(57)【要約】      （修正有）【課題】揮発性有機化合物（ＶＯＣ）含有排ガスの吸着・回収処理方法において、プロセスのコストを下げ、かつ脱離ガス中のＶＯＣガスが爆発する危険性を低下させた除去・回収方法を提供する。【解決手段】吸着剤を収納した吸着塔１Ａ，１Ｂに排ガスを供給して排ガス中のＶＯＣを吸着させる、ＶＯＣの吸着除去工程と、前記吸着塔にパージガスを供給してＶＯＣの脱離を行う脱離工程と、前記脱離工程において排出される脱離ガス中のＶＯＣを回収する回収工程と、を有するＶＯＣの除去・回収方法において、脱離ガス中のＶＯＣ濃度をＶＯＣ濃度分析計３４により測定し、当該測定値および吸着塔に供給されたパージガス流量に応じて、脱離ガスをそのまま吸着塔に供給し、再度吸着工程と脱離工程を行い、脱離ガス中のＶＯＣ濃度が所定値に達した後に回収工程を行う、ＶＯＣの除去・回収方法。【選択図】図４
2010063989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機化合物を含有する排ガス中から揮発性有機化合物を吸着させるための吸着剤を収納する吸着塔を用い、
前記吸着塔に排ガスを供給して、排ガス中の揮発性有機化合物を前記吸着剤に吸着させることで揮発性有機化合物の除去を行う吸着除去工程と、
前記吸着塔にパージガスを供給して、前記吸着剤に吸着させた揮発性有機化合物の脱離を行う脱離工程と、
前記脱離工程において吸着塔から排出される脱離ガス中の揮発性有機化合物を回収する回収工程と、
を有する揮発性有機化合物の除去・回収方法において、
前記脱離工程において吸着塔から排出される脱離ガス中の揮発性有機化合物濃度を分析計により測定し、当該測定値および吸着塔に供給されたパージガス流量に応じて、回収工程を行うことなく脱離ガスをそのまま吸着塔に供給し、再度吸着工程と脱離工程を行い、また、必要に応じて前記吸着工程と脱離工程とを複数回繰り返し行い、その後、回収工程を行うことを特徴とする、揮発性有機化合物の除去・回収方法。
【請求項２】
脱離ガス中の揮発性有機化合物の爆発濃度範囲を考慮し、分析計により測定された揮発性化合物の濃度に応じて、揮発性有機化合物の濃度が爆発濃度範囲の下限値よりも低くなるようにパージガス流量を調整して脱離工程を行った場合には、回収工程を行わず脱離ガスをそのまま吸着塔に供給し、
一方で、揮発性有機化合物の濃度が爆発濃度範囲の上限値よりも高くなるようにパージガス流量を調整して脱離工程を行った場合には、回収工程を行うことを特徴とする、請求項１に記載の揮発性有機化合物の除去・回収方法。
【請求項３】
前記吸着塔に収納される吸着剤が、吸着塔内に装入及び取り外し可能なカートリッジとして構成され、前記カートリッジ内においては、前記吸着剤により形成された平板状の充填層が、複数平行となるように配置され、充填層の一方の側面側に供給された排ガスが、前記充填層を通過して他方の側面側に抜けるようなガス流れを形成するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の揮発性有機化合物の除去・回収方法。
【請求項４】
吸着剤充填層の層厚が１００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の揮発性有機化合物の除去・回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性有機化合物（以下、単に「ＶＯＣ」とする場合がある。）等の炭化水素を含む排ガスの処理方法に関連し、特に塗料、接着剤、インキ、石油化学製品、ガソリン等を扱う設備から排出される排ガス中に低濃度で含有されるＶＯＣの除去・回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、浮遊性粒子状物質（ＳＰＭ）や光化学オキシダントに係わる大気汚染が問題になっており、その原因物質の１つであるＶＯＣ等の炭化水素の排出抑制が求められている。これらＶＯＣの中には、例えばトルエンのように１００ｐｐｍ以下程度と低濃度であっても悪臭の原因となることから、排出抑制が求められる場合がある。
【０００３】
