(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着剤を担持した通気間隙を有する構造体が軸心周りに回転する吸着ロータに対し、揮発性有機化合物を含む気体を前記吸着ロータの軸心と平行に通気させる通気処理領域を有し、前記揮発性有機化合物を前記吸着剤に吸着させる揮発性有機化合物の濃縮設備において、
前記通気処理領域に対し吸着ロータの回転方向下流側に、不活性ガスを通気させ、前記構造体に残留する前記気体を不活性ガスに置換する不活性ガス置換領域と、
前記不活性ガス置換領域に対し吸着ロータの回転方向下流側に、加熱された不活性ガスを通気させ、前記構造体に残留する前記揮発性有機化合物を脱離させる脱離処理領域とを有し、
前記不活性ガス置換領域は、吸着ロータの回転軸を中心とする半径方向に沿って、実質的に平行な、矩形スリット状である、
ことを特徴とする揮発性有機化合物の濃縮装置。
【請求項２】
吸着剤を担持した通気間隙を有する構造体が軸心周りに回転する吸着ロータに対し、揮発性有機化合物を含む気体を前記吸着ロータの軸心と平行に通気させる通気処理領域を有し、前記揮発性有機化合物を前記吸着剤に吸着させる揮発性有機化合物の濃縮設備において、
前記通気処理領域に対し吸着ロータの回転方向下流側に、不活性ガスを通気させ、前記構造体に残留する前記気体を不活性ガスに置換する不活性ガス置換領域と、
前記不活性ガス置換領域に対し吸着ロータの回転方向下流側に、加熱された不活性ガスを通気させ、前記構造体に残留する前記揮発性有機化合物を脱離させる脱離処理領域と、
前記脱離処理領域と前記通気処理領域との間に、前記脱離処理領域に通気させる不活性ガスより温度が低い不活性ガスを通気させ、この不活性ガスにより前記構造体を冷却し、前記構造体に残留する気体成分と置換する冷却置換領域とを有し、
前記不活性ガス置換領域は、吸着ロータの回転軸を中心とする半径方向に沿って、実質的に平行な、矩形スリット状である、
を有することを特徴とする揮発性有機化合物の濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気等の気体から有機化合物、たとえばケトン類、アルコール類、芳香族化合物、オレフィンなどの有機化合物を濃縮する濃縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷や塗工設備、あるいは塗装設備では、揮発性有機化合物を溶剤として使用する関係で、揮発性有機化合物が気体と共に大気に放出される可能性を含んでいる。そのために、環境対策上、揮発性有機化合物の大気への放散を防止するために、揮発性有機化合物を濃縮し、これを分離回収し、大気への放散ガスの清浄化が急務となっている。
この手段の多くは吸着剤を使用するもので、代表例の一つに、吸着剤を担持させたハニカム状ロータに揮発性有機化合物を含む気体を通気させ、吸着剤に揮発性有機化合物を吸着させる吸着ロータ方式ともよべる技術がある（特許文献１及び２）。また、吸着剤を充填した塔式の温度スイング吸着回収装置や圧力スイング吸着回収装置、あるいは吸着剤粒子の流動床吸着回収装置も知られている。
従来の吸着ロータ方式では、揮発性有機化合物を高濃度で回収する際に酸素の混入があるために、爆発下限界の濃度の１／４〜１／５程度の濃度程度としなければならず、高濃度での濃縮及び回収には限界であった。
他方、塔式の温度スイング吸着回収装置や圧力スイング吸着回収装置や活性炭流動床吸着回収装置では、装置が大きくなり、回分式運転になり、連続運転はできない。
その結果、回分運転のために、処理すべき塔間の切り換えの際に、弁の開閉操作が必須となり、そのために、処理すべき塔へ送風している揮発性有機化合物を含む気体の圧力変動が生じ、よって、特に印刷や塗工を行う設備では、排気系の圧力変動となって顕れ、結果として印刷斑や塗工斑の原因になってしまう。
【特許文献１】特許第２７５０９９６号公報
【特許文献２】特開平９−１７３７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明の課題は、揮発性有機化合物を安全に且つ高濃度で濃縮することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題は解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
