JPH08323137A - 吸脱着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有害成分を含有するガスから有害成分を効率
的に吸脱着する。 【構成】 ガス中の有害成分を吸着シートで吸着する吸
着部と、吸着した有害成分を脱着する脱着部から本質的
に構成される吸脱着装置であって、該吸着部の両端に一
対の脱着部を設け、該脱着部の各々に該吸着シートの巻
き取り手段を設けた吸脱着装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス吸着シートを
用いる吸脱着装置に関する。さらに詳しくは、ガス中の
有害成分を吸着シートで吸着する吸着部と、吸着した有
害成分を脱着する脱着部から本質的に構成される吸脱着
装置であって、該脱着部の両端に一対の脱着部を設け、
該脱着部の各々に該吸着シートの巻き取り手段を備えた
吸脱着装置に関する。本発明の吸脱着装置は、例えば、
化学工場などで発生する有機溶剤などを含有するガスか
ら有臭・有害物質を除去するのに主に使用される。

【０００２】

【従来の技術】従来、化学工場などから排出される有機
溶剤などを含有するガスを浄化するために、活性炭を吸
着材とするガス処理装置が用いられている。活性炭の吸
着能力を維持するためには、高温ガス又はスチームによ
って再生操作を行うことが必要であり、被処理ガスを連
続的に処理するために、複数の吸着装置を用いて交互に
切り替え使用されている。

【０００３】例えば、活性炭繊維を用いる従来の吸着装
置においては、活性炭繊維を芯材の周囲に５０〜１５０
ｍｍの厚さに積層して中空円筒状吸着素子とし、該素子
を複数の吸着装置に多数立設し、一方の吸着装置の吸着
素子の外面から被処理ガスを通流して吸着操作を行い、
他方の吸着装置の吸着素子の内面からスチームを通流し
て脱着操作を行い、これを交互に行うことにより連続的
にガス処理が行われている。この場合には、広大な面積
を有する活性炭繊維を円筒状に構成することにより、ガ
ス流通面積を制限してかつ内面に至るにつれて一層狭小
な面積にガスを通流するため、極めて大きな圧損失が発
生してエネルギー損失が甚だしい。

【０００４】一方、脱着操作においては、スチームを多
数の吸着素子に均等に分配通流することが必要である
が、これは必ずしも容易なことではない。立設された吸
着素子は、特に素子の下部に水分を含みやすく、この部
分は吸着容量が低下すると共に通気抵抗が増大する。こ
のように、吸着素子内あるいは吸着素子間に不均一な通
気抵抗分布が生じると、スチームはもとより被処理ガス
の均等な流通が阻害され、吸脱着効率が低下する。これ
は、通常、所要活性炭量の決定に大きな安全係数を取ら
ざるを得ない一因になっている。特公昭６４ー１１３２
６号公報明細書には、これを改善するために、吸着素子
の下部からスチームを供給し、吸着素子の下部に水分が
過度に含まれるのを防止する方法が提案されている。

【０００５】また、脱着操作終了時には吸着装置内の大
きな空間にはスチームが充満されており、吸着操作に切
り替わった直後に処理ガスと共に大気放出され、多量の
白煙を生じるという問題がある。このような問題を内包
している上に、一般に化学工場などから排出されるガス
の流量は大きいため、流路切り替え用の配管設備が過大
となり、しかも複数の吸着装置を必要とし、さらには活
性炭の使用量が増大し、設備コストが高くかつ広い設置
スペースが必要であるため経済的でなく、普及が妨げら
れていた。

【０００６】これを改良するものとして、活性炭繊維又
は粉末活性炭を含有する紙シートの平板及び波板を交互
に積層してハニカム構造の円筒状吸着体を構成し、該吸
着体を円筒軸を中心として連続的に回転しながら被処理
ガスを通流して吸着操作を行い、同時に被処理ガス流路
とガスシール機構によって遮断された状態で、再生用ガ
スが常に吸着体の所定の割合部分を流通して連続的に再
生操作を行うように構成した吸脱着装置が提案されてい
る。

