(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、分離膜を用いて揮発性有機物と清浄ガスとに分離し、分離した揮発性有機物を冷却して回収する装置で、ランニングコストを低減すること、大気放出される揮発性有機物をなくすことを解決課題とする。【解決手段】  揮発性有機物Ｖを含有したガスＧを揮発性有機物Ｖと清浄ガスＣとに分離する分離装置２と、この分離装置２で分離した揮発性有機物Ｖを吸着する吸着装置３と、この吸着装置４で吸着した揮発性有機物Ｖを液化して回収する液化装置４と、吸着装置３での揮発性有機物Ｖの吸着状況に応じて分離装置２及び液化装置４を制御する制御部１８とを備えたものである。【選択図】図１
2009160559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機物を含有したガスを揮発性有機物と清浄ガスとに分離する分離手段と、該分離手段で分離した揮発性有機物を吸着する吸着手段と、該吸着手段で吸着した揮発性有機物を液化して回収する液化手段と、前記吸着手段での揮発性有機物の吸着状況に応じて前記分離手段及び液化手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする揮発性有機物回収装置。
【請求項２】
前記吸着手段は、揮発性有機物を吸着する吸着剤と、該吸着剤の重量を検出する重量測定手段と、吸着剤から揮発性有機物を脱着する加熱手段とを備え、
前記制御手段は、前記重量測定手段で検出される吸着剤重量が所定値に達すると吸着剤の吸着量が飽和したと判断して前記加熱手段を作動して吸着剤の脱着を行い、前記液化手段を駆動して揮発性有機物を冷却回収することを特徴とする上記請求項１記載の揮発性有機物回収装置。
【請求項３】
前記分離手段は、揮発性有機物を分離するガス分離モジュールと、該ガス分離モジュールへのガスの流入を調整する調整手段とを備え、
前記制御手段は、前記重量測定手段で検出される吸着剤重量の単位時間当たりの変化値が所定値に達するとガス中の揮発性有機物濃度が高いと判断して前記調整手段により前記ガス分離モジュールに流入されるガスの量を制御することを特徴とする上記請求項２記載の揮発性有機物回収装置。
【請求項４】
前記吸着手段を複数設け、前記分離手段からの揮発性有機物の導入を選択的に切り替える切替手段を備えたことを特徴とする上記請求項１乃至３記載の揮発性有機物回収装置。
【請求項５】
前記吸着剤は、活性炭からなることを特徴とする上記請求項１乃至４記載の揮発性有機物回収装置。
【請求項６】
前記ガス分離モジュールは、ケーシングにシリコーンゴム中空糸膜を内装してなることを特徴とする上記請求項１乃至４記載の揮発性有機物回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性有機物を含有したガスを、揮発性有機物と清浄ガスとを分離して、揮発性有機物を回収する揮発性有機物回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場などから排出される排ガスや、ガソリンスタンドなどから排出されるガソリンベーパーを回収して大気への放出を防止する装置として、これまで多くの提案がなされている。このうち、装置を安全に使用できること（発火の危険がないこと）、連続で処理が可能であること、大かがりな設備が不要で操作や維持管理が容易なこと等を考慮して、溶剤を含有した排ガスを分離膜で溶剤と清浄ガスとに分離し、分離膜に捕捉された溶剤を冷却装置で凝縮して回収する、いわゆる分離膜法を用いた揮発性有機物回収装置が提案されている。
【０００３】
こうした分離膜法によるガス分離では、分離した揮発性有機物を随時液化して回収するため、冷却装置を常に運転させておく必要があった。冷却装置は、回収する溶剤に応じてその冷却温度が異なるとはいえ、−２０℃〜−４０℃程度の冷却能力を要するので、ガス分離処理をしている間、こうした冷却装置を常に作動させておくことでランニングコストが高くなるという問題があった。また、分離膜法によるガス分離では、処理する排ガスの揮発性有機物濃度が変化した場合、分離しきれない揮発性有機物がそのまま大気に放出されてしまうという問題があった。
