JPWO2020054603A1 - 有機溶剤回収システム - Google Patents
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Abstract
本発明の有機溶剤回収システムは、キャリアガスの循環経路と、被処理ガスの導入による有機溶剤の吸着とキャリアガスの導入による有機溶剤の脱着とを交互に行う吸脱着処理装置と、吸脱着処理装置から排出されたキャリアガスを冷却することで有機溶剤を凝縮して回収する凝縮回収装置と、吸脱着処理装置の上流側に設けられ、凝縮回収装置から排出された低温状態のキャリアガスを加熱する加熱部と、を備え、凝縮回収装置は、冷却により凍結した成分を一時的に加熱して融解させる融解部を有する。よって、ランニングコストが抑制できるとともに、被処理ガスの浄化能力および有機溶剤の回収効率の向上、さらにシステム構成の簡略化および小型化を図ることができる。【選択図】図１
Description
本発明は、有機溶剤を含有する被処理ガスから有機溶剤を分離し、分離した有機溶剤をキャリアガスを用いて回収する有機溶剤回収システムに関する。
従来、有機溶剤を含有する被処理ガスに吸着材を用いて有機溶剤の吸着処理および脱着処理を行なって、有機溶剤を被処理ガスからキャリアガスに移動させることにより、被処理ガスの清浄化と有機溶剤の回収とを可能にした有機溶剤含有ガス処理システムが知られている。
この種の有機溶剤回収システムは、一般に有機溶剤を含有する被処理ガスおよび高温の状態にあるキャリアガスを時間的に交互に吸着材に接触させる吸脱着処理装置と、当該吸脱着処理装置から排出されるキャリアガスを冷却することによって有機溶剤を凝縮させて回収する凝縮回収装置とを備えている。
このような有機溶剤回収システムの一つとして、特許文献１には、キャリアガスとして水蒸気を使用した有機溶剤含有ガス処理システムが開示されている。
また、最近では回収した有機溶剤の高品質化や排水処理工程の簡略化を目的とした低排水量の有機溶剤回収システムが望まれており、特許文献２には、キャリアガスとして高温に加熱された不活性ガスを使用した有機溶剤回収システムが開示されている。また、特許文献３には、キャリアガスとして高温に加熱された不活性ガスを使用し、有機溶剤回収システム内において不活性ガスを循環させて使用することで不活性ガス使用量を削減する有機溶剤回収システムが開示されている。
このような有機溶剤回収システムにおいて、被処理ガスに対する浄化能力および有機溶剤の回収効率を向上させるためには、脱着処理における有機溶剤の脱着、すなわち吸着材の再生が、十分に行なわれることが必要になる。
また、有機溶剤回収システムのランニングコストを抑制するためには、使用したキャリアガスを有機溶剤回収システム内で循環させて再利用するように構成することが好ましい。
しかしながら、凝縮回収装置において有機溶剤をキャリアガスから完全に分離させることは困難である、そのため、凝縮回収装置から排出されるキャリアガスには、未凝縮の有機溶剤が含まれることになる。よって、キャリアガスを循環させて吸脱着処理装置に戻す構成の場合は吸着材の再生が不十分となってしまい、被処理ガスに対する浄化能力および有機溶剤の回収効率の向上に自ずと限界が生じるという問題があった。
ところで、特許文献３では凝縮回収装置から排出される未凝縮の有機溶剤を含有するキャリアガスから有機溶剤を吸着除去する第２の吸脱着素子を備えることで、被処理ガスに対する浄化能力および有機溶剤の回収効率を向上させている。しかしながら、第２の吸脱着素子を充填した第２吸脱着処理装置や、第２の吸脱着素子から有機溶剤を脱着するためにキャリアガスを高温の状態にする手段などをキャリアガスの循環経路上に設ける必要があり、有機溶剤回収システムの構成が複雑化かつ大型化する問題がある。
そこで、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされ、ランニングコストが抑制できるとともに、被処理ガスの浄化能力および有機溶剤の回収効率を向上でき、さらにシステム構成の簡略化および小型化が図られた有機溶剤回収システムを提供することを目的とする。
本発明者らは鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明は以下の構成からなる。
