JPH04504225A - ガスの流れからの揮発性有機化合物の除去および破壊 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ガスの流れからの揮発性有機化合物の除去および破壊この発明は一般に工業排気 制御システムに関し、特に、増湿された煙道ガスで吸着剤材料を加熱することに よって揮発性有機化合物を除去しかつ破壊し、その後燃焼される収着化合物を放 出する装置および方法に関する。この発明はまた、煙道ガスの温度のような再生 変数を監視することによって吸着剤材料の再生を制御し、かつそれに基づいて、 脱着揮発性有機化合物と組合せて外部燃料の燃焼を制御する方法に関する。

先行技術の説明 工業化社会で生活する上で健康を害する要因、部会のスモッグ、酸性雨およびオ ゾン減少などに起因する危険についての日常の一連のニュースによって、人類が 生息する破壊されやすい生装置に対して我々の関心が高められている。

環境の破壊に関して一般の人々が心配したため、政府は工業汚染の精密な調査を 復活させた。工業化の環境での空気運搬の排気は、典型的に、人事または設備の 保護、公害、政府による規制および経済の考慮によって制限されている。

初めの２つの考慮はしばしば政府の規制によって予期されるため、排気制御シス テムの設計に影響を及ぼすのは原則として後の２つの考慮である。残念なことに 、規制と経済は典型的に互いにかみ合わないため、バランスが保たれなければな らない。この発明に関して、汚染されたガスの流れから揮発性有機化合物を除去 するための排気制御システムを特定する上での取引は挑戦的であり、かつ我々の 経済の多くの面に影響する。

揮発性有機化合物（ＶＯＣ）は、エーテル、エステル、ケトン、アルデヒドおよ びアルコールなどのような炭化水素を含む。これらの型の有機化合物または溶剤 を大気中に排気する工場は、カリフォルニア州によって最近制定された基準のよ うな、ますます厳しい排気基準に従うようになってきている。これらの規制上の かつ経済上の負担は、たとえば、僅かしか列挙しないが、半導体、塗料の製造、 ガラスファイバ成形作業、ドライクリーニング、自動車ならびに機器の塗料焼付 および織物を含む範囲の工業ユーザによって共有されている。

このような産業では、ｖＯＣの洗浄、リサイクルおよび直接灰化は、ＶｏＣ排気 を現象させるための完全に満足のいく選択である。しかし、ｖＯＣで汚染された ガスの流れの洗浄は、汚染水を発生するという不所望の副作用を有する。ガスの 流れの中の溶剤の蒸気の低い体積比により、回収された溶剤を再使用しかつ再販 売することは常に経済的に可能であるとは限らない。これらの蒸気の直接灰化は 、ガスの流れを運搬する際の低いｖＯＣ濃度のためやはり非実用的であるかもし れない。

しかしながら、工業上のｖＯＣ排気を制御するための最も満足のいく解決法は、 まず始めに、活性炭などのような吸着剤材料で溶剤の蒸気を濃縮し、次に、吸着 剤材料を再生し、濃縮された蒸気を燃焼するという２工程プロセスに焦点があて られているようである。揮発性有機化合物の吸着は、汚染されたガスの流れを大 気中に放出する前に、炭素吸着床全面にまたはそれを介してそのガスの流れを吹 き出すことに基づいている。時間が経つにつれて、その炭素吸着床はＶＯＣで飽 和されるため、置換または再生されなければならない。炭素吸着床が再生される と、濃縮されたＶＯＣが「煮沸」され、そして活性炭が再使用される。活性炭吸 着剤の再生は、炭素吸着床を定常状態でおよそ華氏２８０度まで加熱することに よって最もよく達成される。

現在のほとんどのシステムでは、この吸着床は熱空気で加熱される。このように 遊離された濃縮収着炭化水素は次いで、燃焼装置内で、通常外部燃料と組合され て燃焼することにより破壊される。

吸着と再生は独立した工程であるので、吸着剤に接触するｖＯＣて汚染されたガ スの流れは、同吸着剤の再生と同時にＶＯＣのためにろ過されることはできない 。その代わりに、再生サイクルが各吸着サイクルに引き続く。したがって、現在 のほとんどの排気制御システムでは、吸着および再生サイクルに対応する２つの 配管システムに接続された２つの吸着剤容器または吸着器が用いられる。この構 成により、オンライン吸着モードにおける一方の自給システムは、オフライン再 生モードにおける他方の自給システムと協働して動作することができる。ＶＯＣ かオンライン吸着器の吸着剤材料内で蓄積され得る十分な動作時間の後、２つの 吸着剤容器の間で配管システムを再指向させるように弁が用いられ、その後、オ ンライン吸着器はオフライン吸着器になり、またその逆も行なわれる。

