JP5152422B2 - Organic solvent-containing gas treatment system - Google Patents
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Description
本発明は、揮発性有機溶剤(Volatile Organic Compound)を含むガス、いわゆるVOC含有ガスを低ランニングコストで処理するための有機溶剤含有ガス処理システムに関するものである。 The present invention relates to an organic solvent-containing gas treatment system for treating a gas containing a volatile organic solvent, that is, a so-called VOC-containing gas at a low running cost.
塗装工場、印刷工場、フィルムのラミネート工場などではトルエン、イソプロピルアルコール(IPA)、キシレン、メチルエチルケトン(MEK)、酢酸エチルなどの揮発性有機化合物(VOC)を使用しており、蒸発した上記VOCが工場内の空間に拡散し浮遊すると人体に悪影響を与える。また、VOC含有ガスが処理されることなく大気に放出されると、環境を汚染することになる。 Volatile organic compounds (VOC) such as toluene, isopropyl alcohol (IPA), xylene, methyl ethyl ketone (MEK), and ethyl acetate are used in paint factories, printing factories, and film laminating factories. If it diffuses and floats in the inner space, it will adversely affect the human body. Moreover, if the VOC-containing gas is released into the atmosphere without being treated, the environment will be polluted.
そこで、大気汚染防止の観点から、規制対象となる工場ではVOCの排出基準が設けられ、その排出基準を守ることが義務付けされている。 Therefore, from the viewpoint of preventing air pollution, VOC emission standards are set in regulated plants, and it is obliged to observe the emission standards.
VOC含有ガスを分解または除去するガス浄化方法としては、例えばVOC含有ガスを直接、バーナーなどで燃焼する直接燃焼方式、触媒により酸化分解する触媒燃焼方式、蓄熱材で予熱して燃焼させる蓄熱燃焼方式などが知られているが、燃焼時に発生するエネルギーを有効に利用して処理コストを低減させることができる処理システムが要望され、そのためのシステムとしてマイクロガスタービンを用いたVOC含有ガス処理システムが実用化されている。 Examples of gas purification methods for decomposing or removing VOC-containing gas include, for example, a direct combustion method in which VOC-containing gas is directly burned by a burner, a catalytic combustion method in which oxidative decomposition is performed by a catalyst, and a regenerative combustion method in which heat is preheated and burned with a heat storage material However, there is a demand for a processing system that can effectively reduce the processing cost by effectively using the energy generated during combustion, and a VOC-containing gas processing system using a micro gas turbine is practically used for this purpose. It has become.
図14は、マイクロガスタービンを用いた一般的なVOC含有ガス処理システム50を示したものである。
FIG. 14 shows a general VOC-containing
同図に示す処理システム50は、低濃度VOC含有ガスを原ガス供給管51から濃縮装置52の吸着領域に導入し、この濃縮装置52内の吸着剤によりVOCを取り除き、浄化された空気を浄化空気送出管53から大気に放出するようになっている。
The
濃縮装置52は円筒形をなしており、中心軸54まわりに回転することにより吸着剤は吸着領域と脱着領域を交互に通過するようになっている。
The concentrating
脱着領域では脱着用配管55を介して高温の脱着用空気が吸着剤に吹き付けられ、吸着剤に吸着されているVOCが脱着される。このとき、上記原ガス供給管51から供給される空気よりも少ない風量で脱着が行われることにより、VOC濃度が高められ、ガス排出配管56から送り出される。
In the desorption region, high-temperature desorption air is blown to the adsorbent via the
送り出されたVOC含有ガスは燃焼用ガスとしてマイクロガスタービン57に送られ、圧縮機57aで圧縮され、再生器57bにてタービン57cより排出される排ガスと熱交換され、燃焼室57dに送られる。
The sent VOC-containing gas is sent to the
燃焼室57dでは燃焼用ガスと燃料とを混合した混合ガスを燃焼させ、その燃焼ガスでタービン57cを回転させ、そのタービン57cに接続された発電機58を駆動させることにより発電を行なう(例えば特許文献1参照)。
In the
上記濃縮装置52から排出されるVOC含有ガスは高温空気によって脱着されていることからそのままマイクロガスタービン57に送ることができず、一端、冷却装置59を介して、マイクロガスタービン57を定格出力で運転するのに適した温度まで下げることが望ましい。
Since the VOC-containing gas discharged from the
例えば燃焼用ガス温度が25℃で定格出力285kWが得られるマイクロガスタービン57の場合、燃焼用ガス温度が30℃に上昇すると20kW出力が低下し、35℃に上昇すると40kW出力が低下し、さらに70℃まで上昇すると必要な出力が得られなくなる。
For example, in the case of the
したがって、マイクロガスタービン57を用いた従来のVOC含有ガス処理システムでは冷却装置59が必須の構成となるが、この冷却装置59で多量に消費される冷却水はランニングコストを増加させている要因となっている。
Therefore, in the conventional VOC-containing gas processing system using the
また、マイクロガスタービン57に供給できる燃焼用ガスの風量は限られているのに対し、工場で発生し処理しなければならないVOC含有ガスは大量にある。それゆえ、VOC含有ガスを確実に処理できるようにするには処理システムが大型化するという問題もある。
Further, while the amount of combustion gas that can be supplied to the
本発明は、従来のVOC含有ガス処理システムにおける課題を考慮してなされたものであり、低ランニングコストでVOC含有ガスを処理し省エネルギー化を図ることのできる有機溶剤含有ガス処理システムを提供するものである。 The present invention has been made in view of the problems in the conventional VOC-containing gas processing system, and provides an organic solvent-containing gas processing system capable of processing VOC-containing gas at low running cost and saving energy. It is.
