JP4709270B2 - ムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮システム及び連続濃縮方法 - Google Patents

Description

本発明は、産業現場で発生する揮発性有機物質の吸着過程及び脱着過程が連続的に進行して、揮発性有機物質の除去率を向上させ、システムの大きさを著しく小さくし、濃縮比を高めるようにするムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮システムに関するものである。

近来、産業化、人口集中化によって多大なる汚染物質が発生しており、このような産業環境、都市環境から発生する汚染物質の中の揮発性有機物質（VOC, Volatile Organic Compounds）は、発ガン性物質などの人体に有害な成分が多量含まれている。

このような揮発性有機物質は、濃縮装置を利用して嵩を減らし、濃縮後には別途に脱着して燃やし無害化するが、この時濃縮比が低くて、脱着された揮発性有機物質の濃度が十分に高くないため、補助燃料が必要となり、大規模の施設が要求され、処理過程も複雑になるという問題点があった。

そこで、揮発性有機物質の濃縮装置として回転型吸着ローターが利用されている。
このような従来の濃縮装置は、円筒形ローターに吸着剤が入っており、吸着、脱着、冷却領域に区分されている。
一つのローターが回転することによって、常温で吸着領域に吸着された部分が脱着領域に移動しながら高温の空気によって脱着され、連続的な回転によって冷却領域で常温の空気を通過させて冷却させ、再び吸着領域に回転されるなど、連続的なローターの回転によって吸着及び脱着が繰り返されている。

しかし、揮発性有機物質を含んだ空気がローター吸着層を通過時、完全に吸着されるためには、吸着剤が十分な厚さに設置されていなければならない。
しかし、一つのローターに対して吸着、脱着及び冷却が行われるため、脱着及び冷却区間の領域と区分なしに同一な厚さになっていて、脱着と冷却領域に比べ吸着領域の厚さが厚くなっていない。
従って、脱着及び冷却領域に比べ吸着領域の厚さが厚くなく、また単一のローターだけを通過するため、吸着性能が低下され、また脱着区間では吸着された大半の揮発性有機物質が脱着されなければならないため、十分な脱着時間を確保するためにローターの回転速度を遅くしなければならないため、全体のサイクル周期が遅延されるという問題があり、このような情況によって吸着ローターの大きさが全体的に大きくなって、装置設置費用及び運営費用が増加するなどの問題点がある。

前記のような問題点を解消するために本発明は、連続的な吸着工程及び脱着工程が行われるようにして揮発性有機物質を濃縮するが、装置の大きさをコンパクトにして装置の大きさを縮小させながら、高濃度に濃縮することのできる、ムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮システム及び連続濃縮方法を提供することを目的とする。
特に、吸着ヘッドラインと脱着―冷却ヘッドラインとの間にモジュールチャンバーおよびゲートを具備して、各チャンバーの相互間でモジュールが移動される過程中に揮発性有機物質、キャリアガス及び冷却空気などが他の区域のチャンバーに漏れないようにして、揮発性有機物質に対する吸着過程が連続して遂行されるムービングヘッド式揮発性有機物質連続濃縮システムを提供することを目的とする。

また、揮発性有機物質を吸着する吸着剤がモジュールのフレーム内部に内在され、このようなモジュールが吸着ベッドラインと脱着-冷却ベッドラインとから構成されたムービングベッドチャンバーの内部を周期的に移動しながら、吸着過程と脱着過程及び冷却過程のサイクルからなるようにすることによって、吸着性能が優れているだけでなく、吸着-脱着時間を短縮させる、ムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮システム及び連続濃縮方法を提供することを目的とする。

そして、吸着ベッドラインの場合、５つまたはそれ以上のモジュールによって構成され、物質伝達区間の長さの約３倍以上になるので、揮発性有機物質が完全に吸着されるという効果があり、吸着ベッドラインでは、複数のモジュールによって吸着される反面、脱着-冷却ベッドラインでは、原則的に各々一つのモジュールに対して脱着および冷却が行われ、特に脱着時脱着用高温空気をモジュールに通過させる時、風量を減らして濃縮比を高めることができ、一つのモジュールを通過するので、圧力損失も減らすことができる、ムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮システム及び連続濃縮方法を提供することを目的とする。

さらに、高濃度で脱着して有機溶剤を回収するために、脱着ガスとして非活性ガス（例：窒素）を使用するが、このように窒素をキャリアガスとして利用して、爆発の危険なしに安全に高濃度の濃縮が可能であり、窒素と混合された揮発性有機物質をコンデンサーで凝縮して溶剤にて回収し、窒素は脱着用に再循環させる、ムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮システム及び連続濃縮方法を提供することを目的とする。

