(57)【要約】【課題】設置スペースが小さく、簡便かつ低コストに、有機溶剤と酸とが混入する混合液から酸を除去する脱酸処理装置を提供する。【解決手段】有機溶剤と酸とを含有する混合液から酸を除去する脱酸処理装置１０は、アルカリ水溶液調整装置１００と、中和装置２００と、分液装置３００と、第１制御装置４００とを備える。アルカリ水溶液調製装置１００は、水とアルカリ源とを混合してアルカリ水溶液のアルカリ濃度を調製する。中和装置２００は、混合液とアルカリ水溶液とを混合して中和処理液を調製する。分液装置３００は、中和処理液を相分離によって分液することで、有機溶液と水溶液とを分離する。第１制御装置４００は、水溶液のｐＨを測定し、該測定されたｐＨに基づいてアルカリ水溶液の混合液との混合比率を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶剤と酸とを含有する混合液から酸を除去する脱酸処理装置であって、
水とアルカリ源とを混合してアルカリ水溶液のアルカリ濃度を調製するアルカリ水溶液調整装置と、
前記混合液と前記アルカリ水溶液とを混合して中和処理液を調製する中和装置と、
前記中和処理液を相分離によって分液することで、有機溶液と水溶液とを分離する分液装置と、
前記水溶液のｐＨを測定し、該測定されたｐＨに基づいて前記アルカリ水溶液の前記混合液との混合比率を制御する第１制御装置とを備える、脱酸処理装置。
【請求項２】
前記第１制御装置は、前記分液装置で分離された水溶液のｐＨを測定し、該測定されるｐＨが８以下になるように、前記アルカリ水溶液の前記中和装置への送液量を制御する、請求項１に記載の脱酸処理装置。
【請求項３】
前記中和処理液における前記混合液の混合比率は９０体積％以下である、請求項１または２に記載の脱酸処理装置。
【請求項４】
前記アルカリ水溶液のアルカリ濃度は、１．０ｍｏｌ／Ｌ未満である、請求項１から３のいずれかに記載の脱酸処理装置。
【請求項５】
前記アルカリ水溶液のアルカリ源が水酸化ナトリウムである、請求項１から４のいずれかに記載の脱酸処理装置。
【請求項６】
有機溶剤を含有する排ガスから有機溶剤を除去するとともに有機溶剤と酸とを含有する混合液を排出する排ガス処理装置と、前記混合液から酸を除去する脱酸処理装置とを備える脱酸処理システムであって、
前記排ガス処理装置は、
有機溶剤を含有する排ガスが接触することで有機溶剤を吸着し、加熱ガスが接触することで吸着した有機溶剤を脱着する吸着材を有し、前記吸着材に排ガスを接触させることで排ガス中の有機溶剤を前記吸着材に吸着させて清浄ガスを排出し、有機溶剤を吸着した前記吸着材に高温ガスを接触させることで有機溶剤を吸着材から脱着させて有機溶剤含有ガスを排出する有機溶剤回収装置と、
前記有機溶剤回収装置から排出された有機溶剤含有ガスを液化し、その後、相分離によって排水と有機溶剤を高濃度に含有する混合液とに分離する有機溶剤分離装置と、を備え、
前記脱酸処理装置は、
水とアルカリ源とを混合してアルカリ水溶液のアルカリ濃度を調製するアルカリ水溶液調整装置と、
前記混合液と前記アルカリ水溶液とを混合して中和処理液を調製する中和装置と、
前記中和処理液を相分離によって分液することで、有機溶液と水溶液とを分離する分液装置と、
前記水溶液のｐＨを測定し、該測定されたｐＨに基づいて前記アルカリ水溶液の前記混合液との混合比率を制御する第１制御装置と、を備える、脱酸処理システム。
【請求項７】
さらに、前記有機溶剤分離装置によって分離された排水のｐＨを測定し、該測定されたｐＨに基づいて前記アルカリ水溶液のアルカリ濃度を制御する第２制御装置を備える、請求項６に記載の脱酸処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機溶剤と酸とを含有する混合液から酸を除去する脱酸処理装置および脱酸処理システムに関し、特に、混合液中の酸をアルカリで中和することで混合液から酸を除去する脱酸処理装置および脱酸処理システムである。
【背景技術】
【０００２】
従来、各工場や研究施設等から排出される有機溶剤を含有する排ガスを清浄化する排ガス処理装置として、吸着材を利用したものが知られている。例えば、特許文献１に開示される排ガス処理装置では、有機溶剤を含有する排ガスを吸着材に接触させることで有機溶剤を吸着材に吸着させ、これにより、有機溶剤が吸着除去されたクリーンなガスを清浄化ガスとして装置外に排出する。
【０００３】
また、吸着材に吸着された有機溶剤を回収する機能を備えた排ガス処理装置も開発されている。例えば、特許文献２に開示される排ガス処理装置では、有機溶剤を吸着した吸着材に高温ガスを接触させることで有機溶剤含有ガスを回収し、該回収した有機溶剤含有ガスを冷却凝縮して液化させることにより、有機溶剤を含有する回収液を回収する。
【０００４】
ところで、工場や研究施設等で使用された有機溶剤は、環境への配慮および経済性の観点から、再利用されることが望ましい。このため、上述のようにして回収した回収液をさらに精製処理することにより純度の高い有機溶剤を回収して再利用することが行われている。例えば、上述の排ガス処理装置において、高温ガスとして水蒸気を用いた場合、回収液には水が含まれることになるが、この場合には、有機溶剤と水との相分離による分液処理により、回収液から水を除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１２７０２２号公報
【特許文献２】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】
【０００６】
しかしながら、上述のような回収液には、有機溶剤が加水分解されることによって生じた酸が含まれることがある。有機溶剤と酸とが混在している場合、有機溶剤と酸とを分離することが困難であることが多く、結果的に、有機溶剤の再利用が困難になるという問題がある。
【０００７】
