(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機化合物を含んだ未処理ガスの前記揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させ、この吸着剤に吸着された前記揮発性有機化合物を水蒸気によって脱着させることで前記未処理ガスから揮発性有機化合物を回収する揮発性有機化合物回収装置であって、
前記吸着剤が内蔵されて、ガス遮断弁を介して未処理ガスが供給されると共に蒸気遮断弁を介して水蒸気が常圧状態で供給される吸着塔と、
吸着処理時には、前記蒸気遮断弁により前記吸着塔への水蒸気の供給を遮断すると共に、脱着処理時には、前記ガス遮断弁により前記吸着塔への未処理ガスの供給を遮断する制御部を備え、
前記制御部は、脱着処理時において、前記揮発性有機化合物の脱着量の質量と、前記吸着塔へ供給する水蒸気の蒸気量の質量との比が一対一に近づいた時点で、該吸着塔への水蒸気の供給を遮断するべく前記蒸気遮断弁を制御し、
前記吸着塔の排出側には、脱着処理により排出される前記揮発性有機化合物と前記水蒸気との混合液から該揮発性有機化合物を含まない水分のみを排出して、前記揮発性有機化合物と加圧された水蒸気との混合ガスを燃焼器投入用のガスとして生成する燃焼器用ガス生成手段が配置されている
ことを特徴とする揮発性有機化合物回収装置。
【請求項２】
回収した揮発性有機化合物を燃焼器の燃料として使用する揮発性有機化合物処理システムに採用され、前記吸着塔に供給される水蒸気は、前記燃焼器から排出される排ガスの熱を利用して生成され、減圧バルブ及び前記蒸気遮断弁を介して常圧状態で供給される請求項１に記載の揮発性有機化合物回収装置。
【請求項３】
回収した揮発性有機化合物を燃焼器の燃料として使用する揮発性有機化合物処理システムに採用され、前記吸着塔に常圧状態で供給される水蒸気は、前記燃焼器から排出される排ガスの熱を利用して高圧にしたドレンを再蒸発させて生成されている請求項１に記載の揮発性有機化合物回収装置。
【請求項４】
吸着剤が内蔵された吸着塔に未処理ガスを供給して該未処理ガスに含まれる揮発性有機化合物を前記吸着剤に吸着させる吸着処理と、
前記吸着塔に水蒸気を常圧状態で供給して前記吸着剤から前記揮発性有機化合物を脱着させる脱着処理を行って、揮発性有機化合物を回収するに際して、
前記脱着処理時における前記揮発性有機化合物の脱着量の質量と、前記吸着塔へ供給する水蒸気の蒸気量の質量との比を一対一に近づけるべく脱着処理時間を設定し、
前記脱着処理により前記吸着塔から排出される前記揮発性有機化合物と水蒸気との混合液を加圧された水蒸気中に噴霧して、前記揮発性有機化合物を含まない水分のみを排出し、これで残った前記揮発性有機化合物と加圧水蒸気との混合ガスを燃焼器用燃料とする
ことを特徴とする揮発性有機化合物回収方法。
【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（ＶＯＴ）を含んだ未処理ガスの前記揮発性有機化合物を吸着剤、例えば、活性炭に吸着させ、この活性炭に吸着された揮発性有機化合物を水蒸気によって脱着させて回収するのに用いられる揮発性有機化合物回収装置及び揮発性有機化合物回収方法に関わり、特に、回収した揮発性有機化合物を燃焼器の燃料として使用する揮発性有機化合物処理システムに採用される揮発性有機化合物回収装置及び揮発性有機化合物回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記したような揮発性有機化合物回収装置としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
この揮発性有機化合物回収装置は、吸着剤を内蔵する吸着塔を備えており、この吸着塔では、トルエンやキシレン等の揮発性有機化合物を含む未処理ガスを塔内に導入して、この未処理ガスに含まれる揮発性有機化合物を常温常圧で吸着剤に吸着させることで、未処理ガスから揮発性有機化合物を除去する吸着処理が実施されるようになっている。
【０００４】
