JP4818240B2 - 揮発性有機化合物回収用カートリッジの脱着方法 - Google Patents

Description

本発明は、トリクレンや塩化メチレン等の難燃性溶剤、トルエンや酢酸エチル等の可燃性溶剤を含む各種の揮発性有機化合物の揮発ガスを回収するための回収用カートリッジの脱着方法の技術分野に属するものである。

今日、トリクレン、塩化メチレン、トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、クロロメタン、クロロベンゼン、プロパノール等の揮発性が高い難燃性あるいは可燃性溶剤を含む各種の有機化合物は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）と称され、そしてこのものが大気中に揮発してガス化すると、光化学オキシダントや浮遊粒子状物質の要因にもなり、このため人の健康に対して悪影響を与える有害物質として指定され、揮発性有機化合物（以下「ＶＯＣ」という）のガス排出量の規制がなされている。
ところでこのようなＶＯＣは、化学工場、塗装工場、印刷工場、薬品工場等の各種施設において、反応、抽出、コーティング、脱脂洗浄等の各種工程で広く溶剤として採用されている。そしてこのようなＶＯＣは、ガス化したものが施設外に排出しないよう施設の排気経路に、ＶＯＣガスを除去（回収）するための除去装置を設けることが義務付けられている。
このような除去装置を設置することは、資金的や設備的に余裕があるところではあまり問題にならないが、中小企業や零細企業のように資金的に厳しいようなところでは設置するのに難しいところがあり、そこで吸着剤が充填されたカートリッジについて、これを運搬して回収できるよう交換式にし、該回収したカートリッジからＶＯＣを脱着した後、再使用するよう取り扱いが容易になるようにしたシステムを提唱し、これによって脱着装置や除去装置を設置する必要をなくして簡略化できるようにした（特許文献１参照）。
特開２００２−３７００１０号公報

ところで回収したカートリッジからＶＯＣを脱着させる場合に、脱着時間を短縮して高効率の脱着作業をすることが要求され、そのためカートリッジを加熱すると共に負圧状態にして脱着効率を高めてはいるが、未だ脱着にどうしても時間がかかってしまううえ、回収した溶剤のなかには可燃性、難燃性のものがあり、これらを安全に回収しなければならないという問題があり、ここに本発明が解決せんとする課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明では、揮発性有機化合物の揮発ガスを吸着したカートリッジを回収し、該回収したカートリッジから前記吸着した揮発ガスを脱着するにあたり、脱着をするためのキャリアガスは、脱着した揮発ガスを凝縮するための凝縮装置において、該揮発ガスから分離され、水分が除去された状態で得られた非凝縮性ガスであるドライガスが用いられ、該キャリアガスを、脱着するためのカートリッジが浸漬される温水浴内を通して加温してからカートリッジに通すようにしたことを特徴とする揮発性有機化合物回収用カートリッジの脱着方法である。
請求項２の発明では、キャリアガスを、脱着する揮発性有機化合物が難燃性溶剤であるときには空気とすることを特徴とする請求項１記載の揮発性有機化合物回収用カートリッジの脱着方法である。
請求項３の発明では、キャリアガスを、脱着する揮発性有機化合物が可燃性溶剤であるときには少なくとも不活性ガスが供給されたものとすることを特徴とする請求項１記載の揮発性有機化合物回収用カートリッジの脱着方法である。

請求項１の発明とすることにより、脱着するため回収されたカートリッジに供給されるキャリアガスは、凝集装置から排出されるドライガスが用いられ、しかもこのドライガスはカートリッジが浸漬される温水浴で加温されたものとなるため、キャリアガスの加温が兼用化され、コスト低減を達成できることになる。
請求項２又は３の発明とすることにより、脱着する回収溶剤が難燃性溶剤であるときには、キャリアガスを安価に入手できる空気としてコストダウンを図ることができ、可燃性溶剤であるときにはキャリアガスを少なくとも不活性ガスを含まれたものとして酸素濃度を低減して温度や静電気等による火災発生事故を防止することができる。

