(57)【要約】【課題】水溶性ＶＯＣを含む排ガスや液相の水溶性有機化合物含有流体の脱水用吸着剤及びこの吸着剤を用いた水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置を提供すること。【解決手段】本発明の水溶性有機化合物含有流体の脱水用吸着剤は、有効細孔径３Å以下の合成ゼオライトを含むハニカム状吸着剤からなることを特徴とする。このハニカム状吸着剤を使用すると、２０℃〜６０℃の空気又は窒素ガスで吸着された水分を脱着させることができ、水分脱着のために必要なエネルギーを従来例のものよりも大幅に減少させることができるようになる。また、本発明は、水溶性ＶＯＣを含む排ガスや液相の水溶性有機化合物含有流体の脱水に適用することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有効細孔径３Å以下の合成ゼオライトを含むハニカム状吸着剤からなることを特徴とする水溶性有機化合物含有流体の脱水用吸着剤。
【請求項２】
有効細孔径３Å以下の合成ゼオライトを含むハニカム状吸着剤が回転するローター内に配置された吸着部と、前記吸着部に水溶性有機化合物含有流体を供給するための導入配管と、前記吸着部にパージガスを供給するパージガス供給配管と、前記吸着部で脱水処理された水溶性有機化合物含有流体を導出する導出配管と、前記吸着部から脱着された水分を回収するための水分回収配管と、を備え、前記吸着部が一回転する間に、吸着工程及び脱着工程が順次行われることを特徴とする水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置。
【請求項３】
前記パージガスは、２０℃〜６０℃の空気又は窒素ガスからなることを特徴とする請求項２に記載の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置。
【請求項４】
前記水溶性有機化合物含有流体は、水溶性揮発性炭化水素含有排ガスであることを特徴とする請求項２又は３に記載の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置。
【請求項５】
前記水溶性有機化合物含有流体は、液相であることを特徴とする請求項２又は３に記載の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置。
【請求項６】
有効細孔径３Å以下の合成ゼオライトを含むハニカム状吸着剤が塔状体内部に配置された吸着部と、前記吸着部の下部に形成された前記吸着部に水溶性有機化合物含有流体を供給するための導入配管及び前記吸着部から脱着された水分を回収するための水分回収配管と、前記吸着部の上部に形成された前記吸着部で脱水処理された水溶性有機化合物含有流体を導出する導出配管及び前記吸着部にパージガスを供給するパージガス供給配管と、前記吸着塔から脱着された水分を回収するための水分回収配管と、前記導入配管、前記パージガス供給配管、前記導出配管及び前記水分回収配管のそれぞれと前記吸着部との間に配置された切替弁とを備え、前記切替弁を切り替えることによって吸着工程及び脱着工程が順次行われることを特徴とする水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置。
【請求項７】
前記吸着部は複数形成され、前記導入配管、前記水分回収配管、前記導出配管及び前記パージガス供給配管はそれぞれの吸着部の吸着工程及び脱着工程に応じて所定の時間間隔で前記複数の吸着部に接続されるようになされていることを特徴とする請求項６に記載の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置。
【請求項８】
前記切替弁は一つのロータリー式切替弁であり、前記ロータリー式切替弁を作動させることによって前記吸着工程及び前記脱着工程が順次行われることを特徴とする請求項６又は７に記載の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置。
【請求項９】
前記パージガスは、２０℃〜６０℃の空気又は窒素ガスからなることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置。
【請求項１０】
前記水溶性有機化合物含有流体は、水溶性揮発性炭化水素含有排ガスであることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置。
【請求項１１】
