WO2006019131A1

WO2006019131A1 - ガスタービンを用いた揮発性有機化合物処理方法及び揮発性有機化合物処理システム

Info

Publication number: WO2006019131A1
Application number: PCT/JP2005/015061
Authority: WO
Inventors: Shigekazu Uji
Original assignee: Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd.
Priority date: 2004-08-19
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2006-02-23
Also published as: US20080041032A1; RU2335701C1; EP1788222B1; US8142555B2; NO338257B1; KR20070033034A; EP1788222A4; CN101006261A; KR100791976B1; EP1788222A1; CN101006261B; CA2574536C; NO20070352L; JP4677989B2; JPWO2006019131A1; CA2574536A1

Abstract

　この発明は、揮発性有機化合物を無害化して処理するだけでなく、揮発性有機化合物の処理を必要とする施設内のエネルギ効率を総合的に向上させることを目的とする。この発明では、上記目的を達成するために、揮発性有機化合物を含む排ガスを吸着装置に供給して揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させるとともに、吸着剤を加圧した水蒸気で脱着して水蒸気に混入させ、揮発性有機化合物を混入させた水蒸気を加圧した状態のままガスタービンの燃焼器に供給し、燃料ガスとともに燃焼させる、という解決手段を採用する。

Description

ガスタービンを用レヽた揮発性有機化合物処理方法及び揮発性有機化合物処理システム技術分野

[0001] 本発明は、ガス状の揮発性有機化合物をガスタービンを用いて処理する処理方法及び処理システムに関する。

背景技術

[0002] トルエンゃキシレン等の各種揮発性有機化合物を使用する工場では、使用後の揮発性有機化合物の処分に頭を悩ませている。排出量が微量である場合、これら使用後の揮発性有機化合物を含む排ガスを、基準値を下回る範囲で大気中に排出することもあるが、排出量が多量である場合は (多くの場合がそうである）、別個に処理設備を設けて処理している。

[0003] 従来の一般的は処理方法としては、まず、揮発性有機化合物を含む排ガスを吸着装置に供給して揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させ、揮発性有機化合物を吸着した吸着剤を水蒸気で脱着して揮発性有機化合物を水蒸気に混入させる。次に、揮発性有機化合物を吸着させた水蒸気を凝縮させ、この凝縮水を蒸留して揮発性有機化合物と水とを分離させる。最後に、水と分離させた揮発性有機化合物を燃焼させて分解する。

[0004] 従来の処理方法では、処理設備の設置に要する費用の他、当該設備の運転に要する費用も嵩む。そこで、例えば工場内に既存のガスタービンを利用して余分な費用を力 4ナることなく揮発性有機化合物を処理する技術が提案されている (例えば、下記の特許文献 1、 2、 3)。

[0005] 特許文献 1の発明では、揮発性有機化合物から発生する有害物質を捕集し、ガスタービンの空気取り入れ口に供給し、圧縮機において空気と共に圧縮し、有害物質を含む圧縮空気を燃焼器に供給するとともに燃料ガスを供給して燃焼させ、タービンを駆動する。有害物質は、燃焼器において燃焼して無害化され、ガスタービンの排気とともに大気中に排出される。 [0006] 特許文献 2、 3の発明では、揮発性有機化合物の廃液を燃焼器に直接供給するとともに燃料ガスを供給して燃焼させることによりタービンを駆動する。有害物質の廃液は、燃焼器において燃焼して無害化され、ガスタービンの排気とともに大気中に排出される。

特許文献 1：特開 2003 - 322324号公報

特許文献 2：特開 2004— 036492号公報

特許文献 3 :特開 2004— 184003号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] ところで、上記の処理方法にお!、ては、次のような問題点が指摘されて、る。上記特許文献 1の発明では、揮発性有機化合物から発生する有害物質をガスタービンの空気取り入れ口に供給するが、ガスタービンは、取り入れた空気の一部を燃焼器には導入せず、後段のタービンの冷却に利用する構造となっている。そのため、有害物質の一部が燃焼器を通らずに、すなわち燃焼せずにガスタービン力排出されることになり、十分な処理が行われない。上記特許文献 2、 3の発明では、高濃度の有害物質の廃液を直接燃焼器に供給して、るので、火炎温度が高くなり過ぎる恐れがある。

[0008] 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、揮発性有機化合物を無害化することに加えて、揮発性有機化合物の処理を必要とする施設内のエネルギ効率を総合的に向上させることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] 上記の課題を解決するための手段として、次のような構成のガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法、および揮発性有機化合物の処理システムを採用する。

すなわち、本発明では、ガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法に係る第 1の解決手段として、処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させ、該吸着剤に吸着された前記揮発性有機化合物を加圧環境下で水蒸気を用 Vヽて前記吸着剤から脱着して前記水蒸気に混入させ、前記揮発性有機化合物が混入した前記水蒸気をガスタービンの燃焼器で燃焼させる、、う手段を採用する。 [0010] また、ガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法に係る第 2の解決手段として、上記第 1の解決手段において、前記ガスタービン力排出される燃焼ガスの熱を利用して水蒸気を生成する、という手段を採用する。

[0011] ガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法に係る第 3の解決手段として、上記第 1または第 2の解決手段において、揮発性有機化合物の吸着剤への吸着及び揮発性有機化合物の吸着剤力ゝらの脱着を並行して交互に行う、という手段を採用する。

[0012] ガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法に係る第 4の解決手段として、上記第 1〜第 3のいずれかの解決手段において、吸着剤から揮発性有機化合物を脱着するための水蒸気の一部を揮発性有機化合物の脱着に供することなくガスタービンの燃焼器に供給する、という手段を採用する。

