JP4441557B2

JP4441557B2 - ガス吸着処理システムの破過検知装置

Info

Publication number: JP4441557B2
Application number: JP2007234022A
Authority: JP
Inventors: 聡一郎辻本
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2023-11-21
Also published as: JP2007330969A

Description

本発明は、ガス吸着処理システムの破過検知装置に関し、詳しくは吸着材の破過を自動的に検知して、吸着材の交換時期を適切に行うための技術に関するものである。

一般に、下水処理施設では集積した下水を濃縮処理して各種有機物を含有する汚泥を得て、これを微生物の作用により嫌気性消化する。この過程で得られたメタンを主とする可燃性の消化ガス（バイオガス）を、ガスエンジンや貫流式蒸気ボイラー等の燃料に供して電力や蒸気を得る方式が地球環境問題への対応の手段の一つとして主流となりつつある。

上記消化ガス中には有害物質が含有されており、これを除去するために、従来、活性炭を用いて吸着除去処理するガス吸着処理システムが知られている。この活性炭の処理量は決まっており、処理量を越えると活性炭の吸着作用が著しく低下する破過状態となる。そこで従来は、吸着塔からの被吸着物質（有害物質）の出口濃度に関係なく、一定の期間が経過したときに活性炭を交換していた。この方法では、消化ガス中の被吸着物質の濃度及び単位時間当たりのガス流量が時間的に変動する場合、交換時期が適切でなくなる。つまり、吸着剤は吸着処理によって吸着力を徐々に失っていくという性質があり、その概念をグラフで示したものが図７である。図７は横軸が運転時間で、縦軸が出口濃度である。消化ガス中の被吸着物質（有害物質）の濃度及びガス流量が低下している場合（例えば図７のイ点）では交換時期が早すぎて、無駄に活性炭を廃棄してしまうという問題があり、一方、消化ガス中の被吸着物質の濃度及びガス流量がそれぞれ上昇している場合（例えば図７のロ点及びハ点）では交換時期が遅すぎて破過を招き、被吸着物質が放出されるという問題がある。

そこで、他の従来例として、吸着塔の出口ガスを定期的にサンプリングして被吸着物質の濃度分析を行ない、所定の出口濃度になるタイミングを決定する方法も知られている（例えば特許文献１参照）。
特開平６−５０８５５号公報

ところが上記方法では、定期的なサンプリング及び分析が必要となり、人手による作業となるため、費用がかかるという問題があった。

本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、吸着材の破過を自動的に検知して吸着材の交換時期を適切なものとすることができ、無駄に吸着材を廃棄してしまうことがなく、また吸着材の破過も発生しないため被吸着物質（有害物質）が放出されるのを極力防止でき、さらに出口ガスの定期的なサンプリングや分析を行なわなくてもよく、費用を節約でき、吸着検知材の交換が可能となり、高価な破過検知装置が要らず、低コストで被吸着物質の検知が可能となり、また、他の目的とするところは、吸着検知材の重量増加に伴う吸着検知材の位置の変化を天秤によって高精度で検出でき、破過検知装置の構成が極めて簡単になるガス吸着処理システムの破過検知装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明の請求項１のガス吸着処理システムの破過検知装置は、被吸着物質を含有したガスを吸着材２を充填した吸着塔１により処理し、上記吸着材２により被吸着物質を吸着除去するガス吸着処理システムにおいて、吸着材２の出口側ガス空間３中に配置される吸着検知材４と、上記吸着検知材４の重量増加を吸着検知材４の位置の変化に変換する機構６によって上記吸着検知材４の重量増加が所定値以上になったことを検知することにより、吸着塔１からの被吸着物質の出口濃度が所定のレベルに達したことを自動的に検知して、吸着材２の交換時期を決定する手段とを具備することを特徴とする。

このような請求項１の装置によって、吸着塔１からの被吸着物質の出口濃度が所定のレベル以上になったら破過検知装置５が吸着材２の破過を知らせるので、吸着材２の適切な交換時期を自動的に検知でき、結果、無駄に吸着材２を廃棄してしまうことがなく、また吸着材２の破過も発生しないため被吸着物質（有害物質）が放出されるのを極力防止できる。さらに、出口ガスの定期的なサンプリングや分析を行なわずに、交換時期を正確に且つ低コストで検知可能となる。そして、高価な破過検知装置が要らず、低コストで被吸着物質の検知が可能となる。

