(57)【要約】【課題】従来のスイング方式による回収方法に比べて、被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分を省エネルギーで、かつ効率的に濃縮回収することができる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法が望まれていた。【解決手段】本発明にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法は、吸着剤を充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法であって、吸着剤の細孔内に水分をクラスター状態で付着させつつ、濃縮回収対象成分を吸着剤に吸着させた後に吸着剤にマイクロ波を照射または高周波電圧を印加することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着剤を充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法であって、
前記吸着剤の細孔内に水分をクラスター状態で付着させつつ、前記濃縮回収対象成分を前記吸着剤に吸着させた後に
前記吸着剤にマイクロ波を照射または高周波電圧を印加することを特徴とする被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法。
【請求項２】
吸着剤を充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法であって、
前記一の吸着塔、または前記複数の吸着塔のうちの一の吸着塔に、
前記被処理ガス中の水分をクラスター状態で前記吸着剤の細孔内に付着させつつ、前記濃縮回収対象成分を前記吸着剤に吸着させた後に
前記一の吸着塔に回収用ガス、または前記濃縮回収対象成分および前記水分を除去した回収用空気を供給する際に、
前記吸着剤にマイクロ波を照射または高周波電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法。
【請求項３】
前記クラスター状態が、
水分または前記被処理ガス中の水分を、
前記濃縮回収対象成分の１〜１０倍（モル比）の量で前記吸着剤の細孔内に付着させた状態であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法。
【請求項４】
前記回収用ガスまたは前記回収用空気の供給量が、
前記被処理ガスの供給量の１／５〜１／１００００倍（モル比）であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法。
【請求項５】
前記吸着剤に、
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３のモル比が２５以上で、かつ細孔径が２ｎｍ以下のマイクロ孔を有するものを用いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法。
【請求項６】
前記吸着剤に、
シリカライトまたは高シリカゼオライトを用いることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法。
【請求項７】
吸着剤を充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置であって、
前記吸着剤の細孔内に水分をクラスター状態で付着させつつ、前記濃縮回収対象成分を前記吸着剤に吸着させた後に
前記吸着剤にマイクロ波を照射または高周波電圧を印加することを特徴とする被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置。
【請求項８】
吸着剤を充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法であって、
前記一の吸着塔、または前記複数の吸着塔のうちの一の吸着塔に、
前記被処理ガス中の水分をクラスター状態で前記吸着剤の細孔内に付着させつつ、前記濃縮回収対象成分を前記吸着剤に吸着させた後に
前記一の吸着塔に回収用ガス、または前記濃縮回収対象成分および前記水分を除去した回収用空気を供給する際に、
前記励起手段から前記吸着剤にマイクロ波を照射または高周波電圧を印加することを特徴とする請求項７に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置。
【請求項９】
前記クラスター状態が、
水分または前記被処理ガス中の水分を、
前記濃縮回収対象成分の１〜１０倍（モル比）の量で前記吸着剤の細孔内に付着させた状態であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置。
【請求項１０】
前記回収用ガスまたは前記回収用空気の供給量が、
