(57)【要約】【課題】有機溶剤蒸気を濃縮回収する有機溶剤蒸気濃縮装置において、回収する溶剤中の水分量を減らして純度をあげ、有機溶剤の吸着量が多い吸着剤を用いることで、有機溶剤の回収効率を向上させた有機溶剤蒸気濃縮装置を提供することを目的とする。【解決手段】交換カチオンを銀イオンで置換したゼオライトを吸着剤にもつハニカム形状の有機溶剤蒸気吸着ハニカム１（以下、ハニカム）に処理空気３を通気する処理風路通気手段４と処理空気３を加熱する処理風路加熱手段５とを有する処理風路６と、前記ハニカム１に再生空気７を通気する再生風路通気手段８と再生空気７を加熱する再生風路加熱手段９とを有する再生風路１０と、処理風路６と再生風路１０とを入れ替える回転手段１１と、脱着した有機溶剤蒸気を結露させて回収する熱交換装置１２とで構成することで、水分量の少ない有機溶剤が回収でき、有機溶剤の回収効率の高い有機溶剤蒸気濃縮装置が得られる。【選択図】図１
2009247967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着材による有機溶剤蒸気の吸着および脱着を繰り返し、脱着した有機溶剤蒸気を濃縮する有機溶剤蒸気濃縮装置において、有機溶剤蒸気を吸着する処理風路と有機溶剤蒸気を吸着材から脱着する再生風路の内、少なくとも前記再生風路に加熱手段を設け、前記再生風路の温度が前記処理風路の温度より高くなるように前記加熱手段を制御することを特徴とする有機溶剤蒸気濃縮装置。
【請求項２】
処理風路の温度は吸着材が水分を吸着しにくくかつ目標とする有機溶剤蒸気を吸着する温度であり、再生風路の温度は目標とする有機溶剤蒸気を吸着材から脱着する温度であることを特徴とする請求項１記載の有機溶剤蒸気濃縮装置。
【請求項３】
処理風路での吸着材を通過する空気温度が７０℃以上であることを特徴とする請求項１もしくは２のいずれかに記載の有機溶剤蒸気濃縮装置。
【請求項４】
処理風路での吸着材を通過する空気温度が１８０℃以上２２０℃以下であり再生風路の吸着材を通過する空気温度が２８０℃以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機溶剤蒸気濃縮装置。
【請求項５】
吸着材料としてゼオライトを吸着材に含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の有機溶剤蒸気濃縮装置。
【請求項６】
交換カチオンの一部もしくはすべてに元素周期律表の第１１族遷移金属を一価のカチオンの状態で導入したゼオライトであることを特徴とする請求項５に記載の有機溶剤蒸気濃縮装置。
【請求項７】
交換カチオンに特に銀イオンを導入したゼオライトであることを特徴とする請求項６に記載の有機溶剤蒸気濃縮装置。
【請求項８】
銀イオンの量がゼオライト１ｇあたり０．０２ｇ以上の割合で含まれることを特徴とする請求項７記載の有機溶剤蒸気濃縮装置。
【請求項９】
銀イオンの量が吸着材の体積あたり０．００３２ｇ／ｃｍ3以上の割合で含まれることを特徴とする請求項７記載の有機溶剤蒸気濃縮装置。
【請求項１０】
吸着材が少なくとも活性炭を吸着材料として含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の有機溶剤蒸気濃縮装置。
【請求項１１】
吸着材による有機溶剤蒸気の吸着および脱着を繰り返す装置中で処理風路と再生風路とを交互に入れ替わる吸着材が加熱再生された後かつ処理風路に戻る前に、吸着材に非加熱の処理空気を流して吸着材を通過する温度が処理空気の温度になるまで冷却するための冷却風路を設けたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の有機溶剤蒸気濃縮装置。
【請求項１２】
冷却風路の吸着材から流れ出た処理後空気の温度を温度センサによってモニタすることを特徴とする請求項１１に記載の有機溶剤蒸気濃縮装置。
【請求項１３】
冷却風路の吸着材から流れ出た処理後空気の温度を温度センサによってモニタし、冷却風路の吸着材通過後空気温度が処理風路の被処理空気温度と同じ温度になるように冷却風路の風量を制御することを特徴とする請求項１２に記載の有機溶剤蒸気濃縮装置。
【請求項１４】
