(57)【要約】      （修正有）【課題】有機溶媒を含む多孔質粉体から、効率よく有機溶媒を回収する孔質粉体の溶媒乾燥システムを提供する。【解決手段】多孔質粉体を温水とともに容器１に収容し、温水を多孔質粉体と攪拌機構により攪拌するとともに、容器の温水の水面１２より下に設けられたバブリングガス供給部１２から、温水の水面下にガスを供給して温水を多孔質粉体とバブリングする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶媒を含む多孔質粉体を収容するための容器、
該容器に設けられ、該多孔質粉体に温水を供給するための温水供給部、
該容器に設けられ、該温水を該多孔質粉体と攪拌するための攪拌機構、
該容器の該温水の水面より上に設けられ、該温水からの熱により気化された溶媒を排気するための排気部、
該排気部と接続され、該気化された溶媒を凝縮して液化せしめるための冷却装置、及び
該容器の該温水の水面より下に設けられ、該温水の水面下にガスを供給して該温水を該多孔質粉体とバブリングするためのバブリングガス供給部を具備することを特徴とする多孔質粉体の溶媒乾燥システム。
【請求項２】
該容器の前記温水の水面より上部に設けられ、前記気化された溶媒を搬送するための搬送ガスを供給する搬送ガス供給部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の多孔質粉体の溶媒乾燥システム。
【請求項３】
該容器の前記温水の水面より上部に設けられ、前記冷却装置とポンプを介して接続され、前記冷却装置の排気を前記容器内に循環させる循環ガス供給部をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の多孔質粉体の溶媒乾燥システム。
【請求項４】
前記冷却装置に接続され、液化された溶媒を回収するための回収タンクをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の多孔質粉体の溶媒乾燥システム。
【請求項５】
前記攪拌機構は、容器外部の頭頂部に設けられた動力機構、一部が該動力機構に連結され、他の部分が該容器内部に挿入された攪拌シャフト、及び該容器内部の攪拌シャフトに設けられた攪拌翼を含む請求項１ないし４のいずれか１項に記載の多孔質粉体の溶媒乾燥システム。
【請求項６】
容器に有機溶媒を含む多孔質粉体を収容する工程、
該容器に設けられた温水供給部から、該多孔質粉体に温水を供給する工程、
該容器に設けられた攪拌機構を用いて、該温水を該多孔質粉体と攪拌するとともに、該容器の該温水の水面より下に設けられたバブリングガス供給部から、該温水の水面下にガスを供給して該温水を該多孔質粉体とバブリングする工程、
該容器の該温水の水面より上に設けられた排気部より、該温水からの熱により気化された溶媒を排気する工程、及び
該排気部と接続された冷却装置を用いて、該気化された溶媒を凝縮して液化せしめる工程を具備することを特徴とする多孔質粉体の溶媒乾燥方法。
【請求項７】
前記気化された溶媒を排気する工程の前に、該容器の前記温水の水面より上に設けられた搬送ガス供給部から、前記気化された溶媒を搬送するための搬送ガスを供給する工程をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記気化された溶媒を凝縮して液化せしめる工程の後、前記冷却装置の排気を、前記容器の前記温水の水面より上部に設けられ、該冷却装置とポンプを介して接続された循環ガス供給部から、該容器内に循環させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記気化された溶媒を凝縮して液化せしめる工程の後、前記冷却装置に接続された回収タンクで、液化された溶媒を回収する工程をさらに含むことを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記攪拌機構は、容器外部の頭頂部に設けられた動力機構、一部が該動力機構に連結され、他の部分が該容器内部に挿入された攪拌シャフト、及び該容器内部の攪拌シャフトに設けられた攪拌翼を含む請求項５ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、溶媒を含む多孔質粉体の乾燥に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場排水や家庭排水などに含まれる汚染物質、あるいは河川や海洋などに流出した油分などを選択的に吸着することができる油分吸着性粒子は、油分を吸着させた後、例えばｎ-ヘキサン等の有機溶媒に接触させることにより、吸着した油分を除去することができる。油分を除去した後の油分吸着性粒子は有機溶媒を含んでいることから、油分吸着性粒子を再利用するためには、有機溶媒を分離、除去して、油分吸着性粒子を乾燥させることが必要である。