本発明は、揮発性有機物質濃縮システムに関するもので、より詳細には、揮発性有機物質濃縮システムは、吸着ベッドラインと脱着-冷却ベッドラインから構成され、各ベッドラインにはモジュールが内在され、吸着ベッドラインの入口側に位置したモジュールが飽和状態に到達すると吸着ベッドから脱着ベッドに移動し、脱着ベッドにあったモジュールは、冷却モードに移動し、冷却モードにあったモジュールは再び吸着ベッドラインの出口地点に位置した場所に順次的に移動して、モジュールが移動している間も揮発性有機物質が連続的に吸着ベッドラインに供給されて処理されるので、モジュールが移動しながら揮発性有機物質が吸着されるようにするサイクルが短くて、装置の大きさを著しくコンパクトに構成することができ、流入される揮発性有機物質の量に比べ少量の脱着空気が使用されて高度濃縮が可能であり、高度濃縮された揮発性有機物質が、凝縮によって有機溶剤で回収されたり、または脱着用空気を加熱するための自体エネルギー源に使用されるように構成することのできる、ムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮システムに関するものである。
また、本発明は、揮発性有機物質を吸着過程及び脱着過程を経て濃縮するように具備される揮発性有機物質連続濃縮装置において、
揮発性有機物質を吸着するモジュールが内在されるムービングベッドチャンバー（B）を具備し、
前記ムービングベッドチャンバー（B）の一側に、揮発性有機物質が供給されて前記モジュールに吸着させるようにする吸着ベッドライン（２５）を具備し、
前記ムービングベッドチャンバー（B）の他側に、モジュールに吸着された揮発性有機物質を脱着させる脱着過程と、脱着過程を経たモジュールを冷却させる冷却過程とを進行する脱着-冷却ベッドライン（２６）を具備し、
前記ムービングベッドチャンバー（B）の吸着ベッドライン（２５）が、揮発性有機物質をモジュールに吸着させる吸着過程を進行する吸着チャンバーからなり、
前記脱着-冷却ベッドライン（２６）が、脱着過程を進行させる脱着チャンバー（２’）と、冷却過程を進行させる冷却チャンバー（１’）とからなり、
前記吸着チャンバーと脱着チャンバー（２’）との間に、吸着チャンバーから移動したモジュールを脱着チャンバーに移動するまで位置させるモジュールチャンバー（８’）を具備し、
前記冷却チャンバー（１’）と吸着チャンバーの間に、冷却チャンバーから移動したモジュールを吸着チャンバーに移動するまで位置させるモジュールチャンバー（９’）を具備し、
前記ムービングベッドチャンバー（B）の吸着ベッドライン（２５）とモジュールチャンバー（８’）との間にゲート（１０）を具備し、
前記モジュールチャンバー（８’）と脱着チャンバー（２’）との間にゲート（１１）を具備し、
前記脱着チャンバー（２’）と冷却チャンバー（１’）との間にゲート（１４、１５）を具備し、
前記冷却チャンバー（１’）とモジュールチャンバー（９’）との間にゲート（１２）を具備し、
前記モジュールチャンバー（９’）と吸着ベッドライン（２５）との間にゲート（１３）を具備していることにより、前述した目的を達成するものである。

本発明は、連続的な吸着工程及び脱着工程が行われて揮発性有機物質を濃縮するが、装置の大きさをコンパクトにして装置の大きさを縮小させながら、高濃度の濃縮が行われるようにするという効果がある。
特に、各チャンバーおよびゲートを前述したように具備することにより、各チャンバーの相互間で飽和状態に至ったモジュールが移動される過程中に揮発性有機物質、キャリアガス及び冷却空気などが他の区域のチャンバーに漏れないという効果がある。

また、揮発性有機物質を吸着する吸着剤がモジュールのフレーム内部に内在され、このようなモジュールが吸着ベッドラインと脱着-冷却ベッドラインとから構成されたムービングベッドチャンバー内部を周期的に移動しながら、吸着過程と脱着過程及び冷却過程からなるサイクルにすることによって、吸着性能が優れているだけでなく、吸着-脱着時間が短縮されるという効果がある。

そして、吸着ベッドラインの場合、５つまたはそれ以上のモジュールによって構成され、物質伝達区間の長さの約３倍以上になるので、揮発性有機物質が完全に吸着されるという効果があり、吸着ベッドラインでは、複数のモジュールによって吸着される反面、脱着-冷却ベッドラインでは、各々一つのモジュールに対して脱着及び冷却が行われ、特に脱着時、脱着用高温空気をモジュールに通過させる際に風量を減らして濃縮比を高めることができ、一つのモジュールを通過するので、圧力損失も小さくなるという効果がある。

更に、高濃度で脱着して有機溶剤を回収するために、脱着ガスとして非活性ガス（例：窒素）を使用するが、このように窒素をキャリアガスに利用すると、爆発の危険なしに安全に高濃度の濃縮が可能であり、窒素と混合された揮発性有機物質がコンデンサーで凝縮されて溶剤で回収され、窒素は脱着用に再循環されるという効果がある。

以下、添付の図面を参照して詳細に説明すると次のとおりである。

図１は、本発明による連続濃縮システムに関する概略的な構成図、図２は、本発明による連続濃縮システムに適用されるモジュールに関する斜視図、図３は、本発明による連続濃縮システムのムービングチャンバー内でのモジュールの移動状態に関する説明図、図４は、図３に示す移動状態の次段階を示す説明図、図５は、図４に示す移動状態の次段階を示す説明図、図６は、図５に示す移動状態の次段階を示す説明図、図７は、本発明による連続濃縮システムでの揮発性有機物質を有機溶剤で回収する過程に関する概略的な構成図、図８は、本発明による連続濃縮システムでの揮発性有機物質の燃焼過程による概略的な構成図、図９は、本発明による連続濃縮システムの制御構成に関する概略的な構成図、そして、図１０は、本発明による連続濃縮システムによる単位モジュールによる連続濃縮方法のフローチャートが各々示されたものである。

つまり、本発明によるムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮システム（A）は、図１ないし図１０に示されているように、揮発性有機物質が吸着過程及び脱着過程を経て濃縮されるようにする揮発性有機物質連続濃縮装置に関するもので、揮発性有機物質を吸着するモジュールが内在するムービングベッドチャンバー（B）を具備し、前記ムービングベッドチャンバー（B）の一側に、揮発性有機物質を供給して前記モジュールに吸着させる吸着ベッドライン（２５）を具備し、前記ムービングベッドチャンバー（B）の他側に、モジュールに吸着された揮発性有機物質を脱着させる脱着過程と、この脱着過程を経たモジュールを冷却させる冷却過程とを進行する脱着-冷却ベッドライン（２６）を具備している。