一般に炭化水素の除去方法としては、燃焼法、膜分離法、吸着法、吸収法等が知られているが、特に低濃度のＶＯＣに対しては燃焼法や吸着法（例えば特許文献１や２）が用いられている。
【特許文献１】特許第３０６８２７２号公報
【特許文献２】特開２００７−８３２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、低濃度のＶＯＣに対して燃焼法を用いた場合、熱量的に自燃しないため大量の助燃剤が必要となり、コスト上非常に問題となる。
【０００５】
一方、燃料の使用による二酸化炭素排出がない手法として、活性炭やゼオライトなどの吸着剤を用いてＶＯＣを排ガスから除去する吸着法は、高効率除去が可能な反面、吸着剤の交換頻度が高く、コスト上問題となる場合がある。また、吸着法においては、吸着剤がＶＯＣで飽和した場合、熱や圧力を用いて脱離操作を行い、脱離したＶＯＣを含有する脱離ガスを冷却してＶＯＣを液化回収する手法も知られているが、回収可能な濃度までにＶＯＣを濃縮することは通常の手法では難しい。特に、低濃度のＶＯＣを対象とする場合は効率の良い回収は困難である。
【０００６】
本願発明は、このような状況に鑑みなされたものであり、ＶＯＣを含有する排ガス、特に、ＶＯＣの含有率が低い排ガスに対し、効率よくＶＯＣを除去・回収することが可能であり、かつ安全な揮発性有機化合物の除去・回収方法を提供することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本願発明は、要すれば、低濃度のＶＯＣガスに対し、脱離ガス中のＶＯＣ濃度を考慮しつつ、吸着工程と脱離工程とを繰り返し行うことにより、徐々にＶＯＣ濃度を高め、ある程度の濃度となった時点で一括して回収を行う方法である。
【０００８】
より具体的には、揮発性有機化合物を含有する排ガス中から揮発性有機化合物を吸着させるための吸着剤を収納する吸着塔を用い、前記吸着塔に排ガスを供給して、排ガス中の揮発性有機化合物を前記吸着剤に吸着させることで揮発性有機化合物の除去を行う吸着除去工程と、前記吸着塔にパージガスを供給して、前記吸着剤に吸着させた揮発性有機化合物の脱離を行う脱離工程と、前記脱離工程において吸着塔から排出される脱離ガス中の揮発性有機化合物を回収する回収工程と、を有する揮発性有機化合物の除去・回収方法において、前記脱離工程において吸着塔から排出される脱離ガス中の揮発性有機化合物濃度を分析計により測定し、当該測定値および吸着塔に供給されたパージガス流量に応じて、回収工程を行うことなく脱離ガスをそのまま吸着塔に供給し、再度吸着工程と脱離工程を行い、また、必要に応じて前記吸着工程と脱離工程とを複数回繰り返し行い、その後、回収工程を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、前記発明においては、脱離ガス中の揮発性有機化合物の爆発濃度範囲を考慮し、分析計により測定された揮発性化合物の濃度に応じて、揮発性有機化合物の濃度が爆発濃度範囲の下限値よりも低くなるようにパージガス流量を調整して脱離工程を行った場合には、回収工程を行わず脱離ガスをそのまま吸着塔に供給し、一方で、揮発性有機化合物の濃度が爆発濃度範囲の上限値よりも高くなるようにパージガス流量を調整して脱離工程を行った場合には、回収工程を行うことが好ましい。
【００１０】
さらに、前記発明においては、前記吸着塔に収納される吸着剤が、吸着塔内に装入及び取り外し可能なカートリッジとして構成され、前記カートリッジ内においては、前記吸着剤により形成された平板状の充填層が、複数平行となるように配置され、充填層の一方の側面側に供給された排ガスが、前記充填層を通過して他方の側面側に抜けるようなガス流れを形成するように構成されていてもよい。
【００１１】
また、前記発明においては、吸着剤充填層の層厚が１００ｍｍ以下であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明によれば、吸着剤が充填された吸着塔を用いたＶＯＣの吸着除去方法において、吸着除去工程・脱離工程に続いて、その都度回収工程を行うのではなく、吸着除去工程と脱離工程とを複数回繰り返すことにより、徐々に脱離ガス中のＶＯＣ濃度を上げた後、一括して回収工程を行うことにより、回収効率を飛躍的に向上することができる。従って、本願発明は、特に低濃度のＶＯＣガスの除去回収に有用である。
