JPH1157372A

JPH1157372A - 冷却凝縮を用いた炭化水素蒸気の回収方法

Info

Publication number: JPH1157372A
Application number: JP9238932A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Tomita; 正伸富田; Tadako Sofuni; 督子祖父尼
Original assignee: COSMO ENG KK
Current assignee: COSMO ENG KK
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 1999-03-02

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス状炭化水素を含む廃棄ガスから炭化水素
を簡易な設備により、容易に、しかも効率よく回収する
方法を提供する。【解決手段】廃棄ガスに含まれる炭化水素蒸気を吸着
法により回収する方法において、（Ａ）脱着ガスを常温
で冷却し、ガス状炭化水素を含んだ未凝縮ガスを吸着装
置の入口に戻し、被処理ガスと混合することによりガス
状炭化水素濃度を高めて吸着装置に送り、吸着工程を経
て、（Ｂ）次いで脱着させる際、脱着ガス中のガス状炭
化水素濃度を被処理ガスを単独で処理した場合と比較し
て高濃度とし、上記（Ａ）及び（Ｂ）を繰り返すことに
より、常温冷却で脱着ガス中の炭化水素の一部を凝縮し
て、回収することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス状炭化水素を
含む廃棄ガス等から炭化水素を吸着法により回収する方
法において、冷却凝縮を用いて容易に、しかも効率よく
回収する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光化学スモッグを引き起こす原因物質の
一つであるガス状炭化水素については、米国、欧州をは
じめとする先進国はもとより、台湾、東南アジアの工業
国においても、放出濃度が法的に厳しく規制されてい
る。日本においても大気汚染防止法による指針、悪臭防
止法や各自治体の条例等で規制されており、これらの規
制は今後さらに厳しくなる方向にある。

【０００３】ところで、ガス状炭化水素の固定発生源と
して特に問題視されている一つは、揮発性炭化水素類を
貯蔵タンクからローリー車、内航船に荷揚げ又は積み卸
しする油槽所等であり、この際に発生する廃棄ガスは１
０〜３０％の比較的高濃度の炭化水素を含んでいる。他
の一つは、塗装施設や印刷施設等で使用する溶剤から発
生するガス状炭化水素であり、濃度は数十〜数千ppm と
比較的低い。このようなガス状炭化水素を含む廃棄ガス
の処理、回収方法として、高濃度については吸収液を用
いた吸収法及び吸着法が、低濃度については吸着法が従
来から広く用いられている。また、吸着法の吸着剤とし
ては、活性炭、ゼオライトが用いられている場合が大部
分である。

【０００４】吸着法としては、装置面から固定床式及び
流動床式の方法が挙げられる。このうち、固定床式を用
いたガス状炭化水素( 溶剤) を含む放散ガスを処理し、
回収する方法（装置）としては、ＴＳＡ法（温度変動吸
脱着法）、ＰＳＡ法（圧力変動吸脱着法）及び両者を組
み合わせたＴＰＳＡ法（温度圧力変動吸脱着法）が挙げ
られ、溶剤の種類や回収の条件によりこれらを使い分け
て使用している。該ＴＳＡ法は、水蒸気を直接溶剤で飽
和した吸着層に通気して昇温し、脱着を行う湿式ＴＳＡ
法及び脱着時に水蒸気を使用しないで少量の脱着ガスを
加熱し、吸着材を昇温させ吸脱着を行う乾式ＴＳＡ法が
ある。また、該ＰＳＡ法は昇圧下で吸着、常圧下で脱
着、あるいは常圧下で吸着、減圧下で脱着を行うもの
で、吸着材の吸着容量が圧力依存性をもつことを利用し
て吸脱着を行うものである。また、該ＴＰＳＡ法は、常
温、常圧下で吸着し、高温、減圧下で脱着を行うもの
で、ＴＳＡ法とＰＳＡ法の特徴を備えるものである。そ
して、上記流動床式及び固定床式における脱着ガス中の
溶剤の回収方法としては、０〜５°Ｃのチリングユニッ
ト又は冷却水と当該チリングユニットの組合せにより冷
却凝縮により回収し、未凝縮ガスは原料ガスラインへ再
循環していた。

