JP7241217B1

JP7241217B1 - Ｖｏｃ処理装置及び方法

Info

Publication number: JP7241217B1
Application number: JP2022066155A
Authority: JP
Inventors: 隆弘豊浦; 浩輝後藤; 教幸谷山; 有一高見; 英樹嶋村
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2022-04-13
Filing date: 2022-04-13
Publication date: 2023-03-16
Anticipated expiration: 2042-04-13
Also published as: JP2023156658A

Abstract

【課題】ＶＯＣ除去処理の省エネルギーを図る。【解決手段】ＶＯＣ処理方法は、ｉ）被処理ガスに含まれるＶＯＣを第１吸着材に吸着させるとともに、第２吸着材からＶＯＣを脱着させて当該ＶＯＣを白金触媒で酸化処理させるステップ、ii）熱回収ガスを第２吸着材及び第１吸着材へこの順序で通して、第２吸着材から熱を回収するとともに、回収した熱を利用して第１吸着材を予熱するステップ、iii）被処理ガスに含まれるＶＯＣを第２吸着材に吸着させるとともに、第１吸着材からＶＯＣを脱着させて当該ＶＯＣを白金触媒で酸化処理させるステップ、iv）熱回収ガスを第１吸着材及び第２吸着材へこの順序で通して、第１吸着材から熱を回収するとともに、回収した熱を利用して第２吸着材を予熱するステップ、を繰り返す。【選択図】図１

Description

本発明は、被処理ガスに含まれているＶＯＣを吸着除去する装置及び方法に関する。

ＶＯＣは、常温常圧で大気中に容易に揮発する揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounds）の略称である。代表的なＶＯＣとして、塗料、印刷インキ、接着剤、洗浄剤、ガソリン、シンナーなどに含まれるトルエン、キシレン、酢酸エチルなどの物質が挙げられる。大気中のＶＯＣは、光化学スモッグを引き起こす光化学オキシダントや浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）の原因となる。そのため、工場などの固定発生源からのＶＯＣの排出抑制措置が講じられている。

特許文献１では、ＶＯＣなどを含む被処理ガスから除去成分を吸着除去する吸着装置が開示されている。この吸着装置は、塔内に吸着剤が充填された２つの吸着塔を備え、一方の吸着塔で被処理ガス中の除去成分を吸着剤に吸着させ、同時に、他方の吸着塔で吸着剤の再生を行うように構成されている。２つの吸着塔で、吸着剤の吸着と再生とを交互に切り替えることにより、連続して被処理ガスを処理することができる。吸着が行われている吸着塔には被処理ガスが導入され、再生が行われている吸着塔には被処理ガスが導入されずに再生用の高温のキャリアガスが導入される。キャリアガスは、吸着剤を除去成分が脱着する温度まで加熱し、脱着された除去成分（脱着ガス）と共に吸着塔から排出されたのち冷却され、除去成分は凝縮により液体となって回収される。

特開２００４－２５１３５号公報

近年、低濃度のＶＯＣの人体への健康影響についても懸念されている。特に、閉鎖された空間では、低濃度のＶＯＣであっても人体がそれに曝露され続けることとなるため、人体へ与える影響が大きい。これまでは主に有機溶剤を使用する工場から排出されるＶＯＣを低減するためのＶＯＣ除去技術が提案されてきたが、前述のように閉鎖された空間の空気（雰囲気ガス）に含まれる微量のＶＯＣを除去する技術については未開拓である。

上記のようにＶＯＣを微量に含む空気の清浄化のためのＶＯＣ除去技術では、低濃度のＶＯＣを効率的に除去すること、省メンテナンスで良好な除去性能を長時間維持すること、及び、省エネルギーであることが工業的用途と比較して強く要求される。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、ＶＯＣを含む空気（被処理ガス）を清浄化するＶＯＣ処理装置及び方法において、省エネルギーを実現するものを提案する。

本発明の一態様に係るＶＯＣ処理装置は、
ＶＯＣを吸着するベータ型ゼオライトからなる吸着材が充填された第１吸着容器及び第２吸着容器と、
ＶＯＣを含む被処理ガスを被処理ガス入口から前記第１吸着容器を通して処理ガス出口へ流す第１吸着ラインと、
前記被処理ガスを前記被処理ガス入口から前記第２吸着容器を通して前記処理ガス出口へ流す第２吸着ラインと、
再生ガスを前記吸着材に吸着されたＶＯＣの脱着温度まで加熱する加熱器と、
前記吸着材から脱着して前記再生ガスに同伴するＶＯＣを酸化処理する白金触媒と、
前記再生ガスを前記第１吸着容器、前記加熱器、及び前記白金触媒に循環させる第１再生ループと、
前記再生ガスを前記第２吸着容器、前記加熱器、及び前記白金触媒に循環させる第２再生ループと、
熱回収ガスを前記第１吸着容器及び前記第２吸着容器の順に通して前記処理ガス出口へ流す第１熱回収ラインと、
前記熱回収ガスを前記第２吸着容器及び前記第１吸着容器の順に通して前記処理ガス出口へ流す第２熱回収ラインと、
前記被処理ガスの流路を前記第１吸着ラインと前記第２吸着ラインとの間で択一的に切り替える吸着流路切替装置と、
前記再生ガスの流路を前記第１再生ループと前記第２再生ループとの間で択一的に切り替える再生流路切替装置と、
前記熱回収ガスの流路を前記第１熱回収ラインと前記第２熱回収ラインとの間で択一的に切り替える熱回収流路切替装置と、
前記被処理ガスが前記第１吸着ラインに流れているときに前記再生ガスが前記第２再生ループを循環し、前記被処理ガスが前記第２吸着ラインに流れているときに前記再生ガスが前記第１再生ループを循環し、前記被処理ガスの流れを一旦止めて前記被処理ガスの流路を前記第１吸着ラインから前記第２吸着ラインに切り替える間に前記熱回収ガスが前記第２熱回収ラインを流れ、前記被処理ガスの流れを一旦止めて前記被処理ガスの流路を前記第２吸着ラインから前記第１吸着ラインに切り替える間に前記熱回収ガスが前記第１熱回収ラインを流れるように、前記吸着流路切替装置、前記再生流路切替装置、及び前記熱回収流路切替装置の動作を制御する制御装置と、を備えることを特徴としている。

