WO2022054733A1 - 有機溶剤回収システム - Google Patents

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WO2022054733A1
WO2022054733A1 PCT/JP2021/032561 JP2021032561W WO2022054733A1 WO 2022054733 A1 WO2022054733 A1 WO 2022054733A1 JP 2021032561 W JP2021032561 W JP 2021032561W WO 2022054733 A1 WO2022054733 A1 WO 2022054733A1
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佐夢 館山
敏明 林
武将 岡田
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東洋紡株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an organic solvent recovery system that recovers an organic solvent from a gas containing an organic solvent.
  • Patent Document 1 discloses a gas treatment apparatus provided with three treatment tanks having an adsorbent.
  • the adsorption step is continuously carried out in the two treatment tanks, and the desorption step is carried out in the remaining treatment tanks during that period.
  • Diluting gas is supplied to dry the adsorbent in the treatment tank after the desorption step.
  • Patent Document 2 includes a first suction / desorption device having two treatment tanks and a second suction / desorption device for recovering an organic solvent contained in a gas to be treated discharged from the first suction / desorption device.
  • An organic solvent recovery system is disclosed.
  • the second suction / desorption device desorbs the organic solvent adsorbed on the second suction / desorption element from the second suction / desorption element and the first treatment unit that adsorbs the organic solvent contained in the gas to be treated by the second suction / desorption element. It has a second processing unit and a second processing unit.
  • the removal rate of the organic solvent is increased by continuously performing the adsorption step in the two treatment tanks, and in the organic solvent recovery system described in Patent Document 2, The removal rate of the organic solvent is increased by continuously performing the adsorption step in any of the treatment tanks of the first suction / desorption device and the first treatment section of the second suction / desorption device.
  • the adsorption rate of the organic solvent slows down due to the rise in the temperature of the gas to be treated and the adsorption of water on the second suction / desorption device, which is equal to or higher than the design outlet concentration of the second suction / desorption device.
  • the organic solvent gas is discharged.
  • the adsorption of water by white smoke also causes an increase in the heat energy required for the desorption step of the second suction / desorption device.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an organic solvent recovery system capable of cost control, size increase control, and energy control.
  • the present invention has the following configuration. 1.
  • a connecting flow path connecting three or more first treatment tanks filled with a first adsorbent capable of absorbing and desorbing an organic solvent, a water vapor supply flow path for introducing water vapor, and a plurality of the first treatment tanks in series.
  • a processing gas supply flow path for supplying the processing gas containing an organic solvent.
  • the organic solvent contained in the gas to be treated supplied in the plurality of first treatment tanks connected in series in multiple stages is adsorbed, the first treatment gas is discharged, and the rest.
  • the desorption treatment of the organic solvent adsorbed in the first treatment tank is performed using the introduced steam, and all the first treatment tanks are continuously performed by switching between the adsorption treatment and the desorption treatment.
  • Solvent recovery device and It is provided with a second treatment tank filled with a second adsorbent capable of adsorbing and desorbing an organic solvent, and a feed channel for supplying the first treatment gas to the second treatment tank, and is included in the first treatment gas. Equipped with an organic solvent concentrator that continuously switches between adsorption processing and desorption processing of organic solvent.
  • An organic solvent recovery system characterized in that the desorption treatment and the adsorption treatment are simultaneously switched between the first treatment tank and the second treatment tank. 2.
  • the organic solvent recovery system according to 1 above. 3. 3. A connection flow path for introducing a part of the second treatment gas discharged by the adsorption treatment in the second treatment tank for desorption treatment in the second treatment tank, and a heating means provided in the connection flow path.
  • the present invention by simultaneously switching between the desorption treatment and the adsorption treatment in the treatment tank between the organic solvent recovery device in the first stage and the organic solvent concentrator in the second stage, the water content due to the inflow of white smoke into the organic solvent concentrator in the latter stage. It is possible to secure the layer length of the adsorbent in which the organic solvent is not saturated against the decrease in the adsorption rate due to the adsorption of. Therefore, it is possible to prevent the organic solvent from being mixed with the processing gas (clean gas) processed and discharged by the organic solvent concentrating device.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the organic solvent recovery system 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the organic solvent recovery system 1 includes an organic solvent recovery device 100 and an organic solvent concentrator 200. Further, it is provided with a feed flow path L300 and a return flow path L400.
  • the organic solvent recovery system 1 removes and recovers the organic solvent from the gas to be treated containing the organic solvent in the organic solvent recovery device 100, and then collects the organic solvent with respect to the first treatment gas discharged from the organic solvent recovery device 100.
  • the concentrator 200 further removes and concentrates the organic solvent, and discharges the second treatment gas (clean gas). Further, the desorbed gas desorbed from the organic solvent concentrating device 200 is returned to the organic solvent recovery device 100 through the return flow path L400.
  • the organic solvent recovery system 1 simultaneously switches between the desorption treatment (desorption step) and the adsorption treatment (adsorption step) in each treatment tank of the organic solvent recovery device 100 and the organic solvent concentrator 200. Simultaneous includes almost simultaneous.
  • the organic solvent recovery device 100 is a device that removes and recovers the organic solvent from the gas to be treated.
  • the gas to be treated is supplied to the organic solvent recovery device 100 from a gas supply source to be treated provided outside the system of the organic solvent recovery device 100.
  • the organic solvent recovery device 100 includes three first treatment tanks 101 to 103, a gas supply flow path L110 to be treated, a connection flow path L121 to L123, an extraction flow path L131 to L133, and a steam supply flow path L141 to L143.
  • the organic solvent recovery channels L151 to L153, the separator 120, the resupply channel L160, and the diluted gas supply channel L170 are provided.
  • Each of the first treatment tanks 101 to 103 has first adsorbents 101A to 103A capable of adsorbing an organic solvent and desorbing the organic solvent.
  • the first adsorbents 101A to 103A include granular activated carbon, zeolite, honeycomb-shaped activated carbon, zeolite, activated carbon fiber and the like, and those made of activated carbon fiber are preferable.
