JP6229267B2

JP6229267B2 - ガス処理装置およびガス処理方法

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Publication number: JP6229267B2
Application number: JP2013014239A
Authority: JP
Inventors: 武将岡田; 敏明林
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2017-11-15
Anticipated expiration: 2033-01-29
Also published as: JP2014144422A

Description

この発明は、一般的には、ガス処理装置およびガス処理方法に関し、より特定的には、有機溶剤を含む被処理ガスを処理する装置であって、吸着材を用いて被処理ガスに含まれる有機溶剤の吸着を行なう工程と、吸着材に吸着した有機溶剤の脱着を行なう工程とを並行に行なうことを可能とするガス処理装置、およびそのようなガス処理装置を用いて被処理ガスを処理する方法に関する。

従来のガス処理装置に関して、たとえば、特開昭５１−３８２７８号公報には、活性炭素繊維製シート状物を使用した有害物質の吸脱着を簡単かつ有効に行なうことを目的とした、有害物質吸脱着装置が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された有害物質吸脱着装置では、金属網上に活性炭素繊維製シートが重ね合わされ、円筒状に構成されている。清浄化されるべき有害物質含有空気が、シートの外側より円筒内に吸入され、シートを通過する。このとき、有害物質は、シートの活性炭素繊維によって吸着される。

また、実公平７−２０２８号公報（特許文献２）、実公平７−２０２９号公報（特許文献３）、実公平７−２０３０号公報（特許文献４）にも、各種のガス処理装置が開示されている。

特開昭５１−３８２７８号公報実公平７−２０２８号公報実公平７−２０２９号公報実公平７−２０３０号公報

近年、有害大気汚染物質に対する排出濃度規制が強化されてきており、ガス処理装置からの排ガスの濃度を低減することが望まれている。

ガス処理装置は、１対の処理槽と、各処理槽に対して被処理ガスおよび脱着ガスをそれぞれ供給する被処理ガス供給部および脱着ガス供給部と、処理槽に被処理ガスを供給する吸着処理工程および処理槽に脱着ガスを供給する脱着処理工程を切り替える手段とを備えて構成される。処理槽は、被処理ガス供給部を通じて被処理ガスが供給される時、吸着槽として機能し、被処理ガスの有機溶剤を吸着材に吸着する吸着処理工程が実行される。また、処理槽は、脱着ガス供給部を通じて脱着ガスが供給される時、脱着槽として機能し、吸着材に吸着した有機溶剤を脱着ガスに脱着させる脱着処理工程が実行される。各処理槽に被処理ガスおよび脱着ガスが交互に供給されることにより、一対の処理槽において吸着処理工程および脱着処理工程を並行に実行しながら、被処理ガスの処理を進める。

このようなガス処理装置に用いられる吸着材の一例として、活性炭素繊維（以下、ＡＣＦ（Activated Carbon Fiber）ともいう）が挙げられる。ＡＣＦは、低濃度の有機溶剤含有ガスから有機溶剤を吸着する機能に優れ、古くから吸着材として使用されており、たとえば、上記の特許文献に開示がある。

脱着処理工程により吸着材から有機溶剤を脱着した脱着ガスは、コンデンサで冷却され、さらにセパレータで回収溶剤として分離回収される。コンデンサおよび／またはセパレータには、加圧防止のために、コンデンサおよび／またはセパレータの気相部を被処理ガス供給部に配管で繋ぐなどの工夫が凝らされている。

しかしながら、このような構造を備えるガス処理装置では、脱着処理工程初期において、処理槽内に滞留する被処理ガスが脱着ガスによりコンデンサおよび／またはセパレータに押し出される。処理槽から押し出された被処理ガスは、さらに、コンデンサおよび／またはセパレータの気相部に滞留する、飽和蒸気圧に近い未濃縮の高濃度有機溶剤含有ガスを被処理ガス供給部に押し戻す。

このような現象が発生すると、吸着処理工程初期に処理槽に供給する被処理ガスの有機溶剤濃度が上昇してしまい、吸着材の吸着容量を余分に消費する問題が起こり得る。特に蒸気圧の高い有機溶剤の場合には、被処理ガス供給部に押し戻される戻りガス中の有機溶剤濃度が上昇し易いため、吸着材の吸着容量の余分な消費が顕著である。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、吸着材の余分な吸着容量の消費を抑えて、被処理ガスの高効率処理が可能なガス処理装置、およびこのようなガス処理装置を用いたガス処理方法を提供することである。

