(57)【要約】      （修正有）【課題】有機溶剤が十分に吸着除去された排ガスのみを排気する有機溶剤回収システムの提供。【解決手段】有機溶剤を含有する排ガスを循環させつつ排ガスから有機溶剤を分離して回収する有機溶剤回収システムであって、有機溶剤を可逆的に吸着および脱着可能な吸着素子を有する第一２００および第二有機溶剤濃縮装置７００と、前記有機溶剤濃縮装置により有機溶剤が濃縮された排ガスを冷却して有機溶剤を凝縮させて回収する冷却回収装置３００とを備え、前記吸着素子は、所定の温度以上の排ガスを通流されると吸着していた有機溶剤を脱着し、かつ、前記所定の温度より低い排ガスを通流されると排ガス中の有機溶剤を吸着し、前記第一有機溶剤濃縮装置の吸着部を通流した前記所定の温度より低い排ガスのうち、有機溶剤が所定の濃度以下となった排ガスを、前記第二有機溶剤濃縮装置の吸着部に通流し、通流後の排ガスを系外に排出する、有機溶剤回収システム。【選択図】図１
2014000521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶剤を含有する排ガスを循環させつつ排ガスから有機溶剤を分離して回収する有機溶剤回収システムであって、
有機溶剤を可逆的に吸着および脱着可能な吸着素子を有する第一および第二有機溶剤濃縮装置と、
前記有機溶剤濃縮装置により有機溶剤が濃縮された排ガスを冷却して有機溶剤を凝縮させて回収する冷却回収装置と
を備え、
前記吸着素子は、所定の温度以上の排ガスを通流されると吸着していた有機溶剤を脱着し、かつ、前記所定の温度より低い排ガスを通流されると排ガス中の有機溶剤を吸着し、
前記第一および第二有機溶剤濃縮装置は、前記所定の温度以上の排ガスを通流される脱着部、および、前記所定の温度より低い排ガスを通流される吸着部を含み、
前記第一有機溶剤濃縮装置の吸着部を通流した前記所定の温度より低い排ガスのうち、有機溶剤が所定の濃度以下となった排ガスを、前記第二有機溶剤濃縮装置の吸着部に通流し、通流後の排ガスを系外に排出する、有機溶剤回収システム。
【請求項２】
有機溶剤が所定の濃度以下となった前記排ガスの一部のみを前記第二有機溶剤濃縮装置の吸着部に通流し、前記排ガスの残部を系内で循環させる、請求項１に記載の有機溶剤回収システム。
【請求項３】
前記第二有機溶剤濃縮装置の脱着部を通流した前記所定の温度以上の排ガスを、前記冷却回収装置の入口に戻す、請求項１または２に記載の有機溶剤回収システム。
【請求項４】
前記    有機溶剤濃縮装置が、回転軸および該回転軸の周囲に前記吸着素子が位置して前記回転軸の軸方向に排ガスを通流される筒状吸着体を含み、
前記所定の温度以上の排ガスは、前記筒状吸着体の前記軸方向の一方端側から前記筒状吸着体の一部に通流され、
前記所定の温度より低い排ガスは、前記筒状吸着体の前記軸方向の他方端側から前記筒状吸着体の他の一部に通流され、
前記筒状吸着体が前記回転軸を中心に回転されることにより、前記一部が前記脱着部となり、かつ、前記他の一部が前記吸着部となる、請求項１〜３のいずれかに記載の有機溶剤回収システム。
【請求項５】
前記    有機溶剤濃縮装置が、前記筒状吸着体の前記一方端側の端部に、前記吸着部を通流して有機溶剤が所定の濃度以下となった前記排ガスのみを排気するチャンバーを有する、請求項４に記載の有機溶剤回収システム。
【請求項６】
