(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素数２以下のアルコール、アルデヒド、及び炭素数２以下の２重結合又は３重結合を有する鎖状炭化水素、鎖状又は環状エーテルからなる群から選択される１種又は２種以上の有機物を２０〜２０００ｐｐｍ含有する有機物含有ガスを貴金属酸化触媒に送り、前記有機物含有ガス中の前記有機物を水と炭酸ガスに酸化分解することにより除去する有機物含有ガスの処理方法において、前記酸化触媒を有機物含有ガスの流れ方向に沿って分解ゾーンと分解・活性化ゾーンとに分割し、前記分解ゾーンには蒸気ヒーターで１２０−１６０℃に加熱した有機物含有ガスを供給し、前記分解・活性化ゾーンには２００−３００℃に加熱した有機物含有ガスを供給すると共に、前記酸化触媒のゾーン分割箇所を順次移動させる有機物含有ガスの処理方法。
【請求項２】
貴金属酸化触媒がハニカム管状触媒である請求項１に記載の有機物含有ガスの処理方法。
【請求項３】
分解・活性化ゾーンに供給する請求項１に記載の有機物含有ガスを蒸気ヒーター次いで電気ヒーターで順次加熱する請求項１又は２に記載の有機物含有ガスの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は易分解性有機物を含有するガスの酸化処理方法及び同処理装置に関し、更に詳述すれば、比較的低温で有機物の酸化処理を行うことのできる処理方法、及び同処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機溶剤は各種産業分野で使用されており、例えば塗装工場や、半導体製造工場等においては洗浄用、反応溶剤等として多用されている。これらの有機物は、使用中に揮発し人体に悪影響を与えるものであり、環境保護の観点からもこれら有機物を分解処理して大気汚染を避ける必要がある。
【０００３】
従来、有機物含有ガスを処理する方法としては、活性炭等の吸着剤を用いて有機物を吸着回収する方法があり、例えば特開平９−１７３７５８号公報には吸着剤を担持させたハニカム構造体ローターを吸着ゾーンと脱着ゾーンとに分離し、ローターを回転させることにより、常に吸着と脱着とを連続的に行う方法が、開示されている。この方法による場合は、比較的低温で処理を行う操作性のよい方法であるが、脱着後の有機物の回収装置を付加する必要があり、装置全体が大きくなる問題がある。
【０００４】
一方、酸化触媒を用いて有機物を酸化除去する方法も報告されている。例えば、特開平８−２４３３３７号公報には、ハニカム状吸着ローターに悪臭成分を吸着させた後、濃縮した状態で脱着させ、脱着させた悪臭成分を含有するガスを３００℃で酸化触媒と接触させることにより、悪臭成分を分解処理する方法が開示されている。
【０００５】
この方法による場合は、悪臭成分を含有するガスを３００℃に加熱する必要があり、このために加熱に使用するエネルギーが大きい。
【０００６】
特許第２７３８５８６号公報には、有機物を含有するガスにオゾンガスを導入しながら酸化触媒で分解する技術が開示されている。この場合も、オゾン発生装置を設置する必要があり装置的に高価なものになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記問題を解決するために種々検討した結果、有機物を含有するガスを酸化触媒を用いて処理するに際し、従来の酸化分解温度である３００℃よりもかなり低温である１２０−１６０℃においても易分解性の有機物は酸化分解処理できること、更にこのようにして易分解性有機化合物を酸化分解した触媒は２００−３００℃に加熱することにより触媒活性が十分回復し、長期間の使用に耐え得ることを発見した。本発明は上記発見に基づき完成するに至ったもので、その目的とするところは、反応温度が低くても触媒を用いて酸化分解させることのできる易分解性有機物を対象とすることにより、従来よりも大幅に反応温度を低下させ得、主に蒸気加熱で得やすい温度範囲で加熱でき、これにより運転コストを低減させた有機物含有ガスの処理方法、及び同装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決する手段】
上記目的を達成する本発明は、以下に示すものである。
【０００９】
〔１〕  有機物含有ガスを貴金属酸化触媒に送り、前記有機物含有ガス中の有機物を酸化分解することにより除去する有機物含有ガスの処理方法において、前記酸化触媒を有機物含有ガスの流れ方向に沿って分解ゾーンと分解・活性化ゾーンとに分割し、前記分解ゾーンには１２０−１６０℃に加熱した有機物含有ガスを供給し、前記分解・活性化ゾーンには２００−３００℃に加熱した有機物含有ガスを供給すると共に、前記酸化触媒のゾーン分割箇所を順次移動させる有機物含有ガスの処理方法。
【００１０】
〔２〕  貴金属酸化触媒がハニカム管状触媒である前記〔１〕に記載の有機物含有ガスの処理方法。
【００１１】
〔３〕  分解ゾーンに供給する有機物含有ガスの加熱を蒸気ヒーターを用いて行う前記〔１〕又は〔２〕に記載の有機物含有ガスの処理方法。
【００１２】
