、吸脱着式の吸着回収部70と、過給機81とを備えている。
給気部20は、雰囲気調整用の給気ガスとして新鮮外気を含む調整用ガスAを塗工乾燥炉10A〜10F(以後、「塗工乾燥炉10」と称す。)へ供給する部分であり、給気ポンプ21と、防塵用のフィルタ23と、給気ガス予熱器25と、圧力計27とを有している。
給気ポンプ21は、後述する流量制御部51によって、塗工乾燥炉10の稼働数nに応じて設定される流量の調整用ガスAを、塗工乾燥炉10に供給するように制御される。また、給気ポンプ21は、後述するリザーブタンク(容器)31内の圧力値が設定圧力値よりも小さくなった場合には、先に設定された調整用ガスAの流量を増加させる調整が流量制御部51によって行われ、リザーブタンク31内の圧力値が設定圧力値よりも大きくなった場合には、先に設定された調整用ガスAの流量を減少させる調整が流量制御部51によって行われる。
本実施形態では、給気ポンプ21は、4台の給気ポンプ21A〜21Dからなる。給気ポンプ21は、稼働する給気ポンプ21A〜21Dの数を変えることにより、塗工乾燥炉10に供給する調整用ガスAの流量を調整する構成となっている。このような構成において調整用ガスAの流量を調整する場合には、選択的に給気ポンプを停止させるが、停止する給気ポンプ21A〜21Dの順番を順次入れ替えることにより、特定の給気ポンプ21A〜21Dの稼働が集中することを回避し、給気ポンプ21A〜21D全体の寿命を長くすることができる。
冷却回収部30は、塗工乾燥炉10から排出される被処理ガスG1を冷却することにより、溶剤含有蒸気を凝縮させて、被処理ガスG1から溶剤含有蒸気を分離回収する部分である。塗工乾燥炉10から排出される被処理ガスG1は、排出管を介して集約され、1つの冷却回収部30にポンプ65を介して送られる。冷却回収部30は、リザーブタンク(容器)31と、冷却器としての予冷器33、一次冷却器35、再冷却器37、及び二次冷却器39と、再熱器41と、受液パン45とを有している。
予冷器33、一次冷却器35、再冷却器37及び二次冷却器39は、リザーブタンク31内の空間であって被処理ガスG1の通風経路上に上流側から、予冷器33、一次冷却器35、再冷却器37、二次冷却器39、再熱器41の順番で配置されている。予冷器33、一次冷却器35、再冷却器37及び二次冷却器39は、被処理ガスG1を段階的に冷却する。予冷器33、一次冷却器35、再冷却器37及び二次冷却器39は、コイル式熱交換器とすることができる。また、予冷器33及び再冷却器37は温熱回収器を兼ねてもよい。
予冷器33は、給気ガス予熱器25との間で予冷用熱媒用の共通熱媒Nbを循環させることができる。一次冷却器35は、冷却塔47との間で一次冷却用熱媒としての冷却水Wを循環させることができる。二次冷却器39は、冷凍機49との間で二次冷却用の低温熱媒Cを循環させることができる。再熱器41は、再冷却器37との間で冷熱回収用の共通熱媒Naを循環させることができる。
受液パン45は、予冷器33、一次冷却器35、再冷却器37、及び二次冷却器39により冷却された結果、凝縮して落下する溶剤含有蒸気の凝縮液(即ち、液溶剤)を受け止める部分である。受液パン45で受け止められた凝縮液は、排液路45aを通じて回収容器45bに回収される。
再熱器41は、被処理ガスG1を加熱(再熱)して、後段にて詳述する吸着回収部70での残存溶剤蒸気の分離回収に先立ち、被処理ガスG2の相対湿度を低下させる。これにより、吸着回収部70の吸着ロータ(吸着剤)71における吸着剤層Xの溶剤蒸気に対する吸着効率を高めることができる。再熱器41も、コイル式熱交換器とすることができ、また、冷熱回収器を兼ねてもよい。
流量制御部51は、塗工乾燥炉10の稼働数n(n≦6)に応じた調整用ガスAの流量を設定する部分である。具体的には、流量制御部51は、塗工乾燥炉10の稼働数nが多いほど、塗工乾燥炉10に供給する調整用ガスAの流量が多くなるように給気ポンプ21を制御する。
