JP4317303B2

JP4317303B2 - 排ガス処理方法及び装置

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Publication number: JP4317303B2
Application number: JP32424499A
Authority: JP
Inventors: 幸壽須藤; 一雄蛭田; 克史佐藤
Original assignee: Kureha Engineering Co Ltd
Current assignee: Kureha Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 1999-11-15
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2019-11-15
Also published as: JP2001137645A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス処理方法及び装置に関し、詳しくは、少なくとも二種類以上の有機成分等の被除去成分を含む排ガスからそれらの被除去成分を除去する排ガス処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排ガス中の被除去成分を除去又は回収する方法又は装置としては、例えば、特公昭５３−８６６４号公報、特開昭５４−１４５３７４号公報、特公昭６３−４０７７２号公報等に記載されたものが挙げられる。これらは、いずれも排ガスを吸着材と接触させ、排ガスに含まれる単一種類の被除去成分を主として除去する方法又は装置である。
【０００３】
ところで、各種溶剤を使用する設備や装置等からは、二種類以上の被除去成分を含む排ガスが排出される場合が多くあり、排ガスの処理コストを低減する観点から、これらの被除去成分を一つの装置によって除去し、望むべくは分別回収する技術が切望されている。また、近年、環境保全に係る問題への関心が高まっており、被除去成分の環境への放出量を極力低減するべく、これらの被除去成分をより高い除去効率で排ガスから除去できる技術が望まれている。これに対し、上記の方法又は装置では、排ガスに含まれる二種類以上の被除去成分の全てを十分に高い除去効率で除去することは困難であった。
【０００４】
一方、二種類以上の被除去成分を含む排ガスを処理する装置及び方法としては、例えば、特開平１０−７６１３４号公報に記載されたものがある。この装置は、吸着能力の異なる吸着材が流動する複数の吸着部を有し、上記排ガスをこれらの吸着材に順次接触させ、二種類以上の被除去成分の全てを排ガス中から一括して除去することを意図したものである。
【０００５】
しかし、本発明者らは、このような装置及び方法の特性について検討したところ、以下のような問題点があることを見出した。すなわち、被徐去成分の吸着材との吸着能力に応じて、各被除去成分に適した吸着材を選定して組み合わせる必要があり、吸着材の組み合わせによっては、前段の吸着部で吸着されるべき被除去成分が十分に吸着されない場合が起こり得る。この場合には、その成分が後段の吸着部で吸着されず排ガスから除去できないおそれがあった。また、前段で十分に吸着されなかった成分が、それ以降の吸着部で吸着されてしまうおそれがあった。この場合には、その吸着部で吸着されるべき成分が十分に吸着されず、排ガスが十分に清浄なガスとならないおそれがあるとともに、被除去成分の分別も十分ではなかった。その結果、二種類以上の被除去成分の全てを十分に且つ確実に除去できないおそれがあった。
【０００６】
また、各吸着材の性状が異なるときには、各吸着材を再生するのに各々の性状に適合した異なる脱着部や脱着操作が必要となるおそれがあった。またさらに、被除去成分の種類に応じて吸着材を変更しなければならないことがあり、排ガス中の被除去成分の組成が異なる各種の設備又は装置に対する汎用性が十分ではなかった。しかも、二種類以上の吸着材を用いるため、それらの保守や管理が煩雑であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、排ガス中に二種類以上含まれる被除去成分を十分に且つ確実に除去でき、しかも、被除去成分の分別性、並びに、吸着材の保守性及び汎用性に優れる排ガス処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を重ね、単一種類の被除去成分を除去するのに適した従来の装置に、二種類の被除去成分を含む排ガスを供給したときに；