本発明の有機溶剤含有ガス処理システムは、筒状吸着体をその筒軸まわりに回転させ、吸着部を通過する吸着体に低濃度の揮発性有機溶剤を含むガス中の有機溶剤を吸着させ、脱着部を通過する有機溶剤を吸着した吸着体に脱着用空気を吹き付けることにより濃縮された脱着ガスを排出する濃縮装置と、
圧縮機と、この圧縮機によって圧縮された上記脱着ガスに燃料を混合して燃焼させる燃焼器と、この燃焼器によって発生する燃焼ガスにより駆動するタービンとを有するマイクロガスタービンと、
上記脱着ガスの一部を上記圧縮機に供給するための圧縮機用供給路と、
上記脱着ガスの残部を上記脱着部の上流側に帰還させるための脱着部用帰還路とを備え、
上記脱着部の出口部が、上記筒状吸着体の回転方向において、温度が低い脱着ガスを上記圧縮機用供給路に案内するように区画された第1領域と、温度が高い脱着ガスを上記脱着部用帰還路に案内するように区画された第2領域とに分割されていることを要旨とする。
The organic solvent-containing gas treatment system of the present invention rotates a cylindrical adsorbent around its cylinder axis, adsorbs an organic solvent in a gas containing a low-concentration volatile organic solvent to an adsorbent passing through an adsorbing portion, A concentrator that discharges the desorbed gas concentrated by blowing desorption air onto the adsorbent that has adsorbed the organic solvent that passes through the desorption section;
A micro gas turbine having a compressor, a combustor that mixes and burns fuel with the desorption gas compressed by the compressor, and a turbine that is driven by the combustion gas generated by the combustor;
A compressor supply path for supplying a part of the desorption gas to the compressor;
A desorption part return path for returning the remainder of the desorption gas to the upstream side of the desorption part,
The outlet portion of the desorption portion includes a first region partitioned so as to guide the desorption gas having a low temperature to the supply path for the compressor in the rotation direction of the cylindrical adsorbent, and the desorption gas having a high temperature as described above. The gist is that it is divided into a second region partitioned so as to guide the return path for the detachable part.
本発明において、温度が低い(または高い)とは、単一の領域(分割されていない)で構成されている脱着出口部における平均脱着出口温度に比べて低い(または高い)意味である。 In the present invention, the low temperature (or high) means that the temperature is low (or high) as compared to the average desorption outlet temperature in the desorption outlet portion constituted by a single region (not divided).
本発明において、上記圧縮機用供給路に、脱着ガスを冷却する冷却装置を介設することができる。 In the present invention, a cooling device for cooling the desorption gas can be interposed in the compressor supply path.
また、上記マイクロガスタービンから排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラを備えることができる。 Moreover, the exhaust heat recovery boiler which collect | recovers the heat | fever of the waste gas discharged | emitted from the said micro gas turbine can be provided.
また、上記排熱回収ボイラで発生した蒸気を脱着用空気と熱交換することにより脱着用空気を加熱する熱交換器を備えることができる。 Moreover, the heat exchanger which heats the desorption air by heat-exchanging the vapor | steam which generate | occur | produced in the said waste heat recovery boiler with the desorption air can be provided.
本発明によれば、低ランニングコストでVOC含有ガスを処理し省エネルギー化を図ることのできる有機溶剤含有ガス処理システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the organic solvent containing gas processing system which can process VOC containing gas by low running cost and can aim at energy saving can be provided.
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を説明する。
1. 濃縮装置の原理
図1は本発明の有機溶剤含有ガス濃縮装置(以下、濃縮装置と略称する)の原理を示したものである。
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
1. Principle of Concentrator FIG. 1 shows the principle of an organic solvent-containing gas concentrator (hereinafter abbreviated as a concentrator) of the present invention.