前記チャンバーが、前記回転軸を中心に前記筒状吸着体に対して移動可能である、請求項５に記載の有機溶剤回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機溶剤回収システムに関し、特に、排ガスから有機溶剤を回収する有機溶剤回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガスから有機溶剤を回収する有機溶剤含有ガス処理システムを開示した先行文献として特許文献１がある。特許文献１に記載された有機溶剤含有ガス処理システムにおいては、吸着材を含有した吸着素子により有機溶剤含有ガス中の有機溶剤を吸着除去させると共に、一方で吸着した有機溶剤を加熱空気により脱着させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−４４５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
排ガスから有機溶剤を回収する有機溶剤回収システムにおいて、工程から発生する有機溶剤含有ガスを有機溶剤濃縮装置と冷却回収装置で処理する際に、有機溶剤濃縮装置で処理後のガスの一部を系外に排出する場合、有機溶剤濃度が高くなる場合があり、問題であった。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、系外に排出する排ガスの有機溶剤濃度を低減することができ、有機溶剤が十分に吸着除去された排ガスのみを排気することができる、有機溶剤回収システム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】
【０００６】
本発明に基づく有機溶剤回収システムは、有機溶剤を含有する排ガスを循環させつつ排ガスから有機溶剤を分離して回収する有機溶剤回収システムであって、
有機溶剤を可逆的に吸着および脱着可能な吸着素子を有する第一および第二有機溶剤濃縮装置と、
前記有機溶剤濃縮装置により有機溶剤が濃縮された排ガスを冷却して有機溶剤を凝縮させて回収する冷却回収装置と
を備え、
前記吸着素子は、所定の温度以上の排ガスを通流されると吸着していた有機溶剤を脱着し、かつ、前記所定の温度より低い排ガスを通流されると排ガス中の有機溶剤を吸着し、
前記第一および第二有機溶剤濃縮装置は、前記所定の温度以上の排ガスを通流される脱着部、および、前記所定の温度より低い排ガスを通流される吸着部を含み、
前記第一有機溶剤濃縮装置の吸着部を通流した前記所定の温度より低い排ガスのうち、有機溶剤が所定の濃度以下となった排ガスを、前記第二有機溶剤濃縮装置の吸着部に通流し、通流後の排ガスを系外に排出する。
【０００７】
好ましくは、有機溶剤が所定の濃度以下となった前記排ガスの一部のみを前記第二有機溶剤濃縮装置の吸着部に通流し、前記排ガスの残部を系内で循環させる。
【０００８】
また、好ましくは、前記第二有機溶剤濃縮装置の脱着部を通流した前記所定の温度以上の排ガスを、前記冷却回収装置の入口に戻す。
【０００９】
本発明の一形態においては、有機溶剤濃縮装置が、回転軸および回転軸の周囲に吸着素子が位置して回転軸の軸方向に排ガスを通流される筒状吸着体を含む。所定の温度以上の排ガスは、筒状吸着体の軸方向の一方端側から筒状吸着体の一部に通流される。所定の温度より低い排ガスは、筒状吸着体の軸方向の他方端側から筒状吸着体の他の一部に通流される。筒状吸着体が回転軸を中心に回転されることにより、一部が脱着部となり、かつ、他の一部が吸着部となる。
【００１０】
好ましくは、有機溶剤濃縮装置が、筒状吸着体の一方端側の端部に、吸着部を通流して有機溶剤が所定の濃度以下となった排ガスのみを排気するチャンバーを有する。
【００１１】
本発明の一形態においては、チャンバーが、回転軸を中心に筒状吸着体に対して移動可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、有機溶剤が十分に吸着除去された排ガスのみを排気することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１に係る有機溶剤回収システムの構成を示す系統図である。
