JP4515571B2 - Solvent recovery device and solvent recovery method - Google Patents

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健 ▲はま▼村
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶剤回収装置と溶剤回収方法に関し、詳しくは、セラミックフィルターを用いて有機溶剤を分離することにより有機溶剤を回収する溶剤回収装置とこれを用いた溶剤回収方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
集積回路の洗浄ライン、塗装工場などから排出される排ガス中に有機溶剤(以下、本明細書において単に「溶剤」ということがある)が含まれている場合、従来は、活性炭による吸着法、触媒燃焼法、吸収液による吸収法などで処理される。触媒燃焼法の場合、燃焼したガスに有害成分が含まれており、その処理が必要になるのに対して、活性炭による吸着法はそのようなことが必要でなく、しかも低濃度の排ガスであっても濃縮することができて効率が高いため、比較的多く採用されている。
【0003】
活性炭吸着法としては、活性炭に吸着させると共に、吸着された溶剤を加熱しつつ脱着して回収するという方式が多く行われていた。この方式は、円周方向に多数の区画された部屋を並設して備えると共に、各部屋に活性炭を通流方向に充填した回転ドラムを有する回転式吸脱着装置を用いる。回転ドラムをゆっくり回転させながら、排ガスを通流させて活性炭に溶剤を吸着させると共に、吸着させた活性炭部分を更に回転させて、これに加熱空気を通流させて吸着させた溶剤を脱着する。脱着された溶剤は、濃縮されて回収あるいは無害化処理されるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方式は設備が大掛かり、かつ複雑で設備コストが高く、冷却水を多く消費するなど設備運転上のランニングコストも高いものであった。その他の方式として、溶剤含有気体を吸収液と接触させて溶剤を吸収除去する方法も用いられているが、この方式も蒸留装置を必要とするなど、装置が大掛かりとなり、エネルギー消費量も多く、要するランニングコストも少なくないものである。特に、低濃度排ガスの場合、風量に支配されて設備構成が大きくならざるを得ない。しかし、現今のように、環境意識の高まりから有機溶剤を大気中に放出することは到底許されず、設備コスト、ランニングコスト共に低い装置の出現が強く望まれている。
【0005】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、装置構成が簡易で設備コスト及びランニングコストが低く、それでいて確実に溶剤を回収可能な溶剤回収装置と溶剤回収方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的は各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る溶剤回収装置の特徴構成は、被処理物中の溶剤を吸着する活性炭吸着手段と、
前記活性炭吸着手段に水蒸気を供給し、前記活性炭吸着手段に吸着された前記溶剤を脱着させる水蒸気供給手段と、
脱着された前記溶剤を含む水蒸気から、気体状の前記溶剤と水蒸気とを分離する、ZrOを含有するSiO膜を主成分とする分離膜を備えたフィルター装置と、
前記フィルター装置から送り出される気体状の前記溶剤を冷却・凝集する冷却装置と、
前記冷却装置により凝集された溶剤を回収する回収手段とを備える溶剤回収装置であって、
前記水蒸気供給手段と前記フィルター装置を接続し、前記水蒸気供給手段より供給される水蒸気を前記フィルター装置に送給するためのバイパス回路を備えることにある。
【0007】
この構成によれば、従来の活性体吸着装置に比べて装置構成が簡素化され、装置全体が大幅にコンパクトになると共にランニングコストが低くて済み、しかも溶剤回収に熱源その他のエネルギーを多量に使用せず、かつ多量のエネルギーを消費する蒸留装置などを使用しないので、ランニングコストも著しく低減され、それでいて細孔による分子篩効果によって分離可能な分離膜により分離するようにしているので、細孔をコントロールすることにより選択性に優れた分離膜にすることができる。更に、分離膜としてZrO を含有するSiO 膜を主成分とする分離膜を用いることにより、その耐熱性を一層向上することができる。このように、分離膜が耐熱性を備えているので高温高圧の蒸気などを活性炭吸着装置に送給することにより、吸着された溶剤の脱着速度を高めると共に、分離回収効率を高くして溶剤を回収することができる。
【0008】
前記活性炭吸着装置による溶剤の吸着後の脱着を、前記活性炭吸着装置に高温高圧蒸気を送給することにより行うことが好ましい。
【0009】
この構成によれば、活性炭で吸着した溶剤を強制的に下流側のフィルター装置に送給でき、フィルター装置とそれ以降の工程によって溶剤の分離回収が確実にできて都合がよい。ここに、高温高圧蒸気とは150℃を越え、約500℃程度にまで加熱された高圧蒸気をいう。送給する蒸気を高温高圧にすると、活性炭での脱着速度が早くなると共に、後工程であるフィルター装置での溶剤の分離回収時における回収効率も高まり好ましい。回収効率が高まることから、溶剤濃度も10,000ppm程度の高い濃度の被処理物に対して効率良く回収可能である。
【0010】
前記フィルター装置が、前記活性炭吸着装置によって処理された被処理物の導入口と、この被処理物中の溶剤を捕捉する分離膜層と、この分離膜層により捕捉された溶剤を前記冷却装置に送り出す溶剤送給口とを備え、前記分離膜に捕捉された溶剤以外の無害成分を排気する排気手段を接続している共に、前記分離膜層が、細孔を有するSiO膜からなることが好ましい。
【0011】
この構成によれば、分離膜層により捕らえられた溶剤以外の空気、窒素、水分などの無害成分を効率良く排出あるいは回収できると共に、分子直径の大きい溶剤を捕らえて、これを溶剤回収する冷却装置に確実に送り込むことができて都合がよく、しかも、細孔を有するSiO2 膜により、無害な空気や窒素や水分と、分子直径の大きい溶剤とを確実に分離できる(分子篩効果)のみならず、溶剤の中でも分子直径に応じて更に分離することができるので、排ガス中に含まれる溶剤の種別に応じて最適のSiO2 膜を選択できて都合がよい。
【0012】
前記SiO2 膜の細孔径が0.2〜1.0nmであることが好ましい。
【0013】
SiO2 膜の細孔径が0.2nm未満のものは安定して製造することが難しく、製造コストが高くなり、又1.0nmを越えると分離効率が低下して好ましくない。尚、SiO2 膜の細孔径は、0.25〜0.5nmであることがより好ましい。
【0014】
前記SiO2 膜は、1〜50モル%のZrO2 を含有することが好ましい。
【0015】
SiO2 膜自体、耐熱性を有しているが、ZrO2 を含有していると一層耐熱性が高くなって、フィルター装置の耐久性が高まり都合がよい。含有されるZrO2 が1モル%未満であると、耐熱性を向上させる効果がそれほど認められず、又、ZrO2 が50モル%を越えて含有されると、含有量の割に顕著な耐熱性の向上効果がみられないので、好ましくない。
