JP7525945B1 - 吸着剤再生方法および吸着剤再生システム - Google Patents

Abstract

【課題】汚染空気の浄化処理に用いた吸着剤の吸着性能を短時間で再生する再生方法および再生システムを提供すること。【解決手段】前記課題を解決する吸着剤再生方法は、再生装置２の内部のフィルタ１０に添着した使用済みの吸着剤Ｎ１に蒸気を当てて前記吸着剤Ｎ１を加熱し、前記吸着剤Ｎ１が吸着していた前記汚染物質を放出させる加熱工程と、 前記フィルタ１０が格納された再生装置２の内部を真空状態にして、加熱後の前記吸着剤Ｎ１が有する前記汚染物質の残部および水分を除去する真空工程と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は工場や事業場などで発生する汚染空気の浄化に用いた吸着剤の吸着性能を再生する方法およびシステムに関する。

工場や事業場などの事業活動によって発生する汚染空気には、揮発性有機化合物（ＶＯＣ。Volatile Organic Compoundsの略称）、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）、硫黄酸化物（ＳＯ_Ｘ）などの汚染物質が含まれている場合がある。これらの物質はＰＭ２．５の原因となる物質であり、大気中への排出規制が行われている。そして、これらの規制は年を追うごとに強化される傾向があり、汚染空気からこれらの物質を除去するシステムの開発が重要性を増している。

汚染空気から前記汚染物質を除去する方法として、吸着剤を担持したフィルタに汚染空気を流し、汚染空気に含まれる汚染物質をその吸着剤に吸着させることによって、汚染空気を浄化するというものがある。この方法では、濾過時間が経過するにつれて吸着剤が汚染物質を吸着する能力が低下してしまうため、ある程度の時間が経過した後に吸着剤の吸着能力を回復させる必要がある。

例えば、下記の特許文献１に開示されたＶＯＣ除去装置では、吸着塔の内部にゼオライト担持ＶＯＣ除去用メタルフィルタが設置されている。吸着工程では、ＶＯＣを含む空気が当該フィルタへ送られ、ＶＯＣが当該フィルタに担持されたゼオライトの作用によって吸着除去される。そして、ＶＯＣが除去された清浄空気がＶＯＣ除去装置から排出される。次に、脱着工程を行い、ゼオライト担持ＶＯＣ除去用メタルフィルタを加熱し、吸着剤に吸着したＶＯＣを脱着させる。

この特許文献１によれば、次のような効果があるとされている。すなわち、従来のＶＯＣ除去方法は、脱着時の風量がかなり少ないため、ＶＯＣが脱着する温度まで吸着ロータもしくは吸着剤を温めるのに時間がかかってしまう、または、吸着ロータもしくは吸着剤が温まらず、脱着が十分に行われないという課題があったところ、特許文献１のＶＯＣ除去装置によれば、吸着したＶＯＣを効率良く脱着回収または／および分解することができるとされている。

また、下記特許文献２に開示された排ガス処理装置は、吸着剤が付着した濾過フィルタに排ガスを流して排ガス中の微小粒子状物質をその吸着剤に吸着させ、所定の段階でその吸着剤を剥離し、新たな吸着剤を付着させる装置である。フィルタから剥離された吸着剤を吸着剤再生装置で加熱して再生し、再生し吸着剤を再び濾過フィルタに付着する構成となっている。このような剥離工程、再生工程、付着工程を行うことで、吸着剤の再利用を図ることができるとされている。

また、下記特許文献３に開示されたバグフィルタおよびそれを用いたガス除去システムは、プリーツ型フィルタの一面に予めプレコート剤でプレコート層を形成させ、汚染空気中に含まれる特殊ガスなどの除去を行うものである。このプレコート剤はプレコート再生装置によって再利用できることが開示されている。

特開２００７－２４５０３９号公報 特開２０２１－０８４０９５号公報 特開２０１１－０４１９３４号公報

上述のように、吸着剤は汚染物質を吸着するにつれて吸着力が低下するため、吸着剤の吸着能力を回復させる必要がある。その方法として、前記特許文献１～３のように、吸着能力が低下した吸着剤を加熱して、吸着剤から汚染物質を放出させ、吸着剤の吸着能力を回復させるというものがある。

しかし、フィルタに吸着剤が添着した状態で、当該フィルタに加熱気体を送って前記吸着剤を加熱し、吸着剤が吸着した汚染物質をほぼ完全に放出させ、吸着剤の吸着能力を回復させるまでには長時間を有するという問題があった。例えば、本発明者らの実験によると、トルエン（汚染物質）を吸着した活性炭（吸着剤）を約１８０℃以下の熱風で加熱した場合、活性炭が吸着していたトルエンをほぼ完全に放出するまでに３時間程度の時間がかかった。

他方、熱風の温度を２３０℃程度まで上げることによって、吸着剤が吸着していた汚染物質をほぼ完全に放出するまでの時間を８０分程度にまで短縮することができた。しかし、２３０℃程度という高温の熱風によってフィルタがダメージを受けてしまうという問題があった。すなわち、フィルタの材質がポリテトラフルオロエチレン（別名「テフロン」（登録商標））などの樹脂からなる場合、当該フィルタに高温の熱風を当てるとフィルタの一部分が変形して閉塞してしまうという問題があった。

前記特許文献１のようにメタルフィルタを用いる場合は、高温で加熱したとしても問題にならないが、前述の樹脂のように耐熱性がそれほど高くない素材からなるフィルタを用いる場合は、高温で加熱することが難しいという問題がある。

また前記特許文献２などのように、吸着剤をフィルタから剥離した後に、外部の装置（例えば特許文献２に例示された加熱キルンタイプの再生装置）を用いて吸着剤を加熱するシステムにした場合は、前述のような加熱温度の制約を受けない利点がある。しかし、一般的に加熱キルンタイプの再生装置は大型であるため、イニシャルコストが高く、必要なフットプリントが広いという問題がある。また、大型の回転筒を回転させるために必要な電力も多く、ランニングコストが高いという問題もある。

また特許文献３にはプレコート再生装置を設ける旨が述べられているが、このプレコート再生装置が加熱分級装置を内蔵していること以外に何ら開示がなく、具体的な構造等が明らかにされていない。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、汚染空気の浄化処理に用いた吸着剤の吸着性能を、加熱した空気や加熱した不活性ガス（Ｎ２など）を用いて吸着剤を加熱する場合よりも短時間で再生することができる再生方法および再生システムを提供することにある。

