JP4858425B2 - Water-soluble solvent recovery method and recovery device - Google Patents
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Description
本発明は、水より沸点の高い水溶性溶剤を含む排気ガスから、その水溶性溶剤を回収する水溶性溶剤の回収方法および回収装置に関する。 The present invention relates to a water-soluble solvent recovery method and recovery device for recovering a water-soluble solvent from exhaust gas containing a water-soluble solvent having a boiling point higher than that of water.
水より沸点の高い水溶性溶剤を含む排気ガスから、その水溶性溶剤を回収するには、水溶性溶剤の凝縮温度以下に冷却して、排気ガスの濃度と冷却温度に平衡な濃度との差分を凝縮して回収する方法がある。この方法は、水溶性溶剤の濃度が高いほど、またその沸点が高いほど回収効率は高くなる。 To recover the water-soluble solvent from the exhaust gas containing a water-soluble solvent having a boiling point higher than that of water, cool it below the condensation temperature of the water-soluble solvent, and then the difference between the concentration of the exhaust gas and the concentration balanced with the cooling temperature. There is a method to condense and recover. In this method, the higher the concentration of the water-soluble solvent and the higher the boiling point, the higher the recovery efficiency.
これに対して、水溶性溶剤の濃度が低い場合は吸着剤の吸着力を利用して冷却凝縮できる濃度まで濃縮し、冷却凝縮して回収する。この方法は、ゼオライトなどの吸着剤に排気ガスを通して水溶性溶剤を吸着させる。そして吸着剤を加熱すると、吸着剤周辺の水溶性溶剤の濃度が高くなり、小風量の不活性ガスなどの脱着ガスを吸着剤に通すことで、脱着ガスの水溶性溶剤の濃度は高くなる。その後、この脱着ガスを冷却凝縮器に送り、冷却することで水溶性溶剤を凝縮し回収することができる。 On the other hand, when the concentration of the water-soluble solvent is low, the water-soluble solvent is concentrated to a concentration that can be cooled and condensed by using the adsorption power of the adsorbent, and then cooled and condensed to be recovered. In this method, a water-soluble solvent is adsorbed through an exhaust gas to an adsorbent such as zeolite. When the adsorbent is heated, the concentration of the water-soluble solvent around the adsorbent increases, and the concentration of the water-soluble solvent in the desorption gas increases by passing a desorption gas such as a small amount of inert gas through the adsorbent. Thereafter, the desorbed gas is sent to a cooling condenser and cooled to condense and recover the water-soluble solvent.
しかし、この吸着剤を用いる方法は吸着剤に水溶性溶剤を吸着させた後、加熱し、さらに水溶性溶剤を回収するために冷却するので、エネルギー効率が極めて悪いという問題があった。 However, the method using the adsorbent has a problem that the energy efficiency is extremely poor because the water-soluble solvent is adsorbed to the adsorbent and then heated and further cooled to recover the water-soluble solvent.
このような問題に対して、排気ガスを吸着剤に通して水溶性溶剤を吸着させた後の浄化空気の一部を大気に放出することなく加熱し、脱着に使用することでエネルギーの損失を防止できるとしている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら特許文献1の方法は、排気ガスが吸着剤を充填したローターを通過する間に上昇する温度を利用しようとするものであり、そのエネルギー効率を向上させる効果は限定的である。このように、排気ガス中の水溶性溶剤の濃度が低い場合に、吸着剤を用いて水溶性溶剤を回収しようとすれば、吸着後の加熱、冷却によるエネルギー効率の悪さを根本的に解消する方法が見出されていないという課題があった。
However, the method of
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、排気ガス中の低濃度の水溶性溶剤を効率的に回収する水溶性溶剤の回収方法および回収装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a water-soluble solvent recovery method and recovery device that efficiently recovers a low-concentration water-soluble solvent in exhaust gas.
上記の目的を達成するために本発明は、水より沸点が高い水溶性溶剤を含む排気ガスから水溶性溶剤を回収する方法であって、排気ガスを霧状の水滴に接触させて水溶性溶剤を前記水滴に吸収させた溶剤吸収霧を作成し、次に、ガス冷却器において溶剤吸収霧を冷却し、気液分離して水溶液を作成し、その後、濃縮器において前記排気ガスが前記水溶液を加熱して濃縮させ、回収する水溶性溶剤の回収方法である。
In order to achieve the above object, the present invention is a method for recovering a water-soluble solvent from an exhaust gas containing a water-soluble solvent having a boiling point higher than that of water. The water-soluble solvent is brought into contact with mist-like water droplets. the create a solvent absorption mist was absorbed by the water droplets, then the solvent absorption mist cooled in the gas cooler, to create a solution by gas-liquid separation, then, the exhaust gas in the concentrator is the aqueous solution heated to concentrate, a method of recovering water-soluble solvent to recover.
このような水より沸点が高い水溶性溶剤を含む排気ガスから水溶性溶剤を回収する方法とすると、低濃度の水溶性溶剤を吸着剤に吸着させずに水滴に吸収させているため、脱着のための加熱が不要となる。その結果、加熱して冷却するというエネルギー効率の悪さを解消する効率的な水溶性溶剤の回収方法となる。さらに、濃縮器において排気ガスの有する熱量を有効に利用できるとともに、水溶性溶剤を含む排気ガスの温度を低くすることで水溶性溶剤を水に吸収させやすくなる。
When the water-soluble solvent is recovered from the exhaust gas containing a water-soluble solvent having a boiling point higher than that of water, the low-concentration water-soluble solvent is absorbed in the water droplets without being adsorbed by the adsorbent, Heating is not necessary. As a result, an efficient water-soluble solvent recovery method that eliminates the poor energy efficiency of heating and cooling is provided. Further, the heat quantity of the exhaust gas can be effectively used in the concentrator, and the water-soluble solvent can be easily absorbed by water by lowering the temperature of the exhaust gas containing the water-soluble solvent.
