(57)【要約】【課題】溶剤回収装置の缶体内に配設収容して低沸点溶剤回収に用いる活性炭素繊維（ＡＣＦ）エレメントであって、ＡＣＦの使用量を多くすることなく、回収装置の構造を煩雑にすることなく、吸着漏れを低く抑えることができ、且つ被処理ガスの処理量を多くすることができるＡＣＦエレメントを提供する。【解決手段】ＡＣＦフェルトを円筒状に巻上げた内層４と、前記内層４の外方に密着してＡＣＦフェルトを円筒状に巻上げた外層６とからなるＡＣＦエレメント２であって、外層６及び／又は内層４におけるＡＣＦの、平均細孔直径、及び充填密度、並びに、内層：外層のＡＣＦ充填質量比を所定条件にしたＡＣＦエレメント。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭素繊維フェルトを円筒状に巻上げた内層と、前記内層の外方に密着して活性炭素繊維フェルトを円筒状に巻上げた外層とからなる活性炭素繊維エレメントであって、外層における活性炭素繊維の平均細孔直径が２．０〜４．０ｎｍ、充填密度が７０〜１２０ｋｇ／ｍ３であり、内層における活性炭素繊維の平均細孔直径が２．０ｎｍ未満、充填密度が７０〜１２０ｋｇ／ｍ３であり、内層：外層の活性炭素繊維充填質量比が３０：７０〜７０：３０であって、沸点１００℃以下の溶剤を含む被処理ガスを外層から内層方向に供給する溶剤回収用活性炭素繊維エレメント。
【請求項２】
活性炭素繊維フェルトを円筒状に巻上げた内層と、前記内層の外方に密着して活性炭素繊維フェルトを円筒状に巻上げた外層とからなる活性炭素繊維エレメントを缶体内に配設収容してなる溶剤回収装置であって、外層における活性炭素繊維の平均細孔直径が２．０〜４．０ｎｍ、充填密度が７０〜１２０ｋｇ／ｍ３であり、内層における活性炭素繊維の平均細孔直径が２．０ｎｍ未満、充填密度が７０〜１２０ｋｇ／ｍ３であり、内層：外層の活性炭素繊維充填質量比が３０：７０〜７０：３０であって、沸点１００℃以下の溶剤を含む被処理ガスを外層から内層方向に供給する溶剤回収装置。
【請求項３】
活性炭素繊維フェルトを円筒状に巻上げた内層と、前記内層の外方に密着して活性炭素繊維フェルトを円筒状に巻上げた外層とからなる活性炭素繊維エレメントを缶体内に配設収容してなる溶剤回収装置を用いる溶剤回収方法であって、外層における活性炭素繊維の平均細孔直径が２．０〜４．０ｎｍ、充填密度が７０〜１２０ｋｇ／ｍ３であり、内層における活性炭素繊維の平均細孔直径が２．０ｎｍ未満、充填密度が７０〜１２０ｋｇ／ｍ３であり、内層：外層の活性炭素繊維充填質量比が３０：７０〜７０：３０であり、吸着工程にあっては活性炭素繊維エレメントと缶体内壁との間に供給した沸点１００℃以下の溶剤を含む被処理ガスを活性炭素繊維エレメントに透過させる際に被処理ガス中の溶剤を活性炭素繊維エレメントに吸着除去させて処理済ガスを活性炭素繊維エレメントの中心側から取出し、脱着工程にあっては加熱蒸気を前記吸着工程と逆方向に流して溶剤を活性炭素繊維エレメントから脱着させることを特徴とする溶剤回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸点１００℃以下、好ましくは６０℃以下の有機溶剤（低沸点溶剤）を含む被処理ガスを吸着除去するための、活性炭素繊維（ＡＣＦ）エレメント、並びに、それを用いた溶剤回収装置、及び溶剤回収方法に関する。低沸点溶剤が塩化メチレン等の蒸気圧の高い低沸点溶剤の場合は特に本発明の適用は有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、活性炭は吸着材としてガス中の揮発性有機物等の回収用に用いられている。特に近年、通気性円筒状支持体外表面に繊維状活性炭〔活性炭素繊維（ＡＣＦ）〕を層状に充填した（巻上げた）ＡＣＦエレメントが、吸着速度、脱着速度に優れ、更に低濃度領域での吸着特性が優れていることから、主として被処理ガス中に含有される有機溶剤等の希薄揮発性有機物の吸着除去に使用されている。
【０００３】
図４は揮発性有機物（溶剤）回収装置に用いられる従来のＡＣＦエレメントの一例を示す概略図であり、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）はその断面図である。
