(57)【要約】【課題】高濃度（１万ｐｐｍ以上）のメタノール等の低級アルコールを含んだ有機溶剤を直列多段吸着方式にて処理する場合において、高濃度であることから希釈にて吸着熱の影響を回避すると共に、低級アルコールの吸着効率を維持する。【解決手段】高濃度であることから希釈にて吸着熱の影響を回避する場合、１段目吸着槽出口から１段目吸着槽入口に戻す経路及び流量調節弁を設けて、第１吸着工程から吸着熱により蒸発した水分を含んだ出口の処理済ガスの一部を第１吸着工程の入口の希釈用として使用することにより、第１吸着工程入口の処理ガスの相対湿度を上げて、吸着材の湿り状態を維持し、吸着（乾燥）の進行による低級アルコールの吸着性能低下を防ぐ。【選択図】図１
2004105807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着材で有機溶剤を含む被処理ガスを吸着処理する吸着槽を有する有機溶剤処理装置を用いて、有機溶剤含有ガス中に含まれる有機溶剤を直列２段もしくはそれ以上の直列多段吸着方式において、１段目吸着槽出口の処理済ガスの一部を１段目吸着槽前に戻すことにより、１段目吸着処理前ガスの風量及び相対湿度を制御する手段を設けたことを特徴とする直列多段吸着方式の有機処理処理装置。
【請求項２】
前記相対湿度を制御する手段として、１段目吸着槽出口から１段目吸着槽入口に戻す経路及び流量調節弁を設けることを特徴とする請求項１記載の有機溶剤処理装置。
【請求項３】
該吸着材が活性炭素繊維または粒状活性炭であることを特徴とする請求項１及び２に記載の有機溶剤処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、大気への有機溶剤の飛散を最小限として、有機溶剤を最大限に回収することを可能とした有機溶剤処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、有害大気汚染物質に対する排出濃度規制が強化されてきており、有機溶剤処理装置からの排ガス中の有機溶剤濃度を最大限に低減することが望まれている。
【０００３】従来、上記処理装置には吸着材として活性炭素繊維や粒状活性炭が充填されている吸着槽が２基以上設けられている他に、各吸着槽に対する有機溶剤が含有した被処理ガスを供給する手段と水蒸気を噴出する脱着手段とを設け、前記吸着槽にて被処理ガスを吸着処理する吸着工程と脱着手段にて脱着を行う脱着工程とを交互に切り替える手段が設けて構成してあった。
【０００４】吸着に関与する細孔が粒状活性炭ではマクロポアであるのに対し活性炭素繊維ではミクロポアであることなどから、有機溶剤の吸着・脱着速度が活性炭素繊維の方が速く、また脱着時間が短時間で終了するため回収溶剤の品質が良いことが挙げられる。また、吸着材を水蒸気にて脱着を行うと、一旦吸着材が湿ることにより、吸着性能を長期間の運転において維持するには吸着材を次の脱着までに乾燥させる必要がある。この乾燥が不十分であると運転が進むに連れ吸着材の湿る部分が広がり、吸着性能を大幅に低下させる。活性炭素繊維は粒状活性炭に比べ乾燥が極めて速く行われることから、吸着工程が乾燥を兼ねるケースが一般的であった。
【０００５】しかしながら、被処理ガスの有機溶剤濃度が増すに連れ、処理風量当たりの吸着材の多くなることから、乾燥を吸着工程で兼ねることは困難となっていき、下記の様々な対策が取られてきた。
（１）単独にて乾燥工程を設ける：乾燥用の吸着槽をもう１槽追加する　必要があることから、装置が大型化となる上、処理系統が複雑にな　る問題がある。
（２）被処理ガスの吸着前温度を上げる（特許文献１参照）：吸着温度　を上げるに従い、吸着効率が低下する問題がある。
（３）被処理ガスの吸着前相対湿度を下げる：水分除去の付属装置が必　要である。
（４）被処理ガスを希釈して風量を増加させる（特許文献１参照４）：　吸着する有機溶剤濃度が下がるため、吸着効率も下がる。
