JP5510110B2 - 有機溶剤回収システム - Google Patents
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Description
図1〜図3を参照して、本実施の形態における有機溶剤回収システム1について説明する。図1は、有機溶剤回収システム1を示すシステム構成図である。図2は、有機溶剤回収システム1における濃縮装置200を模式的に示す斜視図である。図3は、有機溶剤回収システム1における膜分離装置400を模式的に示す断面図である。
図2を参照して、回転式の濃縮装置200は、吸着素子としての筒状の吸着体20と、吸着部21と、脱着部22とを有している。吸着体20は、吸着剤として、活性炭、活性炭素繊維またはゼオライト等を含んでいる。吸着体20は、ハニカム(ハニカムローター)構造を有しているとよい。吸着体20は、筒軸23周りに矢印A方向に回転する。吸着体20の回転により、吸着体20は吸着部21および脱着部22を交互に通過する。
冷却装置300には、熱交換部500における熱交換(詳細は後述する)によって降温された脱着ガス(G14)が、配管ラインL5を通して導入される。冷却装置300は冷却水等を用いて脱着ガス(G14)を冷却する。脱着ガス(G14)は、有機溶剤を高濃度に含有する凝縮液(E10)と、有機溶剤を低濃度に含有する未凝縮ガス(G17)とに分離される。
浸透気化分離法に基づく膜分離装置400は、凝縮液(E10)に含有される水分、または凝縮液(E10)に含有される酸が混入した水分を選択的に透過して分離する。
熱交換部500は、たとえば熱交換器であり、配管ラインL5と配管ラインL6とを熱的に接触させる。熱交換部500は、配管ラインL5を通過する脱着ガス(G14)が持つ潜熱(または顕熱、以下同じ)を、配管ラインL6を通過する凝縮液(E10)に付与させる。
熱交換部600は、たとえば熱交換器であり、配管ラインL7と配管ラインL8,L9とを熱的に接触させる。熱交換部600は、配管ラインL8を通過する透過液(E11)および配管ラインL9を通過する濃縮液(E12)が持つ潜熱を、配管ラインL7を通過する未凝縮ガス(G17)に付与させる。未凝縮ガス(G17)との熱交換によって、透過液(E11)および濃縮液(E12)は冷却される。
有機溶剤回収システム1を用いて、生産設備1000から排出される原ガス(G10)に含まれる有機溶剤[DMAC(N,N−ジメチルアセトアミド)]を回収するシステムについて以下説明する。有機溶剤回収システム1が処理回収する有機溶剤としては、N,N−ジメチルアセトアミド以外にも、n−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、またはn−デカンであってもよい。
有機溶剤回収システム1によれば、脱着部22から排出された脱着ガス(G14)は、熱交換部500における凝縮液(E10)との熱交換によって降温した状態で冷却装置300に導入される。冷却装置300が脱着ガス(G14)を20℃まで冷却するために、冷却装置300の稼動に必要なエネルギー(たとえば冷却水の温度調節に必要なエネルギーや冷却水の搬送に必要なエネルギー等)の使用量は少なくてすむ(比較例と対比し、詳細は後述する)。
図4を参照して、上述の実施の形態1における有機溶剤回収システム1に対する比較例について説明する。ここでは、本比較例における有機溶剤回収システム1Aと、上述の実施の形態1における有機溶剤回収システム1との相違点について説明する。有機溶剤回収システム1Aは、加熱装置701と、冷却装置301とを備えている。
図2を参照して、上述の実施の形態1における濃縮装置200は回転式である。濃縮装置200は、塔切替(ダンパー切替)によって連続的に吸着および脱着が行なわれるバッチ式の濃縮装置であってもよい。
図5を参照して、本実施の形態における有機溶剤回収システム2について説明する。図5は、有機溶剤回収システム2を示すシステム構成図である。有機溶剤回収システム2は、生産設備1000から排出される原ガス(G20)中の有機溶剤を回収液として回収する。有機溶剤回収システム2は、濃縮装置200、冷却装置300、膜分離装置400、熱交換部500(他の熱交換部)、および熱交換部600を備えている。
