JPH07289843A - 排ガス浄化方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排ガス中の臭気成分や有害成分を低減・除去
する、小型で運用性に優れた排ガス浄化方法および装置
を提供する。 【構成】 有害成分含有排ガス１を吸気ファン２により
複数個の吸着槽４、５に送給し、槽内に充填された活性
炭、ゼオライトなどの吸着剤により排ガス中の有害成分
を吸着・除去し、浄化ガス６を排出する排ガス浄化装置
において、吸着量が飽和近くに達し、吸着性能が劣化し
た吸着槽、例えば５について、入口、出口切り替えダン
パ３、７を再生側に切り替え、遮断弁８、１３を開弁し
て循環ポンプ１０を介して再生用加熱ガスを反応管１
１、弁１３、吸着槽５、弁８の順に循環させ、槽５内の
吸着剤から有害物質を熱熱ガス中に離脱させ、これを燃
焼触媒を充填した反応管１１に加熱ガスおよび燃焼空気
１５とともに送って燃焼し、無害化する。反応管１１か
ら出た燃焼ガスは再び吸着槽５に送られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、食品、塗装、印刷等の
工場、養豚場、下水処理施設などから発生する排ガスを
処理し、排ガス中の臭気成分や有害成分を低減または除
去するための排ガス浄化方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】生活環境の保全の点から中小規模の工
場、下水処理場などから発生する臭気成分や有害成分を
含む排ガスが問題となっており、その法的規制も年々強
化されている。これらの排ガスを無害化するため、吸着
剤層に排ガスを通過させ臭気成分を吸着、除去する装置
が用いられる場合が多い。

【０００３】この装置は、（ａ）吸着剤の種類、使用条
件を適正化することで、広範囲の運用条件に対応でき
る、（ｂ）設備費および運転費が他の方法の装置に較べ
安価である、および（ｃ）運転中の保守がほとんど不要
であるといった利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、長期にわたり
使用すると吸着剤が平衡吸着量に達し吸着性能を失うの
で、吸着剤の交換および再生が必要となる。また排ガス
処理装置の設置に利用できる空間が限られている場合が
多いので装置の小型化が望ましいが、その場合、吸着剤
層の層高が硬くなり圧力損失が多くなるので、送風機が
大型化する。また吸着剤の総量を少なくすると交換周期
が短くなり、運用性が悪くなるという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、上記課題を解決し、小型
で運用性に優れた排ガス浄化方法および装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願で特許請求される発明は以下のとおりである。 （１）吸着剤を充填した吸着槽内に有害物質を含有する
排ガスを供給して吸着槽内の吸着剤により前記有害物質
を吸着除去する工程と、吸着性能の低下した吸着槽を前
記吸着工程から外し、加熱再生ガスを循環通過させて槽
内の吸着剤を再生する工程とを備えた排ガス浄化方法に
おいて、吸着槽内の吸着剤の再生工程時に吸着剤から加
熱再生ガス中に脱離した有害物質を燃焼用空気とともに
触媒燃焼反応器に導き、燃焼させて無害化するととも
に、前記再生する吸着槽内の温度が所定値になるように
前記燃焼用空気量を調整する工程を有することを特徴と
する排ガス浄化方法。

【０００７】（２）排ガス中の有害物質を吸着する吸着
剤を充填した複数個の吸着槽と、有害物質を含有する排
ガスを上記吸着槽に送入して槽内の吸着剤により有害物
質を吸着除去した後、浄化排ガスを排出する送排気装置
とを設けた排ガス処理装置において、前記吸着槽のうち
有害物質を吸着して浄化性能の低下した吸着槽に対し、
加熱再生ガスを循環通過させて吸着剤から有害物質を脱
離させる再生回路と、該再生回路に設けられ、脱離した
有害物質を燃焼させる触媒燃焼反応器とを備えたことを
特徴とする排ガス処理装置。

【０００８】

【作用】吸着剤が平衡吸着に達し排ガスの浄化性能が低
下した場合、吸着剤の耐熱温度以下の高温ガスで処理す
れば吸着した有害物質が脱離し、吸着性能は回復する。
脱離した有害物質は触媒燃焼装置において触媒の酸化作
用で燃焼除去され、燃焼で発生した高温ガスは吸着剤の
再生に用いられる。燃焼の際、燃焼用空気の量を調節す
ることにより再生に用いる高温ガスの酸素濃度が制御で
き、加熱再生時の吸着剤の酸化劣化を防止できる。