さらに本発明は、水より沸点が高い水溶性溶剤を含む排気ガスから水溶性溶剤を回収する水溶性溶剤の回収装置であって、排気ガス中の水溶性溶剤を吸収するための霧状の水滴を作成する霧作成器と、霧作成器で作成した水滴に水溶性溶剤を接触させ吸収させた溶剤吸収霧を冷却するガス冷却器と、ガス冷却器で冷却し水溶性溶剤が溶けた水溶液を排気ガスで加熱して水溶液を濃縮する濃縮器とを備え、前記濃縮器は、濃縮容器内に管が隙間を備えて配置され、前記管の内側に前記排気ガスを流すとともに前記隙間に前記水溶液を流して熱交換する構成である。
Furthermore, the present invention is a water-soluble solvent recovery device for recovering a water-soluble solvent from an exhaust gas containing a water-soluble solvent having a boiling point higher than that of water, and a mist-like water droplet for absorbing the water-soluble solvent in the exhaust gas A mist maker that creates water, a gas cooler that cools the solvent-absorbing mist that has been absorbed by contacting the water droplets created by the mist maker, and an aqueous solution that is cooled by the gas cooler and dissolved in the water-soluble solvent. A concentrator for concentrating the aqueous solution by heating with exhaust gas, and the concentrator is disposed in a concentration container with a gap provided therein, and the exhaust gas is allowed to flow inside the pipe and the aqueous solution is provided in the gap. To exchange heat .
このような構成の水溶性溶剤の回収装置とすると、水溶性溶剤を水滴に吸収させているため、吸着剤に吸着させた場合の脱着のための加熱が不要となり、効率的に回収できるとともに、高温の排気ガスのエネルギーを熱交換して水溶液の濃縮に利用できるため、エネルギー効率をさらに高めることができる水溶性溶剤の回収装置を提供することができる。
With the water-soluble solvent recovery device having such a configuration, since the water-soluble solvent is absorbed in the water droplets, heating for desorption when adsorbed on the adsorbent is unnecessary, and it can be efficiently recovered . Since the energy of the high-temperature exhaust gas can be used for heat exchange to concentrate the aqueous solution, a water-soluble solvent recovery device that can further increase the energy efficiency can be provided.
また本発明の水溶性溶剤の回収装置は、濃縮器の管を横切る方向にこの濃縮器内で管の外側の領域の水溶液の流れを規制する仕切板が三枚以上あるのが好ましい。 Further, the water-soluble solvent recovery device of the present invention preferably has three or more partition plates for regulating the flow of the aqueous solution in the region outside the tube in the concentrator in the direction across the tube of the concentrator.
このようにすることにより、水溶液の通り道が規制されて、濃縮器内に水溶液がとどまる時間が確保されるため、熱交換の効率を向上させることができる。 By doing in this way, since the passage of aqueous solution is controlled and the time which aqueous solution stays in a concentrator is ensured, the efficiency of heat exchange can be improved.
また本発明の水溶性溶剤の回収装置は、ガス冷却器内の排気ガスまたはこのガス冷却器に入る排気ガスの水蒸気の量を計測する水蒸気量測定手段を有し、
水蒸気量測定手段の測定結果に基づいて、湿度調整手段を駆動するようになっているのが好ましい。
Further, the water-soluble solvent recovery device of the present invention has a water vapor amount measuring means for measuring the amount of the exhaust gas in the gas cooler or the water vapor of the exhaust gas entering the gas cooler,
It is preferable that the humidity adjusting means is driven based on the measurement result of the water vapor amount measuring means.
このようにすることにより、外部へ排気される排気ガス中の溶剤の濃度を一定以下にし、回収される水溶液中の水より沸点が高い水溶性溶剤の濃度を上げることが可能となる。 By doing in this way, it becomes possible to make the density | concentration of the solvent in the exhaust gas exhausted outside the fixed level or less, and to raise the density | concentration of the water-soluble solvent whose boiling point is higher than the water in the aqueous solution collect | recovered.
また本発明の水溶性溶剤の回収装置は、ガス冷却器で回収された水溶液の一部をこのガス冷却器に入る排気ガス中に散布するようになっているのが好ましい。 In the water-soluble solvent recovery apparatus of the present invention, it is preferable that a part of the aqueous solution recovered by the gas cooler is dispersed in the exhaust gas entering the gas cooler.
このようにすることにより、水溶液からの水の回収率向上、回収した水溶液中の溶剤の濃度を上げることができる。 By doing so, the recovery rate of water from the aqueous solution can be improved, and the concentration of the solvent in the recovered aqueous solution can be increased.
また、濃縮器で蒸発した水蒸気の一部を前記濃縮器に導入される排気ガスに混入させ、残りの水蒸気を外部に放出するのが好ましい。
Further, it is preferable that a part of the water vapor evaporated in the concentrator is mixed into the exhaust gas introduced into the concentrator and the remaining water vapor is discharged to the outside .
このようにすることにより、回収した水溶液中の溶剤の濃度を上げることができる。 By doing in this way, the density | concentration of the solvent in the collect | recovered aqueous solution can be raised.
また、ガス冷却器の入口での排気ガス中の水蒸気の質量をA、同水より沸点が高い水溶性溶剤の質量をB、
ガス冷却器の出口での排気ガス中の水蒸気の質量をCとした場合に、
B ≦ (A−C)
の関係が成立するようになっているのが好ましい。
Further, the mass of water vapor in the exhaust gas at the inlet of the gas cooler is A, the mass of a water-soluble solvent having a boiling point higher than that of the water is B,
When the mass of water vapor in the exhaust gas at the outlet of the gas cooler is C,
B ≤ (AC)
It is preferable that the relationship is established.