１．有機溶剤を含有する被処理ガスから有機溶剤を分離して回収する有機溶剤回収システムであって、キャリアガスが循環する循環経路と、 前記循環経路上に設けられ、吸脱着素子を有し、前記被処理ガスの導入による前記有機溶剤の吸着と、前記キャリアガスの導入による前記有機溶剤の脱着とを交互に行う吸脱着処理装置と、前記循環経路上で前記吸脱着処理装置の下流側に設けられ、当該吸脱着処理装置から排出された前記キャリアガスを冷却する冷却部を有し、当該冷却により前記キャリアガス中の有機溶剤を凝縮させて凝縮液として回収する凝縮回収装置と、前記循環経路上で前記吸脱着処理装置の上流側に設けられ、前記凝縮回収装置から排出された低温状態の前記キャリアガスを加熱する加熱部と、を備え、前記凝縮回収装置は、前記冷却により凍結した成分を一時的に加熱して融解させる融解部を有することを特徴とする有機溶剤回収システム。 上記構成によると、融解部により冷却により凍結した成分を一時的に加熱して融解させるため、凍結した成分の付着によるガス流動の問題を解消することができる。このため、従来のシステムよりも低温でキャリアガスを冷却することができるので、有機溶剤の凝縮回収効率を高めることができる。また、これにより、凝縮回収装置から排出されるキャリアガス中の有機溶剤の濃度を低減でき、吸着処理装置でのキャリアガスによる脱着効率が高まるため、凝縮回収装置の下流側に別途第２の吸脱着処理装置を設ける必要がなくなる。その結果、ランニングコストが低減できるともに、被処理ガスの浄化能力及び有機溶剤の回収効率の向上がなされ、さらにシステム構成の簡略化及び小型化を図ることができる。
２．前記凝縮回収装置は、冷媒と熱媒とを選択して供給する冷媒熱媒供給部を有し、前記冷却部と前記融解部とが冷却融解部として同一に構成され、当該冷却融解部は、前記冷媒熱媒供給部から冷媒を供給されて前記冷却部として機能し、前記冷媒熱媒供給部から熱媒を供給されて前記融解部として機能する、ことを特徴とする上記１に記載の有機溶剤回収システム。 上記構成によると、冷却源となった冷却融解部に熱媒を一時的に供給して凍結成分を効率よく加熱することができるため、短時間で凍結成分を融解させることができる。
３．前記凝縮回収装置における前記キャリアガスの入口側と出口側との静圧の差を測定する静圧差測定部を備え、前記冷媒熱媒供給部は、前記静圧測定部が測定した静圧の差が所定値を超えると前記熱媒の供給を選択することを特徴とする上記２に記載の有機溶剤回収システム。 上記構成によると、静圧差測定部の測定結果により、凍結成分の付着によるガス流動の問題を検知でき、熱媒供給に切り替えることで、自動的に凍結成分を加熱して融解することができる。
４．前記凝縮回収装置から排出されるキャリアガスに含有される有機溶剤の蒸気圧を測定する蒸気圧測定部を備え、前記蒸気圧測定部が測定した有機溶剤の蒸気圧が所定値以下となるように、前記冷却部の温度を調節する温度調節部を有することを特徴とする、上記１から３のいずれか１つに記載の有機溶剤回収システム。 上記構成によると、冷却部の温度を調節することで、排出されるキャアリアガス中の有機溶剤の濃度を一定以下にすることができ、吸脱着素子に吸着した有機溶剤を効率よく脱着させることができる。
５．前記融解部による前記融解中にはキャリアガスを前記凝縮回収装置に供給しないことを特徴とする、上記１から４のいずれかに１つに記載の有機溶剤回収システム。 上記構成によると、凝縮回収装置から排出されるキャリアガス中の有機溶剤の濃度が一定以上になることを防止して、吸脱着素子に吸着した有機溶剤を効率よく脱着させることができる。
６．前記吸脱着処理装置は、前記吸着後であり前記脱着前に前記吸脱着素子にパージ処理を実施し、前記融解部は、前記パージ処理期間に前記融解を実施する、ことを特徴とする上記１から５のいずれか１つに記載の有機溶剤回収システム。 上記構成によると、パージ処理期間に融解を実施することで、一旦吸脱着の処理を止めて融解させることがないので、効率よくシステムを稼働させることができる。
本発明によれば、有機溶剤回収システムに融解部を設けることにより冷却により凍結した成分を一時的に加熱して融解させるため、凍結した成分の付着によるガス流動の問題を解消することができる。このため、従来のシステムよりも低温でキャリアガスを冷却することができるので、有機溶剤の凝縮回収効率を高めることができる。また、これにより、凝縮回収装置から排出されるキャリアガス中の有機溶剤の濃度を低減でき、吸着処理装置でのキャリアガスによる脱着効率が高まるため、凝縮回収装置の下流側に別途第２の吸脱着処理装置を設ける必要がなくなる。その結果、ランニングコストが低減できるともに、被処理ガスの浄化能力及び有機溶剤の回収効率の向上がなされ、さらにシステム構成の簡略化及び小型化を図ることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
