JP4198851B2

JP4198851B2 - ガス漏洩検知・ガス拡散防止機構

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Publication number: JP4198851B2
Application number: JP33782899A
Authority: JP
Inventors: 正紀大信; 明鈴木
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2019-11-29
Also published as: JP2001153771A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス漏洩検知・ガス拡散防止機構に関し、更に詳細には、組成が不明な微量のガスの漏洩であっても、その漏洩を検知し、ガスが拡散するのを防止する機構、例えばＰＣＢ等を分解処理する超臨界水処理装置に最適なガス漏洩検知・ガス拡散防止機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有害なガス、或いは有害な揮発性液体を取り扱っている化学工場等では、そのような有害なガスが漏洩して大気に拡散しないように、或いは漏洩した揮発性液体から気化したガスが大気に拡散しないように、多大の注意を払って対応している。
なかでも、ＰＣＢ（ポリ塩素化ビフェニル）、ダイオキシン、有機塩素系溶剤等の有毒な物質を取り扱う工場等では、そのような物質が漏洩して辺りに拡散しないように、極めて厳重に対処している。
【０００３】
ところで、環境問題に対する認識の高まりと共に、有機物の酸化、分解能力の高い超臨界水反応を利用して、環境汚染物質を分解、無害化する試みが注目されている。
すなわち、超臨界水の高い反応性を利用した超臨界水処理装置により、従来技術では分解することが難しかった有害な難分解性の有機物、例えば、ＰＣＢ、ダイオキシン、有機塩素系溶剤等を分解して、二酸化炭素、窒素、水、無機塩などの無害な生成物に転化する試みである。
【０００４】
超臨界水処理装置とは、超臨界水の高い反応性を利用して有機物を分解する装置であって、例えば、難分解性の有害な有機物を分解して無害な二酸化炭素と水に転化したり、難分解性の高分子化合物を分解して有用な低分子化合物に転化したりするために、現在、その実用化が盛んに研究されている。
超臨界水とは、超臨界状態にある水、即ち、水の臨界点を越えた状態にある水を言い、詳しくは、３７４．１℃以上の温度で、かつ２２．０４ＭＰａ以上の圧力下にある状態の水を言う。超臨界水は、有機物を溶解する溶解能が高く、有機化合物に多い非極性物質をも完全に溶解することができる一方、逆に、金属、塩等の無機物に対する溶解能は著しく低い。また、超臨界水は、酸素や窒素などの気体と任意の割合で混合して単一相を構成することができる。
【０００５】
ここで、図２を参照して、超臨界水処理装置の基本的な構成を説明する。図２は超臨界水処理装置の基本的構成を示すフローシートである。
超臨界水処理装置１０は、超臨界水の存在下で超臨界水反応により有害な有機物を含む被処理液を処理する装置であって、図２に示すように、超臨界水反応を行う反応器として、縦型の耐圧密閉型反応器１２を備え、反応器１２から処理液を流出させる処理液管１４に、順次、処理液を冷却する冷却器１６、反応器１２内の圧力を制御する圧力制御弁１８、及び、処理液をガスと液体とに気液分離する気液分離器２０を備えている。
尚、縦型反応容器は、通常、固形物の含有率が低い被処理液を処理するのに適しており、固形物の含有率が高い被処理液を処理する際には、パイプ状のチューブラー反応器を使用することが多い。