配管ラインL1は、生産設備1000および冷却装置300に接続されている。冷却装置300には、生産設備1000から排出された原ガス(G20)と、後述する脱着ガス(G24)とが混合された混合ガス(G20a)が導入される。冷却装置300は、混合ガス(G20a)を冷却する。混合ガス(G20a)は、凝縮液(E20)と、有機溶剤含有ガス(G21)とに分離され、冷却された状態でそれぞれ排出される。
濃縮装置200は、上述の実施の形態1における濃縮装置200と同様に構成され、回転式であってもよく、バッチ式であってもよい。吸着部21に導入された有機溶剤含有ガス(G21)は清浄化され、清浄ガス(G22)として配管ラインL2から導出される。配管ラインL2には、加熱装置700に向かって分岐する配管ラインL3が接続されている。配管ラインL3には、加熱装置700への清浄ガス(G22)の流量を調節するバルブV101が設けられているとよい。
膜分離装置400は、上述の実施の形態1における膜分離装置400と同様に構成される。膜分離装置400には、熱交換部500における熱交換(詳細は後述する)によって昇温された凝縮液(E20)が、配管ラインL6を通して導入される。膜分離装置400における透過作用によって、凝縮液(E20)は、水分を含む透過液(E21)と、水分を含まない濃縮液(E22)とに分離される。透過液(E21)は、配管ラインL8を通して排出される。濃縮液(E22)は、配管ラインL9を通して排出される。
熱交換部500は、たとえば熱交換器であり、配管ラインL5と配管ラインL6とを熱的に接触させる。熱交換部500は、配管ラインL5を通過する脱着ガス(G24)が持つ潜熱を、配管ラインL6を通過する凝縮液(E20)に付与させる。
熱交換部600は、たとえば熱交換器であり、配管ラインL7と配管ラインL8,L9とを熱的に接触させる。熱交換部600は、配管ラインL8を通過する透過液(E21)および配管ラインL9を通過する濃縮液(E22)が持つ潜熱を、配管ラインL7を通過する有機溶剤含有ガス(G21)に付与させる。有機溶剤含有ガス(G21)との熱交換によって、透過液(E21)および濃縮液(E22)は冷却される。
有機溶剤回収システム2を用いて、生産設備1000から排出される原ガス(G20)に含まれる有機溶剤[DMAC(N,N−ジメチルアセトアミド)]を回収するシステムについて以下説明する。有機溶剤回収システム2が処理回収する有機溶剤としては、N,N−ジメチルアセトアミド以外にも、n−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、またはn−デカンであってもよい。
有機溶剤回収システム2によれば、脱着部22から排出された脱着ガス(G24)は、熱交換部500における凝縮液(E20)との熱交換によって降温した状態で冷却装置300に導入される。冷却装置300が脱着ガス(G24)(混合ガス(G20a))を冷却するために、冷却装置300の稼動に必要なエネルギーの使用量は少なくてすむ。
上述の実施の形態2における有機溶剤回収システム2は、熱交換部500および熱交換部600の双方を備えている。有機溶剤回収システム2は、熱交換部500および熱交換部600の一方のみを備えていてもよい。
図6を参照して、本実施の形態における有機溶剤回収システム3について説明する。図6は、有機溶剤回収システム3を示すシステム構成図である。有機溶剤回収システム3は、生産設備1000から排出される原ガス(G30)中の有機溶剤を回収する。有機溶剤回収システム3は、再生ヒータ100、濃縮装置200、冷却装置300、膜分離装置400、熱交換部500(他の熱交換部)、熱交換部600、および加熱装置700を備えている。
生産設備1000および再生ヒータ100に接続された配管ラインL1は、生産設備1000からの原ガス(G30)を再生ヒータ100に導入する。原ガス(G30)の温度が十分に高温の場合には、再生ヒータ100が用いられることはない。生産設備1000が稼動初期状態で、原ガス(G30)の温度が所定温度に達していない場合には、再生ヒータ100を用いることによって原ガス(G30)が所定温度にまで昇温される。
