JPH09313866A - 排ガス浄化方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 維持費や運転費が低く、高性能の排ガス浄化
方法および装置を提供する。 【解決手段】 回転するロータ１内に吸着層を充填し、
有害物質を含む被処理ガス１０を浄化領域２の吸着層と
接触させて有害物質を吸着し、吸着操作により吸着能力
が低下した吸着層をロータの回転により予熱領域３に移
動させ、予熱ガス１５によって予熱した後、ロータの回
転により再生領域４に移動させ、ここで脱着ガス１７に
よって加熱して吸着層から有害物質を脱着させ、再生さ
れた吸着層をロータの回転により冷却領域５に移動さ
せ、冷却ガス２１により冷却した後、ロータの回転によ
り浄化領域２に移動させ、これによって排ガスを浄化す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業施設などから
発生する有害物質を含有する排ガスの処理方法および装
置に係り、特に、装置内吸着層の再生能力を高めた排ガ
ス浄化方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業施設などから発生する有害物質を含
む排ガスを浄化する場合、排ガス量が多く有害物質の濃
度が低い条件では一工程で浄化処理を行なうよりも、排
ガスから有害物質を分離、濃縮し、少流量の高濃度ガス
にしてから処理する方が装置の小型化、運転費・維持費
の軽減などの点から有利なことが多い。例えば図５およ
び図６に示すような吸着材ハニカムからなる回転するロ
ータ１の吸脱着を利用し、排ガス中の有害物質の分離、
濃縮を連続的に行なう装置がよく利用される。

【０００３】図５および６に示した例ではロータ１の両
端面の仕切板７によりロータ１を浄化領域２、再生領域
４および冷却領域５に区分し、浄化領域２において有害
物質を含む室温の排ガス１０とロータ１を接触させて有
害物質をロータ１に吸着させる。有害物質の吸着量が多
くなるとロータ１の吸着能が低下するのでロータ１を再
生領域４に移動し高温の脱着ガス１７で加熱し有害物質
を脱着する。有害物質の脱着が終了したロータ１は高温
であり、吸着能が低いので冷却領域５に移動させ冷却ガ
ス２１で冷却して吸着能を回復する。このようにして再
生されたロータ１は浄化領域２に戻り排ガス１０の浄化
処理を行なう。通常、冷却に用いた冷却ガス２１を脱着
ガス１７と兼用にして脱着作業の熱効率を向上させる。
ロータ１は回転により上記の各領域２、４、５を循環移
動することにより排ガス１０を連続的に浄化する。ロー
タ１から有害物質を脱着するときに脱着ガス１７の流量
を排ガス１０の流量より少なくすると脱着ガス１７中の
有害物質の濃度は排ガス１０より高くなり、例えば脱着
ガス１７の流量を排ガス１０の１／１０にすれば排ガス
１０より有害物質の濃度が１０倍高いガス１８が得られ
る。

【０００４】ところでこの形式の装置の負荷能力はロー
タ１の吸着容量と回転数で基本的に決定される。したが
って装置の負荷能力を高めるためにはロータ１の吸着容
量を拡大するか、ロータ１の回転数を高める必要があ
る。しかしロータ１の吸着容量を拡大するにはロータ１
の形状を大きくするか高価な高吸着性を有する吸着剤を
使用することになり装置形状の拡大やロータ１の製造費
の増加を生じる。このためロータ１の回転数を高くし再
生頻度を高めることで負荷能力を拡大することが望まし
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の形式の
装置はロータ１の回転数を増加すると再生領域４での脱
着時間が短縮されるのでロータ１の再生不足を生じる。
そこで再生領域４の容積を拡大すると他の領域の容積が
減少して装置の浄化性能が低下する。再生領域４のロー
タ１の再生能力を高め短時間でロータ１の再生が行なう
ことができれば、ロータ１の回転数を高くし多量の排ガ
ス１０を小型の装置で処理することができる。

