JP2007038071A - 有機溶剤回収システム - Google Patents

Abstract

【課題】活性炭を用いた吸脱着式有機溶剤回収装置において、高濃度の被処理ガスの除去を効率的、安定的に行う有機溶剤回収装置及び有機溶剤回収方法を提供する。
【解決手段】有機溶剤を含有する高濃度の被処理ガスを除湿機構１３により除湿された空気により希釈し、活性炭を用いた吸脱着式有機溶剤回収装置３に導入する。希釈空気を除湿することにより吸着材の乾燥を強化し、吸着の阻害要因となる活性炭素材の濡れを抑制し高除去性能を維持する。また、前記有機溶剤吸着回収装置３から排出される処理後のガスを除湿機構１３に導入して、希釈空気として循環させることで、高除去性能を維持するとともに、大気に放出する有機溶剤量を削減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、大気への有機溶剤の飛散を最小限として、有機溶剤を最大限に回収することを可能とした有機溶剤回収装置に関するものである。

有機溶媒を回収・再利用し、かつ有機溶媒が外気放出することを防ぐ処理装置として、従来より、吸着材として活性炭素繊維や粒状活性炭が充填されている吸着槽が２基以上設けられている他に、各吸着槽に対する有機溶剤が含有した被処理ガスを供給する手段と水蒸気を噴出する脱着手段とを設け、前記吸着槽にて被処理ガスを吸着処理する吸着工程と脱着手段にて脱着を行う脱着工程とを交互に切り替える手段が設けた構成が採用されている（例えば特許文献１参照）。

このような構成は、吸着材を水蒸気にて脱着を行うため、一旦吸着材が湿ることにより、吸着性能を長期間の運転において維持するには、吸着材を次の脱着までに乾燥させる必要がある。この乾燥が不十分であると長期の運転が進むに連れ吸着材の湿る部分が広がり、吸着性能を大幅に低下させる。

また吸着材として活性炭素繊維を用いた場合は粒状活性炭に比べ乾燥が極めて速く行われることから、回収効率の観点から吸着工程が乾燥を兼ねるケースが一般的である。

しかしながら、従来の溶剤回収装置では、被処理ガスの有機溶剤濃度が高い場合、排出する溶剤濃度を低く抑えるために吸着材量を多くする必要があるが、吸着材量を大きくすると、処理風量当たりの吸着材量が多くなり、吸着材の乾燥不足が生じ、吸着性能が低下する。また、高濃度での吸着の場合、吸着熱によって吸着材の温度が上昇するが、処理風量あたりの吸着材が多くなれば処理ガスによる放熱の程度も少なく、吸着熱による吸着性能の低下が著しくなる。

近年、有害大気汚染物質に対する排出濃度規制が強化されてきており、有機溶剤回収装置からの排ガス中の有機溶剤濃度をより高いレベルで最小化することが望まれているが、上記構成の溶剤回収装置では、有機溶剤濃度が高い場合はこれらの要請に対応することができなかった。
そこで、被処理有機溶剤の濃度が高い場合は、被処理ガスと外気とを混合することによって、被処理有機溶剤濃度を下げるという方法が検討されているが、十分な性能は得られておらず、いまだ市場の要請に応えうる溶剤回収システムは存在しないのが現状である。
特開平４−６６６０５号公報

本発明は、従来技術の課題を背景になされたもので、被処理ガス中の有機溶剤濃度が高い場合であっても、有効に有機溶剤を回収し、もって極めて高いレベルで排出ガス中の有機溶媒濃度を低減することができる有機溶剤回収システムを提供することを課題とするものである。

本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに至った。即ち本発明は（１）吸着材で被処理ガスを吸脱着処理する吸脱着槽を有し、被処理ガスを希釈空気により希釈し有機溶剤処理装置に導入するバッチ式の有機溶剤処理装置において、前記希釈空気に含まれる水分を連続的に吸脱着処理を行うことができる除湿装置を有することを特徴とする有機溶剤回収システム、（２）前記希釈空気に前記有機溶剤回収装置の処理ガスが循環するように構成され、処理ガス中に含まれる水分を連続的に吸脱着処理を行うことができる除湿装置とを有することを特徴とする（１）記載の有機溶剤回収システム、（３）前記有機溶剤回収装置の吸着材が活性炭素繊維であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の有機溶剤回収システム、（４）前記除湿装置の吸着体が活性炭、ゼオライト、シリカゲル、イオン交換樹脂、活性アルミナから選ばれた少なくも一つを有するものであることを特徴とする（１）〜（３）いずれかに記載の有機溶剤回収システム、（５）該除湿装置の吸着体がイオン交換樹脂であることを特徴とする（１）〜（３）いずれかに記載の有機溶剤回収システム、（６）前記除湿装置の吸着体がハニカム状に加工されたものであることを特徴とする（１）〜（５）いずれかに記載の有機溶剤回収システムである。