【０００３】
有機溶媒を含む粉体から、溶媒を除去して乾燥させる方法には、例えば、粉体を収納した容器内に熱風や蒸気を吹き付ける方式、粉体を収納した容器内に温水を注入する方式、粉体を収容した容器を加熱し伝熱により乾燥を行なう方式、及び粉体に赤外線やマイクロ波等を適用する方式などがあげられる。このようにして加熱された溶媒はすぐに気化して粉体から除去され得る。
【０００４】
これらの方式はそれぞれ特有の長所を有しているが、反面、熱効率の悪さや粉塵発生等いずれかの問題も有している。
【０００５】
この中で粉体を収納した容器内に蒸気又は温水を注入する方式は粉体に直接熱エネルギーを与える方式のため熱効率が高い特徴を有しており省エネルギーに有効である。
【０００６】
熱効率の点では、より高エネルギーである蒸気が望ましく、また粉体の攪拌効果による均一加熱性も良好となる。
【０００７】
また、容器を密閉にすることで粉塵発生による人体への影響も抑制される特長がある。
【０００８】
前述した蒸気を注入する方式は、熱効率が高く、粉塵の発生も抑制され、均一に加熱される特長を有するが、ポーラス状粉体のように低強度の粉体に適用する場合は、蒸気による強攪拌により粉体が破壊される恐れがある。
【０００９】
この対策として、より低エネルギーである温水（液体）を使用する方法があげられる。
【００１０】
この方法では、容器内で溶媒の沸点より高い温度に加温された温水を、溶媒を含む多孔質粉体に接触させて溶媒を気化させ、気化した溶媒を冷却装置に移動して液化することにより回収する。
【００１１】
この場合、粉体と温水が収容された容器に攪拌装置を取り付け、粉体の攪拌力を得ることが一般的に行なわれる。
【００１２】
しかし、攪拌装置を使用した場合、次のような問題が発生する。
【００１３】
すなわち、攪拌が進むにつれ、溶媒が脱気された多孔質粉体によって容器内の水面が覆われ、溶媒が気化しても水面上の空間に抜けることができなくなる。その結果、溶媒が多孔質粉体に留まり、十分に除去されていないにもかかわらず、冷却装置では溶媒が回収されなくなるため、見かけ上、溶媒の除去、乾燥が終了したと誤認識される恐れがある。
【００１４】
また、気化した溶媒が冷却装置に移動されなくなるため、密閉された容器の内圧が上昇し、安全装置を付属しない場合には爆発の恐れもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１０−９９５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
実施形態によれば、有機溶媒を含む多孔質粉体から、効率よく有機溶媒を回収することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
実施形態によれば、有機溶媒を含む多孔質粉体を収容するための容器、
該容器に設けられ、該多孔質粉体に温水を供給するための温水供給部、
該容器に設けられ、該温水を該多孔質粉体と攪拌するための攪拌機構、
該容器の該温水の水面より上に設けられ、該温水からの熱により気化された溶媒を排気するための排気部、
該排気部と接続され、該気化された溶媒を凝縮して液化せしめるための冷却装置、及び
該容器の該温水の水面より下に設けられ、該温水の水面下にガスを供給して該温水を該多孔質粉体とバブリングするためのバブリングガス供給部を具備することを特徴とする多孔質粉体の溶媒乾燥システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態にかかる粉体乾燥システムの構成を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施形態にかかる多孔質粉体の溶媒乾燥システムは、
