JP5482776B2

JP5482776B2 - 有機溶剤含有ガス処理システム

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Publication number: JP5482776B2
Application number: JP2011281746A
Authority: JP
Inventors: 勉杉浦; 和之川田
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2031-12-22
Also published as: JP2013128905A

Description

本発明は、有機溶剤含有ガス処理システムに関し、より特定的には、有機溶剤を含有する原ガスから有機溶剤を分離することで原ガスを清浄化して排出するとともに、原ガスから分離した有機溶剤をキャリアガスを用いて回収する有機溶剤含有ガス処理システムに関する。

従来、吸脱着素子としての吸着材を用いて有機溶剤の吸着処理および脱着処理を行なって有機溶剤を原ガスからキャリアガスに移動させることにより、原ガスの清浄化と有機溶剤の回収とを可能にした有機溶剤含有ガス処理システムが知られている。

この種の有機溶剤含有ガス処理システムは、一般に、原ガスおよび高温の状態にあるキャリアガスを時間的に交互に吸着材に接触させるための吸脱着処理装置と、当該吸脱着処理装置から排出される高温の状態にあるキャリアガスを冷却することによって有機溶剤を凝縮させて回収する凝縮回収装置とを備えている。

たとえば、実公平７−２０２８号公報（特許文献１）には、キャリアガスとして水蒸気を使用した有機溶剤含有ガス処理システムが開示されている。また、特開平７−６８１２７号公報（特許文献２）には、キャリアガスとして高温に加熱された不活性ガスを使用した有機溶剤含有ガス処理システムが開示されている。

実公平７−２０２８号公報特開平７−６８１２７号公報

上述した有機溶剤含有ガス処理システムにおいて、原ガスに対する浄化能力および有機溶剤の回収効率を向上させるためには、脱着処理における有機溶剤の脱着、すなわち吸着材の再生が、十分に行なわれることが必要になる。

また、有機溶剤含有ガス処理システムのランニングコストを抑制するためには、キャリアガスを一度使用したのみで使い捨てるのではなく、可能な限りこれを再利用すべく、有機溶剤含有ガス処理システム内においてキャリアガスを循環させて使用するように構成することが好ましい。

しかしながら、凝縮回収装置において有機溶剤をキャリアガスから完全に分離させることは困難であり、そのため、凝縮回収装置から排出されるキャリアガスには、未凝縮の有機溶剤が一定量含まれることになる。したがって、未凝縮の有機溶剤を含有するキャリアガスをそのまま循環させて吸脱着処理装置に戻す構成とした場合には、吸着材の再生が不十分となってしまい、原ガスに対する浄化能力および有機溶剤の回収効率の向上に自ずと限界が生じてしまう問題があった。

したがって、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、ランニングコストが抑制可能であるとともに、原ガスに対する浄化能力および有機溶剤の回収効率の向上が図られた有機溶剤含有ガス処理システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の局面に基づく有機溶剤含有ガス処理システムは、有機溶剤を含有する原ガスから有機溶剤を分離することで原ガスを清浄化して排出するとともに、原ガスから分離した有機溶剤をキャリアガスを用いて回収するものであって、キャリアガスが循環するように通流される循環経路と、上記循環経路上に設けられた第１吸脱着処理装置、凝縮回収装置および第２吸脱着処理装置とを備えている。上記第１吸脱着処理装置は、有機溶剤を吸着および脱着する第１吸脱着素子を含んでいる。上記凝縮回収装置は、有機溶剤を凝縮させることで有機溶剤を凝縮液として回収するものである。上記第２吸脱着処理装置は、有機溶剤を吸着および脱着する第２吸脱着素子を含んでいる。上記第１吸脱着処理装置は、上記第２吸脱着処理装置から排出された高温の状態または低温の状態にあるキャリアガスを高温の状態に温度調節する第１温度調節手段をさらに含んでおり、原ガスと、上記第１温度調節手段にて温度調節されて高温の状態にあるキャリアガスとを、時間的に交互に上記第１吸脱着素子に接触させることにより、有機溶剤を原ガスから高温の状態にあるキャリアガスに移動させるものである。上記凝縮回収装置は、上記第１吸脱着処理装置から排出された高温の状態にあるキャリアガスを低温の状態に温度調節することにより、有機溶剤を凝縮させるものである。上記第２吸脱着処理装置は、上記凝縮回収装置から排出された未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスを高温の状態および低温の状態のいずれかに時間的に交互に温度調節する第２温度調節手段をさらに含んでおり、上記第２温度調節手段にて温度調節されて高温の状態にあるキャリアガスと、上記第２温度調節手段にて温度調節されて低温の状態にあるキャリアガスとを、時間的に交互に上記第２吸脱着素子に接触させることにより、有機溶剤を低温の状態にあるキャリアガスから高温の状態にあるキャリアガスに移動させるものである。上記第２温度調節手段は、上記第１吸脱着素子から有機溶剤を脱着させる脱着処理期間の始めの段階において、上記凝縮回収装置から排出された未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスを高温の状態に温度調節し、上記第１吸脱着素子から有機溶剤を脱着させる脱着処理期間の終わりの段階において、上記凝縮回収装置から排出された未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスを低温の状態に温度調節する。