前記水溶性有機化合物含有流体は、液相であることを特徴とする請求項請求項６〜９のいずれかに記載の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水溶性の有機化合物含有流体の脱水用吸着剤及びこの吸着剤を用いた水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置に関し、特に、大気中に放散される極く希薄な水溶性の揮発性有機化合物（以下、「ＶＯＣ」という。）を含む大量の排ガス中のＶＯＣを回収する装置の前処理や液相吸着法を用いて有機化合物中の水分を除去する際の脱水処理等に最適な、水溶性有機化合物含有流体の脱水用吸着剤及びこの吸着剤を用いた水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置に関する。
【０００２】
なお、「揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Volatile Organic Compounds）」とは、広義には「常温常圧で大気中に容易に揮発する有機化学物質の総称」を意味するが、大気汚染防止法や関連政令等においては、広義の揮発性有機化合物のうち「浮遊粒子状物質及びオキシダントの生成の原因とならない物質を除く」と定められている。本願発明においては、「揮発性有機化合物」ないし「ＶＯＣ」という用語は前者の「常温常圧で大気中に容易に揮発する有機化学物質の総称」の意として用いられている。
【０００３】
従来、地球温暖化防止及び公害防止上の観点から、希薄なＶＯＣを含む排ガスからＶＯＣを回収して再利用すると共に、排ガスを浄化することが求められている。このような希薄なＶＯＣ含む多量の排ガスからＶＯＣを回収する方法としては、下記特許文献１に開示されているように、ハニカム状のメソポア活性炭を使用する方法を前段濃縮に適用し、後段は濃縮されたＶＯＣをＰＳＡ(Pressure Swing Adsorption)法等の公知の技術で回収する方法を採用し得る。この希薄なＶＯＣを含む排ガスからＶＯＣを回収する方法は、前段濃縮、後段回収という方法であって、数百ないし数千ｐｐｍの希薄なＶＯＣを含み、かつ、毎時一万ｍ３を越す大量の排ガスを処理することができるという優れた効果を奏するものである。
【０００４】
しかしながら、排ガス中のＶＯＣに水溶性ＶＯＣが含まれている場合、水溶性ＶＯＣを含む排ガス中には高濃度に水分が含まれているため、水分の存在が問題となる。すなわち、予め脱湿しないと吸着された水溶性ＶＯＣと共に水分も吸着されてしまうために、純度が高い水溶性ＶＯＣを回収することができなくなる。このような場合は、純度の高いＶＯＣを得るためには更なる処理が必要とされる。そのため、水溶性ＶＯＣを含む排ガスを予め吸着剤を用いて脱湿してからＶＯＣを回収することが行われている。
【０００５】
また、アルコール類、ケトン類といった水溶性有機化合物は、微量の水分を吸収したり、エチルアルコールのように水と共沸混合物となることから、高純度の有機化合物を得るためには、その精製工程において高度な水分除去が要求される。有機化合物の脱水処理方法としては、従来、共沸蒸留法や固体吸着剤を用いた吸着法等が用いられてきた。例えば下記特許文献２には、有機化合物を蒸気として水分を吸着剤に吸着させる吸着工程と、減圧した状態で吸着剤の水分を脱着するという減圧スイング吸着法を採用して、エネルギー効率よく、経済的、高度に脱水した有機化合物を得ることができる有機化合物の脱水方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０３８２０１号公報
【特許文献２】特開２０００−３３４２５７号公報
【特許文献３】特開平０６−０４８７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、吸着剤に吸着された水分を脱着して吸着剤を再生するためには吸着剤を高温に加熱することが必要である。例えば、上記特許文献３には、吸着剤として有効細孔径３Åの３Ａ型ゼオライトを用いた場合、水分吸着操作を終えた吸着剤を再生するには２００℃〜３００℃に加熱することが必要であることが示されている。また、上記特許文献２に記載されている発明においては、吸着剤から水分を脱着させる際に吸着熱による熱エネルギーを用いているものの、脱着させるために高温が必要であることに変わりはないし、液相の有機化合物を脱水処理するためには、予め液相の有機化合物に熱エネルギーを加えて蒸気とする必要がある。
【０００８】