冷却風路の吸着材から流れ出た処理後空気の温度を温度センサによってモニタし、冷却風路の吸着材通過後空気温度が処理風路の被処理空気温度と同じ温度になるまで処理空気を冷却風路にながし、その後は吸着材を処理風路に移動させるもしくは、処理風路に移動するまで吸着材が外気と触れないようにすることを特徴とする請求項１２に記載の有機溶剤蒸気濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気中の有機溶剤蒸気を吸着材で吸着、濃縮し、その後加熱等を用いて吸着材から脱着させることで、高濃度の有機溶剤蒸気を得る、もしくは高濃度の有機溶剤蒸気を冷却もしくは圧縮して液化し、有機溶液を得る有機溶剤蒸気濃縮装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような有機溶剤蒸気濃縮装置は、以下のようなシステムである。処理風路に吸着材を設置して室内の処理空気を吸着材に導入して、空気中の有機溶剤蒸気を吸着濃縮する。その後、有機溶剤蒸気を吸着した吸着材は再生風路に移動し、ヒータなどによって加熱された再生空気を送られ、吸着していた有機溶剤蒸気は、吸着材から脱着する。このときの処理空気の量と再生空気の量の比率分だけ有機溶剤蒸気は濃縮されたことになる。また、有機溶剤蒸気を含む再生空気は冷却機などで冷やされ、飽和蒸気圧以下で結露して液体として回収することもでき、有機溶剤の回収システムとして知られている。
【０００３】
また、このような吸着材の吸着材料としては、シリカアルミナ比が３０以上のハイシリカゼオライトや疎水性の活性炭が使用されており、その形状としても、ゼオライトや活性炭の粒を詰め込んだ筒状のものや、ゼオライトや活性炭をシートに添着し、シートを波型に加工し、平型のシートと交互に積層したコルゲートハニカム構造体のものが知られている。
【０００４】
特許第２７５０９９６号によれば有機溶剤蒸気吸着装置は、有機溶剤蒸気の吸着剤を担持させたハニカム構造体の通気セルを回転軸方向に配置し回転手段を設けた吸着材ロータと、前記吸着材ロータの両端面に対向して設置され、放射状に配置した板部材により吸着材ロータを三つに仕切るセパレータと、しきられたゾーンの一つを処理風路として被処理空気を通気して吸着材ロータの反対側端面から流出する被処理空気を大気中に放出する送風手段と、吸着材ロータの回転方向において処理風路のつぎに仕切られたゾーンを再生風路として吸着材再生用の加熱空気を供給する再生用空気供給手段と、吸着材ロータの回転方向において再生風路の次のゾーンとしてパージゾーンにパージ空気を供給し吸着材ロータを通過したパージ空気を再生用空気供給手段の空気加熱器入口側に供給する手段とを有する有機溶剤蒸気吸着装置である。これによると、処理風路で被処理空気中の有機溶剤蒸気は吸着され、再生風路まで吸着材ロータが回され、次に加熱空気によって有機溶剤蒸気を吸着材ロータが脱着して高濃度有機溶剤蒸気を回収でき、かつ冷却などすることで有機溶剤蒸気を結露させ有機溶剤として回収できる。また、パージゾーンをもうけることで、再生した吸着材ロータを冷却し、再度処理風路で有機溶剤を吸着することができるようになるものである。
【特許文献１】特許第２７５０９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来の有機溶剤蒸気濃縮装置は、有機溶剤蒸気を吸着するために疎水性のゼオライトなどの吸着剤を用いているが、水分子は一般の有機分子より小さく、そのためにゼオライトなどでは有機溶剤蒸気と同時に水も吸着してしまう。そのため、再生空気にも水が混ざってしまい、純粋な有機溶剤蒸気を回収したい場合に水によって純度が低下してしまうという問題があった。また、十分な吸着、再生を行うためには多量の吸着剤が必要であったり、吸着材を移動させたり、送風ファンや再生のための加熱装置など様々なエネルギーが必要になり、より多くの有機溶剤蒸気を短時間に吸着できる吸着材料とそれから構成される吸着材がもとめられている。また、水を吸着した場合吸着サイトの点から有機溶剤蒸気の吸着量が減り、また水を脱着させるためにエネルギーが必要になってしまうため、エネルギー的観点からも水を吸着させない仕組みが必要である。
【０００６】
そのため、有機溶剤蒸気濃縮装置として、水を吸着せず、有機溶剤蒸気のみを吸着できるようなシステムおよび有機溶剤蒸気をより多く吸着できる吸着材および吸着材を搭載した装置が求められている。
【０００７】
