JP3112756U - 揮発性有機化合物の処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃焼による二酸化炭素を排出することなく処理空気中のＶＯＣを効率的に除去し、更に除去したＶＯＣを含む吸収液からこれを回収し、吸収液を再利用するサイクルを実現する揮発性有機化合物の処理装置を提供する。
【解決手段】水難溶性または水不溶性の揮発性有機化合物を含有する処理空気から前記揮発性有機化合物を吸着除去および回収する処理装置であって、処理空気の取入口と、気液接触部にて、界面活性剤を含有する吸収液を処理空気と接触させ、界面活性剤に揮発性有機化合物を吸着させる吸収装置と、処理空気を排出する排出口と、界面活性剤に吸着された揮発性有機化合物を吸収液より分離して回収する回収装置と、吸収液を吸収装置から回収装置に送るための移送装置と、吸収液を回収装置から吸収装置に戻すための返送装置と、からなる揮発性有機化合物の処理装置。
【選択図】 図１

Description

本考案は、芳香族炭化水素やケトン類等に代表される揮発性有機化合物（以下、「ＶＯＣ」という。）により汚染された空気より、かかるＶＯＣ成分を除去し、さらにこれを回収するための揮発性有機化合物の処理装置に関する。

塗装業、印刷業、各種製造業、または化学工場等からの排出空気には、トルエンやベンゼンなどの芳香族炭化水素、酢酸エチル、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などのＶＯＣが含まれることが多く、住環境や地球環境保全の観点からこれらの排出量を低減することが喫緊の課題となっている。

ＶＯＣのうち、特に排出量の多い物質の一つであるトルエンの除去方法については、従来から以下の幾つかの方法が提案され、実施されている。

第一の方法は燃焼方式であり、最も一般的に普及している。燃焼方式には直接燃焼方式と蓄熱燃焼方式があり、いずれも高温でＶＯＣを酸化分解するものである。しかし地球温暖化ガスとして二酸化炭素の排出も低減すべきところ、かかる燃焼方式は必然的に二酸化炭素を発生させるという最題の問題点がある。また酸化分解の温度条件によってはダイオキシンを生じるおそれがあるほか、トルエン以外のＶＯＣの中には燃焼によりＮＯｘやＳＯｘを生じる場合があるという問題点がある。

第二の方法は光触媒方式である。酸化チタンなどの触媒作用により低温度でＶＯＣを処理できるという利点があるが、ＶＯＣの除去には大量の紫外線が必要であり、かつ処理時間を多く要するという課題がある。

第三の方法は冷却・凝集方式である。処理空気を冷却し、揮発成分を液化・除去する方式であるが、処理空気の流速が速い場合やＶＯＣの含有量が多い場合は除去されない残留成分が多くなるという課題がある。

第四の方法は有機物による溶解方式である。灯油などの高沸点溶剤にＶＯＣを接触させ、これを溶解・除去する方式であるが、溶剤を使用するため防爆性に問題があり、また溶剤自身が揮発し処理空気に混入するという課題がある。

第五の方法は物理的な吸着方式であり、例えば活性炭やゼオライトなどの吸着剤に処理空気を接触させ、含有するＶＯＣを吸着・除去する方式である。かかる方式は吸着剤の細孔がすぐに飽和する一方で再賦活が容易ではなくコストが大きいという課題がある。

第六の方法は化学的な吸着方式であり、例えばシクロデキストリンの環状構造にＶＯＣを包摂して取り込む方式がある。

かかる方式については、例えば先行文献１（特許文献１：特開昭５９−１８３８１５号公報）には、冷却・凝集方式でオイルミストを除去し、悪臭の成分たる有機成分を界面活性剤のスプレーにより取り除く排ガス浄化装置の発明が記載されている。
特開昭５９−１８３８１５号公報

上記先行文献１に記載の従来技術においては、界面活性剤のスプレーにより除去した有機ガス成分は処理液のまま燃料と混合してエマルジョンとして燃焼させる（第３頁段落２〜３）方式を採っている。このため、かかる方式によって処理空気より除去したＶＯＣは有機溶剤として再び回収して利用することができず、処理液が使い捨てとなることから、住環境および地球環境の保全の目的を必ずしも十分に達成できるものではなかった。

そこで本考案においては、二酸化炭素を排出することなく処理空気中のＶＯＣを効率的に除去し、更に除去したＶＯＣを含む吸収液からこれを回収し、吸収液を再利用するサイクルを実現する揮発性有機化合物の処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本考案者らは鋭意検討の末、ＶＯＣを界面活性剤を含有する吸収液と接触させることにより、吸着除去すると共に、蒸留等の分離装置によって吸収液から再びＶＯＣを取り出して回収するために、ＶＯＣの吸収を行う吸収装置と、ＶＯＣを分離する回収装置との間で吸収液を循環させることにより、廃液を生じることなく処理空気中のＶＯＣを除去および回収ができる、まったく新しいクローズタイプのＶＯＣの処理装置が得られるという本考案の完成に到った。

