(57)【要約】【課題】濃度変動する吸着濃縮装置から得られる脱着ガスを燃焼装置で処理する際に、燃焼装置の燃焼温度の振れによる不完全燃焼によるＣＯ濃度の発生の抑制や、燃焼装置の炉の耐久性低下の問題を解決することを課題とする。【解決手段】下記（１）〜（３）を備えた有機溶剤含有ガス処理システム。（１）吸着材を含有した吸着素子が設置され、吸着操作時に低濃度の揮発性有機溶剤を含むガス中の有機溶剤を吸着させ、脱着操作時に有機溶剤を吸着した吸着素子に脱着用加熱空気を吹き付けることにより濃縮された脱着ガスを排出する吸着濃縮装置。（２）吸着濃縮装置より排出された脱着ガスを導入し、有機溶剤を加熱により酸化分解させる直接燃焼装置。（３）直接燃焼装置の滞留室内に設置する蓄熱体。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記（１）〜（３）を備えた有機溶剤含有ガス処理システム。
（１）吸着材を含有した吸着素子が設置され、吸着操作時に低濃度の揮発性有機溶剤を含むガス中の有機溶剤を吸着させ、脱着操作時に有機溶剤を吸着した吸着素子に脱着用加熱空気を吹き付けることにより濃縮された脱着ガスを排出する吸着濃縮装置。
（２）吸着濃縮装置より排出された脱着ガスを導入し、有機溶剤を加熱により酸化分解させる直接燃焼装置。
（３）直接燃焼装置の滞留室内に設置する蓄熱体。
【請求項２】
吸着濃縮装置が、垂直軸まわりに回転可能な円筒形の吸着材を有し、有機溶剤含有ガスは吸着材の外周側からその中心に向けて導入され、浄化された清浄空気は吸着材内側の空間から取り出され、有機溶剤を吸着した吸着材に対し、脱着用加熱空気はその吸着材を挟むようにして配置された一方のダクトである脱着用空気供給管から吸着材に吹き付けられ、有機溶剤を含有している脱着ガスは他方のダクトである脱着出口部から排出されるシリンダー式濃縮装置である請求項１に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項３】
直接燃焼装置の燃焼によって生じた排ガスを脱着用空気と熱交換することにより脱着用空気を加熱する熱交換器が備えられている請求項１または２に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項４】
直接燃焼装置の脱着ガス燃焼温度が７００〜８００℃であり、脱着ガス滞留時間が０．５〜１．７秒である請求項１〜３のいずれかに記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項５】
蓄熱体が、セラミックまたは金属の蓄熱体である請求項１〜３のいずれかに記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場や事業所から排出される揮発性有機溶剤を含む有機溶剤含有ガス中の有機溶剤を、活性炭やゼオライト等の吸着材を用いて吸着濃縮処理し、濃縮された有機溶剤含有ガスを直接燃焼装置で酸化分解処理する有機溶剤含有ガス処理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体工場、液晶工場、塗装工場、印刷工場、フィルムのラミネート工場などでは、トルエン、イソプロピルアルコール、キシレン、メチルエチルケトン、酢酸エチルなどの揮発性有機溶剤を使用しており、蒸発した上記有機溶剤が工場内の空間に拡散し、浮遊すると人体に悪影響を与える。また、有機溶剤含有ガスが処理されることなく大気に放出されると、環境を汚染することになる。
【０００３】
そこで、大気汚染防止の観点から、規制対象となる工場や事業所では有機溶剤の排出基準が設けられ、その排出基準を守ることが義務付けされている。
【０００４】
有機溶剤含有ガスを分解または除去するガス浄化方法としては、例えば有機溶剤含有ガスを直接、バーナーで予熱して燃焼させる直接燃焼方式、触媒により酸化分解する触媒燃焼方式、蓄熱材で予熱して燃焼させる蓄熱式燃焼方式などが知られているが、特に濃度の低い揮発性有機溶剤（ＶＯＣ）含有ガスを処理する際には、燃焼時に発生するエネルギー使用量をより低減するために低濃度ガスを濃縮処理する吸着濃縮装置が設置されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図３は、一般的な吸着濃縮装置を示したものである。
【０００６】