【０００６】再生領域４の再生能力を高めるには、脱
着ガス１７の温度を高くする、脱着ガス１７の流量を
大きくする、再生領域４での脱着効率を高める、など
の方法がある。しかし、ガス漏れ防止のシール材の耐熱
温度から、通常脱着ガス１７の温度は最大１８０℃であ
る。また脱着ガス１７の流量を大きくすれば有害物質の
濃縮能力が低下し装置の利点が失われる。そのため装置
の負荷能力を拡大するには限られた容積の再生領域４で
ロータ１の脱着効率を高める必要がある。

【０００７】本発明の目的は、産業施設などから発生す
る排ガス中の有害物質を除去する維持費や運転費が低
く、高性能の排ガス浄化方法および装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願で特許請求する発明は以下のとおりである。 （１）有害物質を含む被処理排ガスを吸着層と接触させ
有害物質を吸着層に吸着して被処理排ガスを浄化する浄
化領域と、上記浄化動作により吸着能力の低下した吸着
層に加熱された脱着ガスを接触させて吸着層を再生する
再生領域とを有し、上記浄化領域と再生領域の間を吸着
層が移動する手段を設けて被処理排ガス中の有害成分を
吸着して除去する排ガス浄化装置において、浄化領域と
再生領域の間に、浄化領域から移動してきた吸着能力の
低下した吸着層を予熱ガスにより予熱する予熱領域を設
けたことを特徴とする排ガス浄化装置。

【０００９】（２）有害物質を含む被処理排ガスを吸着
層と接触させて有害物質を吸着させて被処理ガスを浄化
する浄化領域と、上記浄化動作により吸着能力の低下し
た吸着層に加熱された脱着ガスを接触させて有害物質を
脱着させて吸着層を再生する再生領域と、再生された吸
着層を冷却ガスと接触させて冷却する冷却領域とを備
え、浄化領域、再生領域、冷却領域、再び浄化領域の順
に吸着層を循環移動させて被処理排ガス中の有害物質を
吸着除去する排ガス浄化装置において、上記浄化領域と
再生領域の間に吸着層を予熱ガスと接触させて予熱する
予熱領域を設けたことを特徴とする排ガス浄化装置。

【００１０】（３）（１）または（２）において、再生
領域で吸着層と接触する脱着ガスが予熱領域を出た予熱
ガスを加熱したものであることを特徴とする排ガス処理
装置。 （４）回転するロータ内に吸着層を充填し、有害物質を
含む被処理排ガスをロータ内の浄化領域内吸着層と接触
させて有害物質を吸着させ、浄化領域内での上記吸着操
作により吸着能力の低下した吸着層をロータの回転によ
り再生領域に移動させて脱着ガスにより加熱しつつ有害
物質を吸着層より脱着して再生させ、再生された吸着層
をロータの回転により冷却領域に移動させて冷却ガスに
より冷却し、冷却された吸着層をロータの回転により再
度前記浄化領域に移動させる排ガス浄化方法において、
上記浄化領域での浄化操作により吸着能力の低下した吸
着層をロータの回転により予熱領域に移動させて予熱ガ
スにより予熱し、予熱された吸着層を前記再生領域に移
動させることを特徴とする排ガス浄化方法。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明を実施例によりさら
に詳細に説明する。 実施例１〜３ 図１、図２および図３に本発明の実施例（それぞれ実施
例１、実施例２および実施例３とする）である排ガス浄
化装置の構成の概略を示した。また図４に吸着ロータ１
およびチェンバー６ａと６ｂの構造を示した。ロータ１
は、例えば直径５００mmおよび長さ４００mmの円筒形状
であり、円筒の中は linch² 当たり約２００個のセルを
有するハニカム構造となっている。ハニカムには見かけ
容積１ litter 当たり約１００ｇのペンタシル型ゼオラ
イトが吸着剤として担持してある。ロータ１の両端面に
チェンバー６ａと６ｂがあり、チェンバー６ａ、６ｂ内
の仕切板７によりロータ１に流出入するガス流を浄化領
域２、予熱領域３、再生領域４および冷却領域５に分配
する。仕切板７は各領域間の気密を保持するため、ロー
タ１端面と接触する部分にテフロン製シール材がついて
いる。チェンバー６ａと６ｂは、例えばロータ１の容積
の６０％を浄化領域２、１０％を予熱領域３、１０％を
再生領域４および２０％を冷却領域５に分割する。ロー
タ１は外周のベルト８とモータ９で駆動され、ロータ１
は浄化領域２、予熱領域３、再生領域４、冷却領域５、
再び浄化領域２の順に毎時１０回転の速度で回転移動す
る。

