JP5243900B2 - 溶剤回収設備 - Google Patents

Description

本発明は電池生産に用いるＮＭＰ溶剤（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）などの溶剤蒸気を含む被処理ガスから含有溶剤蒸気を分離回収する溶剤回収設備に関する。
さらに詳しくは、冷却水を外気と気液接触させて放熱させる冷却塔を設け、
一次冷却器と前記冷却塔との間で一次冷却用熱媒としての前記冷却水を循環させる循環路、及び、二次冷却器と冷凍機との間で二次冷却用熱媒を循環させる循環路を設け、
溶剤蒸気を含む被処理ガスを前記一次冷却器で前記冷却塔からの供給冷却水と熱交換させて一次冷却し、かつ、この一次冷却後の被処理ガスを前記二次冷却器で前記冷却水よりも低温の前記冷凍機からの供給二次冷却用熱媒と熱交換させて二次冷却することで、被処理ガスの含有溶剤蒸気を凝縮させて被処理ガスから分離回収する冷却回収部を設けるとともに、
この冷却回収部での二次冷却後の被処理ガスを再熱用熱媒と熱交換させて加熱することで被処理ガスの相対湿度を低下させる再熱器、及び、この再熱器で加熱した被処理ガスに残存する溶剤蒸気を吸着剤に吸着させて被処理ガスから分離回収する吸着回収部を設けてある溶剤回収設備に関する。

この種の溶剤回収設備は、冷却回収部での冷却による溶剤蒸気の分離回収及びそれに続く吸着回収部での吸着による溶剤蒸気の分離回収により被処理ガスからの含有溶剤蒸気の分離回収度を高く確保し、また、再熱器での加熱（再熱）により被処理ガスの相対湿度を低下させることで吸着回収部での溶剤蒸気の吸着効率を高めるようにしたものである。

そして従来、この種の溶剤回収設備としては、図２に示す如く、一次冷却器８での一次冷却の前の被処理ガスＧを予冷用熱媒と熱交換させて予冷する予冷器７を設けるとともに、給気手段２により被処理ガス発生部１に供給する雰囲気調整用の給気ガスＡを予熱用熱媒と熱交換させて予熱する給気ガス予熱器２１を設け、この構成において、予冷器７と給気ガス予熱器２１と再熱器１１との三者にわたってその順に熱回収用の共通熱媒Ｎを循環させる熱回収用熱媒循環路２８′を設けた溶剤回収設備があった。

つまり、この従来設備では、予冷器７での被処理ガスＧとの熱交換で温度上昇した予冷用熱媒を予熱用熱媒として給気ガス予熱器２１に供給するとともに、給気ガス予熱器２１での給気ガスＡとの熱交換で温度低下した予熱用熱媒を再熱用熱媒として再熱器１１に供給し、かつ、再熱器１１での被処理ガスＧとの熱交換で更に温度低下した再熱用熱媒を予冷用熱媒として予冷器７に供給するといった形態で、上記の熱回収用熱媒循環路２８′に共通熱媒Ｎを循環させることにより、被処理ガス発生部１から送出される溶剤蒸気含有の高温の被処理ガスＧが保有する温熱を予冷器７において被処理ガスＧの予冷に伴い回収するとともに、この回収温熱を用いて給気ガス予熱器２１での給気ガスＡの予熱及び再熱器１１での被処理ガスＧの加熱を順次行なうようにし、これにより設備の省エネルギ化を図っている（この従来設備を示す適当な文献がない）。

なお、図２において１５ａは吸着回収部である。また、図２に付記した各部の温度値℃及び風量値ｍ3（Ｎ）／ｍｉｎは従来設備の各部におけるガス温度、ガス風量、熱媒温度等の一例を示すものである。

しかし（図２参照）、冷却回収部５において被処理ガスＧの含有溶剤蒸気を凝縮させて分離回収するには、被処理ガスＧ（厳密には溶剤蒸気）を溶剤沸点よりも低温に冷却する必要があるが、冷却水Ｗを外気と気液接触させて放熱させる冷却塔２３からの供給冷却水Ｗ（例えば夏場等では３２℃〜３７℃）を用いて被処理ガスＧを冷却する一次冷却器８での冷却量は極限られているため、上記の従来設備では、ＮＭＰ溶剤などの含有溶剤蒸気を十分に冷却凝縮させて分離回収するのに、一次冷却器８に続く二次冷却器１０での必要冷却量がかなり大きなものになり、この為、二次冷却器１０に供給する二次冷却用の低温熱媒Ｃ（即ち、冷水やブラインあるいは直膨式二次冷却器の場合には蒸発冷媒など）を生成する冷熱源機２５（冷凍機）に大容量のものを要し、設備コストや運転コストが高くつくとともに設備の省エネルギ化が制限される問題があった。

また、上記従来設備では、二次冷却器１０で被処理ガスＧを所定の低温度に冷却することにおいて、外気状態の変動による冷却水温度の変動など何らかの原因で一次冷却器８の出口における被処理ガスＧの温度が変動すると、それが二次冷却器１０の必要冷却量にも直接に影響して、その変動相当分だけ二次冷却器１０での冷却量（換言すれば、上記冷熱源機２５の出力）を変更することが必要になり、この為、上記冷熱源機２５の運転が非効率的なものになって、そのことからも運転コストの上昇や省エネルギ化の制限を招く、ないしは、上記冷熱源機２５の運転が不安定になって溶剤蒸気の分離回収に悪影響を及ぼすなどの問題もあった。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、上記従来設備に対する合理的な改良により上記の如き問題を効果的に解消する点にある。