【０００７】例えば、実開昭５５ー３５９９８号公報明
細書には、ケーシング内の空間を、被処理ガス通過域と
脱着用高温ガス通過域とに区画し、該空間に位置せしめ
た円筒状ハニカム吸着体を回転し、連続的に吸脱着を行
う装置が開示され、また実開昭５７ー１９９０２９号公
報明細書には、ガス通過方向が上記吸着体の回転半径方
向になるように構成した、より大量のガス処理が可能な
装置が提案されている。

【０００８】さらに、連続的に吸脱着を行う別の装置も
提案されており、例えば、特開昭５０ー３５０６７号公
報明細書及び特開昭５５ー６４８２４号公報明細書に
は、ガス吸着材のシート状物から無端シートを構成し、
該シートが吸着ゾーン及び脱着ゾーンに順回移動して連
続的に吸脱着を行うよう構成した装置が提案されてい
る。また、特公昭６１ー５８２１２号公報明細書には、
吸着材カートリッジが無端ベルトにより吸着ゾーン及び
脱着ゾーンに順回移動し、連続的に吸脱着を行うよう構
成した装置が提案されている。また、特公昭５３ー９５
８７号公報明細書には、シ−ト状物を一方のロ−ルから
他方の通気性表面を有する中空ロ−ルに巻き取る間にガ
ス吸着を行い、次いで該中空ロ−ルに積層されたシ−ト
状物に加熱気流を通流して脱着を行う方法が提案されて
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】これらの改良された吸
脱着装置は、従来の複数切り替え方式の吸脱着装置に比
較して、活性炭使用量、設置スペース、設備コストなど
の節減が期待できて、排ガス処理装置の普及にある程度
寄与できるものと考えられる。しかしながら、前者の例
においては、吸着体の特殊性のために再生効率が良いス
チーム再生ができず、高温空気により再生を行い、低濃
度大風量の被処理ガスに適用して濃縮ガスを得る目的に
主に使用されている。濃縮ガスの処理のために、触媒燃
焼装置又は別の吸脱着装置が必要である。従って、適用
範囲が限られていて万能な吸脱着装置とは云えない。

【００１０】一方、後者の例のうち、無端シ−ト又は無
端ベルトを用いる装置においては、順回移動のために十
分な強度を有する吸着シートの製作が困難であり、移動
中の該吸着シートの伸縮調整などに難点があり、その上
必ずしも簡素な装置構成にできない問題がある。また、
シ−ト状物を中空ロ−ルに巻き取る方法は、一方のロ−
ルから他方の中空ロ−ルに巻き取る間に吸着し、次いで
中空ロ−ルに巻き取られた状態で脱着し、元のロ−ルに
巻き戻す操作を間欠的に行うものである。従って、吸着
シ−トの長さは、脱着操作の手間がそれほど煩わしくな
いだけ十分の長さを有している必要があり、多量の吸着
材を必要とする。しかも、該方法は、具体的には大型ダ
クトに吸着シ−トを挿入する形態で間欠的に吸脱着を行
うものであるため、運用対象が狭い範囲に限定されるこ
とになる。排ガス処理装置を普及させるためには、従来
の複数切り替え方式の吸脱着装置に代わる合理的な連続
式吸脱着装置が望まれているのが現状である。従って、
本発明の目的は、少量の吸着材の使用で済み、圧損失が
小さく、装置構成が簡単でかつコンパクトな経済的に有
利な吸脱着装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく鋭意検討を重ね本発明に至った。即ち、本発
明は、ガス中の有害成分を吸着シートで吸着する吸着部
と、吸着した有害成分を脱着する脱着部から本質的に構
成される吸脱着装置であって、該吸着部の両端に一対の
脱着部を設け、該脱着部の各々に該吸着シートの巻き取
り手段を設けたことを特徴とする吸脱着装置である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の吸脱着装置の一例につい
て図面に基づき具体的に説明するが、本発明はこれに限
定されるものではない。図１は本発明の吸脱着装置の斜
視透視図であり、図２は側面断面図である。図３は別の
実施例の概念図である。

