JP5697852B2 - 揮発性有機物回収システム - Google Patents
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Description
<1> 気化した揮発性有機物を含む雰囲気を通過させることにより前記揮発性有機物を吸着材で吸着して捕集する吸着手段と、
前記吸着手段により捕集された揮発性有機物を前記吸着材から脱着させ、該揮発性有機物を吸引するとともに、固体状であって、前記揮発性有機物を吸収する多孔質疎水性有機分子を含む吸収材、前記揮発性有機物を吸収することによりゲル化する吸収材、又は、ゲル状であって、前記揮発性有機物に対して不活性であり、該揮発性有機物を溶解する不活性有機溶媒と、前記不活性有機溶媒のゲル化剤としての疎水性有機分子物質とを含む吸収材に吸収させて液状又はゲル状に濃縮する濃縮手段と、
前記濃縮手段により濃縮された揮発性有機物を前記吸収材から液体として回収する液化回収手段と、
を有し、
前記濃縮手段が、前記吸着手段から脱着させた揮発性有機物を収容する密閉型の収容室と、前記収容室内に吸引負圧を生じさせる吸引手段と、前記吸引負圧により前記収容室内に吸引されて収容された揮発性有機物を吸収する前記吸収材とを備え、
前記収容室内の少なくとも上部及び下部に、前記吸収材が収納された吸収材収納容器が設けられている揮発性有機物回収システム。
<2> 前記吸着手段が、筒状に配置された吸着材と、前記吸着材に吸着された揮発性有機物の脱着を促進させる加熱手段と、前記吸着材から脱着して前記濃縮手段により吸引された揮発性有機物の逆流を防止する弁と、を有する<1>に記載の揮発性有機物回収システム。
<3> 前記吸着材が、ミクロ孔、メソ孔、又はマクロ孔を有する多孔質状である<1>又は<2>に記載の揮発性有機物回収システム。
<4> 前記吸着材が、活性炭、ゼオライト、シリカライト、粘土鉱物、疎水性シリカゲル、メソポーラスシリカ、カーボンナノチューブ、多孔質高分子、及び多孔質金属錯体からなる群から選択される1種以上を含む<1>〜<3>のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
<5> 前記濃縮手段を運搬する運搬手段をさらに有する<1>〜<4>のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
<6> 前記吸収材収納容器が、前記吸収材を複数に仕切る開閉手段を備えた仕切板を有する<1>〜<5>のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
<7> 前記液化回収手段が、前記吸収材に吸収されている揮発性有機物を気化させる気化手段と、該気化した揮発性有機物を冷却して液化する冷却手段と、該液化した揮発性有機物を回収する回収容器と、を備える<1>〜<6>のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
本発明に係る揮発性有機物(VOC)回収システムは、気化した揮発性有機物を含む雰囲気を通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する吸着手段と、前記吸着手段により捕集された揮発性有機物を脱着させ、該揮発性有機物を吸引するとともに吸収材に吸収させて濃縮する濃縮手段と、前記濃縮手段により濃縮された揮発性有機物を液体として回収する液化回収手段と、を有する。
図1は、第1の実施形態のVOC回収システムを構成する吸着手段10と濃縮手段30の一例を示し、図2は、第1の実施形態のVOC回収システムを構成する液化回収手段50の一例を示している。この揮発性有機物(VOC)回収システムは、主に、VOCを含む雰囲気ガスからVOCを選択的に吸着する吸着カートリッジ20等を備えたVOC吸着装置(吸着手段)10と、VOC吸着装置10に吸着された後脱着させたVOCを濃縮して回収するVOC回収車(濃縮手段)30と、VOC回収車30により濃縮して回収した揮発性有機物を液体として回収する冷却コンデンサー56等を備えた液化回収装置(液化回収手段)50から構成されている。
VOC吸着装置10は、ガス導入口12、拡散槽14、プレフィルター16、VOC吸着カートリッジ20、回収車接続口18、排風機22、ガス排出口24などから構成されている。