本発明の第１特徴構成は溶剤回収設備に係り、その特徴は、
冷却水を外気と気液接触させて放熱させる冷却塔を設け、
一次冷却器と前記冷却塔との間で一次冷却用熱媒としての前記冷却水を循環させる循環路、及び、二次冷却器と冷凍機との間で二次冷却用熱媒を循環させる循環路を設け、
溶剤蒸気を含む被処理ガスを前記一次冷却器で前記冷却塔からの供給冷却水と熱交換させて一次冷却し、かつ、この一次冷却後の被処理ガスを前記二次冷却器で前記冷却水よりも低温の前記冷凍機からの供給二次冷却用熱媒と熱交換させて二次冷却することで、被処理ガスの含有溶剤蒸気を凝縮させて被処理ガスから分離回収する冷却回収部を設けるとともに、
この冷却回収部での二次冷却後の被処理ガスを再熱用熱媒と熱交換させて加熱することで被処理ガスの相対湿度を低下させる再熱器、及び、この再熱器で加熱した被処理ガスに残存する溶剤蒸気を吸着剤に吸着させて被処理ガスから分離回収する吸着回収部を設けてある溶剤回収設備であって、
前記冷却回収部における被処理ガスの通風経路において前記一次冷却器と前記二次冷却器との間に、一次冷却後の被処理ガスを二次冷却の前に再冷却用熱媒と熱交換させて再冷却する再冷却器を設け、
前記再熱器での被処理ガスとの熱交換で温度低下した再熱用熱媒を再冷却用熱媒として前記再冷却器に供給し、かつ、前記再冷却器での被処理ガスとの熱交換で温度上昇した再冷却用熱媒を再熱用熱媒として前記再熱器に供給する形態で、前記再熱器と前記再冷却器との間において冷熱回収用の共通熱媒を循環させる冷熱回収用熱媒循環路を設け、
前記溶剤蒸気の発生部であって前記冷却回収部に送る被処理ガスを排出する被処理ガス発生部に雰囲気調整用の給気ガスを供給する給気手段、及び、この給気手段により被処理ガス発生部に供給する給気ガスを予熱用熱媒と熱交換させて予熱する給気ガス予熱器を設けるとともに、
前記冷却回収部における被処理ガスの通風経路において前記一次冷却器よりも上流側に、一次冷却前の被処理ガスを予冷用熱媒と熱交換させて予冷する予冷器を設け、
この予冷器での被処理ガスとの熱交換で温度上昇した予冷用熱媒を予熱用熱媒として前記給気ガス予熱器に供給し、かつ、前記給気ガス予熱器での給気ガスとの熱交換で温度低下した予熱用熱媒を予冷用熱媒として前記予冷器に供給する形態で、前記予冷器と前記給気ガス予熱器との間において温熱回収用の共通熱媒を循環させる温熱回収用熱媒循環路を設けてある点にある。

つまり、この第１特徴構成によれば（図１参照）、冷熱回収用熱媒循環路２７において冷熱回収用の共通熱媒Ｎａを循環させることにより、二次冷却後の被処理ガスＧを再熱器１１で再熱用熱媒としての共通熱媒Ｎａと熱交換させて加熱（再熱）するのに伴い、二次冷却後の被処理ガスＧが保有する冷熱（即ち、二次冷却器１０での冷却で得た冷熱）を再熱用熱媒としての共通熱媒Ｎａに回収することができる。

そして、この冷熱回収で冷却水Ｗよりも低温に温度低下した再熱用熱媒としての共通熱媒Ｎａが再冷却用熱媒として一次冷却器８と二次冷却器１０との間の再冷却器９に供給されることで、一次冷却後の未だ高温の被処理ガスＧを二次冷却器１０での二次冷却に先立ち再冷却器９で上記再冷却用熱媒としての共通熱媒Ｎａと熱交換させて更に冷却する（即ち、上記回収冷熱を用いて冷却する）ことができ、これら一次冷却器８、再冷却器９、二次冷却器１０での冷却により被処理ガスＧ中の溶剤蒸気を効率良く凝縮させて被処理ガスＧから分離回収することができる。

また、再冷却器９での被処理ガスＧとの熱交換で温度上昇した再冷却用熱媒としての共通熱媒Ｎａが再熱用熱媒として再熱器１１に供給されることで、上記の如く二次冷却後の被処理ガスＧを再熱器１１で再熱用熱媒としての共通熱媒Ｎａと熱交換させて加熱（再熱）することができ、この加熱（再熱）により吸着回収部１５ａでの吸着による残存溶剤蒸気の分離回収に先立ち被処理ガスＧ′の相対湿度を低下させることができる。

したがって、上記構成によれば先述の従来設備に比べ、一次冷却後の被処理ガスＧを再熱器１１での回収冷熱を用いて再冷却器９で冷却する分（即ち、回収冷熱の利用分）だけ二次冷却器１０での必要冷却量を低減することができて、その分、二次冷却器１０に供給する二次冷却用の低温熱媒Ｃを生成する冷凍機２５の必要出力も低減することができ、これにより、冷凍機２５の小容量化が可能になる。

