JP4860563B2

JP4860563B2 - 溶剤の回収装置

Info

Publication number: JP4860563B2
Application number: JP2007177677A
Authority: JP
Inventors: 宏芥川; 昭宏福岡
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-07-05
Filing date: 2007-07-05
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2027-07-05
Also published as: JP2009011953A

Description

本発明は、溶剤を含む排気ガスを溶剤回収ガス経路に導入して溶剤を分離し、分離した溶剤を水封部を介して溶剤回収ガス経路外に流出させて回収タンクに回収する溶剤の回収装置に関し、特にその水封部の確認を自動的にできるようにした溶剤の回収装置に関するものである。

例えば、リチウム電極製造ラインにおける塗工機の乾燥工程部から排出される排気ガス中には、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）などの水より沸点の高い水溶性溶剤を含んでおり、この水溶性溶剤の再利用及び排ガス処理の観点からこの水溶性溶剤を排気ガスから回収する必要がある。

従来、このような水溶性溶剤を含む排気ガスから水溶性溶媒を回収する方法として、排気ガスを室温程度まで冷却することで、排気ガス中の水分及び水溶性溶媒を凝縮させ、凝縮した水に凝縮した水溶性溶媒が溶解した溶解水を回収する方法が知られている（特許文献１参照）。

なお、特許文献１では、上記回収方法だけでは低濃度の水溶性溶媒が排気ガス中に残って回収できないため、排気ガスをさらにゼオライトなどの吸着剤に通して水溶性溶剤を吸着させた後、吸着処理済の排気ガスを排出する一方、吸着剤を加熱して水溶性溶剤をパージ（脱着）させるとともに、吸着剤に脱着ガスを通して水溶性溶剤の濃度の高い脱着ガスを得、この脱着ガスを冷却することで、水溶性溶媒を凝縮回収している。
特開２００４−２３０２６５号公報（段落０００４、図３）

ところで、上記排気ガスを冷却して水溶性溶液を回収する具体的な装置構成としては、複数の冷却器とデミスタ等を配設した溶剤回収ガス経路を構成し、この溶剤回収ガス経路に排気ガスを通し、冷却器等で冷却・凝縮されて生成した水溶性溶剤の溶解水を水封部（トラップ）を介して溶剤回収ガス経路の外部に流出させ、回収管を通して回収タンクに貯留するように構成されている。すなわち、排気ガスは排気ファンにて溶剤回収ガス経路に導入されているので、溶剤回収ガス経路内は負圧となっており、この溶剤回収ガス経路から溶解水を円滑に外部に流出させるために水封部は不可欠である。

しかるに、水封部は、装置の稼動停止時の蒸発や装置内圧力異常等によってトラップ水が無くなって有効に作用しなくなることがあり、その場合溶解水は外部に流出せずに冷却器等の内部液溜まりを発生させてしまうという問題がある。そのため、稼動時には、水封部が確かに機能しているか否かを確認する必要があり、例えば月１回程度の間隔で定期的に目視による点検を行っているが、溶剤回収ガス経路には通常５〜６箇所の水封部があり、点検に大変な手間がかかるという問題があった。というのは、水封部に透明な合成樹脂を適用できれば容易に目視点検することができるが、上記ＤＭＦのような水溶性溶液の場合には透明樹脂管を適用できないため、水封部（トラップ）は金属製としてその上部に開閉蓋を設け、点検時にはその蓋を開けて上方から水面を覗き込んで点検する必要があった。また、各水封部に差圧計を配置することも考えられるが、差圧計の数が多くなってコストがかかるという問題がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、溶剤を含む排気ガスを溶剤回収ガス経路に導入して溶剤を分離し、分離した溶剤を水封部を介して回収する溶剤の回収装置において、その水封部の確認を簡単にできる溶剤の回収装置を提供することを目的とする。

本発明の溶剤の回収装置は、溶剤回収ガス経路と、溶剤の気化物を含む排気ガスを前記溶剤回収ガス経路に吸引する排気ファンと、回収した溶剤を前記溶剤回収ガス経路の外部に流出させる水封部と、前記水封部に回収管を介して連通されるとともに前記回収管より径の小さいエア抜き管を有して流出した溶剤を貯留する回収タンクと、前記溶剤回収ガス経路の入口部と前記回収タンク内の圧力差を検出する差圧検出手段を備え、前記排気ガスは水と水より沸点の高い水溶性溶剤の気化物を含み、前記溶剤回収ガス経路には少なくとも１又は複数の冷却器が配設され、前記冷却器で冷却・凝縮されて生成した水溶性溶剤の溶解水を前記水封部を介して外部に流出させるものである。

