JPH11156189A

JPH11156189A - 排ガス処理方法

Info

Publication number: JPH11156189A
Application number: JP9327481A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Hirota; 一雄広田; Toshio Suzuki; 俊男鈴木; Hironori Suzuki; 宏典鈴木; Satoko Yabe; 里子矢部
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 1999-06-15

Abstract

(57)【要約】【課題】工場などからの排ガスに含まれる種々の有害
物質を含む排ガスを、連続的に、効率よく、処理する方
法を提供する。【解決手段】以下の(a) 、(b) および(c) の工程を同
時に行い、(b) 工程で得られた再生吸着剤を(a) 工程へ
戻すことを特徴とする排ガス処理方法。 (a) ：排ガス中の有害物質を吸着剤により吸着除去する
工程 (b) ：(a) 工程で用いられた吸着剤から有害物質を脱離
して、吸着剤を再生する工程 (c) ：(b) 工程で脱離した有害物質を分解除去または回
収する工程

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、有機
溶剤、酸性物質、悪臭物質など有害な物質を含む排ガス
を連続的に清浄にする排ガス処理法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】工場等から排出される有機溶剤、酸性物
質、悪臭物質など有害な物質を含む排ガスを連続的に清
浄にする排ガス処理法は、有害物質を活性炭などを用い
吸着する方法、有害物質を加熱により直接分解する方法
および触媒を用い、分解除去する方法とに大きく分けら
れる。

【０００３】吸着による方法では、活性炭、シリカゾル
等の吸着剤を、容器内に入れ、この容器を有害物質の含
まれる排ガスの通り道に設置し、ガスと吸着剤を接触さ
せている。また、ハニローター形式として知られる吸着
剤を円筒状に加工し、円筒状の一部に排ガスを通し、こ
の円筒状の吸着剤を回転させ、吸着部位とは別の部位に
加熱された有害物質を含まないガスを流し、有害物質を
脱離させ、吸着剤を、連続的に吸着再生できるものがあ
る。

【０００４】有害物質を、直接燃焼するものでは、重
油、都市ガス等を燃料に用いたバーナーで、有害物質を
含む排ガスを通常６００℃以上に加熱し、有害物質を燃
焼、分解させることで排ガスを清浄化している。

【０００５】有害物質を触媒により分解する方法では、
触媒を有害物質を含む排ガスの通り道に、容器を設け、
その容器内に触媒を設置し、ガスと触媒を接触させるこ
とで、有害物質を分解除去し排ガスを清浄化している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】通常の吸着方法では、
吸着剤が飽和に達する前に、装置の運転を止め、活性炭
などの吸着剤を交換する必要がある。そのため、工場の
運転上に制約が出てくる。また、交換することでその吸
着剤のコストがかさんでくる。

【０００７】ハニロータ形式のものでは、円筒状の吸着
剤のうち、吸着箇所、再生箇所は吸着剤全体の数分の一
以下である。従って、吸着剤、装置とも常時使用してい
る量としても数分の一以下であり、効率が良くない。同
時に、装置そのものも大きなものとなり、無駄が生じる
ものとなっている。

【０００８】直接燃焼による方法では、６００℃以上と
かなり高温まで加熱する必要があるので、油等燃料を多
く使用する必要があり、ランニングコストがかさむ。

【０００９】触媒によって有害物質を分解する方法で
は、排ガス量が大きいとき、高価な触媒を大量に使用す
る必要が生じる。

【００１０】本発明は、かかる問題点を解決し、ガス中
の有害物質を高い効率で、連続的に、コストも安く処理
する排ガス処理方法を提供することを目的とするもので
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意検討した結果、排ガス中の
有害物質の吸着除去に使われた吸着剤から、有害物質を
脱離して吸着剤を再生し、再度吸着除去に供すること
で、効率的に処理できることを見出し、本発明に到達し
た。

【００１２】すなわち、本発明は、以下の(a) 、(b) お
よび(c) の工程を行い、(b) 工程で得られた再生吸着剤
を(a) 工程へ戻すことを特徴とする排ガス処理方法を要
旨とするものである。 (a) ：排ガス中の有害物質を吸着剤により吸着除去する
工程 (b) ：(a) 工程で用いられた吸着剤から有害物質を脱離
して、吸着剤を再生する工程 (c) ：(b) 工程で脱離した有害物質を分解除去または回
収する工程