また、この吸着塔では、上記吸着処理に続いて、塔内に水蒸気を導入して温度及び圧力をいずれも上昇させる加温加圧処理が実施され、さらに、この加温加圧処理によって温度及び圧力が上昇した塔内に水蒸気を導入して吸着剤から揮発性有機化合物を脱着（加圧脱着）させて、揮発性有機化合物と混合した水蒸気を、例えば、ガスタービンの燃焼器に送る脱着処理が実施されるようになっている。
【０００５】
加えて、吸着塔では、この脱着処理から上記吸着処理に再び戻るまでの処理として、塔内に残留する水蒸気を処理済ガスとして大気に放出すると共に外部空気を導入することで、塔内温度を下げるといった減圧処理が実施されるようになっている。
【０００６】
この揮発性有機化合物回収装置において、吸着塔を複数装備して、各吸着塔における上記した吸着、加温・加圧、脱着及び減圧の各処理が１サイクル中で互いに重ならないように制御することで、揮発性有機化合物の回収が連続して行われるようにしている。
【０００７】
この揮発性有機化合物回収装置では、未処理ガスから回収した揮発性有機化合物を、例えば、ガスタービンにおける燃焼器の燃料の一部として再利用すると共に、加圧した水蒸気を燃焼器下流のタービンにおける軸動力の発生に用いるようにしているので、省エネルギを実現することができるのに加えて、水蒸気を有効に活用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第2006/019131号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記した揮発性有機化合物回収装置では、揮発性有機化合物を加圧脱着させる都合上、吸着塔及びこの吸着塔周りのバルブをそれぞれ高圧（例えば１７気圧）に耐え得る仕様にしなければならず、その結果、装置コストの上昇を招いてしまうという問題があり、この問題を解決することが従来の課題となっていた。
【００１０】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、未処理ガスから揮発性有機化合物を回収して再利用可能とすることで、省エネルギを実現することができるのは勿論のこと、装置コストの低減を実現しつつ、脱着に使用する水蒸気の有効活用をも実現することが可能である揮発性有機化合物回収装置及び揮発性有機化合物回収方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、装置コストの低減を実現し得る揮発性有機化合物回収装置として、脱着処理に加圧した水蒸気を用いない揮発性有機化合物回収装置に着目した。
すなわち、この脱着処理に加圧した水蒸気を用いない揮発性有機化合物回収装置では、常温常圧で行う吸着処理に続いて、吸収塔内に水蒸気を導入して吸着剤を加熱する加熱処理が実施され、さらに、この加熱処理によって温度が上昇した塔内に水蒸気を導入して吸着剤から揮発性有機化合物を脱着させる脱着処理が実施されるようになっている。
【００１２】
この揮発性有機化合物回収装置では、脱着した揮発性有機化合物とともに水蒸気を凝縮液化し、これで生じた凝縮液を重力分離することで、揮発性有機化合物を回収して再利用するようにしているので、上記脱着において、吸着剤中に残留する揮発性有機化合物を極力減らすべく、処理時間を長く(水蒸気の流量を多く）することが要求される。
【００１３】
この際、図２（ａ）に示す揮発性有機化合物の脱着挙動から明らかなように、時間の経過とともに脱着流量は大きく減少することから、脱着処理で排出される上記凝縮液の多くは水であり、したがって、脱着処理に用いた水蒸気は全てドレン化されて無駄に廃棄されることになる。
【００１４】
ここで、回収した揮発性有機化合物を燃焼器の燃料として使用する場合には、安定した燃焼を行わせるために、凝縮液から多くの水分を除去する必要があるが、揮発性有機化合物にイソプロピルアルコールなどの水溶性の揮発性有機物が含まれている場合には、大量のドレンから水溶性の揮発性有機物を分離するための大規模な排水処理設備が必要になり、コスト的に不利である。
【００１５】
そこで、本発明者は、図２（ａ），（ｂ）に一点鎖線で示す時間で脱着処理を完了させて、揮発性有機化合物の脱着量と水との比を一対一程度とすることを思い立ち、鋭意検討を重ねた。このように、脱着処理を短時間で完了させると、吸着剤中に多くの揮発性有機化合物が残留することになるが、図３に示すように、例えば、吸収塔を８つ備えている場合において、第１吸収塔〜第８吸収塔の各塔における吸着処理に充てる時間をそれぞれ短くすることで、回収漏れなどといった支障が生じる懸念はないとの結論に達し、本発明をするに至った。
