JP6621810B2 - 処理排気から不純物を分離するための方法および再生式分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば産業表面処理プラントに使用され、処理排気から不純物、例えば溶媒含有処理排気から有機溶媒を分離するための方法および再生式分離装置、特に濾過装置に関する。

低い濃度または含量の少なくとも１つの可燃性副成分、特に有機溶媒、例えば車輛の車体塗装工場で生じる塗装排気などを含有する処理排気の浄化は、例えば濃縮方法を用いて行われる。この場合、揮発性有機溶媒は、分離装置、特に分離装置のフィルタに物理的に付着（吸着、吸収）される。この処理は、フィルタの温度を上げることによって逆転（脱着）されることができる。

脱着処理の場合、例えば、１４０〜４５０℃の温度を有する低流量の熱空気が使用される。分離部、特にフィルタ装置を通過した後、分離装置、特に濾過装置から出て行く熱空気は、濃縮空気とも呼ばれる。処理排気に比べて、濃縮空気中の溶媒の濃度は、流量の減少と同様の割合で増加する。従来のシステムを用いて、処理排気に対して２：１〜２０：１の比で、濃縮空気中の濃度を増加することができる。この濃縮限界は、爆発限界の下限値の到達および発火温度の超過に起因する。最終的に、濃縮空気を浄化装置に供給することによって、溶媒を抽出または回収することができる。

このような溶媒含有処理排気から有機溶媒を分離する方法は、例えばＤＥ３９３５０９４Ｃ２に開示されている。この従来の方法において、連続的に動作する分離装置、特に濾過装置が使用される。この分離装置、特に濾過装置は、ロータとして設計された分離部、特にフィルタを含む。処理排気および熱空気は、ロータの端面に連続的にロードされる。この場合、分離装置、特に濾過装置は、扇形の分離ゾーンと扇形の再生ゾーンとに分割され、回転分離部、特に回転フィルタは、分離ゾーンおよび再生ゾーンを連続的に通過する。

フィルタが最初に再生ゾーンに進入した領域は、まだ付着工程の温度レベル、例えば約１０〜６０℃の温度を有するため、例えば１４０〜４５０℃の熱空気によって加熱される必要がある。再生処理の第１段階において、フィルタの温度は、フィルタの第１部分に付着した溶媒を脱着させるのに十分ではない。これによって、濃縮空気中の溶媒濃度および下流側浄化装置の効率が不十分になりまたは低下することがある。

したがって、本発明の目的は、高効率で処理排気から不純物を分離することができる方法および再生式分離装置、特に濾過装置を提供することである。

この目的は、独立請求項の教示によって達成される。本発明の特に好ましい構成は、従属請求項の主題である。

処理排気から不純物を分離するための本発明の方法は、処理排気を分離装置、特に濾過装置に通過させるステップと、再生流を分離装置、特に濾過装置に通過させることによって、分離装置を再生するステップと、再生中に分離装置、特に濾過装置を通過した再生流を、所定の第１限界値よりも低い不純物濃度を有する第１部分流と、所定の第２限界値以上の不純物濃度を有する第２部分流とに分流するステップとを含み、所定の第２限界値は、所定の第１限界値以上である。本発明の方法は、再生中に生成された第１部分流を分離装置、特に濾過装置に返流するステップと、再生中に生成された第２部分流を浄化装置に導入するステップとを含む。

この方法において、比較的低い濃度の不純物を含有する再生流の一部は、第１部分流（「分岐流」）として分岐され、分離装置、特に濾過装置に返流される。このようにして、再生流の第２部分流（「濃縮流」）中の不純物の濃度が濃縮される。第２部分流を浄化装置に供給することによって、浄化装置の効率を高めることができる。さらに、第１部分流を分離装置、特に濾過装置に返流することによって、分離装置、特に濾過装置中の不純物の濃度が高くなり、したがって再生流の第２部分流が濃縮される。これによって、浄化装置全体の効率を改善することができる。本発明の方法を用いて、通常２段階の濾過装置を用いて達成できる高濃縮係数または濃縮係数（例えば、４０：１以上）を達成することができる。

本発明の方法は、高濃縮係数または濃縮係数を達成できるため、低い濃度または含量の不純物を含有する処理排気の浄化に特に適している。しかしながら、この方法は、高濃度の不純物、特に可燃性副成分を含有する処理排気流にも有利に適している。この場合、第２部分流を濃縮すると、その濃度が爆発限界の下限値（ＬＥＬ）、例えば２５％を超えてしまう。好ましくは、この第２部分流は、追加の装置を使用せず、例えば（空気）トーチまたは適切な分解バーナーなどの簡単な浄化装置において直接に浄化されてもよい。この用途において、第１部分流を分岐することによって、第２部分流中の不純物濃度を増加するため、例えばトーチの効率を改善することができる。

