(57)【要約】【課題】低ランニングコストであると共に、安全性が高く処理効率の高い揮発性有機化合物処理装置を提供する。【解決手段】アンモニア分解触媒発熱体２と揮発性有機化合物の酸化分解温度を低下させる触媒体３を備え、難燃性ガスであるアンモニアガスもしくはアンモニアと空気の混合ガスを燃料とし、当該燃料を発熱体２により分解し、分解時に発生する高温水素ガス及び高温窒素ガスを熱源として揮発性有機化合物を加熱し、加熱した揮発性有機化合物を触媒体３に導入して触媒３を触媒分解作用温度領域に加温すると共に当該揮発性有機化合物の分解処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機化合物含有ガスを加熱するための触媒式アンモニア分解装置を備え、アンモニアの触媒分解により発生した高温窒素ガス及び高温水素ガスと隔壁を介して間接的に熱交換し、または高温窒素ガスと混合して直接熱交換することにより、揮発性有機化合物を加熱する加熱部と、
揮発性有機化合物の酸化分解温度を低下させるＶＯＣ分解触媒体を備え、前記加熱部よりガス流通の下流側に設けられ前記加熱部で加熱された揮発性有機化合物含有ガスに含まれる揮発性有機化合物を酸化分解させる揮発性有機化合物（ＶＯＣ）分解部を具備すること  を特徴とする揮発性有機化合物処理装置。
【請求項２】
前記加熱部は、水素ガス排出管及び窒素ガス排出管を備え、当該排出管の外表面に放熱板を備えること  を特徴とする請求項１の揮発性有機化合物処理装置。
【請求項３】
前記加熱部と揮発性有機化合物（ＶＯＣ）分解部との間において、アンモニアの触媒分解で生じた高温窒素ガスと揮発性有機化合物含有ガスを混合して直接熱交換するための混合空間を備えること  を特徴とする請求項１の揮発性有機化合物処理装置。
【請求項４】
前期混合空間内において、揮発性有機化合物含有ガスまたは揮発性有機化合物含有ガスと窒素ガスとの混合ガスを加熱するために、アンモニアの触媒分解で生じた高温水素ガスもしくは高温窒素ガスまたはその両方を流通させる導管を設置すること  を特徴とする請求項３に記載の揮発性有機化合物処理装置。
【請求項５】
前記混合空間において、ガスの流路を分散させるガス流路分散部材を備えること  を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の揮発性有機化合物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、揮発性有機化合物処理装置に関するものであり、特に、工場や事業所から排出されるガス中の揮発性有機化合物（以下、単に「ＶＯＣ」と称する）を分解し、処理済みのガスを大気中に放出するために使用される揮発性有機化合物処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】ＶＯＣは、浮遊粒子状物質や光化学オキシダントの原因物質の一つであり、一定規模以上の工場や事業所はＶＯＣの排出規制の対象となると共に、規制対象外の中小規模事業所に対しても自主的にＶＯＣの排出を抑制することが求められている。そこで、中小規模の事業所のＶＯＣ排出の抑制に対する自主的な取り組みを進めるために、中小規模の事業所でも導入し易い、低ランニングコストの揮発性有機化合物処理装置（以下、単に「ＶＯＣ処理装置」と称する）が望まれている。【０００３】従来のＶＯＣ処理装置は、吸着法、薬液吸収法、生物分解法、プラズマ分解法、燃焼酸化法（直接燃焼式、蓄熱燃焼式、触媒燃焼式）を用いた装置に大別される。そのうち、燃焼酸化法では、加熱の手段としてバーナーを使用した装置（例えば、特許文献１参照）や、電気ヒーターを使用した装置（例えば、特許文献２参照）が一般的である。【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２２１４３０号公報