かくして、本考案によれば、
（１）水難溶性または水不溶性の揮発性有機化合物を含有する処理空気から前記揮発性有機化合物を吸着除去および回収する装置であって、
処理空気の取入口と、
気液接触部にて、界面活性剤を含有する吸収液を処理空気と接触させ、界面活性剤に揮発性有機化合物を吸着させる吸収装置と、
処理空気を排出する排出口と、
界面活性剤に吸着された揮発性有機化合物を吸収液より分離して回収する回収装置と、
吸収液を吸収装置から回収装置に送る移送装置と、
吸収液を回収装置から吸収装置に戻す返送装置と、
からなる揮発性有機化合物の処理装置
が提供される。
また、本考案によれば、上記の各課題を解決する上で、好ましい形態として以下に示す（２）〜(６)の実施態様を挙げることができる。

（２）前記揮発性有機化合物の処理装置であって、更に、
取入口から排出口に至る処理空気の流路内において液体を噴射することにより生じる負圧を利用して、取入口から吸収装置に処理空気を導入する吸引装置
を備えることを特徴とする（１）に記載の揮発性有機化合物の処理装置。

（３）前記吸引装置にて噴射する液体が、
前記界面活性剤またはポリアルキレングリコールの水溶液である（２）記載の揮発性有機化合物の処理装置。

（４）前記気液接触部が、
縦横比が１以外の目をもつ複数枚のフィルターを、該目が所定の角度を為すよう互いに面内に回転させて重ね合わせた多孔スクリーンと、
前記多孔スクリーンに向けて吸収液を噴霧する噴霧ノズルと、
前記多孔スクリーンの表面または内部に吸収液を供給して液膜を形成する液膜生成ノズルとからなり、かつ、
前記多孔スクリーンが、取入口より吸引された処理空気の流路を塞ぐように設置されていることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の揮発性有機化合物の処理装置。

（５）前記気液接触部が、
取入口より吸引された処理空気の進行方向に直交する邪魔板
および該邪魔板上にあって前記進行方向の逆方向に吸収液を噴霧する噴霧ノズル
を多段式に配設してなることを特徴とする（１）から（４）のいずれかに記載の揮発性有機化合物の処理装置。

（６）前記回収装置が、
（ａ）揮発性有機化合物を吸着した吸収液の上澄み部を取り出し、該揮発性有機化合物を蒸留分離させる蒸留装置、
（ｂ）疎水性吸着剤により、該吸収液より揮発性有機化合物を吸着分離させる吸着装置、
または
（ｃ）浸透膜により、該吸収液より揮発性有機化合物を膜分離させる分離装置
のいずれかである（１）から（５）のいずれか１項に記載の揮発性有機化合物の処理装置。

本考案にかかる揮発性有機化合物の処理装置によれば、水難溶性または水不溶性のＶＯＣであっても、界面活性剤との包摂によるミセルを作り、親水性を向上させるので、ＶＯＣを処理空気から吸収液に取り込んで除去することができる。さらに、回収装置によれば、界面活性剤によるかかる包摂の分解を容易に行なうことができるため、有機溶剤としてＶＯＣを回収することが可能となる。

また本考案にかかる揮発性有機化合物の処理装置によれば、ＶＯＣを吸着した吸収液を回収装置によりリフレッシュさせることができるため、移送装置と返送装置とを含むサイクルにより、吸収液の繰り返し使用が可能となる。よって、本考案にかかる装置では、処理空気から有機溶剤としてＶＯＣが取り出されるほか、基本的に廃液を発生しないため、住環境および地球環境の保全に考慮した循環型であるといえる。

本考案の実施の形態について説明する。本考案にかかる揮発性有機化合物の処理装置では、取入口から排出口に至る処理空気の流路内において液体を噴射することにより生じる負圧を利用して、取入口から気液接触部に処理空気を導入する吸引装置を備えることが好適である。

すなわち、取入口より取り込んだ処理空気を吸収装置の気液接触部に導入するにあたっては、液体の高速な噴射によって生じる負圧を利用して吸引する方式を採ることが好適である。かかる方式は従来のブロアー式に比べて気液接触部への処理空気の導入効率が高く、またかかる液体の噴射が処理空気の流路内で行われることから、処理空気中のＶＯＣが、噴射された液体に接触し、更に除去されることが期待できるからである。