【００１３】１は吸着部の被処理ガス室であり、被処理
ガス入口２から矢印の方向へ被処理ガスが導入される。
３は吸着シートであり、このような吸着シートとして
は、活性炭繊維シート状物、活性炭繊維含有複合体シー
ト状物、粉末活性炭を平均粒径１０〜８０μｍ程度の微
粒子に粉砕した活性炭微粒子を含有する複合体シート状
物、同様なゼオライト微粒子含有複合体シート状物の一
種又はこれらの複数種を組み合わせたものが用いられ
る。４は処理ガス室であり、処理済みのガスは処理ガス
出口５から矢印の方向へ排出される。６は脱着部の再生
室であり、被処理ガス室１と吸着シート３が走行するス
リット１６の間隙を除き仕切板で隔離されており、また
処理ガス室４とも同様に仕切板で隔離されている。

【００１４】吸着シートとして用いられる活性炭繊維
は、アクリロニトリル、レーヨン、石油ピッチ、フェノ
ール系原料繊維などを既知の方法によって処理して得ら
れるものをクロス状又はフェルト状などに加工して用い
られるが、フェノール系原料繊維からのものが吸着シー
トとしての強度が高く本発明に好適である。活性炭繊維
は、一般に細孔分布が極めてシャープであり、外表面に
直接ミクロポアが発達している。しかも、繊維の直径は
８〜１０μｍであり、粉末活性炭粒径の１／５〜１／１
０に相当する。そのため、極めて大きな表面積と速い吸
脱着速度特性をもっている。従って、２〜３０ｍｍの薄
い層高に０．１〜１ｍ／ｓｅｃの速度で被処理ガスを通
流しても十分に吸着処理が可能であり、しかも、短時間
で脱着処理を行うことができる。活性炭繊維はこのよう
な性質を有するため、本来は、上記のハニカム構造体に
するか単純なシート状で使用するのに適している。一
方、粉末活性炭を微粉砕して得られる活性炭微粒子を含
有する複合体からなるシート状物などは、活性炭繊維シ
ートと同様な吸脱着速度特性を有しており、好適に使用
することができる。

【００１５】吸着シート３は、巻き取り、走行および風
圧などに耐えるように補強材によって補強されることが
好ましい。例えば、フェルト状に加工した吸着シートの
横端及び中間部分の両面に短冊状の通気性のポリエステ
ル、アラミド繊維などの補強繊維クロスを活性炭繊維層
と一体的に固着してもよい。吸着シートは、スリット１
６を介して脱着部に設けられた巻き取り手段により巻き
取られる。被処理ガスが脱着部へ漏洩するのを防ぐた
め、スリット１６の間隙はできるだけ狭い方がよく、例
えば、ゴムなどのシール材９を用いてガスシールをする
と共に、処理ガス室側底部曲面板に吸着シートを押圧し
て巻き取るように構成してもよい。

【００１６】吸着部の吸着シートは、実施例のように傾
斜して配置する他に、鉛直又は水平方向に配置してもよ
く、これらを組み合わせて配置構成してもよい。吸着シ
ートは、側面ガイド板付き通気性プレート１７、押さえ
ローラー７、頂部支持ローラー８などに支持又は規制さ
れて走行し、風圧に耐えかつ過度な張力が懸かることが
防止される。前述の無端シートを順回移動させる場合に
比較して、シートの伸縮調整などに煩わされることがな
く、過度な張力を懸けずに吸着シートの走行を行うこと
ができる。通気性プレートの代わりに支持ローラー（図
示省略）を風圧に抗して適宜配置する形式であってもよ
い。