【特許文献２】特開２００５−２７９５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】しかしながら、吸着材や薬液の交換が必要でランニングコストがかかる吸着法や薬液吸収法、生物の維持管理に手間や経費がかかる生物分解法、装置が大型でコスト高のプラズマ分解法を用いた装置は、中小規模の事業所には不向きであった。また、加熱する手段として従来の化石燃料式バーナーを用いる装置では、可燃性のＶＯＣに引火するおそれと化石燃料の使用に起因するＣＯ２排出量の増加という問題があった。さらに、電気ヒーターを用いる装置では、熱効率が悪く加熱に時間がかかるという問題があった。加えて、セラミックスヒーターを用いる装置では、一定以上の広い空間を加熱するには大型装置が必要であるという問題があった。【０００６】そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、低ランニングコストであると共に、安全性が高く処理効率の高いＶＯＣ処理装置の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】上記の課題を解決するため、本発明にかかるＶＯＣ処理装置は、「ＶＯＣ含有ガスを導入する空間において、当該空間内にアンモニアを触媒分解することにより生じる分解熱によりＶＯＣ含有ガスを加熱するアンモニア分解装置を配置してなる加熱部と、
アンモニア分解装置の下流側で前記加熱部により加熱されたＶＯＣ含有ガスを導入する空間において、ＶＯＣの酸化分解温度を低下させる触媒体（以下、「ＶＯＣ分解触媒体」と称する）を備え、前記ＶＯＣ含有ガスに含まれるＶＯＣを酸化分解させる揮発性有機化合物分解部（以下、単に「ＶＯＣ分解部」と称する）と、
ＶＯＣ分解部にて分解処理された高温排ガスを利用してＶＯＣ含有ガスを加温するための熱交換器を具備する」ものである。【０００８】「アンモニア分解装置」は、アンモニアガス導入管と、水素透過金属で形成された触媒管にアンモニア分解触媒を担持したセラミックスの多孔質体と構造材を充填した水素分離管と、水素分離管の周りに水素分離管から透過した水素ガスを排出するための水素ガス排出管と、発生した水素ガスを当ＶＯＣ処理装置外へ排出するための水素ガス排出管連結部を備え、水素ガス排出管の隣に隔壁で隔ててアンモニア分解後水素分離管内に残留している窒素ガスを「ＶＯＣ分解部」へ送るための窒素ガス排出管を備え、及び窒素ガス排出管の外壁に於いて未処理ＶＯＣ含有ガス流路側に熱伝導性の高い材質からなる放熱板を具備する。【０００９】「アンモニア分解触媒」としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｒｕ等の遷移金属系、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄの希土類系を用いることができる。遷移金属系は金属単体、合金、窒化物、炭化物、酸化物、複合酸化物として用いることができ、希土類系は酸化物として用いることができ、遷移金属系および希土類系とも、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア等の高比表面積の担体に担持して用いることができる。【００１０】前記の「水素透過金属管」は、Ｐｄ及びその合金、Ｖ、Ｚｒ−Ｎｉ合金等の水素透過金属・合金のいずれかからなる。【００１１】前記の「放熱板」は、銅や金属板にダイヤモンドコーティングした材料など熱伝導性の高い材料からなる。【００１２】前記「ＶＯＣ分解触媒体」の構成としては、ガスが流通可能な多孔質体にＶＯＣの酸化分解温度を低下させる触媒を担持させた構成、触媒自体に設けた連続気孔や貫通孔にガスを流通させる構成、ガスを流通させる管状や筒状のガス流通路の内部にガスが流通可能な空隙を残しつつ触媒が充填された構成を例示することができる。