【０００５】しかしながら、従来の吸着法における回収
方法においては、結局、吸着／脱着装置はワンスルーで
溶剤の回収をしているため、例えば、脱ガスを１atm で
冷却凝縮させて回収する時の回収率は、回収率＝（１−
ｂ／ａ）／（１−ｂ）（式中、ａは脱着ガス中の炭化水
素溶剤の分圧（atm)を示し、ｂは対象炭化水素溶剤の冷
却凝縮時の温度における飽和蒸気圧(atm) を示す。）で
表され、従って、ａ＜ｂの時には回収できず、また、ａ
値はｂ値に近くなるほど回収率が悪くなる。従って、回
収率を挙げるために、上記の如くチリングユニットを設
けてｂ値を低くするか、脱着の圧力を高めてａ値を上げ
る等の対策が講じられてきた。また、原料ガス濃度が低
くなると脱着ガスの濃度も比例して下がるため、固定床
式の吸着法には不向きであるという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、廃棄ガスに含まれるガス状炭化水素を吸着法により
該ガス状炭化水素を回収する方法において、チリングユ
ニット等の設備を必要とすることなく、簡易な設備によ
り、容易に、しかも効率よく回収する方法を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者らは鋭意検討を行った結果、廃棄ガスに含まれる
ガス状炭化水素を吸着法により上記ガス状炭化水素を回
収する方法において、脱着ガスを常温で冷却し、ガス状
炭化水素を含んだ未凝縮ガスを吸着装置の入口に戻し、
これを繰り返し循環すれば、脱着ガス中のガス状炭化水
素濃度が次第に濃縮され、ついには常温冷却で脱着ガス
中の炭化水素の一部は凝縮されることを見出し、本発明
を完成するに至った。

【０００８】すなわち、本発明は、廃棄ガス等に含まれ
る炭化水素蒸気を吸着法により回収する方法において、
（Ａ）脱着ガスを常温で冷却し、ガス状炭化水素を含ん
だ未凝縮ガスを吸着装置の入口に戻し、被処理ガスと混
合することによりガス状炭化水素濃度を高めて吸着装置
に送り、吸着工程を経て、（Ｂ）次いで脱着させる際、
脱着ガス中のガス状炭化水素濃度を被処理ガスを単独で
処理した場合と比較して高濃度とし、上記（Ａ）及び
（Ｂ）を繰り返すことにより、常温冷却で脱着ガス中の
炭化水素の一部を凝縮して、回収することを特徴とする
冷却凝縮を用いた炭化水素蒸気の回収方法を提供するも
のである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明において、ガス状炭化水素
を含む廃棄ガスとしては、特に制限されず、数十〜数千
ppm の低濃度から３０％前後の高濃度のガス状炭化水素
を含む廃棄ガスまで使用でき、例えば、油槽所等に揮発
性炭化水素を荷揚げ、積み卸しする施設及び塗装や印刷
等の溶剤を取り扱う施設において発生する廃棄ガス等が
挙げられる。具体的には、ガソリンベーパー、ベンゼ
ン、トルエン、ＭＥＫ、酢酸エチルを含む廃棄ガス等で
ある。