この構成によると、回収タンクがエア抜き管を有して貯留液量の変化によって内部の圧力が変わらないので、水封部が適切に機能している状態では、差圧検出手段による溶剤回収ガス経路の入口部と回収タンク内の圧力差はほぼゼロであるのに対して、何れかの水封部が破れていると、溶剤回収ガス経路における当該水封部が配置されている部位の負圧が回収管を通して回収タンク内に伝播するため、差圧検出手段により検出される圧力差が大きくなるので、何れかの水封部が破れていることを、水封部を直接目視にて点検しに行かなくても簡単にかつ稼働中に常時検出することができる。また、排気ガスは水と水より沸点の高い水溶性溶剤の気化物を含み、溶剤回収ガス経路には少なくとも１又は複数の冷却器が配設され、冷却器で冷却・凝縮されて生成した水溶性溶剤の溶解水を水封部を介して外部に流出させるようにすると、排気ガスを冷却器にて冷却して生成された溶解水を水封部を介して溶剤回収ガス経路外に円滑に流出させて回収タンクに回収することができ、排気ガス中の水溶性溶剤を回収することができる。

また、エア抜き管を溶剤回収ガス経路の入口部と回収タンク内とを連通するように配設すると、エア抜き管を大気開放した場合には、回収タンク内に貯留された溶液の蒸発ガスが大気に放出されてしまうのに対して、蒸発ガスが外部に漏れ出すのを完全に防止することができる。

上記差圧検出手段は、溶剤回収ガス経路の入口部と回収タンク内との間に圧力差が生じたときにそれを検出すれば良いので、回収タンクへの溶液の貯留に伴って上記エア抜き管に流れるエア流に比して逆向きの過大なエア流を検出するような動圧検出器をエア抜き管に配置した構成としても良いが、溶剤回収ガス経路の入口部と回収タンク内の間に圧力差指示計を配置した構成とすると、溶剤回収ガス経路の入口部と回収タンク内の間の圧力差の大きさを圧力差指示計にて正確に検知することができ、その圧力差の大きさから溶剤回収ガス経路における破れた水封部の配置部位を検知することができ、破れた水封部を特定することができるため、その後のメンテナンスを作業性良く行うことができる。また、圧力差指示計による検出信号を制御室等に送信し、検出信号に基づいて音声やライト等の警報を発するように構成するも可能である。

本発明の溶剤の回収装置によれば、溶剤回収ガス経路から溶剤を流出させる水封部が破れていると、当該水封部が配置されている部位の負圧が回収管を通して回収タンク内に伝播し、差圧検出手段により検出される圧力差が大きくなるため、何れかの水封部が破れていることを、水封部を目視にて点検しに行かなくても差圧検出手段をチェックすることで簡単に検出することができる。

以下、本発明の水溶性溶剤の回収装置の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。

図１において、１はリチウム電極製造ラインの塗工機から排出された排気ガス２中の水溶性溶剤を回収する水溶性溶剤の回収装置である。その水溶性溶剤は、水より高沸点の溶剤で、具体的には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）、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）などである。

３は、排気ガス２が導入される溶剤回収ガス経路で架台４上に設置されている。溶剤回収ガス経路３は、塗工機から排気ガス排出管（図示せず）を通して排気ガス２が導入される入口部５と、入口フィルタ６と、冷却された排気ガスにて導入された排気ガス２を冷却する第１の冷却器７と、冷却塔などで大気と熱交換された、例えば２５℃程度の冷却水にて排気ガス２を冷却する直列接続された一対の第２の冷却器８と、冷凍サイクルなどの冷却装置にて冷却された、例えば１０℃程度の冷却水にて排気ガス２を冷却する第３の冷却器９と、排気ガス２中からミストを分離除去するデミスタ１０と、出口フィルタ１１と、排気ファン１２とをこの順に一直線状に配設し、相互に直列接続して構成されている。

排気ファン１２の吐出口１２ａには、調整ダンパ１４とサイレンサ１５と分岐部１６が配設されているガス還流管１３が接続されている。このガス還流管１３が第１の冷却器７の冷却ガス入口７ａに接続され、溶剤回収ガス経路３で冷却されて水溶性溶剤が回収された後の排気ガスを冷却媒体として第１の冷却器７内に導入するように構成されている。そして、第１の冷却器７内に導入され、高温の排気ガス２と熱交換して加温された排気ガスを還流ガス１７として、第１の冷却器７の冷却ガス出口７ｂから還流ガス供給管（図示せず）を通して塗工機に供給するように構成されている。ガス還流管１３の分岐部１６で分岐された分岐口１６ａには排気ダンパ１８が配設され、必要に応じて処理排ガス１９として排ガス処理工程等の後続工程（図示せず）に送出するように構成されている。