また、二次冷却器１０で被処理ガスＧを所定の低温度に冷却することにおいて、外気状態の変動による冷却水温度の変動など何らかの原因で一次冷却器８の出口における被処理ガスＧの温度が変動したとしても、上記の如き再熱器１１での回収冷熱を用いた再冷却器９での被処理ガスＧの冷却により得られる変動緩衝作用（換言すれば、一次冷却後の被処理ガスＧの温度変動を再冷却器９での冷却と二次冷却器１０での冷却とで分担して吸収する作用）により、その変動に対して二次冷却器１０で必要となる冷却量変更の変更幅（換言すれば、上記冷凍機２５の出力変更幅）を縮小することができ、これにより、一次冷却器８の出口における被処理ガスＧの温度変動に起因して生じる冷凍機運転の非効率化や不安定化も効果的に抑止することができる。

即ち、これらのことから、先述の従来設備に比べ設備コストや運転コストを効果的に低減し得るとともに、設備の省エネルギ化も効果的に促進することができ、そしてまた、冷凍機運転の不安定化により溶剤蒸気の分離回収に悪影響を及ぼすなどのことも効果的に抑止することができる。

また、上記第１特徴構成では、
前記溶剤蒸気の発生部であって前記冷却回収部に送る被処理ガスを排出する被処理ガス発生部に雰囲気調整用の給気ガスを供給する給気手段、及び、この給気手段により被処理ガス発生部に供給する給気ガスを予熱用熱媒と熱交換させて予熱する給気ガス予熱器を設けるとともに、
前記冷却回収部における被処理ガスの通風経路において前記一次冷却器よりも上流側に、一次冷却前の被処理ガスを予冷用熱媒と熱交換させて予冷する予冷器を設け、
この予冷器での被処理ガスとの熱交換で温度上昇した予冷用熱媒を予熱用熱媒として前記給気ガス予熱器に供給し、かつ、前記給気ガス予熱器での給気ガスとの熱交換で温度低下した予熱用熱媒を予冷用熱媒として前記予冷器に供給する形態で、前記予冷器と前記給気ガス予熱器との間において温熱回収用の共通熱媒を循環させる温熱回収用熱媒循環路を設けることから、次の機能も得ることができる。

つまり（図１参照）、上記温熱回収用熱媒循環路２８において温熱回収用の共通熱媒Ｎｂを循環させることにより、一次冷却前の被処理ガスＧを予冷器７で予冷用熱媒としての共通熱媒Ｎｂと熱交換させて予冷するのに伴い、一次処理前の被処理ガスＧが保有する温熱（即ち、被処理ガス発生部１から送出される被処理ガスＧの保有温熱）を予冷用熱媒としての共通熱媒Ｎｂに回収することができる。

そして、この温熱回収で温度上昇した予冷用熱媒としての共通熱媒Ｎｂが予熱用熱媒として給気ガス予熱器２１に供給されることで、被処理ガス発生部１に供給する雰囲気調整用の給気ガスＡを給気ガス予熱器２１で上記予熱用熱媒としての共通熱媒Ｎｂと熱交換させて予熱する（即ち、上記回収温熱を用いて予熱する）ことができる。

また、この給気ガス予熱器２１での給気ガスＡとの熱交換で温度低下した予熱用熱媒としての共通熱媒Ｎｂが予冷用熱媒として予冷器７に供給されることで、上記の如く一次冷却前の被処理ガスＧを予冷器７で予冷用熱媒としての共通熱媒Ｎｂと熱交換させて予冷することができる。

したがって、予冷器７での回収温熱を用いて給気ガス予熱器２１での給気ガスＡの予熱及び再熱器１１での被処理ガスＧの加熱（再熱）を順次に行なうようにしていた先述の従来設備に比べ、予冷器７での回収温熱のうち再熱器１１での被処理ガスＧの加熱（再熱）に要していた分も給気ガス予熱器２１での給気ガスＡの予熱に使用（即ち、予冷器７での回収温熱の全てを給気ガス予熱器２１での給気ガスＡの予熱に使用）することができて、予冷器７での回収温熱を用いながらも給気ガス予熱器２１での給気ガスＡの予熱量を増大させることができ、その分、溶剤蒸気の発生部でもある被処理ガス発生部１において別途の熱源手段に要求される雰囲気調整のための熱出力（即ち、溶剤蒸気の発生に伴う熱消費に対して別途付与する温熱量）を効果的に低減することができる。

即ち、このことにより所期の設備コストや運転コストの低減及び省エネルギ化を設備全体として一層効果的に達成することができる。

本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記一次冷却器に供給する前記冷却水の流量を調整することで前記一次冷却器の出口又は前記再熱器の出口における被処理ガスの温度を設定目標温度に調整する一次冷却制御手段を設けてある点にある。