【００１２】有害物質を含む排ガス１０はフィルタ１１
を通過した後、チェンバー６ａからロータ１の浄化領域
２に送られる。浄化領域２において排ガス１０と接触し
たロータ１は排ガス１０中の有害物質を吸着する。ロー
タ１により浄化された排ガス１２はチェンバー６ｂを経
て排気ファン１３に吸引され大気へ排出される。浄化領
域２で有害物質を吸着し吸着能が低下したロータ１は回
転により予熱領域３に移動する。

【００１３】予熱ガス加熱器１４で、例えば１８０℃ま
で加熱された予熱ガス１５はチェンバー６ａまたは６ｂ
から予熱領域３に送られロータ１の予熱ガス１５入口側
の端面は１８０℃まで加熱される。ロータ１と熱交換し
温度が低下した予熱ガス１５は脱着した有害成分の一部
とともにロータ１の反対側の端面から出ていき、チェン
バー６ａまたは６ｂを経て脱着ガス加熱器１６へ送られ
る。ここで１８０℃まで再加熱された予熱ガス１５は脱
着ガス１７として再生領域４に送られる。予熱領域３で
予熱されたロータ１は再生領域４へ回転移動し上記の脱
着ガス１７と接触する。脱着ガス１７は入口側の端面を
１８０℃近くまで加熱した後、反対側の端面から有害物
質を多量に含むガス１８としてロータ１を出て、チェン
バー６ａまたは６ｂを経て燃焼処理装置１９に送られ
る。燃焼処理装置１９で有害成分を焼却除去した脱着ガ
ス１８は排気ファン２３に吸引され大気へ放出される。

【００１４】再生領域４で再生が完了したロータ１は次
の冷却領域５に回転移動する。フィルタ２０を通過した
室温の大気を冷却ガス２１として使用し、再生領域４で
高温になったロータ１を室温まで冷却して吸着能を回復
させる。ロータ１を冷却した冷却ガス２２は温度が上昇
するので予熱ガス加熱器１４に送って１８０℃まで加熱
し、予熱ガスとして使用する。吸着能を回復したロータ
１は再び浄化領域２に戻って排ガス１０の浄化処理を行
なう。

【００１５】実施例１、２および３ではそれぞれ排ガス
１０、予熱ガス１５および脱着ガス１７の流れる方向の
組み合わせが異なり、実施例１は図１に示したように排
ガス１０と予熱ガス１５の流れる方向が順行しており、
排ガス１０と脱着ガス１７の流れる方向が逆行してい
る。実施例２は図２に示したように排ガス１０と予熱ガ
ス１５の流れる方向が逆行しており、排ガス１０と脱着
ガス１７の流れる方向が順行している。実施例３は図３
に示したように排ガス１０の流れる方向に対し予熱ガス
１５と脱着ガス１７の流れる方向が逆行している。

【００１６】ただし、本発明はロータ１の寸法および形
状、ロータ１の駆動方法、吸着剤の種類および担持量、
ロータ１内の構造、ハニカムのセル密度、吸着ロータ内
の各領域の容積割合、各領域を通過するガスの種類と温
度条件などを上記の条件に限るものではなく、これらの
条件は装置の使用条件によって最適なもの選定すべきも
のである。

