JPH07247102A - オゾン供給装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高濃度のオゾンを容易に得られるとともに、
酸素ガスの有効利用も図れ、低コストでオゾンを供給す
ることができるオゾン供給装置及び方法を提供する。 【構成】 酸素発生装置１１から供給された酸素をオゾ
ナイザー１２に導入してオゾンを発生させた後、得られ
たオゾン含有酸素を膜式分離装置１４に導入してオゾン
を濃縮し、得られたオゾン濃縮酸素をオゾン使用設備１
５に供給するとともに、該膜式分離装置１４から排出さ
れる回収酸素を循環経路１７を介して前記オゾナイザー
１２の入口部に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オゾン供給装置及び方
法に関し、例えば、パルプの漂白工程等に用いられるオ
ゾンを高濃度で供給する装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】パルプ
を製造する工程では、パルプの漂白工程でオゾンを用い
るとともに、脱リグニン工程等で酸素を用いている。パ
ルプを漂白する際には、高濃度，大流量のオゾンを必要
とするため、従来から、酸素供給手段、例えば、液体酸
素を蒸発させた酸素ガスや、圧力変動吸着分離式（ＰＳ
Ａ）等の酸素発生装置で発生させた酸素ガスを原料ガス
とし、これをオゾナイザーで処理してオゾンを発生さ
せ、得られたオゾン含有酸素を漂白工程で使用するとと
もに、酸素ガスを脱リグニン工程等で使用するようにし
ている。

【０００３】このとき、酸素を原料としてオゾナイザー
で実用的に発生させることのできるオゾンの濃度は、約
６〜１４重量％（残部は酸素）であり、オゾン１ｋｇに
同伴する酸素量は、約６〜１６ｋｇとなる。

【０００４】一方、代表的なパルプであるクラフトパル
プの中濃度パルプ漂白において必要とされるオゾン量
は、約５〜７ｋｇ／ＡＤｔ−パルプであり、パルプ製造
工程、例えば酸素脱リグニン工程等で使用される酸素量
は、約１５〜２０ｋｇ／ＡＤｔ−パルプである。

【０００５】したがって、漂白工程で必要なオゾン量を
得る際に同伴する酸素量は、パルプ製造工程で必要とさ
れる酸素量に比べ、最低でも１０ｋｇ／ＡＤｔ−パルプ
多くなり、この分の酸素が無駄となる。

【０００６】このようなパルプの漂白工程等、オゾンを
使用する設備にオゾンを供給する方法としては、ワンス
・スルー法，ロングループ法，ショートループ法等が実
施又は提案されている。

【０００７】ワンス・スルー法は、オゾン使用設備の前
段にオゾナイザーを、後段にオゾン除去装置を配置した
ものであって、原料ガスとして空気あるいは酸素ガスを
オゾナイザーに導入してオゾンを発生させ、該オゾナイ
ザーから導出したオゾン含有ガスをオゾン使用設備に供
給し、該オゾン使用設備から排出されるガスをオゾン除
去装置で処理し、オゾンを分解して排気するように構成
している。

【０００８】しかし、このワンス・スルー法では、原料
ガスとして空気を用いた場合には高濃度のオゾンを得る
ことができず、また、原料ガスとして酸素ガスを用いた
場合には大量の酸素ガスが無駄に排出されるという問題
があった。

【０００９】また、前記ロングループ法は、上記ワンス
・スルー法と同様に、オゾナイザー，オゾン使用設備，
オゾン除去装置からなる構成を有しているが、このロン
グループ法は、酸素供給手段から供給される酸素ガスを
原料として用いるとともに、オゾン除去装置でオゾンを
分解して排出される酸素ガスの一部をオゾナイザーの入
口部に戻すことにより、前記ワンス・スルー法では排気
されていた酸素ガスを再使用するように構成されてい
る。