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
排ガス中に含まれる有害物質とは、有機溶剤、酸性物
質、悪臭物質などである。トルエンなど揮発性有機溶
剤、また、温暖化の問題になっているフロン等の塩素化
合物の有機溶剤が含まれる。また、酸性雨の原因となる
硫黄酸化物、窒素酸化物、さらには塩酸等の酸性物質も
含まれる。悪臭の原因となるメチルメルカプタン等も含
まれる。その他、一般に人体、自然環境などへ悪影響を
与えるものが有害物質である。

【００１４】本発明は、これら有害物質を含む可能性の
ある、有機溶剤を洗浄、塗布、加工等に使用する工場、
ボイラー、重油等の発電システム、また、産業廃棄物、
都市ごみの焼却システムからの排ガスに適用することが
できる。

【００１５】本発明においては、(a) ：排ガス中の有害
物質を吸着剤により吸着除去する工程が行われる。この
工程において、有害物質を含む排ガスは吸着剤と接触
し、排ガス中に含まれる有害物質が吸着除去され、清浄
ガスは放出される。ここで用いられる吸着剤は、有害物
質の種類、量によって適宜選択することが出来るが、例
えば、活性炭、活性コークス等の炭素源のもの、アルミ
ナ、シリカ、チタニア等無機化合物のもの、キレート樹
脂などの有機物系のものなどから選択することができ
る。その形状としては、粒状、球状、柱状、繊維状など
任意に加工された形状のものを使用することができる。
大きさも任意である。これらのなかでは、繊維状活性炭
を塊状に加工したものを好適に使用することが可能であ
る。その時の大きさは外寸が１〜５０ｍｍのものを用い
ることがよい。

【００１６】吸着剤の使用量、脱離槽に送る時間当たり
の量は、排ガス量、排ガス中の有害物質の種類、量等に
よって任意に設定することができ、特に限定されるもの
ではない。排ガスが吸着剤と接触する時間も排ガス量、
有害物質の種類などにより、適宜設定することができ
る。吸着剤により排ガス中の有害物質を吸着除去する
際、排ガスまたは吸着剤を冷却することによって、吸着
効率を高めることができる。さらに、吸着槽に入る前に
排ガスを冷却して水分を減らすことで、吸着剤の有害物
質の吸着能力を高める効果もある。冷却温度は、特に限
定されたものではないが、排ガス温度以下、また、使用
環境温度以下にすることで、有害物質の吸着効率が高ま
る。冷却の方法として、特に限定されるものではない
が、水冷、冷媒を使用した熱交換、ヒートポンプ、電気
電子的な方法等一般に使用されている方法を採ることが
できる。また、排ガス中に煤塵などが多く含まれる場合
には、フィルター等通してから吸着剤と接触させること
は、吸着剤の有害物質の吸着能力を落とさないためにも
有効である。

【００１７】本発明においては、(b) 工程として、上記
した(a) 工程で用いられた吸着剤から有害物質を脱離し
て、吸着剤を再生する工程が行われる。有害物質が脱離
放出され、再生した吸着剤は、吸着槽へ送り戻される。
脱離の方法として加熱により有害物質を出す方法、溶剤
を用いて有害物質を溶剤中に抽出する方法、槽内の圧力
を減じ有害物質を出す方法等、通常知られている方法を
用いることができる。これらの方法の中で、吸着剤を加
熱し、有害物質を脱離する方法を好適に用いることがで
きる。

【００１８】加熱により脱離する方法の場合、脱離槽そ
のもの、脱離槽に入るガス、脱離槽に入る吸着剤、脱離
槽内の分解剤等を加熱することができ、使用する吸着剤
の種類、量、有害物質の種類、分解剤の種類などにより
その温度を自由に設定することが出来る。それに伴い、
脱離槽の大きさ、吸着剤の滞留時間も決めることができ
る。例えば、吸着剤が活性炭のような炭素系のもので
は、加熱温度は２５０℃まで、アルミナなど無機系のも
のでは５００℃以下、また、有機系のものでは１００℃
以下が適当である。加熱の方法としては、電気ヒータ
ー、温水、スチーム、バーナーその他、通常知られてい
る加熱の方法を採用することができる。さらに、有害物
質の分解処理が発熱を伴う反応の場合、連続的に反応が
進めば、新しく熱エネルギーを供給する必要がなくな
る。運転開始時だけ加熱してやればよい。この場合、蓄
熱式の脱離槽、分解槽にすれば、エネルギーの利用が少
なくて済む。