上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。

（第１の態様）
汚染空気の浄化に用いた使用済みの吸着剤を再生する方法であって、
再生装置の内部のフィルタに添着した使用済みの前記吸着剤に蒸気を当てて前記吸着剤を加熱し、前記吸着剤が吸着していた前記汚染物質を放出させる加熱工程と、
前記フィルタが格納された再生装置の内部を真空状態にして、加熱後の前記吸着剤が有する前記汚染物質の残部および水分を除去する真空工程と、
を有することを特徴とする吸着剤再生方法。

（作用効果）
本態様では、フィルタに添着した吸着剤を蒸気によって加熱して吸着剤の品温を上げ、吸着剤から汚染物質を放出させる。加熱した空気や加熱した不活性ガス（Ｎ_２など）を用いて吸着剤を加熱する場合、吸着剤が汚染物質を放出し終えるまでに長い時間がかかる。その時間を短縮させるために高温（例えば３００度以上）の空気や不活性ガスを用いるようにすると、高温の空気や不活性ガスを作り出すために多くの燃料が必要になり、ランニングコストがかかるという問題がある。

そこで本発明者は使用済みの吸着剤を加熱するために蒸気を用いる方法を創作した。蒸気を用いると、蒸気の凝縮熱伝達（蒸気が液体に戻る際に放出される潜熱を用いた熱伝達）によって吸着剤の品温を速やかに上げることができるという利点がある。また、高温の空気や不活性ガスを用いないことにより、ランニングコストを低減できるという利点がある。

また、本態様では加熱工程によって吸着剤が吸着していた汚染物質を放出させた後に、真空工程で再生装置の内部を真空状態にする。再生装置の内部を真空状態にすると、加熱工程を経た後で吸着剤にまだ残っていた僅かな汚染物質を吸着剤から放出させることができるため、吸着剤の吸着性能を十分に回復させることができる。

また、前述のように加熱工程で吸着剤の加熱に蒸気を用いると、その蒸気が液体に戻ることによって生じる水分が吸着剤に付着した状態となる。吸着剤に水分が多く含まれた状態のままでは、吸着力が低いという不都合がある。

本態様では、真空工程で再生装置の内部を真空状態にすることで、吸着剤に含まれる水分を除去することができるため、前記不都合の発生を回避することができる。

また、前記加熱工程によって吸着剤が加熱されると、吸着剤の品温が高い状態になる。品温が高い吸着剤は汚染物質の吸着性能が低いため、加熱工程によって汚染物質が吸着剤から放出された後、吸着剤に十分な吸着性能を持たせるために吸着剤の品温を低くしなければならない。

本態様のように加熱工程の後に真空工程を設け、再生装置の内部を真空状態にすることにより、吸着剤の冷却をすることができる。そのため、加熱工程の後に吸着剤の品温が自然に低下して所望の値になるまで待つ場合と比べて、吸着剤の品温を早く低下させることができ、吸着剤をより早く再利用することが可能になる。

以上のように、本態様によれば、汚染空気の浄化処理に用いた吸着剤の吸着性能を、加熱した空気や加熱した不活性ガス（Ｎ２など）を用いて吸着剤を加熱する場合よりも短時間で再生することができる。しかも、吸着剤の吸着性能を十分に回復させることができる。

（第２の態様）
複数台の前記再生装置を備えた吸着剤再生システムに用いられる吸着剤再生方法であって、
前記加熱工程の前に、
前記再生装置の内部の前記フィルタに添着した使用済みの前記吸着剤を蒸気で予熱し、前記吸着剤の品温を上げる予熱工程を有し、
前記予熱に用いる蒸気として、同時期に前記加熱工程を行う他の再生装置から排気される使用済みの蒸気を用いる、前記第１の態様の吸着剤再生方法。

（作用効果）
吸着剤を加熱する前に予め吸着剤を予熱しておくことで、吸着剤から汚染物質が放出されやすくなる。その結果、予熱を行わない場合と比べて、加熱工程の時間を短縮することができる。

なお、吸着剤を予熱するための蒸気として、別の再生装置の加熱工程で用いた使用済みの蒸気を用いることが好ましい。このように使用済みの蒸気を再利用することで、予熱に用いる蒸気を新たに生成しなくても良く、電力消費量の削減等を図ることができる。

（第３の態様）
前記予熱工程の前に、
使用済みの前記吸着剤を前記再生装置の内部の前記フィルタに添着させる添着工程を有し、
前記真空工程の後に、
前記汚染物質を放出することによって吸着能力を回復した前記吸着剤を前記フィルタから剥離する剥離工程を有し、
複数台の前記再生装置ごとに、前記添着工程、前記予熱工程、前記加熱工程、前記真空工程および前記剥離工程から選ばれる異なる工程が同時期に行われ、
各再生装置においてそれぞれ同時期に次工程に移行する、前記第２の態様の吸着剤再生方法。

（作用効果）
本態様のように、複数台の再生装置ごとに、添着工程、予熱工程、加熱工程、真空工程および剥離工程の各工程を同時期に行い、次工程に移行するタイミングも同時期にすることが好ましい。

例えば、吸着能力が低下した吸着剤を再生させるまでの時間を２５分にしたい場合、添着工程、予熱工程、加熱工程、真空工程および剥離工程の各工程に必要な時間を各工程５分に設定することができる。すなわち、前記各工程にかかる時間をほぼ均等に分けることができる。

そして、例えば再生装置Ａで行う予熱工程と再生装置Ｂで行う加熱工程を同時期に５分間行い、同時期に次工程に移行し、再生装置Ａで行う加熱工程と再生装置Ｂで行う真空工程を５分間行う・・・というように進行させる。このような方法によって得られる利点は次の通りである。

例えば、複数台の再生装置で吸着剤の再生処理を行う場合、同時に加熱処理を行うと大量の蒸気が必要になるため、大量の蒸気を生成するために大型の蒸気生成装置や多くの電力が必要である。このような不都合が生じないようにするため、再生装置Ａで加熱工程を行った後で、再生装置Ｂで加熱工程を行うというように、順番に加熱処理を行うことが好ましい。