〔４〕  分解・活性化ゾーンに供給する有機物含有ガスを蒸気ヒーター次いで電気ヒーターで順次加熱する前記〔１〕〜〔３〕の何れかに記載の有機物含有ガスの処理方法。
【００１３】
〔５〕  貴金属触媒を担持させたハニカム管状酸化触媒をその回転軸の周りに回転させる駆動手段を備えたローターと、前記ローターの上流側端面に配設され前記ローターのハニカム管状酸化触媒を有機物含有ガスの流れ方向に沿って分解ゾーンと分解・活性化ゾーンに分割する仕切板と、前記ローターの上流側に設けられ有機物含有ガスを１２０−１６０℃に加熱するメイン加熱器と、分解・活性化ゾーンの上流側であって前記ローター端面に近接して配設され有機物含有ガスを２００−３００℃に加熱する活性化加熱器とからなる有機物含有ガス処理装置。
【００１４】
〔６〕  メイン加熱器が水蒸気ヒータで、活性化加熱器が電気ヒーターである前記〔５〕に記載の有機物含有ガスの処理装置。
【００１５】
【作用】
本発明においては、易酸化分解性の有機物含有ガスを低温の１２０−１６０℃で酸化触媒を用いて処理し、有機物を酸化分解して除去するものである。この場合、酸化触媒には徐々に未分解有機化合物が蓄積され触媒活性が低下するが、この低下した触媒活性は２００−３００℃で前記有機物含有ガスを通過させることにより、有機物含有ガス中の有機物を水や炭酸ガス等に分解処理しながら、酸化触媒の活性化をするものである。本発明においては、低温で酸化分解をするので、加熱酸化に要する熱量が少なくなる。
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の有機物含有ガス処理装置の一例を示す概略構成図である。
【００１８】
図１において、２は円筒状のローターで、不図示の駆動装置によりその回転軸４の周りに矢印Ｘで示す方向に回転される。前記ローター２の内部にはハニカム管状酸化触媒６がその管状部分を前記回転軸４と平行にして取付けられている。
【００１９】
酸化触媒としては、白金、パラジウム等の貴金属、及びこれら貴金属の合金を材料とした貴金属系触媒が好ましい。
【００２０】
前記ローター２の前方（後述する有機物含有ガスの流れ方向上流側）には、ローターの端面に近接して、略Ｖ字状に形成された仕切板８が配設されている。前記仕切板８により、ローター２の触媒端面は扇形部分（分解・活性化ゾーン７ａ）と、残りの部分（分解ゾーン７ｂ）とに区分され、分離されている。
【００２１】
図２は、前記ローター２をガスの流れ方向前方から見た正面図である。扇形の分解・活性化ゾーン７ａは、中心角が１０−４５度であることが好ましい。この角度は、有機物の種類、濃度、触媒の種類、及び反応温度等により適宜調整するもので、これ自身は当業者が適宜決定する設計事項である。
【００２２】
前記仕切板８内には電熱ヒーター等の活性化加熱器１０が取付けられており、これにより分解・活性化ゾーンを通過する有機物含有ガスが２００−３００℃に加熱される。
【００２３】
前記ローター２の更に前方には、メイン加熱器１２が配設されており、この加熱器１２により有機物含有ガスは１２０−１６０℃に加熱される。この加熱器は加熱温度が比較的低いので、蒸気ヒーター等が利用できる。
【００２４】
そして、上記装置は図３に示されるように、有機物含有ガス流路１４内に収納されており、ローター２と流路１４とは気密に密着したシール機構１６により、未処理の有機物含有ガスがハニカム管状酸化触媒内を通過せずに、バイパスすることが起こらないようにされている。なお、１８は活性化加熱器用の温度コントローラーである。
【００２５】
次に、上記構成の処理装置を用いて有機物含有ガスを酸化分解処理する場合につき説明する。
【００２６】
有機物含有ガス中のガスとしては、空気や、酸素又は空気を含む不活性ガスがあげられる。
【００２７】
有機物含有ガス中の有機物としては、易分解性有機物が好ましい。易分解性有機物としては、炭素数２以下のアルコール、アルデヒド、炭素数２以下の２重結合、３重結合を有する鎖状炭化水素、更には鎖状又は環状エーテル等が好ましい。
【００２８】
具体的には、メチルアルコール、エチルアルコール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトン、酢酸メチル、酢酸エチル、エチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレン、アセチレン等が例示される。有機物の含有量は２０〜２０００ｐｐｍが好ましく、特に１０００ｐｐｍ程度が好ましい。
【００２９】
図１において、ローター２は所定速度で矢印Ｘ方向に回転している。この状態で、有機物含有ガス２０は、まずメイン加熱器１２により１２０−１６０℃に加熱される。加熱された有機物含有ガスは、次いで仕切板８で流路を分解ゾーン７ｂと分解・活性化ゾーン７ａに分離され、分解ゾーン７ｂを通る有機物含有ガス２０ｂは温度が１２０−１６０℃に保たれたまま酸化触媒６のハニカム管内を通り抜け、この際酸化触媒により有機物は酸化分解される。しかし、酸化触媒の温度が比較的低温であるので、わずかに未分解有機物が触媒上に蓄積される。