より低い不純物濃度を有する第１部分流は、例えば、分離装置、特に濾過装置を再生する第１段階または初期段階に形成される。この時に、分離装置、特に濾過装置がまだ低い温度レベルを有するため、僅かな不純物が分離部、特にフィルタから脱着される。この場合、第１部分流は、比較的低い不純物濃度だけではなく、より低い温度も有する。一方、第２部分流は、例えば、分離装置、特に濾過装置を再生する第２段階に形成される。この時に、分離装置、特に濾過装置がより高い温度レベルに達している。この場合、第２部分流は、より高い不純物濃度だけでなく、より高い温度も有する。一方、例えば、分離装置、特に濾過装置を非常に急速に加熱する場合に、より高い不純物濃度を有する第２部分流は、再生の初期段階に形成されてもよい。このときに、例えば分離装置、特に濾過装置を（長く）冷却する必要がある場合、より低い不純物濃度を有する第１部分流は、再生の後期に形成されてもよい。両方の変形例において、浄化装置に供給された第２部分流がより高い温度を有するため、浄化装置の効率を高めることができる。必要に応じて、清浄装置は、自己熱交換により（すなわち、追加のエネルギーを供給することなく）または余分のエネルギーで動作することができる。これによって、システム全体のエネルギー需要を最適化することができる。

第１部分流を分岐して返流することによって、濃縮段階および２つのサブ段階に分けられた再生段階の間に、所定の期間、可能且つ必要な場合に可変期間に亘って、処理排気の所定不純物濃度、可能且つ必要な場合に時間的に変動する不純物濃度における再生流の潜在的に可変な流速の時間積分の合計を達成することができる。再生段階は、減少した流速によって区別されるが、２つのサブ段階は、具体的に各々の不純物濃度によって異なる。

原理的には、本発明は、酸化可能な汚染物質、特に低濃度の汚染物質を含有するすべての排ガス／排気に有利に適用することができる。この点について、特に処理排気という用語は、少なくとも１つの上流工程または上流源からの、一定含量または濃度の不純物を含む排ガスおよび／または排気として理解すべきである。不純物は、排ガスまたは排気の少なくとも１つの可燃性副成分、例えば揮発性有機成分（ＶＯＣ）である。処理排気は、具体的に、一定含量または濃度の有機溶媒（例えば塗装産業）を有する溶媒含有処理排気であってもよい。さらに、処理排気は、炭鉱ガス（すなわち、換気メタン（ventilation air methane、ＶＡＭ））、濃縮されていないバイオガスまたは廃棄物焼却プラントからの排気、印刷工場またはプラスチック処理工場からの少量ＶＯＣを含有する排気などであってもよい。

好ましくは、分離装置、特に濾過装置は、処理排気が通過するときにその中に含まれる不純物（例えば、有機溶媒）を物理的に付着させることができる分離部、特にフィルタを含む。好ましくは、分離部は、吸着フィルタ、吸収フィルタ等として形成される。このため、分離部、特にフィルタは、好ましくは、活性炭、ゼオライトまたは他の適切なフィルタ材料を含む。

再生流は、好ましくは熱空気であり、より好ましくは約１４０〜４５０℃温度範囲の熱空気である。好ましくは、再生流は、処理排気が分離装置、特に濾過装置を通過する方向とは反対の方向に沿って、分離装置、特に濾過装置、または分離部、特にフィルタを通過する。

この文脈において、濃度という用語は、混合物の体積に対する含量の任意種類の定義（ドイツ工業規格ＤＩＮ１３１０）であってもよい。したがって、この文脈において、濃度という用語は、具体的に、モル濃度（容積モル濃度）、当量濃度（規定度）、質量濃度、体積濃度および粒子濃度（粒子密度）を含む。

再生流の第１部分流は、第１所定の限界よりも小さい不純物濃度、すなわち比較的低い不純物濃度を有する。第１所定の限界は、好ましくは、第１部分流の不純物濃度が処理排気内の不純物の最大濃度になるように選択される。再生流の第２部分流は、所定の第２限界値、すなわち中程度またはより高い不純物濃度を有する。第２所定の限界は、好ましくは、第２部分流の不純物濃度が処理排気の不純物濃度を超えるように選択される。

本発明に係る方法または分離装置、特に濾過装置の好ましい構成において、導入された処理排気が分離装置、特に濾過装置を通過する間に、処理排気中の不純物、特に少なくとも１つの可燃性副成分、例えば揮発性有機成分（ＶＯＣ）などの導入濃度または含量が低減されるため、排出される処理排気中の排出濃度が、少なくとも処理排気を環境に排出するためにこれらの不純物に関連する法的要件または基準要件に適合するか、または対応種類の不純物が満たさなければならない法的要件が存在しない場合に、少なくとも環境に害を与えないように認められる。

