(57)【要約】【課題】溶媒を脱着する際に使用される蒸気の量を削減する。【解決手段】溶液製膜設備１０によりフイルムを製造する。フイルムの製造においてフイルムからは溶媒の塩化メチレンが蒸発する。蒸発した溶媒ガスは複数の吸着塔１２〜１４のいずれか一つを用いて吸着する。他の二つの吸着塔では、蒸気を送り込んで溶媒の脱着を行う。各吸着塔１２〜１４から排出されるガス中の塩化メチレン濃度を質量分析装置により測定する。質量分析装置は、試料をイオン化し、質量数と電荷との比によって分離・検出する装置であり、塩化メチレン濃度を１ｐｐｍ以下で検出することができる。使用している吸着塔の塩化メチレン濃度が１ｐｐｍを超えたときに、新たな吸着塔に切り替える。【選択図】図１
2010214266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機溶媒を含む溶媒ガスを吸着剤に通し、前記揮発性有機溶媒を前記吸着剤に吸着させる吸着装置を複数個並列に設け、一方で吸着を行っているときに、他方で前記吸着剤に蒸気を通し前記吸着剤から前記揮発性有機溶媒を脱着させて、前記揮発性有機溶媒の吸着を連続的に行う揮発性有機溶媒の回収設備において、
前記吸着装置を通過した溶媒ガス中の溶媒成分濃度を測定する質量分析装置と、
前記質量分析装置で測定した溶媒成分濃度を溶媒排出許容濃度に基づく基準値と比較し、前記溶媒成分濃度が前記基準値を超えたときに、脱着済みの吸着剤を有する吸着装置に溶媒ガスを通すように流路を切り替える切替装置とを備えることを特徴とする揮発性有機溶媒の回収設備。
【請求項２】
前記揮発性有機溶媒は塩化メチレンであり、前記質量分析装置は試料をイオン化し、質量数と電荷との比によって分離・検出する装置であり、前記基準値が１ｐｐｍであることを特徴とする請求項１記載の揮発性有機溶媒の回収設備。
【請求項３】
揮発性有機溶媒を含む溶媒ガスを吸着剤に通し、前記揮発性有機溶媒を前記吸着剤に吸着させる吸着装置を複数個並列に設け、一方で吸着を行っているときに、他方で前記吸着剤に蒸気を通し前記吸着剤から前記揮発性有機溶媒を脱着させて、前記揮発性有機溶媒の吸着を連続的に行う揮発性有機溶媒の回収方法において、
前記吸着装置を通過した溶媒ガス中の溶媒成分濃度を質量分析装置により測定し、
前記質量分析装置で測定した溶媒成分濃度を溶媒排出許容濃度に基づく基準値と比較し、前記溶媒成分濃度が前記基準値を超えたときに、脱着済みの吸着剤を有する吸着装置に溶媒ガスを通すように流路を切り替えることを特徴とする揮発性有機溶媒の回収方法。
【請求項４】
前記揮発性有機溶媒は塩化メチレンであり、前記質量分析装置は試料をイオン化し、質量数と電荷との比によって分離・検出する装置であり、前記基準値が１ｐｐｍであることを特徴とする請求項３記載の揮発性有機溶媒の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造設備内などで発生した揮発性有機溶媒を含む溶媒ガスからその揮発性有機溶媒を吸着剤を用いて吸着し、蒸気を用いて吸着剤から揮発性有機溶媒を脱着させる揮発性有機溶媒の回収設備及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマーフイルム（以下「フイルム」とする）は、優れた光透過性や柔軟性を有し、軽量薄膜化が可能であることから、光学機能性フイルムとして多岐に利用されている。この中でも、セルロースアシレート等を用いたセルロースエステル系フイルムは、前述の特性に加えて、さらに強靭性や低複屈折率を有している。このセルロースエステル系フイルムは、写真感光用フイルムをはじめとして、近年市場が拡大している液晶表示装置（ＬＣＤ）の構成部材である偏光板の保護フイルムや光学補償フイルムとして利用されている。