[0013] ガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法に係る第 5の解決手段として、上記第 1〜第 4いずれかの解決手段において、揮発性有機化合物を濃縮する前処理を処理対象ガスに施した後、揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させる、という手段を採用する。

[0014] ガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法に係る第 6の解決手段として、上記第 5の解決手段において、前処理は、所定の吸着剤に処理対象中の揮発性有機化合物を吸着させた後、加熱ガスを用いて揮発性有機化合物を吸着剤力脱着することにより揮発性有機化合物を濃縮する濃縮処理、処理対象ガスから水分を除去する減湿処理の!/、ずれか一方あるいは両方である、 t 、う手段を採用する。

[0015] ガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法に係る第 7の解決手段として、上記第 1〜第 6いずれか 2の解決手段において、揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させた後、吸着剤の揮発性有機化合物を水蒸気で脱着する前に加熱ガスを用いて加熱を行う、という手段を採用する。

[0016] ガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法に係る第 8の解決手段として、上記第 6または第 7の解決手段において、加熱ガスは、水蒸気の生成に供された燃焼ガスの排ガスである、という手段を採用する。

[0017] ガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法に係る第 9の解決手段として、上記第 6または第 7の解決手段において、加熱ガスは、水蒸気の生成に供された燃焼ガスの排ガスとの熱交換によって加熱された空気である、という手段を採用する。

[0018] 一方、本発明では、揮発性有機化合物の処理システムに係る第 1の解決手段として、処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させ、該吸着剤に吸着した前記揮発性有機化合物を加圧環境下で水蒸気を用いて脱着して前記水蒸気に混入させる吸着装置と、前記揮発性有機化合物が混入した前記水蒸気を燃焼器で燃焼させるガスタービンとを備える、という手段を採用する。

[0019] また、揮発性有機化合物の処理システムに係る第 2の解決手段として、上記第 1の解決手段において、前記ガスタービン力排出される燃焼ガスの熱を利用して水蒸気を生成する水蒸気生成装置を備える、という手段を採用する。

[0020] 揮発性有機化合物の処理システムに係る第 3の解決手段として、上記第 1または第 2の解決手段において、複数の吸着装置、及び揮発性有機化合物の吸着剤への吸着及び揮発性有機化合物の吸着剤からの脱着を並行して交互に行うように前記複数の吸着装置を切替える切替装置をさらに備える、という手段を採用する。

[0021] 揮発性有機化合物の処理システムに係る第 4の解決手段として、上記第 1〜第 3いずれ力の解決手段において、吸着装置を経由することなく燃焼器に直接供給する水蒸気の流量を調節する蒸気バイパス制御弁をさらに備える、という手段を採用する。

[0022] 揮発性有機化合物の処理システムに係る第 5の解決手段として、上記第 1〜第 4いずれかの解決手段において、揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させる前に処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を濃縮する前処理をさらに備える、という手段を採用する。

[0023] 揮発性有機化合物の処理システムに係る第 6の解決手段として、上記第 5の解決手段において、前処理装置は、所定の吸着剤に処理対象中の揮発性有機化合物を吸着させた後、加熱ガスを用いて揮発性有機化合物を吸着剤から脱着することにより揮発性有機化合物を濃縮する濃縮装置、処理対象ガスから水分を除去する減湿装置の、ずれか一方ある、は両方である、 t 、う手段を採用する。

[0024] 揮発性有機化合物の処理システムに係る第 7の解決手段として、上記第 1〜第 6いずれ力の解決手段において、吸着装置において吸着剤の揮発性有機化合物を水蒸気で脱着する前に加熱ガスを用いて加熱を行う、という手段を採用する。

[0025] 揮発性有機化合物の処理システムに係る第 8の解決手段として、上記第 6または第 7の解決手段において、加熱ガスは、水蒸気生成装置において水蒸気の生成に供された燃焼ガスの排ガスである、と、う手段を採用する。

[0026] 揮発性有機化合物の処理システムに係る第 9の解決手段として、上記第 6または第 7の解決手段において、水蒸気の生成に供された燃焼ガスの排ガスとの熱交換によつて空気を加熱する加熱装置をさらに備え、加熱ガスは、加熱装置から排出された加熱空気である、という手段を採用する。

発明の効果

[0027] 本発明では、揮発性有機化合物が混入した水蒸気をガスタービンの燃焼器に供給して燃焼させるので、揮発性有機化合物を無害化することが可能であると共に、高濃度の揮発性有機化合物が燃焼器に供給されて火炎温度が高くなり過ぎることを防止して総合的なエネルギ効率を向上させることができる。また、燃焼器に水蒸気を供給することにより、ガスタービンの排出する燃焼ガス中の NOxの量を低減させることが可能であり、よって NOxによる周辺環境の劣化を抑制することができる。

[0028] また、ガスタービン力排出される燃焼ガスの保有する熱を利用して水蒸気を生成し、吸着装置に供給することにより、水蒸気を他の系統から調達する場合と比較して、水蒸気の生成に要するエネルギーを削減することができる。

図面の簡単な説明

[0029] [図 1]本発明の第 1実施形態に係わる揮発性有機化合物処理システムの特徴的構成を示すシステム構成図である。

[図 2]本発明の第 2実施形態に係わる揮発性有機化合物処理システムの特徴的構成を示すシステム構成図である。

[図 3]本発明の第 2実施形態における吸着装置の動作状態 a〜dを示す模式図である圆 4]本発明の第 2実施形態における吸着装置の動作状態 e〜hを示す模式図である。