【００１６】
本発明の請求項１に係る発明は、揮発性有機化合物を含んだ未処理ガスの前記揮発性有機化合物を吸着剤、例えば、活性炭に吸着させ、この吸着剤に吸着された前記揮発性有機化合物を水蒸気によって脱着させることで前記未処理ガスから揮発性有機化合物を回収する揮発性有機化合物回収装置であって、前記吸着剤が内蔵されて、ガス遮断弁を介して未処理ガスが供給されると共に蒸気遮断弁を介して水蒸気が常圧状態で供給される吸着塔と、吸着処理時には、前記蒸気遮断弁により前記吸着塔への水蒸気の供給を遮断すると共に、脱着処理時には、前記ガス遮断弁により前記吸着塔への未処理ガスの供給を遮断する制御部を備え、  前記制御部は、脱着処理時において、前記揮発性有機化合物の脱着量の質量と、前記吸着塔へ供給する水蒸気の蒸気量の質量との比が一対一に近づいた時点で、該吸着塔への水蒸気の供給を遮断するべく前記蒸気遮断弁を制御し、前記吸着塔の排出側には、脱着処理により排出される前記揮発性有機化合物と前記水蒸気との混合液から該揮発性有機化合物を含まない水分のみを排出して、前記揮発性有機化合物と加圧された水蒸気との混合ガスを燃焼器投入用のガスとして生成する燃焼器用ガス生成手段が配置されている構成としたことを特徴としており、この構成の揮発性有機化合物回収装置を従来の課題を解決するための手段としている。
【００１７】
また、本発明の請求項２に係る揮発性有機化合物回収装置は、回収した揮発性有機化合物を燃焼器の燃料として使用する揮発性有機化合物処理システムに採用され、前記吸着塔に供給される水蒸気は、前記燃焼器から排出される排ガスの熱を利用して生成され、減圧バルブ及び前記蒸気遮断弁を介して常圧状態で供給される構成としている。
【００１８】
さらに、本発明の請求項３に係る揮発性有機化合物回収装置は、回収した揮発性有機化合物を燃焼器の燃料として使用する揮発性有機化合物処理システムに採用され、前記吸着塔に常圧状態で供給される水蒸気は、前記燃焼器から排出される排ガスの熱を利用して高圧にしたドレンを再蒸発させて生成されている構成としている。
【００１９】
一方、本発明の請求項４に係る揮発性有機化合物回収方法は、吸着剤が内蔵された吸着塔に未処理ガスを供給して該未処理ガスに含まれる揮発性有機化合物を前記吸着剤に吸着させる吸着処理と、前記吸着塔に水蒸気を常圧状態で供給して前記吸着剤から前記揮発性有機化合物を脱着させる脱着処理を行って、揮発性有機化合物を回収するに際して、前記脱着処理時における前記揮発性有機化合物の脱着量の質量と、前記吸着塔へ供給する水蒸気の蒸気量の質量との比を一対一に近づけるべく脱着処理時間を設定し、前記脱着処理により前記吸着塔から排出される前記揮発性有機化合物と水蒸気との混合液を加圧された水蒸気中に噴霧して、前記揮発性有機化合物を含まない水分のみを排出し、これで残った前記揮発性有機化合物と加圧水蒸気との混合ガスを燃焼器用燃料とする構成としている。
【００２０】
本発明に係る揮発性有機化合物回収装置及び揮発性有機化合物回収方法では、脱着処理に加圧した水蒸気を用いないので、吸着塔及びこの吸着塔周りのバルブをそれぞれ高圧に耐え得る仕様にする必要がなく、したがって、装置コストが低く抑えられることとなる。
【００２１】
そして、揮発性有機化合物の脱着量と水との比を一対一程度とすると、この比率で混ざり合う混合液を水蒸気中に噴霧して、揮発性有機化合物を蒸発させて水蒸気に混合させることができ、この際、揮発性有機化合物とともに噴霧された水は蒸発することなくドレンとして排出され、揮発性有機化合物に水溶性の揮発性有機物が含まれているか否かにかかわらず、このドレン中に揮発性有機化合物が含まれることはほとんどなく、したがって、このドレン用の排水処理は特に必要としない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る揮発性有機化合物回収装置では、上記した構成としているので、省エネルギを実現することができるのは勿論のこと、装置コストの低減を実現したうえで、脱着に使用する水蒸気の有効活用をも実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る揮発性有機化合物回収装置を有する揮発性有機化合物処理システムの一例を示す概略構成説明図である。