前記ムービングベッドチャンバー（B）の吸着ベッドライン（２５）は、揮発性有機物質をモジュールに吸着する吸着過程を進行させる吸着チャンバーからなり、前記脱着-冷却ベッドライン（２６）は、脱着過程を進行させる脱着チャンバー（２’）と、冷却過程を進行させる冷却チャンバー（１’）とからなり、前記吸着チャンバーと脱着チャンバー（２’）の間にはモジュールチャンバー（８’）が具備され、前記冷却チャンバー（１’）と吸着チャンバーの間にはモジュールチャンバー（９’）が具備されるものである。 ここで、前記吸着チャンバーは、複数で具備させることもできる。
ここで、本発明の好ましい実施例では、多数の吸着チャンバーを構成し、各吸着チャンバー内でモジュールによって揮発性有機物質を吸着させると共に、アクチュエーター（１９）によってモジュールを移動するように構成しているのが特徴である。 従って、モジュールによって揮発性有機物質の吸着過程が行われると同時に、連続してモジュールを移動できるので、その他の工程を循環サイクルにして連続作動が可能となっている。

従って、このような本発明による連続濃縮システム（A）のムービングベッドチャンバー（B）は、平面形態が、一側には吸着領域である吸着ベッドライン（２５）を形成し、他側には脱着-冷却ベッドライン（２６）を形成して、両側のベッドラインを円弧形状または楕円形状にすることによって、全体のムービングベッドチャンバー（B）が円形または楕円形形状の平面形状を有することができる。
さらに、図面の実施例のように、四角形形状に形成することもできる。
もちろん、その他の多様な形態の平面形状を有するように形成することもできる。
より好ましくは、平面図の形状が四角形状に形成される場合は、揮発性有機物質を含む気体の流れが容易で、脱臭過程及び冷却過程がより容易に進行される。

特に、本願発明の重要な特徴は、このような四角形状のムービングベッドチャンバー（B）内で各々の作用によって分けられるチャンバーをモジュールが移動しながら吸着、脱着および冷却作用をするため、より高い効率を有していることである。

ここで、本発明の一実施例では吸着チャンバーが計５つのものを例示にしたが、これに限定されるものではなく、本発明による連続濃縮システム（A）の設置与件によってその数を選択的に適用して利用することができることは当然である。

また、本発明は、前記ムービングベッドチャンバー（B）の吸着ベッドライン（２５）とモジュールチャンバー（８’）との間にはゲート（１０）が具備され、前記モジュールチャンバー（８’）と脱着チャンバー（２’）との間にはゲート（１１）が具備され、前記脱着チャンバー（２’）と冷却チャンバー（１’）との間にはゲート（１４、１５）が具備され、前記冷却チャンバー（１’）とモジュールチャンバー（９’）との間にはゲート（１２）が具備され、前記モジュールチャンバー（９’）と吸着ベッドライン（２５）との間にはゲート（１３）が具備されるのが特徴である。

これは、各チャンバーの相互間で飽和状態に至ったモジュールが移動される過程中に揮発性有機物質、キャリアガス及び冷却空気などが他の区域のチャンバーに漏れないように構成しているものである。

そして、各チャンバーの相互間でモジュールを移動する手段としてアクチュエーターが具備され、このようなアクチュエーターの作動は、ステップモーターなどのモーター作動、油圧または空圧によるシリンダーなどで構成することもできる。

詳細な構成をみると、図１のように、前記ムービングベッドチャンバー（B）の吸着ベッドライン（２５）に位置するモジュールを前記モジュールチャンバー（８’）に移動させるアクチュエーター（１６）が具備され、前記モジュールチャンバー（８’）に位置するモジュールを前記脱着チャンバー（２’）に移動させるアクチュエーター（２０）が具備され、前記脱着チャンバー（２’）に位置するモジュールを前記冷却チャンバー（１’）に移動させるアクチュエーター（１７）が具備され、前記冷却チャンバー（１’）に位置するモジュールを前記モジュールチャンバー（９’）に移動させるアクチュエーター（１８）が具備され、前記モジュールチャンバー（９’）に位置するモジュールを前記吸着ベッドライン（２５）に移動させるアクチュエーター（２１）が具備され、前記吸着ベッドライン（２５）内に位置するモジュールを移動させるアクチュエーター（１９）が具備されている。

前記アクチュエーターのうちアクチュエーター（１６、１７、１８、１９）などは、該当モジュールを押すように構成することができ、残りのアクチュエーター（２０、２１）などは、各々モジュールチャンバー（８’）及び（９’）などにあるモジュールを引っ張るようにして作動するものである。
このために、鉤の形態にして作動されることもでき、吸着板または磁力を利用して作動させるように構成することもできるなど、多様な方法で作動させるように構成することができる。

このような本発明による連続濃縮システム（A）のモジュール（２２）は、吸着ベッドライン（２５）に供給される揮発性有機物質が容易に吸着されるように構成されながら、また加熱されたキャリアガスによって吸着された揮発性有機物質が脱着されるように構成されている。
このようなモジュール（２２）は本発明のムービングベッドチャンバー（B）に適用されるように最適化したもので、図２のように、前記モジュールの内部に揮発性有機物質を吸着する吸着剤（２４）が内在し、前記モジュールは、内部に内在する吸着剤（２４）を包むフレーム（２３）が外体をなすように構成されるのが好ましい。
特に、前記フレーム（２３）は、揮発性有機物質を供給して排出する側方向に開放され、前記ムービングベッドチャンバー（B）に対して前記吸着ベッドライン（２５）の側方向に塞がるように形成されるもので、モジュール（２２）が吸着チャンバー（３’）からモジュールチャンバー（８’）及び脱着チャンバー（２’）に移動中、ムービングベッドチャンバー（B）に対して吸着ベッドライン（２５）の側方向が塞がっているため、吸着ベッドライン（２５）に供給される揮発性有機物質が漏れなくなる。
また、このようなモジュール（２２）は、ムービングベッドチャンバー（B）の各チャンバー内部の形状に対応する形状に形成するが、四角い箱体形状にモジュール（２２）のフレーム（２３）を形成するように具備することもできる。

