(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二種類以上の被除去成分を含む排ガスが吸着材に接触して該被除去成分が該吸着材に吸着され、該吸着材に吸着された該被除去成分が脱着されて該吸着材が再生され、再生された吸着材が再び前記排ガスと接触することにより該排ガスを連続して処理する排ガスの多段吸着処理装置であって、
前記排ガスが順次流通され、前記被除去成分を吸着することが可能であり且つ該被除去成分との親和力に差を有する単一種類の吸着材を有しており、該吸着材が該排ガスの流通方向と対向するように流動しつつ流下して該吸着材と該排ガスとが接触し、該被除去成分が該吸着材との親和力の高い順に該吸着材に吸着される、少なくとも二段以上の吸着部と、
前記各吸着部に接続されており、該各吸着部から前記吸着材が移送され、該吸着材に吸着された前記被除去成分を脱着して該吸着材を再生する一段の脱着部と、
前記各吸着部及び前記脱着部に接続されており、前記再生された吸着材を該各吸着部に返送する搬送部と、
を備えることを特徴とする排ガスの多段吸着処理装置。
【請求項２】
前記吸着部が二段で構成されており、
前記吸着部のうち前段の吸着部は、前記被除去成分のうち前記吸着材との親和力が高い被除去成分が主として前記吸着材に吸着されるものであり、
前記吸着部のうち後段の吸着部は、前記親和力が高い被除去成分よりも前記吸着材との親和力が低い被除去成分が主として前記吸着材に吸着されるものである、
ことを特徴とする請求項１記載の排ガスの多段吸着処理装置。
【請求項３】
前記吸着材が球状活性炭であることを特徴とする請求項１又は２に記載の排ガスの多段吸着処理装置。
【請求項４】
少なくとも二種類以上の被除去成分を含む排ガスが吸着材に接触して該被除去成分が該吸着材に吸着される吸着部と、該吸着材に吸着された該被除去成分を脱着して該吸着材を再生する脱着部とを備え、再生された吸着材が再び前記排ガスと接触することにより該排ガスを連続して処理する排ガスの多段吸着処理装置を用いた排ガスの多段吸着処理方法であって、
前記被除去成分を吸着することが可能であり且つ該被除去成分との親和力に差を有する単一種類の吸着材を有している少なくとも二段以上の吸着部に、前記排ガスを順次流通させ、且つ、該吸着材を該排ガスの流通方向と対向するように流動しつつ流下させて該吸着材と該排ガスとを接触させることにより、該被除去成分を該吸着材との親和力の高い順に該吸着材に吸着せしめ、
前記各吸着部から前記吸着材を一段の脱着部に移送し、該吸着材に吸着された前記被除去成分を脱着して該吸着材を再生し、
前記再生された吸着材を前記各吸着部に返送する、
ことを特徴とする排ガスの多段吸着処理方法。
【請求項５】
前記吸着部が二段で構成されており、
前記吸着部のうち前段の吸着部で、前記被除去成分のうち前記吸着材との親和力が高い被除去成分を主として該吸着材に吸着せしめ、
前記吸着部のうち後段の吸着部で、前記親和力が高い被除去成分よりも前記吸着材との親和力が低い被除去成分を主として該吸着材に吸着せしめる、
ことを特徴とする請求項４記載の排ガスの多段吸着処理方法。
【請求項６】
前記吸着材として球状活性炭を用いることを特徴とする請求項４又は５に記載の排ガスの多段吸着処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガスの多段吸着処理装置及び方法に関し、詳しくは、少なくとも二種類以上の有機成分等の被除去成分を含む排ガスから、それらの被除去成分を除去する排ガスの多段吸着処理装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排ガス中の被除去成分を除去又は回収する方法又は装置としては、例えば、特公昭５３−８６６４号公報、特開昭５４−１４５３７４号公報、特公昭６３−４０７７２号公報等に記載されたものが挙げられる。これらは、いずれも排ガスを吸着材と接触させ、排ガスに含まれる単一種類の被除去成分を主として除去する方法又は装置である。