【特許文献１】特開２００１−７０７３７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、分離膜を用いて揮発性有機物と清浄ガスとに分離し、分離した揮発性有機物を冷却して回収する装置で、ランニングコストを低減すること、大気放出される揮発性有機物をなくすことを解決課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題を解決するため、揮発性有機物を含有したガスを揮発性有機物と清浄ガスとに分離する分離手段と、この分離手段で分離した揮発性有機物を吸着する吸着手段と、この吸着手段で吸着した揮発性有機物を液化して回収する液化手段と、吸着手段での揮発性有機物の吸着状況に応じて分離手段及び液化手段を制御する制御手段とを備えたものである。
【０００６】
吸着手段は、揮発性有機物を吸着する吸着剤と、この吸着剤の重量を検出する重量測定手段と、吸着剤から揮発性有機物を脱着する加熱手段とを備え、制御手段は、吸着剤重量が所定値に達すると、吸着剤の吸着量が飽和したと判断して前記加熱手段を作動して吸着剤の脱着を行い、前記液化手段を駆動して揮発性有機物を冷却回収することを特徴としている。
【０００７】
分離手段は、揮発性有機物を分離するガス分離モジュールと、このガス分離モジュールへのガスの流入を調整する調整手段とを備え、制御手段は、重量測定手段で検出される吸着剤重量の単位時間当たりの変化値が所定値に達すると、ガス中の揮発性有機物濃度が高いと判断して前記調整手段により前記ガス分離モジュールに流入されるガスの量を制御することを特徴としている。
【０００８】
ここで、吸着手段を複数設け、分離手段からの揮発性有機物の導入を選択的に切り替える切替手段を備えてもよい。吸着剤は活性炭、ガス分離モジュールはケーシングにシリコーンゴム中空糸膜を内装したものが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、分離手段で分離した揮発性有機物を即座に冷却して回収する従来の構成に比べ、冷却装置を常時運転する必要がなくなり、ランニングコストを低減することが可能になる。また、吸着剤の重量及び単位時間当たりの重量変化を計測することで、活性炭の飽和状態や処理ガスの揮発性有機物濃度を察知し、すぐさま吸着剤の再生や処理ガス量の調整を行うことができ、大気へ揮発性有機物を排出する危険性を低減することが可能になる。更に、吸着手段を複数設けて、分離手段からの揮発性有機物の導入を選択的に切り替えることで、装置を連続的に使用することが可能になる。
【実施例１】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施例１について説明する。
図１は実施例１の構成図であり、図中、１は揮発性有機物回収装置で、揮発性有機物を含有した排ガスを揮発性有機物と清浄ガスとに分離する分離装置２と、分離装置２で分離した揮発性有機物を吸着する吸着装置３と、吸着装置３で吸着した揮発性有機物を液化して回収する液化装置４とを備えている。
【００１１】
分離装置２は、細長中空管状のケーシング５に中空糸膜６を内装したガス分離モジュール７と、ガス分離モジュール７内に排ガスＧを圧送する圧送ポンプ８と、ガス分離モジュール７から排出される清浄ガスＣの排出量を調整する流量調整弁９と、ガス分離モジュール７の中空糸膜６を通じて揮発性有機物Ｖを抽出する真空ポンプ１０を備えている。
【００１２】
ガス分離モジュール７は、長手方向の一端に揮発性有機物を含有した排ガスＧの導入口５ａ、他端に清浄ガスＣの排出口５ｂ、外周面に揮発性有機物Ｖの排出口５ｃが開口されており、ガス導入口５ａに圧送ポンプ８、清浄ガス排出口５ｂに流量調整弁９、揮発性有機物排出口５ｃに真空ポンプ１０が接続されている。中空糸膜６は、特に揮発性有機物に対する透過性及び分離性に優れ、しかも薄膜加工しやすいシリコーンゴムを素材とし、ガス分離モジュール７内の長手方向に沿って層状に充填されている。
【００１３】