このように構成されるムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮システム（A）による揮発性有機物質の濃縮作用は、図１及び図７のように、送風機（３０）によって揮発性有機物質が供給され、以後脱着-冷却ベッドライン（２６）のキャリアガスによって揮発性有機物質が脱着され、凝縮器（４１）に送られて有機溶剤で回収されるのである。

また、図１及び図８のように、このように脱着された揮発性有機物質を燃焼させ、燃焼された高温の排気ガスによってキャリアガスが加熱されるように構成することもできる。

前述したような本発明によるムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮システムの制御構成をみると、図１及び図９のように、前記ゲート（１０、１１、１２、１３、１４、１５）を作動させる制御信号を処理するゲート信号処理モジュール（６２）；前記アクチュエーター（１６、１７、１８、１９、２０、２１）を作動させる制御信号を処理するアクチュエーター信号処理モジュール（６３）；バルブ（４８、４９、５３）及び前記三方バルブ（３５、３６）を作動させる制御信号を処理するバルブ信号処理モジュール（６４）；前記送風機（３０）及び後述する脱着送風機（３２）と冷却送風機（３３）及び燃焼用空気ファン（５４）を作動させる制御信号を処理するファン信号処理モジュール（６５）が具備され、また前記ゲート信号処理モジュール（６２）、前記アクチュエーター信号処理モジュール（６３）、前記バルブ信号処理モジュール（６４）、そして前記ファン信号処理モジュール（６５）の作動を制御するためのメインコントローラー（６１）が具備されている。

このような本発明による連続濃縮システム（A）の連続濃縮方法は、メインコントローラー（６１）によって制御されている。
つまり、図１、図９及び図１０のように、揮発性有機物質が吸着過程及び脱着過程を経て濃縮する揮発性有機物質連続濃縮方法を単位モジュールの移動経路にしてみると、まず、揮発性有機物質が吸着される吸着ベッドライン（２５）及び吸着された揮発性有機物質が脱着される脱着-冷却ベッドライン（２６）とでなるチャンバー内に、揮発性有機物質を吸着するモジュールを位置させる吸着準備段階（S０１）が遂行される。
また、本発明による連続濃縮システム（A）の各部材が作動されるように設置された状態で各部材のセンサー値が入力され、正常作動準備可否が判別される。

このように作動準備が完了された状態で、送風機（３０）の作動にて吸着ベッドライン（２５）に揮発性有機物質が供給されると、吸着ベッドライン（２５）内のモジュールによって揮発性有機物質が吸着される揮発性有機物質吸着開始段階（S０２）が遂行される。
この時のムービングベッドチャンバー（B）は、図３のように、吸着ベッドライン（２５）の各吸着チャンバー（３’、４’、５’、６’、７’）内に複数のモジュール（３、４、５、６、７）が内在された状態で吸着作動をする。

以後、前記吸着ベッドライン（２５）から揮発性有機物質の吸着されたモジュールをモジュールチャンバー（８’）に移動させるモジュール移動段階（S０３）が遂行される。

また、前記モジュールがモジュールチャンバー（８’）から脱着チャンバー（２’）に移動した後、モジュールに吸着されている揮発性有機物質をキャリアガスによって脱着させる脱着段階（S０４）が遂行され、飽和状態のモジュールから揮発性有機物質を脱着させ、凝縮器または燃焼器などに移送して以後の過程を進行する。

そして、このように前記脱着段階（S０４）によって揮発性有機物質が脱着された前記モジュールを脱着チャンバー（２’）から冷却チャンバー（１’）に移動させて、冷却ガスを介して冷却させるモジュール冷却段階（S０５）が遂行される。

また、冷却されたモジュールをモジュールチャンバー（９’）に移動させる２次モジュール移動段階（S０６）及び前記モジュールチャンバー（９’）のモジュールを吸着ベッドライン（２５）に移動させるモジュール循環周期完了段階（S０７）が遂行され、再び吸着ベッドライン（２５）で揮発性有機物質に対する吸着作用をする。

従って、本発明によるムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮システム（A）によって、前記モジュールが吸着ベッドライン（２５）、脱着-冷却ベッドライン（２６）及びモジュールチャンバー（８’、９’）を循環移動しながら、前記モジュールによって揮発性有機物質が吸着されて脱着されるように具備される。

前述したような本発明によるムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮システム（A）に関して下記の実施例に基づき詳細にみると、つぎのとおりである。

本発明は、揮発性有機物質を吸着方式及び脱着方式で連続的に除去するが、装置の大きさを縮め、高度濃縮が可能な特徴を有しており、産業現場で排出される揮発性有機物質を多様な用途の原料に使用することができるように構成されている。

つまり、本発明によるムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮装置（A）は、吸着部材を介して揮発性有機物質を吸着し、加熱を介して脱着した後、再び冷却過程を経るなど、吸着部材の再生サイクルが連続的に行われる装置に関するものである。

前記連続濃縮装置（A）は、内部に流入される揮発性有機物質の含まれたガス量より脱着時に排出される揮発性有機物質の含まれたガス量が極少ないのが特徴である。
つまり、本発明の連続濃縮装置（A）は、揮発性有機物質の含まれたガスの高度濃縮が可能なことが特徴で、排出される高濃度の揮発性有機物質の含まれたガスは、揮発性有機物質の脱着のための熱風発生エネルギー源、有機溶剤を回収するための原料、燃料電池を駆動するための改質機での水素生産のための原料、ガスエンジンを駆動するための原料などに多様に使用されることができる。