【０００６】
超臨界水処理装置１０は、超臨界水反応に供する反応物を反応器１２に供給する供給系統として、被処理液ポンプ２４と、空気圧縮機２８とを備え、有機物を含む被処理液を被処理液管２２を介して反応器１２に送入し、かつ、空気送入管２６及び被処理液管２２を介して酸化剤として空気を被処理液と共に反応器１２に送入する。
【０００７】
更に、超臨界水処理装置１０は、必要に応じて、反応器１２での超臨界水反応を維持するのに必要な熱エネルギー源として補助燃料を反応器１２に送入する補助燃料管（図示せず）、及び反応器１２で超臨界水反応により処理液中の有機物から発生した塩素等を中和するアルカリ剤を反応器１２に送入するアルカリ剤送入管（図示せず）を被処理液管２２に合流させている。
【０００８】
なお、被処理液と処理液とを熱交換させて処理液を冷却するとともに被処理液を昇温して熱回収を図る熱交換器（図示せず）を冷却器１６の上流の処理液管１４に、又は被処理液を予熱する予熱器を反応器１２の上流の被処理液管２２に設けることもある。また、超臨界水の補給水管を被処理液管２２に接続することもある。
更には、反応器１２の下部に亜臨界水領域を設け、反応器１２内で生じた無機塩類を亜臨界水領域に沈降させ、除去する機構を設けることもある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、ＰＣＢ、ダイオキシン、有機塩素系溶剤等の有毒な物質を分解処理する超臨界水処理装置、或いは毒性のガスを生産している化学装置等では、そのような有害なガスが漏洩したり、拡散したりしないように、多大の注意を払って対応している。
そのためには、先ず、ガスの漏洩を検知することが必要であるから、従来から、種々のガスの漏洩検知装置が開発され、実用化されている。例えば漏洩するガスの組成が予知できる場合には、そのガスを専ら検知するガス検知器が使用されている。例えば硫化水素（Ｈ₂Ｓ）、或いは二酸化硫黄（ＳＯ₂）を検知するには、専用の硫化水素検知器、或いは二酸化硫黄検知器が使われている。
【００１０】
しかし、ガス組成を予知できない場合には、上述のような専用のガス検知器を使うことができない。尤も、ガスクロマトグラフィのような汎用性のガス検知器もあるものの、リアルタイムで流体の漏洩を検知することは技術的に難しい。
そこで、組成を予知できないガスを検知する方法として、例えば、フランジ結合、ネジ結合等のガス漏洩が生じそうな箇所の近傍に、予めマイクロフォンを設けておき、ガスの漏洩音を検出して、ガス漏洩を検知する方法、或いはガスが漏洩した液体から気化したガスであれば、液体漏洩が生じそうな箇所の近傍に、予め湿度センサを設けておき、それにより液体漏洩を検知する方法等が提案されている。
【００１１】
しかし、上述の漏洩検知方法では、ガス組成が不明なガスであって、しかも漏洩するガス量が微量なときには、その微量のガスの漏洩を検知することは技術的に極めて難しかった。
つまり、この場合には、専用のガス検知器を適用することができないし、またマイクロフォンを使っても、ガスの漏洩音も小さく、更には、湿度センサを使っても、湿度の変化が周りの大気に希釈されて、小さくなるので、その微量のガスの漏洩を検知することはできない。
特に、前述の超臨界水処理装置、特にその反応器のように、装置又は機器の構造上から、流体の漏洩が生じ易いフランジ結合、ネジ結合が多数ある装置、機器の場合には、上述の漏洩検知方法を適用することは、現実的でなく、流体の漏洩を検知することが難しかった。