【０００３】
このフイルムの製造方法の一つとしては、溶液製膜方法が挙げられる。溶液製膜方法は、ポリマーと溶媒とが含まれたドープを流延ダイから支持体上に流延して流延膜を形成し、流延膜が自己支持性を有するものとなった後に、支持体から剥ぎ取って湿潤フイルムとし、テンタ内で湿潤フイルムを搬送させながら乾燥させてフイルムを得る。その後、フイルムは、乾燥装置を経て、巻取装置によって巻き取られる。
【０００４】
製膜工程においては、流延室での乾燥、テンタなどの乾燥装置による乾燥その他の自然乾燥によって、流延膜、湿潤フイルム、フイルムから溶媒が蒸発する。蒸発した溶媒を含むガス（以下「溶媒ガス」という）は、吸着塔に送られる。吸着塔は複数設けられており、各吸着塔では、吸着工程と脱着工程とが交互に行われる。吸着工程においては、溶媒ガスを吸着塔内の吸着剤に通して、吸着剤に溶媒を吸着させ、溶媒ガスから溶媒成分が取り除かれたガスを大気に排出する。脱着工程においては、蒸気を吸着塔に送り込んで、吸着剤に吸着した溶媒を脱着させる。溶媒を脱着させた蒸気は、コンデンサなどの凝縮器によって液化され、蒸留塔において溶媒と水とに分留される。分留された溶媒は、製膜工程において、再度利用される。
【０００５】
吸着工程から脱着工程に切り替えるタイミングは、吸着剤が溶媒を吸着できなくなり、吸着塔から排出される溶媒ガスに溶媒が残留するようになる前であることが好ましい。この切り替えるタイミングについては、特許文献１や２のようなものが提案されている。特許文献１では、吸着剤の温度変化を連続的に測定し、その温度の微分値が所定値となったときに、吸着工程から脱着工程に切り替えている。また、特許文献２では、吸着工程と脱着工程をモデル化した吸着モデルに基づいて、吸着剤が溶媒を吸着できなくなる時間を算出し、この算出した時間に基づいて、脱着工程への切替を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１５５６０３号公報
【特許文献２】特開平１１−７１５８４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、上記特許文献の発明については以下に示す問題点がある。特許文献１の発明については、温度の微分値が所定値となり、脱着工程に切り替えたときには、吸着塔から大気中に排出される溶媒ガスに溶媒が１００ｐｐｍ以上残留することがある。溶媒の主成分は揮発性有機物から構成されており、この揮発性有機物の中でも、特に塩化メチレンは行政により排出濃度を５０ｐｐｍ以下にすることが求められている。したがって、その排出濃度を超える溶媒ガスを、大気中に排出することは避けなければならない。そこで、これまでは、吸着剤に溶媒をまだ吸着する余裕があっても、早めに脱着工程に切り替えていた。ところが、吸着工程と脱着工程のサイクルが早くなることで、吸着剤の寿命が早くなるとともに、脱着工程での蒸気の量が余分に使用されていた。
【０００８】
また、特許文献２の発明については、環境の変化などによって、吸着モデルが実際の現象に合わなくなることがある。
【０００９】
本発明は、脱着工程での蒸気の量を余分に使用しない揮発性有機溶媒の回収設備及び方法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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、揮発性有機溶媒を含む溶媒ガスを吸着剤に通し、前記揮発性有機溶媒を前記吸着剤に吸着させる吸着装置を複数個並列に設け、一方で吸着を行っているときに、他方で前記吸着剤に蒸気を通し前記吸着剤から前記揮発性有機溶媒を脱着させて、前記揮発性有機溶媒の吸着を連続的に行う揮発性有機溶媒の回収設備において、前記吸着装置を通過した溶媒ガス中の溶媒成分濃度を測定する質量分析装置と、前記質量分析装置で測定した溶媒成分濃度を溶媒排出許容濃度に基づく基準値と比較し、前記溶媒成分濃度が前記基準値を超えたときに、脱着済みの吸着剤を有する吸着装置に溶媒ガスを通すように流路を切り替える切替装置とを備えることを特徴とする。