【０００６】これらの対策を行っても、吸着工程特に吸着初期においては乾燥が十分でなく、吸着材が湿っており高温であることから吸着能力が完全に回復していないため処理済ガス中に有機溶剤が漏れだすことがあった。また、吸着材の取付部の隙間や充填による隙間が極微量ではあるが発生するため、これらの隙間から被処理ガスが漏れ出すなどにより、１段のみの吸着工程での除去性能は９８〜９９％が限界となり、さらに除去性能を高めるには直列接続の多段吸着処理を行う必要があった。
【０００７】メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコールを吸着処理する場合、分子径が小さく、極性が高いため、吸着材における吸着は物理吸着よりもむしろ吸着材に吸着した水分への吸収による吸着が寄与することから、脱着から吸着に切り替わった直後は吸着性能が高く、その後乾燥が進むにつれ吸着性能が低下するため、吸着時間の経過により吸着材の出口濃度が短時間で急激に上昇する。この対策としては、上記のように吸着材の乾燥を優先に行うのではなく、加湿等にて被処理ガスの相対湿度を上げて、吸着材の湿りを維持させる方策により吸着性能の低下を防いできた。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５８−９２４４４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】近年の環境認識の向上に伴い、排出ガス中の有機溶剤含有量の規制が強化されたことから、有機溶剤含有量の低減化が活発となって来ている。被処理ガスの有機溶剤濃度が高濃度の場合においては、除去性能が９９％以上を求められるため、直列多段処理を行うケースが増して来ている。直列多段処理の順序としては、被処理ガスを最初に吸着処理する１段目の工程を第１吸着工程とし、その後に処理効率が上がるに従い処理経路に直列に接続された吸着処理工程を２段目（第２吸着工程）、３段目（第３吸着工程）と増していくことになる。尚、脱着効率を落とさないために、脱着は吸着処理の１段目である第１吸着工程が終了した後に行うことが最良であり、直列２段吸着処理の例に取ると、特定の吸着槽での処理サイクルは脱着→第２吸着工程→第１吸着工程→脱着となる。
【００１０】しかし、直列２段以上の処理の場合、第１吸着工程では高濃度有機溶剤の吸着熱により、吸着材に吸着していた水分が蒸発し、この水分が次工程の第２吸着工程に移り、第２吸着工程での乾燥を阻害させてしまう。さらに、この水分が第１吸着工程と第２吸着工程との間で循環し、最終的には吸着材の乾燥不良となり、吸着材が湿りだし最終的には濡れることにより吸着効率が大幅に低下する。
【００１１】この吸着熱は有機溶剤濃度に比例することから、濃度が高ければ高い程吸着熱の発生量が増し、吸着材の温度上昇、処理済ガスの温度上昇及び水分の蒸発などが発生するため、第１吸着工程の吸着材の吸着効率を低下させるだけでなく、後工程である第２吸着工程へ悪影響を及ぼすことを考慮して細心の注意を払って装置設計に取り組む必要があった。また、被処理ガスが高濃度で低風量の場合に顕著となる。吸着熱の発生を抑制する方法としては、被処理ガスの有機溶剤濃度を希釈などにより下げる方法があるが、吸着濃度を下げすぎると吸着効率も大きく低下することから吸着材量を多くしなければならい。また、外気による希釈では加熱手段も用いることのより、年間を通して、ある程度第１吸着工程への乾燥効果に関してある程度期待出来るが、相対湿度（水分濃度）が安定しないため、メタノール等の低級アルコールの吸着効率が大きく変動し、例えば夏期の処理性能は良くて冬期は悪くなるなどの問題があった。
