JP4677850B2 - 有機溶剤含有ガス処理システム - Google Patents
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かかる検討の一つとして、低濃度の有機溶剤等の悪臭成分を、活性炭吸着材含有ハニカム状吸着素子にて吸着除去し、一方で吸着した有機溶剤等の悪臭成分を加熱空気により脱着して濃縮し、濃縮されて高濃度になった有機溶剤等の悪臭成分を凝縮器で冷却して凝縮して回収処理する溶剤処理システムが開示されている(例えば特許文献1、2参照)。
本発明の有機溶剤含有ガス処理システムは、吸着材を含有したハニカム状吸着素子により有機溶剤含有ガス中の有機溶剤を吸着除去させると共に、一方で吸着した有機溶剤を加熱空気により脱着し、脱着された有機溶剤含有ガスを冷却凝縮により液回収するシステムにおいて、脱着入口側に除湿手段を設けることが好ましい。
本発明の高沸点溶剤ガス処理システムに用いられるハニカム状吸着素子は、円柱状もしくは円筒状に形成されたハニカム構造体が好ましい。円柱状とは、心材にハニカムを巻き付けてローター状にした形状の事を指し(図1)、円筒状とは、平行にガスが通気するようにハニカムを複数積層し、処理ガスが中心から径方向に向かって通気するようにハニカム積層体を円周に配置する形状を指す(図2)。これら円筒状、円柱状に吸着ゾーン及び再生ゾーンを設け、中心軸を中心に回転させ、吸着と再生の処理を効率よく連続に行う事ができる。
G(重量%)=(a/A)×100
ここでaは吸着材シートの吸着率(重量%)
Aは吸着材単体の吸着率(重量%)
吸着試験用U字管に吸着素子を入れ温度30℃±0.5℃に調節した水分蒸気吸着試験装置(図3)に相対湿度60RH%の空気を流し60分間吸着させ、吸着素子の重量増加を測定する。吸着率qは次式で求める。
q(重量%)=P/S×100
ここでPは吸着シートの増量(g)
Sは吸着シートの質量(g)
除去率は次式にて求める。
η(%)=(I−O)/I×100
ここで Iは処理ガス入口濃度(ppm)
Oは処理ガス出口濃度(ppm)
Iの処理ガス入口濃度およびOの処理ガス出口濃度の測定は、装置運転開始から1時間毎に、吸着と脱着操作が十分に繰り返され処理ガス出口濃度が一定の濃度を示し変化しなくなる、すなわち処理ガス出口濃度が安定するまで行う。(表1に示す処理性能は、処理ガス出口濃度が安定した際に測定された処理ガス入口濃度および処理ガス出口濃度測定値より計算する。)
[実施例1]
吸着材として平均細孔径7ÅでSi/Al比が70のフォージャサイト型ゼオライトを75重量%含有した波長2.6mm、波高1.5mmのハニカム状吸着素子を製作した。次にこのハニカム状吸着素子の30℃、25℃DPの水分吸着率を測定すると、水分吸着率が極めて低い疎水性ゼオライトを75重量%含有していることで3.0wt%と低い結果であった。次に、このハニカム状吸着素子を溶剤ガス処理システム(図4)に適応して、ハニカム状吸着素子を吸着ゾーンと脱着ゾーンに分けて、吸着ゾーンにN−メチル−2―ピロリドン(以下NMP)が100NCMMの風量で200ppmのガスを通気して吸着除去する操作と、一方で、脱着ゾーンに、吸着ゾーンに通気する風量に対して、1/10の風量の180℃の加熱空気を通気し、NMPを脱着する操作を連続的に行いNMPを97%の除去効率で処理した。その際に濃縮された65℃のNMP含有ガスをクーラーにより25℃まで冷却して凝縮回収した。また、脱着入口側に親水性ゼオライト吸着材を80重量%含有したハニカム状除湿素子を使用して外気の30℃,25℃DP%の水分を除湿し、一方で1/3の140℃加熱空気で脱着をして連続的に除湿を行い、脱着入口空気を10NCMM,60℃、10℃DPとして安定的に供給した。これにより濃縮されたガスの湿度は10NCMM、65℃、19℃DPであった。その際の凝縮液回収量と回収液のNMP濃度を測定した。水分吸着率の低く、触媒活性の低い疎水性ゼオライトを使用している事で濃縮ガスへの水分移行が少なく、また脱着入口湿度を低減していることでNMPと水の回収量は137g/min(表−1)と極めて低く、回収液のNMP濃度も79重量%と高く、回収液の酸分もPH7と良好な結果を得た。