１）吸着部における排ガスの流路の上流側に位置する吸着材には、二種類の被除去成分のうち（Ａ）吸着され易い方の成分が（Ｂ）吸着され難い成分よりも多く吸着され、
２）同下流側に位置する吸着材には、（Ｂ）成分が（Ａ）成分よりも多く吸着される、ことを見出した。本発明者らは、これらの知見に基づいて更に研究を進めた結果、本発明に到達した。
【０００９】
すなわち、本発明の排ガス処理方法は、少なくとも二種類以上の被除去成分を含む排ガスが吸着材と接触して被除去成分が吸着材に吸着される吸着部と、被除去成分が吸着された吸着材から被除去成分が脱着されて吸着材が再生される脱着部とを備える排ガス処理装置を用いた排ガス処理方法であって、吸着材として、被除去成分を吸着することが可能であり、且つ、被除去成分との親和力に差を有する単一種類の吸着材を用い、吸着部が少なくとも二段以上設けられており、且つ、吸着部が上記単一種類の吸着材を有しており、排ガスを吸着部内に順次流通させ、吸着材を、排ガスが流通する方向と対向するように、吸着部内に流動させながら、吸着材と排ガスとを接触させることにより、被除去成分を吸着材との親和力の高い順に各吸着部内の吸着材に順次吸着せしめ、排ガスと接触した吸着材を、異なる吸着部における吸着材が相互に混合しないように、少なくとも吸着部の段数以上の脱着部に移送し、脱着部において吸着材に吸着された被除去成分を脱着して吸着材を再生し、再生された吸着材を吸着部に搬送することを特徴とする。
【００１０】
このような排ガス処理方法においては、少なくとも二種類以上の被除去成分を含む排ガスが二段以上の吸着部を順次通過する間に単一種類の吸着材と接触し、被除去成分が吸着材に吸着される。このとき、排ガスが吸着材と接触する初期の段階には、被除去成分の吸着材への吸着され易さに差異があっても、吸着材の吸着性能及び量に応じて、各被除去成分は吸着材に吸着されていく。
【００１１】
吸着が進行していくと、吸着され易い（吸着材との親和力が強い）成分が吸着され難い（吸着材との親和力が弱い）成分と置き換わって吸着される、いわゆる置換吸着が起こり、吸着材中に吸着され易い成分がより多く吸着される。すなわち、吸着され易い成分の置換吸着、逆に言えば、吸着され難い成分の置換脱着が生じる。排ガスの流通方向の最も上流側にある吸着材は、この置換吸着現象によって被除去成分のうち吸着され易い成分を選択的に吸着し得る。
【００１２】
このようにして、排ガスの流通方向の下流側に向かうにつれて、被除去成分は吸着され易い順に吸着材に選択的に吸着され、最も上流側にある吸着材には、最も吸着され易い成分が主として吸着される。したがって、二種類以上の吸着材を用いずに排ガス中の複数の被除去成分を高い効率で排ガスから除去できる。また、各被除去成分を選択的に吸着した吸着材を混合することなく個別に脱着するので、各被除去成分を分別して回収し得る。
【００１３】
また、吸着材を、排ガスの流通する方向と対向するように吸着部内に流動させながら、吸着材と排ガスとを接触させるので、排ガスと吸着材とのいわゆる向流接触が実現され、且つ、吸着材を循環し得るので、連続処理が可能となって処理効率が向上される。
【００１４】
さらに、吸着部が二段で構成されており、吸着部のうち前段の吸着部で、被除去成分のうち吸着材との親和力が高い被除去成分を主として吸着材に吸着せしめ、吸着部のうち後段の吸着部で、上記の親和力が高い被除去成分よりも吸着材との親和力が低い被除去成分を主として吸着材に吸着せしめると好ましい。
【００１５】
排ガス中に被除去成分が二種類含まれる場合には、このような簡略な構成で十分な分別除去が可能となる。また、被除去成分の種類が更に多くても、単一種類の吸着材の量や循環量等を適宜調整することにより、前段では、主として比較的吸着され易い一種類以上の成分が吸着され、後段では残りの他の成分が主として吸着され得る。
【００１６】
またさらに、吸着材として球状活性炭を用いると好ましい。このようにすれば、吸着材の流動性が高められ、特に真球状とすれば流動性が一層高められる。また、破砕炭等に比して粒度の揃った小粒径のものとし易いので、吸着速度が高められて被除去成分との吸着平衡に達する時間が短縮される。さらに、各脱着部において吸着材から脱着されたそれぞれ異なる被除去成分を個別に回収するとより好ましい。こうすれば、被吸着成分が有用な物質から成る場合等に再利用に供することが容易となる。
【００１７】