また、本発明の一態様に係るＶＯＣ処理方法は、共にベータ型ゼオライトからなる第１吸着容器に充填された第１吸着材、及び、第２吸着容器に充填された第２吸着材を用いて被処理ガス中のＶＯＣを除去するＶＯＣ処理方法であって、
ｉ）前記被処理ガスを前記第１吸着容器へ通して前記第１吸着材へ前記被処理ガスに含まれるＶＯＣを吸着させるとともに、高温の再生ガスを前記第２吸着容器へ通して前記第２吸着材からＶＯＣを脱着させて当該ＶＯＣを白金触媒で酸化処理させるステップ、
ii）熱回収ガスを前記第２吸着容器及び前記第１吸着容器へこの順序で通して、前記第２吸着材から熱を回収するとともに、回収した熱を利用して前記第１吸着材を予熱するステップ、
iii）前記被処理ガスを前記第２吸着容器へ通して前記第２吸着材へ前記被処理ガスに含まれるＶＯＣを吸着させるとともに、高温の前記再生ガスを前記第１吸着容器へ通して前記第１吸着材からＶＯＣを脱着させて当該ＶＯＣを前記白金触媒で酸化処理させるステップ、
iv）前記熱回収ガスを前記第１吸着容器及び前記第２吸着容器へこの順序で通して、前記第１吸着材から熱を回収するとともに、回収した熱を利用して前記第２吸着材を予熱するステップ、
上記ｉ）～iv）をこの順序で繰り返すことを特徴としている。

本発明によれば、ＶＯＣを含む被処理ガスを清浄化するＶＯＣ処理装置及び方法において、省エネルギーを実現するものを提案できる。

図１は、本発明の一実施形態に係るＶＯＣ処理装置の概略構成を示す図である。図２は、ＶＯＣ処理装置の配管構成の一例を示す図である。図３は、ＶＯＣ処理装置の制御系統の構成を示すブロック図である。図４は、第１吸着容器及び第２吸着容器で行われる処理のタイミングチャートである。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係るＶＯＣ処理装置１の概略構成を示す図である。図１に示すＶＯＣ処理装置１は、第１吸着容器１１と第２吸着容器１２との２つのＶＯＣ吸着処理容器を備える。第１吸着容器１１には第１吸着材１３ａが充填され、第２吸着容器１２には第２吸着材１３ｂが充填されている。第１吸着材１３ａ及び第２吸着材１３ｂは共にベータ型ゼオライトである。

ＶＯＣ処理装置１は、加熱器５７及び触媒５８を備える。加熱器５７は、吸着材１３ａ，１３ｂの再生に用いられる再生ガスを吸着材１３ａ，１３ｂからＶＯＣが脱着する脱着温度まで加熱する。高温の再生ガスがＶＯＣを吸着した吸着材１３ａ，１３ｂと接触すると、吸着材１３ａ，１３ｂに吸着されていたＶＯＣが吸着材１３ａ，１３ｂから脱着する。触媒５８は、白金触媒（酸化触媒）であって、吸着材１３ａ，１３ｂから脱着したＶＯＣを酸化させ、同時に反応熱を発生させる。

ＶＯＣ処理装置１には、被処理ガスの入口である被処理ガス入口２１と、被処理ガスからＶＯＣが除去された清浄ガスの出口である処理ガス出口２２とが規定されている。ＶＯＣ処理装置１には、被処理ガスが流れる第１吸着ラインＬ１及び第２吸着ラインＬ２と、再生ガスが循環する第１再生ループＲ１及び第２再生ループＲ２と、熱回収ガスが流れる第１熱回収ラインＨ１及び第２熱回収ラインＨ２とが設けられている。熱回収ガスは、例えば、空気であってよい。

第１吸着ラインＬ１は、被処理ガスを被処理ガス入口２１から第１吸着容器１１を通して処理ガス出口２２へ流すように構成されている。第２吸着ラインＬ２は、被処理ガスを被処理ガス入口２１から第２吸着容器１２を通して処理ガス出口２２へ流すように構成されている。第１再生ループＲ１は、再生ガスを第１吸着容器１１、加熱器５７、及び白金触媒５８に循環させるように構成されている。第２再生ループＲ２は、再生ガスを第２吸着容器１２、加熱器５７、及び白金触媒５８に循環させるように構成されている。第１熱回収ラインＨ１は、熱回収ガスを第１吸着容器１１及び第２吸着容器１２の順に通して処理ガス出口２２へ流すように構成されている。第２熱回収ラインＨ２は、熱回収ガスを第２吸着容器１２及び第１吸着容器１１の順に通して処理ガス出口２２へ流すように構成されている。