有機溶剤と酸とを分離する一般的な装置として蒸留装置があるが、蒸留装置は処理工程が複雑であり、イニシャルコストおよびランニングコストが高く、さらに、設置スペースが大きいという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、設置スペースが小さく、簡便かつ低コストに、有機溶剤と酸とが混入する混合液から酸を除去する脱酸処理装置および脱酸処理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】
【０００９】
本発明は、有機溶剤と酸とを含有する混合液から酸を除去する脱酸処理装置であって、水とアルカリ源とを混合してアルカリ水溶液のアルカリ濃度を調製するアルカリ水溶液調整装置と、混合液とアルカリ水溶液とを混合して中和処理液を調製する中和装置と、中和処理液を相分離によって分液することで、有機溶液と水溶液とを分離する分液装置と、水溶液のｐＨを測定し、該測定されたｐＨに基づいてアルカリ水溶液の混合液との混合比率を制御する第１制御装置とを備える脱酸処理装置である。
【００１０】
また、上記脱酸処理装置において、第１制御装置は、分液装置で分離された水溶液のｐＨを測定し、該測定されるｐＨが８以下になるように、アルカリ水溶液の中和装置への送液量を制御することが好ましい。
【００１１】
また、上記脱酸処理装置において、中和処理液における混合液の混合比率は９０体積％以下であることが好ましい。
【００１２】
また、上記脱酸処理装置において、アルカリ水溶液のアルカリ濃度は、１．０ｍｏｌ／Ｌ未満であることが好ましい。
【００１３】
また、上記脱酸処理装置において、アルカリ水溶液のアルカリ源が水酸化ナトリウムであることが好ましい。
【００１４】
本発明は、有機溶剤を含有する排ガスから有機溶剤を除去するとともに有機溶剤と酸とを含有する混合液を排出する排ガス処理装置と、混合液から酸を除去する脱酸処理装置とを備える脱酸処理システムであって、排ガス処理装置は、有機溶剤を含有する排ガスが接触することで有機溶剤を吸着し、加熱ガスが接触することで吸着した有機溶剤を脱着する吸着材を有し、吸着材に排ガスを接触させることで排ガス中の有機溶剤を吸着材に吸着させて清浄ガスを排出し、有機溶剤を吸着した吸着材に高温ガスを接触させることで有機溶剤を吸着材から脱着させて有機溶剤含有ガスを排出する有機溶剤回収装置と、有機溶剤回収装置から排出された有機溶剤含有ガスを液化し、その後、相分離によって排水と有機溶剤を高濃度に含有する混合液とに分離する有機溶剤分離装置と、を備え、脱酸処理装置は、水とアルカリ源とを混合してアルカリ水溶液のアルカリ濃度を調製するアルカリ水溶液調整装置と、混合液とアルカリ水溶液とを混合して中和処理液を調製する中和装置と、中和処理液を相分離によって分液することで、有機溶液と水溶液とを分離する分液装置と、水溶液のｐＨを測定し、該測定されたｐＨに基づいてアルカリ水溶液の混合液との混合比率を制御する第１制御装置と、を備える脱酸処理システムである。
【００１５】
上記脱酸処理システムは、さらに、有機溶剤分離装置によって分離された排水のｐＨを測定し、該測定されたｐＨに基づいてアルカリ水溶液のアルカリ濃度を制御する第２制御装置を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば設置スペースが小さく、簡便かつ低コストに、有機溶剤と酸とが混入する混合液から酸を除去する脱酸処理装置または脱酸処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態における脱酸処理装置の概略的な構成図である。
【図２】本実施の形態における脱酸処理システムの概略的な構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一または対応する部分について同一の符号を付し、その説明は繰り返さないことにする。
【００１９】
＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態における脱酸処理装置の概略的な構成図である。
【００２０】
図１に示すように、第１の実施の形態における脱酸処理装置１０は、アルカリ水溶液調製装置１００と、中和装置２００と、分液装置３００と、第１制御装置４００とを備える。以下に、図１を参照して、第１の実施の形態における脱酸処理装置の各装置の構成について詳述する。
【００２１】
≪アルカリ水溶液調製装置≫
アルカリ水溶液調製装置１００は、調製槽１０１と、調製槽１０１内に設けられた撹拌機１０２とを備える。調製槽１０１には、配管ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３がそれぞれ接続されている。配管ラインＬ１は、水を調製槽１０１内に供給するための配管ラインであり、バルブＶ１０３によって調製槽１０１への水の送量が調整される。配管ラインＬ２は、アルカリ源を調製槽１０１内に供給するための配管ラインであり、バルブＶ１０４によって調製槽１０１へのアルカリ源の送量が調整される。配管ラインＬ３は、調製槽１０１内で撹拌機１０２で撹拌されることによって調製されたアルカリ水溶液を調製槽１０１から排出するための配管ラインである。
【００２２】
アルカリ水溶液調製装置１００に導入される水としては、特に限定されないが、工業的な観点からは水道水が挙げられる。また、アルカリ源としては、特に限定されないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、重曹、アンモニア等が挙げられる。また、これらの化合物を高濃度で水に溶解させた水溶液をアルカリ源として用いてもよい。特に、水酸化ナトリウムは工業的に安価で入手が容易であることから、好適に用いることができる。
【００２３】