また本考案においては、吸引装置にて噴射する液体が、前記界面活性剤またはポリアルキレングリコールの水溶液であることが好適である。

吸引装置は液体を噴射することでベルヌーイの原理に従って負圧を発生させ、取入口より吸収装置の気液接触部に処理空気を引き込む機能を有するが、かかる噴射は処理空気の流路内で行われるため、該液体によってもＶＯＣを吸収することが期待できる。したがって該液体を、吸収装置にて用いる界面活性剤またはポリアルキレングリコールとすることにより、ＶＯＣの吸収効率を更に高め、気液接触部と合わせて二段階の除去を効率的に行うことができる。

また本考案においては、気液接触部が、縦横比が１以外の目をもつ複数枚のフィルターを、該目が所定の角度を為すよう互いに面内に回転させて重ね合わせた多孔スクリーンと、
前記多孔スクリーンに向けて吸収液を噴霧する噴霧ノズルと、前記多孔スクリーンの表面または内部に吸収液を供給して液膜を形成する液膜生成ノズルとからなり、かつ、前記多孔スクリーンが、取入口より吸引された処理空気の流路を塞ぐように設置されていることが好適である。

また、気液接触部が、取入口より吸引された処理空気の進行方向に直交する邪魔板および該邪魔板上にあって前記進行方向の逆方向に吸収液を噴霧する噴霧ノズルを多段式に配設してなることもまた好適である。

気液接触部においては、吸収液と処理空気が効率よく接触し、かつ吸引装置の生じる負圧を消耗させない（圧力損失を小さくする）ことが、多くの処理空気を吸引し、除去処理をするために好ましい。そこで処理空気の流路の開口面積を極力減少させず、かつ気流が気液接触部において十分に吸収液と接触し、ＶＯＣを該吸収液に吸着させることができるよう、通過時間を稼ぐことが好適である。これを実現する手段は複数あるが、本考案においては気液接触部として以下の二形態を特に好適なものとして例示する。

すなわち第一の形態として、縦横比の大きな目をもつ複数枚のフィルターを互いに目をずらしながら重ね合わせた多孔スクリーンを処理空気の流路に設ける形態が例示される。かかる形態を採ることで、処理空気が多孔スクリーンを通過する際には各フィルターの目以外の部分に衝突しながら目を潜り抜けていくことになるため、通過時間を稼ぐとともに、目を通過する際に気流を乱流遷移させることができる。これにより処理空気およびそれに含まれるＶＯＣが乱流拡散しつつ、吸収液と十分な時間をもって気液接触することが期待される。また多孔スクリーンに向けて噴霧ノズルより吸収液を噴霧することで、表面積の極めて大きいミスト状の吸収液を、該スクリーンを通過中の処理空気と十分に接触させることができる。更に、噴霧された吸収液と接触しなかったＶＯＣが多孔スクリーンをそのまま通過してしまうことのないよう、多孔スクリーンには吸収液を液膜として表面または内部に供給することが好適である。これにより多孔スクリーンを通過する処理空気およびＶＯＣは少量ずつ液膜に囲まれて起泡を形成するため、該起泡が破裂するまでの所定時間にわたって吸収液にＶＯＣを接触させ、これを吸着除去することができる。

また第二の形態として、処理空気の進行方向に正対する邪魔板を設け、気流をこれに衝突させる減速形態を例示することができる。また邪魔板には噴霧ノズルを設け、流入してくる処理空気に逆噴霧をすることで、吸収液とＶＯＣを接触させつつ更に気流を減速させることができる。更に、かかる邪魔板と逆噴霧ノズルを多段階に配設することにより、試験管に封入した処理空気と吸収液を、繰り返し振って気液接触させる動作を模擬することができる。

本考案においては、吸収液に取り込んだＶＯＣを、回収装置によって取り出し、回収することが特徴である。これにより吸収液をリフレッシュし、廃液を極力生じることなく吸収装置にて循環使用することができる。

そこで本考案にかかる回収装置については、（ａ）揮発性有機化合物を吸着した吸収液の上澄み部を取り出し、該揮発性有機化合物を蒸留分離させる蒸留装置、（ｂ）疎水性吸着剤により、該吸収液より揮発性有機化合物を吸着分離させる吸着装置、または（ｃ）浸透膜により、該吸収液より揮発性有機化合物を膜分離させる分離装置のいずれかであることが、ＶＯＣの効率的な回収作業を可能にする観点から好適である。