濃縮装置200は、上述の実施の形態1における濃縮装置200と同様に構成され、回転式であってもよく、バッチ式であってもよい。再生ヒータ100および濃縮装置200に接続された配管ラインL10は、高温の原ガス(G30)を濃縮装置200の脱着部22に導入する。脱着部22に接続された配管ラインL2は、脱着部22から脱着ガス(G31)を導出する。
配管ラインL2に接続された冷却装置300には、熱交換部500の熱交換(詳細は後述する)によって降温された脱着ガス(G31)が導入される。冷却装置300は、脱着ガス(G31)を冷却する。脱着ガス(G31)は、凝縮液(E30)と、未凝縮ガス(G32)とに分離される。
膜分離装置400は、上述の実施の形態1における膜分離装置400と同様に構成される。膜分離装置400には、熱交換部500の熱交換(詳細は後述する)によって昇温された凝縮液(E30)が、配管ラインL3を通して導入される。膜分離装置400における透過作用によって凝縮液(E30)は、水分を含む透過液(E31)と、水分を含まない濃縮液(E32)とに分離される。透過液(E31)は、配管ラインL5を通して排出される。濃縮液(E32)は、配管ラインL6を通して排出される。
熱交換部500は、たとえば熱交換器であり、配管ラインL2と配管ラインL3とを熱的に接触させる。熱交換部500は、配管ラインL2を通過する脱着ガス(G31)が持つ潜熱を、配管ラインL3を通過する凝縮液(E30)に付与させる。
熱交換部600は、たとえば熱交換器であり、配管ラインL4と配管ラインL5,L6とを熱的に接触させる。熱交換部600は、配管ラインL5を通過する透過液(E31)および配管ラインL6を通過する濃縮液(E32)が持つ潜熱を、配管ラインL4を通過する未凝縮ガス(G32)に付与させる。未凝縮ガス(G32)との熱交換によって、透過液(E31)および濃縮液(E32)は冷却される。
有機溶剤回収システム3を用いて、生産設備1000から排出される原ガス(G30)に含まれる有機溶剤[DMP(N−メチルピロリドン)]を回収するシステムについて以下説明する。有機溶剤回収システム3が処理回収する有機溶剤としては、n−メチルピロリドン以外にも、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、またはn−デカンであってもよい。
有機溶剤回収システム3によれば、脱着部22から排出された脱着ガス(G31)は、熱交換部500における凝縮液(E30)との熱交換によって降温した状態で冷却装置300に導入される。冷却装置300が脱着ガス(G31)を冷却するために、冷却装置300の稼動に必要なエネルギーの使用量は少なくてすむ。
上述の実施の形態3における有機溶剤回収システム3は、熱交換部500および熱交換部600の双方を備えている。有機溶剤回収システム3は、熱交換部500および熱交換部600の一方のみを備えていてもよい。
図7を参照して、本実施の形態における有機溶剤回収システム4について説明する。図7は、有機溶剤回収システム4を示すシステム構成図である。有機溶剤回収システム4は、生産設備1000から排出される原ガス(G40)中の有機溶剤を回収する。有機溶剤回収システム4は、再生ヒータ100、濃縮装置200、冷却装置300、膜分離装置400、熱交換部500(他の熱交換部)、熱交換部600、および加熱装置700を備えている。
生産設備1000および再生ヒータ100に接続された配管ラインL1は、生産設備1000からの原ガス(G40)を再生ヒータ100に導入する。配管ラインL1には、再生ヒータ100への原ガス(G40)の流量を調節するバルブV104が設けられているとよい。再生ヒータ100は、必要に応じて原ガス(G40)を所定温度にまで昇温させる。
濃縮装置200は、上述の実施の形態1における濃縮装置200と同様に構成され、回転式であってもよく、バッチ式であってもよい。再生ヒータ100および濃縮装置200に接続された配管ラインL10は、高温の原ガス(G40)を濃縮装置200の脱着部22に導入する。脱着部22に接続された配管ラインL2は、脱着部22から脱着ガス(G41)を導出する。