前記被処理ガスの供給量の１／５〜１／１００００倍（モル比）であることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置。
【請求項１１】
前記吸着剤に、
ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３のモル比が２５以上で、かつ細孔径が２ｎｍ以下のマイクロ孔を有するものを用いることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置。
【請求項１２】
前記吸着剤に、
シリカライトまたは高シリカゼオライトを用いることを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか一項に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法およびこの濃縮回収方法を用いた被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置に係り、さらに詳しくは細孔内に水分を特定の状態で付着させた吸着剤に、マイクロ波を照射または高周波電圧を印加することによって、被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分を省エネルギーかつ効率的に濃縮回収することができる濃縮回収方法およびこの濃縮回収方法を用いた濃縮回収装置に関するものである。さらに、濃縮回収対象成分についてはその極性の有無を問わずに濃縮回収をすることができる濃縮回収方法およびこの濃縮回収方法を用いた濃縮回収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）などを回収する方法として、吸着剤が充填された吸着塔を用いたスイング方式と呼ばれる回収方法が知られている。そして、このスイング方式は、現在のところ特許文献１などに代表される圧力差を利用した圧力スイング方式と特許文献２などに代表される温度差を利用した温度スイング方式の２つに大きく分類されている。
【０００３】
ここで、圧力スイング方式とは、吸着剤が充填された吸着塔に被処理ガスを加圧して供給することによって吸着剤に被処理ガス中の濃縮回収対象成分を吸着させた後、当該吸着塔を減圧するとともに回収用のガスまたは空気を供給することで、吸着剤に吸着させた被処理ガス中の濃縮回収対象成分を吸着剤から脱離させて回収する方式である。
【０００４】
また、温度スイング方式とは、吸着剤が充填された吸着塔を低温にして被処理ガスを供給することで被処理ガス中の濃縮回収対象成分を吸着剤に吸着させた後、当該吸着塔を加温したり、あるいは高温にした回収用のガスまたは空気を供給したりすることで、吸着剤に吸着させた被処理ガス中の濃縮回収対象成分を吸着剤から脱離させて回収する方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１３５４１０号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７２８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これら従来のスイング方式は圧力差や温度差を利用することから、吸着塔や回収用のガスもしくは空気に圧力差や温度差を発生させるための大量のエネルギーが必要になるという欠点がある。
また、吸着剤への被処理ガスの供給や吸着剤からの被処理ガスの排出が完了するまで、吸着塔に圧力や温度をかけ続ける必要があることから、設備も大型化してしまうという欠点がある。
【０００７】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、従来のスイング方式による回収方法に比べて、対象とする被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分を省エネルギーでかつ効率的に濃縮回収することができ、さらに濃縮回収対象成分についてはその極性の有無を問わずに濃縮回収をすることができる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法およびこの濃縮回収方法を用いた被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法は、吸着剤を充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法であって、吸着剤の細孔内に水分をクラスター状態で付着させつつ、濃縮回収対象成分を吸着剤に吸着させた後に吸着剤にマイクロ波を照射または高周波電圧を印加することを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法は、吸着剤を充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法であって、一の吸着塔、または複数の吸着塔のうちの一の