JP2015112561A - Ｖｏｃ除去装置、ｖｏｃ除去システム、ｖｏｃ除去方法およびｖｏｃ除去用除去液 - Google Patents

Abstract

【課題】 効率よく、かつ、エネルギー・コストを抑えながらＶＯＣ除去できるＶＯＣ除去装置およびＶＯＣ除去方法を提供する。【解決手段】 本発明は、ＶＯＣを含む被浄化ガスとＶＯＣ除去液とを接触させることにより被浄化ガスからＶＯＣを吸収除去するＶＯＣ除去装置に関する。ガス流路の途中に設けられた被浄化ガスとの接触面を有するトラップ機構と、当該トラップ機構の接触面を濡らすため、当該トラップ機構にＶＯＣ除去液を、供給する除去液供給機構と、が設けられている。当該トラップ機構は冷却機構によって冷却され、これにより、ＶＯＣ除去液のガス吸収温度が下がって効率よく、かつ、経済的にＶ０Ｃが吸収される。【選択図】図１

Description

本発明は、被浄化ガス中に含まれるＶＯＣ（揮発性有機化合物、揮発性有機塩素化合物も含む）を除去するためのＶＯＣ除去装置、ＶＯＣ除去システム、ＶＯＣ除去方法およびＶＯＣ除去液関するものである。

自動車や携帯電話等を塗装する塗装工場やグラビア印刷等を行う印刷工場、さらには、学校、オフィス、一般家庭等において、各種の燃料や溶剤等が使用されている。これら燃料や溶剤等から、ＶＯＣが発生する。ＶＯＣは大気汚染や健康被害をもたらす浮遊粒子状物質や光化学オキシダントの原因の一つとされており、その削減は重要な課題とされている。

そこで、ＶＯＣを除去するためのとして、出願人は、特許文献１に記載されたＶＯＣ除去装置（以下、「第１従来装置」という）を提案した。第１従来装置は、被浄化ガスを通過させるガス流路内に、トラップとなる連続気泡フォーム体を配し、このトラップにＶＯＣ除去液を噴霧するように構成されている。連続気泡フォームが選択された理由は、総面積が広大となるその気泡外壁を有するからである。噴霧されたＶＯＣ除去液は、連続気泡フォーム体の気泡外壁に付着し、このとき通過する被浄化ガスに含まれるＶＯＣと効率よく接触する。この広範囲にわたる接触が、第１従来装置による高効率ＶＯＣ除去を実現するのである。

また、非特許文献１には、加圧深冷 吸引したガスをコンプレッサーで加圧し、水冷および深冷凝縮器により冷却・液化させるＶＯＣ除去装置（以下、「第２従来装置」という）が開示されている。

特開２０１１−８３６８６号公報 平成１６年度 環境技術実証モデル事業 ＶＯＣ処理技術分野（ジクロロメタン等有機塩素系脱脂剤処理技術） 実証試験結果報告書 http://www.env.go.jp/policy/etv/pdf/list/h16/02_f_1.pdf

前掲の第１従来装置は、効率よくＶＯＣを除去できるものの、改良の余地が全くないわけではない。特に、昨今は、たとえば揮発性有機塩素化合物（ＶＯＣＣ）を効率よく除去すべきとする要請がますます高まっているので、その要請に応えるための改良が望まれている。この点、第２の従来装置は、このＶＯＣＣを除去するための装置であるが、ンプレッサーで加圧し、水冷および深冷凝縮器により冷却・液化する必要があるため、装置が複雑化してしまうという欠点がある。さらに、ＶＯＣを凝縮除去するため、スケールアップしたときの膨大なエネルギー・コストを考慮すると、必ずしも現実的な方法とはいえない。

本発明が解決しようとする課題は、第１従来装置が有する利点を損なうことなくさらにＶＯＣ除去効率を高め、その一方で、第２従来装置のように複雑化することなくエネルギー・コストの低いＶＯＣ除去装置、ＶＯＣ除去システム、ＶＯＣ除去方法、さらに、ＶＯＣ除去用除去液を提供することにある。

上記目的を達成するために発明者は、次項以下に述べる構成を採用した。なお、いずれかの請求項記載の発明を説明するに当って行う用語の定義等は、その記載順や発明カテゴリーの違いに関わらず性質上可能な範囲において他の請求項記載の発明にも適用があるものとする。