圆 5]本発明の第 2実施形態における吸着装置の動作状態変化を示すタイミングチヤートである。

[図 6]本発明の第 3実施形態に係わる揮発性有機化合物処理システムの特徴的構成を示すシステム構成図である。

[図 7]本発明の第 4実施形態に係わる揮発性有機化合物処理システムの特徴的構成を示すシステム構成図である。

[図 8]本発明の第 5実施形態に係わる揮発性有機化合物処理システムの特徴的構成を示すシステム構成図である。

符号の説明

[0030] 1 吸着装置

2 ガスタービン

3 水蒸気生成装置

4 圧縮機

5 燃焼器

6 タービン

7 負荷

発明を実施するための最良の形態

[0031] 以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

〔第 1実施形態〕

図 1には、本発明の第 1実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムの特徴的構成を示すシステム構成図である。図において、符号 1は吸着装置、 2はガスタービン、 3は水蒸気生成装置である。

[0032] 吸着装置 1は、処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を内部の吸着剤に吸着させることによって処理対象ガス力揮発性有機化合物を除去し、吸着剤に吸着した揮発性有機化合物を加圧環境下で水蒸気を用いて脱着して水蒸気に混入させる。吸着剤には、例えば活性炭が使用される。また、上記加圧環境は、水蒸気を吸着装置 1に供給することによって実現される。

[0033] このような吸着装置 1は、処理対象ガスが外部から入力されると共に水蒸気が水蒸気発生装置 3から入力される一方、揮発性有機化合物が除去された処理済ガスを外部に排出すると共に揮発性有機化合物が混入した化合物混入水蒸気をガスタービン 2の燃焼器 5に出力する。また、吸着装置 1には、図示するように吸着剤を冷却する必要から空気 (冷却用空気）が入力される。

[0034] ガスタービン 2は、空気を加圧する圧縮機 4と、加圧された空気に燃料ガスを供給して燃焼させ、燃焼ガスを発生させる燃焼器 5と、燃焼ガスの運動エネルギおよび圧力エネルギによって回転駆動されて圧縮機 4および外部の負荷 7の駆動力を発生するタービン 6とを備えている。ガスタービン 2は、吸着装置 1において揮発性有機化合物を混入させた水蒸気を加圧状態のまま燃焼器 5の燃焼領域に供給し、燃料ガスとともに燃焼させる。負荷 7は例えば発電機である。

[0035] 水蒸気生成装置 3は、ガスタービン 2から排出される燃焼ガスの保有する熱を利用して水蒸気を生成する一種の熱交^^である。この水蒸気生成装置 3は、例えば排熱回収ボイラである。水蒸気生成装置 3で生成された加圧状態の水蒸気は、工場のプロセス用として外部に供給されると共に吸着装置 1に供給される。

[0036] 上記のように構成された処理システムによって揮発性有機化合物を処理する方法について説明する。

揮発性有機化合物を含む処理対象ガスが吸着装置 1に供給されると、揮発性有機化合物は吸着剤に吸着される。そして、この吸着剤に吸着された揮発性有機化合物は、加圧環境下における水蒸気の作用によって吸着剤から脱着して水蒸気に混入する。ここで、上記加圧環境は吸着装置 1に水蒸気を供給することにより実現される力加圧環境の実現方法はこれに限定されるものではない。例えば、圧縮機 4から排出される圧縮空気の一部を吸着装置 1に供給することにより吸着装置 1内の加圧環境を実現しても良い。

[0037] このようにして揮発性有機化合物が混入した水蒸気 (化合物混入水蒸気）は、加圧状態のままガスタービン 2の燃焼器 5の燃焼領域に供給される。そして、化合物混入水蒸気中の揮発性有機化合物は、燃焼器 5において燃料ガスとともに燃焼することによって無害化される。燃焼器 5の燃焼ガスの全部あるいは一部は、タービン 6を回転駆動した後、水蒸気生成装置 3に導入され、水との熱交換によって水蒸気を生成させる。すなわち、水蒸気生成装置 3では、燃焼ガスの熱を利用することにより水が気化して水蒸気が発生する。このように発生した水蒸気の一部または全部は、加圧状態のまま吸着装置 1に供給されて、吸着剤力ゝらの揮発性有機化合物の脱着に利用される。

[0038] このような本実施形態によれば、揮発性有機化合物が混入した水蒸気をガスタービン 2の燃焼器 5に供給して燃焼処理するので、揮発性有機化合物を従来よりもより完全に無害化することが可能である。また、揮発性有機化合物が混入した水蒸気をガスタービン 2の燃焼器 5に供給して燃焼処理するので、揮発性有機化合物の燃焼熱の分、ガスタービン用燃料の一部を節減することが可能であり、よって総合的なエネルギ効率を向上させることができる。また、燃焼器 5に水蒸気を供給するので、ガスタ一ビン 2の排出する燃焼ガス中の NOxの量を低減することが可能であり、よって NOx による周辺環境の劣化を抑制することができる。

[0039] さらに、ガスタービン 2から排出される燃焼ガスの保有する熱を利用して水蒸気を生成するので、水蒸気を他の系統力調達する場合と比較して水蒸気の生成に要するエネルギを削減することが可能であり、したがって工場内のエネルギ効率を総合的に向上させることができる。

[0040] ところで、本実施形態にぉ、ては、ガスタービン 2から排出される燃焼ガスの熱を利用して水蒸気を生成したが、別個に水蒸気を生成する設備を設け、当該設備から水蒸気を供給するようにしても良、。

[0041] 〔第 2実施形態〕

次に、本発明の第 2実施形態について、図 2に示すシステム構成図を参照して説明する。

最初に、ガスタービン (つまり燃焼器 5)が自らの駆動用に必要とする水蒸気の量（燃焼用水蒸気量)と吸着装置 1が揮発性有機化合物を吸着するために必要とする水蒸気の量 (化合物吸着用水蒸気量)は必ずしも一致するものではない。すなわち、燃焼用水蒸気量はガスタービンの安定的かつ効率的な運転の必要から決定されるべきものであり、一方、化合物吸着用水蒸気量は揮発性有機化合物の効果的な吸着の必要力も決定されるべきものである。

