WO2012115081A1 - 有機溶剤脱水装置 - Google Patents

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    • B01D15/362Cation-exchange

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for dehydrating water from an organic solvent, and more particularly to an organic solvent dehydrating apparatus used for dehydrating an organic solvent recovered from an organic solvent-containing gas generated from various factories or research facilities using a solvent recovery apparatus. .
  • Patent Document 2 a dehydration step of adsorbing moisture contained in an organic solvent to the dehydrating material by passing the organic solvent through the dehydrating material packed in a dehydrating tank (adsorption tower). And an organic solvent dehydration apparatus using a cation exchange resin as a dehydrating material, and a drying step of drying moisture adsorbed on the dehydrating material by passing an inert gas or air through the dehydrating material. Yes.
  • the dehydrating material when an ion exchange resin or the like is used as the dehydrating material, if the drying speed is increased when the dehydrating material is dried after the dehydrating step, the dehydrating material is destroyed due to a difference in water content between the inner and outer layers of the dehydrating material. As a result, clogging occurs in the filter provided in the dewatering tank due to debris of the dehydrating material, which may reduce the dewatering ability of the organic solvent dewatering apparatus.
  • the present invention has been made against the background of the problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide an organic solvent dehydrating apparatus having a configuration that does not reduce the dehydrating ability of the organic solvent dehydrating apparatus.
  • the base structure of the cation exchange resin is at least one selected from the group consisting of an acrylic acid polymer, a methacrylic acid polymer, and a styrene-divinylbenzene copolymer, Carboxylic acid Ca group or sulfonic acid Na group is provided.
  • a dehydrating tank filled with the dehydrating material, an organic solvent introduction path for introducing the organic solvent to be treated into the dehydrating tank, and an inert gas for introducing an inert gas into the dehydrating tank
  • the apparatus further includes a washing water introduction path for introducing washing water into the dehydration tank and a washing water discharge path for discharging the washing water from the dehydration tank.
  • the washing water introduction path has a washing water circulation path for introducing the washing water discharged to the washing water discharge path into the washing water introduction path.
  • the dehydration tank includes a first dehydration tank and a second dehydration tank, and when the drying air is introduced into the first dehydration tank through the dry air introduction path, When the organic solvent to be treated is introduced into the second dehydration tank through the organic solvent introduction path, and the drying air is introduced into the second dehydration tank through the dry air introduction path, the organic solvent introduction path to be treated is introduced.
  • the organic solvent to be treated is continuously introduced into the dehydrating material and brought into contact with the dehydrating material, so that the moisture contained in the organic solvent to be treated is reduced. Dehydration removal is possible.
  • organic solvent dehydrating apparatus based on the present invention, it is possible to provide an organic solvent dehydrating apparatus having a configuration that does not reduce the dehydrating ability.
  • An organic solvent dehydrating apparatus based on the present invention includes a dehydration process facility for allowing an organic solvent containing water to flow through a dehydrating material filled in a dehydrating tank and adsorbing moisture to the dehydrating material, and drying air to the dehydrating material. It is preferable that the organic solvent dehydrator is provided with a drying process facility for passing the water adsorbed on the dehydrating material through the flow and alternately performing the process. This is because the processing can be continuously performed by adopting such a structure.
  • the purge water discharged from the water or dry air discharge line 26 contains an organic solvent and may be accumulated and incinerated. However, the damper 27 is opened and the return line 28 is covered. It is preferable to return to the treated organic solvent tank 2. This is because the number of steps can be omitted and this method is efficient.
  • the damper 13 is closed and the damper 22 is opened, and the dry air is sent to the dehydration tank 1 through the water or dry air introduction line 23.
  • a drying step for drying the adsorbed moisture It is preferable to have a drying step for drying the adsorbed moisture.
  • the gas generated by the drying process contains a small amount of organic solvent, and the gas discharged from the water or dry air discharge line 26 is directly converted into a combustion device such as a direct combustion device, a catalytic combustion device, a regenerative combustion device, or activated carbon. It can process with the gas processing apparatus generally used, such as the solvent collection
  • the dew point of the dry air is preferably negative. This is because the lower the dew point and the dry air, the shorter the drying time for drying the moisture from the dehydrating material.
  • the apparatus can effectively and economically dehydrate and remove moisture from the organic solvent containing moisture.
  • moisture in the organic solvent can be removed stably at a low cost and with a high capacity.
  • the matrix structure of the cation exchange resin is at least one selected from the group consisting of acrylic acid-based polymers, methacrylic acid-based polymers, and styrene-divinylbenzene copolymers.
  • the matrix structure includes a carboxylic acid Ca group or a sulfonic acid. It is preferable that Na group is provided.
  • the organic solvent that can be dehydrated in this embodiment is not particularly limited, such as ethyl acetate, methyl acetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methylene chloride, chloroform, dichloromethane, and can be applied to various organic solvents. It is.
  • the organic solvent that can be dehydrated in the present embodiment is an organic solvent that is recovered using a solvent recovery processing device, which contains an organic solvent discharged from a factory in various fields, such as a dry laminating process for laminating films. Can also be applied.
  • the organic solvent is adsorbed by the activated carbon fiber element 44 in which the gas 41 to be processed is introduced from the fan 42 and filled in the adsorption tower 43, and the clean gas 46 is obtained.
  • the adsorption process discharged into the outside air and the introduction of steam 45 into the activated carbon fiber element 44 desorbs the organic solvent, cools and condenses with the condenser 47, separates the solvent and water with the separator 48, and collects the recovered solvent 49.
  • There is a desorption process and the system is capable of continuous processing by alternately performing the adsorption process and the desorption process.
  • the cleaning water discharged to the cleaning water discharge path or the dry water discharging line 26 is introduced into the cleaning water introduction path water or the dry air introducing line 23.
  • a washing water circulation path 51 that branches from the dry air discharge line 26 to the water tank 11 may be provided. The opening and closing of the line of the washing water circulation path 51 is controlled by a damper 52.
  • Example 1 In the organic solvent dehydrating apparatus shown in FIG. 1, a spherical cation exchange resin in which the dehydrating material is modified with a sulfonic acid Na group having a base structure of a styrene-divinylbenzene copolymer having a rack strength of 8% is used, and the particle size range is 0. The particle ratio of 0.2 mm to 0.5 mm and a particle size of 0.4 mm or less was 90%.