（請求項１記載の発明の特徴）
請求項１記載の発明に係るＶＯＣ除去装置（以下、適宜「請求項１の装置」という）は、ＶＯＣを含む被浄化ガスとＶＯＣ除去液とを接触させることにより被浄化ガスからＶＯＣを除去するＶＯＣ除去装置である。請求項１の装置は、被浄化ガスを、通過方向に通過させるガス流路と、当該ガス流路の途中に設けられた、通過する被浄化ガスとの接触面を有するトラップ機構と、当該トラップ機構の接触面の少なくとも一部を濡らすため、当該トラップ機構にＶＯＣ除去液を供給する除去液供給機構と、を備え、当該トラップ機構は、少なくとも部分的に金属又は高伝熱性部材から構成され、当該トラップ機構を冷却する冷却機構が設けられ、当該冷却機構による当該トラップ機構の冷却により、当該トラップ機構の接触面を濡らすＶＯＣ除去液を冷却するように構成されていることを特徴とする。上記構造に加え、再利用に供するため、使用済みＶＯＣ除去液の回収機構を設けておくことが好ましい。ＶＯＣ除去液にも何ら制限はないが、たとえば、テトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧＤＭＥ）又はトリプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＴＰＧＭＥ）、その他の高沸点グリコールを含むＶＯＣ除去用除去液などを公的に用いることができる。被浄化ガスの通過方向に何ら制限はなく、設計者の裁量にゆだねられる。冷却機構は、ＶＯＣ除去液を冷却可能なすべての機構の総称であり、その設置は除去塔の内部又は外部のいずれか一方もしくは双方でもよい。

請求項１の装置によれば、ガス流路の途中に設けることによってガス流路を通過方向に通過する被浄化ガスからＶＯＣを吸収除去することができる。すなわち、トラップ機構内を通過する被浄化ガスは、トラップ機構の接触面を濡らす（付着する）ＶＯＣ除去液と接触する。接触によって被浄化ガスに含まれるＶＯＣが吸収除去される。このときのＶＯＣ除去液は、冷却機構によって冷却されたトラップ機構によって間接的に冷却されている。冷却によりガス吸収温度が下がりＶＯＣ除去液のヘンリー定数（Ｈ）が小さくなるので、効率の良い除去が実現する。

（請求項２記載の発明の特徴）
請求項２記載の発明に係るＶＯＣ除去装置（以下、適宜「請求項２の装置」という）は、請求項１の装置であって、前記トラップ機構には、ＶＯＣ除去液で濡らす面積を拡大するためのフィン構造が設けられていることを特徴とする。

請求項２の装置によれば、請求項１の装置の作用効果に加え、フィン構造が備わることにより、ＶＯＣ除去液で濡らす面積が増え、その分、被浄化ガスとの接触面積が増え吸収除去が効率よく行われる。

（請求項３記載の発明の特徴）
請求項３記載の発明に係るＶＯＣ除去装置（以下、適宜「請求項３の装置」という）は、請求項２の装置であって、前記フィン構造は、通過方向に沿って互いに所定間隔を隔てて横方向に並列配置された複数のフィン板を含めて構成され、前記冷却機構は、当該複数のフィン板と熱伝導接触する少なくとも１本の冷却管と、当該冷却管内に冷媒を循環供給する冷媒供給機構を含めて構成され、前記除去液供給機構は、前記フィン構造に対し、被浄化ガスの通過方向からみた上流側もしくは下流側からＶＯＣ除去液を供給するように構成されていることを特徴とする。

請求項３の装置によれば、請求項は２の装置の作用効果に加え、隣接するフィン板間を被浄化ガスが通過方向に通過する。除去液供給機構が供給するＶＯＣ除去液は、フィン板の両面（接触面）に到達しそこを濡らす。ここで、各フィン板は冷却管を介して冷却されているので、フィン板両面を濡らすＶＯＣ除去液も同様に冷却される。このＶＯＣ除去液は、自重その他の作用で下方へ移動し、やがて、使用済みＶＯＣ除去液としてトラップ機構下方へ落下する。この落下に合わせ新しいＶＯＣ除去液を供給すれば、各フィン板両面は、常に新しいＶＯＣ除去液で濡れているので、高効率でＶＯＣの吸収除去ができる。

（請求項４記載の発明の特徴）
請求項４記載の発明に係るＶＯＣ除去装置（以下、適宜「請求項４の装置」という）は、請求項３の装置であって、前記トラップ機構が被浄化ガスの通過方向に沿って多段（たとえば、２段）設置されていることを特徴とする。

請求項４の装置によれば、請求項は３の装置の作用効果に加え、トラップ機構の多段設置により、トラップ機構の接触面の総面積が大きくなった分、被処理ガスとＶＯＣ除去液が出会う機会が増えＶＯＣの除去効率を高めることができる。多段とする分だけ単一段を大型化すれば同じく接触面の総面積を大きくすることができるが、それでは総重量が重くなりすぎるし、大きなものを一つ作るより比較的小さなものを複数作るほうが作りやすいという利点がある。また、ＶＯＣ除去液の噴霧方向は、被浄化ガスの通過方向に対し上流側と下流側のいずれでもＶＯＣの除去効果が得られることは前述した。その一方、ＶＯＣ除去液の噴霧方向に対し下流側からＶＯＣ除去液を供給すると、上流側からの供給に比べＶＯＣ除去液の量を増やさずに除去効率を高めることができる。この点は、後述する実施例の中で詳述する。