本発明は水を吸着させずに有機溶剤蒸気のみを吸着できるシステムの有機溶剤蒸気濃縮装置を提供し、その有機溶剤蒸気吸着量がより多くなる吸着材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の有機溶剤蒸気濃縮装置は上記目的を達成するために、水と有機溶剤蒸気の吸脱着に必要なエネルギーに差があることに着目し、吸着される処理空気を一定温度に加熱し、水を吸着剤に吸着させず、望む有機溶剤蒸気のみを吸着させ、再生空気ではその温度以上に加熱することで、吸着材に吸着した有機溶剤蒸気を脱着し、純度の高い濃縮された有機溶剤蒸気を提供するシステムにした装置である。
【０００９】
この手段により水が少なく、純度が高く濃縮された有機溶剤蒸気が得られる。
【００１０】
また、本発明の有機溶剤蒸気濃縮装置において、吸着剤のゼオライトが有する交換性カチオンに元素周期律表第１１族の遷移金属の１価のカチオン、特に銀イオンを用いることで、銀イオンが有機溶剤蒸気を吸引するためゼオライトの有機溶剤蒸気分子の吸引性が向上する、その有機溶剤蒸気吸引性を向上させた吸着材料で吸着材を構成することでで、より効率的に多くの有機溶剤蒸気を吸脱着できる有機溶剤蒸気濃縮装置とすることができる。また、１価のカチオンはゼオライト中の交換カチオンの交換サイトにおける電気的な不安定さが起こらないため、熱をかけて再生する際など、電気的不安定があるとゼオライトは劣化しやすいが、電気的に安定であることにより劣化しにくい利点がある。
【００１１】
なお、本文中における吸着「剤」はゼオライトや活性炭など、吸着脱着をできる材料そのものをさし、とくに材料そのものを強調する文章では、吸着材料とも表記している。また、吸着「材」は吸着「剤」をもとに骨材などと接着することなどによって構成した、吸着脱着を行う通気構造体を示す。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば水が混ざりにくい純度の高い有機溶剤蒸気を回収できる有機溶剤蒸気濃縮装置提供できる。また、有機溶剤蒸気吸引性能の高い吸着材と、その吸着材を用いることによって、稼動効率の高い有機溶剤蒸気濃縮装置を提供できる。
【００１３】
また、さらに吸着剤にゼオライトを用いて、さらに前記ゼオライトの交換性カチオンに元素周期律表第１１族遷移金属の１価のカチオン、特に銀イオンを用いることで、銀イオンが有機溶剤蒸気を吸引するためゼオライトの有機溶剤蒸気分子の吸引性を向上させ、その有機溶剤蒸気吸引性を向上させた吸着材料で構成した吸着材によって、より効率的に多くの有機溶剤蒸気を吸脱着できる有機溶剤蒸気濃縮装置とすることができる。
【００１４】
特に高湿度の環境で使用される場合には、回収される有機溶剤に水分が多く入ってしまうし、吸着材に水が吸着してしまうと、有機溶剤の吸着量が減り、回収率が下がってしまうため効果的である。また、同様な理由で、有機溶剤蒸気の濃度が低い場合も、相対的に水分の比率が上がるため、回収された有機溶剤に水が多く入ってしまうことになるため、低濃度の有機溶剤蒸気の高純度の回収にも効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の請求項１記載の発明は、吸着材による有機溶剤蒸気の吸着および脱着を繰り返し、脱着した有機溶剤蒸気を濃縮する有機溶剤蒸気濃縮装置において、有機溶剤を吸着材が吸着する処理風路と、有機溶剤を脱着して吸着材を再び有機溶剤を吸着できるようにする再生風路とを有し、少なくとも前記再生風路に加熱手段を有し、再生風路と処理風路に温度差があり、前記再生風路の温度が前記処理風路の温度より高くなるように前記加熱手段を制御することを特徴とする有機溶剤蒸気濃縮装置としたものであり、処理風路においては吸着材に水を吸着させず、有機溶剤蒸気のみを吸着でき、そのため再生風路では高濃度の有機溶剤蒸気が回収できる装置である。そのため有機溶剤を冷却して溶剤として回収する際に水分が混ざらない高純度の溶剤の状態で回収できる。また、水を吸着していないために、吸着材の再生時にかかる熱量は減らすことができる。なお、制御方法としては前記処理風路、前記再生風路にそれぞれ温度センサを配置し、その温度によって加熱装置のエネルギーの入力を制御して温度を設定にあわせる方法がのぞましい。
【００１６】