吸着剤を担持した通気間隙を有する構造体が軸心周りに回転する吸着ロータに対し、揮発性有機化合物を含む気体を前記吸着ロータの軸心と平行に通気させる通気処理領域を有し、前記揮発性有機化合物を前記吸着剤に吸着させる揮発性有機化合物の濃縮設備において、
前記通気処理領域に対し吸着ロータの回転方向下流側に、不活性ガスを通気させ、前記構造体に残留する前記気体を不活性ガスに置換する不活性ガス置換領域と、
前記不活性ガス置換領域に対し吸着ロータの回転方向下流側に、加熱された不活性ガスを通気させ、前記構造体に残留する前記揮発性有機化合物を脱離させる脱離処理領域とを有し、
前記不活性ガス置換領域は、吸着ロータの回転軸を中心とする半径方向に沿って、実質的に平行な、矩形スリット状である、
ことを特徴とする揮発性有機化合物の濃縮装置。
【０００５】
（作用効果）
本発明は、吸着ロータ方式に係る設備であるが、高濃度で濃縮及び回収するために、不活性ガスを使用し、気体の混入を極力抑制し、高濃度で回収する際に防爆対策に優れた濃縮装置である。
このために、加熱された不活性ガスを通気させて揮発性有機化合物を脱離するようにした。したがって、気体により揮発性有機化合物を脱離させる場合に比較して、脱離ガス中の気体成分（特に酸素成分）の割合が少なくなり、爆発の危険性を低減できる。その結果、不活性ガスを分離し前記揮発性有機化合物を回収する際に、安全に高濃度での回収が可能となる。
また、吸着ロータ方式によるために、連続運転が可能であり、被処理ガスの排気系の圧力変動がなく、特に印刷や塗工を行う設備において、印刷斑や塗工斑などの操業上の問題を生じないものとなる。
さらに、通気処理領域に対し吸着ロータの回転方向下流側に不活性ガスを通気させ、構造体に残留する前記気体を不活性ガスに置換する不活性ガス置換領域を設ける態様が特に推奨される。したがって、その後に脱離処理領域において、前記揮発性有機化合物を脱離させ、分離・回収手段によって、前記不活性ガスを分離し前記揮発性有機化合物を回収する際に気体の混入を防止するようにしてあるので、安全に高濃度での濃縮・回収が可能となる。
【０００６】
＜請求項２項記載の発明＞
吸着剤を担持した通気間隙を有する構造体が軸心周りに回転する吸着ロータに対し、揮発性有機化合物を含む気体を前記吸着ロータの軸心と平行に通気させる通気処理領域を有し、前記揮発性有機化合物を前記吸着剤に吸着させる揮発性有機化合物の濃縮設備において、
前記通気処理領域に対し吸着ロータの回転方向下流側に、不活性ガスを通気させ、前記構造体に残留する前記気体を不活性ガスに置換する不活性ガス置換領域と、
前記不活性ガス置換領域に対し吸着ロータの回転方向下流側に、加熱された不活性ガスを通気させ、前記構造体に残留する前記揮発性有機化合物を脱離させる脱離処理領域と、
前記脱離処理領域と前記通気処理領域との間に、前記脱離処理領域に通気させる不活性ガスより温度が低い不活性ガスを通気させ、この不活性ガスにより前記構造体を冷却し、前記構造体に残留する気体成分と置換する冷却置換領域とを有し、
前記不活性ガス置換領域は、吸着ロータの回転軸を中心とする半径方向に沿って、実質的に平行な、矩形スリット状である、
ことを特徴とする揮発性有機化合物の濃縮装置を有することを特徴とする揮発性有機化合物の濃縮装置。
【０００７】
（作用効果）
前記脱離処理領域と前記通気処理領域との間に、前記脱離処理領域に通気させる不活性ガスより温度が低い不活性ガスを通気させ、この不活性ガスにより前記構造体を冷却し、前記構造体に残留する気体成分と置換する置換領域を有するものに構成すると、構造体の冷却により並びに揮発性有機化合物のパージにより揮発性有機化合物の吸着効率が高まる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、上記の作用効果を奏するものであり、これを要すれば、揮発性有機化合物を安全に且つ高濃度で濃縮及び回収できるとともに、被処理ガス系の圧力変動を防止しながら、連続的に有機化合物を分離して回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明しながらさらに詳説する。
