JP4810848B2

JP4810848B2 - 溶剤回収方法

Info

Publication number: JP4810848B2
Application number: JP2005081434A
Authority: JP
Inventors: 敏明林
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2025-03-22
Also published as: JP2006263499A

Description

本発明は、酸化性ガス及び有機溶剤を含有する被処理ガス中の有機溶剤を回収する有機溶剤回収方法に関する。

従来より、活性炭は吸着材としてガス中の溶剤等の有機物回収用途に広く用いられている。特に近年、通気性円筒状支持体外表面に繊維状活性炭〔活性炭素繊維（ＡＣＦ）〕を層状に充填したＡＣＦエレメントは、吸着速度、脱着速度に優れ、更に低濃度領域での吸着特性が優れていることから、主として被処理ガス中に含有される有機溶剤等の希薄有機物の吸着除去に使用されている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、溶剤例えば１，２，４−トリメチルベンゼン（ＴＭＢ）含有ガス中に過酸化水素等の酸化性ガスが含まれる場合、酸化性ガスによりＡＣＦが減量し、長期連続運転が困難となるという問題が生じる。そこで、この被処理ガスからＴＭＢを回収するのにＡＣＦエレメントの前段に安価な粒状活性炭（ＧＡＣ）の充填を備えて、ＧＡＣで酸化性ガスを不活性化することにより、ある程度ＡＣＦの酸化性ガスによる減量化を遅延することも提案されているが（例えば特許文献２参照）、酸性ガスが後段のＡＣＦへ到達することを十分に防止することができず、ＡＣＦの減量を有効に防止できるものではいため、ＡＣＦを短期間の交換を余儀されなくされていた。

かかる問題点は、現市場において、ＡＣＦの質量単価がＧＡＣの約８０倍という事情から深刻な問題となっていた。
特開２００１−３４７１２６号公報特開２００４−２３０２０４号公報

本発明は従来技術の課題を背景になされたもので、被処理ガス中に含まれる酸化性ガスによるＡＣＦの減量化を遅延減量化することができる有機溶剤回収方法を提供することを課題とするものである。

本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに至った。即ち本発明は、(１)酸化性ガス及び有機溶剤を含有する被処理ガスを、冷却及び／又は加湿し、被処理ガスの相対湿度を６０％以上に調整して、粒状活性炭の充填層に透過させた後、活性炭素繊維が充填された活性炭素繊維エレメントに透過させて被処理ガス中の有機溶剤を回収する有機溶剤回収方法、(２)前記活性炭素繊維が充填された活性炭素繊維エレメントの前段に加熱手段を備え、活性炭素繊維透過前のガスの相対湿度を６０％以下に調整することを特徴とする(１)に記載の有機溶剤回収方法、（３）前記粒状活性炭がアルカリ添着炭である事を特徴とする（１）又は（２）記載の有機溶剤回収方法、（４）酸化性ガスが、過酸化水素、ＮＯｘ又はＳＯｘであり、被処理ガス中の酸化性ガス濃度が１００ｐｐｍ以下である（１）〜（３）いずれかに記載の有機溶剤回収方法である。

本発明による有機溶剤回収方法は、被処理ガス中に含まれる酸化性ガスによる高価なＡＣＦの減量を遅延し、ＡＣＦの交換サイクルの長期化が可能となるため、極めて低コストで有機溶剤回収ができるという利点がある。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者は、上記問題を解決するために種々検討した結果、被処理ガスを冷却又は加湿し相対湿度を６０％以上にすることで、ＧＡＣによる被処理ガス中の酸化性ガスの除去効率を上昇させ、ＡＣＦの酸化性ガスによる減量化を遅延減量化することができることを見出し、本発明を完成するに到った。

即ち、酸化性ガスを含む被処理ガスをＧＡＣで直接処理すると、被処理ガス中の有機溶剤がＧＡＣに吸着する事によって、ＧＡＣの活性点が減少し、酸化性ガスの除去効率が低下し、後段のＡＣＦが消耗し運転コストの増大に強く影響していることを本発明者らは発見した。そして、ＧＡＣの活性点を確保するための手段について更なる検討を加えた結果、従来、活性炭の吸着効率を高めるためには水分を可能な限り除去する試みがおこなわれていたところ、酸性ガスを除去するためには、逆にＧＡＣの前段に冷却及び／又は加湿機構を備える等の手段により、被処理ガスの相対湿度を６０％以上に調整し、ＧＡＣに水分をより多く吸着させることで、酸化性ガスを吸着した水分へ吸収させることにより除去性能を向上させ、ＡＣＦの消耗を低減することができることを見出し、遂に完成した発明が本発明にかかる有機溶剤回収方法である。より好ましい相対湿度は７０％以上、更に好ましくは８０％以上である。

