JP2017000991A - 濃縮装置および有機溶剤回収システム - Google Patents

Abstract

【課題】排ガス中の有機溶剤を回収する有機溶剤回収システムの提供。【解決手段】有機溶剤を含有する排ガスＧ１を接触させることで前記有機溶剤を吸着し、排ガスＧ１よりも高温のガスＧ４を接触させることで吸着した前記有機溶剤を脱着する吸着素子を含む濃縮装置であって、濃縮装置が前記吸着素子に排ガスＧ１が導入されることによって前記有機溶剤を前記吸着素子に吸着させて清浄ガスＧ３を排出する吸着部２２と、前記吸着素子に高温のガスＧ４が導入されることによって前記有機溶剤を前記吸着素子から脱着させて前記有機溶剤を含有する脱着ガスＧ５を排出する脱着部２１とを有しており、濃縮装置の脱着部２１が、濃縮装置の吸着部２２よりも下部に配置されることで、脱着時及び脱着後の冷却凝縮液の吸着素子への付着を抑制する濃縮装置。【選択図】図４

Description

本発明は、有機溶剤を含有する排ガスから有機溶剤を濃縮および回収する有機溶剤回収システムに関し、特に、各種工場や研究施設等（以下、生産設備と総称する）から排出される有機溶剤を含有する産業排ガスから有機溶剤を効率的に濃縮する装置および有機溶剤回収システムに関する。

有機溶剤を含有する排ガスから有機溶剤を回収する処理システムとして、吸着材を含有した吸着素子を利用したものが知られている。この吸着素子を利用した処理システムとしては、排ガスを吸着材に接触させて有機溶剤を吸着させ、これに高温のガスを吹き付けて有機溶剤を脱着させて高濃度の有機溶剤を含有する脱着ガスとして回収する濃縮装置が知られている（例えば、特許文献１および２）。

上記特許文献１および２においては、排ガス中の有機溶剤を濃縮し冷却凝縮にて回収する際に、脱着ガス中の一部の有機溶剤が液化凝縮して吸着材に付着し、吸着工程における除去効率が低下する問題があった。

特開平０１−１２７０２２号公報 特開２００７−４４５９５号公報

本発明は上記課題を背景になされたもので、排ガス中の有機溶剤を濃縮し冷却凝縮にて回収する際に、脱着ガス中の一部の有機溶剤が液化凝縮して吸着素子に付着するのを防ぐことで、吸着工程における除去効率の低下を抑制する濃縮装置および有機溶剤回収システムを提供することを課題とするものである。