つまり、この第２特徴構成によれば（図１参照）、冷却水Ｗ流量の調整による一次冷却器８での一次冷却量の調整により一次冷却器８の出口又は再熱器１１の出口における被処理ガスＧ，Ｇ′の温度を設定目標温度に調整するから、前述の如く再熱器１１での回収冷熱を用いた再冷却器９での被処理ガスＧの冷却により二次冷却器１０での必要冷却量を低減した状態（換言すれば、二次冷却用熱媒Ｃを生成する冷凍機２５の必要出力を低減した状態）を被処理ガス発生部１から送出される被処理ガスＧの温度変化等にかかわらず安定的に保つことができ、これにより、冷凍機２５の小容量化を一層効果的に達成することができる。

また、一次冷却器８の出口における被処理ガスＧの温度が何らかの原因で変動することに対して得られる前述の如き変動緩衝作用とも相まって、冷凍機運転の非効率化や不安定化も一層効果的に抑止することができる。

本発明の第３特徴構成は、第１又は第２特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記吸着回収部で吸着剤に吸着させた溶剤蒸気を被処理ガスよりも小風量の脱着用ガスへ脱着させて脱着用ガスを前記再熱器で加熱した被処理ガスの残存溶剤蒸気濃度よりも溶剤蒸気濃度の高い濃縮ガスにする濃縮部を設け、
前記冷却回収部への被処理ガスの供給に併行して、この濃縮部での生成濃縮ガスを前記冷却回収部に供給する濃縮ガス送給路を設けてある点にある。

つまり、この第３特徴構成によれば（図１参照）、吸着回収部１５ａに送る被処理ガスＧ′に残存する溶剤蒸気を吸着回収部１５ａでの吸着剤Ｘによる吸着と上記濃縮部１５ｂでの吸着剤Ｘからの脱着とにより小風量の脱着用ガスＨへ移行させて溶剤蒸気濃度を再び高めた濃縮ガスＨ′を生成し、この濃縮ガスＨ′を冷却回収部５への被処理ガスＧの供給に併行して濃縮ガス送給路３３を通じ冷却回収部５に供給するから、被処理ガスＧに含まれる溶剤蒸気に対して冷却回収部５での冷却による溶剤蒸気の分離回収処理を実質的に繰り返す処理形態にすることができ、これにより溶剤蒸気の分離回収度を一層高めることができる。

本発明の第４特徴構成は、第３特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
通気性の吸着剤層をロータ回転方向に並べて配置した吸着ロータを設けるとともに、前記再熱器で加熱した被処理ガスを吸着ロータの吸着剤層に通過させる吸着域部を前記吸着回収部として吸着ロータ回転域のロータ回転方向における一部に設け、かつ、脱着用ガスを吸着ロータの吸着剤層に通過させる脱着域部を前記濃縮部として吸着ロータ回転域のロータ回転方向における他部に設け、
この吸着ロータの被処理ガス通過方向における端部に通気性の除湿剤層をロータ回転方向に並べて配置してある点にある。

つまり、この第４特徴構成によれば（図１参照）、前記吸着回収部での吸着による残存溶剤蒸気の分離回収として、再熱器１１で加熱した被処理ガスＧ′を上記吸着域部１５ａにおいて吸着ロータ１２の吸着剤層Ｘに通過させることで、その被処理ガスＧ′に残存する溶剤蒸気を吸着剤層Ｘの吸着剤に吸着させて被処理ガスＧ′から分離回収することができる。

また、前記濃縮部での濃縮ガスの生成として、脱着用ガスＨを上記脱着域部１５ｂで吸着ロータ１２の吸着剤層Ｘに通過させることで、上記吸着域部１５ａにおいて吸着剤層Ｘの吸着剤が吸着した溶剤蒸気を小風量の脱着用ガスＨに脱着移行させて濃縮ガスＨ′を生成することができる。

したがって、吸着ロータ１２の回転によりロータ各部の吸着剤層Ｘを吸着域部１５ａと脱着域部１５ｂとに交互に位置させることで、被処理ガスＧ′に残存する溶剤蒸気を吸着により分離回収することと、吸着した溶剤蒸気を小風量の脱着用ガスＨに脱着させて濃縮ガスＨ′を生成することとを併行して連続的に行なうことができる。

そしてまた、この吸着ロータ１２の被処理ガス通過方向における端部に通気性の除湿剤層Ｙをロータ回転方向に並べて配置するから、上記吸着域部１５ａでは、被処理ガスＧ′を吸着ロータ１２における吸着剤層Ｘへの通過に続き上記除湿剤層Ｙへ通過させる形態で、吸着による残存溶剤蒸気の分離回収に続き被処理ガスＧ′に除湿処理を施すことができ、また、上記脱着域部１５ｂでは、脱着用ガスＨを吸着ロータ１２における吸着剤層Ｘへの通過に先立ち上記除湿剤層Ｙに通過させる形態で、吸着域部１５ａでの除湿処理に用いた後の除湿剤層Ｙを脱着用ガスＨにより再生処理することができ、これにより、これら除湿剤層Ｙによる除湿処理と除湿剤層Ｙの再生処理も吸着ロータ１２の回転に伴い併行して連続的に行なうことができる。