特に好ましい変形例において、再生流の第１部分流内の不純物濃度の第１所定の限界値は、導入される処理排気中の導入濃度よりも低い。さらに、再生流の第２部分流内の不純物濃度の第２所定の限界値は、好ましくは、導入される処理排気の導入濃度よりも高い。特に、第２部分流内の不純物濃度の第２限界値または少なくとも第２部分流内の不純物濃度と導入濃度との比は、２：１〜４０：１であり、好ましくは１０：１〜３０：１であり、好ましくは少なくとも２０：１である。

この文脈において、浄化装置は、再生流の第２部分流から、不純物を抽出または回収するように構成された装置である。浄化装置は、好ましくは、再生式熱酸化（ＲＴＯ）、直接加熱酸化（ＴＯ）、復熱式触媒酸化（ＣＯ）、再生式触媒酸化（ＲＣＯ）、凝縮等を行うように構成され、もしくは第２部分流または第２部分流に含まれた可燃性不純物を燃焼させるための燃焼装置を有するガスタービン集合体を含む。再生流は、第２部分流および浄化装置と共に、閉鎖式または開放式再生回路を形成することができる。

ガスタービン集合体は、例えばＤＥ１０２０１３２０３４４８Ａ１に開示されているように、好ましくはマイクロガスタービン集合体である。この先願の構成および動作は、参照によって完全に援用される。

本発明の好ましい構成において、再生中に生成された第１部分流の流量が、可変に制御される。好ましくは、再生中に生成された第１部分流の流量と再生中に生成された第２部分流の流量との比が、可変に制御される。このようにして、再生流の第２部分流の濃縮および温度を最適化することができ、その結果、浄化装置の効率を高めることができる。好ましくは、再生流の第１部分流の流量または流量比は、浄化装置が自己熱交換により、すなわち追加のエネルギー供給なしで作動できるように、制御される。好ましくは、第１部分流の制御は、第１部分流の温度、第１部分流の不純物濃度、第２部分流の温度、第２部分流の不純物濃度、処理排気の温度、処理排気の不純物濃度、処理排気の流量、再生流の温度、再生流の流量、および／または浄化装置のエネルギー収支に応じて、行われる。

本発明の好ましい構成において、再生中に生成された第１部分流は、分離装置、特に濾過装置の上流の処理排気に供給される。このようにして、処理排気および第２部分流の不純物濃度を高めることができ、その結果、浄化装置の効率をさらに高めることができる。代替的または追加的に、再生中に生成された第１部分流を分離装置に直接に導入することも可能である。

本発明の別の好ましい構成において、分離装置、特に濾過装置は、処理排気の再生と次回浄化との間に、冷却空気流によって冷却される。再生処理後、再生のために昇温された温度から、分離装置、特に濾過装置を不純物の吸着に適する温度範囲に冷却することが有利である。

この構成において、再生中に生成された第１部分流は、好ましくは、分離装置、特に濾過装置の上流の冷却空気流に供給されてもよい。このようにして、分離装置、特に濾過装置の不純物濃度、したがって第２部分流の不純物濃度を高めることができ、その結果、浄化装置の効率をさらに改善することができる。

本発明の別の好ましい構成において、再生中に生成された第２部分流から、さらなる部分流を分岐して、分離装置、特に濾過装置に返流する。この分岐されたさらなる部分流は、好ましくは、第１部分流、処理排気および／または再生流に供給される。このようにして、分離装置、特に濾過装置の不純物濃度、したがって第２部分流の不純物濃度をさらに高めることができ、その結果、浄化装置の効率をさらに高めることができる。

本発明のさらに別の好ましい構成において、分離装置、特に濾過装置は、連続的に動作する。この目的のために、分離装置、特に濾過装置は、好ましくは、（例えば円盤状の）回転式分離部、特にフィルタを含む。この回転式分離部は、濾過、再生、および必要に応じて冷却を行うために、分離装置、特に濾過装置の各領域を連続的に通過する。

本発明に従って、処理排気から不純物を分離するための再生式分離装置、特に濾過装置は、処理排気を導入するためのポートと、分離装置、特に濾過装置に導入された処理排気から不純物を受け取るための分離部、特にフィルタと、清浄空気を排出するためのポートと、再生流を導入するためのポートと、分離部、特にフィルタを通過した再生流を、所定の第１限界値よりも低い不純物濃度を有する第１部分流と、第２所定の限界値以上の不純物濃度を有する第２部分流に分流するための分割手段とを含み、第２所定の限界値は、第１所定の限界値以上であり、第１部分流を排出するためのポートと、第２部分流を排出するためのポートとを含む。

この分離装置、特に濾過装置によって達成され得る利点および用語の定義に関して、本発明に係る方法に関連する上記の説明を参照する。上記の説明は、分離装置、特に濾過装置に同様に適用することができる。