【0016】
前記冷却装置が、内部に冷媒を循環する配管を有すると共に、冷却・凝集した溶剤を前記回収手段に送り出し可能になっていることが好ましい。
【0017】
この構成によれば、フィルター装置から送り出される溶剤は蒸気、ミスト状などになっており、常温よりも高いので、冷却することにより確実に凝集できて、捕集効率を高くでき、更に回収手段へ凝集した溶剤を送り出しするのも容易となって都合がよい。冷媒としては、水のような液体、あるいはガス成分を用いてもよく、また溶剤の温度があまり高くない場合は、別に設けた冷却槽を介して冷却した冷媒を用いればよい。
【0018】
更に、本発明に係る溶剤回収方法の特徴構成は、請求項1〜5のいずれか1の溶剤回収装置を使用し、前記バイパス回路を介して前記水蒸気を前記フィルター装置に送給して前記フィルター装置を昇温させた後、フィルター装置に前記活性炭吸着装置によって処理された被処理物を送給し、このフィルター装置によって被処理物中の溶剤以外の無害成分を排出すると共に溶剤を捕捉し、捕捉した溶剤を冷却装置に送給して凝集し回収することにある。
【0019】
この構成によれば、従来の活性体吸着装置を用いる方法に比べて装置構成が簡素化され、装置全体が大幅にコンパクトになると共にランニングコストが低くて済み、しかも溶剤回収に熱源その他のエネルギーを多量に使用せず、かつ多量のエネルギーを消費する蒸留装置などを使用しないので、ランニングコストも著しく低減され、それでいて溶剤を凝集して確実に回収できる溶剤回収方法を提供することができた。また、上記のように、活性炭吸着装置に導入する水蒸気を一部バイパスし、フィルター装置の入口部分に導入することにより、一層溶剤回収効率を高くすることができる。
【0020】
尚、本発明方法で回収可能な溶剤例としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、酢酸、酢酸エチル、酢酸メチル、ベンゼン、トルエン、キシレン、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、トリクロロエタン等を挙げることができる。
【0021】
前記フィルター装置を構成する分離膜は、SiO2 前駆体ゾルに有機テンプレートを混合し、これを熱処理して製造されるものであることが好ましい。
【0022】
この構成によれば、所定範囲の細孔径を備え、孔径分布の狭いSiO2 分離膜を安定して確実に製造できて都合がよい。この場合の有機テンプレートとしては、フェニル、ビニル等の有機体からなり、これらの種類、配合量と熱処理温度とを種々に設定することにより、所定範囲の細孔径を備えたSiO2 分離膜が確実に得られる。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施形態の溶剤回収装置の概略全体構成を示す。この溶剤回収装置Aは、例えば自動車塗装ライン等に設けられている塗装ブースから排出される排ガス排出経路の端部と接続されていて、給気ファンFにより送給された被処理物である排ガス中の比較的大きい粗粒子をプレフィルター10で予め除去した後、後述する活性炭吸着装置11により、排ガス中の溶剤(蒸気、ミストなど)を吸着し、次いで高温高圧の水蒸気を送給することにより、溶剤を脱着させ、これを後述するセラミック分離膜を備えたフィルター装置1に送り込むようになっている。このフィルター装置1では、排気手段である真空ポンプにより水蒸気成分を吸引除去しているため、高圧の水蒸気から水蒸気を除去された高圧の空気がフィルター装置1に導入されるようになり、フィルター装置1から溶剤のみが下流側の冷却装置2に押し出されて、ここで溶剤が冷却・凝縮される。そして、冷却装置2で冷却・凝縮された溶剤は、更に下流側の回収手段である回収タンク3に捕集され回収されるようになっている。
【0024】
活性炭吸着装置11は小型のバッチタイプのものであり、ハニカム形に構成されていて、一対の組み合わせからなっている。まず、一方の活性炭吸着装置11の入口側および出口側バルブ12,13のみを開放しておき、これにプレフィルター10を通過した排ガスを送り込み、排ガス中の溶剤を活性炭に吸着させる。活性炭吸着装置11によって溶剤を除かれた排ガスは、排気基準以下の無害な程度になっていればそのまま大気に放出し、濃度によっては再度活性炭吸着装置に導入するように配管してもよい。
【0025】
活性炭吸着装置11により、十分に溶剤を吸着したところで、一方の活性炭吸着装置11の入口側および出口側バルブ12,13を閉じ、外部から高温高圧の水蒸気を送給すべく水蒸気導入用主バルブ14と入口側および出口側バルブ15,16を開放すると共に、他方の活性炭吸着装置17の入口側および出口側バルブ18,19を開放し、同様にして排ガス中の溶剤を吸着させる。高温高圧の水蒸気を送給された一方の活性炭吸着装置11での溶剤は、活性炭から脱着され、前述した下流側に位置するフィルター装置1に強制的に送られる。因みに、高温高圧の水蒸気として、例えば180℃に加熱した場合、10kg/cm2 、200℃の場合、16kg/cm2 程度の圧力となる。
【0026】
他方の活性炭吸着装置17での溶剤吸着が終了すると、この活性炭吸着装置17に外部から高温高圧の水蒸気を送給すべくバルブ20,21を開放し溶剤を活性炭から離脱させ、溶剤をフィルター装置1に強制的に送給する。尚、活性炭吸着装置の組み合わせは一対の組み合わせに限られるものではなく、処理量に応じて適宜増設してもよく、又、形式もハニカム形に限定されるものではなく、パイプ状あるいはプレート状などに構成された活性炭吸着装置であってもよく、更には繊維活性炭を用いたものであってもよい。もっとも、活性炭吸着装置11をハニカム形に構成すると、比表面積が大きいため、全体をコンパクトにすることができると共に、圧力損失を小さくできて好ましい。
【0027】
溶剤を送給されるフィルター装置1は、排ガスを受け入れる入口と溶剤を次工程に送り出す出口とを備えると共に、内部に、溶剤を捕捉可能な分離膜4であるSiO2 膜が層状に充填された構造となっている。このフィルター装置1は、装置内部が真空ポンプ6により吸引されるように排出用配管5が設けられていて、SiO2 膜4により捕らえられた有機溶剤以外の空気、窒素、水分などの無害成分を排出する(分子篩効果)。又、本回収装置の始動時はフィルター装置1の入口部分が加熱されておらず、そのため活性炭吸着装置11から送給された溶剤を含む高温高圧の水蒸気がフィルター装置1の分離膜で分離される前に温度低下して凝集し、溶剤回収率が低くなる可能性があるが、そのときの温度低下を防止し、又はリボイルするため、活性炭吸着装置11に導入する水蒸気を一部バイパスすることにより、水蒸気Vをフィルター装置1の入口部分に導入するようになっている。このバイパス回路は必ずしも必要ではないが、このような構成を採用すると、一層溶剤回収効率を高くできて都合がよい。
【0028】
真空ポンプ6としては、ルーツ型真空ポンプを用いたが、その他の形式のものでもよく、又その吸引能力はフィルター装置1の内部容量により選択すればよく、フィルター装置1に捕捉された溶剤を冷却装置に送り出すのに支障がない程度にすればよい。尚、図番22は水受槽であり、図番23はドレン受槽であり、適宜ポンプPにより排出されるようになっている。これら水受槽22、ドレン受槽23には、液面をコントロール可能なように水位計24を配置しておくことが好ましい。