  • the spherical cation exchange resin was measured using a particle size distribution measuring instrument (HORIBA LA-950V2) based on “Particle Size Analysis Laser Diffraction Method” defined in Japanese Industrial Standard (JIS Z 8825-1). I did it.
  • a water washing step 20 L / min of tap water was introduced into the dehydration tank 1 through the water or dry air introduction line 23 to wash away the solvent adhering to the dehydrating material.
  • the air volume was adjusted so that the maximum pressure loss of the dehydrating tank 1 did not exceed 90 kPa, and dry heated air of 100 ° C. and 0 ° C. DP (Dew Point (dew point)) was introduced into the dehydrating tank 1.
  • Example 1 the average water concentration at the outlet in the mixed solvent dehydrated in the solvent dehydration step was reduced to 0.9% by mass, as in the above 20 cycles, and the drying step at this time The dry air volume at that time was 180 m 3 / hr.
  • the mixed solvent dehydrated by the organic solvent dehydrating apparatus has an average outlet water concentration of 0.9 even if the solvent dehydration process ⁇ water washing process ⁇ drying process is repeated. It was possible to maintain the mass%, and there was no deterioration in performance, and dewatering treatment was possible stably and with high efficiency.
  • Example 2 In the organic solvent dehydrating apparatus shown in FIG. 1, a plurality of spherical cation exchange resins modified with sodium sulfonate group having a base structure of styrene-divinylbenzene copolymer with a dehydrating strength of 8% are used, and the particle size range is The particle ratio of 0.1 mm to 1.0 mm and a particle size of 0.4 mm or less was 90%.
  • the spherical cation exchange resin was measured using a particle size distribution measuring instrument (HORIBA LA-950V2) based on “Particle Size Analysis Laser Diffraction Method” defined in Japanese Industrial Standard (JIS Z 8825-1). I did it.
  • 19 kg of this cation exchange resin is filled in the dehydration tank 1, and as a solvent dehydration step, a mixed liquid of 3% by mass of water, 80% by mass of ethyl acetate and 17% by mass of n-propyl acetate is introduced at 200 L / hr as an organic solvent to be treated. It was introduced into the dehydration tank 1 from the line 3. At this time, the adsorption temperature was 30 ° C. *
  • a water washing step 20 L / min of tap water was introduced into the dehydration tank 1 through the water or dry air introduction line 23 to wash away the solvent adhering to the dehydrating material.
  • the air volume was adjusted so that the maximum pressure loss of the dehydrating tank 1 did not exceed 90 kPa, and dry heated air of 100 ° C. and 0 ° C. DP (Dew Point (dew point)) was introduced into the dehydrating tank 1.
  • This solvent dehydration step ⁇ water washing step ⁇ drying step required 4.5 hr.
  • the average water concentration at the outlet in the mixed solvent dehydrated in the solvent dehydration step was 0.95% by mass.
  • the amount of drying air at the time of the drying step was 160 m 3 / hr.
  • Example 2 the mixed solvent dehydrated by the organic solvent dehydrating apparatus has an average outlet water concentration of 0.95 even if the solvent dehydration step ⁇ water washing step ⁇ drying step is repeated. It was possible to maintain the mass%, and there was no performance degradation, and the dehydration process could be stably performed with high efficiency.
  • Example 3 In the organic solvent dehydrating apparatus shown in FIG. 1, a plurality of spherical cation exchange resins modified with sodium sulfonate group having a base structure of styrene-divinylbenzene copolymer with a dehydrating strength of 8% are used, and the particle size range is The particle ratio of 0.38 mm to 0.4 mm and a particle size of 0.4 mm or less was 100%.
  • the spherical cation exchange resin was measured using a particle size distribution measuring instrument (HORIBA LA-950V2) based on “Particle Size Analysis Laser Diffraction Method” defined in Japanese Industrial Standard (JIS Z 8825-1). I did it.
  • 19 kg of this cation exchange resin is filled in the dehydration tank 1, and as a solvent dehydration step, a mixed liquid of 2% by mass of water, 88% by mass of methylene chloride, and 10% by mass of methanol is fed at 200 L / hr from the organic solvent introduction line 3 to be treated.
  • the dehydration tank 1 was introduced. At this time, the adsorption temperature was 30 ° C.
  • a water washing step 20 L / min of tap water was introduced into the dehydration tank 1 through the water or dry air introduction line 23 to wash away the solvent adhering to the dehydrating material.
  • the air volume was adjusted so that the maximum pressure loss of the dehydrating tank 1 did not exceed 90 kPa, and dry heated air of 100 ° C. and 0 ° C. DP (Dew Point (dew point)) was introduced into the dehydrating tank 1.
  • Example 3 the mixed solvent dehydrated by the organic solvent dehydrating apparatus had an outlet average water concentration of 0.5% in the dehydrated mixed solvent even when the solvent dehydration step ⁇ water washing step ⁇ drying step was repeated. It was possible to maintain the mass%, and there was no performance degradation, and the dehydration process could be stably performed with high efficiency.
  • a water washing step 20 L / min of tap water was introduced into the dehydration tank 1 through the water or dry air introduction line 23 to wash away the solvent adhering to the dehydrating material.
  • the air volume was adjusted so that the maximum pressure loss of the dehydrating tank 1 did not exceed 90 kPa, and dry heated air of 100 ° C. and 0 ° C. DP (Dew Point (dew point)) was introduced into the dehydrating tank 1.
  • This solvent dehydration step ⁇ water washing step ⁇ drying step required 4.5 hr.
  • the average water concentration at the outlet in the mixed solvent dehydrated in the solvent dehydration step was 0.9% by mass.
  • the amount of drying air during the drying process at this time was 180 m 3 / hr.
  • the average water concentration at the outlet of the mixed solvent dehydrated in the solvent dehydration process increased to 1.8% by mass, and the amount of drying air at the time of the drying process was 100 m 3. / Hr.