このようにすることにより、外部に放出される排気ガス中の水より沸点が高い水溶性溶剤の濃度を水溶性溶剤の回収装置に入る排気ガス中の水より沸点が高い水溶性溶剤の濃度の10%以下にすることが可能となる。 By doing so, the concentration of the water-soluble solvent having a boiling point higher than that of the water in the exhaust gas discharged to the outside is adjusted to the concentration of the water-soluble solvent having a boiling point higher than that of the water in the exhaust gas entering the water-soluble solvent recovery device. It becomes possible to make it 10% or less.
また、ガス冷却器の入口での排気ガス中の水蒸気の質量をA、同水より沸点が高い水溶性溶剤の質量をB、
ガス冷却器の出口での排気ガス中の水蒸気の質量をCとした場合に、
9×B ≧ (A−C)
の関係が成立するようになっているのが好ましい。
Further, the mass of water vapor in the exhaust gas at the inlet of the gas cooler is A, the mass of a water-soluble solvent having a boiling point higher than that of the water is B,
When the mass of water vapor in the exhaust gas at the outlet of the gas cooler is C,
9 x B ≥ (AC)
It is preferable that the relationship is established.
このようにすることにより、回収される水溶液25中の水より沸点が高い水溶性溶剤の濃度を9%以上にすることが可能となる。
By doing in this way, it becomes possible to make the density | concentration of the water-soluble solvent whose boiling point higher than the water in the
また、水より沸点が高い水溶性溶剤がNMPであってもよい。 Moreover, NMP may be sufficient as the water-soluble solvent whose boiling point is higher than water.
このようにすることにより、NMPを効率よく回収することができる。 In this way, NMP can be recovered efficiently.
本発明の水溶性溶剤の回収方法および回収装置によれば、吸着剤に吸着された水溶性溶剤を水溶液の形で回収するために、吸着剤を加熱して溶剤を気化し、その後、その気化された溶剤を液化する必要がないために、それに必要な加熱と冷却のためのエネルギーが不要となり、エネルギー効率がよくなり、また濃縮器において排気ガスの有する熱量を熱交換して水溶液の濃縮に有効利用してエネルギー効率をさらに高め、このとき水溶性溶剤を含む排気ガスの温度を低くすることで水溶性溶剤を水に吸収させやすくするという水溶性溶剤の回収方法および回収装置を提供することができる。 According to the water-soluble solvent recovery method and recovery apparatus of the present invention, in order to recover the water-soluble solvent adsorbed on the adsorbent in the form of an aqueous solution, the adsorbent is heated to vaporize the solvent, and then the vaporization is performed. This eliminates the need for liquefying the solvent used, which eliminates the need for energy for heating and cooling, improves energy efficiency , and condenses the aqueous solution by exchanging the heat of the exhaust gas in the concentrator. To provide a water-soluble solvent recovery method and a recovery device that make it easier to absorb water-soluble solvent by reducing the temperature of exhaust gas containing the water-soluble solvent at this time, by making effective use to further increase energy efficiency. Can do.
以下、本発明の実施の形態の水溶性溶剤の回収方法および回収装置について図面を用いて説明する。 Hereinafter, a water-soluble solvent recovery method and recovery apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態の水溶性溶剤の回収装置の構成を示す図、図2(a)、(b)はそれぞれ図1のA−A線断面図、B−B線断面図である。水溶性溶剤の回収装置100は、排気ガス11a中の水溶性溶剤を吸収するための霧状の水滴12を作成する霧作成器10、霧作成器10で作成した水滴12に水溶性溶剤を接触させ吸収させた溶剤吸収霧13を冷却するガス冷却器20を備えている。また、水溶性溶剤の回収装置100は、ガス冷却器20の下方にガス冷却器20で冷却し水溶性溶剤が溶けた水溶液25を排気ガス11aで加熱して水溶液25を濃縮する濃縮器30を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a water-soluble solvent recovery device according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views taken along line AA in FIG. It is line sectional drawing. The water-soluble
さらに水溶性溶剤の回収装置100は、ガス冷却器20から排気ガス11aの下流方向の濃縮器30との間にエリミネータ40を備えている。また、エリミネータ40を通過して浄化された排気ガス11bは送風機41により吸引、排気される。また、濃縮器30と霧作成器10との間はダクト42、濃縮器30とエリミネータ40との間は配管43で接続されている。また濃縮器30には、水溶性溶剤を回収する回収タンク44が接続されている。
Further, the water-soluble
ここで霧作成器10は、パイプ14にノズル15が取り付けられ、ノズル15から水滴12が噴霧される。この水滴12の直径は、小さいほど体積当たりの表面積が大きくなるため、より多くの水溶性溶剤を吸収できる。そのため霧状の水滴12の直径は10μm程度より小さくするのがよい。
Here, in the
またガス冷却器20は、第1のガス冷却器21と第2のガス冷却器22とで構成されている。第1のガス冷却器21は、熱媒体として第1の循環水が冷却塔21aを経由して第1の冷却配管21b内を循環し、温度の上昇した第1の循環水は冷却塔21aで大気に放熱して温度を低下させる。このように第1の循環水は、冷却塔21aで放熱する冷却水である。第2のガス冷却器22は、第2の循環水が圧縮機などで冷却する冷却装置22aを経由して第2の冷却配管22b内を循環し、温度の上昇した第2の循環水は冷却装置22aで冷却されて温度を低下させる。
The
エリミネータ40は、線径が0.1mm〜0.3mm程度の金属細線を網状により合わせて形成したものである。溶剤吸収霧13のうち、第1のガス冷却器21と第2のガス冷却器22とで気液分離できずに残った液体の微粒子は、上述の金属細線の表面に衝突し、金属細線の濡れ性や、金属細線間の毛細管現象により集合し、適当な大きさになると液滴となり落下する。
The
ここで霧作成器10のノズル15部分、第1のガス冷却器21の第1の冷却配管21b、第2のガス冷却器22の第2の冷却配管22b、およびエリミネータ40は容器50に収容されている。
Here, the
また濃縮器30は図2にも示すように、濃縮容器31内に複数本の管32が仕切板34、35、36、37、38を貫通し、隙間33を備えて配置され、管32の内側には排気ガス11aが、隙間33には水溶液25が流れる。そして、排気ガス11aと水溶液25とは対向して流れて熱交換する。濃縮容器31の上部には、戻し管39が設けられている。なお図1の濃縮器30は、図2(a)のC−C線断面を示している。
As shown in FIG. 2, the
配管43は、U字型の形状部43aを備え、液封されて水溶液25が逆流しないようにしている。
The
次に、水溶性溶剤がN−メチル−2−ピロリドン(以下、「NMP」と記す)のときを例として、その回収方法を図1〜図3を用いて説明する。図3は、本発明の実施の形態の水溶性溶剤の回収方法を示すフロー図である。 Next, an example of the case where the water-soluble solvent is N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as “NMP”) will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart showing the method for recovering the water-soluble solvent according to the embodiment of the present invention.