【０００３】
ところで、各種溶剤を使用する設備や装置等からは二種類以上の被除去成分を含む排ガスが排出される場合が多くあり、排ガスの処理コストを低減する観点から、これらの被除去成分を一つの装置によって除去できる技術が切望されている。また、近年、環境保全に係る問題への関心が高まっており、被除去成分の環境への放出量を極力低減するべく、これらの被除去成分をより高い除去効率で排ガスから除去できる技術が望まれている。これに対し、上記従来の方法又は装置では、排ガスに含まれる二種類以上の被除去成分の全てを十分に高い除去効率で除去することは困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、排ガス中に二種類以上含まれる被除去成分を十分に高い除去効率で除去できる排ガスの多段吸着処理装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明者は鋭意研究を重ね、従来の排ガス処理装置に二種類の被除去成分を含む排ガスを供給すると、一方の被除去成分は吸着除去されるのに対し、他方の被除去成分は除去され難く、排ガス中にこの他方の成分が主として残留する傾向にあることを見出した。そして、吸着材の量等の処理条件を種々変化させて更に研究を進めた結果、
１）吸着部における排ガスの流路の上流側に位置する吸着材には、二種類の被除去成分のうち（Ａ）吸着され易い方の成分が（Ｂ）吸着され難い成分よりも多く吸着され、
２）同下流側に位置する吸着材には、（Ｂ）成分が（Ａ）成分よりも多く吸着される、ことを見出した。
そして、本発明者は、これらの知見に基づいて更に研究を進め、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明の排ガスの多段吸着処理装置は、少なくとも二種類以上の被除去成分を含む排ガスが吸着材に接触して被除去成分が吸着材に吸着され、吸着材に吸着された被除去成分が脱着されて吸着材が再生され、再生された吸着材が再び排ガスと接触することにより排ガスを連続して処理するものであって、排ガスが順次流通され、被除去成分を吸着することが可能であり且つ被除去成分との親和力に差を有する単一種類の吸着材を有しており、吸着材が排ガスの流通方向と対向するように流動しつつ流下して吸着材と排ガスとが接触し、被除去成分が吸着材との親和力の高い順に吸着材に吸着される少なくとも二段以上の吸着部と、各吸着部に接続されており、各吸着部から吸着材が移送され、吸着材に吸着された被除去成分を脱着して吸着材を再生する一段の脱着部と、各吸着部及び脱着部に接続されており、再生された吸着材を各吸着部に返送する搬送部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
このような構成の排ガスの多段吸着処理装置においては、少なくとも二種類以上の被除去成分を含む排ガスが二段以上の吸着部を順次通過する間に単一種類の吸着材と接触し、被除去成分が吸着材に吸着される。このとき、排ガスが吸着材と接触する初期の段階には、被除去成分の吸着材への吸着され易さに差異があっても、吸着材の吸着性能及び量に応じて、各被除去成分は吸着材に吸着されていく。
【０００８】
吸着が進行していくと、吸着され易い（吸着材との親和力が強い）成分が吸着され難い（吸着材との親和力が弱い）成分と置き換わって吸着される、いわゆる置換吸着が起こり、吸着材中に吸着され易い成分がより多く吸着される。すなわち、吸着され易い成分の置換吸着、逆に言えば、吸着され難い成分の置換脱着が生じる。排ガスの流通方向の最も上流側にある吸着材は、この置換吸着現象によって被除去成分のうち吸着され易い成分を選択的に吸着し得る。