  • Each of the first treatment tanks 101 to 103 discharges / discharges the processing gas discharge port after passing through the opening / closing dampers V101 to V103 and the first adsorbents 101A to 103A for switching the supply / non-supply of the treatment gas to the treatment gas supply port. It has open / close dampers V104 to V106 that switch non-discharge.
  • each of the first treatment tanks 101 to 103 the adsorption of the organic solvent by the first adsorbents 101A to 103A and the desorption of the organic solvent from the first adsorbents 101A to 103A are alternately performed. That is, in the first treatment tank of one of the three first treatment tanks 101 to 103, the organic solvent is adsorbed from the gas to be treated supplied from the gas supply source to be treated, and the gas after the first adsorption is discharged. 1
  • the adsorption step (adsorption treatment) is performed, and in another first treatment tank connected in series to the first treatment tank in which the first adsorption treatment is performed, the organic solvent is adsorbed from the gas after the first adsorption.
  • a second adsorption step (adsorption treatment) for discharging the treated gas is performed, and during that time, a desorption step (desorption treatment) for desorbing an organic solvent from the first adsorbent is performed in the remaining one first treatment tank.
  • a desorption step desorption treatment for desorbing an organic solvent from the first adsorbent is performed in the remaining one first treatment tank.
  • the gas to be treated flow path L110 is a flow path for supplying the gas to be treated to each of the first treatment tanks 101 to 103.
  • the upstream end of the gas supply flow path L110 to be processed is connected to the gas supply source to be processed.
  • the processed gas supply flow path L110 is provided with a cooler C1 and a heater H1 for adjusting the temperature and humidity of the processed gas flowing into each of the first processing tanks 101 to 103.
  • the gas to be processed flow path L110 has branch flow paths L111 to L113 for supplying the gas to be processed to each of the first treatment tanks 101 to 103.
  • the branch flow path L111 is provided with an on-off valve V111.
  • the branch flow path L112 is provided with an on-off valve V112.
  • the branch flow path L113 is provided with an on-off valve V113.
  • the organic solvent is adsorbed in the first adsorbent of the first treatment tank (the first treatment tank used in the first adsorption step) of one of the three first treatment tanks 101 to 103.
  • Each connecting flow path L121 to L123 has L120 that merges with each other.
  • An on-off valve V121 is provided at a portion of the first connecting flow path L121 that branches again from the merging path L120.
  • An on-off valve V122 is provided at a portion of the second connecting flow path L122 that branches again from the merging path L120.
  • An on-off valve V123 is provided at a portion of the third connecting flow path L123 that branches again from the merging path L120.
  • the take-out flow paths L131 to L133 are flow paths for taking out the first treatment gas, which is the treatment gas after the adsorption treatment in each of the first treatment tanks 101 to 103.
  • the take-out flow paths L131 to L133 are connected to the processing gas discharge ports in the first processing tanks 101 to 103.
  • An on-off valve V131 is provided in the first take-out flow path L131.
  • An on-off valve V132 is provided in the second take-out flow path L132.
  • An on-off valve V133 is provided in the third take-out flow path L133.
  • Each take-out flow path L131 to L133 has a merging flow path L130 that joins each other.
  • the steam supply channels L141 to L143 are for supplying steam for desorbing the organic solvent adsorbed on the first adsorbents 101A to 103A from the first adsorbents 101A to 103A to the first treatment tanks 101 to 103. It is a flow path.
  • the first steam supply flow path L141 connects the steam supply source and the first treatment tank 101, and the first steam supply flow path is provided with an on-off valve V141.
  • the second steam supply flow path L142 connects the steam supply source and the first treatment tank 102, and the second steam supply flow path is provided with an on-off valve V142.
  • the third steam supply flow path L143 connects the steam supply source and the first treatment tank 103, and the third steam supply flow path is provided with an on-off valve V143.
  • the organic solvent recovery flow paths L151 to L153 are flow paths for recovering water vapor (desorbed gas) containing the organic solvent desorbed from the first adsorbents 101A to 103A.
  • the organic solvent recovery channels L151 to L153 are connected to the first treatment tanks 101 to 103.
  • Each of the organic solvent recovery channels L151 to L153 has L150 that merges with each other.
  • a condenser 122 is provided in the merging flow path L150. The condenser 122 condenses the desorbed gas by cooling the desorbed gas flowing through the confluence flow path L150, and discharges the condensed liquid (a mixed liquid of water generated by the condensation of the desorbed gas and the organic solvent of the liquid phase). Let me.
  • the separator 120 is provided on the downstream side of the condenser 122, and phase-separates the inflowing condensed liquid into a liquid phase of the separated waste water and a liquid phase of the recovered solvent.
  • the recovered solvent is taken out of the system of the organic solvent recovery device 100.
  • a space (vent gas) in which a trace amount of organic solvent is present is formed on the upper portion of the separator 120.
  • the resupply flow path L160 is a flow path connecting the separator 120 and the gas flow path L110 to be processed.
  • the vent gas in the separator 120 is supplied to each of the first treatment tanks 101 to 103 again through the resupply flow path L160 and the gas to be processed flow path L110.
  • the wastewater treatment facility 500 is a facility for removing the organic solvent contained in the separated wastewater. It is supplied from the liquid phase of the separated wastewater of the separator 120, the organic solvent is removed from the separated wastewater, and the treated water is discharged to the outside of the system.
  • the wastewater treatment facility 500 includes an aeration facility that aerates the separated wastewater to volatilize the organic solvent contained in the separated wastewater and separates the separated wastewater into an aerated gas containing the organic solvent and the treated water.
  • the aeration gas is connected to the upstream side of the cooler C1 of the gas to be treated gas supply flow path L110 via the aeration gas supply flow path L61.
  • the aeration gas supply flow path L61 may be provided with a dehumidifying means for the purpose of removing water in the aeration gas.
  • the diluted gas supply flow path L170 is a flow path for supplying the diluted gas for promoting the drying of the first adsorbents 101A to 103A after the desorption step to the connecting flow paths L21 to L23.
  • the diluting gas is composed of a gas containing at least one of outside air, instrumentation air, nitrogen gas, and argon gas.