このように、水分吸着剤の再生や液相の有機化合物中の水分の吸着に高温が必要であると、エネルギー消費が大きくなって、昨今の省エネルギー化の要望に応えることができなくなる。そのため、吸着剤を用いて脱水処理する際には、常温ないし僅かに加温した条件下で水分を吸着すると共に脱着できる吸着剤の開発が要望されている。
【０００９】
発明者等は、従来から水分吸着剤として知られている３Ａ型ゼオライトの水分吸着状態及び脱着状態について種々実験を重ねた結果、水分吸着剤である３Ａ型ゼオライトをハニカム状とし、水溶性ＶＯＣを含む排ガス中の水分の吸着剤や液相の水溶性有機化合物中の水分吸着剤として用いると、水溶性ＶＯＣや液相の水溶性有機化合物を見かけ上吸着せずに水分の大部分を吸着して脱水することができ、しかも水分の脱着を２０℃程度の常温から６０℃程度に加熱されたパージガスを使用することによって急速に脱着することができることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
【００１０】
すなわち、本発明は、水溶性有機化合物含有流体の脱水処理に最適な、水分を脱着する際に高温を必要としない吸着剤、及びこの吸着剤を用いた水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の水溶性有機化合物含有流体の脱水用吸着剤は、有効細孔径３Å以下の合成ゼオライトを含むハニカム状吸着剤からなることを特徴とする。
【００１２】
水溶性有機化合物含有流体の脱水用吸着剤として有効細孔径３Å以下の合成ゼオライトを含むハニカム状吸着剤を用いると、ＶＯＣや液相のアルコールなどの有機化合物を見かけ上吸着せずに水分の大部分を吸着して脱湿することができ、しかも水分の脱着を２０℃程度の常温から６０℃程度に加熱されたパージガスを使用することによって急速に脱着することができるようになる。しかも、脱水用吸着剤がハニカム状となっているので、多量の水溶性有機化合物含有流体を処理することができるようになる。
【００１３】
なお、本発明で使用する合成ゼオライトとしては、有効細孔径３Å以下の合成ゼオライトであればよく、モレキュラーシーブ３Ａ（商品名）、ゼオラム３Ａ（商品名）等の有効細孔径３Å以下の市販の合成ゼオライトを使用し得る。なお、本発明の水溶性有機化合物含有流体の脱水用吸着剤は、ハニカム状であることが必要である。有効細孔径３Å以下の合成ゼオライトをハニカム状とすることによって粒状の有効細孔径３Å以下の合成ゼオライトとは異なる吸着特性を有するようになり、本発明の効果が良好に奏されるようになる。
【００１４】
更に、上記目的を達成するため、本発明の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置は、有効細孔径３Å以下の合成ゼオライトを含むハニカム状吸着剤が回転するローター内に配置された吸着部と、前記吸着部に水溶性有機化合物含有流体を供給するための導入配管と、前記吸着部にパージガスを供給するパージガス供給配管と、前記吸着部で脱水処理された水溶性有機化合物含有流体を導出する導出配管と、前記吸着部から脱着された水分を回収するための水分回収配管と、を備え、前記吸着部が一回転する間に、吸着工程及び脱着工程が順次行われることを特徴とする。
【００１５】
本発明の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置によれば、いわゆるハニカムローター式の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置が得られる。すなわち、水溶性有機化合物含有流体をこのローターを通して水分だけを吸着させ、このローターの回転により水分を吸着した吸着部を脱着部に移行させてパージガスによって吸着された水分を脱着させ、再生された吸着部を最初の位置で再度水溶性有機化合物含有流体の脱水処理に供することができる。
【００１６】
また、本発明の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置においては、前記パージガスは、２０℃〜６０℃の空気又は窒素ガスからなるものとすることができる。
【００１７】
本発明で用いた有効細孔径３Å以下の合成ゼオライトを含むハニカム状吸着剤は、水分の脱着効率がよいので、パージガスとして従来例の場合よりも低温である２０℃〜６０℃の空気又は窒素ガスで吸着された水分を脱着させることができ、水分脱着のために必要なエネルギーを従来例のものよりも大幅に減少させることができるようになる。なお、脱着に必要な時間を短縮するには温度が高い方が良いが、６０℃を超えてもあまり脱着効果の向上は認められないので、上限としては６０℃が望ましい。温度が２０℃未満であると水分の脱着効率が大きく低下するので好ましくない。