また本発明の請求項２のガス吸着処理システムの破過検知装置は、請求項１において、上記吸着検知材４の重量増加を吸着検知材４の位置の変化に変換する機構６が天秤６ａからなり、上記天秤６ａは、さお７の一端に重り８を保持し、さお７の他端に吸着検知材４を保持し、吸着検知材４の重量増加量に応じてさお７の他端の位置が低くなるように構成されていることを特徴とする。この場合、天秤６ａを用いて「吸着検知材４の重量増加」を「吸着検知材４の位置の変化」に簡易に変換できるようになる。

また本発明の請求項３のガス吸着処理システムの破過検知装置は、請求項１又は請求項２において、上記吸着検知材４の位置の変化を、発光部１０ａと受光部１０ｂとを備えた光センサー１０で検出することを特徴とする。この場合、吸着検知材４の位置の変化を非接触で且つ高精度で検出可能となる。

また本発明の請求項４のガス吸着処理システムの破過検知装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項において、上記吸着検知材４と吸着材２の交換時期を決定する手段とを吸着塔１に設けたことを特徴とする。この場合、吸着塔１内の吸着材２の交換と同時に吸着検知材４の交換ができると共に、破過検知装置５が吸着塔１に内蔵可能となり、ガス吸着処理システムの部品数を削減できる。

また本発明の請求項５のガス吸着処理システムの破過検知装置は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、上記被吸着物質は有機ポリシロキサンであることを特徴とする。

本発明の請求項１の発明は、吸着塔からの被吸着物質の出口濃度が所定のレベル以上になったら破過検知装置が吸着材の破過を知らせるので、吸着材の適切な交換時期を自動的に検知でき、結果、無駄に吸着材を廃棄してしまうことがなく、また吸着材の破過も発生しないため被吸着物質（有害物質）が放出されるのを極力防止できるという効果がある。さらに、出口ガスの定期的なサンプリングや分析を行なわずに、交換時期を正確に知ることができるため、費用を節約できて経済的であるという効果があり、また、高価な破過検知装置が要らず、低コストで被吸着物質の検知が可能となるという効果がある。

また本発明の請求項２の発明は、請求項１に記載の効果に加えて、天秤を用いて「吸着検知材の重量増加」を「吸着検知材の位置の変化」に簡易に変換できると共に、破過検知装置の構成が極めて簡単になるという効果がある。

また本発明の請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の効果に加えて、吸着検知材の位置の変化を非接触で且つ高精度で検出可能となるという効果がある。

また本発明の請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の効果に加えて、吸着塔内の吸着材の交換と同時に吸着検知材の交換が可能となると共に、吸着塔に破過検知装置が内蔵可能となり、ガス吸着処理システムの部品数を削減でき、システムをシンプル化することができるという効果がある。

また本発明の請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の効果に加えて、上記被吸着物質は有機ポリシロキサンであるので、例えば下水道処理施設で集積した各種有機物を含有する汚泥を微生物の作用により嫌気性消化する過程で得られたメタンを主とする可燃性のガスの吸着処理に最適に実施可能となるという効果がある。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

図１は破過検知装置５を備えたガス吸着処理システムの一例を示し、図２は破過検知装置５の内部構造を示している。本例のガス吸着処理システムは、被吸着物質を含有した消化ガスを吸着塔１により処理する。消化ガスは、例えばメタン６５％、ＣＯ_２３５％のバイオガスであり、この消化ガスに含有される被吸着物質は、例えばオクタメチルシクロテトラシロキサン等の有機ポリシロキサンである。この種の被吸着物質はガスエンジン、蒸気ボイラーに対して有害物質であり、上記吸着塔１に充填した吸着材２を用いて該被吸着物質を吸着除去するのである。