【００１１】
前記揮発性有機溶媒は塩化メチレンであり、前記質量分析装置は試料をイオン化し、質量数と電荷との比によって分離・検出する装置であり、前記基準値が１ｐｐｍであることが好ましい。
【００１２】
本発明の揮発性有機溶媒の回収方法は、前記吸着装置を通過した溶媒ガス中の溶媒成分濃度を質量分析装置により測定し、前記質量分析装置で測定した溶媒成分濃度を溶媒排出許容濃度に基づく基準値と比較し、前記溶媒成分濃度が前記基準値を超えたときに、脱着済みの吸着剤を有する吸着装置に溶媒ガスを通すように流路を切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、吸着装置を通過した溶媒ガス中の溶媒成分濃度を質量分析装置により測定し、前記質量分析装置で測定した溶媒成分濃度を溶媒排出許容濃度に基づく基準値と比較し、前記溶媒成分濃度が前記基準値を超えたときに、脱着済みの吸着剤を有する吸着装置に溶媒ガスを通すように流路を切り替えるようにしたから、ほぼ基準値となるまで吸着剤を使用することができ、吸着剤を有効に使用することができる。しかも、有効に使用した吸着剤を脱着するため、蒸気の使用量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態である溶液製膜設備、ボイラ、第１〜第３吸着塔、コンデンサ、蒸留塔、質量分析装置、コントローラを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明の一実施形態を示す概略図であり、溶液製膜設備１０、ボイラ１１、第１〜第３吸着塔１２，１３，１４、質量分析装置１５、コントローラ１６、コンデンサ１７、蒸留塔１８を示している。
【００１６】
溶液製膜設備１０では、まず、ポリマー２０と溶媒２２とを含むドープ２３が、走行する流延バンド２５に流延ダイ２６から流延される。これにより、流延バンド２５上に流延膜２８が形成される。形成された流延膜２８は、流延バンド２５の上方に設けられた乾燥器３０によって乾燥される。この乾燥によって、流延膜２８から溶媒が蒸発する。そして、流延膜２８が自己支持性を有するようになったときに、流延膜２８は湿潤フイルムとして流延バンド２５から剥ぎ取られてテンタ３１に送られる。テンタ３１では、湿潤フイルムをその幅方向に引き伸ばすとともに乾燥させてフイルムを得る。テンタ３１を出たフイルムは、乾燥装置３２において、乾燥される。そして、乾燥装置３２を出たフイルムは、巻取装置３４によって巻き取られる。なお、溶媒の主成分は揮発性有機溶媒であり、例えば塩化メチレンなどが挙げられる。
【００１７】
溶液製膜設備１０は、前述の乾燥器３０、テンタ３１、乾燥装置３２による乾燥や自然乾燥によって、流延膜、湿潤フイルム、フイルムから蒸発した溶媒が設備外に出ることがないように、設備全体が密閉された構造となっている。蒸発した溶媒を含むガス３５（以下「溶媒ガス」とする）は、配管３６，３７，３８，３９を通じて第１〜第３吸着塔１２，１３，１４のいずれかに送られる。溶液製膜設備１０に接続された配管３６は、第１吸着塔１２に接続する配管３７と、第２吸着塔１３に接続する配管３８と、第３吸着塔１４に接続する配管３９とに分岐される。配管３７，３８，３９には、電磁弁３７ａ，３８ａ，３９ａがそれぞれ設置されている。電磁弁３７ａ，３８ａ，３９ａの開閉動作は、ドライバ（図示省略）を介して、コントローラ１６によって制御される。