配管ラインL2に接続された冷却装置300には、配管ラインL11から導出された原ガス(G40)と、脱着部22から排出された脱着ガス(G41)とが混合された混合ガス(G41a)が導入される。混合ガス(G41a)は、熱交換部500の熱交換(詳細は後述する)によって降温された状態で、冷却装置300に導入される。冷却装置300は、混合ガス(G41a)を冷却する。混合ガス(G41a)は、凝縮液(E40)と、未凝縮ガス(G42)とに分離される。
膜分離装置400は、上述の実施の形態1における膜分離装置400と同様に構成される。膜分離装置400には、熱交換部500の熱交換(詳細は後述する)によって昇温された凝縮液(E40)が、配管ラインL3を通して導入される。膜分離装置400における透過作用によって凝縮液(E40)は、水分を含む透過液(E41)と、水分を含まない濃縮液(E42)とに分離される。透過液(E41)は、配管ラインL5を通して排出される。濃縮液(E42)は、配管ラインL6を通して排出される。
熱交換部500は、たとえば熱交換器であり、配管ラインL2と配管ラインL3とを熱的に接触させる。熱交換部500は、配管ラインL2を通過する混合ガス(G41a)が持つ潜熱を、配管ラインL3を通過する凝縮液(E40)に付与させる。
熱交換部600は、たとえば熱交換器であり、配管ラインL4と配管ラインL5,L6とを熱的に接触させる。熱交換部600は、配管ラインL5を通過する透過液(E41)および配管ラインL6を通過する濃縮液(E42)が持つ潜熱を、配管ラインL4を通過する未凝縮ガス(G42)に付与させる。未凝縮ガス(G42)との熱交換によって、透過液(E41)および濃縮液(E42)は冷却される。
有機溶剤回収システム4を用いて、生産設備1000から排出される原ガス(G40)に含まれる有機溶剤[DMP(N−メチルピロリドン)]を回収するシステムについて以下説明する。有機溶剤回収システム4が処理回収する有機溶剤としては、n−メチルピロリドン以外にも、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、またはn−デカンであってもよい。
有機溶剤回収システム4によれば、脱着ガス(G41)と原ガス(G40)の残部との混合ガス(G41a)は、熱交換部500における凝縮液(E40)との熱交換によって降温した状態で冷却装置300に導入される。冷却装置300が混合ガス(G41a)を冷却するために、冷却装置300の稼動に必要なエネルギーの使用量は少なくてすむ。
上述の実施の形態4における有機溶剤回収システム3は、熱交換部500および熱交換部600の双方を備えている。有機溶剤回収システム3は、熱交換部500および熱交換部600の一方のみを備えていてもよい。
Claims (7)
- 有機溶剤を含有する有機溶剤含有ガスから前記有機溶剤を回収する有機溶剤回収システムであって、
前記有機溶剤含有ガスを接触させることで前記有機溶剤を吸着し且つ前記有機溶剤含有ガスよりも高温の加熱ガスを接触させることで吸着した前記有機溶剤を脱着する吸着素子を含み、前記吸着素子に前記有機溶剤含有ガスが導入されることによって前記有機溶剤を前記吸着素子に吸着させて清浄ガスを排出する吸着部と、前記吸着素子に前記加熱ガスが導入されることによって前記有機溶剤を前記吸着素子から脱着させて前記有機溶剤を含有する脱着ガスを排出する脱着部と、を有する濃縮装置と、
前記脱着部から排出された前記脱着ガスを冷却する冷却装置と、
水を選択的に透過して分離する分離膜を含み、前記冷却装置の冷却によって凝縮するとともに前記冷却装置から排出された凝縮液を前記分離膜に供給することによって、前記有機溶剤を高濃度に含有する濃縮液と水を主成分とする透過液とに分離する膜分離装置と、
前記膜分離装置から排出された前記濃縮液およびまたは前記透過液と、前記冷却装置の冷却によって凝縮せずに前記冷却装置から排出された未凝縮ガスとを熱交換させる熱交換部と、を備え、
前記脱着部から排出された前記脱着ガスと、前記冷却装置の冷却によって凝縮するとともに前記冷却装置から排出され前記分離膜に供給される前記凝縮液とを熱交換させる他の熱交換部をさらに備える、