吸着材として平均細孔径7ÅでSi/Al比が200のフォージャサイト型ゼオライトを75重量%含有した波長2.6mm、波高1.5mmのハニカム状吸着素子を製作した。次にこのハニカム状吸着素子の30℃、25℃DPの水分吸着率を測定すると、水分吸着率が極めて低い疎水性ゼオライトを75重量%含有していることで2.0wt%と低い結果であった。次に、このハニカム状吸着素子を溶剤ガス処理システム(図4)に適応して、ハニカム状吸着素子を吸着ゾーンと脱着ゾーンに分けて、吸着ゾーンにN−メチル−2―ピロリドン(以下NMP)が100NCMMの風量で200ppmのガスを通気して吸着除去する操作と、一方で、脱着ゾーンに、吸着ゾーンに通気する風量に対して、1/10の風量の180℃の加熱空気を通気し、NMPを脱着する操作を連続的に行いNMPを97%の除去効率で処理した。その際に濃縮された65℃のNMP含有ガスをクーラーにより25℃まで冷却して凝縮回収した。また、脱着入口側に親水性ゼオライト吸着材を80重量%含有したハニカム状除湿素子を使用して外気の30℃,25℃DPの水分を除湿し、一方で1/3の140℃加熱空気で脱着をして連続的に除湿を行い、脱着入口空気を10NCMM,60℃、10℃DPとして安定的に供給した。これにより濃縮されたガスの湿度は10NCMM、65℃、16℃DPであった。その際の凝縮液回収量と回収液のNMP濃度を測定した。水分吸着率の低く、触媒活性の低い疎水性ゼオライトを使用している事で濃縮ガスへの水分移行が少なく、また脱着入口湿度を低減していることでNMPと水の回収量は130g/min(表−1)と極めて低く、回収液のNMP濃度も84重量%と高く、回収液の酸分もPH7と良好な結果を得た。
吸着材として平均細孔径7ÅでSi/Al比が70のフォージャサイト型ゼオライトを85重量%含有した波長2.6mm、波高1.5mmのハニカム状吸着素子を製作した。次にこのハニカム状吸着素子の30℃、25℃DPの水分吸着率を測定すると、水分吸着率が極めて低い疎水性ゼオライトを85重量%含有していることで2.0wt%と低い結果であった。次に、このハニカム状吸着素子を溶剤ガス処理システム(図4)に適応して、ハニカム状吸着素子を吸着ゾーンと脱着ゾーンに分けて、吸着ゾーンにN−メチル−2―ピロリドン(以下NMP)が100NCMMの風量で200ppmのガスを通気して吸着除去する操作と、一方で、脱着ゾーンに、吸着ゾーンに通気する風量に対して、1/10の風量の180℃の加熱空気を通気し、NMPを脱着する操作を連続的に行いNMPを97%の除去効率で処理した。その際に濃縮された65℃のNMP含有ガスをクーラーにより25℃まで冷却して凝縮回収した。また、脱着入口側に親水性ゼオライト吸着材を80重量%含有したハニカム状除湿素子を使用して外気の30℃,25℃DPの水分を除湿し、一方で1/3の140℃加熱空気で脱着をして連続的に除湿を行い、脱着入口空気を10NCMM,60℃、10℃DPとして安定的に供給した。これにより濃縮されたガスの湿度は10NCMM、65℃、16℃DPであった。その際の凝縮液回収量と回収液のNMP濃度を測定した。水分吸着率の低く、触媒活性の低い疎水性ゼオライトを使用している事で濃縮ガスへの水分移行が少なく、また脱着入口湿度を低減していることでNMPと水の回収量は130g/min(表−1)と極めて低く、回収液のNMP濃度も84重量%と高く、回収液の酸分もPH7と良好な結果を得た。
吸着材として平均細孔径20Åで比表面積が1500g/m2の椰子殻活性炭を75重量%含有した波長2.6mm、波高1.5mmのハニカム状吸着素子を製作した。次にこのハニカム状吸着素子の30℃、25℃DPの水分吸着率を測定すると、水分吸着率が高い活性炭を75重量%含有していることで7.0wt%と高い結果であった。次に、このハニカム状吸着素子を脱着入口側に除湿手段の無い溶剤ガス処理システム(図5)に適応して、素子を吸着ゾーンと脱着ゾーンに分けて、吸着ゾーンにN−メチル−2―ピロリドン(以下NMP)が100NCMMの風量で200ppmのガスを通気して吸着除去する操作と、一方で、脱着ゾーンに、吸着ゾーンに通気する風量に対して、1/10の風量の180℃の加熱空気を通気し、NMPを脱着する操作を連続的に行いNMPを97%の除去効率で処理した。その際に濃縮された65℃のNMP含有ガスをクーラーにより25℃まで冷却して凝縮回収した。また、脱着入口側の除湿手段は設けなかった為、脱着入口湿度は25℃DPであった。これにより濃縮されたガスは10NCMM、65℃、34℃DPであった。その際の凝縮液回収量と回収液のNMP濃度を測定した。水分吸着率が高く、触媒活性の比較的高い活性炭を使用している事で、また脱着入口湿度を低減していないので回収量は実施例に比べて318g/min(表−1)と高く、回収液のNMP濃度も34量%と低く、回収液の酸分もPH6と実施例に比べて低くなる結果を得た。