本発明の好ましい構成において、分割手段は、第１部分流の流量を可変に制御するように構成され、設計される。好ましくは、分割手段は、再生中に生成された第１部分流の流量と再生中に生成された第２部分流の流量との比率を可変に制御するように構成される。この目的のために、分割手段は、好ましくは、調整可能な仕切壁または調節可能な流量調節器などを含む。

本発明の好ましい構成において、分離部、特にフィルタは、その端面に処理排気および再生流が連続的にロードされ得るロータとして設計される。分離部、特にフィルタは、好ましくは円盤状に形成される。ロータの軸配向は、原則的には自由に選択可能であり、好ましくは実質的に水平または実質的に垂直である。

この構成において、分離装置、特に濾過装置は、好ましくは、扇形の分離ゾーンまたは濾過ゾーンと、扇形の再生ゾーンとを含み、分離ゾーンと再生ゾーンとは、重ならない。分離ゾーンは、好ましくは、処理排気を導入するためのポートと、浄化排気を排出するためのポートとに接続される。再生ゾーンは、好ましくは、再生流を導入するためのポートと、第１部分流を排出するためのポートと、および第２部分流を排出するためのポートとに接続される。再生ゾーンの面積と分離ゾーンの面積との比率は、好ましくは約５％〜約２５％、より好ましくは約１０％〜約１５％の範囲である。

また、この構成において、好ましくは、分割手段は、分離部、特にフィルタの回転方向に沿って、再生ゾーンを第１サブゾーンと第２サブゾーンとに分割する。再生ゾーンの第１サブゾーンは、好ましくは、再生流を導入するためのポートと、第１部分流を排出するためのポートとに接続され、第２サブゾーンは、好ましくは、再生流を導入するためのポートと、第２部分流を排出するためのポートとに接続される。第１サブゾーンと第２サブゾーンとの面積比は、好ましくは、分割手段によって調整可能である。第１サブゾーンの面積は、好ましくは再生ゾーンの面積の約４０％、より好ましくは最大で約３０％または最大で約２０％である。

本発明の別の好ましい構成において、分離装置、特に濾過装置は、冷却空気流を導入するためのポートと、分離部、特にフィルタを通過した後に冷却空気流を排出するためのポートとをさらに含む。

この構成において、分離装置、特に濾過装置は、好ましくは、分離部、特にフィルタの回転方向に沿って、再生ゾーンと分離ゾーンとの間に配置された扇形の冷却ゾーンを有する。この冷却ゾーンは、好ましくは、冷却空気流を導入するためのポートと、分離部、特にフィルタを通過した後に冷却空気流を排出するためのポートとに接続される。

さらに、本発明の主題は、処理排気から不純物を分離するためのシステム、例えば溶媒含有処理排気から有機溶媒を分離するシステムである。このシステムは、本発明に従って上述した再生式分離装置、特に濾過装置、および分離装置、特に濾過装置の再生処理中に生成された第２部分流から不純物を抽出または回収するための浄化装置を含む。また、このシステムは、本発明に従って上述した方法の実施に特に適している。

本発明の好ましい構成において、システムは、再生処理中に生成された第１部分流を分離装置、特に濾過装置に返流するための流路をさらに備える。流路は、好ましくは、第１部分流を処理排気に、冷却空気流に、および／または分離装置、特に濾過装置の分離／濾過ゾーンに導入するように構成および配置される。

本発明の別の好ましい構成において、システムは、再生処理中に生成された第２部分流からさらなる部分流を分岐する流量制御装置と、さらなる部分流を分離装置、特に濾過装置に返流するための少なくとも１つのさらなる流路とをさらに備える。流量制御装置は、好ましくは、多方向バルブ、流量スイッチなどを備える。さらなる流路は、好ましくは、分岐されたさらなる部分流を再生流に導入する、第１部分流に導入する、および／または処理排気流に導入するように構成および配置される。

上述した本発明の方法、上述した本発明の再生式分離装置、特に濾過装置、および上述した本発明のシステムは、工業表面処理プラントにおいて、被加工物の表面を処理するために有利に適用することができる。好ましくは、本発明は、塗装工場において、塗装排気から有機溶媒を分離する必要のある車両部品、特に車体を塗装するために適用することができる。さらに、本発明は、酸化可能な汚染物質を含有するさまざまな排ガス／排気、例えば、炭鉱ガス、濃縮されていないバイオガスまたは廃棄物焼却プラントからの排気、印刷工場またはプラスチック処理工場からの少量ＶＯＣを含有する排気などを浄化するために有利に適用することができる。

本発明の上記および他の利点、特徴、工程および可能な適用例は、添付図面を参照しながら、以下のさまざまな実施形態の詳細な説明からより明らかになるであろう。

本発明の一実施形態に従ったシステムの構成の異なる変形を示す図である。 好ましい実施形態に従って、本発明の分離装置、特に濾過装置のロータとして設計されたフィルタを示す簡略図である。 好ましい実施形態に従って、本発明の分離装置、特に濾過装置の分割手段を示す簡略図である。 ガスタービン集合体を含む浄化装置の構造を示す図である。 別の好ましい実施形態に従って、本発明の分離装置、特に濾過装置の分割手段を示す簡略図である。