図１に示すように、本実施の形態における有機溶剤回収システム１００Ａは、キャリアガスが循環する循環経路Ｌ１と、循環経路Ｌ１上に設けられた吸脱着処理装置１０及び凝縮回収装置２０とを備えている。さらに、循環経路Ｌ１上には、循環送風機４０、被処理ガス送風機５０を備えている。キャリアガスとしては、水蒸気、加熱空気、高温に加熱した不活性ガス等、様々な種類のガスを使用することが可能である。特に水分を含まないガスである不活性ガスを使用すれば、有機溶剤回収システム１００Ａをより簡素に構成することができる。
循環経路Ｌ１は、図中に示す配管ラインＬ４〜Ｌ７を備えている。循環送風機４０は、循環経路Ｌ１をキャリアガスが循環するようキャリアガスを通流させる送風手段であり、被処理ガス送風機５０は、配管ラインＬ２から吸脱着処置装置１０に被処理ガスを供給する送風手段である。
吸脱着処理装置１０は、吸脱着槽Ａ１１および吸脱着槽Ｂ１２を備えている。吸脱着槽Ａ１１には有機溶剤を吸着および脱着する吸脱着素子Ａ１３が充填されており、吸脱着槽Ｂ１２には有機溶剤を吸着および脱着する吸脱着素子Ｂ１４が充填されている。本実施の形態では２つの吸脱着槽を備えているが、１であっても３以上であってもよい。さらに、吸脱着処理装置１０は、ヒーター（加熱部）３０を備えている。
ヒーター３０は、吸脱着槽Ａ１１または吸脱着槽Ｂ１２に供給されるキャリアガスを加熱する。より具体的には、ヒーター３０は、凝縮回収装置２０から排出されて循環送風機４０を経由したキャリアガスを高温の状態にして吸脱着槽Ａ１１または吸脱着槽Ｂ１２に供給する。ここで、ヒーター３０は、吸脱着素子Ａ１３および吸脱着素子Ｂ１４が所定の脱着温度に維持されるように、吸脱着槽Ａ１１および吸脱着槽Ｂ１２に導入されるキャリアガスの温度を調節する。なお、ヒーター３０は、吸脱着処置装置１０の外に設けられていてもよい。
吸脱着素子Ａ１３および吸脱着素子Ｂ１４は、配管ラインＬ２から導入された被処理ガスを接触させることで被処理ガスに含有される有機溶剤を吸着する。被処理ガスには水分が含まれていることもあり、この水分も吸着する。したがって、脱着処理装置１０においては、吸脱着槽Ａ１１または吸脱着槽Ｂ１２に被処理ガスを供給すると、有機溶剤および水分が吸脱着素子Ａ１３または吸脱着素子Ｂ１４に吸着されることで被処理ガスから有機溶剤が除去さ
れ、被処理ガスが清浄化され清浄ガスとして吸脱着槽Ａ１１または吸脱着槽Ｂ１２から排出される。
れ、被処理ガスが清浄化され清浄ガスとして吸脱着槽Ａ１１または吸脱着槽Ｂ１２から排出される。
また、吸脱着素子Ａ１３および吸脱着素子Ｂ１４は、高温の状態にあるキャリアガスを接触させることで、吸着した有機溶剤および水分を脱着する。したがって、吸脱着処理装置１０においては、吸脱着槽Ａ１１または吸脱着槽Ｂ１２に高温の状態にあるキャリアガスを供給すると、有機溶剤および水分が吸脱着素子Ａ１３または吸脱着素子Ｂ１４から脱着され、有機溶剤および水分を含有するキャリアガスが吸脱着槽Ａ１１または吸脱着槽Ｂ１２から排出される。
吸脱着素子Ａ１３および吸脱着素子Ｂ１４は、粒状活性炭、活性炭素繊維、ゼオライト、シリカゲル、多孔質性高分子および金属有機構造体のいずれかを含む吸着材にて構成される。好適には、粒状、粉体状、ハニカム状等の活性炭やゼオライトが利用されるが、より好適には、活性炭素繊維が利用される。活性炭素繊維は、表面にミクロ孔を有する繊維状構造を有しているため、ガスとの接触効率が高く、他の吸着材に比べて高い吸着効率を実現する。
また、活性炭素繊維は、粒状、粉体状、ハニカム状等の活性炭に比べて有機溶剤に対する吸着選択性が高いため、被処理ガスに含まれる水分をほとんど吸着しない。そのため、吸脱着処理装置１０の吸脱着槽Ａ１１または吸脱着槽Ｂ１２から排出されるキャリアガスに含有される水分が極微量となり、有機溶剤回収システムをより簡素に構成することができ、有機溶剤回収システムを小型化できる。有機溶剤に対する吸着選択性が低い吸脱着素子を使用した場合、被処理ガスに含まれる水分を多量に吸着してしまう。そのため、吸脱着処理装置１０の吸脱着槽Ａ１１および吸脱着槽Ｂ１２から排出されるキャリアガスに含有される水分もまた多量となり、有機溶剤回収システム１００Ａから有機溶剤を含有する廃水が排出されるため、別途廃水処理が必要となる。
吸脱着処理装置１０には、配管ラインＬ２，Ｌ３がそれぞれ接続されている。配管ラインＬ２は、被処理ガス送風機５０を経由して有機溶剤および水分を含有する被処理ガスを吸脱着槽Ａ１１または吸脱着槽Ｂ１２に供給するための配管ラインである。配管ラインＬ２は、バルブＶ１によって吸脱着槽Ａ１１に対する接続／非接続状態が切り替えられ、バルブＶ３によって吸脱着槽Ｂ１２に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ３は、清浄ガスを吸脱着槽Ａ１１または吸脱着槽Ｂ１２から排出するための配管ラインである。配管ラインＬ３は、バルブＶ２によって吸脱着槽Ａ１１に対する接続／非接続状態が切り替えられ、バルブＶ４によって吸脱着槽Ｂ１２に対する接続／非接続状態が切り替えられる。