本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、ついに本発明を完成するに到った。すなわち本発明は、以下の通りである。
（１）有機溶剤を含有する排ガスを接触させることで前記有機溶剤を吸着し、前記排ガスよりも高温のガスを接触させることで吸着した前記有機溶剤を脱着する吸着素子を含む濃縮装置であって、
濃縮装置が前記吸着素子に前記排ガスが導入されることによって前記有機溶剤を前記吸着素子に吸着させて清浄ガスを排出する吸着部と、前記吸着素子に前記高温のガスが導入されることによって前記有機溶剤を前記吸着素子から脱着させて前記有機溶剤を含有する脱着ガスを排出する脱着部とを有しており、
濃縮装置の前記脱着部が、濃縮装置の前記吸着部よりも下部に配置されることで、脱着時および脱着後の冷却凝縮液の吸着素子への付着を抑制することを特徴とする濃縮装置。
（２）濃縮装置の前記脱着部が、濃縮装置の前記吸着部よりも下部に配置され、濃縮装置に傾斜をつけることで、脱着時、脱着後の冷却凝縮液の吸着素子への付着を抑制する（１）に記載の濃縮装置。
（３）濃縮装置の前記脱着部における前記吸着素子の脱着処理が完了した部分が前記吸着部への移行の前に移行するパージ部を有し、前記吸着部から排出された前記清浄ガスの一部は前記パージ部に導入され、前記パージ部から排出されたパージ部出口ガスは、前記吸着部に導入される（１）または（２）記載の濃縮装置。
（４）（１）に記載の濃縮装置と、前記脱着ガスまたは前記排ガスを含むガスを冷却凝縮して前記有機溶剤を回収する冷却回収装置と、を備えた有機溶剤回収システム。
（５）濃縮装置の前記脱着部が、濃縮装置の前記吸着部よりも下部に配置され、前記冷却回収装置よりも上部に配置され、前記冷却回収装置の導入ラインの冷却凝縮液の吸着素子への付着を抑制する（４）に記載の有機溶剤回収システム。
（６）濃縮装置の前記脱着部が、濃縮装置の前記吸着部よりも下部に配置され、前記冷却回収装置よりも上部に配置され、前記冷却回収装置の導入ラインに傾斜を付けることで冷却回収装置の導入ラインの冷却凝縮液の吸着素子への付着を抑制する（４）に記載の有機溶剤回収システム。
（７）前記排ガスが５０℃〜２００℃である（４）〜（６）のいずれかに記載の有機溶剤回収システム。
（８）前記高温のガスが、前記排ガスである（４）〜（７）のいずれかに記載の有機溶剤回収システム。
（９）前記冷却回収装置へ前記排ガスおよび前記脱着ガスを通過させる割合は、前記排ガスが０％〜５０％であり、前記脱着ガスが５０％〜１００％である（４）〜（８）のいずれかに記載の有機溶剤回収システム。
（１０）前記排ガスは、生産設備から排出されるガスであり、前記清浄ガスの残部は、前記生産設備に戻される（４）〜（９）のいずれかに記載の有機溶剤回収システム。
（１１）前記有機溶剤が、ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、またはｎ−デカンである（４）〜（１０）のいずれかに記載の有機溶剤回収システム。

本発明による濃縮装置および有機溶剤回収システムは、脱着ガス中の一部の有機溶剤が液化凝縮しても、除去効率を低下させることなく、低コストに有機溶剤を回収できる利点がある。

本発明の実施の形態における濃縮装置の構成図の一例である。 本発明の実施の形態における濃縮装置の構成図の一例である。 本発明の実施の形態における濃縮装置の構成図の一例である。 本発明の実施の形態における有機溶剤回収システムの構成図の一例である。 本発明の実施の形態における有機溶剤回収システムの構成図の一例である。 本発明の実施の形態における有機溶剤回収システムの構成図の一例である。

以下、本発明について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す図の実施の形態においては、同一または対応する部分については、適宜省略し、その説明についても繰り返さないことにする。

図１〜３は、本発明の実施の形態における濃縮装置の構成図の例である。

濃縮装置２０は、脱着部２１と吸着部２２とを有している。吸着部２２では、有機溶剤を含有する排ガス（Ｇ１）が導入されることで、吸着素子に排ガス（Ｇ１）が接触することで、排ガス（Ｇ１）に含有される有機溶剤が吸着素子に吸着され、これにより排ガス（Ｇ１）が清浄化されて清浄ガス（Ｇ３）として排出される。

脱着部２１では、吸着素子に排ガス（Ｇ１）よりも高温のガス（Ｇ４）が導入されることで、有機溶剤が吸着素子から脱着され、これにより有機溶剤を含有する脱着ガス（Ｇ５）として排出される。

吸着素子としては、活性アルミナ、シリカゲル、活性炭素材やゼオライトが広く利用でき、中でも活性炭と疎水性ゼオライトが特に好適に利用できる。活性炭と疎水性ゼオライトは、低濃度の有機化合物を吸着、脱着する機能に優れており、古くから吸着素子として各種の装置に利用されている。

また、本発明の実施形態における濃縮装置２０の具体的な構成は特に限定しないが、図３に示す通り、回転軸２３と、回転軸２３の周りに設けられた吸着素子としての筒状吸着体２４とを備え、回転軸２３周りに筒状吸着体２４を回転させることにより、吸着部２２において、有機溶剤含有ガス（Ｇ２）中の有機溶剤を吸着した吸着素子が連続的に脱着部２１に移動する構成が知られている。