また、流量制御部51は、リザーブタンク31内の圧力値が設定圧力値よりも小さい場合には、先に設定された調整用ガスAの流量を増加させるように調整を行い、リザーブタンク31内の圧力値が設定圧力値よりも大きい場合には、先に設定された調整用ガスAの流量を減少させる調整を行う部分でもある。具体的には、流量制御部51は、リザーブタンク31内の圧力値が設定圧力値よりも小さくなった場合には、塗工乾燥炉10の稼働数nに基づいて設定されている調整用ガスAの流量を今よりも多くするように給気ポンプ21を制御し、リザーブタンク31内の圧力値が設定圧力値よりも大きくなった場合には、塗工乾燥炉10の稼働数nに基づいて設定されている調整用ガスAの流量を今よりも小さくするように給気ポンプ21を制御する。なお、本実施形態の溶剤回収設備1では、リザーブタンク31内の圧力を給気ポンプ21の下流部に配置される圧力計27によって取得している。
図2は、流量制御部51の機能ブロック図である。図2に示すように、流量制御部51は、主にCPU(Central Processing Unit)53、ROM(Read OnlyMemory)54、RAM(Random Access Memory)55、操作盤56、外部記憶装置58、表示制御回路59、表示装置60、入力処理回路57、及び出力処理回路61を含んでいる。CPU53は、ROM54に格納されている圧力制御プログラムに従って流量制御部51の全体を制御する。ROM54は一般にEPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)が用いられるが、これに限らずEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)やフラッシュメモリを使用してもよい。RAM55は一般にDRAM(Dynamic Random Access Memory)が用いられるが、SRAM(StaticRandom Access Memory)やフラッシュメモリなどの不揮発性メモリを使用してもよい。
入力処理回路57は、各々の塗工乾燥炉10から送信される稼働状況の有無を示す信号である稼働信号が入力されると、バス62を介してCPU53、RAM55にその稼働信号を送る。出力処理回路61は、CPU53からバス62を介して送られた作動データを受けて作動電流に変換し、給気ポンプ21を作動させる。外部記憶装置58は、圧力計27によって測定されたリザーブタンク31内の圧力値などを記憶する。外部記憶装置58には一般的にハードディスクが用いられるが、プログラムやデータなどを記録可能な媒体に対してアクセス可能な装置を用いてもよい。このような装置には、例えばフレキシブルディスク装置や光磁気ディスク装置などがある。表示制御回路59は、CPU53からバス62を介して送られた表示データを受けて、表示装置60に対して現在のリザーブタンク31内の圧力値などの表示制御を行う。表示装置60には、CRT、液晶表示装置、LED表示装置などの表示装置を用いることができる。なお、上述した構成の流量制御部51がリザーブタンク31内の圧力を調整する処理手順については後段にて詳述する。
吸着回収部70は、冷却回収部30における冷却後の被処理ガスG2に残存する溶剤蒸気を吸着ロータ71に吸着させることにより被処理ガスG2から溶剤蒸気を分離回収する部分である。吸着回収部70は、通気性の吸着剤層Xをロータ回転方向に並べて配置した吸着ロータ71を備えている。吸着ロータ71を内装したケーシング73の内部は、冷却回収部30から導かれる被処理ガスG2を吸着ロータ71の吸着剤層Xに通過させる吸着域部73aと、高温の脱着用ガスH1を吸着ロータ71の吸着剤層Xに通過させる脱着域部73bとに区画されている。これにより、吸着ロータ71を回転させることで吸着ロータ71における吸着剤層Xを吸着域部73aと脱着域部73bとに交互に位置させることができる。
吸着域部73aでは、再熱器41によって加熱された被処理ガスG2を、吸着ロータ71の吸着剤層Xに通過させ、被処理ガスG2に残存する溶剤蒸気を、吸着剤層Xの吸着剤に吸着させて被処理ガスG2から分離回収する。吸着域部73aで残存溶剤蒸気を分離回収した後の被処理ガスは、処理済ガスG3として吸着回収部70から排出される。
脱着域部73bでは、吸着ロータ71の回転により移動させてくる、吸着域部73aにおいて剤蒸気が吸着された吸着剤層Xに対し高温の脱着用ガスH1を通過させることにより、吸着剤層Xに吸着した溶剤蒸気が脱着移行された脱着用ガスH2とする。脱着用ガスH2は、再び冷却回収部30に供給される。