吸着塔に、被処理ガス中の水分をクラスター状態で吸着剤の細孔内に付着させつつ、濃縮回収対象成分を吸着剤に吸着させた後に一の吸着塔に回収用ガス、または濃縮回収対象成分および水分を除去した回収用空気を供給する際に、吸着剤にマイクロ波を照射または高周波電圧を印加することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法は、クラスター状態が、水分または被処理ガス中の水分を、濃縮回収対象成分の１〜１０倍（モル比）の量で吸着剤の細孔内に付着させた状態であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法は、回収用ガスまたは回収用空気の供給量が、被処理ガスの供給量の１／５〜１／１００００倍（モル比）であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法は、吸着剤に、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３のモル比が２５以上で、かつ細孔径が２ｎｍ以下のマイクロ孔を有するものを用いることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項６にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法は、吸着剤に、シリカライトまたはハイシリカゼオライトを用いることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項７にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置は、吸着剤を充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置であって、吸着剤の細孔内に水分をクラスター状態で付着させつつ、濃縮回収対象成分を吸着剤に吸着させた後に吸着剤にマイクロ波を照射または高周波電圧を印加することを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項８にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置は、吸着剤を充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法であって、一の吸着塔、または複数の吸着塔のうちの一の吸着塔に、被処理ガス中の水分をクラスター状態で吸着剤の細孔内に付着させつつ、濃縮回収対象成分を吸着剤に吸着させた後に一の吸着塔に回収用ガス、または濃縮回収対象成分および水分を除去した回収用空気を供給する際に、励起手段から吸着剤にマイクロ波を照射または高周波電圧を印加することを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項９にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置は、クラスター状態が、水分または被処理ガス中の水分を、濃縮回収対象成分の１〜１０倍（モル比）の量で吸着剤の細孔内に付着させた状態であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項１０にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置は、回収用ガスまたは回収用空気の供給量が、被処理ガスの供給量の１／５〜１／１００００倍（モル比）であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項１１にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置は、吸着剤に、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３のモル比が２５以上で、かつ細孔径が２ｎｍ以下のマイクロ孔を有するものを用いることを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項１２にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置は、吸着剤に、シリカライトまたは高シリカゼオライトを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、主に以下に記載の効果を得ることができる。
【００２１】
１）本発明の被処理ガス中の濃縮回収対象成分等の濃縮回収方法は、水分をクラスター状態で細孔内に付着させた吸着剤に被処理ガス中の濃縮回収対象成分等を供給してマイクロ波等を照射または印加するものであることから、当該水分が励起されて細孔内が活性化され、同時に細孔内に吸着させた濃縮回収対象成分も励起または昇温されることになる。その結果、吸着剤からの濃縮回収対象成分等の脱離が促進され、省エネルギーかつ短時間で高濃度の濃縮回収対象成分を回収することができる。
