JP7380571B2 - 有機溶剤回収システム - Google Patents

Description

この発明は、有機溶剤回収システムに関する。

従来、有機溶剤を含有するガスから有機溶剤を回収するシステムが知られている。例えば、特開２０１４－１４７８６３号公報（以下、「特許文献１」という。）には、３つの処理槽と、被処理ガス供給部と、連結流路と、水蒸気供給部と、希釈ガス供給流路と、を備えるガス処理装置が開示されている。被処理ガス供給部は、有機溶剤を含有する被処理ガス（原ガス）を各処理槽に供給する。各処理槽は、被処理ガスに含まれる有機溶剤を吸着可能な吸着材（活性炭素繊維等）を有している。連結流路は、３つの処理槽の２つを直列に連結している。具体的に、第１吸着工程で用いられる処理槽で処理された被処理ガスは、連結流路を通じて第２吸着工程で用いられる処理槽へ導入され、そこでさらに被処理ガスから有機溶剤が回収される。なお、第２吸着工程で処理された後のガスは、清浄空気として系外に取り出される。水蒸気供給部は、吸着材に吸着された有機溶剤を当該吸着材から脱着するための水蒸気を各処理槽に供給する。水蒸気供給部は、第１吸着工程及び第２吸着工程で用いられていない残りの処理槽に水蒸気を供給する。つまり、特許文献１に記載されるガス処理装置では、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。脱着工程が実施された処理槽は、次に、第２吸着工程で用いられ、その後、第１吸着工程で用いられる。希釈ガス供給流路は、連結流路に希釈ガス（外気や窒素ガス等）を供給するための流路である。希釈ガスは、脱着工程後の第２吸着工程で用いられる処理槽の吸着材を乾燥させるために当該処理槽に供給される。

また、特開２０１４－２４００５２号公報（以下、「特許文献２」という。）には、２つの処理槽を有する第１吸脱着装置と、第１吸脱着装置のいずれかの処理槽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。各処理槽は、被処理ガスに含まれる有機溶剤を吸着可能な第１吸脱着素子（活性炭素繊維等）を有している。各処理槽では、吸着工程と脱着工程とが交互に行われる。第２吸脱着装置は、処理槽から排出された被処理ガスに含まれる有機溶剤を吸着可能な第２吸脱着素子を有している。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。第２処理部から排出された被処理ガスは、第１吸脱着装置の各処理槽に被処理ガス（原ガス）を供給する流路に戻される。

特開２０１４－１４７８６３号公報 特開２０１４－２４００５２号公報

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。しかしながら、このような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。

このようなニーズに対応させて、例えば、特許文献１に記載されるように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に記載されるように第２吸着材によってさらに吸着工程を実施することが考えられる。この場合、第２吸着材から脱着された有機溶剤を含む被処理ガスは、処理槽に被処理ガス（原ガス）を供給する流路に戻される。

しかしながら、その場合、第１吸着工程で用いられる処理槽には、原ガスと第２吸着材から脱着された有機溶剤を含む被処理ガスとの双方が供給され、第２吸着工程で用いられる処理槽には、さらに希釈ガスが追加的に供給されることになるため、各処理槽に供給される風量が増大する。この風量に合わせて各処理槽を大型化させて設計する必要があるため、設備全体としても大型化が不可避である。

本発明の目的は、有機溶剤の除去率の向上の際の設備全体の大型化を抑制可能な有機溶剤回収システムを提供することである。

そこで、本発明は、次の有機溶剤回収システムを提供する。具体的に、本発明に基づく有機溶剤回収システムは、それぞれが被処理ガスに含有された有機溶剤の吸脱着が可能な第１吸着材を含み、前記第１吸着材への前記有機溶剤の吸着と水蒸気による前記第１吸着材からの前記有機溶剤の脱着とを交互に行う少なくとも３つの処理槽と、複数の前記処理槽から選択された前記処理槽に前記水蒸気を導入する水蒸気供給部と、残りの複数の前記処理槽を直列多段接続する連結流路と、当該直列多段接続された複数の前記処理槽の上流に配置された前記処理槽から導入された前記被処理ガスを、当該直列多段接続された複数の前記処理槽の前記第１吸着材によって前記有機溶剤が吸着された第一処理ガスとして、当該直列多段接続された複数の前記処理槽の下流に配置された前記処理槽から排出する取出し流路と、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、を有する有機溶剤回収装置と、前記有機溶剤の吸着と脱着が可能な第２吸着材を含み、前記第２吸着材によって前記取出し流路からの前記第一処理ガスに含まれる前記有機溶剤を吸着し、第二処理ガスを排出する吸着部と、前記第２吸着材に吸着された前記有機溶剤を前記第２吸着材から脱着して濃縮ガスとして排出する脱着部と、を有する有機溶剤濃縮装置と、前記濃縮ガスを前記希釈ガス供給流路に戻す戻し流路と、を備える。