本発明の実施形態における濃縮装置２０は、図１に示す通り、脱着部２１は吸着部２２よりも下部に配置されている。脱着ガス（Ｇ５）中に含まれる有機溶剤の一部が液化凝縮して冷却凝縮液が発生した場合においても、吸着部２２に冷却凝縮液が付着しにくくなるからである。冷却凝縮液は脱着部２１より下部へ落ち、脱着部２１の外装の内面などを伝って回収される。図２に示す通り、濃縮装置２０に傾斜をつけた方が好ましい。冷却凝縮液がより下へ落ち易くなるためである。

濃縮装置２０は、脱着部２１の脱着処理が完了した部分が吸着部２２への移行の前に移行するパージ部を有し、清浄ガス（Ｇ３）の一部がパージ部に導入され、パージ部から排出されたパージ部出口ガスは、吸着部２２に導入されるような構成であることも好ましい。清浄ガス（Ｇ３）で脱着完了した吸着素子をパージすることで、吸着素子に残る脱着ガス（Ｇ５）が清浄ガス（Ｇ３）へ含有することを防ぎ、吸着素子を冷却することが出来るからである。

濃縮装置２０の脱着に使用する高温のガス（Ｇ４）は、清浄ガス（Ｇ３）の一部を再生ヒータなどの加熱手段を用いて高温状態にしたものが好ましい。吸着部２２で有機溶剤含有ガスの処理風量が増えないからである。

図４から６は、本発明の実施の形態における有機溶剤回収システムの構成図の例である。

本発明の実施形態における有機溶剤回収システムは、濃縮装置２０と冷却回収装置１０で構成されている。冷却回収装置１０は、冷却凝縮装置１１と回収タンク１２で構成される。冷却凝縮装置１１は、冷却水、冷水等の冷却媒体を用いて、排ガス（Ｇ１）と脱着ガス（Ｇ５）中の有機溶剤を凝縮させることで、有機溶剤を高濃度に含有する回収液と有機溶剤を低濃度に含有する有機溶剤含有ガス（Ｇ２）とに分離する装置である。脱着ガス（Ｇ５）は配管Ｌ１を通過して冷却回収装置１０へ供給され、回収液と有機溶剤を低濃度に含有する有機溶剤含有ガス（Ｇ２）とに分離され、回収液は回収タンク１２に回収される。また、本発明の実施形態における有機溶剤回収システムにおいては、濃縮装置２０の吸着部２２へ、有機溶剤含有ガス（Ｇ２）が導入される構成となる。

本発明の実施形態における有機溶剤回収システムは、図４に示す通り、前述した濃縮装置２０の脱着部２１で脱着ガス（Ｇ５）中の有機溶剤の一部が液化凝縮して冷却凝縮液が発生した場合、冷却凝縮装置１１に直接移行して回収タンク２２に回収液として回収される。図５に示す通り、冷却回収装置１０よりも脱着部２１が上部に配置される方が好ましい。冷却凝縮液が冷却回収装置１０へ移行しやすいからである。図６に示す通り、濃縮装置２０に傾斜をつけた方がより好ましい。より冷却凝縮液が冷却回収装置１０へ移行しやすいからである。

本発明の実施形態における有機溶剤回収システムの濃縮装置２０の脱着に使用する高温のガス（Ｇ４）は、前述の通り清浄ガス（Ｇ３）の一部を再生ヒータなどの加熱手段を用いて高温状態にしたものが好ましいが、排ガス（Ｇ１）の温度が５０〜２００℃の温度の場合においては、排ガス（Ｇ１）の一部を再生ヒータなどで昇温させて使用した方がより好ましい。高温の排ガスを脱着に用いることで、再生ヒータの使用ユーティリティを削減でき、排ガス（Ｇ１）の温度によっては脱着に再生ヒータが不要になるからである。また、冷却回収装置１０へ排ガス（Ｇ１）および脱着ガス（Ｇ５）を通過させる割合は、排ガス（Ｇ１）が０％〜５０％であり、脱着ガス（Ｇ５）が５０％〜１００％であることが好ましい。