図２は、ＶＯＣ処理装置１の具体的な配管構成の一例を示す図である。図２に示すように、被処理ガス入口２１には、導入路３０が接続されている。導入路３０には、被処理ガスの流れの上流側から順に第１送風機４１、及び第１冷却器４２が設けられている。第１冷却器４２では、ＶＯＣ処理装置１に導入された被処理ガスが、吸着材１３ａ，１３ｂの吸着に好適な温度まで冷却される。導入路３０は、第１冷却器４２よりも被処理ガスの流れの下流側に設けられた分岐点４３で、第１導入路３１と第２導入路３２とに分岐している。第１導入路３１は、第１吸着容器１１の入口１１ａと接続されている。第２導入路３２は第２吸着容器１２の入口１２ａと接続されている。

第１導入路３１と第２導入路３２とは、分岐点４３よりも被処理ガスの流れの下流側において、第１接続路５１によって接続されている。第１導入路３１と第１接続路５１との接続部には、第１流路切替弁４４が設けられている。第１流路切替弁４４は、第１吸着容器１１の入口１１ａが被処理ガス入口２１と連通され且つ第１接続路５１と連通されない状態と、第１吸着容器１１の入口１１ａが第１接続路５１と連通され且つ被処理ガス入口２１と連通されない状態とに切り替える。第２導入路３２と第１接続路５１との接続部には、第２流路切替弁４５が設けられている。第２流路切替弁４５は、第２吸着容器１２の入口１２ａが被処理ガス入口２１と連通され且つ第１接続路５１と連通されない状態と、第２吸着容器１２の入口１２ａが第１接続路５１と連通され且つ被処理ガス入口２１と連通されない状態とに切り替える。

処理ガス出口２２には、排出路６０が接続されている。排出路６０には、第２冷却器４８が設けられている。吸着材１３ａ，１３ｂへのＶＯＣの吸着反応は発熱反応である。これにより温度上昇した清浄ガスが第２冷却器４８で冷却される。排出路６０は、第２冷却器４８よりも清浄ガスの流れの上流側に設けられた合流点４７で、第１排出路６１と第２排出路６２とが合流している。第１排出路６１は、第１吸着容器１１の出口１１ｂと接続されている。第２排出路６２は、第２吸着容器１２の出口１２ｂと接続されている。

第１排出路６１と第２排出路６２とは、合流点４７よりも清浄ガスの流れの上流側において、第２接続路５２によって接続されている。第１排出路６１と第２接続路５２との接続部には、第３流路切替弁４６が設けられている。第３流路切替弁４６は、第１吸着容器１１の出口１１ｂが処理ガス出口２２と連通され且つ第２接続路５２と連通されない状態と、第１吸着容器１１の出口１１ｂが第２接続路５２と連通され且つ処理ガス出口２２と連通されない状態とに切り替える。第２排出路６２と第２接続路５２との接続部には、第４流路切替弁４９が設けられている。第４流路切替弁４９は、第２吸着容器１２の出口１２ｂが処理ガス出口２２と連通され且つ第２接続路５２と連通されない状態と、第２吸着容器１２の出口１２ｂが第２接続路５２と連通され且つ処理ガス出口２２と連通されない状態とに切り替える。

第１接続路５１の中途部５１ａと第２接続路５２の中途部５２aとは、再生路５３で接続されている。再生路５３には、第１接続路５１と接続された側から順に、第５流路切替弁５５、第２送風機５６、加熱器５７、及び、触媒５８が設けられている。

再生路５３には、第５流路切替弁５５と第２送風機５６との間の給気部７１へ外部から空気を供給する給気路７０が接続されている。再生路５３には、第２接続路５２及び第４流路切替弁４９をバイパスして、再生路５３から第２排出路６２へ余剰の空気を直接に排出する余剰空気排出路８０が接続されている。余剰空気排出路８０には、余剰空気の流れの上流側から順に、触媒８１、熱交換器８２、及び開閉弁８３が設けられている。触媒８１は、再生路５３から余剰空気排出路８０を通じて排出される余剰空気に含まれるＶＯＣ等の除去すべき成分を除去する。熱交換器８２は、給気路７０を流れる空気と余剰空気とを熱交換させ、余剰空気を冷却するとともに空気を温める。

図２に示すＶＯＣ処理装置１において、第１吸着ラインＬ１は、導入路３０、第１導入路３１、第１吸着容器１１、第１排出路６１、及び排出路６０により形成されている。被処理ガス入口２１より第１吸着ラインＬ１に導入された被処理ガスは、第１送風機４１によって下流側へ送られる間に、第１冷却器４２、第１吸着容器１１、及び第２冷却器４８の順に通過して、清浄ガスとなって処理ガス出口２２から排出される。

第２吸着ラインＬ２は、導入路３０、第２導入路３２、第２吸着容器１２、第２排出路６２、及び排出路６０により形成されている。被処理ガス入口２１より第２吸着ラインＬ２に導入された被処理ガスは、第１送風機４１によって下流側へ送られる間に、第１冷却器４２、第２吸着容器１２、及び第２冷却器４８の順に通過して、清浄ガスとなって処理ガス出口２２から排出される。

第１吸着ラインＬ１と第２吸着ラインＬ２とは、導入路３０及び排出路６０を共有している。これにより、第１送風機４１、第１冷却器４２、及び第２冷却器４８の各機器を、第１吸着ラインＬ１及び第２吸着ラインＬ２の各々のラインに設けることなく、共用することができる。

また、図２に示すＶＯＣ処理装置１において、第１再生ループＲ１は、再生路５３、第２接続路５２の一部分、第１排出路６１の一部分、第１吸着容器１１、第１導入路３１の一部分、及び第１接続路５１の一部分により形成されている。第１再生ループＲ１では、給気路７０を通じて導入された再生ガス（空気）が、加熱器５７で加熱されて熱ガスとなり、第２送風機５６の作用によって第１再生ループＲ１を循環する。第２送風機５６は、再生ガスが第１吸着容器１１の出口１１ｂから入って入口１１ａから出るように、即ち、被処理ガスとは逆方向に流れるように送風する。再生ガスは、第１吸着容器１１を通過する間に第１吸着材１３ａと接触してＶＯＣを脱着させる。脱着したＶＯＣは再生ガスに伴って第１再生ループＲ１を流れて、触媒５８を通過する。触媒５８では、再生ガスに同伴するＶＯＣが酸化処理される。