【００１３】
また、本願発明は上記工程を行うに際し、脱離ガス中のＶＯＣ濃度を分析計により測定し、当該測定値に応じて脱離工程において供給されるパージガスの流量を制御することにより、常に脱離ガス中の常に脱離ガス中のＶＯＣ濃度を爆発濃度範囲外に保持しつつ運転をすることができる。従って、従来の如く、酸素濃度を下げたり、不活性ガスを用いたりすることなく、安価かつ安全にＶＯＣを除去・回収することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本願発明の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の除去・回収方法について図面を用いて具体的に説明する。
【００１５】
本願発明のＶＯＣの除去・回収方法は、（１）吸着除去工程と（２）脱離工程と（３）回収工程とから構成されている。以下それぞれの工程について説明する。
【００１６】
（１）吸着除去工程
図１は、本願発明の方法における吸着除去工程を説明するための概略図である。なお、この図は一例を示したものに過ぎず、本願発明は、図に示された装置等に限定されない。
【００１７】
図１に示すように、本願発明の方法における吸着除去工程は、ＶＯＣを含有する排ガス中からＶＯＣを吸着させるための吸着剤１１を収納する吸着塔１を用い、ブロワー２１を用いて前記吸着塔１に排ガスを供給して、排ガス中のＶＯＣを前記吸着剤１１に吸着させることでＶＯＣの除去を行う工程である。当該工程により、吸着塔１から排出されるガスはＶＯＣを含まない清浄なガスとなる。
【００１８】
ここで、吸着塔１に排ガスを供給する際の諸条件（排ガスの種類や排ガスの流量など）については、本願発明は特に限定することはなく、従来の技術に基づき適宜設計可能である。
【００１９】
また、吸着塔１の具体的な構成、および当該吸着塔１に充填される吸着剤１１についても特に限定されることはなく適宜設計可能である。吸着塔１および吸着剤１１の好ましい態様については後述する。
【００２０】
（２）脱離工程
図２は、本願発明の方法における脱離工程と回収工程を説明するための概略図である。まず、脱離工程について説明する。なお、前記（１）吸着除去工程と同様、この図は一例を示したものに過ぎず、本願発明は、図に示された装置等に限定されない。
【００２１】
図２に示すように、本願発明における脱離工程は、ブロワー３１を用いて前記（１）吸着除去工程が終了した吸着塔１の一方からパージガスを供給しつつ、前記吸着剤１１からＶＯＣを脱離させ、吸着塔１の他方に設けられた真空ポンプ３２により吸着塔１内の気体（脱離ガス）を吸い出す工程である。当該工程により、吸着塔１に充填されている吸着剤１１をクリーンアップすることができ、その結果、前記（１）吸着除去工程と（２）脱離工程とを繰り返し行うことができる。
【００２２】
ここで、具体的な脱離手段については、本願発明は特に限定することはなく、真空ポンプ３２で減圧しながらパージガスを供給するＰＳＡ方式か、あるいは吸着剤１１を吸着塔１外部から間接加熱し、真空ポンプ３２で減圧しながらパージガスを供給するＰＴＳＡ方式、加熱したパージガスを吸着塔１に供給しながら吸着剤１１を加熱し、真空ポンプ３２で減圧するＰＴＳＡ方式、あるいは吸着剤１１を吸着塔１外部から間接加熱しながらパージガスを供給するＴＳＡ方式、加熱したパージガスを吸着塔１に供給することにより吸着剤１１を加熱するＴＳＡ方式を用いることができる。特に好ましいのは、吸着剤の温度変動が小さいＰＳＡ方式である。また、その他の各種条件等についても、本願発明は特に限定することはなく適宜設計可能である。
【００２３】
（３）回収工程
図２に示すように、本願発明における回収工程は、前記脱離工程を行うことにより排出される脱離ガス中のＶＯＣをコンデンサ等の回収装置３３によって回収を行う工程である。なお、この図も一例を示したものに過ぎず、本願発明は、図に示された装置等に限定されない。
【００２４】