【0029】
尚、図1ではフィルター装置1を縦型に構成した例を示すが、横型であってもよく、又、1基のみならず複数基を配置してもよいし、フィルター装置1の内部に、次に詳述する分離膜4を数段にわたり並設する構成としてもよく、目的に応じて種々の変形が可能である。
【0030】
溶剤は、フィルター装置1の内部のSiO2 膜4を通過しつつ排ガス受入口から導入される高圧の水蒸気および水蒸気を除去された高圧空気により、下流側の冷却装置2に送り出される。もとより、溶剤を冷却装置2に送り出し易くするために、適度な能力を有する排出ポンプを冷却装置の下流側に設けてもよい。
【0031】
SiO2 膜は、直径が0.2nm以上の一定範囲に制御された細孔を有し、内径3mm程度の略円筒状をしたアルミナ等の多孔質セラミック製の支持体上に形成されている。具体的には、SiO2 膜の細孔径は0.2〜1.0nmであることが好ましい。SiO2 膜の細孔径が0.2nm未満のものは製造コストが高くなり、又1.0nmを越えると分離効率が低下して好ましくない。SiO2 膜の細孔径は、より好ましくは0.25〜0.5nmである。このSiO2 膜を支持した多孔質セラミック製の支持体をフィルター装置1内に密に充填して、送られてくる溶剤とその他の成分とを分離する。もとより、排ガスの種類によって種々の分離能を有するSiO2 膜を選択使用することができる。
【0032】
このSiO2 膜の製造は、例えば、SiO2 前駆体ゾルに、樹脂発泡体や樹脂繊維あるいはSiO2 前駆体ゾルに含まれる官能基などの有機テンプレートを混合して、これを所定温度に熱処理して有機成分を揮発させることにより、所定範囲の細孔径を備え、孔径分布の狭いSiO2 膜を製造することができる。SiO2 膜の細孔径、細孔容積は、有機テンプレートの種類、熱処理条件などを適宜変更・選択することにより、コントロールすることができる。従って、高分子材料からなる気体分離膜などに比べて、選択性において格段に優れた効果を発揮し得る膜を形成することができる。又、上記SiO2 膜にZrO2 を1〜50モル%の範囲で含有させることにより、その耐熱性を一層向上することができる。この場合、含有されるZrO2 が1モル%未満であると、耐熱性を向上させる効果がそれほど認められず、又、ZrO2 が50モル%を越えて含有させると、含有量の割に顕著な耐熱性の向上効果がみられないので、好ましくない。
【0033】
冷却装置2は、内部に冷媒(冷水など)を通流させる1又は2以上の配管2aが配設されていると共に、この配管2aは冷却槽7と接続されていて、溶剤と配管表面とが接触することにより配管表面に溶剤が凝集するようになっている。フイルター装置1で水分がほとんど除去されているので、冷却装置2の冷却能は小規模のものでよく、従って使用する冷水は少なくて済む。尚、配管2aは、小径の単管を多数配設したものでもよいし、単管に冷却フィンが多数形成された形状、あるいはスパイラル状に配設されているようなものでもよい。
【0034】
この冷却装置2内で凝集された溶剤は、下方に落下して回収タンク3に蓄積されるようになっており、適宜ポンプPにより取り出されて回収されるようになっている。この回収タンク3にも、液面コントロールが可能なように水位計24を備えておくことが好ましい。冷却装置2により溶剤を除去された排ガスは、無害化されており大気に放出される。
【0035】
以上に説明したように、本実施形態の溶剤回収装置は、装置全体をコンパクトにできると共に、溶剤を確実に分離回収できることになり、本装置を用いた溶剤回収方法は多大の熱エネルギーを用いることがないので、ランニングコストを低く抑えることができる。
【0036】
【実施例】
イソプロピールアルコール1,400ppmを含む排ガス(温度;40℃。ガス風量;19,000Nm3 /h)を、前述した溶剤回収装置を用いて処理した結果を、他の方式により回収処理した結果と比較しつつ表1に示す。
【0037】
【表1】

Figure 0004515571
表1に示すように、本実施例の場合、水蒸気量、冷却水共に著しく少なくて済み、使用電気量も活性炭吸着方式に比べて少ないという結果が得られた。
【0038】
〔別実施の形態〕
(1) 上記実施形態のフィルター装置には、SiO2 膜を使用した例を示したが、セラミックフィルターとしてはこれに限定されず、溶剤分子を水、空気、窒素などの無害成分の分子と分離可能であれば他の珪素系、その他のセラミックフィルターを用いてもよい。
【0039】
(2) 本実施形態の溶剤回収装置は、塗装工場の他、シンナーを使用する印刷工場、樹脂フィルムを接着するラミネート工場、IC洗浄ライン、その他種々の有機溶剤を含む排ガス発生個所に対して適用でき、排気ガス中に含まれる溶剤を従来にない新規な手段により、低コストに回収可能な装置および方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る溶剤回収装置の概略全体構成図
【符号の説明】
1 フィルター装置
2 冷却装置
2a 配管
3 回収手段
4 分離膜層
6 排気手段
11,12 活性炭吸着装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solvent recovery apparatus and a solvent recovery method, and more particularly to a solvent recovery apparatus that recovers an organic solvent by separating the organic solvent using a ceramic filter and a solvent recovery method using the same.
[0002]
[Prior art]
In the case where an organic solvent (hereinafter, simply referred to as “solvent” in the present specification) is contained in exhaust gas discharged from an integrated circuit cleaning line, a painting factory, etc., conventionally, an adsorption method using activated carbon, a catalyst It is processed by a combustion method, an absorption method using an absorbing solution, or the like. In the case of the catalytic combustion method, the burned gas contains harmful components and needs to be treated, whereas the adsorption method using activated carbon does not require that, and it is a low-concentration exhaust gas. However, since it can be concentrated and has high efficiency, it is used relatively frequently.