第２再生ループＲ２は、再生路５３、第２接続路５２の一部分、第２排出路６２の一部分、第１吸着容器１１、第２導入路３２の一部分、及び第１接続路５１の一部分により形成されている。第２再生ループＲ２では、給気路７０を通じて導入された再生ガス（空気）が、加熱器５７で加熱されて熱ガスとなり、第２送風機５６の作用によって第２再生ループＲ２を循環する。第２送風機５６は、再生ガスが第２吸着容器１２へ出口１２ｂから入って入口１２ａから出るように、即ち、被処理ガスとは逆方向に流れるように送風する。再生ガスは、第２吸着容器１２を通過する間に第２吸着材１３ｂと接触してＶＯＣを脱着させる。脱着したＶＯＣは再生ガスに伴って第２再生ループＲ２を流れて、触媒５８を通過する。触媒５８では、再生ガスに同伴するＶＯＣが酸化処理される。

第１再生ループＲ１と第２再生ループＲ２とは、再生路５３を共有している。これにより、第５流路切替弁５５、第２送風機５６、加熱器５７、及び触媒５８の各機器を、第１再生ループＲ１と第２再生ループＲ２の各々のループに設けることなく、共用することができる。

更に、図２に示すＶＯＣ処理装置１において、第１熱回収ラインＨ１は、給気路７０、再生路５３、第２接続路５２の一部、第１排出路６１の一部、第１吸着容器１１、第１導入路３１の一部、第１接続路５１、第２導入路３２の一部、第２吸着容器１２、第２排出路６２、及び排出路６０により形成されている。給気路７０を通じて導入された熱回収ガスは、第２送風機５６の作用によって、第１熱回収ラインＨ１を通って処理ガス出口２２から排出される。

第１熱回収ラインＨ１は、第１再生ループＲ１及び第２吸着ラインＬ２を利用して形成されている。図１に示すように、第１再生ループＲ１は第１吸着容器１１よりも再生ガスの流れの下流側に設けられた遮断部９０で遮断可能に構成されている。そして、遮断部９０で遮断された第１再生ループＲ１において第１吸着容器１１よりも再生ガスの流れの下流側に設けられた第１接続部９１と、第２吸着ラインＬ２の第２吸着容器１２よりも被処理ガスの流れの上流側に設けられた第２接続部９２とが接続されることによって、第１再生ループＲ１と第２吸着ラインＬ２とを利用した第１熱回収ラインＨ１が形成されている。図２に示すように、遮断部９０が第５流路切替弁５５で構成され、第１接続部９１が第１流路切替弁４４で構成され、第２接続部９２が第２流路切替弁４５で構成され、第１接続部９１と第２接続部９２とを結ぶ流路が第１接続路５１で構成されていてよい。

図２に示すＶＯＣ処理装置１において、第２熱回収ラインＨ２は、給気路７０、再生路５３、第２接続路５２の一部、第２排出路６２の一部、第２吸着容器１２、第２導入路３２の一部、第１接続路５１、第１導入路３１の一部、第１吸着容器１１、第１排出路６１、及び排出路６０により形成されている。給気路７０を通じて導入された熱回収ガスは、第２送風機５６の作用によって、第２熱回収ラインＨ２を通って処理ガス出口２２から排出される。

第２熱回収ラインＨ２は、第２再生ループＲ２と第１吸着ラインＬ１とを利用して形成されている。図１に示すように、第２再生ループＲ２は第２吸着容器１２よりも再生ガスの流れの下流側に設けられた遮断部９０で遮断可能に構成されている。そして、遮断部９０で遮断された第２再生ループＲ２において第２吸着容器１２よりも再生ガスの流れの下流側に設けられた第３接続部９３と、第１吸着ラインＬ１の第１吸着容器１１よりも被処理ガスの流れの上流側に設けられた第４接続部９４とが接続されることによって、第２再生ループＲ２と第１吸着ラインＬ１とを利用した第２熱回収ラインＨ２が形成されている。図２に示すように、第３接続部９３が第２流路切替弁４５で構成され、第４接続部９４が第１流路切替弁４４で構成され、第２接続部９２と第３接続部９３とを結ぶ流路が第１接続路５１で構成されていてよい。

図３は、ＶＯＣ処理装置１の制御系統の構成を示すブロック図である。図３に示すように、図２に示すＶＯＣ処理装置１が備える第１流路切替弁４４、第２流路切替弁４５、第３流路切替弁４６、第４流路切替弁４９、第５流路切替弁５５、及び開閉弁８３の動作は、制御装置９によって制御される。また、ＶＯＣ処理装置１が備える第１送風機４１及び第２送風機５６の動作は、制御装置９によって制御される。更に、ＶＯＣ処理装置１が備える第１冷却器４２、及び第２冷却器４８の動作は、制御装置９によって制御される。