この吸着濃縮装置６０は、例えば１０００Ｎｍ３／ｍｉｎの有機溶剤含有ガスを吸着材により吸着除去し、清浄空気を排出する一方で、例えば２００Ｎｍ３／ｍｉｎの１８０℃加熱空気にて吸着材より有機溶剤を脱着して、小風量で高濃度の濃縮ガスを得る装置である。
【０００７】
図４は、一般的な吸着濃縮装置を用いた有機溶剤含有ガス処理システムを示したものである。
【０００８】
吸着濃縮装置６０により得られた脱着ガスを、燃焼装置６１にて酸化分解処理して、清浄空気として排出するシステムである。吸着濃縮処理を行なうことで燃焼時に使用される燃料使用量を低減でき、経済的に有機溶剤含有ガスを処理できるシステムとなる。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記低濃度の有機溶剤含有ガスを濃縮して処理する吸着濃縮装置において、固定型やシリンダー式濃縮装置を使用した場合や、ディスク式濃縮装置でもリブ等の補強により脱着風速の変動がある場合には、脱着ガスの濃度に例えば図５のような変動が見られる。
【００１１】
脱着ガスの濃度の変動により、例えば燃焼装置等の後処理装置において、有機溶剤を酸化分解するのに必要な燃焼温度の制御が安定せず、温度が低く振れる場合には、不完全燃焼を起こして高濃度のＣＯを発生させる問題があり、温度が高く振れる場合には燃焼装置の炉の耐久性が低下する問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決することを目的に、脱着ガスが濃度変動を起こしても、後処理装置の直接燃焼装置で安定した処理が可能な方法に関して鋭意検討した。その結果、直接燃焼装置の滞留室にセラミック等の蓄熱体を設置することで、脱着ガスの濃度変動に対しても問題なく、安定して酸化分解処理できることを見出した。
【００１３】
即ち、本発明は、以下の通りである。
１．下記（１）〜（３）を備えた有機溶剤含有ガス処理システム。
（１）吸着材を含有した吸着素子が設置され、吸着操作時に低濃度の揮発性有機溶剤を含むガス中の有機溶剤を吸着させ、脱着操作時に有機溶剤を吸着した吸着素子に脱着用加熱空気を吹き付けることにより濃縮された脱着ガスを排出する濃縮装置。
（２）濃縮装置より排出された脱着ガスを導入し、有機溶剤を加熱により酸化分解させる直接燃焼装置。
（３）直接燃焼装置の滞留室内に設置する蓄熱体。
２．吸着濃縮装置が、垂直軸まわりに回転可能な円筒形の吸着材を有し、有機溶剤含有ガスは吸着材の外周側からその中心に向けて導入され、浄化された清浄空気は吸着材内側の空間から取り出され、有機溶剤を吸着した吸着材に対し、脱着用加熱空気はその吸着材を挟むようにして配置された一方のダクトである脱着用空気供給管から吸着材に吹き付けられ、有機溶剤を含有している脱着ガスは他方のダクトである脱着出口部から排出されるシリンダー式濃縮装置である上記１に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
３．直接燃焼装置の燃焼によって生じた排ガスを脱着用空気と熱交換することにより脱着用空気を加熱する熱交換器が備えられている上記１または２に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
４．直接燃焼装置の脱着ガス燃焼温度が６５０〜８５０℃であり、脱着ガス滞留時間が０．５〜１．７秒である上記１〜３のいずれかに記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
５．蓄熱体が、セラミックまたは金属の蓄熱体である上記１〜３のいずれかに記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【発明の効果】
【００１４】
脱着ガスが濃度変動を起こしても、後処理装置の直接燃焼装置の滞留室にセラミック等の蓄熱体を設置することで、脱着ガスの濃度変動に対しても問題なく、安定して酸化分解処理できる有機溶剤含有ガス処理システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明における吸着濃縮装置の原理を図６に示す。大風量・低濃度の有機溶剤含有ガス中の有機溶剤を吸着するための吸着濃縮装置１は、中心軸２まわりに回転可能な円筒形のケース３を有しており、このケース３内に有機溶剤を吸着するためのハニカム構造（連通路を中心軸方向に向けている）からなる吸着材４が収納されて全体として円柱状吸着体を構成している。