吸着装置３は、ハウジング１１に活性炭からなる吸着剤１２を充填して構成され、吸着剤１２での揮発性有機物Ｖの吸着量が飽和状態になったことを検出する重量計測装置１３と、吸着剤１２を加熱再生する加熱装置１４を備えている。ハウジング１１は、ガス分離モジュール７の揮発性有機物排出口５ｃと連通する導入口１１ａ、液化装置４と接続される排出口１１ｂが開口されている。吸着剤１２は、活性炭の他、シリカゲル・ゼオライト等、使用用途・使用条件に適宜選択される。
【００１４】
液化装置４は、吸着装置３の加熱装置１４によって加熱再生された揮発性有機物Ｖを冷却する冷却装置１５と、冷却した揮発性有機物Ｖを回収する回収タンク１６を備えている。冷却装置１５は、吸着装置３の揮発性有機物排出口１０ｂと連通する導入口１５ａと、回収タンク１６に接続される排出口１５ｂを備え、内部に冷媒を通流させる冷媒管路１７が配設されている。
【００１５】
１８は制御部で、前記分離装置２の圧送ポンプ８・流量調整体９・真空ポンプ１０、吸着装置３の重量計測装置１３・加熱装置１４、液化装置４の冷却装置１５と接続されている。制御部１８の制御は、重量計測装置１３で検出される吸着剤１２の重量に基づいて実行される。すなわち、吸着剤１２の重量により吸着剤１２の飽和状態を認識し、加熱装置１４及び冷却装置１５を制御したり、単位時間当たりの吸着剤１２の重量変化により排ガスＧ中の揮発性有機物Ｖの含有量（濃度）もしくは分離装置２の分離処理限界を推定し、圧送ポンプ８や流量調整体９を制御している。
【００１６】
続いて、以上のように構成する実施例１の動作について説明する。図２は各部の動作タイミングを示すタイミングチャート図である。
排気ガス源に連通した圧送ポンプ８を駆動し、揮発性有機物Ｖを含有した排ガスＧを導入口５ａからガス分離モジュール７に導入する。ガス分離モジュール７に導入された排ガスＧは、真空ポンプ１０によって真空引きされてガス分離モジュール７内の中空糸膜６により揮発性有機物Ｖと清浄ガスＣとに分離され、揮発性有機物Ｖが排出口５ｃから抽出されるとともに、揮発性有機物Ｖが除去された清浄ガスＣが排出口５ｂから外気に排出される。ここで、ガス分離モジュール７の分離能力は、中空糸膜６に対する内外圧力差と流量の２つのパラメータに影響される。このため、圧送ポンプ８及び真空ポンプ１０によるガス分離モジュール７への加圧と流量調整弁９による流量調整を中空糸膜６の能力に応じて設定し、最適な圧力と流量を保持していく。
【００１７】
ガス分離モジュール７で分離された揮発性有機物Ｖは、吸着装置３に導入されて吸着剤１２に吸着される。吸着剤１２は、図２に示すように、揮発性有機物Ｖを吸着して重量が増加し、所定の重量Ｘｔ（吸着剤自重Ｘの３０％増程度）に達すると吸着量が飽和する。吸着剤１２が飽和すると、圧送ポンプ８及び真空ポンプ１０を停止して排ガスＧの吸引を中断し、吸着剤１２の再生が行われる。吸着剤１２の再生は、加熱装置１４により吸着剤１２を加熱して揮発性有機物Ｖを脱着した後、冷却装置１５の管路表面に揮発性有機物Ｖを接触させて冷却することで行われる。脱着後の揮発性有機物Ｖは、回収タンク１６に回収され、再利用もしくは廃棄処理されることになる。
【００１８】
また、吸着剤１２の重量を計測している間、吸着剤１２の単位時間当たりの重量変化も同時に計測していく。吸着剤１２の重量変化が所定値ΔＸを上回る場合、ガス分離モジュール７に導入される排ガスＧ中の揮発性有機物濃度が高い、もしくはガス分離モジュール７に導入される排ガスＧの流量が多い等が原因で、ガス分離モジュール７で分離しきれない揮発性有機物Ｖが排出口５ｂから大気に放出される可能が高くなるため、圧送ポンプ８を調整してガス分離モジュール７に導入される排ガスＧの量を制限したり、流量調整弁９の開度を調整して排出口５ｂから排出される清浄ガスＣの量を制限するようしている。
【００１９】
図３は制御部１８における処理動作を示すフローチャート図である。
制御部１８では、圧送ポンプ８及び真空ポンプ１０を駆動した後（１）、重量計測装置１３で吸着剤１２の重量を継続的に計測していく（２）。吸着剤１２の重量が所定の重量Ｘｔに達したことを検出すると（３）、吸着剤１２が飽和したと判断して圧送ポンプ８及び真空ポンプ１０を停止し（４）、加熱装置１４及び冷却装置１５を駆動して（５）吸着剤１２を再生する。その後、重量計測装置１３で吸着剤１２の重量が自重付近まで回復すると（６）、処理（１）に戻って排ガス処理を再開する。