[0042] 上記第 1実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムは、吸着装置 1から排出された化合物混入水蒸気をそのまま燃焼器 5に供給するように構成されているので、吸着装置 1に供給する水蒸気量と燃焼器 5に供給する水蒸気量は同一となり、したがつて上述した燃焼用水蒸気量と化合物吸着用水蒸気量とを何れも満足させることができな、と!/、う問題点がある。

[0043] また、吸着装置 1は揮発性有機化合物の吸着剤への吸着と加圧環境下での揮発性有機化合物の吸着剤からの脱着を繰り返すものであり、揮発性有機化合物を含む排ガスを連続して処理することができな、とヽぅ問題点がある。

[0044] 本第 2実施形態は、このような第 1実施形態の問題点を解決するためのものであり、より実機に近い揮発性有機化合物処理システムに関するものである。なお、図 2では、上述した第 1実施形態と同一の構成要素には同一符号を付している。以下の説明では、このような第 1実施形態と同一の構成要素に関する説明は重複するので省略する。

[0045] 図 2のシステム構成図において、符号 1A, 1Bは吸着装置、 8は蒸気バイパス制御弁、 9は蒸気噴射制御弁、 10A, 10Bは処理対象ガス供給弁、 11A, 11Bは処理済ガス排出弁、 12A, 12Bは蒸気供給弁、 13A, 13Bは水蒸気排出弁、 14は冷却空気用ファン、 15A, 15Bは冷却空気供給弁である。

[0046] 吸着装置 1A(A塔)及び吸着装置 1B (B塔)は、第 1実施形態の吸着装置 1と同様なものである。この吸着装置 1A, 1Bは、図示するように処理対象ガス及び水蒸気の供給経路に対して並列に設けられており、後述するように処理対象ガスに対する揮発性有機化合物除去処理を交互に行うものである。

[0047] 蒸気バイパス制御弁 8は、蒸気供給弁 12A, 12Bの入口側と水蒸気排出弁 13A, 13Bの出口側との間に設けられた開閉弁であり、吸着装置 1A, 1Bに供給される水蒸気の一部を吸着装置 1A, 1Bを経由することなく蒸気噴射制御弁 9に直接供給する、つまり上記水蒸気の一部を吸着装置 1A, 1Bをバイパスして蒸気噴射制御弁 9に供給するためのものである。

[0048] 蒸気噴射制御弁 9は、上記蒸気バイパス制御弁 8とガスタービン 2 (正確には燃焼器 5)との間に設けられており、ガスタービン 2への水蒸気の噴射量を規定する。処理対象ガス供給弁 10Aは、吸着装置 1A(A塔）において処理対象ガスの供給口に設けられた開閉弁であり、吸着装置 1Aへの処理対象ガスの供給 Z遮断を行う。一方、処理対象ガス供給弁 10Bは、吸着装置 1B (B塔）において処理対象ガスの供給口に設けられた開閉弁であり、吸着装置 1Bへの処理対象ガスの供給 Z遮断を行う。

[0049] 処理済ガス排出弁 11Aは、吸着装置 1Aにお、て処理済ガスの排出口に設けられた開閉弁であり、吸着装置 1Aからの処理済ガスの排出 Z遮断を行う。処理済ガス排出弁 11Bは、吸着装置 1Bにおいて処理済ガスの排出口に設けられた開閉弁であり、吸着装置 1Bからの処理済ガスの排出 Z遮断を行う。蒸気供給弁 12Aは、吸着装置 1Aにおいて水蒸気の供給口に設けられた開閉弁であり、吸着装置 1Aへの水蒸気の供給 Z遮断を行う。蒸気供給弁 12Bは、吸着装置 1Bにおいて水蒸気の供給口に設けられた開閉弁であり、吸着装置 1Bへの水蒸気の供給 Z遮断を行う。

[0050] 水蒸気排出弁 13Aは、吸着装置 1Aにおいて化合物混入水蒸気の排出口に設けられた開閉弁であり、吸着装置 1Aからの化合物混入水蒸気の排出 Z遮断を行う。水蒸気排出弁 13Bは、吸着装置 1Bにおいて化合物混入水蒸気の排出口に設けられた開閉弁であり、吸着装置 1B力の化合物混入水蒸気の排出 Z遮断を行う。

[0051] 冷却空気用ファン 14は、冷却用空気を吸着装置 1A, 1Bに供給するための動力源である。冷却空気供給弁 15Aは、上記冷却空気用ファン 14と冷却用空気を吸着装置 1Aとの間に設けられた開閉弁であり、冷却用空気の吸着装置 1Aへの供給 Z遮断を行う。冷却空気供給弁 15Bは、冷却空気用ファン 14と冷却用空気を吸着装置 1 Bとの間に設けられた開閉弁であり、冷却用空気の吸着装置 1Bへの供給 Z遮断を行う。

[0052] このように構成された揮発性有機化合物処理システムでは、吸着装置 1Aあるいは吸着装置 1Bから排出された化合物混入水蒸気に加え、蒸気バイパス制御弁 8を経由した水蒸気が蒸気噴射制御弁 9に供給される。したがって、上述した燃焼用水蒸気量と化合物吸着用水蒸気量とを個別に設定することが可能である。