【００１３】前記「ＶＯＣの酸化分解温度を低下させる触媒」としては、白金、パラジウム、ロジウム、金、イリジウム、ルテニウム等の貴金属触媒や、酸化セリウム、酸化コバルト、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化スズ、酸化マンガン、酸化タンタル等の金属酸化物触媒を使用することができる。或いは、複数の金属触媒、複数の金属酸化物触媒、または金属触媒と金属酸化物触媒を組み合わせた複合触媒を使用することもできる。なお、ＶＯＣの酸化分解温度は６５０〜８００℃であるが、上記の触媒の作用により２００〜４００℃で酸化分解させることができる。【００１４】「揮発性有機化合物（ＶＯＣ）」は、大気中に排出され又は飛散した時に気体である有機化合物であって、浮遊粒子状物質及びオキシダントの生成の原因とならない物質として政令で定める物質を除いたものであり、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、エチルベンゼン、ベンゼン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル等を挙げることができる。特に、トルエンやキシレンは、印刷や塗装関係の工場や事業所で溶剤として多用されており、排出量が多い。【００１５】以上、上記構成により、本発明に係る揮発性有機化合物分解装置は、アンモニアを触媒分解するアンモニア分解装置を配置した加熱部と、ＶＯＣ分解触媒体を配置したＶＯＣ分解部とを備え、アンモニア分解装置にて触媒分解時に発生する分解熱を用いて未処理ＶＯＣ含有ガスを加熱し、当該加熱された未処理ＶＯＣ含有ガスによりＶＯＣ分解触媒を加熱し、当該加熱されたＶＯＣ分解触媒に未処理ＶＯＣ含有ガスを接触させることで分解処理を行うこと、及びアンモニア分解により水素ガスの製造を行うことを特徴とするものである。【００１６】本発明に係るＶＯＣ処理装置において、「アンモニア分解装置」を備える加熱部は、例えばアンモニア分解触媒としてＲｕＯ２／γ−Ａｌ２Ｏ３触媒（酸化アルミニウム担持酸化ルテニウム触媒）を用いた場合、アンモニアの吸着熱を利用して触媒層を内部から急速に加熱し、温度が３００〜５００℃となる。この反応は発熱反応であるため、一旦反応が始まると触媒層の温度は高温に保たれ、室温でアンモニアを供給し続ける限り当該高温状態が維持される。そのため、アンモニアの分解により生じた窒素ガスは約３００〜５００℃の温度範囲にあり、未処理ＶＯＣ含有ガスを当該高温窒素ガスが流れる窒素ガス排出管に接触させて間接的に、またはアンモニアの分解により生じた高温窒素ガスと混合することにより直接的に、当該未処理ＶＯＣ含有ガスを加熱することができる。【００１７】前記アンモニア分解により生じた水素ガスも約３００〜５００℃の温度範囲にあり、未処理ＶＯＣ含有ガスを当該高温水素ガスが流れる水素ガス排出管に接触させて間接的に加熱することができる。なお、当該水素ガスは水素ガス燃料や化成品製造原料として利用することができる。【００１８】前記加熱部で加熱された当該未処理ＶＯＣ含有ガスは、その下流側に設けられたＶＯＣ分解部に流入し、ＶＯＣ分解触媒を酸化分解温度範囲（２００〜４００℃）内に昇温させることができる。当該加熱されたＶＯＣ分解触媒に未処理ＶＯＣ含有ガスを接触させ当該触媒表面上で分解反応を生じさせることにより、当該ＶＯＣ含有ガスを分解させることができる。【００１９】本発明にかかるＶＯＣ処理装置は、前記アンモニア分解装置は加熱部のサイズに合わせて決められた個数が設けられ、加熱部のガス流通下流側（出口側）において未処理ＶＯＣ含有ガスの温度が場所に依存せずほぼ３００〜５００℃の間で均一温度となるように任意に配置するものとする。