この発明によれば、有機溶剤の回収率の向上の際の設備全体の大型化を抑制可能な有機溶剤回収システムを提供することができる。

本発明の一実施形態の有機溶剤回収システムの構成を概略的に示す図である。 第１処理槽で第１吸着工程が行われ、第２処理槽で第２吸着工程が行われ、第３処理槽で脱着工程が行われている状態におけるガスの流れを概略的に示す図である。 有機溶剤濃縮装置の変形例を概略的に示す図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、本発明の一実施形態の有機溶剤回収システムの構成を概略的に示す図である。図１に示されるように、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、送り流路３００と、戻し流路４００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から排出された第一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うとともに、有機溶剤濃縮装置２００から排出された濃縮ガスを戻し流路４００を通じて再度有機溶剤回収装置１００に戻すシステムである。

有機溶剤とは、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、塩化エチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、Ｏ－ジクロロベンゼン、ｍ－ジクロロベンゼン、フロン－１１２、フロン－１１３、ＨＣＦＣ、ＨＦＣ、臭化プロピル、ヨウ化ブチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸ビニル、プロピオン酸メチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、炭酸ジエチル、蟻酸エチル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジブチルエーテル、アニソール、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、２－ブタノール、イソブタノール、ｔ－ブタノール、アリルアルコール、ペンタノール、ヘプタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、フェノール、Ｏ－クレゾール、ｍ－クレゾール、ｐ－クレゾール、キシレノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ホロン、アクリロニトリル、ｎ－ヘキサン、イソヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ｎ－ヘプタン、ｎ－オクタン、ｎ－ノナン、イソノナン、デカン、ドデカン、ウンデカン、テトラデカン、デカリン、ベンゼン、トルエン、ｍ－キシレン、ｐ－キシレン、ｏ－キシレン、エチルベンゼン、１，３，５－トリメチルベンゼン、Ｎ－メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドおよびジメチルスルホキシド等を指す。

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設備である。なお、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（図示略）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つの処理槽１０１～１０３と、被処理ガス供給流路Ｌ１０と、連結流路Ｌ２１～Ｌ２３と、取出し流路Ｌ３１～Ｌ３３と、水蒸気供給流路Ｌ４１～Ｌ４３と、有機溶剤回収流路Ｌ５１～Ｌ５３と、セパレータ１２０と、再供給流路Ｌ６０と、希釈ガス供給流路Ｌ７０と、加熱器１４０と、開閉弁Ｖ７０と、制御部１５０と、を有している。

各処理槽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、ハニカム状の活性炭、ゼオライト、活性炭素繊維があるが、活性炭素繊維がからなるものが好ましく用いられる。各処理槽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／非排出を切替える開閉ダンパーＶ２０１～Ｖ２０３を有している。

各処理槽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行われる。詳細は、次のとおりである。すなわち、３つの処理槽１０１～１０３のうちの一の処理槽において、被処理ガス供給源から供給された被処理ガスから第１吸着材により有機溶剤を吸着する第１吸着工程が行われるとともに、３つの処理槽１０１～１０３のうちの他の処理槽において、第１吸着工程で用いられた処理槽において処理された後の被処理ガス（第１吸着工程ガス）から第１吸着材により有機溶剤を吸着して第一処理ガスを排出する第２吸着工程が行われ、その間、残りの１つの処理槽において、第１吸着材から有機溶剤を脱着する脱着工程が行われる。各処理槽１０１～１０３では、脱着工程、第２吸着工程、第１吸着工程及び脱着工程がこの順で繰り返し行われる。なお、図１では、第１処理槽１０１において第１吸着工程が行われ、第２処理槽１０２において第２吸着工程が行われ、第３処理槽１０３において脱着工程が行われている状態が示されている。

被処理ガス供給流路Ｌ１０は、各処理槽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Ｌ１０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Ｌ１０には、送風機Ｆ１が設けられている。被処理ガス供給流路Ｌ１０のうち送風機Ｆ１の上流側の部位には、各処理槽１０１～１０３に流入する被処理ガスの温度および湿度を所望の範囲に調整するためのクーラＣ１及びヒータＨ１が設けられている。これらの装置機器は被処理ガスの押し圧、温度および湿度に応じて適宜設置すれば良い。

被処理ガス供給流路Ｌ１０は、各処理槽１０１～１０３に被処理ガスを供給する分岐流路Ｌ１１～Ｌ１３を有している。分岐流路Ｌ１１には、開閉弁Ｖ１１が設けられている。分岐流路Ｌ１２には、開閉弁Ｖ１２が設けられている。分岐流路Ｌ１３には、開閉弁Ｖ１３が設けられている。

各連結流路Ｌ２１～Ｌ２３は、３つの処理槽１０１～１０３のうち一の処理槽（第１吸着工程で用いられる処理槽）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つの処理槽１０１～１０３のうち一の処理槽とは異なる他の処理槽（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、一の処理槽と他の処理槽とを連結している。具体的に、第１連結流路Ｌ２１は、第１処理槽１０１における処理ガス排出口と第２処理槽１０２における被処理ガス供給口とを連結している。第２連結流路Ｌ２２は、第２処理槽１０２における処理ガス排出口と第３処理槽１０３における被処理ガス供給口とを連結している。第３連結流路Ｌ２３は、第３処理槽１０３における処理ガス排出口と第１処理槽１０１における被処理ガス供給口とを連結している。