【０００４】
このＡＣＦエレメント４２は、ＡＣＦを円筒状に巻上げてＡＣＦ層４４と中心側中空部４６とを形成させたものであり、使用時には上下を閉塞した円筒状の缶主体（不図示）の中に備えられる。
【０００５】
吸着工程においては、被処理ガス４８が底蓋近傍から缶主体内に供給され、次いでＡＣＦエレメント４２のＡＣＦ層４４を透過する際に、被処理ガス４８中の揮発性有機物等がＡＣＦ層４４に吸着除去される。揮発性有機物が除去された処理済ガスは、次いでＡＣＦエレメント４２の中心側中空部４６を通って上蓋近傍から外部に放出される。
【０００６】
ＡＣＦ層４４が揮発性有機物を十分吸着して飽和状態になると、脱着工程に移る。即ち、加熱蒸気供給管から加熱蒸気がＡＣＦエレメント４２の中心側中空部４６に供給される。前記蒸気はＡＣＦエレメント４２を外方向に向って透過して送られ、ＡＣＦエレメント４２と缶主体内壁との間に移動させられるが、その際ＡＣＦ層４４に吸着されていた揮発性有機物が脱着される。これによりＡＣＦ層４４の吸着力が再生される。水蒸気と脱着された揮発性有機物とは、次いで缶主体の底蓋近傍からドレン管を通って凝縮器等に送られ、ここで揮発性有機物と水とに分離され、揮発性有機物が回収される。
【０００７】
前記脱着工程終了後、前記吸着工程が開始され、被処理ガス４８の処理が再開される。以後同様の工程が繰り返される。
【０００８】
後述する図３の比較例１、２に示すように、脱着工程で再生されたＡＣＦで被処理ガスを処理すると、吸着工程の初期に低沸点溶剤の大きなリークが起きる（図３の矢印Ａの箇所）。
【０００９】
一方、全般的な溶剤の吸着漏れ防止に関しては一般論としてＡＣＦエレメントを、内側層と外側層の複数層とした中空円筒の組合せＡＣＦエレメントにし、内側層と外側層との間には空隙を設け、更に、内側層におけるＡＣＦの平均細孔直径を外側層におけるＡＣＦの平均細孔直径よりも小さくすることにより、低沸点溶剤の吸着補捉率を高めることが出来ることが特許文献１に開示されている。
【００１０】
しかし、前述の初期リーク（図３の矢印Ａの箇所）に関する記述は無い。
【００１１】
しかも、特許文献１に開示された溶剤回収装置では、低沸点溶剤の吸着除去は、まだ不充分であり、特にＡＣＦの使用量を多くすることなく被処理ガスの処理量を多くすることはできていない。
【００１２】
このことは、内側層と外側層との間の空隙に、脱着に使用したスチームが吸着工程において凝縮して溜まるため、ＡＣＦエレメントの下部が有効に使用できないためと考えられる。
【００１３】
また、特許文献１に開示された溶剤回収装置では、内側層と外側層との間には空隙を設けているため、ＡＣＦエレメントは二重以上の中空円筒状に作製することになり、各層を保持する枠が複数個必要となるので、製造コストがかかる問題がある。
【００１４】
更に、特許文献１に開示された溶剤回収装置は、上記のように構造が煩雑なため、脱着用スチーム配管の設置に際しては構造的障害が多くなり、配管設置の自由度が低くなる問題がある。
【００１５】
【特許文献１】
特開平９−３８４４２号公報  （第２頁〜第４頁）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、上記問題を解決するために種々検討しているうちに、ＡＣＦフェルトを円筒状に巻上げてなり、互いに密着してなる内層と外層とからなるＡＣＦエレメントを缶体内に配設収容してなる溶剤回収装置を用いて低沸点溶剤を吸着除去するに際し、外層及び／又は内層におけるＡＣＦの、平均細孔直径、及び充填密度の異なるＡＣＦフェルトを用い、これらの内層：外層のＡＣＦ充填質量比を３０：７０〜７０：３０の条件にすることにより、ＡＣＦの使用量を多くすることなく、回収装置の構造を煩雑にすることなく、吸着漏れを低く抑えることができ、且つ被処理ガスの処理量を多くすることができることを知得し、本発明を完成するに至った。
【００１７】
よって、本発明の目的とするところは、上記問題を解決した、ＡＣＦエレメント、それを用いた溶剤回収装置、及び回収方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、以下に記載するものである。