さらに、吸脱着処理装置１０には、配管ラインＬ５，Ｌ６がそれぞれ接続されている。配管ラインＬ５は、キャリアガスをヒーター３０を介して吸脱着槽Ａ１１または吸脱着槽Ｂ１２に供給するための配管ラインである。配管ラインＬ５は、バルブＶ５によって吸脱着槽Ａ１１に対する接続／非接続状態が切り替えられ、バルブＶ７によって吸脱着槽Ｂ１２に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ６は、キャリアガスを吸脱着槽Ａ１１または吸脱着槽Ｂ１２から排出するための配管ラインである。配管ラインＬ６は、バルブＶ６よって吸脱着槽Ａ１１に対する接続／非接続状態が切り替えられ、Ｖ８によって吸脱着槽Ｂ１２に対する接続／非接続状態が切り替えられる。
吸脱着槽Ａ１１および吸脱着槽Ｂ１２のそれぞれには、上述したバルブＶ１〜Ｖ８の開閉を操作することにより、被処理ガスと高温の状態にあるキャリアガスとが、時間的に交互に供給される。これにより、吸脱着槽Ａ１１および吸脱着槽Ｂ１２は、時間的に交互に吸着槽および脱着槽として機能することになり、これに伴って有機溶剤および水分が被処理ガスから高温の状態にあるキャリアガスに移動する。なお、具体的には、吸脱着槽Ａ１１が吸着槽として機能している期間には、吸脱着槽Ｂ１２が脱着槽として機能し、吸脱着槽Ａ１１が脱着槽として機能している期間には、吸脱着槽Ｂ１２が吸着槽として機能する。
凝縮回収装置２０は、コンデンサ（凝縮器）２１と、回収タンク２２と、冷媒／熱媒供給部２３とを備えている。コンデンサ２１は、吸脱着槽Ａ１１または吸脱着槽Ｂ１２から排出された高温の状態にあるキャリアガスを低温の状態に温度調節することによって、キャリアガスに含有される有機溶剤および微量水分を凝縮させるものである。コンデンサ２１は、具体的には、冷媒を用いてキャリアガスを間接冷却することで有機溶剤および水分を液化させる。回収タンク２２は、コンデンサ２１にて液化された有機溶剤および水分を凝縮液として貯留するものである。なお、回収タンク２２と冷媒／熱媒供給部２３とは、凝縮回収装置２０の外に設けられていてもよい。
冷媒／熱媒供給部２３は、コンデンサ２１に冷媒または熱媒を時間的に交互に供給する。凝縮回収装置２０は、冷媒／熱媒供給部２３から冷媒を供給して、吸脱着処理装置１０から排出された有機溶剤および水分を含むキャリアガスをコンデンサ２１で間接冷却し、低温の状態に温度調節して有機溶剤および水分を凝縮させる凝縮処理（冷媒供給）を実施する。また、凝縮回収装置２０は、冷媒／熱媒供給部２３から熱媒を供給して、コンデンサ２１及びその周辺で凍結した水分および有機溶剤（凍結成分）を間接加熱して融解させる融解処理（熱媒供給）を、実施する。融解処理により、冷却源となったコンデンサに熱媒を一時的に供給して凍結成分を効率よく加熱することができるため、短時間で凍結成分を融解させることができる。
ここで、冷媒および熱媒として、水、エタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、クロロフルオロカーボン類、ハイドロクロロフルオロカーボン類、ハイドロフルオロカーボン類のいずれかまたはそれらの混合物を用いることができるが、特に限定されるものではない。また、熱媒は冷媒よりも高温の状態にある媒体を意味する。
凝縮回収装置２０には、配管ラインＬ６，Ｌ７がそれぞれ接続されている。配管ラインＬ６は、吸脱着処理装置１０から排出されたキャリアガスをコンデンサ２１に供給するための配管ラインである。配管ラインＬ７は、キャリアガスをコンデンサ２１から排出するための配管ラインである。
また、コンデンサ２１には、配管ラインＬ９が接続されている。配管ラインＬ９は、コンデンサ２１で凝縮させた有機溶剤および微量水分を回収タンク２２に導入するための配管ラインである。
さらに、コンデンサ２１には、配管ラインＬ１０、Ｌ１１がそれぞれ接続されている。配管ラインＬ１０は、冷媒／熱媒供給部２３から冷媒または熱媒をコンデンサ２１に供給するための配管ラインである。配管ラインＬ１１は、コンデンサ２１から冷媒または熱媒を外部に放出する配管ラインである。本実施の形態では、配管ラインＬ１１は、冷媒／熱媒供給部２３に接続され、冷媒または熱媒を循環させて使用する。冷媒または熱媒を循環して使用することで、熱量回収でき、凝縮回収装置２０を省エネルギーで運転することができる。