【００１２】本発明は高濃度（１万ｐｐｍ以上）のメタノール等の低級アルコールを含んだ有機溶剤処理において、高濃度であることから希釈にて吸着熱の影響を回避する場合、第１吸着工程から吸着熱により蒸発した水分を含んだ出口の処理済ガスの一部を第１吸着工程の入口に戻すことにより、第１吸着工程入口処理前ガスの風量及び相対湿度を上げることが出来ることから、従来よりもコンパクトでありランニングコストも安価となる有機溶剤処理装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は高濃度（１万ｐｐｍ以上）のメタノール等の低級アルコールを含んだ有機溶剤処理において、高濃度であることから希釈にて吸着熱の影響を回避する場合、１段目吸着槽出口から１段目吸着槽入口に戻す経路及び流量調節弁を設けて、第１吸着工程から吸着熱により蒸発した水分を含んだ出口の処理済ガスの一部を第１吸着工程の入口の希釈用として使用することにより、第１吸着工程入口の処理ガスの相対湿度を上げて、吸着材の湿り状態を維持し、吸着（乾燥）の進行によるメタノール等の低級アルコールの吸着性能低下を防ぐことが出来る。
【００１４】被処理ガスに付加する希釈風量（戻り風量）を増やしていき、吸着する有機溶剤の濃度が下がり吸着熱の発生による吸着処理後のガスの温度上昇幅が１５℃以下に好ましくは１０℃以下となるように調整される。
【００１５】濃度が非常に高く（数万ｐｐｍ以上）希釈倍率を高くとる場合には第１吸着工程出口の処理済ガスの一部を戻すだけでは不足するため、外気取り入れ手段を設けることにより不足分を補うことも可能である。
【００１６】上記は吸着材の湿り状態を維持させる方法であるが、乾燥が全く不十分となり吸着材が濡れる場合においては、第２吸着工程入口にて処理ガスを外気にて希釈し第２吸着工程に流れる処理ガスの風量を増す方法及び冷却・加熱手段により第２吸着工程に流れる処理ガスの相対湿度を下げる方法等を取ることにより、第１吸着処理によって低濃度となったメタノール等の低級アルコールの吸着処理を行う第２吸着工程においての乾燥を促進させて吸着材が濡れることを防止することがある。
【００１７】第１吸着工程出口の処理済ガスの一部を用いて第１吸着工程入口において被処理ガスの希釈を行うと、吸着熱によって蒸発した水分の一部が第１吸着工程入口に戻ることにより、第１吸着工程の入口ガスの相対湿度が上がり吸着材の温度上昇を抑えて乾燥を抑制する効果がある。
【００１８】この結果、本発明により連続的に高濃度有機溶剤含有ガスを高効率に除去することが可能となり非常に操作性に優れるとともに、長期期間にわたっての高性能を維持することが可能となった。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１にて説明する。有機溶剤含有ガスＡは第１吸着出口の処理済ガスの一部と混合されて、送風機１にて自動ダンパー１１の開閉により第１吸着工程となっている吸着槽２に送られ、有機溶剤は吸着槽２内の吸着材を通過中に吸着されて被処理ガスとなって排出される。しかしこの被処理ガス中には第１吸着工程で漏れだした有機溶剤が含まれていることから、さらに吸着処理を行うため、第２吸着工程へ送風機５にて送られ、第２吸着工程となっている吸着槽２にて処理後清浄ガスとなって系外へ排出される。第２吸着工程の後、第１吸着工程が終了した吸着槽２は脱着工程に切り替わり自動ダンパー１１で封鎖され、吸着槽２内に水蒸気を噴出して、すでに吸着材に吸着された有機溶剤ガスを脱着する。脱着された有機溶剤ガスはコンデンサー６へ送られる。脱着された有機溶剤ガスと水蒸気はコンデンサー６にて凝縮し、凝縮した有機溶剤は回収溶剤として得られる。
【００２０】第１吸着工程から吸着熱により蒸発した水分を含んだ出口の処理済ガスの一部Ｈを流量調節弁１４の開閉により、第１吸着工程の入口の希釈用として送風機１の吸い込み側にて有機溶剤含有ガスＡと混合する経路を設けることにより、第１吸着工程入口の処理ガスの相対湿度を上げて、吸着材の湿り状態を維持し、吸着（乾燥）の進行によるメタノールの吸着性能低下を防ぐ。
【００２１】第１吸着工程出口の処理済ガスの一部を用いて第１吸着工程入口において被処理ガスの希釈を行うと共に、吸着熱によって蒸発した水分の一部が第１吸着工程入口に戻ることにより、第１吸着工程の入口ガスの相対湿度が上がり吸着材の温度上昇を抑えて乾燥が抑制され、長期間の連続運転においても、第１吸着工程出口さらに第２吸着工程出口から排出されるメタノール濃度を低減することが可能となった。