本発明の第２の局面に基づく有機溶剤含有ガス処理システムは、有機溶剤を含有する原ガスから有機溶剤を分離することで原ガスを清浄化して排出するとともに、原ガスから分離した有機溶剤をキャリアガスを用いて回収するものであって、キャリアガスが循環するように通流される循環経路と、上記循環経路上に設けられた第１吸脱着処理装置、凝縮回収装置および第２吸脱着処理装置とを備えている。上記第１吸脱着処理装置は、有機溶剤を吸着および脱着する第１吸脱着素子を含んでいる。上記凝縮回収装置は、有機溶剤を凝縮させることで有機溶剤を凝縮液として回収するものである。上記第２吸脱着処理装置は、有機溶剤を吸着および脱着する第２吸脱着素子を含んでいる。上記第１吸脱着処理装置は、上記第２吸脱着処理装置から排出された高温の状態または低温の状態にあるキャリアガスを高温の状態に温度調節する第１温度調節手段をさらに含んでおり、原ガスと、上記第１温度調節手段にて温度調節されて高温の状態にあるキャリアガスとを、時間的に交互に上記第１吸脱着素子に接触させることにより、有機溶剤を原ガスから高温の状態にあるキャリアガスに移動させるものである。上記凝縮回収装置は、上記第１吸脱着処理装置から排出された高温の状態にあるキャリアガスを低温の状態に温度調節することにより、有機溶剤を凝縮させるものである。上記第２吸脱着処理装置は、上記凝縮回収装置から排出された未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスを高温の状態に温度調節する処理と、上記第１吸脱着処理装置から排出された高温の状態にあるキャリアガスを上記凝縮回収装置を経由させずに低温の状態に温度調節する処理とを、時間的に交互に行なう第２温度調節手段をさらに含んでおり、上記第２温度調節手段にて温度調節されて高温の状態にあるキャリアガスと、上記第２温度調節手段にて温度調節されて低温の状態にあるキャリアガスとを、時間的に交互に上記第２吸脱着素子に接触させることにより、有機溶剤を低温の状態にあるキャリアガスから高温の状態にあるキャリアガスに移動させるものである。上記第２温度調節手段は、上記第１吸脱着素子から有機溶剤を脱着させる脱着処理期間の始めの段階において、上記凝縮回収装置から排出された未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスを高温の状態に温度調節し、上記第１吸脱着素子から有機溶剤を脱着させる脱着処理期間の終わりの段階において、上記第１吸脱着処理装置から排出された高温の状態にあるキャリアガスを上記凝縮回収装置を経由させずに低温の状態に温度調節する。

上記本発明の第１および第２の局面に基づいた有機溶剤含有ガス処理システムにあっては、上記キャリアガスが、不活性ガスであることが好ましい。

上記本発明の第１および第２の局面に基づいた有機溶剤含有ガス処理システムにあっては、上記第１吸脱着素子が、活性炭素繊維であることが好ましい。

上記本発明の第１および第２の局面に基づいた有機溶剤含有ガス処理システムにあっては、上記第２吸脱着素子が、活性炭素繊維であることが好ましい。

上記本発明の第１および第２の局面に基づいた有機溶剤含有ガス処理システムにあっては、上記第１吸脱着素子および上記第２吸脱着素子が、いずれも活性炭素繊維である場合において、上記第２吸脱着素子としての活性炭素繊維の比表面積が、上記第１吸脱着素子としての活性炭素繊維の比表面積よりも大きいことが好ましい。

本発明によれば、ランニングコストが抑制可能であるとともに、原ガスに対する浄化能力および有機溶剤の回収効率の向上が図られた有機溶剤含有ガス処理システムとすることができる。

本発明の実施の形態１における有機溶剤含有ガス処理システムのシステム構成図である。図１に示す有機溶剤含有ガス処理システムにおいて、一対の第１吸脱着素子および第２吸脱着素子を用いた吸着処理および脱着処理の時間的な切り替えの様子を示すタイムチャートである。本発明の実施の形態２における有機溶剤含有ガス処理システムのシステム構成図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における有機溶剤含有ガス処理システムのシステム構成図である。まず、この図１を参照して、本実施の形態における有機溶剤含有ガス処理システム１Ａの構成について説明する。

図１に示すように、本実施の形態における有機溶剤含有ガス処理システム１Ａは、キャリアガスが循環するように通流される循環経路と、当該循環経路上に設けられた第１吸脱着処理装置１００、凝縮回収装置２００、第２吸脱着処理装置３００およびブロワ４００とを主として備えている。

ここで、循環経路は、図中に示す配管ラインＬ３〜Ｌ７によって主として構成されており、ブロワ４００は、当該循環経路中においてキャリアガスを通流させるための送風手段である。なお、キャリアガスとしては、水蒸気、加熱空気、高温に加熱した不活性ガス等、様々な種類のガスを利用することが可能であるが、特に水分を含まないガスである不活性ガスを利用することとすれば、有機溶剤含有ガス処理システムをより簡素に構成することができる。

第１吸脱着処理装置１００は、第１処理槽１２０および第２処理槽１３０を有する第１吸脱着処理塔１１０と、第１温度調節手段としてのヒータ１４０とを含んでいる。第１処理槽１２０には、有機溶剤を吸着および脱着する第１吸脱着素子１２１が収容されており、第２処理槽１３０には、有機溶剤を吸着および脱着する第１吸脱着素子１３１が収容されている。

ヒータ１４０は、第１吸脱着処理装置１００に供給されたキャリアガスを高温の状態に温度調節するためのものであり、より具体的には、第２吸脱着処理装置３００から排出されてブロワ４００を経由した高温の状態または低温の状態にあるキャリアガスを高温の状態に温度調節して第１吸脱着処理塔１１０に供給するためのものである。ここで、ヒータ１４０は、第１吸脱着素子１２１，１３１が所定の脱着温度に維持されることとなるように、第１処理槽１２０および第２処理槽１３０に導入されるキャリアガスを加熱する。

第１吸脱着素子１２１，１３１は、原ガスを接触させることで原ガスに含有される有機溶剤を吸着する。したがって、第１吸脱着処理装置１００においては、第１処理槽１２０および第２処理槽１３０に原ガスが供給されることで有機溶剤が第１吸脱着素子１２１，１３１によって吸着され、これにより原ガスから有機溶剤が分離されることで原ガスが清浄化化されて清浄ガスとして第１処理槽１２０および第２処理槽１３０から排出されることになる。

また、吸脱着素子１２１，１３１は、高温の状態にあるキャリアガスを接触させることで吸着済みの有機溶剤を脱着する。したがって、第１吸脱着処理装置１００においては、第１処理槽１２０および第２処理槽１３０に高温の状態にあるキャリアガスが供給されることで有機溶剤が第１吸脱着素子１２１，１３１から脱着され、これにより有機溶剤を含有する高温の状態にあるキャリアガスが第１処理槽１２０および第２処理槽１３０から排出されることになる。