このような３つの工程からなる本願発明の方法においては、第１に、吸着塔１と回収装置３３とを繋ぐ経路中にＶＯＣ濃度分析計３４を設け、脱離ガス中のＶＯＣ濃度を測定し、当該測定値に応じて吸着塔１に供給するパージガス量を制御することを特徴としている。
【００２５】
このように、吸着塔１から排出される脱離ガス中のＶＯＣ濃度に応じて吸着剤１１からＶＯＣを脱離させる際に用いられるパージガスの流量を制御することにより、常に脱離ガス中のＶＯＣ濃度を爆発濃度範囲外に保持しつつ運転をすることができる。従って、従来の如く、パージガス中の酸素濃度を下げたり、パージガスとして不活性ガスを用いたりすることなく、安価かつ安全にＶＯＣを除去・回収することが可能となる。
【００２６】
本願発明における具体的なパージガス流量の制御としては、脱離ガス中のＶＯＣの爆発濃度範囲を考慮し、分析計３４により測定されたＶＯＣの濃度に応じて、ＶＯＣの濃度が爆発濃度範囲の上限値よりも高くなるか、もしくはＶＯＣの濃度が爆発濃度範囲の下限値よりも低くなるようにパージガス流量を増減させることが挙げられる。
【００２７】
図３は、本願発明において行われるパージガス流量の制御を説明するための図である。
【００２８】
例えば、除去・回収の目的物である揮発性有機化合物（ＶＯＣ）がイソプロパノールであるとした場合、その理論的な爆発濃度範囲は２〜１２％であるが、安全を見越して、爆発濃度範囲の下限値の０．５倍以上、および爆発濃度下限値の１．５倍以下を爆発濃度範囲と定めてもよい。このように爆発濃度範囲を定義した場合、前記イソプロパノールの爆発濃度範囲は１〜１８％となる。従って、本願発明の方法においては、脱離ガス中のイソプロパノール濃度を１％より低い濃度となるように、もしくは１８％より高い濃度となるようにパージガス流量を制御することとなる。
【００２９】
このような制御を行う本願発明の方法における第２の特徴は、分析計３４により測定されたイソプロパノール（ＶＯＣ）の濃度、およびこれに基づき制御されるパージガス流量に応じて、常に脱離ガス中からのイソプロパノールの回収工程を行うのではなく、脱離ガスをそのまま吸着塔に再供給し、再度吸着工程と脱離工程とを行い、イソプロパノールが濃縮され、脱離ガス中のイソプロパノール濃度が高くなった時点で、回収工程を行うことにある。
【００３０】
このように、回収工程を非連続的に行うことにより、回収工程を行うために用いる回収装置（コンデンサなど）３３を、連続的に稼働させることがなく効率的である。
【００３１】
具体的には、図３に示すように、脱離ガス中のイソプロパノール濃度が低い場合には、パージガス流量をあえて多くして、爆発濃度範囲の下限より低い範囲で脱離工程を行い、かつ、脱離工程において排出される脱離ガスに対して回収工程を行うことなく、再度吸着除去工程を行うため、吸着塔に供給する。これを必要に応じて数回繰り返した後、脱離ガス中のイソプロパノール濃度が高くなった場合には、パージガス流量をあえて少なくし、爆発濃度の上限よりも高い範囲で脱離工程を行い、かつ、脱離工程において排出される脱離ガスに対して回収工程を行う。
【００３２】
なお、以下の説明においては、ＶＯＣの爆発濃度範囲の上限値よりも高濃度側で脱離することを「濃縮脱離工程」といい、一方でＶＯＣの爆発濃度範囲の下限値よりも低濃度側で脱離することを「希釈脱離工程」という。
【００３３】
このように、本願発明の方法は、脱離ガス中のＶＯＣ濃度をリアルタイムで測定し、かつこれに応じてパージガス流量をリアルタイムで制御することにより、常にＶＯＣの濃度を爆発濃度範囲外としつつ運転が可能であり、かつ、いわゆる「希釈脱離工程」を行った場合には回収工程はせず、脱離ガスを再度吸着塔に戻し、一方で「濃縮脱離工程」を行った場合のみ回収工程を行うので、低濃度のＶＯＣを含む排ガスが除去・回収の対象であってもあっても効率がよい。
【００３４】
以下に、本願発明の方法を利用したＶＯＣ除去・回収装置について説明する。
【００３５】
図４は、吸着塔を２塔用いた装置の概略図である。
【００３６】
図４に示すように当該装置４０は、吸着塔１Ａと１Ｂを有している。そして、運転開始時においては、吸着塔１ＢにＶＯＣ含有ガスを供給して吸着塔１Ｂに充填された吸着剤１１Ｂを用いて吸着除去工程を行う。運転開始時においては、吸着塔１Ａについては放置しておく（この段階については図示せず）。