このような揮発性有機化合物排気制御システムの一例は、マツティア（Ｍａｔｔ ｉａ）（米国特許第３．　４５５．　０８９号）により開示されている。マツテ ィア特許は、後流として空気焼却炉または触媒燃焼室のいずれかに運搬され、そ の中で燃焼される、濃縮された再生ガスの一部を示している。もし燃焼が不可能 である場合は、天然ガスがこの濃縮された再生ガスに添加されてもよい。収着化 合物を放出するため、外部の空気または補給再生空気が、吸着剤材料と接触する 前に熱交換器で加熱される。蒸気がその補給再生空気の湿度を制御するように導 入されてもよい。

マツティアの排気制御システムまたはその他の変形されたシステムが過去にうま く使用されてきたが、吸着剤を加熱するために外部空気および蒸気を使用すると いう技術には欠点がある。第１に、これらのシステムでは、外部空気は、空気焼 却炉または触媒燃焼室から発生された燃焼ガスから熱を導き出す熱交換器で加熱 される。熱交換器は価格と体積を全排気制御システムに追加する。第２に、外部 の空気を増湿化するように蒸気を用いることによって、洗浄器で共通の問題が共 有される。濃縮する水は汚染され、かつこのような排水はそれ自体安全に排出さ れなければならない。さらに、現在のＶＯＣ排気制御システムにおける蒸気は順 に燃料を供給されなければならないボイラやシステムの構成要素によって発生さ れる。さらに、華氏２１２度よりも高い蒸気の温度は、非常に高い価格で加圧シ ステムが要求される過熱によってのみ達成される。第３に、現在の排気制御シス テムに欠如しているものは、吸着剤を華氏２１２度よりも高い温度にまで加熱す るために、熱空気の主要な利点を、蒸気の主要な利点と組合せて、急速な吸着剤 の加熱を達成する方法である。

その結果、加熱された外部空気および熱交換器を解消し、熱空気を増湿化させる ために安全にかつ低価格で水を使用し、蒸気を再生することによって引き起こさ れる非効率を解消し、かつ華氏２１２度よりも高い温度にまで急速に吸着剤を加 熱するという結果をもたらすであろう、揮発性有機化合物のための吸着剤室排気 制御システムの改善の必要上記の必要性を満たすために、この発明は、増湿化さ れた煙道ガスで急速にかつ制御されて加熱することによって吸着剤材料の再生を 含む、揮発性有機化合物の排気を制御するための装置および方法を提供する。こ の発明は、脱着化合物を燃焼させることによって燃焼装置から煙道ガスを発生す る。この煙道ガスは水噴射によって増湿化されかつ冷却され、この増湿化された 煙道ガスは吸着剤材料に向けられかつそれを加熱する。再生サイクルの開始時点 で、外部ガスが燃焼燃料のために使用されるが、しかし、徐々に収着化合物が燃 焼燃料として添加され、かつ制御された態様で燃焼される。煙道ガスを濃縮する ことによって吸着剤材料が急速に加熱された後、吸着剤材料は水の沸点よりも高 い温度にまで乾燥される。

したがって、この発明は、ガスの流れから揮発性有機化合物を除去する唯一の方 法を含む排気制御システムに関する。この方法は、２つのサイクル、すなわち、 吸着サイクルと再生サイクルとに分けられる。この方法は、ガスの流れが吸着の 間、吸着剤材料と接触すること、吸着剤材料が再生の間、増湿化された煙道ガス によって加熱されること、および加熱された吸着剤材料から脱着された結果生じ る化合物が、再生の間、燃焼装置内で燃焼されることを要求する。燃焼装置は、 天然ガスのような外部燃料と、再生サイクルから生成された脱着化合物との混合 物を燃焼させる。

好ましくは、２つの水噴射器が脱イオン水で煙道ガスを増湿化するのに用いられ 、それによって煙道ガスが吸着剤材料を加熱するための最適温度にまで上げられ る。吸着剤材料は典型的に活性炭である。炭素は、それが露点に達するまで増湿 化ガスから水分を濃縮することによって加熱される。湿気を与えられた炭素を露 点よりも高く加熱し続けることによって、この炭素は乾燥され、したがって加圧 システムを使用することなく華氏２１２度よりも高い温度を効率的に達成するこ とができる。

この発明はさらに、吸着剤材料の再生を制御する方法を含む。まず始めに、外部 燃料が十分な量だけ単独で燃焼され、煙道ガスをｖＯＣの最適脱着のための所定 の温度にまで加熱する。煙道ガスは吸着剤材料に向けられ、かつ脱着化合物は燃 焼装置に向けられる。煙道ガスの温度は監視され、かつ外部燃料の量は徐々に減 少され所望の煙道ガスの温度を維持する。

この発明はさらに、好ましくは以下のような構成要素を有する装置を含む。すな わち、（１）２つの吸着剤室、（２）ガスの流れを吸着剤室に向けるための第１ の組の管、（３）燃焼装置、（４）煙道、（５）２つの水噴射器、（６）脱着化 合物を燃焼室に向けるための第２の組の管、（７）点火源、および（８）天然ガ スと脱着化合物を計量する弁調整装置である。