同図において、大風量・低濃度のVOC含有ガス中の有機溶剤を吸着するための濃縮装置1は、中心軸2まわりに回転可能な円筒形のケース3を有しており、このケース3内にVOCを吸着するためのハニカム構造(連通路を中心軸方向に向けている)からなる吸着剤4が収納され全体として筒状吸着体を構成している。
In the figure, a concentrating device 1 for adsorbing an organic solvent in a VOC-containing gas having a large air volume and a low concentration has a cylindrical case 3 that can rotate around a
なお、吸着剤4はVOC含有ガスの成分に応じて活性炭素繊維やゼオライトペーパー等が適宜選択される。
The
筒状吸着体が回転する移動経路上には吸着部1aと脱着部1bが区画されており、吸着剤(吸着体)4がそれら吸着部1aと脱着部1bとを交互に通過するようになっている。
An
上記吸着部1aには、例えば工場内で発生したVOC含有ガスを導入するためのVOC含有ガス供給管5と、濃縮装置1の吸着剤4によって浄化された清浄空気を工場へ送り出すための浄化空気送出管6が設けられている。
In the
また、脱着部1bには、VOCを吸着した吸着剤4に対し例えば180℃の高温乾燥空気、すなわち脱着用加熱空気を吹き付けるための脱着用空気供給管7が設けられており、脱着用加熱空気の風量がVOC含有ガスの風量の1/2〜1/30程度に設定されていることにより脱着されるガスが濃縮されるようになっている。
Moreover, the desorption part 1b is provided with a desorption
脱着出口部1cには、筒状回転体の回転方向において、第1管路8と第2管路9がそれぞれ設けられ、第1管路8は脱着部1bにおける処理初期領域(第1領域)から引き出され、第2管路9は脱着部1bにおける処理後期領域(第2領域)から引き出されている。
次に、脱着出口部1cを複数の領域に分割する目的について説明する。
The
Next, the purpose of dividing the
2. 濃縮装置の特性
図2(a)は図1に示した濃縮装置1について、脱着部1cにおける脱着入口温度と脱着出口温度と濃度とを計測したグラフであり、同図(b)は計測した各測定値を示している。
2. Characteristics of the concentration device Fig. 2 (a) is a graph showing the desorption inlet temperature, desorption outlet temperature and concentration in the
なお、上記濃縮装置1の吸着部にはVOC含有ガス(MEK、トルエン、MIBK他)を2450ppmCH4導入し、脱着部には180℃の脱着用加熱空気を導入した。
In addition, 2450 ppm CH 4 of VOC-containing gas (MEK, toluene, MIBK, etc.) was introduced into the adsorption part of the
また、図2(a)において、横軸は経過時間(%)を、左側縦軸は温度(℃)を、右側縦軸はガス濃度(ppmCH4)をそれぞれ示している。また、上記経過時間とは、筒状吸着体が脱着部1bの始点(ゼロ%)に到着した時から脱着部1bの終了点(100%)に移動するまでの時間を表しており、脱着部1bにおける円周方向吸着位置を示している。 In FIG. 2A, the horizontal axis represents elapsed time (%), the left vertical axis represents temperature (° C.), and the right vertical axis represents gas concentration (ppmCH 4 ). The elapsed time represents the time from when the cylindrical adsorbent arrives at the start point (zero%) of the desorption part 1b to the end point (100%) of the desorption part 1b. The circumferential suction position at 1b is shown.
脱着用加熱空気が180℃で導入されると、脱着出口温度は遅れ(経過時間約30%)を伴って上昇し始め、経過時間が100%になると脱着入口温度と同様に概ね180℃となる。 When the desorption heating air is introduced at 180 ° C., the desorption outlet temperature starts to rise with a delay (elapsed time of about 30%), and when the elapsed time reaches 100%, it becomes approximately 180 ° C., similar to the desorption inlet temperature. .
一方、脱着部1bから脱着された脱着ガスの濃度は、脱着出口温度の上昇につれて上昇し、経過時間50%で概ねピークとなり、以降減少する。 On the other hand, the concentration of the desorption gas desorbed from the desorption section 1b increases as the desorption outlet temperature rises, and generally peaks at an elapsed time of 50% and then decreases.
次に、脱着出口部1cを複数の領域(本実施形態では第1および第2領域)に分割した場合の風量、脱着出口温度、脱着出口濃度を測定した結果を表1に示す。
Next, Table 1 shows the measurement results of the air volume, the desorption outlet temperature, and the desorption outlet concentration when the
表1から分かるように、脱着出口部1cの面積比率を変えて第1および第2領域に分割すると、パターン1の第1領域からは温度が低く且つ濃縮も低い脱着ガスが得られ、第2領域からは温度が高く濃度も高い脱着ガスが得られる。
As can be seen from Table 1, when the area ratio of the
また、パターン2の第1領域からは温度が低く比較的濃度が高い脱着ガスが得られ、第2領域からは温度が高く濃度も高い脱着ガスが得られる。
Further, a desorption gas having a low temperature and a relatively high concentration is obtained from the first region of the
さらにまた、パターン3の第1領域からは温度が高く且つ濃度も高い脱着ガスが得られ、第2領域からは温度が高く濃度が比較的高い脱着ガスが得られる。 Furthermore, a desorption gas having a high temperature and a high concentration is obtained from the first region of the pattern 3, and a desorption gas having a high temperature and a relatively high concentration is obtained from the second region.