各連結流路Ｌ２１～Ｌ２３は、互いに合流する合流流路Ｌ２０を有している。合流流路Ｌ２０には、送風機Ｆ２が設けられている。第１連結流路Ｌ２１のうち合流流路Ｌ２０から再度分岐した部位には、開閉弁Ｖ２１が設けられている。第２連結流路Ｌ２２のうち合流流路Ｌ２０から再度分岐した部位には、開閉弁Ｖ２２が設けられている。第３連結流路Ｌ２３のうち合流流路Ｌ２０から再度分岐した部位には、開閉弁Ｖ２３が設けられている。

取出し流路Ｌ３１～Ｌ３３は、各処理槽１０１～１０３で吸着処理された後の被処理ガスである第一処理ガスを取り出すための流路である。取出し流路Ｌ３１～Ｌ３３は、各処理槽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Ｌ３１には、開閉弁Ｖ３１が設けられている。第２取出し流路Ｌ３２には、開閉弁Ｖ３２が設けられている。第３取出し流路Ｌ３３には、開閉弁Ｖ３３が設けられている。各取出し流路Ｌ３１～Ｌ３３は、互いに合流する合流流路Ｌ３０を有している。

水蒸気供給流路Ｌ４１～Ｌ４３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処理槽１０１～１０３に供給するための流路である。水蒸気は、水蒸気供給部１１０から供給される。なお、水蒸気供給部１１０は、有機溶剤回収装置１００内に設けられてもよいし、有機溶剤回収装置１００の系外に設けられてもよい。

第１水蒸気供給流路Ｌ４１は、水蒸気供給部１１０と第１処理槽１０１とを接続している。第１水蒸気供給流路Ｌ４１には、開閉弁Ｖ４１が設けられている。第２水蒸気供給流路Ｌ４２は、水蒸気供給部１１０と第２処理槽１０２とを接続している。第２水蒸気供給流路Ｌ４２には、開閉弁Ｖ４２が設けられている。第３水蒸気供給流路Ｌ４３は、水蒸気供給部１１０と第３処理槽１０３とを接続している。第３水蒸気供給流路Ｌ４３には、開閉弁Ｖ４３が設けられている。

有機溶剤回収流路Ｌ５１～Ｌ５３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Ｌ５１～Ｌ５３は、各処理槽１０１～１０３に接続されている。各有機溶剤回収流路Ｌ５１～Ｌ５３は、互いに合流する合流流路Ｌ５０を有している。合流流路Ｌ５０には、凝縮器１２２が設けられている。凝縮器１２２は、合流流路Ｌ５０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、合流流路Ｌ５０の下流側の端部に設けられている。セパレータ１２０には、凝縮液が流入する。その後、セパレータ１２０内において、凝縮液は、分離排水の液相（有機溶剤を若干含むこともある水蒸気の凝縮水）と回収溶剤の液相とに相分離し、回収溶剤が有機溶剤回収装置１００の系外に取出される。尚、セパレータ１２０の上部には、気相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Ｌ６０は、セパレータ１２０と被処理ガス供給流路Ｌ１０とを接続する流路である。再供給流路Ｌ６０の上流側の端部は、セパレータ１２０の上部（セパレータ１２０のうち気相の有機溶剤が存在する部位）に接続されている。再供給流路Ｌ６０の下流側の端部は、被処理ガス供給流路Ｌ１０のうちクーラＣ１の上流側の部位に接続されている。このため、セパレータ１２０内に存在する気相の有機溶剤は、再供給流路Ｌ６０及び被処理ガス供給流路Ｌ１０を通じて再び各処理槽１０１～１０３に供給されるのが好ましい。

排水処理設備１３０は、前記分離排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の分離排水の液相より供給され、分離排水から有機溶剤を除去して処理水を有機溶剤回収装置１００の系外に排出する。具体的な排水処理設備１３０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。尚、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Ｌ１０のうちクーラＣ１の上流側の部位に接続される。図示しないが、曝気ガス供給流路には曝気ガス中の水分を除去する目的で除湿手段を設けても良い。

希釈ガス供給流路Ｌ７０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１つを含むガスで構成される。なお、希釈ガスは、有機溶剤回収装置１００の系外から供給される。

加熱器１４０は、希釈ガス供給流路Ｌ７０に設けられている。加熱器１４０は、希釈ガスの温度が連結流路Ｌ２１～Ｌ２３を流れる被処理ガスの温度（４０℃程度）よりも高くなるように希釈ガスを加熱する。

開閉弁Ｖ７０は、希釈ガス供給流路Ｌ７０に設けられている。開閉弁Ｖ７０は、開度の調整が可能である。

次に、有機溶剤濃縮装置２００について説明する。有機溶剤濃縮装置２００は、有機溶剤回収装置１００から排出された第一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、吸着体２０１を有している。