制御装置９は、プロセッサ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどのメモリ、及び、Ｉ／Ｏ部を備える（いずれも図示略）。制御装置９には、Ｉ／Ｏ部を介して弁４４～４６，４９，５５，８３の駆動部、送風機４１，５６、冷却器４２，４８、及び加熱器５７が接続されている。制御装置９は、集中制御を行う単独のプロセッサを備えてもよいし、分散制御を行う複数のプロセッサを備えてもよい。メモリや記憶手段には、プロセッサが実行する基本プログラムやアプリケーションプログラム等が格納されている。アプリケーションプログラムは、プロセッサに各機能部の処理を行わせるように構成されている。プロセッサがプログラムを読み出して実行することによって、制御装置９としての機能を実現する。

制御装置９は、被処理ガスの流路（吸着流路）を、第１吸着ラインＬ１と第２吸着ラインＬ２との間で択一的に切り替えるように吸着流路切替装置Ｄ１を動作させる。図２示す例では、第１流路切替弁４４、第２流路切替弁４５、第３流路切替弁４６、及び第４流路切替弁４９が、吸着流路切替装置Ｄ１として機能する。

制御装置９は、再生ガスの流路（再生流路）を第１再生ループＲ１と第２再生ループＲ２との間で択一的に切り替えるように、再生流路切替装置Ｄ２を動作させる。図２示す例では、第５流路切替弁５５、第１流路切替弁４４、第２流路切替弁４５、第３流路切替弁４６、及び第４流路切替弁４９が、再生流路切替装置Ｄ２として機能する。

制御装置９は、熱回収ガスの流路（熱回収流路）を第１熱回収ラインＨ１と第２熱回収ラインＨ２との間で択一的に切り替えるように、熱回収流路切替装置Ｄ３を動作させる。図２示す例では、第５流路切替弁５５、第１流路切替弁４４、第２流路切替弁４５、第３流路切替弁４６、及び第４流路切替弁４９が、熱回収流路切替装置Ｄ３として機能する。

［ＶＯＣ処理装置１の動作方法］
ここで、上記構成のＶＯＣ処理装置１の動作方法について説明する。図４は、第１吸着容器１１及び第２吸着容器１２で行われる処理のタイミングチャートである。

図４に示すように、第１工程においては、第１吸着容器１１で被処理ガスに含まれるＶＯＣを第１吸着材１３ａへ吸着させる吸着処理が行われ、第２吸着容器１２で第２吸着材１３ｂからＶＯＣを脱着させる再生処理が行われる。第１工程では、被処理ガスが流れる吸着流路として第１吸着ラインＬ１が有効であり且つ第２吸着ラインＬ２が無効であり、再生ガスが流れる再生流路として第２再生ループＲ２が有効であり且つ第１再生ループＲ１は無効であり、第１熱回収ラインＨ１及び第２熱回収ラインＨ２はともに無効である。第１吸着ラインＬ１を流れる被処理ガスは、第１吸着容器１１を通過する間に第１吸着材１３ａによって含まれるＶＯＣが吸着除去され、清浄ガスとなって処理ガス出口２２から排出される。第２再生ループＲ２を循環する再生ガスは、加熱器５７で加熱され、第２吸着容器１２を通過する間に第２吸着材１３ｂに吸着されているＶＯＣを脱着させ、脱着したＶＯＣを触媒５８へ運ぶ。ＶＯＣは触媒５８で酸化処理される。

第１工程に続く第２工程においては、被処理ガスの流れを一旦止めて、第２吸着容器１２の第２吸着材１３ｂが保有する熱が回収され、それが第１吸着容器１１の第１吸着材１３ａへ与えられる。これにより、第２吸着材１３ｂは冷却され、第１吸着材１３ａは予熱される。第２工程では、第１吸着ラインＬ１、第２吸着ラインＬ２、第１再生ループＲ１、第２再生ループＲ２、及び第１熱回収ラインＨ１はいずれも無効であり、第２熱回収ラインＨ２のみが有効である。第２熱回収ラインＨ２を流れる熱回収ガスは、第２吸着容器１２を流れる間に第２吸着材１３ｂの再生時に生じた熱を回収し、次いで、第１吸着容器１１を流れる間に第１吸着材１３ａを加熱する。なお、第２熱回収ラインＨ２を熱回収ガスが流れている間は、加熱器５７は稼働せず、触媒５８は熱回収ガスの温度が不十分であるために活性化されていない。

第２工程に続く第３工程では、第２吸着容器１２で被処理ガスに含まれるＶＯＣを第２吸着材１３ｂへ吸着させる吸着処理が行われ、第１吸着容器１１で第１吸着材１３ａからＶＯＣを脱着させる再生処理が行われる。第３工程では、被処理ガスが流れる吸着流路として第２吸着ラインＬ２が有効であり且つ第１吸着ラインＬ１が無効であり、再生ガスが流れる再生流路として第１再生ループＲ１が有効であり且つ第２再生ループＲ２は無効であり、第１熱回収ラインＨ１及び第２熱回収ラインＨ２はともに無効である。第２吸着ラインＬ２を流れる被処理ガスは、第２吸着容器１２を通過する間に第２吸着材１３ｂによって含まれるＶＯＣが吸着除去され、清浄ガスとなって処理ガス出口２２から排出される。第１再生ループＲ１を循環する再生ガスは、加熱器５７で加熱され、第１吸着容器１１を通過する間に第１吸着材１３ａに吸着されているＶＯＣを脱着させ、脱着したＶＯＣを触媒５８へ運ぶ。ＶＯＣは触媒５８で酸化処理される。

第３工程の開始時には、第２工程において、第２吸着容器１２の第２吸着材１３ｂは冷却され、第１吸着容器１１の第１吸着材１３ａは予熱されていることから、第２工程が省略される場合と比較して、速やかに安定した処理を開始することができる。