水酸化ナトリウム水溶液をアルカリ源として用いる場合、２５％水酸化ナトリウム水溶液を用いることが好ましい。２５％水酸化ナトリウム水溶液とは、７５ｇの水に対して２５ｇのＮａＯＨが溶解している状態であり、このときの水酸化ナトリウム水溶液の規定度は６．２５規定であり、のアルカリの濃度は約６．２５ｍｏｌ／Ｌである。アルカリ源として２５％水酸化ナトリウム水溶液を用いた場合には、アルカリ水溶液の取扱いおよびｐＨの制御が容易という利点がある。
【００２４】
また、アルカリ水溶液調製装置１００は、送液量制御装置１０４を備えてもよい。送液量制御装置１０４は、調製槽１０１内のアルカリ水溶液のｐＨを測定して該ｐＨが所望のｐＨとなるように、バルブＶ１０３および／またはバルブＶ１０４の開閉を制御する。これにより、アルカリ水溶液は所望のｐＨに調整される。アルカリ水溶液のｐＨを制御することにより、アルカリ水溶液中のアルカリ濃度を調製することができる。
【００２５】
≪中和装置≫
中和装置２００は、中和槽２０１と、中和槽２０１内に設けられた撹拌機２０２とを備える。中和槽２０１には、配管ラインＬ３，Ｌ４，Ｌ５がそれぞれ接続されている。配管ラインＬ３は、中和槽２０１内にアルカリ水溶液調製装置１００から排出されたアルカリ水溶液を供給するための配管であり、後述するバルブＶ４０１の開閉によって中和槽２０１へのアルカリ水溶液の送量が調整される。配管ラインＬ４は、中和槽２０１内に有機溶剤と酸とを含有する混合液を供給するための配管である。配管ラインＬ５は、中和槽２０１内で撹拌機２０２で撹拌されることによって調製された中和処理液を中和槽２０１から排出するための配管ラインである。配管ラインＬ５の構成としては、たとえば、中和槽２０１からオーバーフローする中和処理液を随時分液槽３０１に送液するような構成がある。
【００２６】
また、中和装置２００は、冷却機２０４を備えてもよい。冷却機２０４は、冷却水等を用いて混合液を冷却する。混合液が冷却された状態で中和槽２０１に供給されることにより、混合液中での有機溶剤の分解を抑制することができる。
【００２７】
ところで、中和槽２０１内で調製される中和処理液は、有機溶剤、水、および中和によって生じた塩が混在した状態となっている。調製された中和処理液は、後述する分液装置３００において、有機溶液と水溶液とに分離されるが、この場合に、有機溶液中に塩が混入すると、有機溶液中の有機溶剤を再利用するためには、さらに塩の除去処理をする必要が生じてしまう。
【００２８】
これに対し、本発明者は、中和槽２０１内で調製される中和処理液中の混合液の含有率を、９８体積％以下、より好ましくは９０体積％以下とすることにより、後述する分液装置３００での分液時に、中和処理によって生じた塩が有機溶液中に混入するのを確実に防止することができることを見い出した。
【００２９】
また、工業的な観点からは、中和処理液中の混合液の含有比率を７０％以上とすることが好ましい。これは、中和処理液中の混合液の含有比率を７０％未満にすると、相対的に中和処理に用いるアルカリ水溶液の量が増加し、処理に必要な水の量が増加してしまうために、工業的に好ましくないためである。
【００３０】
≪分液装置≫
分液装置３００は、分液槽３０１を備え、分液槽３０１には、配管ラインＬ５，Ｌ６，Ｌ７がそれぞれ接続されている。配管ラインＬ５は、分液槽３０１内に中和装置２００から排出された中和処理液を供給するための配管である。配管ラインＬ６，Ｌ７は、中和槽３０１内で、相分離によって分液された有機溶液、水溶液をそれぞれ分液槽３０１から排出するための配管ラインである。なお、図１において、便宜的に、有機溶液が上層であり、水溶液が下層であるように記載されるが、有機溶剤の比重が水溶液の比重よりも重い場合には、有機溶液が下層となる。
【００３１】
また、分液装置３００において、相分離によって有機溶液と水溶液とに分離されるため、回収対象となる有機溶剤の水との分離性が高いことが好ましい。水との分離性が高い有機溶剤としては、疎水性溶剤である、ケトン系溶剤、ベンゼン系溶剤があり、さらに、工業的に頻繁に使用される疎水性溶剤として酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、ジクロロメタン、トリクロロエチレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン等が挙げられる。
【００３２】
≪第１制御装置≫
第１制御装置４００は、分液槽３０１内の水溶液のｐＨを測定し、該測定されたｐＨの値に基づいて配管ラインＬ３上に接続されたバルブＶ４０１の開閉を制御する。バルブＶ４０１の開閉が制御されることにより、アルカリ水溶液の中和槽２０１への送液量が調整される。この構成は、本発明者が、有機溶液と相分離された水溶液中のｐＨを測定することによって、間接的に有機溶液中の酸濃度をモニタリングできることを見いだしたことによるものである。有機溶液のｐＨを測定するのは困難であり、操作の煩雑性、ｐＨメーターの耐有機溶液性等、様々な問題がある。これに対し、本実施の形態によれば、水溶液中のｐＨを測定することによって有機溶液中の酸濃度をモニタリングすることができるため、有機溶液中のｐＨを測定するための特殊なｐＨメータの必要性、あるいはガスクロマトグラフィー等を用いて有機溶液中の酸濃度を測定する必要性がない。
【００３３】
ここで、鋭意検討の結果、水溶液のｐＨが中性、すなわちｐＨ６〜８の場合には、アルカリ水溶液の混合液との混合比率が適切であって、混合液中の酸のほとんど全てが適切に中和されていることが分かった。このとき、上述のように、中和処理液中の混合液の含有比率を９８体積％以下、より好ましくは９０体積％以下とすることにより、生じた塩のほとんど全てを水溶液中に溶け込ませることができ、結果として、有機溶液として純度の高い有機溶剤を得ることができる。
【００３４】
また、水溶液のｐＨが８を超えた場合には、アルカリ量が混合液中の酸を中和するのに適切な量を超えており、有機溶剤の過剰なアルカリ加水分解を引き起こすこと、およびアルカリ水溶液を無駄に消費してしまうことが分かった。したがって、第１制御装置４００によって測定されるアルカリ水溶液のｐＨが８以下となるように、バルブＶ４０１の開閉を制御することが好ましい。