【００１６】
円柱状吸着体が回転する移動経路上には吸着部１ａと脱着部１ｂが区画されており、吸着材４がそれら吸着部１ａと脱着部１ｂとを交互に通過するようになっている。
【００１７】
吸着部１ａには、例えば工場内で発生した有機溶剤含有ガスを導入するための有機溶剤含有ガス供給管５と、吸着濃縮装置１の吸着材４によって浄化された清浄空気を送り出すための浄化空気送出管６が設けられている。
【００１８】
また、脱着部１ｂには、有機溶剤を吸着した吸着材４に対し、例えば１８０℃の高温乾燥空気、すなわち脱着用加熱空気を吹き付けるための脱着用空気供給管７が設けられており、脱着用加熱空気の風量が有機溶剤含有ガスの風量の１／２〜１／３０程度に設定されていることにより脱着されるガスが濃縮されるようになっている。
【００１９】
吸着濃縮装置としては、図７に示すディスク式濃縮装置、図２に示すシリンダー式濃縮装置等があり、これらについて説明する。
【００２０】
まず、ディスク式濃縮装置について説明する。
図７に示すディスク式濃縮装置１０は、ハニカム構造の円柱状吸着体１１を回転軸１２のまわりに回転させるように構成されており、有機溶剤含有ガスが円柱状吸着体１１の一方から導入され、他方から浄化された清浄空気が取り出される。
【００２１】
円柱状吸着体１１の両側にはダクト１３および１４が対向するようにして配置されており、脱着用加熱空気はダクト１３からその円柱状吸着体１１に吹き付けられ、脱着ガスは他方のダクト１４から排出されるようになっている。
【００２２】
なお、図中矢印Ａは円柱状吸着体１１の回転方向を示している。
【００２３】
次に、シリンダー式濃縮装置について説明する。
図２はシリンダー式濃縮装置２０の構成を示したものである。
シリンダー式濃縮装置２０は、垂直軸Ｖ．Ａまわりに回転可能な円筒状吸着体２１を有し、有機溶剤含有ガスは吸着体２１の外周側からその中心に向けて導入され、浄化された清浄空気は吸着体２１内側の空間から取り出される。
【００２４】
有機溶剤を吸着した吸着体２１に対し、脱着用加熱空気はその吸着体２１を挟むようにして配置された一方のダクトである脱着用空気供給管２２から吸着体２１に吹き付けられ、有機溶剤を含有している脱着ガスは他方のダクトである脱着出口部２３から排出されるようになっている。
【００２５】
吸着濃縮装置は特に限定されるものではないが、より好ましくは円筒状吸着体を使用するシリンダー型濃縮装置である。円柱状吸着体を使用するディスク式濃縮装置は、その構造上、脱着ガス濃度の振れが少ないが、特に円筒状吸着体を使用するシリンダー型濃縮装置は、脱着ゾーンに送られた際の吸着材の個数が変化するため、一定間隔で脱着ガス濃度の変動が必ず見られるため、本発明の効果が顕著に現れるからである。
【００２６】
脱着操作時に有機溶剤を吸着した吸着体に吹きつける加熱流体は、８０〜２３０℃の加熱空気であることが好ましい。８０℃未満では、脱着効率が著しく低下して吸着濃縮装置の性能を充分に発揮することができず、２３０℃を超えると、吸着体の熱による変形や活性炭等の吸着材を使用した場合には、燃焼の危険性があるからである。
【００２７】
脱着ガスを処理する直接燃焼装置は、可燃性ガスを直接火炎に接触させ、６５０〜８５０℃の高温雰囲気に所定時間滞留させて酸化分解させるものであり、その滞留室内に蓄熱体を導入する必要がある。この蓄熱体により、燃焼温度がより下流側でも高温下に保たれると共に、蓄熱体の設置により処理ガスをミキシングする効果があり、良好な温度分布と均一な流動による均一反応を行なわせることができるからである。これにより濃度変動した脱着ガスでも安定した酸化分解処理が可能となる。
【００２８】
直接燃焼装置の燃焼によって生じた排ガスを脱着用空気と熱交換することにより脱着用空気を加熱する熱交換器が備えられていることも好ましいい。熱回収することで使用エネルギーを大幅に削減できるからである。
【００２９】
直接燃焼装置の脱着ガス燃焼温度は、特に限定される物ではないが６５０〜８５０℃程度が好ましい。より最適な燃焼温度は、７００〜８００℃である。これは燃焼温度が６５０℃未満になると酸化分解が充分にできず、分解性能が低下し、８５０℃を超えると直接燃焼装置の炉の耐久性が低下することや、加熱に必要な使用エネルギーが増大して経済的でなくなるからである。
【００３０】