また、水分が励起されることによって細孔内が活性化されることから、濃縮回収対象成分がキシレンやトルエン等の極性を持たないものであっても、吸着剤からの脱離が促進されることになる。よって、濃縮回収対象成分の極性を考慮することなく濃縮回収対象成分を回収することができる。
さらに、濃縮回収対象成分の中に極性を持つ成分が含まれている場合には、水分が励起される際に当該極性成分も励起されることになることから、細孔内をより活性化させることができ、濃縮回収対象成分等の回収量をより向上させることができる。
２）既存のスイング方式のように、吸着塔に圧力差や温度差を生じさせる大規模な設備を設ける必要がなく、吸着剤にマイクロ波等を照射または印加する設備のみを設ければよいことから、設備を小型化できるともに、効率的な濃縮回収対象成分等の回収を図ることができる。
尤も、本発明にかかる濃縮回収方法については、既存の圧力スイング方式や温度スイング方式またはこれらを併用したスイング方式に追加することも可能である。
３）被処理ガス中の濃縮回収対象成分等を吸着させた吸着剤から濃縮回収対象成分等を回収する際にのみマイクロ波等を照射または印加することによって、より省エネルギーで効率的な濃縮回収対象成分等の回収を行うことができる。
４）被処理ガス中の濃縮回収対象成分に対して特定の水分量とすることによって容易にクラスター状態を作り出すことができ、省エネルギーでかつ安定した濃縮回収対象成分等の回収を行うことができる。
５）回収用ガス等の供給量を被処理ガスの供給量の１／５〜１／１００００にすることによって、より高濃度の濃縮回収対象成分を回収することができる。
６）吸着剤に特定の種類や組成を有する吸着剤を用いることによって、クラスター状態を容易に作り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法を用いた濃縮回収装置の構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の濃縮回収方法およびこの濃縮回収方法を用いた濃縮回収装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。図１は本発明にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法を用いた濃縮回収装置の構造を示す模式図である。
【００２４】
まず、本発明にかかる濃縮回収方法を用いた濃縮回収装置の構成を図１に基づいて説明する。
図１に示す通り、この実施形態にかかる濃縮回収装置１は、被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分を濃縮する濃縮部２と、濃縮した濃縮回収対象成分および水分から濃縮回収対象成分と水分を分離回収する回収部３とから構成されている。
【００２５】
濃縮部２は、被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分を吸着する吸着剤（図示せず）が充填された吸着塔４、被処理ガスを吸着塔４に供給するブロワ５、吸着塔４にマイクロ波または高周波電圧を照射または印加する励起手段６、回収用ガスを貯蔵しておくタンク７ａ、または濃縮回収対象成分および水分を除去した回収用空気を貯蔵しておくためのタンク７ｂを主要部品として構成されている。
【００２６】
回収部３は、濃縮部２によって濃縮した濃縮回収対象成分および水分から水分を吸着するための吸着剤（図示せず）を充填した吸着塔４、濃縮した濃縮回収対象成分および水分を含有した回収用ガスまたは回収用空気を圧縮して吸着塔４に供給するための圧縮機８、吸着塔４にマイクロ波または高周波電圧を照射または印加する励起手段６、吸着塔４によって水分を除去した濃縮回収対象成分を回収するための減圧弁９および凝縮器１０、凝縮器１０によって濃縮回収対象成分が除去されて低温になった濃縮回収対象成分および水分を除去した回収用ガスまたは回収用空気を、吸着塔４に回収用ガスもしくは回収用空気として供給する前に、濃縮部２によって濃縮された濃縮回収対象成分および水分を含有した回収用ガスまたは回収用空気と熱交換して加温するための熱交換器１１、水分を回収するための水分回収手段１２を主要部品として構成されている。
なお、図１に示す濃縮回収装置１については、濃縮回収対象成分や水分の回収をより効率的なものとするために、凝縮器１０を冷却装置（図示せず）によって冷却したり、水分回収手段１２に吸引ポンプ等（図示せず）を設けたりすることもできる。
【００２７】
なお、図１に示す実施形態では、吸着塔を２塔式にしているが、本発明の濃縮回収方法およびこの濃縮回収方法を用いた濃縮回収装置はそれに限定されるものでなく、１塔式の吸着塔を用いてもよいし、３塔以上の吸着塔を用いてもよい。
さらに、吸着塔については、特許文献２の［図２］や［図３］に記載されているハニカムロータなどのようなロータ型のものも使用することができる。