ここで、吸着塔１は、図１に示すように、上端から吸着材２が投入される上部円筒部１Ａと、下端から吸着材２が取り出される下部円錐部１Ｂとが一体で構成されている。上部円筒部１Ａの内径は例えば０．３４ｍであり、吸着塔１外面全体に保温材が施工されている。消化ガスは入口側経路１３から吸着塔１の下部円錐部１Ｂの側壁のガス入口１４に導入され、ガス中の被吸着物質が吸着材２に吸着除去される。吸着材２は、例えば粒径６メッシュ〜１２メッシュの粒状椰子殻活性炭２ａであって、充填密度は０．４２ｇ／ｃｃ、吸着塔１の円筒部充填高さ１．０ｍ、オクタメチルシクロテトラシロキサンの濃度０．１ｍｇ／ｍ^３レベルでの平衡吸着量が約５％のものが使用される。吸着塔１の活性炭２ａの充填量は例えば４８ｋｇ（吸着塔１の下部円錐部１Ｂに充填された活性炭を含む）、その充填容積は例えば１１４リットルとされる。被吸着物質が除去された後のガスは、吸着塔１の上部の出口１５から出口側経路１６へ排出されるようになっている。

上記吸着塔１の上流側において、入口側経路１３と出口側経路１６とがバイパスライン１７を介してバイパス接続されている。バイパスライン１７は活性炭２ａの交換作業時に消化ガスを吸着容器１２にバイパスさせるための配管であり、吸着塔１の活性炭２ａの交換作業中は、弁Ｖ_１，Ｖ_２を閉じ、バイパス弁Ｖ_３，Ｖ_４を開くことで、バイパスライン１７に設けた小型の吸着容器１２内の活性炭にてガス処理を行なうものである。なお吸着容器１２内の活性炭の充填容積は例えば１０リットルである。

上記出口側経路１６のバイパス点Ｐ（図１）よりも下流には、フィルター１８と差圧計１９とが設けられている。フィルター１８は、吸着塔１中の粉化した活性炭２ａの一部が下流に流れないようにするためのもので、差圧計１９はフィルター１８の交換時期を判断するためのものである。

破過検知装置５は、フィルター１８及び差圧計１９よりも下流に配置された検知容器１１を備えている。検知容器１１の内部空間は吸着塔１の活性炭２ａの出口側ガス空間３と連通しており、吸着塔１からの消化ガスが検知容器１１のガス入口２０から出口側ガス空間３内を経てガス出口２１へ排出されるようになっている。検知容器１１のガス入口２０とガス出口２１とは、バイパスライン２２でバイパスされている。このバイパスライン２２は吸着検知材４の交換作業時に弁Ｖ_５，Ｖ_６を閉じ、バイパス弁Ｖ_７を開いて消化ガスをバイパスさせるための配管である。

上記検知容器１１中には少量の吸着検知材４が配置されている。この吸着検知材４は、吸着塔１中の活性炭２ａと同じものでも、異なるものでもよい。ただし、吸着検知材４は、活性炭２ａより低濃度の被吸着物質を良く吸着できるものを選択することが好ましい。さらに検知容器１１には、吸着検知材４の重量増加が所定値以上になったことを検知することにより、吸着塔１からの被吸着物質の出口濃度が所定のレベルに達したことを自動的に検知して、吸着塔１中の活性炭２ａの交換時期を決定するための天秤６ａ、光センサー１０等が設けられている。

上記天秤６ａは「吸着検知材４の重量増加」を「吸着検知材４の位置の変化」に変換する機構６を構成している。ここでは天秤６ａは、図２に示すように、検知容器１１の上蓋２６下面に支持棒２３の上端を支持し、支持棒２３の下端にベアリング２４を介して天秤６ａのさお７の中心が水平軸２５回りに回動可能に支持されている。さお７の一端には重り８が保持され、さお７の他端には吸着検知材４が保持され、さお７の他端の位置は図２の矢印ハで示す上下方向に移動可能とされていると共に、吸着検知材４の重量増加量に応じてさお７の他端の位置が下降するように構成されている。また本例では、さお７の中心から一端までの長さと他端までの長さの比率を１：１としている。また、最初は重り８の方が下がるように例えば１５．５ｇのものを使用し、一方、吸着検知材４として１０ｇの金網９に５ｇの活性炭からなる吸着検知材４を保持したものを使用し、これにより初期は図２に示すように傾斜した状態となり、この状態で被吸着物質が金網９全面から吸着検知材４に吸着されるようになっている。