【００１９】
〔１〕    活性炭素繊維フェルトを円筒状に巻上げた内層と、前記内層の外方に密着して活性炭素繊維フェルトを円筒状に巻上げた外層とからなる活性炭素繊維エレメントであって、外層における活性炭素繊維の平均細孔直径が２．０〜４．０ｎｍ、充填密度が７０〜１２０ｋｇ／ｍ３であり、内層における活性炭素繊維の平均細孔直径が２．０ｎｍ未満、充填密度が７０〜１２０ｋｇ／ｍ３であり、内層：外層の活性炭素繊維充填質量比が３０：７０〜７０：３０であって、沸点１００℃以下の溶剤を含む被処理ガスを外層から内層方向に供給する溶剤回収用活性炭素繊維エレメント。
【００２０】
〔２〕    活性炭素繊維フェルトを円筒状に巻上げた内層と、前記内層の外方に密着して活性炭素繊維フェルトを円筒状に巻上げた外層とからなる活性炭素繊維エレメントを缶体内に配設収容してなる溶剤回収装置であって、外層における活性炭素繊維の平均細孔直径が２．０〜４．０ｎｍ、充填密度が７０〜１２０ｋｇ／ｍ３であり、内層における活性炭素繊維の平均細孔直径が２．０ｎｍ未満、充填密度が７０〜１２０ｋｇ／ｍ３であり、内層：外層の活性炭素繊維充填質量比が３０：７０〜７０：３０であって、沸点１００℃以下の溶剤を含む被処理ガスを外層から内層方向に供給する溶剤回収装置。
【００２１】
〔３〕    活性炭素繊維フェルトを円筒状に巻上げた内層と、前記内層の外方に密着して活性炭素繊維フェルトを円筒状に巻上げた外層とからなる活性炭素繊維エレメントを缶体内に配設収容してなる溶剤回収装置を用いる溶剤回収方法であって、外層における活性炭素繊維の平均細孔直径が２．０〜４．０ｎｍ、充填密度が７０〜１２０ｋｇ／ｍ３であり、内層における活性炭素繊維の平均細孔直径が２．０ｎｍ未満、充填密度が７０〜１２０ｋｇ／ｍ３であり、内層：外層の活性炭素繊維充填質量比が３０：７０〜７０：３０であり、吸着工程にあっては活性炭素繊維エレメントと缶体内壁との間に供給した沸点１００℃以下の溶剤を含む被処理ガスを活性炭素繊維エレメントに透過させる際に被処理ガス中の溶剤を活性炭素繊維エレメントに吸着除去させて処理済ガスを活性炭素繊維エレメントの中心側から取出し、脱着工程にあっては加熱蒸気を前記吸着工程と逆方向に流して溶剤を活性炭素繊維エレメントから脱着させることを特徴とする溶剤回収方法。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明のＡＣＦエレメントの一例を示す概略図であり、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）はその断面図である。
【００２４】
図２は本発明のＡＣＦエレメントが備えられた溶剤回収装置の一例を示す概略断面図である。
【００２５】
図１及び２において２は、ＡＣＦを円筒状に巻上げたＡＣＦエレメントであり、互いに密着してなる内層４と外層６とから構成されている。
【００２６】
外層６におけるＡＣＦは、平均細孔直径が２．０〜４．０ｎｍ、充填密度が７０〜１２０ｋｇ／ｍ３、好ましくは９０〜１１０ｋｇ／ｍ３であり、内層４におけるＡＣＦは、平均細孔直径が２．０ｎｍ未満、充填密度が７０〜１２０ｋｇ／ｍ３、好ましくは９０〜１１０ｋｇ／ｍ３であり、内層４：外層６のＡＣＦ充填質量比が３０：７０〜７０：３０である。
【００２７】
内層４：外層６のＡＣＦ充填質量比をこの割合にすることにより、後述の初期リーク（図３の矢印Ａの箇所）を防止することができる。
【００２８】
ＡＣＦとしては、ピッチ系、レーヨン系、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、フェノール系等、任意のものを使用できる。ＡＣＦは、粒状活性炭と比較し吸脱着速度が桁違いに高く、また沸点１００℃以下の有機溶剤（低沸点溶剤）、特に塩素系低沸点溶剤を分解することが少なく、高純度の低沸点溶剤の回収が可能なことから、このような用途に対しては、ＡＣＦが好ましく、その中でも細孔直径の小さいＡＣＦを作ることができるため、特にフェノール系ＡＣＦが好ましい。
【００２９】