【００１９】溶剤によって抽出する方法では、吸着物質
である有害物質を吸着した吸着剤を、適当な溶剤に浸漬
し、溶剤中に有害物質を溶かし込む。その後、吸着剤は
返送される。また溶剤中の有害物質は精製、回収され
る。

【００２０】圧力を減じることによって脱離する方法で
は、圧力を減じることによって吸着物質である有害物質
の沸点を下げて気相中に出す。温度をかけることが望ま
しくないものに対して用いることができる。

【００２１】本発明においては、(c) 工程として、上記
(b) 工程で脱離した有害物質を分解除去または回収する
工程が行われる。分解除去する方法としては、脱離槽中
に分解剤を入れ、吸着剤から脱離した後直ちに分解して
もよいし、また脱離槽からのガス出口に別に分解剤が入
った分解槽を設けてもよい。

【００２２】ここで用いられる分解剤としては、一般に
知られている分解触媒を有害物質の種類、量によって適
宜選択することが出来る。種類として、貴金属系触媒、
金属酸化物触媒、固体酸系触媒、固体塩基性触媒等を使
用することができる。例えば、酸化反応により、揮発性
有機溶剤を分解処理する場合では、貴金属系触媒を有効
に用いることができる。また、窒素酸化物の処理では、
公知のバナジア／チタニア系触媒を還元剤としてアンモ
ニアと伴に使用することが望ましい。

【００２３】脱離槽に入れる分解剤の形態としては、板
状、ペレット状、円筒状、ビーズ状等任意の形に成形さ
れたものを選択することができる。分解槽に入れる分解
剤の形態としては、ハニカム状、繊維状、板状、ペレッ
ト状、円筒状、ビーズ状等任意の形に成形されたものを
選択することができる。この中で、使用触媒量と圧力損
失、長期使用などを考慮に入れると、ハニカム状、繊維
状、板状のものが使用できる。さらに、フィルターとの
一体化を行い、煤塵処理と触媒反応を同時におこなう繊
維状からなるフィルターなどが好適に用いることができ
る。また、分解槽へは、吸着槽から吸着剤と伴にガスが
導入されても、吸着剤とは別に、ガスが導入されてもよ
い。このガスは、処理対象の有害物質を含む排ガスで
も、無害なガスでもよい。別に反応に寄与する物質を導
入してもよい。例えば、有害物質の分解が還元反応であ
れば、還元剤として用いる、アンモニア、炭化水素等を
導入してもよい。また、酸化反応であれば、酸素、オゾ
ン等を入れてもよい。

【００２４】この時用いる吸着、分解剤として例えば、
低温では吸着剤として機能し、加熱したとき分解剤とし
て働くものを使用することができる。吸着能力をもつ有
害物質の分解触媒として、上記の種々の触媒を用いるこ
とができる。この吸着剤から脱離された有害物質の分解
に用いる分解剤の量、種類は、有害物質の種類、濃度等
によって設定されるものであり、特に限定されるもので
はない。

【００２５】脱離槽からの濃縮された有害物質は、回収
装置を通し、回収してもよい。その時の方法としては、
公知の回収方法で行えばよい。

【００２６】本発明では、(a) 、(b) および(c) 工程が
行われ、その際(b) 工程で得られる再生された吸着剤
は、(a) 工程での吸着除去の工程に再利用されることが
必要である。

【００２７】上記の吸着槽に関わる冷却、および脱離槽
に関わる加熱を同時に行う場合、冷却、加熱の間のエネ
ルギー交換を行うことでエネルギーの節約を行うことが
できる。これには、ヒートポンプ、電気電子エネルギー
を利用する方法、熱交換器等などを採用することができ
る。