[0003]
As the activated carbon adsorption method, a method of adsorbing to activated carbon and desorbing and recovering the adsorbed solvent while heating is often performed. This system uses a rotary adsorption / desorption device having a plurality of compartments arranged in the circumferential direction side by side and having a rotating drum filled with activated carbon in each chamber in the flow direction. While slowly rotating the rotating drum, the exhaust gas is allowed to flow to adsorb the solvent to the activated carbon, and the adsorbed activated carbon portion is further rotated to allow heated air to flow to desorb the adsorbed solvent. The desorbed solvent is concentrated and recovered or detoxified.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, this method requires a large amount of equipment, is complicated and has a high equipment cost, and has a high running cost in operating the equipment such as consuming a large amount of cooling water. As another method, a method of absorbing and removing the solvent by bringing the solvent-containing gas into contact with the absorbing liquid is also used, but this method also requires a distillation device, such as a distillation apparatus, and the energy consumption is large, The running cost required is not small. In particular, in the case of low-concentration exhaust gas, the equipment configuration must be large under the control of the air volume. However, as nowadays, it is not allowed to release organic solvents into the atmosphere due to the increase in environmental awareness, and there is a strong demand for the appearance of equipment with low equipment costs and running costs.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-described problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a solvent recovery apparatus and a solvent recovery method capable of recovering a solvent surely with a simple apparatus configuration, low equipment cost and running cost. There is.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The above object can be achieved by the inventions described in the claims. That is, the characteristic configuration of the solvent recovery apparatus according to the present invention includes activated carbon adsorption means for adsorbing the solvent in the object to be processed,
Water vapor supply means for supplying water vapor to the activated carbon adsorption means and desorbing the solvent adsorbed on the activated carbon adsorption means;
A filter device comprising a separation film mainly composed of a SiO 2 film containing ZrO 2 , which separates the gaseous solvent and water vapor from the desorbed water vapor containing the solvent ;
A cooling device for cooling and agglomerating the gaseous solvent delivered from the filter device;
A solvent recovery device comprising a recovery means for recovering the solvent agglomerated by the cooling device,
It is provided with a bypass circuit for connecting the water vapor supply means and the filter device, and for supplying water vapor supplied from the water vapor supply means to the filter device.