本発明が対象とする揮発性有機化合物（図面においてはＶＯＣと略記する。）の限定はないが、例えばトルエンやキシレン、酢酸エチルなどが挙げられる。また、前記揮発性有機化合物はたとえば、空気等の気体と混合されて本設備に導入される。
本発明の吸着剤（吸着材）としては、処理対象の揮発性有機化合物の種類により選択すればよく、その種類が限定されるものではないが、被処理ガスのガス流れにより温度を奪い、吸着剤の温度上昇が起こらない程度の吸着熱だけを発生する疎水性シリカゲルや、メソ孔を有した疎水性ゼオライト、メソ孔を有した活性炭を使用することが好ましい。特にメソ孔を有した疎水性ゼオライトやメソ孔を有した活性炭を用いることで、吸着した高濃度揮発性有機化合物を１００℃以下の温度で吸着剤から脱離することができる。そのことによって更に爆発発生因子を解消できる。無機質の合成ゼオライトは耐熱性及び耐薬品性に優れ、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比の高いものは、湿り空気を処理しても水分を吸着することなく揮発性有機化合物を選択的に吸着するので好ましい。
キャリアーガスとして用いる不活性ガスは、窒素や二酸化炭素のように燃焼・爆発を阻害するガスで、かつ吸着剤に吸着しない成分のガスを用いる。
【００１０】
＜実施の形態＞
次に幾つかの設備及び回収方法の実施形態を挙げるが、これは一例を挙げただけであって本発明を制限するものではない。
（前提たる形態）
図１及び図３に示すように、吸着剤を担持した通気間隙を有する構造体が軸心周りに回転する吸着ロータ１０を使用する。構造体の例としては、特許文献１及び２などのハニカム構造体を使用できる。吸着ロータ１０は、円盤状をなし、その軸心と平行に通気させるものである。
吸着ロータ１０は、通気処理領域（吸着ゾーン）Ｚ１を有し、これに揮発性有機化合物を含む空気（ＶＯＣ＋空気）をブロワ１４Ａにより吸引通気させ、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を構造体の吸着剤に吸着させ、別の領域において脱離させて揮発性有機化合物を回収するようにしてある。ここで、揮発性有機化合物を含む空気の例を挙げたが、対象の被処理気体によって、空気以外の他の気体の場合も含まれる。
吸着剤としては、先に述べた疎水性シリカゲルや、メソ孔を有した疎水性ゼオライト、メソ孔を有した活性炭を使用することが好ましい。
吸着ロータ１０は常時回転する。この吸着ロータ１０に対し、セパレータＳが後述する各領域を仕切っている。たとえば、吸着ロータ１０の前後面に図示しない一対のボックスが配置され、それらのボックスに対象気体の出入り口が形成され、各領域を仕切るセパレータＳは、ボックスに対するシール手段も有する。
吸着ロータ１０の回転に伴って、通気処理領域（吸着ゾーン）Ｚ１であった部分が、通気処理領域Ｚ１に対し吸着ロータの回転方向下流側における脱離処理領域Ｚ３に移行する。この脱離処理領域Ｚ３において、加熱器１２により加熱した不活性ガス（主に後述する回収不活性ガスを使用できる。不足分はメークアップ用不活性ガスを使用することができる。）を通気させる。これによって、吸着剤から揮発性有機化合物が脱離され、不活性ガスとともにガスの形でブロワ１４Ｂにより排出される。ここで、脱離処理領域Ｚ３では、脱離効率を高めるためには、通気処理領域（吸着ゾーン）Ｚ１の通気方向と逆の方向から通気させるのが肝要である。
排出された前記不活性ガス及び前記揮発性有機化合物から前記不活性ガスを分離し前記揮発性有機化合物を回収する。
その後に、当初の通気処理領域Ｚ１に移行する。吸着ロータ１０は、一回転する過程で、前述の操作を繰り返し、連続的に揮発性有機化合物成分を濃縮・回収するものである。
【００１１】
（実施の形態１）
図２には、本発明に従って、さらに不活性ガス置換領域Ｚ２を有する好適な実施の形態１を示した。すなわち、吸着ロータ１０の回転に伴って、前述の通気処理領域（吸着ゾーン）Ｚ１であった部分が、通気処理領域Ｚ１に対し吸着ロータの回転方向下流側における不活性ガス置換領域Ｚ２に移行する。この不活性ガス置換領域Ｚ２において不活性ガス（主に後述する回収不活性ガスであるが、不足分はメークアップ用不活性ガスである。）を通気させ、構造体に残留する空気ガスを不活性ガスに置換する。