少なくとも３つの型のセンサのうちの１つが、吸着剤再生サイクルにフィードバ ックを与えるためこの装置に追加され得る。第１の装置構成では、センサが、吸 着剤材料から離れる揮発性有機化合物の量を計測する。この情報によって、再生 は、吸着剤材料の化合物の初期レベルに基づいて、予めプログラムされた時間決 めされた事柄によって行なわれる。第２の装置構成では、センサ、たとえば、赤 外線検出器が吸着剤から放圧された脱着化合物の量を連続して計測する。この情 報は、燃焼装置に入る外部燃料と脱着化合物との混合物を制御するのに用いられ る。第３の装置構成では、センサが煙道ガスの温度を連続して計測する。

センサデータが、燃焼されている外部燃料と脱着化合物の割合を制御するのに用 いられる。

したがって、さらに詳しくは、この発明は以下の事柄を特に含む。

この発明の一実施例に従えば、燃焼装置および煙道を含む装置において、ガスの 流れから揮発性有機化合物を除去しかつ濃縮するための排気制御方法であって、 ガスの流れを吸着剤材料に接触させてそこから揮発性有機化合物を除去し、その 後、増湿化された煙道ガスで吸着剤材料を加熱して、脱着された揮発性有機化合 物の流れを放出するステップと、脱着された揮発性有機化合物の流れを燃焼装置 内で燃焼させかつ燃焼ガスを煙道内に放出するステップとを含む方法が提供され る。煙道ガスは水噴射て増湿化されてもよく、好ましくは脱イオン水で増湿化さ れてもよい。好ましくは、水噴射は、第１の水の流れを煙道内に噴射させるステ ップと、煙道と吸着剤材料との間で第２の水の流れを噴射させるステップとを含 む。第１の水の流れは第１の所定の温度で、増湿化された煙道ガスを発生するよ うに十分な量噴射されてもよく、かつ第２の水の流れは育利にも、吸着剤材料に 接触する前に、増湿化された煙道ガスの温度を第２の所定の温度にまで減少させ るように増湿化煙道ガスの少なくとも一部に噴射されてもよい。吸着剤材料は好 ましくは炭素である。好ましい実施例において、天然ガスのような外部燃料が脱 着揮発性有機化合物の流れと混合されて、燃焼装置内で燃焼するような燃焼可能 燃料混合物を得る。この方法の１変形では、吸着剤材料の加熱は、潜熱を放出す るように吸着剤材料上で増湿化煙道ガスを濃縮し、それによって、吸着剤材料が その露点に達するまでその吸着剤材料を急速に加熱するステップと、吸着剤材料 をその露点よりも高い温度にまで加熱し続けて吸着材料を乾燥させるステップと を含む。吸着剤材料に向けられた煙道ガスの量は煙道ガスの一部のみを表わして もよい。

この発明の他の局面に従えば、ガスの流れから揮発性有機化合物を除去しかつ濃 縮させるための吸着／再生装置であって、吸着剤材料を有する吸着器と、ガスの 流れを吸着器に向けて、清浄な空気の流れを発生するための手段と、燃焼装置と 、燃焼装置から煙道ガスを放出する煙道と、煙道ガスを冷却しかつ増湿化させる １つまたはそれ以上の水噴射器と、増湿化された煙道ガスを吸着器に向けて、吸 着剤材料を加熱しかつ脱着されたガスの流れを発生するための手段と、外部の燃 焼可能なガスの流れ、脱着されたガスの流れ、およびその混合物を燃焼装置内で 燃焼させるための手段と、外部ガスと脱着ガスとを混合して燃焼装置内で燃焼さ せるための手段とを有する装置が提供される。この装置は有利にも、吸着器から 出された清浄な空気の流れの中の揮発性有機化合物の量を計測して、いつ吸着剤 材料がもはや効果的に揮発性有機化合物を除去しなくなるのかを決定するための センサをさらに含んでもよい。この装置はさらに、有利にも、脱着されたガスの 流れの中の揮発性有機化合物の量を計測して混合手段にフィードバックを与える ためのセンサを有してもよい。１つの適切な型のセンサは、赤外線炭化水素セン サである。プロセス制御で有利にも用いられてもよい他の型のセンサは、煙道ガ スの温度を計測して混合手段にフィードバックを与えるためのセンサである。こ の装置の一実施例では、吸着剤材料が第１および第２の吸着室に含まれており、 そのため一方の室内の材料は、他方の室内の吸着剤材料が再生されている一方で 、ガスの流れから揮発性有機化合物を除去することができる。