【０００９】
このようにして、排ガスの流通方向の下流側に向かうにつれて、被除去成分は吸着され易い順に吸着材に選択的に吸着され、最も上流側にある吸着材には、最も吸着され易い成分が主として吸着される。したがって、排ガス中の複数の被除去成分を高い効率で排ガスから除去できる。また、吸着材を、排ガスの流通する方向と対向するように吸着部内に流動させながら、吸着材と排ガスとを接触させるので、排ガスと吸着材とのいわゆる向流接触が実現され、且つ、吸着材を循環し得るので、連続処理が可能となって処理効率が向上される。
【００１０】
さらに、吸着部が二段で構成されており、吸着部のうち前段の吸着部は、被除去成分のうち吸着材との親和力が高い被除去成分が主として吸着材に吸着されるものであり、吸着部のうち後段の吸着部は、上記親和力が高い被除去成分よりも吸着材との親和力が低い被除去成分が主として吸着材に吸着されるものであると好ましい。
【００１１】
排ガス中に被除去成分が二種類含まれる場合には、このような簡略な構成で被除去成分の十分な除去が可能となる。また、被除去成分の種類が更に多くても、単一種類の吸着材の量や循環量等を適宜調整することにより、前段では、主として比較的吸着され易い一種類以上の成分が吸着され、後段では残りの他の成分が主として吸着され得る。
【００１２】
またさらに、吸着材として球状活性炭を用いると好ましい。このようにすれば、吸着材の流動性が高められ、特に真球状とすれば流動性が一層高められる。また、破砕炭等に比して粒度の揃った小粒径のものとし易いので、吸着速度が高められて被除去成分との吸着平衡に達する時間が短縮される。
【００１３】
また、本発明の排ガスの多段吸着処理方法は、本発明による排ガスの多段吸着処理装置を用いて好適に実施できる。すなわち、本発明の排ガスの多段吸着処理方法は、少なくとも二種類以上の被除去成分を含む排ガスが吸着材に接触して被除去成分が吸着材に吸着される吸着部と、吸着材に吸着された被除去成分を脱着して吸着材を再生する脱着部とを備え、再生された吸着材が再び排ガスと接触することにより排ガスを連続して処理する排ガスの多段吸着処理装置を用いた排ガスの多段吸着処理方法であって、被除去成分を吸着することが可能であり且つ被除去成分との親和力に差を有する単一種類の吸着材を有している少なくとも二段以上の吸着部に、排ガスを順次流通させ、且つ、吸着材を排ガスの流通方向と対向するように流動しつつ流下させて吸着材と排ガスとを接触させることにより、被除去成分を吸着材との親和力の高い順に吸着材に吸着せしめ、各吸着部から吸着材を一段の脱着部に移送し、吸着材に吸着された被除去成分を脱着して吸着材を再生し、再生された吸着材を各吸着部に返送することを特徴とする。
【００１４】
さらに、吸着部が二段で構成されており、吸着部のうち前段の吸着部で、被除去成分のうち吸着材との親和力が高い被除去成分を主として吸着材に吸着せしめ、吸着部のうち後段の吸着部で、親和力が高い被除去成分よりも吸着材との親和力が低い被除去成分を主として吸着材に吸着せしめると好適である。またさらに、吸着材として球状活性炭を用いるとより好適である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明による排ガスの多段吸着処理装置の好適な一実施形態の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、排ガス処理装置１００（排ガスの多段吸着処理装置）は、二段で構成された吸着部１１，２１と一段で構成された脱着部１２を備えており、脱着部１２に回収部１３が接続されたものである。