本態様とは異なり、例えば予熱工程や真空工程を行わずに加熱工程だけを行うようなプロセスの場合、加熱工程が終わるまでに少なくとも１５分以上の時間が必要になる。そのため、再生装置Ａで加熱工程を行っている１５分の間は、再生装置Ｂで加熱工程を開始することができない。すなわち、再生装置Ｂで加熱工程を開始するまでに１５分の待ち時間が生じることになる。

他方、本態様のように使用済み吸着剤の再生工程を前述の５工程（添着工程、予熱工程、加熱工程、真空工程、剥離工程）に分割することで、前述のように例えば各工程にかかる時間を５分程度にすることができる。そうすると、再生装置Ａで加熱工程を行う時間が約５分にすぎないため、再生装置Ｂで加熱工程を開始するまでの待ち時間が約５分に短縮される。しかも、再生装置Ａで加熱工程を行っている５分間の間、再生装置Ｂでは、再生装置Ａから排気される使用済みの蒸気を用いて再生装置Ｂ内の吸着剤を予熱する予熱工程を行うこともできるため、再生装置Ｂが加熱工程を始めるまでの待ち時間も有効利用できる。

その結果、本態様によれば、複数台の再生装置において、使用済みの吸着剤の吸着能力を再生させる時間を著しく短縮することができる。

（第４の態様）
前記予熱工程の前に、
使用済みの前記吸着剤を前記再生装置の内部の前記フィルタに添着させる添着工程を有し、
前記真空工程の後に、
前記汚染物質を放出することによって吸着能力を回復した前記吸着剤を前記フィルタから剥離する剥離工程を有し、
前記剥離工程と前記添着工程は一体の剥離・添着工程とされ、
複数台の前記再生装置ごとに、前記予熱工程、前記加熱工程、前記真空工程および前記剥離・添着工程から選ばれる異なる工程が同時期に行われ、
各再生装置においてそれぞれ同時期に次工程に移行する、前記第２の態様の吸着剤再生方法。

（作用効果）
予熱工程、加熱工程および真空工程の各工程にかかる時間に比べて、添着工程および剥離工程の各工程にかかる時間が短くなる場合がある。例えば、予熱工程に約５分、加熱工程に約５分、真空工程に約５分かかる場合において、添着工程に約２分３０秒、剥離工程に約２分３０秒しかかからない場合がある。例えば、添着工程において使用済み活性炭を添着させるために用いる風の送風量が多い場合や、剥離工程において再生済みの活性炭をフィルタから剥離するために用いる風の送風量が多い場合は、添着工程や剥離工程に必要な時間が短くなる。

このような場合、第３の態様のように、添着工程、予熱工程、加熱工程、真空工程、剥離工程に必要な各時間が全て均しいものであることを前提とすると、実際には添着工程や剥離工程においてそれぞれ約２分３０秒ずつの待ち時間が生じるため、添着工程から剥離工程までに必要な合計時間が長くなる。

そこで、このような場合は、剥離工程と添着工程を一体化させて剥離・添着工程とすることが好ましい。例えば、再生装置Ａで予熱工程を５分、再生装置Ｂで加熱工程を５分、再生装置Ｃで真空工程を５分実施している間、再生装置Ｄにおいて再生済みの活性炭を剥離する剥離工程を２分３０秒行い、その後すぐに新たな使用済み活性炭をフィルタに添着させる添着工程を２分３０秒行うようにする。このような態様にすることで、再生装置Ａで予熱工程を５分間、再生装置Ｂで加熱工程を５分間、再生装置Ｃで真空工程を５分間行っている間に、再生装置Ｄでは剥離工程と添着工程の両方を終了させることができる。

その結果、剥離工程や添着工程で生じる前記待ち時間がなくなり、添着工程から剥離工程までの一連の工程に必要な合計時間を例えば約２０分（その内訳は添着工程が約２分３０秒、予熱工程が約５分、加熱工程が約５分、真空工程が約５分、剥離工程が約２分３０秒である）に短縮することができる。すなわち、前記第３の態様よりもさらに使用済み吸着剤の再生効率を上げることができる。

（第５の態様）
使用済みの吸着剤が添着するフィルタを内部に備え、蒸気を用いて前記吸着剤を加熱して前記吸着剤が吸着していた前記汚染物質を放出させ、前記吸着剤の吸着能力を回復させる再生装置と、
前記フィルタが格納された前記再生装置の内部を真空状態にして、加熱後の前記吸着剤が有する前記汚染物質の残部および水分を除去する真空装置と、
を有する吸着剤再生システム。

（作用効果）
吸着剤再生システムとして、前記第１の態様と同様の作用効果を奏する。

（第６の態様）
前記再生装置を複数台有し、
一部の前記再生装置で前記吸着剤の加熱に用いられた使用済みの蒸気を、別の前記再生装置に送るための蒸気再利用ラインを有し、
前記蒸気再利用ラインを通じて別の前記再生装置に送られた使用済みの蒸気を、別の前記再生装置の内部の前記吸着剤の予熱に用いる構成とした、前記第５の態様の吸着剤再生システム。

（作用効果）
吸着剤再生システムとして、前記第２の態様と同様の作用効果を奏する。

本発明によれば、汚染空気の浄化処理に用いた吸着剤の吸着性能を、加熱した空気や加熱した不活性ガス（Ｎ２など）を用いて吸着剤を加熱する場合よりも短時間で再生することができる。

本発明に係る吸着剤再生システムの全体構成図である。 再生装置と再生装置周辺部を示す概略断面図である。添着工程、予熱工程、加熱工程、真空工程における蒸気や空気の流れを矢印で示す。 再生装置と再生装置周辺部を示す概略断面図である。剥離工程中の逆洗気体の流れを矢印で示す。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の説明及び図面は、本発明の一実施形態を示したものにすぎず、本発明の内容をこの実施形態に限定して解釈すべきでない。

（吸着剤再生システム１）
吸着剤再生システム１は、浄化装置４０で用いた使用済みの吸着剤Ｎ１の吸着能力を再生させるものである。第一実施形態に係る吸着剤再生システム１の全体構成図を図１に示した。この吸着剤再生システム１は、並列に配置した５塔の再生装置２を有する。吸着剤再生システム１はさらに、浄化装置４０から排出される使用済みの吸着剤Ｎ１とその吸着剤Ｎ１の移送に用いる気体とを分離する固気分離装置４と、固気分離装置４で分離した使用済み吸着剤Ｎ１を貯留する使用済み吸着剤貯留タンク３と、再生装置２に送る蒸気を生成する蒸気生成装置９と、再生装置２の内部を真空状態にする真空装置６と、再生装置２内に設けられたフィルタ１０から再生済みの吸着剤を剥離する剥離装置７などを有する。