第１吸脱着素子１２１，１３１は、活性炭、活性炭素繊維およびゼオライトのいずれかを含む吸着材にて構成される。好適には、第１吸脱着素子１２１，１３１としては、粒状、粉体状、ハニカム状等の活性炭やゼオライトが利用されるが、より好適には、活性炭素繊維が利用される。活性炭素繊維は、表面にミクロ孔を有する繊維状構造を有しているため、ガスとの接触効率が高く、他の吸着材に比べて高い吸着効率を実現する。

第１吸脱着処理装置１００には、配管ラインＬ１，Ｌ２がそれぞれ接続されている。配管ラインＬ１は、有機溶剤を含有する原ガスを第１処理槽１２０および第２処理槽１３０に供給するための配管ラインであり、バルブＶ１０１，Ｖ１０２によって第１処理槽１２０および第２処理槽１３０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ２は、清浄ガスを第１処理槽１２０および第２処理槽１３０から排出するための配管ラインであり、バルブＶ１０３，Ｖ１０４によって第１処理槽１２０および第２処理槽１３０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。

また、第１吸脱着処理装置１００には、配管ラインＬ３，Ｌ４がそれぞれ接続されている。配管ラインＬ３は、キャリアガスを上記ヒータ１４０を介して第１処理槽１２０および第２処理槽１３０に供給するための配管ラインであり、バルブＶ１０５，Ｖ１０６によって第１処理槽１２０および第２処理槽１３０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ４は、キャリアガスを第１処理槽１２０および第２処理槽１３０から排出するための配管ラインであり、バルブＶ１０１，Ｖ１０２によって第１処理槽１２０および第２処理槽１３０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。

第１処理槽１２０および第２処理槽１３０のそれぞれには、上述したバルブＶ１０１〜Ｖ１０６の開閉を操作することにより、原ガスと、ヒータ１４０にて温度調節されて高温の状態にあるキャリアガスとが、時間的に交互に供給される。これにより、第１処理槽１２０および第２処理槽１３０は、時間的に交互に吸着槽および脱着槽として機能することになり、これに伴って有機溶剤が原ガスから高温の状態にあるキャリアガスに移動されることになる。なお、具体的には、第１処理槽１２０が吸着槽として機能している場合には、第２処理槽１３０が脱着槽として機能し、第１処理槽１２０が脱着槽として機能している場合には、第２処理槽１３０が吸着槽として機能する。

ここで、配管ラインＬ１は、第１処理槽１２０および第２処理槽１３０のうち、吸着槽として機能している処理槽に接続されて当該処理槽に原ガスを供給し、配管ラインＬ２は、第１処理槽１２０および第２処理槽１３０のうち、吸着槽として機能している処理槽に接続されて当該処理槽から清浄ガスを排出する。また、配管ラインＬ３は、第１処理槽１２０および第２処理槽１３０のうち、脱着槽として機能している処理槽に接続されて当該処理槽にキャリアガスを供給し、配管ラインＬ４は、第１処理槽１２０および第２処理槽１３０のうち、脱着槽として機能している処理槽に接続されて当該処理槽からキャリアガスを排出する。

凝縮回収装置２００は、コンデンサ２１０と、回収タンク２２０とを含んでいる。コンデンサ２１０は、高温の状態にあるキャリアガスを低温の状態に温度調節することによってキャリアガスに含有される有機溶剤を凝縮させるものであり、具体的には、冷却水等を用いてキャリアガスを冷却することで有機溶剤を液化させるクーラにて構成される。また、回収タンク２２０は、コンデンサ２１０にて液化された有機溶剤を凝縮液として貯留するものである。

凝縮回収装置２００には、配管ラインＬ４，Ｌ５がそれぞれ接続されている。配管ラインＬ４は、第１吸脱着処理装置１００から排出された高温の状態にあるキャリアガスをコンデンサ２１０に供給するための配管ラインであり、配管ラインＬ５は、コンデンサ２１０内に残留する未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスをコンデンサ２１０から排出するための配管ラインである。

また、凝縮回収装置２００には、配管ラインＬ８，Ｌ９がそれぞれ接続されている。配管ラインＬ８は、回収タンク２２０に貯留された有機溶剤の凝縮液を外部に向けて排出するための配管ラインであり、配管ラインＬ９は、回収タンク２２０中において揮発した有機溶剤を原ガスが搬送される配管ラインＬ１に戻すための配管ラインである。

第２吸脱着処理装置３００は、単体の処理槽３２０を有する吸脱着処理塔３１０と、第２温度調節手段としての温度調節機構３３０Ａとを含んでいる。処理槽３２０には、有機溶剤を吸着および脱着する第２吸脱着素子３２１が収容されている。

温度調節機構３３０Ａは、第２吸脱着処理装置３００に供給されたキャリアガスを高温の状態および低温の状態のいずれかに時間的に交互に温度調節するためのものであり、より具体的には、凝縮回収装置２００から排出された未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスを高温の状態および低温の状態のいずれかに時間的に交互に温度調節して第２吸脱着処理塔３１０に供給するためのものである。

温度調節機構３３０Ａは、配管ラインＬ５上に設けられたヒータ３３１と、配管ラインＬ５から分岐して再び配管ラインＬ５に合流するように設けられたバイパスラインとしての配管ラインＬ６と、配管ラインＬ５に設けられたバルブＶ３０１と、配管ラインＬ６に設けられたバルブＶ３０２とを含んでいる。なお、ヒータ３３１およびバルブＶ３０１は、いずれも配管ラインＬ５から分岐して設けられた配管ラインＬ６に並走する部分の配管ラインＬ５に設けられている。

ここで、ヒータ３３１は、未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスを高温の状態に温度調節して第２吸脱着処理塔３１０に供給する場合に、第２吸脱着素子３２１が所定の脱着温度に維持されることとなるように、処理槽３２０に導入されるキャリアガスを加熱する。