また、本発明の排ガス処理装置は、本発明による排ガス処理方法を好適に実施するためのものであって、少なくとも二種類以上の被除去成分を含む排ガスが順次流通され、被除去成分を吸着することが可能であり且つ被除去成分との親和力に差が生じる活性炭等の吸着特性を利用した単一種類の吸着材を有しており、吸着材が排ガスの流通方向と対向するように流動されて吸着材と排ガスとが接触し、被除去成分が吸着材との親和力の高い順に吸着材に吸着される少なくとも二段以上の吸着部と、吸着部に接続されており、吸着部から吸着材が移送され、吸着材に吸着された被除去成分を脱着して吸着材を再生する少なくとも吸着部の段数以上の脱着部と、吸着部と脱着部とに接続されており、再生された吸着材を吸着部に搬送する搬送部とを備えることを特徴とする。
【００１８】
さらに、吸着部が二段で構成されており、吸着部のうち前段の吸着部が、被除去成分のうち吸着材との親和力が高い被除去成分が主として吸着材に吸着されるものであり、吸着部のうち後段の吸着部が、親和力が高い被除去成分よりも吸着材との親和力が低い被除去成分が主として吸着材に吸着されるものであると好適である。またさらに、吸着材が球状活性炭であるとより好適である。加えて、脱着部に接続され、脱着部で脱着されたそれぞれ異なる被除去成分を個別に回収する少なくとも吸着部の段数以上の回収部を更に備えることが望ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。まず、図１により、本発明による排ガス処理装置の概略構成及び本発明による排ガス処理方法の概略を説明し、次に、図２により、図１に示す排ガス処理装置のより詳細な構成及びより具体的な排ガス処理方法の実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明による排ガス処理装置の好適な実施形態の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、排ガス処理装置１００は、処理部１０１，１０２から構成されており、処理部１０１，１０２には、それぞれ吸着部１１（前段の吸着部）及び吸着部２１（後段の吸着部）、脱着部１２，２２、並びに、回収部１３，２３が設けられている。吸着部１１，２１は、それぞれ脱着部１２，２２と接続されており、吸着部１１，２１と脱着部１２，２２との間で吸着材としての球状活性炭９０ａ，９０ｂが循環されるようになっている。また、回収部１３，２３は、脱着部１２，２２に接続されている。さらに、吸着部１１，２１は連結されており、吸着部１１には、二種類の有機成分９ａ，９ｂ（被除去成分）を含む排ガス１が供給され、この排ガス１は、吸着部１１，２１を順次流通して吸着部２１から排ガス処理装置１００の外部へ排出されるようになっている。
【００２１】
次に、このように構成された排ガス処理装置１００を用いた本発明の排ガス処理方法の一実施形態について説明する。本実施形態では、球状活性炭９０ａ，９０ｂともに石油ピッチ系の球状活性炭を用いる。まず、▲１▼吸着部１１，２１内に、球状活性炭９０ａ，９０ｂを供給し、排ガス１の流通方向（流通経路）と対向するように流動させる。次に、▲２▼二種類の有機成分９ａ，９ｂを含む排ガス１を吸着部１１に導入し、排ガス１を吸着部１１，２１に順次流通させる。こうすると、球状活性炭９０ａ，９０ｂと排ガス１が、いわゆる向流接触する状態となる。なお、有機成分９ａ，９ｂは、球状活性炭９０ａ，９０ｂとの親和力（吸着のされ易さ）に差があり、有機成分９ａが有機成分９ｂよりも吸着され易いものとする。
【００２２】
このとき、吸着部１１における球状活性炭９０ａと排ガス１とが接触する初期の段階では、有機成分９ａ，９ｂの吸着され易さに差があっても、球状活性炭９０ａに共に吸着されていく。そして、吸着部１１に排ガス１を連続して供給すると、排ガス１中の有機成分９ａ（吸着され易い成分）と、球状活性炭９０ａに先に吸着されていた有機成分９ｂ（吸着され難い成分）との置換が起こる。すなわち、有機成分９ａの置換吸着（逆に言えば、有機成分９ｂの置換脱着）が生じる。球状活性炭９０ａを吸着部１１に流動させながら排ガス１を連続して供給すると、このような置換吸着は吸着部１１内で定常的に生じるようになる。その結果、吸着部１１内において排ガス１の流通方向の最も上流側に流動してくる球状活性炭９０ａには、有機成分９ａが主として選択的に吸着される。
【００２３】