[0053] 例えば燃焼用水蒸気量が流量 R1であり、化合物吸着用水蒸気量が流量 R2 (但し Rl >R2)であった場合、流量 R1と流量 R2との差流量を蒸気バイパス制御弁 8を介して蒸気噴射制御弁 9に供給することにより、燃焼用水蒸気量及びィ匕合物吸着用水蒸気量の何れについても要求を満足することができる。なお、 R1 <R2の場合も考えられるが、この場合は、化合物吸着用水蒸気量をガスタービン 2で処理しきれない状態であり現実的でない。

[0054] なお、本揮発性有機化合物処理システムでは、蒸気噴射制御弁 9を水蒸気の流れ方向にお、て蒸気バイパス制御弁 8の下流側（つまり蒸気バイパス制御弁 8とガスタ一ビン 2との間）に設けたが、蒸気噴射制御弁 9を蒸気バイパス制御弁 8の上流側（つまり熱交翻 3と蒸気バイパス制御弁 8との間）に設けても良い。このような構成においても、上述したと同様の作用効果が得られる。

[0055] 次に、 2つ（一対)並列に設けられた吸着装置 1A及び吸着装置 1Bの動作について、図 3〜図 5を参照して詳しく説明する。図 3及び図 4は、上述した蒸気バイパス制御弁 8、処理対象ガス供給弁 10A, 10B、処理済ガス排出弁 11A, 11B、蒸気供給弁 12A, 12B、水蒸気排出弁 13A, 13B及び冷却空気供給弁 15A, 15Bの開閉状態に応じた吸着装置 1A及び吸着装置 1Bの動作状態 a〜hの変化を示している。また、図 5は、このような図 3及び図 4における動作状態 a〜hの変化を時系列的に示したタイミングチャートである。吸着装置 1A及び吸着装置 1Bは、このような動作状態 a〜h の変化を繰り返すことによって、吸着状態→加圧状態→脱着状態→減圧状態→冷却状態→吸着状態の順で状態変化する。

[0056] なお、図 3及び図 4の蒸気バイパス制御弁 8、処理対象ガス供給弁 10A, 10B、処理済ガス排出弁 11A, 11B、蒸気供給弁 12A, 12B、水蒸気排出弁 13A, 13B及び冷却空気供給弁 15A, 15Bにおいて、白抜き表示は各弁が「開状態」にあることを示し、黒抜き表示は各弁が「閉状態」にあることを示している。また、図 3及び図 4では、蒸気バイパス制御弁 8の開閉状態も示しているが、蒸気バイパス制御弁 8は、上述したように燃焼用水蒸気量と化合物吸着用水蒸気量との差流量を補うためのものであり、吸着装置 1A及び吸着装置 1Bの状態を直接規定するものではない。

[0057] 動作状態 aは、吸着装置 1Aが「吸着状態」かつ吸着装置 1Bが「加圧状態」であることを示している。すなわち、吸着装置 1Aは、処理対象ガス供給弁 10A及び処理済ガス排出弁 11Aが開状態、かつ、蒸気供給弁 12A、水蒸気排出弁 13A及び冷却空気供給弁 15Aが閉状態に設定されることによって、処理対象ガスが順次供給されると共に処理済ガスが順次排出される吸着状態となる。一方、吸着装置 1Bは、蒸気供給弁 12Bが開状態、かつ、処理対象ガス供給弁 10B、処理済ガス排出弁 11B、蒸気供給弁 12B、水蒸気排出弁 13B及び冷却空気供給弁 15Bが閉状態に設定されることによって、水蒸気のみが順次供給される加圧状態となる。

[0058] 図 5にも示すように、吸着装置 1Aは動作状態 a〜dの比較的長時間に亘つて吸着状態を継続し、一方、吸着装置 1Bは、先の吸着状態から動作状態 aに示す加圧状態に移行して十分な圧力まで加圧されると、動作状態 bに示す脱着状態に遷移する。すなわち、吸着装置 1Bは、蒸気供給弁 12Bに加えて、水蒸気排出弁 13Bが開状態に設定されることによって、水蒸気が順次供給されると共に化合物混入水蒸気が順次排出される脱着状態となる。

[0059] この動作状態 bにおいて吸着装置 1B内の吸着剤に吸着された有機溶媒が加圧下で十分に脱着すると、吸着装置 1Bは、動作状態 cに示す減圧状態に遷移する。すなわち、吸着装置 1Bは、処理済ガス排出弁 11Bが開状態、かつ、処理対象ガス供給弁 10B、蒸気供給弁 12B、水蒸気排出弁 13B及び冷却空気供給弁 15Bが閉状態に設定されることによって減圧状態となる。

[0060] そして、吸着装置 1Bは、吸着装置 1B内の圧力が常圧まで低下すると、吸着装置 1 Bは、動作状態 dに示す冷却状態に遷移する。すなわち、吸着装置 1Bは、処理済ガス排出弁 11Bに加えて、冷却空気供給弁 15Bが開状態に設定されることにより、冷却用空気が内部に供給されて常温まで冷却される。さらに、吸着装置 1Bは、動作状態 eに示すように、処理対象ガス供給弁 10B及び処理済ガス排出弁 11Bが開状態、かつ、蒸気供給弁 12B、水蒸気排出弁 13B及び冷却空気供給弁 15Bが閉状態に設定されること〖こよって、処理対象ガスが順次供給されると共に処理済ガスが順次排出される吸着状態となる。

[0061] この一方、吸着装置 1Aは、蒸気供給弁 12Aが開状態、かつ、処理対象ガス供給弁 10A、処理済ガス排出弁 11A、蒸気供給弁 12A、水蒸気排出弁 13A及び冷却空気供給弁 15Aが閉状態に設定されることによって、水蒸気のみが順次供給される加圧状態となる。なお、動作状態 e〜hは、動作状態 a〜dに対して、吸着装置 1Aと吸着装置 1Bとが入れ替わった状態なので、これ以上の説明は省略する。