第３工程に続く第４工程では、被処理ガスの流れを一旦止めて、第１吸着容器１１の第１吸着材１３ａが保有する熱が回収されて、それが第２吸着容器１２の第２吸着材１３ｂへ与えられる。これにより、第１吸着材１３ａが冷却され、第２吸着材１３ｂが予熱される。第２工程では、第１吸着ラインＬ１、第２吸着ラインＬ２、第１再生ループＲ１、第２再生ループＲ２、及び第２熱回収ラインＨ２のいずれも無効であり、第１熱回収ラインＨ１のみが有効である。第１熱回収ラインＨ１を流れる熱回収ガスは、第１吸着容器１１を流れる間に第１吸着材１３ａの再生時に生じた熱を回収し、次いで、第２吸着容器１２を流れる間に第２吸着材１３ｂを加熱する。第１熱回収ラインＨ１を熱回収ガスが流れている間は、加熱器５７は稼働せず、触媒５８は熱回収ガスの温度が不十分であるために活性化されていない。

第４工程が終わると、第１工程に戻る。第４工程に続く第１工程の開始時には、第４工程において、第１吸着容器１１の第１吸着材１３ａは冷却され、第２吸着容器１２の第２吸着材１３ｂは予熱されていることから、第４工程が省略される場合と比較して、速やかに安定した処理を開始することができる。

以上に説明したように、本実施形態のＶＯＣ処理装置１は、
ＶＯＣを吸着するベータ型ゼオライトからなる吸着材１３ａ，１３ｂが充填された第１吸着容器１１及び第２吸着容器１２と、
ＶＯＣを含む被処理ガスを被処理ガス入口２１から第１吸着容器１１を通して処理ガス出口２２へ流す第１吸着ラインＬ１と、
被処理ガス入口２１を被処理ガス入口２１から第２吸着容器１２を通して処理ガス出口２２へ流す第２吸着ラインＬ２と、
再生ガスを吸着材１３ａ，１３ｂに吸着されたＶＯＣの脱着温度まで加熱する加熱器５７と、
吸着材１３ａ，１３ｂから脱着して再生ガスに同伴するＶＯＣを酸化処理する白金触媒５８と、
再生ガスを第１吸着容器１１、加熱器５７、及び白金触媒５８に循環させる第１再生ループＲ１と、
再生ガスを第２吸着容器１２、加熱器５７、及び白金触媒５８に循環させる第２再生ループＲ２と、
熱回収ガスを第１吸着容器１１及び第２吸着容器１２の順に通して処理ガス出口２２へ流す第１熱回収ラインＨ１と、
熱回収ガスを第２吸着容器１２及び第１吸着容器１１の順に通して処理ガス出口２２へ流す第２熱回収ラインＨ２と、
被処理ガスの流路を第１吸着ラインＬ１と第２吸着ラインＬ２との間で択一的に切り替える吸着流路切替装置Ｄ１と、
再生ガスの流路を第１再生ループＲ１と第２再生ループＲ２との間で択一的に切り替える再生流路切替装置Ｄ２と、
熱回収ガスの流路を第１熱回収ラインＨ１と第２熱回収ラインＨ２との間で択一的に切り替える熱回収流路切替装置Ｄ３と、
吸着流路切替装置Ｄ１、再生流路切替装置Ｄ２、及び熱回収流路切替装置Ｄ３の動作を制御する制御装置９とを備える。
ここで、制御装置９は、被処理ガスが第１吸着ラインＬ１に流れているときに再生ガスが第２再生ループＲ２を循環し、被処理ガスが第２吸着ラインＬ２に流れているときに再生ガスが第１再生ループＲ１を循環し、被処理ガスの流れを一旦止めて被処理ガスの流路を第１吸着ラインＬ１から第２吸着ラインＬ２に切り替える間に熱回収ガスが第２熱回収ラインＨ２を流れ、被処理ガスの流れを一旦止めて被処理ガスの流路を第２吸着ラインＬ２から第１吸着ラインＬ１に切り替える間に熱回収ガスが第１熱回収ラインＨ１を流れるように、吸着流路切替装置Ｄ１、再生流路切替装置Ｄ２、及び熱回収流路切替装置Ｄ３の動作を制御するように構成されている。
なお、上記ＶＯＣ処理装置１において、第１吸着ラインＬ１、第２吸着ラインＬ２、第１再生ループＲ１、第２再生ループＲ２、第１熱回収ラインＨ１、及び第２熱回収ラインＨ２は流路が部分的に重複していてもかまわない。

また、本発明の一態様に係るＶＯＣ処理方法は、共にベータ型ゼオライトからなる第１吸着容器１１に充填された第１吸着材１３ａ、及び、第２吸着容器１２に充填された第２吸着材１３ｂを用いて被処理ガス中のＶＯＣを除去するＶＯＣ処理方法であって、
ｉ）被処理ガスを第１吸着容器１１へ通して第１吸着材１３ａへ被処理ガスに含まれるＶＯＣを吸着させるとともに、高温の再生ガスを第２吸着容器１２へ通して第２吸着材１３ｂからＶＯＣを脱着させて当該ＶＯＣを白金触媒５８で酸化処理させるステップ、
ii）熱回収ガスを第２吸着容器１２及び第１吸着容器１１へこの順序で通して、第２吸着材１３ｂから熱を回収するとともに、回収した熱を利用して第１吸着材１３ａを予熱するステップ、
iii）被処理ガスを第２吸着容器１２へ通して第２吸着材１３ｂへ被処理ガスに含まれるＶＯＣを吸着させるとともに、高温の再生ガスを第１吸着容器１１へ通して第１吸着材１３ａからＶＯＣを脱着させて当該ＶＯＣを白金触媒５８で酸化処理させるステップ、
iv）熱回収ガスを第１吸着容器１１及び第２吸着容器１２へこの順序で通して、第１吸着材１３ａから熱を回収するとともに、回収した熱を利用して第２吸着材１３ｂを予熱するステップ、
上記ｉ）～iv）をこの順序で繰り返すことを特徴としている。