【００１８】
ボイラ１１は水４３を加熱して蒸気４４を発生させる。発生した蒸気４６は、配管４６，４７，４８，４９を通じて、第１〜第３吸着塔１２，１３，１４のいずれかに送られる。ボイラ１１に接続された配管４６は、第１吸着塔１２に接続する配管４７と、第２吸着塔１３に接続する配管４８と、第３吸着塔１４に接続する配管４９とに分岐される。配管４７，４８，４９には、電磁弁４７ａ，４８ａ，４９ａがそれぞれ設置されている。電磁弁４７ａ，４８ａ，４９ａの開閉動作は、ドライバ（図示省略）を介して、コントローラ１６によって制御される。
【００１９】
第１〜第３吸着塔１２，１３，１４は、その内部に吸着剤１２ａ，１３ａ，１４ａを備えている。吸着剤としては、例えば活性炭が挙げられる。第１〜第３吸着塔１２，１３，１４には供給部１２ｂ，１３ｂ，１４ｂと排出部１２ｃ，１３ｃ，１４ｃとが設けられいる。供給部１２ｂ，１３ｂ，１４ｂには、前述の溶液製膜設備１０からの配管３７，３８，３９と、コンデンサ１７に接続する配管６０とが取り付けられている。排出部１２ｃ，１３ｃ，１４ｃには排出口１２ｄ，１３ｄ，１４ｄが形成され、また、前述のボイラ１１からの配管４７，４８，４９が取り付けられている。排出口１２ｄ，１３ｄ，１４ｄの近傍にはガス取込器６１，６２，６３が設置されている。
【００２０】
溶媒ガス３５中の溶媒は、第１〜第３吸着塔１２，１３，１４内の吸着剤１２ａ，１３ａ，１４ａに吸着される。吸着剤１２ａ，１３ａ，１４ａを通過した溶媒ガス３５は、排出口１２ｄ，１３ｄ，１４ｄから大気中に排出される。ガス取込器６１，６２，６３は、吸着剤１２ａ，１３ａ，１４ａを通過した溶媒ガス３５を取り込んで、質量分析装置１５内のイオン化部７０に送る。一方、吸着剤１２ａ，１３ａ，１４ａに吸着した溶媒は、ボイラ１１からの蒸気によって、吸着剤１２ａ，１３ａ，１４ａから脱着される。溶媒を脱着させた蒸気６５（以下「脱着蒸気」という）は、配管６０を通じてコンデンサ１７に送られる。
【００２１】
コンデンサ１７は、コンデンサ本体１７ａと、このコンデンサ本体１７ａの内部に設けられた冷却管１７ｂとを備えている。冷却管１７ｂは冷却器６７と接続している。コンデンサ本体１７ａには、第１〜第３吸着塔１２，１３，１４からの脱着蒸気６５が送り込まれる。冷却管１７ｂの内部には水などの伝熱媒体（図示省略）が流動しており、この伝熱媒体はコンデンサ本体１７ａ内の脱着蒸気６５を冷却させる。これにより、脱着蒸気６５は冷却管１７ｂの表面で凝縮し液化する。この液は蒸留塔１８に送られる。一方、脱着蒸気を冷却させた伝熱媒体は温度が上昇するため、冷却器６７に送られて冷却される。冷却器６７で冷却された伝熱媒体は、再び冷却管１７ｂに送られる。
【００２２】
蒸留塔１８では、コンデンサ１７から送られてきた液を溶媒と水とに分留する。分留された溶媒は、原料としての溶媒２２として再利用される。水は、排水６８として処分される。なお、溶媒が複数の成分からなる場合には、それぞれの成分ごとに分留されるので、溶媒を所定の配合に処方した後に、再利用する。
【００２３】
質量分析装置１５は、イオン化部７０と、質量分離部７１と、検出部７２と、濃度算出部７３から構成される。イオン化部７０はホットフィラメント（図示省略）を備えており、このホットフィラメントから熱電子を発生させ、この熱電子をガス取り込み器６１，６２，６３から取り込んだ溶媒ガス３５に衝突させる。この熱電子の衝突により、溶媒ガス３５はイオン化される。質量分離部７１は質量数と電荷との比によって分離する可変磁場を備えており、この可変磁場に溶媒ガス３５のイオンを通過させる。検出部７２はイオン検出器（図示省略）を備え、このイオン検出器によって可変磁場を通過したイオンを検出する。