  • the organic solvent concentrating device 200 is a device that further removes the organic solvent from the first treatment gas discharged from the organic solvent recovery device 100.
  • the organic solvent concentrator 200 has at least two or more second treatment tanks, and in the case of two cases, the second treatment tanks 201 and 202 are used for the first treatment gas discharged through the confluence flow path L130. It has the second adsorbents 201A and 202A capable of adsorbing the contained organic solvent.
  • the organic solvent contained in the first treatment gas is adsorbed by the second adsorbent 201A
  • the organic solvent in the first treatment gas adsorbed by the second adsorbent 202A is adsorbed. Desorb the organic solvent.
  • the second treatment tanks 201 and 202 are sequentially performed while exchanging the adsorption step and the desorption step.
  • the second treatment gas which is a clean gas from which the organic solvent has been further removed, can be discharged, and after the adsorption is completed, the heating gas having a smaller air volume than the first treatment gas can be discharged.
  • the desorbed gas in which the organic solvent is concentrated is discharged.
  • the desorbed gas is returned to the organic solvent recovery device 100 from the diluted gas supply flow path L170 connected to the return flow path L400.
  • Each of the second treatment tanks 201 and 202 has second adsorbents 201A and 202A capable of adsorbing an organic solvent and desorbing the organic solvent.
  • the second adsorbents 201A and 202A include granular activated carbon, zeolite, activated carbon on a honeycomb, zeolite, and activated carbon fiber, and those made of activated carbon fiber are preferable.
  • Each of the second treatment tanks 201 and 202 discharges / discharges the treated gas discharge port after passing through the open / close dampers V201 and V202, the second adsorbents 201A and 202A that switch the supply / non-supply of the processed gas to the processed gas supply port. It has open / close dampers V201 and V202 that switch non-discharge.
  • the feed flow path L300 is a flow path for sending the gas to be processed from the organic solvent recovery device 100 to the organic solvent concentrator 200.
  • the feed flow path L300 is provided with a cooler C2 and a heater H2 for adjusting the temperature and humidity of the first processing gas to be introduced into the organic solvent concentrator 200.
  • the return flow path L400 is a flow path for returning the desorbed gas from the organic solvent concentrating device 200 to the organic solvent recovery device 100.
  • the return flow path L400 is connected to the dilution gas supply flow path L170.
  • the organic solvent concentrator 200 discharges the second treatment gas discharged from the second treatment tanks 201 and 202 to the outside from the clean gas discharge flow path L220. Further, the organic solvent concentrator 200 has a connection flow path L230 and a heater H3.
  • connection flow path L230 connects the clean gas discharge flow path L220 and the second treatment tanks 201 and 202, and a part of the second treatment gas is used for desorption. It should be noted that the configuration may be such that the outside air is used for attachment / detachment.
  • an appropriate device is appropriately arranged as necessary.
  • the organic compound contained in the gas to be treated of the organic solvent recovery system 1 of the present embodiment is not particularly limited, but is not limited to aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde and achlorein, methylethylketone, diacetyl and methylisobutylketone.
  • aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde and achlorein, methylethylketone, diacetyl and methylisobutylketone.
  • Ketones such as acetone, esters such as 1,4-dioxane, 2-methyl-1,3-dioxolane, 1,3-dioxolane, tetrahydrofuran, methyl acetate, ethyl acetate, propyl vinegar, butyl acetate, ethanol, n- Alcohols such as propyl alcohol, isopropyl alcohol and butanol, glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol, organic acids such as acetic acid and propionic acid, and aromatic organic substances such as phenols, toluene, xylene and cyclohexane.
  • esters such as 1,4-dioxane, 2-methyl-1,3-dioxolane, 1,3-dioxolane, tetrahydrofuran, methyl acetate, ethyl acetate, propyl vinegar, butyl acetate,
  • ethers such as diethyl ether and allylglycidyl ether, ditrils such as acrylonitrile, chlorine organic compounds such as dichloromethane, 1,2-dichloroethane, trichloroethylene and epichlorohydrin, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylacetamide. , N, N-dimethylformamide organic compounds and the like can be mentioned as an example.
  • the gas to be treated may contain one kind or various kinds thereof.
  • Example 1 The following treatment was carried out using the organic solvent recovery system 1 shown in FIG. 1 described above. Activated carbon fibers were used for the first adsorbents 101A, 102A, 103A and the second adsorbents 201A, 202A of the organic solvent concentrator 200.
  • the active stage fiber used for the first adsorbents 101A, 102A, 103A was 3.8 kg / tank, and the active stage fiber used for the second adsorbents 201A, 202A was 3.7 kg / tank.
  • the gas to be treated a gas to be treated at 25 ° C. containing 26000 ppm of dichloromethane as an organic solvent was used. At an air volume of 5.3 Nm 3 / min, the design concentration of dichloromethane discharged to the outside of the organic solvent recovery system was set to 5 ppm or less.
  • the treatment gas was blown into the first treatment tank 101, which is the first adsorption step, at an air volume of 5.3 Nm 3 / min by the organic solvent recovery device 100.
  • the first adsorption step outlet gas discharged from the first treatment tank 101 was blown to the first treatment tank 102, which is the second adsorption step, as the second adsorption inlet gas.
  • the second adsorption inlet gas was adjusted to 9.5 Nm 3 / min, 45 ° C. with a diluting gas and a desorbing gas.
  • the gas treated in the first treatment tank 102 was discharged as the first treatment gas, and was blown to the organic solvent concentrator 200 through the feed flow path L300.
  • the first treatment tank 101 was performing the first adsorption step and the first treatment tank 102 was performing the second adsorption step, water vapor was introduced into the first treatment tank 103 to perform the desorption step.
  • white smoke was contained for 1 minute immediately after switching the adsorption tank, the temperature of the first treatment gas was 60 ° C., the humidity was 100%, the dichloromethane concentration in the first treatment gas after 1 minute had passed, and the gas temperature was 100 ppm. 45 ° C, humidity 55% Met.