[0007]
According to this configuration, the configuration of the device is simplified compared to the conventional active material adsorption device, the entire device is significantly compact and the running cost is low, and a large amount of heat source and other energy are used for solvent recovery. In addition, since a distillation apparatus that consumes a large amount of energy is not used, running costs are significantly reduced, and separation is performed by a separation membrane that can be separated by the molecular sieving effect due to the pores. By doing so, a separation membrane having excellent selectivity can be obtained. Furthermore, the heat resistance can be further improved by using a separation film mainly composed of a SiO 2 film containing ZrO 2 as the separation film. As described above, since the separation membrane has heat resistance, by supplying high-temperature and high-pressure steam to the activated carbon adsorption device, the desorption rate of the adsorbed solvent is increased, and the separation and recovery efficiency is increased to increase the solvent. It can be recovered.
[0008]
The desorption after the adsorption of the solvent by the activated carbon adsorption device is preferably performed by supplying high-temperature high-pressure steam to the activated carbon adsorption device.
[0009]
According to this configuration, the solvent adsorbed by the activated carbon can be forcibly fed to the downstream filter device, and the separation and recovery of the solvent can be ensured reliably by the filter device and the subsequent steps. Here, the high-temperature high-pressure steam refers to high-pressure steam heated to about 500 ° C. over 150 ° C. It is preferable to increase the steam to be fed at a high temperature and a high pressure because the desorption speed with activated carbon is increased and the recovery efficiency at the time of separation and recovery of the solvent in the filter device which is a subsequent process is increased. Since the recovery efficiency increases, the solvent concentration can be efficiently recovered with respect to an object to be processed having a high concentration of about 10,000 ppm.
[0010]
The filter device has an inlet for an object to be processed treated by the activated carbon adsorption device, a separation membrane layer for capturing a solvent in the object to be processed, and a solvent captured by the separation membrane layer to the cooling device. A solvent supply port for feeding out, and connected to an exhaust means for exhausting innocuous components other than the solvent trapped in the separation membrane, and the separation membrane layer is made of a SiO 2 membrane having pores. preferable.
[0011]
According to this configuration, a cooling device that can efficiently discharge or collect innocuous components such as air, nitrogen, and moisture other than the solvent captured by the separation membrane layer, and capture the solvent having a large molecular diameter and recover the solvent. In addition, it is convenient not only to be able to reliably feed in, but also to be able to reliably separate harmless air, nitrogen and moisture from a solvent having a large molecular diameter (molecular sieving effect) by a porous SiO 2 film. Further, since the solvent can be further separated according to the molecular diameter, it is convenient to select an optimum SiO 2 film according to the type of the solvent contained in the exhaust gas.
[0012]
It is preferable that the pore diameter of the SiO 2 film is 0.2 to 1.0 nm.
[0013]
If the pore diameter of the SiO 2 membrane is less than 0.2 nm, it is difficult to produce stably, and the production cost becomes high. If it exceeds 1.0 nm, the separation efficiency is lowered, which is not preferable. The pore diameter of the SiO 2 film is more preferably 0.25 to 0.5 nm.
[0014]
The SiO 2 film preferably contains 1 to 50 mol% of ZrO 2 .
[0015]
The SiO 2 film itself has heat resistance. However, if ZrO 2 is contained, the heat resistance is further improved, and the durability of the filter device is advantageously increased. When the ZrO 2 content is less than 1 mol%, the effect of improving the heat resistance is not so much recognized. When the ZrO 2 content exceeds 50 mol%, the heat resistance is remarkable for the content. This is not preferable because the effect of improving the property is not observed.
[0016]
It is preferable that the cooling device has a pipe for circulating the refrigerant therein, and can send out the cooled and agglomerated solvent to the recovery means.
[0017]
According to this configuration, the solvent sent out from the filter device is in the form of vapor, mist, etc., which is higher than room temperature, so that it can be reliably agglomerated by cooling, increase the collection efficiency, and further to the recovery means It is convenient because it is easy to feed the agglomerated solvent. As the refrigerant, a liquid such as water or a gas component may be used. When the temperature of the solvent is not so high, a refrigerant cooled through a separately provided cooling tank may be used.