図２は、図１に示す有機溶剤回収システム１００Ａにおいて、吸脱着素子Ａ１３と吸着素子Ｂ１４とを用いた吸着処理および脱着処理の時間的な切り替えの様子を示すタイムチャートである。次に、この図２を参照して、本実施の形態における有機溶剤回収システム１００Ａを用いた被処理ガスの処理の詳細について、キャリアガスに不活性ガスを用いた場合を例にして説明する。
有機溶剤回収システム１００Ａは、図２に示す１サイクルを単位期間として当該サイクルを繰り返し実施することにより、被処理ガスの処理を連続して行なうことができる。
上記１サイクルの前半（図２中に示す時刻ｔ０〜ｔ２の間）においては、吸脱着素子Ａ１３が充填された吸脱着処理装置１０の吸脱着槽Ａ１１において、吸着処理が実施される。これと並行して、吸脱着素子Ｂ１４が充填された吸脱着処理装置１０の吸脱着槽Ｂ１２において、吸脱着槽Ｂ１２内を不活性ガスで置換するパージ処理（図２中に示す時刻ｔ０〜ｔ１の間）が実施され、その後、脱着処理（図２中に示す時刻ｔ１〜ｔ２の間）が実施される。パージ処理で使用する不活性ガスとキャリアガスとは同じである。パージ処理中の吸脱着槽Ｂ１２の下流は、被処理ガス送風機５０の上流側と繋げ、不活性ガスで置換されて排出された被処理ガス（吸脱着槽Ｂ１２内に残っていたガス）は、吸着処理を行っている吸脱着槽Ａ１１に被処理ガスと一緒に供給されるように、配管するのが好ましい。再度吸着処理に供するようにすることで、有機溶剤の回収濃度を高めることができるからである。本実施形態では上記のようにバージ処理中の吸脱着槽の下流は、被処理ガス送風機４０の上流側と接続状態となり、かつ、コンデンサ２１側とは非接続状態となるよう、構成されているものとする（図示せず）。この接続／非接続状態に切替もバルブで行う。
また、上記１サイクルの後半（図２中に示す時刻ｔ２〜ｔ４の間）においては、吸脱着素子Ｂ１４が充填された吸脱着処理装置１０の吸脱着槽Ｂ１２において吸着処理が実施され、これと並行して、吸脱着素子Ａ１３が充填された吸脱着処理装置１０の吸脱着槽Ａ１１において吸脱着槽Ａ１１内を不活性ガスで置換するパージ処理（図２中に示す時刻ｔ２〜ｔ３の間）が実施された後、脱着処理（図２中に示す時刻ｔ３〜ｔ４の間）が実施される。
凝縮回収装置２０において、冷媒／熱媒供給部２３から冷媒を供給して吸脱着処理装置１０から排出された有機溶剤および微量水分を含むキャリアガスをコンデンサ２１で間接冷却し、低温の状態に温度調節して有機溶剤を凝縮させる凝縮処理（図２中に示す時刻ｔ０〜ｔ２の間）が実施され、有機溶剤および微量水分が回収される。
凝縮回収装置２０は、コンデンサ２１から排出されるキャリアガスに含有される有機溶剤の蒸気圧を測定する蒸気圧測定部（図示しない）を備え、この蒸気圧測定部が測定した有機溶剤の蒸気圧が所定値以下となるように、コンデンサ２１の温度を調節する温度調節する温度調節部（図示しない）を有していてもよい。コンデンサの温度を調節することで、排出されるキャアリアガス中の有機溶剤の濃度を一定以下にすることができ、吸脱着素子に吸着した有機溶剤を効率よく脱着させることができる。
例えば、後述の実施例のように、有機溶剤が酢酸エチルである場合、凝縮処理において、コンデンサ２１から排出されるキャリアガスに含有される有機溶剤の蒸気圧が、１１．４ｍｍＨｇ以下となるようにキャリアガスを温度調節することが好ましく、さらに６．１ｍｍＨｇ以下となるようにキャリアガスを温度調整することがより好ましい。コンデンサ２１から排出されるキャリアガスに含有される有機溶剤の蒸気圧が１１．４ｍｍＨｇ以下の場合、循環して吸脱着素子Ａ１３および吸脱着素子Ｂ１４に接触させられるキャリアガスに含有される有機溶剤の蒸気圧もまた十分に低下するため、吸脱着素子Ａ１３および吸脱着素子Ｂ１４の再生が効果的に促進される。一方、コンデンサ２１から排出されるキャリアガスに含有される有機溶剤の蒸気圧が１１．４ｍｍＨｇを超える場合、循環して吸脱着素子Ａ１３および吸脱着素子Ｂ１４に接触させられるキャリアガスに含有される有機溶剤の蒸気圧もまた高値のため、吸脱着素子Ａ１３および吸脱着素子Ｂ１４の再生が十分に行われ難く、システムとして性能低下が生じる。この１１．４ｍｍＨｇ、６．１ｍｍＨｇという値は、後述の実施例における実験結果から導き出した値である。
キャリアガスの温度調整は、冷媒／熱媒供給部２３からの冷媒の量または冷媒の温度によって制御することができる。具体的には、温度と蒸気圧との関係をデータとして持っていて、所望の蒸気圧になるよう冷媒によりキャリアガスの温度調節をする。なお、温度と蒸気圧との関係は有機溶剤の種類によって異な