一方、ＰＣＢ、ダイオキシン、有機塩素系溶剤等の有毒な物質が漏洩したときには、たとえ微量の漏洩でも、重大な結果を招くおそれがあるから、ガス漏洩検知及びガス拡散防止が重要になる。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、ガス組成が不明で、しかも微量のガスの漏洩を検知すると共に、漏洩したガスを大気中に拡散させないようにしたガス漏洩検知・ガス拡散防止機構を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るガス漏洩検知・ガス拡散防止機構は、機器から漏洩したガス、又は漏洩した揮発性液体から気化したガスを検知するガス漏洩検知・ガス拡散防止機構であって、
少なくともガス漏洩想定部位を含む機器部分を覆い、かつ気体流入口を有するフードと、
気体流入口から流入する気体を漏洩ガスと共にフードと機器部分との間の領域を通って吸引する吸引装置と、
吸引装置の下流に設けられたガス処理装置と、
吸引装置とガス処理装置とを接続するダクトに設けられた、ガス分析計、温度計及び湿度計のうちの少なくとも一つの計器と、
溶剤を収容し、吸引装置から延びるダクトの端部を溶剤に浸漬させた密閉型ガス溶解槽と、
ダクトから流入したガス成分を溶剤に溶解させてなる溶液の組成又は性状を分析するガス漏洩検知のための分析計及び溶液の液面を検出するガス漏洩検知のための液面計の少なくとも一方とを備え、
未溶解ガス成分を流出させるガス溶解槽のガス流出口をガス処理装置に接続していることを特徴としている。
【００１４】
本発明で、機器とは、機器自体のみならず、機器と接続する配管又は部品、配管又は部品単体等のガス漏洩想定部位を有するものを言う。また、本発明を適用に際し、機器の構造、機器に収容された内容物の組成、種類等は問わない。
また、ガス漏洩想定部位とは、ガスの漏洩が想定される結合部位、又は結合箇所を言い、例えば機器の組み立て、機器と配管との接続、配管と配管との接続、部品、計器の機器又は配管への取り付けに際し、溶接接合による組み立て、接続又は取り付け箇所を除く、フランジ結合、ネジ結合等の微小間隙を有する組み立て部位、接続部位、取り付け部位、或いは結合部位を言う。更に言えば、フランジ結合では、フランジ同士の間隙が、ガス漏洩想定部位であり、ネジ結合では、ネジのネジ山とネジ溝との間隙がガス漏洩想定部位である。
フードは、機器全体を覆っても良いし、機器全体を複数に分けて覆っても良いし、さらにガス漏洩想定部位を含む機器部分のみを覆っても良い。
【００１５】
本発明では、ガス分析計を設けることにより、排出ダクトを流れる気体の組成変化を検出して、流入気体成分以外のガス成分が増大しておれば、ガス漏洩が生じていると判定する。
フードでガス漏洩想定部位を覆って、外部にガスが拡散しないようになっているので、漏洩ガスの組成を出来るだけ短時間で検出することが望ましいものの、必ずしもリアルタイムで漏洩ガスの組成を検出する必要はなく、多少の時間的な遅れは許容される。
従って、ガス分析計は、特定のガスのみをリアルタイムで検出するガス分析計ではなく、種々のガスを広く検出できる例えばガスクロマトグラフィ等を使用してもよい。
【００１６】
更には、温度計、又は湿度計により、空気の温度が上昇し又は低下しておれば、或いは湿度が上昇し又は低下しておれば、ガス漏洩が生じていると判定できる。
温度変化又は湿度変化はガスが漏洩すると直ちに生じるので、ほぼリアルタイムでガス漏洩を検知することができる。
【００１７】
吸引装置で吸引するフード内の圧力は、気体が気体流入口から流入し、気体流入口からは流出しない真空度より高い真空度の負圧であれば良い。
ガス処理装置は、漏洩したガスを無害化できる限り、制約はなく、例えば活性炭による吸着装置を使用する。
なお流入する気体としては、窒素ガス等の不活性ガスまたは空気を用いることができる。
【００１８】