【００１８】
また、本発明の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置は、前記水溶性有機化合物含有流体として水溶性ＶＯＣ含有排ガスないし液相のものに対して適用することができる。
【００１９】
更に、上記目的を達成するため、本発明の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置は、有効細孔径３Å以下の合成ゼオライトを含むハニカム状吸着剤が塔状体内部に配置された吸着部と、前記吸着部の下部に形成された前記吸着部に水溶性有機化合物含有流体を供給するための導入配管及び前記吸着部から脱着された水分を回収するための水分回収配管と、前記吸着部の上部に形成された前記吸着部で脱水処理された水溶性有機化合物含有流体を導出する導出配管及び前記吸着部にパージガスを供給するパージガス供給配管と、前記吸着塔から脱着された水分を回収するための水分回収配管と、前記導入配管、前記パージガス供給配管、前記導出配管及び前記水分回収配管のそれぞれと前記吸着部との間に配置された切替弁とを備え、前記切替弁を切り替えることによって吸着工程及び脱着工程が順次行われることを特徴とする。
【００２０】
本発明の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置によればいわゆる塔式の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置が得られ、係る塔式の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置においても、上述のハニカムローター式の場合と同様に、良好な水分吸着特性及び水分脱着特性を奏することができる。
【００２１】
また、本発明の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置においては、前記吸着部は複数形成され、前記導入配管、前記水分回収配管、前記導出配管及び前記パージガス供給配管はそれぞれの吸着部の吸着工程及び脱着工程に応じて所定の時間間隔で前記複数の吸着部に接続されるようになされていることを特徴とすることが好ましい。
【００２２】
本発明の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置によれば、いわゆるＰＳＡ方式の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置が得られ、複数の吸着部を用いてそれぞれ吸着工程及び脱着工程を互いに切り替えて吸着及び脱着を繰り返すことができるので、多量の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理を効率よく行うことができるようになる。
【００２３】
また、本発明の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置においては、前記切替弁は一つのロータリー式切替弁であり、前記ロータリー式切替弁を作動させることによって前記吸着工程及び前記脱着工程が順次行われるものとすることが好ましい。
【００２４】
本発明の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置によれば、複数個の切替弁が一つのロータリー式切替弁に集約されているので、切り替え操作が簡単となり、故障も少なくなる。
【００２５】
また、本発明の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置においては、前記パージガスは、２０℃〜６０℃の空気又は窒素ガスからなることが好ましい。
【００２６】
本発明の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置によれば、塔式の脱水処理装置においても、上述のハニカムローター式の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置の場合と同様に、水分脱着のために必要なエネルギーを従来例のものよりも大幅に減少させることができるようになり、また、少なくとも２０℃〜６０℃の範囲であれば実用上十分な効果を奏する。
【００２７】