【００１７】吸着シートの巻き取り手段は、一端が閉止
して駆動装置１０に連なり、他端がロータリーシール
（図示省略）を介して再生用ガス供給ラインに連通する
再生用ガス入口１１に連なる中空円筒状巻き取り支持体
１２からなっている。駆動装置１０は、駆動チェーン１
３により巻き取り支持体１２に連結される。巻き取り支
持体は、例えば、両端円板間に円板内の同一円周上に複
数の丸棒を渡した構成とし、吸着シートの端部と接合さ
れる。

【００１８】巻き取り手段は一対で構成し、吸着シート
が両方向へ交互に走行可能にする。いずれの巻き取り手
段も駆動装置に連結され、一方が巻き取り中は他方は駆
動が解除されかつ余剰回転を抑制されて回転可能に構成
される。再生用ガスは、巻き取り中に連続的に巻き取り
支持体中空部へ供給され、内部から支持体上に積層され
る吸着シートを流通して吸着物を脱着し、脱着ガス出口
１４から系外へ排出される。巻き取り支持体周囲に囲い
カバーを設け、脱着ガス出口との間に導配管をして脱着
ガスを導き系外へ排出してもよい。

【００１９】再生用ガスは、吸着シートの巻き取り中の
他に、繰り出し中又は停止中に供給してもよい。一対の
巻き取り支持体に常時再生用ガスを通流して十分に再生
操作を施すことも可能である。本発明においては、従来
の複数切り替え方式の吸脱着装置のように装置全体が温
度変化を繰り返す場合に比較して、再生時における昇温
すべき装置の熱容量が極めて小さくて済み、かつ経時的
に一定している特徴を持っている。このため、再生用ガ
スとしてスチ−ムを用いる場合は、スチーム量の低減な
いしは過熱度の低下が可能になる上に、巻き取り支持体
上に積層される吸着材内に不均一に水分が含有されるこ
ともなく、前述の白煙の問題も生じない。

【００２０】吸着シートは、全長を吸着部の被処理ガス
流路断面相当長の２倍以上とするのが好ましく、吸着部
にある部分の残部がいずれかの巻き取り支持体１２に巻
き取られており、吸着部の部分で吸着を行うと共に一方
の脱着部に巻き取られている部分に再生用ガスを通流し
て脱着を行う。

【００２１】再生用ガスとして、スチーム、高温の空気
又は不活性ガスが用いられる。通常は、いずれも摂氏１
３０〜１５０度程度の温度のガスが用いられる。再生用
ガスとしてスチームを用いる場合は、脱着ガスを凝縮し
て蒸留などの公知の手段によって溶剤などを回収するこ
とができる。未凝縮ガスはブロワーによって昇圧して被
処理ガス供給部へ返送してもよい。または、再生用ガス
として高温の空気又は不活性ガスを用いる場合は、被処
理ガスより少量のガスが用いられ、濃縮ガスを得ること
ができて経済的に触媒燃焼などによる別途処理を行うこ
とができる。

【００２２】脱着直後の吸着シートは高温であるが、高
温の吸着シートを再度吸着部へ繰り出すと該吸着シート
は被処理ガスの流通により速やかに冷却されるので、本
来の吸着性能を発揮できる。しかし、一般に活性炭は高
温において吸着能力が低下するので、この冷却部分の吸
着効率は他の部分に比較して低下する。従って、処理ガ
ス中の有害物質の残留量を特に低減する場合は、冷却部
分を流通する被処理ガスを区分する画室を処理ガス室内
に設け、該画室からブロワーへ流通ガスを導き、昇圧し
て被処理ガス室へ戻すようにするとよい。

【００２３】本発明の装置は、複数並列又は直列に設置
して使用してもよい。この場合は、駆動装置その他の部
品の共通化も可能である。または、一箇の装置内に並列
又は直列に複数のユニットを設けることもできる。図３
はこのようなユニットを２個直列に構成した例であり、
両者の走行方向を互い違いにすると吸着効率を高めるこ
とができる。図３において１５はガイドである。