図１を参照して、処理排気から不純物を分離するための本発明のシステムの構成のさまざまな変形をより詳細に説明する。図２および３を参照して、このようなシステムの分離装置、特に濾過装置の構成および動作をより詳細に説明する。

不純物（例えば、有機溶媒）を分離するために、処理排気（例えば、溶媒含有塗装排気）１０は、ポート１３ａを介して分離装置１２に導入される。分離装置で浄化された後の処理排気は、ポート１３ｂを介して分離装置から排出され、例えば送風機１６によって、いわゆる清浄空気１４として環境に出力されるまたは処理に返流される。

分離装置１２は、処理排気１０が分離装置１２を通過する際に、その中に含まれる不純物を付着させる分離部１８、特にフィルタを含む。分離装置１２の分離部１８は、例えば吸着フィルタ、吸収フィルタ等として形成され、フィルタ材料として例えば活性炭を含む。分離部１８は、脱着工程を行う高温で再生されることができる。

図２に示すように、この実施形態において、分離部１８は、円盤状のロータとして構成される。分離装置１２は、各々が扇形に形成された分離ゾーン２０と再生ゾーン２２とを含む。再生ゾーン２２の面積は、分離ゾーン２０の面積よりも明らかに小さくなるように形成される。好ましくは、円盤状のロータは、実質的に水平または実質的に垂直な軸方向配向を有する。

分離装置１２は、連続的に動作する。換言すれば、分離部１８は、回転方向２６に沿って、分離ゾーン２０および再生ゾーン２２を連続的に通過する。

図２に示すように、再生ゾーン２２は、分離部１８の回転方向２６に沿って、第１サブゾーン２２ａと第２サブゾーン２２ｂとに分割される。この場合、第１サブゾーン２２ａの面積は、第２サブゾーン２２ｂの面積よりも大幅に小さくなるように形成される。図３に示すように、仕切壁の形にした分割手段２８によって、第１サブゾーン２２ａと第２サブゾーン２２ｂとの間に、サブ区画が形成される。この分割手段２８は、所定の旋回範囲３２で旋回可能な軸受３０に取り付けられる。分割手段２８を旋回させることによって、再生ゾーン２２の第１サブゾーン２２ａと第２サブゾーン２２ｂとの面積比を可変に調整することができる。

したがって、図３は、端部領域内の軸受３０に旋回可能に取り付けられた比較的簡単に構成された機械的な分割手段２８を備える分離部１８を示している。軸受３０は、例えば、出力領域に関連する第１および／または第２部分流４２、４４の平均出力温度によって制御できる駆動装置に連結される。

図５は、分離装置１２の分離部１８に設けられた分割手段２８の別の実施例を示している。この実施例において、仕切壁の形にした分割手段２８は、両端部（図５の頂部および底部）で移動可能または変位可能に支持される。２つの軸受３１，３１ｂは各々、駆動装置に連結され、好ましくは互いに独立して制御可能である。さらに、好ましくは、第１部分流４２および／または第２部分流４４の出力温度を分割手段２８の制御パラメータとして検知するように、分割手段２８に沿って、複数（好ましくは少なくとも２つ、より好ましくは少なくとも４つ）の温度センサ３４ａ、３４ｂを設ける。このような構成によって、好ましくは、実質的に一定の温度ラインに沿って、したがって実質的に一定の不純物濃度ラインに沿って、分割手段２８を配置することができる。これによって、第２部分流４４中の不純物濃度を高めることができ、その結果、浄化装置４６の効率をさらに高めることができる。

図３または図５の実施形態の代替物として、分割手段２８は、例えば、可変に展開可能な扇形の仕切カーテン、または所定の角度範囲内で円周方向に沿って可変に展開可能な薄板装置として形成されてもよい。

図３および図５の両方の構成において、温度の代わりに、他のパラメータを使用して、分割手段２８を制御することができる。したがって、第１および／または第２部分流４２、４４の温度、不純物濃度、体積流量および／または圧力を制御パラメータとして使用することができる。

また、図２に示すように、分離部１８の回転方向２６に沿って、再生ゾーン２２と分離ゾーン２０との間に、冷却ゾーン２４をさらに設ける。この冷却ゾーン２４の面積は、分離ゾーン２０の面積よりも大幅に小さく、好ましくは再生ゾーン２２の面積よりも小さくなるように形成される。