【００１０】本発明において、吸着法としては、流動床
式又は固定床式のいずれであってもよいが、固定床式が
好ましい。また、吸着、再生方法としては、ＴＳＡ法、
ＰＳＡ法及びＴＰＳＡ法のいずれも使用できるが、ＰＳ
Ａ法又はＴＰＳＡ法が好ましい。また、吸着法の塔形式
としては、特に制限されないが、吸着用及び脱着用にそ
れぞれ１塔を有する２塔式又は吸着用に１塔、脱着用に
２塔を有する３塔式が挙げられ、このうち、後述する脱
着工程におけるパージガスの使用量を減らすことができ
ることから３塔式が好ましい。かかる吸着法の具体例と
しては、例えば、吸着と脱着を交互に行う吸着装置を用
い、一方の吸着装置にガス状炭化水素を含む廃棄ガスを
通過せしめ、吸着剤にガス状炭化水素を吸着させ、実質
的にガス状炭化水素を含まない廃棄ガスを大気中に放出
し、その間に、他方の吸着装置を脱着装置に切り換え、
吸着剤に吸着したガス状炭化水素を真空ポンプで吸引し
て該吸着剤層から離脱せしめ、この離脱したパージ排ガ
スからガス状炭化水素を回収する方法が挙げられる。こ
こで使用する吸着剤としては、特に制限されず、例え
ば、活性炭、ゼオライト及び疎水化シリカゲルが挙げら
れ、このうち、疏水化シリカゲルが不燃性で安価で入手
が容易であることから好ましい。

【００１１】本発明は、上記の如く廃棄ガスに含まれる
ガス状炭化水素を吸着法により回収する方法において、
（Ａ）脱着ガスを常温で冷却し、ガス状炭化水素を含ん
だ未凝縮ガスを吸着装置の入口に戻し、被処理ガスと混
合することにより、ガス状炭化水素濃度を高めて吸着装
置に送り、吸着工程を経て、（Ｂ）次いで、脱着ガス中
のガス状炭化水素濃度を被処理ガスを単独で処理した場
合と比較して高濃度とし、上記（Ａ）及び（Ｂ）を繰り
返すことにより、常温冷却で脱着ガス中の炭化水素の一
部を凝縮して、回収する方法である。

【００１２】本発明に係る脱着工程において、まず、吸
着剤層に吸着したガス状炭化水素を真空ポンプで吸引
し、減圧排気して該吸着剤層から離脱させる。該真空ポ
ンプとしては、液封式真空ポンプ及び完全ドライ型真空
ポンプ等が挙げられ、回収した炭化水素を再利用する場
合は完全ドライ型真空ポンプが好ましい。減圧度として
は、特に制限されないが、２５〜１００mmHgの範囲が好
ましい。また、脱着時には、パージガスとして吸着工程
の吸着塔から排出される処理済のクリーンなガスの一部
又は空気を脱着工程の塔内に導入する。また、パージガ
ス量としては、特に制限されないが、実流量で被処理ガ
ス量の１３０％以下とすることが好ましい。パージガス
量は少ないほど脱着ガス中の炭化水素濃度が濃くなり冷
却時の濃縮が容易となり、且つ真空ポンプの容量及び動
力が少なくなるが、一方、吸着剤の再生度が悪くなる。

【００１３】本発明において、吸着法の塔形式が、吸着
用の第１塔、脱着用の第２塔及び第３塔を有する３塔式
の場合、脱着工程におけるパージガスを第２塔、第３
塔、真空ポンプの順で直列的に順次流すことが好まし
い。吸着用の１塔及び脱着用の１塔を有する２塔式の場
合、脱着時間は吸着時間と等しくこの時間内に脱着に必
要なパージガス量を供給／吸引する必要があるが、上記
３塔式であれば脱着時間は吸着時間の２倍は採ることが
でき、したがって、パージガス量は２塔式に対して、５
０〜６０％程度でよいこととなる。また、パージガスを
脱着工程の第１塔（上記第２塔）及び第２塔（上記第３
塔）に並列的に流しても、吸引量は２塔式と同じとな
る。また、上記の如く、パージガスを直列的に流せば、
先に脱着工程に入った塔（上記第２塔）から出たパージ
ガスは炭化水素の含有量が少ないので、後から脱着工程
に入った塔（上記第３塔）の再生に十分使用できる。次
の段階として、前記脱着工程の第１塔（上記第２塔）は
吸着工程に入り、前記第２塔（上記第３塔）は脱着工程
の第１塔、吸着工程の第１塔は脱着工程の第２塔とな
る。