吸着体２０１は、合流流路Ｌ３０を通じて排出された第一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を有している。吸着体２０１は、第２吸着材２０１Ａによって第一処理ガスに含まれる有機溶剤を吸着する吸着部２０２と、第２吸着材２０１Ａに吸着された有機溶剤を第２吸着材２０１Ａから脱着する脱着部２０３と、を有している。第一処理ガスを吸着部２０２に通過させる事でさらに有機溶剤が除去された清浄ガスである第二処理ガスを排出する事ができ、吸着完了後に脱着部２０３にて第一処理ガスよりも小風量の加熱ガスを通過させて第２吸着材２０１Ａに吸着さ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濃縮ガスを排出させる。

本実施形態では、吸着体２０１は、円板状（ディスク型）のローターである。吸着部２０２と脱着部２０３を吸着体２０１が回転することによって吸着と脱着を切替えている。この吸着体２０１の構造は、特許文献２の記載内容と同様である。尚、吸着体２０１は、いわゆるシリンダー型に形成されてもよい。シリンダー型の吸着体２０１は、ブロック状で分割された複数の第２吸着材２０１Ａが円筒状に配置されている。この吸着体２０１では、第２吸着材２０１Ａの一部が、第２吸着材２０１Ａの外側から内側に向けて供給された第一処理ガスに含まれる有機溶剤を吸着する吸着部２０２を構成するとともに、第２吸着材２０１Ａの残部が、第２吸着材２０１Ａの内側から外側に向けて加熱空気を供給することによって第２吸着材２０１Ａに吸着された有機溶剤を第２吸着材２０１Ａから脱着する脱着部２０３を構成する。

送り流路３００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３００の上流側の端部は、合流流路Ｌ３０に接続されている。送り流路３００の下流側の端部は、吸着体２０１の吸着部２０２に接続されている。すなわち、送り流路３００は、第一処理ガスを、吸着部２０２に送るための流路である。

送り流路３００には、送風機Ｆ３が設けられている。送り流路３００のうち送風機Ｆ３の上流側の部位には、吸着部２０２に流入する第一処理ガスの湿度を所望の範囲に調整するためのクーラＣ２及びヒータＨ２が設けられている。

戻し流路４００は、有機溶剤濃縮装置２００から有機溶剤回収装置１００に濃縮ガスを戻すための流路である。戻し流路４００は、脱着部２０３と希釈ガス供給流路Ｌ７０とを接続している。具体的に、戻し流路４００の下流側の端部は、希釈ガス供給流路Ｌ７０のうち加熱器１４０の下流側の部位に接続されている。

戻し流路４００には、送風機Ｆ５が設けられている。送風機Ｆ５の風量は、送風機Ｆ３の風量の例えば１０分の１程度に設定される。

本実施形態では、有機溶剤濃縮装置２００は、吸着部２０２から排出された第二処理ガス（清浄ガス）を清浄ガス排出流路Ｌ２０２から外部に送出する。また、有機溶剤濃縮装置２００は、接続流路Ｌ８０と、ヒータＨ３と、をさらに有している。

接続流路Ｌ８０は、清浄ガス排出流路Ｌ２０２と脱着部２０３とを接続しており、第二処理ガスの一部を脱着部２０３での脱着に利用するようにしている。接続流路Ｌ８０には、送風機Ｆ４が設けられている。尚、脱着部２０３での脱着に外気を利用する構成であってもよい。

ヒータＨ３は、接続流路Ｌ８０に設けられている。より詳細には、ヒータＨ３は、接続流路Ｌ８０のうち送風機Ｆ４の下流側の部位に設けられている。このヒータＨ３は、戻し流路４００を流れる濃縮ガスの温度が連結流路Ｌ２１～Ｌ２３を流れる被処理ガスの温度よりも高くなるように接続流路Ｌ８０を流れる第二処理ガスを加熱する。例えば、ヒータＨ３は、接続流路Ｌ８０を流れる第二処理ガスの温度が１３０℃～１８０℃程度になるように第二処理ガスを加熱する。この場合、脱着部２０３から排出された第二処理ガスの温度は、６０℃～８０℃程度となる。

制御部１５０は、開閉弁Ｖ７０の開度を制御する。具体的に、制御部１５０は、第２吸着工程で用いられる処理槽（連結流路Ｌ２１～Ｌ２３で連結された２つの処理槽１０１～１０３のうち被処理ガスの流れにおける下流側に配置された処理槽）に流入する被処理ガスの温度が所定範囲（例えば、６０℃～８０℃）に維持されるように開閉弁Ｖ７０の開度を制御する。戻し流路４００を通じて希釈ガス供給流路Ｌ７０に導入される第二処理ガスの温度は、希釈ガスの温度よりも高いため、例えば、連結流路に流入する混合ガス（希釈ガス及び第二処理ガスの混合ガス）の温度を下げる場合には、制御部１５０は、開閉弁Ｖ７０の開度を上げる。

なお、第２吸着工程で用いられる処理槽に流入する混合ガスの温度は、温度センサ１５２によって検出される。温度センサ１５２は、合流流路Ｌ２０に設けられている。

制御部１５０は、希釈ガス供給流路Ｌ７０のうち当該希釈ガス供給流路Ｌ７０と戻し流路４００の下流側の端部との接続部の上流側を流れる希釈ガスの流量よりも、戻し流路４００を流れる第二処理ガスの流量の方が大きくなるように、開閉弁Ｖ７０の開度を制御することが好ましい。

