JPH0663350A - 溶剤の回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸着法による溶剤含有ガスからの溶剤回収に
おいて、吸着材の脱着を水蒸気を用いずに行いうるよう
にし、脱着効率がよく、かつ溶剤回収効率をよくして、
濃縮工程を設ける必要がないようにする。 【構成】 溶剤含有ガスからの溶剤回収において、吸着
工程を終了した吸着塔２をヒータ４で加熱し、真空ポン
プで減圧・吸引し、加熱した不活性ガスを被処理ガスの
流量の１／１０以下の流量で流して、脱着を行い、脱着
ガスを冷却除湿し（９）、さらに溶剤の融点以上の温度
に深冷して溶剤を回収し（１１）、回収後の不活性ガス
を溶剤含有ガスと合わせて吸着塔１へ送って大気に放出
し、脱着を終了した吸着塔２へ不活性ガスを通して冷却
し、そこから出た不活性ガスを冷却して再循環する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸着材を有する吸着塔
を用いて溶剤含有ガスから溶剤成分を分離する溶剤の回
収方法に関し、特に引火性があるとか、あるいは有害で
ある溶剤成分を含む希薄な溶剤含有ガスから溶剤を十分
に回収することができる溶剤の回収方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶剤含有ガスから溶剤成分を回収する技
術は、従来から油脂の溶剤抽出や有機合成における有機
化合物の溶剤抽出の工程に付随して広く行われており、
またクリーニング業界でも使用されてきた。最近は、有
機塩素系溶剤が、電子部品や機械・金属部品などの脱脂
洗浄剤、ドライクリーニング用溶剤、各種化学品の抽出
剤、溶剤および原料などとして幅広く使用されるように
なってきた。ところで、最近この有機塩素系溶剤の有害
性が問題となっており、特に半導体工業において使用さ
れたトリクロロエチレン等の排出とその地下水への影響
が問題となっているため、これらの産業で使用された溶
剤を完全に回収されることが求められている。

【０００３】これらの産業から出る溶剤成分を含むガ
ス、すなわち溶剤含有ガスから溶剤を除去・回収する技
術については、例えば「公害と対策」第２６巻、第１２
号、第２５〜３８頁に詳細に述べられている。その総説
によれば、その溶剤含有ガスから溶剤を除去・回収する
技術としては、各種の方法が提案されており、主な方法
としては冷却法、圧縮法、吸着・脱着法の３つがある。

【０００４】これらの方法のうち、冷却法は、溶剤含有
ガスの冷却温度を０℃以上とするか、０℃以下とするか
で２分される。一般に多く使用されている５℃以上の温
度に冷却する方法は、その装置が比較的安く作れるが、
低沸点の溶剤の場合回収率が低く、排出基準を満たすこ
とが出来ない場合が生ずる。そうかといって、０℃以下
に冷却する方法では、回収率が高くなるが、水が凍結す
るので、これを防止するために間欠的に氷を溶かすデフ
ロスト方式、あるいは塩化カルシウムと塩化リチウムで
水を吸収するエアシャワー方式による対策をとる必要が
ある。

【０００５】圧縮法は、有機溶剤の蒸気を加圧し、溶剤
の飽和蒸気圧以上に分圧を上げて溶剤を液化する方法で
あるが、圧縮熱によって温度が上がるので、回収率を高
くするためには、放熱や冷却が必要となる。例えば、ジ
クロロメタンを５Ｋｇ／ｃｍ² に圧縮して５℃に冷却す
れば、１気圧で約−３０℃に冷却した場合と同じにな
る。すなわち、ジクロロメタンなどでは、冷却を併用す
れば、回収率を高くできる。ただし、低濃度の場合、回
収率がかなり低いので、低濃度の排ガスには適用するこ
とができないので、今のところ使用例はあまり多くな
い。