[0062] 図 5を見ると容易に理解できるように、吸着装置 1A及び吸着装置 1Bは処理対象ガスからの揮発性有機化合物の吸着と当該揮発性有機化合物の吸着剤からの脱着を交互に繰り返す。また、処理対象ガスからの揮発性有機化合物の吸着、つまり処理対象ガスの揮発性有機化合物の除去処理は、吸着装置 1A及び吸着装置 1Bを動作状態 a〜hのように遷移せることによって連続的に行われる。

[0063] なお、吸着装置の台数は、 2台（吸着装置 1A及び吸着装置 1B)に限定されない。

さらに多くの吸着装置を並行して作動させることにより処理対象ガスを連続的に処理するようにしても良い。

[0064] 〔第 3実施形態〕

次に、本発明の第 3実施形態について、図 6を参照して説明する。

本第 3実施形態は、処理効率の向上を図るため処理対象ガスに前処理を施すものである。図 6は、本第 3実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムのシステム構成図であるが、上述した第 1,第 2実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムと同一の構成要素については同一符号を付している。

[0065] この図 6において、符号 16は減湿塔、 17, 20は冷却装置、 18は濃縮装置、 19はファンである。減湿塔 16は、処理対象ガスを冷水と気液接触させることにより減湿するものである。すなわち、減湿塔 16は、下方から処理対象ガスが供給されると共に上方から処理対象ガスが排出される一方、上方力下方に向けて冷水を散水するように構成されている。したがって、処理対象ガスは、冷水との気液接触により冷却されることにより処理対象ガスに含まれている水蒸気が凝縮して冷水中に分離され、この結果減湿される。

[0066] 冷却装置 17は、このような減湿塔 16の下部から排出された水を冷却して上記冷水として減湿塔 16に供給するものである。減湿塔 16と冷却装置 17とは減湿装置を構成している。

[0067] 濃縮装置 18は、減湿塔 16から排出された処理対象ガス (減湿されたもの）に含まれる揮発性有機化合物を濃縮して冷却装置 20に排出するものである。すなわち、濃縮装置 18は、処理対象ガスを微粉状の活性炭中を揷通させる揮発性有機化合物を吸着 ·除去し処理ガスとして排出すると共に、上記活性炭に吸着された揮発性有機化合物を排ガスによって活性炭力ゝら脱着させることにより濃縮された揮発性有機化合物を含む排ガスを新たな処理対象ガスとして排出する。水蒸気生成装置 3から排出される排ガスは 100° C程度の高温ガスであり、このような高温の排ガスによって揮発性有機化合物は活性炭力ゝら脱着する。

[0068] ファン 19は、上記処理ガスを濃縮装置 18から強制排気するために設けられている。冷却装置 20は、上記新たな処理対象ガスを冷却して処理対象ガス供給弁 10A, 1 OBに供給する。新たな処理対象ガスは、上述したように水蒸気生成装置 3から排出された排ガスに濃縮された揮発性有機化合物が含まれたものであり、したがって 100 ° Cに近い高温ガスである。冷却装置 20は、このような高温の新たな処理対象ガスを吸着装置 1A, 1Bの処理に適した温度まで冷却するために設けられて、る。

[0069] 本揮発性有機化合物処理システムでは、処理対象ガスが減湿塔 16と冷却装置 17 とから構成された減湿装置と濃縮装置 18とによって前処理、つまり減湿処理及び濃縮処理された後に吸着装置 1A, 1Bによって本処理 (揮発性有機化合物の除去処理 )される。したがって、吸着装置 1A, 1Bでは、上述した第 1、第 2実施形態よりも濃度の高、揮発性有機化合物を含む新たな処理対象ガスを処理するので、処置効率の向上を図ることができる。

[0070] 例えば上述した図 5は、吸着装置 1Aについては動作状態 a〜dに亘つて、一方、吸着装置 1Bについては動作状態 e〜hに亘つて吸着処理を行うことを示している力本実施形態における前処理行うことにより吸着処理の期間を短縮することが可能であり、この分処理対象ガスの処理効率を向上させることができる。

[0071] なお、前処理としては、減湿処理あるいは濃縮処理の何れか一方であっても良い。

減湿処理によって処理対象ガス中の水蒸気が除去されるので、この分、処理対象ガスにおける揮発性有機化合物の濃度は有意に上昇する。したがって、前処理を減湿処理のみとすることによつても、処理対象ガスの処理効率の向上を図ることが可能である。一方、濃縮処理のみによっても揮発性有機化合物の濃度は有意に上昇するので、処理対象ガスの処理効率の向上を図ることが可能である。

[0072] 〔第 4実施形態〕

次に、本発明の第 4実施形態について、図 7を参照して説明する。

本揮発性有機化合物処理システムは、図 7に示すように、上述した第 3実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムにファン 21、加熱ガス供給弁 22A, 22B及び加熱ガス排出弁 23A, 23Bを付加した構成を有する。

[0073] ファン 21は、水蒸気生成装置 3から排出された排ガス (加熱ガス)を加熱ガス供給弁 22A, 22Bに供給する。加熱ガス供給弁 22Aは、このようなファン 21と吸着装置 1 Aの排ガス供給口との間に設けられており、排ガスの吸着装置 1Aへの供給 Z遮断を行う。一方、加熱ガス供給弁 22Bは、このようなファン 21と吸着装置 1Bの排ガス供給口との間に設けられており、排ガスの吸着装置 1Bへの供給 Z遮断を行う。