分離装置１２の冷却ゾーン２４は、好ましくは、ポート１３ｃに接続され、ポート１３ｃを介して、送風機５２によって冷却空気流５０を分離装置１２に供給することができる。分離部１８を通過した後の冷却空気流５４は、ポート１３ｄを介して、分離装置１２から排出される。図１に例示したように、分離装置１２を通過した後の冷却空気流５４は、分離装置１２の上流の処理排気１０に供給される。代替的にまたは追加的に、冷却空気流５０は、処理排気１０からの部分流として分流または分岐されてもよい。特に送風機５２が吸込側で運転しておりおよび／または送風機１６が処理排気１０の流路内に設けられている場合に、このような構成は、可能である。この場合、冷却空気を脱着温度まで加熱することができ、好ましくは冷却空気を分離装置１２の再生に使用することができる。

冷却空気流５０は、好ましくは、処理排気１０が分離装置１２を通過する方向とは反対の方向に沿って、分離装置１２を通過する。冷却空気流５０は、再生ゾーン２２で行われた再生処理の後、分離装置１２の分離部１８を約１０〜６０℃の温度範囲に再び冷却する。この冷却処理の間に、処理排気１０に含まれる不純物は、フィルタ１８に付着することができる。

分離装置１２の再生ゾーン２２は、その入口側で、再生流３６を導入するためのポート１３ｅに接続される。再生流３６は、好ましくは、熱空気である。この熱空気は、熱交換器４０によって１４０〜４５０℃に加熱され、送風機３８によって分離装置１２に吹き込まれる。

再生ゾーン２２は、その出口側で、２つのポート１３ｆおよび１３ｇに接続される。より具体的には、再生ゾーン２２の第１サブゾーン２２ａは、第１部分流４２を排出するためのポート１３ｆに連通し、再生ゾーン２２の第２サブゾーン２２ｂは、第２部分流を排出するためのポート１３ｇに連通している。再生流３６は、処理排気１０が分離装置１２を通過する方向とは反対の方向に沿って、分離装置１２を通過する。

処理排気１０の不純物が比較的低温の分離ゾーン２０内の分離部１８に付着した後、分離部１８から不純物を分離（脱着）するように、再生ゾーン２２で分離部１８を加熱する。この再生処理の第１段階（第１サブゾーン２２ａ）において、分離部１８がまだ低温レベルであるため、フィルタから僅かの不純物しか脱着されない。そのため、第１部分流４２は、比較的低い不純物濃度を有する。

この理由で、この第１部分流４２は、再生流から分岐され、「分岐流」とも呼ばれる。図１の実施形態において、第１部分流４２は、分離装置１２の上流の処理排気１０に供給され、最終的に分離装置１２に返流される。このようにして、処理排気１０中の不純物濃度は、高くなり、よって、分離装置１２の分離部１８内の不純物濃度も高くなる。

図１に示すように、必要に応じて、流量制御装置６０を第１部分流の流路に設ける。流路６２は、流量制御装置６０から分離装置の上流の冷却空気流５０まで延在する。流量制御装置６０は、好ましくは可変に制御可能である。

分離装置１２のフィルタ１８が再生ゾーン２２の高温再生流３６に一定時間で曝された後、分離部１８は、不純物を分離部１８（第２サブゾーン）から脱離させるのに十分な温度レベルに達する。したがって、再生流３６の第２部分流４４は、高濃度の不純物を有し、「濃縮流」とも呼ばれる。

第２部分流４４は、浄化装置４６に供給され、浄化装置４６は、第２部分流４４から不純物（例えば、有機溶媒）４８を抽出または回収する。浄化装置４６は、例えば、再生式熱酸化（ＲＴＯ）を行うための装置である。このような浄化装置４６は、第２部分流４４内の不純物濃度が高いほど、効率も高くなる。このため、比較的低い不純物濃度を有する第１部分流４２を分岐させることが有利である。

代替的には、浄化装置４６は、ガスタービン集合体を含むものであってもよい。このようなものは、例えば、図４および構成および動作に関してその全体の内容が参照されるＤＥ１０２０１３２０３４４８Ａ１に例示される。ガスタービン装置は、基本的に、処理排気から不純物を分離するための本発明の方法と組み合わせて、第２部分流４４またはその可燃成分を燃焼させる浄化装置４６として使用できる発電システムである。

図４に示すように、この浄化装置４６は、ガスタービン集合体６４、特にマイクロガスタービン集合体を含む。ガスタービン集合体６４は、ガスタービン６６を含む。ガスタービン６６は、圧縮機６８に連結され、発電機７０を駆動する。特に、ガスタービン６６は、いわゆるマイクロガスタービンとして構成されてもよく、ＷＯ２０１２／０８９８３７Ａ１に記載された構造を有してもよい。可燃性成分を含有する第２部分流４４は、圧縮機６８によって吸引され、圧縮される。その後、吸引された第２部分流４４は、復熱器７２として設計された熱交換器を通過する。復熱器７２は、矢印７４によって示されたように、ガスタービン６６の排気流から圧縮された第２部分流に熱を伝達する。