【００２４】本発明の装置において、吸着部にガス吸入
ファン、ガスフィルターなどを、脱着部にスチーム凝縮
器などを装着して使用できることは勿論である。即ち、
本発明の吸脱着装置において、吸着部ガス入口部にガス
フィルタ−、吸着部ガス出口部にガス吸入ファン、吸着
シ−トの巻き取り手段に接続する脱着用スチ−ム受け入
れノズル、脱着部に連通し、冷却水及び凝縮液受け渡し
ノズルを備えたスチ−ム凝縮器、吸着シートの巻き取り
駆動装置、吸脱着操作用配線並びに制御盤を設け、一体
の装置として使用するものである。該装置は、外部のユ
−テイリテイ及び凝縮液ラインを接続するだけで簡便に
使用することができるため、作業室内などに設置して室
内空気の浄化の目的に利用できる。

【００２５】上記装置の一例について図４に基づき説明
するが、該装置はこれに限定されるものではない。該装
置は、前記被処理ガス室にガスフィルタ−１８、前記処
理ガス室にガス吸入ファン１９を設け、さらにスチ−ム
凝縮器２０、制御盤２１、配管接続用ボックス２２、キ
ャスタ−２３を付設して一体に構成される。前記した一
対の巻き取り支持体に連なる再生用ガス入口と上記配管
接続用ボックスとの間に自動弁を有したスチ−ム配管が
接続され、上記スチ−ム凝縮器には、前記脱着部の脱着
ガス出口との連通配管及び上記配管接続ボックスとの間
の冷却水及び凝縮液配管が接続される。また、上記制御
盤と上記自動弁及び前記駆動装置間には吸脱着操作用配
線が接続される。しかして、該装置は、外部のユ−テイ
リテイ及び凝縮液ラインを接続することにより、直ちに
自動吸脱着操作が可能となり、吸着部の部分で吸着を行
うと共に一方の脱着部に巻き取られている部分にスチ−
ムを通流して脱着を行い、脱着済みスチ−ムはスチ−ム
凝縮器で凝縮され、凝縮液として回収される。

【００２６】上記において、ガスフィルタ−は、クロス
又はフェルト製の通常の空気フィルタ−を好適に使用で
き、２面に設けてガス通過面積を大きくして更新時期を
長くすることができる。勿論、塵埃の少ない環境におい
ては設けなくてもよい。一方、吸着材を劣化させる高沸
点物、ミストなどが混入する環境においては、上記空気
フィルタ−の代わりに吸着シ−ト材を使い捨ての目的で
使用してもよい。また、当該ガスフィルタ−の開口部
は、吸着シ−トの更新作業用開口としても利用される。
ガス吸入ファンは、吸排出口が一方向の軸流ファン形式
とするとコンパクトに構成できて好ましい。

【００２７】スチ−ム凝縮器は、通常の多管式熱交換器
形式が好ましく、各脱着部毎に独立に設けてもよい。ス
チ−ム凝縮器の排気口は単に開放してもよいが、処理ガ
ス室と連通して適宜に圧力バランスをとると、脱着部か
らのスチ−ムの吸引を円滑に行うことができて好まし
い。また、ガス吸入ファン吐出口にダクトを接続し、室
内の任意の位置で処理ガスを放出するようにしてもよ
い。上記装置を、作業室、実験室、倉庫などの密閉され
た室内に設け、室内の空気を循環して浄化する目的に用
いると高い効果が得られる。再生はスチ−ムで行うため
に安全性が高く、倉庫などでの連続無人運転にも安全に
使用できる。