【００２８】
次に、主な構成要件について説明する。
【００２９】
（吸着剤）
本発明の濃縮回収方法および濃縮回収装置に用いられる吸着剤としては、細孔内に水分を後記する特定の状態で付着させることができるものであれば特に限定されないが、このような特性を有する吸着剤としては、組成においてＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３のモル比が２５以上（より好ましくは２５以上１０００以下）で、かつ細孔径が２ｎｍ以下のマイクロ孔を有するものを用いることが好適であり、種類においてはシリカライト、高シリカゼオライトなどのいわゆる疎水性吸着剤と呼ばれるものを用いることが好適である。
【００３０】
また、本発明に用いられる吸着剤には、上記した疎水性吸着剤などをハニカム状やペレット状等の構造に成型したものを用いることもできる。またその際には、必要に応じて骨材やバインダー等を用いることもできる。かかる構造とすることにより、吸着剤が被処理ガスに対して有効に働く表面積を増やし、被処理ガスを吸着剤の表面に接触させながら適切に流すことができるからである。
【００３１】
なお、本発明に用いられる吸着剤は後記する励起手段によってマイクロ波等が照射または印加されることになる。ここで、被処理ガス中の濃縮回収対象成分等は吸着剤内部の細孔内にも吸着されることから、本発明に用いられる吸着剤についても、マイクロ波等が照射または印加された際に、当該マイクロ波等がその内部にまで到達するものを使用することが好適である。
ここで、吸着剤等の誘電体にマイクロ波等を照射または印加する際、誘電体内部へのマイクロ波等の到達度合を表わす指標として電力半減深度がある。具体的には、マイクロ波等が誘電体の中を浸透していくことによって徐々に減衰する際の当該マイクロ波等の電力密度が１／２にまで半減する深さを表わす指標のことをいう。
従って、本発明に用いられる吸着剤、骨材やバインダー等についても、電力半減深度ができるだけ大きいものを用いることが好適である。但し、マイクロ波等が誘電体の中を浸透していく際における減衰現象については、印加する周波数が低い場合や使用する吸着剤のサイズが小さい場合にはほとんど無視できるものであることから、かかる場合においては電力半減深度に関してはあまり留意することなく吸着剤を選択することができる。
【００３２】
（水分）
本発明の濃縮回収方法においては、吸着剤の細孔内に水分がいわゆるクラスター状態で付着していることが必要である。かかる状態で水分が細孔内に付着していることによって、被処理ガス中の濃縮回収対象成分や水分を細孔内に吸着した吸着剤に励起手段を用いてマイクロ波または高周波電圧を照射または印加した際に、水分等が励起されて細孔内が活性化されることから、省エネルギーかつ効率的に吸着剤からの濃縮回収対象成分または水分の脱離を行うことができるのである。
また、水分が励起されることによって細孔内が活性化されることから、濃縮回収対象成分がキシレンやトルエン等の極性を持たないものであっても、吸着剤からの脱離が促進されることになる。よって、濃縮回収対象成分の極性を考慮することなく濃縮回収対象成分を回収することができる。
さらに、濃縮回収対象成分の中に極性を持つ成分が含まれている場合には、水分が励起される際に当該極性成分も励起されることになることから、細孔内をより活性化させることができ、濃縮回収対象成分等の回収量をより向上させることができる。
【００３３】
ここで、クラスター状態とは、一般的には２個から１０００個程度の原子または分子が分子間力や水素結合などによって相互に緩やかに結合している状態をいう。またはパーティクルカウンターやＣＮＣカウンターなどでは検出することができない程の粒子径である状態と表現することもできる。
【００３４】
そして、本発明における「クラスター状態」とは、濃縮回収対象成分の吸着が行われる細孔内が水や水蒸気などの水分で満たされているような状態ではなく、上記のように分子間力や水素結合などにより相互に緩やかに結合した２個から１０００個程度の水原子または水分子によって細孔内の表面が薄く覆われているような状態をいう。
また、より具体的には、例えば絶乾状態の吸着剤に空気中の水分を含んだ被処理ガスを供給した際に当該吸着剤に付着する程度の水分の状態が挙げられ、その中でも吸着剤に付着させる水分の量が吸着剤に吸着させる濃縮回収対象成分の量の１〜１０倍（モル比）の量であることが好適である。
【００３５】
（励起手段）
本発明に用いられる励起手段は、濃縮回収対象成分を細孔内に吸着した後、当該吸着剤にクラスター状態で付着している水分や濃縮回収対象成分中の極性成分を励起させるために用いられるものであり、マイクロ波や高周波電圧を照射または印加することによる誘電加熱が挙げられる。また、印加する周波数についてはかかる水分等を励起させることができる範囲で適宜決定される。