（浄化装置４０）
次に、吸着剤再生システム１に供給される使用済み吸着剤Ｎ１が生じる過程を説明する。

使用済み吸着剤Ｎ１は例えば浄化装置４０の運転によって生じる。浄化装置４０の種類は特に限定されないが、例えば工場や事業場などで発生する汚染空気を浄化して、浄化した空気を外部に排気する装置を挙げることができる。このような汚染空気中には前述のＶＯＣ、ＮＯ_Ｘ、ＳＯ_Ｘなどの汚染物質が含まれている場合が多い。

これらの汚染物質を浄化するために、例えば、浄化装置４０の内部にフィルタ４１を設け、このフィルタ４１の表面（例えば外面）に汚染物質を吸着する能力のある吸着剤Ｎを吸着させ、フィルタの表面に吸着剤層を形成させる。その後、フィルタ４１に汚染空気を通すことによって、汚染空気に含まれる汚染物質が吸着剤Ｎに接触し、ファンデルワールス力によって吸着剤に引き寄せられ、吸着剤Ｎ粒子が有する細孔に吸着されて捕捉される。

汚染空気の浄化処理を続け、吸着剤Ｎが汚染物質を吸着するにつれて吸着剤Ｎの吸着能力が次第に低下していく。この吸着剤Ｎの吸着能力の低下度合いは様々な方法で検出できる。例えば、浄化された空気の通路に浄化空気中の汚染物質濃度を検出する濃度計を設け、その濃度計によって浄化空気に含まれる汚染物質の濃度を計測することにより、吸着剤の吸着能力の低下度合いを検知することができる。

一定時間の経過後、浄化装置４０から排出される浄化空気中に含まれる汚染物質の濃度が予め設定した許容値を超えるようになった段階で、または汚染物質の濃度が許容値に近づいた段階で、浄化処理を停止し、吸着剤Ｎの吸着能力の再生処理を行う。

具体的には、浄化装置４０内のフィルタ４１から吸着剤Ｎを剥離し、剥離した吸着剤Ｎを吸着剤再生システム１に送り、吸着剤再生システム１によってこの吸着剤Ｎの吸着能力を回復させる。

吸着剤Ｎの使用によって吸着能力が低下し、吸着剤再生システム１に送られる吸着剤Ｎを使用済み吸着剤Ｎ１という。この使用済み吸着剤Ｎ１の種類としては、例えば活性炭、ゼオライト、消石灰、活性化二酸化マンガン、鉄、アミン、シリカゲルなどを挙げることができる。

なお、吸着剤Ｎの種類は汚染空気中に含まれる汚染物質の種類によって適宜決定される。汚染空気中に多く含まれる汚染物質を特定し、その汚染物質の吸着能力の高い吸着剤Ｎが用いることが多い。

（再生装置２）
第一実施形態に係る吸着剤再生システム１では５塔の再生装置２が並列に配置されている。以下の説明では図面左側から右側に向かって順番に第１再生装置２Ａ～第５再生装置２Ｅという。

図２、図３に示すように、各再生装置２の内部にフィルタ１０が設けられている。このフィルタ１０は、側壁に空気や蒸気の透過孔を備えた膜が形成され、中心部に空気や蒸気の通路１２ｒが形成されている。このフィルタ１０の形状は特に限定されないが、例えばハニカム状の膜を備えた円筒形のフィルタ１０を用いることができる。そしてこのフィルタ１０は、例えばその中心軸が再生装置２の上下方向ＨＤに沿う姿勢で配置することができる。また、図２、図３に示す実施形態では、フィルタ１０の下面全体を覆うように底板１６が設けられており、空気や蒸気が膜を通らずに（ショートカットして）、通路１２ｒ内に入り込むことがないようにしている。また、図２、図３に示す実施形態では、フィルタ１０の通路１２ｒの上部が開放されており、膜を通り抜けた空気や蒸気を再生装置２の外に排出できるようになっている。

フィルタ１０を構成する膜の素材は特に限定されないが、高温の蒸気が通過することを考慮すると、耐熱性に優れ、加水分解が生じにくい素材を用いることが好ましい。具体的には、セラミック、ステンレスなどを用いることが好ましい。

フィルタ１０を構成する膜の外面には、膜の外面全体を覆うように多数の使用済み吸着剤Ｎ１が添着される。

なお、図２、図３に示すように、フィルタ１０の上面は上板１１に取り付けられており、この上板１１によって再生装置２内にフィルタ１１が支持されている。上板１１の周縁部は再生装置２の容器１８の内面に取り付けられており、上板１１の中心部には貫通孔２７が設けられている。通路１２ｒを上方ＵＳへ流れた空気や蒸気はこの貫通孔２７を通って上部通路１９へと流れ出る。また貫通孔２７の中心部には逆洗気体を噴出するノズル１３が設けられている。

（使用済み吸着剤Ｎ１の吸着能力の再生）
次に、使用済み吸着剤Ｎ１の吸着能力を再生させる工程について述べる。この再生工程は、使用済み吸着剤Ｎ１が添着されたフィルタ１０に蒸気を送り、この蒸気によって使用済み吸着剤Ｎ１を加熱し、使用済み吸着剤Ｎ１が吸着していた汚染物質を放出させる加熱工程と、この加熱工程の後の工程として、フィルタ１０が格納された再生装置２の内部の気体（例えば空気）を再生装置２から排気して再生装置２の内部を真空状態とし、使用済み吸着剤Ｎ１が吸着していた残りの汚染物質を放出させる真空工程とを有する。

また、再生工程は、加熱工程の前の工程として予熱工程を有することが好ましい。この予熱工程は、予熱工程を行う再生装置２とは別の再生装置２で同時期に加熱工程を行い、当該加熱工程を行う再生装置２から排気された使用済みの蒸気を、予熱工程を行う再生装置２の使用済み吸着剤Ｎ１が添着されたフィルタ１０に送って当該使用済み吸着剤Ｎ１を予熱し、前記使用済み吸着剤Ｎ１の品温を上昇させるものである。このような予熱工程を設け、使用済み吸着剤Ｎ１を加熱する前に予め使用済み吸着剤Ｎ１を予熱しておくことにより、加熱工程で使用済み吸着剤Ｎ１から汚染物質が放出されやすくなる。その結果、予熱を行わない場合と比べて、使用済み吸着剤Ｎ１の再生時間を短縮することができる。