【００２０】また、本発明では、バーナーを使用する従来装置のようにＶＯＣに引火するおそれがないため、安全性の高い装置となっている。更に、吸着法や、薬液吸収法を用いた従来装置のように定期的に交換すべき部材がなく、生物分解法を用いた従来装置のように生物の維持管理の必要もないため、ランニングコストが低廉で、取り扱いの容易な装置となる。加えて、アンモニア分解装置とＶＯＣ分解触媒体とを主な構成とする極めて簡易な構成であるため、未処理ＶＯＣ含有ガスの流量に応じたＶＯＣ処理装置の設計を容易に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】以上のように、本発明の効果として、低ランニングコストであると共に、安全性と処理効率が高く、ＶＯＣ分解処理と同時に水素ガスの製造も行うことができるＶＯＣ処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態のＶＯＣ処理装置の概略構成を示す構成図である。
【図２】図１のＶＯＣ処理装置の主要部におけるＸ−Ｘ線断面図である
【図３】アンモニア分解装置の構成図である。
【図４】図１のＶＯＣ処理装置の主要部の未処理ＶＯＣ含有ガス導入口側から見た断面図である。
【図５】アンモニア分解装置の別形態の図である。
【図６】図１のＶＯＣ処理装置の主要部の処理済みＶＯＣガス排気口側から見た断面図である。
【図７】図４におけるＳ−Ｓ線断面図である。
【図８】混合空間を設けた場合のＶＯＣ処理装置の概略図である。
【図９】混合空間に生成水素ガスの導管を延長配置した場合のＶＯＣ処理装置の概略図である。
【図１０】混合空間にガス流路分散部材を設けた場合のＶＯＣ処理装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】以下、本発明の最良の一実施形態であるＶＯＣ処理装置について、図１乃至図１０に基づいて説明する。ここで、図１は本実施形態のＶＯＣ処理装置の概略構成を示す構成図であり、図２は図１のＶＯＣ処理装置の主要部におけるＸ−Ｘ線断面図であり、図３はアンモニア分解装置の構成図であり、図４は図１のＶＯＣ処理装置の主要部の未処理ＶＯＣ含有ガス導入口側から見た断面図であり、図５はアンモニア分解装置の別形態の図であり、図６は図１のＶＯＣ処理装置の主要部の処理済みＶＯＣガス排気口側から見た断面図であり、図７は図４におけるＳ−Ｓ線断面図であり、図８は混合空間を設けた場合の装置構成図であり、図９は混合空間に生成水素ガスの導管を延長配置した場合のＶＯＣ処理装置の概略図であり、図１０は混合空間にガス流路分散部材を設けた場合のＶＯＣ処理装置の概略図である。
【００２４】本実施形態のＶＯＣ処理装置１は、図１に示す通り、断熱筐体１００内に加熱部２及びＶＯＣ分解部３を配し、未処理ＶＯＣ含有ガスを加熱部２に導くための吸引ファン１８及び未処理ＶＯＣ含有ガス導入路８を備え、未処理ＶＯＣ含有ガス中に存在する微粒子等を除去するために加熱部２の前段に除塵装置１０を備え、加熱部２内へアンモニアガスを供給するためのアンモニアガス導入管９２及び加熱部２にてアンモニア分解で生じた水素ガスを排出するための水素ガス排出路９３を備え、ＶＯＣ分解部３にて分解処理された高温ＶＯＣ排ガスを用いて加熱部２導入前の未処理ＶＯＣ含有ガスを加熱するための熱交換器４を具備している。なお、詳細な図示は省略しているが、熱交換器４は未処理ＶＯＣ含有ガス導入路８に処理済みガス排出路９を巻回させた構成となっている。
【００２５】ここで、図２に示すように、加熱部２おいてはアンモニア分解装置２０が配置され、ＶＯＣ分解部３においてはＶＯＣ分解触媒体３０及び断熱材３８が配置される。