図２において８は溶剤回収装置であり、１０は円筒状の缶主体である。この缶主体２の上部は上蓋１２で、下部は底蓋１４で閉塞してある。
【００３０】
缶主体１０の中において、上記ＡＣＦエレメント２は底蓋１４上に載置されている。また、缶主体１０の内壁とＡＣＦエレメント２との間は外側中空部１６を形成している。
【００３１】
前記ＡＣＦエレメント２の中心側中空部１８の下部には、底蓋１４を貫通して加熱蒸気吐出管２０が配設してあり、この加熱蒸気吐出管２０から加熱蒸気をＡＣＦエレメント２の中心側中空部１８に供給する。
【００３２】
なお、２２は被処理ガス供給管、２４はドレン管、２６は加熱蒸気供給管、２８は処理済ガス管であり、それぞれバルブ３０、３２、３４、３６を介装している。
【００３３】
次に、上記溶剤回収装置を用いて低沸点溶剤を回収する場合につき、説明する。
【００３４】
吸着工程においては、被処理ガス供給管２２を通して被処理ガスが缶主体１０内のＡＣＦエレメント２に供給される。被処理ガスは、空気や、不活性ガス等に低沸点溶剤が含有されたものである。低沸点溶剤としては、沸点が１００℃以下の有機溶剤であれば特に制限がなく、ヘキサン等の脂肪族系炭化水素類、ベンゼン等の芳香族炭化水素類、メタノール、エタノール等のアルコール類、アセトン等のケトン類、酢酸エチル等のエステル類、エーテル類、パークレン、トリクレン、塩化メチレン、エチレンクロライド等の含ハロゲン化合物類、スチレン、（メタ）アクリル酸エステル、アクリル酸等の重合性モノマー等が例示できる。
【００３５】
低沸点溶剤の濃度も特に制限がないが、通常１００〜１００００ｐｐｍ程度が好ましい。
【００３６】
被処理ガスの吸着処理が所定時間継続し、ＡＣＦエレメント２の吸着能力が低下すると、吸着工程は終了し、脱着工程に移行する。即ち、加熱蒸気供給管２６から加熱蒸気吐出管２０を経て加熱蒸気がＡＣＦエレメント２の中心側中空部１８に供給される。
【００３７】
この加熱蒸気はＡＣＦエレメント２を外方向に向って透過して送られ、ＡＣＦエレメント２と缶主体１０内壁との間に移動させられるが、その際ＡＣＦエレメント２に吸着されていた低沸点溶剤が脱着される。これによりＡＣＦエレメント２の吸着力が再生される。水蒸気と脱着された低沸点溶剤とは、次いで缶主体１０の底蓋１４近傍からドレン管２４を通って凝縮器等に送られ、ここで低沸点溶剤と水とに分離され、低沸点溶剤が回収される。
【００３８】
前記脱着工程終了後、前記吸着工程が開始され、被処理ガス３８（図１）の処理が再開される。以後同様の工程が繰り返される。
【００３９】
【実施例】
実施例１
図１及び下記の条件に示すＡＣＦエレメントを備えた溶剤回収装置を用い、スチームにてＡＣＦエレメントを６分間脱着処理後、５０００ｐｐｍの塩化メチレンを含有する被処理ガスを６Ｎｍ３／ｍｉｎで吸着処理した。
【００４０】
用いたＡＣＦエレメントの、外層におけるＡＣＦは、平均細孔直径が２．５ｎｍ、充填質量が２．５ｋｇ、充填密度が９５ｋｇ／ｍ３であり、内層におけるＡＣＦは、平均細孔直径が１．５ｎｍ、充填質量が２．５ｋｇ、充填密度が１００ｋｇ／ｍ３であり、内層：外層のＡＣＦ充填質量比は５０：５０であった。なお、ＡＣＦはフェノール系ＡＣＦを用いた。
【００４１】
上記吸着試験における、吸着処理時間と、吸着処理後の被処理ガス中の塩化メチレン濃度との関係を図３に示す。図３から明らかなように、後述の比較例１、３は何れも吸着初期に溶剤のリーク（矢印Ａの箇所）を示すが、実施例においてはこのようなリークが無い。その結果、常に溶剤の吸着漏れを低く抑えることができ、且つ被処理ガスの処理量を多くすることができることが認められた。
【００４２】
比較例１
図４及び下記の条件に示すＡＣＦエレメントを用いた以外は実施例１と同様にして被処理ガスの吸着処理を行った。
【００４３】
用いたＡＣＦエレメントにおけるＡＣＦは、平均細孔直径が２．５ｎｍ、充填質量が５ｋｇ、充填密度が９５ｋｇ／ｍ３であった。なお、ＡＣＦはフェノール系ＡＣＦを用いた。
【００４４】
上記吸着試験における、吸着処理時間と、吸着処理後の被処理ガス中の塩化メチレン濃度との関係を図３に示す。その結果、箇所Ａの初期リークに限らず全体に亘り多量の溶剤の吸着漏れを生じた。
【００４５】