【００１７】比較例１および２ 図５および図７に比較例１および比較例２となる従来型
の排ガス浄化装置の構成の概略を示した。また図６に比
較例の装置に用いたロータ１およびチェンバー６ａと６
ｂの構造を示した。比較例においては、実施例の装置と
チェンバー６ａと６ｂの構造が異なり、ロータ１に流出
入するガス流を浄化領域２、再生領域４および冷却領域
５の三領域に分配している。他の条件は実施例１と同等
である。ロータ１の容積の７５％を浄化領域２、２５％
を再生領域４および２５％を冷却領域５に割り当てた従
来構造の装置である。

【００１８】比較例１および２はそれぞれ排ガス１０に
対する脱着ガス１７の流れる方向が異なり、比較例１は
図５に示したように排ガス１０と脱着ガス１７の流れる
方向が逆行している。比較例２は図７に示したように排
ガス１０と脱着ガス１７の流れる方向が順行している。
実施例と比較例の各排ガス浄化装置にそれぞれトルエン
を１００ppm を含む２０℃の試験ガス１０を１，８００
m³/hの流量で流して運転した。この時、浄化領域２にお
ける空間速度（ＳＶ）はいずれの装置も約３０，０００
/hである。２０℃の大気を冷却ガス２１として１８０m³
/hの流量で流し、定常状態に達したところで各装置の浄
化された排ガス１２と再生領域４から排出された脱着ガ
ス１８の中に含まれるトルエンの濃度を測定した。また
この試験条件下の各排ガス浄化装置におけるロータ１上
のトルエン吸着量の分布と温度分布について調べた。

【００１９】図８に実施例１の装置におけるロータ１上
のトルエン吸着量の分布を示す。ロータ１上の位置は排
ガス入口側端面を基準としたガス流れ方向の長さで示
し、吸着量は吸着剤の飽和吸着量に対する割合で示し
た。ロータ１が浄化領域２から予熱領域３へ移動する直
前の状態であり、排ガス１０入口側の端面付近は浄化領
域２にある間トルエン濃度が１００ppm の試験ガスと接
触し続けるので飽和吸着量に達する吸着量がある。これ
に対し排ガス１２出口側の端面は上流側でトルエンが吸
着されたガスと接触しているのでほとんど吸着量はな
い。他の実施例や比較例の装置においても同様の傾向が
認められる。

【００２０】図９に比較例の装置における再生領域４で
のロータ１の温度分布を示した。実線で比較例１の結果
を示し、点線で比較例２の結果を示す。比較例１の装置
は排ガス１０と脱着ガス１７の流れが逆行しているので
１８０℃の脱着ガス１７が流入する排ガス１２出口側の
端面付近の温度は１８０℃である。しかしロータ１と脱
着ガス１７の間で熱交換が行なわれ脱着ガス１７の温度
は下がるので下流の排ガス１０入口側の端面付近では温
度が６０℃まで低下する。比較例２の装置は排ガス１０
と脱着ガス１７の流れが順行しているので、比較例１と
逆に排ガス１０入口側の端面付近の温度が１８０℃にな
り、排ガス１２出口側の端面付近は６０℃である。

【００２１】図１０に比較例の装置におけるロータ１上
のトルエン吸着量の分布を示した。ロータ１が再生領域
４から冷却領域５へ移動する直前の状態であり、実線で
比較例１の結果を示し、点線で比較例２の結果を示す。
比較例１の場合、図８と図９で示したようにトルエン吸
着量が最も多い排ガス１０入口側の端面付近でロータ１
の脱着温度が最も低い６０℃なのでこの部分に吸着した
トルエンが残っている。