【００１４】次に、脱着ガスを常温で冷却する。常温と
は、特に制限するものではないが、約１０〜３０°Ｃの
温度範囲、好ましくは約２０°Ｃの温度であり、その冷
却手段としては、特に、制限されないが、冷却水による
冷却器を用いることが好ましい。当初、脱着ガスは希薄
ガスであるため、常温冷却では液化しない。従って、全
量ガスが未凝縮ガスとして吸着装置の入口に戻され、被
処理ガスと混合する。これにより、吸着装置には、当初
のガス状炭化水素濃度より高濃度のものが送り込まれ
る。

【００１５】次に、吸着工程を経て、再度、脱着ガス工
程となる。かかる脱着ガス中のガス状炭化水素濃度は、
被処理ガスを単独で処理した場合と比較して高濃度とな
っている。上記操作を繰り返すことにより、脱着ガス中
のガス状炭化水素濃度は、次第に高濃度となり、ついに
は、常温冷却で脱着ガス中の炭化水素の一部が凝縮され
る。脱着ガス中の炭化水素の一部を常温冷却により凝縮
する状態にするには、パージ排ガス中のガス状炭化水素
の分圧が該炭化水素の飽和蒸気圧以上の状態になればよ
い。飽和蒸気圧相当以上の炭化水素が凝縮し、飽和蒸気
圧相当分の未凝縮の炭化水素を含んだガスが吸着装置の
入口の戻り、被処理ガスと混合される。例えば、トルエ
ンの飽和蒸気圧は２０°Ｃの場合、２２mmHg（２．９vo
l%）であるので、パージ排ガス中の炭化水素の分圧が２
２mmHgを超えた時点で凝縮が始まり、２．９vol%の濃度
のガスが吸着装置の入口に戻る。

【００１６】次に、本発明の実施の実施の形態について
図１に基づいて説明する。なお、図１は、本発明に係る
実施の形態である廃棄ガスに含まれるガス状炭化水素の
回収方法を説明するフローシートであり、固定床式・Ｐ
ＳＡ法を採用する。図中、２ａは吸着塔、２ｂは脱着
塔、３は真空ポンプ、４は冷却器、５は凝縮液貯留容
器、６は回収油層、７は電磁弁、Ｐは圧力計、Ｔは温度
計、Ｆは流量計、Ｌは液面計を示す。図１に示すよう
に、炭化水素を含む被処理ガスは図では省略するブロア
ーを経て吸着塔２ａ（脱着工程に切り換えた後は吸着塔
２ｂ）に送られる。吸着塔２ａ、２ｂは吸着工程と脱着
工程とを交互に切り換えながら運転する。この切り換え
時間は３〜１０分である。

【００１７】吸着工程を終えた後、吸着塔２ａ、２ｂに
は、パージガス（例えば、空気）が導入され、更に、真
空ポンプ３で吸引することにより吸着剤に吸着するガス
状炭化水素を脱着させる。脱着したガス状炭化水素は約
２０°Ｃの温度に冷却する冷却器４に送られ、未凝縮の
ガス（当初は全量）は図では省略する遠心ブロワにより
吸着塔２ａ、２ｂの入口に戻される。これによりガス状
炭化水素の濃度は高められて、再度、吸着塔２ａ、２ｂ
に送られる。吸着工程を終えた後、真空ポンプ３で吸引
することにより吸着剤に吸着するガス状炭化水素を脱着
させると、脱着ガス中のガス状炭化水素濃度は被処理ガ
スを単独で処理した場合と比較して高濃度となる。この
操作を繰り返すことにより、ついには、常温冷却で脱着
ガス中の炭化水素の一部は凝縮して、凝縮液貯留容器５
を経由して回収油層６で回収される。

【００１８】本発明の実施の形態の方法によれば、簡易
なプロセスにより脱着ガス中のガス状炭化水素の濃度を
濃くすることができ、これによって常温冷却より炭化水
素溶剤の回収が可能となる。このため、例えば５°Ｃ以
下に冷却するようなチリングユニットの設置が不要であ
り、設備コスト及び運転コストの面で極めて有利とな
る。また、本発明の実施の形態における回収方法は、低
濃度から高濃度の幅広い範囲の溶剤含有放散ガスに対し
て利用できるため、工業上の利用価値は極めて大きい。