一方、配管ラインＬ６は、未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスを低温の状態に温度調節して第２吸脱着処理塔３１０に供給する場合に、第２吸脱着素子３２１が所定の吸着温度に維持されることとなるように、処理槽３２０に導入されるキャリアガスをそのまま搬送するかあるいは必要に応じて冷却するための配管ラインである。なお、キャリアガスを配管ラインＬ６において冷却する場合には、当該配管ラインＬ６に別途クーラを設けることとすれば効率的である。

第２吸脱着素子３２１は、高温の状態にあるキャリアガスを接触させることで吸着済みの有機溶剤を脱着する。したがって、第２吸脱着処理装置３００においては、処理槽３２０に高温の状態にあるキャリアガスが供給されることで有機溶剤が第２吸脱着素子３２１から脱着され、これにより有機溶剤を含有する高温の状態にあるキャリアガスが処理槽３２０から排出されることになる。

また、第２吸脱着素子３２１は、低温の状態にあるキャリアガスを接触させることで有機溶剤を吸着する。したがって、第２吸脱着処理装置３００においては、処理槽３２０に低温の状態にあるキャリアガスが供給されることで有機溶剤が第２吸脱着素子３２１によって吸着され、これによりキャリアガスから有機溶剤が分離されることでキャリアガス中に含まれる有機溶剤の濃度が低下し、この有機溶剤の濃度が低下した低温のキャリアガスが処理槽３２０から排出されることになる。

第２吸脱着素子３２１は、活性炭、活性炭素繊維およびゼオライトのいずれかを含む吸着材にて構成される。好適には、第２吸脱着素子３２１としては、粒状、粉体状、ハニカム状等の活性炭やゼオライトが利用されるが、より好適には、活性炭素繊維が利用される。活性炭素繊維は、表面にミクロ孔を有する繊維状構造を有しているため、ガスとの接触効率が高く、他の吸着材に比べて高い吸着効率を実現する。

第２吸脱着処理装置３００には、配管ラインＬ５，Ｌ７がそれぞれ接続されている。配管ラインＬ５は、キャリアガスを上記温度調節機構３３０Ａに供給するための配管ラインであり、配管ラインＬ７は、キャリアガスを処理槽３２０から排出するための配管ラインである。

処理槽３２０には、上述したバルブＶ３０１，Ｖ３０２の開閉を操作することにより、温度調節機構３３０Ａにて温度調節されて高温の状態にあるキャリアガスと、温度調節機構３３０Ａにて温度調節されて低温の状態にあるキャリアガスとが、時間的に交互に供給される。これにより、処理槽３２０は、時間的に交互に吸着槽および脱着槽として機能することになり、これに伴って有機溶剤が低温の状態にあるキャリアガスから高温の状態にあるキャリアガスに移動されることになる。

ここで、温度調節機構３３０Ａは、処理槽３２０を脱着槽として機能させる場合に当該処理槽３２０に、ヒータ３３１を接続させて高温の状態にあるキャリアガスを処理槽３２０に供給し、処理槽３２０を吸着槽として機能させる場合に、当該処理槽３２０に配管ラインＬ６を接続させて低温の状態にあるキャリアガスを処理槽３２０に供給する。

第２吸脱着処理装置３００から排出された高温の状態または低温の状態にあるキャリアガスは、配管ラインＬ７を介してブロワ４００へと搬送され、ブロワ４００を通過した後に配管ラインＬ３を経由して第１吸脱着処理装置１００に供給される。

なお、上述した配管ラインＬ３には、キャリアガスを循環経路に外部から導入するための配管ラインＬ０が設けられている。当該配管ラインＬ０は、上述した有機溶剤含有ガス処理システム１Ａの初期設置時においてキャリアガスを循環経路に導入したり、メンテナンス時等において必要に応じてキャリアガスを循環経路に補充したりするためのものである。

図２は、図１に示す有機溶剤含有ガス処理システムにおいて、一対の第１吸脱着素子および第２吸脱着素子を用いた吸着処理および脱着処理の時間的な切り替えの様子を示すタイムチャートである。次に、この図２を参照して、本実施の形態における有機溶剤含有ガス処理システム１Ａにおいて行なわれる有機溶剤含有ガスの処理の詳細について説明する。

図２を参照して、本実施の形態における有機溶剤含有ガス処理システム１Ａは、図中に示す１サイクルを単位期間として当該サイクルが繰り返し実施さることにより、有機溶剤含有ガスの処理が連続して行なわれるものである。

上記１サイクルの前半（図中に示す時刻ｔ０〜ｔ２の間）においては、第１吸脱着素子１２１が設置された第１吸脱着処理装置１００の第１処理槽１２０において吸着処理が実施され、これと並行して、第１吸脱着素子１３１が設置された第１吸脱着処理装置１００の第２処理槽１３０において脱着処理が実施される。

さらに、当該１サイクルの前半の始めの段階（図中に示す時刻ｔ０〜ｔ１の間）においては、第２吸脱着素子３２１が設置された第２吸脱着処理装置３００の処理槽３２０において脱着処理が実施され、当該１サイクルの前半の終わりの段階（図中に示す時刻ｔ１〜ｔ２の間）においては、当該処理槽３２０において吸着処理が実施される。

また、上記１サイクルの後半（図中に示す時刻ｔ２〜ｔ４の間）においては、第１吸脱着素子１２１が設置された第１吸脱着処理装置１００の第１処理槽１２０において脱着処理が実施され、これと並行して、第１吸脱着素子１３１が設置された第１吸脱着処理装置１００の第２処理槽１３０において吸着処理が実施される。

さらに、当該１サイクルの後半の始めの段階（図中に示す時刻ｔ２〜ｔ３の間）においては、第２吸脱着素子３２１が設置された第２吸脱着処理装置３００の処理槽３２０において脱着処理が実施され、当該１サイクルの後半の終わりの段階（図中に示す時刻ｔ３〜ｔ４の間）においては、当該処理槽３２０において吸着処理が実施される。