吸着材として平均細孔径7ÅでSi/Al比が70のフォージャサイト型ゼオライトを75重量%含有した波長2.6mm、波高1.5mmのハニカム状吸着素子を製作した。次にこのハニカム状吸着素子の30℃、25℃DPの水分吸着率を測定すると、水分吸着率の低い疎水性ゼオライトを75重量%含有していることで3.0wt%と高い結果であった。次に、このハニカム状吸着素子を脱着入口側に除湿手段の無い溶剤ガス処理システム(図5)に適応して、素子を吸着ゾーンと脱着ゾーンに分けて、吸着ゾーンにN−メチル−2―ピロリドン(以下NMP)が100NCMMの風量で200ppmのガスを通気して吸着除去する操作と、一方で、脱着ゾーンに、吸着ゾーンに通気する風量に対して、1/10の風量の180℃の加熱空気を通気し、NMPを脱着する操作を連続的に行いNMPを97%の除去効率で処理した。その際に濃縮された65℃のNMP含有ガスをクーラーにより25℃まで冷却して凝縮回収した。また、脱着入口側の除湿手段は設けなかった為、脱着入口湿度は25℃DPであった。これにより濃縮されたガスは10NCMM、65℃、29℃DPであった。その際の凝縮液回収量と回収液のNMP濃度を測定した。脱着入口湿度を低減していないので回収量は実施例に比べて230g/min(表−1)と高く、回収液のNMP濃度も47重量%と低くい結果となった。ただし、回収液の酸分は触媒活性の高い疎水性ゼオライトを仕様していることでPH7となる結果を得た。
(2):脱着用加熱ガス
(3):原ガス
(4):処理後ガス
(5):円柱状ハニカム
(6):回転方向
(7):脱着ゾーン
(8):吸着ゾーン
(9):濃縮ガス
(10):脱着用加熱ガス
(11):原ガス
(12):処理後ガス
(13):円筒状ハニカム
(14):回転方向
(15):通流配管
(16):ハニカム搭載用金属箱
1 乾燥ガス入口
2 温度調節用蛇管
3 共通すり合わせろ過板付きガス洗浄
4 混合瓶
5 吸着試験用U字管
6 三方コック
7 蒸気発生用ガス流量計
8 希釈ガス用流量計
9 排気口
10 余剰ガス出口
11 恒温槽
12 水
13 ガス流量調整コック
14 原ガス
15 処理後ガス
16 外気
17 脱着入口ガス
18 濃縮ガス
19 ハニカム状吸着素子
20 冷却凝縮器
21 ヒーター
22 除湿機
Claims (4)
- 吸着材として細孔径7Å以上でSi/Alモル比が70以上の疎水性ゼオライトを含有したハニカム状吸着素子により有機溶剤含有ガス中の有機溶剤を吸着除去させると共に、一方で吸着した有機溶剤を加熱空気により脱着し、脱着された有機溶剤含有ガスを冷却凝縮により液回収するシステムにおいて、脱着入口側に外気を除湿する手段を設け、除湿した外気により吸着した有機溶剤を脱着する事を特徴とする有機溶剤含有ガス処理システム。
- 疎水性ゼオライトのハニカム状吸着素子に含まれる量が70〜85重量%である事を特徴とする請求項1記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
- 該除湿手段が連続的に水分の吸着と脱着を実施して除湿する除湿装置である事を特徴とする請求項1または2記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
- 該有機溶剤がモノエタノールアミン、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドである事を特徴とする請求項1乃至3記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
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