なお、前段落［００３４］に記載したように、濃縮回収対象成分の量の１〜１０倍（モル比）の量の水分が吸着剤に付着している場合には、かかる水分が励起前の段階において吸着剤の細孔内でクラスター状態となっていなくても、マイクロ波等が照射または印加された際に吸着力の作用をうけることによって当該水分は励起されることになる。
また、励起手段にマイクロ波を用いる場合には周波数が高いことから吸着剤を充填した吸着塔などに導波管などを用いてマイクロ波を誘導して印加することができるが、一方向からの印加のみでは定在波などによる水分等の励起ムラが生じることから、複数方向からの印加、吸着剤自体の回転、回転もしくは揺動する分散板の使用などの手段を講じることが好適である。
一方、励起手段に高周波電圧を用いる場合には、マイクロ波と比べると印加する周波数が低いことから、２つの電極で吸着剤を挟み込むようにして印加を行うことになる。従って、水分の励起ムラが発生しにくく、吸着剤全体を万遍なく印加することができる。
【００３６】
（回収用ガス、回収用空気）
本発明に用いられる回収用ガスまたは水分および被処理ガス中の濃縮回収対象成分を除去した回収用空気とは、上記励起手段によって吸着剤から脱離させた被処理ガス中の濃縮回収対象成分または水分を吸着塔から排出するために用いられるものであり、例えば、被処理ガス中の濃縮回収対象成分および水分を除去した後の空気を再利用してもよいし、窒素等の回収用ガスを別途用意してもよい。
なお、本発明の回収方法は、後記するように被処理ガス中の濃縮回収対象成分を高濃度で回収することが可能となることから、濃縮回収対象成分が可燃ガス等を含むような反応性の高い物質の場合においては、回収用ガスに酸素等の活性の高い気体が含まれていると爆発限界を超えてしまう恐れがある。従って、かかる場合には回収を容易かつ安全に行うという点から、濃縮回収対象成分と反応を起こない窒素等の不活性ガスを使用することが好適である。
【００３７】
次に、上記のように構成された濃縮回収装置１の動作および作用を図１に基づいて説明する。
【００３８】
（第１段階）
まず、被処理ガスは、濃縮部２の吸着塔４ａのバルブ１３ａおよびバルブ１３ｂが開放されることによって、ブロワ５を用いて吸着塔４ａに供給される。そうすると、被処理ガス中の水分が吸着剤の細孔内にクラスター状態となって付着するとともに被処理ガス中の濃縮回収対象成分も細孔内に吸着され、被処理ガス中の濃縮回収対象成分および水分が除去された空気がバルブ１３ｂから排出される。
【００３９】
（第２段階）
次に、バルブ１３ａおよびバルブ１３ｂを閉鎖し、励起手段６を用いて吸着塔４ａにマイクロ波等を照射または印加する。そうすると、細孔内の水分が励起されて細孔内が活性化される。その結果、細孔内に吸着させた被処理ガス中の濃縮回収対象成分も励起または昇温され、水分とともに吸着剤からの脱離が促進されることになる。
ここで、この励起手段６による印加によって、吸着塔４ａ内を満たすことになる気体は、細孔内に吸着された水分と濃縮回収対象成分が大部分を占めることから、吸着塔４ａへの供給前よりも濃縮回収対象成分の濃度が高濃度の気体となっている。
【００４０】
（第３段階）
次に、バルブ１３ｃおよびバルブ１３ｄを開放して、タンク７ａに貯蔵されている回収用ガスまたはタンク７ｂに貯蔵されている濃縮回収対象成分および水分を除去した回収用空気を吸着塔４ａに供給し、吸着塔４ａ内を満たしている高濃度の濃縮回収対象成分を吸着塔４ａから排出し、配管１４を通じて次工程である回収部３に供給する。
ここで、排出において使用される回収用ガス等は、吸着塔４ａ内を満たしている気体のみを排出すればよいことから、第１段階において供給した被処理ガスよりも少ない体積で済むことになる。具体的には、被処理ガスの供給量に比べて回収用ガス等の供給量を１／５〜１／１００００倍（モル比）にすることができる。従って、濃縮回収対象成分等を高濃度化しつつ、さらに減容化して回収することができる。
なお、第３段階については第２段階が終了した後に開始してもよいし、第２段階を開始した後に少し時間を置いて第３段階を開始するようなプロセスを採用してもよい。
【００４１】
また、吸着塔４ａの隣に配設した吸着塔４ｂにおいては、吸着塔４ａと同位相の運転を行ってもよいし、多少遅らせて運転を行ってもよいし、吸着塔４ａが第２段階または第３段階にあるときに第１段階の濃縮回収対象成分等の吸着を行うように吸着塔４ａの運転段階と運転段階をずらすようにして吸着塔に絶えず被処理ガスが供給されるようにしてもよい。
特に、吸着塔４ｂの運転段階を吸着塔４ａの運転段階とずらす場合には、吸着塔４ａが第１段階にあるときに、吸着塔４ｂについて第２段階または第３段階となるようにすると、吸着塔４ａのバルブ１３ｅから排出された濃縮回収対象成分が除去された空気を、吸着塔４ｂ内を満たしている高濃度の濃縮回収対象成分を含有する気体を排出するための回収用空気として利用できることから時間的なロスを少なくすることができ好適である。
【００４２】
（第４段階）