さらに、再生工程は、加熱工程の前の工程として（予熱工程を行う場合は予熱工程の前の工程として）、使用済み吸着剤Ｎ１をフィルタ１０に添着させる添着工程と、真空工程の後の工程として、再生済み吸着剤Ｎ２をフィルタ１０から剥離する剥離工程と、を有する。

そこで以下の説明では、添着工程、予熱工程、加熱工程、真空工程、剥離工程の順に各工程を詳述する。

（添着工程）
再生装置４０から排出された使用済みの吸着剤Ｎ１は、使用済み吸着剤吸引ブロワ２０によって吸引されて固気分離装置４に導かれる。そして、固気分離装置４の内部に配置されたフィルタ４ａによって、使用済み吸着剤Ｎ１と空気に分離される。

なお、前記空気とは、浄化装置４０と固気分離装置４の間の配管内の空気をいい、この空気は使用済み吸着剤吸引ブロワ２０によって使用済み吸着剤Ｎ１とともに固気分離装置４に導かれる。

フィルタ４ａの外面に添着した使用済み吸着剤Ｎ１は、所定のタイミングで逆洗気体によってフィルタ４ａから剥離される。フィルタ４ａから剥離された使用済み吸着剤Ｎ１は、使用済み吸着剤Ｎ１を貯留する使用済み吸着剤貯留タンク３内に貯留される。

添着工程では、使用済み吸着剤貯留タンク３内の使用済み吸着剤Ｎ１の一部（または全部）が再生装置２に送られる。

詳しくは、添着工程を行う際は、使用済み吸着剤投入バルブｄ、運搬気体排気バルブｆ、吸着剤供給バルブｊを開き、その他の各バルブを閉じる。

その後、使用済み吸着剤輸送ブロワ２１を作動させる。そうすると、使用済み吸着剤輸送ブロワ２１は使用済み吸着剤供給装置３から排出された使用済み吸着剤Ｎ１を再生装置２に送る。使用済み吸着剤Ｎ１を再生装置２に送るときに、使用済み吸着剤Ｎ１とともに空気も再生装置２に送られる。この空気は使用済み吸着剤Ｎ１を再生装置２に運搬する作用を奏するものであり、以下の説明ではこの空気のことを運搬空気という。再生装置２に供給された運搬空気（使用済み吸着剤Ｎ１を含む）は、フィルタ１０の外側から内側に流れた後で通路１２ｒ内に入り、その通路１２ｒを上方ＵＳに流れた後で、貫通孔２７、上部通路１９を通って、再生装置２の外に排気される。運搬空気がフィルタ１０を通過する際、運搬空気に含まれていた使用済み吸着剤Ｎ１がフィルタ１０の外表面に添着し、フィルタ１０の外表面に吸着剤層を形成する。そして、例えばフィルタ１０の外表面の大部分に吸着剤層を形成させた段階で添着工程を終了させる。

（予熱工程）
添着工程を終えた後は、再生装置２内のフィルタ１０に添着した使用済み吸着剤Ｎ１を予熱する予熱工程を行うことが好ましい。この予熱工程を行う際は、まず、予熱蒸気供給バルブｂ、高濃度蒸気排気バルブｇを開き、その他のバルブを閉じる。なお、加熱工程を行っている他の再生装置２から排出された使用済みの蒸気を、予熱工程を行う再生装置２に供給する場合、他の再生装置２の蒸気供給バルブａは開いておく。

その後、同時期に加熱工程を行っている他の再生装置２から排出された使用済みの蒸気を、予熱工程を行う再生装置２に供給する。例えば、図１に示す吸着剤再生システム１において、再生装置２Ａで予熱工程を行うとともに、同時に再生装置２Ｂで加熱工程を行う場合、再生装置２Ｂから排出される使用済みの蒸気を再生装置２Ａに送り、その蒸気を再生装置２Ａ内の使用済み吸着剤Ｎ１の予熱に用いることが好ましい。このように使用済みの蒸気を再利用することにより、予熱に用いる蒸気を新たに生成しなくても良くなるため、電力消費量の削減などを図ることができる。

再生装置２内に供給された予熱を行うための蒸気（「予熱蒸気」という。例えば加熱工程を行っている他の再生装置２から排出された使用済みの蒸気）は、外面に吸着剤層が形成されたフィルタ１０を外側から内側へ向かって流れる。予熱蒸気がフィルタ１０を通過する過程で、予熱蒸気が有する熱によって前記使用済み吸着剤Ｎ１の品温を上げる。そして、フィルタ１０を通過することで、温度が低下した予熱蒸気は、フィルタ１０の内部に入り、通路１２ｒを上方ＵＳに流れた後で、貫通孔２７、上部通路１９を通って、再生装置２の外に排気される。

予熱蒸気の温度は特に限定されないが、フィルタ１０を傷めない程度の温度であって、かつ使用済み吸着剤Ｎ１を十分に予熱できる温度であることが好ましい。具体的には、１７０～６０℃の予熱蒸気を用いることが好ましく、１５０～８０℃の予熱蒸気を用いることがより好ましい。

なお、予熱蒸気として使用済みの加熱蒸気（同時期に加熱工程を行っている他の再生装置２から排出された使用済みの蒸気）を用いる場合、再生装置２に供給される予熱蒸気には高濃度の汚染物質が含まれている。予熱工程中の再生装置２内の使用済み吸着剤Ｎ１には汚染物質を吸着する能力がほとんど残っていないため、予熱蒸気が吸着剤層を通過したとしても、予熱蒸気に含まれる汚染物質はほとんど使用済み吸着剤Ｎ１に吸着されることなく、吸着剤層を通り抜けて再生装置２から排出される。そのため、再生装置２から排出される予熱蒸気中には高濃度の汚染物質が含まれていることになる。

そこで、再生装置２の後段に触媒燃焼装置８を設け、この触媒燃焼装置８によって予熱蒸気の排ガス中に含まれる汚染物質を酸化させることが好ましい。触媒燃焼装置８は、直接燃焼装置に比べて、汚染物質を低温で酸化することができるため、燃焼コストを低減することができる利点がある。また、燃焼に伴って発生する窒素酸化物の生成量も少なくすることができる。