本発明の請求項２記載の発明は、前記有機溶剤蒸気濃縮装置において、処理風路の温度は吸着材が水分を吸着しにくくかつ目標とする有機溶剤蒸気を吸着する温度であり、再生風路の温度は目標とする臭気を吸着材から脱着する温度である装置である。非処理空気中の水を吸着しないが、目標とする有機溶剤を吸着でき、目標の有機溶剤を脱着するため回収できる。また、複数の有機溶剤が処理空気に含まれる状況において、吸着材が吸着脱着を行う温度の差を利用できるように処理、再生の空気温度を設定することで、目標の有機溶剤を回収できる。また、水を吸着していないために、吸着材の再生時にかかる熱量は減らすことができる。
【００１７】
本発明の請求項３記載の発明は、処理風路での処理空気温度が７０℃以上である有機溶剤の回収装置であり、吸着材が水を吸いづらくするために少なくとも７０℃以上に設定するものである。
【００１８】
本発明の請求項４記載の発明は、特に処理風路での処理空気温度が１８０℃以上２２０℃以下であり再生風路の再生空気温度が２８０℃以上であることを特徴とする前述の有機溶剤蒸気濃縮装置であり、本発明の検討の結果、水分をほとんど吸着させず、有機溶剤の吸着率を上げるには処理空気を２００℃とした吸着温度が望ましく、再生空気の３００℃以上として脱着温度が望ましい。
【００１９】
本発明の請求項５記載の発明は、吸着材が少なくともゼオライトを吸着材料として含むことを特徴とする前述の有機溶剤蒸気濃縮装置であり、ゼオライトは他の吸着剤に比べても、耐熱性があり、高熱にさらされてもその吸着特性の劣化が少ない。また、その吸脱着の繰り返し性もよいため、本発明の有機溶剤蒸気濃縮装置に適している。また、ゼオライトは不燃であるため、万が一濃縮したガスに引火しても比較的安全である。
【００２０】
また、本発明の請求項６記載の発明は、前記吸着材料のゼオライトの交換カチオンの一部もしくはすべてが周期律表の第１１族遷移金属の１価の状態のカチオンであることを特徴とする前述の有機溶剤蒸気濃縮装置であり、遷移金属カチオンのため、極性ガスを誘引しやすくガスの吸着量が増加する。また、１価のカチオンは、２価、３価もしくはそれ以上の価数のカチオンと異なり、ゼオライトの交換サイトにおいて、電気的に中性となり安定である。そのため、熱をかねて再生などすると不安定であれば劣化が起こりやすいが、電気的に安定であるため、劣化しにくいといった特徴がある。
【００２１】
また、本発明の請求項７記載の発明は、前記ゼオライトの交換カチオンの一部もしくはすべてに特に銀イオンを導入したことを特徴とする前述の有機溶剤蒸気濃縮装置であり、銀イオンは前述のように１価のカチオンであり、ゼオライトに有機溶剤蒸気の吸着性能を高める効果がある。また、本発明ではゼオライトのトルエンガスの吸着性能を高めることがわかっている。
【００２２】
また、２価、３価のイオンで、例えばコバルトやマンガンなどの金属イオンは、加熱されて触媒活性を示すため、それによって吸着回収した有機溶剤を分解してしまうこともあるため、触媒活性の低い銀イオンは吸着、脱着に優れ酸化分解を起こさないという点でも望ましい。
【００２３】
また銀イオンは殺菌性が高いことも知られており、吸着材を通過した空気の清浄度を高めることもでき、また、運転中や停止時における吸着材上の菌の繁殖を防止することができる。
【００２４】
また、本発明の請求項８記載の発明は、前記吸着剤のゼオライトに銀イオンを交換した銀イオン交換ゼオライトにおいて、前記銀イオンの量がゼオライト１ｇあたり０．０２ｇ以上の割合で含まれることを特徴とする前述の有機溶剤蒸気濃縮装置であり、本発明のトルエンガスの吸着実験において、ゼオライト１ｇに対し０．０２ｇ以上の銀イオンが交換したものに対しその吸着性能が向上することが確認されており、ゼオライト１ｇに対し０．０２ｇ以上の銀イオンの交換が有機溶剤蒸気の吸着に有効である。
【００２５】
また、本発明の請求項９記載の発明は、前記ゼオライトを含む吸着材の体積あたり銀イオンの量が０．００３２ｇ／ｃｍ3以上の割合で含まれることを特徴とする前述の有機溶剤蒸気濃縮装置であり、本発明のトルエンガスの吸着実験において、吸着材の体積あたり銀イオンの量が０．００３２ｇ／ｃｍ3以上の割合で含まれたものに対しその吸着性能が向上することが確認されており、吸着材の体積あたり銀イオンの量が０．００３２ｇ／ｃｍ3以上の銀イオンが交換して入っていることが有機溶剤蒸気の吸着に有効である。
【００２６】
