JPS602088B2 - 排ガスからの溶剤回収法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 印刷、塗装をはじめいろいろの業界で溶剤が使用されて
いるが、その溶剤含有排ガスの問題は労働衛生上、公衆
環境上大きな問題になっている。

溶剤含有排ガス処理はいまいまこれを燃焼するとか触媒
により酸化するとかの方法が採られているが、資源節約
上からは排ガスより溶剤を回収し再利用することが望ま
しい。溶剤濃度が％オーダー以上の高濃度では排ガスを
そのまま冷却吸収する方法等を採用することが出来るが
、それより低濃度ではこうした方法では回収効率が低く
、排ガスからの溶剤除去は不十分なものとなる。この濃
度領域での溶剤回収としては活性炭吸着法が用いられて
きた。活性炭吸着法で溶剤を回収する場合にパージガス
として水蒸気を用いることが多いが、排ガス中に水溶性
の溶剤を含む場合は、凝縮した水中に溶剤が溶け込むの
で大がかりな回収のための糟留設備や、排水処理施設が
必要となる。印刷や塗装ではいまいまその排ガス中に水
漆性溶剤が含まれることが多く、これに対する簡便な溶
剤回収方法の開発が待たれていた。本発明はこうした必
要に応えるもので溶剤排ガスから溶剤を比較的簡易に回
収する方法を提供するものであり、特に水潟性溶剤を含
む排ガスからの溶剤回収法として特に効果がある。本発
明は溶剤を含有する排ガスを活性炭素繊維からなる吸着
層に導き溶剤を吸着せしめ、次いで上記吸着層に非凝縮
性パージガスを流して溶剤を脱着し、かくして得られる
溶剤の濃縮された脱着ガスを冷却した回収溶剤に吸収さ
せることを特徴とする溶剤の吸収方法である。

本発明において使用する活性炭素繊維は不融性の前駆体
繊維たとえばセルローズ繊維、ノボラック繊維等を適当
な条件下で焼成賦活することによって得られる。

本発明の活性炭素繊維としてはベンゼン平衡吸着量３０
％以上、ベンゼン吸着速度定数０．２／ｍｉｎ以上の特
性を有していることが好ましい。ベンゼン平衡吸着量は
ＪＩＳＫ−１４１２に準拠して測定したものである。ベ
ンゼン吸着速度定数とは５０のｐｍのベンゼンを含む窒
素流を厚み２仇舷の吸着層に０．１５弧／ｓｅｃの速度
で通した時の出口濃度Ｃ（ｐｐｍ）の時間的変化を次式
に当てはめて求まるｋの値である。ｌｎ式塾乍北 吸着層としては活性炭素繊維のシートを積み重ねてもよ
く「第１図に示すように円筒状にシートを成形してもよ
い。

第１図において１はフランジ、２は活性炭素繊維シート
、３は細い榛、４はメクラ板である。排ガスは矢印に沿
って流れる。また該繊維を塊状で容器などにつめて層を
形成してもよい。該吸着層は固定層として使用してもよ
く、吸着層をシート状にして吸着部で排ガス中の溶剤を
吸着させた後、脱着部へ移動させて脱着操作に入る等の
方法を探ってもよい。パージガスとしては窒素ガス、炭
酸ガス、燃焼ガス等の不活性ガスや空気等の非凝縮性の
ものが利用できる。

脱着ガス中の溶剤含有濃度を上げた方が後述のように溶
剤回収が容易になるのでパージガス温度はできるだけ高
い方が好ましい。一方パージガス温度が高いほど、パー
ジガス中の酸素含有量が高いほど、吸着剤は酸化され易
いので、こうした観点からはパージガス中の酸素濃度は
できるだけ４・さし・方が望ましい。パージガス温度と
しては８０〜２５０℃好ましくは９０〜１６０ｑｏであ
る。パージガスの加熱方法としては吸着層中に熱源を入
れて吸着層を加熱してパージガスを流すことも出釆るし
、あらかじめ加熱されたパージガスを吸着層に導くこと
も出来る。もちろん両方法を併用してもよい。溶剤を含
有する排ガスを活性炭素繊維の吸着層を通すことにより
、吸着層は多量の溶剤を吸着しているわけであるが、こ
れに加熱パージガスを通すことによって、吸着された溶
剤が熱脱着される。パージガス温度、流量、パージ時間
、吸着されている溶剤量等が適正であれば、脱着ガスに
は溶剤は高度に濃縮されて含まれる。排ガス濃度の５〜
ＩＯＮ音へ濃縮することも可能である。こうして得られ
た溶剤の濃縮された脱着ガスは冷却された回収溶剤と気
液接触させて吸収させる。吸収の方法としては冷却され
た回収溶剤液中に脱着ガスを導くことによって脱着ガス
は小泡となって液中を上昇し、その間に脱着ガス中の溶
剤を溶剤液中に吸収させることが出来る。この場合脱着
ガスのキャリャーガスはそのまま液中を浮上し、回収液
タンクの外に出ていく。また他の方法として冷却された
回収溶剤をシャワ−し、その中に脱看ガスを通過させる
ことも出来る。脱着ガスから溶剤を吸収させる回収溶剤
の温度は溶剤の種類にもよるが一般に−４０午○〜２０
ｏのこ冷却するのがよい。脱着ガスを直ちにこのような
冷却吸収液に導いてもよいが、脱着ガス中の水分の除去
ならびに予冷の目的で、脱着ガスを一旦コンデンサーで
冷却した後冷却吸収を行ってもよい。パージガスとして
不活性ガスを使用した場合、経済的見地から回収液タン
クの外から系外へ該不活性ガスを排出してしまうことは
好ましくなく、第２図の例に示すように回収液タンクか
ら出て釆た不活性ガスを加熱してパージガスとして循環
的に利用するのが特に好ましい方法である。第２図では
溶剤を含有する排ガス１０は吸着層１を通過し、清浄化
されて１１より排出される。