【００３７】
吸着塔１Ｂにおける吸着除去工程が終了した段階で、図４に示すように、吸着塔１Ｂについては、ＶＯＣ含有ガスの供給を中止し、パージガスを制御しつつ供給することにより希釈脱離工程を行う。ここで、脱離工程を行うことにより生じる脱離ガスは、回収工程に回すことなく、配管３５を用いて再度吸着塔１Ａへ供給する。一方で、吸着塔１Ａについては、吸着除去工程を行う。
【００３８】
そして、吸着塔１Ｂにおいて（希釈）脱離工程が終了し、一方で吸着塔１Ａにおいて吸着除去工程が終了した時点で、これらの吸着塔（１Ａと１Ｂ）を入れ替えて、吸着塔１Ａにおいて希釈脱離工程を行い、ここで、脱離工程を行うことにより生じる脱離ガスは、回収工程に回すことなく、配管３５を用いて再度吸着塔１Ｂへ供給する。一方で、吸着塔１Ｂで再度の吸着除去工程を行う。（この段階についても図示せず）。
【００３９】
上記を複数回繰り返すことにより、吸着除去工程に供給されるガス（排ガス＋脱離ガス）中のＶＯＣの濃度は徐々に高くなる。
【００４０】
そして、濃度分析計３４により測定される脱離ガス中のＶＯＣの濃度が十分に高くなった場合には、図４に示すように、吸着塔（１Ｂ）において、濃縮脱離工程を行い（つまり爆発濃度範囲の上限値よりも高濃度側で脱離を行い）、この場合においては、脱離ガスの流路を三方バルブ３７などにより変更し、吸着塔（１Ａ）に戻すのではなく、コンデンサなどの回収装置３３によってＶＯＣを回収する。
【００４１】
さらにまた、図４に示すように、回収装置３３から排出されるガスについても、配管３６を用いて吸着除去工程を行っている吸着塔（１Ａ）に戻すようにしてもよい。回収装置３３から排出されるガス中のＶＯＣを常に１００％回収することは難しいので、このように循環させることが好ましい。
【００４２】
図５は、吸着塔を３塔用いた装置の概略図である。
【００４３】
図５に示すように、当該装置５０は吸着塔１Ａ、１Ｂおよび１Ｃを有している。そして、運転開始時においては、吸着塔１ＢにＶＯＣガスを供給して吸着除去工程を行う（この段階については図示せず）。ついで、吸着塔１Ｂにおいて吸着除去工程が終了した場合には、当該吸着塔１Ｂにおいて希釈脱離工程を行うと同時に、吸着塔Ｃにおいては吸着除去工程を行う（この段階についても図示せず）。ついで、吸着塔１Ｃにおいて吸着除去工程が終了した場合には、図５に示すように、吸着塔１Ｂにおいては希釈脱離工程を続行しつつ、吸着塔１Ｃにおいても希釈脱離工程を行い、さらに吸着塔１Ａにおいて吸着除去工程を行う。以降、これを順次繰り返す。なお、希釈脱離工程を行っている間は、つねに脱離ガスは配管３５、および３８を用いて吸着塔に戻し、回収工程は行わない。
【００４４】
そして、ある段階において脱離ガス中のＶＯＣの濃度が十分に高くなった場合には、その時点で濃縮脱離工程を行い（図５においては吸着塔１Ｃ）、脱離ガスの流路を三方バルブ３７によって変更し、回収装置３３にて回収工程を行う。
【００４５】
このようにいわゆる３塔式の装置は、基本原理は図４に示す２塔式の装置と同様であるが、脱離に時間がかかる場合には有効である。また、図４の装置と同様、回収装置３３から排出されるガスについても、配管３６を用いて吸着除去工程を行っている吸着塔（１Ａ）に戻すようにしてもよい。
【００４６】
当該装置５０にあっては、希釈脱離工程を行うことが多い。希釈脱離工程においてはパージガス流量が多いため、その分だけ脱離ガスの流量も多くなる。従ってこれをそのまま吸着除去工程が行われている吸着塔へ導入すると、当該吸着塔を流れるガスの流速が上がってしまい吸着効率が低下してしまう可能性があるため、吸着除去工程における全ガス量について留意が必要である。
【００４７】
最後に、本願発明の方法に用いられる吸着塔１およびこれに充填される吸着剤１１について説明する。
【００４８】
前述の通り、本願発明の方法においては吸着塔１については特に限定することはなく、また吸着剤１１の充填方法についても適宜設計可能である。従って、従来公知の吸着塔１に吸着剤１１をそのまま充填して用いてもよい。しかしながら、ＶＯＣの吸着効率や充填剤の交換やメンテナンス等を考慮すると、吸着剤１１をカートリッジに充填し、当該カートリッジを吸着塔に設置することが好ましい。