ここで、吸着の難易は、通常、沸点が高いものほど吸着され易い（沸点が低いものほど吸着され難い）。具体例を挙げると、沸点８０．１℃のベンゼン、沸点１１０．６℃のトルエン、沸点１４４．４℃のキシレンは、この順に吸着され易い。また、疎水性が高いものほど吸着され易い（疎水性が低いもの、すなわち、親水性が高いものほど吸着され難い）。アルコールを例にとると、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノールは、この順に吸着され易い。
【００２４】
よって、排ガス１中の有機成分９ａ，９ｂの種類と濃度を予めサンプリング分析等によって求めておき、この値に基づいて、球状活性炭９０ａの循環量等を適宜調整することにより、吸着部１１内で、排ガス１中の有機成分９ａのみを選択的に球状活性炭９０ａに吸着させることが可能である。
【００２５】
こうして、吸着部１１において有機成分９ａが殆ど除去された排ガス１を、吸着部２１に導入し、球状活性炭９０ｂと向流接触させながら吸着部２１内を流通させる。排ガス１中には被除去成分として主に有機成分９ｂが含まれているので、置換吸着が起こらず、球状活性炭９０ｂには有機成分９ｂを主として吸着させることができる。
【００２６】
次に、▲３▼有機成分９ａ，９ｂがそれぞれ吸着された球状活性炭９０ａ，９０ｂを、脱着部１２，２２へ移送する。図１に示す如く、排ガス処理装置１００においては、球状活性炭９０ａ，９０ｂを、互いに混合させることなく脱着部１２，２２へ移送する。そして、▲４▼脱着部１２，２２内で、球状活性炭９０ａ，９０ｂを加熱して吸着されていた有機成分９ａ，９ｂをそれぞれ個別に脱着して球状活性炭９０ａ，９０ｂを再生する。このときの加熱方法としては、例えば、スチームやオイル等の熱媒によって間接的に加熱したり、スチームで熱源とキャリアガスとを兼ねるといった直接加熱等が挙げられる。
【００２７】
そして、▲５▼再生させた球状活性炭９０ａ，９０ｂを吸着部１１，２１へ搬送し、再び吸着部内で流動させる。このような、球状活性炭９０ａ，９０ｂによる有機成分９ａ，９ｂの選択的な吸着、脱着部１２，２２への移送、有機成分９ａ，９ｂの脱着、球状活性炭９０ａ，９０ｂの再生、吸着部１１，２１への搬送（返送）を連続して行うことにより、球状活性炭９０ａ，９０ｂを循環させながら連続的に用いることができる。また、▲６▼脱着部１２，２２で脱着させた有機成分９ａ，９ｂを、それぞれ回収部１３，２３へ導入し、個別に回収する。この場合、有機成分９ａ，９ｂの体積を縮小させて回収することが望ましく、例えば、凝縮によって液化して回収することができる。このようにして、有機成分９ａ，９ｂが除去された排ガス１は、清浄ガス１０として、吸着部２１から排ガス処理装置１００の外部へと排出できる。
【００２８】
図２は、図１に示す排ガス処理装置１００の構成を示す模式断面図である。図２に示すように、排ガス処理装置１００は、滞留部１４、脱着部１２、吸着部１１、吸着部２１及び排気部１５が結合された処理塔１１０と、滞留部２４上に脱着部２２が結合された処理塔１２０とを備えている。また、球状活性炭９０ａの搬送部１７が処理塔１１０に設けられており、処理塔１１０，１２０にわたって球状活性炭９０ｂの搬送部２７が設けられている。さらに、処理塔１１０，１２０には、それぞれ被除去成分の回収部１３，２３が接続されている。
【００２９】
処理塔１１０に配置された吸着部１１は、いわゆる多段流動床式の構成を成しており、球状活性炭９０ａが流動する多段トレイ１１ａを有している。また、吸着部１１と脱着部１２との結合部には、球状活性炭９０ａが流通できる流通管１６ａ、及び、排ガス１が流通できる分散部１６ｂが設けられている。この流通管１６ａの側方の処理塔１１０側壁には、配管４１を通して排ガス１を供給するためのブロアＰ１が接続されている。脱着部１２は、複数の中空管から成る熱交換部１２ａを有しており、中空管の外部には熱源４から配管４４ａを通して熱媒が供給される。また、脱着部１２の下端部にはブロアＰ５ａが設けられた配管４５ａが接続されており、キャリアガス５が、熱交換部１２ａ内で且つ中空管の内部へ供給されるようになっている。脱着部１２の上端部には、キャリアガス５を循環させるための配管４５ｃが設けられている。
【００３０】
また、処理塔１１０の最下部に位置する滞留部１４は、脱着部１２を流下してきた球状活性炭９０ａを一時的に滞留させるためのものである。球状活性炭９０ａは、この滞留部１４から、配管５１，５２，５３、搬送器３ａ及び分離器３ｃで構成される搬送部１７を通して吸着部１１へ返送される。搬送器３ａには、球状活性炭９０ａの搬送用ガス２を搬送器３ａへ供給するためのブロアＰ２ａが接続されている。