この場合においても、本発明の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理装置は、前記水溶性有機化合物含有流体として水溶性ＶＯＣ含有排ガスないし液相のものに対して適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】吸着剤の特性を測定するための実験装置の概略図である。
【図２】粒状吸着剤へ酢酸エチルを吸着させた結果を示す図である。
【図３】粒状吸着剤へメタノール蒸気を吸着させた結果を示す図である。
【図４】ハニカム状吸着剤へメタノール蒸気を吸着させた結果を示す図である。
【図５】水の吸着量と飽和到達後乾燥Ｎ２ガスによる脱着量を測定した結果示す図である。
【図６】メタノールの吸着量と飽和到達後乾燥Ｎ２ガスによる脱着量を測定した結果示す図である。
【図７】減圧時による脱着率曲線を示す図である。
【図８】４０℃に加温した空気での脱着状態を示す図である。
【図９】Ｎ２ガスと空気との脱着現象を示す図である。
【図１０】４０℃のＮ２ガスにおける流量の影響を示す図である。
【図１１】脱着開始の１０分と２０分の脱着率からガス流速との関係を調べた結果を示す図である。
【図１２】図１１の結果が得られた際の吸着剤の温度変化を示す図である。
【図１３】脱着ガスの温度の影響を示す図である。
【図１４】５分後、１０分後、２０分後の脱着率と温度との関係を示す図である。
【図１５】流通法によって測定したゼオラム３Ａハニカム吸着剤の水の吸着等温線を示す図である。
【図１６】図１６Ａは回転ローター式に適用した実施形態の装置の概略図であり、図１６Ｂは単一塔式に適用した実施形態の装置の概略図であり、図１６Ｃは複塔式に適用した実施形態の装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための形態について各種実験例及び図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、図面は、各種吸着剤の特性を調べるための実験装置を例示すものであって、本発明をこの実実験装置に特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。
【００３０】
先ず、各種実験に使用した実験装置の概略を図１を用いて説明する。この実験装置１０は、コンプレッサー１１、ガス混合器１２、水蒸気発生器１３、ＶＯＣ発生器１４、ＶＯＣ及び水分混合器１５、吸着塔１６、窒素ガスボンベ１７、湿度計１８、ＶＯＣ測定用の炭化水素（ＨＣ）濃度計１９及びガスクロマトグラフ装置（ＧＣ）２０を備えている。なお、水蒸気発生器１３、ＶＯＣ発生器１４、ＶＯＣ及び水分混合器１５からの出口配管にはそれぞれ流量計Ｆが接続されている。
【００３１】
そして、それぞれの流路に接続されている各種弁を切り替えることにより吸着塔１６に供給されるガスの成分を適宜変更することができるようになっている。なお、使用した吸着塔１６は直径３．１８ｃｍ、高さ１５ｃｍのガラス管で、吸着剤には合成ゼオライト３Ａを球状及びハニカムに成型したものを用いた。キャリヤーガスには、通常の空気と窒素ガスを用いた。湿度計１８としてはＳＡＴＯ  ＳＫ−１１０ＴＲＨを、ＶＯＣ測定用の炭化水素（ＨＣ）濃度計１９としてはジーセルビス（株）製のＧＯＭ−３Ａ及びＧＬＣ２０としてはＰＥＧ−１５００をカラムものを用いた。
【００３２】
なお、測定条件の詳細は以下のとおりである。
吸着剤    ：（ｉ）東ソー（株）  ゼオラムＡ−３  球状（Ｓｉｚｅ：４−８ｍｅｓｈ）
（ii）ユニックス（株）  ゼオライト３Ａハニカム（白）
ガス流量  ：１Ｌ／ｍｉｎ（球状）、２．３Ｌ／ｍｉｎ（ハニカム型）
空塔速度  ：２〜１０ｃｍ／ｓ
吸着剤充填高さ：２ｃｍ（球状）、４．９ｃｍ（ハニカム型）
接触時間  ：１〜０．５１ｓ
ＶＯＣ    ：酢酸エチル、メチルアルコール
ＶＯＣ濃度：２，０００〜１０，０００ｐｐｍ
湿  度    ：相対湿度０〜９３％
キャリヤーガス温度：室温〜６０℃
減  圧    ：３５〜６５ｍｍＨｇ
（なお、ゼオラムＡ−３もゼオライト３Ａも同一の材料から形成されているので、以下においては両者共に「ゼオラム３Ａ」と称する。）
【００３３】
［測定結果の説明］
（１） 粒状吸着剤への酢酸エチル、メタノール、水の吸着
図２に相対湿度（ＲＨ）７１．８％の空気に酢酸エチル蒸気を混合し、５，０００ｐｐｍの濃度に調製したガスを吸着させた結果を示す。吸着後の吸着量を重量法で測定した結果、０．２０９９ｇ／ｇであった。ゼオラム３Ａへの水だけの吸着量は０．２１７７ｇ／ｇであることと、酢酸エチルの分子径が約４．２Å、水の分子径が２．６５Åであり、ゼオラム３Ａの細孔径が３Åであることから、ゼオラム３Ａには酢酸エチルは吸着されず水だけが吸着されることを確認した。
