(57)【要約】【課題】排ガス等の溶剤含有ガスの処理に用いる吸着剤層の吸着工程の終了時期の決定方法を提供する。【解決手段】吸着剤層に溶剤含有ガスを通過させて溶剤を吸着させる吸着工程と、吸着剤層に吸着した溶剤を脱着させる脱着工程とを行うことにより溶剤含有ガス中の溶剤を除去する溶剤含有ガスの処理における吸着工程の終了時期の決定方法において、吸着工程にある吸着剤層の温度を測定し、測定した温度の二次微分処理値に基づいて吸着工程の終了時期を決定する吸着工程の終了時期の決定方法。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着剤層に溶剤含有ガスを通過させて溶剤を吸着させる吸着工程と、吸着剤層に吸着した溶剤を脱着させる脱着工程とを行うことにより溶剤含有ガス中の溶剤を除去する溶剤含有ガスの処理における吸着工程の終了時期の決定方法において、吸着工程にある吸着剤層の温度を測定し、測定した温度の二次微分処理値に基づいて吸着工程の終了時期を決定することを特徴とする吸着工程の終了時期の決定方法。
【請求項２】
脱着工程が、吸着剤層に水蒸気を吹き込んで溶剤を脱着させるものである請求項１に記載の吸着工程の終了時期の決定方法。
【請求項３】
吸着剤層が活性炭素繊維層である請求項１又は２に記載の吸着工程の終了時期の決定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着剤層に溶剤を吸着させる吸着工程と、吸着剤層から溶剤を脱着させる脱着工程とを行うことにより溶剤含有ガスに含まれる溶剤の除去を行う溶剤含有ガスの処理における吸着工程の終了時期を決定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶剤を含有する排ガス等は、そのまま大気中に放出すると環境汚染を引き起こすことから、溶剤の除去処理が行われる。従来、溶剤の除去には、活性炭等の吸着剤に溶剤を吸着させて溶剤を捕捉する方法が用いられる。溶剤の吸着が一定量に達すると吸着剤が破過し、溶剤が漏出する。このため、適当な時期に吸着剤の脱着処理を行って吸着剤を再生する必要がある。
【０００３】
溶剤含有ガスの処理に用いられている装置の一例を図７に示す。吸着槽１１ａにおいては溶剤含有ガスが供給されて吸着工程が行われ、吸着槽１１ｂにおいては水蒸気が供給されて脱着工程が行われている。この装置では２槽の並列に設置された吸着槽において吸着工程と脱着工程が交互に繰り返されることにより溶剤含有ガスが連続的に処理される。
なお、図７中、１２ａ、１２ｂは排気弁、１３ａ、１３ｂは吸気弁、１５ａ、１５ｂは吸着剤、１９はコンデンサー、２１はタンクである。
【０００４】
このように吸着工程と脱着工程を交互に繰り返し行う処理装置においては、吸着槽の出口で採取した処理済みガスに含まれる溶剤の濃度を測定し、吸着剤の破過を感知した時点で吸着工程から脱着工程への移行を行っている。
【０００５】
しかしながら、処理済みガスの溶剤濃度を測定して吸着剤の破過を感知した後脱着を行う方法では、測定器が破過を感知した時点で既に溶剤の一部が吸着槽から外部へ漏れ出ていることとなる。また、ガスに含まれる溶剤の濃度を測定するために使用する測定器は一般的に高価で、特に処理済みガスに含まれるような低濃度の溶剤を精度良く測定するためには非常に高価な測定装置が必要となる。
【０００６】
吸着工程から脱着工程への切り換え時期を判断する他の方法としては、吸着剤層の温度を測定して溶剤の吸着による吸着熱を検出する方法がある。この方法は溶剤の吸着熱による温度ピークが明確に検出できる場合に限り適用できる。水蒸気脱着や乾燥工程の後に吸着工程を行う場合には、吸着剤層が高温であるのに対し、溶剤の吸着による吸着熱が小さいため、通常の処理条件下では吸着熱を検出して吸着工程から脱着工程への切り換え時期を判断するのは困難である。特に吸着剤として活性炭素繊維を用いた場合には、溶剤の活性炭素繊維への吸着力が強いため、吸着剤に熱エネルギーを付与する脱着処理を行うのが一般的であり、この方法の適用は非常に困難である。