即ち、上記第４特徴構成によれば、吸着回収部１５ａ（吸着域部）において残存溶剤蒸気を分離回収した後の浄化被処理ガスＧ″を除湿した上で被処理ガス発生部１への給気ガスＡとして用いるなど何らかの用途に使用する場合に、その浄化被処理ガスＧ″に対する除湿処理とその除湿処理に用いた除湿剤の再生処理も上記吸着ロータ１２を用いて残存溶剤蒸気の分離回収及び濃縮ガスＨ′の生成とともに行うことができ、これにより、浄化被処理ガスＧ″を除湿処理するとともに除湿剤を再生処理する専用装置を別途に付加装備するのに比べ、設備をコンパクト化し得るとともに設備コストも低減することができる。

また、条件設定等によっては、前記濃縮ガス送給路３３を通じて冷却回収部５へ返送する濃縮ガスＨ′の低湿化にも上記除湿剤層Ｙを寄与させ、これにより、冷却回収部５（特に二次冷却器１０）で回収される凝縮溶剤（液溶剤）の純度を高めることもできる。

図１はリチウムイオン電池の生産施設に装備した溶剤回収設備を示し、１はＮＭＰ溶剤を含む製品を処理する処理炉であり、この処理炉１の炉内は雰囲気調整用の熱源手段により所定の高温度（例えば１００℃）に維持されるため炉内では製品からＮＭＰ溶剤の蒸気が発生する。

また、この処理炉１では、雰囲気調整用の給気ガスとして新鮮外気ＯＡを含む調整用空気Ａが給気手段である給気ファン２により給気路３を通じて供給され、その空気供給に伴い炉内発生の溶剤蒸気を含む高温の炉内ガスＧが処理炉１から排出される。

本例の溶剤回収設備は、この排出炉内ガスＧを被処理ガスとし、排ガス路４を通じて導かれる被処理ガスＧから含有溶剤蒸気（ＮＭＰ溶剤の蒸気）を分離回収するものであり、主要部として冷却回収部５及び吸脱着式の濃縮装置６を備えている。

冷却回収部５は、ケーシング５ａ内における被処理ガスＧの通風経路にその上流側から順に被処理ガスＧに対する予冷器７、一次冷却器８、再冷却器９、二次冷却器１０、再熱器１１を配置したものであり、これらの内装各器はコイル式熱交換器からなり、予冷器７及び再冷却器９は温熱回収器を兼ね、再熱器１１は冷熱回収器を兼ねるものである。

吸脱着式の濃縮装置６は、通気性の吸着剤層Ｘをロータ回転方向に並べて配置した吸着ロータ１２を備え、この吸着ロータ１２を内装した装置ケーシング６ａの内部は、被処理ガス通風ファン１３を介装した中継路１４を通じて冷却回収部５の出口から導かれる被処理ガスＧ′を吸着ロータ１２の吸着剤層Ｘに通過させる吸着域部１５ａと、脱着用ガス供給路１６を通じて導かれる高温の脱着用ガスＨを吸着ロータ１２の吸着剤層Ｘに通過させる脱着域部１５ｂとに区画してある。

即ち、吸着ロータ１２の回転域におけるロータ回転方向の一部を吸着域部１５ａとし、かつ、吸着ロータ１２の回転域におけるロータ回転方向の他部を脱着域部１５ｂとする状態に、吸着ロータ１２を装置ケーシング６ａ内における吸着域部１５ａと脱着域部１５ｂとに跨らせて配置し、この配置の吸着ロータ１２を回転させることで吸着ロータ各部の吸着剤層Ｘを吸着域部１５ａと脱着域部１５ｂとに交互に位置させる。

濃縮装置６の吸着域部１５ａは、冷却回収部５で処理した後の被処理ガスＧ′に残存する溶剤蒸気を被処理ガスＧ′から分離回収する吸着回収部として機能するが、この吸着域部１５ａで残存溶剤蒸気を分離回収した後の浄化被処理ガスＧ″は処理済ガスとして濃縮装置６から処理済ガス路１７へ導出し、この処理済ガスＧ″のうちの一部は脱着用ファン１８及び脱着用ガス加熱器１９を介装した脱着用ガス供給路１６を通じ、高温に加熱した状態で脱着用ガスＨとして濃縮装置６の脱着域部１５ｂに供給する。

また、処理済ガスＧ″のうちの他の一部は、混合路２０ｂを通じて外気路２０ａからの取り入れ外気ＯＡと混合し、この混合空気Ａを調整用空気として給気路３を通じ給気ファン２により前記処理炉１に供給する。そして、この給気路３には、冷却回収部５に供給する被処理ガスＧからの回収温熱を用いて給気ガスとしての調整用空気Ａを予熱する給気ガス予熱器２１及び除塵用のフィルタ２２を介装してある。なお、処理済ガスＧ″の残部は処理済ガス路１７を通じて屋外に排出する。

この溶剤回収設備で使用する熱媒については、一次冷却器８と冷却塔２３との間で一次冷却用熱媒としての冷却水Ｗを循環させる冷却水循環路２４、二次冷却器１０と冷凍機２５との間で二次冷却用熱媒としての冷水Ｃを循環させる冷水循環路２６を設けるとともに、再熱器１１と再冷却器９との間で冷熱回収用の共通熱媒Ｎａを循環させる冷熱回収用熱媒循環路２７を設けてある。

また、被処理ガスＧからの回収温熱を用いた調整用空気Ａの予熱のために冷却回収部５の予冷器７と給気ガス予熱器２１との間で温熱回収用の共通熱媒Ｎｂを循環させる温熱回収用熱媒循環路２８を設けてある。