これら吸着部１１，２１及び脱着部１２は、後述する処理塔１１０内に配置されている。吸着部１１，２１は、それぞれの内部で吸着材９０ａ，９０ｂが流動されており、吸着材９０ａ，９０ｂが流動しつつ流下する方向と対向する方向に二種類の有機成分９ａ９ｂ（被除去成分）を含む排ガス１が流通されている。すなわち、排ガス１は、吸着部１１，１２内で吸着材９０ａ，９０ｂと向流接触するようになっており、吸着材９０ａ，９０ｂに排ガス１中の有機成分９ａ，９ｂが吸着される。
【００１７】
有機成分９ａ，９ｂを吸着した吸着材９０ａ，９０ｂは、ともに脱着部１２へ移送され、脱着部１２内で有機成分が脱着されて再生される。再生された吸着材９０ａ，９０ｂ（以下、再生された吸着材９０ａ，９０ｂをまとめて「吸着材９０」という）の一部は、吸着部１１へ返送され、残部が吸着部２１へ返送される。このようにして、吸着部１１，２１と脱着部１２との間で吸着材９０ａ，９０ｂが循環される。そして、吸着部１１を通過した排ガス１は、清浄ガス１０となって排ガス処理装置１００の外部へ排出されるようになっている。
【００１８】
ここで、吸着材９０ａ，９０ｂは、各有機成分を吸着することが可能なものであり、且つ、各有機成分との親和力に差を有する単一種類の吸着材である。このような吸着材９０ａ，９０ｂとしては、活性炭が挙げられ、吸着部１１，２１内において良好な流動性を示す観点からは球状活性炭が好適である。
【００１９】
図２は、図１に示す排ガス処理装置１００の構成を示す模式断面図である。図２に示すように、排ガス処理装置１００は、滞留部１４、脱着部１２、吸着部１１、吸着部２１及び排気部１５が結合された処理塔１１０を備えている。また、処理塔１１０には、吸着材９０ａ，９０ｂのそれぞれの搬送部１７，２７、及び、脱着部１２に接続された有機成分９ａの回収部１３が設けられている。
【００２０】
吸着部１１は、いわゆる多段流動床式の構成を成しており、吸着材９０ａが流動する多段トレイ１１ａを有している。また、吸着部１１と脱着部１２との結合部には、吸着材９０ａが流通できる流通管１６ａ、及び、排ガス１が流通できる分散部１６ｂが設けられている。この流通管１６ａの側方の処理塔１１０側壁には、配管４１を通して排ガス１を供給するためのブロアＰ１が接続されている。
【００２１】
脱着部１２は、複数の中空管から成る熱交換部１２ａを有しており、中空管の外部には熱源４から配管４４を通して熱媒が供給される。また、脱着部１２の下端部にはブロアＰ５ａが設けられた配管４５ａが接続されており、キャリアガス５が、熱交換部１２ａ内で且つ中空管の内部へ供給されるようになっている。脱着部１２の上端部には、キャリアガス５を循環させるための配管４５ｃが設けられている。
【００２２】
一方、処理塔１１０の上段に配置された吸着部２１は、吸着部１１と同様に多段流動床式の構成を成しており、吸着材９０ｂを流動させるための多段トレイ２１ａを有している。また、吸着部２１と吸着部１１との結合部には、排ガス１が流通できる分散部１６ｃが設けられている。さらに、吸着部２１の下端部側壁には、吸着材９０ｂを脱着部１２へ移送するための配管６０が接続されており、吸着材９０ｂは、配管６０を通して脱着部１２の上端部に設けられた流通管６０ａから脱着部１２の内部へ移送される。
【００２３】
また、処理塔１１０の最下部に位置する滞留部１４は、脱着部１２を流下して再生された吸着材９０を一時的に滞留させるためのものである。吸着材９０の一部は、この滞留部１４から、配管５１，５２，５３、搬送器３ａ及び分離器３ｃで構成される搬送部１７を通して吸着部１１へ返送される。同様に、吸着材９０の残部は、この滞留部１４から、配管６１，６２，６３、搬送器３ｂ及び分離器３ｄで構成される搬送部２７を通して吸着部２１へ返送される。搬送器３ａ，３ｂには、吸着材９０の搬送用ガス２を搬送器３ａ，３ｂへ供給するためのブロアＰ２ａ，Ｐ２ｂがそれぞれ接続されている。