るが、文献等で確認できる。有機溶剤の蒸気圧は、ＶＯＣ濃度計やガスクロマトグラフィなどで測定することができる。
るが、文献等で確認できる。有機溶剤の蒸気圧は、ＶＯＣ濃度計やガスクロマトグラフィなどで測定することができる。
また、凝縮回収装置２０がコンデンサ２１から排出されるキャリアガスに含有される有機溶剤の蒸気圧が所定値以下となるようにキャリアガスを温度調節すれば、例えばコンデンサ２１と吸脱着処理装置１０との間にキャリアガス中の有機溶剤を吸着除去するための吸脱着素子を設置する必要等がなくなり、有機溶剤回収システム１００Ａを簡素な構成にでき小型化できる。
また、凝縮回収装置２０が、コンデンサ２１から排出されるキャリアガスに含有される有機溶剤の蒸気圧が所定値以下となるようにキャリアガスを温度調節する場合、有機溶剤の種類によってキャリアガスを０℃以下に温度調節する必要がある。このため、キャリアガスに含まれる有機溶剤および水分がコンデンサ２１内で凍結し、キャリアガスの流路が遮られ、コンデンサ２１の通気抵抗が上昇し、キャリアガスが流通できなくなる。そこで冷媒／熱媒供給部２３において、冷媒の供給から熱媒の供給に切り替えることにより、コンデンサ２１内の流路が遮られないように凍結した有機溶剤および微量水分を間接加熱して融解させる融解処理（図２中に示す時刻ｔ２〜ｔ３の間）を実施する。融解した有機溶剤および微量水分は配管ラインＬ９を通って回収タンク２２に排出される。
また、融解処理中には、キャリアガスをコンデンサ２１に供給しないほうがよい。融解処理中にキャリアガスをコンデンサ２１に供給すると融解した有機溶剤および水分が気化してキャリアガスに含有され、配管ラインＬ７を通って循環経路Ｌ１上に排出されてしまい、効率よく液化回収できなくなる。このため、吸脱着素子Ａ１３または吸脱着素子Ｂ１４が脱着処理を行わないパージ処理の間でコンデンサ２１にキャリアガスを供給せずに融解処理を実施するとよい。本実施形態では、上記したように、パージ処理中の吸脱着槽１２はコンデンサ２１とは非接続状態にあり、代りに、被処理ガス送風機５０の上流と接続状態にあるため、パージ処理にて不活性ガスで置換されて排出された被処理ガス（吸脱着槽Ｂ１２内に残っていたガス）が、コンデンサ２１には供給されることは無い。
また、凝縮回収装置２０では、コンデンサ２１内の有機溶剤および微量水分がほぼ融解するまで継続され、有機溶剤および微量水分の融解が完了した時点で冷媒／熱媒供給部２３は熱媒の供給から冷媒の供給に切り替える。これにより、コンデンサ２１はキャリアガスを間接冷却し、低温の状態に温度調節して有機溶剤および微量水分を凝縮させる凝縮処理（図２中に示す時刻ｔ３〜ｔ４の間）を再度実施する。
ここで、図２中では一例として時刻ｔ２〜ｔ３の間に融解処理を実施するように示したが、コンデンサ２１の融解処理は、すべてのサイクル毎に実施する必要はない。定期的に行っても不定期に行ってもよい。また図２中に示すように吸脱着素子Ａ１３のパージ処理の間に限定して行う必要もなく、吸脱着素子Ｂ１４のパージ処理の間でもよい。
また、融解処理が吸脱着素子Ａ１３または吸脱着素子Ｂ１４のパージ処理の間で完了できない場合はコンデンサを数台設置し、一方のコンデンサで融解処理を継続している間、他方のコンデンサで凝縮処理を実施するような構成にしてもよい。またこの場合、融解処理を実施するコンデンサと凝縮処理を実施するコンデンサはバルブ操作で切り替わるような構成等が考えられるが、特に限定されない。
ここで、キャリアガスのコンデンサ２１入口における静圧とコンデンサ２１出口における静圧との差を測定する静圧差測定部（図示せず）を備え、この静圧の差が所定の値以上に達した時点で上記凝縮処理から上記融解処理に切り替えるようにすれば、コンデンサ２１の通気抵抗の上昇を常時防止することができる。静圧差測定部の測定結果により、凍結成分の付着によるガス流動の問題を検知でき、融解処理（熱媒供給）に切り替えることで、自動的に凍結成分を加熱して融解することができる。ここで、「所定の値」は、循環送風機４０の吐出圧が低下しない程度のコンデンサ２１の圧力損失（差圧）を限界値として決定する。循環送風機４０の吐出圧は循環送風機４０のモーター能力によって決まる。静圧差測定部として、圧力計を用い、圧力計のプラス圧測定口とコンデンサ２１の入口（Ｌ６側）を繋ぎ、マイナス圧測定口とコンデンサ２１の出口（Ｌ７側）を繋ぐと、静圧差が測定できる。
また、被処理ガスに含有される有機溶剤の濃度と水分の量とがあらかじめ把握できていれば、それをデータとして持っておき、冷媒／熱媒供給部２３において一定の時間間隔で凝縮処理と融解処理とを切り替えるようにしてもよい。