（請求項５記載の発明の特徴）
請求項５記載の発明に係るＶＯＣ除去装置（以下、適宜「請求項４の装置」という）は、請求項１ないし４いずれかの装置であって、前記除去液供給機構は、噴霧ノズルを介してＶＯＣ除去液を供給するように構成されていることを特徴とする。

請求項５の装置によれば、請求項１ないし４いずれかの装置の作用効果に加え、噴霧ノズルを介して供給されたＶＯＣ除去液は、霧状になっているので、それだけで被浄化ガスとの接触の機会が増大する。さらに、霧状のＶＯＣ除去液は、トラップ機構の隅々まで届きやすく、したがって、トラップ機構の接触面を効率よく濡らし、ＶＯＣの高効率な吸収除去に大きく貢献する。

（請求項６記載の発明の特徴）
請求項６記載の発明に係るＶＯＣ除去装置（以下、適宜「請求項６の装置」という）は、請求項１ないし５いずれかの装置であって、前記ＶＯＣ除去液は、テトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧＤＭＥ）又はトリプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＴＰＧＭＥ）を含む除去液であることを特徴とする。

請求項６の装置によれば、請求項１ないし５いずれかの装置の作用効果に加え、ＶＯＣ除去液としてテトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧＤＭＥ）又はトリプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＴＰＧＭＥ）を含む除去液を用いることにより、ＶＯＣの中でもとりわけ除去が困難とされてきたジクロロメタン（ＤＣＭ）やトリロロエチレン（ＴＣＥ）をも効率よく吸収除去できる。テトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧＤＭＥ）及びトリプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＴＰＧＭＥ）の用途は溶剤であることが知られているが、本願発明者は、これらをＶＯＣ除去液として使用可能であることを見出した。請求項６の装置は、この知見に基づいて構成されており、ジクロロメタン、トリクロロエチレンでさえも除去可能である。この点については、後述する実施例等において詳細に説明する。

（請求項７記載の発明の特徴）
請求項７記載の発明に係るＶＯＣ除去方法（以下、適宜「請求項７の方法」という）は、ＶＯＣを含む被浄化ガスとＶＯＣ除去液を接触させることにより被浄化ガスからＶＯＣを除去するＶＯＣ除去方法において、当該ＶＯＣ除去液は、テトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧＤＭＥ）又はトリプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＴＰＧＭＥ）を含む除去液であることを特徴とする。

請求項７の方法によれば、ＶＯＣ除去用除去液としてテトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧＤＭＥ）又はトリプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＴＰＧＭＥ）を含むＶＯＣ除去用除去液用い、ＶＯＣの中でもとりわけ除去が困難とされてきたジクロロメタン（ＤＣＭ）をも効率よく吸収除去できる。詳細な説明は、後述する実施例等において行う。

（請求項８記載の発明の特徴）
請求項８記載の発明に係るＶＯＣ除去方法（以下、適宜「請求項８の方法」という）は、請求項７の方法であって、前記ＶＯＣ除去液のガス吸収温度を、被浄化ガスの温度以下まで冷却することを特徴とする。

請求項８の方法によれば、請求項７の方法の方法において、冷却によりガス吸収温度が下がりＶＯＣ除去液のヘンリー定数（Ｈ）が小さくなるので、より効率の良い除去を実現することができる。

（請求項９記載の発明の特徴）
請求項９記載の発明に係るＶＯＣ除去用除去液（以下、適宜「請求項９の除去液」という）は、テトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＰＧＭＥ）又はトリプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＴＰＧＭＥ）を含む除去液であることを特徴とする。

請求項９の除去液によれば、グリコールジメチルエーテル（ＴＰＧＭＥ）又はトリプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＴＰＧＭＥ）又はトリプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＴＰＧＭＥ）を含むＶＯＣ除去用除去液を用い、ＶＯＣの中でもとりわけ除去が困難とされてきたジクロロメタン（ＤＣＭ）をも効率よく吸収除去することができる。

（請求項１０記載の発明の特徴）
請求項１０記載の発明に係るＶＯＣ除去システム（以下、適宜「請求項１０のシステム」という）は、請求項１ないし５いずれか記載のＶＯＣ除去装置が直列に多段接続され、先頭から最後尾まで被除去ガスが通貫するように構成されていることを特徴とする。