  • the first treatment gas discharged from the organic solvent recovery device 100 was aerated from the feed flow path L300 to the second treatment tank 201 to perform an adsorption step, and the second treatment gas (clean gas) was discharged. Further, a part of the second treatment gas was heated from L230 to 130 ° C. by the heater H3 and supplied to the second treatment tank 202 to discharge the desorbed gas. The entire amount of the desorbed gas was supplied to the diluted gas supply channel L170 of the organic solvent recovery device 100 through the return channel L400.
  • the process switching of each first treatment tank of the organic solvent concentrating device 200 was performed at the same time as the process switching of each second treatment tank of the organic solvent recovery device 100.
  • Switching from the second adsorption step to the desorption step in 103, switching from the adsorption step to the desorption step in the second treatment tank 201, and switching from the desorption step to the adsorption step in the second treatment tank 202 are performed at the same time. rice field. It was done at the same time every time it was switched.
  • Example 1 the dichloromethane removal rate was 99%, the amount of cooling water utility used was 0, and the amount of steam used was 4 kg / hr.
  • Comparative Example 1 The same gas to be treated as in Example 1 was treated by the organic solvent recovery device 100 and the organic solvent concentrator 200 in the same manner as in Example 1.
  • the process switching of each first treatment tank of the organic solvent recovery device 100 is performed 7 minutes after the start of the adsorption process of the organic solvent concentrator 200, and the dichloromethane concentration of the adsorption process outlet gas of the organic solvent concentrator 200 is set. When it reached 5 ppm, it was operated so as to switch each step.
  • the white smoke is cooled and dehumidified to 50 ° C. in order to suppress the influence of the white smoke so that the performance is equivalent to that of the first embodiment, that is, the concentration of the outlet gas discharged at the removal rate of 99% is 5 ppm or less. I needed it.
  • FIG. 2 shows the dichloromethane concentration and removal rate in the gas to be treated and the amount of the cold water utility used in Example 1 and Comparative Example 1.
  • Example 1 the layer of the adsorbent in which the organic solvent is not saturated against the decrease in the adsorption rate due to the adsorption of water due to the inflow of white smoke by simultaneously switching the process in each treatment tank as compared with Comparative Example 1. Since the length can be secured, it is possible to suppress the discharge of the organic solvent in the gas to be treated to the treatment gas due to the influence of the white smoke without cooling the white smoke. In addition, since white smoke enters at the initial stage of the adsorption process of the organic solvent concentrator 200, the time required for the adsorbent to be dried by aeration of the gas to be treated after the white smoke has subsided is maximized, which is necessary for desorption. It shows that it is possible to reduce the amount of energy more than the conventional technology.