【００３５】
また、アルカリ水溶液の混合液に対する混合比率が低くなって、アルカリ量が混合液中の酸の量よりも少ないことにより、混合液中の酸を全て中和することができない場合には、水溶液のｐＨが６未満となることが分かった。したがって、混合液中の酸をほぼ完全に除去したい場合には、第１制御装置４００によって測定されるアルカリ水溶液のｐＨが６以上８以下となるようにバルブＶ４０１の開閉を制御することが好ましい。一方、例えば、有機溶液中の酸濃度を所望の濃度に調製したい場合には、水溶液のｐＨが、有機溶液中の所望の酸濃度に対応したｐＨとなるように制御すればよい。
【００３６】
本発明者は、相分離によって分液された有機溶液と水溶液とに関し、有機溶液の酸濃度と水溶液のｐＨとの間に所定の関係があることを見いだしており、たとえば、５００ｐｐｍの酸濃度の有機溶液と分液された水溶液中のｐＨは３であることがわかっている。したがって、たとえば、有機溶液中の酸濃度を５００ｐｐｍに調製したい場合には、第１制御装置４００は、有機溶液水溶液のｐＨが３となるようにアルカリ水溶液の送液量を制御すればよい。
【００３７】
次に、図１を参照して、第１の実施の形態に係る脱酸処理装置による脱酸処理について説明する。
【００３８】
図１に示すように、水およびアルカリ源は、配管ラインＬ１および配管ラインＬ２を経由してアルカリ水溶液調製装置１００に導入される。導入された水およびアルカリ源は、アルカリ水溶液調製装置１００の調製槽１０１内で撹拌機１０２によって撹拌される。調製槽１０１に導入される水の量および／またはアルカリ源の量は、たとえば、送液量制御装置１０４がバルブＶ１０３および／またはバルブＶ１０４の開閉を制御することによって調節することができる。このようにして所定のｐＨに調整されたアルカリ水溶液は、配管ラインＬ３に導入されてアルカリ水溶液調製装置１００から排出される。
【００３９】
アルカリ水溶液調製装置１００から排出されたアルカリ水溶液は、配管ラインＬ３を経由して中和装置２００に導入される。また、中和装置２００には、アルカリ水溶液の導入と並行して、配管ラインＬ４を経由して冷却機２０４によって冷却された、有機溶剤と酸とを含む混合液が導入される。導入されたアルカリ水溶液および混合液は、中和装置２００の中和槽２０１内で撹拌機２０２によって撹拌される。中和槽２０１内で撹拌されることにより、混合液中の酸がアルカリ水溶液によって中和された中和処理液が調製される。
【００４０】
ここで、上述したように、中和処理液は、中和槽２０１内の中和処理液中の混合液の含有率が９８体積％以下、より好ましくは９０体積％以下となるように調製されることが好ましい。中和処理液中の混合液の含有比率の調製は、中和槽２０１に導入されるアルカリ水溶液の量を、たとえば、第１制御装置４００が配管ラインＬ３に設けられたバルブＶ４０１を制御することによって可能となる。このようにして調製された中和処理液は、配管ラインＬ５を経由して中和装置２００から排出される。
【００４１】
中和装置２００から排出された中和処理液は、配管ラインＬ５を経由して分液装置３００に導入される。導入された中和処理液は、分液装置３００の分液槽３０１内において、相分離によって酸が除去された有機溶液と水溶液とに分液される。
【００４２】
ここで、上述したように、中和装置２００において、中和処理液中の混合液の含有比率が、９８体積％以下、より好ましくは９０体積％以下となるように調製することが好ましい。混合液の体積は実質的に混合液中の有機溶剤の体積である。このため、分液装置での分液における有機溶剤の水溶液に対する体積比は９．８倍以下、さらには９倍以下であることが好ましい。これにより、酸とアルカリの中和により生じた塩を確実に水溶液中に混入させることができ、有機溶剤への塩の混入を抑制することができる。
【００４３】
このようにして酸が除去された有機溶液は配管ラインＬ６を経由して分液装置３００から排出され、塩を含有する水溶液は配管ラインＬ７を経由して分液装置３００から排出される。
【００４４】
以上のように、第１の実施の形態に係る脱酸処理装置によれば、省スペースでの有機溶剤と酸とからなる混合液からの酸の除去を、省スペースで、簡便かつ低コストで行うことができる。これにより、純度の高い有機溶剤を回収することができ、有機溶剤の再利用が可能となる。また、第１制御装置４００によってアルカリ水溶液の送液量を水溶液のｐＨに基づいて調製することにより、有機溶液中の酸濃度を所望の濃度に調製することができる。
【００４５】
また、中和処理液中の混合液の含有比率が９８体積％以下、より好ましくは９０体積％以下となるように調製することにより、中和処理によって生じた塩が有機溶液中に混入するのを防ぐことができる。
【００４６】
＜第２の実施の形態＞
図２は、第２の実施の形態における脱酸処理システムの概略的な構成図である。
【００４７】
図２に示すように、本実施の形態における脱酸処理システム２０は、上述の脱酸処理装置１０と、排ガス処理装置３０を備え、排ガス処理装置３０は、有機溶剤回収装置５００と、有機溶剤分離装置６００とを備える。脱酸処理装置１０については、既に詳述しているため、以下には、排ガス処理装置３０の各装置の構成について詳述する。
【００４８】
≪有機溶剤回収装置≫
有機溶剤回収装置５００は、吸着材５１１，５２１がそれぞれ収容された第１処理槽５１０および第２処理槽５２０を有している。吸着材５１１，５２１は、排ガスを接触させることで排ガスに含有される有機溶剤を吸着する。したがって、有機溶剤回収装置５００においては、吸着材５１１，５２１に排ガスを供給することで有機溶剤が吸着材５１１，５２１によって吸着され、これにより排ガスが清浄化されて清浄ガスとして排出されることになる。また、吸着材５１１，５２１は、水蒸気を接触させることで吸着した有機溶剤を脱着する。したがって、有機溶剤回収装置５００においては、吸着材５１１，５２１に水蒸気を供給することで有機溶剤が吸着材５１１，５２１から脱着され、これにより水蒸気が有機溶剤を含有する脱着ガスとして排出されることになる。