ステップS1に示すように、水溶性溶剤であるNMPを含む排気ガス11aを、濃縮するNMPが溶けた水溶液25で冷却する。NMPを含む排気ガス11aの温度は100℃前後であり、この排気ガス11aを濃縮器30の管32に通す。また、配管43を通って濃縮容器31内の隙間33に入った水溶液25は20℃〜30℃であり、この水溶液25と排気ガス11aとを対向させて熱交換させる。このようにして排気ガス11aの温度を低下させるのは、NMPの水滴12に対する溶解度を上げるためである。
As shown in step S1, the
ステップS2では、冷却されたNMPを含む排気ガス11a中のNMPを霧状の水滴12に吸収させて溶剤吸収霧13を作成する。霧作成器10で直径10μm程度より小さい霧状の水滴12を作成し、ダクト42を通過した排気ガス11aに接触させる。ここで霧状の水滴12は、体積当たりの表面積が大きいため多くのNMPを吸収することができ、NMPを吸収した溶剤吸収霧13が作成される。
In step S2, NMP in the
ステップS3では、溶剤吸収霧13を大気に放熱する第1の循環水で冷却し、気液分離して水溶液25を作成する。NMPを吸収した溶剤吸収霧13の温度は、水滴12で冷却されるものの50℃以上あり、冷却塔21aで大気に放熱する第1の循環水が循環する第1の冷却配管21bの表面で気液分離し、NMPが溶けた水溶液25が作成され容器50の底部に滴下する。
In step S3, the
ステップS4では、溶剤吸収霧13を第1の循環水より低温の第2の循環水で冷却し、気液分離して水溶液25を作成する。冷却装置22aは、冷媒を圧縮して10℃前後の低温の第2の循環水を生成し、第2の冷却配管22b内を循環させる。そして第2の冷却配管22bの表面で、第1の冷却配管21bで気液分離されなかった溶剤吸収霧13を気液分離し、水溶液25が作成され容器50の底部に滴下する。
In step S4, the
ステップS5では、溶剤吸収霧13をさらにエリミネータ40で液体の微粒子を分離し水溶液25を作成する。上述したようにエリミネータ40は、金属細線を網状に形成してあり、第2の冷却配管22bで気液分離されなかった溶剤吸収霧13の液体の微粒子であっても、分離することができる。そして容器50の底部に溜まったNMPが溶けた水溶液25は、配管43を通って濃縮器30に送られる。また、NMPが気液分離でほとんど液体となって分離されて、気体成分中から除去され浄化された排気ガス11bとして送風機41から大気に放出される。
In step S5, liquid fine particles are further separated from the
ステップS6では、水溶液25を吸入される排気ガス11aで加熱し濃縮する。NMPの沸点は1気圧の下で202℃であり、水の沸点との差を利用して濃縮することができる。図1において濃縮器30に吸入される排気ガス11aは、管32を紙面の左から右へ流れる。また、配管43から濃縮器30に流下した水溶液25は、紙面の右から左へ仕切板34、35、36、37、38を越えながら流れてゆく。その結果、排気ガス11aと水溶液25とが熱交換され、水溶液25中の水分は蒸発して失われてゆく。そして濃縮され濃度の高くなったNMPが、回収タンク44に回収される。また、蒸発してNMPを含んだ蒸気は戻し管39より濃縮器30の入口に戻される。
In step S6, the
このような水より沸点が高い水溶性溶剤を含む排気ガス11aから水溶性溶剤を回収する方法とすると、低濃度の水溶性溶剤を吸着剤に吸着させずに水滴に吸収させているため、脱着のための加熱が不要となる。その結果、加熱して冷却するというエネルギー効率の悪さを解消する効率的な水溶性溶剤の回収方法となる。
When the water-soluble solvent is recovered from the
また霧状の水滴に水溶性溶剤を吸収させるため、効率よく水溶性溶剤を吸収させることができる。 Further, since the water-soluble solvent is absorbed by the mist-like water droplets, the water-soluble solvent can be efficiently absorbed.