本発明のガス漏洩検知・ガス拡散防止機構は、ガス漏洩想定部位を含む機器部分をフードで覆い、気体流入口から流入する気体を漏洩ガスと共に吸引装置で吸引し、次いで吸引装置の下流に設けられたガス処理装置で浄化して大気に放出することにより、漏洩ガスの拡散を防止する。
かつ、吸引装置とガス処理装置とを接続するダクトに設けた、ガス分析計、温度計及び湿度計等で排出ダクトを流れるガス同伴空気の組成、性状或いは状態の変化を検出することにより、容易にガスの漏洩を検知することができる。
【００１９】
本発明の好適な実施態様では、気体流入口がガス漏洩想定部位より下方に設けられ、吸引装置との複数個の接続口の少なくとも一つがフードの上部に設けてある。
これにより、漏洩ガスがフード内に滞留することが無くなるので、より安全なガス漏洩検知・ガス拡散防止機構を実現できる。
【００２０】
本発明の更に好適な実施態様では、溶剤を収容し、吸引装置から延びるダクトの端部を溶剤に浸漬させた密閉型ガス溶解槽と、
ダクトから流入したガス成分を溶剤に溶解させてなる溶液の組成又は性状を分析する分析計及び溶液の液面を検出する液面計の少なくとも一方と
を備え、未溶解ガス成分を流出させるガス溶解槽のガス流出口をガス処理装置に接続している。
【００２１】
本実施態様では、ガス成分を溶剤に溶解させて溶剤中に蓄積させ、溶剤の組成又は性状の変化を検出することにより、ガス漏洩を更に一層確実に検知することできる。ここで、分析計とは、例えばｐＨ計、導電率計、有機物（ＴＯＣ）濃度計、Ｃｌ濃度計、イオン濃度計等を言う。
また、漏洩ガスが液体を同伴するときには、同伴した液体をガス溶解槽の溶剤で捕捉し、溶剤の液位の上昇を液面計で検出することにより、ガス漏洩を検知することができる。
溶剤は、漏洩が予想されるガスによって異なり、例えば、有機性ガスのときには、アルコール、芳香族炭化水素等を使用し、また、水溶性ガスのときには、溶剤として水を、分析計としてｐＨ計または導電率計をそれぞれ使い、ｐＨ変動あるいは導電率変動を検出して、例えば酸性ガス、アルカリ性ガスの漏洩を検知する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
実施形態例
本実施形態例は、本発明に係るガス漏洩検知・ガス拡散防止機構を前述の超臨界水処理装置の反応器に適用した実施形態の一例であって、図１は本実施形態例のガス漏洩検知・ガス拡散防止機構の構成を示すフローシートである。
本実施形態例のガス漏洩検知・ガス拡散防止機構３０は、前述の超臨界水処理装置１０の反応器１２に設けられた機構であって、図１に示すように、反応器１２全体を覆うフード３２と、フード３２の排出ダクト３４に設けられた吸引ブロア３６と、吸引ブロア３６の下流に設けられた密閉型ガス溶解槽３８と、ガス溶解槽３８の下流に設けられた活性炭吸着装置４０とを備えている。
【００２３】
フード３２は、多数のフランジ結合を有する反応器１２全体を取り囲む覆体であって、下部に空気流入口４２を備え、上部に排出ダクト３４との接続口４４を有し、反応器１２の入口管１２ａ及び出口管１２ｂとフード３２との間の間隙は封止されている。
なお、反応器１２の入口管１２ａ及び出口管１２ｂとフード３２との間の間隙を封止せず、その間隙を空気流入口４２に代えて、又は空気流入口４２に加えて空気流入口とすることもできる。また、排出ダクト３４との接続口は、上部の接続口４４に加えて、図１に示すように、フード３２の側壁に別の接続口４４ａ、４４ｂを設けてもよい。
フード３２内の圧力は、空気が空気流入口４２から流入し、空気流入口４２からは流出しない真空度、例えば空気流入口４２近傍で−１０〜−１００ｍｍＨ₂Ｏに維持されるように、吸引ブロア３６によって吸引されている。
【００２４】