【図２】同実施形態に係る有機溶剤濃縮装置の構造を通流される排ガスとともに示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態１に係る有機溶剤回収システムについて図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１５】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る有機溶剤回収システムの構成を示す系統図である。図１に示すように、本発明の実施形態１に係る有機溶剤回収システム１には、各種工場または研究施設などに設けられて、有機溶剤を含有する排ガスを排出する生産設備１０００が含まれている。
【００１６】
本実施形態に係る有機溶剤回収システム１は、生産設備１０００から排出された有機溶剤を含有する排ガスを循環させつつ排ガスから有機溶剤を分離して回収する有機溶剤回収システムである。
【００１７】
有機溶剤回収システム１においては、生産設備１０００と第一有機溶剤濃縮装置２００と冷却器３００および回収タンク４００を有する冷却回収装置と熱交換器６００と給気ヒータ１００と第二有機溶剤濃縮装置７００が接続されている。以下、各構成の機能を説明する。
【００１８】
第一有機溶剤濃縮装置２００は、有機溶剤を可逆的に吸着および脱着可能な吸着素子を有する。吸着素子は、所定の温度以上の排ガスを通流されると吸着していた有機溶剤を脱着し、かつ、所定の温度より低い排ガスを通流されると排ガス中の有機溶剤を吸着する。
【００１９】
本実施形態においては、活性炭を含有する吸着素子を用いたが、疎水性ゼオライトを含有する吸着素子を用いてもよい。活性炭および疎水性ゼオライトを含有する吸着素子を用いた場合には、約５０℃以上の排ガスを通流されると吸着していた有機溶剤を脱着し、かつ、約５０℃より低い排ガスを通流されると排ガス中の有機溶剤を吸着する。また、本実施形態の排ガスは、ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドおよびｎ−デカンなどの有機溶剤を含有する排ガスである。
【００２０】
第一有機溶剤濃縮装置２００は、所定の温度以上の排ガスを通流される脱着部２１、および、所定の温度より低い排ガスを通流される吸着部２２を含む。本実施形態においては、第一有機溶剤濃縮装置２００は、脱着部２１と吸着部２２との間に、吸着部２２を通流した所定の温度より低い排ガスを通流されるパージ部２３をさらに有する。ただし、第一有機溶剤濃縮装置２００は、パージ部２３を有さなくてもよい。
【００２１】
冷却回収装置は、上述の通り冷却器３００および回収タンク４００を有し、第一有機溶剤濃縮装置２００により有機溶剤が濃縮された排ガスを冷却して有機溶剤を凝縮させて回収する。冷却器３００は、冷却水などを用いて排ガスを冷却して凝縮させることにより、有機溶剤を高濃度に含有する回収液と、有機溶剤を低濃度に含有する排ガスとを分離する。有機溶剤を高濃度に含有する回収液は、回収タンク４００に回収される。
【００２２】
熱交換器６００においては、異なる配管を通流される排ガス同士の間で熱交換が行なわれる。給気ヒータ１００は、生産設備１０００に給気される排ガスを所定の温度まで加熱する。
【００２３】
第二有機溶剤濃縮装置７００においては、系外排気Ｇ１０ａを吸着部にて吸着処理し、さらに有機溶剤濃度を低減させる一方で、脱着部において高温の加熱流体で吸着部で吸着した有機溶剤を脱着することで再生され、再び吸着処理を行う。前記脱着部で濃縮された脱気ガスは、冷却器３００の入口に戻すことで処理される。
なお、第二有機溶剤濃縮装置の後段に更に有機溶剤濃縮装置を設置することにより、系外に排出する排ガスの有機溶剤濃度をより低減することも好ましい実施形態である。