【００２４】
さらに、処理塔１１０に接続された回収部１３は、脱着部１２から配管４７ａを通して送気されるキャリアガス５中の有機成分９ａ，９ｂを凝縮する凝縮部７を有している。凝縮部７には、有機成分９ａ，９ｂを液化するために、冷媒６が流されている。また、回収部１３は、凝縮された有機成分９ａ，９ｂを回収するための回収槽８を有している。さらに、配管４８から分岐する配管４７ｃは、キャリアガス５を脱着部１２へ送気するためのものである。そして、回収槽８に回収された有機成分９ａ，９ｂは配管４９を通して排ガス処理装置１００の外部へ排出されるようになっている。
【００２５】
次に、図２を参照して排ガス処理装置１００を用いた本発明による排ガスの多段吸着処理方法の一実施形態について説明する。まず、二種類の有機成分９ａ，９ｂとしてそれぞれトルエン及び２−プロパノールを含む排ガス１を、ブロアＰ１によって吸着部１１へ導入する（以下、有機成分９ａ，９ｂをそれぞれトルエン９ａ及び２−プロパノール９ｂと記す）。排ガス１は、分散部１６ｂを通して、多段流動床を構成する多段トレイ１１ａを通って上方へ移動する。多段トレイ１１ａには上方から下方へ向かって吸着材９０ａを流動させ、排ガス１と吸着材９０ａとを向流接触させる。なお、本実施形態では、吸着材９０ａ，９０ｂともに石油ピッチ系の球状活性炭を用いる。
【００２６】
ここで、有機成分の吸着材への吸着の難易は、通常、沸点が高いものほど吸着され易い（沸点が低いものほど吸着され難い）。具体例を挙げると、沸点８０．１℃のベンゼン、沸点１１０．６℃のトルエン、沸点１４４．４℃のキシレンは、この順に吸着され易い。また、疎水性が高いものほど吸着され易い（疎水性が低いもの、すなわち、親水性が高いものほど吸着され難い）。アルコールを例にとると、エタノール、１−プロパノール又は２−プロパノール、１−ブタノールは、この順に吸着され易い。また、トルエンと２-プロパノールとでは、トルエンの方が吸着され易い。
【００２７】
そして、吸着部１１における吸着材９０ａと排ガス１とが接触する初期の段階では、トルエン９ａ及び２−プロパノール９ｂの吸着され易さには差があるものの、両者は吸着材９０ａに共に吸着されていく。そして、吸着部１１に排ガス１を連続して供給すると、排ガス１中のトルエン９ａ（吸着され易い成分）と、吸着材９０ａに先に吸着されていた２−プロパノール９ｂ（吸着され難い成分）との置換が起こる。すなわち、トルエン９ａの置換吸着（逆に言えば、２−プロパノール９ｂの置換脱着）が生じる。
【００２８】
よって、排ガス１中のトルエン９ａや２−プロパノール９ｂといった有機成分の種類と濃度を予めサンプリング分析等によって求めておき、この値に基づいて、吸着材９０ａ，９０ｂの循環量等を適宜調整することにより、吸着部１１内で、排ガス１中のトルエン９ａのみを選択的に吸着材９０ａに吸着させることが可能である。
【００２９】
吸着材９０ａを吸着部１１に流動させながら排ガス１を連続して供給すると、このような置換吸着は吸着部１１内で定常的に生じるようになる。その結果、吸着部１１内において排ガス１の流通方向の最も上流側に流下してくる吸着材９０ａには、トルエン９ａが主として選択的に吸着される。なお、図中黒丸で示す吸着材９０ａ，９０ｂは吸着状態を示し、白丸は脱着状態を示す。
【００３０】