なお、比較のため、ディスクロータ式の濃縮装置60(図10参照)を比較例として示した。なお、脱着出口温度および濃度は平均値であり、風量は200Nm3/minである。 For comparison, a disk rotor type concentrator 60 (see FIG. 10) is shown as a comparative example. The desorption outlet temperature and concentration are average values, and the air volume is 200 Nm 3 / min.
パターン1〜3において、濃度が低い(または高い)とは、比較例の脱着部の平均脱着出口濃度に比べて低い(または高い)ことを意味する。 In patterns 1 to 3, the low concentration (or high) means that the concentration is low (or high) compared to the average desorption outlet concentration of the desorption portion of the comparative example.
上記したように、脱着部1bにおける脱着始点から脱着終了点までの範囲を第1領域と第2領域とに分割すれば、特性の異なる脱着ガスを選択的に得ることができる。 As described above, if the range from the desorption start point to the desorption end point in the desorption part 1b is divided into the first region and the second region, desorption gases having different characteristics can be selectively obtained.
本発明は、脱着出口部1cを複数に分割すれば、特性の異なる脱着ガスが得られることに着目し、その特性の異なる脱着ガスを用いた各種VOC含有ガス処理装置を具体化している。
The present invention focuses on the fact that desorption gas having different characteristics can be obtained if the
3. 濃縮装置における脱着出口部の構成
次に、脱着出口部1cの具体的な構成を、図3に示すディスクロータ式濃縮装置、図4に示すシリンダ式濃縮装置についてそれぞれ説明する。
3. Configuration of Desorption Outlet Portion in Concentrator Next, a specific configuration of the
3-1. ディスクロータ式濃縮装置
図3に示すディスクロータ式濃縮装置10は、ハニカム構造の筒状吸着体11を回転軸12まわりに回転させるように構成されており、VOC含有ガスが筒状吸着体11の一方から導入され、他方から浄化された清浄空気が取り出される。
3-1. Disc rotor type concentrator The disc
筒状吸着体11の両側にはダクト13および14が対向するようにして配置されており、脱着用加熱空気はダクト13からその筒状吸着体11に吹き付けられ、脱着ガスは他方のダクト14から排出されるようになっている。
上記ダクト14は、ダクト13に対向しているものの、ダクト13の外周側長さLa>ダクト14の外周側長さLbとなっている。
Although the
すなわち、破線で示した範囲14′についてダクト14の通路面積がダクト13の通路面積よりも小さく設定されている。
That is, the passage area of the
このように、上記LaとLbの比率を変えることにより、脱着領域を所望の第1領域と第2領域に分割することができる。 Thus, by changing the ratio of La and Lb, the desorption region can be divided into a desired first region and second region.
それにより、第1領域からの比較的温度の低い(比較例の脱着出口温度90℃に比べ)脱着ガスCは、図1に示した第1管路8に導くことができ、温度の高い脱着ガスDは第2管路9に導くことができる。
Thereby, the desorption gas C having a relatively low temperature from the first region (compared to the desorption outlet temperature of 90 ° C. in the comparative example) can be led to the
なお、図中矢印Aは筒状吸着体11の回転方向を示している。
In the figure, an arrow A indicates the direction of rotation of the
3-2. シリンダ式濃縮装置
図4はシリンダ式濃縮装置20の構成を示したものであり、同図(a)は全体の構成を示す外観図、同図(b)は脱着出口部を拡大して示したものである。
3-2. Cylinder type concentrator Fig. 4 shows the configuration of the
濃縮装置20は、垂直軸V.Aまわりに回転可能な円筒形の吸着剤21を有し、VOC含有ガスは吸着剤21の外周側からその中心に向けて導入され、浄化された清浄空気は吸着剤21内側の空間から取り出される。
The
VOCを吸着した吸着剤21に対し、脱着用加熱空気はその吸着剤21を挟むようにして配置された一方のダクト、すなわち脱着用空気供給管22から吸着剤21に吹き付けられ、VOCを含有している脱着ガスは他方のダクト、すなわち、脱着出口部23から排出されるようになっている。
With respect to the adsorbent 21 that has adsorbed the VOC, the desorption heated air is blown to the adsorbent 21 from one duct arranged so as to sandwich the adsorbent 21, that is, the desorption
図4(b)において、上記脱着出口部23は吸着剤21の脱着領域出口部を区画するようにして垂直方向に設けられるダクト部23aと、このダクト部23aの下部から水平方向に分岐して設けられる第1管路23bおよび第2管路23cを備えている。
In FIG. 4 (b), the