また、本発明の請求項１０記載の発明は、吸着材が少なくとも活性炭を吸着材料として含むことを特徴とする前述の有機溶剤蒸気濃縮装置であり、活性炭は他の吸着剤に比べ、その吸着容量が多く、有機溶剤蒸気を多く吸着できる。また、疎水性も高いために他の吸着材よりも水を吸着してしまう量がすくなくなるために、純度の高い有機溶剤蒸気の濃縮が可能である。
【００２７】
また、本発明の請求項１１記載の発明は、吸着材による有機溶剤蒸気の吸着および脱着を繰り返す有機溶剤蒸気濃縮装置中で処理風路と再生風路とを交互に入れ替わる吸着材が加熱再生された後かつ処理風路に戻る前に、吸着材に非加熱の処理空気を流して吸着材を通過する温度が処理空気の温度になるまで冷却するための冷却風路を設けたことを特徴とした装置である。再生風路は処理風路よりも温度が高いため、再生後すぐに処理風路に吸着材の風路を戻した場合、そのときの吸着材内の温度は処理風路温度よりも高温になってしまい、そのため処理風路内の吸着したい有機溶剤蒸気が吸着できない場合がある。そのため、再生後、吸着材内を冷却しその通気温度が処理風路の温度まで低下してから吸着材の風路を処理風路に戻すのが望ましい。また、処理空気で冷却することによって、冷却に従い、有機溶剤蒸気を吸着できるようになる。そのため、冷却空気には清浄な空気を用いても良いが、加熱前の処理空気を用いるほうが望ましい。ただし、処理風路の吸着材通気後の処理空気と冷却風路の吸着材通気後の冷却空気は、混合しないほうが望ましい。それは、吸着材通気後の処理空気は清浄度が増しおり、それに対し冷却に用いた処理空気は清浄度が比較的低いためである。
【００２８】
以上より、再生後、吸着材内に処理空気を非加熱で流す冷却風路を設けて吸着材を冷ますことで、処理風路から排出されるガスにおいて、吸着したい有機溶剤蒸気が通過してしまうことを防ぐことができる。
【００２９】
また、請求項１２に記載の発明は、前述請求項１１の有機溶剤蒸気濃縮装置において、冷却風路の下流側に温度センサを設け、温度をモニタすることを特徴とする。これによって処理風路の空気温度まで冷却風路の吸着材通過後の下流の温度が低下するのを確認できる。そして適正な温度で吸着材を処理風路に戻すことができる。高温のままであれば、前記のような理由で、冷却風路を設けた意味がなくなってしまう。また、冷却しすぎてしまうと吸着材が冷やされ、冷えた吸着材は水を吸着してしまうことがある。温度をモニタすることで、このような問題を回避できる。
【００３０】
これによって、回収される有機溶剤に水が混ざることを防ぐことができ、純度の高い有機溶剤が回収できる。
【００３１】
また、請求項１３に記載の発明は、前述請求項１２に示した冷却風路の下流側の温度モニタをおこない、さらに冷却風路の下流の温度が処理風路の空気温度と同じ温度になるように冷却風路の風量を制御することを特徴とする前述の有機溶剤蒸気濃縮装置である。冷却しすぎない状態で吸着材を処理風路に戻すことができ、冷却しすぎた状態は吸着材が水を吸着してしまうことがあるため、それを防ぐことができる。
【００３２】
例えば回転式の濃縮装置などにおいては、従来の技術に示したように、処理、再生、冷却の風路は固定されて区切られているものであるため、冷却風路の風量が一定ならば冷却風路に流す空気温度によって冷却される結果温度が変わる。それに対し、冷却空気の通気量を制御することで、回転して処理風路に切り替わる際の吸着材の温度を制御することができるものである。
【００３３】
また、請求項１４に記載の発明は、前記請求項１２に示した冷却風路の下流側の温度をモニタリングすることによって、冷却風路の下流の温度が処理風路の空気温度と同じ温度になるまで処理空気を冷却風路にながし、その後、吸着材を処理風路に移動させるもしくは、処理風路に移動するまで吸着材が外気と触れないように待機させることを特徴とする有機溶剤蒸気濃縮装置である。冷却後に処理風路に移動させ、再度吸着材に処理空気を通し、有機溶剤蒸気を吸着させる。もしくはすぐに処理風路に移して処理空気を通せない場合であれば、吸着材の通気部分に蓋などをすることで、吸着材に外気が当たらないようにして、有機溶剤蒸気以外の余分なものを吸着しないようにする。こうして、不純物の吸着を防ぐことができ、回収される有機溶剤の純度を高くする効果が得られる。
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３５】
（実施の形態１）
図１には回転式の吸着材を用いた有機溶剤蒸気濃縮装置の概略を示す。
【００３６】