【００４９】
第１処理槽５１０および第２処理槽５２０には、配管ラインＬ８，Ｌ９，Ｌ１０，Ｌ１１がそれぞれ接続される。配管ラインＬ８は、有機溶剤を含有する排ガスを第１処理槽５１０および第２処理槽５２０に供給するための配管ラインであり、バルブＶ５０１，Ｖ５０２によって第１処理槽５１０および第２処理槽５２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ９は、水蒸気を第１処理槽５１０および第２処理槽５２０に供給するための配管ラインであり、バルブＶ５０３，Ｖ５０４によって第１処理槽５１０および第２処理槽５２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ１０は、清浄ガスを第１処理槽５１０および第２処理槽５２０から排出するための配管であり、バルブＶ５０５，Ｖ５０６によって第１処理槽５１０および第２処理槽５２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。配管ラインＬ１１は、脱着ガスを第１処理槽５１０および第２処理槽５２０から排出するための配管ラインであり、バルブＶ５０１，Ｖ５０２によって第１処理槽５１０および第２処理槽５２０に対する接続／非接続状態が切り替えられる。
【００５０】
第１処理槽５１０と第２処理槽５２０とは、上述したバルブＶ５０１〜Ｖ５０６の開閉を操作することによって交互に吸着槽および脱着槽として機能し、具体的には、第１処理槽５１０が吸着槽として機能している場合には、第２処理槽５２０が脱着槽として機能し、第１処理槽５１０が脱着槽として機能している場合には、第２処理槽５２０が吸着槽として機能する。すなわち、有機溶剤回収装置５００においては、吸着槽と脱着槽とが経時的に交互に切り替わるように構成されている。なお、配管ラインＬ８は、第１処理槽５１０および第２処理槽５２０のうち、吸着槽として機能している槽に接続されて当該吸着槽に排ガスを供給し、配管ラインＬ９は、第１処理槽５１０および第２処理槽５２０のうち、脱着槽として機能している槽に接続されて当該脱着槽に水蒸気を供給する。また、配管ラインＬ１０は、第１処理槽５１０および第２処理槽５２０のうち、吸着槽として機能している槽に接続されて当該吸着槽から清浄ガスを排出し、配管ラインＬ１１は、第１処理槽５１０および第２処理槽５２０のうち、脱着槽として機能している槽に接続されて脱着ガスを排出する。
【００５１】
吸着材５１１，５２１は、活性炭、活性炭素繊維またはゼオライトの少なくともいずれかを含む部材にて構成されている。好適には、吸着材５１１，５２１としては、粒状、粒体状、ハニカム状等の活性炭やゼオライトが利用されるが、より好適には、活性炭素繊維が利用される。活性炭素繊維は、表面にミクロ孔を有する繊維状構造を有しているため、ガスとの接触効率が高く、他の吸着素子に比べて高い吸着効率を実現できる部材である。
【００５２】
≪有機溶剤分離装置≫
有機溶剤分離装置６００は、冷却機６１０と、混合液分液装置６２０とを有している。冷却機６１０は、冷却水等を用いて脱着ガスを凝縮させて液化させる装置であり、混合液分液装置６２０は、脱着ガスを液化させることで得られる液を相分離によって分液することで混合液と分離排水とに分離する装置である。
【００５３】
冷却機６１０は、配管ラインＬ１１，Ｌ１２にそれぞれ接続されており、分液装置６２０は、配管ラインＬ１２，Ｌ１３，Ｌ１４にそれぞれ接続されている。配管ラインＬ１１は、上述した有機溶剤回収装置５００から排出された脱着ガスをコンデンサ２１０に供給するための配管ラインであり、配管ラインＬ１２は、冷却機６１０で生成された液を分液装置６２０に供給するための配管ラインである。配管ラインＬ１３は、分液装置６２０で分液された混合液を分液装置６２０から排出するための配管ラインであり、配管ラインＬ１４は、分液装置６２０で分液された分離排水を分液装置６２０から排出するための配管ラインである。
【００５４】
このようにして分離される混合液の主成分は有機溶剤であるが、該有機溶剤は、排ガス処理装置３０において、様々な処理を経ているため、不純物として有機溶剤の分解産物である酸を含有している。そして、この混合液が上述した脱酸処理装置１０に導入されることにより、混合液からの酸の除去が行われる。
【００５５】
また、脱酸処理システム２０は、図２に示すように、分液装置６２０で分液された分離排水のｐＨを測定する第２制御装置７００を備えていてもよい。第２制御装置７００を備えることにより、分離排水のｐＨを測定することによって間接的に混合液中の酸濃度をモニタリングすることができるため、混合液中の酸濃度に的確に対応するように、脱酸処理装置１０で調製されるアルカリ水溶液の濃度を調製することができる。このため、第２制御装置７００がアルカリ水溶液調製装置１００のバルブＶ１０３およびバルブＶ１０４を制御するように構成することが好ましい。
【００５６】
次に、図２を参照して、第２の実施の形態に係る脱酸処理システムによる脱酸処理について説明する。
【００５７】
まず、各工場や研究施設等から排出される排ガスが、配管ラインＬ８を経由して有機溶剤回収装置５００に導入される。導入された排ガスは、第１処理槽５１０に送られて吸着材５１１と接触し、当該排ガスに含有される有機溶剤が吸着材５１１によって吸着される。有機溶剤が吸着材５１１によって吸着された後のガスは、配管ラインＬ１０に導入されて清浄ガスとして排ガス処理装置５００から排出される。
【００５８】
一方、有機溶剤回収装置５００には、上記排ガスの導入と並行して、配管ラインＬ９を経由して水蒸気が導入される。導入された水蒸気は、第２処理槽５２０に送られて吸着材５２１と接触し、吸着材５２１に吸着された有機溶剤を脱着させる。吸着材５２１から脱着された有機溶剤を含む水蒸気は、配管ラインＬ１１に導入されて脱着ガスとして有機溶剤回収装置５００から排出される。