  • the mixed solvent dehydrated by the organic solvent dehydrating apparatus is an outlet in the mixed solvent dehydrated in the solvent dehydration process when the solvent dehydration process ⁇ water washing process ⁇ drying process is repeated. The average moisture concentration increases.
  • the dehydrating material used is a plurality of spherical cation exchange resins modified with Na sulfonic acid group based on styrene-divinylbenzene copolymer with a dehydrating strength of 8% and a particle size range of 0.6 mm. Since the particle ratio of 0.7 mm and particle size of 0.4 mm or less was 0%, there were many cation exchange resin particles destroyed in the drying process. As a result of the clogging of the filter, it is considered that the dewatering ability of the organic solvent dewatering device was lowered.
  • Comparative Example 2 In the organic solvent dehydrating apparatus shown in FIG. 1, a plurality of spherical cation exchange resins modified with Na sulfonate group having a base structure of styrene-divinylbenzene copolymer with a dehydrating strength of 8% are used. The particle ratio of 0.35 mm to 0.5 mm and a particle size of 0.4 mm or less was 80%.
  • the spherical cation exchange resin was measured using a particle size distribution measuring instrument (HORIBA LA-950V2) based on “Particle Size Analysis Laser Diffraction Method” defined in Japanese Industrial Standard (JIS Z 8825-1). I did it.
  • 19 kg of this cation exchange resin is filled in the dehydration tank 1, and as a solvent dehydration step, a mixed liquid of 3% by mass of water, 80% by mass of ethyl acetate and 17% by mass of n-propyl acetate is introduced at 200 L / hr as an organic solvent to be treated. It was introduced into the dehydration tank 1 from the line 3. At this time, the adsorption temperature was 30 ° C.
  • a water washing step 20 L / min of tap water was introduced into the dehydration tank 1 through the water or dry air introduction line 23 to wash away the solvent adhering to the dehydrating material.
  • the air volume was adjusted so that the maximum pressure loss of the dehydrating tank 1 did not exceed 90 kPa, and dry heated air of 100 ° C. and 0 ° C. DP (Dew Point (dew point)) was introduced into the dehydrating tank 1.
  • the dehydrating material is made of a plurality of spherical cation exchange resins modified with Na sulfonic acid group having a base structure of styrene-divinylbenzene copolymer with a dehydrating strength of 8%.
  • the particle size range is 0.35 mm. Since the particle rate of 0.5 mm and particle size of 0.4 mm or less was 80%, there were many cation exchange resin particles destroyed in the drying process. As a result of the clogging of the obtained filter, it is considered that the dewatering ability of the organic solvent dewatering device was lowered.
  • 19 kg of this cation exchange resin is filled in the dehydration tank 1, and as a solvent dehydration step, a mixed liquid of 2% by mass of water, 88% by mass of methylene chloride, and 10% by mass of methanol is fed from the organic solvent introduction line 3 at 200 L / hr.
  • the dehydration tank 1 was introduced. At this time, the adsorption temperature was 30 ° C.
  • a water washing step 20 L / min of tap water was introduced into the dehydration tank 1 through the water or dry air introduction line 23 to wash away the solvent adhering to the dehydrating material.
  • the air volume was adjusted so that the maximum pressure loss of the dehydrating tank 1 did not exceed 90 kPa, and dry heated air of 100 ° C. and 0 ° C. DP (Dew Point (dew point)) was introduced into the dehydrating tank 1.
  • This solvent dehydration step ⁇ water washing step ⁇ drying step required 4.5 hr.
  • the average water concentration at the outlet in the mixed solvent dehydrated in the solvent dehydration step was 0.5 mass%.
  • the amount of drying air at the time of the drying process at this time was 220 m 3 / hr.
  • the average water concentration at the outlet in the mixed solvent dehydrated in the solvent dehydration process increased to 0.9% by mass, and the amount of drying air at the time of the drying process was 170 m 3. / Hr.
  • the mixed solvent dehydrated by the organic solvent dehydrator is the outlet in the mixed solvent dehydrated in the solvent dehydration step when the solvent dehydration step ⁇ water washing step ⁇ drying step is repeated.
  • the average moisture concentration increases.
  • the dehydrating material is made of a plurality of spherical cation exchange resins modified with Na sulfonic acid group having a base structure of styrene-divinylbenzene copolymer with a dehydrating strength of 8%.
  • the particle size range is 0.1 mm. Since the particle ratio of 1.0 mm to 0.4 mm in particle size was 80%, there were many cation exchange resin particles destroyed in the drying process. As a result of the clogging of the obtained filter, it is considered that the dewatering ability of the organic solvent dewatering device was lowered.