【００２２】
【実施例】図１に示す有機溶剤処理装置を基本フローとして、以下に活性炭素繊維を吸着材として使用した有機溶剤処理装置での実施例を示す。［実施例１］メタノールを２００００ｐｐｍ含む３０℃の溶剤混合ガス風量５０Ｎｍ３／分と第１吸着工程出口の一部である５０Ｎｍ３／分とを混合し希釈した後、送風機１、吸着槽２、送風機３、吸着槽２の順に流し被処理ガスの吸着処理を行った。吸着時間８分間及び脱着時間６分間にて切替を行い、脱着されたメタノールと水蒸気はコンデンサー６へ送られ、コンデンサー７にて凝縮し、メタノールを回収した。
【００２３】吸着熱の発生により第１吸着工程出口の処理済ガスは吸着前に比べ、温度が３２．５℃から３５℃に、露点が２２．５℃から２４℃に上昇しており、
第１吸着工程出口の一部を戻した第１吸着工程入口の未処理ガスの温度は３２．５℃、露点は２２．５℃となり、外気で希釈した比較例２及び希釈を行わなかった比較例１に比べ露点が上昇している。第１吸着工程出口中のメタノール濃度は平均１７０ｐｐｍ（除去率９８．３％）、第２吸着工程出口中のメタノール濃度は平均４ｐｐｍ（除去率９７．６％）となった。
【００２４】［比較例１］メタノールを２００００ｐｐｍ含む３０℃の溶剤混合ガス風量５０Ｎｍ３／分と外気５０Ｎｍ３／分とを混合し希釈した後、送風機１、吸着槽２、送風機３、吸着槽２の順に流し被処理ガスの吸着処理を行った。吸着時間８分間及び脱着時間６分間にて切替を行い、脱着されたメタノールと水蒸気はコンデンサー６へ送られ、コンデンサー７にて凝縮し、メタノールを回収した。
【００２５】外気によって希釈された第１吸着工程入口の未処理ガスの温度は３０℃、露点は１６．５℃となり、被処理ガスに比べ露点が６℃低下している。第１吸着工程出口中のメタノール濃度は平均６５０ｐｐｍ（除去率９３．５％）、第２吸着工程出口中のメタノール濃度は平均２０ｐｐｍ（除去率９６．９％）となった。
【００２６】［比較例２］メタノールを２００００ｐｐｍ含む３０℃の溶剤混合ガスを、風量５０Ｎｍ３／分で送風機１、吸着槽２、送風機３、吸着槽２の順に流し被処理ガスの吸着処理を行った。吸着時間８分間及び脱着時間６分間にて切替を行い、脱着された塩化メチレンと水蒸気はコンデンサー６へ送られ、コンデンサー６にて凝縮し、メタノールを回収した。
【００２７】吸着熱の発生により第１吸着工程出口の処理済ガスは吸着前に比べ、温度が３０℃から４５℃に、露点が２１℃から２４．５℃に上昇している。第１吸着工程出口中のメタノール濃度は平均１４７０ｐｐｍ（除去率９２．７％）、第２吸着工程出口中のメタノール濃度は平均６８ｐｐｍ（除去率９５．４％）となった。
【００２８】実施例、比較例１、比較例２の処理結果を下記の表１に示す。
【表１】
2004105807.tif 000003
【００２９】
【発明の効果】以上の様に本発明の有機溶剤処理装置によれば、高濃度（１万ｐｐｍ以上）のメタノール等の低級アルコールを含んだ有機溶剤処理において、高濃度であることから希釈にて吸着熱の影響を回避する場合、第１吸着工程から吸着熱により蒸発した水分を含んだ出口の処理済ガスの一部を第１吸着工程の入口に戻すことにより、第１吸着工程入口処理前ガスを希釈すると共に乾燥を抑制させることが出来ることから、吸着効率が大幅に向上し、従来よりもコンパクトでありランニングコストも安価となる有機溶剤処理装置を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機溶剤処理装置の実施例の基本処理フロー図
【図２】有機溶剤処理装置の比較例の基本処理フロー図
【符号の説明】
１：送風機
２：吸着槽
３：送風機
６：コンデンサー
１１：自動ダンパー
１２：水蒸気弁
１３：脱着ガス弁
Ａ：有機溶剤被処理ガス
Ｂ：第１吸着工程出口ガス
Ｃ：第２吸着工程入口ガス
Ｄ：清浄ガス
Ｅ：外気
Ｈ：戻りガス
【図１】
2004105807.tif 000004
【図２】
2004105807.tif 000005