制御部１５０は、各処理槽１０１～１０３が上記のように第２吸着工程、第１吸着工程及び脱着工程の順で用いられるように、各開閉弁Ｖ１１～Ｖ１３，Ｖ２１～Ｖ２３，Ｖ４１～Ｖ４３及び開閉ダンパーＶ１０１～Ｖ１０３，Ｖ２０１～Ｖ２０３の開閉を制御する。

次に、有機溶剤回収システム１の動作について説明する。ここでは、図２を参照しながら、有機溶剤回収システム１の動作の一例を説明する。図２は、第１処理槽１０１で第１吸着工程が行われ、第２処理槽１０２で第２吸着工程が行われ、第３処理槽１０３で脱着工程が行われている状態におけるガスの流れを概略的に示す図である。なお、図２では、第１処理槽１０１、第２処理槽１０２及び吸着体２０１において吸着処理されるガスの流れが、太い実線で示されており、第３処理槽１０３に供給される水蒸気及び第１吸着材１０３Ａから脱着された有機溶剤を含むガスの流れが、斜線のハッチングが施された線で示されている。

なお、各処理槽では、第１吸着工程→脱着工程→第２吸着工程→第１吸着工程→…の順に処理が繰り返される。

図２に示される状態では、開閉弁Ｖ１１，Ｖ２１，Ｖ３２，Ｖ４３及び開閉ダンパーＶ１０１，Ｖ１０２，Ｖ２０１，Ｖ２０２が開かれており、開閉弁Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ２２，Ｖ２３，Ｖ３１，Ｖ３３，Ｖ４１，Ｖ４２及び開閉ダンパーＶ１０３，Ｖ２０３が閉じられている。

図２に示される状態では、被処理ガス供給源から被処理ガス供給流路Ｌ１０及び分岐流路Ｌ１１を通じて第１処理槽１０１に被処理ガスが供給され、第１処理槽１０１の第１吸着材１０１Ａに被処理ガスに含まれる有機溶剤が吸着される（第１吸着工程）。その後、被処理ガスは、第１連結流路Ｌ２１を通じて戻し流路４００を通じて戻された第二処理ガスとともに第２処理槽１０２に供給され、第２処理槽１０２の第１吸着材１０２Ａに供給されたガスに含まれる有機溶剤がさらに吸着される（第２吸着工程）。第２処理槽１０２での第２吸着工程（の特に初めの段階）では、供給されたガスにより、第１吸着材１０２Ａが乾燥される。第２吸着工程は水蒸気を用いた脱着工程の後に実施されるので、第１吸着材１０２Ａはだ水分を含んでおり、吸着性能の向上のため、乾燥が必要である。この乾燥については後段で再度説明する。なお、この第２吸着工程で行われる乾燥が、乾燥工程として切り離されたシステム、つまり各処理槽が、第１吸着工程→脱着工程→→乾燥工程→第２吸着工程→第１吸着工程→…の順に処理するシステムであっても、本システムにて対応できる。

そして、第２処理槽１０２から排出された第一処理ガスは、第２取出し流路Ｌ３２及び送り流路３００を通じて有機溶剤濃縮装置２００の吸着体２０１に送られ、吸着部２０２において第一処理ガスに含まれる有機溶剤が吸着される。その後、吸着部２０２から排出された第二処理ガスは、有機溶剤回収システム１の系外に取り出され、その一部は、接続流路Ｌ８０を通じて脱着部２０３に送られる。このとき、脱着部２０３に送られる第二処理ガスは、ヒータＨ３で加熱される。

次に、脱着部２０３から排出された濃縮ガスは、戻し流路４００を通じて希釈ガス供給流路Ｌ７０に戻される。戻し流路４００を通じて戻された濃縮ガスは、第１処理槽１０１から排出された被処理ガス及び系外から供給される希釈ガスとともに第１連結流路Ｌ２１を通じて第２処理槽１０２に供給される。このとき、第２処理槽１０２に流入するガスの温度が所定範囲に維持されるように、制御部１５０が開閉弁Ｖ７０の開度（第２処理槽１０２へのガスの供給量）を制御する。

一方、第３処理槽１０３には、水蒸気供給部１１０から第３水蒸気供給流路Ｌ４３を通じて水蒸気が供給されることにより、第１吸着材１０３Ａから有機溶剤が脱着される（脱着工程）。そして、第１吸着材１０３Ａから脱着された有機溶剤を含む水蒸気は、有機溶剤回収流路Ｌ５３を通じて、凝縮器１２２で凝縮された後にセパレータ１２０に流入する。セパレータ１２０で相分離された回収溶剤は、有機溶剤回収装置１００の系外に取り出され、セパレータ１２０に存在するベントガスは、再供給流路Ｌ６０を通じて、被処理ガス供給流路Ｌ１０に戻される。分離排水は排水処理設備１３０にて処理され、処理水は有機溶剤回収装置１００の系外に取出され、曝気ガスは曝気ガス供給流路Ｌ６１を通じて、被処理ガス供給流路Ｌ１０に戻される。