なお、吸着ロータ後面（置換により排出される気体の排出面）において、不活性ガス置換領域Ｚ２と通気処理領域Ｚ１を分割するセパレータＳの前記ボックスに対するシール手段を設置せず、これらの吸着ロータ後面側については共通の領域とすれば、不活性ガス置換領域Ｚ２の排気ガスと通気処理領域Ｚ１を通過した浄化ガスと一緒に系外へ排出できるので、濃縮装置をシンプルな構造にすることができる。
置換ガスの風量は、例えば次のように、ハニカムロータの空隙率と不活性ガス置換領域の回転角度に応じて決定することができる。すなわち、いま、ハニカムロータ径がＤ[ｍ]、厚みがＷ[ｍ]の場合、不活性ガス置換領域角度がθ[度]、空隙率がＲ[％]の場合、回転速度 [ｒｐｈｒ]とすると、置換ガスの最低必要量Ｖは以下の式（１）で算出される。
Ｖ＝Ｒ×θ×（Ｄ2×π／４）×Ｗ／３６０[ｍ3／ｈｒ]      ・・・（１）
ただし、流速は層流域に設定するのが望ましく、具体的には流速を３ｍ／ｓ以下、特に１〜１．２ｍ／ｓにすることが好適である。
また、置換領域は図２記載のような扇型の形状にする限定する必要はなく、置換ガス供給に適した構造とすればよい。例えば、吸着ロータ１０の回転軸を中心とする半径方向外方が拡がる扇型の形状の場合、その半径方向に関する部位について、外周側ほど気体が通過する線速度が遅くなる不均一なものとなる。また、気体で置換する場合、所定の線速度以上とする必要があり、その線速度を確保するために、外周側での必要な線速度を基準として吹込み流量・流速を確保する必要があるために、必然的に大きなブロワーを設けることを余儀なくされる。
そこで、図１２のように吸着ロータ１０の回転軸を中心とする半径方向に沿って、実質的に平行な、矩形スリット状の不活性ガス置換領域Ｚ２とすれば、小流量で置換に必要な流速（線速度）を得ることが可能となり、置換に要する不活性ガスの使用量を少なくできる。さらに不活性ガス置換領域Ｚ２自体が小さくなるので、結果として、通気処理領域（吸着ゾーン）Ｚ１、脱離処理領域Ｚ３や冷却置換領域Ｚ４の通気面積を広くすることができる。矩形スリット状断面の不活性ガス置換領域Ｚ２の形成には、２つのセパレータＳを円中心から外周方向へ向け平行に設置すれば良く、その幅はハニカムピッチより広くすることが好ましい。
更に時間が経過すると、吸着ロータ１０の回転に伴って、構造体の不活性ガス置換領域Ｚ２の位置していた部分が、脱離処理領域Ｚ３に移行する。この脱離処理領域Ｚ３では、分離回収した不活性ガスを加熱器１２により加熱した不活性ガスを通気させる。これによって、吸着剤から揮発性有機化合物が脱離され、不活性ガスとともにガスの形でブロワ１４Ｂにより排出される。
図２に示すように、脱離処理領域Ｚ３を通った後、当初の通気処理領域Ｚ１に直接移行させるようにしてもよいが、好ましくは、図４及び図５に示すように、脱離処理領域Ｚ３に下流側に、冷却置換領域Ｚ４を設ける。この冷却置換領域Ｚ４では、図４に示すように、不活性ガスを通気させ、構造体に残留している加熱された不活性ガスと揮発性有機化合物ガスを、不活性ガスで置換し、かつ、通気させた不活性ガスにより構造体を、揮発性有機化合物を充分に吸着できる温度まで冷却する。図４に示すように、冷却置換領域Ｚ４を設ける場合には、冷却置換領域Ｚ４を通気させた不活性ガスを、加熱器１２により加熱し、脱離処理領域Ｚ３に通気させることができる。
その後に、当初の通気処理領域Ｚ１に移行する。吸着ロータ１０は、一回転する過程で、前述の操作を繰り返し、連続的に揮発性有機化合物成分を濃縮・回収するものである。
【００１２】
（実施の形態２）
吸着剤から脱離した揮発性有機化合物成分の回収方法には種々の形態を採り得る。
第１の例は、先に図示したように、脱離処理領域Ｚ３からの排気を、ブロワ１４Ｂによりコンデンサ１６に通して冷却し凝縮させ、揮発性有機化合物成分の液化を図る。その後、気液分離器１８において、不活性ガスを分離回収し、揮発性有機化合物成分は液体の形で回収する。回収した不活性ガスは、吸着ロータ１０における処理用の不活性ガスとしてリサイクルされる。
【００１３】
（実施の形態３：圧力スイング脱水）