【００３０】
一方、分解・活性化ゾーン７ａを通る有機物含有ガス２０ａは活性化加熱器１０により２００−３００℃に加熱された後、分解・活性化ゾーン７ａから酸化触媒のハニカム管内を通り抜け、この際酸化触媒により有機物が酸化分解を受けると共に、この分解・活性化ゾーンを通過する有機物含有ガスの温度は分解ゾーンを通る有機物含有ガスの温度よりも高いため、酸化触媒に蓄積した未分解有機物を分解し、これにより分解・活性化ゾーンの触媒が活性化される。
【００３１】
そして、前述のようにローター２は矢印方向Ｘに回転しているので、未分解有機物を蓄積した分解ゾーン７ｂは順次仕切板８内に送込まれ、ここで有機物が分解除去されながら活性化される事が繰返される。
【００３２】
上記説明においては、酸化触媒をローター状に構成して、これを回転させる事により分解ゾーンと、分解・活性化ゾーンとを順次移動させるようにしたがこれに限られず、多数の触媒管を並設し、これらの流路を順次切替えることにより分解ゾーンと分解・活性化ゾーンとを回転させることなく移動させるようにすることもでき、また仕切板８は略Ｖ字状に形成したがこれに限られず、例えばローターの径が小さい場合はヒーターを取付けるスペースのことを考慮して長方形等の形状にしてもよく、また更に図５に示すようにローター２の軸方向が垂直になるように配置してもよく、その他本発明の要旨を変更しない範囲で種々変形しても差支えない。
【００３３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
【００３４】
実施例１
図１に示す有機物含有ガス処理装置を用いてメタノールを含有する空気の処理を行った。
実施条件及び結果を表１に示した。
【００３５】
【表１】
0004420532.tif 000002
実施例２
メタノールを５００ｐｐｍ含有する空気を上記条件で連続処理した。触媒のＳＶは、１０００００Ｈｒ-1であった。結果を表２に示した。
【００３６】
【表２】
0004420532.tif 000003
８０００時間経過後においても、処理装置の出口ガス中のメタノール濃度は測定限界以下であった。また、触媒性能（反応率）の低下も、表２から明らかなように、わずかなものであった。
【００３７】
検討例１
図１に示す有機化合物含有ガス処理装置を用いて、メタノールを１６００ｐｐｍ含有する空気中のメタノールの分解処理を行った。メイン加熱器の温度を変化させて、処理装置の出口ガス中のメタノール濃度を測定し、これからメタノール分解反応率を算出した。結果を図４に示した。
【００３８】
触媒ＳＶ(space velocity) ＝処理ガス量（Ｎｍ3／ｈ）／触媒量（ｍ3）＝４００００Ｈｒ-1であった。
【００３９】
図４から明らかなように、メイン加熱器により１２０℃以上に加熱されたメタノール含有空気は本装置により９９．９％以上が分解された。
【００４０】
このように、１２０℃程度の温度に有機物含有ガスを加熱するには、蒸気の圧力が３ｋｇ／ｃｍ3Ｇ（飽和温度約１４３℃）程度の蒸気加熱器が利用でき、きわめて実用的といえる。
【００４１】
更に、上記メイン加熱器の加熱温度を１２０℃にして連続運転を１０００時間続けると、触媒の分解率が５０％に低下した。次に分解率が低下した前記触媒を空気を供給しながら３００℃で１時間加熱した。結果を表３に示した。
【００４２】
【表３】
0004420532.tif 000004
【００４３】
【発明の効果】
本発明においては、酸化分解性の有機物を含有するガスを従来よりも大幅に低い温度である１２０−１６０℃で分解させるようにしたので、酸化触媒燃焼に必要な加熱エネルギーを減少させることができ、その結果運転コストを大幅に減少できる。また、有機物含有ガスを上記温度に加熱するためには、蒸気加熱器が利用できるので、この場合は都合がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機物含有ガス処理装置の一構成例を示す概略説明図である。
【図２】図１中に示すのローターの拡大正面図である。
【図３】図１中のローター部分の拡大断面側面図である。
【図４】メイン加熱器温度とメタノールの分解反応率の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の有機物含有ガス処理装置の他の構成例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
２    ローター
４    回転軸
６    酸化触媒
７ａ    分解・活性化ゾーン
７ｂ    分解ゾーン
８    仕切板
１０    活性化加熱器
１２    メイン加熱器
１４    流路
１６    シール機構
１８    温度コントローラ
２０ａ    有機物含有ガス
２０ｂ    有機物含有ガス
【図１】
0004420532.tif 000005
【図２】
0004420532.tif 000006
【図３】
0004420532.tif 000007
【図４】
0004420532.tif 000008
【図５】
0004420532.tif 000009