また排気ガス11aで水溶性溶剤を加熱し、濃縮しているため、エネルギーの有効利用が図られるとともに、排気ガス11aが水滴に接触する前に冷却されているため、排気ガス11a中の水溶性溶剤を水滴に吸収させやすくなる。
Further, since the water-soluble solvent is heated and concentrated with the
また溶剤吸収霧13の冷却に、冷却塔21aで大気に放熱する循環水を利用しているため、その後に冷却する際の負荷が減少し、エネルギー効率をさらに高めることができる。
Moreover, since the circulating water which radiates heat | fever to air | atmosphere in the
またガス冷却器20を、濃縮器30より上方に配置しているので、ガス冷却器20で気液分離した水溶性溶剤が溶けた水溶液25を濃縮器30に自然流下させられるため、その水溶液25を送るポンプも不要となる。
Since the
なお、配管43の途中にNMPが溶けた水溶液25を溜めるタンクを設けることで、この回収装置を決められた時間で稼動させることができ、より効率的な水溶性溶剤の回収装置100とすることもできる。
In addition, by providing a tank for storing the
また、本発明の第1の実施の形態では水溶性溶剤としてNMPで説明したが、本発明は水より沸点が高い水溶性溶剤であればよく、例えばN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAC)、ジメチルスルホキシド(DMSO)や、モノエタノールアミン(MEA)であってもよい。 In the first embodiment of the present invention, NMP has been described as the water-soluble solvent. However, the present invention may be any water-soluble solvent having a boiling point higher than that of water. For example, N, N-dimethylformamide (DMF), N N-dimethylacetamide (DMAC), dimethyl sulfoxide (DMSO), or monoethanolamine (MEA) may be used.
また、本発明の実施の形態の水溶性溶剤の回収装置100は、上述したように霧作成器10で作成した霧状の水滴12に水溶性溶剤を含む排気ガス11aを接触させるため、均一かつ短時間に水溶性溶剤を吸収した溶剤吸収霧13とすることができる。また、第1のガス冷却器21、第2のガス冷却器22、およびエリミネータ40の3段階で溶剤吸収霧13を気液分離しているため、水溶性溶剤の回収効率は高くなる。そのため、水溶性溶剤の回収装置100は、図1に示すような横長のコンパクトな横型装置で屋内設置が可能となる。
In addition, the water-soluble
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態では、濃縮器30の外周を断熱部51で覆い、断熱をして、濃縮器30から回収する水溶液25中の溶剤の濃度を上げる場合について説明する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, a case will be described in which the outer periphery of the
図4は、第2の実施の形態の水溶性溶剤の回収装置100の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the water-soluble
第1の実施の形態と異なるところは濃縮容器31の外周を断熱部51で覆うため、断熱の効果があり、濃縮容器31内の水溶液25の熱が外に逃げない点である。
The difference from the first embodiment is that since the outer periphery of the
このようにすることにより、濃縮容器31内の水溶液25の温度が上がり、蒸発する水蒸気の量が増える。
By doing in this way, the temperature of the
この結果、霧作成器10によって供給する水の量が減り、濃縮容器31から回収する水溶液25中の溶剤の濃度が高くなるという効果がある。
As a result, there is an effect that the amount of water supplied by the
また、断熱をしているために、水溶液25を加熱するためのエネルギーが不要であり、外部の気温によって回収される水溶液25の溶剤の濃度が変化することを抑制することが可能となる。
In addition, since heat insulation is performed, energy for heating the
また、蒸発した水蒸気をすべて排気ガス11aに混入させているため、ガス冷却器20に入れる排気ガス11aの水分量を増加させることができる。
Moreover, since all the evaporated water vapor is mixed in the
なお、図4と図5のように、仕切板34、36、38は管32の位置より低い場所まで仕切り、仕切板35、37は管32の位置よりも高い場所まで仕切るようにしてもよい。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
このようにすることにより、仕切板34、35、36、37、38によって管32を支えることが可能となり、また、仕切板34、35、36、37、38によって水溶液25の移動が細い水路により規制されれるため、水溶液25が濃縮容器31内にとどまる時間を確保でき、熱交換の効率をよくする効果をさらに高めることが可能となる。
In this way, the
また、濃縮容器31に水溶液25を入れるときは濃縮容器31の上から入れて、濃縮容器31から水溶液25を回収するときも水面近くから回収しているため、仕切板は通常奇数枚となるが、仕切板は三枚以上あることが望ましい。
In addition, when the
すなわち、仕切板34、35、36、37、38によって、濃縮容器31に入った水溶液25の移動経路が細い水路で規制されて水溶液25がすぐに出口に流れることを防止する作用が高まり、熱交換の効率が高まるという効果がある。
That is, the
なお、図3の濃縮器30ではガス冷却器20から入る水溶液25の入口は濃縮容器31の右側にあり、水溶液25は右から左に流れ、排気ガス11aの入口は左側にあり、排気ガス11aは左から右に流れる。
3, the inlet of the
すなわち、水溶液25の流れる方向と排気ガス11a流れる向きは逆になっている。
That is, the flowing direction of the
このようにすることにより、熱交換の効率がよくなり、ガス冷却器20に入る排気ガス11aの温度がより低くなるメリットがある。
By doing so, there is a merit that the efficiency of heat exchange is improved and the temperature of the
一方、水溶液25の入口を濃縮容器31の左側にした場合は、濃縮器30に入った水溶液25が早い段階で高い温度の排気ガス11aの温度が伝わり水蒸気の蒸発量が増え、回収タンク44に回収される水溶液25の濃度が高くなるメリットがある。
On the other hand, when the inlet of the
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態では、第2の実施の形態で水溶液25の温度を上げる手段として断熱部51を用いたがこれに代えてヒーター52を用いる場合について説明する。
(Third embodiment)
In 3rd Embodiment, although the heat insulation part 51 was used as a means to raise the temperature of the
図6は、第3の実施の形態の水溶性溶剤の回収装置100の構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the water-soluble