一対の第２の冷却器８、第３の冷却器９、デミスタ１０、及び出口フィルタ１１の下端には、それぞれ生成されて分離された水溶性溶剤の溶解水２４を溶剤回収ガス経路３の外部に流出させる流出管２０ａ〜２０ｅが垂下され、かつそれぞれの下部に水封部２１ａ〜２１ｅが配設されている。各流出管２０ａ〜２０ｅはそれぞれの水封部２１ａ〜２１ｅを介して回収管２２に接続されている。回収管２２は、溶解水２４が自然流下するように若干傾斜して配管され、その下方側の先端が回収タンク２３の上部に接続され、溶解水２４を回収タンク２３内に貯留するように構成されている。水封部２１ａ〜２１ｅは、Ｕ字管部に水が溜められていて、溶解水２４を円滑に流出させながら、溶剤回収ガス経路３内と外部の気密を確保するように構成されている。

回収タンク２３は入口部５の近傍の床面上に設置され、入口部５と回収タンク２３との間が細いエア抜き管２５にて連通され、回収タンク２３内に溶解水２４（図２参照）が貯留されるのに伴って内部の空気を入口部５に逃がすように構成されている。これによって、回収タンク２３内で溶解水２４から極微量であっても蒸発した水溶性溶液が、外部に漏れ出すことなく排気ガス２に混入されるようにしている。また、入口部５と回収タンク２３との間に圧力差指示計２６が配設されている。この圧力差指示計２６は、圧力差に対応した検出信号を制御部等に送信して指示メータに表示させるように構成されたものが好適であるが、単に検出した圧力差をメータ表示するものでもよい。

具体的には、図２に示すように、回収管２２は例えば外径４０ｍｍ程度の金属管にて構成され、その先端が回収タンク２３の上面に設けられたＬ字接続管２３ａに接続されている。また、エア抜き管２５は例えば直径６ｍｍ程度の細い管にて構成され、その両端が入口部５の側面に設けられた接続部５ｂと回収タンク２３の上面に設けられた接続部２３ｂに接続されている。また、圧力差指示計２６の両ガス圧導入口に接続された導通管２６ａ、２６ｂがそれぞれ入口部５の側面に設けられた接続部５ｃと回収タンク２３の上面に設けられた接続部２３ｃに接続されている。

以上の構成において、排気ファン１２を作動させると、塗工機から排気ガス２が吸引されて溶剤回収ガス経路３の入口部５に流入し、入口フィルタ６を介して第１の冷却器７、第２の冷却器８、第３の冷却器９を順次通って段階的により低温に冷却される。詳しくは、第１の冷却器７で、高温の排気ガス２がガス還流管１３を通して導入された、冷却されて低温となっている排気ガス２と熱交換することで、排気ガス２中の水溶性溶媒や水が凝縮する温度の手前の温度までまず冷却され、次に第２の冷却器８で、排気ガス２が例えば２５℃程度の冷却水と熱交換することで、水溶性溶媒や水が凝縮する温度以下に冷却されて排気ガス２中の水溶性溶媒や水の一部が凝縮され、凝縮した水に凝縮した水溶性溶媒が溶解した溶解水２４が生成されて排気ガス２から分離され、次に第３の冷却器９で、例えば１０℃程度のさらに低温の冷却水と熱交換して冷却されることで、その温度での水溶性溶媒の蒸気圧濃度が後続工程で支障とならない程度の濃度になるまで、排気ガス２中の水溶性溶媒及び水が凝縮され、生成された溶解水２４が排気ガス２から分離される。次に、排気ガス２がデミスタ１０及び出口フィルタ１１を通過することで、排気ガス２の気流中に浮遊している溶解水２４の微細な水滴が捕集されて排気ガス２から分離除去される。その後、冷却されて低温となった排気ガス２は、上記のようにガス還流管１３を介して第１の冷却器７を通った後塗工機に送られる。

第２の冷却器８、第３の冷却器９、デミスタ１０及び出口フィルタ１１で凝縮されて排気ガス２から分離された溶解水２４は、それぞれの容器内から流出管２０ａ〜２０ｅを通って流下し、水封部２１ａ〜２１ｅを介して溶剤回収ガス経路３内の気密を維持した状態で回収管２２に流出し、回収タンク２３内に逐次貯留される。回収タンク２３内に貯留された溶解液は、水溶性溶媒として再利用に供される。