【０００６】また、吸着・脱着法は、有機溶剤を活性炭
等に吸着し、その吸着した溶剤を水蒸気または熱風で脱
離し、脱離した高濃度の溶剤蒸気を冷却し液化させて回
収する方法である。以下、吸着・脱着法の中、従来主と
して行われている方法の種類とその特徴を簡単に説明す
る。 （１）粒状活性炭を使用した方法 有機溶剤蒸気の吸着・脱着には、５〜１０ｍｍの円筒形
などに成形した活性炭又は破砕状活性炭を充填した大き
な固定床（吸着塔）に排ガスを送って溶剤を吸着させ、
数時間から数日ごとに水蒸気を送って脱着し、脱離ガス
中の溶剤を冷却により分離して回収する装置が多く使用
されている。この吸着・脱着方法が最も一般的である。
このような装置の小型のものは、ドライクリーニング機
内に設置されたり、ドライクリーニングの排ガスの処理
にも使用されている。連続処理においては、前記の吸着
塔を一対設けて、一方が吸着工程にある間、他方は脱着
工程にあるようにする。 （２）ハニカム型活性炭ドラムを使用する予備濃縮方法 軸から放射方向に多数仕切ってハニカム型としたドラム
内に活性炭を充填し、そのドラムを回転させ、その回転
に伴いドラムの仕切られた各ゾーンがドラムを横切って
排ガスが通る吸着部位、水蒸気が通る脱着部位などを順
次経るようにして動作する構成の吸着・脱着装置であ
る。

【０００７】一般の吸着・脱着装置で処理すると、装置
が大きくなって不利となるような、数１０ｐｐｍ以下の
低濃度で多量の排ガスを、あらかじめ予備濃縮するのに
適する簡易な形式の吸着・脱着装置である。 （３）繊維状活性炭を使用する方法 繊維状活性炭を使用して小型の固定床の吸着・脱着によ
り、溶剤回収を行う。具体的には中空円筒状に成形した
繊維状活性炭を筒内に設けた吸着筒を１つ又は２つ設
け、１０〜２０分毎に交互に吸着とスチーム脱着を行
う。 （４）球状活性炭を使用する方法 球状活性炭を使用した流動層で連続的に吸着・脱着を行
う方法である。吸着塔と脱着塔を縦につないだ方式のも
のもある。この装置では、数段に分けた吸着塔の下段か
ら排ガスを流し、塔上部から球状活性炭を流動させて、
順次下段に落としながら吸着させていき、吸着した活性
炭は脱着塔で加熱脱着する。

【０００８】この方法では、スチームを直接吹き込ま
ず、熱交換器を通して活性炭を加熱し、少量の空気で溶
剤を追い出して凝縮部で冷却回収する。 （５）ハニカム状活性炭を使用する方法 ハニカム状活性炭を使用した固定層で吸着し、減圧しな
がら電気的に加熱して脱着する方法であって、その方法
を行う装置は通気抵抗が小さく、吸着速度も大きいの
で、高流速で吸着でき、回収液中に水が入らないこと、
廃水処理が容易になるなどの特徴がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記した吸着・脱着法
は、溶剤含有ガスから溶剤を回収するのに際して、溶剤
の回収率が高く、希薄な溶剤含有ガスからも有効に回収
することができ、また処理能力を大型から小型まで設計
により自由に変えることができるので、処理対象のガス
量に容易に対応することができるなどの利点がある。

【００１０】しかし、その溶剤含有ガスの対象有機溶剤
の濃度が低いときは、溶剤の回収率が悪いため、別途濃
縮装置を設ける必要がある。さらに、溶剤を吸着した吸
着材から溶剤を脱着させ、その脱着ガスより溶剤を回収
するさいには、対象とする溶剤の融点が低いときはこれ
でも不十分であり、脱着ガスからの溶剤の回収は圧縮
法、圧縮冷却法を用いることになるが、前者は加圧によ
って分圧を上げるのは限界があり、後者の場合も、装置
が大きく、複雑になる欠点を有する。