ダクト部23a内には、脱着領域出口部を複数の領域に分割(実施形態では2分割)するための仕切板23dが垂直方向に設けられている。この仕切板23dにはガイド溝23eを通して軸23fが突設されており、この軸23fにはナット23gを締め付けることができるようになっている。それにより、ナット23gを緩めて左右方向(矢印B方向)に移動させ、移動させた位置でナット23gを締め付ければ、仕切板23dを所望の位置で固定することができ、脱着領域の出口部を任意の比率で第1領域、第2領域にそれぞれ分割することができるようになっている。
In the duct portion 23a, a
また、仕切板23dを境として第1領域は第1管路23bに連通し、第2領域は第2管路23cに連通している。それにより、脱着領域からの脱着ガスは二つの管路23b,23cに分岐され、脱着ガスCおよび脱着ガスDとして取り出されるようになっている。
The first region communicates with the
上記第1領域からの脱着ガスCは図1に示した第1管路8に導くことができ、脱着ガスDは同じく第2管路9に導くことができる。
The desorption gas C from the first region can be led to the
4. VOC含有ガス処理システム
4-1. 第一の処理システム
図5は上記濃縮装置を用いたVOC含有ガス処理システム30の第一実施形態を示したものである。なお、以下の説明において、図1と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
4. VOC-containing gas treatment system
4-1. First Treatment System FIG. 5 shows a first embodiment of a VOC-containing
なお、同図に示す濃縮装置1の脱着出口部は、表1のパターン1に示した第1領域と第2領域に分割されている。また、説明の便宜上、第1領域からの脱着ガス温度を40℃、第2領域からの脱着ガス温度を130℃とする。 In addition, the desorption outlet part of the concentration apparatus 1 shown to the same figure is divided | segmented into the 1st area | region shown in the pattern 1 of Table 1, and the 2nd area | region. For convenience of explanation, the desorption gas temperature from the first region is 40 ° C., and the desorption gas temperature from the second region is 130 ° C.
第1領域は、比較例(単一領域)の濃縮装置の脱着領域に比べ、脱着出口温度が低く(90℃→40℃)、濃度も低い(7,430→2,800ppmCH4)。したがって、吸着部用帰還路としての第1管路8を介してVOC含有ガス供給管5に戻し、再度、原ガスとして利用するか、あるいは脱着用空気供給管7に戻して利用する。
The first region has a lower desorption outlet temperature (90 ° C. → 40 ° C.) and a lower concentration (7,430 → 2,800 ppm CH 4 ) than the desorption region of the concentrator of the comparative example (single region). Therefore, the VOC-containing
脱着初期では吸着体が十分に加熱されておらず、脱着濃度が極めて低い。したがって、この脱着効率の悪い脱着ガスCは再度、吸着処理に供給する。また、それによって燃焼装置31に供給する脱着ガスの流量が過剰にならないように調節することができる。
In the initial stage of desorption, the adsorbent is not sufficiently heated and the desorption concentration is extremely low. Therefore, the desorption gas C having a low desorption efficiency is supplied again to the adsorption process. Moreover, it can adjust so that the flow volume of the desorption gas supplied to the
一方、第2領域から排出される、温度が高く(130℃)濃度も高い(10,750ppmCH4)脱着ガスDは燃焼装置用供給路としての第2管路9を介して燃焼装置31に供給され、VOCは酸化分解される。
On the other hand, the desorption gas D discharged from the second region and having a high temperature (130 ° C.) and a high concentration (10,750 ppm CH 4 ) is supplied to the
上記脱着ガスDは、比較例の濃縮装置から排出される脱着ガスの温度(90℃)に比べ、高温であるため、燃料の節約を図ることができる。 Since the desorption gas D is at a higher temperature than the temperature (90 ° C.) of the desorption gas discharged from the concentration device of the comparative example, fuel can be saved.
なお、上記燃焼装置31としては、直接燃焼装置や触媒酸化装置を使用することができる。
As the
直接燃焼装置は、可燃ガスを直接火炎に接触させ、700〜850℃の高温雰囲気に所定時間滞留させて酸化分解させるものであり、触媒酸化装置は、可燃性ガスを200〜350℃程度に予熱し、触媒に通すことにより酸化分解するものであり、いずれも公知の装置である。 The direct combustion device directly contacts the combustible gas with the flame and oxidizes and decomposes it in a high temperature atmosphere of 700 to 850 ° C. for a predetermined time. The catalytic oxidation device preheats the combustible gas to about 200 to 350 ° C. However, they are oxidatively decomposed by passing through a catalyst, both of which are known devices.