  • the cooling cost for preventing white smoke and the amount of water vapor required for desorption are conventionally reduced. It can be reduced more than the system. Therefore, it can greatly contribute to the industrial world.
  • Organic solvent recovery system 100 Organic solvent recovery device 101 to 103: First treatment tank 101A to 103A: First adsorbent 110: Supply flow path 120: Separator 200: Organic solvent concentrator 201, 202: Second treatment tank 201A, 202A: Second adsorbent 500: Wastewater treatment equipment H1 to H3: Heaters C1, C2: Cooler L110: Gas supply flow path L121 to L123: Connection flow path L130: Confluence flow path L131 to L133: Extraction flow path L140: Water vapor supply flow path L151 to L153: Organic solvent recovery flow path L160: Resupply flow path L170: Diluted gas supply flow path L230: Connection flow path L300: Feed flow path L400: Return flow path V111 to V113, V121 to V123 , V131 to V133, V141 to V143: On-off valve V101 to V106, V201 to V203: On-off damper

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Abstract

本発明の有機溶剤回収システムは、被処理ガスの有機溶剤を直列多段接続された複数の第1処理槽にて吸着する吸着処理と、順に選択された1つの第1処理槽にて脱着処理を行う有機溶剤回収装置と、第2処理槽にて吸脱処理及び脱着処理を行う有機溶剤濃縮装置と、を備え、選択された1つの第1処理槽と第2処理槽とにおいて脱着処理の開始を同時に行う。

Description

有機溶剤回収システム
 本発明は、有機溶剤含有ガスから有機溶剤を回収する有機溶剤回収システムに関する。
 有機溶剤含有ガスから有機溶剤を回収するシステムとして、例えば、特許文献1には、吸着剤を有する3つの処理槽を備えたガス処理装置が開示されている。このガス処理装置では、2つの処理槽において、連続的に吸着工程が実施され、その間、残りの処理槽において、脱着工程が実施される。脱着工程後の処理槽の吸着材を乾燥させるために希釈ガスが供給される。
 また、特許文献2には、2つの処理槽を有する第1吸脱着装置と、第1吸脱着装置から排出された被処理ガスに含まれる有機溶剤を回収する第2吸脱着装置と、を備える有機溶剤回収システムが開示されている。第2吸脱着装置は、第2吸脱着素子によって、被処理ガスに含まれる有機溶剤を吸着する第1処理部と、第2吸脱着素子に吸着された有機溶剤を第2吸脱着素子から脱着する第2処理部と、を有している。
 特許文献1に記載のガス処理装置では、2つの処理槽において連続的に吸着工程が実施されることにより、有機溶剤の除去率が高められており、特許文献2に記載の有機溶剤回収システムでは、第1吸脱着装置のいずれかの処理槽と第2吸脱着装置の第1処理部とにおいて連続的に吸着工程が実施されることにより、有機溶剤の除去率が高められている。
日本国公開特許公報「特開2014-147863号」 日本国公開特許公報「特開2014-240052号」
 近年、有機溶剤回収システムにおいて、さらに有機溶剤の除去率を高めたいというニーズがある。このニーズに対応させて、本発明者らは、特許文献1に記載される2つの処理
槽において連続的に吸着工程を実施した後、特許文献2に記載される第2吸脱着装置によってさらに吸着工程を実施し、第2吸脱着装置から脱着された有機溶剤を含むガスを、処理槽の被処理ガス(原ガス)に戻すシステムを検討した。
 しかし、上記検討したシステムでは、第1吸脱着装置の処理槽から排出され、第2吸脱着装置に供給される被処理ガス中に、処理槽の吸着工程と脱着工程の切替直後に発生する蒸気ミスト(以下、白煙)が数十秒混入する。第2吸脱着装置にて一定量以上有機溶剤を
吸着した状態(すなわち、第2吸脱着装置の吸着工程がある程度行われた状態)で、白煙が含まれる高温・高湿度の被処理ガスが第2吸脱着装置に供給されると、被処理ガス温度の上昇と第2吸脱着装置への水分の吸着により、有機溶剤の吸着速度が遅くなって、第2吸脱着装置の設計出口濃度以上の有機溶剤ガスが排出されてしまうという問題が起こる。また白煙による水分の吸着は、第2吸脱着装置の脱着工程に要する必要な熱エネルギーの増加をも引き起こす。
 このような白煙による影響への対策として、第2吸脱着装置に供給される被処理ガスの冷却や除湿についても検討したが、冷却コストが増加してしまう。また、吸着速度が遅くなることに対して、吸着材の層長を長くするという対策も検討したが、吸着材量が増加する分、装置が大型化してしまう。
 そこで、本発明は上記課題に鑑みなされ、その目的は、コスト抑制、大型化抑制、エネルギー抑制が可能な有機溶剤回収システムを提供することである。
 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.有機溶剤を吸脱着可能な第1吸着材が充填された第1処理槽を3つ以上と、水蒸気を導入する水蒸気供給流路と、複数の前記第1処理槽を直列多段接続する連結流路と、有機溶剤を含有した被処理ガスを供給する被処理ガス供給流路とを備え、
 全ての前記第1処理槽のうち、直列多段接続した複数の前記第1処理槽にて供給された前記被処理ガスに含有された有機溶剤の吸着処理を行い第1処理ガスを排出し、残りの第1処理槽にて吸着された有機溶剤の脱着処理を導入された前記水蒸気を用いて行い、全ての前記第1処理槽は前記吸着処理と前記脱着処理とを切り替えて連続して行う有機溶剤回収装置と、
 有機溶剤の吸脱着可能な第2吸着材が充填された第2処理槽と、当該第2処理槽に前記第1処理ガスを供給する送り流路とを備え、当該第1処理ガスに含まれる有機溶剤の吸着処理と脱着処理とを切り替えて連続して行う有機溶剤濃縮装置と、を備え、
 前記第1処理槽と前記第2処理槽とにおける脱着処理と吸着処理との切り替えを同時に行うことを特徴とする有機溶剤回収システム。
2.前記連結流路に希釈ガスを供給する希釈ガス供給流路と、前記第2処理槽での脱着処理により排出された脱着ガスを前記希釈ガス供給流路に戻す戻し流路と、を備えた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。