ここで、回収タンク２３内は細いエア抜き管２５にて溶剤回収ガス経路３の入口部５と連通されているため、回収タンク２３内の溶解液２４の貯留量が変化してもその内圧は入口部５の圧力にほぼ等しい一定圧に維持され、また回収タンク２３と水封部２１ａ〜２１ｅの間の回収管２２内の圧力も同じである。一方、排気ファン１２の作動状態で、溶剤回収ガス経路３の各部位の圧力は、図３に示すように、入口部５から排気ファン１２に向けて段階的に順次低下している。この各部位の圧力値は、排気ファン１２の作動状態、すなわち処理風量によって当然変化するため、事前に処理風量別に圧力変化を測定し、予め処理風量別に各部位の圧力値をテーブル化して制御部等に格納しておくのが好適である。

かくして、各水封部２１ａ〜２１ｅが全て適切に機能している状態では、圧力差指示計２６による溶剤回収ガス経路３の入口部５と回収タンク２３内の圧力差はほぼゼロとなるので、圧力差指示計２６により検出される圧力差がゼロであれば、各水封部２１ａ〜２１ｅが正常状態であることを確認できる。一方、稼動停止中の蒸発や異常な圧力変動の影響で、何れかの水封部２１ａ〜２１ｅが破れていると、稼動中に溶剤回収ガス経路３における当該水封部２１ａ〜２１ｅが配置されている部位の負圧が回収管２２を通して回収タンク２３内に伝播するため、圧力差指示計２６により圧力差が検出され、かつその圧力差の大きさによって、どの部位の水封部２１ａ〜２１ｅが破れているのかを検知することができる。したがって、各水封部２１ａ〜２１ｅ一々目視にて点検しに行かなくても、簡単にかつ稼働中に常時検出することができ、その後のメンテナンスを容易かつ作業性良く行うことができる。

なお、上記実施形態では、溶剤回収ガス経路３の入口部５と回収タンク２３内の間に圧力差を精度良く検出できる圧力差指示計２６を配置したが、何れかの水封部２１ａ〜２１ｅが破れたことを検知するだけで良ければ、溶剤回収ガス経路３の入口部５と回収タンク２３内との間に圧力差が生じたときにそれを検出する差圧検出手段を設ければ良い。例えば、エア抜き管２５に動圧検出器を配置し、回収タンク２３の溶解液２４の貯留量の増加に伴って流れるエア流に比して逆向きの過大なエア流を検出するようにしても良い。

本発明は、排気ガスを溶剤回収ガス経路に通して分離された溶液を水封部を介して流出させて回収タンクに貯留するようにし、かつ溶剤回収ガス経路の入口部と回収タンク内との圧力差を差圧検出手段で検出するようにしたので、水封部の状態を目視にて点検しに行かなくても簡単にかつ稼働中に常時確認することができるため、排気ガスからの水溶性溶剤の回収装置に好適に利用できる。

本発明の一実施形態の水溶性溶剤の回収装置の全体概略構成図。同実施形態における要部の詳細構成を示す斜視図。同実施形態の溶剤回収ガス経路における各部位の圧力状態の説明図。

符号の説明

１水溶性溶剤の回収装置
２排気ガス
３溶剤回収ガス経路
５入口部
７第１の冷却器
８第２の冷却器
９第３の冷却器
１０デミスタ
１２排気ファン
２１ａ〜２１ｅ水封部
２２回収管
２３回収タンク
２４溶解水
２６圧力差指示計（差圧検出手段）

Claims

溶剤回収ガス経路と、溶剤の気化物を含む排気ガスを前記溶剤回収ガス経路に吸引する排気ファンと、回収した溶剤を前記溶剤回収ガス経路の外部に流出させる水封部と、前記水封部に回収管を介して連通されるとともに前記回収管より径の小さいエア抜き管を有して流出した溶剤を貯留する回収タンクと、前記溶剤回収ガス経路の入口部と前記回収タンク内の圧力差を検出する差圧検出手段を備え、前記排気ガスは水と水より沸点の高い水溶性溶剤の気化物を含み、前記溶剤回収ガス経路には少なくとも１又は複数の冷却器が配設され、前記冷却器で冷却・凝縮されて生成した水溶性溶剤の溶解水を前記水封部を介して外部に流出させることを特徴とする溶剤の回収装置。
エア抜き管を溶剤回収ガス経路の入口部と回収タンク内とを連通するように配設したことを特徴とする請求項１記載の溶剤の回収装置。
差圧検出手段は、溶剤回収ガス経路の入口部と回収タンク内の間に配置した圧力差指示計からなることを特徴とする請求項１又は２記載の溶剤の回収装置。