【００４９】
図６は、吸着塔カートリッジ１１１の構成を示す図である。
【００５０】
図６に示すように、前記カートリッジ１１１は、例えば、ＶＯＣ含有排ガスに対して耐腐食性を有する剛体で構成される筺体１１２の内部に、前記吸着剤１１により形成された平板状の充填層１１３を、それぞれが平行となるように、好ましくはそれぞれが面対称となるように複数配置することにより構成される。そして、この筺体１１２を吸着塔１内部に、装入及び取り外し可能、つまり着脱可能に構成することで、前記カートリッジとしての吸着剤１１が構成できる。ここでは、吸着剤１１をカートリッジ構造として、吸着塔１内に着脱可能とすることで、吸着剤の交換や装置内の点検等のメンテナンスを容易に行うことが可能となる。
【００５１】
ここで、前記充填層１１３の構成の一例について説明する。前記充填層１１３は、その外枠となる収納ケースに、吸着剤を充填することで構成できる。なお、前記収納ケースには、その中に充填される吸着剤の交換を容易とするための開閉可能な蓋部が設けられており、前記吸着剤は、収納ケース内において、前記蓋部との隙間がなく圧密充填される。収納ケース内に吸着剤を圧密充填する方法としては、例えば、バイブレータで振動を与えながら充填する、充填時に棒などで上から押さえつけるなどの方法が挙げられる。また、吸着剤と蓋部との間にも隙間が生じない様に、グラスウールなどの緩衝材を用いて圧着させてもよい。これにより、この充填層１１３を通過する被処理排ガスのショートパス（吹き抜け）を防止でき、吸着剤と被処理排ガスとの接触効率を高くすることが可能となる。さらに、被処理排ガスの充填層１１３を通過する流速を速くした場合においても、吸着剤の流動を防止できる。
【００５２】
前記収納ケースの形状は、充填層１１３内を被処理排ガスが均一に通過できること、さらに、ケースの製作が比較的容易であることなどを考慮すると、平板状の直方体形状が一般的であるが、この収納ケースが、実質的に平行な１組の面を、一方をガス流入側面、他方をガス流出側面として有していれば前記直方体形状に限られるものではない。
【００５３】
また、前記収納ケースの材質は耐久性、耐熱性の観点から鋼鉄製、ステンレス製などの金属製とすることが好ましく、また、ガス流入側面及びガス流出側面は、これらの金属からなる金網、パンチングメタル（打抜金網）などの通気性を有する素材から形成することが好ましい。前記ガス流入側面及びガス流出側面は通常は平面であり、また、互いに実質的に平行であることが好ましい。なお、これらガス流入側面及びガス流出側面は通常は共に四角形で、かつ、面対称とすることが好ましい。
【００５４】
また、前記吸着剤１１としては、シリカゲルやゼオライト等の無機吸着剤や、活性炭等を用いることができ、吸着、脱着性能に優れた吸着剤が好ましい。吸着剤として活性炭を用いる場合、その形状は破砕状や円柱状、球状、繊維状等を使用できる。特に好ましい吸着剤は、比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上であり、細孔容積が０．６ｍｌ／ｇ以上と大きく、かつ細孔径が２〜２０ｎｍ程度のメソ孔が相対的に多く、特に細孔径分布のピークを２〜３ｎｍに有するものである。これらの条件を満たす吸着剤としては、自動車のキャニスター用に用いられる活性炭が特に好ましい。
【００５５】
使用する吸着剤の粒径は、小さいほど吸着／脱着速度が上がり有利である。しかし、粒径が小さすぎる場合は、充填層１１３での圧力損失が大きくなってしまう。また、前記収納ケースにおけるガス流入側面及びガス流出側面として必要な強度を確保しながら、より粒径の小さい吸着剤の保持が可能な、充分に小さい孔を有するガス透過面の作製が困難ないし実用的でなくなる。そのため、吸着剤の粒径は０．５〜２．４ｍｍ程度のものが好ましい。
【００５６】
次に、図６により、カートリッジ１１１内でのガス流れの様子を説明する。被処理排ガスは、図６に示すように、前記カートリッジ１１１のガス流入側に設けられた流入口１１４から、前記カートリッジ１１１の内部に配置された充填層１１３の一方の側面側であるガス流入側面側にのみ供給される。そして、前記充填層１１３のガス流入側面側に供給された被処理排ガスは、充填層１１３を通過して他方の側面側であるガス流出側面側に抜けて、前記カートリッジ１１１のガス流出側に設けられた流出口１１５から排出される。このように、カートリッジ１１１内に供給された被処理排ガスは、いわゆる側流式のガス流れを形成するように、吸着剤の充填された充填層１１３を通過するように構成されている。