次にこの溶剤回収設備の運転について説明すると、排ガス路４を通じて処理炉１から冷却回収部５に供給される高温の被処理ガスＧを冷却回収部５における予冷器７、一次冷却器８、再冷却器９、二次冷却器１０の夫々で各熱媒Ｎｂ，Ｗ，Ｎａ，Ｃと熱交換させて段階的に冷却し、この冷却回収部５での段階的な冷却過程（主には二次冷却の過程）において被処理ガスＧの含有溶剤蒸気を凝縮させることで被処理ガスＧから溶剤蒸気を分離回収する。

冷却回収部５には、凝縮により落下する溶剤蒸気の凝縮液（即ち、液溶剤）を受け止める受液パン２９を設けてあり、この受液パン２９で受け止めた凝縮液は排液路３０ａを通じて回収容器３０ｂに回収する。

また、二次冷却器１０で二次冷却した後の被処理ガスＧは再熱器１１において冷熱回収用の共通熱媒Ｎａと熱交換させて加熱（再熱）し、この再熱器１１での加熱により相対湿度を低下させた被処理ガスＧ′を濃縮装置６の吸着域部１５ａに供給することで、濃縮装置６の吸着ロータ１２における吸着剤層Ｘの溶剤蒸気に対する吸着効率を高める。

そして、被処理ガスＧに対する再熱器１１での加熱及び再冷却器９での冷却については、前述の冷熱回収用熱媒循環路２７を通じて再熱器１１と再冷却器９との間で冷熱回収用の共通熱媒Ｎａを循環ポンプＰａにより循環させることにより、二次冷却後の被処理ガスＧを再熱器１１で冷熱回収用の共通熱媒Ｎａと熱交換させて加熱するのに伴い、二次冷却後の被処理ガスＧが保有する冷熱（主には二次冷却器１０での冷却で得た冷熱）を冷熱回収用の共通熱媒Ｎａに回収し、この冷熱回収で低温化した冷熱回収用の共通熱媒Ｎａを再冷却器９に供給して一次冷却後の被処理ガスＧと熱交換させることで、一次冷却後の未だ高温の被処理ガスＧを二次冷却器１０での二次冷却に先立ち再冷却器９で冷却する。

また、再冷却器９での被処理ガスＧとの熱交換で冷却水温度近くまで温度上昇した冷熱回収用の共通熱媒Ｎａを再熱器１１に供給して二次冷却後の被処理ガスＧと熱交換させることで、前述の如く二次冷却後の被処理ガスＧを加熱（再熱）して濃縮装置６に供給する被処理ガスＧ′の相対湿度を低下させる。

即ち、このように再熱器１１での回収冷熱を用いて一次冷却後の被処理ガスＧを二次冷却に先立ち再冷却器９で十分に冷却することで、二次冷却器１０での必要冷却量を低減して二次冷却用熱媒としての冷水Ｃを生成する冷凍機２５の小容量化を可能にする。

また、二次冷却器１０で被処理ガスＧを所定の低温度まで冷却することにおいて、冷却水温度の変動など何らかの原因で一次冷却器８の出口における被処理ガスＧの温度が変動したとしても、再熱器１１での回収冷熱を用いた再冷却器９での被処理ガスＧの冷却で得られる変動緩衝作用（換言すれば、一次冷却後の被処理ガスＧの温度変動を再冷却器９での冷却と二次冷却器１０での冷却とで分担して吸収する作用）により、その温度変動に起因する冷凍機運転の非効率化や不安定を抑止する。

さらに、本例の溶剤回収設備では一次冷却制御手段として、一次冷却器８の出口における被処理ガスＧの温度を検出する温度センサ３１、及び、この温度センサ３１の検出温度に基づき冷却水循環路２４における冷却水ポンプ２４ａのインバータ制御（ないしは流量調整弁の調整）により一次冷却器８への冷却水Ｗの供給流量を調整して、一次冷却器８の出口における被処理ガスＧの温度を設定目標温度に調整する一次冷却制御器３２Ａを設けてある。

つまり、このように冷却水供給流量の調整により一次冷却器８の出口における被処理ガスＧの温度を設定目標値に調整することで、前述の如く再熱器１１での回収冷熱を用いた再冷却器９での被処理ガスＧの冷却により二次冷却器１０の必要冷却量及び冷凍機２５の必要出力を低下させた状態を一層安定的に維持する。

なお、この一次冷却制御は、一次冷却器８の出口における被処理ガスの温度調整に代え、再熱器１１の出口における被処理ガスＧ′の温度を一次冷却器８に対する冷却水供給流量の調整により設定目標温度に調整する形態のものにしてもよい。

また、本例の溶剤回収装置では、二次冷却器１０の入口冷水温度及び出口冷水温度の夫々を設計温度に維持するように、冷水循環路２６における冷水ポンプ２６ａをインバータ制御する（ないしは流量調整弁を調整する）とともに冷凍機２５の出力をインバータ制御により調整する二次冷却制御器３２Ｂを設けてある。