なお、予熱工程を設けることにより、（１）添着工程、（２）予熱工程、（３）加熱工程、（４）真空工程、（５）剥離工程における全体のタクトタイムを合わせることができるという利点がある。例えば、図１に示すように再生装置２を５台設け、同時期に、再生装置２ごとにそれぞれ異なる工程を行い、所定時間が経過した後に各工程を順次変更しながら運転する場合において、その運転効率を上げることができる。

具体的には、（１）添着工程、（２）予熱工程、（３）加熱工程、（４）真空工程、（５）剥離工程の各工程にそれぞれ約５分かかる場合、５分ごとに次の工程に移行することができるが、（２）の予熱工程がない場合、（３）の加熱工程の時間が長くなるという不都合がある。例えば（３）の加熱工程の時間が１０分かかるようになったとすると、タクトタイムを最も長い時間に合わせる必要が生じるため、（１）添着工程、（４）真空工程、（５）剥離工程の各時間も１０分にする必要が生じる。そうすると、前記（１）、（３）～（５）の各工程の時間を合わせた合計時間が長くなる。その結果、使用済み吸着剤Ｎ１の吸着能力を回復させるまでに長い時間がかかる。すなわち、使用済み吸着剤Ｎ１の吸着能力を回復させ、吸着能力を回復させた再生済み吸着剤Ｎ２を再び浄化装置４０の浄化処理に利用できるようになるまでに長い時間がかかるという不都合がある。（２）の予熱工程を設けることで、このような不都合の発生を抑止することができる。

（加熱工程）
予熱工程を終えた後（予熱工程を行わない場合は添着工程の後）、再生装置２内のフィルタ１０に添着した使用済み吸着剤Ｎ１を加熱する加熱工程を行う。この加熱工程を行う際は、蒸気供給バルブａと高濃度蒸気排気バルブｇを開き、その他の各バルブを閉じる。

なお、他の再生装置２において、使用済み蒸気を予熱に利用する場合は、加熱工程を行う再生装置２の高濃度蒸気排気バルブｇを閉じ、予熱工程を行う再生装置２の予熱蒸気供給バルブｂと高濃度蒸気排気バルブｇを開くようにするとよい。

次に、蒸気輸送ブロワ２２を起動して、蒸気生成装置９で生成した蒸気を再生装置２に送る。この蒸気輸送ブロワ２２の種類は特に限定されないが、例えばターボブロワ、ルーツブロワなどを用いることができる。また蒸気生成装置９は使用済み吸着剤Ｎ１を加熱する蒸気（加熱蒸気）を生成する装置であり、その種類は特に限定されないが、例えば電熱ボイラ、高周波加熱器などを用いることができる。

蒸気生成装置９で生成される蒸気の温度は特に限定されないが、フィルタ１０を傷めないようにしつつ、使用済み吸着剤Ｎ１が汚染物質を放出しやすい温度にすることが好ましい。

具体的には、蒸気の温度を１０５℃以上にすることが好ましく、１７０℃以上にすることがより好ましい。蒸気の温度が１０５℃よりも低いと、使用済み吸着剤Ｎ１が汚染物質を放出しづらいため、加熱工程の時間が長くなるという不都合がある。

他方、前記蒸気の温度の上限値は、フィルタ１０の種類によって変えることが好ましい。例えば、フィルタ１０がステンレス、ニッケル、黄銅などの金属素材からなる場合は耐熱温度が高い。そのため、フィルタ１０が金属素材からなる場合は、蒸気の温度を３５０℃以下にすることが好ましく、３００℃以下にすることがより好ましい。

蒸気生成装置９で生成された蒸気は、前記ブロワによって再生装置２に供給され、フィルタ１０の外面に添着した使用済み吸着剤Ｎ１を加熱する。加熱された使用済み吸着剤Ｎ１は徐々に吸着していた汚染物質を放出する。蒸気は使用済み吸着剤Ｎ１が放出した汚染物質を伴って、フィルタ１０を通過して通路１２ｒに入り、この通路１２ｒを上方ＵＳに流れた後で、貫通孔２７、上部通路１９を通って、再生装置２の外に排気される。

排気された蒸気には高濃度の汚染物質が含まれているため、前述のように触媒燃焼装置８によって蒸気中に含まれる汚染物質を酸化させることが好ましい。なお、予熱工程を行う他の再生装置２に使用済みの蒸気を送り、使用済み蒸気が有している熱を余すところなく再利用することが好ましい。

以上のようにして加熱工程を行い、加熱工程を終えた段階で、前記ブロワと蒸気生成装置９の運転を停止する。

なお、前述のように、使用済み吸着剤Ｎ１を加熱するために蒸気を用いると、蒸気の凝縮熱伝達によって使用済み吸着剤Ｎ１の品温を速やかに上げることができるという利点がある。すなわち、使用済み吸着剤Ｎ１を加熱するために蒸気を用いることにより、加熱した空気や加熱した不活性ガス（Ｎ_２など）を用いて使用済み吸着剤Ｎ１を加熱する場合よりも、加熱時間を短くすることができる。

また、使用済み吸着剤Ｎ１を加熱するための蒸気として、例えば飽和蒸気や過熱蒸気を用いることができる。使用済み吸着剤Ｎ１を短時間で加熱することを考慮すると、特に過熱蒸気を用いることが好ましい。

（真空工程）
加熱工程を終えた後は、再生装置２の内部を真空状態にする真空工程を行う。この真空工程を行う際は、押出空気供給バルブｅ、再生装置内空気排気バルブｈを開き、その他の各バルブを閉じる。

次に真空装置６の一例としての吸引ブロワを稼働させ、再生装置２内の空気を吸引して再生装置２内を真空状態にする。なお、図１の実施形態では、前記吸引ブロワによって、僅かな量の外気を押出空気供給バルブｅを介して再生装置２の内部に吸引している。このように再生装置２の内部に僅かな量の外気を取り込むことで、再生装置２内の空気を再生装置２の外に排気することができる。