（ａ）の蒸留装置については、ＶＯＣを吸着した吸収液のすべてではなくその上澄み部のみを取り出して蒸留にかけることで、蒸留時間およびエネルギーコストを抑えることができ、大量のＶＯＣを回収する場合に特に好適である。特に、本考案においては、ＶＯＣは界面活性剤によってミセル化して吸収液に取り込まれているだけであるため、水溶液部分が下に、ミセル部分が上に、両者の混合部分が中間にと、静置することで複数の層状に容易に分離される。よってＶＯＣが高濃度で含有している上層またはこれと中間層を上澄み部として抽出し蒸留することにより、１）蒸留の対象とする液量を減らすことができる、２）界面活性剤のミセルを分解するだけでＶＯＣを気化・回収できるため、低い蒸留温度まで吸収液を加熱すればよい、という利点が得られる。

（ｂ）の吸着装置は、疎水性吸着剤にＶＯＣを吸着させて界面活性剤のミセルを分解するという吸着分離方法を実現するものである。かかる方式では、基本的に吸収液を加熱する必要がないため、エネルギーコストの低減や装置の簡略化の観点から好適である。

（ｃ）の分離装置は、吸収液が浸透膜を通過する際に、分子サイズの大きいミセルを分解させ、取り込まれていたＶＯＣを取り出し、回収するという膜分離を実現するものである。かかる方式についても、基本的に吸収液を加熱する必要がなく、省エネルギーや装置のダウンサイズの効果が期待される。

以下、本考案を実施するための最良の形態について、図面を用いて具体的に説明する。ただし本考案は以下の実施の形態に限られるものではない。図１は本考案の実施の形態にかかる揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の処理装置の概念図である。１０はＶＯＣ処理装置、１２は処理空気、１４は吸収液、１６は取入口、１８は排出口、２０は吸収装置、３０は気液接触部、４０は回収装置、４８は回収されたＶＯＣ、５０は移送装置、５２は返送装置であり、これらが本考案の必須の構成要件である。

また本考案の具体的な実施の態様として、２２は液膜生成ノズル、２４は循環パイプ、２６はポンプ、３２は多孔スクリーン、３４は噴霧ノズル、３６は吸収液の噴霧（ミスト）、３８は液膜、４２は分離装置、４４はＶＯＣ貯留槽、４６は分離されたＶＯＣをそれぞれ表す。

処理空気１２はＶＯＣを含有する気体であり、ＶＯＣ以外の組成は大気成分に限られず、窒素パージガスや希ガス類などでもよい。除去、回収するＶＯＣとしては、トルエン等の芳香族炭化水素類、ジメチルホルムアミド等のアミド類、メチルエトンケトン等のケトン類、イソプロピルアルコール等のアルコール類、酢酸エチル等のエステル等を一種または二種以上含有するものである。処理空気１２は主として印刷、塗装、繊維関係等の各種産業工程から発生するもののほか、家庭内で放出されるシックハウス症候群の原因物質や、学校の実験室で生じる排ガスなども対象とするものである。

対象とするＶＯＣの濃度は特に限定されないが、１０〜５０００ｐｐｍの広範囲を除去および回収の対象とする。ＶＯＣの量が多い場合、光触媒方式や物理的吸着方式では処理速度や吸着物質の取り換えコストに課題がありる。逆にＶＯＣが低濃度の場合、冷却・凝集方式では飽和蒸気圧以下まで除去することはできないため除去効率が低下する。本考案によれば含有成分および含有量に関し、如何なる種類のＶＯＣでも適用可能であるが、特に、印刷、塗装、繊維等の各工業において発生するＶＯＣの量が多く、しかもＶＯＣが低濃度に稀釈された処理気体が適したものである。

吸収液１４には界面活性剤の水溶液を用いることができる。界面活性剤の種類およびその他の添加剤の配合については特に限定されず、処理空気１２に含まれるＶＯＣの種類に応じて適宜選択できる。

取入口１６は、処理空気１２をＶＯＣ回収装置１０に取り込む入口である。取り込む方式は特に限定されず、例えば取入口１６の上流からブロー方式によって処理空気１２を送り込む方式や、逆に取入口１６の下流から吸引方式によって吸い込む方式を挙げることができ、これらを併用してもよい。工場の排気ダクトなど、図示しない処理空気１２の供給源より、これを漏らさず装置１０に取り込むという観点からは、該供給源と取入口１６の間の気密性を要求しない吸引方式の方が優れているとも言える。また、図１では取入口１６は吸収装置２０と直接連結しているがこれに限られず、両者の間においてかかる吸い込みを行い、吸収装置２０はその下流に設けてもよい。なお、工場の排気ダクトから所定の流速をもって処理空気１２が排出されている場合などは、本考案にかかるＶＯＣ回収装置１０には上記したブローや吸引を行う手段を別途設ける必要はないため、かかる手段は本考案による課題を解決するための必須の構成要件ではない。