以上に説明したように、本実施形態の有機溶剤回収システム１では、第２吸着材２０１Ａから脱着された被処理ガスが戻し流路４００を通じて希釈ガス供給流路Ｌ７０に戻されるため、その分、連結流路Ｌ２１～Ｌ２３に供給する希釈ガスの流量を減らすことにより、連結流路Ｌ２１～Ｌ２３で連結された２つの処理槽のうち下流側に配置された処理槽に供給される風量の著しい増大を回避しつつ、２つの処理槽と吸着体２０１の吸着部２０２とにおいて連続的に被処理ガスに含まれる有機溶剤を回収することが可能となる。よって、本有機溶剤回収システム１では、設備の大型化を回避しながら、有機溶剤の回収率を向上させることが可能となる。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、有機溶剤回収装置１００は、４つ以上の処理槽を有していてもよい。その場合、一の処理槽において脱着工程が行われ、その間、互いに連結流路で直列となるように連結された残りの３つ以上の処理槽において多段階に吸着工程が行われる。

また、戻し流路４００の下流側の端部は、例えば、合流流路Ｌ２０のうち温度センサ１５２の上流側の部位に接続されてもよい。

また、有機溶剤濃縮装置２００に変えて、図３に示される有機溶剤濃縮装置５００が用いられてもよい。有機溶剤濃縮装置５００は、第４処理槽５０１と、第５処理槽５０２と、を有している。第４処理槽５０１及び第５処理槽５０２は、送風機Ｆ３の下流でかつ送風機Ｆ５の上流に互いに並列となるように設けられている。第４処理槽５０１は、第４吸着材５０１Ａを有している。第５処理槽５０２は、第５吸着材５０２Ａを有している。第４処理槽５０１及び第５処理槽５０２に接続された各流路には、開閉弁Ｖ５１～Ｖ５８が設けられている。

あるいは、有機溶剤濃縮装置２００に変えて、国際公開第２０１３／１８７２７４号に開示される溶剤処理装置が用いられてもよい。

ここで、濃縮ガスの利用に関して詳細に説明する。
有機溶剤回収装置１００において、第１吸着材１０１Ａ～１０３Ａは、水分を含んだ状態では十分な吸着性能を得られない。よって、第１吸着工程および第２吸着工程ともに十分な第１吸着材１０１Ａ～１０３Ａの乾燥が求められる。脱着工程においては、水蒸気を使用するため、脱着完了後の第１吸着材１０１Ａ～１０３Ａは、水蒸気由来の水分を含んでいる。よって、特に乾燥が求められるのは、脱着完了後、すなわち第二吸着工程を実施する第１吸着材１０１Ａ～１０３Ａである。

第二吸着工程において、乾燥は第１吸着工程にて排出されたガスの通気によって吸着と同時に行われるが、十分な乾燥が得られない場合がある。そこで本システム１では、希釈ガスさらに濃縮ガスを乾燥の補助ガスとして供給して使用する。第１吸着材１０１Ａ～１０３Ａの十分な乾燥を得るために、上記記載の加熱器１４０を併用する場合もある。第１吸着工程にて排出されたガスと濃縮ガスにて十分な乾燥ができれば、希釈ガスの追加は無くてもよい。

以上に説明した本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、第１吸着工程、第２吸着工程ともに９０％以上の有機溶剤除去率で設計される。よって、第一処理ガスは被処理ガスに対して９９％以上有機溶剤が除去されることになる。また、有機溶剤濃縮装置２００においても９０％以上の有機溶剤除去効率で除去され、５倍以上濃縮された濃縮ガスを得るように設計される。この場合、濃縮ガスに含まれる有機溶剤濃度は、有機溶剤回収装置１００における第１吸着工程後の被処理ガス中の有機溶剤濃度以下であることが計算できる。

仮に特許文献２記載の流路で濃縮ガスを返送する場合、濃縮ガス分の風量が有機溶剤回収装置１００に負荷されることで、被処理ガス供給流路Ｌ１０を流れる被処理ガス風量が増えるので、装置が大型化する。先述の通り、濃縮ガスに含まれる有機溶剤濃度は低いので、第１吸着材の搭載重量に著しい増加はないものの、処理風量が増える事によって装置構成する送風機Ｆ１、流路（Ｌ１１～１３など）、開閉弁（Ｖ１０１～１０３など）は濃縮ガス風量相当分、大型化する。それに付随して、希釈ガス風量、有機溶剤濃縮装置２００サイズも大型化する。それに対して、本有機溶剤回収システム１では、濃縮ガスを希釈ガスの一部として使用するため、有機溶剤回収装置１００の被処理ガス供給流路Ｌ１０を流れる被処理ガスの風量が増加しないので、有機溶剤回収装置１００および有機溶剤濃縮装置２００の大型化を抑制できる。よって、本有機溶剤回収システム１では、設備の大型化を回避しながら、有機溶剤の回収率を向上させることが可能となる。