【図２】図１に示した揮発性有機化合物回収装置の脱着処理時における揮発性有機化合物の脱着挙動を示すグラフ（ａ）及び揮発性有機化合物の脱着量と水との比を一対一程度に定めた根拠を示すグラフ（ｂ）である。
【図３】図１に示した揮発性有機化合物回収装置の１処理サイクル中におけるタイムスケジュール説明図である。
【図４】図１に示した揮発性有機化合物回収装置を有する揮発性有機化合物処理システムの他の例を示す概略構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る揮発性有機化合物回収装置が採用される揮発性有機化合物処理システムを示しており、この揮発性有機化合物処理システムは、揮発性有機化合物回収装置１と、ガスタービン９と、水蒸気生成部１０を備えている。
【００２５】
揮発性有機化合物回収装置１は、揮発性有機化合物を含んだ未処理ガスの揮発性有機化合物を吸着剤、例えば、活性炭に吸着させ、この活性炭に吸着された揮発性有機化合物を常圧環境下で水蒸気によって脱着させることで未処理ガスから揮発性有機化合物を回収するようになっている。
【００２６】
具体的には、この揮発性有機化合物回収装置１は、吸着剤を内蔵する複数（図１では２個）の吸着塔１１，１２と、これらの吸着塔１１，１２に揮発性有機化合物を含んだ未処理ガスを供給する未処理ガス供給ライン２と、水蒸気生成部１０で生成された水蒸気（１５０〜２００℃）を吸着塔１１，１２に減圧バルブ３を介して常圧状態で供給する水蒸気供給ライン４と、処理済ガス排出ライン５と、冷却空気供給ライン６と、化合物混合水蒸気送給ライン７を備えている。
【００２７】
未処理ガス供給ライン２と吸着塔１１，１２との間には、ガス遮断弁２１，２２が配置され、水蒸気供給ライン４と吸着塔１１，１２との間には、蒸気遮断弁４１，４２が配置され、処理済ガス排出ライン５と吸着塔１１，１２との間には、処理済ガス遮断弁５１，５２が配置され、冷却空気供給ライン６と吸着塔１１，１２との間には、冷却空気遮断弁６１，６２が配置され、化合物混合水蒸気送給ライン７と吸着塔１１，１２との間には、混合ガス遮断弁７１，７２が配置され、これらの遮断弁２１，２２，４１，４２，５１，５２，６１，６２，７１，７２は、いずれも制御部８により制御されるようになっている。
【００２８】
ここで、図１に示す吸着塔１１は、未処理ガスの揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させる吸着処理の状態であり、一方、図１に示す吸着塔１２は、吸着剤に吸着された揮発性有機化合物を常圧環境下で水蒸気によって脱着させる脱着処理の状態である。これらの吸着塔１１，１２では、１サイクル中に吸着処理、加熱処理、脱着処理及び冷却処理の各処理がそれぞれ順に、そして、互いに重ならないようにして実施されるようになっている。
【００２９】
制御部８では、吸着処理の状態にある吸着塔１１への水蒸気の供給を蒸気遮断弁４１により遮断すると共に、脱着処理の状態にある吸着塔１２への未処理ガスの供給をガス遮断弁２２により遮断し、特に、脱着処理の状態にある吸着塔１２において、図２（ａ），（ｂ）に一点鎖線で示すように、揮発性有機化合物の脱着量と、吸着塔１２への水蒸気の供給量との比が一対一に近づいた時点で、この吸着塔１２への水蒸気の供給を遮断するべく蒸気遮断弁４２を制御する（脱着処理を短時間で済ませるように制御する）ようになっている。
【００３０】
このように、脱着処理を短時間で完了させると、吸着剤中に多くの揮発性有機化合物が残留することになるが、図３に示すように、例えば、吸収塔を８つ備えている場合において、第１吸収塔〜第８吸収塔の各塔における吸着処理に充てる時間を単位時間Ｔ１〜Ｔ８毎にそれぞれ短くすることで、回収漏れなどといった支障が生じる懸念はない。
【００３１】
化合物混合水蒸気送給ライン７は、冷却器１０１，攪拌槽１０２，ポンプ１０３を介して化合物蒸気混合器（燃焼器用ガス生成手段）１０５に接続している。この化合物蒸気混合器１０５には、水蒸気供給ライン４から分岐して蒸気バイパス制御弁１０６を介して水蒸気が供給されるようになっている。
【００３２】