排出口１８は、ＶＯＣを吸着・除去された処理空気１２を装置１０より排出する出口である。図１では吸収装置２０に直接連結しているがこれに限らず、例えば吸収装置２０の下流側で上記した吸引を行う場合は吸引装置の排気側が排出口１８となる。

該装置１０においては、処理済みの処理空気１２に僅かに残る可能性のある残留ＶＯＣを、更に高いレベルでを除去するために、必要に応じて活性炭やゼオライト、シリカなどの物理的吸着を行う槽や、ＶＯＣをオゾンや紫外線、超音波などで分解するための槽などを別途連結することも可能である。よって排出口１８は大気解放をする場合のほか、これらの槽に連結させることも好適である。活性炭等による物理的吸着装置をそれ単独で用いることはＶＯＣの処理量によっては多大なコスト増を招くが、本装置によるＶＯＣ除去を施した後の処理空気に対して、僅かな残留ＶＯＣの高レベル除去を行う目的では、かかる物理的吸着装置を併用することは好適といえる。

吸収装置２０は、後述する気液接触部３０を内部に備え、処理空気１２より含有するＶＯＣを吸着・除去するための主たる装置である。ＶＯＣや吸収液１４と化学反応をしない材料であるか、または表面処理を施されていれば材質は特に限られない。吸収装置２０の内壁面にはラフネスやトリッピングワイヤ、ボルテックスジェネレータ等を設けて、処理空気１２を乱流遷移させ、流速を落とすとともに気液接触部３０において気相が十分に攪拌させることも好適である。かかる壁面の処理は取入口１６に設けてもよい。

気液接触部３０は、吸収液１４を処理空気１２と接触させる装置である。その具体的な形態は一つに限られるものではなく、吸収液１４の貯水槽の中に処理空気１２をバブリングさせる形態や、吸収液１４を処理空気１２に噴霧する形態、吸収液１４の液膜を形成して処理空気１２を通過させる形態などから一つ以上を選択して用いることができる。図１ではその例として、噴霧ノズル３４より吸収液１４を噴霧し流入する処理空気１２に吹き付ける噴霧装置、および吸収液１４を液膜生成ノズル２２より多孔スクリーン３２に液膜３８を形成し処理空気１２を通過させる形態を併用した状態を示している。

かかる噴霧装置によれば、吸収液１４を、径の小さなミストの集合体である噴霧液３６とすることで液全体の表面積を巨大なものとし、処理空気１２、ひいては含まれるＶＯＣとの接触面積が大きくなるため、その吸着効率が向上する。また図示したように噴霧ノズル３４より吸収液１４を下流側に噴霧することにより負圧が生じ、気液接触部３０への処理空気１２の流入を促進するという付随的な効果がある。

多孔スクリーン３２は、吸収液１４の表面張力によって液膜３８が生じる程度に細かい目をもつフィルターからなる。目を細かくすることにより処理空気１２の通過速度を減少させ、処理空気１２が噴霧液３６や液膜３８と接触する時間を長くすることができる。目のサイズの下限は、装置１０全体における圧力損失を所定以下に抑え処理空気１２の流入量を一定以上に確保する必要性から決まり、サイズの上限は気液接触効率に連動するＶＯＣの吸着・除去効率の確保の必要性から決まる。

また気液接触部３０には、噴霧ノズル３４や液膜生成ノズル２２に吸収液１４を供給するための、吸収液供給手段が含まれる。該手段を実現する方法は特に限定されず、図１に示す循環パイプ２４およびポンプ２６の組み合わせが例示される。また噴霧ノズル３４と液膜生成ノズル２２に吸収液１４を供給する手段はそれぞれ独立したものであってもよい。界面活性剤によるＶＯＣ分子の取り込みには所定の温度依存性があるため、外気または処理空気１２の温度によっては、図示しないヒータや冷却機により気液接触部３０内の適切な温度管理をすることも好適である。

回収装置４０は、吸収装置２０にて吸収液１４に吸着させたＶＯＣを再び取り出してこれを回収し、吸収液１４をリフレッシュさせるための装置である。回収方式は特に限定されず、界面活性剤のミセルに取り込まれたＶＯＣ分子を取り出すための外力を化学的または物理的に与えてやればよい。具体的には、例えば蒸留分離させる蒸留装置、疎水性吸着剤により吸着分離させる吸着装置、浸透膜により膜分離させる分離装置、超音波を印加する超音波発振装置などにより実現される。図１ではヒータ４２により吸収液１４を加熱し、ＶＯＣ４６を揮発させる方式を例示している。揮発したＶＯＣ４６は上昇中に空冷されて再液化し、ＶＯＣ貯留槽４４より外部に液体の溶剤４８として取り出され、回収される。