図3に示すように、固定発生源から発生したVOCを含む雰囲気(VOCガス)は、排出ポンプ(不図示)により、導入口12を通じて拡散槽14に導入される。VOCガスは拡散槽14にて均一に拡散され、プレフィルター16により固形物が除去される。続いて、吸着材が充填されているVOC吸着カートリッジ20でVOCを吸着して捕集した後、排出口24から清浄空気として大気中に放出される。
VOC回収車30は、バルブ付の吸着カートリッジ接続口38及びホース37などの接続手段、VOCを収容する濃縮槽32、下部吸収槽36A、上部吸収槽36B、真空ポンプ34などから構成された回収ユニットを、自走車(搬送手段)40の荷台42に設置したものである。濃縮槽32は密閉型であり、真空ポンプ34によって濃縮槽32内に吸引負圧を生じさせ、吸引負圧により濃縮槽32内に吸引されて収容されたVOCが吸収槽36A,36B内の吸収材に吸収されるように構成されている。
液化回収装置50は、エバポレーターの原理を用いており、吸収槽加熱手段(気化手段)54、冷却コンデンサー56、液体回収槽60、真空ポンプ62、冷却水循環手段58などから構成されている。
液化回収後の空気は、例えば、取り除けなかったVOCを除去する最終フィルタ(不図示)に流通後、大気中に放出すればよい。
例えば、塗装、印刷、洗浄等に用いる有機溶剤を排出する工場にVOC吸着装置10を設置し、排出されたVOCを吸着捕集する。
一定期間運転すると吸着限界に達するため、回収車30が工場に来て、吸着カートリッジ20からVOCを脱着させて回収する。回収には、吸着カートリッジ20を加熱してVOCを脱着させることにより、脱着したVOCを濃縮槽32に移動させ回収する。
濃縮槽32に貯められた高濃度VOCは、そのままでは、発火、爆発の危険性がある。また、高濃度とはいえ、直接液化して回収するには0℃付近まで冷却する必要があり、コストが高くなる。そこで、濃縮VOCを吸収材35に一旦吸収し、ゲル化させて運搬する。
濃縮槽32内の吸収材35に吸収されて保持されたVOCは、吸収材35を減圧下で加熱し、冷却コンデンサー56により冷却することで、液体VOCとして回収される。回収した液体VOCは塗料用有機溶剤として再利用することができる。
図8は、第2の実施形態に係るVOC回収システムの構成を概略的に示している。本実施形態のVOC回収システム200は、VOC吸着装置(吸着手段)10と、VOC濃縮装置(濃縮手段)30と、液化回収装置(液化回収手段)50が一体的に構成されている。このような構成であれば、例えばVOCを排出工場内で液体VOCを回収してリサイクルすることができる。
図9は、第3の実施形態に係るVOC回収システムの構成を概略的に示している。本実施形態のVOC回収システム300では、濃縮手段と液化回収手段とを兼ねた濃縮液化回収手段70が設けられている。濃縮槽74内は真空ポンプ72によって吸引きれ、VOC吸着装置から移動したVOCは濃縮槽74内の上部に設けた吸収材35に吸収されて濃縮されるとともに、液化したVOCは濃縮槽74の下部に回収される。このような構成でも、例えばVOCを排出工場内で液体VOCを回収してリサイクルすることができる。
−温度の違いによる活性炭トルエン吸着等温線の変化−
顆粒状活性炭0.5gを30mLバイアルに入れTFライナー付きブチルゴム栓とアルミキャップで密栓し、トルエンを液体の状態で2μL〜400μL添加し、よく撹拌してから35、50、75、100、150℃の各吸着温度に設定されたヘッドスペースサンプラー中に24時間静置した。吸着平衡に達した後、ガスクロマトグラフィーで気相濃度を測定し、添加したトルエン量と気相存在量のマスバランスから吸着量を算出した。
−活性炭飽和吸着トルエンの脱着試験(開放環境)−
加熱乾燥した顆粒状活性炭1gを飽和トルエン蒸気中に24時間静置し、活性炭にトルエンを飽和吸着させた。活性炭の重量は、トルエンを吸着することにより、1.42gに増えており、0.42gのトルエンを吸着していることを示している。
ガス洗浄瓶2を150℃、30分間加熱し、活性炭1中のトルエンを脱着させた。コック7A,7Bの開放に伴い、ガス洗浄瓶2の流入口から空気が流入し、トルエンガスを濃縮槽6に移動させた。
−活性炭飽和吸着トルエンの脱着試験(密閉環境)−