さらに、水噴射器は好ましくは、煙道内に水を噴射するための第１の水噴射器と 、煙道と吸着器との間で水を噴射するための第２の水噴射器とを含む。

この発明のさらに他の局面は、外部燃料と吸着剤材料からの脱着された揮発性有 機化合物との両方を燃焼させることができる燃焼装置を含む装置において、収着 された揮発性有機化合物を有する吸着剤材料の再生を制御するための方法であっ て、燃焼装置内で十分な速度で外部燃料を燃焼させ、燃焼装置から出る煙道ガス の温度を所定の範囲内に設定するステップと、煙道ガスの一部を吸着剤材料に向 けて、吸着剤材料を離れる脱着された揮発性有機化合物の流れを発生するステッ プと、脱着された揮発性有機化合物の流れを燃焼装置内に向けかつその流れをそ の中で燃焼させるステップと、燃焼装置がその流れの中の揮発性有機化合物を燃 焼させている間、煙道ガスの温度を監視するステップと、揮発性有機化合物が燃 焼されている間、燃焼装置内で燃焼された外部燃料の量を十分な程度だけ減少さ せて、煙道ガスの温度を所定の範囲内に維持するステップとを含む方法に関する 。

この発明はさらに、ガスの流れから揮発性有機化合物を除去しかつ濃縮するため の吸着器と、外部燃料と揮発性有機化合物との両方を燃焼させて、吸着器を再生 するように熱い煙道ガスを与えるための燃焼装置と、その再生を制御するための 手段とを有する装置において、ガスの流れを吸着剤材料に接触させてそこから揮 発性有機化合物を除去し、その後、燃焼装置内で十分な速度で外部燃料を燃焼さ せて、燃焼装置を出る煙道ガスの温度を所定の範囲内に設定するステップと、煙 道ガスの一部を増湿化するステップと、増湿化された煙道ガスを吸着剤材料に向 けて、吸着剤材料を離れる脱着された揮発性有機化合物の流れを発生するステッ プと、脱着された揮発性有機化合物の流れを燃焼装置内に向けてかつその中でそ の流れを燃焼させるステップと、燃焼装置がその流れの中の揮発性有機化合物を 燃焼させている間、煙道ガスの温度を監視するステップと、揮発性有機化合物が 燃焼されている間、燃焼装置内で燃焼された外部燃料の量を十分な程度だけ減少 させて、煙道ガスの温度を所定の範囲内に維持するステップとを含む溶剤回収方 法を含む。

この発明のこれらおよび他の目的および特徴は、添付の図面と関連して読まれる と以下の説明および添付のクレームから、より十分に明らかになるであろう。

図面の簡単な説明 図１は、この発明を含む、揮発性有機化合物のための排気制御システムの概略図 である。

図２は、この発明を含む、排気制御システムの急速加熱方法を提示するために経 時的に煙道ガスと吸着剤材料の温度をプロットしているグラフである。

好ましい実施例の説明 同じ部分が同じ参照番号で全体にわたって示される図面を以下参照する。

図面を参照して、図１は揮発性有機化合物排気制御システム１００を示す。排気 制御システム１００は、たとえば、半導体製造設備のような工場の稼働から生じ る、汚染されたガスの流れから揮発性有機化合物またはＶＯＣを除去しかつ破壊 する。図１に示された排気制御システム１００は２つの同時に起こるサイクル、 すなわち、吸着サイクルと再生サイクルとを存する。吸着サイクルについてまず 述べる。

図１では、■ＯＣ汚染されたガスの流れ１０２か、（図示されていない）囲まれ た工場から出る。汚染されたガスの流れ１０２は、低レベルのＶＯＣ，典型的に ＶＯＣと汚染されたガスの流れ１０２の堆積比である５％Ｖ／Ｖよりも低いレベ ルを含む。第１のかご形ファン１０４は低圧の領域を作り、それによって、汚染 されたガスの流れ１０２が１組の吸着サイクル入口管１０６に入る。汚染された ガスの流れ１０２は、その流れが第１の組の吸着サイクル人口弁１０８に入る吸 着サイクル入口管１０６に沿って進む。

図示された吸着サイクル人口弁１０８では、弁１０８が開位置にある。汚染され たガスの流れは次いで第１の吸着器１１０に向けられる。吸着器１１０は、吸着 剤材料（図示されていない）を保持する容器である。好ましい実施例では、吸着 剤材料は活性炭である。しかし、活性白土、酸性白土、酸化アルミニウムベース 材料、金属吸着剤チャー、シリカゲル、マグネシアベース材料およびゼオライト （分子ふるい）を含む他の形の吸着剤材料が公知である。

汚染されたガスの流れ１０２の中のＶＯＣは、イオン誘引および／または界面現 象によって吸着器１１０の中の吸着剤材料に「接着」する。結果として生じた清 浄な空気の流れ１１２は、開放された第１の組の吸着サイクル出目弁１１４を通 って、次いで、それが安全に大気に排気される１組の吸着サイクル出口管１１６ 内に向けられる。