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Abstract

【課題】有機溶剤の連続精製を実現し、基本的には脱水材の交換が必要なく、多量な有機溶剤中から水分を安定に除去することができる装置を提供する。 【解決手段】水分を含有した被処理有機溶剤を脱水材に導入させ接触させることにより、被処理有機溶剤に含有している水分を脱水除去する有機溶剤脱水装置であって、脱水材は、球状の形状を有する陽イオン交換樹脂を含み、脱水材は、陽イオン交換樹脂の粒径が0.4mm以下の粒子率が90%以上である。

Description

有機溶剤脱水装置
 本発明は、有機溶剤から水分を脱水する装置に関し、特に各種工場や研究施設等から発生した有機溶剤含有ガスから溶剤回収装置を用いて回収した有機溶剤の脱水に用いられる有機溶剤脱水装置である。
 従来から、有機溶剤から水分を除去して溶剤を脱水する装置としては、蒸留精製装置が広く用いられている。すなわち、溶剤を加熱蒸発させ、沸点の違いを利用して有機溶剤と水分を分留することで、純度の高い有機溶剤を取得することができる装置である。
 蒸留精製装置は大型な装置であるために広い設置スペースが必要であり、かつイニシャルコスト、ランニングコスト共に高いことが問題となっている。かかる問題を解決するために、ゼオライト、イオン交換樹脂、モレキュラーシーブス、活性アルミナ等の脱水材を充填させた脱水槽に有機溶剤を通液させて水分を取り除く方法が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
 しかし、多量の有機溶剤から水分を分離する場合は多量の脱水材が必要であり、脱水材が破過状態になると脱水材の交換が必要であることから、脱水材の交換労力とランニングコストが増大する。そのため、研究室レベルでは有効な手段であるが、工場や研究施設等から回収される多量の有機溶剤から水分の分離を行なうには満足できるものではなかった。
 そこで、下記の特許文献2には、有機溶剤を脱水槽(吸着塔)に充填された脱水材に通流させることにより、有機溶剤中に含有している水分を該脱水材に吸着させる脱水工程と、脱水材に不活性化ガスまたは空気を通流させて脱水材に吸着された水分を乾燥する乾燥工程とを有し、脱水材に陽イオン交換樹脂を用いる有機溶剤脱水装置が提案されている。
特開2000-225316号公報 特開2009-291676号公報
 しかしながら、脱水材にイオン交換樹脂等を用いた場合には、脱水工程後の脱水材の乾燥時に、乾燥速度を上げると脱水材の内外層の水分含有量の違いにより脱水材が破壊される。その結果、脱水材の破片により脱水槽に設けられるフィルタに目詰まりが発生し、有機溶剤脱水装置の脱水能力を低下させるおそれがある。
 本発明は、従来技術の課題を背景になされたもので、有機溶剤脱水装置の脱水能力を低下させることのない構成を備える有機溶剤脱水装置を提供することを課題とするものである。
 この発明に基づいた有機溶剤脱水装置においては、水分を含有した被処理有機溶剤を脱水材に導入させ接触させることにより、上記被処理有機溶剤に含有している水分を脱水除去する有機溶剤脱水装置であって、上記脱水材は、球状の形状を有する陽イオン交換樹脂を含み、上記脱水材は、上記陽イオン交換樹脂の粒径が0.4mm以下の粒子率が90%以上である。
 他の形態においては、上記陽イオン交換樹脂の母体構造は、アクリル酸系ポリマー、メタクリル酸系ポリマー、およびスチレン-ジビニルベンゼンコポリマーからなる群より選択される少なくとも1種であり、上記母体構造に、カルボキシル酸Ca基またはスルホン酸Na基が付与されている。
 他の形態においては、上記脱水材が充填される脱水槽と、上記脱水槽に上記被処理有機溶剤を導入する被処理有機溶剤導入経路と、上記脱水槽に不活性ガスを導入する不活性ガス導入経路と、上記脱水槽に乾燥用の空気を導入する乾燥空気導入路と含む。
 他の形態においては、上記脱水槽に洗浄水を導入する洗浄水導入経路と、上記脱水槽から上記洗浄水を排出する洗浄水排出経路とをさらに含む。
 他の形態においては、上記洗浄水導入経路は、上記洗浄水排出経路に排出された上記洗浄水を上記洗浄水導入経路に導入する洗浄水循環経路を有する。
 他の形態においては、上記脱水槽は、第1脱水槽と第2脱水槽とを含み、上記乾燥空気導入路により上記第1脱水槽に乾燥用の空気を導入する際には、上記被処理有機溶剤導入経路により上記第2脱水槽に上記被処理有機溶剤が導入され、上記乾燥空気導入路により上記第2脱水槽に乾燥用の空気を導入する際には、上記被処理有機溶剤導入経路により上記第1脱水槽に上記被処理有機溶剤が導入されることで、連続的に上記被処理有機溶剤を脱水材に導入させ接触させることにより、上記被処理有機溶剤に含有している水分の脱水除去を可能とする。
 この発明に基づいた有機溶剤脱水装置によれば、脱水能力を低下させることのない構成を備える有機溶剤脱水装置を提供することを可能とする。
実施の形態における脱水槽が1塔型方式の有機溶剤脱水装置を示す図である。 他の実施の形態における脱水槽が2塔型方式の有機溶剤脱水装置を示す図である。 他の実施の形態における活性炭素繊維を用いた有機溶剤回収処理装置を示す図である。 実施例1から実施例3、および比較例1から比較例3に用いられる脱水材の諸条件を示す図である。
 1 脱水槽、2 被処理有機溶剤タンク、3 被処理有機溶剤導入ライン、4,13,22,24,27,52 ダンパ、6 精製有機溶剤排出ライン、7 精製有機溶剤タンク、11 水タンク、12 水ポンプ、21 コンプレッサ、23 乾燥空気導入ライン、26 乾燥空気排出ライン、28 ライン、41 被処理ガス、42 ファン、43 吸着塔、44 活性炭素繊維エレメント、45 スチーム、46 清浄ガス、47 コンデンサ、48 セパレータ、49 回収溶剤、51 洗浄水循環経路。
 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、同一または対応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場合がある。また、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。