請求項１０のシステムによれば、多段接続されたことにより、通貫通過する被処理ガスとＶＯＣ除去液の接触機会が増え、されに、それぞれのトラップでＶＯＣ除去液が冷却されるので、総体としてきわめて効率の良いＶＯＣ除去ができる。

本発明によれば、効率よく、かつ、エネルギー・コストを抑えながらＶＯＣ除去できるＶＯＣ除去装置およびＶＯＣ除去方法を提供することができる。さらに、スケールアップにも対応可能である。テトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧＤＭＥ）又はトリプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＴＰＧＭＥ）を含む除去液を用いれば、ＶＯＣの中でもとりわけ除去が困難とされてきたジクロロメタン（ＤＣＭ）やトリロロエチレン（ＴＣＥ）をも効率よく吸収除去できる。

ＶＯＣ除去装置の概略正面図である。 トラップ機構のフィン板群の仕様を示す図表である。 ＶＯＣＣの物理的性状と日米における空気中の許容濃度を示す図表である。 活性炭繊維フィルターを用いた排気ガス中のＶＯＣＣの除去効率を示す図表である。 ジクロロメタンの各除去液に対するヘンリー定数（Ｈ）の計算値を示す図表である。 排気ガス中ＤＣＭの理想除去効率と温度との関係を示す図表である。 ＤＣＭ／ＴＥＧＤＭＥ系のヘンリー定数及び理想除去効率と温度との関係を示す図表である。 ＴＣＥ／ＴＥＧＤＭＥ系のヘンリー定数及び理想除去効率と温度との関係を示す図表である。 多段トラップを有するＶＯＣ除去装置の概略図である。 ＶＯＣ除去システムを示す概略図である。 ＶＯＣシステムでのＩＰＡ除去効率の実験結果を示す図表である。 ＶＯＣ除去システムでのＩＰＡ除去効率の実験結果を示す図表である。

ここで、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下、適宜「本実施形態」という）について説明する。図１に示すＶＯＣ除去装置１は、ＶＯＣを含む被浄化ガスとＶＯＣ除去液とを接触させることにより被浄化ガスからＶＯＣを吸収除去する装置である。ＶＯＣ除去装置１は、本発明に係るＶＯＣ除去方法実施のために好適である。

（ＶＯＣ除去装置の概略構造）
ＶＯＣ除去装置１は、ガス流路２を内部に有する除去塔３と、除去塔３の内部に配したトラップ構造５と、除去塔３の下方領域に設けた除去液受け槽６と、噴霧する除去液を貯留する除去液貯留槽９と、除去液Ｌを噴霧する除去液供給機構１１と、から基本構成してある。好ましい実施形態として、上記構成に加え、除去液受け槽６で受けた使用済み除去液を再生して除去液貯留槽９へ送る除去液再生機構（図示を省略）を設けておくとよい。使用済み除去液を回収し再生・再利用を図ることにより、真に環境保全に寄与することができるからである。なお、ＶＯＣ除去装置１は、被浄化ガスＧを除去塔３の上部から注入し、下部から排気するように構成されている。これとは逆であることを妨げないが、本実施形態では、したがって、ＶＯＣ除去装置１内の被浄化ガスＧの通過方向は、図１の上から下方向になる。

（除去塔の構造）
除去塔３は、上端と下端がそれぞれ先細りする筒状の形状に構成され、図示を省略した保持構造によって起立状態が保たれている。除去塔３の断面形状は特に限定する趣旨ではないが、本実施形態では、除去液Ｌを万遍なくいきわたらせるため、噴霧ノズル１５の噴霧域の形状に合わせ円形に構成されている。除去塔３の高さ方向ほぼ中央部には、トラップ機構５が内壁に気密状態で固定されている。内壁に対して気密になっているのは、ガス流路２内を通過する被浄化ガスＧのすべてが、トラップ５内を通過するようにするためである。

（トラップ機構と冷却機構の構造）
トラップ機構５は、互いに所定間隔を隔てて並列配置された複数のフィン板５ａを主部材とするフィン構造が構成されている。隣接するフィン板５ａ間が被浄化ガスの通過路になる。各フィン板５ａの両面は、被浄化ガスＧと接触する接触面となる。本実施形態の各フィン板５ａは、２０ｃｍ×２０ｃｍの厚さ１ｍｍの矩形アルミ板で構成され、本実施形態では１００枚を隙間２ｍｍの間隔でそれぞれ被処理ガスＧの通過方向に沿って配置されている。その他の仕様は、図２に示す通りである。この構造から、被浄化ガスＧと接触する面（接触面）の総面積は１６．２ｍ²まで拡大する。各フィン板５ａは、これらを厚み方向に貫く複数（単数の場合もある。本実施形態では１４４本）の冷却管７ａによって支持されている。冷却管７ａの中には図外から送液される冷媒が循環するように構成されている。冷媒は冷却管７ａを介してフィン板５ａを冷却し、冷却されたフィン板５ａは、接触面を濡らすＶＯＣ除去液Ｌを冷却する。図２に示す仕様のトラップ機構５であれば、除去液Ｌを5℃前後まで冷却することができる。なお、上記した冷却管７ａと冷媒７ｂ、さらに、冷媒７ｂを冷却する冷却装置（図示を省略）を併せたもので、本実施形態における冷却機構６を構成する。本実施形態では採用していないが、トラップ機構５との間で冷却負担を分担する等の目的で冷却塔３の外でＶＯＣ除却液を予備冷却するための予備冷却装置を設置することも可能である。この場合の予備冷却装置は、冷却機構６の一部を構成することになる。なお、図１では、見やすくするため、トラップ板５ａの形状や枚数、さらに、冷却管７ａの太さや本数等を、実際と異なって表現してある（図９で同じ）。