過給機81は、吸着回収部70から排出される、溶剤蒸気が分離された処理済ガスG3を動力源として駆動する圧縮機によって吸入ガス(吸入気体)G5を圧縮し、塗工乾燥炉10に雰囲気調整用の給気ガスを供給する給気部20に圧縮ガスG6を供給する部分である。具体的には、過給機81は、吸着回収部70から排出される処理済ガスG3を用いてタービンを回転させ、この回転力により同軸にある圧縮機を回転させて吸入ガスG5を圧縮し、圧縮ガスG6の一部を給気部20に供給し、残りの圧縮ガスG6を屋外に排出する。吸入ガスG5を吸入する配管は、リザーブタンク31から接続され、途中に外気を取り込む吸入ポンプ83を有している。また、過給機81は、吸着回収部70からの処理済ガスG3の一部を脱着用ガスH1として、脱着用ガス加熱器などを介して吸着回収部70の脱着域部73bに供給し、残りを外気に排出する。
次に、主に図3を用いて、上述した構成の流量制御部51が、塗工乾燥炉10に供給する調整用ガスAの流量を調整する処理手順については詳細に説明する。図3は、調整用ガスAの流量を調整する処理手順を示したフローチャートである。図3に示す処理手順は、図2に示す流量制御部51においてROM54に格納されている流量制御プログラムをCPU51が実行することによって実現される。
図3に示すように、流量制御部51は、現在の塗工乾燥炉の稼働数nを取得し(ステップS1)、稼働数の取得結果に応じて塗工乾燥炉10に供給する調整用ガスAの流量値を設定する(ステップS2)。本実施形態の流量制御部51では、稼働する塗工乾燥炉10の数nがK(例えば、5〜6台)であれば、大流量の値(例えば、310〜380m3/分)を設定し(ステップS3)、稼働する塗工乾燥炉10の数nがL(例えば、3〜4台)であれば、中流量の値(例えば、165〜220m3/分)を設定し(ステップS4)、稼働する塗工乾燥炉10の数がM(例えば、1〜2台)であれば、小流量の値(例えば、50〜105m3/分)を設定し(ステップS5)、稼働する塗工乾燥炉10の数がN(例えば、0台)ならば、極小流量の値(例えば、15〜20m3/分)を設定する(ステップS6)。極小流量の値は、塗工乾燥炉10内が負圧とならないように維持する。
なお、本実施形態の溶剤回収設備1では、塗工乾燥炉10の稼働数がN(0台)の場合であっても、所定の流量(極小流量)の調整用ガスAを塗工乾燥炉10に供給する(フラッシング)。ここで、調整用ガスAの供給が全量停止、すなわち、全ての塗工乾燥炉10において調整用ガスAの流れが停止された場合には、配管内に塵埃などが堆積する。そして、調整用ガスAの供給を再開すると、これらの塵埃が塗工乾燥炉10に一気に送られ、塗工乾燥炉10内の製品に付着するおそれがある。本実施形態の溶剤回収設備1では、上記フラッシングを行うことで、このような不具合が発生することを回避することができる。
上記のようにして塗工乾燥炉10に供給する調整用ガスAの流量を設定した後(大、中、小及び極小流量)、リザーブタンク31内の設定圧力と、圧力計27によって測定されたリザーブタンク31内の圧力(実圧力値)とを比較し(ステップS7)、その比較結果に基づいて、塗工乾燥炉10に供給する調整用ガスAの流量を増減させる。すなわち、実圧力値が設定圧力値よりも小さい場合には、調整用ガスAの流量を増加させるように給気ポンプ21を制御する(ステップS8)。また、実圧力値が圧力設定値よりも大きい場合には、調整用ガスAの流量を減少させるように給気ポンプ21を制御する(ステップS9)。実圧力値と圧力設定値とが等しい場合には何もせず、すなわち、給気ポンプ21が乾燥炉10に供給する調整用ガスAの流量を現状の状態に維持する(ステップS9)。
なお、上述したガス流量及び図1に示すガス温度、触媒名などの記載は一例であり、これらに限定されるものではない。
上記実施形態の溶剤回収設備1では、複数の塗工乾燥炉10において発生する被処理ガスG1が1つの冷却回収部30に集約されるので、個々の塗工乾燥炉ごとに溶剤回収設備を設ける場合と比べ、設備コスト及び運転コストを抑制することができる。また、稼働する塗工乾燥炉10の数nに応じて、必要最低限の量の調整用ガスAが塗工乾燥炉10に供給されるので、運転コストを抑制することができる。更に、被処理ガスG1から溶剤蒸気の分離回収が行われるリザーブタンク31内の圧力値が設定圧力値よりも小さい場合には調整用ガスAの流量が多くなるように調整され、リザーブタンク31内の圧力値が設定圧力値よりも大きい場合には調整用ガスAの流量が小さくなるように調整されるので、リザーブタンク31内の圧力が最適に設定される。これにより、冷却部(予冷器33、一次冷却器35、再冷却器37、及び二次冷却器39)によって被処理ガスG1の温度を低下させる際の運転コストを低減させることができる。この結果、設備コスト及び運転コストを増大することを抑制しつつ、溶剤蒸気を分離回収することができる。