【００５９】
有機溶剤回収装置５００から排出された脱着ガスは、配管ラインＬ１１を経由して有機溶剤分離装置６００に導入される。導入された脱着ガスは、冷却機６１０に送られて凝縮されて液化する。冷却機６１０で生成された液体は、配管ラインＬ１２を経由して分液装置６２０に送られ、分液装置６２０において相分離によって分液され、有機溶剤と酸とを含有する混合液と分離排水とに分離される。混合液は、配管ラインＬ１３に導入されて混合液分離装置６００から排出される。一方、分離排水は、配管ラインＬ１４に導入されて混合液分離装置６００から排出される。
【００６０】
混合液分離装置６００から排出された混合液は、配管ラインＬ１３を経由して、脱酸処理装置１０に導入され、上述した脱酸処理装置１０における脱酸処理によって有機溶液と水溶液とに分離される。
【００６１】
上述のような第２の実施の形態に係る脱酸処理システムによれば、省スペースでの有機溶剤と酸とからなる混合液からの酸の除去を、省スペースで、簡便かつ低コストで行うことができる。これにより、純度の高い有機溶剤を回収することができ、有機溶剤の再利用が可能となる。また、第１制御装置４００によってアルカリ水溶液の送液量を調製することにより、有機溶液中の酸濃度を所望の濃度に調製することができる。
【００６２】
一般的に、排ガス処理装置から排出される混合液は、様々な処理工程を経て排出されるものであるため、有機溶剤が分解されることによって生じる酸を高濃度で含むことが多い。本実施の形態に係る脱酸処理システムによれば、排ガス処理装置の混合液から酸を除去することによって、高純度の有機溶剤を回収することが可能となる。
【実施例】
【００６３】
＜実施例１＞
上述の脱酸処理システム２０において、排ガス処理装置３０の有機溶剤回収装置５００に、有機溶剤として酢酸エチルを２０００ｐｐｍ含む４０℃の有機溶剤混合被処理ガスを風量１００Ｎｍ３で第１処理槽５１０内に送風することによって第１処理槽５１０に導入した。そして、９分間にわたって吸着材５１１にて吸着処理を行なうことにより、有機溶剤混合被処理ガスを清浄化して清浄ガスとして排出した。その後、自動ダンパーで第１処理槽５１０への有機溶剤混合被処理ガスの送風を封鎖し、これに代えて吸着材５１１に水蒸気を供給した。
【００６４】
この処置と同時に、第２処理槽５２０の自動ダンパーを開放し、第２処理槽５２０に有機溶剤混合被処理ガスを送風し、吸着材５２１で吸着処理を行った。この吸着処理と脱着処理の操作を各処理槽で交互に繰り返し実施した。なお、吸着剤５１１，５２１には、平均細孔径が１７．４Å、ＢＥＴ比表面積が１６５０ｍ2／ｇ、細孔容積が０．６６ｃｍ3／ｇの活性炭素繊維を使用した。
【００６５】
有機溶剤回収装置５００から排出された脱着ガスを、有機溶剤分離装置６００に導入し、冷却機６１０で冷却した後、分液装置６２０で分液させることによって、酢酸エチルと酸とを含有する混合液と分離排水とに分離した。このときの混合液中の酢酸濃度は１０００ｐｐｍであった。混合液中の酸の濃度の測定は、水素炎イオン化検出器を用いたガスクロマトグラフィーにより測定した。
【００６６】
上述のように排ガス処理装置３０によって調製された混合液を、随時、配管ラインＬ１３を経由して脱酸処理装置１０に導入した。脱酸処理装置１０において、混合液は、冷却機２０４によって２０℃まで冷却された後、配管ラインＬ４を経由して中和槽２０１に導入された。
【００６７】
また、中和槽２０１への混合液の導入と並行して、配管ラインＬ３を経由して、アルカリ水溶液調製装置１００で調製された０．０５ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を中和槽２０１に導入した。なお、０．０５ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液は、水道水と２５％水酸化ナトリウム水溶液とをアルカリ水溶液調製装置１００の調製槽１０１内で撹拌することによって調製された。
【００６８】
そして、中和槽２０１内で、０．０５ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液と、混合液とを撹拌することにより、中和処理液を調製した。調製した中和処理液は、配管ラインＬ５を経由して分液装置３００の分液槽３０１に導入されて分液槽３０１内に静置することによって有機溶液と水溶液とに分離された。そして、第１制御装置４００は、水溶液のｐＨを随時測定し、該ｐＨが７になるようにバルブＶ４０１の開閉を制御した。
【００６９】
その結果、総量１００Ｌの混合液に対して、総量２８Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を使用することとなった。そして、得られた有機溶液中の酸濃度を測定したところ、１０ｐｐｍ以下であることがわかった。結果を表１に示す。なお、有機溶液中の酸濃度は、水素炎イオン化検出器を用いたガスクロマトグラフィーにより測定した。
【００７０】
＜実施例２＞
実施例１と同様にして混合液を調製した。このときの混合液中の酢酸濃度は１０００ｐｐｍであった。そして、アルカリ水溶液として０．５ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を用いて、分液槽３０１内の水溶液のｐＨが７になるように調整した以外は実施例１と同様にして有機溶液を調製した。
【００７１】
その結果、総量１００Ｌの混合液に対して、総量４．５Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を使用することとなった。そして、得られた有機溶液中の酸濃度を測定したところ、１０ｐｐｍ以下であることがわかった。結果を表１に示す。
【００７２】
＜実施例３＞