上記相対湿度の上限は、被処理ガス中の水分がＧＡＣ上に凝縮すると、吸着（吸収）した酸がＧＡＣの下流側へ移行し除去性能を短期間で低下させるため、１００％未満であることが好ましい。より好ましくは９９％未満、更に好ましくは９５未満である。

以下、本発明を図面を参照しながら更に詳細に説明する。
図１は本発明の有機溶剤回収方法に用いる装置の一例を示すフロー図である。図１の有機溶剤回収装置２は、冷却または加湿機構４、ＧＡＣ充填層６と、ＡＣＦ１０とで主要部が構成されている。

ＡＣＦ１０としては、ピッチ系ＡＣＦ、レーヨン系ＡＣＦ、フェノール系ＡＣＦ、ポリアクリロニトリル系ＡＣＦなどの市販のＡＣＦを用いることができる。

本発明有機溶剤回収方法の処理対象の被処理ガス１２は、前記有機溶剤に加えて更に過酸化水素、ＮＯｘ又はＳＯｘなどの酸化性ガスが含有されている。前述したように、この被処理ガスから有機溶剤を回収するのに従来のＧＡＣで直接処理する方法では、被処理ガス中の有機溶剤がＧＡＣに吸着する事によって、ＧＡＣの活性点がなくなり、酸化性ガスの除去効率が低下し、後段のＡＣＦ中の炭素が酸化され、ＣＯ２としてＡＣＦエレメントから排出される事によりＡＣＦが減量化し、ＡＣＦは短期間で交換することになる。

これに対し、本発明の有機溶剤回収方法においては、被処理ガスを冷却及び／又は加湿し、相対湿度を６０％以上に調整して、ＧＡＣに水分をより多く吸着させることで、酸化性ガスを吸着した水分へ吸収させることにより除去し、ＡＣＦの酸化性ガスによる減量化を遅延減量化することができる。

即ち、本発明の有機溶剤回収方法においては、酸化性ガス及び有機溶剤を含有する被処理ガスを、ＧＡＣの充填層に透過させるに先立って、冷却または加湿し相対湿度を６０％以上に調整している。

この冷却及び／又は加湿機構での前処理により、ＧＡＣ透過前の被処理ガス１２の相対湿度を上昇させ、ＧＡＣへ水分をより多く吸着させることで、被処理ガス１２中に含まれる有機溶剤の吸着を阻害するとともに、酸化性ガスを吸着した水分へ吸収させることで、被処理ガス１２は１００ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下の濃度の酸化性ガスを含んでいてもＧＡＣの除去性能が高く、ＡＣＦの減量化を遅延減量化することができる。

ＧＡＣ透過前の被処理ガスの相対湿度は６０％以上、好ましくは８０％以上で、この範囲においてＧＡＣの水分吸着率が著しく上昇することから、ＧＡＣへの水分吸着と溶剤の吸着阻害の両面から酸化性ガスの除去性能を高く出来る。
図２により、相対湿度によるＧＡＣの水分吸着量データを記載する。

ＧＡＣ充填層６に充填するＧＡＣとしては、通常の活性炭を用いることができるが、酸化性ガスの除去効率が高いことから薬品添着活性炭が特に好ましい。酸性ガスが、水分の存在下で添着した薬品と積極的に反応（化学吸着）するため、酸性ガスの除去効果に優れるからである。添着する薬品の種類としては、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）_２、Ｍｇ（ＯＨ）_２などの水酸化物や、Ｋ_２ＣＯ_３、Ｎａ_２ＣＯ_３、ＮａＨＣＯ_３などの炭酸塩、その他チオ硫酸ナトリウム、尿素など数多くの種類から選ばれる他、酸化性ガス用の市販の薬品添着活性炭を用いることが出来る。

酸化性ガス及び溶剤を含有する被処理ガス１２は、砂塵等の粉塵が含有されている場合がある。そのような場合、被処理ガス１２は、図１の有機溶剤回収装置２に示すようにＧＡＣ充填層透過の前処理として粉塵捕集用プレエアーフィルター１４に透過させて砂塵等の粉塵を除去させている。