この発明の１つの局面に従ったガス処理装置は、有機溶剤を吸着可能な吸着材を有し、有機溶剤を含む被処理ガスと、吸着材から有機溶剤を脱着するための脱着ガスとが交互に供給される処理槽と、処理槽に接続され、被処理ガスを処理槽に供給する被処理ガス供給部と、被処理ガス供給部と連通される気相部を有し、処理槽において有機溶剤を脱着した脱着ガスから有機溶剤を回収する回収機構部と、脱着ガスが供給された処理槽から排出されるガスを、回収機構部および被処理ガス供給部のいずれか一方に選択的に導く切替手段と、切替手段の作動を制御する制御部とを備える。制御部は、処理槽への脱着ガスの供給が開始されると、処理槽から排出されるガスを被処理ガス供給部に導入し、所定時間が経過した後、処理槽から排出されるガスを回収機構部に導入するように、切替手段の作動を制御する。
この発明の別の局面に従ったガス処理装置は、有機溶剤を吸着可能な吸着材を有し、有機溶剤を含む被処理ガスと、吸着材から有機溶剤を脱着するための脱着ガスとが交互に供給される処理槽と、処理槽に接続され、被処理ガスを処理槽に供給する被処理ガス供給部と、被処理ガス供給部と連通される気相部を有し、処理槽において有機溶剤を脱着した脱着ガスから有機溶剤を回収する回収機構部と、脱着ガスが供給された処理槽から排出されるガスを、回収機構部および被処理ガス供給部のいずれか一方に選択的に導く切替手段とを備える。

このように構成されたガス処理装置によれば、脱着ガスが供給された処理槽から排出されるガスを被処理ガス供給部に導くことにより、ガスを回収機構部を介することなく被処理ガス供給部に戻す。これにより、処理槽に残留する被処理ガスが脱着ガスにより回収機構部に押し出されて、回収機構部の気相部から高濃度有機溶剤含有ガスが被処理ガス供給部に送られる現象を防止できる。このため、吸着材の余分な吸着容量の消費を抑えて、被処理ガスの高効率処理が可能なガス処理装置を実現することができる。

また好ましくは、ガス処理装置は、切替手段の作動を制御する制御部をさらに備える。制御部は、処理槽への脱着ガスの供給が開始されると、処理槽から排出されるガスを被処理ガス供給部に導入し、所定時間が経過した後、処理槽から排出されるガスを回収機構部に導入するように、切替手段の作動を制御する。

このように構成されたガス処理装置によれば、処理槽から排出されるガスの主成分が被処理ガスから有機溶剤を脱着した脱着ガスとなるタイミングを考慮して、処理槽から排出されるガスの導入先を、被処理ガス供給部から回収機構部に切り替えることができる。

また好ましくは、所定時間は、処理槽に供給される脱着ガスの容積が処理槽の容積とほぼ同じとなるまでの時間である。

処理槽に供給される脱着ガスの容積が処理槽の容積とほぼ同じとは、処理槽に供給される脱着ガスの容積が、処理槽の容積の±１０％の範囲内にある場合をいう。

このように構成されたガス処理装置によれば、処理槽に供給される脱着ガスの容積が処理槽の容積とほぼ同じとなる時を、処理槽から排出されるガスの主成分が被処理ガスから有機溶剤を脱着した脱着ガスとなるタイミングと判断して、ガスの導入先を切り替えることができる。

また好ましくは、所定時間は、処理槽から排出されるガスが予め定められた特定温度に達するまでの時間である。

このように構成されたガス処理装置によれば、処理槽から排出されるガスが予め定められた特定温度に達する時を、処理槽から排出されるガスの主成分が被処理ガスから有機溶剤を脱着した脱着ガスとなるタイミングと判断して、ガスの導入先を切り替えることができる。

また好ましくは、吸着材は、活性炭素繊維である。このように構成されたガス処理装置によれば、吸着材としての活性炭素繊維の余分な吸着容量の消費を抑えて、被処理ガスの高効率処理が可能なガス処理装置を実現することができる。

この発明に従ったガス処理装置は、上述のいずれかに記載のガス処理装置を用いて、有機溶剤を含む被処理ガスを処理する方法である。ガス処理方法は、処理槽に被処理ガスを供給することにより、被処理ガスに含まれる有機溶剤を吸着材に吸着する工程と、被処理ガスに替わって処理槽に脱着ガスを供給することにより、吸着材から有機溶剤を脱着する工程とを備える。吸着材から有機溶剤を脱着する工程は、処理槽から排出されるガスを被処理ガス供給部を通じて処理槽に戻す工程と、そのガスを処理槽に戻す工程の後、処理槽から排出されるガスを回収機構部に導入する工程とを含む。

このように構成されたガス処理方法によれば、吸着材の余分な吸着容量の消費を抑えて、有機溶剤を含む被処理ガスを高効率に処理することができる。

以上に説明したように、この発明に従えば、吸着材の余分な吸着容量の消費を抑えて、被処理ガスの高効率処理が可能なガス処理装置、およびこのようなガス処理装置を用いたガス処理方法を提供することができる。

この発明の実施の形態におけるガス処理装置を示す図である。図１中のガス処理装置を用いたガス処理方法の工程を示す図である。図１中のガス処理装置を用いたガス処理方法の別の工程を示す図である。図１中のガス処理装置を用いたガス処理方法のさらに別の工程を示す図である。実施例１，２および比較例１，２において、被処理ガスの平均上昇濃度および時間Ｔｂを示す表である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、この発明の実施の形態におけるガス処理装置を示す図である。図１を参照して、本実施の形態におけるガス処理装置１００は、有機溶剤を含む被処理ガスを処理するための装置である。ガス処理装置１００は、吸着材２１を用いて被処理ガスに含まれる有機溶剤の吸着を行なう吸着処理工程と、吸着材２１に吸着した有機溶剤の脱着を行なう脱着処理工程とを並行に行なう装置である。