上記したトラップ機構５の構造は、自動車などで使用するラジエターと構造的に似ている。ラジエターは、たとえば、自動車エンジンのウォータージャケットを循環する冷却用水の熱を発散させるための装置である。トラップ機構５は、熱交換という点で自動車ラジエターと共通する。しかし、フィン板の接触面を濡らしているＶＯＣ除去液の冷却のための冷媒を循環させるトラップ機構と、エンジン冷却で得た熱の発散ため冷却用水を循環させるラジエターとでは、熱移動方向が真逆である。しかし、冷媒や大きさ等との関係から十分な冷却能力を持ち、除去塔３への取り付けが可能であるなら、場合によっては既存の、自動車ラジエターを、トラップ機構５に流用することも考えられる。また、中古ラジエターを流用できれば、リサイクルを通した環境保全に大きな貢献となる。

本実施形態では、フィン板５ａをアルミニウム板で構成したが、十分な伝熱性や耐久性、さらに、除去液Ｌに対する濡れ性等が備わるなら、アルミニウム以外の金属や、高伝熱性のセラミックや炭素繊維（CFRP）等の素材を使用することもできる。接触面の面積を極端に減らさなければ、フィン板５ａの形状も自由に選択してよい。また、トラップ機構５を、上述したフィン板５ａによって構成する代わりに、たとえば、金属ウール、細い金属線を丸めてなる金属たわしに類似する形態のものを用い、その形態に合わせた冷却機構を併設する構成もある。

（除去液供給機構の構造）
除去液供給機構１１は、除去液貯留槽９に貯留してある除去液Ｌを送液する送液ポンプ１３と、送液ポンプ１３によって送られた除去液Ｌを除去塔３内で噴霧する噴霧ノズル１５と、により概略構成されている。図１に示すように噴霧ノズル１５は、被浄化ガスＧの通過方向からみたトラップ機構５の上流側に配されており、したがって、除去液Ｌの噴霧方向と被浄化ガスＧの通過方向が順方向となる。除去液供給機構１１の設計にあたり、噴霧した除去液Ｌがトラップ機構５のフィン板５ａ間に入り込み、それらの接触面を十分に濡らせるように、噴霧角や噴霧圧、除去液Ｌの粒径、さらに、噴霧方向と順方向に流れる被浄化ガスＧの風圧や脈流の有無や程度等を総合的に考慮することが、ＶＯＣを高効率除去するためにきわめて重要である。ＶＯＣ除去の効率が悪いと、大量の除去液Ｌが必要となるとともに、使用済みの除去液Ｌの量を不必要に増量してしまうからである。除去液Ｌの使用量の多少は、ＶＯＣ除去装置１のランニングコストに大きく影響するし、使用済み除去液Ｌの再生負担も増大させることになる。図１に示す噴霧ノズル１５の個数は、これを１個としたが、除去塔３の容積や被処理ガスＧの処理量等に合わせて、適宜増やすこともできる。さらに、ノズル噴霧以外の方法を用いた除去液Ｌの供給を妨げるものでないことはいうまでもない。

（ＶＯＣ除去液）
除去液Ｌは、除去しようとするＶＯＣの種類に合わせ適宜選択することになるが、除去液に対して求められる要素として、ＶＯＣの吸収率が高く、同じく吸収容量が多く、毒性がないこと、がまず挙げられる。さらに、安価であり高沸点（低揮発性）であること、分解しにくく安定であること、加えて、粘性が小さく流れやすいことも、好ましいとされる除去液に求められる要素である。本実施形態では、まず、除去液の選択を行う。