【０００９】

【実施例】次に、本発明を具体的実施例により説明す
る。 実施例１ 図１に本発明の排ガス処理装置の概要を示す。処理する
排ガス１は吸気ファン２で加圧され、入口切換えダンパ
３を経て吸着槽４または吸着槽５に流れる。

【００１０】吸着槽は両者とも図２に示す構造であり、
ステンレス製多孔板２２でできた外径２２cm、内径１７
cm、長さ１００cmの二重円筒の間に活性炭層２３が８kg
挟まれている。排ガス１は二重円筒の中心部から、層厚
が２．５cmの活性炭層２３を通過した後、円筒部の外周
を流れ吸着槽４の外へ排出される。排ガス１が活性炭層
２３を通過する際に排ガス１に含まれる有害成分は活性
炭層２３に吸着され、排ガスの浄化が行われる。浄化さ
れた排ガス６は出口切換えダンパ７を経て外気に放出さ
れる。

【００１１】排ガス１の浄化処理は、入口切換えダンパ
３および出口切換えダンパ７の操作により任意の吸着槽
で行える。活性炭層２３の浄化能力が低下した吸着槽は
以下の方法で吸着剤の再生を行う。吸着槽４で排ガス１
の浄化を行いながら、吸着槽５を再生する場合について
説明する。

【００１２】図１に示すように入口切換えダンパ３およ
び出口切換えダンパ７を操作し、排ガス１を吸着槽４に
流す。吸着槽５の出口に接続されている遮断弁８を開
き、循環ポンプ１０を作動させて槽内のガスを、触媒が
充填された反応管１１に３５Ｌ／ｍｉｎの流量で送り込
む。反応管１１に充填された触媒層の入口温度は、小型
電気炉１２により３５０℃に保持されている。吸着槽５
から出てきた有害物質を含有したガスは、反応管１１の
触媒層を通過するときに酸化燃焼する。反応管１１を通
過したガスは有害物質を含まず、約２００℃に昇温され
る。

【００１３】燃焼条件が広く、燃焼温度が低い触媒燃焼
方式を有害物質の燃焼除去に用いるので、酸素濃度が低
く、比較的低温の排ガスが得られ、吸着剤の加熱再生に
直接排ガスを利用できる。また燃焼装置も小型で制御が
容易である。遮断弁１３を開き、温度が上昇した槽内ガ
スを吸着槽５に戻して活性炭層を２００℃まで加熱す
る。温度が上昇すると活性炭層２３に吸着していた有害
物質が脱離し、活性炭層２３の吸着能は回復する。脱離
した有害物質は槽内ガスとともに再度遮断弁８、循環ポ
ンプ１０を経て反応管１１に戻り除去される。このよう
に吸着槽５と反応管１１の間でガス中に有害物質がなく
なるまで循環させる。

【００１４】脱離した有害物質を燃焼するのに必要な空
気１５は、燃焼用空気ポンプ１６から供給され、その流
量は流量調整弁１７で制御される。この流量を適度に調
整して吸着槽５へ戻る循環ガスの酸素濃度を３％以下に
し、吸着剤自体の酸化や吸着剤上での有害物質の酸化発
熱による吸着剤の劣化を防止する。また活性炭層２３の
温度が上昇し始めると有害物質の脱離が活発になり、燃
焼時の発熱量が増加するのでさらに活性炭層２３の温度
を上昇させる傾向が強くなる。このため活性炭層２３の
温度が２００℃を超して劣化しないようにするために、
活性炭層２３が過熱されそうな場合は、流量調整弁１７
を調整して燃焼用空気の量を減少させ、燃焼を抑制す
る。

【００１５】再生作業の開始時の吸着槽、燃焼触媒装置
および配管系の予熱は電気炉１２だけでは能力不足なの
で、循環ガスにプロパンガス１８を加え発熱量を増加さ
せる。プロパンガス１８の混入量は、反応管１１に流入
するガス量の２ｖｏｌ％以下に流量調整弁１９で制御
し、爆発限界以下で予熱を行う。活性炭層２３の温度が
１５０℃を超すと有害物質の脱離が活発になり、燃焼時
の発熱量は増加するのでプロパンガス１８の混入を停止
する。