【００２６】本実施形態のアンモニア分解装置２０は、図３（ａ）に示すように，外部からアンモニアガスをアンモニア分解装置２０に導入する導入管９２から分岐されたアンモニアガス導入管９２１と、水素透過金属で形成された触媒管にアンモニア分解触媒であるＲｕＯ２／γ−Ａｌ２Ｏ３触媒（酸化アルミニウム担持酸化ルテニウム触媒）２１と構造材（図省略）を充填した水素分離管２２と、水素分離管２２から透過した水素ガスを排出するための水素ガス排出管２３と、アンモニア分解装置２０から発生した水素ガスを集め外部へ排出するための水素ガス排出路９３に連結する水素ガス排出路連結部２４を備え、アンモニア分解後水素分離管２２内に残留している窒素ガスを集め下流側ＶＯＣ分解部３へ送るために水素ガス排出管２３の隣に隔壁で隔てた窒素ガス排出管２５を具備する。また、当該アンモニア分解装置２０は、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、水素ガス排出管２３と窒素ガス排出管２５の外側に放熱板２６、２７を設けることもできる。
【００２７】アンモニア分解装置２０に導入されたアンモニアガスは、図３（ｄ）、（ｅ）に示すようにアンモニアガス導入管９２から分岐したアンモニア分解装置内アンモニアガス導入管９２１を通じて水素分離管２２内に導入され、水素分離管２２内に充填されている前記ＲｕＯ２／γ−Ａｌ２Ｏ３触媒にて３００〜５００℃に加熱され、さらに触媒作用により水素ガスと窒素ガスに分解された後、分解生成された高温水素ガスは水素分離管２２から水素透過金属を透過して水素ガス排出管２３に移動し、その後水素ガスは集められ水素ガス排出管連結部２４へ排出され、さらにＶＯＣ処理装置１外へ排出される。
【００２８】前記アンモニア分解装置２０において触媒分解により生じた高温窒素ガスは、図３（ｄ）、（ｅ）に示すように水素分離管２２内を通過し、図２及び図３（ａ）に示すように窒素ガス排出管２５を経由してＶＯＣ分解部３に向けて放出される。
【００２９】前記のＲｕＯ２／γ−Ａｌ２Ｏ３触媒はアンモニア分解触媒の一例であり、この他に前記Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｒｕ等の遷移金属系の金属単体、合金、窒化物、炭化物、酸化物、複合酸化物及びＬａ、Ｃｅ、Ｎｄ等の希土類系の金属単体、酸化物を用いることができる。また、前記の水素透過金属は、Ｐｄ及びその合金、Ｖ、Ｚｒ−Ｎｉ合金等の水素透過金属のいずれかを用いることができる。
【００３０】アンモニア分解装置２０は、装置構成として、図３（ａ）〜（ｅ）に示す装置を複数連結させて一つの装置とすることができる。例えば、当該装置を３個縦連結した装置の構成例を図３（ｆ）、（ｇ）に示す。また、加熱部２に当該装置を３個縦連結した装置を配置した場合において、ＶＯＣ処理装置１に係る図１の未処理ＶＯＣ含有ガス導入口側から見た加熱部２の断面図を図４に示す。図３（ｆ）のアンモニア分解装置２０の図は窒素ガス排出側から見た図であり、図４のアンモニア分解装置２０の図は窒素ガス排出側とは反対の未処理ＶＯＣ含有ガス導入口側から見た図である。なお、アンモニア分解装置２０は、図４に示すように平らな耐熱性架台の上配置される。
【００３１】図３（ａ）に示す装置を３個縦連結したアンモニア分解装置２０においても、前記の通り、分解生成された水素ガスは水素分離管２２から水素透過金属を透過して水素ガス排出管２３に移動し、その後水素ガスは集められ水素ガス排出管連結部２４へ排出され、さらに水素ガス排出管連結部２４と接続している水素ガス排出路９３を経由してＶＯＣ処理装置１外へ排出される（図３（ｇ））。
【００３２】未処理ＶＯＣ含有ガス導入路８から加熱部２に導入された未処理ＶＯＣ含有ガスは、アンモニア分解装置２０の水素ガス排出管２３及び窒素ガス排出管２５と接触することでこれらガス排出管内を流通する高温水素ガス及び高温窒素ガスと隔壁を通じて間接的に熱移動が生じ、加熱される。