 本発明に基づいた有機溶剤脱水装置は、水分を含有する有機溶剤を脱水槽に充填された脱水材に通流させてこの脱水材に水分を吸着させる脱水工程設備と、脱水材に乾燥空気を通流させて脱水材に吸着された水分を乾燥する乾燥工程設備を備え、かかる工程を交互に行う有機溶剤脱水装置であることが好ましい。かかる構造を採用することにより、処理を連続的に行なうことができるからである。
 より好ましい装置の構造としては、脱水材が幾つかに分割されており、それらの脱水工程と乾燥工程をダンパ等にて切替操作を行い、脱水と乾燥とを連続的に行う有機溶剤脱水装置であり、または、脱水材が回転することができ、脱水工程で水分を吸着した脱水材の部位が、脱水材の回転により、乾燥工程へ移動する構造を有する有機溶剤脱水装置である。
 以下、図面を参照して、本発明にかかる有機溶剤脱水装置について詳細に説明する。図1は本発明の好ましい実施の形態の一例である。図1に例示した有機溶剤脱水装置は、水分を含有した有機溶剤が、ダンパ4、5が開のときに、貯蔵されている被処理有機溶剤タンク2より被処理有機溶剤導入ライン3を通じて脱水材が充填された脱水槽1に送られ、精製有機溶剤排出ライン6を通じて精製有機溶剤タンク7に精製された有機溶剤が送られることで、脱水材により水分を吸着除去して有機溶剤を精製する吸着工程を有する。
 一方、ダンパ4、5が閉でダンパ24、25が開のとき、ダンパ13が開であると、水タンク11から水ポンプ12を用い、水または乾燥空気導入ライン23を通じて、脱水槽1に水が送られることで、水の通流により脱水材表面に付着残存する有機溶剤を除去する水パージ工程を有することが好ましい。これは、水パージ工程を行わず、例えば窒素のような不活性ガスを用いて、後述する乾燥工程を行っても良いが、有機溶剤を水でパージして除去することにより、乾燥工程の際にコストが高い不活性ガスを用いる必要がなくなるからである。
 水パージ工程において、水または乾燥空気排出ライン26より排出されたパージ水は、有機溶剤を含むものであり、集積して焼却等してもよいが、ダンパ27を開にして戻りライン28より被処理有機溶剤タンク2に戻すことが好ましい。かかる方法によれば、工程数を省略でき、効率的だからである。
 また、水パージ工程の後工程で、ダンパ13が閉でダンパ22を開にし、水または乾燥空気導入ライン23を通じて脱水槽1に乾燥空気が送られることで、乾燥空気の通流により脱水材に吸着している水分を乾燥する乾燥工程を有することが好ましい。乾燥工程により発生したガスは微量の有機溶剤を含有しており、水または乾燥空気排出ライン26より排出されたガスを、直接燃焼装置や触媒燃焼装置、蓄熱式燃焼装置等の燃焼装置や活性炭素繊維を使用した溶剤回収装置等の一般的に用いられるガス処理装置にて処理することができる。
 乾燥工程において、乾燥空気の温度が5~30℃のとき、乾燥空気の露点はマイナスであることが好ましい。露点が低く、乾燥した空気であるほど、脱水材から水分を乾燥する乾燥時間が短くなるからである。露点を低くするためには、コンプレッサ21を用いるのが好ましい。また、コンプレッサ21の下流にエアードライヤ等を設置することで乾燥用空気の露点を更に下げることがより好ましい。若しくは、コンプレッサ21の下流にヒータ等を設置することで、乾燥用空気を40~80℃に加温することがより好ましい。更に、エアードライヤ等とヒータ等を組み合わせて露点の低い加熱空気を乾燥ガスとして用いることがさらに好ましい。
 上記の脱水工程→水パージ工程→乾燥工程を連続的に繰り返すことで、水分を含有する有機溶剤から水分を効果的、且つ経済的に脱水除去できる装置となる。かかる連続的な脱水-空気乾燥により、低コストで、安定に、高い能力で有機溶剤中の水分を除去することができる。
 本実施の形態における脱水材は、球状の形状を有する陽イオン交換樹脂を含み、脱水材は、陽イオン交換樹脂の粒径が0.4mm以下の粒子率が90%以上であることが好ましい。ここでいう球状とは、幾何学的な真球状のみを意味しているのではなく、楕円体でもよいが、真球状に近いものがより好ましい。楕円体である場合は、互いに直交する3つの径のうち、もっとも長い径(長軸径)ともっとも短い径(短軸径)の比が2以下のモノが好ましく、1.3以下のものが更に好ましい。なお、粒子率とは、脱水材を構成するすべての陽イオン交換樹脂(脱水槽1に充填される陽イオン交換樹脂)を100%とした場合の、その中に含まれる特定粒径の粒子が存在する数の割合をいう。
 陽イオン交換樹脂の母体構造は、アクリル酸系ポリマー、メタクリル酸系ポリマー、およびスチレン-ジビニルベンゼンコポリマーからなる群より選択される少なくとも1種であり、この母体構造に、カルボキシル酸Ca基またはスルホン酸Na基が付与されていることが好ましい。
 本実施の形態にかかる脱水材の運転は、図2のように脱水槽を2つ以上設けた連続除去可能なシステムを採用することが好ましいが、除去すべき含有水分の量、被処理有機溶剤の量等を勘案して、間欠運転としてもよい。含有水分の量あるいは被処理有機溶剤の量が少ない条件では、連続運転であることまで要求されず、運転コストを削減できるからである。
 本実施の形態において脱水可能な有機溶剤は、酢酸エチル、酢酸メチル、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロメタン等特に限定されるものではなく、多種の有機溶剤において適応可能である。
 本実施の形態において脱水可能な有機溶剤は、フィルムを積層させるドライラミネート工程等、多分野における工場等から排出される有機溶剤を含有したガスを、溶剤回収処理装置を用いて回収される有機溶剤にも適応可能である。
 たとえば、図3に示すような有機溶剤回収処理装置は、被処理ガス41がファン42より導入されて吸着塔43に充填されている活性炭素繊維エレメント44で有機溶剤を吸着し、清浄ガス46として外気に排出される吸着工程と、活性炭素繊維エレメント44にスチーム45を導入することで有機溶剤を脱着し、コンデンサ47で冷却凝縮してセパレータ48で溶剤と水を分離し、回収溶剤49を回収する脱着工程があり、吸着工程と脱着工程を交互に行うことで連続的に処理可能なシステムである。