ここでいう有機溶剤とは、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、塩化エチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、Ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、フロン−１１２、フロン−１１３、ＨＣＦＣ、ＨＦＣ、臭化プロピル、ヨウ化ブチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸ビニル、プロピオン酸メチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、炭酸ジエチル、蟻酸エチル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジブチルエーテル、アニソール、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、２−ブタノール、イソブタノール、ｔ−ブタノール、アリルアルコール、ペンタノール、ヘプタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、フェノール、Ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、キシレノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ホロン、アクリロニトリル、ｎ−ヘキサン、イソヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、ｎ−ノナン、イソノナン、デカン、ドデカン、ウンデカン、テトラデカン、デカリン、ベンゼン、トルエン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン、ｏ−キシレン、エチルベンゼン、１, ３, ５−トリメチルベンゼン、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドおよびジメチルスルホキシド等を指す。

本実施の形態におけるガス処理装置１００の構造について説明すると、ガス処理装置１００は、処理槽２０と、被処理ガス供給ライン２６とを有する。処理槽２０には、有機溶剤を吸着可能な吸着材２１が収容されている。処理槽２０は、吸着材２１により被処理ガスＸを吸着処理し、脱着ガスとしての脱着用蒸気（加熱蒸気）Ｗにより吸着材２１に吸着した有機溶剤を脱着するための内部空間を形成する。

ガス処理装置１００は、処理槽２０として、処理槽２０Ａおよび処理槽２０Ｂを備える２槽式のガス処理装置である。処理槽２０Ａおよび処理槽２０Ｂは、互いに等しい容積を有する。

吸着材２１は、処理槽２０Ａおよび処理槽２０Ｂの各処理槽に、筒形状に配置されている。吸着材２１は、円筒形状に配置されている。吸着材２１の外側から内側に向けて被処理ガスが通過することにより、被処理ガスに含まれる有機溶剤を吸着材２１に吸着する吸着処理工程が実施され、吸着材２１の内側から外側に向けて脱着用蒸気Ｗが通過することにより、吸着材２１に吸着した有機溶剤を脱着用蒸気Ｗに脱着する脱着処理工程が実施される。

処理槽２０に収容される吸着材２１には、ＡＣＦが用いられることが好ましい。ＡＣＦとしては、アクリロニトリル（ＰＡＮ）系繊維、レーヨン系、石炭ピッチ系、フェノール樹脂系、石油ピッチ系、植物由来系などの原料繊維を、既存の方法にて処理して得られるものが用いられることが好ましい。ＡＣＦの比表面積が３００〜３０００ｍ²／ｇ，繊維直径が２〜３０μｍ程度、繊維長さが０．５〜１００ｍｍ程度、平均細孔直径が４〜３０Å程度であることが好ましい。

被処理ガス供給ライン２６は、流体が流通可能な管路を構成している。被処理ガス供給ライン２６は、処理槽２０に接続されており、被処理ガスＸを処理槽２０に供給する。被処理ガス供給ライン２６は、処理槽２０Ａおよび処理槽２０Ｂの各処理槽に接続されている。被処理ガス供給ライン２６の経路上には、送風機としてのファン２７が設けられている。ファン２７の駆動に伴って、被処理ガスＸが被処理ガス供給ライン２６を流れて処理槽２０に向けて供給される。

なお、被処理ガス供給ライン２６の経路上には、ファン２７に加えて、吸着材フィルタ、ガスクーラ、ガスヒータおよび除塵フィルタの少なくともいずれか１つが設けられてもよい。

ガス処理装置１００は、脱着ガス供給部としての脱着用蒸気供給ライン３１と、槽内ガス排出ライン４１とをさらに有する。

脱着用蒸気供給ライン３１は、流体が流通可能な管路を構成している。脱着用蒸気供給ライン３１は、処理槽２０に接続されており、脱着用蒸気Ｗを処理槽２０に供給する。脱着用蒸気供給ライン３１は、処理槽２０Ａおよび処理槽２０Ｂの各処理槽に接続されている。槽内ガス排出ライン４１は、流体が流通可能な管路を構成している。槽内ガス排出ライン４１は、処理槽２０に接続されており、処理槽２０への脱着用蒸気の供給時に、その脱着用蒸気が供給された処理槽２０から排出されるガス（以下、槽内ガスともいう）が流れる。槽内ガス排出ライン４１は、処理槽２０Ａおよび処理槽２０Ｂの各処理槽に接続されている。

ガス処理装置１００は、バルブ３２およびバルブ３３と、自動上ダンパ２２および自動上ダンパ２３と、自動下ダンパ２４および自動下ダンパ２５とをさらに有する。これらのバルブ類および後述するバルブ４２，４４の開閉操作は、図示しない制御部により自動制御される。