ここで、吸着検知材４と金網９の重量の合計と、重り８の差は、吸着材２の交換のタイミング時の被吸着物質の設計破過濃度に対する平衡吸着量から決まる重量増加より小さくすることが望ましい。その理由は、該重量増加までに時間遅れがあるからである。また、ベアリング２４の抵抗を小さくし、０．１ｇの感度でバランスが逆転できるようにするのが望ましい。

さらに、検知容器１１の上蓋下面には光センサー１０が取り付けられる。光センサー１０は、吸着検知材４の両側に配置される発光部１０ａと受光部１０ｂとからなり、吸着検知材４が重量増加して吸着検知材４が上昇位置から下降したときに受光部１０ｂが受光し、その信号が光ファイバー２９を介して光電変換デバイス及びリレー等の制御部３０に送られ、ランプ３１を点灯させる。つまり天秤６ａによって「吸着検知材４の重量増加」が「吸着検知材４の位置の変化」に変換され、ランプ３１で報知することで、「吸着検知材４の重量増加」が非接触で且つ高精度で検知され、適切な交換時期を自動的に知ることができるものである。なお「吸着検知材４の位置の変化」を検出するセンサーとして、光センサー１０に限られるものではなく、例えばリードスイッチのような磁気センサーであってもよい。また、ランプ３１に代えて警報を出す警報器であってもよい。また図１に示す各弁Ｖ_１〜Ｖ_８の開閉は手動でも自動でもどちらでもよい。

上記構成によれば、吸着塔１からの被吸着物質の出口濃度が所定のレベル以上になると、吸着検知材４が下降してランプ３１が点灯するので、吸着塔１中の活性炭２ａの適切な交換時期を自動的に検知でき、結果、従来のように破過状態前の活性炭２ａを無駄に廃棄してしまうことがなく、また活性炭２ａの破過を自動検出することで被吸着物質が放出されるのを極力防止できる。さらに、出口ガスの定期的なサンプリングや分析を行なわずに、交換時期を正確に知ることができるため、費用を節約できて経済的である。また本例では、天秤６ａを用いて「吸着検知材４の重量増加」を「吸着検知材４の位置の変化」に簡易に変換できると共に、破過検知装置５の構成が極めて簡単になるという利点もある。

前記図１、図２の実施形態では、破過検知装置５を吸着塔１に外付けする場合を例示したが、本発明の他の実施形態として、図３、図４に示すように、破過検知装置５を吸着塔１に内蔵することも可能である。ここでは吸着検知材４を支持する天秤６ａを、吸着塔１の活性炭投入用の蓋体４０下面に懸架して設置している。なお図４に示す天秤６ａの構造は図２の場合と同様であり、対応する箇所には同一符号を付して詳しい説明は省略する。本例によれば、吸着塔１の活性炭２ａの交換と同時に吸着検知材４の交換が容易にできるようになり、そのうえ吸着塔１に破過検知装置５を内蔵することで、ガス吸着処理システムの部品数を削減でき、システムをシンプルにすることができるという利点もある。