【００１０】このロングループ法によれば、ワンス・ス
ルー法では排気されていた酸素を原料ガスの一部として
利用するので、無駄に排気される酸素量を大幅に低減す
ることができるが、オゾン除去装置から排出されるガス
の中には、二酸化炭素や水分をはじめとして、各種炭化
水素類、その他の微量成分が多数含まれているめ、複雑
な精製システムを必要とする問題があった。また、ロン
グループ法で得られるオゾン濃度は、ワンス・スルー法
と同程度のものであり、高濃度のオゾンを得ることはで
きない。

【００１１】一方、ショートループ法は、図２に示すよ
うに、オゾナイザー１とオゾン使用設備２との間に、オ
ゾンを選択的に吸着する吸着剤を使用した吸着分離装置
３を設けたものである。このショートループ法は、酸素
供給設備４から供給される酸素ガスをオゾナイザー１に
導入してオゾンを発生させた後、発生したオゾン含有酸
素ガスを吸着分離装置３に導入してオゾンと酸素とを分
離し、分離したオゾンをオゾン使用設備２に供給し、最
終的にオゾン除去装置５で処理してから排出するととも
に、吸着分離装置３で分離した酸素ガスは、一部を経路
６から他の酸素使用設備に供給し、残部を経路７を介し
てオゾナイザー１の入口部に戻し、原料ガスとして再使
用するように構成している。

【００１２】上記ショートループ法は、酸素ガスを有効
に使用することはできるが、オゾン使用設備２に供給す
るガスのオゾン濃度を高くすることは困難であった。す
なわち、吸着分離装置３で使用する吸着剤は、現状で
は、オゾンを選択的に吸着する吸着剤しかないため、吸
着剤に吸着したオゾンを脱着させてオゾン使用設備２に
供給するため、経路８から空気や窒素ガス等を導入する
必要があった。

【００１３】また、吸着剤がオゾンを選択的に吸着する
ものであるため、通常の吸着分離装置では一定量のオゾ
ンを連続的に送出すことができず、そのために吸着剤を
充填した吸着筒の数を多くして複雑な制御を行ったり、
バッファータンク等の流量平準化のための設備を設ける
必要があった。

【００１４】したがって、これらの従来法では、いずれ
も高濃度のオゾンを得ることができず、また、酸素ガス
を有効に利用するためには、特殊な設備を設置する必要
があるなど、装置コストの面でも問題があった。

【００１５】そこで本発明は、高濃度のオゾンを容易に
得られるとともに、酸素ガスの有効利用も図れ、低コス
トでオゾンを供給することができるオゾン供給装置及び
方法を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明のオゾン供給装置は、オゾナイザー、好ま
しくは酸素オゾナイザーの後段に、オゾンを濃縮する膜
式分離装置を設けたことを特徴とし、さらに、該膜式分
離装置から排出されるガスを前記オゾナイザーの入口部
に戻す経路を設けたことを特徴としている。

【００１７】また、本発明のオゾン供給方法は、酸素供
給手段から供給された酸素をオゾナイザーに導入してオ
ゾンを発生させた後、得られたオゾン含有酸素を膜式分
離装置に導入してオゾンを濃縮し、得られたオゾン濃縮
酸素を供給するとともに、該膜式分離装置から排出され
る回収酸素を前記オゾナイザーの入口部に戻すことを特
徴としている。

【００１８】

【作 用】上記構成によれば、膜式分離装置で濃縮した
高濃度のオゾンをオゾン使用設備に供給することができ
る。膜式分離装置は、適当な圧力でガスを供給すれば、
所望の成分が濃縮したガスを連続的に一定流量で得るこ
とができるので、簡単な設備構成で高濃度のオゾンを一
定流量で供給することができる。