【００２４】
以下、各構成の接続関係について説明する。
生産設備１０００と第一有機溶剤濃縮装置２００とは、配管Ｌ１により接続され、配管Ｌ１にはバルブＶ１１１が設けられている。配管Ｌ１は、第一有機溶剤濃縮装置２００の脱着部２１に接続されている。
【００２５】
第一有機溶剤濃縮装置２００と熱交換器６００とは、配管Ｌ５により接続されている。配管Ｌ５は、第一有機溶剤濃縮装置２００の脱着部２１に接続されている。配管Ｌ１の生産設備１０００とバルブＶ１１１との間の位置に、配管Ｌ５と繋がった配管Ｌ９が接続されている。配管Ｌ９にはバルブＶ１１２が設けられている。
【００２６】
熱交換器６００と冷却器３００とは、配管Ｌ７により接続されている。冷却器３００と回収タンク４００とは、配管Ｌ６により接続されている。冷却器３００と第一有機溶剤濃縮装置２００とは、配管Ｌ２により接続されている。配管Ｌ２は、第一有機溶剤濃縮装置２００の吸着部２２に接続されている。
【００２７】
第一有機溶剤濃縮装置２００と熱交換器６００とは、配管Ｌ３により接続されている。配管Ｌ３にはバルブＶ１１３が設けられている。配管Ｌ３の第一有機溶剤濃縮装置２００の吸着部２２とバルブＶ１１３との間の位置に、第一有機溶剤濃縮装置２００のパージ部２３に繋がった配管Ｌ１０が接続されている。配管Ｌ１０にはバルブＶ１１４が設けられている。配管Ｌ２には、第一有機溶剤濃縮装置２００のパージ部２３に繋がった配管Ｌ１１が接続されている。
【００２８】
熱交換器６００と給気ヒータ１００とは、配管Ｌ８により接続されている。給気ヒータ１００と生産設備１０００とは、配管Ｌ４により接続されている。第一有機溶剤濃縮装置２００の吸着部２２には、排ガスを系外に排気するための配管Ｌ１２が接続されている。配管Ｌ１２には、配管Ｌ８に繋がった配管Ｌ１３が接続されている。配管Ｌ１３にはバルブＶ１１７が設けられている。
【００２９】
図１においては、簡単のため、熱交換器６００を２つ図示しているが、設けられる熱交換器は１つでよい。熱交換器６００は、配管Ｌ３，Ｌ８間の熱エネルギーと、配管Ｌ５，Ｌ７間の熱エネルギーとを交換することができる。
【００３０】
以下、有機溶剤回収システム１を循環する排ガスの流動経路について説明する。
図１に示すように、生産設備１０００から排出された排ガスＧ１の少なくとも一部は、配管Ｌ１内を通過して第一有機溶剤濃縮装置２００の脱着部２１に通流される排ガスＧ１ａとなる。排ガスＧ１の残部は、配管Ｌ９内を通過して脱着部２１を通流せずに配管Ｌ５内に到達する排ガスＧ１ｂとなる。
【００３１】
たとえば、排ガスＧ１は、風量が３８０ＮＣＭＮ、有機溶剤濃度が１８３０ｐｐｍ、温度が１１０℃である。排ガスＧ１ａと排ガスＧ１ｂとの流量比は、バルブＶ１１１およびバルブＶ１１２の開閉により調節される。
【００３２】
排ガスＧ１ａは、第一有機溶剤濃縮装置２００の脱着部２１を通流することにより排ガスＧ２となる。排ガスＧ１ａは、５０℃以上の温度であるため、脱着部２１の吸着素子が吸着していた有機溶剤を脱着させる。なお、排ガスＧ１ａの温度が５０℃より低くなる場合には、排ガスＧ１ａを昇温させるための再生ヒータを配管Ｌ１の区間に設けてもよい。
【００３３】
その結果、排ガスＧ２の有機溶剤濃度は、排ガスＧ１ａの有機溶剤濃度より高くなる。たとえば、排ガスＧ２は、風量が３８０ＮＣＭＮ、有機溶剤濃度が２７６３ｐｐｍ、温度が９４℃である。この場合、バルブＶ１１２は完全に閉鎖されている。
【００３４】
排ガスＧ２は、排ガスＧ１ｂと混合されて熱交換器６００に通流されることにより、熱を放出して排ガスＧ３となる。たとえば、排ガスＧ３は、風量が３８０ＮＣＭＮ、有機溶剤濃度が２７６３ｐｐｍ、温度が７１℃である。
【００３５】