[0018]
Furthermore, the characteristic configuration of the solvent recovery method according to the present invention uses the solvent recovery device according to any one of claims 1 to 5, and supplies the water vapor to the filter device via the bypass circuit. After raising the temperature of the apparatus, the processed material processed by the activated carbon adsorption device is fed to the filter device, and the filter device discharges harmless components other than the solvent in the processed material and captures the solvent. The trapped solvent is fed to a cooling device to be aggregated and recovered.
[0019]
According to this configuration, the configuration of the apparatus is simplified as compared with the conventional method using an active material adsorption apparatus, the entire apparatus is greatly reduced in size and the running cost is low, and a heat source and other energy are used for solvent recovery. Since a distillation apparatus that does not use a large amount of energy and consumes a large amount of energy is not used, the running cost is remarkably reduced, and a solvent recovery method capable of reliably collecting the solvent by aggregation can be provided. Further, as described above, by partially bypassing the water vapor introduced into the activated carbon adsorption device and introducing it into the inlet portion of the filter device, the solvent recovery efficiency can be further increased.
[0020]
Examples of solvents that can be recovered by the method of the present invention include methanol, ethanol, isopropanol, butanol, methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, acetic acid, ethyl acetate, methyl acetate, benzene, toluene, xylene, trichloroethylene, perchloroethylene, And trichloroethane.
[0021]
The separation membrane constituting the filter device is preferably manufactured by mixing an organic template with a SiO 2 precursor sol and heat treating it.
[0022]
According to this configuration, it is convenient that a SiO 2 separation membrane having a pore diameter in a predetermined range and having a narrow pore diameter distribution can be manufactured stably and reliably. The organic template in this case is made of an organic substance such as phenyl or vinyl, and an SiO 2 separation membrane having a predetermined range of pore diameters is ensured by setting various types, blending amounts, and heat treatment temperatures. Is obtained.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic overall configuration of the solvent recovery apparatus of the present embodiment. The solvent recovery apparatus A is connected to an end of an exhaust gas discharge path that is discharged from a paint booth provided in an automobile painting line, for example, and is an exhaust gas that is an object to be processed fed by an air supply fan F. After removing relatively large coarse particles in the prefilter 10 in advance, the activated carbon adsorption device 11 described later adsorbs the solvent (vapor, mist, etc.) in the exhaust gas, and then feeds high-temperature and high-pressure steam. The solvent is desorbed, and this is sent to the filter device 1 having a ceramic separation membrane described later. In this filter device 1, since the water vapor component is sucked and removed by a vacuum pump as an exhaust means, high-pressure air from which water vapor has been removed from high-pressure water vapor is introduced into the filter device 1. Only the solvent is pushed out to the cooling device 2 on the downstream side, where the solvent is cooled and condensed. The solvent cooled and condensed by the cooling device 2 is further collected and collected in a collection tank 3 which is a collection means on the downstream side.
[0024]
The activated carbon adsorption device 11 is of a small batch type, is configured in a honeycomb shape, and is composed of a pair of combinations. First, only the inlet side and outlet side valves 12 and 13 of one activated carbon adsorption device 11 are opened, and the exhaust gas that has passed through the prefilter 10 is fed into this to adsorb the solvent in the exhaust gas to the activated carbon. The exhaust gas from which the solvent has been removed by the activated carbon adsorbing device 11 may be piped so as to be released to the atmosphere as it is if it is harmless below the exhaust standard and to be introduced again into the activated carbon adsorbing device depending on the concentration.
[0025]
When the solvent is sufficiently adsorbed by the activated carbon adsorbing device 11, the inlet side and outlet side valves 12 and 13 of one activated carbon adsorbing device 11 are closed, and the main valve 14 for introducing water vapor is supplied to supply high-temperature and high-pressure water vapor from the outside. In addition, the inlet side and outlet side valves 15 and 16 are opened, and the inlet side and outlet side valves 18 and 19 of the other activated carbon adsorption device 17 are opened to similarly adsorb the solvent in the exhaust gas. The solvent in one activated carbon adsorption device 11 fed with high-temperature and high-pressure water vapor is desorbed from the activated carbon and is forcibly sent to the filter device 1 located on the downstream side described above. Incidentally, as water vapor at high temperature and high pressure, when heated for example to 180 ° C., if a 10kg / cm 2, 200 ℃, a 16 kg / cm 2 pressure of about.
[0026]
When the adsorption of the solvent in the other activated carbon adsorbing device 17 is completed, the valves 20 and 21 are opened to supply high-temperature and high-pressure water vapor to the activated carbon adsorbing device 17 from the outside, and the solvent is separated from the activated carbon. Forced to send. In addition, the combination of the activated carbon adsorption device is not limited to a pair of combinations, and may be appropriately added according to the processing amount, and the type is not limited to the honeycomb type, and is a pipe shape or a plate shape. An activated carbon adsorbing device configured as described above may be used, and further, a fiber activated carbon may be used. However, it is preferable to configure the activated carbon adsorption device 11 in a honeycomb shape since the specific surface area is large, so that the whole can be made compact and the pressure loss can be reduced.