図１に示された第２の吸着器１２０は第１の吸着器１１０と類似しているが、し かし、図１の排気制御システム１００では、第２の吸着器１２０が、第２の組の 吸着サイクル入口弁１２２と第２の組の吸着サイクル出口弁１２４を閉じること によって示された吸着サイクルから分離される。

第２の吸着器１２０の中の（図示されていない）吸着剤材料は、濃縮されたＶＯ Ｃで飽和され、したがって再生を受ける。

図１でなされている第２のサイクルは再生サイクルである。再生サイクルは、燃 焼物または煙道ガス１３２を煙道１３４内へと発生させる燃焼装置１３０から開 始する。燃焼装置１３０から放出された煙道ガス１３２は非常に熱く典型的にお よそ華氏１５００度である。煙道１３４に位置づけられた第１の水噴射器１３６ は、第１の脱イオン水噴霧１３８を熱い煙道ガス１３２内に放出する。結果とし て生じたガスの流れは第１の段階の増湿化された煙道ガス１４０である。増湿化 された煙道ガス１４０の温度は冷却され、たとえば、華氏８００度近くにまで冷 却される。

図１に明示されたように第２のかご形ファン１４２は、少なくとも一部の増湿化 された煙道ガス１４０を１組の再生サイクル入口管１４４へと導く。増湿化され た煙道ガス１４０は次いで、第２の脱イオン水噴霧１４８を放出する、再生サイ クル入口管１４４内に位置づけられた第２の水噴射器１４６によってたとえばお よそ華氏３００度にまで冷却される。こうして、第２の段階の増湿化された煙道 ガス１５０が生成される。増湿化された煙道ガス１５０はさらに再生サイクル入 口管１４４内へと強制的に導かれ、かつ開放した第１の組の再生サイクル人口弁 １５２を通過する。

再生サイクル入口弁１５２は、再生サイクル入口管１４４を第２の吸着器１２０ に接続する。吸着器１２０内に保持された活性炭のような吸着剤材料は、増湿化 された煙道ガス１５０によって加熱される。

増湿化された煙道ガス１５０が第１の吸着器１１０内の炭素を加熱するのを妨げ るために、第１の吸着器１１０と再生サイクル入口管１４４を接続する第２の組 の再生サイクル人口弁１５６が閉じられる。さらに第２の組の再生サイクル出目 弁１５８が、第１の吸着器１１０の中にある２つのサイクルの間でガスの交差漏 れを妨げるように閉じられる。

第２の吸着器１２０内の炭素を加熱することによって、脱着されたＶＯＣ１６０ の流れが再生サイクル出目弁１５８を通って活性炭から離れかつ１組の再生サイ クル出口管１６２に入る。脱着ＶＯＣ１６０は再生サイクル出口管１６２によっ て燃焼装置燃料供給器１６４に向けられる。さらに、燃焼空気１６６の流れと天 然ガス１６８の流れが、（図示されていない）外部源から燃料供給器１６４に入 る。

天然ガスは外部燃料として好ましいとされているが、当業者は他の形の類似の燃 料が使用されてもよいことに気付くであろう。燃料供給器１６４は、燃焼装置１ ３０に入る天然ガス１６８と、脱着ＶＯＣ１６０と、空気１６６とを適切に組合 せたものを計測し、この燃料装置１３０で、この混合物が発火されて火炎１７０ を形成しかつ煙道ガス１３２を発生する。

再生および吸着サイクルは常に図１に示されているように同時に動作してはなら ないことが理解されなければならない。さらに、いずれかのサイクルが２つの吸 着器ｌｌＯおよび１２０のいずれかに適用されてもよいこと、かつ、排気制御シ ステム１００の通常動作は、一方の吸着器が吸着サイクルの間ｖＯＣで飽和され るように、かつその後再生サイクルで脱着ＶＯＣを燃焼させるのを可能とするこ とが理解されなければならない。たとえば、サイクルを逆にするために、第２の 吸着器１２０に接続されている再生サイクル弁１５２および１５４が閉じられ、 第２の吸着器１２０に接続されている吸着サイクル弁１２２および１２４が開け られ、第１の吸着器１１０に接続された再生サイクル弁１５６および１５８が開 けられ、かつ第１の吸着器ｌｌＯに接続された吸着サイクル弁１０８および１１ ４が閉じられる。２つの吸着器を使用することによって、汚染されたガスの流れ １０２からｖＯＣを連続して除去するという能力が排気制御システム１００に単 に与えられる。