ここで、希釈ガスは外気を使用する場合が多く、地域や天候によって温度・湿度が変動しやすいので加熱器１４０を設けることで一定の乾燥能力を確保することができる。本有機溶剤回収システム１では、有機溶剤濃縮装置２００の濃縮ガスを一部使用し、不足分を系外から外気などを供給して希釈ガスとする。濃縮ガスはヒータＨ３で加熱された第二処理ガスが脱着部２０３通過した後の加温されたガスであり、一定の乾燥能力を有するだけでなく、温・湿度が安定している。よって、希釈ガスに全て外気を使用する場合と比較して、加熱器１４０の小型化や掛る昇温エネルギーを削減できたり、季節・天候変動を受けにくい利点がある。

また、戻し流路４００の下流側の端部は、希釈ガス供給流路Ｌ７０のうち前記加熱器１４０の下流側の部位に接続されていることが好ましい。

この態様では、戻し流路４００を通じて希釈ガス供給流路Ｌ７０に戻された被処理ガスが加熱器１４０を通過しないため、加熱器１４０のさらなる小型化や省エネが可能となる。

また、本有機溶剤回収システム１において、希釈ガス供給流路Ｌ７０のうち当該希釈ガス供給流路Ｌ７０と戻し流路４００の下流側の端部との接続部の上流側の部位に設けられた開閉弁と、開閉弁の開度を制御する制御部と、をさらに備えていてもよい。この場合において、制御部は、前記連結流路で連結された２つの前記処理槽のうち前記被処理ガスの流れにおける下流側に配置された前記処理槽に流入する前記被処理ガスの温度が所定範囲に維持されるように前記開閉弁の開度を制御することが好ましい。

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。
被処理ガスの一例となる有機溶剤含有ガスには塩化メチレンを２６，０００ｐｐｍ含む２５℃の被処理ガスを、風量５．３Ｎｍ^３／ｍｉｎとし、有機溶剤回収システム系外へ排出する塩化メチレンの設計濃度は、５ｐｐｍ以下とした。また、各流路は丸ダクトを使用して接続した。

まず、被処理ガスを、有機溶剤回収装置１００にて処理した。第一吸着材には活性炭素繊維を使用した。風量５．３Ｎｍ^３／ｍｉｎで送風機Ｆ１より第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吸着工程出口ガスには、第２吸着入口ガスとして第２吸着工程となっている第２処理槽１０２に送風された。この時、第２吸着入口ガスは７．５Ｎｍ^３／ｍｉｎ、４５℃になるように希釈ガスおよび濃縮ガスで調節された。第２処理槽１０２で処理された後のガスは第一処理ガスとして排出し、第２取出し流路Ｌ３２および送り流路３００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塩化メチレン濃度が５００ｐｐｍ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吸着工程及び第２処理槽１０２が第２吸着工程を行なっている間、第３処理槽１０３には脱着用蒸気を導入して脱着工程を行なった。

有機溶剤濃縮装置２００の第２吸着材２０１Ａには、ゼオライトハニカムを用いた。
有機溶剤回収装置１００から排出された第一処理ガスを吸着部２０２に通気させ、第二処理ガスを排出させた。また、第二処理ガスの一部を接続流路Ｌ８０より給気させて１３０℃に加熱させ、脱着部２０３に供給させて、濃縮ガスを排出させた。濃縮ガスの全量は戻し流路４００を通じて有機溶剤回収装置１００の希釈ガス供給流路Ｌ７０に供給させた。

この時、第二処理ガス（有機溶剤回収システム系外排出ガス）の塩化メチレン濃度は５ｐｐｍ以下であった。

なお、有機溶剤回収装置１００の第一吸着材に使用した活性炭素繊維３．８ｋｇ／槽、一回の脱着に必要な水蒸気量は１．９ｋｇ、有機溶剤濃縮装置２００の第２吸着材２０１Ａに使用したゼオライトは２ｋｇであった。

＜比較例＞
実施例と同じ被処理ガスを、実施例と同様、有機溶剤回収装置１００、有機溶剤濃縮装置２００で処理した。ただし、濃縮ガスは有機溶剤回収装置１００の送風機Ｆ１の上流側に全量送風した。

その結果、第二処理ガス（有機溶剤回収システム系外排出ガス）の塩化メチレン濃度は５ｐｐｍ以下とする際の、有機溶剤回収装置１００の第一吸着材に使用した活性炭素繊維４．３ｋｇ／槽、一回の脱着に必要な水蒸気量は１．９ｋｇ、有機溶剤濃縮装置２００の第２吸着材２０１Ａに使用したゼオライトは２．２ｋｇであり、実施例に対して１０％以上の各吸着材量が必要であった。必要な吸着材量が多くなるということは、必然的に処理槽も吸着体も大きくなる。

また、送風機Ｆ１を流れる被処理ガス風量は濃縮ガスが加わるため、６．５Ｎｍ^３／ｍｉｎであり、実施例に対して、有機溶剤回収装置１００および有機溶剤濃縮装置２００および連結に掛る流路の丸ダクト径は１０％以上大型化する必要があった。