次ぎに、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図面において、１は脱着装置であって、該脱着装置１は、後述するように、充填した吸着剤（例えば活性炭やシリカゲル）にＶＯＣが吸着されたものを回収したカートリッジ２からＶＯＣを脱着して再生するものであるが、温水槽３が備えられている。該温水槽３は、太陽熱や夜間電力、ゴミ焼却時の排熱、あるいは発電用風車等の安価なエネルギー源を用いて加温された温水が用いられている。そして温水槽３の外側には、ＶＯＣを凝縮して回収する凝縮装置４からの出口側配管５が延設されており、該配管５には、複数のカートリッジ２を並列に接続できるよう入り口用の分岐配管６が設けられ、これら分岐配管６に、カートリッジ２の入り口２ａが着脱自在に接続できるようになっている。

一方、カートリッジ２の出口２ｂには、出口用の分岐配管７が着脱自在に接続され、これら分岐配管７は、真空ポンプ（吸引ポンプ）８に接続された配管９に並列状に接続されている。尚、１０、１１はカートリッジ２を着脱する際に開閉するべく各分岐配管６、７に設けた開閉弁である。

前記真空ポンプ８の出口側には、ＶＯＣがハロゲン化有機化合物であったり酸性の有機化合物であったりする場合に、これを中和するための中和装置１２がオプションとして設けられ、該中和装置１２の出口側には、前記凝縮装置４によらないで液化されるＶＯＣをトラップして回収するトラップ装置１３が設けられ、該トラップ装置１３の出口側が前記凝縮装置４に接続されており、このようにして閉鎖系の脱着装置１になっている。

１４は前記凝縮装置４からの配管５に設けられる予加熱装置であって、該予加熱装置１４は、配管５のカートリッジ２が接続される位置よりも上流側（凝縮装置４側）に位置して温水槽３に没入するよう設けられたものであり、前記凝縮装置４から供給される冷却されたキャリアガスが温水槽３で加温され、該加温されたものがカートリッジ２に供給されるようになっている。
さらに本実施の形態では、凝縮装置４から予加熱装置１４に至る流路４ａに、酸素濃度計１５が、その上流側に窒素ガス（不活性ガスならば窒素ガスに限定されない）を供給するための窒素ガス供給弁１６が設けられている。そして脱着しようとする回収溶剤がトルエンや酢酸ビニル、あるいはエタノール等の可燃性溶剤である場合には、前記窒素ガス供給弁１６を開いてキャリアガスとして窒素を供給することになるが、この場合に、キャリアガスを不活性な窒素ガスのみとすることもできるが、空気に窒素ガスを含めた混合ガスとしても良く、該混合ガスである場合、酸素濃度（容量濃度）が５％以下になるよう酸素濃度計１５によって測定される酸素濃度に基づいて前記供給弁１６の開度量を調整制御すれば実質的に火災発生を回避することができながら、窒素ガス使用量を低減できてコストダウンに寄与できる。また、前記混合ガスを供給する場合、窒素供給量を最大にしても酸素濃度が５％を超えてしまう場合、システム停止をして火災発生を防止するように設定することもできる。因みに、脱着する回収溶剤がハロゲン系溶剤のように難燃性である場合、キャリアガスとして前記混合ガスを用いても勿論よいが、前記供給弁１６を閉じて空気のみとすることができ、この場合には窒素ガスを必要としないのでコストダウンに寄与できることになる。そして脱着する回収溶剤が難燃性のみであることが確定していれば、装置として前記酸素濃度計１５および不活性ガス供給弁１６は不要になり、装置全体の簡略化とコストダウンを図ることができる。

次に、本発明に用いられるカートリッジ２の実施の形態について図２を用いて説明するが、図２（Ａ）に示すものは、前述した入り口２ａが上端部に形成された外筒体２ｃ内に、内筒体２ｄを配管したものである。そして内外両筒体２ｄ、２ｃのあいだに吸着剤１５が充填されているが、該吸着剤１５は、外筒体２ｃの上下に設けた金網２ｅ内に収容されている。そして入り口２ａから外筒体２ｃ内に流入したキャリアガスは、吸着剤１５充填部分を通って下端側に移動し、そして内筒体２ｄの下端から該内筒体２ｄに流入し、出口２ｂが排出するようになっている。