上記構成のＶＯＣ処理装置１及びＶＯＣ処理方法によれば、被処理ガスからＶＯＣを吸着除去する処理を行う処理容器を第１吸着容器１１から第２吸着容器１２へ切り替える間に、熱回収ガスが第２吸着容器１２及び第１吸着容器１１をこの順に流れることで、第２吸着容器１２の第２吸着材１３ｂは再生で生じた熱が回収されることによって冷却され、第１吸着容器１１の第１吸着材１３ａは回収された熱で予熱される。同様に、被処理ガスからＶＯＣを吸着除去する処理を行う処理容器を第２吸着容器１２から第１吸着容器１１へ切り替える間に、熱回収ガスが第１吸着容器１１及び第２吸着容器１２をこの順に流れることで、第１吸着容器１１の第１吸着材１３ａは再生で生じた熱が回収されることによって冷却され、第２吸着容器１２の第２吸着材１３ｂは回収された熱で予熱される。このようにして冷却された吸着材１３ａ，１３ｂはＶＯＣを吸着除去する処理に供され、予熱された吸着材１３ａ，１３ｂはＶＯＣを脱着して再生する処理に供される。よって、外部から与えられたエネルギーで吸着材１３ａ，１３ｂの冷却と予熱とを行う場合と比較して、省エネルギーを実現することができる。

また、上記ＶＯＣ処理装置１及びＶＯＣ処理方法では、被処理ガスに含まれるＶＯＣを一旦吸着材１３ａ，１３ｂに凝縮させてから触媒５８で処理することから、例え被処理ガスに含まれるＶＯＣが低濃度であったとしてもＶＯＣを効率的に除去することができる。

とりわけ、上記ＶＯＣ処理方法では、吸着材１３ａ，１３ｂでのＶＯＣの吸着と、吸着材１３ａ，１３ｂからのＶＯＣの脱着とが繰り返されることから、省メンテナンスで良好な除去性能を長時間維持することができる。

また、本実施形態に係るＶＯＣ処理装置１では、第１再生ループＲ１は第１吸着容器１１よりも再生ガスの流れの下流側の遮断部９０で遮断可能に構成されており、遮断部９０で遮断された第１再生ループＲ１において第１吸着容器１１よりも再生ガスの流れの下流側に設けられた第１接続部９１と、第２吸着ラインＬ２の第２吸着容器１２よりも被処理ガスの流れの上流側に設けられた第２接続部９２とが接続されることによって、第１再生ループＲ１と第２吸着ラインＬ２とを利用した第１熱回収ラインＨ１が形成されている。

上記構成のＶＯＣ処理装置１によれば、第１熱回収ラインＨ１は、第１再生ループＲ１及び第２吸着ラインＬ２を利用して形成することで、配管スペースの低減、配管長さを抑えることによるコスト削減に優位である。さらに、再生ガスの循環により加熱された第１再生ループＲ１の配管の熱も第２吸着容器１２の予熱に利用できるため、さらに省エネルギーを実現することができる。

同様に、本実施形態に係るＶＯＣ処理装置１では、第２再生ループＲ２は第２吸着容器１２よりも再生ガスの流れの下流側の遮断部９０で遮断可能に構成されており、遮断部９０で遮断された第２再生ループＲ２において第２吸着容器１２よりも再生ガスの流れの下流側に設けられた第３接続部９３と、第１吸着ラインＬ１の第１吸着容器１１よりも被処理ガスの流れの上流側に設けられた第４接続部９４とが接続されることによって、第２再生ループＲ２と第１吸着ラインＬ１とを利用した第２熱回収ラインＨ２が形成されている。

上記構成のＶＯＣ処理装置１によれば、第２熱回収ラインＨ２は、第２再生ループＲ２及び第１吸着ラインＬ１を利用して形成することで、配管スペースの低減、配管長さを抑えることによるコスト削減に優位である。さらに、再生ガスの循環により加熱された第２再生ループＲ２の配管の熱も第１吸着容器１１の予熱に利用できるため、さらに省エネルギーを実現することができる。

吸着材１３ａ，１３ｂによるＶＯＣの吸着及び吸着材１３ａ，１３ｂの再生に必要とされる流路（第１吸着ラインＬ１、第２吸着ラインＬ２、第１再生ループＲ１、及び第２再生ループＲ２）を用いて第１熱回収ラインＨ１及び第２熱回収ラインＨ２を形成することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。上記の構成は、例えば、以下のように変更することができる。

例えば、上記実施形態に係るＶＯＣ処理装置１では、第１熱回収ラインＨ１及び第２熱回収ラインＨ２は、第１吸着ラインＬ１、第２吸着ラインＬ２、第１再生ループＲ１、及び第２再生ループＲ２の流路を利用し、弁で流路を切り替えることによって形成されている。このように吸着処理及び再生処理のための流路を利用して第１熱回収ラインＨ１及び第２熱回収ラインＨ２を形成することによれば、配管スペースの低減、配管長さを抑えることによるコスト削減に優位である。但し、第１熱回収ラインＨ１及び第２熱回収ラインＨ２のうち少なくとも一方が、第１吸着ラインＬ１、第２吸着ラインＬ２、第１再生ループＲ１、及び第２再生ループＲ２の流路を利用せずに形成されていてもよい。