すなわち、本実施の形態における有機溶剤含有ガス処理システム１Ａにあっては、一対の第１吸脱着素子１２１，１３１のいずれかにおいて脱着処理が実施される脱着処理期間の始めの段階において第２吸脱着素子３２１において脱着処理が実施され、一対の第１吸脱着素子１２１，１３１のいずれかにおいて脱着処理が実施される脱着処理期間の終わりの段階において第２吸脱着素子３２１において吸着処理が実施される。

なお、上述した１サイクル中においては、凝縮回収装置２００において常時キャリアガスから有機溶剤が回収されることになる。

次に、上述した有機溶剤含有ガスの処理を具体的に実現するために、本実施の形態における有機溶剤含有ガス処理システム１Ａにおいて実施される操作について、図１を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明は、第１吸脱着処理装置１００の第１処理槽１２０が吸着槽として機能し、第２処理槽１３０が脱着槽として機能している状態に基づいたものであるが、これら吸着槽と脱着槽とが入れ替わった場合にも、同様の操作が行なわれることになる。

図１に示すように、第１吸脱着処理装置１００の第２処理槽１３０に収容された第１吸脱着素子１３１の脱着処理期間の始めの段階（すなわち、図２中に示すｔ０〜ｔ１の間）においては、温度調節機構３３０Ａに設けられたバルブＶ３０１が開放されるとともにバルブＶ３０２が閉塞されることにより、凝縮回収装置２００から排出された未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスがヒータ３３１に導入されて高温の状態にまで加熱されて温度調節され、これが第２吸脱着処理装置３００の処理槽３２０に供給されることで第２吸脱着素子３２１に接触させられる。

これにより、第２吸脱着素子３２１の吸着済みの有機溶剤が当該高温の状態あるキャリアガスによって第２吸脱着素子３２１から脱着されることになり、処理槽３２０から排出されるキャリアガス中の有機溶剤の濃度が徐々に上昇する。これに伴って、第１吸脱着処理装置１００の第２処理槽１３０に収容された第１吸脱着素子１３１に接触させられるキャリアガス中に含まれる有機溶剤の濃度も徐々に上昇することになるが、当該第１吸脱着素子１３１の脱着処理自体には殆ど影響はなく、相当程度にまで当該第１吸脱着素子１３１の再生が行なわれる。当該操作は、第１吸脱着素子１３１からの有機溶剤の脱着が概ね完了して平衡状態に達するまで行なわれる。

次に、第１吸脱着処理装置１００の第２処理槽１３０に収容された第１吸脱着素子１３１の脱着処理期間の終わりの段階（すなわち、図２中に示すｔ１〜ｔ２の間）においては、温度調節機構３３０Ａに設けられたバルブＶ３０１が閉塞されるとともにバルブＶ３０２が開放されることにより、凝縮回収装置２００から排出された未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスが配管ラインＬ６を経由してそのまま第２吸脱着処理装置３００の処理槽３２０に供給されることで第２吸脱着素子３２１に接触させられる。

これにより、第２吸脱着素子３２１によってキャリアガスに含有された有機溶剤が吸着されることになり、処理槽３２０から排出されるキャリアガス中の有機溶剤の濃度が徐々に低下する。これに伴って、第１吸脱着処理装置１００の第２処理槽１３０に収容された第１吸脱着素子１３１に接触させられるキャリアガス中に含まれる有機溶剤の濃度も徐々に低下することになり、当該第１吸脱着素子１３１の再生がさらに促進されることになる。当該操作は、第１吸脱着素子１３１による有機溶剤の脱着が概ね完了して平衡状態に達するまで行なわれる。

以上において説明した本実施の形態における有機溶剤含有ガス処理システム１Ａとすることにより、未凝縮の有機溶剤を含有するキャリアガスをそのまま循環させて第１吸脱着処理装置１００に戻す構成とした場合に比べ、第１吸脱着素子１２１，１３１の再生が促進される結果となり、その後において実施される吸着処理の際により効率的に原ガスから有機溶剤が吸着できるようになる。したがって、原ガスに対する浄化能力および有機溶剤の回収効率の向上が図られることになり、従来に比して高性能の有機溶剤含有ガス処理システムとすることができる。

また、本実施の形態における有機溶剤含有ガス処理システム１Ａは、循環経路を構築することでキャリアガスを繰り返し使用できるように構成されたものであるため、経済性にも優れたものとすることができる。したがって、窒素ガス等に代表される不活性ガスをキャリアガスとして使用した場合に、特にランニングコストを抑制できる効果が得られる。

なお、第２吸脱着処理装置３００に具備される第２吸脱着素子３２１の吸着能力を第１吸脱着処理装置１００に具備される第１吸脱着素子１２１，１３１の吸着能力よりも高く設定することとれば、原ガスに対する浄化能力および有機溶剤の回収効率の向上が安定的に実現されることになる。これは、上述した第１吸脱着素子１３１の脱着処理期間の終わりの段階において第２吸脱着素子３２１に供給されるキャリアガス中に含まれる有機溶剤の濃度が、第１吸脱着素子１２１，１３１に供給される原ガス中に含まれる有機溶剤の濃度よりも高いためである。ここで、第２吸脱着素子３２１の吸着能力を第１吸脱着素子１２１，１３１の吸着能力よりも高く設定する方法としては、第２吸脱着素子３２１の比表面積を第１吸脱着素子１２１，１３１の比表面積よりも大きくすること等が想定される。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における有機溶剤含有ガス処理システムのシステム構成図である。以下、この図３を参照して、本実施の形態における有機溶剤含有ガス処理システム１Ｂの構成について説明する。

図３に示すように、本実施の形態における有機溶剤含有ガス処理システム１Ｂは、上述した実施の形態１における有機溶剤含有ガス処理システム１Ａと同様に、キャリアガスが循環するように通流される循環経路と、当該循環経路上に設けられた第１吸脱着処理装置１００、凝縮回収装置２００、第２吸脱着処理装置３００およびブロワ４００とを主として備えている。ここで、循環経路は、図中に示す配管ラインＬ３〜Ｌ７によって主として構成されている。