吸引ブロア３６の下流の排出ダクト３４には、ガス分析計４６、温度計４８及び湿度計５０が設けてある。ガス分析計４６には、例えば（株）島津製作所製のガステスタ、モデル名ＣＧＴ−１０．ＯＡシリーズを使用することができる。
ガス溶解槽３８は、溶剤として水を収容し、排出ダクト３４の先端部に設けたノズル管５２を水中に浸漬させ、かつ、水の水質又は性状を検出する分析計５５と水の水位を検出する液面計５４とを備えている。分析計５５には、例えば東亜電波工業（株）製のイオンメータ、モデル名ＩＭ−５Ｓ・４０Ｓを使用することができる。
活性炭吸着装置４０は、活性炭充填層を備え、ガス溶解槽３８から流出したガス中の空気以外の成分を活性炭によって吸着し、空気のみを大気に放出する。
【００２５】
本実施形態例では、反応器１２から漏洩したガス又は超臨界水から気化した水蒸気は、空気流入口４２から流入した空気と共に吸引ブロア３６によって吸引され、排出ダクト３４を通ってノズル管５２から噴射されてガス溶解槽３８内の水中に導入される。その間、ガス分析計４６、温度計４８及び湿度計５０は、排出ダクト３４を流れるガス同伴空気の組成変化、温度変化及び湿度変化を検出する。
ガス溶解槽３８に導入されたガス同伴空気中の水溶性ガス、例えばＨＣｌ等は水に溶解して、水の組成を変化させる。また、ガス同伴空気中の水蒸気或いは液体成分は、ガス溶解槽３８内で水に捕捉され、水位を上昇させる。
ガス溶解槽３８に導入されたガス同伴空気中の未溶解ガス成分、即ち主として空気は、その不純物成分が活性炭吸着装置４０で吸着され、浄化された後、大気に放出される。
【００２６】
超臨界水処理装置１０による超臨界水処理は、超臨界水の存在下で酸化剤により被処理物を酸化する超臨界水酸化反応と、超臨界水の加水分解能力を利用して被処理物を分解する超臨界水処理とに大別される。
超臨界水酸化反応の場合、被処理物はＨ₂Ｏ及びＣＯ₂に転化する。被処理物が塩素を含むときには、ＨＣｌが生成される。超臨界水処理では、被処理物の低分子化や脱塩素化などが行われ、生成物の組成は被処理物の組成、反応条件によって大きく異なる。
【００２７】
そこで、本実施形態例では、排出ダクト３４に設けたガス分析計４６によって、ＣＯ₂濃度、Ｏ₂濃度、ＣＯ濃度、ＨＣｌ濃度等を測定し、その濃度が変動すれば、ガス漏洩が生じていると判定することができる。
また、排出ダクト３４を流れるガスの温度を温度計４８で測定することにより、その温度が上昇すれば、ガス漏洩が生じていると判定することができる。
同じく、排出ダクト３４を流れるガスの湿度を湿度計５０で測定することにより、その湿度が上昇すれば、水蒸気の漏洩、即ち超臨界水漏洩及びガス漏洩が生じていると判定することができる。
【００２８】
また、本実施形態例では、ガス溶解槽３８の水の水質又は性状を分析計５５で分析して、その変化、例えばｐＨ、導電率、有機物（ＴＯＣ）濃度、Ｃｌ濃度、イオン濃度等の変化を検出し、増大又は減少しておれば、ガス漏洩が生じていると判定する。
また、液面計５４でガス溶解槽３８の水位を検出し、増大しておれば、超臨界水が漏洩していると判定できる。
なお、本実施形態例では、排出ダクト３４に、ガス分析計４６、温度計４８及び湿度計５０を設けているが、これらのうち少なくとも一つの計器を設けてもよいし、また溶解槽３８に設けた液面計５４あるいは分析計５５のみでガス漏出が検知可能であれば、排出ダクト３４に設けるガス分析計４６、温度計４８、湿度計５０等を省略することができる。
【００２９】