【００２８】また、脱離槽か有害物質が分解された清浄
ガスの温度が高い場合、熱回収を行うことでエネルギー
の再利用も行える。熱回収の方法として、蒸気に変換
し、熱回収する方法、スチームボイラーで電気エネルギ
ーとして回収する方法、熱電変換素子を用いて電気エネ
ルギーとして回収する方法などがある。

【００２９】吸着槽および脱離槽の形式は特に限定され
ないが、一般的な流動層式のものを用いることができ
る。その他にも、吸着剤等をコンベア状の上に載せ、搬
送させ、それに対向、または流れに沿ってガスを流すコ
ンベア方式のものなど採用することができる。吸着剤を
送る方法として、ガスの流れに吸着剤を載せ送る方法、
ベルトコンベアー状のものに載せ送る方法、エクストル
ーダー、モーノポンプ状のもので送る方法などを採用す
ることができる。

【００３０】また、清浄化されたガスの出口にはフィル
ターを設けることで、もともと排ガス中に含んでいる煤
塵や、処理の途中で発生した煤塵などを捕集し、より清
浄なガスを排出することができる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。但し、本発明は実施例に限定されるものではない。実施例１図１に示すような装置を製作し、主にトルエンである揮
発性有機溶剤（VOC ）がおよそ200ppm排出される工場か
らの排ガス処理に連続で使用した。装置は、主に、吸着
槽８と脱離槽４からなる。吸着槽８のなかには、被表面
積700m²/g の活性炭の粒径5mm 程度のものを吸着剤１３
として入れた。吸着槽８の排ガスの線速度を0.2m/sとし
た。脱離槽４にはVOC の分解剤３として、粒状のPt/Al2
O3系の貴金属触媒をいれた。脱離槽４での排ガス量と触
媒量の比である空間速度は20000h^-1とした。

【００３２】工場からの排ガス１２はブロワー１１によ
って途中冷却装置７によって、排ガス温度５℃程度まで
冷却される。ガス中の水分が凝結した分はドレインから
排出した。この排ガスを吸着槽８に導入し、ガス中のVO
C を活性炭吸着し、清浄ガス１は排出した。この排出ガ
ス中のVOC 濃度は平均で数ppm であった。また、VOC を
吸着した活性炭はガス出口でガスと分離され、脱離槽４
に送った。脱離槽４に100 ℃に加熱した排ガスを送り、
吸着していたVOC を脱離させ、脱離されたVOC は分解剤
３で分解処理された。運転が定常状態になれば、脱離槽
４では脱離されたVOC の分解反応は発熱反応であるた
め、槽内の温度はさらにあがり、VOC の濃度にもよるが
加熱の必要がほとんどなくなる。脱離槽４から排出され
る清浄ガス中のVOC 濃度も平均で数ppm 以下であった。

【００３３】脱離された吸着剤を再度、吸着槽へ戻し
た。およそ一時間で吸着剤全量がこのサイクルを一回ま
わるように設定した。一時間で吸着剤は破過する計算で
よいので、吸着剤の槽高も低く設定でき、吸着材料も少
なく、装置もコンパクトになった。また、連続で使用で
きるので、稼働率も高くなった。

【００３４】実施例２図２に示すような装置を製作し、洗浄剤にトリハロメタ
ンを主とする塩素系化合物を用いる工場からの排ガス処
理に用いた。この塩素化合物の濃度は約150ppmであっ
た。装置は、主に、吸着槽１８と脱離槽２３、分解槽２
４および吸着剤の搬送装置２０、２１および２２からな
る。吸着槽１８のなかには、被表面積700m²/g の活性炭
繊維を粒径8mm 程度の塊状に加工したものを吸着剤１９
としていれた。吸着槽１８の排ガスの線速度を0.2m/sと
した。吸着槽内で吸着剤１９は20分滞留し、排ガス中の
塩素系化合物を吸着処理した。吸着槽出口のガスでは、
有機塩素系化合物の濃度は数ppm となった。脱離槽２３
には、吸着剤１９の搬送装置とヒーターが一体となった
もの２２を使用し、脱離温度を200 ℃に設定した。脱離
槽中の吸着剤１９の滞留時間はおよそ10分とした。分解
槽２４にはハニカム状のPt/Al2O3/ ゼオライト系の触媒
をいれた。脱離槽２３での排ガス量と触媒量の比である
空間速度は15000h^-1とし、温度を300 ℃に設定した。分
解後、生成した塩素、および塩酸は洗浄により除去し
た。その結果、清浄ガス２５および２６中の有機塩素系
化合物の濃度は数ppm であった。搬送装置は、コンベア
ー式のもので、吸着剤１９を搬送することができる。吸
着剤１９は吸着槽ガス出口側から吸着剤１９を入れ、吸
着槽ガス入口側から出した。脱離槽２３では、ガス入口
側から塩素系化合物を吸着した吸着剤１９を入れ、出口
側から出した。