脱離ガスに水分が混入するような場合には、図６の構成とすることができる。すなわち、凝縮器の前段に脱水材としてＨＹ型ゼオライト（たとえば東ソー株式会社、ＨＳＺ−３３０ＨＵＤ）やＮａＡ型ゼオライト（たとえば水澤化学工業株式会社、ミズカシーブス９１４Ｂ）やモレキュラシーブ（たとえば巴工業株式会社、モレキュラシーブ４Ａ  ＸＨ−５）などの脱水材を充填した２塔式の圧力スイング吸着回収装置を設けることで、回収した揮発性有機化合物成分への水分の混入を避けることができる。
具体的に、吸着剤を充填した吸着塔２０Ａ、２０Ｂを設け、一方の吸着塔に揮発性有機化合物成分ガスを流通させる過程で、他方の吸着塔から、真空ポンプ２２により塔内の水分を吸引し、コンデンサ２４により凝縮し、分離器２６により水分を排水として除去するものである。かかる吸着塔２０Ａ、２０Ｂでの処理操作が交互に行われる。
【００１４】
（実施の形態４：圧力スイング高濃度回収）
より高濃度で揮発性有機化合物を回収する場合には、図７の構成とすることができる。すなわち、吸着剤を充填した高濃度化処理塔３０Ａ、３０Ｂを設け、一方の高濃度化処理塔３０Ａに揮発性有機化合物成分ガスを流通させ、揮発性有機化合物を吸着させる。適宜の時点で、先に吸着処理を行った他方の高濃度化処理塔３０Ｂから真空ポンプ２２により揮発性有機化合物を含むガスを吸引し、これをコンデンサ１６により凝縮し、気液分離器１８により揮発性有機化合物を高濃度のものとして回収する。凝縮しないガス成分は、返送路３６により返送する。高濃度化処理塔を通気した揮発性有機化合物を分離した不活性ガスは、水分を含有する場合には、必要により設ける脱水装置３４により脱水した後に、還流して再使用する。結局、高濃度化処理塔３０Ａ、３０Ｂは、一方を吸着塔、他方を脱離塔として交互に使用する。３２は必要により設けられる熱交換器であり、ガスを所定の温度まで冷却するものである。
【００１５】
（実施の形態５：温度スイング高濃度回収）
より高濃度で揮発性有機化合物を回収する場合の他の例は、図８の構成である。すなわち、吸着剤を充填した高濃度化処理塔４０Ａ、４０Ｂを設け、一方の高濃度化処理塔４０Ａに揮発性有機化合物成分ガスを流通させ、揮発性有機化合物を吸着させる。適宜の時点で、先に吸着処理を行った他方の高濃度化処理塔４０Ｂにスチームを送り込んで、吸着剤に吸着された揮発性有機化合物を脱離させ、これをコンデンサ１６により凝縮し、分離器４２により水分と分離し揮発性有機化合物を高濃度のものとして回収する。ドレンはポンプ４４により排水する。結局、高濃度化処理塔４０Ａ、４０Ｂは、一方を吸着塔、他方を脱離塔として交互に使用する。
図７には、吸着剤として、粒状の吸着剤（たとえば活性炭）の例を示したが、繊維状の吸着剤（たとえば活性炭）の場合も、塔内への配設態様を換えるのみで、同様の構成によって構成できる。
【００１６】
（実施の形態６：流動式吸着回収手段）
図９には、流動式吸着回収手段５０により高濃度回収を図る例を示した。すなわち、流動層形式の流動式吸着回収塔５０は、上部にたとえば目皿形式の棚段５０ａを有し、下部に流下筒５０ｂを備え、揮発性有機化合物を含有した不活性ガスを送入し、棚段５０ａを順次流下する吸着剤に揮発性有機化合物を吸着させる。流下筒５０ｂを下降する吸着剤は流動化ガスにより循環させる。脱離に際しては、下部から脱離ガスを送入し、排出ガスをコンデンサ１６により凝縮し、気液分離器１８により不活性ガスと分離し揮発性有機化合物を高濃度のものとして回収する。
【００１７】
（実施の形態７：不活性ガス置換を利用した予熱手段）
不活性ガス置換領域Ｚ２を有する形態では、不活性ガス置換領域Ｚ２に加熱された不活性ガスを通気させて、脱離濃縮処理に先立って吸着ロータ１０の通気間隙を予熱するのが好ましい。図１０及び図１１は置換ガスの予熱を行う応用形態を示している。
図１０は前述の実施の形態４への適用例、図１１は実施の形態６への適用例をそれぞれ示しており、不活性ガス置換領域Ｚ２に供給する前の不活性ガスと、脱離処理領域Ｚ３から排出される不活性ガスとを間接加熱型の熱交換器３３にそれぞれ供給し、前者のガスを後者のガスとの熱交換により加熱した後に、不活性ガス置換領域Ｚ２に供給するように構成したものである。この場合、脱離処理領域Ｚ３から排出される不活性ガスは、熱交換により冷却される。