これにより、本考案にかかるＶＯＣ回収装置によれば、ＶＯＣを処理空気１２より除去するのみならず、溶剤４８として回収し、再び燃料や洗浄剤等として再利用することが可能となる。

液送り装置５０は、吸収装置２０から回収装置４０に吸収液１４を送る手段でありその方式は特に限定されない。所定の傾斜をつけたパイプとすればポンプなどの動力も不要である。液送り装置５０で回収装置４０に送られる吸収液１４は、気液接触部３０でＶＯＣを吸着したもののみでよい。一般にＶＯＣを取り込んだ界面活性剤のミセルは水よりも比重が軽いことから、液送り装置５０は図１に示すように吸収装置２０の下部に貯留されている吸収液１４の上澄み部のみを回収装置４０に送ることが好適である。

返送装置５２は、回収装置４０にてリフレッシュされた吸収液１４を吸収装置２０に再び戻すための手段でありその駆動方式は特に限定されない。返送装置５２で吸収装置２０に戻される吸収液１４はＶＯＣを極力回収されて界面活性剤がリフレッシュされたものであることが好ましいが、かかる吸収液１４は装置１０から外部に廃棄されることなく再び吸収装置２０に戻されて気液接触部３０に送られる循環サイクルの中にあるため、ＶＯＣが完全に除去・回収されている必要はない。

工場等より排出された処理空気１２は、ＶＯＣ回収装置１０の取入口１６より吸収装置２０に導入されると、気液接触部３０にて吸収液１４と接触する。すると吸収液１４に含まれる界面活性剤は、疎水基をＶＯＣ側（内側）に、親水基を水分子側（外側）に向けてミセルを形成し、処理空気１２よりＶＯＣ分子を選択して吸着し、吸収液１４に取り込む。図１に例示する吸収装置２０の場合、噴霧ノズル３４より噴霧されたミスト状の噴霧液３６は巨大な気液接触面積を有し、効率的にＶＯＣを吸着する。多孔スクリーン３２を通過する際に処理空気１２は減速するため、噴霧液３６との接触時間も多くなる。また噴霧液３６と接触しなかったＶＯＣも、液膜３８を通過する際にシャボン玉状に吸収液１４に取り囲まれるため、かかるシャボン玉が破裂するまでの所定時間にわたって吸収液１４と接触し、界面活性剤によって吸着される。

図１では噴霧ノズル３４および多孔スクリーン３２はそれぞれ一段のみ有するものとしているが、これに限られず、いずれかまたは両方を二段以上にわたって配設することにより更にＶＯＣの除去効率を高めることができ、好適である。

以下、本考案の実施例につき、図面を用いて更に具体的に説明する。図２は本考案にかかるＶＯＣ回収装置の第一の実施例である。図１との大きな相違点は、吸収装置２０の下流側に吸引装置６０を設け、取入口１６から排出口１８に向けて処理空気１２を吸引していることである。２８は吸収装置２０から吸引装置６０へと至る連結管、６２は高速噴射ノズル、６４は噴射液、６６は循環パイプ、６８はポンプである。また本実施例においては、排出口１８は吸引装置２０の出口に位置している。吸収装置２０の内部構造は実施の形態と同様である。

吸収装置２０でＶＯＣを吸着、除去された処理空気１２は、連結管２８を通って吸引装置６０に送られる。吸引装置６０では、処理空気１２の経路上において噴射液６４を下流側に向けて高速噴射ノズル６２より噴射することで、ベルヌーイの原理に従って負圧を発生させ、上流側（取入口１６および吸収装置２０側）から下流側（吸引装置６０および排出口１８側）へと処理空気１２を吸引する。これにより、工場等から排出される処理空気１２を、特別なブロー装置や気密性の高いシールなどを用いずとも取入口１６から吸収装置２０に取り込むことができる。

噴射液６４は、負圧を発生させる目的のためには水やアルコールをはじめ、種々の液体を用いることができる。ただし、噴射液６４と処理空気１２は気液接触するため、噴射液６４に界面活性剤やポリアルキレングリコールなどを添加することにより、処理空気１２に残留するＶＯＣを更に高いレベルで除去することができる。

その場合、長期の運転により噴射液６４にＶＯＣが高濃度で取り込まれることとなるため、図示しない循環装置によって噴射液６４を回収装置に送り、噴射液６４をリフレッシュするとともに取り込んだＶＯＣを回収することも好適である。

図２においては、吸引装置６０は吸収装置２０の下流側に設けるよう例示しているが、これに限られるものではなく、取入口１６に引き続いて吸引装置６０が設けられ、その下流に吸収装置２０が配設されていてもよい。この場合、吸収装置２０で生じる負圧が圧力損失なく処理空気１２の吸い込みに充てられるという利点がある。また吸引装置６０を吸収装置２０の前後双方に設けることも可能である。