検出した信号は濃度算出部７３に送られる。濃度算出部７３は、検出部７２からの検出信号に基づいて、溶媒ガス３５の成分濃度を算出する。溶媒ガス３５の成分濃度は、５０００ｐｐｍ以上５００００ｐｐｍ以下で算出されることが好ましい。算出された溶媒ガス３５の成分濃度についてのデータは、コントローラ１６に送信される。なお、イオン検出器にまで到達するイオンはわずかであるため、検出信号を増幅するための増幅器をイオン検出器に設けることが好ましい。また、イオン化部，質量分離部、検出部を質量分析装置側に設ける代わりに、各ガス取り込み器側に設けてもよい。この場合には、検出部で検出した信号を濃度算出部に送り、溶媒ガスの成分濃度を算出する。
【００２４】
コントローラ１６はメモリ（図示省略）を備えており、このメモリには大気中に排出することができる溶媒の排出許容濃度に基づき決定した基準値が予め記憶されている。例えば、塩化メチレンの大気への排出許容濃度が５０ｐｐｍであり、事業所基準の排出許容濃度が１ｐｐｍである場合には、基準値を１ｐｐｍとしてメモリに記憶する。コントローラ１６は、質量分析装置１５で算出された溶媒ガス３５の成分濃度に基づいて、溶媒ガス３５に含まれる溶媒の成分濃度が基準値の１ｐｐｍを超えているか否かを判定する。基準値の１ｐｐｍを超えていると判定された場合には、コントローラ１６により、吸着塔１２〜１４の切り替えが行われる。例えば、第１吸着塔１２において溶媒ガス３５の吸着が行われており、その溶媒ガス３５の成分濃度が１ｐｐｍとなったときに、第１の吸着塔１２から、脱着済みの吸着剤１３ａを有する第２の吸着塔１３に配管経路が切り替えられ、溶媒ガス３５が第２吸着塔１３に送られる。また、吸着が終了して切り替えられた第１の吸着塔１２には、蒸気が４４が送り込まれて、脱着が開始される。
【００２５】
次に、本発明の作用を説明する。まず、コントローラ１６により、電磁弁３７ａが開かれる。溶液製膜設備１０から溶媒ガス３５が配管３６，３７を通じて第１吸着塔１２に送り込まれる。溶媒ガス３５は第１吸着塔１２内の吸着剤１２ａを通過することによって、溶媒ガス３５中の溶媒が吸着剤１２ａに吸着される。吸着剤１２ａを通過した溶媒ガス３５は、その一部がガス取込器６１によって質量分析装置１５のイオン化部７０に送られ、その他の大部分は排出口１２ｄから排出される。質量分析装置１５に送られた溶媒ガス３５は、イオン化部７０でイオン化される。溶媒ガス３５のイオンは、質量分離部７１の可変磁場を通過し、検出部７２のイオン検出器で検出される。イオン検出器の検出信号は、濃度算出部７３に送られる。濃度算出部７３は、溶媒ガス３５の成分濃度を算出する。算出した溶媒ガス３５の成分濃度についてのデータは、コントローラ１６に送られる。
【００２６】
コントローラ１６は、溶媒ガス３５中の溶媒の成分濃度が基準値の１ｐｐｍを超えていると判定したときに、電磁弁３７ａを閉じて、電磁弁３８ａを開く。これにより、第１吸着塔１２に送り込まれていた溶媒ガス３５が、配管３６，３８を通じて第２吸着塔１３に送り込まれるようになる。また、コントローラ１６により電磁弁４７ａを開いて、蒸気４４を配管４６，４７を通じて第１吸着塔１２に送り込む。蒸気４４は第１吸着塔１２の吸着剤１２ａに吸着した溶媒を脱着させる。溶媒を脱着させた脱着蒸気６５は配管６０を通じてコンデンサ１７に送られる。コンデンサ１７は、脱着蒸気６５を凝縮して液化させる。この液は蒸留塔１８に送られて、溶媒と水とに分留される。溶媒は回収されて、原料の溶媒２２として再利用される。第１吸着塔１２における溶媒の脱着が完了すると、コントローラ１６により電磁弁４７ａが閉じられる。
【００２７】