このうち、第１吸脱着処理装置１００、凝縮回収装置２００、第２吸脱着処理装置３００の吸脱着処理塔３１０およびブロワ４００の構成やこれらの循環経路上における配設位置等は、上述した実施の形態１の場合と同様である。これに対し、第２吸脱着処理装置３００に具備される第２温度調節手段としての温度調節機構３３０Ｂの構成および循環経路上における配設位置が、上述した実施の形態１の場合と相違している。

温度調節機構３３０Ｂは、第２吸脱着処理装置３００に供給されたキャリアガスを高温の状態および低温の状態のいずれかに時間的に交互に温度調節するためのものであり、より具体的には、凝縮回収装置２００から排出された未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスを高温の状態に温度調節する処理と、第１吸脱着処理装置１００から排出された高温の状態にあるキャリアガスを低温の状態に温度調節する処理とを、時間的に交互に行なって第２吸脱着処理塔３１０に供給するためのものである。

温度調節機構３３０Ｂは、配管ラインＬ５上に設けられたヒータ３３１と、配管ラインＬ４から分岐して配管ラインＬ５に合流するように設けられたバイパスラインとしての配管ラインＬ６と、配管ラインＬ６に設けられたクーラ３３２と、配管ラインＬ４に設けられたバルブＶ３０３と、配管ラインＬ６に設けられたバルブＶ３０４とを含んでいる。なお、バルブＶ３０３は、配管ラインＬ４から分岐して設けられた配管ラインＬ６に並走する部分の配管ラインＬ４に設けられており、ヒータ３３１は、配管ラインＬ４から分岐して設けられた配管ラインＬ６に並走する部分の配管ラインＬ５に設けられている。また、クーラ３３２およびバルブＶ３０４は、いずれも配管ラインＬ６に設けられている。

ここで、ヒータ３３１は、凝縮回収装置２００から排出された未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスを高温の状態に温度調節して第２吸脱着処理塔３１０に供給する場合に、第２吸脱着素子３２１が所定の脱着温度に維持されることとなるように、処理槽３２０に導入されるキャリアガスを加熱する。

一方、クーラ３３２は、第１吸脱着処理装置１００から排出された高温の状態にあるキャリアガスを低温の状態に温度調節して第２吸脱着処理塔３１０に供給する場合に、第２吸脱着素子３２１が所定の吸着温度に維持されることとなるように、処理槽３２０に導入されるキャリアガスを冷却する。

ここで、本実施の形態における有機溶剤含有ガス処理システム１Ｂにおいて行なわれる有機溶剤含有ガスの処理の詳細については、上述した実施の形態１に準ずるものであるため、その説明はここでは省略する。ただし、当該有機溶剤含有ガスの処理を具体的に実現するために、本実施の形態における有機溶剤含有ガス処理システム１Ｂにおいて実施される操作については、上述した実施の形態１におけるそれと多少異なるため、図３を参照してこの点について詳細に説明する。なお、以下の説明は、第１吸脱着処理装置１００の第１処理槽１２０が吸着槽として機能し、第２処理槽１３０が脱着槽として機能している状態に基づいたものであるが、これら吸着槽と脱着槽とが入れ替わった場合にも、同様の操作が行なわれることになる。

図２に示すように、第１吸脱着処理装置１００の第２処理槽１３０に収容された第１吸脱着素子１３１の脱着処理期間の始めの段階（すなわち、図２中に示すｔ０〜ｔ１の間）においては、温度調節機構３３０Ｂに設けられたバルブＶ３０３が開放されるとともにバルブＶ３０４が閉塞されることにより、凝縮回収装置２００から排出された未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスがヒータ３３１に導入されて高温の状態にまで加熱されて温度調節され、これが第２吸脱着処理装置３００の処理槽３２０に供給されることで第２吸脱着素子３２１に接触させられる。

次に、第１吸脱着処理装置１００の第２処理槽１３０に収容された第１吸脱着素子１３１の脱着処理期間の終わりの段階（すなわち、図２中に示すｔ１〜ｔ２の間）においては、温度調節機構３３０Ｂに設けられたバルブＶ３０３が閉塞されるとともにバルブＶ３０４が開放されることにより、第１吸脱着処理装置１００から排出された高温の状態にあるキャリアガスがクーラ３３２に導入されて低温の状態にまで冷却されて温度調節され、これが第２吸脱着処理装置３００の処理槽３２０に供給されることで第２吸脱着素子３２１に接触させられる。

なお、その際、クーラ３３２にて第１吸脱着処理装置１００から排出された高温の状態にあるキャリアガスが冷却されることにより、当該キャリアガスに含有された有機溶剤が凝縮する可能性もあるが、上述した第１吸脱着素子１３１の脱着処理期間の始めの段階において第１吸脱着素子１３１からの有機溶剤の脱着が概ね完了して平衡状態に達していれば、凝縮回収装置２００のコンデンサ２１０による凝縮処理によって冷却後の温度状態における有機溶剤の気液平衡状態が既に維持されることとなっているため、当該クーラ３３２による冷却後においてもキャリアガス中に含まれる有機溶剤の気液平衡状態が維持されて有機溶剤が凝縮することはなくなる。

ただし、コンデンサ２１０による冷却後のキャリアガスの温度よりもクーラ３３２による冷却後のキャリアガスの温度を低く設定した場合には、当該クーラ３３２において有機溶剤が凝縮する可能性が生じるため、その場合には、当該クーラ３３２を回収タンク２２０に接続すれば、凝縮後の有機溶剤を回収タンク２２０にて回収することが可能になる。

以上において説明した本実施の形態における有機溶剤含有ガス処理システム１Ｂとした場合にも、上述した実施の形態１における有機溶剤含有ガス処理システム１Ａとした場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、本実施の形態における有機溶剤含有ガス処理システム１Ｂとすることにより、原ガスに対する浄化能力および有機溶剤の回収効率の向上が図られることになり、従来に比して高性能の有機溶剤含有ガス処理システムとすることができるとともに、経済性にも優れたものとすることができる。