被処理ガスＧに対する予冷器７での予冷及び調整用空気Ａに対する給気ガス予熱器２１での予熱については、前述の温熱回収用熱媒循環路２８を通じて予冷器７と給気ガス予熱器２１との間で温熱回収用の共通熱媒Ｎｂを循環ポンプＰｂにより循環させることにより、被処理ガスＧを予冷器７で温熱回収用の共通熱媒Ｎｂと熱交換させて予冷するのに伴い、処理炉１からの高温の被処理ガスＧが保有する温熱を温熱回収用の共通熱媒Ｎｂに回収し、この温熱回収で高温化した温熱回収用の共通熱媒Ｎｂを給気ガス予熱器２１に供給して調整用空気Ａと熱交換させることで、予冷器７での回収温熱の全てを用いて給気ガス予熱器２１で調整用空気Ａを極力高温に加熱し、これにより、溶剤蒸気の発生がある被処理ガス発生部としての処理炉１が備える雰囲気調整用の熱源手段に要求される熱出力を低減する。

そして、この給気ガス予熱器２１での調整用空気Ａとの熱交換で温度低下した温熱回収用の共通熱媒Ｎｂを予冷器７に供給して被処理ガスＧと熱交換させることで、前述の如く一次冷却前の被処理ガスＧを予冷器７で予冷する。

以上の如き冷却回収部５での処理に続き、再熱器１１で加熱した被処理ガスＧ′は中継路１４を通じ濃縮装置６の吸着域部１５ａに供給して吸着ロータ１２の吸着剤層Ｘに通過させることで、その被処理ガスＧ′に残存する溶剤蒸気を吸着剤層Ｘの吸着剤に吸着させて被処理ガスＧ′から分離回収する。

また、これに併行して、吸着域部１５ａで溶剤蒸気を吸着した吸着剤層Ｘを吸着ロータ１２の回転により脱着域部１５ｂに移動させて、その吸着剤層Ｘに対し高温の脱着用ガスＨを通過させることで、吸着域部１５ａにおいて吸着剤層Ｘが吸着した溶剤蒸気を脱着域部１５ｂにおいて被処理ガスＧよりも小風量の脱着用ガスＨに脱着移行させ、これにより、その脱着用ガスＨを再熱器１１で加熱した後の被処理ガスＧ′における残存溶剤蒸気濃度よりも溶剤蒸気濃度を高めた濃縮ガスＨ′にする。

そして、本例の溶剤回収設備では、濃縮装置６の脱着域部１５ｂで生成した濃縮ガスＨ′を濃縮ガス送給路３３を通じて処理炉１からの被処理ガスＧとともに冷却回収部５に供給するようにしてあり、これにより、処理炉１からの被処理ガスＧに含まれる溶剤蒸気に対して冷却回収部５での冷却による溶剤蒸気の分離回収処理を実質的に繰り返す処理形態にして溶剤蒸気の分離回収度を一層高める

なお、図１に付記した各部の温度値℃及び風量値ｍ3（Ｎ）／ｍｉｎは本例溶剤回収設備の各部におけるガス温度、ガス風量、熱媒温度等の一例を示すものである。

また、本例の溶剤回収設備において、濃縮装置６おける吸着ロータ１２の被処理ガス通過方向における端部に図中破線で示す如き除湿剤層Ｙをロータ回転方向に並べて付加装備し、これにより、濃縮装置６の吸着域部１５ａでは被処理ガスＧを吸着ロータ１２における吸着剤層Ｘへの通過に続き除湿剤層Ｙに通過させ、また、濃縮装置６の脱着域部１５ｂでは脱着用ガスＨを吸着ロータ１２における吸着剤層Ｘへの通過に先立ち除湿剤層Ｙに通過させる形態にして、吸着による被処理ガスＧ′からの残存溶剤蒸気の分離回収と脱着による濃縮ガスＨ′の生成とを吸着ロータ１２の回転に伴い併行して連続に行なうのと同時に、残存溶剤蒸気を分離回収した後の浄化被処理ガスＧ′を除湿剤層Ｙにより除湿する除湿処理、及び、その除湿処理に用いた除湿剤層Ｙを脱着用ガスＨにより再生する再生処理も吸着ロータ１２の回転に伴い併行して連続に行なうようにしてもよい。

すなわち、この構成によれば、処理炉１に供給する調整用空気Ａを低湿化して処理炉１での溶剤蒸気の発生を促進することを吸着ロータ１２に対する除湿剤層Ｙの付加装備だけで容易に実現することができる。また条件設定等によっては、濃縮ガス送給路３３を通じて冷却回収部５へ返送する濃縮ガスＨ′の低湿化にも上記除湿剤層Ｙを寄与させ、これにより、冷却回収部５（特に二次冷却器１０）で回収される凝縮溶剤（液溶剤）の純度を高めることもできる。

上記実施形態では、電池生産で発生するＮＭＰ溶剤蒸気を含むガスから含有ＮＭＰ溶剤蒸気を分離回収する例を示したが、本発明による溶剤回収設備は各種分野で発生する種々の溶剤蒸気の分離回収に適用することができる。

本発明の溶剤回収設備における各部のガス温度、ガス風量、熱媒温度は図１における記載例に限られるものではなく、設備の運転条件や回収対象の溶剤蒸気などに応じて種々変更することができる。