次に、トルエン９ａが主として除去された排ガス１を、分散部１６ｃを通して整流し、吸着部２１へ導入し、多段流動床を構成する多段トレイ２１ａに沿って流通させ、排ガス１と吸着材９０ｂとを向流接触させる。排ガス１中には主に２−プロパノールが含まれているので、置換吸着が起こらず、吸着材９０ｂには２−プロパノール９ｂを主として吸着させることができる。トルエン９ａ及び２−プロパノール９ｂが除去された排ガス１は、清浄ガス１０として排気部１５から排ガス処理装置１００の外部へ排出される。
【００３１】
一方、吸着部１１でトルエン９ａを主に吸着した吸着材９０ａを、流通管１６ａを通して自重で脱着部１２へ落下させる。他方、吸着部２１で２−プロパノールを主に吸着した吸着材９０ｂを、配管６０及び流通管６０ａを通して自重で脱着部１２へ落下させる。吸着材９０ａ，９０ｂは、ともに下方へ徐々に移動（流下）し、熱交換部１２ａへ達する。熱交換部１２ａには、熱源４から熱媒であるスチームやオイル等を供給し、熱交換部１２ａ内の温度が、例えば、１５０〜２００℃となるように加熱し、吸着材９０ａ、９０ｂからトルエン９ａ及び２−プロパノールをそれぞれ脱着させる。これにより、吸着材９０ａ，９０ｂを再生し、図示しない間接冷却部によって冷却した後、滞留部１４へ導入する。なお、熱媒としてスチームを用いた場合に、その冷却によって生じた水は、図示しないドレインへ排出させる。
【００３２】
それから、搬送部１７によって、以下のようにして吸着材９０（再生した吸着材９０ａ，９０ｂ）の一部を吸着部１１へ返送する。まず、滞留部１４に一時的に滞留させた吸着材９０の一部を搬送器３ａへ移送し、ブロアＰ２ａにより圧縮空気等の搬送用ガス２を搬送器３ａに供給して吸着材９０を更に分離器３ｃへ移送する。このとき、吸着材９０の移送量は、搬送器３ａの移送量調整部で調整することができる。分離器３ｃへ吹き上げられた搬送用ガス２及び吸着材９０は分離器３ｃで失速し、吸着部１１へ返送されて吸着材９０ａとして再び多段トレイ１１ａを流動する。一方、上述した搬送部１７によるのと同様にして、滞留部１４に一時的に滞留させた吸着材９０の残部が搬送部２７により吸着部２１へ返送されて吸着材９０ｂとして再び多段トレイ２１ａを流動する。
【００３３】
また、ブロアＰ５ａにより、脱着部１２の下部にキャリアガス５として、被除去成分の物性に影響を及ぼさないガス、例えば窒素ガスを供給する。キャリアガス５は、熱交換部１２ａを流通し、脱着されたトルエン９ａを伴って上方へ移動する。このキャリアガス５を凝縮部７へ導入し、凝縮部７に例えばチラー水、不凍液等の冷媒６を供給してトルエン９ａ及び２−プロパノール９ｂを液化させ、回収槽８へ導入して回収する。回収されたトルエン９ａ及び２−プロパノールは必要に応じて回収槽８から外部へ排出させる。
【００３４】
以上説明した本発明の排ガス処理装置１００及び排ガスの多段吸着処理方法によれば、単一種類の吸着材９０ａ，９０ｂを二段で構成される吸着部１１，２１へそれぞれ流動させ、二種類の被除去成分としてのトルエン９ａ及び２−プロパノール９ｂを含む排ガス１とを順次向流接触させる。これにより、置換吸着を利用して各吸着部１１，２１において、トルエン９ａ及び２−プロパノール９ｂを吸着材９０ａ，９０ｂに選択的に吸着させることができる。したがって、これらのトルエン９ａ及び２−プロパノール９ｂといった被除去成分を排ガス１から十分に高い除去効率で除去できる。したがって、排ガス１からトルエン９ａ及び２−プロパノール９ｂといった複数の被除去成分が十分に除去された清浄ガス１０を得ることができる。
【００３５】