図３は、７種類の揮発性有機塩素化合物（ＶＯＣＣ）の物理化学的性状と、日米における空気中の許容濃度を示す。この中の、たとえばジクロロメタンは、様々な分野で洗浄剤として使用され、沸点が４０℃と低く、極めて蒸発しやすい物質であり、許容濃度は５０ｐｐｍに設定されている。図４は、活性炭繊維フィルターを用いた排気ガス中揮発性有機塩素化合物（ＶＯＣＣ）の除去効率を示した。沸点の高いトリクロロエチレン（ＴＣＥ）、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）は、活性炭等の吸着剤で除去できるが、沸点の低いジクロロメタン（ＤＣＭ）は、活性炭ではほとんど吸着除去できないことが分かる。

そこで、発明者は、ＶＯＣ除去装置１に用いて効率よくジクロロメタン等の揮発性有機塩素化合物を除去可能な除去液Ｌを開発するため繰り返し実験を行った。その結果、ジクロロメタン(ＤＣＭ)を効率よく吸収し（最低６０％以上、好ましくは８０％以上の除去率）、使用済み後の再生処理を考慮し、最適な除去液Ｌを選択するため、１９種類の高沸点グリコール系溶剤について、（１）ＤＣＭ対する溶解性（ヘンリー定数(H)）、（２）沸点、（３）安全性・有害性、（４）粘度、（５）価格等を検討した結果、テトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧＤＭＥ）又はトリプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＴＰＧＭＥ）が最適であることを見出した。ジクロロメタンの各除去液に対するヘンリー定数（Ｈ）の計算値は、図５に示すとおりである。

さらに、発明者は除去効率と温度との関係を考察した。図６から明らかな様に、ガス吸収温度が低くなるとヘンリー定数(H)は小さくなり、ガス吸収温度５℃の場合、排気ガス中ＤＣＭ除去効率は７３．８％に上昇する（排気ガス風量：１ｍ³／ｍｉｎ、除去液噴霧流量：１Ｌ／ｍｉｎ、並流条件）。従って、溶剤でＤＣＭを吸収除去する場合、ガス吸収温度を低くすることは、排気ガス中ＤＣＭ除去効率を高める上で有利であることが分かった。

ＶＯＣ除去装置１を用いて、排気ガス中ジクロロメタンとトリクロロエチレンの除去効率を測定した結果を図７および図８にそれぞれ示す。

（ジクロロメタンの除去効率の測定）
テトラエチレングリコールジメチルエーテルを含むＶＯＣ除去液を、除去液Ｌとして使用し、除去液温度５℃で噴霧ノズル１５から噴霧した。このとき、被浄化ガスＧ（排気ガス）の通過方向と噴霧した除去液Ｌの移動方向は同じである。この場合、被浄化ガスＧの通気流量１ｍ³／ｍｉｎ、除去液Ｌの噴霧流量０．９７Ｌ／ｍｉｎの条件では、被浄化ガスＧの入口温度２９．１℃が、トラップ機構５（フィン板５ａ）の出口温度２．３℃となった。トラップ機構５のフィン板５ａの冷却作用により、被浄化ガスＧと除去液Ｌとも十分に冷やされ、５℃以下となった。

図７に示すように、排気ガス中ジクロロメタン(ＤＣＭ)濃度約２４０ｐｐｍで、ジクロロメタンの除去効率は７４．８％となり（５℃でのＤＣＭの理想除去効率７３．８％）、十分に効率良く排気ガス中ジクロロメタンを除去できることが確認できた。また、除去液Ｌの温度２０℃で噴霧した場合、被浄化ガスＧの通気流量１ｍ³／ｍｉｎ、除去液Ｌの噴霧流量０．９４Ｌ／ｍｉｎの並流条件では、被浄化ガスＧの入口温度２７．３℃が、トラップ機構５の出口温度５．３℃となった。被浄化ガスＧ中ジクロロメタン濃度約２６０ｐｐｍで、ジクロロメタンの除去効率は６９．２％となった。

（トリロロエチレンの除去効率の測定）
上記同様にＶＯＣ除去液Ｌとしてテトラエチレングリコールジメチルエーテルを含むＶＯＣ除去用除去剤を、除去液Ｌとして使用し、除去液温度５℃で噴霧した場合、被浄化ガスＧの通気流量１ｍ³／ｍｉｎ、除去液Ｌの噴霧流量１Ｌ／ｍｉｎの並流条件では、排気ガス入口温度２５．２℃が、冷却フィン出口温度１．９℃となった。冷却フィンにより、被浄化ガスＧと除去液Ｌとも十分に冷やされ、５℃以下となった。図８に示すように、被浄化ガスＧ中のトリクロロエチレン濃度約５１６ｐｐｍで、トリクロロエチレンの除去効率は７９．７％となり（５℃でのＴＣＥの理想除去効率８０％）、十分に効率良く排気ガス中トリクロロエチレンを除去できることが確認できた。