【００５７】
前記カートリッジ１１１の内部には、複数の充填層１１３が平行となるように、好ましくはそれぞれが面対称となるように配置されているが、充填層１１３を挟んで一方の側面がガス流入側面、他方の側面がガス流出側面となるように配置される。ここで、充填層１１３のガス流出側面側のガス流入側（図では上方）には、被処理排ガスが直接供給されないように、ガスの侵入を遮断するための遮断板１１６が設けられている。また、充填層１１３のガス流入側面側のガス流出側（図では下方）には、充填層１１３を通過しないガスがそのままカートリッジ１１１の外に排出されないように遮断板１１７が設けられている。これにより、充填層１１３のガス流入側面側に供給された被処理排ガスは、必ず充填層１１３を通過して、ガス流出側面側から排出されるという側流式のガス流れが形成される。
【００５８】
カートリッジ１１１内において、充填層１１３を、複数が平行となるように、好ましくはそれぞれが面対称となるように配置し、さらに、被処理排ガスのガス流れを側流式のガス流れとすることで、カートリッジ１１１内における被処理排ガスの流れが均一化され、被処理排ガスが接触する充填層１１３の有効面積を大きくとることが可能となる。これにより、吸着剤と被処理排ガスとの接触効率が高まり、高い吸着性能が発揮され、同じ吸着性能の装置であれば吸着塔１の設置面積を小さくすることが可能となり、設備費及びランニングコストを低減でき経済的である。さらに、被処理排ガスが接触する充填層１１３の有効面積を大きくとることができるため、充填層１１３を通過する被処理排ガスの流速が遅くなり、充填層１１３での圧力損失が小さく、ブロワーが小型化でき経済的である。
【００５９】
カートリッジ１１１内に供給された被処理排ガスは、充填層１１３を通過する際に、その中に含有される炭化水素成分が吸着剤に吸着される。これにより、充填層１１３を通過し、炭化水素成分が吸着剤に吸着除去されたガスのみがカートリッジ１１１から排出される。
【００６０】
ここで、前記充填層１１３の層厚は、１０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００６１】
上述の構成とすることで、カートリッジ１１１内における被処理排ガスのガス流れが均一化され、被処理排ガスが接触する充填層１１３の有効面積を大きくとることが可能となる。そのため、充填層１１３の層厚を、好ましくは１０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下と薄くした場合においても、被処理排ガス中から炭化水素を除去するために必要な吸着剤との最低限の接触時間を確保できる。また、充填層１１３の層厚を薄くできるため、充填層１１３を通過する際の圧力損失を低く抑えることが可能となる。これにより、低圧損と吸着及び脱着性能を共に両立でき、非常に効率的である。
【００６２】
また、層厚が１００ｍｍ以下と薄いため、被処理排ガス中の炭化水素が吸着剤に吸着する時に発生する吸着熱の放熱が容易であり、吸着剤の温度上昇による吸着性能の低下が防止できる。さらに、ＴＳＡ方式あるいはＰＴＳＡ方式により吸着を行う場合は、吸着剤における熱の出入りを早くでき、温度変化が迅速に行われるため、効率的に運転することができる。
【００６３】
ここで、前記充填層１１３の設置数は、被処理排ガスの流量や炭化水素の含有濃度等により適宜設定し得るものである。なお、小流量、低含有濃度の被処理排ガスを処理する場合であれば、前記充填層１１３の設置数は、１つでもかまわない。一方で、被処理排ガスの流量が多い場合、例えば、排ガス中の炭化水素濃度が１００ｐｐｍ程度の被処理排ガスを数万〜数十万ｍ３／ｈ程度処理する場合には、前記カートリッジ１基あたりの大きさが非常に大きくなる。この場合、メンテナンス時等に吸着塔からこのカートリッジを着脱する際の作業性が非常に悪化する。そのため、カートリッジを２基以上に分割して、吸着塔内に並列または直列に設置することが好ましい。