【００１１】本発明は、吸着・脱着法において、溶剤を
吸着した吸着材からの溶剤の脱着を効率よくし、またそ
の脱着ガスからの溶剤の回収に際し、溶剤含有ガスが水
蒸気を含むものであっても、深冷法でその水蒸気の影響
を受けずに溶剤の回収率を最大にできるようにし、さら
に吸着材の吸着能力が落ちることがなく、ガスの処理量
が減らず、またその脱着にさいして水蒸気を使用せず、
且つその時間が短くて済む方法を提供することを目的と
するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
達成するために、従来の吸着・脱着法における前記した
各方法で採用している、吸着工程で吸着材に水が吸着さ
れないようにするための各手段や、脱着工程で水蒸気を
使用せずに脱着させる手段及び脱着を促進させる手段の
中で、その手段を採用して他の長所がある手段と組合せ
たときに、組合せられた他の手段の長所を失わせるよう
にならないように、各手段を組み合わせるように工夫す
ることにより、全体として効果の大きな方法を完成し
た。

【００１３】すなわち、本発明は、次に示す構成からな
る。 （１）溶剤含有ガスを吸着塔に通して吸着材に溶剤成分
を吸着させ、吸着が終了した吸着塔から脱着により溶剤
成分を放出させ、吸着材を再生するとともに、溶剤成分
を分離する溶剤の回収方法において、溶剤含有ガスを少
なくとも２つの吸着塔の内の少なくとも１つの吸着塔に
通して吸着材に溶剤成分を吸着させる吸着工程、、該吸
着塔の吸着工程が終了したとき、溶剤含有ガスを別の吸
着塔に通すように切り換え、吸着工程が終了した吸着塔
をヒータにより加熱し、真空ポンプで減圧吸引し、それ
とともに加熱した不活性ガスを、吸着処理に用いた溶剤
含有ガスの流量の約１／１０以下の流量で流して（不活
性ガスを流さない場合も含む）、吸着材から溶剤成分を
脱着させる脱着工程、前記脱着工程で出た脱着ガスを０
〜５℃に冷却して、水分を除去する除湿工程、前記除湿
工程を経た脱着ガスを溶剤の融点以上の温度に深冷して
溶剤を分離する冷却工程、前記冷却工程で溶剤を分離し
た後の不活性ガスを溶剤含有ガスとともに吸着工程にあ
る吸着塔に通す工程、前記の脱着処理を行っている吸着
塔の脱着が完了したとき、該吸着塔のヒータの加熱等を
停止し、不活性ガスを通して吸着塔の吸着層を冷却し、
温度が上昇した前記不活性ガスを冷却後、再度前記吸着
塔へ循環する吸着塔の冷却工程、前記の吸着塔の冷却工
程に使用した不活性ガスを溶剤含有ガスとともに吸着工
程にある吸着塔に通す工程を行うことを特徴とする溶剤
の回収方法。

【００１４】（２）前記冷却工程以降において、不活性
ガスを循環せず、直接吸着工程にある吸着塔に通すこと
を特徴とする（１）記載の溶剤の回収方法。 （３）前記不活性ガスの代わりに空気を使用することを
特徴とする（１）または（２）記載の溶剤の回収方法。 （４）前記吸着塔は、複数の吸着層を積層した多段層か
らなり、各段の吸着層がガス流について並列して接続さ
れ、ガスを各段の吸着層毎に上又は下方向に流すように
したことを特徴とする（１）ないし（３）のいずれか１
項記載の溶剤の回収方法。

【００１５】本発明は、温風ガスによる脱着方式で、水
分を含む引火性のある溶剤含有ガスを有利に処理するこ
とができるもので、従来技術に比して次のような相違点
と、それに基づく利点を有する。 （ａ）希薄な溶剤含有ガスを処理することも可能にかか
わらず、濃縮装置を必要としないので、スペースが小さ
くて済む。