本発明の有機溶剤回収システムによれば、外気希釈空気を除湿することにより、吸着空気の相対湿度を下げて、吸着材の乾燥を十分に行うことにより、連続的に安定な高除去の処理が行える。さらには、吸着処理空気を希釈空気へ循環させることで、吸着処理空気に含まれる微量の溶剤を再度吸着させることにより、総排出溶剤量を大幅に低減できる。

以下、本発明を詳細する。
本発明にかかる有機溶剤回収システムは、吸着材で被処理ガスを吸脱着処理する吸脱着槽を有し、被処理ガスを希釈空気により希釈し有機溶剤回収装置に導入するバッチ式の有機溶剤回収装置において、前記希釈空気に含まれる水分を連続的に吸脱着処理を行うことができる除湿装置を有することが好ましい。
取り込む希釈空気の湿度が、溶剤回収システムの溶剤処理性能に大きく影響することを本発明者らが見出したことに基づくものである。上記除湿装置を設置することにより、極めて高い溶剤回収性能を確保することが可能となる。

本発明にかかる有機溶剤回収システムは、被処理ガスを希釈するために、前記有機溶剤回収装置の処理済みガスの一部を被処理ガスの希釈空気として循環する構成であることが好ましい。処理済みガス中に含まれる微量の溶剤成分を有機溶剤回収装置にて再吸着し回収することが出来、処理済みガスの排出溶剤量を低減することができるからである。

前記除湿機構に使用する吸着材の種類は水分を吸着し、有機溶剤を吸着しないものであることが好ましい。処理済みガス中に含まれる水分のみを選択的に吸着する吸着体により構成された除湿機構を組み合わせることにより、処理済みガス中に含まれる有機溶剤を除湿機構の吸着体に吸着させずに、有機溶剤回収装置に再吸着させることで、本システムから排出される溶剤を低減できるからである。除湿機構の吸着材を溶剤が吸着する素材を選定した場合には、除湿機構にて溶剤を連続的に吸着・脱着し、有機溶剤回収装置の処理ガス中に含まれる微量の溶剤が除湿機構の脱着操作によって排出されるため、除湿機構の吸着体としては水分のみを吸着することが好ましいが、有機溶剤を吸着する吸着体においても、水分の吸着能力の高い吸着体を選定することで、有機溶剤回収装置へ循環する空気の相対湿度をさらに下げることができ、有機溶剤回収装置の吸着材の乾燥を十分に行うことにより、連続的に高除去の処理を行えるため、処理ガス中の溶剤は極微量となり、除湿機構の脱着再生ゾーンから排出される溶剤量を低減できるからである。ガス中に含まれる水分のみを選択的に吸着する吸着体としては、イオン交換樹脂またはイオン交換繊維が挙げられる。

また、処理済みガスには水分及び微量の溶剤含有ガスが含まれており、特に水分においては脱着工程から吸着工程に切り替わった瞬間に、脱着時に吸着材に吸着又は付着した水分が大量に放出されることから、連続処理方式の除湿機構の水分吸着性能に影響を及ぼすが、水分を一端吸着保持し、時間をかけて放出する事ができるバッファ用の吸着材を取り付けることも好ましい。バッファ用の吸着材は、水分を吸着する事が出来るものから選ばれ、主には粒状活性炭、ゼオライト、イオン交換樹脂、イオン交換繊維、シリカゲル、活性アルミナが挙げられる。これらの吸着材を処理済みガスラインと除湿機構との間に設置する事によって、脱着工程から吸着工程に切り替わった瞬間に発生する水分を一端吸着させ、次に吸着工程と脱着工程が切り替わるまでの間に一端吸着した水分を吸着濃度平衡によって徐々に脱着させる事により、除湿機構に導入される水分量を安定させることが可能である。