 このタイプの溶剤回収処理装置は脱着にスチームを用いることや、冷却凝縮をすることから回収溶剤中に水分が混入することから、本実施の形態における有機溶剤脱水装置を適用することで、回収溶剤から水分を効果的に除去することが可能である。
 なお、図1および図2に示す有機溶剤脱水装置において、洗浄水排出経路である水または乾燥空気排出ライン26に排出された洗浄水を洗浄水導入経路である水または乾燥空気導入ライン23に導入するために、乾燥空気排出ライン26から水タンク11分岐する洗浄水循環経路51を設けても良い。洗浄水循環経路51のラインの開閉は、ダンパ52により制御される。
 以下、各実施例1から3、および比較例1から3により本発明に基づいた実施の形態における有機溶剤脱水装置の詳細を更に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、図4に、実施例1から実施例3、および比較例1から比較例3に用いられる脱水材の諸条件を示す。
 (実施例1)
 図1に示す有機溶剤脱水装置において、脱水材が架強度8%のスチレン-ジビニルベンゼンコポリマーを母体構造とするスルホン酸Na基を修飾した球状の陽イオン交換樹脂が用いられ、粒径範囲は0.2mmから0.5mmで粒径0.4mm以下の粒子率は90%であった。なお、球状の陽イオン交換樹脂の測定は、日本工業規格(JIS Z 8825-1)に規定される「粒子径解析 レーザー回折法」に基づき、粒度分布測定機器(HORIBA LA-950V2)を用いて行なった。
 この陽イオン交換樹脂19kgを脱水槽1に充填させ、溶剤脱水工程として、水分3質量%、酢酸エチル97質量%の混合液を200L/hrで被処理有機溶剤導入ライン3より脱水槽1に導入した。このとき吸着温度は30℃であった。
 次に、水洗浄工程として、20L/minの水道水を水または乾燥空気導入ライン23を通じて脱水槽1に導入し、脱水材に付着している溶剤を洗浄した。次に、乾燥工程として、脱水槽1の最大圧損が90kPaを越えないように風量を調節し、100℃、0℃DP(Dew Point(露点))の乾燥加熱空気を脱水槽1に導入した。
 この溶剤脱水工程→水洗浄工程→乾燥工程は4.5hr要し、この工程を20サイクル繰り返したところ、溶剤脱水工程において脱水処理された混合溶剤中の出口の平均水分濃度は0.9質量%まで低減され、このときの乾燥工程時の乾燥風量は180m/hrであった。
 更に、この工程を200サイクル繰り返したところ、上記20サイクル時と同じく、溶剤脱水工程において脱水処理された混合溶剤中の出口の平均水分濃度は0.9質量%まで低減され、このときの乾燥工程時の乾燥風量は180m/hrであった。本実施例1において、有機溶剤脱水装置により脱水処理された混合溶剤は、溶剤脱水工程→水洗浄工程→乾燥工程を繰り返しても、脱水処理された混合溶剤中の出口平均水分濃度は0.9質量%を維持することが可能であり、性能低下がなく、安定して高効率で脱水処理が可能であった。
 これは、脱水材が、架強度8%のスチレン-ジビニルベンゼンコポリマーを母体構造とするスルホン酸Na基を修飾した球状の陽イオン交換樹脂であり、粒径範囲は0.2から0.5mmで粒径0.4mm以下の粒子率は90%であったことから、乾燥工程においても陽イオン交換樹脂がほとんど破壊されず、脱水材の破片により脱水槽に設けられるフィルタに目詰まりが発生することなく、有機溶剤脱水装置の脱水能力が維持された結果であると考えられる。
 (実施例2)
 図1に示す有機溶剤脱水装置において、脱水材が架強度8%のスチレン-ジビニルベンゼンコポリマーを母体構造とするスルホン酸Na基を修飾した球状の陽イオン交換樹脂が複数用いられ、粒径範囲は0.1mmから1.0mmで粒径0.4mm以下の粒子率は90%であった。なお、球状の陽イオン交換樹脂の測定は、日本工業規格(JIS Z 8825-1)に規定される「粒子径解析 レーザー回折法」に基づき、粒度分布測定機器(HORIBA LA-950V2)を用いて行なった。
 この陽イオン交換樹脂19kgを脱水槽1に充填させ、溶剤脱水工程として、水分3質量%、酢酸エチル80質量%、酢酸n-プロピル17質量%の混合液を200L/hrで被処理有機溶剤導入ライン3より脱水槽1に導入した。このとき吸着温度は30℃であった。 
 次に、水洗浄工程として、20L/minの水道水を水または乾燥空気導入ライン23を通じて脱水槽1に導入し、脱水材に付着している溶剤を洗浄した。次に、乾燥工程として、脱水槽1の最大圧損が90kPaを越えないように風量を調節し、100℃、0℃DP(Dew Point(露点))の乾燥加熱空気を脱水槽1に導入した。
 この溶剤脱水工程→水洗浄工程→乾燥工程は4.5hr要し、この工程を20サイクル繰り返したところ、溶剤脱水工程において脱水処理された混合溶剤中の出口の平均水分濃度は0.95質量%まで低減され、このときの乾燥工程時の乾燥風量は160m/hrであった。
 更に、この工程を200サイクル繰り返したところ、上記20サイクル時と同じく、溶剤脱水工程において脱水処理された混合溶剤中の出口の平均水分濃度は0.95質量%まで低減され、このときの乾燥工程時の乾燥風量は160m/hrであった。本実施例2において、有機溶剤脱水装置により脱水処理された混合溶剤は、溶剤脱水工程→水洗浄工程→乾燥工程を繰り返しても、脱水処理された混合溶剤中の出口平均水分濃度は0.95質量%を維持することが可能であり、性能低下がなく、安定して高効率で脱水処理が可能であった。
 これは、脱水材が、架強度8%のスチレン-ジビニルベンゼンコポリマーを母体構造とするスルホン酸Na基を修飾した球状の陽イオン交換樹脂であり、粒径範囲は0.1から1.0mmで粒径0.4mm以下の粒子率は90%であったことから、乾燥工程においても陽イオン交換樹脂がほとんど破壊されず、脱水材の破片により脱水槽に設けられるフィルタに目詰まりが発生することなく、有機溶剤脱水装置の脱水能力が維持された結果であると考えられる。
 (実施例3)