このように、ヒーター52を用いて、濃縮容器31内の水溶液25の加熱をすることにより、蒸発する水蒸気の量が増える。
In this way, by heating the
この結果、霧作成器10によって供給する水の量が減り、濃縮容器31から回収する水溶液25中の溶剤の濃度が高くなるという効果がある。
As a result, there is an effect that the amount of water supplied by the
また、ヒーター52に供給する電流をかえることによって、蒸発させる水蒸気の量を制御することが可能となる。
Further, by changing the current supplied to the
なお、ヒーター52の位置は、濃縮容器31の中であれば上記の効果が得られるが、図のように水溶液25の入口近くにあるとさらに効果が高まる。
The above-described effect can be obtained if the
すなわち、水溶液25が濃縮容器31内に入ったときから、直ちにヒーター52により、加熱されるので、直ちに加熱による効果が現れる。
That is, since the
すなわち図6の場合であれば、仕切板34、35、36、37、38で区切られた6の領域のすべてで、蒸発する水蒸気の量が増えるという効果がある。
That is, in the case of FIG. 6, there is an effect that the amount of water vapor to be evaporated increases in all of the six regions divided by the
なお、断熱部51とヒーター52の両方を有するようにしてもよい。
In addition, you may make it have both the heat insulation part 51 and the
このようにすることにより、水溶液25からの放熱が抑制されるために、ヒーター52への電流量を減らすことができるため、使用するエネルギーの量を減らすことが可能となる。
By doing in this way, since the heat radiation from the
(第4の実施の形態)
第4の実施の形態では水を噴霧するかわりに、ガス冷却器20から回収された水溶液25の一部を散布する場合について説明する。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, a case where a part of the
図7は、第4の実施の形態の水溶性溶剤の回収装置100の構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of the water-soluble
(水溶液25を噴霧する点について)
図7のように、ガス冷却器20から回収された水溶液25の一部はタンク53に導かれ、タンク53に水溶液25が蓄えられる。
(About the point of spraying the aqueous solution 25)
As shown in FIG. 7, a part of the
タンク53に蓄えられた水溶液25はポンプ54によってパイプ55の中を移動し、ノズル56まで導かれる。
The
ノズル56はダクト42の中にあるため、ダクト42の中で水溶液25を噴霧され、ダクト42内の排気ガス11aに水蒸気を供給することが可能となる。
Since the
このようにすることにより、水溶性溶剤の回収装置100に外部から供給される水の量が少なくなるため、この装置から回収される水溶液25中の溶剤の濃度を高くすることが可能である。
By doing so, since the amount of water supplied from the outside to the water-soluble
特に、この装置100に入る排気ガス11aの濃度が低いために、ガス冷却器20から回収される水溶液25中の溶剤の濃度が低い場合に有効である。
This is particularly effective when the concentration of the solvent in the
(ダクトの中で噴霧する点について)
図7に示すように、濃縮器30とガス冷却器20との間のダクト42の中で、水または水溶液25を噴霧するようにしてもよい。
(About the point sprayed in the duct)
As shown in FIG. 7, water or an
このようにすることにより、噴霧した霧とNMPを含む排気ガス11aが接触する時間が増え、ガス冷却器20で回収される水溶液25中のNMPの濃度を上げることが可能となる。
By doing in this way, the time which the sprayed mist and the
なお、濃縮器30内の濃縮容器31の右側で噴霧すると濃縮器30の内面に噴霧した水または水溶液25が付着し、霧と排気ガス11aが十分まじりあわないため不適切である。
In addition, spraying on the right side of the
また、濃縮器30内の濃縮容器31の左側で噴霧した場合も濃縮容器31に噴霧した水または水溶液25が付着し、霧と排気ガス11aが十分まじりあわず、さらに、濃縮容器31内で熱交換がされた結果、排気ガス11aの温度が下がり、管32内で水分が凝縮し、凝縮によってできた水の処理も困難であるため不適切である。
Further, when sprayed on the left side of the
(冷却前に、水蒸気圧を計測している点について)
図7に示すように冷却前の水蒸気圧を計測する計測手段57を設け、これにもとづいて湿度調整手段を制御するようにしてもよい。
(About measuring the water vapor pressure before cooling)
As shown in FIG. 7, a measuring means 57 for measuring the water vapor pressure before cooling may be provided, and the humidity adjusting means may be controlled based on this.
湿度調整手段とは、冷却される前の排気ガス11aの水蒸気圧を上げる手段を言い。
The humidity adjusting means is means for increasing the water vapor pressure of the
たとえば、水または水溶液25を噴霧するノズル56などが該当する。
For example, the
図7に示す例では、計測手段57で計測した値が制御回路58と制御回路59に伝わり、制御回路58は計測結果にもとづいてポンプ54がノズル56に送る水溶液25の量を制御している。
In the example shown in FIG. 7, the value measured by the measuring means 57 is transmitted to the
制御回路59は計測結果にもとづいてヒーター52に供給する電流の量を制御している。
The
このようにすることにより、水溶性溶剤の回収装置100に入る排気ガス11a中の水蒸気圧、温度の変化などの外乱により、水溶性溶剤の回収装置100から出る浄化された排気ガス11bや回収される水溶液25中のNMPの濃度が不適切となることを防止することができる。
By doing so, the purified
また、さらに、計測手段57でNMPの濃度も測定するようにしてもよい。 Further, the NMP concentration may be measured by the measuring means 57.
NMPの濃度も測定することにより、水溶性溶剤の回収装置100に入るNMPの濃度が変化する場合でも、計測したNMPの濃度に合わせて水蒸気の濃度を制御し、水溶性溶剤の回収装置100から出る浄化された排気ガス11bや回収される水溶液25中のNMPの濃度が不適切となることを防止することができる。
By measuring the concentration of NMP, even when the concentration of NMP entering the water-soluble
水蒸気とNMPの濃度は下記の範囲であることが望ましい。 The concentration of water vapor and NMP is preferably in the following range.