【００２２】比較例２は排ガス１０入口側の端面付近の
脱着温度が１８０℃と高温になるので吸着したトルエン
の残留はなくなるが、脱着ガス１８の出口である排ガス
１２出口側の端面付近の温度が６０℃と低いため上流で
脱着したトルエンの一部が再吸着し吸着トルエンの残留
量が多い。この部分は浄化領域２に入ると装置の出口へ
直結するので装置の浄化率は低くなる。このように比較
例の装置では再生領域４でロータ１が完全に再生されな
いまま浄化領域２へ戻るので装置の浄化能力が低くな
る。

【００２３】図１１に実施例の装置における予熱領域３
でのロータ１の温度分布を示した。実線は実施例２と実
施例３、点線は実施例１の温度分布を示す。実施例１の
装置は排ガス１０と予熱ガス１５の流れが順行している
ので排ガス１０入口側の端面付近の温度が１８０℃まで
上がり、実施例２および実施例３の装置は排ガス１０と
予熱ガス１５の流れが逆行しているので排ガス１２出口
側の端面付近の温度が１８０℃まで上がる。予熱ガス１
５がロータから出ていく端面付近のロータ温度はいずれ
の実施例の装置でも４０℃であり、ガス線速度が比較例
の２倍なので比較例の装置の再生領域４における脱着ガ
ス１８出口側の端面の温度より低くなる。

【００２４】図１２に実施例の装置における再生領域４
でのロータ１の温度分布を示した。実線は実施例１と実
施例３の温度分布を、点線は実施例２の温度分布を示
す。各実施例では排ガス１０、予熱ガス１５および脱着
ガス１７の流れる方向の組み合わせが異なるが、いずれ
も脱着ガス１７が流入してくる端面付近のロータ１温度
は１８０℃近くまで上がり、反対側の流出していく側の
端面付近の温度は約１２０℃となる。このように予熱領
域３でロータ１が予熱されているので比較例の装置の温
度分布である図９と比較して温度分布の差が小さくな
り、ロータ１の最低温度は６０℃から１２０℃へ上昇し
ている。

【００２５】図１３に実施例の装置におけるロータ１上
のトルエン吸着量の分布を示した。ロータ１が再生領域
４から冷却領域５へ移動する直前の状態を示している。
この試験条件では吸着物質のトルエンが吸着剤のゼオラ
イトから脱着する温度は１２０℃前後であり、また再生
領域４にあるロータ１は１２０℃以上であるので吸着ト
ルエンの残留や脱着したトルエンの再吸着が防止されて
いる。図１０の比較例の装置の結果と比べロータ１上に
ほとんどトルエンは残留しておらず、ロータ１の再生が
完全に行なわれていることを示している。

【００２６】表１に実施例および比較例の装置で上記の
試験運転を行なったときの運転結果を示した。装置から
出た排ガス１２と装置に送り込んだ試験ガス１９中のト
ルエン濃度の比から浄化率を求め、脱着ガス１８中のト
ルエン量と排ガス１０から吸着されたトルエン量の比か
ら濃縮倍率を求めた。実施例の装置は排ガス１０中のト
ルエンを１００％近く除去しており、それに応じて比較
例の装置に比べトルエンの濃縮も高くなり同規模の比較
例よりトルエン除去性能が高くなっている。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】本発明の排ガス浄化方法および装置によ
れば、同じ種類の吸着材を同じ量使用して、従来型のも
のより吸着性能を高めることができるので同じ性能の装
置であれば従来型より吸着層を小型にでき、装置の小型
化、装置価格の軽減、吸着層の交換費用の軽減が計れ
る。さらにロータへの排ガス分配機構を変更するだけで
従来から使用されている吸着ロータをそのまま使用でき
るので、在来機種の性能向上にも容易に応用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の排ガス浄化装置の概要を示
した図。