【００３４】
次に、図３に粒状吸着剤へメタノール蒸気を混合し手吸着させた場合の結果を示す。メタノールの分子径は３．８Åとされているが、この結果においては吸着塔流入直後からメタノールが吸着されている現象を示した。そして、水の吸着と共に吸着塔出口のメタノール濃度はＣ／Ｃ０＝１．０以上となり濃縮されて脱着したような現象を示した。その後、水が飽和吸着されるとメタノールは吸着されなくなり、入り口濃度と出口農が等しくなった。つまり、メタノールは吸着剤内を単に通過しているような現象が現れた。この吸着曲線によるメタノール吸着量とメタノール脱着量はほぼ等しいことと吸着後の吸着量が０．２１９９ｇ／ｇで水の吸着量に等しいことなどから、メタノールと水とは交換吸着が行われたものと考えられる。
【００３５】
（２）ハニカム型吸着剤へのメタノールの吸着
ゼオラム３Ａをハニカム型に成型した吸着剤にメタノール蒸気を吸着させた結果を図４に示す。この結果、ゼオラム３Ａ粒子ではメタノールは吸着されなかったが、ゼオラム３Ａをハニカム型に成型した吸着剤においては０．０６２８ｇ／ｇ吸着された。
【００３６】
（３）ハニカム型吸着剤への水、メタノールの吸着
キャリヤーガスとしてＮ２ガスを用いてＲＨ８７．６％に湿潤したガスの吸着量と飽和到達後乾燥Ｎ２ガスによる脱着量を測定した結果を図５に示す。図中には吸着剤の温度変化も示した。この結果、ハニカム型吸着剤への水分の吸着量は０．１１２５ｇ／ｇで、粒状吸着剤の約５０％程度であった。また、Ｎ２ガスを流すだけで脱着は吸着水分量の約６２％の水分が脱着されることがわかった。しかし、Ｎ２の分子径は３．０Åであることからゼオラム３Ａの細孔に入るかどうか疑問である。
【００３７】
次に、メタノールを混合した場合の結果を図６に示す。メタノールの吸着は認められなかった。これは同じゼオラム３Ａを用いているにも係わらず図４の結果と異なっている。この原因については追究する必要性はあるが、希薄メタノール含有排ガスの処理においては好都合であると考えられる。
【００３８】
（４）脱着再生について
（４−１）減圧脱着
図７に減圧時による脱着率曲線を示す。この結果、４０ｍｍＨｇ前後の減圧で９０分間脱着することで約８２％脱着でき、２０分前後でも約５５％の脱着が行えることがわかる。
【００３９】
（４−２）温風脱着
図８に４０℃に加温した空気での脱着状態を示す。図中に吸着剤温度と出口ガスの湿度の変化を示した。この結果、脱着開始から３０分間までは温度の低下現象が見られることから脱着は３０分間までは急激に行われているものと考えられる。次に、図９に脱着ガスとして用いたＮ２ガスと空気との脱着現象を示す。この結果、脱着率においてはＮ２ガスの方が脱着率が良好であることがわかった、以後Ｎ２ガスによって流量、ガスの温度などの影響を調べた。
【００４０】
図１０に４０℃のＮ２ガスにおける流量の影響を示す。この結果、流速が速くなるほど脱着効率は良くなる。脱着開始の１０分と２０分の脱着率からガス流速との関係を調べた結果を図１１に示すような関係が得られた。この結果、ガス流速と脱着率はほぼ直線関係が成立することが認められ、空塔速度１０ｃｍ／ｓの場合、２０分間で約６０％脱着することが明らかとなった。
【００４１】
また、この時の吸着剤の温度変化を図１２に示す。この結果、流速が速い場合には温度変化の結果から約３０分間で脱着が終了することと、脱着熱の影響で吸着剤の温度の上昇が抑制され、逆に温度低下が認められた。そして、温風による吸着剤の温度上昇は６０分後から始まることが明らかとなった。また、脱着サイクル時間を短くするには脱着ガス流速を速くすることが必要である。
【００４２】
次に脱着ガスの温度の影響を図１３に示す。この結果、６０℃で約８０％の脱着が可能であることがわかる。また、５分後、１０分後、２０分後の脱着率と温度との関係を図１４に示す。この結果からは６０℃以上の高い温度での著しい効果は現れないと推測できる。
【００４３】
以上の温風による脱着現象の測定結果から、温風の温度は６０℃程度で脱着時間２０分間行えばその脱着率は約７０％前後となり、吸着剤の温度上昇も脱着熱で抑制され、新たに吸着剤の冷却工程を設定する必要はないと考えられる。
【００４４】
（５）ゼオラム３Ａハニカム吸着剤の水の吸着等温線
流通法によって測定したゼオラム３Ａハニカム吸着剤の水の吸着等温線を図１５に示す。この結果、ヘンリー型に近い吸着等温線が得られ、次式で整理できた。