バルブ３２およびバルブ３３は、処理槽２０に供給される脱着用蒸気の流れを制御するためのバルブとして設けられている。バルブ３２およびバルブ３３は、脱着用蒸気供給ライン３１の経路上に設けられている。バルブ３２は、脱着用蒸気供給ライン３１から処理槽２０Ａに供給される脱着用蒸気の流れを許容または規制するように設けられ、バルブ３３は、脱着用蒸気供給ライン３１から処理槽２０Ｂに供給される脱着用蒸気の流れを許容または規制するように設けられている。

自動上ダンパ２２および自動上ダンパ２３は、処理槽２０から排出される清浄空気の流れを制御するためのバルブとして設けられている。自動上ダンパ２２および自動上ダンパ２３は、筒形状を有する吸着材２１の一方の開口端を開閉可能なように設けられている。自動上ダンパ２２は、処理槽２０Ａから排出される清浄空気Ｚの流れを許容または規制するように設けられ、自動上ダンパ２３は、処理槽２０Ｂから排出される清浄空気Ｚの流れを許容または規制するように設けられている。

自動下ダンパ２４および自動下ダンパ２５は、処理槽２０に供給される被処理ガスおよび処理槽２０から排出される槽内ガスの流れを制御するバルブとして設けられている。自動下ダンパ２４および自動下ダンパ２５は、処理槽２０に対する被処理ガス供給ライン２６および槽内ガス排出ライン４１の接続口を開閉可能なように設けられている。

自動下ダンパ２４は、被処理ガス供給ライン２６から処理槽２０Ａに供給される被処理ガスの流れを許容または規制し、処理槽２０Ａから槽内ガス排出ライン４１に排出される槽内ガスの流れを許容または規制するように設けられている。被処理ガス供給ライン２６から処理槽２０Ａへの被処理ガスの流れが許容される時、処理槽２０Ａから槽内ガス排出ライン４１への槽内ガスの流れが規制され、被処理ガス供給ライン２６から処理槽２０Ａへの被処理ガスの流れが規制される時、処理槽２０Ａから槽内ガス排出ライン４１への槽内ガスの流れが許容される。

自動下ダンパ２５は、被処理ガス供給ライン２６から処理槽２０Ｂに供給される被処理ガスの流れを許容または規制し、処理槽２０Ｂから槽内ガス排出ライン４１に排出される槽内ガスの流れを許容または規制するように設けられている。被処理ガス供給ライン２６から処理槽２０Ｂへの被処理ガスの流れが許容される時、処理槽２０Ｂから槽内ガス排出ライン４１への槽内ガスの流れが規制され、被処理ガス供給ライン２６から処理槽２０Ｂへの被処理ガスの流れが規制される時、処理槽２０Ｂから槽内ガス排出ライン４１への槽内ガスの流れが許容される。

なお、上記構成に限られず、処理槽２０に供給される被処理ガスの流れを制御するためのバルブと、処理槽２０から排出される槽内ガスの流れを制御するためのバルブとは、別々に設けられてもよい。

ガス処理装置１００は、コンデンサ５１およびセパレータ５２と、戻りガスライン５６と、バイパスライン４３とをさらに有する。

コンデンサ５１およびセパレータ５２は、処理槽２０において有機溶剤を脱着した脱着ガスから有機溶剤を回収するための回収機構部として設けられている。コンデンサ５１およびセパレータ５２は、槽内ガス排出ライン４１の経路上に設けられている。セパレータ５２は、コンデンサ５１よりも、槽内ガス排出ライン４１におけるガス流れの下流側に設けられている。

コンデンサ５１は、タンク形状を有し、処理槽２０において有機溶剤を脱着した脱着用蒸気を冷却する。セパレータ５２は、コンデンサ５１から送られてきた有機溶剤を含んだ凝縮水を、有機溶剤と水とに分離する。セパレータ５２は、その内部に、液体が溜まる液相部５４と、気体が溜まる気相部５３とを有する。図示されていないが、コンデンサ５１も、同様の液相部および気相部を有する。セパレータ５２の液相部５４からは、分離された有機溶剤が回収溶剤Ｙとして回収される。セパレータ５２の気相部５３およびコンデンサ５１の気相部は、被処理ガス供給ライン２６と連通されている。セパレータ５２の気相部５３およびコンデンサ５１の気相部は、ファン２７よりも被処理ガス供給ライン２６におけるガス流れの上流側で、被処理ガス供給ライン２６と連通されている。

なお、セパレータ５２の気相部５３およびコンデンサ５１の気相部のいずれか一方が、被処理ガス供給ライン２６と連通される構成としてもよい。

また、本実施の形態では、冷却機能を発揮するコンデンサと、分離機能を発揮するセパレータとを別々に設けたが、このような構成に限られず、冷却機能と分離機能とを兼ね備えた一体型の装置により、有機溶剤を脱着した脱着ガスから有機溶剤を回収する回収機構部を構成してもよい。