上記燃焼装置31の燃焼によって生じた排ガスは熱交換器32に導入され、脱着用空気を加熱するための熱交換に供せされる。
The exhaust gas generated by the combustion of the
比較例の濃縮装置60(図10参照)を用いてVOC含有ガスを燃焼させる場合、図11に示すように、平均された脱着出口温度の脱着ガス、すなわち、第2領域の脱着出口温度(130℃)よりも低い脱着出口温度(90℃)で脱着ガスが燃焼装置61に供給されるため、燃料節約効果は見込めない。
なお、図11中、62は熱交換器を示している。
When the VOC-containing gas is burned using the concentrator 60 (see FIG. 10) of the comparative example, as shown in FIG. 11, the desorption gas with the average desorption outlet temperature, that is, the desorption outlet temperature (130 of the second region). Since the desorption gas is supplied to the
In FIG. 11,
4-2. 第二の処理システム
図6は上記濃縮装置1を用いたVOC含有ガス処理システムの第二実施形態を示したものである。なお、図5と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
4-2. Second Treatment System FIG. 6 shows a second embodiment of the VOC-containing gas treatment system using the concentrator 1. Note that the same components as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
なお、図6に示す濃縮装置1の脱着出口部も、表1のパターン3に示した第1領域と第2領域に分割されている。また、説明の便宜上、第1領域からの脱着ガス温度を70℃、第2領域からの脱着ガス温度を160℃とする。 6 is also divided into a first region and a second region shown in pattern 3 of Table 1. For convenience of explanation, the desorption gas temperature from the first region is 70 ° C., and the desorption gas temperature from the second region is 160 ° C.
処理システム40は、濃縮装置1の第1領域から排出された脱着ガスCを冷却するガスクーラ(冷却装置)33と、このガスクーラ33によって冷却されたVOC含有ガスと燃料とを混合した混合ガスを燃焼させて動力を発生するマイクロガスタービン34と、このマイクロガスタービン34から排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラ35とを備えている。
The
詳しくは、脱着ガスCは圧縮機用供給路としての第1管路8を介してガスクーラ33に供給され、マイクロガスタービン34の稼働に適した温度である40℃まで下げられる。
Specifically, the desorption gas C is supplied to the
一方、脱着ガスDは脱着部用帰還路としての第2管路9を介して脱着部上流側に戻される。
On the other hand, the desorption gas D is returned to the desorption section upstream side via the
図12に示すように、濃縮装置60とマイクロガスタービン64とを組み合わせた一般的な処理システムでは、濃縮装置60から排出されるVOC含有ガスを一旦、ガスクーラ63で冷却した後、マイクロガスタービン64に導入し、マイクロガスタービン64で発生した燃焼熱を排熱回収ボイラ65で回収するが、濃縮装置60の脱着出口温度は略90℃まで上昇しているため、この高温の脱着ガスを、ガスクーラ63によってマイクロガスタービンの運転に適した温度40℃まで冷却する必要がある。したがって降温すべき温度差ΔTは50℃となる。
As shown in FIG. 12, in a general processing system in which the
一方、本発明の処理システム40によれば、濃縮装置1の第1領域における脱着出口温度は70℃であるため、降温すべき温度差ΔTは30℃となる。すなわち、両温度の差分20℃についてランニングコストの削減が見込まれる。
On the other hand, according to the
詳しくは、上記温度の差分によって節約される冷却水の量は7m3/hとなり、金額に換算すると、年間、約5百万円のランニングコストの削減が見込まれる。同時に、節約される冷却媒体としてLNGの使用量は4m3/hとなり、年間2百万円のランニングコストの削減が見込まれる。 Specifically, the amount of cooling water saved by the temperature difference is 7 m 3 / h. When converted into money, the running cost is expected to be reduced by about 5 million yen per year. At the same time, the amount of LNG used as a cooling medium to be saved is 4 m 3 / h, and a running cost reduction of 2 million yen per year is expected.
ただし、冷却水の単価を70円/m3、LNGの単価を70円/Nm3、処理システムの年間稼働を8,000時間とした場合。 However, when the unit price of cooling water is 70 yen / m 3 , the unit price of LNG is 70 yen / Nm 3 , and the annual operation of the treatment system is 8,000 hours.
4-3. 第三の処理システム
図7は上記濃縮装置1を用いたVOC含有ガス処理システムの第三実施形態を示したものである。
4-3. Third Processing System FIG. 7 shows a third embodiment of the VOC-containing gas processing system using the concentrator 1.
なお、同図に示す濃縮装置1の脱着出口部も、表1のパターン3に示した第1領域と第2領域に分割されている。 In addition, the desorption outlet part of the concentration apparatus 1 shown to the same figure is also divided | segmented into the 1st area | region shown in the pattern 3 of Table 1, and the 2nd area | region.