必要に応じてプレエアーフィルター１４を透過した被処理ガスは、冷却及び／又は加湿し相対湿度を６０％以上に調整した後、ＧＡＣ充填層６に透過させている。

ＧＡＣ充填層６透過後の被処理ガスは、ＧＡＣ粉末等の粉塵が含有されている場合がある。そのような場合、被処理ガスは、図１の有機溶剤回収装置２に示すようにＧＡＣ充填層透過の後処理として粉塵捕集用アフターエアーフィルター１６に透過させてＧＡＣ粉末等の粉塵を除去させている。

必要に応じてアフターエアーフィルター１６を透過した被処理ガスは、ＡＣＦ１０に透過させ有機溶剤を吸着回収させている。

（実施例１）
図１に示す有機溶剤回収装置を用い、１０００ｐｐｍの１，２，４−トリメチルベンゼン及び４．０ｐｐｍの過酸化水素を含有し、温度４０℃相対湿度４０％の被処理ガスを３０Ｎｍ^３／ｍｉｎで吸着処理した。

被処理ガスを冷却し、被処理ガスを温度２３℃、相対湿度８０％にしてＧＡＣを透過させ、次に加熱機構で加熱し３０℃、相対湿度５３％のガスをＡＣＦで溶剤を吸着回収した。ＧＡＣの酸化性ガスの除去率は９４％であった。
被処理ガス透過前の、ＧＡＣ充填層における椰子殻活性炭の充填質量が３００ｋｇ、用いたＡＣＦエレメントにおけるレーヨン系ＡＣＦの充填質量が５０ｋｇであり、ＡＣＦが減量化して交換を要するＡＣＦ充填質量の４５ｋｇになるまでの被処理ガス透過時間は１２０００ｈｒと長期間であった。

（実施例２）
図１に示す有機溶剤回収装置を用い、１０００ｐｐｍの１，２，４−トリメチルベンゼン及び４．０ｐｐｍの過酸化水素を含有し、温度４０℃、相対湿度４０％の被処理ガスを３０Ｎｍ^３／ｍｉｎで吸着処理した。

被処理ガスを加湿し、被処理ガスを温度３０℃、相対湿度７０％、にしてＧＡＣを透過させ、次にＡＣＦで溶剤を吸着回収した。
ＧＡＣの酸化性ガスの除去率は９２％であった。
被処理ガス透過前の、ＧＡＣ充填層における椰子殻活性炭の充填質量が３００ｋｇ、用いたＡＣＦエレメントにおけるレーヨン系ＡＣＦの充填質量が５０ｋｇであり、ＡＣＦが減量化して交換を要するＡＣＦ充填質量の４５ｋｇになるまでの被処理ガス透過時間は９０００ｈｒと長期間であった。

（比較例１）
冷却及び／又は加湿機構を用いなかった以外は実施例１と同様にして被処理ガスの吸着処理を行った。その結果、ＧＡＣによる酸化性ガスの除去率は７０％となり、ＡＣＦが減量化して交換を要するＡＣＦ充填質量の４５ｋｇになるまでの被処理ガス透過時間は２５００ｈｒと短期間であった。

本発明の有機溶剤回収方法は、高価なＡＣＦの交換周期を長期化することができるため、有機溶剤回収運転コストを効果的に削減でき、産業界に寄与すること大である。

本発明の有機溶剤回収方法に用いる装置の一例を示すフロー図である。ＧＡＣの水の平衡吸着量である。

２有機溶剤回収装置
４冷却及び／又は加湿機構
６ＧＡＣ
８加熱機構
１０ＡＣＦ
１２被処理ガス
１４粉塵捕集用プレエアーフィルター
１６粉塵捕集用アフターエアーフィルター

Claims

酸化性ガス及び有機溶剤を含有する被処理ガスを、冷却及び／又は加湿し、被処理ガスの相対湿度を６０％以上に調整して、粒状活性炭の充填層に透過させた後、活性炭素繊維が充填された活性炭素繊維エレメントに透過させて被処理ガス中の有機溶剤を回収する有機溶剤回収方法。
前記活性炭素繊維が充填された活性炭素繊維エレメントの前段に加熱手段を備え、活性炭素繊維透過前のガスの相対湿度を６０％以下に調整することを特徴とする請求項１に記載の有機溶剤回収方法。
前記粒状活性炭がアルカリ添着炭である事を特徴とする請求項１又は２に記載の有機溶剤回収方法。
酸化性ガスが、過酸化水素、ＮＯｘ又はＳＯｘであり、被処理ガス中の酸化性ガス濃度が１００ｐｐｍ以下である請求項１〜３いずれかに記載の有機溶剤回収方法。