実施例１と同様にして混合液を調製した。このときの混合液中の酢酸濃度は１０００ｐｐｍであった。そして、アルカリ水溶液として０．００５ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を用いて、分液槽３０１内の水溶液のｐＨが７になるように調整した以外は実施例１と同様にして有機溶液を調製した。
【００７３】
その結果、総量１００Ｌの混合液に対して、総量２５０Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を使用することとなった。そして、得られた有機溶液中の酸濃度を測定したところ、１０ｐｐｍ以下であることがわかった。結果を表１に示す。
【００７４】
【表１】
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【００７５】
実施例１〜３により、有機溶液と分液された水溶液のｐＨが７になるように水酸化ナトリウム水溶液の送液量を制御することによって、酸が１０ｐｐｍ以下の濃度になるまで除去された酢酸エチルを得ることができた。したがって、混合液中の酸をほぼ完全に除去したいときには、水溶液のｐＨが中性となるようにアルカリ水溶液の送液量を制御することが適切であることが分かる。
【００７６】
また、実施例３により、水酸化ナトリウム水溶液の濃度が０．００５ｍｏｌ／Ｌと低い場合には、多量の水酸化ナトリウム水溶液が必要であることがわかった。これは、工業的な観点からは好ましくない。一般的に、排ガス処理装置から排出される混合液中の酸濃度は１０００ｐｐｍ以上であることが多い。したがって、実施例１、２と実施例３とを比較することにより、少なくとも、アルカリ水溶液の濃度は０．００５ｍｏｌ／Ｌを超える濃度、たとえば、０．０５ｍｏｌ／Ｌ以上であることが好ましいことがわかる。
【００７７】
また、実施例１〜３により、１０００ｐｐｍの酢酸濃度の混合液から酸を除去するには、０．００５ｍｏｌ／Ｌ、０．０５ｍｏｌ／Ｌおよび０．５ｍｏｌ／Ｌのアルカリ水溶液を用いることができることがわかるが、表１から明らかなように、アルカリ水溶液の濃度によって使用するアルカリ水溶液の総量が大きく異なる。混合液中の酸濃度が予め分かる場合には使用するアルカリ水溶液の濃度を適切に調製することによって使用するアルカリ水溶液の総量をコントロールすることができる。すなわち、混合液中の酸濃度を予め測定しておくことによって、より適切な脱酸処理が可能なことがわかる。したがって、図２に示すように、排ガス処理装置３０の分液槽６２０で調製される分離排水のｐＨを測定して混合液中の酸濃度を予め算出し、それに対応した濃度のアルカリ水溶液を調整するように、脱酸処理システム２０に第２制御装置７００を設けることが好ましいことがわかる。
【００７８】
＜実施例４＞
実施例１と同様にして混合液を調製した。このときの混合液中の酢酸濃度は１０００ｐｐｍであった。そして、アルカリ水溶液として０．０５ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を用いて、分液槽３０１内の水溶液のｐＨが３になるように調整した以外は実施例１と同様にして有機溶液を調製した。
【００７９】
その結果、総量１００Ｌの混合液に対して、総量２５Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を使用することとなった。そして、得られた有機溶液中の酸濃度を測定したところ、５００ｐｐｍであることがわかった。結果を表２に示す。
【００８０】
＜実施例５＞
実施例１と同様にして混合液を調製した。このときの混合液中の酢酸濃度は１０００ｐｐｍであった。そして、アルカリ水溶液として０．５ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を用いて、分液槽３０１内の水溶液のｐＨが３になるように調整した以外は実施例１と同様にして有機溶液を調製した。
【００８１】
その結果、総量１００Ｌの混合液に対して、総量３Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を使用することとなった。そして、得られた有機溶液中の酸濃度を測定したところ、５００ｐｐｍであることがわかった。結果を表２に示す。
【００８２】
＜実施例６＞
実施例１と同様にして混合液を調製した。このときの混合液中の酢酸濃度は７５０ｐｐｍであった。そして、アルカリ水溶液として０．０２ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を用いて、分液槽３０１内の水溶液のｐＨが３になるように調整した以外は実施例１と同様にして有機溶液を調製した。
【００８３】
その結果、総量１００Ｌの混合液に対して、総量２５Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を使用することとなった。そして、得られた有機溶液中の酸濃度を測定したところ、５００ｐｐｍであることがわかった。結果を表２に示す。
【００８４】
【表２】
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【００８５】
実施例４〜６により、有機溶液と分液された水溶液のｐＨが３になるように水酸化ナトリウム水溶液の送液量を制御することによって、有機溶液として酸が５００ｐｐｍの濃度になるまで除去された酢酸エチルを得ることができた。実施例１〜３および実施例４〜６を比較することにより、水溶液のｐＨを調製することによって有機溶液中の酸濃度を所望の濃度に調製できることがわかる。
【００８６】
＜実施例７＞
有機溶剤としてジクロロメタンを２０００ｐｐｍ含む有機溶剤混合被処理ガスを用いた以外は実施例１と同様にして混合液を調製した。このときの混合液中の塩酸濃度は２００ｐｐｍであった。そして、アルカリ水溶液として０．１５ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を用いて、分液槽内の水溶液のｐＨが７になるように調製した以外は実施例１と同様にして有機溶液を調製した。