この処理システム50では図6に示した処理システム40と同様に、濃縮装置1の第1領域から排出された脱着ガスCを冷却するガスクーラ33と、このガスクーラ33によって冷却されたVOC含有ガスと燃料とを混合した混合ガスを燃焼させて動力を発生するマイクロガスタービン34と、このマイクロガスタービン34から排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラ35とを備えている。
In this
脱着ガスCが圧縮機用供給路としての第1管路8を介してガスクーラ33に供給され、マイクロガスタービン34の稼働に適した温度である40℃まで降温される点は図6に示した構成と同じであり、脱着ガスDは燃焼装置31に供給されて燃焼される。それにより、比較的温度の低い脱着ガスCはランニングコストを削減しつつマイクロガスタービン34に供給され、また、温度の高い(160℃)脱着ガスDは燃焼装置用供給路としての第2管路9を介して燃焼装置31に供給されて燃焼を補助するため、それぞれの脱着ガスを効率良く利用することが可能になる。
The point where the desorption gas C is supplied to the
なお、上記燃焼装置31で生じた排ガスは熱交換器32に導入され、脱着用空気を加熱するための熱交換に供せされる。
The exhaust gas generated in the
因みに、図13に示すように、濃縮装置60とマイクロガスタービン64と燃焼装置61とを組み合わせた一般的な処理システムでは、90℃の脱着ガスのうち、一部をマイクロガスタービン64に供給し、マイクロガスタービン64で処理しきれない脱着ガスを燃焼装置61に供給するものであるため、マイクロガスタービン64の燃焼に適した温度まで脱着ガスを冷却する過程でロスが発生し、さらに、燃焼装置61に供給する脱着ガスとしては温度が低すぎるため燃焼節約効果を期待することができない。
Incidentally, as shown in FIG. 13, in a general processing system in which the concentrating
4-4. 第四の処理システム
図8は濃縮装置を複数配置したVOC含有ガス処理システムの第四実施形態を示したものである。
4-4. Fourth Treatment System FIG. 8 shows a fourth embodiment of a VOC-containing gas treatment system in which a plurality of concentrators are arranged.
VOC含有ガスの風量が例えば1000m3を超えるような場合、濃縮装置を2基配置し、VOC含有ガスの50%を第1濃縮装置1Aの吸着部に、残りの50%を第2濃縮装置1Bの吸着部に導入する。
When the air volume of the VOC-containing gas exceeds, for example, 1000 m 3 , two concentrating devices are arranged, 50% of the VOC-containing gas is used as the adsorption unit of the first concentrating
ただし、第1濃縮装置1Aは上記した脱着出口部が分割されているもの、第2濃縮装置1Bは脱着出口部が分割されていない従来の濃縮装置である。
However, the
脱着用加熱空気は分岐されて第1濃縮装置1Aの脱着部と第2濃縮装置1Bの脱着部にそれぞれ導入される。
The desorption heated air is branched and introduced into the desorption portion of the
第1濃縮装置1Aの脱着出口部における第1領域から排出された脱着ガスC1は圧縮機用供給路としての第1管路8を介してガスクーラ33に供給され、マイクロガスタービン34の稼働に適した温度である40℃まで降温される。一方、第2領域から排出された脱着ガスD1は燃焼装置用供給路としての第2管路9を介して燃焼装置31に供給される。
The desorption gas C1 discharged from the first region at the desorption outlet of the
また、第2濃縮装置1Bから排出された脱着ガスEは、合流路15を通じて脱着ガスD1と合流され燃焼装置31に供給される。すなわち、第1および第2濃縮装置1A,1Bから排出され、マイクロガスタービン34で処理しきれない余剰ガスは燃焼装置31で処理される。
Further, the desorption gas E discharged from the second concentrator 1 </ b> B is merged with the desorption gas D <b> 1 through the
上記濃縮装置を複数台配置する処理システムによれば、処理すべきVOC含有ガスの風量が大きくてもVOCを確実に吸着処理することができる。 According to the processing system in which a plurality of the concentrating devices are arranged, VOC can be reliably adsorbed even if the air volume of the VOC-containing gas to be processed is large.
5. 脱着ガスの濃度調整
図9は、脱着入口温度を一定とした場合の、吸着体回転数と濃縮装置の脱着性能との関係を示したものである。
5. Adjustment of Desorption Gas Concentration FIG. 9 shows the relationship between the adsorbent rotational speed and the desorption performance of the concentrator when the desorption inlet temperature is constant.
同図(a)〜(d)に示すように、吸着体回転数が遅くなるほど脱着出口温度すなわち脱着ガスの温度が高くなることがわかる。 As shown in FIGS. 4A to 4D, it can be seen that the desorption outlet temperature, that is, the temperature of the desorption gas increases as the adsorbent rotation speed decreases.
また、吸着体回転数が9rphおよび12rphでは処理後半で脱着ガス濃度が十分に低下しており(濃度特性F1およびF2参照)、すなわち脱着が完了していることから脱着性能が良い。 Further, when the adsorbent rotational speed is 9 rph and 12 rph, the desorption gas concentration is sufficiently lowered in the latter half of the treatment (see the concentration characteristics F1 and F2), that is, the desorption is completed, so that the desorption performance is good.