一方、第２吸着塔１３では、第１吸着塔１２と同様に、溶媒ガス３５が第２吸着塔内１３の吸着剤１３ａを通過することによって、溶媒ガス３５中の溶媒が吸着剤１３ａに吸着される。質量分析装置１５は、ガス取り込み器６２からの溶媒ガス３５に基づいて、溶媒ガス３５の成分濃度を算出する。算出した溶媒ガス３５の成分濃度についてのデータは、コントローラ１６に送られる。
【００２８】
コントローラ１６は、溶媒ガス３５中の溶媒の成分濃度が基準値の１ｐｐｍを超えていると判定したときに、電磁弁３８ａを閉じて、電磁弁３９ａを開く。これにより、第２吸着塔１３に送り込まれていた溶媒ガス３５が、配管３６，３９を通じて第３吸着塔１４に送り込まれるようになる。また、コントローラ１６により電磁弁４８ａを開いて、蒸気４４を配管４６，４８を通じて第２吸着塔１３に送り込む。蒸気４４は第２吸着塔１３の吸着剤１３ａに吸着した溶媒を脱着させる。溶媒を脱着させた脱着蒸気６５は、前述のように、溶媒と水とに分留される。分留された溶媒は、原料の溶媒２２として再利用される。第２吸着塔１３における溶媒の脱着が完了とすると、コントローラ１６により電磁弁４８ａが閉じられる。
【００２９】
一方、第３吸着塔１４では、第１及び第２吸着塔１２，１３と同様に、溶媒ガス３５が第３吸着塔１４内の吸着剤１４ａを通過することによって、溶媒ガス３５中の溶媒が吸着剤１４ａに吸着される。質量分析装置１５は、ガス取り込み器６３からの溶媒ガス３５に基づいて、溶媒ガス３５の成分濃度を算出する。算出した溶媒ガス３５の成分濃度についてのデータは、コントローラ１６に送られる。
【００３０】
コントローラ１６は、溶媒ガス３５中の溶媒の成分濃度が基準値の１ｐｐｍを超えていると判定したときに、電磁弁３９ａを閉じて、電磁弁３７ａを開く。これにより、第３吸着塔１４に送り込まれていた溶媒ガス３５が、配管３６，３７を通じて第１吸着塔１２に送り込まれるようになる。また、コントローラ１６により電磁弁４９ａを開いて、蒸気４４を配管４６，４９を通じて第３吸着塔１４に送り込む。蒸気４４は第２吸着塔１３の吸着剤１３ａに吸着した溶媒を脱着させる。溶媒を脱着させた脱着蒸気６５は、前述のように、溶媒と水とに分留される。分留された溶媒は、原料の溶媒２２として再利用される。第３吸着塔１４における溶媒の脱着が完了すると、コントローラ１０により電磁弁４９ａが閉じられる。
【００３１】
このように、３台の吸着塔のうちの１台の吸着塔にて溶媒の吸着を行い、それと同時にその他の吸着塔にて溶媒の脱着を行うことで、溶媒ガスから溶媒を連続的に回収することができる。また、質量分析装置１５によって吸着塔から排出される溶媒ガス中の溶媒の成分濃度を１ｐｐｍ以下に抑えることができる。これによって、大気中に排出される溶媒の量を最小限に制限することができる。さらに、従来のように、余裕を見て早めに吸着剤の切り替えを行っていたものに比べて、吸着剤の吸着限界近くまで使用することができ、吸着剤の吸着・脱着サイクルを長くすることができる。これによって、溶媒の脱着の際に使用される蒸気を、質量分析装置を用いない場合と比較して１０％程度削減することが出来る。なお、吸着塔の数については２台もしくは４台以上であってもよい。
【００３２】
なお、本実施形態では、溶液製膜設備内で発生した溶媒ガスから溶媒を回収したが、これに限らず、その他の製造設備内で発生する溶媒ガスから溶媒を回収してもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０  溶液製膜設備
１２  第１吸着塔
１２ａ  吸着剤
１３  第２吸着塔
１３ａ  吸着剤
１４  第３吸着塔
１４ａ  吸着剤
１５  質量分析装置
１６  コントローラ
２２  溶媒
３５  溶媒ガス
４４  蒸気
【図１】
2010214266.tif 000003