上記実施形態の溶剤回収設備1では、更に過給機81を備えている。このような溶剤回収設備1では、吸着回収部70から排出される処理済ガスG3を有効に利用して、給気部20に圧縮されたガスG6を供給することができるので、給気部20が塗工乾燥炉10に調整用ガスAを供給する際の運転コストを低減することができる。
以上、一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
上記実施形態の溶剤回収設備1では、複数の給気ポンプ21A〜21Dを備え、給気ポンプの稼働する数を調整することにより、調整用ガスAの流量を調整する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、1台の給気ポンプのみで構成し、バルブの開度を調整するなどして、調整用ガスAの流量の調整を行ってもよい。
上記実施形態の溶剤回収設備1では、6台の塗工乾燥炉10が設けられた例を挙げて説明したが、複数台あればよく、2台の塗工乾燥炉が設けられるような構成であってもよい。
上記実施形態の溶剤回収設備1では、吸着回収部として吸脱着式の吸着回収部70を例に挙げて説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、吸着ロータ71の吸着剤層Xに吸着した溶剤蒸気を脱着する機能を備えていなくてもよい。
上記実施形態の溶剤回収設備1では、吸入ポンプ83が、冷却回収部30と過給機81との間に設けられた例を挙げて説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、圧力計27が給気ポンプ21の下流側に配置される構成においては、吸入ポンプは、リザーブタンク31に設けられてもよい。
1…溶剤回収設備、10(10A〜10F)…塗工乾燥炉(乾燥炉)、20…給気部、21(21A〜21D)…給気ポンプ、25…給気ガス予熱器、27…圧力計、30…冷却回収部、31…リザーブタンク(容器)、33…予冷器(冷却部)、35…一次冷却器(冷却部)、37…再冷却器(冷却部)、39…二次冷却器(冷却部)、41…再熱器、45…受液パン、51…流量制御部、57…入力処理回路、58…外部記憶装置、61…出力処理回路、70…吸着回収部、71…吸着ロータ(吸着材)、73…ケーシング、73a…吸着域部、73b…脱着域部、81…過給機、83…吸入ポンプ、A…調整用空気、G1,G2…被処理ガス、G3…処理済ガス、G5…吸入ガス(吸入気体)、G6…圧縮ガス。
Claims (2)
- 乾燥炉内の被処理物を加熱乾燥させる際に発生する溶剤蒸気を含む被処理ガスから前記溶剤蒸気を分離回収する溶剤回収設備であって、
前記乾燥炉に雰囲気調整用の給気ガスを供給する給気部と、
複数の前記乾燥炉から発生する前記被処理ガスを集約すると共に、前記被処理ガスを冷却することにより前記被処理ガスに含まれる前記溶剤蒸気を凝縮させて分離回収する1つの冷却回収部と、
前記冷却回収部における冷却後の前記被処理ガスに残存する前記溶剤蒸気を吸着材に吸着させることにより前記被処理ガスから前記溶剤蒸気を分離回収する吸着回収部と、
前記乾燥炉の稼働数に応じた前記給気ガスの流量を設定すると共に、前記冷却回収部において前記被処理ガスを冷却する冷却部を格納する容器内の圧力値が設定圧力値よりも小さい場合には、先に設定された前記給気ガスの流量を増加させる調整を行い、前記容器の圧力値が前記設定圧力値よりも大きい場合には、先に設定された前記給気ガスの流量を減少させる調整を行う流量制御部と、
を備える、溶剤回収設備。 - 前記吸着回収部から排出される処理済ガスを動力源として駆動する圧縮機によって吸入する気体を圧縮すると共に、圧縮した気体を前記給気部に供給する過給機を更に備える、請求項1に記載の溶剤回収設備。
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