このような本発明によるムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮装置（A）の構成をみると、図１ないし図９のように、吸着ベッドライン（２５）と脱着-冷却ベッドライン（２６）とで構成されている。
このような各ベッドラインには多数のモジュール（２２）が位置し、これらのモジュール（２２）は、フレーム（２３）の内部に吸着剤（２４）を具備し、移動が可能に構成されている。

前記吸着剤（２４）には、活性炭素繊維、誘電加熱物質のコーティングされた活性炭素繊維、ゼオライトを担持させたセラミック繊維紙など多様な吸着素子が使用されることができる。

そして、図１には、モジュール（２２）を各ベッドライン（２５、２６）から移動可能にする移動手段の簡単な構造が例示されている。
移動手段としては、エアーシリンダー、油圧シリンダー、サーボモーターなどのアクチュエーターで構成されることができる。
このような移動手段であるアクチュエーターの駆動は、PLC（Programmable controller）によって制御されて作動するように構成されることができる。

従って、最初の揮発性有機物質の含まれたガスは、送風機（３０）によって吸着ベッドライン（２５）側に連続的に供給され、吸着チャンバー（３’）ないし吸着チャンバー（７’）に位置したモジュール（２２）（図１でモジュール（３）〜モジュール（７））を経て吸着ライン出口（３１）に排出される。
このように揮発性有機物質の含まれたガスがモジュール（３）ないしモジュール（７）を通過しながら、各モジュール（２２）に揮発性有機物質が吸着される。

このように、揮発性有機物質が吸着されたモジュール（２２）に対して、脱着用高温ガスが脱着送風機（３２）によって脱着-冷却ベッドライン（２６）の脱着チャンバー（２’）に位置したモジュール（２）を通過すると、揮発性有機物質が脱着用高温ガスと共にバッファタンク（４０）を経て排出され、このように排出される揮発性有機物質の含まれたガスは、前述したように後処理過程を経て多様な用途に使用される。
このように、脱着された揮発性有機物質は高濃度のガスで排出され、火災危険性を避けるために、キャリアガスとして非活性ガスを使用することもできる。
そして、脱着過程を経たモジュール（２２）は、冷却モードで運転される冷却チャンバー（１’）に移動され、冷却チャンバー（１’）に位置するモジュール（１）を冷却送風機（３３）によって冷却する。

このような本発明による連続濃縮システム（A）によるシステムの作用過程をみると、下記のとおりである。
つまり、図３ないし図６のように、各モジュール（２２）は、吸着過程、脱着過程、冷却過程に循環される連続濃縮サイクルを繰り返すように構成されている。

吸着ベッドライン（２５）では、入口側である吸着チャンバー（３’）に位置したモジュール（３）の吸着剤が一番最初に飽和状態に到達する。
このように、モジュール（３）の吸着剤が飽和状態に到達して吸着性能を消失した時、モジュールの移動が始まる。

吸着チャンバー（３’）にあった飽和状態のモジュール（３）は、脱着-冷却ベッドライン（２６）の脱着位置である脱着チャンバー（２’）に移動し、また脱着地点である脱着チャンバー（２’）にあったモジュール（２）は、冷却位置である冷却チャンバー（１’）に移動し、冷却位置である冷却チャンバー（１’）にあったモジュール（１）は、吸着ベッドライン（２５）の出口地点である吸着チャンバー（７’）に各々移動するように作動する。

従って、前記冷却チャンバー（１’）にあったモジュール（１）が、揮発性有機物質の除去された清浄ガスが排出される側の吸着チャンバー（７’）に位置するので、吸着ベッドライン（２５）で最終位置にある吸着チャンバー（３’）のモジュール（２２）が、最も多くの吸着が行われた状態となるもので、したがって吸着が多く行われた順序どおり、各モジュール（２２）は次の過程である脱着-冷却ベッドライン（２６）に移動する。

このように、吸着チャンバー（３’）の飽和状態のモジュール（２２）が移動して生じた空いた空間である各吸着チャンバー（３’、４’、５’、６’、７’）には、その次に位置しているモジュール（２２）が満たされ、したがって揮発性有機物質が脱着されて再生されたモジュール（２２）は、吸着ベッドライン（２５）の一番最後の出口地点である吸着チャンバー（７’）に移動される。

脱着過程及び冷却過程は、各々一つのモジュールを対象に行われることを例示しているが、これに限定されるものではなく、脱着過程及び冷却過程時に多数のモジュールに対して行われることもできる。

本実施例では、脱着過程及び冷却過程で一つのモジュールを対象としている。
このように、単一モジュール（２２）にすると、吸着剤の長さが短くて圧力損失が少なく発生し、脱着過程で小風量の高温脱着空気を送って濃縮比を高めることができる。
そして、吸着ベッドライン（２５）で揮発性有機物質が流入される入口側のチャンバー（３’）にあるモジュール（３）が移動することによって、全体モジュールが順次的に移動するが、PLC制御によって迅速に行われるので、運転中モジュール（２２）の移動時間が占める比率が大変低く、結局、吸着性能が向上する。

このように構成される本発明の実施例では、吸着ベッドライン（２５）に５つのチャンバーを構成し、合計５つのモジュールで同時に吸着過程が行われるように構成されているものを示したが、これに限定されるものではなく、複数のモジュールが連続濃縮システムの設置状況、揮発性有機物質の処理容量、脱着された物質の使用などの環境によって吸着用モジュールの数を選択的に適用することもできる。
また、脱着過程及び冷却過程のモジュールも、各々単一のチャンバー及び単一のモジュールにする実施例を示しているが、これに限定されるものではなく、複数のチャンバーまたは複数のモジュールに構成することもできる。