すなわち、ガス冷却器20の入口での排気ガス11a中の水蒸気の質量をA、NMPの質量をB、
ガス冷却器20の出口での浄化された排気ガス11b中の水蒸気の質量をCとした場合に、
B ≦ (A−C)
の関係が成立することが望ましい。
That is, the mass of water vapor in the
When the mass of water vapor in the purified
B ≤ (AC)
It is desirable that this relationship is established.
このように制御することにより、外部に放出される浄化された排気ガス11b中のNMPの濃度を水溶性溶剤の回収装置に入る排気ガス11aのNMPの濃度の10%以下にすることが可能であることを実験で確かめた。
By controlling in this way, it is possible to make the concentration of NMP in the purified
また、さらに、ガス冷却器20の入口での排気ガス11a中の水蒸気の質量をA、NMPの質量をB、
ガス冷却器20の出口での浄化された排気ガス11b中の水蒸気の質量をCとした場合に、
9×B ≧ (A−C) (式1)
の関係が成立することが望ましい、このように制御することにより、回収される水溶液25中のNMPの濃度を下記の理由で9%以上にすることが可能となる。
Furthermore, the mass of water vapor in the
When the mass of water vapor in the purified
9 × B ≧ (AC) (Formula 1)
By controlling in this way, it is possible to make the concentration of NMP in the recovered
すなわち、ガス冷却器20で水溶液25として回収される水分の質量は(A−C)である。
That is, the mass of moisture recovered as the
一方、NMPの回収率は90%以上であるため、水溶液25中に回収されるNMPの質量は0.9×B以上となる。
On the other hand, since the recovery rate of NMP is 90% or more, the mass of NMP recovered in the
一方、回収される水溶液25の全量は(A−C)+0.9×Bとなるがこの値は、(式1)より、
9×B+0.9×B、すなわち、9.9×Bより少ないことがわかる。
On the other hand, the total amount of the recovered
It can be seen that 9 × B + 0.9 × B, ie less than 9.9 × B.
従って、回収される水溶液25中のNMPの濃度は、
(0.9×B)÷(9.9×B)よりも高くなる。
Therefore, the concentration of NMP in the recovered
It becomes higher than (0.9 × B) ÷ (9.9 × B).
よって、回収される水溶液25中のNMPの濃度を0.9÷9.9以上、すなわち、9%以上にすることが可能となる。
Therefore, the concentration of NMP in the recovered
なお、水溶性溶剤の回収装置100に入る排気ガス11a中の水蒸気、NMPの濃度と温度が一定であるときは、計測手段57を設ける必要はない。
Note that when the concentration and temperature of water vapor and NMP in the
すなわち、この場合は、あらかじめ、水蒸気圧が適切な値となるように、噴霧する水または水溶液25の量やヒーター52の設定温度を設定しておけばよい。
That is, in this case, the amount of water or
(第5の実施の形態)
第5の実施の形態では濃縮器30で発生する水蒸気が過剰な場合に過剰な水蒸気を外部に放出する場合について説明する。
(Fifth embodiment)
In the fifth embodiment, a case where excess water vapor is discharged to the outside when the water vapor generated in the
図8は、第5の実施の形態の水溶性溶剤の回収装置100の構成を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the water-soluble
濃縮容器31内で蒸発した水蒸気の一部はバルブ60を通して排気ガス11aに混入され、残りの水蒸気はバルブ61を通して送風機41で外部に放出される。
A part of the water vapor evaporated in the
このように、過剰な水蒸気を外部へ放出することにより、ガス冷却器20で回収される水溶液25のNMPの濃度が低くなることを防止することが可能となる。
In this way, it is possible to prevent the NMP concentration of the
なお、水蒸気圧または溶剤の濃度、若しくはこれらの両方を計測手段57で計測しその計測結果にもとづいて、湿度調整手段であるバルブ60とバルブ61を操作し、排気ガス11aに混入させる水蒸気の量を制御してもよい。
Note that the amount of water vapor mixed into the
このようにすることにより、外乱によって、水溶性溶剤の回収装置100に入る排気ガス11a中の水蒸気の量、NMPの量、若しくは温度が変化しても水溶性溶剤の回収装置100から排出される浄化された排気ガス11bと回収される水溶液25中のNMPの濃度が不適切な濃度になるのを防止することが可能となる。
By doing so, even if the amount of water vapor, the amount of NMP, or the temperature of the
上記の実施の形態では、ガス冷却器20からの浄化された排気ガス11bの排気と濃縮器30からの水蒸気の内不要な水蒸気を一つの送風機41で大気に排出するために、送風機41が一つでよいというメリットがある。
In the above-described embodiment, the exhaust air of the purified
なお、ガス冷却器20からの浄化された排気ガス11bの排気と濃縮器30からの水蒸気の内不要な水蒸気を一つの送風機41で大気に排出するかわりに、図9のように、ガス冷却器20からの浄化された排気ガス11bの排気は送風機41で行い、濃縮器30からの水蒸気の排気は送風機62を使って排気し、送風機62の出口から排出された水蒸気の内、排気ガス11aに混入させたい水蒸気をダンパ63を通して取り込むようにしてもよい。
Instead of exhausting the purified
この場合は、ダンパ63が湿度調整手段となる。
In this case, the
このようにすることにより、濃縮器30で発生した水蒸気とともに未処理の排気ガス11aが大気に放出されることを防止することができる。
By doing so, it is possible to prevent the
また、ガス冷却器20からの浄化された排気ガス11bの排気と濃縮器30からの水蒸気はそれぞれ温度が異なり、水蒸気の量は飽和状態に近い(すなわち、湿度100%に近い)ため、これらの気体が混合すると、水蒸気が過飽和となり白い霧が発生し、工場の煙突から有害物質が出ているように見える恐れがあるが、このように混合せずに別々に排出することにより白い霧が発生することがなく、有害物質が出ているとの誤解を招くことを防止することができる。
Further, the exhaust gas of the purified
なお、上記の第1〜第5の実施の形態においては水より沸点が高い水溶性溶剤としてNMPを例にして説明をしたが、他の水よりも沸点が高い水溶性溶剤でも同じ装置で同じ効果を得ることが可能である。 In the first to fifth embodiments, NMP has been described as an example of a water-soluble solvent having a boiling point higher than that of water, but the same apparatus is used for a water-soluble solvent having a boiling point higher than that of other water. An effect can be obtained.