ｑ＝  １．３３×１０−３ＲＨ
ｑ：吸着量  ［ｇ／ｇ］
ＲＨ：相対湿度  ［％］
【００４５】
以上述べたとおり、ゼオラム３Ａの粒状吸着剤とそれを成型したゼオラム３Ａハニカム型吸着剤に対する水溶性ＶＯＣである酢酸エチル、メタノールと水の吸・脱着特性を測定した結果を要約すると次のとおりとなる。すなわち、ゼオラム３Ａをハニカム型に成型することによって粒状のゼオラム３Ａとは異なる吸着特性を持つことがわかった。この原因としては成型時のバインダーが影響しているものと考えられるが、ハニカム型吸着剤で水分を吸着し、その脱着再生は６０℃程度の温風ガスを空塔速度１０ｃｍ／ｓ以上の流速で流すことによって、吸着水分量の約７０％が脱着されることが明らかとなった。また、ゼオラム３Ａハニカム型吸着剤の水の吸着等温線はヘンリー型に近い平衡式で整理できた。
【００４６】
以上、本発明の有効細孔径３Å以下の合成ゼオライトを含むハニカム状吸着剤を用いると気体状の水溶性有機化合物含有流体を脱水した後、室温〜６０℃という従来よりも低い温度のパージガスによって吸着された水分を脱着できることを示した。このような有効細孔径３Å以下の合成ゼオライトを含むハニカム状吸着剤は、周知の回転するローター内に配置した回転ローター型吸着装置や吸着塔内に配置した定置型吸着装置に適用することが可能である。なお、回転ローター型吸着装置や定置型吸着装置の構成自体は周知であるので、それらの装置の概略構成を図１６を用いて説明する。なお、図１６Ａは回転ローター型に適用した実施形態の装置の概略図であり、図１６Ｂは定置型の単塔式に適用した実施形態の装置の概略図であり、図１６Ｃは定置型の複塔式に適用した実施形態の装置の概略図である。
【００４７】
回転ローター型吸着装置３０は、図１６Ａに示すように回転ローター３１内に本発明の有効細孔径３Å以下の合成ゼオライトを含むハニカム状吸着剤３２が配置され、この回転ローター３１の所定位置に水溶性有機化合物含有流体を供給するための導入配管３３と吸着剤３２で脱水処理された水溶性有機化合物含有流体を導出する導出配管３４とが互いに対向するように配置され、この回転ローター３１の別の位置にパージガスを供給するパージガス供給配管３５と脱着された水分を回収するための水分回収配管３６とが対向配置されている。
【００４８】
この回転ロータ型吸着装置３０によれば、所定位置において導入配管３３より回転ローター３１内に供給された気体状の水溶性有機化合物含有流体は、有効細孔径３Å以下の合成ゼオライトを含むハニカム状吸着剤３２に水分が吸着されて脱水され、脱水された水溶性有機化合物含有流体は導出配管３４より取り出される。その後回転ローター３１が回転を続けることにより、別の位置でパージガス供給配管３５より供給された室温〜６０℃の空気又は窒素ガスからなるパージガスによって吸着されていた水分が脱着され、脱着された水分はパージガスと共に水分回収配管３６から回収される。このように、水分が脱着されたハニカム状吸着剤３２は、回転ローター３１が回転を続けることにより所定位置にまで移動するので、再度水分の吸着操作が行われる。そのため、この回転ロータ型吸着装置３０によれば、連続的に気体状の水溶性有機化合物含有流体からの水分の吸着操作と、吸着剤に吸着された水分の脱着操作が行われる。
【００４９】
また、単塔式の定置型吸着装置４０は、図１６Ｂに示すように、塔型の吸着塔４１に本発明の有効細孔径３Å以下の合成ゼオライトを含むハニカム状吸着剤４２が配置され、吸着塔４１の下部に気体状の水溶性有機化合物含有流体を供給するための導入配管４３及びハニカム状吸着剤４２から脱着された水分を回収するための水分回収配管４４が配置され、吸着塔４１の上部には脱水処理された水溶性有機化合物含有流体を導出する導出配管４５及びパージガス供給配管４６が配置されている。そして、これらの導入配管４３、水分回収配管４４、導出配管４５及びパージガス供給配管４６のそれぞれには、吸着塔４１との間にそれぞれ切替弁４７ａ〜４７ｄが設けられている。
【００５０】
吸着工程では、切替弁４７ｂ及び４７ｄを閉じることによって水分回収配管４４及びパージガス供給配管４６を吸着塔４１から遮断し、切替弁４７ａ及び４７ｃを開くことによって導入配管４３及び導出配管４５を吸着塔４１と接続することにより気体状の水溶性有機化合物含有流体が導入配管４３を経て吸着塔４１内に導入され、吸着塔４１内で有効細孔径３Å以下の合成ゼオライトを含むハニカム状吸着剤４２に水分が吸着されて脱水され、脱水された水溶性有機化合物含有流体は導出配管４５より取り出される。