上記の実験結果から、排気ガス中ＤＣＭとＴＣＥの除去効率の測定値は、理想除去効率とほぼ一致し、今後は、スケールアップの装置設計が十分に行えることがわかった。

（トラップ機構の多段化）
図９には、先に述べたＶＯＣ除去装置１の変形例であるＶＯＣ除去装置５１が示されている。ＶＯＣ除去装置１のトラップ機構は１段であった点で、多段（ここでは、２段）のトラップ機構を有するＶＯＣ除去装置５１と異なる点である。

ＶＯＣ除去装置５１は、ガス流路５２を内部に有する除去塔５３と、被浄化ガスＧの通過方向に沿って２段のトラップ機構５５ａ、５５ｂが設けられている。トラップ機構５５ａ、５５ｂは、詳細な説明は省略するが、いずれもトラップ機構５と同じ基本構造を持つ。除去液Ｌは、噴霧ノズル５７から噴霧される。ここで、被浄化ガスＧ（排気ガス）中からＶＯＣＣ９０％以上の除去効率を目指すため、トラップ機構を２段化した。トラップ機構を多段化した理由は、多段とする分だけ単一段を大型化すれば同じく接触面の総面積を大きくすることができるが、それでは総重量が重くなりすぎるし、大きなものを一つ作るより比較的小さなものを複数作るほうが作りやすいという利点があるからである。

除去液Ｌの噴霧方向は、被浄化ガスＧの通過方向に対し上流側と下流側のいずれでもＶＯＣの除去効果が得られることはＶＯＣ除去装置１の場合と異ならない。その一方、除去液Ｌの噴霧方向に対し下流側からＶＯＣ除去液を供給すると、上流側からの供給に比べ除去液Ｌの量を増やさずに除去効率を高めることができる。このため、ＶＯＣ除去装置５１では、被浄化ガスＬを、トラップ機構５５ａ、５５ｂを挟んでその下側から注入し、上側で排気するようにした。よって、除去液Ｌは被浄化ガスＧの下流側から噴霧されることになる。

ここで、噴霧された除去液Ｌは最初、トラップ機構５５ａに到達し、そこを抜けてからトラップ機構５５ｂに到達する。被浄化ガスＧはその反対方向に通過する。したがって、トラップ機構５５ｂに到着する除去液Ｌｂは、トラップ機構５５ａを通過する除去液ＬａよりもＶＯＣ濃度が高い。除去液Ｌｂは既に吸収したＶＯＣを含むもののトラップ機構５５ｂ内で接触する被浄化ガスＧｂは未浄化であるから最も濃度が高い。このため、除去液Ｌｂと被浄化ガスＧｂとの間の濃度勾配はＶＯＣ吸収のため十分に大きい状態にあり、したがって、効率の良いＶＯＣ吸収が行われる。かくしてトラップ５５ｂを抜けトラップ機構５５ａ内を通過する被浄化ガスＧａのＶＯＣ濃度は被浄化ガスＧｂのそれより低いが、被浄化ガスＧａと接触する除去液Ｌａは除去液ＬｂよりもＶＯＣ濃度が低い。このため、除去液Ｌａと被浄化ガスＧａとの間のＶＯＣの勾配も依然として大きい状態にある。したがって、トラップ５５ａにおいても効率的なＶＯＣ除去が行われる。このように、被浄化ガスと除去液との間のＶＯＣ濃度の相対関係を利用し、除去液の噴霧量を増やすことなく除去効率を高めている。

（ＶＯＣ除去システムの構成）
図１０には、先に説明したＶＯＣ除去装置が直列に多段接続されＶＯＣ除去システム１０１が構成されている。本実施形態の接続段数は２段であるが、必要に応じて３段以上とすることを妨げない。接続は、先頭から最後尾まで被除去ガスＬが通貫するように行う。多段接続されたことにより、通貫通過する被処理ガスＬとＶＯＣ除去液の接触機会が増え、さらに、それぞれのトラップ機構５でＶＯＣ除去液が冷却されるので、総体としてきわめて効率の良いＶＯＣ除去ができる。図７及び８に、二段化した場合の被浄化ガスＧ中のＤＣＭとＴＣＥの理想除去効率と吸収温度との関係を示した。

ガス吸収温度１６．９℃での実験結果を図１１に示した。被浄化ガスＧ中のＩＰＡ（イソプロイルアルコール）濃度は、図１０中の右側の１段目入口で２４２ｐｐｍだったものが、１段目出口で８４．８ｐｐｍ、図１０の左側の２段目出口で３３．０ｐｐｍと減少し、ＩＰＡ除去効率は、１段目で６３．６％、２段目で７３．９％、全体で９０．５％と高い除去効率が得られた。また、計算で求めた理想除去効率は、１段目で６５．０％、２段目で６１．０％、全体で８６．４％となり、実測したＩＰＡ除去効率は、理想除去効率とほぼ一致した結果となった。