【００１９】また、オゾナイザーとして酸素ガスを原料
ガスとする酸素オゾナイザーを用いることにより、更に
高濃度のオゾンを得ることができるとともに、酸素ガス
のオゾナイザーの入口部への戻し量を適切な量とするこ
とにより、酸素ガスも有効に利用することができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を、図面に示す実施例に基づい
てさらに詳細に説明する。図１は、本発明のオゾン供給
装置の一実施例を示すブロック図であって、酸素ガスを
原料ガスとして用いた例を示している。

【００２１】本実施例装置は、酸素ガスを発生するＰＳ
Ａ等の酸素発生装置１１と、該酸素発生装置１１から供
給される酸素ガスを処理してオゾンを発生させるオゾナ
イザー１２と、該オゾナイザー１２から導出したオゾン
含有酸素を昇圧する圧縮機１３と、オゾン含有酸素中の
オゾンを選択的に透過する分離膜を用いた膜式分離装置
１４と、オゾンによりパルプの漂白を行うオゾン反応塔
等のオゾン使用設備１５と、オゾン使用設備１５から排
出されるガス中のオゾンを分解して除去するオゾン除去
装置１６と、膜式分離装置１４から排出される回収酸素
を前記オゾナイザー１２の入口部に戻す循環経路１７と
を備えている。

【００２２】上記膜式分離装置１４に用いる分離膜は、
オゾナイザー１２から導入されるガス中のオゾン濃度
や、オゾン使用設備１５に供給するガスのオゾン濃度等
に応じて、無機系多孔質膜，高分子系多孔質膜，これら
の複合膜を適宜に選択して使用することができ、例え
ば、特開平４−１６６２０２号公報のオゾン分離方法に
用いられているようなシリコンゴムを主体とする膜を用
いることができる。

【００２３】このようにオゾナイザー１２の後段にオゾ
ンを濃縮する膜式分離装置１４を設けることにより、オ
ゾン使用設備１５に供給するオゾン濃度を２０％程度ま
で容易に高めることができる。

【００２４】例えば、酸素発生装置１１からの酸素ガス
と、前記循環経路１７を経て戻された酸素ガスとを、前
記オゾナイザー１２に導入してオゾン濃度約６〜１４重
量％のオゾン含有酸素ガスを発生させ、これを膜式分離
装置１４に導入してオゾンを濃縮し、オゾン濃度約２０
重量％のオゾン含有酸素ガスとした場合、オゾン１ｋｇ
に同伴する酸素ガスは４ｋｇとなる。

【００２５】ここで、前述のクラフトパルプの中濃度パ
ルプ漂白において必要とするオゾン量を約５ｋｇ／ＡＤ
ｔ−パルプとすると、オゾン使用設備１５に供給される
オゾンに同伴される酸素量は、約２０ｋｇ／ＡＤｔ−パ
ルプとなり、酸素脱リグニン工程等のパルプ製造工程で
使用される酸素量と略同程度となる。

【００２６】すなわち、本発明をパルプ製造工程におけ
るオゾン及び酸素の供給に適用することにより、高濃度
のオゾンをパルプの漂白工程に供給することができると
ともに、オゾン除去装置１６から経路１８を経て脱リグ
ニン工程等に供給する酸素ガスの量を、脱リグニン工程
等で必要な酸素量にすることができる。

【００２７】また、膜式分離装置１４でオゾンを濃縮す
る際に排出される酸素ガスは、循環経路１７を介してオ
ゾナイザー１２の入口部に戻され、オゾン発生原料とし
て用いられるので、酸素ガスの無駄も発生しない。な
お、循環経路１７を戻る回収酸素中のオゾンを除去する
場合は、該循環経路１７にオゾンを分解するオゾン除去
手段１９を設けたり、オゾンや他の不純物成分を吸着す
る吸着器２０を設けることにより、オゾナイザー１２に
オゾンや不純物成分が導入されたり、循環系統内に不純
物成分が蓄積することを防止できる。