これらのように、比較例が、実施例と同じ処理能力を有するには、比較例は大型化する必要があることがわかる。つまり、実施例では、設備の大型化を回避しながら、有機溶剤の回収率を向上させることが可能となることがわかる。

１ 有機溶剤回収システム、１００ 有機溶剤回収装置、１０１ 第１処理槽、１０１Ａ 第１吸着材、１０２ 第２処理槽、１０２Ａ 第１吸着材、１０３ 第３処理槽、１０３Ａ 第１吸着材、１１０ 水蒸気供給部、１２０ セパレータ、１３０ 排水処理設備、１４０ 加熱器、１５０ 制御部、１５２ 温度センサ、２００ 有機溶剤濃縮装置、２０１ 吸着体、２０１Ａ 第２吸着材、２０２ 吸着部、２０３ 脱着部、３００ 送り流路、４００ 戻し流路、５００ 有機溶剤濃縮装置、５０１ 第４処理槽、５０１Ａ 第４吸着材、５０２ 第５処理槽、５０２Ａ 第５吸着材、Ｈ３ ヒータ、Ｌ１０ 被処理ガス供給流路、Ｌ２１～Ｌ２３ 連結流路、Ｌ３１～Ｌ３３ 取出し流路、Ｌ４０ 水蒸気供給流路、Ｌ５１～Ｌ５３ 有機溶剤回収流路、Ｌ６０ 再供給流路、Ｌ７０ 希釈ガス供給流路、Ｌ８０ 接続流路、Ｖ１１～Ｖ１３，Ｖ２１～Ｖ２３，Ｖ３１～Ｖ３３，Ｖ４１～Ｖ４３，Ｖ５１～Ｖ５８，Ｖ７０ 開閉弁、Ｖ１０１～Ｖ１０３，Ｖ２０１～Ｖ２０３ 開閉ダンパー。

Claims (6)

1. それぞれが被処理ガスに含有された有機溶剤の吸脱着が可能な第１吸着材を含み、前記第１吸着材への前記有機溶剤の吸着と水蒸気による前記第１吸着材からの前記有機溶剤の脱着とを交互に行う少なくとも３つの処理槽と、各前記処理槽に前記被処理ガスを供給するための被処理ガス供給流路と、前記被処理ガス供給流路に設けられたガス供給開閉弁と、前記少なくとも３つの処理槽から選択された前記処理槽に前記水蒸気を導入する水蒸気供給部と、前記水蒸気供給部と各前記処理槽とを接続する水蒸気供給流路と、前記水蒸気供給流路に設けられた水蒸気開閉弁と、前記少なくとも３つの処理槽を直列多段接続する連結流路と、前記連結流路に設けられた連結開閉弁と、前記少なくとも３つの処理槽のうちの一の処理槽に導入された前記被処理ガスを、当該一の処理槽の前記第１吸着材によって前記有機溶剤が吸着された第一処理ガスとして、当該一の処理槽から排出する取出し流路と、前記取出し流路に設けられた取出し開閉弁と、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、各前記処理槽において前記第１吸着材から脱着された前記有機溶剤を含む水蒸気を回収するための有機溶剤回収流路と、を有する有機溶剤回収装置と、
   前記有機溶剤の吸着と脱着が可能な第２吸着材を含み、前記第２吸着材によって前記取出し流路からの前記第一処理ガスに含まれる前記有機溶剤を吸着し、第二処理ガスを排出する吸着部と、前記第二処理ガスを送出する清浄ガス排出流路と、前記第２吸着材に吸着された前記有機溶剤を前記第２吸着材から脱着して濃縮ガスとして排出する脱着部と、を有する有機溶剤濃縮装置と、
   前記第一処理ガスを前記吸着部に送る送り流路と、
   前記濃縮ガスを前記希釈ガス供給流路に戻す戻し流路と、を備える、有機溶剤回収システム。
2. 前記希釈ガス供給流路に設けられており、前記連結流路を流れるガスが規定温度になるように前記希釈ガスを加熱可能な加熱器をさらに備える、請求項１に記載の有機溶剤回収システム。
3. 前記戻し流路の下流側の端部は、前記希釈ガス供給流路のうち前記加熱器の下流側の部位に接続されている、請求項２に記載の有機溶剤回収システム。
4. 前記希釈ガス供給流路のうち当該希釈ガス供給流路と前記戻し流路の下流側の端部との接続部の上流側の部位に設けられた開閉弁と、
   前記開閉弁の開度を制御する制御部と、をさらに備え、
   前記制御部は、前記連結流路を流れるガスの温度が所定範囲に維持されるように前記開閉弁の開度を制御する、請求項１から３のいずれかに記載の有機溶剤回収システム。
5. 前記第二処理ガスの一部を前記脱着部に導入する接続流路と、
   前記接続流路に設けられたヒータと、をさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載の有機溶剤回収システム。
6. 前記ヒータは、前記連結流路を流れるガスが規定温度になるように前記接続流路を流れる前記第二処理ガスの一部を加熱する請求項５に記載の有機溶剤回収システム。

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