有機溶媒を含む多孔質粉体を収容するための容器、
容器に設けられ、多孔質粉体に温水を供給するための温水供給部、
容器に設けられ、温水を該多孔質粉体と攪拌するための攪拌機構、
容器の温水の水面より上に設けられ、温水からの熱により気化された溶媒を排気するための排気部、及び
排気部と接続され、気化された溶媒を凝縮して液化せしめるための冷却装置を含む多孔質粉体の溶媒乾燥システムであって、
容器の温水の水面より下に設けられ、温水の水面下にガスを供給して温水を多孔質粉体とバブリングするためのバブリングガス供給部がさらに設けられることを特徴とする。
【００２０】
また、実施形態にかかる多孔質粉体の溶媒乾燥方法は、
容器に有機溶媒を含む多孔質粉体を収容する工程、
容器に設けられた温水供給部から、多孔質粉体に温水を供給する工程、
容器に設けられた攪拌機構を用いて、温水を多孔質粉体と攪拌する工程、及び
排気部と接続された冷却装置を用いて、気化された溶媒を凝縮して液化せしめる工程を含む多孔質粉体の溶媒乾燥方法において、
温水を多孔質粉体と攪拌するとともに、容器の温水の水面より下に設けられたバブリングガス供給部から、温水の水面下にガスを供給して温水を多孔質粉体とバブリングする工程をさらに具備することを特徴とする。
【００２１】
実施形態によれば、温水の水面下にガスを供給して温水を多孔質粉体とバブリングすると、多孔質粉体が温水中で流動するので、溶媒が脱気された多孔質粉体によって容器内の水面が覆われることを防ぎ、気化した溶媒が温水の水面から水面上の空間に容易に抜けることができるので、多孔質粉体から溶媒を効率良く除去できる。
【００２２】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
尚、同一部分には同一符号を付す。
【００２４】
図１に、実施形態にかかる多孔質粉体の溶媒乾燥システムの概略を表す図を示す。
【００２５】
図示するように、多孔質粉体の溶媒乾燥システム２０は、有機溶媒を含む多孔質粉体を収容するための密封可能な容器１と、多孔質粉体に温水を供給するための温水供給ライン１１と、温水を多孔質粉体と攪拌するための攪拌機構９と、容器１の温水の水面１２より上から、温水の熱により気化された溶媒を排気するための排気ライン３と、この容器１に排気ライン３を介して接続される冷却装置２と、容器１の温水の水面１２より下から、温水にガスを供給して、温水を多孔質粉体とバブリングするためのバブリングガス供給ライン１０とを含む。
【００２６】
また、任意に、容器１の温水の水面１２より上部から、気化された溶媒を搬送するための搬送ガスを供給する搬送ガス供給ライン８をさらに設けることができる。
【００２７】
さらに、容器１の温水の水面１２より上部に、ポンプ５を介して冷却装置２と接続され、冷却装置２の排気を容器１内に循環させる循環ガス供給ライン４を設けることができる。
【００２８】
さらにまた、冷却装置２から液化された溶媒を排出する分離ライン６ａを介して冷却装置２に接続され、液化された溶媒を回収するための回収タンク６ｂをさらに設けることができる。溶媒タンク６ｂにはガス排出ライン６ｃを設けることができる。
【００２９】
尚、攪拌機構９は、例えば、容器１外部の頭頂部に設けられた動力機構としてのモータ９ａ、一部がモータ９ａに連結され、他の部分が容器１内部に挿入された攪拌シャフト９ｂ、及び容器１内部の攪拌シャフト９ｂに設けられた攪拌翼９ｃを含み得る。
【００３０】
以上のように構成されるシステムを用いた粉体の乾燥は以下のように行なわれる。
【００３１】
まず、搬送ガスを搬送ガス供給ライン８より容器１内に注入する。これにより搬送ガスが容器１を通って冷却装置２に流入する流れを作る。
【００３２】
ここで、装置内を満たすガスは、乾燥させる溶媒の種類によって異なる。工業ガソリン、アセトン、ベンゼンなどに代表される可燃性の溶媒の場合は、酸素濃度の低下のために窒素等の不活性ガスで満たすことが好ましい。また、塩素系溶剤またはフッ素系溶剤などの不燃性の溶媒の場合は、空気を用いても構わない。
【００３３】
次に、循環ポンプ５を起動し、冷却装置２に流入したガスが循環ガス供給ライン４を介して容器１に戻る流れを作る。