そして、本発明によるムービングベッド式連続濃縮システム（A）を介して、揮発性有機物質を凝縮して有機溶剤で回収する溶剤回収工程について、図７の一実施例をみると、次のとおりである。
ここで、高度濃縮が行われるので、前述したように火災の危険性があって、キャリアガスに非活性ガスを使用するのが好ましい。
熱源供給管（４７）によって熱源が供給される熱交換器（４６）で加熱されたキャリアガスである窒素が、脱着送風機（３２）を介して脱着チャンバー（２’）にあるモジュール（２）に供給される。
従って、脱着されて濃縮された揮発性有機物質の含まれたガスは、バッファタンク（４０）を経て凝縮機（４１）に送られる。
以後、冷却塔（４２）から供給される冷水を利用する凝縮機（４１）で冷却されて凝縮された揮発性有機物質の含まれたガスが、有機溶剤回収タンク（４３）に回収され、非凝縮ガスである窒素は、熱交換器（４６）に送られて加熱され再循環される。
この時、運転中若干の損失が発生したら、窒素タンク（４５）から補充する。
入力されたスケジュールによってモジュールが移動して、脱着モードにあったモジュール（２）は冷却モードであるチャンバー（１’）に移動する。
モジュールが移動する前に、熱い脱着空気のライン上にある三方バルブ（３５）がバッファタンク（４０）に方向転換され、この時バルブ（４９）が開き、バルブ（４８）が閉まることになり、冷却空気三方バルブ（３６）は外部への排気状態に転換される。

そして、ゲート（１４、１５）が開いてモジュール（２）がチャンバー（１’）の位置に移動し、移動後ゲート（１４、１５）が閉まる。
移動が終わると、三方バルブ（３５、３６）が元の正常位置に転換され、バルブ（４８）は開きバルブ（４９）は閉まる。
モジュールの移動時に濃縮された揮発性有機物質の含まれたガスの流れが瞬間的に停止するが、凝縮機（４１）を稼動するのに全く支障を来たさない。
モジュールの移動時にも揮発性有機物質の含まれたガスが正常的に送風機（３０）を介して供給され、吸着ライン出口（３１）に排出されてシステムが正常的に運転される。

そして、濃縮されて排出された揮発性有機物質の含まれたガスを燃焼させて発生する熱を外部空気と熱交換することによって熱風を発生させ、脱着用空気に使用する場合は、図８のようにシステムを構成することもできる。
つまり、熱風によって濃縮されて脱着された揮発性有機物質の含まれたガスは、バッファタンク（４０）を経てバーナー（５１）によって燃焼室（５０）で燃焼され、生成された熱い燃焼排ガスは、熱交換器（４６）で熱を伝達して外部に排出される。
ここで脱着されたガスは揮発性有機物質の濃度が高いので、自体燃焼が可能である。
そして、バッファタンク（４０）は、モジュール移動時脱着された揮発性有機物質の供給量変化が激しいので、これを緩和させる役割をする。

また、冷却空気は、冷却チャンバー（１’）のモジュール（１）を通過し、冷却排出口（３４）を通って熱交換器（４６）に入り、燃焼排ガスから熱を受けて加熱され、脱着用空気に使用されるように構成することもできる。
脱着モードにあったモジュール（２）が冷却モードの冷却チャンバー（１’）に移動するとき、ゲート（１４、１５）が開かなければならないので、熱い脱着空気ライン上にある三方バルブ（３５）が外部排気に転換され、バルブ（４８）は閉まる。
この時、燃焼室（５０）へのガス供給が一時的に中断されるので、バルブ（４８）が閉まる期間中は、エルピージーバルブ（５３）を作動させ、エルピージータンク（５２）のガスを燃焼室（５０）に供給し、燃焼用空気ファン（５４）を稼動させ、モジュール（２２）の移動が終わるとバルブ（４８）を開き、エルピージー供給を徐々に中断させるように構成することができる。
モジュール移動時も揮発性有機物質を含んだガスが正常的に送風機（３０）を介して供給されて吸着ライン出口（３１）に排出され、システムが正常的に運転される。

このように構成された本発明によるムービングベッド式連続濃縮システム（A）の動作過程を見ると、次のとおりである。
つまり、吸着ベッドライン（２５）の揮発性有機物質が入ってくる入口に位置したモジュールの吸着剤が活性的領域を脱する時点にモジュールの移動が始まるが、その一実施例の順序は図３ないし図６のとおりである。
ムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮装置（A）は、モジュール（３）からモジュール（７）の位置する吸着チャンバー（３’、４’、５’、６’、７’）で構成された吸着ベッドライン（２５）；モジュール（２）とモジュール（１）の位置する脱着チャンバー（２’）及び冷却チャンバー（１’）とで構成された脱着-冷却ベッドライン（２６）などから構成されている。

まず、各モジュール（２２）が停止状態にある時、各モジュールの位置は、図３のとおりである。
つまり、吸着ベッドライン（２５）の５つのチャンバー（３’、４’、５’、６’、７’）にはモジュール（３、４、５、６、７）が満たされている。
吸着ベッドライン（２５）の入口側チャンバー（３’）に位置したモジュール（３）が吸着過程によって飽和状態になると、脱着過程のためにゲート（１０、１２）が開く。
吸着チャンバー（３’）に位置していたモジュール（３）は、モジュールチャンバー（８’）に移動することになり、モジュール（１）は、モジュールチャンバー（９’）に移動した後、ゲート（１０、１２）が再度閉まり、図４のような状態になる。