（実施例）
以下においては、上述した本発明の実施の形態２における有機溶剤含有ガス処理システム１Ｂを実際に試作し、これを用いて原ガスの処理を行なった場合を実施例として説明する。

実施例においては、原ガスとして酢酸エチルを２０００ｐｐｍの濃度で含有する３０℃のガスを使用し、キャリアガスとして１３０℃の窒素ガスを使用し、第１吸脱着素子１２１，１３１として比表面積が１５００ｍｇ／ｍ²の活性炭素繊維を使用し、第２吸脱着素子３２１として比表面積が２０００ｍｇ／ｍ²の活性炭素繊維を使用した。

まず、初期段階における処理として、上記原ガスを図示しない送風機を用いて第１吸脱着処理装置１００の一方の処理槽に風量１００ｍ³／ｍｉｎで２０分間送風することによって吸着処理を行なった。

上記初期段階における処理が終了した後に、以下において説明する一連の処理を１サイクルとして連続的に繰り返して実施することにより、原ガスの処理を行なった。

具体的には、バルブＶ１０１〜Ｖ１０６を切り替え操作し、上記一方の処理槽を脱着槽に切り替えるとともに、残る処理槽を吸着槽とした。脱着槽においては、窒素ガスを風量３４ｍ³／ｍｉｎで導入することで第１吸脱着素子の脱着処理を行ない、吸着槽においては、上述した条件と同様の条件で吸着処理を行なった。なお、凝縮回収装置２００においては、脱着槽から排出される酢酸エチルを含有する１３０℃の窒素ガスを１０℃にまで冷却することとした。

ここで、脱着槽における脱着を開始した時点を始期とする始めの１０分間については、コンデンサ２１０から排出される未凝縮の酢酸エチルを含む１０℃の窒素ガスをヒータ３３１を用いて１３０℃にまで加熱して第２吸脱着処理装置３００の処理槽３２０に導入し、さらに処理槽３２０から排出されるガスを第１吸脱着処理装置１００の脱着槽に導入することとした。

また、脱着槽における脱着を開始した時点から１０分経過した後を始期とする終わりの１０分間については、バルブＶ３０３，Ｖ３０４を切り替え操作することで脱着槽から排出される酢酸エチルを含有する１３０℃の窒素ガスをクーラ３３２を用いて１０℃にまで冷却して第２吸脱着処理装置３００の処理槽３２０に導入し、さらに処理槽３２０から排出されるガスを第１吸脱着処理装置１００の脱着槽に導入することとした。

以上において説明した１サイクルを連続的に繰り返して実施した場合において、第１吸脱着処理装置１００から排出される清浄ガスに含有される酢酸エチルの濃度が、約２０ｐｐｍにまで低減されていることが確認された。すなわち、実施例においては、約９９％の高い除去率で酢酸エチルを除去できることが確認された。

また、上述した脱着槽における脱着を開始した時点を始期とする始めの１０分間が終了した時点においては、凝縮回収装置２００に導入される部分の配管ラインＬ４を通流する窒素ガス中に含まれる酢酸エチルの濃度が約６５０００ｐｐｍにまで上昇していることが確認された。また、その際に、凝縮回収装置２００から排出される部分の配管ラインＬ５を通流する窒素ガス中に含まれる酢酸エチルの濃度が約５９０００ｐｐｍであることが確認されるとともに、第２吸脱着処理装置３００から排出される部分の配管ラインＬ７を通流する窒素ガス中に含まれる酢酸エチルの濃度が約５９０００ｐｐｍであることが確認された。

一方、上述した脱着槽における脱着を開始した時点から１０分経過した後を始期とする終わりの１０分間が終了した時点においては、第２吸脱着処理装置３００から排出される部分の配管ラインＬ７を通流する窒素ガス中に含まれる酢酸エチルの濃度が約２０００ｐｐｍにまで低下していることが確認された。すなわち、脱着槽における脱着を開始した時点から１０分経過した後を始期とする終わりの１０分間において、第１吸脱着素子１３１の再生が促進されることが確認された。

以上の結果より、本発明によれば、高い除去率で原ガス中に含まれる有機溶剤としての酢酸エチルを除去することが可能になるとともに、当該酢酸エチルの回収効率の向上が図られることが実験的に確認された。

なお、上述した本発明の実施の形態１および２における有機溶剤含有ガス処理システム１Ａ，１Ｂにおいては、ブロワやポンプ等の流体搬送手段やストレージタンク等の流体貯留手段などの構成要素を必要最低限のみ図示して説明を行なったが、これら構成要素は必要に応じて適宜の位置に配置すればよい。

また、上述した本発明の実施の形態１および２における有機溶剤含有ガス処理システム１Ａ，１Ｂにおいては、第１吸脱着処理装置として、第１吸脱着素子が収容された処理槽を２つ具備し、これらが時間的に交互に吸着槽および脱着槽に切り替えられることで連続的に被処理ガスの処理が可能に構成されたものを例示して説明を行なったが、必ずしも連続的に被処理ガスを処理する必要がない場合には、吸脱着処理装置を単一の処理槽を具備したもので構成してもよい。また、被処理ガスを連続的に処理する必要がある場合にも、上述の切り替え式の第１吸脱着処理装置に代えて、第１吸着素子の一部分を吸着処理ゾーンとして使用するとともに、第１吸着素子の残る部分を脱着処理ゾーンとして使用し、これら吸着処理ゾーンおよび脱着処理ゾーンが吸着材の回転動作に伴って徐々に移動するように構成した回転式の吸着材を具備した吸脱着処理装置にてこれを構成することとしてもよい。