【００３３】なお、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、前記図３（ａ）における水素ガス排出管２３と窒素ガス排出管２５の外側に熱伝導性の高い材料で形成された放熱板２６、２７により放熱面積を増加させることで、熱交換効率を改善することができる。ここで、放熱板に使用される熱伝導性の高い材料としては、銅や金属板にダイヤモンドコーティングした材料などが好ましい。また、放熱板の形状は、図３（ｂ）に示した形状とは異なる形状でもよい。
【００３４】さらに、アンモニア分解装置２０は、図５（ａ）のように窒素ガス排出管２５を図３（ａ）に示す左右の水素ガス排出管２３のそれぞれの隣に隔壁で隔てて設けても良く、また、図３（ｆ）に倣い図５（ａ）に示すアンモニア分解装置を複数連結した装置構成であっても良い。例えば、３個縦連結した装置の図を図５（ｂ）に示す。
【００３５】なお、アンモニア分解装置２０における水素ガス排出路及び窒素ガス排出管の形状や構成は、未処理ＶＯＣ含有ガスを適切に加熱する上で、未処理ＶＯＣ含有ガスの種類やＶＯＣ分解触媒の最適活性温度などを考慮して図３及び図４以外の形状や構成であっても良い。
【００３６】加熱部２におけるアンモニア分解装置２０の配置の仕方は任意であるが、図２に示すように、アンモニア分解装置２０内アンモニアガス導入管９２１のアンモニアガス流通方向とＶＯＣ含有ガスの流通方向（加熱部２からＶＯＣ分解部３へ向かう方向）とが平行になるように配置することが好ましい。
【００３７】なお、加熱部２におけるアンモニア分解装置２０の配置の仕方が、前記の通りアンモニア分解装置２０内アンモニアガス導入管９２１のアンモニアガス流通方向とＶＯＣ含有ガスの流通方向（加熱部２からＶＯＣ分解部３へ向かう方向）とが平行になるように配置する場合は、図示しないが、未処理ＶＯＣ含有ガス導入路を設け、当該導入路をアンモニア分解装置２０の窒素ガス排出管２５に直結して、高温窒素ガスに未処理ＶＯＣ含有ガスを混入し、高温窒素ガスから未処理ＶＯＣ含有ガスに直接熱移動させることで未処理ＶＯＣ含有ガスを加熱しても良い。
【００３８】以上より、未処理ＶＯＣ含有ガスは、加熱部２にて加熱され、アンモニア分解装置２０で生じた窒素ガスとともにＶＯＣ分解部３へと移動する。
【００３９】ＶＯＣ分解部３では、主に図６に示すように、ＶＯＣ分解触媒体３０がケーシング３９の内部に収納されており、ガスを流通させる空間（図省略）を除きＶＯＣ分解触媒体３０の外表面が断熱材３８で全体的に被覆されている。本実施形態のＶＯＣ分解触媒体３０は、多孔質のコージェライトセラミックスのハニカム構造体に白金触媒が担持され形成されている。なお、前記の触媒は一例であり、触媒担体は耐熱温度５００℃の多孔質セラミックスであればコージェライト以外のセラミックスでもよく、またＶＯＣ分解触媒も前記白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム等の貴金属触媒や酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化スズ、酸化マンガン、酸化タンタル等の金属酸化物触媒でもよい。
【００４０】ＶＯＣ分解部３におけるＶＯＣ分解触媒体３０の配置の仕方も任意であるが、ＶＯＣ分解触媒体３０における多孔質体の貫通孔の方向が未処理ＶＯＣ含有ガスの流れ方向と平行になるように配置されることが好ましい。
【００４１】次に、本実施形態のＶＯＣ処理装置１におけるガスの処理について説明する。
【００４２】加熱部２において、アンモニア分解触媒２１を高温不活性ガス雰囲気下で加熱処理することで触媒表面に酸点を発現させる。その後、アンモニアガス導入管９２よりアンモニアガスと酸素の混合ガスをアンモニア分解装置２０に導入し、室温にてアンモニアが触媒上の酸点に吸着することで吸着熱が発生してアンモニア分解触媒２１が自己発熱し、アンモニアの酸化分解に必要な３００〜５００℃の温度範囲内に加熱される。