【００３１】
さらに、処理塔１１０に接続された回収部１３は、脱着部１２から配管４７ａを通して送気されるキャリアガス５中の有機成分９ａを凝縮する凝縮部７ａを有している。凝縮部７ａには、有機成分９ａを液化するために、冷媒として冷却水６が流されている。また、回収部１３は、凝縮された有機成分９ａを回収するための回収槽８ａを有している。さらに、配管４８ａから分岐する配管４７ｃは、キャリアガス５を脱着部１２へ送気するためのものである。そして、回収槽８ａに回収された有機成分９ａは配管４９ａを通して排ガス処理装置１００の外部へ排出されるようになっている。
【００３２】
一方、処理塔１１０の上段に配置された吸着部２１は、吸着部１１と同様に多段流動床式の構成を成しており、球状活性炭９０ｂを流動させるための多段トレイ２１ａを有している。また、吸着部２１と吸着部１１との結合部には、排ガス１が流通できる分散部１６ｃが設けられている。この吸着部２１と、処理塔１２０の上段に配置された脱着部２２とは配管６０を介して接続されており、球状活性炭９０ｂが処理塔１１０から処理塔１２０側へ移送されるようになっている。
【００３３】
脱着部２２は、脱着部１２と同様の構成を成しており、熱源４から配管４４ｂを通して熱媒が外部に供給される複数の中空管から成る熱交換部２２ａを有している。また、脱着部２２の下端部にはブロアＰ５ｂが設けられた配管４５ｂが接続されており、キャリアガス５が熱交換部２２ａ内で且つ中空管の内部へ供給されるようになっている。脱着部２２の上端部には、キャリアガス５を循環させるための配管４５ｄが設けられている。
【００３４】
また、脱着部２２の下方に結合された滞留部２４は、脱着部２２を流下してきた球状活性炭９０ｂを一時的に滞留させるためのものである。球状活性炭９０ｂは、この滞留部２４から、配管６１，６２，６３、搬送器３ｂ及び分離器３ｄから構成される搬送部２７を通して処理塔１１０の吸着部２１へ返送される。また、搬送器３ｂには、球状活性炭９０ｂの搬送用ガス２を搬送器３ｂへ供給するためのブロアＰ２ｂが接続されている。
【００３５】
さらに、処理塔１２０に接続された回収部２３は、処理塔１１０に設けられた回収部１３と同等の構成を有している。すなわち、脱着部２２から配管４７ｂを通して送気されるキャリアガス５中の有機成分９ｂを冷却水６により凝縮する凝縮部７ｂ、及び、液化された有機成分９ｂを、配管４８ｂを通して回収するための回収槽８ｂを備えている。また、キャリアガス５を脱着部２２へ送気するための配管４７ｄが、配管４８ｂから分岐して設けられ、回収槽８ｂには、回収された有機成分９ｂを排ガス処理装置１００の外部へ排出するための配管４９ｂが接続されている。
【００３６】
次に、図２を参照して本発明による排ガス処理方法の実施形態についてより詳細に説明する。まず、二種類の有機成分９ａ，９ｂとしてそれぞれトルエン及び２−プロパノールを含む排ガス１を、ブロアＰ１によって吸着部１１へ導入する（以下、有機成分９ａ，９ｂをそれぞれトルエン９ａ及び２−プロパノール９ｂと記す）。排ガス１は、分散部１６ｂを通して、多段流動床を構成する多段トレイ１１ａを通って上方へ移動する。多段トレイ１１ａには上方から下方へ向かって球状活性炭９０ａを流動させ、排ガス１と球状活性炭９０ａとを向流接触させる。トルエン９ａは２−プロパノール９ｂよりも球状活性炭９０ａに吸着され易いので、吸着部１１の下部に流動してくる球状活性炭９０ａは、置換吸着によって主としてトルエン９ａを吸着している。なお、図中黒丸で示す球状活性炭９０ａ，９０ｂは吸着状態を示し、白丸は脱着状態を示す。
【００３７】
トルエン９ａが主として除去された排ガス１を、分散部１６ｃを通して整流し、吸着部２１へ導入し、多段流動床を構成する多段トレイ２１ａに沿って流通させる。排ガス１は、球状活性炭９０ｂと向流接触し、主として２−プロパノール９ｂが球状活性炭９０ｂに吸着される。トルエン９ａ及び２−プロパノール９ｂが除去された排ガス１は、清浄ガス１０として排気部１５から排ガス処理装置１００の外部へ排出される。
【００３８】
一方、吸着部１１でトルエン９ａを主に吸着した球状活性炭９０ａを、流通管１６ａを通して自重で脱着部１２へ落下させる。球状活性炭９０ａは、下方へ徐々に移動し、熱交換部１２ａへ達する。熱交換部１２ａには、熱源４から熱媒であるスチームを供給し、熱交換部１２ａ内の温度が、例えば、１５０〜２００℃となるように加熱し、球状活性炭９０ａからトルエン９ａを脱着させる。これにより、球状活性炭９０ａを再生させ、図示しない間接冷却部によって冷却した後、滞留部１４へ導入する。なお、スチームが冷却されて生じた水は、図示しないドレインへ排出させる。