戻りガスライン５６は、流体が流通可能な管路を形成している。戻りガスライン５６は、セパレータ５２の気相部５３およびコンデンサ５１の気相部から延び、被処理ガス供給ライン２６に接続されている。戻りガスライン５６は、ファン２７よりも被処理ガス供給ライン２６におけるガス流れの上流側で、被処理ガス供給ライン２６に接続されている。セパレータ５２の気相部５３およびコンデンサ５１の気相部は、戻りガスライン５６を介して被処理ガス供給ライン２６に連通されている。戻りガスライン５６は、セパレータ５２の気相部内およびコンデンサ５１の気相部内のガスを、戻りガスとして被処理ガス供給ライン２６に戻す。これにより、コンデンサ５１およびセパレータ５２内部の圧力が過度に高まることを防ぐ。

バイパスライン４３は、流体が流通可能な管路を形成している。バイパスライン４３は、処理槽２０から槽内ガス排出ライン４１に排出される槽内ガスを被処理ガス供給ライン２６に導くように設けられている。バイパスライン４３は、コンデンサ５１およびセパレータ５２よりも槽内ガス排出ライン４１におけるガス流れの上流側で、槽内ガス排出ライン４１から分岐し、戻りガスライン５６の経路上に合流している。バイパスライン４３が槽内ガス排出ライン４１から分岐する位置には、分岐位置４６が示されている。槽内ガス排出ライン４１からバイパスライン４３に流入した槽内ガスは、コンデンサ５１およびセパレータ５２を通過することなく、被処理ガス供給ライン２６を流れる被処理ガスに合流する。

ガス処理装置１００は、バルブ４２およびバルブ４４をさらに有する。バルブ４２およびバルブ４４は、処理槽２０から槽内ガス排出ライン４１に排出された槽内ガスを、コンデンサ５１およびセパレータ５２と、バイパスライン４３とのいずれか一方に選択的に導く切替手段として設けられている。

バルブ４４は、バイパスライン４３の経路上に設けられている。バルブ４４は、槽内ガス排出ライン４１からバイパスライン４３を通じて戻りガスライン５６に向かう槽内ガスの流れを許容または規制するように設けられている。バルブ４２は、槽内ガス排出ライン４１の経路上に設けられている。バルブ４２は、バイパスライン４３が槽内ガス排出ライン４１から分岐する分岐位置４６よりも下流側に設けられている。バルブ４２は、槽内ガス排出ライン４１からコンデンサ５１およびセパレータ５２に向かう槽内ガスの流れを許容または規制するように設けられている。なお、バルブ４２およびバルブ４４に替わって、流路を二分化することが可能な三方弁が分岐位置４６に設けられてもよい。

本実施の形態におけるガス処理装置１００は、脱着処理工程初期の処理槽２０内に滞留した被処理ガスを、未濃縮の高濃度有機溶剤含有ガスが滞留しているコンデンサ５１およびセパレータ５２を通過させずに、直接戻りガスライン５６に送ることにより、大量の高濃度有機溶剤含有ガスが被処理ガス供給ライン２６に送られる現象を防ぐものである。これにより、コンデンサ５１およびセパレータ５２から被処理ガス供給ライン２６に戻される戻りガスの有機溶剤濃度が大幅に低減されるため、吸着処理工程において吸着材２１の余分な吸着容量の消費を抑えて、被処理ガスの高効率な処理が可能となる。

続いて、本実施の形態におけるガス処理装置１００を用いて、有機溶剤を含む被処理ガスを処理する方法について説明する。

図２から図４は、図１中のガス処理装置を用いたガス処理方法の工程を示す図である。図１および図２を参照して、処理槽２０Ａにおいて脱着処理工程を実施し、処理槽２０Ｂにおいて吸着処理工程を実施する。図１中には、処理槽２０Ａにおける第１脱着処理工程が示され、図２中には、処理槽２０Ａにおける第２脱着処理工程が示されている。

なお、処理槽２０Ａに収容される吸着材２１は、先に処理槽２０Ａで実施された吸着処理工程により既に有機溶剤を吸着した状態にある。

図１および図２中に示す工程では、バルブ３２を開操作し、バルブ３３を閉操作する。自動下ダンパ２４を、処理槽２０Ａにおける被処理ガス供給ライン２６の接続口が閉状態となり、処理槽２０Ａにおける槽内ガス排出ライン４１の接続口が開状態となるように操作する。自動下ダンパ２５を、処理槽２０Ｂにおける被処理ガス供給ライン２６の接続口が開状態となり、処理槽２０Ｂにおける槽内ガス排出ライン４１の接続口が閉状態となるように操作する。自動上ダンパ２２を閉操作し、自動上ダンパ２３を開操作する。

本工程では、吸着槽として機能する処理槽２０Ｂにおいては、処理槽２０Ｂに被処理ガス供給ライン２６を通じて被処理ガスＸを供給しつつ、吸着材２１における有機溶剤の吸着によって得られた清浄空気Ｚを処理槽２０の排気口を通じて系外に排出する。