3.前記第2理槽での吸着処理により排出された第2処理ガスの一部を前記第2処理槽での脱着処理用に導入する接続流路と、当該接続流路に設けられた加熱手段と、を備える上記1または2に記載の有機溶剤回収システム。
4.前記第2吸着材は、粒状活性炭、活性炭素繊維、またはゼオライトのうち少なくとも1つを含む材料から成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。
5.前記第2吸着材の脱着処理に加熱空気を用いることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の有機溶剤回収システム。
 本発明により、前段の有機溶剤回収装置と後段の有機溶剤濃縮装置とにおける処理槽での脱着処理と吸着処理との切り替えを同時に行うことで、後段の有機溶剤濃縮装置への白煙流入による水分の吸着による吸着速度の低下に対し、有機溶剤が飽和していない吸着材の層長を確保することができる。そのため、有機溶剤濃縮装置で処理され排出される処理ガス(清浄ガス)に有機溶剤が混ざるのを抑制できる。また、有機溶剤濃縮装置の吸着工程の開始初期に白煙が入ることで、白煙が治まった後の被処理ガスの通気による吸着材を乾燥する時間が最大となるため、脱着処理に必要なエネルギーも従来技術以上に減らすことが可能となる。
本発明の実施の形態の有機溶剤回収システムの構成を示す図である。 実施例と比較例における被処理ガス中の有機溶剤(ジクロロメタン)濃度、有機溶剤(ジクロロメタン)の除去率、冷却水及び蒸気量のユーティリティー量を示す表である。
 以下、本発明の実施の形態について、図1を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
 図1は、本発明の一実施形態の有機溶剤回収システム1の構成を概略的に示す図である。有機溶剤回収システム1は、有機溶剤回収装置100と有機溶剤濃縮装置200とを備えている。また、送り流路L300と戻し流路L400とを備えている。
 有機溶剤回収システム1は、有機溶剤回収装置100において有機溶剤を含む被処理ガスから有機溶剤の除去および回収を行った後、有機溶剤回収装置100から排出された第1処理ガスに対して有機溶剤濃縮装置200においてさらに有機溶剤の除去および濃縮を行い、第2処理ガス(清浄ガス)を排出する。さらに、有機溶剤濃縮装置200から脱着された脱着ガスを戻し流路L400を通じて有機溶剤回収装置100に戻す。有機溶剤回収システム1は、有機溶剤回収装置100と有機溶剤濃縮装置200との各処理槽において、脱着処理(脱着工程)と吸着処理(吸着工程)との切替を同時に行う。同時とはほぼ同時も含む。
 以下に有機溶剤回収システム1の各構成について説明する。
 有機溶剤回収装置100は、被処理ガスから有機溶剤を除去および回収する装置である。被処理ガスは、有機溶剤回収装置100の系外に設けられた被処理ガス供給源から有機溶剤回収装置100に供給される。有機溶剤回収装置100は、3つの第1処理槽101~103と、被処理ガス供給流路L110と、連結流路L121~L123と、取出し流路L131~L133と、水蒸気供給流路L141~L143と、有機溶剤回収流路L151~L153と、セパレータ120と、再供給流路L160と、希釈ガス供給流路L170とを備えている。
 各第1処理槽101~103は、有機溶剤の吸着と有機溶剤の脱着とが可能な第1吸着材101A~103Aを有している。第1吸着材101A~103Aとして、粒状の活性炭、ゼオライト、ハニカム状の活性炭、ゼオライト、活性炭素繊維等があるが、活性炭素繊維からなるものが好ましい。各第1処理槽101~103は、被処理ガス供給口への被処理ガスの供給/非供給を切り替える開閉ダンパーV101~V103、第1吸着材101A~103A通過後の処理ガス排出口の排出/非排出を切り替える開閉ダンパーV104~V106を有している。
 各第1処理槽101から103では、第1吸着材101A~103Aによる有機溶剤の吸着と第1吸着材101A~103Aからの有機溶剤の脱着とが交互におこなわれる。すなわち、3つの第1処理槽101~103のうちの1つの第1処理槽において、被処理ガス供給源から供給された被処理ガスから有機溶剤を吸着して第1吸着後ガスを排出する第1吸着工程(吸着処理)が行われるとともに、この第1吸着処理が行われる第1処理槽に直列多段接続した別の第1処理槽において、第1吸着後ガスから有機溶剤を吸着して第1処理ガスを排出する第2吸着工程(吸着処理)が行われ、その間、残りの1つの第1処理槽において、第1吸着材から有機溶剤を脱着する脱着工程(脱着処理)が行われる。各第1処理槽101~103では、脱着工程、第2吸着工程、第1吸着工程がこの順で繰り返し切り替えて行われる。
 被処理ガス供給流路L110は、各第1処理槽101~103に被処理ガスを供給するための流路である。被処理ガス供給流路L110の上流側の端部は被処理ガス供給源に接続されている。被処理ガス供給流路L110には、各第1処理槽101~103に流入する被処理ガスの温度および湿度を調整するためのクーラC1およびヒータH1が設けられている。
 被処理ガス供給流路L110は、各第1処理槽101~103に被処理ガスを供給する分岐流路L111~L113を有している。分岐流路L111には、開閉弁V111が設けられている。分岐流路L112には、開閉弁V112が設けられている。分岐流路L113には、開閉弁V113が設けられている。
 各連結流路L121~L123は、3つの第1処理槽101~103のうち一つの第1処理槽(第1吸着工程で用いられる第1処理槽)の第1吸着材において有機溶剤が吸着された後の被処理ガスが3つの第1処理槽101~103のうち一つの第1処理槽とは異なる他の第1処理槽(第2吸着工程で用いられる処理槽)における被処理ガス供給口に導入されるように連結されている。
 各連結流路L121~L123は、互いに合流するL120を有している。第1連結流路L121のうち合流経路L120から再度分岐した部位には、開閉弁V121が設けられている。第2連結流路L122のうち合流経路L120から再度分岐した部位には、開閉弁V122が設けられている。第3連結流路L123のうち合流経路L120から再度分岐した部位には、開閉弁V123が設けられている。
 取出し流路L131~L133は、各第1処理槽101~103で吸着処理された後の
処理ガスである第1処理ガスを取り出すための流路である。取出し流路L131~L133は、各第1処理槽101~103における処理ガス排出口に接続されている。第1取出し流路L131には、開閉弁V131が設けられている。第2取出し流路L132には開閉弁V132が設けられている。第3取出し流路L133には、開閉弁V133が設けられている。各取出し流路L131~L133は互いに合流する合流流路L130を有している。
 水蒸気供給流路L141~L143は、第1吸着材101A~103Aに吸着された有機溶剤を第1吸着材101A~103Aから脱着するための水蒸気を各第1処理槽101~103に供給するための流路である。
 第1水蒸気供給流路L141は、水蒸気供給源と第1処理槽101とを接続しており、第1水蒸気供給流路には、開閉弁V141が設けられている。第2水蒸気供給流路L142は、水蒸気供給源と第1処理槽102とを接続しており、第2水蒸気供給流路には、開閉弁V142が設けられている。第3水蒸気供給流路L143は、水蒸気供給源と第1処理槽103とを接続しており、第3水蒸気供給流路には、開閉弁V143が設けられている。