有機溶剤回収システム。 - 有機溶剤を含有する有機溶剤含有ガスから前記有機溶剤を回収する有機溶剤回収システムであって、
前記有機溶剤含有ガスを接触させることで前記有機溶剤を吸着し且つ前記有機溶剤含有ガスよりも高温の加熱ガスを接触させることで吸着した前記有機溶剤を脱着する吸着素子を含み、前記吸着素子に前記有機溶剤含有ガスが導入されることによって前記有機溶剤を前記吸着素子に吸着させて清浄ガスを排出する吸着部と、前記吸着素子に前記加熱ガスが導入されることによって前記有機溶剤を前記吸着素子から脱着させて前記有機溶剤を含有する脱着ガスを排出する脱着部と、を有する濃縮装置と、
前記吸着部に導入される前記有機溶剤含有ガスを冷却した状態で排出する冷却装置と、
水を選択的に透過して分離する分離膜を含み、前記冷却装置の冷却によって凝縮するとともに前記冷却装置から排出された凝縮液を前記分離膜に供給することによって、前記有機溶剤を高濃度に含有する濃縮液と水を主成分とする透過液とに分離する膜分離装置と、
前記膜分離装置から排出された前記濃縮液およびまたは前記透過液と、前記吸着部に導入される前記有機溶剤含有ガスとを熱交換させる熱交換部と、を備え、
前記脱着部から排出された前記脱着ガスと、前記冷却装置の冷却によって凝縮するとともに前記冷却装置から排出され前記分離膜に供給される前記凝縮液とを熱交換させる他の熱交換部をさらに備える、
有機溶剤回収システム。 - 有機溶剤を含有する温度が約50℃〜約200℃の原ガスから前記有機溶剤を回収する有機溶剤回収システムであって、
前記有機溶剤を含有する有機溶剤含有ガスを接触させることで前記有機溶剤を吸着し且つ前記有機溶剤含有ガスよりも高温の前記原ガスを接触させることで吸着した前記有機溶剤を脱着する吸着素子を含み、前記吸着素子に前記有機溶剤含有ガスが導入されることによって前記有機溶剤を前記吸着素子に吸着させて清浄ガスを排出する吸着部と、前記吸着素子に前記原ガスが導入されることによって前記有機溶剤を前記吸着素子から脱着させて前記有機溶剤を含有する脱着ガスを排出する脱着部と、を有する濃縮装置と、
前記脱着ガスまたは前記原ガスを含む前記脱着ガスを冷却する冷却装置と、
水を選択的に透過して分離する分離膜を含み、前記冷却装置の冷却によって凝縮するとともに前記冷却装置から排出された凝縮液を前記分離膜に供給することによって、前記有機溶剤を高濃度に含有する濃縮液と水を主成分とする透過液とに分離する膜分離装置と、
前記膜分離装置から排出された前記濃縮液およびまたは前記透過液と、前記冷却装置の冷却によって凝縮せずに前記冷却装置から排出された未凝縮ガスとを熱交換させる熱交換部と、を備え、
前記有機溶剤含有ガスは、前記冷却装置の冷却によって凝縮せずに前記冷却装置から排出された前記未凝縮ガスであり、
前記冷却装置へ前記原ガスおよび前記脱着ガスを供給する割合は、前記原ガスが0%〜50%であり、前記脱着ガスが50%〜100%であり、
前記冷却装置に供給される前記脱着ガスまたは前記冷却装置に供給される前記原ガスを含む前記脱着ガスと、前記冷却装置の冷却によって凝縮するとともに前記冷却装置から排出され前記分離膜に供給される前記凝縮液とを熱交換させる他の熱交換部をさらに備える、
有機溶剤回収システム。 - 前記濃縮装置は、
回転軸と、
前記回転軸の周りに設けられた前記吸着素子としての筒状吸着体と、を備え、
前記回転軸の周りに前記筒状吸着体を回転させることにより、前記吸着部において前記有機溶剤含有ガス中の前記有機溶剤を吸着した前記吸着素子が連続的に前記脱着部に移行する、
請求項1から3のいずれかに記載の有機溶剤回収システム。 - 前記吸着素子は、ハニカム構造を有している、
請求項1から4のいずれかに記載の有機溶剤回収システム。 - 前記膜分離装置は、浸透気化分離法に基づくものである、
請求項1から5のいずれかに記載の有機溶剤回収システム。 - 前記有機溶剤は、n−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、またはn−デカンである、
請求項1から6のいずれかに記載の有機溶剤回収システム。
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