ここで、吸脱着素子Ａ１３および吸脱着素子Ｂ１４に活性炭素繊維を用いれば、被処理ガスに含まれる水分をほとんど吸着しないため、コンデンサ２１に供給されるキャリアガスに含有される水分が極微量となる。そのため、コンデンサ２１において凍結する水分量が極めて少なくて済み、コンデンサ２１が融解処理を実施する頻度が著しく低減され、融解処理にかかるエネルギーを削減でき、さらに有機溶剤回収システム１００Ａをより簡素な構成にすることができる。
本実施形態の有機溶剤回収システム１００Ａは、循環経路Ｌ１の構築によりキャリアガスを繰り返し使用できるため、経済性にも優れる。従って、窒素ガス等に代表される不活性ガスをキャリアガスとして使用した場合に、特にランニングコストを抑制できる効果が得られる。
以上において説明した本実施形態の有機溶剤回収システム１００Ａでは、コンデンサ２１に熱媒を供給することにより、凍結した成分を一時的に加熱して融解させるため、凍結した成分の付着によるガス流動の問題を解消することができる。このため、従来のシステムよりも低温でキャリアガスを冷却することができるので、有機溶剤の凝縮回収効率を高めることができる。また、これにより、凝縮回収装置２０から排出されるキャリアガス中の有機溶剤の濃度を低減でき、吸着処理装置１０でのキャリアガスによる脱着効率が高まるため、凝縮回収装置２０の下流側に別途第２の吸脱着処理装置を設ける必要がなくなる。キャリアガス中の有機溶剤の濃度を低減できるため、脱着処理において吸脱着素子Ａ１３および吸脱着素子Ｂ１４の再生が促進される結果となり、その後に実施される吸着処理の際に、より効率的に被処理ガスから有機溶剤を吸着除去できるようになる。従って、有機溶剤回収システム１００Ａを用いることで、ランニングコストが低減できるともに、被処理ガスの浄化能力及び有機溶剤の回収効率の向上がなされ、さらにシステム構成の簡略化及び小型化を図ることができる。このように、本実施形態により、従来と比べて、高性能かつ簡素な構成の有機溶剤回収システムを提供することができる。
（実施例） 以下の実施例では、上述した本発明の実施の形態における有機溶剤回収システム１００Ａを用いて被処理ガスの処理を行なった。
実施例においては、有機溶剤として酢酸エチルを３０００ｐｐｍの濃度で含有する４０℃、相対湿度６０％ＲＨのガスを被処理ガスとして使用した。キャリアガスとして１２０℃の窒素ガスを使用した。また、吸脱着素子Ａ１３，吸脱着素子Ｂ１４として、ＢＥＴ比表面積が１５００ｍｇ／ｍ２の活性炭素繊維を使用し、冷媒および熱媒として７０質量％のエチレングリコール水溶液を使用した。
まず、被処理ガス送風機５０を用いて吸脱着処理装置１０の吸脱着槽Ａ１１および吸脱着槽Ｂ１２のうち一方の吸脱着槽に風量１０Ｎｍ３／ｍｉｎで１０分間送風することで上記一方の吸脱着槽を吸着槽として機能させ、吸着処理を実施した。
上記吸着処理の終了後に、バルブを切り替え操作し、上記一方の吸脱着槽を脱着槽に切り替えると共に、他方の吸脱着槽を吸着槽とした。脱着槽においては脱着槽内を窒素ガスで置換するパージ処理を行った後、ヒーター３０で１２０℃に加熱した窒素ガスを風量１．５Ｎｍ３／ｍｉｎで導入することで吸脱着素子の脱着処理を行った。吸着槽においては、上述した条件と同様の吸着処理を行った。凝縮回収装置２０では、冷媒／熱媒供給部２３からコンデンサ２１に冷媒を供給して、脱着槽から排出される酢酸エチルを含有する窒素ガスを−３０℃まで冷却する凝縮処理を行った。
以上において説明した１サイクルを連続的に繰り返し実施したところ、吸脱着処理装置１０から排出される清浄ガスに含有される酢酸エチルの濃度が、約２０ｐｐｍにまで低減されていることが確認された。すなわち、実施例においては、約９９％の高い除去率で酢酸エチルを除去できることが確認された。
また、上述した脱着処理において、凝縮回収装置２０にガスが導入される配管ラインＬ６を流通する窒素ガス中に含まれる酢酸エチルの蒸気圧が平均１５．２ｍｍＨｇに上昇していることが確認され、凝縮回収装置２０からガスを排出する配管ラインＬ７を流通する窒素ガス中に含まれる酢酸エチルの蒸気圧が常時２．７ｍｍＨｇ以下に低下していることが確認された。本実施例は、冷媒の温度を変更して、酢酸エチルの蒸気圧が常時２．７ｍｍＨｇ以下となるよう、窒素ガスの温度を調整した。
また、被処理ガスの送風を開始してから５時間後に凝縮回収装置２０のコンデンサ２１内に微量水分が凍結（凝固）したことにより窒素ガスの入口と出口の静圧の差圧が１５０ｍｍＨ２Ｏから３００ｍｍＨ２Ｏまで上昇していることが確認されたため、吸脱着素子Ａ１３または吸脱着素子Ｂ１４の一方がパージ処理を行っている間に、冷媒／熱媒供給部２３を冷媒の供給から熱媒の供給へ切り替え、コンデンサ２１を凝縮処理から融解処理へ切り替えた。冷媒／熱媒供給部２３から供給する熱媒温度は３０℃に設定した。