燃焼装置７６において、可燃成分を含有する第２部分流４４は、リッチガスと共に燃焼される。熱量値ＨＡが１５ＭＪ／ｍ^３を超える可燃性ガスまたはガス混合物が、いわゆるリッチガスと呼ばれる。燃焼装置７６で燃焼されたリッチガスは、例えば、天然ガス、特に天然バイオガスであってもよい。

第２部分流４４の不純物濃度が高くなったため、場合によって、復熱器７２を有しないように、ガスタービン集合体６４を構成することもできる。これによって、可燃性成分を含む気体を予熱することにより、バーナーの燃焼室に入る前の気体に予備反応を引き起こすことを回避することができる。

図１では閉鎖式の再生回路が示されているが、他の構成では、開放式の構成にしてもよい。

図１に示すように、流量制御装置５６が、分離装置１２の下流の第２部分流の流路に配置されている。この流量制御装置５６によって、第２部分流４４から１つ以上のさらなる部分流を分岐することができる。

図１において、例示として、選択可能な３つのさらなる部分流が示されている。１つのさらなる部分流は、第１流路５８ａを介して、分離装置１２の上流の再生流３６に供給され、１つのさらなる部分流は、第２流路５８ｂを介して、処理排気１０に導入される前の第１部分流４２に供給され、１つのさらなる部分流は、第３流路５８ｃを介して、分離装置１２の上流の処理排気１０に供給される。

これらの措置により、分離装置１２中の不純物濃度、最終的に再生流の第２部分流４４中の不純物濃度を増加することができる。その結果、浄化装置４６は、より効率的に動作することができる。適用可能であれば、浄化装置４６は、自己熱交換により、すなわち、余分のエネルギーを供給することなく、動作することができる。

図１に示す構成において、処理排気１０に対する第２部分流４４の濃縮因子を４０：１以上にすることができる。このような高濃縮は、従来では多段分離装置を使用しなければ達成することができなかった。

さらに、（第１部分流４２が分離されていない状況と比較して）第２部分流４４の温度がより高くなったため、露点をシフトすることができる。その結果、浄化装置４６は、より効率的に動作することができる。

分岐されたさらなる部分流を返流することによって、システムが故障した場合に、爆発限界を超える濃度の許容できない増加を防止するように、システムの安全動作を達成することも可能である。これによって、浄化装置の動作安全に対する脅威を低減することができる。

さらに、別の利点として、濃度ピークをバッファリングすることができる。
システム全体の動作を最適化するために、第１部分流４２の温度、第１部分流４２の不純物濃度、第２部分流の温度、第２部分流４４の不純物濃度、処理排気１０の温度、処理排気１０の不純物濃度、処理排気１０の流量、再生流３６の温度、再生流３６の流量、浄化装置４６のエネルギー収支、第１部分流４２の圧力、第２部分流４４の圧力、第１部分流４２の流量、第２部分流４４の流量等のうち、１つ以上のパラメータを監視することができる。これらのパラメータに応じて分割手段２８を可変制御することによって、第１サブゾーン２２ａと第２サブゾーン２２ｂとの面積比を調整することができる。このようにして、第１部分流４２の流量を可変制御することができ、または第１部分流４２と第２部分流４４との流量比を可変制御することができる。

１０ 処理排気
１２ 分離装置
１３ａ 処理排気を導入するためのポート
１３ｂ 清浄空気を排出するためのポート
１３ｃ 冷却空気流を導入するためのポート
１３ｄ 冷却空気流を排出するためのポート
１３ｅ 再生流を導入するためのポート
１３ｆ 再生流の第１部分流（分岐流）を排出するためのポート
１３ｇ 再生流の第２部分流（濃縮流）を排出するためのポート
１４ 清浄空気
１６ 送風機
１８ 分離部
２０ 分離ゾーン
２２ 再生ゾーン
２２ａ ２２の第１サブゾーン
２２ｂ ２２の第２サブゾーン
２４ 冷却ゾーン
２６ 回転方向
２８ 仕切壁
３０ 軸受
３１ａ，３１ｂ 軸受
３２ 旋回範囲
３４ａ，３４ｂ 温度センサ
３６ 再生流
３８ 送風機
４０ 熱交換器
４２ 第１部分流（分岐流）
４４ 第２部分流（濃縮流）
４６ 浄化装置
４８ 溶媒
５０ 冷却空気流
５２ 送風機
５４ フィルタを通過した後の冷却空気流
５６ 流量制御装置（多方向バルブ、流量スイッチ）
５８ａ 第１流路
５８ｂ 第２流路
５８ｃ 第３流路
６０ 流量制御装置
６２ 流路
６４ ガスタービン集合体
６６ ガスタービン
６８ 圧縮機
７０ 発電機
７２ 復熱器
７４ 排気流
７６ 燃焼装置