不活性ガス置換領域Ｚ２に供給する不活性ガスの加熱程度は適宜定めることができるが、例えば図示形態において脱離処理領域Ｚ３から排出される不活性ガスの温度が５０〜６０℃であり、後段の分離・回収に適した温度が４０℃以下であるとすると、不活性ガス置換領域Ｚ２に供給する不活性ガスを熱交換器３３により４０〜５０℃に加温すると同時に、脱離処理領域Ｚ３から排出される不活性ガスを４０℃以下に冷却するのが望ましい。
他方、図示形態と異なり、不活性ガス置換領域Ｚ２に供給する不活性ガスを加熱するだけの専用加熱装置を設けることもできる。
いずれにせよ、不活性ガス置換領域Ｚ２に供給する不活性ガスを加熱することにより、  揮発性有機化合物を吸着した吸着剤を予熱し、続く脱離濃縮処理における昇温を促進させることができ、脱離効率が向上するようになる。また、図示形態のように、脱離処理領域Ｚ３から排出される不活性ガスとの熱交換を行うように構成することで、廃熱利用により脱離効率を向上できるだけでなく、後段で揮発性有機化合物を分離・回収するに際して冷却が必要になる場合であっても、そのための冷却装置を省略または簡略化できるようになり、総じて熱エネルギーの節約を図ることができる。
【００１８】
（実施の形態８：乾燥不活性ガスの使用）
不活性ガス置換領域Ｚ２や、脱離処理領域Ｚ３、冷却置換領域Ｚ４で用いられる不活性ガスのすくなくとも一つ、好ましくは全てが、所定湿度未満の乾燥不活性ガスであるのが望ましい。本発明は対象となる揮発性有機化合物の種類により限定されるものではないが、乾燥不活性ガスの使用は親水性の揮発性有機化合物を対象とする場合に特に好適である。乾燥不活性ガスの使用により、回収される有機化合物への水分混入を抑制もしくは低減でき、混入水分除去のための装置を省略または簡略化できるようになる。
乾燥不活性ガスの乾燥の程度は適宜定めることができるが、通常の場合、相対湿度が１０％未満であるのが好ましく、５％未満であると特に好ましい。
乾燥不活性ガスは、通常使用される不活性ガスを予め除湿処理することにより製造し、使用することができる。乾燥不活性ガスの製造処理は本発明の回収処理の一環として行っても良く、また別途製造し貯留しておいた乾燥不活性ガスを用いるようにしても良い。乾燥不活性ガスの製造処理は適宜選択することができ、例えば、吸着（ＰＳＡ）や膜分離により窒素を分離した後、この窒素を、シリカゲルを担持したハニカムロータによる除湿処理、シリカゲルや消石灰、ソーダ石灰等を充填した充填塔を用いた除湿処理、チラー水（４℃以下）を用いた凝縮器による除湿処理、あるいは濃硫酸液中を通過させる除湿処理等、適宜の除湿処理を用いて所望のレベルまで乾燥させる方法を採用することができる。
乾燥不活性ガスの使用は、水分混入を防止することが主目的であるため、揮発性有機化合物の回収系内に水分を供給しない形態への適用が好ましい。例えば、前述の実施の形態４，６のプロセスに応用すると、水分を加えるような処理がプロセス中に無く乾燥したまま再利用ができ、乾燥窒素ガスの消費量を少なくできる。
【実施例】
【００１９】
次に実施例を挙げて本発明の効果を明らかにする。
＜実施例１＞
図２及び図３に示す装置を使用した。使用したハニカム構造体のロータ装置としては、ハニカムロータ外径：６００ｍｍのものを用いて、トルエン１０００ｐｐｍの濃度のガスを３Ｎｍ3／ｈｒ処理した例である。例えばコーターから排出された４０℃以下のガスを想定した設備において、容器内で空気を液体トルエン内でバブリングさせ、空気の流量を調整し、容器から排出するガス流量を調整することで、当該トルエンガスの濃度を調整した。
このトルエンガスをハニカム構造体のロータの吸着ゾーンに通し、トルエンを吸着させる。ハニカム構造体のロータは２〜２４ｒｐｈの回転時間の範囲で設定する。吸着ゾーンを通過したガスをハニカム構造体のロータを通し、ハニカム構造体のロータに担持してある、疎水性ゼオライトの吸着材でトルエンを吸着しガスを浄化し、トルエンが５〜５０ｐｐｍ以下にまで浄化させた。
現実には、ロータ回転時間を３ｒｐｈで行い、トルエン８ｐｐｍまで浄化できることを知見した。浄化されたガスにトルエンが高い濃度で残存している場合は、ハニカム構造体のロータの回転時間を短くすることで短時間当たりの吸着能を高めてトルエンを吸着処理し、浄化ガスのトルエン残存量を低くすることができる。また、浄化されたガスの一部を吸着ゾーン（通気処理領域）に戻し、更に浄化することで浄化ガス中の残存していたトルエンを吸着除去でき、浄化ガスのトルエン残存濃度を低くすることができる。