【００８７】
その結果、総量１００Ｌの混合液に対して、総量２５Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を使用することとなった。そして、得られた有機溶液中の酸濃度を測定したところ、１０ｐｐｍ以下であることがわかった。結果を表３に示す。
【００８８】
＜実施例８＞
実施例７と同様にして混合液を調製した。このときの混合液中の塩酸濃度は２０００ｐｐｍであった。そして、アルカリ水溶液として０．１５ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を用いて、分液槽内の水溶液のｐＨが３．３となるように調製した以外は実施例７と同様にして有機溶液を調製した。
【００８９】
その結果、総量１００Ｌの混合液に対して、総量２５Ｌの水酸化ナトリウムを使用することとなった。そして、得られた有機溶液中の酸濃度を測定したところ、５０ｐｐｍであることがわかった。結果を表３に示す。
【００９０】
【表３】
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【００９１】
実施例７、８により、有機溶剤がジクロロメタンの場合であっても、有機溶液と分液された水溶液のｐＨが所望のｐＨとなるようにアルカリ水溶液の送液量を調製することによって、有機溶液中の酸濃度を制御できることがわかった。
【００９２】
＜実施例９＞
実施例１と同様にして混合液を調製した。このときの混合液中の酢酸濃度は６０００ｐｐｍであった。そして、アルカリ水溶液として０．５ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を用いて、分液槽内の水溶液のｐＨが７になるように調製した以外は実施例１と同様にして有機溶液を調製した。
【００９３】
その結果、総量１００Ｌの混合液に対して、総量３０Ｌの水酸化ナトリウムを使用することとなった。そして、得られた有機溶液中の酸濃度を測定したところ、１０ｐｐｍ以下であることがわかった。結果を表４に示す。
【００９４】
＜実施例１０＞
実施例１と同様にして混合液を調製した。このときの混合液中の酢酸濃度は１０００ｐｐｍ以下であった。そして、アルカリ水溶液として２ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を用いて、分液槽内の水溶液のｐＨが７になるように調製した以外は実施例９と同様にして有機溶液を調製した。
【００９５】
その結果、総量１００Ｌの混合液に対して、総量１．５Ｌの水酸化ナトリウムを使用することとなった。そして、得られた有機溶液中の酸濃度を測定したところ、１０ｐｐｍ以下であることがわかった。結果を表４に示す。
【００９６】
【表４】
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【００９７】
実施例９より、酸を６０００ｐｐｍという高濃度に含む混合液であっても、有機溶液と分液される水溶液のｐＨが７となるようにアルカリ水溶液の送液量を制御することにより、混合液中の酸を除去できることがわかった。一般的に、排ガス処理装置から排出される混合液中の酸濃度の上限値は、６０００ｐｐｍ程度である。このため、たとえば、排ガス処理装置から排出される混合液の酸濃度が１０００ｐｐｍから６０００ｐｐｍの間で変動したとしても、図１の脱酸処理装置１０を用いることによって混合液から酸が適切に除去できることがわかる。
【００９８】
また、実施例１０において、少ないアルカリ水溶液の総量で混合液中の酸の除去が可能であることがわかったが、実施例１０の有機溶液中に塩が析出していることが目視によって確認された。これは、中和処理液中における有機溶液の混合比率、すなわち、中和処理液中における混合液の混合比率が９８体積％を超えており、水溶液の量が少ないために、高濃度のアルカリ水溶液による中和処理によって生じた塩が水溶液に溶け切れなかったためと考えられる。したがって、実施例１０により、中和処理液における混合液の混合比率は９８体積％以下にすることが好ましいことがわかる。さらに、確実に有機溶液中の塩の析出を防ぐためには、９０体積％以下にすることが好ましい。
【００９９】
ここで、たとえば、実施例２および実施例５においては、使用するアルカリ水溶液の量を増やして、中和処理液における混合液の混合比率を９０体積％以下にすることができる。一方、実施例１０において、塩の析出を解消するために、用いるアルカリ水溶液の総量を増やした場合、酸に対するアルカリの量が過剰となり、有機溶液の過剰なアルカリ加水分解がおこることがわかった。これは、有機溶液の回収という観点からは好ましくない。したがって、実施例１０の結果により、用いるアルカリ水溶液のアルカリ濃度は２ｍｏｌ／Ｌ未満であることが好ましく、０．５ｍｏｌ／Ｌ以下がさらに好ましいことがわかる。
【０１００】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、排ガス処理により生じた回収液からの有機溶剤の回収、再利用に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  脱酸処理装置、２０  排ガス処理システム、３０  排ガス処理装置、１００  アルカリ水溶液調製装置、１０１  調製槽、１０２，２０２  撹拌機、１０４  送液量制御装置、２００  中和装置、２０１  中和槽、２０４，６１０  冷却機、３００  分液装置、３０１，６２０  分液槽、Ｌ１〜Ｌ１４  配管ライン、Ｖ１０３，Ｖ１０４，Ｖ４０１，Ｖ５０１〜Ｖ５０６  バルブ、４００  第１制御装置、５００  有機溶剤回収装置、５１０，５２０  処理槽、５１１，５２１  吸着材、６００  有機溶剤分離装置、７００  第２制御装置。
【図１】
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【図２】
2011143391.tif 000008