【００５１】
所定量の気体状の水溶性有機化合物含有流体が処理された後、脱着工程に移行する。脱着工程では、切替弁４７ｂ及び４７ｄを開くことによって水分回収配管４４及びパージガス供給配管４６を吸着塔４１と接続し、切替弁４７ａ及び４７ｃを閉じることによって導入配管４３及び導出配管４５を吸着塔４１から遮断し、パージガス供給配管４６より供給された室温〜６０℃の空気又は窒素ガスからなるパージガスによってハニカム吸着剤４２い吸着されていた水分が脱着され、脱着された水分はパージガスと共に水分回収配管４４から回収される。このように、この単塔式の定置型吸着装置４０では、切替弁４７ａ〜４７ｄを切り替えることによって、吸着工程及び脱着工程が順次行われる。なお、切替弁４７ａ〜４７ｄは、導入配管４３、水分回収配管４４、導出配管４５及びパージガス供給配管４６のそれぞれに個別に設けることができるが、これらの切替弁４７ａ〜４７ｄを一つのロータリー式切替弁（図示省略）に集約して、吸着工程及び脱着工程を順次行わせることもできる。
【００５２】
また、図１６Ｃに示したように、吸着塔、導入配管、導出配管パージガス供給配管、及び水分回収配管を備えた定置型吸着装置を複数備えた複塔式の定置型吸着装置５０とすることもできる。なお、図１６ＣにおけるＡ系統及びＢ系統のそれぞれの単塔式定置型吸着装置は、図１６Ｂに示した単塔式の定置型吸着装置４０と実質的に構成の差異はないので、図１６Ｂに示した単塔式の定置型吸着装置４０と同一の構成部分には同一の参照符号に添え字「Ａ」ないし「Ｂ」を付与し、その詳細な説明は省略する。
【００５３】
この複塔式の定置型吸着装置５０では、例えばＡ系統を吸着工程で作動させている際にはＢ系統を脱着工程で作動させるようにし、逆にＡ系統を脱着工程で作動させている際にはＢ系統を吸着工程で作動させるようにし、連続的に気体状の水溶性有機化合物含有流体の脱水処理を行うことができる。この場合の各切替弁４７Ａａ〜４７Ａｄ、４７Ｂａ〜４７Ｂｄの作動関係は、図１６Ｂの場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。この場合においても、各切替弁４７Ａａ〜４７Ａｄ、４７Ｂａ〜４７Ｂｄは、導入配管４３Ａ、４３Ｂ、水分回収配管４４Ａ、４４Ｂ、導出配管４５Ａ、４５Ｂ及びパージガス供給配管４６Ａ、４６Ｂのそれぞれに個別に設けることができるが、これらの切替弁４７Ａａ〜４７Ａｄ、４７Ｂａ〜４７Ｂｄを一つのロータリー式切替弁に集約して、吸着工程及び脱着工程を順次行わせることもできる。
【００５４】
なお、上記実施形態においては、水溶性有機化合物含有流体として気相のものを用いた例を述べた。しかしながら、水溶性有機化合物含有流体がエタノール水溶液等のような液相のものであったとしても、吸着剤としてのゼオラム３Ａに水分が吸着されることは周知である。また、ゼオラム３Ａハニカム型吸着剤に吸着された水分の脱着処理については、上記で述べたとおりであり、従って、本発明が液相の水溶性有機化合物含有流体に対しても適用できることは自明である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…実験装置  １１…コンプレッサー  １２…ガス混合器  １３…水蒸気発生器  １４…ＶＯＣ発生器  １５…ＶＯＣ及び水分混合器  １６…吸着塔  １７…窒素ガスボンベ  １８…湿度計  １９…ＨＣ濃度計  ２０…ガスクロマトグラフ装置  ３０…回転ロータ型吸着装置  ３１…回転ローター  ４０…単塔式の定置型吸着装置  ５０…複塔式の定置型吸着装置  ４１、４１Ａ、４１Ｂ…吸着塔  ３２、４２、４２Ａ、４２Ｂ…ハニカム状吸着剤、３３、４３、４３Ａ、４３Ｂ…導入配管  ３４、４４、４４、４５Ｂ…水分回収配管  ３５、４５、４５Ａ、４５Ｂ…導出配管  ３６、４６、４６Ａ、４６Ｂ…パージガス供給配管  ４７ａ〜４７ｄ、４７Ａａ〜４７Ａｄ、４７Ｂａ〜４７Ｂｄ…切替弁
Ｆ…流量計
【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５】
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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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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