このように、今回開示した上記各実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１Ａ，１Ｂ有機溶剤含有ガス処理システム、１００第１吸脱着処理装置、１１０第１吸脱着処理塔、１２０第１処理槽、１２１第１吸脱着素子、１３０第２処理槽、１３１第１吸脱着素子、１４０ヒータ、２００凝縮回収装置、２１０コンデンサ、２２０回収タンク、３００第２吸脱着処理装置、３１０第２吸脱着処理塔、３２０処理槽、３２１第２吸脱着素子、３３０Ａ，３３０Ｂ温度調節機構、３３１ヒータ、３３２クーラ、４００ブロワ、Ｌ０〜Ｌ９配管ライン、Ｖ１０１〜Ｖ１０６，Ｖ３０１〜Ｖ３０４バルブ。

Claims

有機溶剤を含有する原ガスから有機溶剤を分離することで原ガスを清浄化して排出するとともに、原ガスから分離した有機溶剤をキャリアガスを用いて回収する有機溶剤含有ガス処理システムであって、
キャリアガスが循環するように通流される循環経路と、
前記循環経路上に設けられ、有機溶剤を吸着および脱着する第１吸脱着素子を含む第１吸脱着処理装置と、
前記循環経路上に設けられ、有機溶剤を凝縮させることで有機溶剤を凝縮液として回収する凝縮回収装置と、
前記循環経路上に設けられ、有機溶剤を吸着および脱着する第２吸脱着素子を含む第２吸脱着処理装置とを備え、
前記第１吸脱着処理装置は、前記第２吸脱着処理装置から排出された高温の状態または低温の状態にあるキャリアガスを高温の状態に温度調節する第１温度調節手段をさらに含み、原ガスと、前記第１温度調節手段にて温度調節されて高温の状態にあるキャリアガスとを、時間的に交互に前記第１吸脱着素子に接触させることにより、有機溶剤を原ガスから高温の状態にあるキャリアガスに移動させ、
前記凝縮回収装置は、前記第１吸脱着処理装置から排出された高温の状態にあるキャリアガスを低温の状態に温度調節することにより、有機溶剤を凝縮させ、
前記第２吸脱着処理装置は、前記凝縮回収装置から排出された未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスを高温の状態および低温の状態のいずれかに時間的に交互に温度調節する第２温度調節手段をさらに含み、前記第２温度調節手段にて温度調節されて高温の状態にあるキャリアガスと、前記第２温度調節手段にて温度調節されて低温の状態にあるキャリアガスとを、時間的に交互に前記第２吸脱着素子に接触させることにより、有機溶剤を低温の状態にあるキャリアガスから高温の状態にあるキャリアガスに移動させ、
前記第２温度調節手段は、前記第１吸脱着素子から有機溶剤を脱着させる脱着処理期間の始めの段階において、前記凝縮回収装置から排出された未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスを高温の状態に温度調節し、前記第１吸脱着素子から有機溶剤を脱着させる脱着処理期間の終わりの段階において、前記凝縮回収装置から排出された未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスを低温の状態に温度調節する、有機溶剤含有ガス処理システム。
有機溶剤を含有する原ガスから有機溶剤を分離することで原ガスを清浄化して排出するとともに、原ガスから分離した有機溶剤をキャリアガスを用いて回収する有機溶剤含有ガス処理システムであって、
キャリアガスが循環するように通流される循環経路と、
前記循環経路上に設けられ、有機溶剤を吸着および脱着する第１吸脱着素子を含む第１吸脱着処理装置と、
前記循環経路上に設けられ、有機溶剤を凝縮させることで有機溶剤を凝縮液として回収する凝縮回収装置と、
前記循環経路上に設けられ、有機溶剤を吸着および脱着する第２吸脱着素子を含む第２吸脱着処理装置とを備え、
前記第１吸脱着処理装置は、前記第２吸脱着処理装置から排出された高温の状態または低温の状態にあるキャリアガスを高温の状態に温度調節する第１温度調節手段をさらに含み、原ガスと、前記第１温度調節手段にて温度調節されて高温の状態にあるキャリアガスとを、時間的に交互に前記第１吸脱着素子に接触させることにより、有機溶剤を原ガスから高温の状態にあるキャリアガスに移動させ、
前記凝縮回収装置は、前記第１吸脱着処理装置から排出された高温の状態にあるキャリアガスを低温の状態に温度調節することにより、有機溶剤を凝縮させ、
前記第２吸脱着処理装置は、前記凝縮回収装置から排出された未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスを高温の状態に温度調節する処理と、前記第１吸脱着処理装置から排出された高温の状態にあるキャリアガスを前記凝縮回収装置を経由させずに低温の状態に温度調節する処理とを、時間的に交互に行なう第２温度調節手段をさらに含み、前記第２温度調節手段にて温度調節されて高温の状態にあるキャリアガスと、前記第２温度調節手段にて温度調節されて低温の状態にあるキャリアガスとを、時間的に交互に前記第２吸脱着素子に接触させることにより、有機溶剤を低温の状態にあるキャリアガスから高温の状態にあるキャリアガスに移動させ、
前記第２温度調節手段は、前記第１吸脱着素子から有機溶剤を脱着させる脱着処理期間の始めの段階において、前記凝縮回収装置から排出された未凝縮の有機溶剤を含む低温の状態にあるキャリアガスを高温の状態に温度調節し、前記第１吸脱着素子から有機溶剤を脱着させる脱着処理期間の終わりの段階において、前記第１吸脱着処理装置から排出された高温の状態にあるキャリアガスを前記凝縮回収装置を経由させずに低温の状態に温度調節する、有機溶剤含有ガス処理システム。
前記キャリアガスが、不活性ガスである、請求項１または２に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
前記第１吸脱着素子が、活性炭素繊維である、請求項１から３のいずれかに記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
前記第２吸脱着素子が、活性炭素繊維である、請求項１から４のいずれかに記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
前記第１吸脱着素子および前記第２吸脱着素子が、いずれも活性炭素繊維であり、
前記第２吸脱着素子としての活性炭素繊維の比表面積が、前記第１吸脱着素子としての活性炭素繊維の比表面積よりも大きい、請求項１から３のいずれかに記載の有機溶剤含有ガス処理システム。