一方、脱着槽として機能する処理槽２０Ａにおいては、処理槽２０Ａに脱着用蒸気供給ライン３１を通じて脱着用蒸気を供給しつつ、処理槽２０Ａ内部のガスを槽内ガスとして槽内ガス排出ライン４１を通じて排出する。

この際、図１中に示すように、まずバルブ４４を開操作し、バルブ４２を閉操作することによって、槽内ガス排出ライン４１を流れる槽内ガスを、バイパスライン４３および戻りガスライン５６を通じて被処理ガス供給ライン２６に導く（第１脱着処理工程）。次に、図２中に示すように、所定時間が経過した後、バルブ４４を閉操作し、バルブ４２を開操作することによって、槽内ガス排出ライン４１を流れる槽内ガスをコンデンサ５１およびセパレータ５２に導く（第２脱着処理工程）。

脱着処理工程の初期である第１脱着処理工程では、処理槽２０Ａの内部に被処理ガスが滞留するため、脱着用蒸気に押し出されて処理槽２０Ａから排出される槽内ガスの主成分は、被処理ガスである。このとき、槽内ガス排出ライン４１を流れる槽内ガスをバイパスライン４３および戻りガスライン５６を通じて被処理ガス供給ライン２６に導くことによって、被処理ガスがコンデンサ５１およびセパレータ５２に向かうことを防ぐ。被処理ガス供給ライン２６に導かれた被処理ガスは、被処理ガス供給ライン２６を流れる被処理ガスと合流して、処理槽２０Ｂに供給される。

脱着処理工程の開始から所定時間経過した後の第２脱着処理工程では、処理槽２０Ａへの脱着用蒸気の供給が進行しているため、処理槽２０Ａから排出される槽内ガスの主成分は、未濃縮蒸気および有機溶剤である。このとき、槽内ガス排出ライン４１を流れる槽内ガスをコンデンサ５１およびセパレータ５２に導くことによって、コンデンサ５１からセパレータ５２に高濃度の有機溶剤を含んだ凝縮水が供給される。そして、セパレータ５２において、凝縮水を有機溶剤と水とに分離し、回収溶剤Ｙを回収する。第２脱着処理工程の間、コンデンサ５１の気相部およびセパレータ５２の気相部５３に滞留しているガスは、戻りガスライン５６を通って被処理ガス供給ライン２６に戻される。

本実施の形態では、上記の第１脱着処理工程から第２脱着処理工程への切り替えを、脱着処理工程の開始から処理槽２０Ａに供給された脱着用蒸気の容積が、処理槽２０Ａの容積にほぼ達した時点で行なうように自動制御する。この場合に、処理槽２０Ａに供給された脱着用蒸気の容積が処理槽２０Ａの容積の±１０％の範囲となった時を、切り替えのタイミングと判断する。

脱着用蒸気の供給量が処理槽２０Ａの容積よりも少なすぎると、第２脱着処理工程の初期の段階で槽内ガスの主成分が被処理ガスとなる。この場合、第２脱着処理工程時に大量の高濃度有機溶剤含有ガスが戻りガスとして被処理ガス供給ライン２６に送られる懸念が生じる。一方、脱着用蒸気の供給量が処理槽２０Ａの容積よりも多すぎる場合、第１脱着処理工程時に大量の脱着用蒸気が戻りガスとして被処理ガス供給ライン２６に送られる懸念がある。そこで、脱着用蒸気供給ライン３１上の適当な位置に流量計を設けるなどして、処理槽２０への脱着用蒸気の供給量を検出し、その検出値に基づいて、第１脱着処理工程から第２脱着処理工程への切り替えのタイミングを決定する。

また、第１脱着処理工程から第２脱着処理工程への切り替えを、処理槽２０Ａから排出される槽内ガスが特定温度に達した時点で行なうように自動制御してもよい。ここでいう特定温度とは、槽内ガスの主成分が被処理ガスから未濃縮蒸気および有機溶剤に変わる瞬間の温度であり、被処理ガスの温度や有機溶剤含有ガスの種類に依存する。槽内ガスの主成分が被処理ガスから未濃縮蒸気および有機溶剤に変わる瞬間に、処理槽２０Ａから排出される槽内ガスの温度は上昇する。好ましくは、４０〜１２０℃、より好ましくは、６０〜１００℃の間の一点で切り替えが自動制御される。

本変形例では、バイパスライン４３が槽内ガス排出ライン４１から分岐する分岐位置４６に温度計を設けるなどして、処理槽２０Ａから槽内ガス排出ライン４１に排出される槽内ガスの温度を検出し、その検出値に基づいて、第１脱着処理工程から第２脱着処理工程への切り替えのタイミングを決定する。

図３および図４を参照して、次に、処理槽２０Ｂにおいて脱着処理工程を実施し、処理槽２０Ａにおいて吸着処理工程を実施する。図３中には、処理槽２０Ｂにおける第１脱着処理工程が示され、図４中には、処理槽２０Ｂにおける第２脱着処理工程が示されている。