化合物混合水蒸気送給ライン７を通して送給される混合ガス（脱着処理により排出される揮発性有機化合物と水蒸気との混合ガス）は、冷却器１０１を通って凝縮液化された後、水蒸気供給ライン４からの水蒸気に噴霧されることで揮発性有機化合物のみが気化して、揮発性有機化合物を含まないドレンが分離され、この化合物蒸気混合器１０５に続くドレンセパレータ（燃焼器用ガス生成手段）１０７でこのドレンが排出されて、すなわち、揮発性有機化合物と加圧された水蒸気との混合ガスとなって、蒸気噴射バルブ１０８を介してガスタービン９に供給されるようになっている。
【００３３】
ここで、ガスタービン９は、空気を加圧する圧縮機９１と、この圧縮機９１で加圧された空気とともに燃料ガスを燃焼させる燃焼器９２と、この燃焼器９２で生じる燃焼ガスにより回転して、圧縮機９１及びこれに連結される発電機などの外部負荷Ｒに駆動力を与えるタービン９３を備えており、上記した揮発性有機化合物と加圧水蒸気との混合ガスは、燃焼器９２に供給されるようになっている。
【００３４】
また、水蒸気生成部１０は、ガスタービン９から排出される排ガスの熱を利用して水蒸気を生成する、例えば、排熱回収ボイラであり、この水蒸気生成部１０で生成された加圧状態の水蒸気は他の設備にユーティリティ蒸気として供給され、吸着塔１１，１２に対しては、上記したように減圧バルブ３を介して常圧状態の水蒸気として供給される。つまり、省エネルギを実現することができる。
【００３５】
この揮発性有機化合物回収装置１において、吸着塔１１，１２には常圧の水蒸気を供給するようにしているので、図４に示すように、水蒸気生成部１０に熱交換器１０９と、昇圧ポンプ１１０と、フラッシュタンク１１１を設置して、廃棄される熱を利用して熱交換器１０９及び昇圧ポンプ１１０により生じる高圧のドレンをフラッシュタンク１１１で再蒸発させて吸着塔１１，１２向けの常圧の水蒸気を生成するようにしてもよく、この場合には、より一層の省エネルギを実現することができる。
【００３６】
上記した揮発性有機化合物回収装置１では、図３に示すように、例えば、吸収塔を８つ備えている場合において、１サイクル中に吸着処理、加熱処理、脱着処理及び冷却処理の各処理がそれぞれ順に、そして、互いに重ならないようにして実施されるので、揮発性有機化合物の回収が連続して行われる。
【００３７】
上記したように、本実施形態に係る揮発性有機化合物回収装置１及び揮発性有機化合物回収方法では、脱着処理に加圧した水蒸気を用いないので、吸着塔及びこの吸着塔周りのバルブをそれぞれ高圧に耐え得る仕様にする必要がなく、したがって、装置コストが低く抑えられることとなる。
【００３８】
また、本実施形態に係る揮発性有機化合物回収装置１及び揮発性有機化合物回収方法では、脱着処理において、揮発性有機化合物の脱着量と水蒸気の量との比を一対一程度としているので、この比率で混ざり合う混合液を水蒸気中に噴霧して、揮発性有機化合物を蒸発させて水蒸気に混合させることができ、この際、揮発性有機化合物とともに噴霧された水は蒸発することなくドレンとして排出され、揮発性有機化合物に水溶性の揮発性有機物が含まれているか否かにかかわらず、このドレン中に揮発性有機化合物が含まれることはほとんどなく、したがって、このドレン用の排水処理は特に必要としない。
【００３９】
このように、本実施形態に係る揮発性有機化合物回収装置１及び揮発性有機化合物回収方法では、省エネルギを実現することができるのは言うまでもなく、装置コストの低減を実現しつつ、脱着に使用する水蒸気の有効活用をも実現し得ることとなる。
【００４０】
本発明に係る揮発性有機化合物回収装置及び揮発性有機化合物回収方法の構成は、上記した実施形態の構成に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４１】
１  揮発性有機化合物回収装置
８  制御部
１１，１２  吸着塔
２１，２２  ガス遮断弁
４１，４２  蒸気遮断弁
９２  燃焼器
１０５  化合物蒸気混合器（燃焼器用ガス生成手段）
１０７  ドレンセパレータ（燃焼器用ガス生成手段）
【図１】
0006008096.tif 000002
【図２】
0006008096.tif 000003
【図３】
0006008096.tif 000004
【図４】
0006008096.tif 000005