比較例２
図４及び下記の条件に示すＡＣＦエレメントを用いた以外は実施例１と同様にして被処理ガスの吸着処理を行った。
【００４６】
用いたＡＣＦエレメントにおけるＡＣＦは、平均細孔直径が１．５ｎｍ、充填質量が５ｋｇ、充填密度が１００ｋｇ／ｍ３であった。なお、ＡＣＦはフェノール系ＡＣＦを用いた。
【００４７】
上記吸着試験における、吸着処理時間と、吸着処理後の被処理ガス中の塩化メチレン濃度との関係を図３に示す。その結果、溶剤の吸着漏れを低く抑えることはできたが、被処理ガスの処理量は少ないものであった。
【００４８】
比較例３
ＡＣＦエレメントの外層に用いた平均細孔直径が２．５ｎｍのＡＣＦの、充填質量が４ｋｇ、充填密度が９５ｋｇ／ｍ３であり、ＡＣＦエレメントの内層に用いた平均細孔直径が１．５ｎｍのＡＣＦの、充填質量が１ｋｇ、充填密度が１００ｋｇ／ｍ３であり、内層：外層のＡＣＦ充填質量比が２０：８０であった以外は実施例１と同様にして被処理ガスの吸着処理を行った。なお、ＡＣＦはフェノール系ＡＣＦを用いた。
【００４９】
上記吸着試験における、吸着処理時間と、吸着処理後の被処理ガス中の塩化メチレン濃度との関係を図３に示す。その結果、箇所Ａの初期リークに限らず全体に亘り多量の溶剤の吸着漏れを生じた。
【００５０】
比較例４
ＡＣＦエレメントの外層に用いた平均細孔直径が２．５ｎｍのＡＣＦの、充填質量が１ｋｇ、充填密度が９５ｋｇ／ｍ３であり、ＡＣＦエレメントの内層に用いた平均細孔直径が１．５ｎｍのＡＣＦの、充填質量が４ｋｇ、充填密度が１００ｋｇ／ｍ３であり、内層：外層のＡＣＦ充填質量比が８０：２０であった以外は実施例１と同様にして被処理ガスの吸着処理を行った。なお、ＡＣＦはフェノール系ＡＣＦを用いた。
【００５１】
上記吸着試験における、吸着処理時間と、吸着処理後の被処理ガス中の塩化メチレン濃度との関係を図３に示す。その結果、溶剤の吸着漏れを低く抑えることはできたが、被処理ガスの処理量は少ないものであった。
【００５２】
【発明の効果】
本発明においては、ＡＣＦエレメントを前述の構成にしたので、ＡＣＦエレメントを缶体内に配設収容してなる溶剤回収装置を用いて低沸点溶剤を吸着除去する場合、ＡＣＦの使用量を多くすることなく、回収装置の構造を煩雑にすることなく、吸着漏れを低く抑えることができ、且つ被処理ガスの処理量を多くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＡＣＦエレメントの一例を示す概略図であり、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）はその断面図である。
【図２】本発明のＡＣＦエレメントが備えられた溶剤回収装置の一例を示す概略断面図である。
【図３】実施例１、並びに、比較例１、２、３及び４での吸着試験における、吸着処理時間と、吸着処理後の被処理ガス中の塩化メチレン濃度との関係を示すグラフである。
【図４】従来のＡＣＦエレメントの一例を示す概略図であり、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）はその断面図である。
【符号の説明】
２        ＡＣＦエレメント
４        内層
６        外層
８        溶剤回収装置
１０        缶主体
１２        上蓋
１４        底蓋
１６        外側中空部
１８        中心側中空部
２０        加熱蒸気吐出管
２２        被処理ガス供給管
２４        ドレン管
２６        加熱蒸気供給管
２８        処理済ガス管
３０、３２、３４、３６        バルブ
３８        被処理ガス
Ａ        初期リーク箇所
４２        ＡＣＦエレメント
４４        ＡＣＦ層
４６        中心側中空部
４８        被処理ガス
【図１】
2004223383.tif 000003
【図２】
2004223383.tif 000004
【図３】
2004223383.tif 000005
【図４】
2004223383.tif 000006