次に、回収部３に送られた高濃度の濃縮回収対象成分を含有する気体は、圧縮機８によって加圧された後、吸着塔４ｃのバルブ１３ｆおよびバルブ１３ｇを開放することによって吸着塔４ｃに供給される。そうすると、供給される高濃度の濃縮回収対象成分を含有する気体は気体となっている水分も含んでいることから、吸着剤によって水分のみが吸着されて水分が除去された高濃度の濃縮回収対象成分のみがバルブ１３ｇから排出されることになる。なお、この際に吸着塔４ｃおよび吸着塔４ｄに充填する吸着剤の量を適切に選定しておけば、吸着剤によって吸着される水分は吸着剤の細孔内においてクラスター状態で付着することになる。
【００４３】
（第５段階）
次に、バルブ１３ｇから排出された、水分が除去された高濃度の濃縮回収対象成分は減圧弁９および凝縮器１０に送られる。
ここで、第４段階において高濃度の濃縮回収対象成分を含有する気体は、圧縮機８によって加圧された状態で吸着塔４ｃに供給されていることから、水分が吸着された後に排出される高濃度の濃縮回収対象成分も加圧された状態になっている。
従って、高濃度の濃縮回収対象成分が減圧弁９および凝縮器１０に供給されると減圧弁９によって圧力が一気に解放されて断熱膨張による温度低下が起こり、飽和蒸気濃度を超えた濃縮回収対象成分が液化することになる。その結果、濃縮回収対象成分を液体として回収することができる。なお、凝縮器１０を冷却装置（図示せず）によって冷却しておけば、より確実に濃縮回収対象成分を液化回収することができる。
そして、その後凝縮器１０によって濃縮回収対象成分が除去されて低温になった空気は、後記する第７段階において使用する回収用空気とするために、熱交換器１１によって吸着塔４ｃまたは吸着塔４ｄへ供給される高濃度の濃縮回収対象成分を含有する気体との間で熱交換されることになる。
なお、第５段階については第４段階と同時に開始してもよいし、第４段階を開始した後に少し時間を置いて第５段階を開始するようなプロセスを採用してもよい。
【００４４】
（第６段階）
次に、バルブ１３ｆおよびバルブ１３ｇを閉鎖し、励起手段６を用いて吸着塔４ｃにマイクロ波等を照射または印加する。そうすると、細孔内の水分が励起されて吸着剤から水分が脱離され、吸着塔４ｃ内が湿度の高い空気で満たされることになる。
【００４５】
（第７段階）
次に、バルブ１３ｈおよびバルブ１３ｉを開放して、吸着塔４ｄにおける第５段階において準備した濃縮回収対象成分が除去された後に熱交換器１１によって加温された空気をバルブ１３ｈから吸着塔４ｃに供給することで吸着塔４ｃ内を満たしている湿度の高い空気を吸着塔４ｃから排出する。なお、かかる加温された空気を利用すれば濃縮回収装置を効率良く稼働することができるので好適であるが、必ずしも上記した加温された空気を用いる必要はなく、必要に応じて別途、窒素等の回収用ガスを用いることもできる。
そして、その後吸着塔４ｃから排出された湿度の高い空気は、水分回収手段１２によって冷却されることで液化し、水として回収されることになる。なお、この吸着塔４ｃから排出された湿度の高い空気は水分回収手段１２を用いずにそのまま大気中に放出することもできる。
【００４６】
ここで、図１に示す形態においては、凝縮器１０によって濃縮回収対象成分が除去されて低温になった空気が熱交換器１１を通って、直接吸着塔４ｄに接続されていることから、吸着塔４ｃが第７段階にあるときに吸着塔４ｃの隣に配設した吸着塔４ｄについては第５段階を行うようにして、第５段階によって準備した熱交換器１１によって加温した空気を、吸着塔４ｃ内を満たしている湿度の高い空気を排出するための回収用空気として利用すれば、時間的なロスを少なくすることができるので好適である。
一方、熱交換器１１と吸着塔４ｄとの間に加温された空気を貯蔵するタンク（図示せず）を設けておけば、上記のような制約を設けることなく、吸着塔４ｄについても吸着塔４ｃと同位相の運転を行うこともできるし、吸着塔４ｃが第５段階ないし第７段階にあるときに吸着塔４ｄについては第４段階の水分の吸着を行うようにして吸着塔に絶えず濃縮部２から排出される高濃度の濃縮回収対象成分を含有する気体が供給されるようにすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法は、産業設備などから排出される排出ガスに含まれる再利用可能なガスの回収に用いることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１    濃縮回収装置
２    濃縮部
３    回収部
４    吸着塔
４ａ  吸着塔
４ｂ  吸着塔
４ｃ  吸着塔
４ｄ  吸着塔
５    ブロワ
６    励起手段
７ａ  タンク
７ｂ  タンク
８    圧縮機
９    減圧弁
１０  凝縮器
１１  熱交換器
１２  水分回収手段
１３ａ  バルブ
１３ｂ  バルブ
１３ｃ  バルブ
１３ｄ  バルブ
１３ｅ  バルブ
１３ｆ  バルブ
１３ｇ  バルブ
１３ｈ  バルブ
１３ｉ  バルブ
１４  配管
【図１】
2013123669.tif 000003