１：ＶＯＣ処理装置
９：制御装置
１１：第１吸着容器
１２：第２吸着容器
１３ａ，１３ｂ：吸着材
２１：被処理ガス入口
２２：処理ガス出口
４１，５６：送風機
４２，４８：冷却器
５７：加熱器
５８：白金触媒
Ｄ１：吸着流路切替装置
Ｄ２：再生流路切替装置
Ｄ３：熱回収流路切替装置
Ｈ１：第１熱回収ライン
Ｈ２：第２熱回収ライン
Ｌ１：第１吸着ライン
Ｌ２：第２吸着ライン
Ｒ１：第１再生ループ
Ｒ２：第２再生ループ

Claims

ＶＯＣを吸着するベータ型ゼオライトからなる吸着材が充填された第１吸着容器及び第２吸着容器と、
ＶＯＣを含む被処理ガスを被処理ガス入口から前記第１吸着容器を通して処理ガス出口へ流す第１吸着ラインと、
前記被処理ガスを前記被処理ガス入口から前記第２吸着容器を通して前記処理ガス出口へ流す第２吸着ラインと、
再生ガスを前記吸着材に吸着されたＶＯＣの脱着温度まで加熱する加熱器と、
前記吸着材から脱着して前記再生ガスに同伴するＶＯＣを酸化処理する白金触媒と、
前記再生ガスを前記第１吸着容器、前記加熱器、及び前記白金触媒に循環させる第１再生ループと、
前記再生ガスを前記第２吸着容器、前記加熱器、及び前記白金触媒に循環させる第２再生ループと、
熱回収ガスを前記第１吸着容器及び前記第２吸着容器の順に通して前記処理ガス出口へ流す第１熱回収ラインと、
前記熱回収ガスを前記第２吸着容器及び前記第１吸着容器の順に通して前記処理ガス出口へ流す第２熱回収ラインと、
前記被処理ガスの流路を前記第１吸着ラインと前記第２吸着ラインとの間で択一的に切り替える吸着流路切替装置と、
前記再生ガスの流路を前記第１再生ループと前記第２再生ループとの間で択一的に切り替える再生流路切替装置と、
前記熱回収ガスの流路を前記第１熱回収ラインと前記第２熱回収ラインとの間で択一的に切り替える熱回収流路切替装置と、
前記被処理ガスが前記第１吸着ラインに流れているときに前記再生ガスが前記第２再生ループを循環し、前記被処理ガスが前記第２吸着ラインに流れているときに前記再生ガスが前記第１再生ループを循環し、前記被処理ガスの流れを一旦止めて前記被処理ガスの流路を前記第１吸着ラインから前記第２吸着ラインに切り替える間に前記熱回収ガスが前記第２熱回収ラインを流れ、前記被処理ガスの流れを一旦止めて前記被処理ガスの流路を前記第２吸着ラインから前記第１吸着ラインに切り替える間に前記熱回収ガスが前記第１熱回収ラインを流れるように、前記吸着流路切替装置、前記再生流路切替装置、及び前記熱回収流路切替装置の動作を制御する制御装置と、を備える、
ＶＯＣ処理装置。
前記第１再生ループは前記第１吸着容器よりも前記再生ガスの流れの下流側の遮断部で遮断可能に構成されており、前記遮断部で遮断された前記第１再生ループにおいて前記第１吸着容器よりも前記再生ガスの流れの下流側に設けられた第１接続部と、前記第２吸着ラインの前記第２吸着容器よりも前記被処理ガスの流れの上流側に設けられた第２接続部とが接続されることによって、前記第１再生ループと前記第２吸着ラインとを利用した前記第１熱回収ラインが形成されている、
請求項１に記載のＶＯＣ処理装置。
前記第２再生ループは前記第２吸着容器よりも前記再生ガスの流れの下流側の遮断部で遮断可能に構成されており、前記遮断部で遮断された前記第２再生ループにおいて前記第２吸着容器よりも前記再生ガスの流れの下流側に設けられた第３接続部と、前記第１吸着ラインの前記第１吸着容器よりも前記被処理ガスの流れの上流側に設けられた第４接続部とが接続されることによって、前記第２再生ループと前記第１吸着ラインとを利用した前記第２熱回収ラインが形成されている、
請求項１又は２に記載のＶＯＣ処理装置。
共にベータ型ゼオライトからなる第１吸着容器に充填された第１吸着材、及び、第２吸着容器に充填された第２吸着材を用いて被処理ガス中のＶＯＣを除去するＶＯＣ処理方法であって、
ｉ）前記被処理ガスを前記第１吸着容器へ通して前記第１吸着材へ前記被処理ガスに含まれるＶＯＣを吸着させるとともに、高温の再生ガスを前記第２吸着容器へ通して前記第２吸着材からＶＯＣを脱着させて当該ＶＯＣを白金触媒で酸化処理させるステップ、
ii）熱回収ガスを前記第２吸着容器及び前記第１吸着容器へこの順序で通して、前記第２吸着材から熱を回収するとともに、回収した熱を利用して前記第１吸着材を予熱するステップ、
iii）前記被処理ガスを前記第２吸着容器へ通して前記第２吸着材へ前記被処理ガスに含まれるＶＯＣを吸着させるとともに、高温の前記再生ガスを前記第１吸着容器へ通して前記第１吸着材からＶＯＣを脱着させて当該ＶＯＣを前記白金触媒で酸化処理させるステップ、
iv）前記熱回収ガスを前記第１吸着容器及び前記第２吸着容器へこの順序で通して、前記第１吸着材から熱を回収するとともに、回収した熱を利用して前記第２吸着材を予熱するステップ、
上記ｉ）～iv）をこの順序で繰り返す、
ＶＯＣ処理方法。