２は１０→１→１１の径路の排気ファンである。

吸着層１はヒーター４で加熱されたパージガスによって
加熱され、かくして溶剤を高濃度に含有した脱着ガス１
４はコンデンサー５で予冷され水分を除去された後、冷
凍機７で冷却された回収溶剤液６中に導かれ吸収される
。８は回収溶剤をためるタンクである。

冷却回収液タンク１５を出た不活性ガスはファン３によ
ってヒーター４に送られ加熱された後、パージガスとし
て利用される。１２から適量の不活性ガスが補給される
。

第２図の１３，１４，１６の不活性ガスの系はほぼ閉ル
ープ的に循環するわけであるが、脱着のスタート時にそ
れまでそこに存在していた空気が脱着ガス中に混入して
くる。循環使用するパージガス中の酸素濃度を一定レベ
ル以下に押えるためには不活性ガスの循環系に１２で示
すような新しい不活性ガスの補給を必要とする。第２図
の９はヱジェクターであるが、これはパージガスを流す
前に脱着部をある程度減圧にして空気を迫出した後脱着
操作に入るようにしている。これは脱着ガス中の酸素混
入量を減少させ、１２からの不活性ガスの補給必要量を
小さくするためである。またこの減圧操作によって吸着
層からの溶剤の脱着速度が早まり、そのため脱着ガス中
の溶剤濃度を高めるという好ましい効果をも有している
。

本発明は吸着材として活性炭素繊維を用いているが、活
性炭素繊維は粒状活性炭に比べると表面積が通常約１０
０倍程度大きい。そのため吸着速度も脱着速度も粒状活
性炭より著しく大きい。吸着速度が大きいので吸着帯厚
みが小さく、そのため粒状活性炭よりも吸着層の厚みを
著しく薄くとることができる。このような活性炭素繊維
の吸着層に加熱ページガスを流した場合、吸着層はすみ
やかに昇温し、極めて短時間に脱着が進行する。したが
って非常に高濃度の溶剤を含有する脱着ガスが得られる
。一般に溶剤含有ガスを冷却し溶剤を凝縮して回収する
場合、ガスの含有する溶剤濃度が高いほど、ガスの冷却
された温度が低いほど回収効率は高くなる。

より厳密にいえば冷却温度における溶剤の蒸気圧に比べ
て脱着ガス中の溶剤蒸気の分圧が高ければそれだけ回収
、効率は高くなる。本発明で吸着材として活性炭素繊維
を使うことは前記のように脱着ガス中の溶剤濃度を著し
く高めることであり、それは回収効率が高まる効果を有
している。また回収効果を高めるためにはより低い温度
へ脱着ガスを冷却してやることが望ましい。

脱着ガスをコンデンサーのみで冷却し溶剤ガスを凝縮回
収しようとした場合、■伝熱面積を大きく取る必要があ
る、■冷煤のコンデンサー入口温度は脱着ガス到達温度
よりさらに低くしておく必要がある等の問題があり、回
収の設備費運転費ともかなり大きいものとなる。本発明
では冷却凝縮した回収溶剤液中に脱着ガスを吸収させる
方法を探っているので、ガスと液との接触面積を大きく
取ることが可能な上に、袷煤温度と吸収液の温度差をそ
れほど大きく取る必要はない。

したがって本発明の方法では比較的安価でしかも有効に
脱着ガス中の溶剤を回収することができる。脱着ガス中
の溶剤蒸気の分圧（圧力）を高める目的で脱着を高度に
減圧にすることによって行うとか、高度に減圧にすると
同時に吸着層をヒーターであたためるとかの方法が粒状
活性炭の吸着装置で採られることがある。