【００２８】本発明の吸脱着装置は、吸着部に吸着シー
トを展伸して広大な表面積をもたせ、低圧損失で高速な
ガス流通を可能とし、吸着シートの走行速度によって吸
着保持量を調整し、効率よく吸着を行うと共に、脱着部
に吸着シートの巻き取り手段を設けて吸着シートを連続
的または間欠的に巻き取り、コンパクトな多層円筒状集
合体とし、円筒内部から再生用ガスを噴射して均一かつ
効率よく脱着を行うものである。さらに、脱着部に一対
の巻き取り手段を設けたことにより、簡素な装置構成に
よって吸着シートの左右（又は上下）両方向への繰り返
し走行を実現したものである。

【００２９】

【実施例】次に、上記の装置を用いて具体的に吸脱着試
験を実施した。フェノール樹脂繊維を原料とした活性炭
繊維であって、目付１９０ｇ／ｍ² 、比表面積１５００
ｍ² ／ｇのフェルト状繊維をアラミド繊維で補強した厚
さ１４ｍｍの吸着シートを用い、トルエンを１００ｐｐ
ｍ含有する乾燥空気を吸着部断面積当たり０．７ｍ／ｓ
ｅｃで流通し、３分サイクルで交互に巻き取りを行い、
巻き取り中に１３０℃の過熱スチームで脱着を行ったと
ころ、吸着性能を一定に維持することができた。溶剤の
捕集効率は平均９５％であった。

【００３０】

【発明の効果】本発明により、吸着シートと該吸着シー
トの巻き取り手段からなる吸脱着装置が提供される。こ
のような吸脱着装置によれば、短時間のサイクルで吸着
材の再生を容易に行うことができるため、極めて少量の
吸着材の使用で済み、圧損失が小さく、装置構成が簡単
でかつコンパクトにできるため、省エネルギーでかつ経
済的に排ガス処理を実施できる。また、白煙も生じな
い。このため、化学工場などから排出される有機溶剤な
どを含有するガスを工業的に有利に浄化することができ
るばかりでなく、一般の室内の空気の浄化のためにも簡
便に用いることができる。また、本発明の装置を複数並
列又は直列に設置すれば、大小風量、有害ガスの濃度の
如何にかかわりなく多くの排ガスを処理することが可能
であるため、広い適用範囲を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸脱着装置の一例を示す斜視透視図で
ある。

【図２】図１の側面断面図である。

【図３】本発明の吸脱着装置の別の例の概念図である。

【図４】本発明の吸脱着装置の他の例の立面図である。

【符号の説明】

１ 被処理ガス室 ２ 被処理ガス入口 ３ 吸着シ−ト ４ 処理ガス室 ５ 処理ガス出口 ６ 再生室 ７ 押さえロ−ラ− ８ 頂部支持ロ−ラ− ９ シ−ル材 １０ 駆動装置 １１ 再生用ガス入口 １２ 巻き取り支持体 １３ 駆動チェ−ン １４ 脱着ガス出口 １５ ガイド １６ スリット １７ 通気性プレ−ト １８ ガスフィルタ− １９ ガス吸入ファン ２０ スチ−ム凝縮器 ２１ 制御盤 ２２ 配管接続ボックス ２３ キャスタ−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス中の有害成分を吸着シートで吸着す
   る吸着部と、吸着した有害成分を脱着する脱着部から本
   質的に構成される吸脱着装置であって、該吸着部の両端
   に一対の脱着部を設け、該脱着部の各々に該吸着シート
   の巻き取り手段を設けたことを特徴とする吸脱着装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の吸脱着装置において、吸
   着部ガス入口部にガスフィルタ−、吸着部ガス出口部に
   ガス吸入ファン、吸着シ−トの巻き取り手段に接続する
   脱着用スチ−ム受け入れノズル、脱着部に連通し、冷却
   水及び凝縮液受け渡しノズルを備えたスチ−ム凝縮器、
   吸着シートの巻き取り駆動装置、吸脱着操作用配線並び
   に制御盤を設けたことを特徴とする吸脱着装置。