【００１９】本発明は、上記実施の形態に限定されず、
例えば、吸着工程を終えた後の吸着塔は、加熱用交換器
で安全な温度まで加熱してもよい、これにより、パージ
ガス量が少なくて済み、真空ポンプの容量も小さくでき
る。また、本発明の回収方法は、低濃度域においては、
吸着量と炭化水素溶剤の分圧はほぼ比例関係にあるため
吸着剤量を増加させる必要は少ない。

【００２０】

【実施例】次に、実施例を挙げて、本発明を更に具体的
に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限
するものではない。実施例１図１において、流量１０〜２５リットル／分、トルエン
濃度1,000 ppm を含有するガスを処理した。運転条件は
下記の条件とし、全てシーケンス制御とした。（運転条件）・吸着工程と脱着工程の切り換え時間：５分・方式；常圧吸着、減圧脱着のＰＳＡ法・吸着剤：疏水化シリカゲル・パージ量：空気１３リットル／分・脱着時の減圧度：６０mmHg ・冷却器：水冷却、温度１０°Ｃ

【００２１】結果は、最初の原料ガス中のトルエン濃度
は1,000ppmであり、貯留容器５には凝縮液が一滴も溜ま
らず、全量が吸着塔入口に戻された。この循環を繰り返
すことにより、運転開始より、２４０分後、脱ガス中の
トルエン濃度は15,000ppm となり、貯留容器５に凝縮液
が溜まり始めた。また、図１では省略する吸着塔２ａ
（脱着工程に切り換えた後は吸着塔２ｂ）の頂部から
は、４０ppm 以下のトルエンベーパーを含む湿分のある
空気として大気に放出した。

【００２２】

【発明の効果】本発明の方法によれば、簡易なプロセス
でパージ排ガス中のガス状炭化水素の濃度を濃くするこ
とができ、これによって常温冷却より炭化水素溶剤の回
収ができる。このため、例えば５°Ｃ以下に冷却するよ
うなチリングユニットの設置が不要であり、設備コスト
及び運転コストの面で極めて有利である。また、脱着後
の吸着塔を安全な温度まで加熱すれば、パージガス量が
少なくて済み、真空ポンプの容量も小さくできる。ま
た、本発明の回収方法は、低濃度から高濃度の幅広い範
囲の溶剤含有放散ガスに対して利用できるため、工業上
の利用価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施の形態である廃棄ガスに含ま
れるガス状炭化水素の回収方法を説明するフローシート
図を示す。

【符号の説明】

２ａ吸着塔２ｂ脱着塔３真空ポンプ４冷却器５凝縮液貯留容器６回収油槽７電磁弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄ガス等に含まれる炭化水素蒸気を吸
着法により回収する方法において、（Ａ）脱着ガスを常
温で冷却し、ガス状炭化水素を含んだ未凝縮ガスを吸着
装置の入口に戻し、被処理ガスと混合することによりガ
ス状炭化水素濃度を高めて吸着装置に送り、吸着工程を
経て、（Ｂ）次いで脱着させる際、脱着ガス中のガス状
炭化水素濃度を被処理ガスを単独で処理した場合と比較
して高濃度とし、上記（Ａ）及び（Ｂ）を繰り返すこと
により、常温冷却で脱着ガス中の炭化水素の一部を凝縮
して、回収することを特徴とする冷却凝縮を用いた炭化
水素蒸気の回収方法。
【請求項２】前記吸着法が、吸着工程用の塔を第１
塔、脱着工程用の塔を第２塔及び第３塔とする３塔式で
あって、当該脱着工程におけるパージガスを第２塔、第
３塔、真空ポンプの順で直列的に順次流すことを特徴と
する請求項１記載の冷却凝縮を用いた炭化水素蒸気の回
収方法。