また、このような複数の被除去成分の排ガス１からの高度な除去が、二段で構成された吸着部１１，２１と一段で構成された脱着部１２とで達成されるので、装置構成の複雑化及び大規模化を抑制できる。しかも、吸着材として単一種類の吸着材９０ａ，９０ｂを用いるので、保守性及び操作性の低下を防止できる。さらに、吸着材９０ａ，９０ｂが流動性に極めて優れるので、処理塔１１０内の吸着材の流動が円滑となり、処理塔１１０の閉塞等を十分に防止できる。よって、安定した排ガス処理が可能となる。またさらに、吸着材９０ａ，９０ｂが良好に流動するので、排ガス１との接触の均一性が高められ、吸着効率を向上できる。さらに、吸着材９０ａ，９０ｂは球状なので、流動空間における吸着材の密度を増大できるとともに、一般に極めて高い吸着能を有するので、排ガス処理装置１００の吸着性能が高められる。その結果、装置の小型化が図られる。
【００３６】
なお、排ガス処理装置１００は、二段構成の吸着部１１，２１を有するが、二段に限定されるものではなく、被除去成分が三種類以上であれば、その数に応じた段数以上の吸着部を設ければよい。この場合にも、吸着され易い被除去成分から順番に、各吸着部において吸着材に吸着させることができる。また、処理装置１００のように二段構成であっても、前段の吸着部１１で比較的吸着され易い成分を主として吸着させ、後段の吸着部２１でより吸着され難い成分を主として吸着させることが可能となり、排ガス中からそれら被除去成分を十分に除去し得る。
【００３７】
さらに、被除去成分は、上述した有機成分に限定されるものではなく、各種の組み合わせに対応させることが可能である。またさらに、脱着部１２と吸着部１１，２１とが一つの処理塔１１０に配置されているが、これらは別々に設けられていてもよく、例えば、脱着部１２を吸着部１１，２１とは別の処理塔に設けても構わない。さらにまた、脱着部１２においては、スチームやオイル等の熱媒による間接的な加熱方法を採用しているが、スチームで熱源とキャリアガスとを兼ねるといった直接的な加熱を行ってもよい。
【００３８】
また、脱着部１２の異なる位置に配管４７ａを二つ以上接続して被除去成分を回収してもよい。一般に、吸着された被除去成分の吸着材からの脱着の難易は、吸着材への吸着の難易と逆の傾向がある。すなわち、吸着され難い（吸着材との親和力が弱い）成分は脱着され易く、吸着され易い（吸着材との親和力が強い）成分は脱着され難い。その結果、脱着部１２内には、被除去成分の吸着材との親和力に応じて、被除去成分毎に異なる濃度分布が生じ得る。
【００３９】
したがって、脱着部１２の異なる所定の位置に配管４７ａを二つ以上接続して被除去成分を回収すれば、被除去成分の分別回収が可能となる。この場合、被除去成分の分離性（分離の程度）は、各被除去成分と吸着材との親和力の差に依存する傾向にある。すなわち、吸着材への吸着され易さの程度の差が大きい複数の被除去成分ほど、各被除去成分の分離性が高められる。よって、被除去成分を分別して回収するための複数の配管４７ａを接続する位置は、これら被除去成分の種類や脱着温度等に応じて最適化できる。
【００４０】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４１】
〈実施例１〉
二種類の被除去成分として、トルエン１０００ｖｏｌｐｐｍ及び２−プロパノール１０００ｖｏｌｐｐｍを含む温度２５℃、相対湿度（ＲＨ）４０％の空気を、図２に示す構成の排ガス処理装置１００に連続して供給した。この空気の体積流量は３０００ｍ3／ｈ（標準状態）とした。また、処理塔１１０の塔径（外径；以下同様）は、吸着部１１，２１ともに１１００ｍｍφとし、吸着部１１，２１は、それぞれ６段の多段トレイ１１ａ，２１ａを有する多段流動床式の構成とした。これらの吸着部１１，２１に、吸着材として石油ピッチ系球状活性炭（呉羽化学工業（株）製；製品名Ｇ−ＢＡＣ）を流動させた。球状活性炭の循環流量（質量流量）は、新炭換算で吸着材９０ａを３００ｋｇ／ｈ、同吸着材９０ｂを１３０ｋｇ／ｈとした。
【００４２】