[0074] 加熱ガス排出弁 23Aは、吸着装置 1Aの排ガス排出口と冷却装置 20の処理対象ガス供給口との間に設けられており、吸着装置 1A力排出された排ガスの冷却装置 20の処理対象ガス供給口への供給 Z遮断を行う。加熱ガス排出弁 23Bは、吸着装置 1Aの排ガス排出口と冷却装置 20の処理対象ガス供給口との間に設けられており、吸着装置 1Aから排出された排ガスの冷却装置 20の処理対象ガス供給口への供給 Z遮断を行う。

[0075] 吸着装置 1A, 1Bは、第 2実施形態で説明したように図 3〜図 5に示すものとなるが、加圧処理において常温状態にある吸着装置 1A, 1Bに加圧用の水蒸気を供給することによって当該水蒸気の一部が凝縮してドレン水となる。そして、このドレン水には吸着処理によって吸着剤に付着した揮発性有機化合物が微少ながら溶け込んでいる。

[0076] 本揮発性有機化合物処理システムは、このような問題点を解決するものであり、図 3 〜図 5に示した吸着処理と加圧処理との間に、上述したファン 21、加熱ガス供給弁 2 2A, 22B及び加熱ガス排出弁 23A, 23B並びに水蒸気生成装置 3から排出された排ガスを用いた加熱処理を行うものである。

[0077] 吸着装置 1A, 1Bの何れについても同様な加熱処理を行うので、代表として吸着装置 1 Bにつ、て説明すると、吸着装置 1 Bへの処理対象ガスの供給及び処理済ガスの排出による吸着処理が完了すると、加熱ガス供給弁 22B及び加熱ガス排出弁 23 Bのみを開放することによりファン 21から排出される排ガスを吸着装置 1Bに供給することにより吸着装置 1B内を加熱する。この排ガスは、上述したように 100° C程度の温度を有しているので、吸着装置 1B内を水蒸気の凝縮が発生しない程度に十分に加熱することが可能である。

[0078] この結果、次工程つまり水蒸気による加圧処理によって水蒸気が凝縮することを防止することが可能であり、上述した吸着装置 1A, 1Bのドレン水の問題点を解決することができる。したがって、本揮発性有機化合物処理システムによれば、吸着装置 1A , 1Bのドレン水に含まれる揮発性有機化合物をエネルギ源として有効利用することが可能であると共に、この揮発性有機化合物をガスタービン 2の燃料の一部として燃焼させることによりさらなる省エネルギを実現できる。

[0079] なお、上記吸着装置 1A, 1Bのドレン水に含まれる揮発性有機化合物を処理する必要がない場合には、このドレン水を水蒸気生成装置 3の排ガス排出口に供給して気化させて大気中に放出するようにしても良、。ドレン水の水量は多くはな、ので、水蒸気生成装置 3の排ガス排出口に供給することにより十分に気化させることができる。

[0080] 〔第 5実施形態〕

最後に、本発明の第 5実施形態について、図 8を参照して説明する。

本揮発性有機化合物処理システムは、水蒸気生成装置 3が他の装置と離間して配置されている場合に対応するものであり、上述した第 3、第 4実施形態の変形例に相当するものである。

[0081] 第 3実施形態の揮発性有機化合物処理システムは、処理対象ガスを濃縮装置 18 で濃縮するために水蒸気生成装置 3から排出された排ガスを熱源として利用する。一方、第 4実施形態の揮発性有機化合物処理システムは、吸着装置 1A, 1Bのドレン水の発生を抑えるために水蒸気生成装置 3から排出された排ガスを熱源として利用する。

[0082] し力しながら、これらの揮発性有機化合物処理システムでは、水蒸気生成装置 3が濃縮装置 18や吸着装置 1A, 1Bから離間して配置されている場合には、排ガスを濃縮装置 18や吸着装置 1A, 1Bに供給するために比較的大きなダクトを長距離に亘って敷設する必要があると共に比較的大きな送風動力を必要とするので、設備コストの上昇やライニングコストの上昇を招く。

[0083] 本揮発性有機化合物処理システムは、上述した第 4実施形態の構成に対し、排ガスに代えて空気をファン 21に供給すると共に、排ガスに代えて空気をファン 24から濃縮装置 18に供給し、さらにファン 21の排出空気を熱交翻25, 26及びポンプ 27から構成された第 1の加熱装置によって加熱する一方、ファン 24の排出空気を熱交換器 28, 29及びポンプ 30から構成された第 2の加熱装置によって加熱する。

[0084] 熱交換器 25は、水蒸気生成装置 3の排ガス排出口近傍に設けられ、排ガスと所定の熱媒との熱交換を行う。熱交換器 26は、ファン 21の空気排出口近傍に設けられ、ファン 21から排出された空気と上記熱媒との熱交換を行う。ポンプ 27は、熱交 2 5と熱交 26との間に設けられた熱媒循環路の途中に設けられており、熱媒を熱交翻 25と熱交翻 26との間で循環させる。

[0085] 熱交翻28は、水蒸気生成装置 3の排ガス排出口近傍に設けられ、排ガスと所定の熱媒との熱交換を行う。熱交換器 29は、ファン 24の空気排出口近傍に設けられ、ファン 24から排出された空気と上記熱媒との熱交換を行う。ポンプ 30は、熱交 2 8と熱交 29との間に設けられた熱媒循環路の途中に設けられており、熱媒を熱交翻 28と熱交翻 29との間で循環させる。

[0086] このように構成された本揮発性有機化合物処理システムでは、水蒸気生成装置 3 力も排出された排ガスを濃縮装置 18や吸着装置 1A, 1Bに直接供給するのではなく、第 1,第 2の加熱装置を用いて排ガスの熱をファン 21, 24から排出される空気に熱伝達させることにより当該空気を加熱して加熱空気とし、この加熱空気を加熱ガスとして濃縮装置 18及び吸着装置 1A, 1Bに供給する。