回収装置４０における分離装置４２として、図２では傾斜板とこれを加熱するヒータの組み合わせを例示している。液送り装置５０よりＶＯＣを取り込んだ吸収液１４が送られてくると、該傾斜板を伝って回収装置４０の内部に導入されるのと同時にヒータによって加熱され、界面活性剤のミセルは破壊される。これにより吸収液１４は下部の液溜りに到達する前にリフレッシュされ、一方、吸着されていたＶＯＣ４６は揮発して上昇し、空冷により貯液槽４４に蓄えられる。

図３は第二の実施例にかかる多孔スクリーン３２を示す斜視図および目の拡大図である。同図は、縦横比の大きいハニカム状の目３２２を持つフィルター３２１を互いに９０度ずつ面内に回転させて複数枚重ね合わせた多孔スクリーン３２を表している。

フィルタ３２１にはアルミなどの金属材料、またはＶＯＣや界面活性剤との化学反応性の乏しい樹脂材料や天然物材料などを用いることができ、材料は特に限定されない。目３２２の形状は図３のように六角形を並べたハニカム状に限られるものではなく、多角形や楕円形またはそれらの組み合わせでもよい。またフィルター３２１ごとに目３２２の形状やサイズを変えることも好適である。目３２２の縦横比を１よりも大きくし、その向きをフィルター１枚ごとに変えることにより、処理空気１２が多孔スクリーン３２を通過する際にフィルター３２１と衝突しやすくなる。なお、縦横比が１よりも小さい場合も縦長の目となるため本考案の目的を達することができる。目３２２をずらす場合は、面内に９０度ずつ回転させるばかりでなく、面内または面外にフィルター３２１を所定の角度を回転させたり、面内または面外に所定の長さだけ平行移動させてもよい。

処理空気１２とフィルター３２１を高頻度で衝突させることは、流速を減じ、噴霧液３６との接触時間を長くすること、液膜３８によって処理空気１２をシャボン玉状に包み込み易くすること、更に処理空気１２を乱流遷移させて気液接触部３０内で十分に攪拌すること、などの利点がある。

また図３のように目３２２をハニカム状で構成し、フィルター３２１の肉部を薄くすることですることで、処理空気１２の流路を多く塞ぐことなく開口面積を確保し、気液接触部３０での圧力損失を少なくすることができる。

かかる多孔スクリーン３２は、処理空気１２の流路内に二式以上直列的に配設することもできる。多孔スクリーン３２の設置式数や、フィルター３２１の複合枚数、目３２２の形状や細かさは、処理空気１２の流速や流量、ＶＯＣの含有量などによって任意に選択することができる。

図４は、第三の実施例にかかる気液接触部３０の概念図である。本実施例では多孔スクリーン３２に替えて、処理空気１２の気流に正対する邪魔板３７と、その上に設けた逆噴射ノズル３４の組み合わせを用いる。処理空気１２の気流の向きを矢印にて表している。邪魔板３７は必ずしも気流方向と９０度に設けられる必要はないが、邪魔板３７に対する処理空気１２の入射角度が９０度に近いほど気流の減速効果が高く、好適である。またノズル３４から気流に対して噴霧液３６を逆噴射することで、更に気流の減速を促進する。なお、邪魔板３７は流路３３を形成する配管により構成されていても、別部材として流路３３内に設けられていてもよい。

かかる邪魔板３７と逆噴射ノズル３４の組み合わせは、多段式に配設することが更に好適である。図４ではこれを６段式としているため、気液接触部３０に導入された処理空気１２は、流路３３内を３往復半してから図中右下方向に流出する。

流路３３内を流れる処理空気１２と、これに衝突する静止した邪魔板３７および逆噴射される噴霧液３６の相対運動の関係は、試験管に封入された処理空気１２と吸収液１４を試験管の長手方向に振り、両者を混ぜ合わせる状態を模擬したものであって、高い気液接触効果を得ることができる。

図５は第四の実施例にかかる気液接触部３０の概念図である。本実施例では流路３３を分岐させ、コンパクトな気液接触部３０の中に９式の逆噴射ノズル３４を配設している。ただし流路３３のかかる分岐形状や、ノズル３４の式数はこれに限られるものではない。

このように、ＶＯＣ回収装置全体に占める体積割合の高い気液接触部３０については適宜分岐を設けるなどして、邪魔板３７として機能するコーナー部を数多く設けることが好適である。