図５は、本発明の更に他の実施形態であり、破過検知装置５を備えたガス吸着処理システムにおいて、吸着塔１内の活性炭２ａの再生を行なう再生部５０と、再生した活性炭２ａを回収する回収部５１とを付設した場合の一例を示している。他の構成は図３と同様であり、対応する箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。なお、本例では、図３の場合と同様に破過検知装置５は吸着塔１に内蔵されているが、もちろんこれに限られず、図１のように破過検知装置５を吸着塔１に外付けしてもよい。本例において、再生部５０は、水蒸気を用いて吸着塔１中の活性炭２ａの再生を行なうものであり、ここでは、ゲージ圧力０．７８ＭＰａＧの水蒸気を０．０１ＭＰａＧ程度に減圧し、ゲージ圧力０．１ＭＰａＧの水蒸気とを熱交換部５２にて熱交換して約１８０℃の過熱蒸気とし、これを吸着塔１の上部円筒部１Ａの上部に送り込むようにしている。このとき水蒸気を過熱蒸気とすることで、活性炭２ａの濡れによる再生直後の吸着性能の低下を防止できるようになる。一方、回収部５１は、冷却水３２℃を用いて非水溶性の被吸着物質を排水から分離して液化回収するものである。なお図５中のＶ_１２は再生後の吸着材冷却エアの供給弁、Ｖ_１３は回収部５１を開閉する弁、Ｖ_１４は液化回収用弁である。このように水蒸気を用いて活性炭２ａの再生を行なうことで、通常の冷却水を用いた回収部５１で回収可能となり、このため大気に被吸着物質（有害物質）を放散しなくてもよく、環境に好ましいものとなる。もちろん、再生は水蒸気を用いる方法には限定されず、例えば電気ヒーターを使用してもよいものである。なお図５に示す弁Ｖ_９〜Ｖ_１４の開閉は手動でも自動でもどちらでもよい。

ところで、図５の例において、活性炭２ａの吸着能力は、再生により完全に初期能力までは回復しないが、次回の再生までの時間が短くなっても、その交換時期を確実に検知できるようになるため、破過した状態で使用する危険性がなく、この結果、安全に繰り返して活性炭２ａを使用することが可能となる。また、従来は、破過した活性炭２ａを工場に持ち帰り、焼却処理を行なっているため、無駄な焼却エネルギーを消費してしまうという問題があるが、本例では使用後の破過に至った活性炭２ａを廃棄してしまわずに再生するため、かかる問題は生じない。

図６は本発明の更に他の実施の形態であり、破過検知装置５を備えたガス吸着処理システムにおいて、吸着塔１の吸着材２を充填した部分の上端と下端との間の中間部からガスを取り出して破過検知するようになっている。他の構成は図１と同様であり、対応する箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。吸着塔１の吸着材２を充填した部分の中間部からガスを取り出す配管として取り出し経路３５の一端側は吸着塔１内に導入してあり、取り出し経路３５の他端は出口側経路１６に弁Ｖ_２とフィルター１８との間の位置で連通させてある。そしてこの取り出し経路３５の途中には図２と同じ構造の破過検知装置５を配置してあり、破過検知装置５のガス入口２０とガス出口２１とが取り出し経路３５に連通させてある。吸着塔１から取り出し経路３５にてガスを取り出す位置は吸着塔１の吸着材２の充填高さを１００％とする、下端よりその７０％〜９５％であることが望ましい。また取り出し経路３５から取り出すガス量はガス量全体の１０％以下であることが望ましい。

上記構成によれば、吸着塔１の吸着材２を充填した部分の上端と下端との間の中間部からガスを取り出して破過検知装置５の吸着検知材４の重量増加により吸着塔１からの被吸着物質の出口濃度が所定のレベル以上なったことを検知することができる。本実施形態の場合、吸着塔１の出口より上流のガスを取り出すため、より高濃度の被吸着物質を含むガス中に吸着検知材４を配置でき、そのため出口側のガス中に吸着検知材４を配置する場合より、重量増加の設定値をより大きくすることができ、検知の信頼性が高まる。また同じ重量増加の設定でより低濃度の破過濃度での交換時期を設定することができる。つまり、重量増加の設定値が小さ過ぎると、ガスの流れによる動圧、浮力等が原因で検知システムの誤動作を発生する可能性が高まる（例えば、天秤６ａの場合、吸着検知材４への浮力、揺れによる誤差により十分に重量増加の設定値を大きくする必要がある）が、上記のように重量増加の設定値を大きくできると、ガスの流れによる動圧、浮力等が原因で誤動作するおそれがなくなる。また検知したい被吸着物質以外に不純物が含まれている場合、その不純物の吸着により誤動作を引き起こすそれがあるが、上記のように重量増加の設定値を大きくすると、不純物の吸着により誤動作を引き起こすことがなくなる。また上記のように重量増加の設定値を大きくすると、ベアリング２４の抵抗が少々大きくても、或いは少々大きくなっても、誤動作を起こさない（検知の遅れが生じない）。なお、吸着検知材４の交換作業時には弁Ｖｘ及びＶｙを閉じる。