【００６４】
吸着塔内にカートリッジを並列に設置する場合は、吸着塔の圧力損失を低く維持することが可能となる。また、カートリッジを直列に設置する場合には、その分圧力損失は上昇するものの、本発明においては、上述のカートリッジ構造とすることで、そもそもカートリッジ１基あたりの圧力損失が低いため、問題にならない程度に維持できる。
【００６５】
さらに、吸着剤の性能が劣化した場合や、排ガス発生側の除塵設備の不具合等により被処理排ガス中に含まれるダストが増加し、それが吸着剤に堆積した場合等においても、上流側のカートリッジから交換することで、全ての吸着剤を交換する必要が無くなり、非常に効率的である。また、カートリッジ構造とすることで交換も容易である。なお、カートリッジの配置を並列、直列いずれに配置するか、あるいはどのようにこれらを組み合わせて配置するかは、装置の使用条件等に応じて適宜設定し得るものである。
【００６６】
図７に、吸着塔１内において、前記カートリッジ１１１を２基以上分割して設置した場合の一例を示す。
【００６７】
図７は、４基のカートリッジ１１１を縦２列、横２列の並列に並べたものを、上下２段に直列に並べた場合を示している。ここで、並列に並べるカートリッジの個数及び直列に並べる段数は適宜設定し得る。
【実施例】
【００６８】
ＶＯＣ含有ガスとしてイソプロパノールを1００ｐｐｍ含有した空気を用意し、これを図４の装置を用いて処理を行った。
【００６９】
吸着塔には活性炭が充填されており、吸着除去工程として、２０Ｎｍ３／ｈの排ガスを吸着塔にブロワーで供給した。この時の吸着塔内の圧力はほぼ常圧である。吸着除去工程を行った後、希釈脱離工程に切替え、真空ポンプで塔内を１０ｋＰａ以下に減圧した後、パージガスを供給し、真空ポンプ出口の脱離ガス濃度を分析計によりモニタリングし、イソプロパノール濃度を爆発下限値の１／２である１％以下に低減し、脱離ガスは未処理排ガスへ合流させて吸着処理を行った。脱離ガス濃度が常時１％以下となるように段階的にパージガス量を増やしながら吸着除去工程−希釈脱離工程の繰り返し操作を行った。パージガス量が設定値に達した時点で吸着除去工程−濃縮回収工程（濃縮脱離回収工程）の繰り返し操作に切替えた。濃縮回収工程では、真空ポンプで塔内を１０ｋＰａ以下に減圧した後、パージガスを供給し、真空ポンプ出口の脱離ガス濃度を分析計によりモニタリングし、イソプロパノール濃度が爆発濃度範囲の上限値の１．５倍となる１８％以上を維持するようにパージガス量を段階的に減らしながら運転を行った。この時の脱離ガスは全量をコンデンサに供給してイソプロパノールの回収を行った。その後、再び吸着除去工程−希釈脱離工程の繰り返し操作へと切り替え、この操作を繰り返した。
【００７０】
この時、吸着塔出口の清浄ガス中イソプロパノール濃度は常時５ｐｐｍ以下に維持されていた。また、コンデンサには５℃の冷水を循環させたが、イソプロパノールの回収率を回収したイソプロパノールの重量から算出したところ９７％であった。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本願発明の方法における吸着除去工程を説明するための概略図である。
【図２】本願発明の方法における脱離工程および回収工程を説明するための概略図である。
【図３】本願発明において行われるパージガス流量の制御を説明するための図である。
【図４】吸着塔を２塔用いた装置の概略図である。
【図５】吸着塔を３塔用いた装置の概略図である。
【図６】吸着塔カートリッジ１１１の構成を示す図である。
【図７】吸着塔内においてカートリッジを２基以上分割して設置した場合の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…吸着塔
１１…吸着剤
２１、３１…ブロワー
３２…真空ポンプ
３３…回収装置
３４…ＶＯＣ濃度分析計
【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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