【００３４】
多孔質粉体の溶媒乾燥システム２０は、周囲雰囲気から閉鎖された系となっている。順次、搬送ガス供給ライン８より搬送ガスが注入されており、流入した分は分離ライン６ａより流出することで、システム全体の内圧を一定に保つことができる。
【００３５】
この状態で、溶媒を含有する多孔質粉体を収容した容器１内に、温水供給ライン１１から温水を流入させると、粉体が比較的溶媒沸点まで加熱され、溶媒の気化が始まる。
【００３６】
処理される多孔質粉体としては、例えばマグネタイトと吸着樹脂からなる多孔質油吸着剤、特開平０７−１０２２３８などに開示されているブロックコポリマーからなる多孔質油吸着剤をあげることができる。
【００３７】
この温水注入とほぼ同時に攪拌機構９を稼動し、粉体を攪拌混合する。
【００３８】
しばらくすると気化により溶媒の脱離した粉体が水面に上昇し、粉体間に溶媒蒸気が滞留し始めて、水面上に抜けることができなくなる。
【００３９】
このとき、密閉容器下部にあるバブリングガス供給ライン１０より例えば窒素ガスを注入することにより、密閉容器１の底部がバブリングされた状態となり、滞留した溶媒蒸気が水面に運ばれ、水面上の空間に抜けて搬送ガスによって搬送される。
【００４０】
バブリングに使用するガスとしては、例えば窒素ガス、二酸化炭素、アルゴンガス、及びヘリウムガス等をあげることができる。バブリングに使用するガスは、搬送ガスと同じものでも異なっていても良い。ただし、その用途を考慮すると、入手が容易で且つ安価である方がより好ましい。
【００４１】
搬送ガスによって運ばれた、気化した溶媒は冷却装置２に流入する。冷却装置２内で気化した溶媒は凝縮、液化される。液化された溶媒は、分離ライン６ａを通って回収タンク６ｂで回収される。搬送ガスの一部は、循環ガス供給ライン４を介して容器１に戻され、過剰な搬送ガスは、溶媒を回収した後、回収タンク６ｂに設けられたガス排出ライン６ｃから排出され得る。
【００４２】
このようにして、多孔質粉体の溶媒乾燥が完了する。
【実施例】
【００４３】
（実施例１）
１００リットルの容器を備えた、図１と同様の構成を有する装置を用いて、溶媒乾燥処理試験をおこなった。
【００４４】
まず、容器１内に、マグネタイトとポリスチレンアクリロニトリルからなる多孔質油吸着剤５ｋｇと、ヘキサン３．５ｋｇと水４ｋｇを投入した。混合したところ、ヘキサン３．５ｋｇが油分吸着剤に付着した試料を作製した。
【００４５】
次に、容器１内と、コンデンサまでの経路を窒素で満たすため、ガス注入口８より１０分間窒素を導入した。過剰な窒素は、溶媒タンク６ｂに接続しているガス排出ライン６ｃから排出した。次に、温水供給ライン１１から８０℃の温水を５０リットル投入し、投入終了直後からバブリングガス供給ライン１０から窒素を２０リットル／分の速度で投入し、温水を試料とバブリングしたところ、約３０分で容器内のヘキサンの回収が終了した。また、溶媒乾燥処理後の試料にはヘキサン残留量が１０％以下であることを試料中のクロマトグラフにより確認した。
【００４６】
（比較例１）
バブリングガス供給ライン１０を持たないこと以外は図１と同様の構成を有する装置を用意し、温水にガスを供給しないこと以外は実施例１と同様にヘキサンの乾燥を行った。その結果、ヘキサンが排出されなくなるまで２時間を要した。また、溶媒乾燥処理後の試料にはヘキサンが残留していることが確認された。
【００４７】
以上の方法により、強攪拌を行うことなく溶媒乾燥を行なうことができるため、ポーラス体のような低強度の粉体にも適用することが可能となる。
【００４８】
これらの実施形態又は実施例によれば、有機溶媒を含む多孔質粉体から、効率よく有機溶媒を回収することが可能な粉体乾燥システムを提供することができる。
【００４９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１…容器、２…冷却装置、３…排気ライン、４…循環ガス供給ライン、５…ポンプ、６ａ…分離ライン、６ｂ…溶媒タンク、６ｃ…ガス排出ライン、８…搬送ガス供給ライン、９…攪拌機構、９ａ…モータ、９ｂ…攪拌シャフト、９ｃ…攪拌翼、１０…ガス注入口、１１…温水注入口、１２…温水の水面、２０・・・溶媒乾燥システム
【図１】
2013167411.tif 000003