なお、前記各実施形態では、小型の吸着容器１２をバイパスライン１７に設けて、活性炭２ａの交換中に吸着容器１２にてガス処理を行なう方式を例示したが、これに代えて、２つの吸着塔１，１を設置し、一方の吸着塔１の交換作業中に他方の吸着塔１を運転し、また他方の吸着塔１の交換作業中には一方の吸着塔１を運転する切り替え方式を採用してもよいものである。

以下、本発明を実施例によって詳述する。
（実施例１）
「消化ガス」として、メタン６５％、ＣＯ_２３５％のバイオガス（例えば、生活下水、或いは、食品工場排水等の中に含まれる固形残査物である汚泥を嫌気性菌により嫌気性発酵させて得られるシロキサン化合物を含有する消化ガス）を用いた。処理後の消化ガスは、貫流式蒸気ボイラー及びガスエンジン発電機の燃料とした。

消化ガスに含有される「被吸着物質」は、オクタメチルシクロテトラシロキサン（沸点１７５℃、シリコンオイルの一種、ガス中の濃度は５ｍｇ／ｍ^３、単位時間当たりのガス流量は４４ｍ^３／ｈ、３０℃、年間を通じて相対湿度は４０％以下）とした。

被吸着物質を吸着除去する「吸着材２」は、粒径６メッシュ〜１２メッシュの粒状椰子殻活性炭２ａであって、充填密度は０．４２ｇ／ｃｃ、吸着塔１の円筒部充填高さ１．０ｍ、オクタメチルシクロテトラシロキサンの濃度５ｍｇ／ｍ^３及び０．１ｍｇ／ｍ^３レベルでの平衡吸着量はそれぞれ約３０％及び約５％のものを使用する。なお、活性炭２ａの水分吸着率は、事前の基礎実験で相対湿度４０％以下、且つ使用した被吸着物質の共存条件下では水分の吸着率は１％程度であることを事前に確認した。

また、「吸着検知材４」として、吸着塔１内の活性炭２ａと同様のものを使用した。ガス中の水分は量が多いため、活性炭は数時間で平衡値の１％の吸着率になる。

先ず、図１又は図３において、弁Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_５，Ｖ_６を開いて、吸着処理を実施すると共に天秤６ａを用いて消化ガス中の被吸着物質の吸着除去を行なった。すると、３７０日後に破過検知装置５のランプ３１が点灯した。このことにより、天秤６ａにぶら下げた活性炭２ａの重量が約６％程度増加し、出口濃度が約０．１ｍｇ／ｍ^３レベルに達したことがわかった。このとき破過検知装置５からの信号を基に弁Ｖ_１，Ｖ_２を閉じて、吸着塔１の活性炭２ａの交換を行なった。つまり、吸着塔１の下部の活性炭取り出部２７から使用済みの活性炭２ａを取り出し、吸着塔１の上部の活性炭投入部２８から新たな活性炭２ａを投入した。この交換中はバイパス弁Ｖ_３，Ｖ_４を開き、バイパスライン１７に消化ガスをバイパスさせて、ガス吸着処理を続行させた。交換後にはバイパスライン１７を閉止し、先ず、弁Ｖ_１，Ｖ_８を開いて消化ガスによる吸着塔１のパージを行ない、その後、弁Ｖ_１を開いたままで弁Ｖ_８のみを閉じ、弁Ｖ_２を開いて吸着塔１による吸着処理工程に復帰させた。この結果、吸着材２の交換時期が適切なものとなった。
（実施例２）
図５に示す吸着塔１内の活性炭２ａの再生を行なう再生部５０と、再生した活性炭２ａを回収する回収部５１とを付設した構造において、天秤６ａを用いて消化ガス中の被吸着物質の吸着除去を行なったところ、例えば３６３日後に破過検知装置５のランプ３１が点灯した。このことにより、天秤６ａにぶら下げた活性炭２ａの重量が約５％増加し、出口濃度が約０．１ｍｇ／ｍ^３レベルに達したことがわかった。ランプ３１点灯後に、再生工程を行なうための弁開閉を行なった。先ず図５に示す弁Ｖ_１，Ｖ_２を閉じ、バイパス弁Ｖ_３，Ｖ_４を開いて消化ガスをバイパスライン１７に通してガス吸着処理を続行させると共に、この状態で再生工程に入った。