吸着ゾーンでトルエンを吸着したゾーンは、時間が経つと冷却置換領域に連続的に移り、空気と不活性ガスの置換が行われる。そのときの不活性ガスに窒素を用い、流量は０．０５Ｎｍ3／ｈｒで通気させた。不活性ガスに窒素を用いたことでこのゾーンの酸素濃度は２％以下に低下した。
このゾーンが脱離ゾーンに移り、吸着したトルエンが脱離される。そのときの脱離エアーの温度は１５０〜２００℃の範囲にある。
ハニカム構造体のロータ装置の原理は処理風量と供給濃度の積を脱離の加熱エアー風量で除した値がほぼ脱離回収される成分濃度になる。
本実施例では処理風量を３ｍ3／ｈｒ、トルエン濃度を１０００ｐｐｍとしたため、トルエンの爆発下限界値の４分の１か５分の１にする必要がある。ちなみに、トルエンの爆発下限界値は１．１ｖｏｌ％である。そのため従来の方法では脱離できるトルエン濃度は２２００〜２７５０ｐｐｍまでと限定されていた。また、爆発防止措置として酸素濃度を１０％以下にすることが好ましいと一般的に言われている。
本実施例では先述のように酸素濃度が２％以下まで下げられており、トルエンを高濃度で回収するために脱離エアーを加熱した窒素を用い、０．５Ｎｍ3／ｈｆで通気した。その結果、トルエン濃度５８００ｐｐｍで回収でき、約９７％の回収率を得られた。この回収したトルエンガスの酸素濃度は１％程度に保持できていた。
このガスを後段の凝縮器にチラー水（４℃）を通しトルエンを凝縮させ、分離器で窒素ガスと凝縮したトルエンを分離し、トルエンを液体で１１．９ｇ／ｈｒで回収できた。分離した窒素ガス中のトルエン残存は１ｐｐｍ以下に抑えられた。
【００２０】
＜実施例２＞
シートのラミネーターから排出されるＶＯＣガスを想定し、酢酸エチルで実験を行った。酢酸エチルのガスはトルエンと同様の方法で調整し、濃度２０００ｐｐｍとした。
風量は３Ｎｍ3／ｈｒとし、実施例１と同じハニカム構造体のロータ装置で同様の操作を行った。
その結果、ハニカム構造体のロータ装置から回収された酢酸エチルガスは１１４００ｐｐｍ（１．１４ｖｏｌ％）で回収でき、約９５％回収率を得た。
酢酸エチルの爆発限界下限値は２２０００ｐｐｍ（２．２ｖｏｌ％）で従来の回収方法では４４００〜５５００ｐｐｍが限度であった。この実験では従来の回収方法の回収酢酸エチルの約２倍の濃度で回収できた。
その後段で、凝縮器に３０℃冷水を通し、分離器で液化した酢酸エチルと窒素を分離し、酢酸エチルを液体で２２．４ｇ／ｈｒの量が回収できた。分離した窒素ガスには５ｐｐｍ程度の酢酸エチルの残存が確認できた。
【００２１】
＜実施例３＞
乾燥窒素の使用の効果を確認するための実験を行った。図１に示す装置を使用し、温度４０℃、相対湿度３５％、絶対湿度０．０１６ｋｇＨ2Ｏ／ｋｇＤ．Ａ．の酢酸エチルガスを、風量１３０ｍ3／ｍｉｎでロータ装置に供給するとともに、不活性ガスとして温度２０℃、相対湿度５％、絶対湿度０．０００７２５ｋｇＨ2Ｏ／ｋｇＤ．Ａ．の乾燥窒素ガスを、脱離処理領域Ｚ３に対して風量２０ｍ3／ｍｉｎで供給した以外は、実施例２と同様にして操作を行った。また、乾燥窒素ガスに代えて、温度３０℃、相対湿度９０％、絶対湿度０．０２４ｋｇＨ2Ｏ／ｋｇＤ．Ａ．の空気を用いた場合についても実験した。実験結果を表１に示した。この結果からも判るように、乾燥窒素の使用により水分混入を著しく低減できる。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
＜実施例４＞
本実施例の装置の構成はゾーンがハニカムロータの円周方向に４分割されており、通気処理領域から順に回転方向に不活性ガス置換領域、脱離処理領域、冷却置換領域が形成されている。処理ガスは通気処理領域を通過し、室外に排気される。不活性ガス置換領域には窒素発生器で製造した窒素ガスを導入し、管状通気間隙に存在する被処理ガス（有機溶媒を含む空気）を窒素ガスに置換する。不活性ガス置換領域から排出されたガスは処理ゾーンのガスと混合され、室外に排気される。脱離処理領域には不活性ガス置換領域と同じ窒素発生器で製造した窒素ガスを加熱装置で加熱後に導入し、ロータに吸着された有機溶媒を脱着させる。脱着した有機溶媒は回収機に導入され、凝縮回収される。有機溶媒を回収した後の不活性ガスは外気に排出される。冷却置換領域にも同様に窒素ガスを導入し、冷却置換領域通過後のガスは再生ガスの加熱器に導入されて、再生ガスとして再利用される。