 図1に示す有機溶剤脱水装置において、脱水材が架強度8%のスチレン-ジビニルベンゼンコポリマーを母体構造とするスルホン酸Na基を修飾した球状の陽イオン交換樹脂が複数用いられ、粒径範囲は0.38mmから0.4mmで粒径0.4mm以下の粒子率は100%であった。なお、球状の陽イオン交換樹脂の測定は、日本工業規格(JIS Z 8825-1)に規定される「粒子径解析 レーザー回折法」に基づき、粒度分布測定機器(HORIBA LA-950V2)を用いて行なった。
 この陽イオン交換樹脂19kgを脱水槽1に充填させ、溶剤脱水工程として、水分2質量%、塩化メチレン88質量%、メタノール10質量%の混合液を200L/hrで被処理有機溶剤導入ライン3より脱水槽1に導入した。このとき吸着温度は30℃であった。
 次に、水洗浄工程として、20L/minの水道水を水または乾燥空気導入ライン23を通じて脱水槽1に導入し、脱水材に付着している溶剤を洗浄した。次に、乾燥工程として、脱水槽1の最大圧損が90kPaを越えないように風量を調節し、100℃、0℃DP(Dew Point(露点))の乾燥加熱空気を脱水槽1に導入した。
 この溶剤脱水工程→水洗浄工程→乾燥工程は4.5hr要し、この工程を20サイクル繰り返したところ、溶剤脱水工程において脱水処理された混合溶剤中の出口の平均水分濃度は0.5質量%まで低減され、このときの乾燥工程時の乾燥風量は220m/hrであった。
 更に、この工程を200サイクル繰り返したところ、上記20サイクル時と同じく、溶剤脱水工程において脱水処理された混合溶剤中の出口の平均水分濃度は0.5質量%まで低減され、このときの乾燥工程時の乾燥風量は220m/hrであった。本実施例3において、有機溶剤脱水装置により脱水処理された混合溶剤は、溶剤脱水工程→水洗浄工程→乾燥工程を繰り返しても、脱水処理された混合溶剤中の出口平均水分濃度は0.5質量%を維持することが可能であり、性能低下がなく、安定して高効率で脱水処理が可能であった。
 これは、脱水材が、架強度8%のスチレン-ジビニルベンゼンコポリマーを母体構造とするスルホン酸Na基を修飾した球状の陽イオン交換樹脂であり、粒径範囲は0.38から0.4mmで粒径0.4mm以下の粒子率は100%であったことから、乾燥工程においても陽イオン交換樹脂がほとんど破壊されず、脱水材の破片により脱水槽に設けられるフィルタに目詰まりが発生することなく、有機溶剤脱水装置の脱水能力が維持された結果であると考えられる。
 (比較例1)
 図1に示す有機溶剤脱水装置において、脱水材が架強度8%のスチレン-ジビニルベンゼンコポリマーを母体構造とするスルホン酸Na基を修飾した球状の陽イオン交換樹脂が複数用いられ、粒径範囲は0.6mmから0.7mmで粒径0.4mm以下の粒子率は0%であった。なお、球状の陽イオン交換樹脂の測定は、日本工業規格(JIS Z 8825-1)に規定される「粒子径解析 レーザー回折法」に基づき、粒度分布測定機器(HORIBA LA-950V2)を用いて行なった。
 この陽イオン交換樹脂19kgを脱水槽1に充填させ、溶剤脱水工程として、水分3質量%、酢酸エチル97質量%の混合液を200L/hrで被処理有機溶剤導入ライン3より脱水槽1に導入した。このとき吸着温度は30℃であった。
 次に、水洗浄工程として、20L/minの水道水を水または乾燥空気導入ライン23を通じて脱水槽1に導入し、脱水材に付着している溶剤を洗浄した。次に、乾燥工程として、脱水槽1の最大圧損が90kPaを越えないように風量を調節し、100℃、0℃DP(Dew Point(露点))の乾燥加熱空気を脱水槽1に導入した。
 この溶剤脱水工程→水洗浄工程→乾燥工程は4.5hr要し、この工程を20サイクル繰り返したところ、溶剤脱水工程において脱水処理された混合溶剤中の出口の平均水分濃度は0.9質量%まで低減され、このときの乾燥工程時の乾燥風量は180m/hrであった。
 更に、この工程を200サイクル繰り返したところ、溶剤脱水工程において脱水処理された混合溶剤中の出口の平均水分濃度は1.8質量%に上昇し、このときの乾燥工程時の乾燥風量は100m/hrであった。本比較例1においては、有機溶剤脱水装置により脱水処理された混合溶剤は、溶剤脱水工程→水洗浄工程→乾燥工程を繰り返した場合には、溶剤脱水工程において脱水処理された混合溶剤中の出口の平均水分濃度が上昇する。
 これは、脱水材が、脱水材が架強度8%のスチレン-ジビニルベンゼンコポリマーを母体構造とするスルホン酸Na基を修飾した球状の陽イオン交換樹脂が複数用いられ、粒径範囲は0.6mmから0.7mmで粒径0.4mm以下の粒子率は0%であったことから、乾燥工程において破壊された陽イオン交換樹脂の粒子数が多く存在したため、脱水材の破片により脱水槽に設けられるフィルタに目詰まりが生じた結果、有機溶剤脱水装置の脱水能力が低下したものと考えられる。
 (比較例2)
 図1に示す有機溶剤脱水装置において、脱水材が架強度8%のスチレン-ジビニルベンゼンコポリマーを母体構造とするスルホン酸Na基を修飾した球状の陽イオン交換樹脂が複数用いられ、粒径範囲は0.35mmから0.5mmで粒径0.4mm以下の粒子率は80%であった。なお、球状の陽イオン交換樹脂の測定は、日本工業規格(JIS Z 8825-1)に規定される「粒子径解析 レーザー回折法」に基づき、粒度分布測定機器(HORIBA LA-950V2)を用いて行なった。
 この陽イオン交換樹脂19kgを脱水槽1に充填させ、溶剤脱水工程として、水分3質量%、酢酸エチル80質量%、酢酸n-プロピル17質量%の混合液を200L/hrで被処理有機溶剤導入ライン3より脱水槽1に導入した。このとき吸着温度は30℃であった。
 次に、水洗浄工程として、20L/minの水道水を水または乾燥空気導入ライン23を通じて脱水槽1に導入し、脱水材に付着している溶剤を洗浄した。次に、乾燥工程として、脱水槽1の最大圧損が90kPaを越えないように風量を調節し、100℃、0℃DP(Dew Point(露点))の乾燥加熱空気を脱水槽1に導入した。
 この溶剤脱水工程→水洗浄工程→乾燥工程は4.5hr要し、この工程を20サイクル繰り返したところ、溶剤脱水工程において脱水処理された混合溶剤中の出口の平均水分濃度は0.85質量%まで低減され、このときの乾燥工程時の乾燥風量は200m/hrであった。