【００１６】この利点は、次の手段を取ることにより得
られるものである。 ａ．脱着工程において、吸着層をヒータ加熱する手段を
取る共に、脱着用の不活性ガス（窒素ガス等）を予熱す
ること。 ｂ．脱着用の不活性ガスの流量を被処理ガス流量の１／
１０以下とし、減圧脱着時の脱着ガス濃度を高めたこ
と。

【００１７】ｃ．溶剤含有ガスの冷却を水分凝縮と深冷
の２工程に分け、水分凝縮工程で十分水分を除去すると
同時に、融点の高い溶剤や水溶性溶剤の一部も除去し
て、溶剤を回収するための深冷工程で水が氷結して、冷
却効果が低下し、あるいはその除去のために効率が低下
するのを防いだこと。 前記した手段により、濃縮装置を用いずに脱着効率を高
めることができた。

【００１８】（ｂ）脱着終了後の吸着層の冷却を不活性
ガスを用い、循環冷却の後に運転中の片方の吸着塔に被
処理ガスとともに導かれて、吸着処理後大気中に放出
し、装置の安全性の向上と、循環冷却により不活性ガス
の使用量の低減に役立った。吸着済の吸着層への溶剤の
残留が無視出来ないときは、冷却工程以降において、不
活性ガスを循環せず、直接吸着工程にある吸着塔へ通
す。溶剤ガスが着火等の危険がない時は、不活性ガスの
代わりに空気を用いることができる。

【００１９】本発明は、固定層式吸着塔を対象としてお
り、ブロアの能力や運転時の圧力損失の関係で吸着層の
高さは制約があり、吸着材の粒径、形状にもよるが、１
５〜５０ｃｍ程度を採用するのが標準である。従って、
大流量の希薄溶剤含有ガスを処理しようとすると、吸着
塔の径を非常に大きくしなければならず、スペース効
率、整流性、加温特性上問題が残る。

【００２０】また空塔速度ＳＶも、経済性、性能を考え
ると、２０００〜１００００（１／Ｈ、ただし、Ｈは時
間）程度であり、吸着塔径を太くして対応するにして
も、スペース効率、整流性の点で限界がある。そこで、
大流量の希薄溶剤含有ガスの処理にあたっては、吸着塔
を各段毎に分割して積層した多段層とし、ガスを各段に
並列に供給し、各段の吸着層の上部又は下部から吸着層
中を流れるようにすることにより、吸着塔の塔径を大き
くすることなく、処理能力を大きくすることができる。

【００２１】このようにした装置では、分割単位毎にメ
ンテナンスが可能であり、省スペースとなっている。な
お、吸着層上部にハンドホールを設け、吸着材の交換、
軽微なメンテナンスが可能なようにすれば、一層好まし
い。前記の多段層とした吸着塔において、充填層の高さ
は１５〜５０ｃｍであるが、各段は同層内にガスを均一
に流すための整流機構等が必要となるので、各段の高さ
は５０〜１５０ｃｍが好ましく、またその段数は取扱性
等から２〜４段が適当である。

【００２２】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし、本発明はこの実施例のみに限定されるもの
ではない。 実施例１ 図１は、本発明を実施するための一対の吸着塔１及び２
を設けた吸着装置の概要図を示すものであり、吸着塔１
は吸着工程にあり、吸着塔２は脱着工程にある状態を示
している。

【００２３】溶剤含有ガスは、ブロア５によりミストセ
パレータ１７を介して吸着塔１に導かれ、吸着塔１の吸
着層で溶剤が吸着除去され、処理ガスは大気中に放出さ
れる。吸着塔２は、先の吸着工程が終了して脱着工程に
入ったもので、 吸着塔２は、真空ポンプ７により減圧・吸引され
る。同塔では、ヒータ３により吸着層が加熱され、また
不活性ガス供給装置１９からの不活性ガスは、ヒータで
加熱されて被処理ガスの流量の１／１０以下の流量で吸
着塔２に流れて、吸着層の脱着が行われる。