本発明の水溶性溶剤の回収方法および回収装置は、排気ガス中の低濃度の水溶性溶剤を、吸着剤を用いずに効率的に回収できるため、水溶性溶剤の回収および排気ガスの浄化の分野に有用である。 The water-soluble solvent recovery method and recovery apparatus of the present invention can efficiently recover a low-concentration water-soluble solvent in exhaust gas without using an adsorbent. Useful in the field.
10 霧作成器
11a 排気ガス
11b 浄化された排気ガス
12 水滴
13 溶剤吸収霧
14 パイプ
15 ノズル
20 ガス冷却器
21 第1のガス冷却器
21a 冷却塔
21b 第1の冷却配管
22 第2のガス冷却器
22a 冷却装置
22b 第2の冷却配管
25 水溶液
30 濃縮器
31 濃縮容器
32 管
33 隙間
34,35,36,37,38 仕切板
39 戻し管
40 エリミネータ
41 送風機
42 ダクト
43 配管
43a U字型の形状部
44 回収タンク
50 容器
51 断熱部
52 ヒーター
53 タンク
54 ポンプ
55 パイプ
56 ノズル
57 計測手段
58 制御回路
59 制御回路
60 バルブ
61 バルブ
62 送風機
63 ダンパ
100 水溶性溶剤の回収装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記排気ガスを霧状の水滴に接触させて前記水溶性溶剤を前記水滴に吸収させた溶剤吸収霧を作成し、次に、ガス冷却器において前記溶剤吸収霧を冷却し、気液分離して水溶液を作成し、
その後、濃縮器において前記排気ガスが前記水溶液を加熱して濃縮させ、回収する水溶性溶剤の回収方法。 A method of recovering the water-soluble solvent from exhaust gas containing a water-soluble solvent having a boiling point higher than that of water,
Said exhaust gas to create a mist of solvent absorbed fog was in contact with the water droplets to absorb the water-soluble solvent to the water droplets, then the solvent absorption mist cooled in a gas cooler, and the gas-liquid separator Make an aqueous solution,
Thereafter , the exhaust gas heats and concentrates the aqueous solution in a concentrator , and recovers the water-soluble solvent.
前記排気ガス中の前記水溶性溶剤を吸収するための霧状の水滴を作成する霧作成器と、
前記霧作成器で作成した前記水滴に前記水溶性溶剤を接触させ吸収させた溶剤吸収霧を冷却するガス冷却器と、
前記ガス冷却器で冷却し前記水溶性溶剤が溶けた水溶液を前記排気ガスで加熱して前記水溶液を濃縮する濃縮器とを備え、
前記濃縮器は、濃縮容器内に管が隙間を備えて配置され、前記管の内側に前記排気ガスを流すとともに前記隙間に前記水溶液を流して熱交換する水溶性溶剤の回収装置。 A water-soluble solvent recovery device for recovering the water-soluble solvent from exhaust gas containing a water-soluble solvent having a boiling point higher than that of water,
A mist creator for creating mist-like water droplets for absorbing the water-soluble solvent in the exhaust gas;
A gas cooler that cools the solvent-absorbing mist that is absorbed by contacting the water-soluble solvent with the water droplets created by the mist creator;
A concentrator for concentrating the aqueous solution by heating the aqueous solution in which the water-soluble solvent is dissolved by the gas cooler and the exhaust gas ;
The concentrator is a water-soluble solvent recovery device in which a pipe is disposed in a concentrating container with a gap, and the exhaust gas flows inside the pipe and the aqueous solution flows in the gap to exchange heat .
前記水蒸気量測定手段の測定結果に基づいて、湿度調整手段を駆動することを特徴とする請求項3に記載の水溶性溶剤の回収装置。 Having water vapor amount measuring means for measuring the amount of water vapor of the exhaust gas in the gas cooler or the exhaust gas entering the gas cooler;
The water-soluble solvent recovery device according to claim 3 , wherein the humidity adjusting means is driven based on the measurement result of the water vapor amount measuring means.
前記ガス冷却器の出口での排気ガス中の水蒸気の質量をCとした場合に、
B ≦ (A−C)
の関係が成立することを特徴とする請求項1、請求項5または請求項6のいずれか一項に記載の水溶性溶剤の回収方法。 The mass of water vapor in the exhaust gas at the inlet of the gas cooler is A, the mass of a water-soluble solvent having a boiling point higher than that of the water is B,
When the mass of water vapor in the exhaust gas at the outlet of the gas cooler is C,
B ≤ (AC)
The method for recovering a water-soluble solvent according to any one of claims 1, 5, and 6 , wherein:
前記ガス冷却器の出口での排気ガス中の水蒸気の質量をCとした場合に、
9×B ≧ (A−C)
の関係が成立することを特徴とする請求項7記載の水溶性溶剤の回収方法。 The mass of water vapor in the exhaust gas at the inlet of the gas cooler is A, the mass of a water-soluble solvent having a boiling point higher than that of the water is B,
When the mass of water vapor in the exhaust gas at the outlet of the gas cooler is C,
9 x B ≥ (AC)
The water-soluble solvent recovery method according to claim 7, wherein
Claim 7 or the method of recovering water-soluble solvent according to claim 8, wherein said water-soluble solvents having a boiling point higher than water is NMP.
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