【００３９】
そして、一時的に滞留させた球状活性炭９０ａを搬送器３ａへ移送し、ブロアＰ２ａにより圧縮空気等の搬送用ガス２を搬送器３ａに供給して球状活性炭９０ａを更に分離器３ｃへ移送する。このとき、球状活性炭９０ａの移送量は、搬送器３ａの移送量調整部で調整することができる。分離器３ｃへ吹き上げられた搬送用ガス２及び球状活性炭９０ａは分離器３ｃで失速し、吸着部１１へ返送されて再び多段トレイ１１ａを流動する。
【００４０】
他方、ブロアＰ５ａにより、脱着部１２の下部にキャリアガス５として、被除去成分の物性に影響を及ぼさないガス、例えば窒素ガスを供給する。キャリアガス５は、熱交換部１２ａを流通し、脱着されたトルエン９ａを伴って上方へ移動する。このキャリアガス５を凝縮部７ａへ導入し、凝縮部７ａに、例えばチラー水といった冷却水６を供給してトルエン９ａを液化させ、回収槽８ａへ導入して回収する。回収されたトルエン９ａは必要に応じて回収槽８ａから外部へ排出させる。
【００４１】
また、吸着部２１で２−プロパノール９ｂを吸着させた球状活性炭９０ｂを処理塔１２０の脱着部２２へ移送する。処理塔１２０における処理は、トルエン９ａの代わりに２−プロパノール９ｂを脱着して回収すること以外は、処理塔１１０の脱着部１２、回収部１３及び搬送部１７における上述した処理と同様である。つまり、脱着部２２では、球状活性炭９０ｂを下方へ移動させ、熱交換部２２ａで間接的に加熱し、２−プロパノール９ｂを脱着して球状活性炭９０ｂを再生する。そして、脱着させた２−プロパノール９ｂをキャリアガス５によって凝縮部７ｂへ移送し、冷却して液化させ、回収槽８ｂへ回収する。再生された球状活性炭９０ｂは、搬送器３ｂへ移送し、搬送器３ｂの移送量調整部で量を調整して搬送用ガス２によって更に分離器３ｄへ移送した後、吸着部２１へ返送する。
【００４２】
以上説明した本発明の排ガス処理方法及び装置によれば、単一種類の球状活性炭９０ａ，９０ｂをそれぞれ二つの吸着部１１，２１へ順次流動させ、二種類の被除去成分としてのトルエン９ａ及び２−プロパノール９ｂを含む排ガス１とを順次向流接触させる。これにより、置換吸着を利用して各吸着部１１，２１において、トルエン９ａ及び２−プロパノール９ｂを球状活性炭９０ａ，９０ｂに選択的に吸着させることができる。したがって、これら被除去成分を排ガス１から十分に且つ確実に除去できる。また、吸着材として単一種類の球状活性炭９０ａ，９０ｂを用いているので、従来の複数の吸着材を用いていた場合に比して、吸着材の保守や管理が容易となる。したがって、排ガス処理装置１００及びこれを用いた排ガス処理方法における保守性ひいては操作性を向上できる。さらに、単一種類の球状活性炭９０ａ，９０ｂを用いているので、複数の吸着材を組み合わせて用いた従来に比して、より多様な排ガスへの適用性を向上できる。
【００４３】
また、トルエン９ａ及び２−プロパノール９ｂをそれぞれ主として吸着した球状活性炭９０ａ，９０ｂが混合されずに脱着部１２，２２へ導入され、トルエン９ａ及び２−プロパノール９ｂが個別に脱着される。よって、分別性に優れた被除去成分の除去及び回収が可能となる。さらに、球状活性炭９０ａ，９０ｂが流動性に極めて優れるので、処理塔１１０，１２０内の吸着材の流動が円滑となり、処理塔１１０，１２０の閉塞等を十分に防止できる。よって、安定した排ガス処理が可能となる。
【００４４】
また、球状活性炭９０ａ，９０ｂが良好に流動するので、排ガス１との接触の均一性が高められ、吸着効率を向上できる。さらに、球状活性炭９０ａ，９０ｂは球状なので、流動空間における吸着材の密度を増大できるとともに、一般に極めて高い吸着能を有するので、排ガス処理装置１００の吸着性能が高められる。その結果、装置の小型化が図られる。
【００４５】
なお、排ガス処理装置１００は、処理部１０１及び処理部１０２から成る二段構成を有するが、二段に限定されるものではなく、被除去成分が三種類以上であれば、その数に応じた数以上の処理部を設ければよい。この場合にも、吸着され易い被除去成分から順番に、各吸着部において吸着材に吸着させることができる。また、処理装置１００のように二段構成であっても、前段の吸着部１１で比較的吸着され易い成分を主として吸着させ、後段の吸着部２１でより吸着され難い成分を主として吸着させることが可能となり、排ガス中からそれら被除去成分を確実に除去し得る。さらに、被除去成分は、上述した有機成分に限定されるものではなく、各種の組み合わせに対応させることが可能である。