図１２に、各ガス吸収温度における２段並流システムによる排気ガス中ＩＰＡ除去効率の測定結果と各吸収温度における理想除去効率を示した。排気ガス中ＩＰＡ除去効率の測定結果は、ほぼ理想除去効率と一致しており、２段並流システムによる試作装置は、異なるガス吸収温度においても理論式通りに排気ガス中ＩＰＡを除去できることが確認できた。また、図１に示した１段並流による排気ガス中ＩＰＡの除去効率と比較して、２段並流システムにすることで２０％除去効率を向上することができ、ガス吸収温度を１５℃に設定すれば、９０％以上の高い効率で排気ガス中ＩＰＡを除去できることが判った。

１ ＶＯＣ除去装置
２ ガス流路
３ 除去塔
５ トラップ機構
５ａ フィン板
６ 除去液受け槽
７ 冷却手段
７ａ 冷却管
７ｂ 冷媒
９ 除去液貯留槽
１１ 除去液供給機構
１３ 送液ポンプ
１５ 噴霧ノズル
５１ ＶＯＣ除去装置
５２（Ｇａ） ガス流路
５２（Ｇｂ） ガス流路
５５ａ トラップ機構
５５ｂ トラップ機構
１０１ａ 上流側のガス流路
１０１ｂ 下流側のガス流路
Ｇ 被浄化ガス
Ｇａ 被浄化ガス
Ｇｂ 被浄化ガス
Ｌ ＶＯＣ除去液（除去液）
Ｌａ ＶＯＣ除去液
Ｌｂ ＶＯＣ除去液

Claims (10)

1. ＶＯＣを含む被浄化ガスとＶＯＣ除去液とを接触させることにより被浄化ガスからＶＯＣを吸収除去するＶＯＣ除去装置において、
   被浄化ガスを、通過方向に通過させるガス流路と、
   当該ガス流路の途中に設けられた、通過する被浄化ガスとの接触面を有するトラップ機構と、
   当該トラップ機構の接触面の少なくとも一部を濡らすため、当該トラップ機構にＶＯＣ除去液を、供給する除去液供給機構と、を備え、
   当該トラップ機構は、少なくとも部分的に金属又は高熱伝導性部材から構成され、
   当該トラップ機構を冷却する冷却機構が設けられ、
   当該冷却機構による当該トラップ機構の冷却により、当該トラップ機構の接触面を濡らすＶＯＣ除去液を冷却するように構成されている
   ことを特徴とするＶＯＣ除去装置。
2. 前記トラップ機構には、ＶＯＣ除去液で濡らす面積を拡大するためのフィン構造が設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載のＶＯＣ除去装置。
3. 前記フィン構造は、通過方向に沿って互いに所定間隔を隔てて並列配置された複数のフィン板を含めて構成され、
   前記冷却機構は、当該複数のフィン板と熱伝導接触する少なくとも1本の冷却管と、当該冷却管内に冷媒を循環供給する冷媒供給機構を含めて構成され、
   前記除去液供給機構は、前記フィン構造に対し、被浄化ガスの通過方向からみた上流側もしくは下流側からＶＯＣ除去液を供給するように構成されている
   ことを特徴とする請求項２記載のＶＯＣ除去装置。
4. 前記トラップ機構が被浄化ガスの通過方向に沿って多段設置されている
   ことを特徴とする請求項３記載のＶＯＣ除去装置。
5. 前記除去液供給機構は、噴霧ノズルを介してＶＯＣ除去液を供給するように構成されている
   ことを特徴とする１ないし４いずれかの請求項記載のＶＯＣ除去装置。
6. 前記ＶＯＣ除去液は、テトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧＤＭＥ）又はトリプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＴＰＧＭＥ）を含む除去液である
   ことを特徴とする請求項１ないし５いずれかの請求項記載のＶＯＣ除去装置。
7. ＶＯＣを含む被浄化ガスとＶＯＣ除去液を接触させることにより被浄化ガスからＶＯＣを除去するＶＯＣ除去方法において、
   当該ＶＯＣ除去液は、テトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧＤＭＥ）又はトリプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＴＰＧＭＥ）を含む除去液である
   ことを特徴とするＶＯＣ除去方法。
8. 前記ＶＯＣ除去液のガス吸収温度を、被浄化ガスの温度以下まで冷却する
   ことを特徴とする請求項７記載のＶＯＣ除去方法。
9. テトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧＤＭＥ）又はトリプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＴＰＧＭＥ）を含む
   ことを特徴とするＶＯＣ除去用除去液。
10. 請求項１ないし５いずれか記載のＶＯＣ除去装置が直列に多段接続され、先頭から最後尾まで被除去ガスが通貫するように構成されている
    ことを特徴とするＶＯＣ除去システム。

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