【０００７】
特開平１１−７１５８４号公報には、粒状活性炭の吸着剤層の下流に合成ゼオライト層を設け、合成ゼオライト層の温度を測定することにより吸着剤の破過を検知して吸着工程から脱着工程への切り換えを行う方法が記載されている。
【０００８】
しかしながら、この方法においては吸着剤と吸着孔径が均一な合成ゼオライトとを併用しなければならず、高コストで吸着剤充填の際に手間がかかるという問題がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−７１５８４号公報（請求項２）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、溶剤含有ガスの処理において、処理済みガスに溶剤が漏出することなく簡便な方法で溶剤の吸着剤への吸着熱を検知して吸着工程の終了時期を決定することができる方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意研究を行った結果、水蒸気脱着や乾燥工程を行って吸着工程開始後の吸着剤層の温度が高温にあるため吸着熱の発熱ピークが明確に観測できない場合であっても、測定した吸着剤層の温度の二次微分処理値に基づいて吸着工程の終了時期を判断すれば、処理済みガスに溶剤が漏出することなく溶剤含有ガスから溶剤の除去処理を行い得ることを見出し本発明を完成するに到った。
【００１２】
すなわち、上記課題を解決する本発明は、以下に記載するものである。
【００１３】
〔１〕  吸着剤層に溶剤含有ガスを通過させて溶剤を吸着させる吸着工程と、吸着剤層に吸着した溶剤を脱着させる脱着工程とを行うことにより溶剤含有ガス中の溶剤を除去する溶剤含有ガスの処理における吸着工程の終了時期の決定方法において、吸着工程にある吸着剤層の温度を測定し、測定した温度の二次微分処理値に基づいて吸着工程の終了時期を決定することを特徴とする吸着工程の終了時期の決定方法。
【００１４】
〔２〕  脱着工程が、吸着剤層に水蒸気を吹き込んで溶剤を脱着させるものである〔１〕に記載の吸着工程の終了時期の決定方法。
【００１５】
〔３〕  吸着剤層が活性炭素繊維層である〔１〕又は〔２〕に記載の吸着工程の終了時期の決定方法。
【００１６】
【発明の実施の形態】
吸着槽に充填する吸着剤層の一例の斜視図を図１、縦断面図を図２に示す。
【００１７】
吸着剤層１は、円筒状に成型した吸着剤からなる。本発明においては、溶剤含有ガスの吸着剤層に対する通気方向は終始一方向とする必要があり、例えば吸着工程において吸着剤層１の外周面３から内周面５に向かって溶剤含有ガスを通過させるものとする。吸着工程を開始した直後には、溶剤は吸着剤層１の外周面３付近に吸着するが、その後外周面３近傍の吸着剤の吸着量が飽和するに従って吸着位置は外周面３から内周面５へ向かって同心円筒状に移動する。溶剤の吸着位置が吸着剤層の内周面５に到達したとき溶剤の吸着は限界に達して吸着剤が破過することとなる。
【００１８】
図２に示すように、吸着剤層１内には温度測定器７が挿入され、その先端の温度測定部９において吸着剤層１の溶剤含有ガス出口側の温度を測定する。溶剤含有ガスを吸着剤層１の外周面３から内周面５の方向へ通気すると、溶剤の吸着先端は吸着剤層内を内周面５に向かって同心円筒状に移動して行き、吸着熱も吸着剤層内を同心円筒状に局部的に移動しながら発生する。
【００１９】