 有機溶剤回収流路L151~L153は、第1吸着材101A~103Aから脱着された有機溶剤を含む水蒸気(脱着ガス)を回収するための流路である。各有機溶剤回収流路L151~L153は各第1処理槽101~103に接続されている。各有機溶剤回収流路L151~L153は、互いに合流するL150を有している。合流流路L150には凝縮器122が設けられている。凝縮器122は、合流流路L150を流れる脱着ガスを冷却することによって当該脱着ガスを凝縮させ、凝縮液(脱着ガスの凝縮によって生成された水分と液相の有機溶剤との混合液)を排出させる。
 セパレータ120は、凝縮器122の下流側に設けられており、流入してきた凝縮液を分離廃水の液相と回収溶剤の液相とに相分離する。回収溶剤は有機溶剤回収装置100の系外に取り出される。セパレータ120の上部には、微量の有機溶剤が存在する空間(ベントガス)が形成される。
 再供給流路L160は、セパレータ120と被処理ガス流路L110とを接続する流路である。セパレータ120内のベントガスは再供給流路L160及び被処理ガス供給流路L110を通じて再び各第1処理槽101~103に供給される。
 排水処理設備500は、前記分離廃水に含まれる有機溶剤を除去する設備である。セパレータ120の分離廃水の液相より供給され、分離廃水から有機溶剤を除去して、処理水を系外に排出する。例えば、排水処理設備500としては、分離排水を曝気処理することで分離排水中に含まれる有機溶剤を揮発させて、有機溶剤を含む曝気ガスと処理水とに分離する曝気設備などが挙げられる。なお、曝気ガスは曝気ガス供給流路L61を介して、被処理ガス供給流路L110のクーラC1の上流側に接続される。曝気ガス供給流路L61には曝気ガス中の水分を除去する目的除湿手段を設けてもよい。
 希釈ガス供給流路L170は、脱着工程後の第1吸着材101A~103Aの乾燥を促進するための希釈ガスを連結流路L21~L23に供給するための流路である。希釈ガスは、外気、計装用空気、窒素ガス、アルゴンガスの少なくとも一つを含むガスで構成される。
 有機溶剤濃縮装置200は、有機溶剤回収装置100から排出された第1処理ガスから、さらに有機溶剤を除去する設備である。有機溶剤濃縮装置200は、少なくとも2つ以上の第2処理槽を有しており、2つの場合で説明すると、第2処理槽201、202は合流流路L130を通じて排出された第1処理ガスに含まれる有機溶剤を吸着可能な第2吸着材201A、202Aを有している。第2処理槽201では、第2吸着材201Aによって、第1処理ガスに含まれる有機溶剤を吸着し、一方で第2処理槽202では第2吸着材202Aに吸着された第1処理ガス中の有機溶剤を脱着する。第2処理槽201と202は吸着工程と脱着工程を入れ替えながら順におこなっていく。第1処理ガスを第2処理槽に通過させることでさらに有機溶剤が除去された清浄ガスである第2処理ガスを排出することができ、吸着完了後に第1処理ガスよりも小風量の加熱ガスを通過させて、吸着材に吸着ざれた有機溶剤を脱着させることで、有機溶剤が濃縮された脱着ガスを排出させる。脱着ガスは戻し流路L400に接続された希釈ガス供給流路L170から有機溶剤回収装置100へ返送される。
 各第2処理槽201、202は、有機溶剤の吸着と有機溶剤の脱着とが可能な第2吸着材201A、202Aを有している。第2吸着材201A、202Aとして、粒状の活性炭、ゼオライト、ハニカム上の活性炭、ゼオライト、活性炭素繊維があるが、活性炭素繊維からなるものが好ましい。各第2処理槽201、202は、被処理ガス供給口への被処理ガスの供給/非供給を切り替える開閉ダンパーV201、V202、第2吸着材201A、202A通過後の処理ガス排出口の排出/非排出を切り替える開閉ダンパーV201、V202を有している。
 送り流路L300は、有機溶剤回収装置100から有機溶剤濃縮装置200に被処理ガスを送るための流路である。送り流路L300には有機溶剤濃縮装置200に導入する第1処理ガスの温度・湿度を調製するためのクーラC2およびヒータH2が設けられている。
 戻し流路L400は、有機溶剤濃縮装置200から有機溶剤回収装置100に脱着ガスを戻すための流路である。戻し流路L400は希釈ガス供給流路L170と接続されている。
 有機溶剤濃縮装置200は第2処理槽201,202から排出された第2処理ガスを清浄ガス排出流路L220から外部に排出する。また、有機溶剤濃縮装置200は、接続流路L230とヒータH3とを有している。
 接続流路L230は清浄ガス排出流路L220と第2処理槽201,202とを接続しており、第2処理ガスの一部を脱着に利用するようにしている。なお、脱着に外気を利用する構成でもよい。
 有機溶剤回収装置100と有機溶剤濃縮装置200との処理槽切替に必要なダンパー制御については、必要に応じて適宜適切な装置を配置する。
 本実施形態の有機溶剤回収システム1の処理対象となる被処理ガスに含まれる有機化合物は、特に限定されないが、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、アクロレインなどのアルデヒド類、メチルエチルケトン、ジアセチル、メチルイソブチルケトン、アセトンなどのケトン類、1,4-ジオキサン、2-メチル-1,3-ジオキソラン、1,3-ジオキソラン、テトラヒドロフラン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢プロピル、酢酸ブチルなどのエステル類、エタノール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブタノールなどのアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどのグリコール類、酢酸、プロピオン酸などの有機酸、フェノール類、トルエン、キシレン、シクロヘキサンなどの芳香族有機化合物、ジエチルエーテル、アリルグリシジルエーテルなどのエーテル類、アクリロニトリルなどの二トリル類、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、トリクロロエチレン、エピクロロヒドリンなどの塩素有機化合物、N-メチル-2-ピロリドン、ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミドの有機化合物などが一例として挙げられる。被処理ガスは、これらを1種または多種含んでいてよい。
 上記実施の形態にて説明した本発明の有機溶剤回収システム1の詳細を、さらに以下の実施例を用いて説明する。ただし、本発明は以下実施例に限定されるものでない。
[実施例1]
 上記説明した図1に示す有機溶剤回収システム1を用いて以下の処理を実施した。第1吸着材101A,102A,103Aと、有機溶剤濃縮装置200の第2吸着材201A,202Aには、活性炭素繊維を使用した。第1吸着材101A,102A,103Aに使用した活性段素繊維は3.8Kg/槽、第2吸着材201A,202Aに使用した活性段素繊維は3.7Kg/槽であった。被処理ガスの一例として、有機溶剤としてジクロロメタンを26000ppm含有する25℃の被処理ガスを用いた。風量5.3Nm/minにて、有機溶剤回収システム系外へ排出するジクロロメタンの設計濃度は5ppm以下とした。