セラミック繊維などからなる不燃性のシートを平型に加工した平型シートと波型に加工した波型シートを交互に積層した片波型のシートを丸めるなどによって円柱状に加工した通気性ハニカム構造体のシート表面および内部に有機溶剤蒸気の吸着剤としてゼオライトを、接着剤としてコロイダルシリカなどの無機バインダを介して接着し、通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１を得る。
【００３７】
なお、この際のゼオライトはシリカアルミナ比が１０以上の疎水性ゼオライトが、有機溶剤蒸気を回収するための有機成分を吸着しやすいゼオライトになるので望ましい。
【００３８】
また、ゼオライトの交換性カチオンにはナトリウムイオンやプロトンより周期律表における第１１族遷移金属元素でかつ一価のカチオンがのぞましい。これは、ゼオライトの有機分子吸引力が増加するためであり、また一価のカチオンであることによって、イオンがゼオライト内に存在する場合のゼオライト骨格が電気的に安定に保たれるためである。電気的不安定である場合はこの吸着剤であるゼオライトが熱を受けた場合などに構造強度が弱くなり、構造が壊れやすいといった問題があるため、一価であることが望ましいのである。
【００３９】
さらに、第１１族の中にあって特に銀イオンであることが望ましい。本発明において後述のトルエンを吸着する実験においても、銀イオンを交換したゼオライトにおいて銀イオンを交換する前のナトリウムイオンが交換カチオンであるゼオライトに対して、トルエン吸着性能が向上することがわかった。そして銀イオンの交換量としては、前述したトルエンを吸着する実験結果から、特にゼオライト１ｇに対し０．０２ｇ以上銀イオンが存在する場合、そして体積で考えた場合、前述のハニカム状に加工した通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１の体積あたり銀イオンが０．００３２ｇ／ｃｍ3以上存在していることが望ましいことがわかっている。
【００４０】
以上のような、円柱状の前記通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１を筐体２内に収め、前記通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１に処理空気３を通気するための処理風路用ファンなどの処理風路通気手段４と処理空気３を加熱するための処理風路用ヒータなどの処理風路加熱手段５とを有する処理風路６と、前記通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１に再生空気７を通気するための再生風路用ファンなどの再生風路通気手段８と有機溶剤蒸気を脱着するために再生空気７を加熱するための再生風路用ヒータなどの再生風路加熱手段９を有する再生風路１０と、前記通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１を処理風路６と再生風路１０とを連続して入れ替えるために回転させるギアモータなどの回転手段１１と、前記再生風路１０に脱着した有機溶剤蒸気を取り込み、冷却し結露させて回収するための熱交換装置１２と、液体として回収した有機溶剤をためるタンク１３を有した装置に組み込み、有機溶剤蒸気濃縮装置とする。
【００４１】
通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１は処理風路６では処理風路通気手段４によって処理空気３が通気され、空気中の有機溶剤蒸気を吸着する。この際、処理空気３は処理風路加熱手段５によって暖められ、通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１が水を吸着できない以上の温度でかつ有機溶剤蒸気が吸着できる温度以下に加熱されている。
【００４２】
そして前記回転手段１１によって通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１は通気方向に対し垂直方向に回され、前記処理風路６から前記再生風路１０に移動する。
【００４３】