これに対し、吸着回転数が15rphまたは20rphでは脱着ガス濃度が十分に低下する前に脱着処理が終了しているため脱着性能が低いことになる(濃度特性F3およびF4参照)。 On the other hand, if the rotation speed of adsorption is 15 rph or 20 rph, the desorption performance is low since the desorption process is completed before the desorption gas concentration is sufficiently lowered (see concentration characteristics F3 and F4).
しかしながら、同図(a)〜(d)をわかるように、吸着体回転数を変化させると脱着ガス濃度のピークをシフトさせることができる。したがってこの点を利用すれば、脱着出口部を複数の領域に分割する場合において、その領域における脱着ガス濃度をコントロールすることが可能になる。 However, as can be seen from FIGS. 4A to 4D, the peak of the desorption gas concentration can be shifted by changing the adsorbent rotational speed. Therefore, if this point is utilized, when the desorption outlet is divided into a plurality of regions, the desorption gas concentration in that region can be controlled.
例えば、脱着出口部を第1領域と第2領域に二分割する場合に、比較的温度の低い第1領域内に脱着ガス濃度のピークをシフトさせたり、また、比較的温度の高い第2領域内に脱着ガス濃度のピークをシフトさせることが可能になる。 For example, when the desorption outlet is divided into a first region and a second region, the peak of the desorption gas concentration is shifted into the first region having a relatively low temperature, or the second region having a relatively high temperature. It is possible to shift the peak of the desorbed gas concentration.
したがって、脱着出口部を複数領域に分割し、吸着体の回転数を制御することにより、各領域から排出される脱着ガスの特性(温度、または温度と濃度)を、構築される処理システムに配置される要素(マイクロガスタービン、燃焼装置等)が効率良く稼働できるように調節することが可能になる。 Therefore, by dividing the desorption outlet into multiple areas and controlling the rotational speed of the adsorbent, the characteristics (temperature, or temperature and concentration) of the desorption gas discharged from each area are arranged in the constructed processing system. It is possible to adjust the elements to be operated (micro gas turbine, combustion device, etc.) so that they can operate efficiently.
1 濃縮装置
1a 吸着部
1b 脱着部
1c 脱着出口部
2 中心軸
3 ケース
4 吸着剤
5 VOC含有ガス供給管
6 浄化空気送出管
7 脱着用空気供給管
8 第1管路(圧縮機用供給路)
9 第2管路(脱着部用帰還路)
10 ディスクロータ式濃縮装置
11 筒状吸着体
12 回転軸
13 ダクト
14 ダクト
20 シリンダ式濃縮装置
21 吸着剤
22 脱着用空気供給管
23 脱着出口部
23a ダクト部
23b 第1管路
23c 第2管路
23d 仕切板
23e ガイド溝
23f 軸
23g ナット
30 VOC含有ガス処理システム
31 燃焼装置
32 熱交換器
33 ガスクーラ
34 マイクロガスタービン
35 排熱回収ボイラ
40 VOC含有ガス処理システム
60 濃縮装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
9 Second pipe (return path for desorption)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
圧縮機と、この圧縮機によって圧縮された上記脱着ガスに燃料を混合して燃焼させる燃焼器と、この燃焼器によって発生する燃焼ガスにより駆動するタービンとを有するマイクロガスタービンと、
上記脱着ガスの一部を上記圧縮機に供給するための圧縮機用供給路と、
上記脱着ガスの残部を上記脱着部の上流側に帰還させるための脱着部用帰還路とを備え、
上記脱着部の出口部が、上記筒状吸着体の回転方向において、温度が低い脱着ガスを上記圧縮機用供給路に案内するように区画された第1領域と、温度が高い脱着ガスを上記脱着部用帰還路に案内するように区画された第2領域とに分割されていることを特徴とする有機溶剤含有ガス処理システム。 Adsorption by rotating the cylindrical adsorber around its cylinder axis, adsorbing the organic solvent in the gas containing low-concentration volatile organic solvent to the adsorbent passing through the adsorbing part, and adsorbing the organic solvent passing through the desorbing part A concentrating device that discharges the desorbed gas concentrated by blowing desorption air on the body;
A micro gas turbine having a compressor, a combustor that mixes and burns fuel with the desorption gas compressed by the compressor, and a turbine that is driven by the combustion gas generated by the combustor;
A compressor supply path for supplying a part of the desorption gas to the compressor;
A desorption part return path for returning the remainder of the desorption gas to the upstream side of the desorption part,
The outlet portion of the desorption portion includes a first region partitioned so as to guide the desorption gas having a low temperature to the supply path for the compressor in the rotation direction of the cylindrical adsorbent, and the desorption gas having a high temperature as described above. An organic solvent-containing gas treatment system, wherein the organic solvent-containing gas treatment system is divided into a second region partitioned so as to be guided to the return path for the desorption part.
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