 まず、有機溶剤回収装置100にて処理ガスを風量5.3Nm/minで第1吸着工程となっている第1処理槽101に送風した。続いて第1処理槽101から排出される第1吸着工程出口ガスは、第2吸着入口ガスとして第2吸着工程となっている第1処理槽102に送風した。この時、第2吸着入口ガスは9.5Nm/min、45℃になるように希釈ガスおよび脱着ガスで調節された。第1処理槽102で処理された後のガスは第1処理ガスとして排出し、送り流路L300を通じて、有機溶剤濃縮装置200へ送風した。第1処理槽101から排出される第1吸着工程出口ガスのジクロロメタン濃度が100ppmに達した時点で、各工程を切り替えた。
 第1処理槽101が第1吸着工程および第1処理槽102が第2吸着工程を行っている間、第1処理槽103には水蒸気を導入して脱着工程を行った。この時、吸着槽切替直後1分間は白煙を含んでおり、第1処理ガスの温度は60℃、湿度100%で、1分経過後の第1処理ガス中のジクロロメタン濃度は100ppm、ガス温度は45℃、湿度55%
であった。
 有機溶剤回収装置100から排出された第1処理ガスを送り流路L300から第2処理槽201に通気させ吸着工程を行い、第2処理ガス(清浄ガス)を排出した。また、第2処理ガスの一部をL230よりヒータH3にて130℃に過熱して、第2処理槽202に供給して脱着ガスを排出した。脱着ガスの全量は戻し流路L400を通じて有機溶剤回収装置100の希釈ガス供給流路L170に供給した。
 ここで、有機溶剤濃縮装置200の各第1処理槽の工程切替は、有機溶剤回収装置100の各第2処理槽の工程切替と同時に行った。具体例を用いて説明すると、第1処理槽101での脱着工程から第1吸着工程への切替、第1処理槽102での第1吸着工程から第2吸着工程への切替、第1処理槽103での第2吸着工程からの脱着工程への切替、第2処理槽201での吸着工程から脱着工程への切替、第2処理槽202での脱着工程から吸着工程への切替、を同時に行った。切替の度に同時に行った。
 実施例1では、ジクロロメタン除去率は99%で、冷却水ユーティリティー使用量は0、水蒸気使用量は4kg/hrであった。
[比較例1]
 実施例1と同じ被処理ガスを、実施例1と同様に有機溶剤回収装置100及び有機溶剤濃縮装置200にて処理した。比較例1では、有機溶剤回収装置100の各第1処理槽の工程切替は、有機溶剤濃縮装置200の吸着工程開始から7分後とし、有機溶剤濃縮装置200は吸着工程出口ガスのジクロロメタン濃度が5ppmに達した時点で、各工程を切り替えるように運転した。比較例1では、実施例1と同等の性能、すなわち除去率99%で排出される出口ガス濃度5ppm以下となるように白煙の影響を抑えるために、白煙を50℃まで冷却・除湿する必要があった。
 比較例1では、ジクロロメタン除去率は99%で、冷水ユーティリティーの使用量は0.3kg/hr、冷却水ユーティリティー使用量は5.3kg/hrであった。
 実施例1および比較例1における被処理ガス中のジクロロメタン濃度および除去率、冷水ユーティリティーの使用量を図2に示す。
 以上から分かることは、次の通りである。実施例1は比較例1に対して、各処理槽での工程切替を同時に行うことで、白煙流入による水分の吸着による吸着速度の低下に対し、有機溶剤が飽和していない吸着材の層長を確保することができるため、白煙の冷却をおこなわずに白煙の影響による被処理ガス中有機溶剤の処理ガスへの排出を抑制できる。また、有機溶剤濃縮装置200の吸着工程の開始初期に白煙が入ることで、白煙が治まった後の被処理ガスの通気による吸着材の乾燥をおこなえる時間が最大となるため、脱着に必要なエネルギーも従来技術以上に減らすことが可能であることを示している。
 上記開示した実施の形態、各変形例、および実施例はすべて例示であり制限的なものではない。また、実施の形態、各変形例、および実施例を適宜組み合わせた形態も本発明の範疇に含まれる。つまり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって有効であり、特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内のすべての変更・修正・置き換え等を含むものである。
 本発明の有機溶剤回収システムは、有機溶剤回収装置の処理槽と有機溶剤濃縮装置の処理槽の工程切替を連動させることで、白煙防止のための冷却コストや脱着に必要な水蒸気量を従来システム以上に減らすことができる。よって、産業界に大いに貢献できる。
1:有機溶剤回収システム
100:有機溶剤回収装置
101~103:第1処理槽
101A~103A:第1吸着材
110:供給流路
120:セパレータ
200:有機溶剤濃縮装置
201、202:第2処理槽
201A、202A:第2吸着材
500:排水処理設備
H1~H3:ヒータ
C1、C2:クーラ
L110:被処理ガス供給流路
L121~L123:連結流路
L130:合流流路
L131~L133:取出し流路
L140:水蒸気供給流路
L151~L153:有機溶剤回収流路
L160:再供給流路
L170:希釈ガス供給流路
L230:接続流路
L300:送り流路
L400:戻し流路
V111~V113、V121~V123、V131~V133、V141~V143:開閉弁
V101~V106,V201~V203:開閉ダンパー
 

Claims (5)

  1.  有機溶剤を吸脱着可能な第1吸着材が充填された第1処理槽を3つ以上と、水蒸気を導入する水蒸気供給流路と、複数の前記第1処理槽を直列多段接続する連結流路と、有機溶剤を含有した被処理ガスを供給する被処理ガス供給流路とを備え、
     全ての前記第1処理槽のうち、直列多段接続した複数の前記第1処理槽にて供給された前記被処理ガスに含有された有機溶剤の吸着処理を行い第1処理ガスを排出し、残りの第1処理槽にて吸着された有機溶剤の脱着処理を導入された前記水蒸気を用いて行い、全ての前記第1処理槽は前記吸着処理と前記脱着処理とを切り替えて連続して行う有機溶剤回収装置と、
     有機溶剤の吸脱着可能な第2吸着材が充填された第2処理槽と、当該第2処理槽に前記第1処理ガスを供給する送り流路とを備え、当該第1処理ガスに含まれる有機溶剤の吸着処理と脱着処理とを切り替えて連続して行う有機溶剤濃縮装置と、を備え、
     前記第1処理槽と前記第2処理槽とにおける脱着処理と吸着処理との切り替えを同時に行うことを特徴とする有機溶剤回収システム。
  2.  前記連結流路に希釈ガスを供給する希釈ガス供給流路と、
     前記第2処理槽での脱着処理により排出された脱着ガスを前記希釈ガス供給流路に戻す戻し流路と、を備えた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。
  3.  前記第2理槽での吸着処理により排出された第2処理ガスの一部を前記第2処理槽での脱着処理用に導入する接続流路と、当該接続流路に設けられた加熱手段と、を備える請求項1または2に記載の有機溶剤回収システム。
  4.  前記第2吸着材は、粒状活性炭、活性炭素繊維、またはゼオライトのうち少なくとも1つを含む材料から成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。
  5.  前記第2吸着材の脱着に加熱空気を用いることを特徴とする請求項1から4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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