コンデンサ２１の融解処理により、凍結していた微量水分が速やかに融解されたため、再び冷媒／熱媒供給部２３を熱媒の供給から冷媒の供給へと切り替え、コンデンサ２１を融解処理から凝縮処理へと切り替えた。
以上において説明したコンデンサ２１の融解処理は、窒素ガスのコンデンサ２１入口の静圧とコンデンサ２１出口の静圧との差圧が１５０ｍｍＨ２Ｏから３００ｍｍＨ２Ｏまで上昇した時点で実施した。より具体的には約５時間毎に、吸脱着素子Ａ１３または吸脱着素子Ｂ１４の一方がパージ処理を行っている間に、コンデンサ２１の融解処理を実施した。
以上において説明したコンデンサ２１の融解処理を行った直後も、吸脱着処理装置１０から排出される清浄ガスに含有される酢酸エチルの濃度が、約２０ｐｐｍにまで低減されていることが確認された。すなわち、本実施例において、被処理ガスからの酢酸エチルの除去効率に影響することなくコンデンサの融解処理ができることが確認された。
以上に開示した実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
本発明は、例えば工場やビルから排出される有機溶剤を含有する被処理ガスを処理するシステム等に有効に利用することができる。
１０ 吸脱着処理装置、 １１ 吸脱着槽Ａ、 １２ 吸脱着槽Ｂ、 １３ 吸脱着素子Ａ、 １４ 吸脱着素子Ｂ、 ２０ 凝縮回収装置、 ２１ コンデンサ（融解部、冷却部、冷却融解部）、 ２２ 回収タンク、 ２３ 冷媒／熱媒供給部（冷媒熱媒供給部）、 ３０ ヒーター（加熱部）、 ４０ 循環送風機、 ５０ 被処理ガス送風機、 １００Ａ 有機溶剤回収システム、 Ｌ１ 循環経路、 Ｌ２〜Ｌ１１ 配管ライン、 Ｖ１〜Ｖ８ バルブ
Claims (6)
- 有機溶剤を含有する被処理ガスから有機溶剤を分離して回収する有機溶剤回収システムであって、 キャリアガスが循環する循環経路と、 前記循環経路上に設けられ、吸脱着素子を有し、前記被処理ガスの導入による前記有機溶剤の吸着と、前記キャリアガスの導入による前記有機溶剤の脱着とを交互に行う吸脱着処理装置と、 前記循環経路上で前記吸脱着処理装置の下流側に設けられ、当該吸脱着処理装置から排出された前記キャリアガスを冷却する冷却部を有し、当該冷却により前記キャリアガス中の有機溶剤を凝縮させて凝縮液として回収する凝縮回収装置と、 前記循環経路上で前記吸脱着処理装置の上流側に設けられ、前記凝縮回収装置から排出された低温状態の前記キャリアガスを加熱する加熱部と、を備え、 前記凝縮回収装置は、前記冷却により凍結した成分を一時的に加熱して融解させる融解部を有することを特徴とする有機溶剤回収システム。
- 前記凝縮回収装置は、冷媒と熱媒とを選択して供給する冷媒熱媒供給部を有し、 前記冷却部と前記融解部とが冷却融解部として同一に構成され、当該冷却融解部は、前記冷媒熱媒供給部から冷媒を供給されて前記冷却部として機能し、前記冷媒熱媒供給部から熱媒を供給されて前記融解部として機能する、ことを特徴とする請求項１に記載の有機溶剤回収システム。
- 前記凝縮回収装置における前記キャリアガスの入口側と出口側との静圧の差を測定する静圧差測定部を備え、 前記冷媒熱媒供給部は、前記静圧測定部が測定した静圧の差が所定値を超えると前記熱媒の供給を選択することを特徴とする請求項２に記載の有機溶剤回収システム。
- 前記凝縮回収装置から排出されるキャリアガスに含有される有機溶剤の蒸気圧を測定する蒸気圧測定部を備え、 前記蒸気圧測定部が測定した有機溶剤の蒸気圧が所定値以下となるように、前記冷却部の温度を調節する温度調節部を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の有機溶剤回収システム。
- 前記融解部による前記融解中にはキャリアガスを前記凝縮回収装置に供給しないことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに１項に記載の有機溶剤回収システム。
- 前記吸脱着処理装置は、前記吸着後であり前記脱着前に前記吸脱着素子にパージ処理を実施し、 前記融解部は、前記パージ処理期間に前記融解を実施する、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の有機溶剤回収システム。
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