Claims (12)

1. 処理排気から不純物を分離するための方法であって、
   処理排気（１０）を分離装置（１２）に通過させるステップと、
   前記分離装置（１２）に再生流（３６）を通過させることによって、前記分離装置（１２）を再生するステップと、
   再生中に前記分離装置（１２）を通過した前記再生流（３６）を、第１所定の限界値よりも低い不純物濃度を有する第１部分流（４２）と、第２所定の限界値以上の不純物濃度を有する第２部分流（４２）とに分流するステップとを含み、前記第２所定の限界値は、前記第１所定の限界値以上であり、
   再生中に生成された前記第１部分流（４２）を前記分離装置（１２）の上流の前記処理排気（１０）に返流するステップと、
   再生中に生成された前記第２部分流（４４）を浄化装置（４６）に導入するステップとを含み、
   再生中に生成された前記第１部分流（４２）の流量、および／または、再生中に生成された前記第１部分流（４２）の流量と再生中に生成された前記第２部分流（４４）の流量との比率は、可変に制御される、方法。
2. 前記分離装置（１２）は、前記処理排気（１０）の再生と次回浄化との間に、冷却空気流（５０）によって冷却され、
   再生中に生成された前記第１部分流（４２）は、前記分離装置（１２）の上流の前記冷却空気流（５０）に供給される、請求項１に記載の方法。
3. 再生中に生成された前記第２部分流（４４）から、さらなる部分流を分岐し、前記分離装置（１２）に返流する、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記分岐されたさらなる部分流は、前記第１部分流（４２）、前記処理排気（１０）および／または前記再生流（３６）に供給される、請求項３に記載の方法。
5. 前記分離装置（１２）は、連続的に動作する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 処理排気から不純物を分離するための再生式分離装置（１２）であって、
   処理排気（１０）を導入するためのポート（１３ａ）と、
   前記分離装置（１２）に導入された前記処理排気から不純物を受け取るための分離部（１８）と、
   清浄空気（１４）を排出するためのポート（１３ｂ）と、
   再生流（３６）を導入するためのポート（１３ｅ）と、
   前記分離部（１８）を通過した前記再生流（３６）を、第１所定の限界値よりも低い不純物濃度を有する第１部分流（４２）と、第２所定の限界値以上の不純物濃度を有する第２部分流（４４）とに分流するための分割手段（２８）とを含み、前記第２所定の限界値は、前記第１所定の限界値以上であり、
   前記第１部分流（４２）を排出するためのポート（１３ｆ）と、
   前記第２部分流（４４）を排出するためのポート（１３ｇ）と、
   再生中に生成された前記第１部分流（４２）を、前記処理排気（１０）を導入するためのポート（１３ａ）の上流の前記処理排気（１０）に返流するための流路と、を含み、
   前記分割手段（２８）は、前記第１部分流（４２）の流量を可変に制御するように構成されている、分離装置。
7. 前記分離部（１８）は、その端面に前記処理排気（１０）および前記再生流（３６）が連続的にロードされるロータとして設計される、請求項６に記載の分離装置。
8. 扇形の分離ゾーン（２０）と扇形の再生ゾーン（２２）とをさらに含み、
   前記分離ゾーン（２０）および前記再生ゾーン（２２）は、互いに重畳せず、
   前記分割手段（２８）は、前記分離部（１８）の回転方向（２６）に沿って、前記再生ゾーン（２２）を第１サブゾーン（２２ａ）と第２サブゾーン（２２ｂ）とに分割する、請求項７に記載の装置。
9. 冷却空気流（５０）を導入するためのポート（１３ｃ）と、前記分離部（１８）を通過した後の冷却空気流（５４）を排出するためのポート（１３ｄ）とをさらに含む、請求項６〜８のいずれか１項に記載の分離装置。
10. 処理排気から不純物を分離するためのシステムであって、
    請求項６〜９のいずれか１項に記載の再生式分離装置（１２）と、
    前記分離装置（１２）の再生処理中に生成された第２部分流（４４）から不純物（４８）を抽出するための浄化装置（４６）とを含む、システム。
11. 再生処理中に生成された前記第２部分流からさらなる部分流を分岐するための流量制御装置（５６）と、前記さらなる部分流を前記分離装置（１２）に返流するための少なくとも１つの流路（５８ａ、５８ｂ、５８ｃ）とを含む、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記浄化装置（４６）は、再生式熱酸化（ＲＴＯ）、直接加熱酸化（ＴＯ）、復熱式触媒酸化（ＣＯ）、再生式触媒酸化（ＲＣＯ）または凝縮を行うように構成される、または前記第２部分流（４４）の可燃成分を燃焼させるための燃焼装置（７６）を有するガスタービン集合体（６４）を含む、請求項１０または請求項１１に記載のシステム。

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