また、図２（Ｂ）に示すカートリッジ２は、内部に遠赤外線ヒータ１６が設けられていると共に、外部からは温水で加温されるものである点で前記図２（Ａ）のものとは相違しており、このものは内外からの加熱によって効率よく脱着することができる構成になっている。一方、図２（Ｃ）に示すカートリッジ２は、通気性がある封入袋１７に吸着剤１５を封入したものを用いたものである点で前記図２（Ａ）のものとは相違している。さらに図２（Ｄ）のものは内筒体２ｄがなく、外筒体２ｃに相当するものの下端に入り口２ａが、上端に出口２ｂが設けられたものである。

このようなカートリッジ２を複数用いてＶＯＣガスを吸着することになるが、その場合、カートリッジとしては、図３（Ａ）に示すように直列接続、図３（Ｂ）に示すように並列接続がある。カートリッジの交換時期は、図４に示すように、カートリッジを３段２ｘ、２ｙ、２ｚ設けるものである場合に、最終段カートリッジ２ｚの直前に吸着ガス用の濃度計１８を設け、予め規定される濃度になったら交換する。この場合において、規定濃度の設定により、凡そカートリッジ２ｘは１００％吸着、カートリッジ２ｙは５０％吸着、カートリッジ２ｚは３０％吸着したものと推定でき、これによりカートリッジとしては全数交換、前２段のみ交換、最前列のみ交換があるが、交換しないものがある場合、カートリッジを順次前段に移動し、新カートリッジを後段に設置するようにする。

叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、ＶＯＣガスを吸着したカートリッジ２から該吸着したガスを脱着する場合に、キャリアガスは脱着したＶＯＣガスを凝縮して回収するための凝集装置４から排出され、得られるガスは、揮発ガスのうち凝集されなかったガス、即ち、揮発ガスから分離された非凝縮性ガスであるドライエアー（凝集装置４内で水分が除去された乾燥空気、ドライガス）が用いられるため、キャリアガスの有効利用が達成できるうえ、該キャリアガスは、これが冷たいものであってもカートリッジ２を脱着すべく浸漬される温水浴で加温された暖かいものがカートリッジ２に供給されることになるため、脱着効率が高くなる。しかもキャリアガスの加温は、カートリッジ２を加温するための温水浴が有効に利用されるため、エネルギ効率も高いものになる。

尚、図２（Ｂ）に示すカートリッジ２の内部に遠赤外線ヒータ１６を設けたものにおいては、加温に加え、遠赤外線の照射による脱着機能も発揮されることになって高い脱着効果を達成できることになる。

脱着装置のブロック回路図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は４種類のカートリッジの構造図である。 （Ａ）（Ｂ）は吸着時の直列接続、並列接続したカートリッジの状態を示す概略図である。 吸着時のカートリッジの状態を示す概略図である。

符号の説明

１ 脱着装置
２ カートリッジ
３ 温水槽

Claims (3)

1. 揮発性有機化合物の揮発ガスを吸着したカートリッジを回収し、該回収したカートリッジから前記吸着した揮発ガスを脱着するにあたり、脱着をするためのキャリアガスは、脱着した揮発ガスを凝縮するための凝縮装置において、該揮発ガスから分離され、水分が除去された状態で得られた非凝縮性ガスであるドライガスが用いられ、該キャリアガスを、脱着するためのカートリッジが浸漬される温水浴内を通して加温してからカートリッジに通すようにしたことを特徴とする揮発性有機化合物回収用カートリッジの脱着方法。
2. キャリアガスを、脱着する揮発性有機化合物が難燃性溶剤であるときには空気とすることを特徴とする請求項１記載の揮発性有機化合物回収用カートリッジの脱着方法。
3. キャリアガスを、脱着する揮発性有機化合物が可燃性溶剤であるときには少なくとも不活性ガスが供給されたものとすることを特徴とする請求項１記載の揮発性有機化合物回収用カートリッジの脱着方法。

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