ロータには合成ゼオライトが担持されており、サイズは直径２，０００ｍｍ、厚さ４００ｍｍ（軸の部分は直径２００ｍｍとする）である。このロータを回転数８ｒｐｈで回転させた。この時、不活性ガス置換領域、脱離処理領域、冷却置換領域、通気処理領域の面積比は、約１：１４．４：１４．４：８５．４（スリットは３０ｍｍ×９００ｍｍ）であった。
この装置に、酢酸エチル２，０００ｐｐｍを含む処理ガスを３５℃、５０％ＲＨの条件のもと風量２０７．５ｍ3／ｍｉｎ（１．５ｍ／ｓ）で通気処理領域に導入した。通気処理領域の出口側濃度は酢酸エチル１８０ｐｐｍ（除去性能９１％）であった。この時、脱離処理領域の風量は３５．０ｍ3／ｍｉｎ（１．５ｍ／ｓ）、冷却置換領域の風量は３５．０ｍ3／ｍｉｎ（１．５ｍ／ｓ）であった。不活性ガス置換領域にはスリットを設けてあり、置換ガスの風量は１．６ｍ3／ｍｉｎ（１ｍ／ｓ）、窒素ガスの総使用量は３６．６ｍ3／ｍｉｎであった。この時の濃縮倍率は６倍で、再生出口の酢酸エチル濃度は１０９２０ｐｐｍ（１．０９％）、酸素濃度は２５ｐｐｍであった。この酢酸エチル濃度は空気中での爆発限界（２．５％）の１／３（０．８％）とされる安全範囲を越えているが、酸素濃度が極めて低いため安全な運転が可能であった。
【００２４】
＜比較例１＞
不活性ガス置換領域がない以外は実施例４と同じで実験を行った。
ロータには合成ゼオライトが担持されており、サイズは直径２，０００ｍｍ、厚さ４００ｍｍ（軸の部分は直径２００ｍｍとする）である。このロータを回転数８ｒｐｈで回転させた。この時、脱離処理領域、冷却置換領域、通気処理領域の面積比は、約１：１：６であった。
この装置に、酢酸エチル２，０００ｐｐｍを含む処理ガスを３５℃、５０％ＲＨの条件のもと風量２０９．９ｍ3／ｍｉｎ（１．５ｍ／ｓ）で通気処理領域に導入した。通気処理領域の出口側濃度は酢酸エチル１７８ｐｐｍ（除去性能９１％）であった。この時、脱離処理領域の風量は３５．０ｍ3／ｍｉｎ（１．５ｍ／ｓ）、冷却置換領域の風量は３５．０ｍ3／ｍｉｎ（１．５ｍ／ｓ）であった。このときの窒素ガスの総使用量は３５．０ｍ3／ｍｉｎであった。この時の濃縮倍率は６倍で、再生出口の酢酸エチル濃度は１０９２０ｐｐｍ（１．０９％）、酸素濃度は０．０７％となり、酸素濃度が高く危険であるため、運転を停止した。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の前提としての形態の概要説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の概要説明図である。
【図３】吸着ロータの正面図である。
【図４】第２の実施の形態の他の例の概要説明図である。
【図５】吸着ロータに対する処理領域の区分例を異にする例の正面図である。
【図６】第３の実施の形態の概要説明図である。
【図７】第４の実施の形態の概要説明図である。
【図８】第５の実施の形態の概要説明図である。
【図９】第６の実施の形態の概要説明図である。
【図１０】第７の実施の形態の概要説明図である。
【図１１】第８の実施の形態の概要説明図である。
【図１２】別の実施の形態の概要説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０…吸着ロータ、１２…加熱器、１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ…ブロワ、１６…コンデンサ、１８…分離器、２０Ａ，２０Ｂ…吸着塔、３０Ａ，３０Ｂ…高濃度化処理塔、３２…熱交換器、３４…脱水装置、４０Ａ，４０Ｂ…高濃度化処理塔、５０…流動式吸着回収塔、Ｚ１…通気処理領域（吸着ゾーン）、Ｚ２…不活性ガス置換領域、Ｚ３…脱離処理領域、Ｚ４…冷却置換領域。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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