再生工程では、弁Ｖ_９，Ｖ_１０，Ｖ_１１を開いて、０．０１ＭＰａＧ程度に減圧した水蒸気と、ゲージ圧力０．１ＭＰａＧ程度の水蒸気とを熱交換部５２で熱交換して、約１８０℃の過熱蒸気を吸着塔１の上部に送り込んだ。そして、活性炭２ａ全体の温度が１０分以上１５０℃以上になっていることを、吸着塔１の入口付近に設置した熱電対７１で確認し、弁Ｖ_９，Ｖ_１０，Ｖ_１１を閉じて再生を終了した。再生時間は約１時間であった。

再生後に、弁Ｖ_８，Ｖ_１２を開いて冷却用空気（外気）による吸着塔１内の冷却処理を行なった。このとき吸着塔１の出口付近に設置した熱電対７０により、冷却後の活性炭２ａ温度がほぼ５０℃以下になっていることを確認し、冷却を終了した。冷却時間は約１時間であった。その後、バイパスライン１７を閉止し、先ず、弁Ｖ_１，Ｖ_８を開いて消化ガスによる吸着塔１のパージを約１分程度行ない、パージ終了後に、弁Ｖ_１を開いたままで弁Ｖ_８のみを閉じ、弁Ｖ_２を開いて吸着塔１による吸着処理工程に復帰させた。これにより、活性炭２ａを再生して吸着性能の低下を防止できた。
（実施例３）
上記実施例２の条件で、約３年間実運転を実施した。その間、再生は破過検知装置５の働きにより２回目は３３４日後、更に３回目は３１０日後、更に４回目は２８０日後に実施した。活性炭２ａは実用的には十分な再生を行なったが、完全な再生は不可能であった。仮りに初期の再生までの期間と同じ間隔で運転を実施していた場合、破過後の運転が合計１６５日（＝３６３日×３回−３３４日−３１０日−２８０日）となり、被吸着物質が多量に破過し、下流側に設置していた貫流式蒸気ボイラーで燃焼した場合、被吸着物質の酸化物であるシリカ（ＳｉＯ_２）が多量に伝熱管に固着し、伝熱抵抗の増大により大幅な性能低下を引き起こしていたと考えてよい。すなわち事前に本装置の１／１０スケールの装置（再生部５０はない場合）を使った基礎実験で０．１ｍｇ／ｍ^３の濃度の破過後３０日で出口濃度２ｍｇ／ｍ^３程度、５０日で４．５ｍｇ／ｍ^３（ほぼ出口濃度と同じになっている）、８０日では出口濃度は入口濃度と同じ５ｍｇ／ｍ^３になっているというデータを得ていた。１６５日間の平均出口濃度を概略入口濃度の１／２の２．５ｍｇ／ｍ^３とすると、同期間に４３６ｇの被吸着物質がボイラーに達することがわかった。これが被吸着物質が多量に破過していたとする根拠である。
（実施例４）
実施例１と同様に「消化ガス」として、メタン６５％、ＣＯ_２３５％のバイオガス（例えば、生活下水、或いは、食品工場排水等の中に含まれる固形残査物である汚泥を嫌気性菌により嫌気性発酵させて得られるシロキサン化合物を含有する消化ガス）を用いた。処理後の消化ガスは、貫流式蒸気ボイラー及びガスエンジン発電機の燃料とした。