以上のように再生装置２内を真空状態にすることにより、加熱工程を経ても尚且つ使用済み吸着剤Ｎ１に残っていた汚染物質の放出を促進することができる。

また、加熱工程で蒸気を用いることにより、加熱工程後の使用済み吸着剤Ｎ１の水分含有率が高い状態になっている。そこで、加熱工程の後に真空工程を実施することで、加熱工程後の使用済み吸着剤Ｎ１に含まれていた水分を当該吸着剤Ｎ１から取り除くことができる。その結果、加熱工程後の使用済み吸着剤Ｎ１の水分含有率を低い状態にすることができる。

また、加熱工程で高温の蒸気を用いることにより、加熱工程後の使用済み吸着剤Ｎ１の品温が高い状態になっている。そこで、加熱工程の後に真空工程を実施することで、加熱工程後の使用済み吸着剤Ｎ１の品温を下げることもできる。

以上のようにして、真空工程で使用済み吸着剤Ｎ１から放出された汚染物質は、再生装置２内の空気とともにフィルタ１０を通過してその内部に入り、通路１２ｒを上方ＵＳに流れた後で、再生装置２の外に排出される。再生装置２から排出された空気には低濃度の汚染物質が含まれているため、再生装置２の後段にフィルタ（図示しない）などを設け、そのフィルタなどによって汚染物質を除去し、清浄な空気を吸着剤再生システム１の外に放出する。

このようにして真空工程を行い、真空工程を終えた段階で、吸引ブロワの運転を停止する。真空工程を終了するか否かの判断は、例えば再生装置２から排出される空気中に含まれる汚染物質の濃度を計測する濃度計（図示しない）を吸引ブロワの前段または後段に設置し、汚染物質の濃度が予め定めた許容濃度よりも低くなったことを確認した時点で、真空工程を終了とする。

（剥離工程）
前記真空工程を経て使用済み吸着剤Ｎ１の吸着能力を十分に回復させた後は、フィルタ１０の外面に形成された吸着剤層を剥離する剥離工程を行う。剥離工程を行う際は、吸着剤排出バルブｃ、逆洗気体供給バルブｉを開き、その他の各バルブを閉じる。

次に剥離装置７を作動させ、当該装置７から逆洗気体を再生装置２内に噴き込む。再生装置２内に噴き込まれた逆洗気体は、ノズル１３から噴射され、通路１２ｒを下方ＤＳへ流れ、フィルタ１０を内側から外側に通り抜ける。逆洗気体がフィルタ１０を通り抜けることで、フィルタ１０の外面に形成された吸着剤層が剥離される。剥離された吸着剤層には、汚染物質の吸着能力が回復した吸着剤Ｎ２（「再生済み吸着剤」という）が多数含まれている。

再生装置２から排出された再生済み吸着剤Ｎ２は、再生済み吸着剤貯留タンク４５へと運ばれる。再生済み吸着剤貯留タンク４５の内部にはフィルタ４６が配置されており、このフィルタ４６によって逆洗気体と再生済み吸着剤Ｎ２が分離される。再生済み吸着剤Ｎ２はフィルタ４６の外面に添着し、所定のタイミングでフィルタ４６から剥離され、再生済み吸着剤貯留タンク４５の下部に堆積する。

再生済み吸着剤貯留タンク４５の下部に堆積した再生済み吸着剤Ｎ２は、所定のタイミングで浄化装置４０へ送られ、浄化装置４０内の浄化処理に再利用される。

（各種バルブ）
以上の説明では、添着工程、予熱工程、加熱工程、真空工程、剥離工程という各工程における各種バルブの開閉について説明した。この説明における各種バルブの開閉については、添着、予熱、加熱、真空、剥離という各処理を行う再生装置２に直接作用するバルブに限定して言及したものである。例えば、図１に示す吸着剤再生システム１のように複数台の再生装置２が存在する場合、それらの周囲には同種のバルブが複数存在する。具体的には、図１の吸着剤再生システム１では、蒸気供給バルブａだけで、５つのバルブａ１～ａ５が存在する。このよう吸着剤再生システム１において、再生装置２Ａの加熱処理を行い、再生装置２Ｂ～２Ｅの加熱処理を行わない場合は、再生装置２Ａの加熱処理に直接作用する再生装置２Ａの周囲に存在する蒸気供給バルブａ１だけを開き、再生装置２Ａの加熱処理とは関係がない他の加熱気体供給ａ２～ａ５は閉じることになる。他の各バルブについても同様のことがいえる。

（再生装置２Ａ～２Ｅ間のローテーション）
次に、図１に示す吸着剤再生システム１と表１を参照しながら、再生装置２Ａ～２Ｅ間のローテーションについて説明する。

図１に示す吸着剤再生システム１では５台の再生装置２Ａ～２Ｅを用いて、前述の（１）添着工程、（２）予熱工程、（３）加熱工程、（４）真空工程、（５）剥離工程をローテーションさせるように運転している。このローテーションは例えば表１のように行うことができる。

すなわち、第一段階として、再生装置２Ａで添着工程を、再生装置２Ｂで予熱工程を、再生装置２Ｃで加熱工程を、再生装置２Ｄで真空工程を、再生装置２Ｅで剥離工程を行う。所定時間（例えば５分）経過後に第二段階に移行する。すなわち、第二段階では、再生装置２Ａで剥離工程を、再生装置２Ｂで添着工程を、再生装置２Ｃで予熱工程を、再生装置２Ｄで加熱工程を、再生装置２Ｅで真空工程を行う。

このように所定時間（例えば５分）経過する度に、次々と段階を移行していく。具体的には、第三段階では、再生装置２Ａで真空工程を、再生装置２Ｂで剥離工程を、再生装置２Ｃで添着工程を、再生装置２Ｄで予熱工程を、再生装置２Ｅで加熱工程を行う。第四段階では、再生装置２Ａで加熱工程を、再生装置２Ｂで真空工程を、再生装置２Ｃで剥離工程を、再生装置２Ｄで添着工程を、再生装置２Ｅで予熱工程を行う。第五段階では、再生装置２Ａで予熱工程を、再生装置２Ｂで加熱工程を、再生装置２Ｃで真空工程を、再生装置２Ｄで剥離工程を、再生装置２Ｅで添着工程を行う。そして、第五段階が終了した後は、再び第一段階に戻るようにすればよい。