実施形態を示す溶剤回収設備の構成図 従来設備の構成図

２４ 冷却水の循環路
２５ 冷凍機
２６ 二次冷却用熱媒の循環路
Ｇ 被処理ガス
８ 一次冷却器
２３ 冷却塔
Ｗ 冷却水
１０ 二次冷却器
Ｃ 二次冷却用熱媒
５ 冷却回収部
１１ 再熱器
Ｘ 吸着剤，吸着剤層
１５ａ 吸着回収部，吸着域部
９ 再冷却器
Ｎａ 冷熱回収用の共通熱媒
２７ 冷熱回収用熱媒循環路
３１，３２ 一次冷却制御手段
１ 被処理ガス発生部
Ａ 給気ガス
２ 給気手段
２１ 給気ガス予熱器
７ 予冷器
Ｎｂ 温熱回収用の共通熱媒
２８ 温熱回収用熱媒循環路
Ｈ 脱着用ガス
Ｈ′ 濃縮ガス
１５ｂ 濃縮部，脱着域部
３３ 濃縮ガス送給路
１２ 吸着ロータ
Ｙ 除湿剤層

Claims (4)

1. 冷却水を外気と気液接触させて放熱させる冷却塔を設け、
   一次冷却器と前記冷却塔との間で一次冷却用熱媒としての前記冷却水を循環させる循環路、及び、二次冷却器と冷凍機との間で二次冷却用熱媒を循環させる循環路を設け、
   溶剤蒸気を含む被処理ガスを前記一次冷却器で前記冷却塔からの供給冷却水と熱交換させて一次冷却し、かつ、この一次冷却後の被処理ガスを前記二次冷却器で前記冷却水よりも低温の前記冷凍機からの供給二次冷却用熱媒と熱交換させて二次冷却することで、被処理ガスの含有溶剤蒸気を凝縮させて被処理ガスから分離回収する冷却回収部を設けるとともに、
   この冷却回収部での二次冷却後の被処理ガスを再熱用熱媒と熱交換させて加熱することで被処理ガスの相対湿度を低下させる再熱器、及び、この再熱器で加熱した被処理ガスに残存する溶剤蒸気を吸着剤に吸着させて被処理ガスから分離回収する吸着回収部を設けてある溶剤回収設備であって、
   前記冷却回収部における被処理ガスの通風経路において前記一次冷却器と前記二次冷却器との間に、一次冷却後の被処理ガスを二次冷却の前に再冷却用熱媒と熱交換させて再冷却する再冷却器を設け、
   前記再熱器での被処理ガスとの熱交換で温度低下した再熱用熱媒を再冷却用熱媒として前記再冷却器に供給し、かつ、前記再冷却器での被処理ガスとの熱交換で温度上昇した再冷却用熱媒を再熱用熱媒として前記再熱器に供給する形態で、前記再熱器と前記再冷却器との間において冷熱回収用の共通熱媒を循環させる冷熱回収用熱媒循環路を設け、
   前記溶剤蒸気の発生部であって前記冷却回収部に送る被処理ガスを排出する被処理ガス発生部に雰囲気調整用の給気ガスを供給する給気手段、及び、この給気手段により被処理ガス発生部に供給する給気ガスを予熱用熱媒と熱交換させて予熱する給気ガス予熱器を設けるとともに、
   前記冷却回収部における被処理ガスの通風経路において前記一次冷却器よりも上流側に、一次冷却前の被処理ガスを予冷用熱媒と熱交換させて予冷する予冷器を設け、
   この予冷器での被処理ガスとの熱交換で温度上昇した予冷用熱媒を予熱用熱媒として前記給気ガス予熱器に供給し、かつ、前記給気ガス予熱器での給気ガスとの熱交換で温度低下した予熱用熱媒を予冷用熱媒として前記予冷器に供給する形態で、前記予冷器と前記給気ガス予熱器との間において温熱回収用の共通熱媒を循環させる温熱回収用熱媒循環路を設けてある溶剤回収設備。
2. 前記一次冷却器に供給する前記冷却水の流量を調整することで前記一次冷却器の出口又は前記再熱器の出口における被処理ガスの温度を設定目標温度に調整する一次冷却制御手段を設けてある請求項１記載の溶剤回収設備。
3. 前記吸着回収部で吸着剤に吸着させた溶剤蒸気を被処理ガスよりも小風量の脱着用ガスへ脱着させて脱着用ガスを前記再熱器で加熱した被処理ガスの残存溶剤蒸気濃度よりも溶剤蒸気濃度の高い濃縮ガスにする濃縮部を設け、
   前記冷却回収部への被処理ガスの供給に併行して、この濃縮部での生成濃縮ガスを前記冷却回収部に供給する濃縮ガス送給路を設けてある請求項１又は２記載の溶剤回収設備。
4. 通気性の吸着剤層をロータ回転方向に並べて配置した吸着ロータを設けるとともに、前記再熱器で加熱した被処理ガスを吸着ロータの吸着剤層に通過させる吸着域部を前記吸着回収部として吸着ロータ回転域のロータ回転方向における一部に設け、かつ、脱着用ガスを吸着ロータの吸着剤層に通過させる脱着域部を前記濃縮部として吸着ロータ回転域のロータ回転方向における他部に設け、
   この吸着ロータの被処理ガス通過方向における端部に通気性の除湿剤層をロータ回転方向に並べて配置してある請求項３記載の溶剤回収設備。

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