【００１６】上記の循環系を流れるガスの容積は、燃焼
による排ガスの増加、プロパンガス１８や燃焼用空気１
５の流入およびガスの熱膨脹で増加するので、系の圧力
を大気圧に保つため、反応管１１の出口側に圧力逃し弁
２０を設けて浄化された循環ガスの一部２１を外気に放
出する。再生処理が終了したら電気炉１２の加熱を停止
し、吸着槽５の活性炭層を室温まで冷却する。室温まで
温度が下がったら遮断弁８と遮断弁１３を閉じ、循環ポ
ンプ１０と燃焼用空気ポンプ１６を停止する。

【００１７】使用中の吸着槽４の吸着能が低下したら入
口切換えダンパ３および出口切換えダンパ７を操作し、
排ガス１を吸着槽５に流して浄化処理を行う。吸着槽４
は吸着槽５と同じ要領で再生処理を行う。燃焼用触媒
は、流路断面が直径５０mmで、流路方向の長さが５０mm
であり、１平方インチ当たり２００個のセルを有するコ
ーディエライトハニカムに、活性アルミナを約８０ｇ／
Ｌの量ウォッシュコートし、パラジウム（Ｐｄ）を１．
５ｇ／Ｌ担持して５５０℃で焼成したものである。また
活性炭は＃４から＃６の間の粒度に造粒した中性ガス用
のものである。

【００１８】ただし、本発明において、処理する排ガス
の流量、吸着剤の種類と量、吸着槽の数と構造、装置内
でのガスの流れを切換える方法、助燃ガスの種類とその
注入の有無、助燃ガスの注入方法と条件、燃焼触媒の加
熱方法と条件、燃焼触媒の量、形状および種類、再処理
条件および再生処理時に発生する排ガスの排出方法など
は、上記のものに限定されるものではない。これらの条
件は処理を行う排ガスの処理条件、装置の大きさおよび
運用条件によって適正なものが選ばれるべきものであ
る。

【００１９】比較例１ 図３は塩基性ガス除去用活性炭２３を充填した吸着槽４
と吸気ファン２からなる従来型の排ガス処理装置であ
る。活性炭の吸着槽の形状は図３に示すように二重円筒
型で、長さは１ｍ、外径は０．５ｍ、内径は０．３５ｍ
である。外径と内径の間に活性炭が４０kg充填されてい
る。吸気ファンは実施例１と同じ仕様のものを使用して
いる。吸気ファンで加圧された排気ガスは２０ｍ³ ／ｍ
ｉｎの流量で活性炭層の内側から外側へ流れ、排気ガス
中の有害成分が吸着されて浄化される。活性炭の吸着能
力が低下した場合は装置を停止して、活性炭の交換再生
を行う。

【００２０】比較試験１ 有害物質にトリメチルアミンを選び試験運転を行った。
５０ｐｐｍのトリメチルアミンを含む２５℃の空気を用
い、２０ｍ³ ／ｍｉｎの流量で実施例１と比較例１の排
ガス処理装置に流した。下水処理場のような臭気の激し
い条件でトリメチルアミンの濃度は０．０５ｐｐｍ前後
であり、試験では加速試験とするため通常の１０００倍
の濃度で実施した。

【００２１】このとき比較例１の装置は運転時間が２９
時間の時点で活性炭の交換が必要となった。実施例１の
装置は２つの吸着槽を３．５時間ごとに切換えて、連続
して１４６時間運転した後、活性炭の交換が必要となっ
た。この結果をもとに、比較例１の装置を実施例１の装
置と同じ時間運転した場合のランニングコストを表１に
比較して示した。実施例１の装置は１４６時間運転後、
活性炭を交換した時点の費用であり、比較例１の装置の
場合は、活性炭の交換作業に要する人件費を含む。

【００２２】

【表１】 ※ 各項目の値は、比較例１の値を１としてその比を示
した。

【００２３】表１において、実施例１のランニングコス
トは比較例１の約１／４であることがわかる。また比較
例１の装置を１４６時間運転した場合、約５回の活性炭
の交換再生が必要となり、その間装置を停止しなければ
ならないが、実施例１の装置は連続で運転できる利点が
ある。

【００２４】実施例２ 吸着剤を活性炭からゼオライトに交換した以外は実施例
１と同様の装置とした。使用したゼオライトはφ１．５
mmの柱状モリデナイトであり、充填量は１０kgである。 比較例２ 比較例１の装置の吸着剤を活性炭から実施例２と同じ仕
様のゼオライトに交換した装置とした。充填量は５０kg
である。