図２は、例示の再生サイクルの間の典型的な増湿化煙道ガスおよび吸着剤材料ま たは炭素吸着床の温度のグラフである。縦軸は華氏温度を規定している。横軸は 、再生サイクル開始後の時間を分で規定している。一番上の曲線Ａは、再生サイ クル人口弁１５２に入る前の増湿化された煙道ガス１５０の温度を表わしている 。その次の曲線Ｂは、吸着器１２０の中の吸着剤材料上の増湿化された煙道ガス １５０の温度を表わしている。曲線Ｃは、吸着器１２０内の吸着剤材料の温度を 表わしている。曲線りは、吸着器１２０の中の露点の温度を表わしている。露点 は水が濃縮するであろう温度である。それは煙道ガスの湿度によって変化する。

開始とは、再生サイクルを開始してからＶＯＣ脱着の定常状態に達するまでの時 間である。最初に、純粋な天然ガスが燃焼装置１３０に供給されて煙道ガス１３ ２を発生する。開始の最初の２０分で、炭素吸着床が室温（華氏−７６度）から およそ華氏１９０度の露点にまで加熱される。

この間に、湿気を含んだ煙道ガス１５０が炭素吸着床上の水分を濃縮している。

ガス入口の温度（Ａ）は定常の華氏３００度に維持される。

図２に例示された始めの２０分間の特別な実行の後、ガス入口温度（Ａ）がおよ そ２分間にわたって華氏約４００度にまで上げられる。これは単に煙道ガスに噴 射された水の量を変化させることによって行なわれ得る。これによって露点の温 度（Ｄ）よりも高く炭素吸着床の温度（Ｃ）が上げられるので、炭素吸着床は乾 燥し、かつ７０分からは過熱された蒸気の温度、たとえば、およそ華氏２１２度 よりも高い温度である。しかし、この発明のシステムは蒸気よりもむしろ増湿化 された煙道ガスを用いるため、加圧システムは、より高くかつより効率の高いこ れらのガスの温度を発生するためには必要とされない。より高いこれらの温度は 、より急速な脱着だけでなくより高い程度の再生をも許容する。すなわち、再生 後吸着床に残存しいてるｖ。

ＣＯ量は、華氏２１２度を越えない温度で蒸気によって再生された吸着床に残存 しているｖＯＣの量よりも実質的に少ない。

１１０分で、ガス入口温度（Ａ）は徐々に低下し、それによって過熱された吸着 床の温度（Ｃ）の曲線が平らにされることができる。

図２に示された特定のプロセスでは、炭素吸着床はおよそ２０立方フイートの体 積を存しており、かつ図示温度での煙道ガスはおよそ３７ＣＦＭの速度で導入さ れた。このプロセスの初期では、炭素はセロソルブアセテート（ユニオンカーバ イド株式会社（Ｕｎｉｏｎ　ＣａｒｂｉｄｅＣｏｒｐ、）のエチレングリコール モノエチルエーテルの登録商標）の形式でｖＯＣで実質的に飽和された。炭素吸 着床を通った煙道ガスは、全煙道ガスのおよそ５０％を示した。対応の量の補給 空気が、燃焼を支持するようにバーナ内に導入された。バーナ内に導入された天 然ガスの体積は、一様の華氏１５００度に（水噴射の前に）煙道ガスの温度を維 持するよう調整された。

湿気を含んだ煙道ガス１５０の温度は、天然ガス１６８と脱着ＶＯＣｌ　６０の 量と比によって主に決定付けられる。

この燃料混合物および再生に必要とされた時間は、燃料供給器１６４にフィード バックを与える１つまたはそれ以上のセンサまたはタイマに依存する多くの方法 で決定付けられ得る。少なくとも３つの形のセンサおよびプロセス制御が適用さ れ得る。

第１のプロセス制御機構では、吸着サイクルからの清浄な空気の流れ１１２が、 ＶＯＣのある所定のレベルが吸着器１１０によって収着されていない点である、 ＶＯＣ漏出のために監視される。ＶＯＣ漏出が生じると、この吸着床のための吸 着サイクルが終了する。続いてその吸着床の再生が開始される。吸着床のｖＯＣ 容量が知られ、かつ漏出がその吸着床か実質的に飽和されていることを示したと き、単純なタイマが、バーナおよび水噴射器を経験的に導き出されたプロセス値 に基づいて制御するのに用いられ得る。

あるいは、マイクロプロセッサが、燃料供給器１６４によって計測されるべき順 次配列された燃料の量の表をアクセスし、かつしたがって燃料供給器１６４を制 御することができる。図１では、このような漏出センサ（たとえば赤外線炭化水 素センサ）が吸着サイクル出口管１１６内に位置づけられるであろう。

第２の型のプロセス制御は、再生サイクルの間に吸着器１２０を離れる脱着され たガスの量を計測するのに赤外線検出器を利用する。図１において、このような センサは再生サイクル出口管１６２内に位置づけられるであろう。バーナ内への 天然ガスの計量は、センサによって計測された脱着ガスの量と比例して減少され 得る。これらすべての実施例では、脱着されたＶＯＣは天然ガスを使用した開始 の後、バーナ内で唯一の燃料源になることが好ましいとされる。