実施例３および４に示した邪魔板３７および逆噴射ノズル３４の組み合わせは、両者の方式を組み合わせて用いてもよく、また実施例２に示す多孔スクリーン３２と組み合わせて用いることも好適である。組み合わせに際しては、邪魔板３７を配設した流路内において個々の逆噴射ノズル３４ごとに多孔スクリーン３２を設ける方式と、邪魔板３７を多段式に配設した流路全体に対してその上流または下流に多孔スクリーン３２を設ける方法とがあるがいずれでもよい。気液接触部３０における吸収液１４と処理空気１２の接触効率を高めることが、ＶＯＣの吸着・除去効率の向上に直接的に寄与するからである。

本考案にかかるＶＯＣの回収装置によれば、工場からの排気空気に含まれる水溶性、水難溶性、水不溶性のＶＯＣをいずれも好適に除去し、さらにこれを有機溶剤として回収することが可能である。ＶＯＣの種別は特に限られず、トルエンや酢酸エチル、ＩＰＡなどのほか、ダイオキシン類、スルホンアミド類、硫化水素なども対象とすることができる。また燃焼を伴わず省エネルギーによる駆動を実現したことにより、使用場所も工場に限らず家庭や学校なども対象とすることができるなど、幅広い利用が可能である。

本考案の実施の形態にかかるＶＯＣ処理装置の概念図 本考案の第一の実施例にかかるＶＯＣ処理装置の概念図 本考案の第二の実施例にかかる多孔スクリーンの斜視図 本考案の第三の実施例にかかる気液接触部の概念図 本考案の第四の実施例にかかる気液接触部の概念図

符号の説明

１０ ＶＯＣ処理装置
１２ 処理空気
１４ 吸収液
１６ 取入口
１８ 排出口
２０ 吸収装置
２２ 液膜生成ノズル
２４，６６ 循環パイプ
２６，６８ ポンプ
２８ 連結管
３０ 気液接触部
３２ 多孔スクリーン
３２１ フィルター
３２２ 目
３３ 流路
３４ 噴霧ノズル
３６ 噴霧液
３７ 邪魔板
３８ 液膜
４０ 回収装置
４２ 分離装置
４４ ＶＯＣ貯留槽
４６ 揮発ＶＯＣ
４８ 回収溶剤
５０ 移送装置
５２ 返送装置
６０ 吸引装置
６２ 高速噴射ノズル
６４ 噴射液

Claims (6)

1. 水難溶性または水不溶性の揮発性有機化合物を含有する処理空気から前記揮発性有機化合物を吸着除去および回収する揮発性有機化合物の処理装置であって、
   処理空気の取入口と、
   気液接触部にて、界面活性剤を含有する吸収液を処理空気と接触させ、界面活性剤に揮発性有機化合物を吸着させる吸収装置と、
   処理空気を排出する排出口と、
   界面活性剤に吸着された揮発性有機化合物を吸収液より分離して回収する回収装置と、
   吸収液を吸収装置から回収装置に送る移送装置と、
   吸収液を回収装置から吸収装置に戻す返送装置と、
   からなる揮発性有機化合物の処理装置。
2. 前記揮発性有機化合物の処理装置であって、更に、
   取入口から排出口に至る処理空気の流路内において液体を噴射することにより生じる負圧を利用して、取入口から吸収装置に処理空気を導入する吸引装置
   を備えることを特徴とする請求項１記載の揮発性有機化合物の処理装置。
3. 前記吸引装置にて噴射する液体が、
   前記界面活性剤またはポリアルキレングリコールの水溶液である請求項２記載の揮発性有機化合物の処理装置。
4. 前記気液接触部が、
   縦横比が１以外の目をもつ複数枚のフィルターを、該目が所定の角度を為すよう互いに面内に回転させて重ね合わせた多孔スクリーンと、
   前記多孔スクリーンに向けて吸収液を噴霧する噴霧ノズルと、
   前記多孔スクリーンの表面または内部に吸収液を供給して液膜を形成する液膜生成ノズルとからなり、かつ、
   前記多孔スクリーンが、取入口より吸引された処理空気の流路を塞ぐように設置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の揮発性有機化合物の処理装置。
5. 前記気液接触部が、
   取入口より吸引された処理空気の進行方向に直交する邪魔板
   および該邪魔板上にあって前記進行方向の逆方向に吸収液を噴霧する噴霧ノズル
   を多段式に配設してなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の揮発性有機化合物の処理装置。
6. 前記回収装置が、
   （ａ）揮発性有機化合物を吸着した吸収液の上澄み部を取り出し、該揮発性有機化合物を蒸留分離させる蒸留装置、
   （ｂ）疎水性吸着剤により、該吸収液より揮発性有機化合物を吸着分離させる吸着装置、
   または
   （ｃ）浸透膜により、該吸収液より揮発性有機化合物を膜分離させる分離装置
   のいずれかである請求項１ないし５のいずれか１項に記載の揮発性有機化合物の処理装置。