【００２４】その際の吸着層の温度及び不活性ガスの温
度は、６０〜１１０℃の範囲とするのが好ましく、引火
性の大きい溶剤の場合には、安全上温度を高く設定する
ことは好ましくない。引火性の大きいガスは、脱着開始
時は溶剤濃度が高いので、温度を低くし、その後温度を
上げる方法を取ることもできる。不活性ガスの流量は０
であっても差し支えない。また真空度は、０．１〜０．
５ｋｇ／ｃｍ² ・ａｂｓ．程度とする。脱着時間は２０
〜６０分程度である。その不活性ガスの流量は、溶剤濃
度を上げて溶剤回収効率を向上させるためには、なるべ
く下げた方が好ましい。

【００２５】 そして、その脱着により吸着塔２から
出た溶剤を含んだ不活性ガスは、水分凝縮用チラー９に
通して水分を除去する。そのチラー９の温度は０〜５℃
に設定するのが適切であるが、後段の深冷装置１１の効
率を上げるために、温度はできるだけ低くし、極力水分
を除去しておくことが好ましい。前記チラー９で除去さ
れた水分は凝縮水タンク１０に入る。

【００２６】 水分を除去された不活性ガスは、次に
深冷装置１１に入り、溶剤の融点以上でなるべく低い温
度に冷却し、大部分の溶剤の回収を行う。その際、前記
の溶剤の融点としては、複数の溶剤からなる場合は最大
の融点とする。 深冷装置１１を出た、冷却された不活性ガスは、弁
３３を通り、溶剤含有ガスと合流して吸着塔１の吸着層
に通され、大気に放出される。

【００２７】前記の〜の工程で、吸着塔２の脱着は
完了する。 その時、吸着塔２のヒータ３による加熱等を止め、
不活性ガス供給装置１９からの不活性ガスはヒータ８を
バイパスし（弁２７）、吸着塔２を冷却し、弁３７を通
ってブロア６で吸引され、冷却用チーラ１２で常温付近
まで冷却される。その不活性ガスは、弁３８及び弁３６
を経て吸着塔２と冷却用チラー１２の間をブロア６で再
循環され、冷却される。その循環時間は１０〜３０分
で、循環使用することにより、不活性ガスの使用量が節
約することができる。吸着塔２が常温付近に冷却される
ことによる循環終了後、弁３９を開いて不活性ガスを吸
着塔１に導き、被処理ガスとともにその吸着層に通し、
大気に放出する。

【００２８】一方、吸着塔１が吸着処理を終了したとき
には、被処理ガスを通すのを、上記により脱着を既に終
了させておいた吸着塔２に切り換える。その切り換えの
判断は、処理ガス中の溶剤濃度が基準値を越えるか、タ
イマによるか、あるいは両者を併用するかによって行
う。その切り換えにより、吸着塔１は溶剤回収ラインか
ら隔離され、前記吸着塔２の脱着工程について述べたの
と同じ〜の操作との操作が行われる。それによ
り、吸着塔１は再生されて、次の吸着工程が行えるよう
にする。