先ず、図６において、弁Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_５，Ｖｘ，Ｖｙを開いて、吸着処理を実施すると共に天秤６ａを用いて消化ガス中の被吸着物質の吸着除去を行なった。このとき取り出し管路３５にて活性炭２ａの充填部分の上端より０．１５ｍの位置（下端より０．８５ｍ）から２ｍ^３／ｈ、３０℃のガス流量でガスを取り出した。すると、３１１日後に破過検知装置５のランプ３１が点灯した。このことにより、天秤６ａにぶら下げた活性炭２ａの重量が約６％程度増加したことがわかった。このとき、出口濃度を測定すると、約０．０５ｍｇ／ｍ３程度であった。これにより低濃度の破過を検知するように設定できることがわかった。このとき破過検知装置５からの信号を基に弁Ｖ_１，Ｖ_２を閉じて、吸着塔１の活性炭２ａの交換を行なった。つまり、吸着塔１の下部の活性炭取り出部２７から使用済みの活性炭２ａを取り出し、吸着塔１の上部の活性炭投入部２８から新たな活性炭２ａを投入した。この交換中はバイパス弁Ｖ_３，Ｖ_４を開き、バイパスライン１７に消化ガスをバイパスさせて、ガス吸着処理を続行させた。交換後にはバイパスライン１７を閉止し、先ず、弁Ｖ_１，Ｖ_８を開いて消化ガスによる吸着塔１のパージを行ない、その後、弁Ｖ_１を開いたままで弁Ｖ_８のみを閉じ、弁Ｖ_２を開いて吸着塔１による吸着処理工程に復帰させた。この結果、吸着材２の交換時期が適切なものとなった。
（実施例５）
重り８の重量を１５．１ｇとして活性炭２ａの重量増加が１０％のときに破過検知装置５のランプ３１が点灯するように設定した以外は実施例４と同じにして実験を行った。

結果、３６５日後にランプ３１が点灯した。このときの出口濃度を測定すると、約０．１ｍｇ／ｍ^３程度であった。つまり、活性炭２ａの重量増加を十分に大きくしても出口濃度を測定すると、約０．１ｍｇ／ｍ^３程度で活性炭交換時期を知ることができた。これにより、重量増加の設定値を大きくできてガスの流れによる動圧、浮力等が原因で誤動作するおそれがなくなり、不純物の吸着により誤動作を引き起こすことがなくなり、ベアリング２４の抵抗が少々大きくても、或いは少々大きくなっても、誤動作を起こさないようになる。

本発明の一実施形態のガス吸着処理システムの破過検知装置の概略構成図である。図１の破過検知装置の断面図である。本発明の他の実施形態のガス吸着処理システムの破過検知装置の概略構成図である。図３の吸着塔の内部構造の断面図である。本発明の更に他の実施形態であり、破過検知装置を備えたガス吸着処理システムに、吸着塔内の活性炭の再生を行なう再生部と、再生した活性炭を回収する回収部とを付設した場合の一例を示す概略構成図である。本発明の更に他の実施の形態であり、ガス吸着処理システムの破過検知装置の概略構成図である。同上の活性炭の出口濃度と時間の関係を示すグラフである。

符号の説明

１吸着塔
２吸着材
３出口側ガス空間
４吸着検知材
５破過検知装置
６機構
６ａ天秤
７さお
８重り
１０光センサー
１０ａ発光部
１０ｂ受光部

Claims

被吸着物質を含有したガスを吸着材を充填した吸着塔により処理し、上記吸着材により被吸着物質を吸着除去するガス吸着処理システムにおいて、吸着材の出口側ガス空間中に配置される吸着検知材と、上記吸着検知材の重量増加を吸着検知材の位置の変化に変換する機構によって上記吸着検知材の重量増加が所定値以上になったことを検知することにより、吸着塔からの被吸着物質の出口濃度が所定のレベルに達したことを自動的に検知して、吸着材の交換時期を決定する手段とを具備することを特徴とするガス吸着処理システムの破過検知装置。
上記吸着検知材の重量増加を吸着検知材の位置の変化に変換する機構が天秤からなり、上記天秤は、さおの一端に重りを保持し、さおの他端に吸着検知材を保持し、吸着検知材の重量増加量に応じてさおの他端の位置が低くなるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のガス吸着処理システムの破過検知装置。
上記吸着検知材の位置の変化を、発光部と受光部とを備えた光センサーで検出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガス吸着処理システムの破過検知装置。
上記吸着検知材と吸着材の交換時期を決定する手段とを吸着塔に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のガス吸着処理システムの破過検知装置。
上記被吸着物質は有機ポリシロキサンであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のガス吸着処理システムの破過検知装置。