【００４３】未処理ＶＯＣ含有ガスと酸素（もしくは空気）の混合ガスをファン１８によって吸引口６から吸引し、ガス導入路８を流通し加熱部２に導入し、前記発熱状態にあるアンモニア分解装置２０の水素ガス排出管２３、水素ガス排出管連結部２４、窒素ガス排出管２５及び水素ガス排出管２３と窒素ガス排出管２５の表面に配置した放熱板２６、２７により未処理ＶＯＣ含有ガスに熱を与える。また、放熱板２６、２７は、その形状と配置の仕方により未処理ＶＯＣ含有ガスの流れ方向を制御する。これにより、加熱部２に導入された未処理ＶＯＣ含有ガスは、アンモニア分解装置２０で生じる高温水素ガス及び高温窒素ガスと熱交換することにより満遍なく加熱される。なお、本実施形態では未処理ＶＯＣ含有ガス温度が３００〜５００℃に維持されるべくアンモニア分解装置２０へのアンモニア供給量を調整する。
【００４４】また、ガス中に微小な塵や粒子状物質が存在した場合は、除塵フィルター１０にて捕集し、加熱部２での未処理ＶＯＣ含有ガスへの熱交換に係る効率の低下を防止するとともにＶＯＣ分解部３での分解処理能力の維持を図る。
【００４５】次に、アンモニア分解装置２０を通過することによって加熱された未処理ＶＯＣ含有ガスはＶＯＣ分解部３に流入し、触媒が担持されたハニカム構造体であるＶＯＣ分解触媒体３０を通過する。この際、未処理ＶＯＣ含有ガスは既に加熱部２において３００〜５００℃に加熱されているため、ＶＯＣ分解触媒体３０に接触することにより当該ＶＯＣ分解触媒体３０を酸化分解可能な約２００〜４００℃まで加熱され、したがって、未処理ＶＯＣ含有ガスはＶＯＣ分解触媒の分解作用により酸化分解される。
【００４６】ＶＯＣが酸化分解された後の処理済みガスは、前記図１に示すように、ガス流通路９を流通して熱交換器４に入り、ガス導入路８を経由して当該熱交換器４に流通する未処理ＶＯＣ含有ガスと熱交換して冷却され、排出口７から外気中に排出される。
【００４７】上記のように、本実施形態のＶＯＣ処理装置１によれば、未処理ＶＯＣ含有ガスを分解処理するにあたり、アンモニアの触媒分解により発生する分解熱を利用することにより、ヒーターやバーナー等の外部熱源によって外部から加熱する必要なく分解処理することが可能となることから、低ランニングコストで安全性と処理効率が高いＶＯＣ分解処理装置となる。また、アンモニア分解装置２０とＶＯＣ分解触媒体３０とを主な構成とする簡易な構成であるため、装置全体を小型化することが可能となる。
【００４８】また、本実施形態では、加熱部２とＶＯＣ分解部３とそれぞれ別個の構成としており、ＶＯＣ分解部３が加熱部２より下流側に設けられているため、未処理ＶＯＣ含有ガスを予め加熱部２にて加熱してＶＯＣ分解部３に導入することにより、ＶＯＣ分解触媒を酸化分解に充分な２００〜４００℃まで加熱することができる。これにより、触媒の作用を充分に発揮させて、ＶＯＣを低温で確実に酸化分解することが可能となる。
【００４９】なお、本実施形態のＶＯＣ処理装置１は、図８に示すように高温窒素ガスから未処理ＶＯＣ含有ガスへの熱交換を促進するため加熱部２とＶＯＣ分解部３との間に混合空間１１を設けて直接熱交換を行うことでも良い。また、混合空間１１を設けても未処理ＶＯＣ含有ガスへの熱供給が不十分な場合、当空間の側壁に生成水素ガス又は生成窒素ガスまたは両方の導管を配置し、導管表面から放出される熱エネルギーを利用して加熱することができる。例として、図９に、混合空間に水素ガス排出路９３を延長配置した場合のＶＯＣ処理装置１を示す。