排ガスＧ３は、冷却器３００に通流されて冷却されることにより、含有していた有機溶剤の一部を凝縮されて分離される。本実施形態においては、冷却器３００により分離されて回収タンク４００に回収されるＮＭＰ（ｎ−メチル−２−ピロリドン）の濃度は、９７ｗｔ％である。
【００３６】
冷却器３００を通流された排ガスＧ４は、温度が５０℃以下となるように冷却されている。たとえば、排ガスＧ４は、風量が３８０ＮＣＭＮ、有機溶剤濃度が１０００ｐｐｍ、温度が３７℃である。排ガスＧ４はパージ部２３を通流された排ガスＧ６ｂと混合されて排ガスＧ５になって、第一有機溶剤濃縮装置２００の吸着部２２に通流される。排ガスＧ５が５０℃以下の温度となるように、排ガスＧ６ｂの排ガスＧ４への混合量が調節される。
【００３７】
たとえば、排ガスＧ６ｂは、風量が３０ＮＣＭＮ、有機溶剤濃度が５００ｐｐｍ、温度が１００℃である。たとえば、排ガスＧ５は、風量が４１０ＮＣＭＮ、有機溶剤濃度が９６３ｐｐｍ、温度が４２℃である。
【００３８】
排ガスＧ５は、第一有機溶剤濃縮装置２００の吸着部２２を通流することにより含有する有機溶剤を吸着される。吸着部２２を通流した排ガスの一部は、パージ部２３に通流される排ガスＧ６ａとなる。吸着部２２を通流した排ガスのうち、含有する有機溶剤が所定の濃度以下となった排ガスは外部に通じる配管Ｌ１２内に送られる。吸着部２２を通流した排ガスの残部は、熱交換器６００に通流される排ガスＧ７となる。たとえば、排ガスＧ７は、風量が３４２ＮＣＭＮ、有機溶剤濃度が３０ｐｐｍ、温度が４８℃である。
【００３９】
排ガスＧ７は、熱交換器６００に通流されることにより、熱を吸収して排ガスＧ８となる。たとえば、排ガスＧ８は、風量が３４２ＮＣＭＮ、有機溶剤濃度が３０ｐｐｍ、温度が７１℃である。
【００４０】
排ガスＧ８は、給気ヒータ１００に通流されることにより昇温されて排ガスＧ９となる。たとえば、排ガスＧ９は、風量が３４２ＮＣＭＮ、有機溶剤濃度が３０ｐｐｍ、温度が１２０℃である。排ガスＧ９は、生産設備１０００で新たに排気された排ガスと混合されて排ガスＧ１となって系内を循環する。
【００４１】
第一有機溶剤濃縮装置２００の吸着部２２から配管Ｌ１２内に送られた排ガスの一部は、配管Ｌ１３内を通過して熱交換器６００を通流せずに配管Ｌ８内に到達する排ガスＧ１０ｂとなる。第一有機溶剤濃縮装置２００の吸着部２２から配管Ｌ１２内に送られた排ガスの残部は、外部に排気される排ガスＧ１０ａとなる。たとえば、排ガスＧ１０ａは、風量が３８ＮＣＭＮ、有機溶剤濃度が５ｐｐｍ、温度が４３℃である。この場合、バルブＶ１１７は完全に閉鎖されている。また、排ガＧ１０ａは第二有機溶剤濃縮装置７００に送られる。前記第二有機溶剤濃縮装置の吸着部にて有機溶剤は吸着除去され、さらに有機溶剤濃度を低減することができる。たとえば風量が３８ＮＣＭＮ、有機溶剤濃度を０．５ｐｐｍ、温度４３℃である。また、第二有機溶剤濃縮装置７００の脱着部において吸着した有機溶剤は脱着される。たとえば、風量が２ＮＣＭＮで、有機溶剤濃度８５．５ｐｐｍ、温度８０℃を冷却器の入口に戻す。
【００４２】
以下、本実施形態に係る第一および第二有機溶剤濃縮装置の構造について説明する。
図２は、本実施形態に係る有機溶剤濃縮装置の構造を通流される排ガスとともに示す斜視図である。なお、図２においては、後述するチャンバーは図示していない。
【００４３】
図２に示すように、本実施形態の第一および第二有機溶剤濃縮装置はローター式であり、回転軸２１１および回転軸２１１の周囲に吸着素子が位置して回転軸２１１の軸方向に排ガスを通流される筒状吸着体２１０を含む。回転軸２１１は、図示しないアクチュエータなどにより回転駆動される。
【００４４】