温度測定部の設置箇所は、溶剤の種類や許容される溶剤の漏出濃度等によっても異なるが、通常吸着剤層の入口側から出口側に向けて吸着剤層の長さの６０〜９５％の箇所にすることが好ましく、７０〜８０％の箇所にすることがより好ましい。
【００２０】
円筒状の吸着剤層１を用い下記の条件で実際に排ガス中に含まれる塩化メチレンを吸着剤層に吸着させたときの前記温度測定器７による温度測定値と吸着槽の出口を通過するガスに含まれる溶剤濃度の経時変化を図３に示す。
【００２１】
〈吸着条件〉
（１）吸着槽入口溶剤濃度  ５００ｐｐｍ
（２）ガス処理量  １０Ｎｍ３／ｍｉｎ
（３）ガス温度  ３６℃
（４）吸着剤層厚さ  ８０ｍｍ（温度測定位置：処理ガス風上より６０ｍｍ）
（５）吸着剤  活性炭素繊維
（６）温度測定器  熱伝対
図３に示すように、吸着工程開始直後の温度測定部９近傍の吸着剤層の温度は脱着処理に用いた水蒸気の余熱により１００℃程度の高温を示すが、その後単調に減少して一定値を示し、Ｐを経過後再び低下する。一方、吸着槽の出口を通過するガスに含まれる溶剤濃度はＰ付近までは一定の低い値を示しているが、その後急激に上昇する。ここで、Ｐは吸着剤層１内を同心円筒状に進行する吸着面先端が温度測定部９に達するときに相当する時間である。
【００２２】
溶剤含有ガスの処理において、処理済みガスに溶剤が漏出することなく脱着工程を終了して吸着工程への切り換えを行うには、Ｐを経過後直ちに吸着工程から脱着工程へ移行すればよい。Ｐは図３に示すようにあまり明瞭に示されない。しかし、温度測定値の二次微分処理を行うことにより容易に検出できる。温度測定値Ｔを時間ｔで二次微分した値（ｄ２Ｔ／ｄｔ２）を図４に示す。Ｐを経過する前のｄ２Ｔ／ｄｔ２の符号は＋又は０であるが、Ｐを経過後は−へと変化する。従って、吸着剤層の温度測定値を二次微分処理し、算出した値の符号を参照することにより吸着工程から脱着工程への移行時期が判断できる。
【００２３】
溶剤含有ガスの処理に用いる装置の一例を図５に示す。
【００２４】
吸着槽１１ａは吸着工程にあり、有機溶剤含有ガスが供給されている。吸着槽１１ｂは脱着工程にあり水蒸気が供給されている。溶剤含有ガスは送風機２３により吸気弁１３ａを備えた入口から吸着槽１１ａに導入される。溶剤含有ガスに含まれる溶剤は吸着槽１１ａを通過する際に、温度測定器１７ａを備えた吸着剤層１５ａに吸着される。吸着先端は、吸着剤層１５ａの外周面から同心円筒状に内周面方向に徐々に移動する。吸着槽１１ａを通過して浄化されたガスは、排気弁１２ａを通って排気口１４ａから大気中に放出される。
【００２５】
一方、吸着槽１１ｂに充填した吸着剤層１５ｂには溶剤が吸着している。なお、吸着剤層１５ｂは温度測定器１７ｂを備えている。排気弁１２ｂ及び吸気弁１３ｂを閉じ、排気口１４ｂからはガスが排出されない状態で、吸着槽１１ｂに水蒸気を導入して吸着剤層１５ｂに吸着した溶剤を脱着させる。水蒸気と溶剤との混合気体は、吸着槽１１ｂから押し出されてコンデンサー１９に導入される。コンデンサー１９で冷却され凝縮した水及び溶剤はコンデンサー１９から排出されタンク２１に回収される。
【００２６】
混合気体に含まれる溶剤はコンデンサー１９で冷却され、ここで大部分は凝縮し液化するが、僅かに気体として残存する。コンデンサー１９から排出された微量の溶剤を含む気体は、送風機２３の入口側に送られ再び吸着槽１１ａで処理される。
【００２７】
吸着工程にある吸着剤層１５ａに設置した温度測定器１７ａで測定した温度データは制御部１８に送られる。制御部１８は、送られたデータの二次微分処理を行い算出した値に基づいて排気弁１２ａ、１２ｂ、吸気弁１３ａ、１３ｂ、バルブ１０ａ、１０ｂ、１６ａ、１６ｂを制御する。二次微分処理値の符号が−に変化した後、吸着槽１１ａでは脱着工程を、吸着槽１１ｂでは吸着工程を行う。