除湿機構は、吸着材を含むハニカム構造の回転吸着体のローターであり連続的に吸脱着処理が可能であることが好ましい。

これにより、本発明のシステムは連続的に高濃度有機溶剤含有ガスを高効率に除去することが可能となり非常に操作性に優れるとともに、長期間にわたっての高性能を維持することが可能となるからである。

本発明の好ましい一実施形態を図２にて説明する。被処理ガスＡは送風機２にて自動ダンパー４及び５の開閉により吸着工程となっている吸着槽６に送られ、有機溶剤は吸着槽６内の吸着材７を通過中に吸着されて処理済みガスとなって循環ダクトDへ送られる。処理済みガスは循環ダクトＤよりバッファ用の吸着材１２に導入され、水分及び微量の有機溶剤を一端吸着保持させた後に、除湿機構１３に導入され、イオン交換樹を担時した吸着体を使用し、吸着ゾーン１４にて処理済みガス中の水分のみを選択吸着し、微量の有機溶剤を含む除湿ガスFとなる。除湿ガスFの一部Ｇを加熱機構１５にて加熱し、除湿機構の脱着ゾーン１６へ導入し、吸着した水分を脱着再生を行った後に大気へ放出される。除湿ガスＦの残りは微量の有機溶剤を含んだ除湿ガスＨとなり、溶剤含有ガスの希釈空気となり再度吸着を繰り返す。

一方、自動ダンパーの開閉により脱着工程となっている吸着槽６内の吸着材７に吸着された有機溶剤は水蒸気導入ライン８より導入ざれた水蒸気によって脱着され、回収ライン９を通じてコンデンサー１０へ導入され凝縮し、凝縮した有機溶剤は回収溶剤１１として得られる。

[実施例１]
図１に示す有機溶剤回収システムを基本フローとし、有機溶剤回収装置の吸着材７に活性炭素繊維を使用し、除湿装置の吸着体にゼオライトを使用した有機溶剤回収システムにて、以下の実施例に示す条件で有機溶剤を含有する被処理ガスを清浄化処理し、有機溶剤を回収した。

塩化メチレンを５００００ｐｐｍ含む２０℃の溶剤混合ガスを、風量１Ｎｍ³／分と、外気を除湿装置にて除湿した空気９Ｎｍ³／分とを混合し被処理希釈済みガスとし、冷却及び加熱手段１、送風機２、吸着槽６、吸着材７の順に流し被処理希釈ガスの吸着処理を行った。吸着時間１０分間及び脱着時間７分間にて切替を行い、水蒸気８により脱着された塩化メチレンと水蒸気はコンデンサー１０へ送られ、コンデンサー１０にて凝縮し、塩化メチレンを回収した。

被処理ガスを除湿装置吸着出口ガスで希釈することで吸着風量は１０Ｎｍ³／分、塩化メチレン濃度５０００ｐｐｍ、温度３０℃、露点−１０℃となり、冷却及び加熱手段で温度が２０℃、露点−１０℃になり送風機へ導入され、吸着処理を行った。吸着工程出口中の塩化メチレン出口濃度は平均１０ｐｐｍ（除去率９９．８％）、排出風量は１０Ｎｍ³／分となり、排出溶剤量としては２３ｇ／ｈとなった。

[実施例２]
図２に示す有機溶剤回収システムを応用フローとし、有機溶剤回収装置の吸着材７に活性炭素繊維を使用し、除湿装置の吸着体にイオン交換樹脂を使用した有機溶剤回収システムにて、以下の実施例に示す条件で有機溶剤を含有する被処理ガスを清浄化処理し、有機溶剤を回収した。
塩化メチレンを５００００ｐｐｍ含む２０℃の溶剤混合ガスを風量１Ｎｍ³／分と、有機溶剤回収装置の処理済みガスを希釈空気として９Ｎｍ³／分の循環ガスとを混合し、被処理ガスの希釈済みガスとし、冷却又は加熱手段１、送風機２、吸着槽６、吸着材７の順に流し被処理ガスの吸着処理を行った。吸着時間１０分間及び脱着時間７分間にて切替を行い、水蒸気８により脱着された塩化メチレンと水蒸気はコンデンサー１０へ送られ、冷却凝縮し、塩化メチレンを回収した。