【００２０】
また、処理（２）の重量計測により、吸着剤１２の重量変化が所定値ΔＸを上回ったことを検出すると（７）揮発性有機物Ｖの濃度が高い、もしくは排ガスＧの流量が多いと判断して圧送ポンプ８及び／又は流量調整弁９の開度を調整して（８）、排出口５ｂから排出される清浄ガスＣの量を制限するものである。
【００２１】
本実施例１は、以上のように構成され、中空糸膜による分離と活性炭による吸着を併用した点に特徴を有する。この構成により、中空糸膜で分離した揮発性有機物を即座に冷却して回収する構成に比べ、冷却装置を常時運転する必要がなくなり、ランニングコストを低減することが可能になる。また、活性炭の重量及び単位時間当たりの重量変化を計測することで、活性炭の飽和状態や処理ガスの揮発性有機物濃度を察知し、すぐさま活性炭の再生や処理ガス量の調整を行うことができ、大気へ揮発性有機物を排出する危険性を低減することが可能になる。
【実施例２】
【００２２】
図４は実施例２の構成図であり、上記実施例１と同様の装置について同一の符号を付けている。実施例２は、連続的な排ガス処理を実現するため、吸着装置を複数台（ここでは２台）併設し、吸着剤の再生タイミングで使用する吸着装置を切り替えるようにしたものである。
【００２３】
図４において、吸着装置３Ａ，３Ｂが併設され、真空ポンプ１０の下流から管路１９Ａ，１９Ｂを分岐して、それぞれに開閉弁２０Ａ，２０Ｂを取り付けて吸着装置３Ａ，３Ｂに連通させている。また、吸着装置３Ａ，３Ｂの各排出口は液化装置４に接続されており、各吸着装置３Ａ，３Ｂにおける吸着剤の再生で発生する揮発性有機物Ｖを冷却して回収するようになっている。
【００２４】
こうした構成における動作を図５のタイミングチャート図を用いて説明する。
まず、開閉弁２０Ａを開放して吸着装置３Ａに、ガス分離モジュール７で分離した揮発性有機物Ｖを導入する。吸着装置３Ａにおける吸着剤１２Ａの重量が所定値Ｘｔに達すると、吸着量が飽和したと判断して開閉弁２０Ａを閉じ、加熱装置１４Ａ及び冷却装置１５を駆動して吸着剤１２Ａの再生と揮発性有機物Ｖの回収が行われる。
【００２５】
開閉弁２０Ａが閉じると、変わって開閉弁２０Ｂを開放して吸着装置３Ｂにガス分離モジュール７で分離した揮発性有機物Ｖを導入する。その後は、同様に吸着剤１２Ｂが飽和したと判断したら開閉弁２０Ｂを閉じ、加熱装置１４Ｂ及び冷却装置１５を駆動して吸着剤１２Ｂの再生と揮発性有機物Ｖの回収が行われる。このように、吸着装置３Ａ，３Ｂを交互に機能させることで、連続的に排ガス処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１の構成図である。
【図２】実施例１における各部の動作タイミングを示すタイミングチャート図である。
【図３】制御部１８における処理動作を示すフローチャート図である。
【図４】実施例２の構成図である。
【図５】実施例２における各部の動作タイミングを示すタイミングチャート図である。
【符号の説明】
【００２７】
１      揮発性有機物回収装置
２      分離装置
３      吸着装置
４      液化装置
５      ケーシング
５ａ    導入口
５ｂ    清浄ガス排出口
５ｃ    揮発性有機物排出口
６      中空糸膜
７      ガス分離モジュール
８      圧送ポンプ
９      流量調整弁
１０    真空ポンプ
１１    ハウジング
１１ａ  導入口
１１ｂ  排出口
１２    吸着剤
１３    重量計測装置
１４    加熱装置
１５    冷却装置
１６    回収タンク
１７    冷媒管路
１８    制御部
３Ａ    第１吸着装置
３Ｂ    第２吸着装置
１９Ａ  分岐管路
１９Ｂ  分岐管路
２０Ａ  開閉弁
２０Ｂ  開閉弁
【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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