【００２５】比較試験２ 活性炭に較べゼオライト粒の径が小さく吸着剤層の圧力
損失が大きいため、１０ｍ³ ／ｍｉｎの流量で試験を行
った。被処理ガスとして１００ｐｐｍのトリメチルアミ
ンを含む２５℃の空気を用いた。このとき比較例２の装
置は運転時間が４５時間の時点でゼオライトの交換、再
生が必要となった。実施例２の装置は２つの吸着槽を
８．５時間ごとに切換えて、連続して１６０時間運転し
た。ただし実施例２のゼオライト再生温度は３００℃で
運転した。

【００２６】この結果をもとに、同じ１６０時間運転し
た場合の実施例２と比較例２の装置のランニングコスト
を表２に比較して示した。

【００２７】

【表２】 ※ 各項目の値は、比較例２の値を１としてその比を示
した。

【００２８】表２において、実施例２のランニングコス
トは比較例２の約１／３であった。但し、実施例２の装
置は１６０時間運転後でもほとんど性能の低下は認めら
れなかったので、運転時間を延長すればさらにランニン
グコストの差は大きくなる。比較例２の装置を１６０時
間運転した場合、約４回のゼオライトの交換、再生が必
要となるが、活性炭の場合に較べ再生のコストが高くな
る問題がある。交換に要する人件費の問題やその間の装
置の停止は比較試験１と同様である。

【００２９】ゼオライトは適正な条件で使用すれば活性
炭以上の性能を示し、特に吸着する物質が低濃度の場合
でも吸着性が高いという特異的な性質を有するので、排
ガスの脱臭に適している。また試験結果からわかるよう
に耐酸化性、耐熱性が活性炭に較べて勝るため、再生使
用に適している。しかしゼオライトは価格が高く、上述
したように再生コストの問題があるため、手軽に利用で
きない。

【００３０】本発明の排ガス処理装置の場合、装置自体
に吸着剤の再生能力があり、吸着剤の使用量も低減でき
るので、ゼオライトや繊維状活性炭などのように高性能
だが価格が高い吸着剤の利用に適している。

【００３１】

【発明の効果】本発明の排ガス処理装置を使用すれば、
排ガスの浄化と吸着剤の再生を連続的に行えるので、性
能低下を生じた吸着剤の交換、再生の手間を低減でき
る。また吸着剤の使用量を排ガス処理量に対して少なく
することができるので、高性能だが高価な吸着剤を使用
することが経済的に可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る排ガス処理装置の概要
図。

【図２】本発明の実施例の吸着剤層の構造図。

【図３】比較例の排ガス処理装置の概要図。

【符号の説明】

１…排ガス、２…吸気ファン、３…入口切換えダンパ、
４、５…吸着槽、６…浄化ガス、７…出口切換えダン
パ、８、９…遮断弁、１０…循環ポンプ、１１…反応
管、１２…小型電気炉、１３、１４…遮断弁、１５…燃
焼用空気、１６…空気ポンプ、１７…流量調整弁、１８
…プロパンガス、１９…流量調整弁、２０…圧力逃し
弁、２１…浄化ガス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 53/86 ＺＡＢ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢ Ｇ ＺＡＢ Ｚ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着剤を充填した吸着槽内に有害物質を
   含有する排ガスを供給して吸着槽内の吸着剤により前記
   有害物質を吸着除去する工程と、吸着性能の低下した吸
   着槽を前記吸着工程から外し、加熱再生ガスを循環通過
   させて槽内の吸着剤を再生する工程とを備えた排ガス浄
   化方法において、吸着槽内の吸着剤の再生工程時に吸着
   剤から加熱再生ガス中に脱離した有害物質を燃焼用空気
   とともに触媒燃焼反応器に導き、燃焼させて無害化する
   とともに、前記再生する吸着槽内の温度が所定値になる
   ように前記燃焼用空気量を調整する工程を有することを
   特徴とする排ガス浄化方法。
2. 【請求項２】 排ガス中の有害物質を吸着する吸着剤を
   充填した複数個の吸着槽と、有害物質を含有する排ガス
   を上記吸着槽に送入して槽内の吸着剤により有害物質を
   吸着除去した後、浄化排ガスを排出する送排気装置とを
   設けた排ガス処理装置において、前記吸着槽のうち有害
   物質を吸着して浄化性能の低下した吸着槽に対し、加熱
   再生ガスを循環通過させて吸着剤から有害物質を脱離さ
   せる再生回路と、該再生回路に設けられ、脱離した有害
   物質を燃焼させる触媒燃焼反応器とを備えたことを特徴
   とする排ガス処理装置。