図３および図４中に示す工程では、バルブ３２を閉操作し、バルブ３３を開操作する。自動下ダンパ２４を、処理槽２０Ａにおける被処理ガス供給ライン２６の接続口が開状態となり、処理槽２０Ａにおける槽内ガス排出ライン４１の接続口が閉状態となるように操作する。自動下ダンパ２５を、処理槽２０Ｂにおける被処理ガス供給ライン２６の接続口が閉状態となり、処理槽２０Ｂにおける槽内ガス排出ライン４１の接続口が開状態となるように操作する。自動上ダンパ２２を開操作し、自動上ダンパ２３を閉操作する。

本工程では、吸着槽として機能する処理槽２０Ａにおいては、処理槽２０Ａに被処理ガス供給ライン２６を通じて被処理ガスＸを供給しつつ、吸着材２１における有機溶剤の吸着によって得られた清浄空気Ｚを処理槽２０の排気口を通じて系外に排出する。

一方、脱着槽として機能する処理槽２０Ｂにおいては、処理槽２０Ｂに脱着用蒸気供給ライン３１を通じて脱着用蒸気を供給しつつ、処理槽２０Ｂ内部のガスを槽内ガスとして槽内ガス排出ライン４１を通じて排出する。この際、上述の図１および図２中に示す工程と同様に、第１脱着処理工程（図３）と第２脱着処理工程（図４）とを順に実行する。

引き続き、図１および図２中に示す工程と、図３および図４中に示す工程とを交互に繰り返し実施することによって、有機溶剤を含む被処理ガスの処理を連続的に行なうことが可能になる。

本実施の形態では、脱着処理工程初期の処理槽２０内に滞留した被処理ガスを主成分とする槽内ガスを、バイパスライン４３および戻りガスライン５６を通じて被処理ガス供給ライン２６に送り出す。その後、未濃縮蒸気および有機溶剤を主成分とする槽内ガスを、コンデンサ５１およびセパレータ５２に送り出す。このような工程により、大量の高濃度有機溶剤含有ガスがコンデンサ５１の気相部およびセパレータ５２の気相部５３から戻りガスライン５６を通じて被処理ガス供給ライン２６に流入する現象を防止できる。また、吸着材２１に吸着された有機溶剤は、回収溶剤として従来のガス処理装置と同性能で回収することができる。さらに、処理槽２０に供給される被処理ガスの有機溶剤が高濃度とならないため、吸着材２１の劣化を効果的に防ぐことができる。

このように構成された、この発明の実施の形態におけるガス処理装置１００およびガス処理方法によれば、戻りガスライン５６を通じて被処理ガス供給ライン２６に戻される戻りガスにおける有機溶剤の濃度が大幅に低減される。このため、吸着処理工程における吸着材２１の吸着容量の余分な消費を抑え、被処理ガスの高効率処理が可能となる。これにより、吸着材２１の重量削減による省スペース化が達成でき、さらに製造コストを安価に抑えることができる。また、吸着処理工程における吸着材２１の余分な吸着容量の消費のない高効率処理が可能となるため、脱着用蒸気の使用量削減が可能となる。このため、ガス処理装置１００のランニングコストを安価に抑えることができる。

続いて、本実施の形態におけるガス処理装置１００およびガス処理方法によって奏される作用効果を確認するための実施例について説明する。

＜実施例１＞
本実施例では、有機溶剤として塩化メチレンを含む被処理ガスを用いた。吸着材２１として、東洋紡製のＡＣＦ「Ｋフィルター」（３．８ｋｇ）を用い、一回の脱着処理工程に必要な蒸気量を１．９ｋｇとした。２２０００ｐｐｍの濃度で塩化メチレンを含む２５℃の被処理ガスを２．７Ｎｍ^３／ｍｉｎの風量で、処理槽２０Ｂに供給した。処理槽２０の系外に排出されるガスの塩化メチレン濃度が１１００ｐｐｍに達するまでの間、処理槽２０Ａで脱着処理工程を行なった。

以下、処理槽２０の系外に排出されるガスの塩化メチレン濃度が１１００ｐｐｍに達するまでの時間をＴｂと記す。Ｔｂ経過後、処理槽２０Ｂの自動上ダンパ２３および自動下ダンパ２５により処理槽２０Ｂへの被処理ガスの供給を停止し、次に、処理槽２０Ｂの吸着材２１内に脱着用蒸気を供給した。この処置と同時に、処理槽２０Ａの自動上ダンパ２２および自動下ダンパ２４を開放し、今度は処理槽２０Ａで吸着処理工程を行なった。このような吸着処理工程および脱着処理工程の操作を繰り返し７回実施した。この際、処理槽２０Ａおよび処理槽２０Ｂの各処理槽における脱着処理工程では、脱着処理工程の開始から脱着用蒸気が処理槽２０の容積分だけ供給される時点まで、バルブ４２を閉操作し、バルブ４４を開操作することにより第１脱着処理工程を実施し、その後、バルブ４２を開操作し、バルブ４４を閉操作することにより第２脱着処理工程を実施した。