溶剤吸着処理済みガスを除湿し、被処理ガスと混合することで吸着風量は１０Ｎｍ³／分、温度３０℃、露点５℃となり、冷却又は加熱手段で温度が２０℃、露点５℃になり送風機へ導入され、吸着処理を行った。吸着工程出口中の塩化メチレン出口濃度は平均１２ｐｐｍ（除去率９９．８％）を除湿装置に導入し、水分のみを選択吸着出来るイオン交換樹脂を使用した吸着体により塩化メチレン１２ｐｐｍは吸着せずに通過し除湿操作が行われ循環除湿希釈空気となり塩化メチレン１２ｐｐｍ、風量９ｍ³／分は再吸着処理を行う。塩化メチレン濃度１２ｐｐｍ、風量１ｍ³／分を除湿装置の脱着空気として使用し排出する。排出塩化メチレン濃度は１２ｐｐｍ、排出風量１ｍ³／分となり、排出溶剤量としては３ｇ／ｈとなった。

［比較例１］
有機溶剤回収装置の吸着材７に活性炭素繊維を使用した有機溶剤回収装置にて、以下の実施例に示す条件で有機溶剤を含有する被処理ガスを清浄化処理し、有機溶剤を回収した。塩化メチレンを５００００ｐｐｍ含む２０℃の被処理ガス、風量１Ｎｍ³／分と、外気９Ｎｍ³／分とを混合し被処理ガス希釈済みガスとし、冷却又は加熱手段１、送風機２、吸着槽６、吸着材７の順に流し被処理希釈ガスの吸着処理を行った。吸着時間１０分間及び脱着時間７分間にて切替を行い、水蒸気８により脱着された塩化メチレンと水蒸気はコンデンサー１０へ送られ、冷却凝縮し、塩化メチレンを回収した。

被処理ガス１Nｍ³／ｍｉｎを外気で希釈することで風量は１０Ｎｍ³／分、塩化メチレン濃度５０００ｐｐｍ、温度３０℃、露点２１℃となり、冷却又は加熱手段で温度が３０℃、露点２１℃になり送風機へ導入され、吸着処理を行った。吸着工程出口中の塩化メチレン出口濃度は平均５０ｐｐｍ（除去率９９．０％）、排出溶剤量としては１１４ｇ／ｈとなった。

実施例１、実施例２、比較例の処理結果を下記の表１に示す。

表１より、本発明にかかる有機溶剤回収システムで排出される排出溶剤量は極めて微量であることがわかる。

本発明の有機溶剤回収システムは、溶剤回収効率が高くなり、排出溶剤量を低減することが可能となり、産業界に寄与することが大である。

有機溶剤回収システムの実施例１の基本処理フロー図である 有機溶剤回収システムの実施例２の基本処理フロー図である

符号の説明

１：冷却及び加熱手段
２：送風機
３：有機溶剤回収装置
４：自動ダンパーＡ
５：自動ダンパーＢ
６：吸着槽
７：吸着エレメン
８：水蒸気ライン
９：脱着ガス
１０：コンデンサー
１１：回収溶剤ライン
１２：吸着手段
１３：除湿装置
１４：加熱手段
１５：除湿装置吸着材
Ａ：被処理ガス
Ｂ：被処理希釈済みガス
Ｃ：吸着入口ガス
Ｄ：有機溶剤回収装置処理済みガス
Ｅ：除湿装置吸着入口ガス
Ｆ：除湿装置吸着出口ガス
Ｇ：除湿装置脱着入口ガス
Ｈ：除湿済み希釈空気
Ｉ：排気ガス

Claims (6)

1. 吸着材で被処理ガスを吸脱着処理する吸脱着槽を有し、被処理ガスを希釈空気により希釈し有機溶剤処理装置に導入するバッチ式の有機溶剤処理装置において、前記希釈空気に含まれる水分を連続的に吸脱着処理を行うことができる除湿装置を有することを特徴とする有機溶剤回収システム。
2. 前記希釈空気に前記有機溶剤回収装置の処理ガスが循環するように構成され、処理ガス中に含まれる水分を連続的に吸脱着処理を行うことができる除湿装置とを有することを特徴とする請求項１記載の有機溶剤回収システム。
3. 前記有機溶剤回収装置の吸着材が活性炭素繊維であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機溶剤回収システム。
4. 前記除湿装置の吸着体が活性炭、ゼオライト、シリカゲル、イオン交換樹脂、活性アルミナから選ばれた少なくも一つを有するものであることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の有機溶剤回収システム。
5. 前記除湿装置の吸着体がイオン交換樹脂であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の有機溶剤回収システム。
6. 前記除湿装置の吸着体がハニカム状に加工されたものであることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の有機溶剤回収システム。