再生風路１０では通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１は再生風路通気手段８によって再生空気７を通気され、前記通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１に吸着している有機溶剤が脱着する。この際、再生風路１０の再生空気７は、吸着した有機溶剤が前記通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカムから脱着する温度まで再生風路加熱手段９によって加熱され、その再生空気７が前記再生風路通気手段８によって通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１に吸着した有機溶剤を脱着する。
【００４４】
なお、処理風路６の空気温度および再生風路１０の空気温度はそれぞれ温度センサなどによってモニタリングされており、処理空気３温度は前記水を吸着できない温度、また再生空気７温度は前記通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１から前記有機溶剤が脱着する温度になるように、前記処理空気加熱手段と前記再生空気加熱手段とのエネルギー入力をコントロールする。
【００４５】
前記脱着した有機溶剤は高温で高濃度の状態の有機溶剤蒸気として存在しており、これを前記熱交換装置１２中に導入し、冷却用空気や冷却用水などの冷却剤１４を前記熱交換装置１２に導入して前記の高温高濃度の有機溶剤蒸気と熱交換する。熱交換して冷却された前記高濃度有機溶剤蒸気中の有機溶剤は飽和蒸気圧以下で気体から液化し、液体として前記タンク１３に回収することができる。
【００４６】
なお、必ずしも液体で回収せずとも、使用者が高濃度の蒸気で有機溶剤を使用したいのであれば、熱交換装置１２に導入せず、高濃度蒸気をそのまま使用すればよい。
【００４７】
（実施の形態２）
実施の形態１では、有機溶剤蒸気濃縮装置の筐体２内は、処理風路６と再生風路１０の二つの風路をもち、処理空気３、再生空気７を通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１に通気したが、図２に示すように再生風路１０と処理風路６の間に冷却風路１５を設けても良い。円柱状の前記通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１は再生風路１０を通過後、実施の形態１では、回転してそのまま再度処理風路６に移動する。しかしながらこの場合、前記通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１は処理風路６の最初では再生風路１０で温められたままの状態であり、処理風路６中の有機溶剤蒸気を十分に吸着できない。そのため図２に示すように前記通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１が冷却され、その通気後の下流空気の温度が、処理風路６の処理空気温度まで下がるように、前記通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１を冷却するための冷却風路１５を設ける。冷却風路１５には冷却風路用ファンなどの冷却風路通気手段１６を設け冷却空気１７を流す。そのため回転手段１１は、図２内の矢印１８の方向に前記通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１を回転させる必要がある。
【００４８】
なお、前記冷却風路１５に流す空気として、望ましくは、処理風路６にて加熱される前の処理空気３を用いる。これは、処理空気３で冷却することによって、通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１が徐々に冷却されるに従い、有機溶剤蒸気を吸着できるようになるためであり、冷却空気は清浄な空気でも良いが、望ましくは加熱前の処理空気３を用いる。また、処理風路６の通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１通気後の処理空気と冷却風路の通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１通気後の冷却空気は、混合しないほうが望ましい。それは、前記通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１通気後の処理空気は清浄度が増しているためで、冷却風路１５では処理空気中の有機溶剤蒸気が十分に吸着されずに通過するためである。