加熱乾燥した顆粒状活性炭1gを飽和トルエン蒸気中に24時間静置し、活性炭にトルエンを飽和吸着させた。活性炭の重量は、トルエンを吸着することにより、1.4gに増えており、0.4gのトルエンを吸着していることを示している。
ガス洗浄瓶2を150℃、30分間加熱し、活性炭1中のトルエンを脱着させた。コック7Bの開放に伴い、ガス洗浄瓶2とセパラブルフラスコ6の気圧が一定になるまで、洗浄瓶2側からセパラブルフラスコ6にトルエンガスを含む空気が移動した。
2 ガス洗浄瓶
3 逆止弁
4 逆止弁
5 オイルバス
6 セパラブルフラスコ(濃縮槽)
7A,7B,7C,7D コック
10 吸着装置(吸着手段)
12 ガス導入口
14 拡散槽
16 プレフィルター
18 回収車接続口
20 吸着カートリッジ
21 吸着材
22 排風機
23 加熱手段
24 ガス排出口
25 シャッター
27 逆止弁
29 空洞
30 回収車(濃縮手段)
31 支持体
32 濃縮槽
33 仕切板
34 真空ポンプ
35 吸収材
36A 下部吸収槽(吸収材収納容器)
36B 上部吸収槽(吸収材収納容器)
37 ホース
38 吸着カートリッジ接続口
40 自走車(搬送手段)
42 荷台
50 液化回収装置(液化回収手段)
52 管
56 冷却コンデンサー
58 冷却水循環手段
60 液体回収槽
62 真空ポンプ
64 液化VOC
70 濃縮液化回収手段
72 真空ポンプ
74 濃縮槽(VOC収容室)
200 VOC回収システム
300 VOC回収システム
Claims (7)
- 気化した揮発性有機物を含む雰囲気を通過させることにより前記揮発性有機物を吸着材で吸着して捕集する吸着手段と、
前記吸着手段により捕集された揮発性有機物を前記吸着材から脱着させ、該揮発性有機物を吸引するとともに、固体状であって、前記揮発性有機物を吸収する多孔質疎水性有機分子を含む吸収材、前記揮発性有機物を吸収することによりゲル化する吸収材、又は、ゲル状であって、前記揮発性有機物に対して不活性であり、該揮発性有機物を溶解する不活性有機溶媒と、前記不活性有機溶媒のゲル化剤としての疎水性有機分子物質とを含む吸収材に吸収させて液状又はゲル状に濃縮する濃縮手段と、
前記濃縮手段により濃縮された揮発性有機物を前記吸収材から液体として回収する液化回収手段と、
を有し、
前記濃縮手段が、前記吸着手段から脱着させた揮発性有機物を収容する密閉型の収容室と、前記収容室内に吸引負圧を生じさせる吸引手段と、前記吸引負圧により前記収容室内に吸引されて収容された揮発性有機物を吸収する前記吸収材とを備え、
前記収容室内の少なくとも上部及び下部に、前記吸収材が収納された吸収材収納容器が設けられている揮発性有機物回収システム。 - 前記吸着手段が、筒状に配置された吸着材と、前記吸着材に吸着された揮発性有機物の脱着を促進させる加熱手段と、前記吸着材から脱着して前記濃縮手段により吸引された揮発性有機物の逆流を防止する弁と、を有する請求項1に記載の揮発性有機物回収システム。
- 前記吸着材が、ミクロ孔、メソ孔、又はマクロ孔を有する多孔質状である請求項1又は請求項2に記載の揮発性有機物回収システム。
- 前記吸着材が、活性炭、ゼオライト、シリカライト、粘土鉱物、疎水性シリカゲル、メソポーラスシリカ、カーボンナノチューブ、多孔質高分子、及び多孔質金属錯体からなる群から選択される1種以上を含む請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
- 前記濃縮手段を運搬する運搬手段をさらに有する請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
- 前記吸収材収納容器が、前記吸収材を複数に仕切る開閉手段を備えた仕切板を有する請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
- 前記液化回収手段が、前記吸収材に吸収されている揮発性有機物を気化させる気化手段と、該気化した揮発性有機物を冷却して液化する冷却手段と、該液化した揮発性有機物を回収する回収容器と、を備える請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
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