この時、ゲート（１１）は閉まった状態なので、揮発性有機物質は脱着-冷却ベッドライン（２６）に入れない。
また、モジュール（２２）の形状が、図２のように横にフレームによって塞がっており、真ん中に吸着剤が位置しており、唯一、送風機（３０）側の方向から吸着ライン出口（３１）側の方向にのみガスが流れることができ、よってモジュール（２２）のフレーム（２３）によって吸着ベッドライン（２５）から脱着-冷却ベッドライン（２６）にガスが流れないように遮断される。
従って、モジュールの移動時も、処理すべき揮発性有機物質を含んだガスは連続的に吸着チャンバー（３’）に入り、吸着チャンバー（７’）を介して排出されるので、吸着ベッドライン（２５）で、モジュール（３）が吸着チャンバー（３’）から除去された状態でも、モジュール（４、５、６、７）によって揮発性有機物質に対する吸着作用が継続される。

次に、ゲート（１４、１５）が開くと、脱着モードにあったモジュール（２）が冷却モードの冷却チャンバー（１’）側に移動し、吸着ベッドライン（２５）で、吸着チャンバー（４’）にあったモジュール（４）が吸着チャンバー（３’）に、吸着チャンバー（５’）にあったモジュール（５）が吸着チャンバー（４’）に、吸着チャンバー（６’）にあったモジュール（６）が吸着チャンバー（５’）に、吸着チャンバー（７’）にあったモジュール（７）が吸着チャンバー（６’）に移動し、各モジュールの移動が終了されるとゲート（１４、１５）が閉まり、結果は図５のとおりになる。
この過程で、熱い脱着用空気と冷却用空気が脱着-冷却ベッドライン（２６）の空いた空間でお互い出会う可能性があるので、これを防止するために、前述したようにモジュール（２）移動期間中、脱着用空気が三方バルブ（３５）によって外部に方向が転換されるように構成することができる。

次にゲート（１１、１３）が開いて、モジュールチャンバー（８’）にあったモジュール（３）が脱着チャンバー（２’）に移動し、モジュールチャンバー（９’）にあったモジュール（１）が吸着チャンバー（７’）に移動した後、ゲート（１１、１３）が閉まることになり、結果は図６のようになる。
この過程で、ゲート（１０、１２）が閉まっているので、吸着ベッドライン（２５）に供給される揮発性有機物質は脱着-冷却ベッドライン（２６）に入ることができない。

前記のように作動する本発明によるムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮システム（A）の細部作動に関する一実施例をみると、次のとおりである。
つまり、各チャンバーに位置する各モジュールは、アクチュエーターによって移動することができる。
このようなアクチュエーターは、サーボモーターなどのモーターを介して作動させることができ、また、油圧シリンダーまたは空圧シリンダーによって作動させるように構成することもできる。
特にアクチュエーターが通常の油圧シリンダーまたは空圧シリンダーで構成される場合の作動例をみると、吸着チャンバー（３’）のモジュール（３）と冷却チャンバー（１’）のモジュール（１）の移動を始めるためにゲート（１０、１２）が開く。
以後、アクチュエーター（１６）によってモジュール（３）がモジュールチャンバー（８’）に移動され、アクチュエーター（１８）によってモジュール（１）がモジュールチャンバー（９’）に移動することになる。
そして、ゲート（１０、１２）が閉まると、図４のような状態になる。

そして、ゲート（１４、１５）が開き、モジュール（２）はアクチュエーター（１７）によって冷却チャンバー（１’）に移動し、モジュール（４、５、６、７）はアクチュエーター（１９）によって各々吸着チャンバー（３’、４’、５’、６’）に移動し、各モジュールの移動が終わると、ゲート（１４、１５）が閉まり、結果は図５のようになる。

次に、ゲート（１１、１３）が開き、アクチュエーター（２０）によってモジュールチャンバー（８’）にあるモジュール（３）が脱着チャンバー（２’）に移動し、アクチュエーター（２１）によってモジュールチャンバー（９’）にあるモジュール（１）が吸着チャンバー（７’）に移動する。
以後、ゲート（１１、１３）が閉まり、結果は図６のとおりになる。

勿論、このような各モジュールの移動中も、ゲート（１０、１１、１２、１３）がお互い順次的に開放及び閉鎖されるので、吸着ベッドライン（２５）に供給される揮発性有機物質の含まれた気体が脱着-冷却ベッドライン（２６）側に漏れず、結局連続して揮発性有機物質に対する吸着過程が遂行される。

上述したように、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、本発明の属する技術分野で通常の知識を有した者によって添付の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から脱しない範囲内で、本発明を多様に修正または変形して実施することができる。

本発明による連続濃縮システムに関する概略的な構成図。 本発明による連続濃縮システムに適用されるモジュールに関する斜視図。 本発明による連続濃縮システムのムービングベッドチャンバー内でのモジュールの移動状態に関する説明図。 図３に示す移動状態の次段階を示す説明図。 図４に示す移動状態の次段階を示す説明図。 図５に示す移動状態の次段階を示す説明図。 本発明による連続濃縮システムでの揮発性有機物質を有機溶剤で回収する過程に関する概略的な構成図。 本発明による連続濃縮システムでの揮発性有機物質の燃焼過程による概略的な構成図。 本発明による連続濃縮システムの制御構成に関する概略的な構成図。 本発明による連続濃縮システムの単位モジュールによる連続濃縮方法のフローチャート。