【００２９】なお、図１において、１３〜１６は流量
計、１８はミストセパレータ、２０〜３９は弁であり、
略号の内側が白である弁は開、略号の内側を黒く塗り潰
してある弁は閉を表している。 実施例２ 図２に複数の吸着層４１、４２、４３を多段に積層した
形式の吸着塔を示す。これらの吸着層にはそれぞれガス
供給管及びガス排出管、並びにヒータが設けられて、被
処理ガスを並列に流すことができる。この吸着塔を使用
した図１の吸着装置で溶剤の回収を行った。その吸着層
の段数だけ、被処理ガスの処理量を増加することができ
た。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 （１）溶剤を吸着した吸着層の脱着において、脱着に用
いる不活性ガスの予熱、不活性ガスの使用量の抑制（被
処理ガスの流量の１／１０以下）、吸着塔の減圧・吸引
の組み合わせることにより、脱着効率を上げ、また脱着
ガスの冷却を水分凝縮と深冷に分けることにより、溶剤
の回収効率を上げ、且つその回収を容易にすることがで
きた。このため、別に濃縮装置を設ける必要がなく、省
スペース化が可能となった。 （２）脱着終了後、吸着塔の冷却を不活性ガスを用い、
同ガスで循環冷却を行うことにより、装置の安全性が向
上するとともに、不活性ガスの使用量が節約できた。 （３）吸着塔を多段の吸着層で構成し、それぞれ分割し
て各段に並列に被処理ガスを流すように接続することに
より、処理能力を大きくして、大流量の被処理ガスを処
理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための一対の吸着塔を設けた
吸着装置の概要図を示す。

【図２】塔内に複数の吸着層を多段に積層し、並列に接
続した形式の吸着塔の概要断面図を示す。

【符号の説明】

１、２ 吸着塔 ３、４ ヒータ ５、６ ブロア ７ 真空ポンプ ８ 不活性ガスヒータ ９ 水分凝縮用チーラ １０ 凝縮水タンク １１ 深冷装置 １２ 冷却用チーラ １３〜１６ 流量計 １７〜１８ ミストセパレータ １９ 不活性ガス供給装置 ２０〜３９ 弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村越 加居 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶剤含有ガスを吸着塔に通して吸着材に
   溶剤成分を吸着させ、吸着が終了した吸着塔から脱着に
   より溶剤成分を放出させ、吸着材を再生するとともに、
   溶剤成分を分離する溶剤の回収方法において、溶剤含有
   ガスを少なくとも２つの吸着塔の内の少なくとも１つの
   吸着塔に通して吸着材に溶剤成分を吸着させる吸着処理
   工程、、該吸着塔の吸着処理工程が終了したとき、溶剤
   含有ガスを別の吸着塔に通すように切り換え、吸着処理
   が終了した吸着塔をヒータにより加熱し、真空ポンプで
   減圧吸引し、それとともに加熱した不活性ガスを、吸着
   処理に用いた溶剤含有ガスの流量の約１／１０以下の流
   量で流して、吸着材から溶剤成分を脱着させる脱着工
   程、前記脱着工程で出た脱着ガスを０〜５℃に冷却し
   て、水分を除去する除湿工程、前記除湿工程を経た脱着
   ガスを溶剤の融点以上の温度に深冷して溶剤を分離する
   冷却工程、前記冷却工程で溶剤を分離した後の不活性ガ
   スを溶剤含有ガスとともに吸着工程にある吸着塔に通す
   工程、前記の脱着処理を行っている吸着塔の脱着が完了
   したとき、該吸着塔のヒータの加熱等を停止し、不活性
   ガスを通して吸着塔の吸着層を冷却し、温度が上昇した
   前記不活性ガスを冷却後、再度前記吸着塔へ循環する吸
   着塔の冷却工程、前記の吸着塔の冷却工程に使用した不
   活性ガスを溶剤含有ガスとともに吸着工程にある吸着塔
   に通す工程を行うことを特徴とする溶剤の回収方法。
2. 【請求項２】 前記冷却工程以降において、不活性ガス
   を循環せず、直接吸着工程にある吸着塔に通すことを特
   徴とする請求項１記載の溶剤の回収方法。
3. 【請求項３】 前記不活性ガスの代わりに空気を使用す
   ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の溶剤の
   回収方法。
4. 【請求項４】 前記吸着塔は複数の吸着層を積層した多
   段層からなり、各段の吸着層がガス流について並列して
   接続され、ガスを各段の吸着層毎に上又は下方向に流す
   ようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３の
   いずれか１項記載の溶剤の回収方法。