[0027]
The filter device 1 to which the solvent is fed has an inlet for receiving the exhaust gas and an outlet for sending the solvent to the next process, and the inside is filled with a layer of SiO 2 film, which is a separation membrane 4 capable of trapping the solvent. It has a structure. The filter device 1 is provided with a discharge pipe 5 so that the inside of the device is sucked by a vacuum pump 6, and removes harmful components such as air, nitrogen, moisture, etc. other than the organic solvent captured by the SiO 2 film 4. Drain (molecular sieve effect). In addition, when the recovery device is started, the inlet portion of the filter device 1 is not heated, so that the high-temperature and high-pressure water vapor containing the solvent fed from the activated carbon adsorption device 11 is separated by the separation membrane of the filter device 1. There is a possibility that the temperature is reduced and agglomerates before, and the solvent recovery rate may be lowered. However, in order to prevent the temperature drop or reboiling at that time, by partially bypassing the water vapor introduced into the activated carbon adsorption device 11 The water vapor V is introduced into the inlet portion of the filter device 1. This bypass circuit is not always necessary, but adopting such a configuration is advantageous in that the solvent recovery efficiency can be further increased.
[0028]
Although the roots type vacuum pump is used as the vacuum pump 6, other types may be used, and the suction capacity may be selected according to the internal capacity of the filter device 1, and the solvent trapped by the filter device 1 is cooled. What is necessary is just to make it as long as it does not interfere with sending out to the apparatus. In addition, the figure number 22 is a water receiving tank, the figure number 23 is a drain receiving tank, and is discharged | emitted by the pump P suitably. In the water receiving tank 22 and the drain receiving tank 23, it is preferable to arrange a water level gauge 24 so that the liquid level can be controlled.
[0029]
In addition, although the example which comprised the filter apparatus 1 to the vertical type in FIG. 1 is shown, a horizontal type may be sufficient, multiple groups may be arrange | positioned not only 1 unit | set, The separation membrane 4 described in detail below may be arranged in parallel over several stages, and various modifications are possible depending on the purpose.
[0030]
The solvent is sent out to the cooling device 2 on the downstream side by the high-pressure steam introduced from the exhaust gas inlet and the high-pressure air from which the steam has been removed while passing through the SiO 2 film 4 inside the filter device 1. Of course, in order to make it easy to send the solvent to the cooling device 2, a discharge pump having an appropriate capacity may be provided on the downstream side of the cooling device.
[0031]
The SiO 2 film is formed on a porous ceramic support such as alumina having pores whose diameter is controlled within a certain range of 0.2 nm or more and having a substantially cylindrical shape with an inner diameter of about 3 mm. Specifically, the pore diameter of the SiO 2 film is preferably 0.2 to 1.0 nm. When the pore diameter of the SiO 2 film is less than 0.2 nm, the production cost is high, and when it exceeds 1.0 nm, the separation efficiency is lowered, which is not preferable. The pore diameter of the SiO 2 film is more preferably 0.25 to 0.5 nm. A porous ceramic support that supports the SiO 2 film is closely packed in the filter device 1 to separate the sent solvent and other components. Of course, SiO 2 membranes having various separation capabilities can be selectively used depending on the type of exhaust gas.
[0032]
Production of the SiO 2 film, for example, a SiO 2 precursor sol, a mixture of organic template, such as functional group contained in the resin foam and resin fiber or SiO 2 precursor sol was heat-treated into a predetermined temperature By volatilizing the organic component, an SiO 2 film having a pore diameter in a predetermined range and having a narrow pore diameter distribution can be produced. The pore diameter and pore volume of the SiO 2 film can be controlled by appropriately changing and selecting the type of organic template, heat treatment conditions, and the like. Accordingly, it is possible to form a membrane that can exhibit a significantly superior effect in selectivity compared to a gas separation membrane made of a polymer material. Moreover, the heat resistance can be further improved by containing ZrO 2 in the range of 1 to 50 mol% in the SiO 2 film. In this case, if the ZrO 2 content is less than 1 mol%, the effect of improving the heat resistance is not so recognized, and if the ZrO 2 content exceeds 50 mol%, it is remarkable for the content. This is not preferable because the effect of improving heat resistance is not observed.
[0033]
The cooling device 2 is provided with one or two or more pipes 2a through which a refrigerant (cold water or the like) flows, and the pipe 2a is connected to the cooling tank 7 so that the solvent and the pipe surface are separated. The contact causes the solvent to aggregate on the pipe surface. Since most of the water is removed by the filter device 1, the cooling capacity of the cooling device 2 may be small-scale, and therefore less cold water is used. The pipe 2a may be one in which a large number of small-diameter single pipes are arranged, or may be one in which a large number of cooling fins are formed in a single pipe, or in a spiral shape.
[0034]
The solvent agglomerated in the cooling device 2 falls downward and accumulates in the recovery tank 3, and is appropriately taken out by the pump P and recovered. The recovery tank 3 is also preferably provided with a water level gauge 24 so that the liquid level can be controlled. The exhaust gas from which the solvent has been removed by the cooling device 2 is rendered harmless and is released to the atmosphere.
[0035]
As explained above, the solvent recovery apparatus of this embodiment can make the whole apparatus compact and can reliably separate and recover the solvent, and the solvent recovery method using this apparatus uses a great deal of thermal energy. Since there is no, running costs can be kept low.
[0036]
【Example】
Compare the result of treating exhaust gas containing 1,400 ppm of isopropyl alcohol (temperature: 40 ° C. Gas flow rate: 19,000 Nm 3 / h) using the above-mentioned solvent recovery device with the result of recovery using other methods. However, it is shown in Table 1.
[0037]
[Table 1]
Figure 0004515571
As shown in Table 1, in the case of the present example, both the amount of water vapor and the cooling water are remarkably small, and the amount of electricity used is smaller than that of the activated carbon adsorption method.