【００４６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
〈実施例１〉
二種類の被除去成分として、トルエン１０００ｖｏｌｐｐｍ及び２−プロパノール１０００ｖｏｌｐｐｍを含む温度２５℃、相対湿度（ＲＨ）４０％の空気を、図２に示す構成の排ガス処理装置１００に連続して供給した。この空気の体積流量は３０００ｍ³／ｈ（標準状態）とした。また、処理塔１１０の塔径（外径；以下同様）は、吸着部１１，２１ともに１１００ｍｍφとし、吸着部１１，２１は、それぞれ６段の多段トレイ１１ａ，２１ａを有する多段流動床式の構成とした。これらの吸着部１１，２１に、吸着材として石油ピッチ系球状活性炭（呉羽化学工業（株）製；製品名Ｇ−ＢＡＣ）を流動させた。球状活性炭の循環流量（質量流量）は、新炭換算で１３０ｋｇ／ｈとした。
【００４７】
また、脱着部１２の塔径を８００ｍｍφとし、熱交換部１２ａには熱媒としてスチームを供給し、間接加熱を行った。このときの脱着温度は１６０℃であり、キャリアガス５として窒素ガスを２６ｍ³／h（標準状態）の体積流量で循環させた。また、脱着部２２の塔径を１２００ｍｍφとし、熱交換部２２ａにもスチームを供給し、間接加熱を行った。このときの脱着温度は１６０℃であり、キャリアガス５として窒素ガスを６０ｍ³／ｈ（標準状態）の体積流量で循環させた。また、球状活性炭の循環流量（質量流量）は、新炭換算で３００ｋｇ／ｈとした。さらに、凝縮部７ａ，７ｂには、冷却水６として温度７℃のチラー水を流し、脱着された被除去成分を冷却して液化させた。
【００４８】
その結果、吸着部１１の出口（分散部１６ｃに対応する位置）におけるガス濃度は、トルエンが５０ｖｏｌｐｐｍ、２−プロパノールが９５０ｖｏｌｐｐｍであった。このとき、回収部１３では、トルエンが１１．７ｋｇ／ｈ、２−プロパノールが０．４０ｋｇ／ｈ、及び、水が１ｋｇ／ｈの質量流量で回収された。一方、吸着部２１の出口（排気部１５に対応する位置）におけるガス濃度は、トルエンが４０ｖｏｌｐｐｍ、２−プロパノールが５０ｖｏｌｐｐｍであった。このとき、回収部２３では、トルエンが０．１２ｋｇ／ｈ、２−プロパノールが７．２ｋｇ／ｈ、水が２．４ｋｇ／ｈの質量流量で回収された。
【００４９】
このように、空気中のトルエン及び２−プロパノールは、それぞれの原濃度の４％及び５％となり、両者とも十分に除去されることが確認された。また、トルエンと２−プロパノールとは、ほぼ完全に分離された状態で回収された。これらのことから、本発明の排ガス処理方法及び装置によれば、単一種類の吸着材を用い、二種類以上の被除去成分を含む排ガスから、これら成分を十分な除去効率で確実に除去でき、しかも、これら成分を分別して回収する性能に極めて優れていることが確認された。
【００５０】
〈比較例１〉
排ガス処理装置１００の吸着部２１に球状活性炭を供給せずに、図１に示す処理部１０１のみで運転を行い、吸着部１１を上方に延長して多段トレイを１２段としたこと以外は、上記実施例１と同様にして排ガス処理を行った。用いた球状活性炭の全循環流量も実施例１と同量とした。なお、この装置構成は、従来の単一の被除去成分を含む排ガスを処理するための装置の構成と同等である。
【００５１】
その結果、吸着部１１の出口におけるガス濃度は、トルエンが５０ｖｏｌｐｐｍ、２−プロパノールが９５０ｖｏｌｐｐｍであり、一方、回収部１３では、トルエンが１１．７ｋｇ／ｈ、２−プロパノールが０．４ｋｇ／ｈ、水が１ｋｇ／ｈの質量流量で回収された。このように、従来の装置では、２−プロパノール（相対的に吸着され難い成分）が殆ど回収できないことが確認された。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排ガス処理方法及び装置によれば、単一種類の吸着材を用いた簡略な装置構成で、排ガス中に二種類以上含まれる被除去成分を十分に且つ確実に除去できる。また、吸着材を単一種類しか用いないので、複数の吸着材を用いていた従来よりも、吸着材の保守や管理を行い易く、しかも、複数の脱着部を吸着材の性状に合わせて異なる構成とする必要がない。したがって、保守性に優れた排ガス処理方法及び装置を得ることができる。