また、脱着部１２の塔径を８００ｍｍφとし、熱交換部１２ａには熱媒としてスチームを供給し、間接加熱を行った。このときの脱着温度は１６０℃であり、キャリアガス５として窒素ガスを８６ｍ3／h（標準状態）の体積流量で循環させた。さらに、凝縮部７には、冷媒６として温度７℃のチラー水を流し、脱着された被除去成分を冷却して液化させた。
【００４３】
その結果、吸着部１１の出口（分散部１６ｃに対応する位置）におけるガス濃度は、トルエンが５０ｖｏｌｐｐｍ、２−プロパノールが９５０ｖｏｌｐｐｍであった。このとき、回収部１３では、トルエンが１１．８２ｋｇ／ｈ、２−プロパノールが７．６０ｋｇ／ｈ、及び、水が３．４ｋｇ／ｈの質量流量で回収された。吸着部２１の出口（排気部１５に対応する位置）のガス濃度は、トルエンが４０ｖｏｌｐｐｍ、２−プロパノールが５０ｖｏｌｐｐｍであった。
【００４４】
このように、空気中のトルエン及び２−プロパノールは、それぞれの原ガスの４％及び５％となり、両者とも十分に除去されることが確認された。このことから、本発明の排ガスの多段吸着処理装置及び方法によれば、二種類以上の被除去成分を含む排ガスから、これら成分を十分に高い除去効率で除去できることが確認された。
【００４５】
〈比較例１〉
排ガス処理装置１００の吸着部２１に球状活性炭を供給せずに、吸着部を吸着部１１のみで構成し、吸着部１１を上方に延長して多段トレイを１２段としたこと以外は、上記実施例１と同様にして排ガス処理を行った。用いた球状活性炭の全循環流量も実施例１と同量とした。なお、この装置構成は、従来の単一種類の被除去成分を含む排ガスを処理するための装置の構成と同等である。
【００４６】
その結果、吸着部１１の出口におけるガス濃度は、トルエンが５０ｖｏｌｐｐｍ、２−プロパノールが９５０ｖｏｌｐｐｍであり、一方、回収部１３では、トルエンが１１．７ｋｇ／ｈ、２−プロパノールが０．４ｋｇ／ｈ、水が１ｋｇ／ｈの質量流量で回収された。このように、従来の装置では、２−プロパノール（相対的に吸着され難い成分）が殆ど回収できないことが確認された。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による排ガスの多段吸着処理装置及び方法によれば、二段以上で構成される吸着部に、二種類以上の被除去成分を含む排ガスを順次流通させることにより、各吸着部において被除去成分が吸着され易い順に吸着される。そして、これらの被除去成分を吸着した吸着材を一段で構成された脱着部で再生し、再生された吸着材を吸着部に返送して循環させることにより、排ガス中に二種類以上含まれる被除去成分を十分に高い除去効率で且つ連続して除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による排ガスの多段吸着処理装置の好適な実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による排ガスの多段吸着処理装置の好適な実施形態の構成を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１…排ガス、３ａ，３ｂ…搬送器、３ｃ，３ｄ…分離器、７…凝縮部、８…回収槽、９ａ…トルエン（有機成分、被除去成分）、９ｂ…２−プロパノール（有機成分、被除去成分）、１０…清浄ガス、１１，２１…吸着部、１１ａ，２１ａ…多段トレイ、１２…脱着部、１２ａ…熱交換部、１３…回収部、１７，２７…搬送部、９０ａ，９０ｂ…吸着材、１００…排ガス処理装置（排ガスの多段吸着処理装置）。
【図１】
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【図２】
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