【００２８】
吸着剤層に用いる吸着剤としては、通常吸着剤として使用するものであれば特に制限なく用いることができ、例えば、活性炭、活性炭素繊維、ゼオライト等を挙げることができる。中でも破過帯（発熱が観測される吸着剤層の幅）が短くリークが少ないため活性炭素繊維を用いることが好ましい。
【００２９】
なお、図５においては、溶剤の脱着処理に水蒸気を用いたが、脱着方法はこれに限定されず、例えば加熱窒素、加熱空気等を用いる方法、吸着剤を直接加熱する方法等の熱エネルギーを与えて溶剤を脱着させる方法が適宜採用できる。吸着剤として活性炭素繊維を用いた場合には、熱エネルギー効率等の観点から水蒸気脱着が好ましい。
【００３０】
また、図５においては水蒸気による脱着工程の後直ちに吸着工程を行う場合を示したが、脱着工程と吸着工程の間に加熱窒素、加熱空気等による乾燥工程を行ってもよい。
【００３１】
上記説明においては、円筒状の吸着剤層を例にして説明したが、これに限られず長い円筒に吸着剤を充填したカラム状の吸着剤層等にも適用できる。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【００３３】
実施例１
図５に示す装置を用い、下記の条件で塩化メチレン含有ガスの処理を行った。
吸着槽型式：ＧＳ−２型（２缶交互切り替え、水蒸気脱着方式）
吸着剤：活性炭素繊維  ５ｋｇ／槽  充填
温度測定器：熱伝対
運転条件：
（１）入口溶剤濃度    約２０００ｐｐｍ
（２）ガス処理量      ５Ｎｍ３／ｍｉｎ
（３）ガス温度        ４０℃
（４）脱着蒸気量      １０ｋｇ／ｈ
（５）吸着剤層厚さ    １００ｍｍ
（６）温度測定位置    処理ガス風上より８０ｍｍ
なお、測定した吸着剤温度を時間で二次微分処理し、算出した値が−に変化した後直ちに吸着工程から脱着工程への切り換えを行った。
【００３４】
吸着剤温度と吸着槽の出口において測定した溶剤濃度の経時変化を図６に示す。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、吸着工程と脱着工程とを行う溶剤含有ガス中の溶剤の除去処理において、吸着剤の温度を測定して二次微分処理するという簡便な方法で溶剤が処理済みガスへ漏出することなく吸着工程の終了時期を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる吸着剤層の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す吸着剤層の縦断面図である。
【図３】吸着剤温度と吸着槽から排出されるガスに含まれる溶剤濃度の経時変化を示す図である。
【図４】吸着剤温度を時間で二次微分処理した値を示す図である。
【図５】本発明に用いる処理装置の一例を示すブロック図である。
【図６】実施例において測定した吸着剤温度と溶剤濃度の経時変化を示す図である。
【図７】従来の処理装置の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、１５ａ、１５ｂ    吸着剤層
３    外周面
５    内周面
７、１７ａ、１７ｂ    温度測定器
９    温度測定部
１０ａ、１０ｂ、１６ａ、１６ｂ    バルブ
１１ａ、１１ｂ    吸着槽
１２ａ、１２ｂ    排気弁
１３ａ、１３ｂ    吸気弁
１４ａ、１４ｂ    排気口
１８    制御部
１９    コンデンサー
２１    タンク
２３    送風機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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