【００３５】吸着剤１９はおよそ30分で吸着と脱離のサ
イクルを一回まわるため、吸着材料も少なく、装置もコ
ンパクトになった。また、繰り返し、吸着剤１９を使用
できるのでコスト的にも有利である。また、吸着特性に
変動がなく連続で使用でき、稼働率も高くなった。

【００３６】実施例３図３に示すような装置を製作し、ホルマリンを主成分と
した工場からの排ガス処理に用いた。このホルマリンの
濃度は約350ppmであった。装置は、主に、吸着槽２９と
脱離槽３３、回収装置および脱離槽の温風循環系からな
る。吸着槽２９のなかには、被表面積1200m²/gの活性炭
繊維を粒径8mm 程度の塊状に加工したものを吸着剤３０
としていれた。吸着槽２９の排ガスの線速度を0.2m/sと
した。吸着槽内で吸着剤３０は10分滞留し、排ガス中の
ホルマリンを主とする排ガス中の有害成分を吸着処理し
た。吸着槽出口のガスでは、ホルマリンの濃度は数ppm
となった。

【００３７】脱離槽３３は、150 ℃に設定した。脱離槽
中の吸着剤の滞留時間はおよそ5 分とした。温風は循環
とし、ホルマリン濃度が高まると、切り替え弁３２によ
り、ガスを冷却式の回収装置３１に流し、ホルマリンを
回収した。回収装置３１からのガスは再び、吸着槽２９
へ戻した。吸着剤３０は空気を用いて、循環させた。お
よそ15分で吸着と脱離のサイクルを一回まわるため、吸
着材料も少なく、装置もコンパクトになった。また、繰
り返し、吸着剤３０を使用できるのでコスト的にも有利
である。また、吸着特性に変動がなく連続で使用でき、
稼働率も高くなった。また、ホルマリンの濃度を高め、
回収することができるので、その効率も高くなった。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、有機溶剤を洗浄、塗
布、加工等に使用する工場等から排出される有機溶剤、
悪臭成分等を含む排ガスや、ボイラー、重油等の発電シ
ステムの排ガスに含まれる酸性物質、また、産業廃棄
物、都市ごみの焼却システムからの排ガス中の酸性物質
や人体に有害な物質の処理を高い効率で、連続的に、コ
ストも安く処理することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の処理方法に用いられる連続吸着脱離装
置の概略図である。

【図２】本発明の処理方法に用いられる他の連続吸着脱
離装置の概略図である。

【図３】本発明の処理方法に用いられる他の連続吸着脱
離装置の概略図である。

【符号の説明】

１清浄ガス２、６熱交換器３分解剤４脱離槽５加熱器７冷却器８吸着槽９、１０、１１ブロワー１２排ガス１３吸着剤１４、１５排ガス１６、１７ブロワー１８吸着槽１９吸着剤２０、２１ローラー２２ヒーター内蔵ローラー２３脱離槽２４分解剤入り分解槽２５、２６清浄ガス２７排ガス２８、３４ブロワー２９吸着槽３０吸着剤３１回収装置３２切り替え弁３３脱離槽３５加熱ヒーター３６清浄ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ０１Ｄ 53/86 (72)発明者矢部里子京都府宇治市宇治小桜23番地ユニチカ株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】以下の(a) 、(b) および(c) の工程を行
い、(b) 工程で得られた再生吸着剤を(a) 工程へ戻すこ
とを特徴とする排ガス処理方法。 (a) ：排ガス中の有害物質を吸着剤により吸着除去する
工程 (b) ：(a) 工程で用いられた吸着剤から有害物質を脱離
して、吸着剤を再生する工程 (c) ：(b) 工程で脱離した有害物質を分解除去または回
収する工程