[0038]
[Another embodiment]
(1) Although an example using a SiO 2 film was shown in the filter device of the above embodiment, the ceramic filter is not limited to this, and solvent molecules are separated from molecules of harmless components such as water, air, and nitrogen. If possible, other silicon-based or other ceramic filters may be used.
[0039]
(2) The solvent recovery device of the present embodiment is applied to a printing factory using a thinner, a laminating factory for bonding a resin film, an IC cleaning line, and other exhaust gas generation places including various organic solvents in addition to a coating factory. The present invention provides an apparatus and a method capable of recovering the solvent contained in the exhaust gas at a low cost by a novel means that has not been conventionally used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram of a solvent recovery apparatus according to an embodiment of the present invention.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Filter apparatus 2 Cooling apparatus 2a Piping 3 Collecting means 4 Separation membrane layer 6 Exhaust means 11, 12 Activated carbon adsorption apparatus

Claims (7)

被処理物中の溶剤を吸着する活性炭吸着手段と、
前記活性炭吸着手段に水蒸気を供給し、前記活性炭吸着手段に吸着された前記溶剤を脱着させる水蒸気供給手段と、
脱着された前記溶剤を含む水蒸気から、気体状の前記溶剤と水蒸気とを分離する、ZrOを含有するSiO膜を主成分とする分離膜を備えたフィルター装置と、
前記フィルター装置から送り出される気体状の前記溶剤を冷却・凝集する冷却装置と、
前記冷却装置により凝集された溶剤を回収する回収手段とを備える溶剤回収装置であって、
前記水蒸気供給手段と前記フィルター装置を接続し、前記水蒸気供給手段より供給される水蒸気を前記フィルター装置に送給するためのバイパス回路を備えることを特徴とする溶剤回収装置。
Activated carbon adsorption means for adsorbing the solvent in the workpiece,
Water vapor supply means for supplying water vapor to the activated carbon adsorption means and desorbing the solvent adsorbed on the activated carbon adsorption means;
A filter device comprising a separation film mainly composed of a SiO 2 film containing ZrO 2 , which separates the gaseous solvent and water vapor from the desorbed water vapor containing the solvent ;
A cooling device for cooling and agglomerating the gaseous solvent delivered from the filter device;
A solvent recovery device comprising a recovery means for recovering the solvent agglomerated by the cooling device,
A solvent recovery apparatus comprising a bypass circuit for connecting the water vapor supply means and the filter device, and for supplying water vapor supplied from the water vapor supply means to the filter device.
前記活性炭吸着装置による溶剤の吸着後の脱着を、前記活性炭吸着装置に高温高圧蒸気を送給することにより行う請求項1の溶剤回収装置。The solvent recovery apparatus according to claim 1, wherein the desorption after the adsorption of the solvent by the activated carbon adsorption apparatus is performed by feeding high temperature and high pressure steam to the activated carbon adsorption apparatus. 前記フィルター装置が、前記活性炭吸着装置によって処理された被処理物の導入口と、この被処理物中の溶剤を捕捉する分離膜層と、この分離膜層により捕捉された溶剤を前記冷却装置に送り出す溶剤送給口とを備え、前記分離膜に捕捉された溶剤以外の無害成分を排気する排気手段を接続していることを特徴とする請求項1又は2の溶剤回収装置。The filter device has an inlet for an object to be processed treated by the activated carbon adsorption device, a separation membrane layer for capturing a solvent in the object to be processed, and a solvent captured by the separation membrane layer to the cooling device. The solvent recovery apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a solvent supply port for sending out and connected to an exhaust means for exhausting innocuous components other than the solvent trapped by the separation membrane. 前記SiO膜の細孔径が0.2〜1.0nmである請求項3の溶剤回収装置。Solvent recovery apparatus according to claim 3 pore diameter of the SiO 2 film is 0.2~1.0Nm. 前記SiO膜は、1〜50モル%のZrOを含有する請求項3又は4の溶剤回収装置。The solvent recovery apparatus according to claim 3 or 4, wherein the SiO 2 film contains 1 to 50 mol% of ZrO 2 . 請求項1〜5のいずれか1の溶剤回収装置を使用し、前記バイパス回路を介して前記水蒸気を前記フィルター装置に送給して前記フィルター装置を昇温させた後、フィルター装置に前記活性炭吸着装置によって処理された被処理物を送給し、このフィルター装置によって被処理物中の溶剤以外の無害成分を排出すると共に溶剤を捕捉し、捕捉した溶剤を冷却装置に送給して凝集し回収する溶剤回収方法。The solvent recovery device according to any one of claims 1 to 5, wherein the water vapor is supplied to the filter device via the bypass circuit to raise the temperature of the filter device, and then the activated carbon adsorption is performed on the filter device. The processed material processed by the device is fed, and the filter device discharges harmless components other than the solvent in the processed material, captures the solvent, and feeds the captured solvent to the cooling device for aggregation and recovery. Solvent recovery method. 前記フィルター装置を構成する分離膜は、SiO前駆体ゾルに有機テンプレートを混合し、これを熱処理して製造される請求項6の溶剤回収方法。The solvent recovery method according to claim 6, wherein the separation membrane constituting the filter device is manufactured by mixing an organic template with a SiO 2 precursor sol and heat-treating the organic template.
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