また、排ガス（Ｇ１）は、生産設備から排出されるガスである場合、清浄ガス（Ｇ３）の残部は、生産設備に戻される構成としても良い。

本発明の実施形態では、排ガス（Ｇ１）に含有する有機溶剤は、１℃〜５０℃の冷却にて液化して回収できる有機溶剤であることが好ましい。有機溶剤としては、たとえば、ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、またはｎ−デカンが挙げられる。

このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明による濃縮装置および有機溶剤回収システムは、脱着ガス中の一部の有機溶剤が液化凝縮しても、除去効率を低下させることなく、低コストに有機溶剤を回収できる利点があり、産業界への寄与大である。

１０ 冷却回収装置
１１ 冷却凝縮装置
１２ 回収タンク
２０ 濃縮装置
２１ 脱着部
２２ 吸着部
２３ 回転軸
２４ 筒状吸着体
２５ 再生ヒータ
Ｇ１ 排ガス
Ｇ２ 有機溶剤含有ガス
Ｇ３ 清浄ガス
Ｇ４ 高温ガス
Ｇ５ 脱着ガス
Ｌ１ 配管ライン

Claims (11)

1. 有機溶剤を含有する排ガスを接触させることで前記有機溶剤を吸着し、前記排ガスよりも高温のガスを接触させることで吸着した前記有機溶剤を脱着する吸着素子を含む濃縮装置であって、
   濃縮装置が前記吸着素子に前記排ガスが導入されることによって前記有機溶剤を前記吸着素子に吸着させて清浄ガスを排出する吸着部と、前記吸着素子に前記高温のガスが導入されることによって前記有機溶剤を前記吸着素子から脱着させて前記有機溶剤を含有する脱着ガスを排出する脱着部とを有しており、
   濃縮装置の前記脱着部が、濃縮装置の前記吸着部よりも下部に配置されることで、脱着時および脱着後の冷却凝縮液の吸着素子への付着を抑制することを特徴とする濃縮装置。
2. 濃縮装置の前記脱着部が、濃縮装置の前記吸着部よりも下部に配置され、濃縮装置に傾斜をつけることで、脱着時、脱着後の冷却凝縮液の吸着素子への付着を抑制する請求項１に記載の濃縮装置。
3. 濃縮装置の前記脱着部における前記吸着素子の脱着処理が完了した部分が前記吸着部への移行の前に移行するパージ部を有し、前記吸着部から排出された前記清浄ガスの一部は前記パージ部に導入され、前記パージ部から排出されたパージ部出口ガスは、前記吸着部に導入される請求項１または２記載の濃縮装置。
4. 請求項１に記載の濃縮装置と、前記脱着ガスまたは前記排ガスを含むガスを冷却凝縮して前記有機溶剤を回収する冷却回収装置と、を備えた有機溶剤回収システム。
5. 濃縮装置の前記脱着部が、濃縮装置の前記吸着部よりも下部に配置され、前記冷却回収装置よりも上部に配置され、前記冷却回収装置の導入ラインの冷却凝縮液の吸着素子への付着を抑制する請求項４に記載の有機溶剤回収システム。
6. 濃縮装置の前記脱着部が、濃縮装置の前記吸着部よりも下部に配置され、前記冷却回収装置よりも上部に配置され、前記冷却回収装置の導入ラインに傾斜を付けることで冷却回収装置の導入ラインの冷却凝縮液の吸着素子への付着を抑制する請求項４に記載の有機溶剤回収システム。
7. 前記排ガスが５０℃〜２００℃である請求項４〜６のいずれかに記載の有機溶剤回収システム。
8. 前記高温のガスが、前記排ガスである請求項４〜７のいずれかに記載の有機溶剤回収システム。
9. 前記冷却回収装置へ前記排ガスおよび前記脱着ガスを通過させる割合は、前記排ガスが０％〜５０％であり、前記脱着ガスが５０％〜１００％である請求項４〜８のいずれかに記載の有機溶剤回収システム。
10. 前記排ガスは、生産設備から排出されるガスであり、前記清浄ガスの残部は、前記生産設備に戻される請求項４〜９のいずれかに記載の有機溶剤回収システム。
11. 前記有機溶剤が、ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、またはｎ−デカンである請求項４〜１０のいずれかに記載の有機溶剤回収システム。