 更に、この工程を200サイクル繰り返したところ、溶剤脱水工程において脱水処理された混合溶剤中の出口の平均水分濃度は1.3質量%に上昇し、このときの乾燥工程時の乾燥風量は150m/hrであった。本比較例2においては、有機溶剤脱水装置により脱水処理された混合溶剤は、溶剤脱水工程→水洗浄工程→乾燥工程を繰り返した場合には、溶剤脱水工程において脱水処理された混合溶剤中の出口の平均水分濃度が上昇する。
 これは、脱水材が、脱水材が架強度8%のスチレン-ジビニルベンゼンコポリマーを母体構造とするスルホン酸Na基を修飾した球状の陽イオン交換樹脂が複数用いられ、粒径範囲は0.35mmから0.5mmで粒径0.4mm以下の粒子率は80%であったことから、乾燥工程において破壊された陽イオン交換樹脂の粒子数が多く存在したため、脱水材の破片により脱水槽に設けられるフィルタに目詰まりが生じた結果、有機溶剤脱水装置の脱水能力が低下したものと考えられる。
 (比較例3)
 図1に示す有機溶剤脱水装置において、脱水材が架強度8%のスチレン-ジビニルベンゼンコポリマーを母体構造とするスルホン酸Na基を修飾した球状の陽イオン交換樹脂が複数用いられ、粒径範囲は0.1mmから1.0mmで粒径0.4mm以下の粒子率は80%であった。なお、球状の陽イオン交換樹脂の測定は、日本工業規格(JIS Z 8825-1)に規定される「粒子径解析 レーザー回折法」に基づき、粒度分布測定機器(HORIBA LA-950V2)を用いて行なった。
 この陽イオン交換樹脂19kgを脱水槽1に充填させ、溶剤脱水工程として、水分2質量%、塩化メチレン88質量%、メタノール10質量%の混合液を200L/hrで被処理有機溶剤導入ライン3より脱水槽1に導入した。このとき吸着温度は30℃であった。
 次に、水洗浄工程として、20L/minの水道水を水または乾燥空気導入ライン23を通じて脱水槽1に導入し、脱水材に付着している溶剤を洗浄した。次に、乾燥工程として、脱水槽1の最大圧損が90kPaを越えないように風量を調節し、100℃、0℃DP(Dew Point(露点))の乾燥加熱空気を脱水槽1に導入した。
 この溶剤脱水工程→水洗浄工程→乾燥工程は4.5hr要し、この工程を20サイクル繰り返したところ、溶剤脱水工程において脱水処理された混合溶剤中の出口の平均水分濃度は0.5質量%まで低減され、このときの乾燥工程時の乾燥風量は220m/hrであった。
 更に、この工程を200サイクル繰り返したところ、溶剤脱水工程において脱水処理された混合溶剤中の出口の平均水分濃度は0.9質量%に上昇し、このときの乾燥工程時の乾燥風量は170m/hrであった。本比較例3においては、有機溶剤脱水装置により脱水処理された混合溶剤は、溶剤脱水工程→水洗浄工程→乾燥工程を繰り返した場合には、溶剤脱水工程において脱水処理された混合溶剤中の出口の平均水分濃度が上昇する。
 これは、脱水材が、脱水材が架強度8%のスチレン-ジビニルベンゼンコポリマーを母体構造とするスルホン酸Na基を修飾した球状の陽イオン交換樹脂が複数用いられ、粒径範囲は0.1mmから1.0mmで粒径0.4mm以下の粒子率は80%であったことから、乾燥工程において破壊された陽イオン交換樹脂の粒子数が多く存在したため、脱水材の破片により脱水槽に設けられるフィルタに目詰まりが生じた結果、有機溶剤脱水装置の脱水能力が低下したものと考えられる。
 今回開示した上記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。
 本発明の有機溶剤脱水装置は、溶剤の連続精製を実現し、基本的に脱水材の交換が必要なく、多量の水分を高効率かつ安定に除去することができる有機溶剤脱水装置であるため、設備増大を必要とせずに、脱水材交換作業を省略でき、コスト低減、水分安定除去できる。これより、特に研究所や工場等の幅広い分野から発生する排ガスから溶剤回収処理装置を用いて回収される溶剤の脱水に利用することができ、産業界に寄与することが大である。

Claims (6)

  1.  水分を含有した被処理有機溶剤を脱水材に導入させ接触させることにより、前記被処理有機溶剤に含有している水分を脱水除去する有機溶剤脱水装置であって、
     前記脱水材は、球状の形状を有する陽イオン交換樹脂を含み、
     前記脱水材は、前記陽イオン交換樹脂の粒径が0.4mm以下の粒子率が90%以上である、有機溶剤脱水装置。
  2.  前記陽イオン交換樹脂の母体構造は、アクリル酸系ポリマー、メタクリル酸系ポリマー、およびスチレン-ジビニルベンゼンコポリマーからなる群より選択される少なくとも1種であり、前記母体構造に、カルボキシル酸Ca基またはスルホン酸Na基が付与されている、請求項1に記載の有機溶剤脱水装置。
  3.  前記脱水材が充填される脱水槽と、
     前記脱水槽に前記被処理有機溶剤を導入する被処理有機溶剤導入経路と、
     前記脱水槽に不活性ガスを導入する不活性ガス導入経路と、
     前記脱水槽に乾燥用の空気を導入する乾燥空気導入路と、
    含む請求項1または2に記載の有機溶剤脱水装置。
  4.  前記脱水槽に洗浄水を導入する洗浄水導入経路と、
     前記脱水槽から前記洗浄水を排出する洗浄水排出経路と、
    をさらに含む請求項3に記載の有機溶剤脱水装置。
  5.  前記洗浄水導入経路は、前記洗浄水排出経路に排出された前記洗浄水を前記洗浄水導入経路に導入する洗浄水循環経路を有する、請求項4に記載の有機溶剤脱水装置。
  6.  前記脱水槽は、第1脱水槽と第2脱水槽とを含み、
     前記乾燥空気導入路により前記第1脱水槽に乾燥用の空気を導入する際には、前記被処理有機溶剤導入経路により前記第2脱水槽に前記被処理有機溶剤が導入され、
     前記乾燥空気導入路により前記第2脱水槽に乾燥用の空気を導入する際には、前記被処理有機溶剤導入経路により前記第1脱水槽に前記被処理有機溶剤が導入されることで、連続的に前記被処理有機溶剤を脱水材に導入させ接触させることにより、前記被処理有機溶剤に含有している水分の脱水除去を可能とする、請求項3から請求項5のいずれかに記載の有機溶剤脱水装置。
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