本実施形態例では、漏洩ガスを含んだ空気は、その漏洩ガスが活性炭吸着装置４０で吸着され、浄化された後、大気に放出されるので、仮に、ガスが漏洩しても、その漏洩ガスが大気に拡散して、公害問題を引き起こすようなことは生じない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、ガス漏洩想定部位を含む機器部分をフードで覆い、気体流入口から流入する空気等の気体を漏洩ガスと共に吸引装置で吸引し、次いで吸引装置の下流に設けられたガス処理装置で浄化して大気に放出することにより、漏洩ガスの拡散を防止し、かつ、吸引装置とガス処理装置とを接続するダクトに設けた、ガス分析計、温度計及び湿度計等で排出ダクトを流れるガス同伴気体の組成、性状の変化を検出することにより、容易にガスの漏洩を検知することができる。
また、吸引装置とガス処理装置との間に溶剤を収容したガス溶解槽を設け、ガス成分を溶剤に溶解させて溶剤中に蓄積させ、溶剤の組成又は性状の変化を検出することにより、ガス漏洩を更に一層確実に検知することできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例のガス漏洩検知・ガス拡散防止機構の構成を示すフローシートである。
【図２】超臨界水処理装置の基本的構成を示すフローシートである。
【符号の説明】
１０超臨界水処理装置
１２反応器
１４処理液管
１６冷却器
１８圧力制御弁
２０気液分離器
２２被処理液管
２４被処理液ポンプ
２６空気送入管
２８空気圧縮機
３０実施形態例のガス漏洩検知・ガス拡散防止機構
３２フード
３４排出ダクト
３６吸引ブロア
３８ガス溶解槽
４０活性炭吸着装置
４２空気流入口
４４接続口
４６ガス分析計
４８温度計
５０湿度計

Claims

機器から漏洩したガス、又は漏洩した揮発性液体から気化したガスを検知するガス漏洩検知・ガス拡散防止機構であって、
少なくともガス漏洩想定部位を含む機器部分を覆い、かつ気体流入口を有するフードと、
気体流入口から流入する気体を漏洩ガスと共にフードと機器部分との間の領域を通って吸引する吸引装置と、
吸引装置の下流に設けられたガス処理装置と、
吸引装置とガス処理装置とを接続するダクトに設けられた、ガス分析計、温度計及び湿度計のうちの少なくとも一つの計器と、
溶剤を収容し、吸引装置から延びるダクトの端部を溶剤に浸漬させた密閉型ガス溶解槽と、
ダクトから流入したガス成分を溶剤に溶解させてなる溶液の組成又は性状を分析するガス漏洩検知のための分析計及び溶液の液面を検出するガス漏洩検知のための液面計の少なくとも一方とを備え、
未溶解ガス成分を流出させるガス溶解槽のガス流出口をガス処理装置に接続していることを特徴とするガス漏洩検知・ガス拡散防止機構。
気体流入口がガス漏洩想定部位より下方に設けられ、吸引装置との複数個の接続口の少なくとも一つがフードの上部に設けてあることを特徴とする請求項１に記載のガス漏洩検知・ガス拡散防止機構。
機器から漏洩したガス、又は漏洩した揮発性液体から気化したガスを検知するガス漏洩検知・ガス拡散防止機構であって、
少なくともガス漏洩想定部位を含む機器部分を覆い、かつ気体流入口を有するフードと、
気体流入口から流入する気体を漏洩ガスと共にフードと機器部分との間の領域を通って吸引する吸引装置と、
溶剤を収容し、吸引装置から延びるタクトの端部を溶剤に浸漬させた密閉型ガス溶解槽と、
ダクトから流入したガス成分を溶剤に溶解させてなる溶液の組成又は性状を分析するガス漏洩検知のための分析計及び溶液の液面を検出するガス漏洩検知のための液面計の少なくとも一方とを備え、
未溶解ガス成分を流出させるガス溶解槽のガス流出口をガス処理装置に接続していることを特徴とするガス漏洩検知・ガス拡散防止機構。
溶剤が水であって、分析計がｐＨ計、または導電率計であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス漏洩検知・ガス拡散防止機構。