＜実施例２＞
第１脱着処理工程から第２脱着処理工程への切り替えのタイミング以外は、実施例１と同様とした。本実施例では、処理槽２０から槽内ガス排出ライン４１に排出される槽内ガスの温度が、槽内ガス排出ライン４１とバイパスライン４３との分岐位置４６で７０℃に達する時点まで第１脱着処理工程を実施し、その後、第２脱着処理工程を実施した。

＜比較例１＞
本比較例では、図１中のガス処理装置１００と比較して、バイパスライン４３、バルブ４２およびバルブ４４が設けられておらず、処理槽２０から槽内ガス排出ライン４１に排出される槽内ガスが常にコンデンサ５１およびセパレータ５２に送られる装置を用いて、実施例１と同様のガス処理を行なった。

＜比較例２＞
基本的には比較例１と同様のガス処理を実施したが、本比較例では、戻りガスを別途回収して、一切被処理ガス供給ライン２６に戻さないこととした。

図５は、実施例１，２および比較例１，２において、被処理ガスの平均上昇濃度および時間Ｔｂを示す表である。

以上に説明した実施例１，２および比較例１，２において、処理槽２０に供給される被処理ガスの濃度および系外に排出されるガスの濃度を、島津製作所製の総炭化水素計の測定器を用いて測定し、その結果を図５中の表に示した。

図５を参照して、実施例１，２と比較例１とを比較することにより、本実施例では、戻りガスによる被処理ガスの濃度の上昇が比較例１よりも約８０％低減されていることが分かった。

また、実施例１，２では、比較例１よりも時間Ｔｂが約１．２倍長かった。戻りガスに含まれる有機溶剤量を次式、（比較例２のＴｂ−実施例１のＴｂ）÷（比較例２のＴｂ−比較例１のＴｂ）×１００で比較したところ、実施例１では、比較例１と比べて戻りガスに含まれる有機溶剤量が約２２％まで低減されていることが分かった。

以上に説明したように、本実施の形態におけるガス処理装置１００およびこれを用いたガス処理方法によれば、一度の脱着処理工程中に第１脱着処理工程および第２脱着処理工程を設けることによって、被処理ガスの有機溶剤濃度の上昇を抑制でき、吸着材の余分な吸着容量の消費を抑えられることを確認できた。

なお、実施例１と実施例２とを比較すると、被処理ガスの平均上昇濃度および時間Ｔｂがほぼ同値となった。このため、第１脱着処理工程から第２脱着処理工程への切り替えのタイミングが脱着用蒸気の供給量による場合と槽内ガスの温度による場合とで、ほぼ同等の処理性能が得られる結果となった。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、主に、有機溶剤を含む被処理ガスを処理する装置に適用される。

２０処理槽、２１吸着材、２２，２３自動上ダンパ、２４，２５自動下ダンパ、２６被処理ガス供給ライン、２７ファン、３１脱着用蒸気供給ライン、３２，３３，４２，４４バルブ、４１槽内ガス排出ライン、４３バイパスライン、４６分岐位置、５１コンデンサ、５２セパレータ、５３気相部、５４液相部、５６戻りガスライン、１００ガス処理装置。

Claims

有機溶剤を吸着可能な吸着材を有し、有機溶剤を含む被処理ガスと、前記吸着材から有機溶剤を脱着するための脱着ガスとが交互に供給される処理槽と、
前記処理槽に接続され、被処理ガスを前記処理槽に供給する被処理ガス供給部と、
前記被処理ガス供給部と連通される気相部を有し、前記処理槽において有機溶剤を脱着した脱着ガスから有機溶剤を回収する回収機構部と、
脱着ガスが供給された前記処理槽から排出されるガスを、前記回収機構部および前記被処理ガス供給部のいずれか一方に選択的に導く切替手段と、
前記切替手段の作動を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記処理槽への脱着ガスの供給が開始されると、前記処理槽から排出されるガスを前記被処理ガス供給部に導入し、所定時間が経過した後、前記処理槽から排出されるガスを前記回収機構部に導入するように、前記切替手段の作動を制御する、ガス処理装置。
前記所定時間は、前記処理槽に供給される脱着ガスの容積が前記処理槽の容積とほぼ同じとなるまでの時間である、請求項１に記載のガス処理装置。
前記所定時間は、前記処理槽から排出されるガスが予め定められた特定温度に達するまでの時間である、請求項１に記載のガス処理装置。
前記吸着材は、活性炭素繊維である、請求項１から３のいずれか１項に記載のガス処理装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載のガス処理装置を用いて、有機溶剤を含む被処理ガスを処理する方法であって、
前記処理槽に被処理ガスを供給することにより、被処理ガスに含まれる有機溶剤を前記吸着材に吸着する工程と、
被処理ガスに替わって前記処理槽に脱着ガスを供給することにより、前記吸着材から有機溶剤を脱着する工程とを備え、
前記吸着材から有機溶剤を脱着する工程は、
前記処理槽から排出されるガスを前記被処理ガス供給部を通じて前記処理槽に戻す工程と、
前記ガスを処理槽に戻す工程の後、前記処理槽から排出されるガスを前記回収機構部に導入する工程とを含む、ガス処理方法。