具体的には、筒状吸着体２１０は、ハニカム構造の吸着素子が同心円状に複数の層に亘って積層されている。図２において、紙面の手前側に位置する筒状吸着体２１０の端部を、筒状吸着体２１０の回転軸２１１の軸方向における一方端２１４とする。一方、紙面の奥側に位置する筒状吸着体２１０の端部を、筒状吸着体２１０の回転軸２１１の軸方向における他方端２１５とする。
【００４５】
所定の温度である５０℃以上の排ガスＧ１ａは、筒状吸着体２１０の一方端２１４側から筒状吸着体２１０の一部である脱着部２１に通流されて排ガスＧ２となる。
【００４６】
所定の温度である５０℃より低い排ガスＧ５は、筒状吸着体２１０の他方端２１５側から筒状吸着体２１０の他の一部である吸着部２２に通流される。吸着部２２に通流されて有機溶剤が所定の濃度である２０ｐｐｍ以下となった排ガスの一部である排ガスＧ１０ａは系外に排気される。残りの排ガスＧ７，Ｇ６ａ，Ｇ１０ｂは、排気されずに再び系内を循環する。
【００４７】
筒状吸着体２１０が回転軸２１１を中心に回転されることにより、筒状吸着体２１０の一部が脱着部２１となり、かつ、筒状吸着体２１０の他の一部が吸着部２２となる。また、筒状吸着体２１０の一部が脱着部２１の終端と吸着部２２の始端との間でパージ部２３となる。本実施形態においては、筒状吸着体２１０の上半分が吸着部２２となり、下半分のうちの一部が脱着部２１となり、脱着部２１と吸着部２２との間の斜め下方の一部がパージ部２３となる。
【００４８】
筒状吸着体２１０は、回転軸２１１を回転中心として、図中の矢印２０１で示す方向に所定の速度で回転する。これにより、筒状吸着体２１０の吸着素子は、吸着部２２から脱着部２１に移動し、脱着部２１からパージ部２３を経て再び吸着部２２に移動する。このように筒状吸着体２１０を回転させながら排ガスを処理することにより、吸着処理と脱着処理とパージ処理とを同時に行ないつつ、連続的に有機溶剤の回収を行なうことができる。
【００４９】
パージ部２３は、パージ部２３に所定の温度より低い排ガスが通流されることにより、パージ部２３の吸着素子を冷却するために設けられている。パージ部２３の吸着部２２に対する割合は、５％以上５０％以下であることが好ましい。この割合が５％より小さい場合、吸着素子を所望の温度まで冷却することができない。この割合が５０％より大きい場合、筒状吸着体における有機溶剤の吸着処理を行なう部分の割合が小さくなりすぎて有機溶剤の回収効率が低下する。
【００５０】
なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許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。
【符号の説明】
【００５１】
１  有機溶剤回収システム、２１  脱着部、２２  吸着部、２３  パージ部、１００  給気ヒータ、２００  第一有機溶剤濃縮装置、２１０  筒状吸着体、２１１  回転軸、２１２  チャンバー、２１３  排気筒、２１４  一方端、２１５  他方端、３００  冷却器、４００  回収タンク、６００  熱交換器、７００  第二有機溶剤濃縮装置、１０００  生産設備、Ｇ１，Ｇ１ａ，Ｇ１ｂ，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６ａ，Ｇ６ｂ，Ｇ７，Ｇ８，Ｇ９，Ｇ１０ａ，Ｇ１０ｂ  排ガス、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９，Ｌ１０，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３  配管、Ｖ１１１，Ｖ１１２，Ｖ１１３，Ｖ１１４，Ｖ１１５  バルブ。
【図１】
2014000521.tif 000003
【図２】
2014000521.tif 000004