【図２】本発明の実施例２の排ガス浄化装置の概要を示
した図。

【図３】本発明の実施例３の排ガス浄化装置の概要を示
した図。

【図４】本発明の実施例に用いた吸着ロータ１とガスチ
ェンバーの形状を示した図。

【図５】従来技術からなる比較例１の排ガス浄化装置の
概要を示した図。

【図６】従来技術からなる比較例に用いた吸着ロータ１
とガスチェンバーの形状を示した図。

【図７】従来技術からなる比較例２の排ガス浄化装置の
概要を示した図。

【図８】実施例１の装置の浄化領域２における吸着ロー
タ１上のトルエン吸着量の分布を示した図。

【図９】比較例の装置の再生領域４における吸着ロータ
１の温度分布を示した図。

【図１０】比較例の装置の再生装置４における吸着ロー
タ１上のトルエン吸着量の分布を示した図。

【図１１】実施例の装置の予熱領域３における吸着ロー
タ１の温度分布を示した図。

【図１２】実施例の装置の再生領域４における吸着ロー
タ１の温度分布を示した図。

【図１３】実施例の装置の再生領域４における吸着ロー
タ１上のトルエン吸着量の分布を示した図。

【符号の説明】

１…ロータ、２…浄化領域、３…予熱領域、４…再生領
域、５…冷却領域、６ａ、６ｂ…チェンバー、７…仕切
板、８…ベルト、９…モータ、１０…排ガス、１１…フ
ィルタ、１２…浄化された排ガス、１３…排気ファン、
１４…予熱ガス加熱器、１５…予熱ガス、１６…脱着ガ
ス加熱器、１７…脱着ガス、１８…脱着出口ガス、１９
…燃焼処理装置、２０…フィルタ、２１…冷却ガス、２
２…冷却出口ガス、２３…排気ファン。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有害物質を含む被処理排ガスを吸着層と
   接触させ有害物質を吸着層に吸着して被処理排ガスを浄
   化する浄化領域と、上記浄化動作により吸着能力の低下
   した吸着層に加熱された脱着ガスを接触させて吸着層を
   再生する再生領域とを有し、上記浄化領域と再生領域の
   間を吸着層が移動する手段を設けて被処理排ガス中の有
   害成分を吸着して除去する排ガス浄化装置において、浄
   化領域と再生領域の間に、浄化領域から移動してきた吸
   着能力の低下した吸着層を予熱ガスにより予熱する予熱
   領域を設けたことを特徴とする排ガス浄化装置。
2. 【請求項２】 有害物質を含む被処理排ガスを吸着層と
   接触させて有害物質を吸着させて被処理ガスを浄化する
   浄化領域と、上記浄化動作により吸着能力の低下した吸
   着層に加熱された脱着ガスを接触させて有害物質を脱着
   させて吸着層を再生する再生領域と、再生された吸着層
   を冷却ガスと接触させて冷却する冷却領域とを備え、浄
   化領域、再生領域、冷却領域、再び浄化領域の順に吸着
   層を循環移動させて被処理排ガス中の有害物質を吸着除
   去する排ガス浄化装置において、上記浄化領域と再生領
   域の間に吸着層を予熱ガスと接触させて予熱する予熱領
   域を設けたことを特徴とする排ガス浄化装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、再生領域で
   吸着層と接触する脱着ガスが予熱領域を出た予熱ガスを
   加熱したものであることを特徴とする排ガス処理装置。
4. 【請求項４】 回転するロータ内に吸着層を充填し、有
   害物質を含む被処理排ガスをロータ内の浄化領域内吸着
   層と接触させて有害物質を吸着させ、浄化領域内での上
   記吸着操作により吸着能力の低下した吸着層をロータの
   回転により再生領域に移動させて脱着ガスにより加熱し
   つつ有害物質を吸着層より脱着して再生させ、再生され
   た吸着層をロータの回転により冷却領域に移動させて冷
   却ガスにより冷却し、冷却された吸着層をロータの回転
   により再度前記浄化領域に移動させる排ガス浄化方法に
   おいて、上記浄化領域での浄化操作により吸着能力の低
   下した吸着層をロータの回転により予熱領域に移動させ
   て予熱ガスにより予熱し、予熱された吸着層を前記再生
   領域に移動させることを特徴とする排ガス浄化方法。