【００５０】さらに、本実施形態のＶＯＣ処理装置１は、図１０に示すように、本実施形態のＶＯＣ処理装置１において混合空間１１にガスの流路を分散させるガス流路分散部材を備えた構成とすることができる。例えば、加熱部末端近傍でかつ未処理ＶＯＣ含有ガス導入口近傍に多数の小さな貫通孔が穿設された分散プレート４１を設けることができる。そして、更に下流側のＶＯＣ分解触媒体３０の前面近傍に、断面円錐形の基体の外表面に複数枚の羽根が設けられた分散羽根４２を設けることができる。ここで、分散プレート４１及び分散羽根４２は、共に「ガス流路分散部材」に相当する。
【００５１】上記のような構成にすることにより、混合空間１１に導入された未処理ＶＯＣ含有ガスは、アンモニア分解装置２０から放出された窒素ガスにより加熱された分散プレート４１で加温されるとともに分散プレート４１の多数の貫通孔を窒素ガスとともに通過することによって、混合され種々の方向に分散する。そして、分散羽根４２の出口形状をＶＯＣ分解触媒体３０の入口形状に合わせることで、分散した未処理ＶＯＣ含有ガスは分散羽根４２に沿ってＶＯＣ分解触媒体３０に流入し、ＶＯＣ分解触媒体３０全体に満遍なく拡散され、触媒作用を受けて分解される。
【００５２】本発明に於いては、ＶＯＣ分解部３へ導入する未処理ＶＯＣ含有ガスの温度管理が重要であり、当然熱交換器４、アンモニア分解装置２０及びＶＯＣ分解触媒体３０においてその入口、出口の温度を測定し、アンモニア供給量及び未処理ＶＯＣ含有ガス流量を制御して当ＶＯＣガスの温度管理を行う。
【００５３】以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００５４】また、ＶＯＣ分解部にＶＯＣ分解触媒体を一段又は三段設けた場合を例示したが、これに限定されず、複数のＶＯＣ分解触媒体が列設した構成とすることができる。その場合、触媒の種類は同一であっても異なっていても良い。
【００５５】加えて、ＶＯＣ分解触媒体として多孔質体に触媒を担持させたものを例示したが、これに限定されず、例えば、発泡金属など触媒自体を多孔質構造として用いることもできる。
【符号の説明】
【００５６】１  ＶＯＣ処理装置（ＶＯＣ処理装置）
２  加熱部
３  ＶＯＣ分解部
４  熱交換器
６  未処理ＶＯＣ含有ガス吸引口
７  処理済ガス排出口
８  未処理ＶＯＣ含有ガス導入路
９  処理済ガスガス排出路
１０  除塵フィルター
１１  混合空間
１８  未処理ＶＯＣ含有ガス吸引ファン
２０  アンモニア分解装置（発熱体）
２１  アンモニア分解触媒
２２  水素分離管
２３  水素ガス排出管
２４  水素ガス排出管連結部
２５  窒素ガス排出管
２６、２７  放熱板
２８  架台
２９  加熱部側ケーシング
３０  ＶＯＣ分解触媒体
３８  断熱材
３９  ＶＯＣ分解部側ケーシング
４１  分散プレート（ガス流路分散部材）
４２  分散羽根（ガス流路分散部材）
９２  アンモニアガス導入管
９３  水素ガス排出路
１００  断熱筐体
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図３（ｃ）】
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【図３（ｄ）】
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【図３（ｅ）】
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【図３（ｆ）】
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【図３（ｇ）】
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【図４】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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