第３の好ましい実施例では、センサが煙道ガス１３２の温度を動的に計測する。

煙道ガスの温度が上がると、燃料供給器１６４に入る天然ガス１６８の量が減少 され得る。

なぜならば、脱着ＶＯＣ１６０がより多くの燃焼熱を与えているところであるか らである。およそ２０分ないし３０分後、天然ガス１６８は完全に遮断され得る 。図１で、このようなセンサは煙道１３４内に位置づけられるであろう。

図２の温度曲線は、吸着器１２０内で炭素吸着床を急速に加熱するのにプロセス 制御を用いていることを示している。もし冷却されていない煙道ガス１３２（華 氏１５００度）が先行の冷却なしで炭素吸着床に接触されたとしたならば、その 炭素吸着床は燃焼するであろう。確かに、（一般におよそ５％よりも少ない）増 湿化された煙道ガス内の酸素の量に依存して、炭素吸着床に接触する煙道ガスの 温度はおよそ華氏３００度よりも低く維持されるのが好ましいとされる。吸着床 が燃焼するのを妨げるが、脱着ｖＯＣ１６０の量を最高にするために、吸着床の 最適温度はおよそ華氏１６０度ないしおよそ華氏２８０度の範囲内に維持される 。

上記の詳細な説明は、様々な実施例に適用されるようにこの発明の基本的な新規 の特徴を示し、述べかつ指摘したが、例示された装置の形式および詳細において 様々な省略、代替および変更が、この発明の精神から逸脱することなく当業者に よって行なわれてもよいことが理解されるであろ」本生カ・ワールレープ内の 補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の７第１項）平成３年　９月 ２４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．燃焼装置と、１組の水噴射器と、煙道とを含む装置において、ガスの流れか ら揮発性有機化合物を除去しかつ濃縮するための排気制御方法であって、前記ガ スの流れを吸着剤材料に接触させ、そこから前記揮発性有機化合物を除去するス テップと、その後、前記燃焼装置内の外部燃料を燃焼させ、かつ前記煙道内へ燃 焼ガスを放出するステップと、 前記水噴射器で前記煙道ガスを増湿化しかつ冷却するステップと、 前記吸着剤材料上の前記増湿化された煙道ガスを濃縮して潜熱を放出し、それに よって、前記吸着剤材料がその露点に達するまで急速に前記吸着剤材料を加熱す るステップと、 前記吸着剤材料をその露点よりも高く加熱し続けて前記吸着剤材料を乾燥させ、 それによって、脱着された揮発性有機化合物の流れを放出するステップとを含む 方法。 ２．前記噴射された水は脱イオン水である、請求項１に記載の排気制御方法。 ３．前記水噴射は、 前記煙道内に第１の水の流れを噴射するステップと、前記煙道と前記吸着剤材料 との間に第２の水の流れを噴射するステップとを含む、請求項１に記載の排気制 御方法。 ４．前記第１の水の流れは十分な量噴射されて前記増湿化された煙道ガスを第１ の所定の温度で発生し、かつ、前記第２の水の流れは前記増湿化された煙道ガス の少なくとも１部内に噴射されて、前記吸着剤材料に接触する前に、前記増湿化 された煙道ガスの温度を第２の所定の温度にまで減少させる、請求項３に記載の 排気制御方法。 ５．前記吸着剤材料は炭素である、請求項１に記載の排気制御方法。 ６．前記外部燃料は天然ガスである、請求項１に記載の排気制御方法。 ７．前記吸着剤材料に向けられた前記増湿化された煙道ガスは前記煙道ガスのた った一部である、請求項１に記載の排気制御方法。 ８．ガスの流れから揮発性有機化合物を除去しかつ濃縮するための吸着／再生装 置であって、 吸着剤材料を有する吸着器と、 前記ガスの流れを前記吸着器に向けて、清浄な空気の流れを発生するための手段 と、 燃焼装置と、 前記燃焼装置から煙道ガスを放出するための煙道と、前記煙道ガスを冷却しかつ 増湿化するための１つまたはそれ以上の水噴射器と、 潜熱を放出するように前記増湿化された煙道ガスが前記吸着剤材料上で濃縮され る前記吸着器に、前記増湿化された煙道ガスを向け、それによって、前記吸着剤 材料がその露点に達するまで前記吸着剤材料を急速に加熱し、その後、前記増湿 化された煙道ガスの温度を上げて、前記吸着剤材料をその露点よりも高く加熱し かつ乾燥させ、脱着されたガスの流れを発生するための手段と、 外部の燃焼可能なガスの流れと、前記脱着されたガスの流れと、その混合物とを 前記燃焼装置内で燃焼させるための手段と、 前記外部ガスと前記脱着ガスとを混合して前記燃焼装置内で燃焼させるための手 段とを含む装置。 ９．前記吸着器から出された前記清浄な空気の流れの中の揮発性有機化合物の量 を計測して、いつ前記吸着剤材料がもはや効果的に揮発性有機化合物を除去しな くなるのかを決定するためのセンサをさらに含む、請求項８に記載の吸着／再生 装置。 １０．前記脱着されたガスの流れの中の揮発性有機化合物の量を計測して前記混 合手段にフィードバックを与えるためのセンサをさらに含む、請求項８に記載の 吸着／再生装置。 １１．前記センサは赤外線検出器である、請求項１０に記載の吸着／再生装置。 １２，前記煙道ガスの温度を計測して前記混合手段にフィードバックを与えるた めのセンサをさらに含む、請求項８に記載の吸着／再生装置。 １３．前記吸着剤材料は第１および第２の吸着室内に含まれており、そのため、 一方の室内の材料は前記ガスの流れから揮発性有機化合物を除去することができ る一方、他方の室内の前記吸着剤材料は再生される、請求項８に記載の吸着／再 生装置。 １４．前記水噴射器は、前記煙道内に水を噴射するための第１の水噴射器と、前 記煙道と前記吸着器との間に水を噴射するための第２の水噴射器とを含む、請求 項８に記載の吸着／再生装置。 １５．収着された揮発性有機化合物を有する吸着剤材料の再生を、外部燃料と、 前記吸着剤材料からの脱着された揮発性有機化合物との両方を燃焼することがで きる燃焼装置を含む装置において、制御する方法であって、前記燃焼装置内で前 記外部燃料を十分な速度で燃焼させ、前記燃焼装置を出る煙道ガスの温度を第１ の所定の範囲内に設定するステップと、 前記煙道ガスの一部を増湿化するステップと、前記煙道ガスを前記吸着剤材料に 向けるステップと、前記吸着剤材料がその露点に達するまで前記煙道ガスの温度 を維持し、その上で前記増湿化された煙道ガスを濃縮するステップと、 前記煙道ガスの温度を第２の所定の範囲内で上げて、前記吸着剤材料を乾燥させ かつそれによって、前記吸着剤材料を離れる脱着された揮発性有機化合物の流れ を発生するステップと、 前記脱着された揮発性有機化合物の流れを前記燃焼装置内に向けかつ前記流れを その中で燃焼させるステップと、前記燃焼装置が前記流れの中の前記揮発性有機 化合物を燃焼させている間煙道ガスの温度を監視するステップと、前記揮発性有 機化合物が燃焼されている間、前記燃焼装置内で燃焼された外部燃料の量を十分 な程度だけ減少させて、前記煙道ガスの温度を前記所定の範囲内に維持するステ ップとを含む方法。 １６．ガスの流れから揮発性有機化合物を除去しかつ濃縮するための吸着器と、 外部燃料と揮発性有機化合物との両方を燃焼させて熱い煙道ガスを与えて前記吸 着器を再生するための燃焼装置と、前記再生を制御するための手段とを有する装 置において、 前記ガスの流れを吸着剤材料に接触させてそこから前記揮発性有機化合物を除去 するステップと、その後、前記燃焼装置内の前記外部燃料を十分な速度で燃焼さ せ、前記燃焼装置を出る煙道ガスの温度を所定の範囲内に設定するステップと、 前記煙道ガスの一部を増湿化するステップと、融解の潜熱が前記吸着剤材料を急 速に加熱するのに利用されるように、前記増湿化された煙道ガスを前記吸着剤材 料に向け、前記吸着剤材料を離れる脱着された揮発性有機化合物の流れを発生す るステップと、 前記燃焼装置内に前記脱着された揮発性有機化合物の流れを向け、かつその中で 前記流れを燃焼させるステップと、前記燃焼装置が前記流れの中の前記揮発性有 機化合物を燃焼させている間、煙道ガスの温度を監視するステップと、前記揮発 性有機化合物が燃焼されている間、前記燃焼装置内で燃焼された外部燃料の量を 十分な程度だけ減少させて、前記煙道ガスの温度を前記所定の範囲内に維持する ステップとを含む溶剤回収方法。 １７．前記増湿化ステップは前記煙道ガス内に水の流れを噴射することによって 達成される、請求項１６に記載の溶剤回収方法。 １８．前記外部燃料と前記脱着された揮発性有機化合物の流れを混合し、それに よってガスの混合物を形成するステップと、 前記燃焼装置内の前記ガス混合物を燃焼させ、かつ前記煙道内に前記燃焼ガスを 放出するステップとをさらに含む、請求項１に記載の排気制御方法。 １９．前記増湿化された煙道ガスを向けることは、前記増湿化された煙道ガスが 過熱されるように、前記増湿化された煙道ガスがその露点よりも高い所定の温度 に維持される定常状態期間を含む、請求項１６に記載の溶剤回収方法。