A ・・・ 連続濃縮システム
B ・・・ ムービングベッドチャンバー
１、２、３、４、５、６、７、２２ ・・・ モジュール
１’ ・・・ 冷却チャンバー
２’ ・・・ 脱着チャンバー
３’、４’、５’、６’、７’ ・・・ 吸着チャンバー
８’、９’ ・・・ モジュールチャンバー
１０、１１、１２、１３、１４、１５ ・・・ ゲート
１６、１７、１８、１９、２０、２１ ・・・ アクチュエーター
２３ ・・・ フレーム
２４ ・・・ 吸着剤
２５ ・・・ 吸着ベッドライン
２６ ・・・ 脱着-冷却ベッドライン
３０ ・・・ 送風機
３１ ・・・ 吸着ライン出口
３２ ・・・ 脱着送風機
３３ ・・・ 冷却送風機
３４ ・・・ 冷却排出口
３５、３６ ・・・ 三方バルブ
４０ ・・・ バッファタンク
４１ ・・・ 凝縮器
４２ ・・・ 冷却塔
４３ ・・・ 有機溶剤回収タンク
４５ ・・・ 窒素タンク
４６ ・・・ 熱交換器
４７ ・・・ 熱源供給管
４８、４９ ・・・ バルブ
５０ ・・・ 燃焼室
５１ ・・・ バーナー
５２ ・・・ エルピージータンク
５３ ・・・ エルピージーバルブ
５４ ・・・ 燃焼用空気ファン

Claims (3)

1. 揮発性有機物質を吸着過程及び脱着過程を経て濃縮するように具備される揮発性有機物質連続濃縮装置において、
   揮発性有機物質を吸着するモジュールが内在されるムービングベッドチャンバー（B）を具備し、
   前記ムービングベッドチャンバー（B）が、一側に、揮発性有機物質が供給されて前記モジュールに吸着させるようにする吸着ベッドライン（２５）を具備し、
   前記ムービングベッドチャンバー（B）の他側に、モジュールに吸着された揮発性有機物質を脱着させる脱着過程と、脱着過程を経たモジュールを冷却させる冷却過程とを進行する脱着-冷却ベッドライン（２６）を具備し、
   前記ムービングベッドチャンバー（B）の吸着ベッドライン（２５）が、揮発性有機物質をモジュールに吸着させる吸着過程を進行する吸着チャンバーからなり、
   前記脱着-冷却ベッドライン（２６）が、脱着過程を進行させる脱着チャンバー（２’）と、冷却過程を進行させる冷却チャンバー（１’）とからなり、
   前記吸着チャンバーと脱着チャンバー（２’）との間に、吸着チャンバーから移動したモジュールを脱着チャンバーに移動するまで位置させるモジュールチャンバー（８’）を具備し、
   前記冷却チャンバー（１’）と吸着チャンバーの間に、冷却チャンバーから移動したモジュールを吸着チャンバーに移動するまで位置させるモジュールチャンバー（９’）を具備し、
   前記ムービングベッドチャンバー（B）の吸着ベッドライン（２５）とモジュールチャンバー（８’）との間にゲート（１０）を具備し、
   前記モジュールチャンバー（８’）と脱着チャンバー（２’）との間にゲート（１１）を具備し、
   前記脱着チャンバー（２’）と冷却チャンバー（１’）との間にゲート（１４、１５）を具備し、
   前記冷却チャンバー（１’）とモジュールチャンバー（９’）との間にゲート（１２）を具備し、
   前記モジュールチャンバー（９’）と吸着ベッドライン（２５）との間にゲート（１３）を具備していることを特徴とするムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮システム。
2. 前記ムービングベッドチャンバー（B）の吸着ベッドライン（２５）及び前記脱着-冷却ベッドライン（２６）を循環しながら移動する前記モジュールによって揮発性有機物質の吸着過程と脱着過程が連続されるように構成し、
   前記吸着ベッドライン（２５）に揮発性有機物質を供給する送風機（３０）が具備され、
   前記モジュール内に吸着された揮発性有機物質を脱着するために、前記脱着-冷却ベッドライン（２６）にキャリアガスを供給する脱着送風機（３２）が具備され、
   前記脱着-冷却ベッドライン（２６）で、キャリアガスに濃縮されて脱着される脱着ガスを凝縮器（４１）に送り、冷却塔（４２）に循環される冷媒によって揮発性有機物質を有機溶剤に凝縮して有機溶剤回収タンク（４３）に回収し、
   前記凝縮器（４１）内のキャリアガスを再循環させて熱交換器（４６）に供給して加熱した後、再び前記脱着送風機（３２）によって循環させていることを特徴とする請求項１に記載のムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮システム。
3. 前記ムービングベッドチャンバー（B）の吸着ベッドライン（２５）及び前記脱着-冷却ベッドライン（２６）を循環しながら移動する前記モジュールによって揮発性有機物質の吸着過程と脱着過程が連続されるように構成し、
   前記吸着ベッドライン（２５）に揮発性有機物質を供給する送風機（３０）が具備され、
   前記モジュール内に吸着された揮発性有機物質を脱着するために、前記脱着-冷却ベッドライン（２６）にキャリアガスを供給する脱着送風機（３２）が具備され、
   前記脱着-冷却ベッドライン（２６）で、キャリアガスに濃縮されて脱着される脱着ガスを、バッファタンク（４０）を経て燃焼室（５０）のガスバーナー（５１）で燃焼させた後、高温の燃焼排ガスで熱交換器（４６）で脱着用キャリアガスを加熱し、
   前記脱着-冷却ベッドライン（２６）の冷却チャンバー（１’）内のモジュールを冷却する冷却送風機（３３）から冷却空気を供給し、冷却後、冷却空気を熱交換器（４６）で加熱して脱着用熱風に利用し、
   前記モジュールの移動で脱着ガスの供給が中断される期間中、前記燃焼室（５０）にエルピージータンク（５２）内のエルピージーガスを供給して、燃焼作用が連続されるようにすることを特徴とする請求項１に記載のムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮システム。
   

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