[0087] ここで、上記熱媒に比較的熱容量の大きな液体状の熱媒を用いることによって、各熱媒循環路は、排ガスを濃縮装置 18や吸着装置 1A, 1Bに供給するダ外に比較して大幅に小さな設備となる。また、熱媒の熱容量が大きい場合には熱媒の循環流量を比較的小さく抑えることができるので、ポンプ 27, 30の動力は、排ガスを濃縮装置 18や吸着装置 1A, 1Bに供給する送風動力よりも小さく抑えることができる。

[0088] したがって、本揮発性有機化合物処理システムによれば、水蒸気生成装置 3が濃縮装置 18や吸着装置 1A, 1Bから離間配置されている場合における設備コストの上昇やライニングコストの上昇を回避することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させ、

該吸着剤に吸着された前記揮発性有機化合物を加圧環境下で水蒸気を用いて前記吸着剤から脱着して前記水蒸気に混入させ、

前記揮発性有機化合物が混入した前記水蒸気をガスタービンの燃焼器で燃焼させる

ことを特徴とするガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法。

[2] 前記ガスタービン力排出される燃焼ガスの熱を利用して水蒸気を生成することを特徴とする請求項 1記載のガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法。

[3] 揮発性有機化合物の吸着剤への吸着及び揮発性有機化合物の吸着剤からの脱着を並行して交互に行うことを特徴とする請求項 1記載のガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法。

[4] 揮発性有機化合物の吸着剤への吸着及び揮発性有機化合物の吸着剤からの脱着を並行して交互に行うことを特徴とする請求項 2記載のガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法。

[5] 吸着剤から揮発性有機化合物を脱着するための水蒸気の一部を揮発性有機化合物の脱着に供することなくガスタービンの燃焼器に供給することを特徴とする請求項

1記載のガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法。

[6] 揮発性有機化合物を濃縮する前処理を処理対象ガスに施した後、揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させることを特徴とする請求項 1記載のガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法。

[7] 前処理は、所定の吸着剤に処理対象中の揮発性有機化合物を吸着させた後、加熱ガスを用いて揮発性有機化合物を吸着剤力ゝら脱着することにより揮発性有機化合物を濃縮する濃縮処理、処理対象ガスから水分を除去する減湿処理の!/ヽずれか一方あるいは両方であることを特徴とする請求項 6記載のガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法。

[8] 揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させた後、吸着剤の揮発性有機化合物を水蒸気で脱着する前に加熱ガスを用いて加熱を行うことを特徴とする請求項 1記載のガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法。

[9] 加熱ガスは、水蒸気の生成に供された燃焼ガスの排ガスであることを特徴とする請求項 7記載のガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法。

[10] 加熱ガスは、水蒸気の生成に供された燃焼ガスの排ガスとの熱交換によって加熱された空気であることを特徴とする請求項 7記載のガスタービンを用いた揮発性有機化合物の処理方法。

[11] 処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させ、該吸着剤に吸着した前記揮発性有機化合物を加圧環境下で水蒸気を用いて脱着して前記水蒸気に混入させる吸着装置と、

前記揮発性有機化合物が混入した前記水蒸気を燃焼器で燃焼させるガスタービンと

を備えることを特徴とする揮発性有機化合物の処理システム。

[12] 前記ガスタービン力排出される燃焼ガスの熱を利用して水蒸気を生成する水蒸気生成装置を備えることを特徴とする請求項 11記載の揮発性有機化合物の処理システム。

[13] 複数の吸着装置、及び揮発性有機化合物の吸着剤への吸着及び揮発性有機化合物の吸着剤力の脱着を並行して交互に行うように前記複数の吸着装置を切替える切替装置をさらに備えることを特徴とする請求項 11記載の揮発性有機化合物の処理システム。

[14] 複数の吸着装置、及び揮発性有機化合物の吸着剤への吸着及び揮発性有機化合物の吸着剤力の脱着を並行して交互に行うように前記複数の吸着装置を切替える切替装置をさらに備えることを特徴とする請求項 12記載の揮発性有機化合物の処理システム。

[15] 吸着装置を経由することなく燃焼器に直接供給する水蒸気の流量を調節する蒸気バイパス制御弁をさらに備えることを特徴とする請求項 11記載の揮発性有機化合物の処理システム。

[16] 揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させる前に処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を濃縮する前処理をさらに備えることを特徴とする請求項 11記載の揮発性有機化合物の処理システム。

[17] 前処理装置は、所定の吸着剤に処理対象中の揮発性有機化合物を吸着させた後、加熱ガスを用いて揮発性有機化合物を吸着剤から脱着することにより揮発性有機化合物を濃縮する濃縮装置、処理対象ガス力水分を除去する減湿装置の!/、ずれか一方あるいは両方であることを特徴とする請求項 16記載の揮発性有機化合物の処理システム。

[18] 吸着装置において吸着剤の揮発性有機化合物を水蒸気で脱着する前に加熱ガスを用いて加熱を行うことを特徴とする請求項 12記載の揮発性有機化合物の処理システム。

[19] 加熱ガスは、水蒸気生成装置にぉ、て水蒸気の生成に供された燃焼ガスの排ガスであることを特徴とする請求項 17記載の揮発性有機化合物の処理システム。

[20] 水蒸気の生成に供された燃焼ガスの排ガスとの熱交換によって空気を加熱する加熱装置をさらに備え、

加熱ガスは、加熱装置から排出された加熱空気であることを特徴とする請求項 17記載の揮発性有機化合物の処理システム。