なお、各段階の各再生装置２Ａ～２Ｅにおける各バルブａ～ｉの開閉操作は表１の通りに行えばよい。

また、各種装置（蒸気生成装置９、各ブロワなど）を停止させることなく連続運転することができるため、運転効率を高めることができ、省電力化等を図ることもできる。

（剥離・添着工程）
上記の説明においては、剥離工程の後に添着工程を行う場合について解説した。しかし、このような態様に限られるものではなく、前記第４の態様のように、剥離工程と添着工程を一体化させて、剥離・添着工程としても良い。このような場合は、前述の工程よりも工程が１つ少なくなり、（１）予熱工程、（２）加熱工程、（３）真空工程、（４）剥離・添着工程、という順序の４工程になる。

（他の実施形態）
図１に示す実施形態では、再生装置２Ｂで用いた使用済み蒸気を再生装置２Ａの予熱に用い、再生装置２Ｃで用いた使用済み蒸気を再生装置２Ｂの予熱に用い、再生装置２Ｄで用いた使用済み蒸気を再生装置２Ｃの予熱に用い、再生装置２Ｅで用いた使用済み蒸気を再生装置２Ｄの予熱に用い、再生装置２Ａで用いた使用済み蒸気を再生装置２Ｅの予熱に用いることができるように、配管を配置している。しかし、配管の配置はこのような形態に限られるものではない。例えば、再生装置２Ｂで用いた使用済み蒸気を再生装置２Ａ以外の任意の再生装置（再生装置２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ）の予熱に用いることができるように配管を配置してもよい。このことは、再生装置２Ａ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅで用いた使用済み蒸気を他の再生装置で用いる場合についても同様であり、使用済み蒸気の送り先は図１に示す再生装置に限られるものではない。

１…吸着剤再生システム、２…再生装置、３…使用済み吸着剤貯留タンク、４…固気分離装置、４ａ…（固気分離装置の）フィルタ、５…再生吸着剤貯留タンク、６…真空装置、７…剥離装置、８…触媒燃焼装置、９…蒸気生成装置、１０…（再生装置の）フィルタ、１１…上板、１２ｒ…通路、１３…ノズル、１６…底板、１８…（再生装置の）容器、１９…上部通路、２０…使用済み吸着剤吸引ブロワ、２１…使用済み吸着剤輸送ブロワ、２２…蒸気輸送ブロワ、２７…貫通孔、４０…浄化装置、４１…（浄化装置の）フィルタ、４５…再生済み吸着剤貯留タンク、４６…（再生済み吸着剤貯留タンクの）フィルタ、ＨＤ…高さ方向、ＵＳ…上方、ＤＳ…下方、ａ…蒸気供給バルブ、ｂ…予熱蒸気供給バルブ、ｃ…吸着剤排出バルブ、ｄ…使用済み吸着剤投入バルブ、ｅ…押出空気供給バルブ、ｆ…運搬気体排気バルブ、ｇ…高濃度蒸気排気バルブ、ｈ…再生装置内空気排気バルブ、ｉ…逆洗気体供給バルブ、ｊ…使用済み吸着剤供給バルブ、ｋ…固気分離後使用済み吸着剤輸送バルブ、ｍ…使用済み吸着剤輸送バルブ、ｎ…再生済み吸着剤供給バルブ、Ｎ…吸着剤、Ｎ１…使用済み吸着剤、Ｎ２…再生済み吸着剤

Claims (6)

1. 汚染空気の浄化に用いた使用済みの吸着剤を再生する方法であって、
   再生装置の内部のフィルタに添着した使用済みの前記吸着剤に蒸気を当てて前記吸着剤を加熱し、前記吸着剤が吸着していた前記汚染物質を放出させる加熱工程と、
   前記フィルタが格納された再生装置の内部を真空状態にして、加熱後の前記吸着剤が有する前記汚染物質の残部および水分を除去する真空工程と、
   を有することを特徴とする吸着剤再生方法。
2. 複数台の前記再生装置を備えた吸着剤再生システムに用いられる吸着剤再生方法であって、
   前記加熱工程の前に、
   前記再生装置の内部の前記フィルタに添着した使用済みの前記吸着剤を蒸気で予熱し、前記吸着剤の品温を上げる予熱工程を有し、
   前記予熱に用いる蒸気として、同時期に前記加熱工程を行う他の再生装置から排気される使用済みの蒸気を用いる、請求項１記載の吸着剤再生方法。
3. 前記予熱工程の前に、
   使用済みの前記吸着剤を前記再生装置の内部の前記フィルタに添着させる添着工程を有し、
   前記真空工程の後に、
   前記汚染物質を放出することによって吸着能力を回復した前記吸着剤を前記フィルタから剥離する剥離工程を有し、
   複数台の前記再生装置ごとに、前記添着工程、前記予熱工程、前記加熱工程、前記真空工程および前記剥離工程から選ばれる異なる工程が同時期に行われ、
   各再生装置においてそれぞれ同時期に次工程に移行する、請求項２記載の吸着剤再生方法。
4. 前記予熱工程の前に、
   使用済みの前記吸着剤を前記再生装置の内部の前記フィルタに添着させる添着工程を有し、
   前記真空工程の後に、
   前記汚染物質を放出することによって吸着能力を回復した前記吸着剤を前記フィルタから剥離する剥離工程を有し、
   前記剥離工程と前記添着工程は一体の剥離・添着工程とされ、
   複数台の前記再生装置ごとに、前記予熱工程、前記加熱工程、前記真空工程および前記剥離・添着工程から選ばれる異なる工程が同時期に行われ、
   各再生装置においてそれぞれ同時期に次工程に移行する、請求項２記載の吸着剤再生方法。
5. 使用済みの吸着剤が添着するフィルタを内部に備え、蒸気を用いて前記吸着剤を加熱して前記吸着剤が吸着していた前記汚染物質を放出させ、前記吸着剤の吸着能力を回復させる再生装置と、
   前記フィルタが格納された前記再生装置の内部を真空状態にして、加熱後の前記吸着剤が有する前記汚染物質の残部および水分を除去する真空装置と、
   を有する吸着剤再生システム。
6. 前記再生装置を複数台有し、
   一部の前記再生装置で前記吸着剤の加熱に用いられた使用済みの蒸気を、別の前記再生装置に送るための蒸気再利用ラインを有し、
   前記蒸気再利用ラインを通じて別の前記再生装置に送られた使用済みの蒸気を、別の前記再生装置の内部の前記吸着剤の予熱に用いる構成とした、請求項５記載の吸着剤再生システム。
   
   
   

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