【００２８】また、本実施例では、膜式分離装置１４の
前段に圧縮機１３を設けてオゾン含有酸素ガスを昇圧し
ているが、酸素発生装置１１から供給される酸素ガスが
十分な圧力を有している場合には、この圧縮機１３を省
略することができる。さらに、酸素ガスの需要量が多い
場合には、膜式分離装置１４から排出される酸素ガスの
一部又は全部を使用先に供給することができる。

【００２９】本実施例は、特にパルプの製造工程に適し
た構成、すなわち、酸素ガスを原料とした酸素オゾナイ
ザーにより高濃度オゾンを供給し、かつ、循環経路によ
り酸素ガスを回収して再使用する構成を有しているが、
単に高濃度オゾンを供給すればよい場合は、オゾナイザ
ーの後段に膜式分離装置を設けるだけでも十分な効果が
得られる。すなわち、空気を原料ガスとして用いた場合
でも、酸素ガスを原料ガスとした場合と同程度のオゾン
濃度のガスを得ることができ、しかも、膜式分離装置で
の分離に必要な圧力を付与するだけでよいため、簡単な
装置構成で実施することができ、低コストで高濃度のオ
ゾンを供給することができる。

【００３０】また、上記膜式分離装置から排出される酸
素を多く含んだガスをオゾナイザーの入口部に戻すこと
により、オゾナイザーに導入する原料ガスの酸素濃度を
高くすることができ、オゾナイザーで発生するオゾン量
を高めることができる。

【００３１】したがって、オゾンを使用する各種設備、
例えば浄水施設のオゾン処理槽等に本発明を適用した場
合も、処理コストの低減や処理槽の小型化等が図れる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、オゾナ
イザーの後段に膜式分離装置を設けてオゾンを濃縮する
ようにしたので、従来に比べて高濃度のオゾンを低コス
トで供給することができる。また、膜式分離装置から排
出されるガスをオゾナイザーの入口部に戻して再使用す
ることにより、オゾナイザーに導入する原料ガス中の酸
素濃度を高めることができ、オゾナイザーでのオゾン発
生濃度を高めることができる。

【００３３】さらに、酸素ガスを原料ガスとして用いる
ことにより、供給するガス中のオゾン濃度をより高める
ことができるとともに、オゾンに同伴される酸素量を他
の工程で使用する酸素量に合わせることができる。特
に、膜式分離装置から排出される酸素ガスをオゾナイザ
ーの入口部に戻すことにより、酸素供給手段から供給す
る酸素量を低減でき、酸素供給手段の小型化や低コスト
化を図ることができる。

【００３４】しかも、膜式分離装置は、該膜式分離装置
に導入するガスの圧力を高めるだけで使用することがで
きるので、付帯設備も圧縮機を必要に応じて設けるだけ
でよく、設備コストも低廉である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】 従来のオゾン供給装置の一例を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１１…酸素発生装置、１２…オゾナイザー、１３…圧縮
機、１４…膜式分離装置、１５…オゾン使用設備、１６
…オゾン除去装置、１７…循環経路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オゾナイザーの後段に、オゾンを濃縮す
   る膜式分離装置を設けたことを特徴とするオゾン供給装
   置。
2. 【請求項２】 オゾナイザーの後段に、オゾンを濃縮す
   る膜式分離装置を設けるとともに、該膜式分離装置から
   排出されるガスを前記オゾナイザーの入口部に戻す経路
   を設けたことを特徴とする請求項１記載のオゾン供給装
   置。
3. 【請求項３】 前記オゾナイザーは、酸素オゾナイザー
   であることを特徴とする請求項１又は２記載のオゾン供
   給装置。
4. 【請求項４】 酸素供給手段から供給された酸素をオゾ
   ナイザーに導入してオゾンを発生させた後、得られたオ
   ゾン含有酸素を膜式分離装置に導入してオゾンを濃縮
   し、得られたオゾン濃縮酸素を供給するとともに、該膜
   式分離装置から排出される回収酸素を前記オゾナイザー
   の入口部に戻すことを特徴とするオゾン供給方法。