直接燃焼装置の脱着ガス滞留時間は、特に限定されるものではないが、０．５〜１．７秒であることが好ましい。滞留時間が０．５秒未満であると酸化分解が充分にできず、分解性能が低下し、１．７秒を超えると直接燃焼装置のサイズが大きくなってしまい経済的でなくなるからである。
【００３１】
直接燃焼装置の滞留室に設置される蓄熱体は、特に限定される物ではないが、できるだけ圧損が低く、熱伝導率の良好な物を選択すればよく、セラミックまたは金属のサドル型やハニカムの蓄熱体であることが好ましい。
【実施例】
【００３２】
以下の実施例に基づいて本発明の有機溶剤含有ガス処理システムについて説明する。
図８に示す有機溶剤含有ガス処理システムにて、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）を２００ｐｐｍの濃度で含有したガスを、４００ｍ３／ｍｉｎの風量で吸着材として疎水性ゼオライトを使用したシリンダー式濃縮装置６０により、吸着処理して１８０℃の加熱空気で脱着して濃縮し、２０ｍ３／ｍｉｎの風量にて平均４０００ｐｐｍ、濃度変動が１０００〜７０００ｐｐｍの平均温度６５℃の濃縮ガスを得た。
【００３３】
次に、シリンダー式濃縮装置の脱着ガス出口ライン６３より直接燃焼装置６１へ濃縮ガスを導入した。この直接燃焼装置の燃焼室にセラミック蓄熱体を１０ｋｇ設置した。この蓄熱材の設置した場合と無い場合の燃焼温度の振れと除去率、および発生ＣＯ濃度を比較した。
【００３４】
特にＣＯ濃度については、直接燃焼装置の制御温度を７７０〜８００℃まで変化させてデータを得た。蓄熱体を設置することで、燃焼出口温度は平均７７０℃で、温度振れが７５０〜７９０℃であったものを、平均７７０℃で、濃度振れが７６５〜７７５℃と抑制でき、その結果、除去率が９９．２％から９９．９％まで向上し、直接燃焼装置は安定した状態で酸化分解処理することが可能となった。また、ＣＯ濃度についても図９に示すように蓄熱体を導入することで不完全燃焼が抑制でき、発生ＣＯ濃度を低減できるという効果を得た。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
工場や事業所から排出される揮発性有機溶剤を含む有機溶剤含有ガス中の有機溶剤を、活性炭やゼオライト等の吸着材を用いて吸着濃縮処理し、濃縮された有機溶剤含有ガス（脱着ガス）を直接燃焼装置で酸化分解処理する有機溶剤含有ガス処理システムにおいて、脱着ガスが濃度変動を起こしても、後処理装置の直接燃焼装置の滞留室にセラミック等の蓄熱体を設置することで、脱着ガスの濃度変動に対しても問題なく、安定して酸化分解処理できる有機溶剤含有ガス処理システムを提供でき、産業界に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】直接燃焼装置と蓄熱体の設置に関する説明図である。
【図２】シリンダー式濃縮装置の構成を示したものである。
【図３】一般的な吸着濃縮装置を示した説明図である
【図４】一般的な吸着濃縮システムを示した説明図である。
【図５】脱着ガスの濃度振れの一例を示したものである。
【図６】吸着濃縮装置の原理を示したものである。
【図７】ディスク型濃縮装置の構成を示したものである。
【図８】実施例に示す有機溶剤含有ガス処理システムの説明図である。
【図９】実施例のＣＯ濃度の低減効果を示したものである。
【符号の説明】
【００３７】
１    吸着濃縮装置
１ａ  吸着部
１ｂ  脱着部
２    中心軸
３    ケース
４    吸着材
５    有機溶剤含有ガス供給管
６    浄化空気送出管
７    脱着用空気供給管
１０  ディスク式濃縮装置
１１  円柱状吸着体
１２  回転軸
１３  ダクト
１４  ダクト
２０  シリンダー式濃縮装置
２１  円筒状吸着体
２２  脱着用空気供給管
２３  脱着出口部  
６０  吸着濃縮装置
６１  直接燃焼装置
６２  吸着体
６３  脱着ガス出口ライン
７０  直接燃焼装置
７１  蓄熱体
７２  滞留室
７３  バーナー
７４  脱着ガス
７５  処理ガス
７６  熱交換器
７７  混合機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図５】
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