これらの方法は粒状活性炭からの溶剤の脱着を促進し、
できるだけ脱看ガス中の溶剤濃度を高める目的で行われ
るわけであるが、高度の減圧を実現できるよう装置を気
密な構造にする必要があること、本格的な真空装置を必
要とすることから設備費が高くなる欠点がある。また本
発明のような加熱パージガス方式に比べ脱着に要する時
間が著しく大きくなり、吸着装置としての処理能力が大
きく低下するという欠点がある。本発明では吸着材とし
て活性炭素繊維を用いることにより、脱着ガス中の溶剤
濃度を高めると共に、加熱パージガスによる脱着と組み
合せることにより吸着処理能力を著しく向上させている
。

またこのように脱着ガス中に濃縮された溶剤物質は冷却
回収液中で効率よく吸収回収されることになる。塗装や
グラビャ印刷等では種々の溶剤が混合されていることが
多いが、粒状活性炭の吸着装置ではキシレンやそれ以上
の沸点の溶剤に対しては脱着に非常に時間がかかるとい
う難点があり、一方比較的沸点の低い溶剤（たとえば酢
酸エチル）に対し、空気や不活性ガスによる加熱パージ
ガス脱着を行うと、脱看ガス中の溶剤濃度が低く、その
ため冷却による凝縮回収は非常に困難であった。本発明
はこうした限界的な状況を克服し、溶剤の沸点が比較的
高くても（たとえば２００午０）、低くても（たとえば
７０ｑｏ）効率よく排ガスから溶剤回収を行う方法を提
供するものである。本発明の典型的なフローシートは第
２図に示すとおりであるが、他の二つの具体例を挙げて
説明する。

第３図で１〜１６までは全く第２図と同一であるが「排
ガス１９は前吸着層１７を通り、ファン１８によって清
浄化された空気が２０より排出され、一方吸着層１７の
脱着ガスが主吸着層１に入るシステムになっている。２
７は前吸着層の加熱パージガスであるがその系は省略し
てある。

第３図のシステムは相当低濃度の溶剤含有排ガスを対象
としたもので、前吸着層である程度の濃度まで濃縮した
後１〜１６のシステムで溶剤を回収しようとするもので
ある。第４図では冷却回収溶剤液タンク１５を出た不活
性ガス２４は後吸着層２１で吸着され、こうして清浄化
された不活性ガス２５はヒーター４で加熱されパージガ
スとして利用される。後吸着層２１のパージガスはヒー
ター４の出口からルート２４で環流される。後吸着層２
１の脱着ガスはルート２３でコンデンサーの入口に環流
されている。第２図のシステムでは１５を出た不活性ガ
ス中に回収液６と平衡な圧力の溶剤蒸気が含まれるので
、第４図は後吸着層２１でそれを完全に除去した後主吸
着層１のパージガスとして使用しようとするものである
。脱着ガス１４に含まれる溶剤の相当部分は６で吸収さ
れるので後吸着層２１の溶剤処理量は主吸着層のそれよ
りズか副こ小さくてよい。以下実施例をあげて本発明を
説明する。

実施列 １ トルエン３５０ｐｐｍ、イソプロ／ぐノール２５０ｐｐ
ｍ含む温度３５００、風量２０で／分の排ガスが３０分
排出、２０分休止のサイクルで排出される排出源に対し
第２図のシステムで溶剤回収を行った。

吸着層は第１図に示す円筒形の吸着ェレメント６本から
なるもので、１吸着レメント当りの活性炭素繊維量は６
００夕、活性炭素繊維の厚みは５仇帆である。該活性炭
素繊維のベンゼン平衡吸着量は５５％、ベンゼン吸着速
度定数は０．９ｈｊｎ‐１である。加熱パージガス１
３は窒素ガスを１４０００に加熱し流量１．６の／分で
使用した。予めェジェクター９で１５仇吻Ｈｇまで減圧
にした後、上記パージガスで１５分間脱着した。脱着ガ
スはコンデンサー５で５℃まで冷却した後６の冷却吸収
液に導いた。冷却吸収液温は−３０午０である。１２か
ら窒素ガスをパージ時間の間に０．４力補給した。

こうして得られた溶剤回収率はトルェン９４％、イソプ
ロパノール９２％であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は活性炭素繊維からなる吸着層の１例を示すもの
である。 ２・・・…活性炭素繊維、３・・・・・・細い榛から構
成された円筒状支持体。 第２図、第３図、第４図は本発明の方法の具体例のフロ
ーシ−トである。 １…・・・吸着層、４…・・・ヒーター、６・・・・・
・コンデンサー、６・・・・・・回収溶剤液、１０・・
・・・・排ガス、１２・・・・・・パージガス、１７・
・・・・・前吸着層、２１・・・・・・後吸着層。 努１図 第２図 巻３脚 努ム図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水溶性溶剤を含有する排ガスを活性炭素繊維からな
   る吸着層に導き該溶剤を吸着せしめ、次いで上記吸着層
   に非凝縮性パージガスを通して溶剤を脱着し、かくして
   得られた溶剤の濃縮された脱着ガスを冷却した回収溶剤
   に吸収させることを特徴とする排ガスからの溶剤回収法
   。