さらに、本発明の排ガス処理方法及び装置は、単一種類の吸着材を用いるので、複数の吸着材を組み合わせて用いた従来に比して、より多様な排ガスへの適用性、すなわち汎用性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による排ガス処理装置の好適な実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による排ガス処理装置の好適な実施形態の構成を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１…排ガス、３ａ，３ｂ…搬送器、３ｃ，３ｄ…分離器、７ａ，７ｂ…凝縮部、８ａ，８ｂ…回収槽、９ａ…トルエン（有機成分、被除去成分）、９ｂ…２−プロパノール（有機成分、被除去成分）、１０…清浄ガス、１１…吸着部（前段の吸着部）、２１…吸着部（後段の吸着部）、１１ａ，２１ａ…多段トレイ、１２，２２…脱着部、１２ａ，２２ａ…熱交換部、１３，２３…回収部、１７，２７…搬送部、９０ａ，９０ｂ…球状活性炭（吸着材）、１００…排ガス処理装置。

Claims

少なくとも二種類以上の被除去成分を含む排ガスが吸着材と接触して該被除去成分が該吸着材に吸着される吸着部と、前記被除去成分が吸着された吸着材から該被除去成分が脱着されて該吸着材が再生される脱着部と、を備える排ガス処理装置を用いた排ガス処理方法であって、
前記吸着材として、前記被除去成分を吸着することが可能であり、且つ、該被除去成分との親和力に差を有する単一種類の吸着材を用い、
前記吸着部が少なくとも二段以上設けられており、且つ、該吸着部が前記単一種類の吸着材を有しており、
前記排ガスを前記吸着部内に順次流通させ、
前記吸着材を、前記排ガスが流通する方向と対向するように、前記吸着部内に流動させながら、該吸着材と該排ガスとを接触させることにより、前記被除去成分を該吸着材との親和力の高い順に該各吸着部内の吸着材に順次吸着せしめ、
前記排ガスと接触した前記吸着材を、異なる前記吸着部における吸着材が相互に混合しないように、少なくとも前記吸着部の段数以上の脱着部に移送し、
前記脱着部において前記吸着材に吸着された前記被除去成分を脱着して該吸着材を再生し、
前記再生された吸着材を前記吸着部に搬送する、
ことを特徴とする排ガス処理方法。
前記吸着部が二段で構成されており、
前記吸着部のうち前段の吸着部で、前記被除去成分のうち前記吸着材との親和力が高い被除去成分を主として該吸着材に吸着せしめ、
前記吸着部のうち後段の吸着部で、前記親和力が高い被除去成分よりも前記吸着材との親和力が低い被除去成分を主として該吸着材に吸着せしめる、
ことを特徴とする請求項１記載の排ガス処理方法。
前記吸着材として球状活性炭を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の排ガス処理方法。
前記脱着部において前記吸着材から脱着されたそれぞれ異なる前記被除去成分を個別に回収することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の排ガス処理方法。
少なくとも二種類以上の被除去成分を含む排ガスが順次流通され、該被除去成分を吸着することが可能であり且つ該被除去成分との親和力に差を有する単一種類の吸着材を有しており、内部において該吸着材が該排ガスの流通方向と対向するように流動されて該吸着材と該排ガスとが接触し、該被除去成分が該吸着材との親和力の高い順に該吸着材に吸着される、少なくとも二段以上の吸着部と、
前記吸着部に接続されており、該吸着部から前記吸着材が移送され、該吸着材に吸着された前記被除去成分を脱着して該吸着材を再生する少なくとも前記吸着部の段数以上の脱着部と、
前記吸着部と前記脱着部とに接続されており、前記再生された吸着材を該吸着部に搬送する搬送部と、
を備えることを特徴とする排ガス処理装置。
前記吸着部が二段で構成されており、
前記吸着部のうち前段の吸着部は、前記被除去成分のうち前記吸着材との親和力が高い被除去成分が主として前記吸着材に吸着されるものであり、
前記吸着部のうち後段の吸着部は、前記親和力が高い被除去成分よりも前記吸着材との親和力が低い被除去成分が主として前記吸着材に吸着されるものである、
ことを特徴とする請求項５記載の排ガス処理装置。
前記吸着材が球状活性炭であることを特徴とする請求項５又は６に記載の排ガス処理装置。
前記脱着部に接続され、該脱着部で脱着されたそれぞれ異なる前記被除去成分を個別に回収する少なくとも前記吸着部の段数以上の回収部を更に備えることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。