【００４９】
なお、前記冷却風路の通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１通気後の温度が処理風路６の処理空気３の温度まで冷却することを確認するために、冷却風路１５の通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１通気後の下流空気温度を温度センサ１９でモニタリングすることが望ましい。また、前記モニタリングで前記冷却風路１５の通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１通気後の下流空気が、前記処理風路６の処理空気３温度になるように、冷却風路１５の風量を、前記冷却風路用ファンなど冷却風路通気手段１６の入力電圧や入力周波数などを変化させて制御するのが望ましい。これは、前述の円形の通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１が回転する有機溶剤蒸気濃縮装置では、処理、再生、そして冷却の各風路は仕切られて固定されていることが多い。それに対し冷却風路１５に導入される冷却用空気の温度は一定でない。その場合でも冷却用空気の風量を制御することで前記通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１下流側の温度を一定にすることができるからである。
【００５０】
（実施の形態３）
実施の形態２では、冷却風路１５における通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１通気後の下流空気の温度をモニタリングすることで冷却風路１５における冷却用空気の風量を制御したが、前記冷却風路１５における通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１通気後の下流空気の温度が前記処理風路の処理空気の温度と同じになればよい。そのためには前記通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１の温度が冷却風路１５での回転中に冷却されていれることが必要になる。そのため、下流空気の温度が処理空気３の温度になるように、冷却風路１５を回転中の通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１の一部に冷却風路１５の冷却空気が入らないように蓋２０をすればよい。望ましくは前記蓋は冷却風路１５内で通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１の蓋２０をできる面積を変えられる面積可変性をもつ。図３には、有機溶剤吸着ハニカム１の通気面での処理、再生、冷却の各風路で分割し、回転手段１１で回転させる回転方向を矢印１８で示した。前記通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１の蓋２０の面積を変えることで通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム１通気後の下流温度を調節できる。
【００５１】
（実施の形態４）
前述の実施の形態１乃至３では、有機溶剤蒸気の吸着材として、ゼオライトを添着したハニカム形状のものを用いた。しかし、図４と図５に示すような、ゼオライトなどの吸着剤を１００マイクロメートルから１０ミリメートル程度の吸着材粒子２１に加工して筒状の通気体に詰め、これを吸着筒２２として、処理空気３、再生空気７、冷却空気１７をそれぞれ通過するような構造としても良い。吸着筒２２が回転しないこと以外の仕組みは実施の形態１乃至３と同様であり、前記有機溶剤蒸気吸着ハニカムのように回転ではなく筒の切り替え２３によって処理風路、再生風路、冷却風路間を移動する。また、吸着筒２２は複数本あるほうが効率がよく望ましい。また、風路間の移動時や、処理風路から再生風路、再生風路から冷却風路、再生風路から処理風路、冷却風路から処理風路などプロセス移動の間や次プロセスの大気中は吸着筒に電磁弁や蓋を用いて外気と接触しないようにし、不純物の混入を防ぐのが望ましい。図５には吸着筒は移動させず、配管と弁２４によって、処理風路２５、再生風路２６、冷却風路２７を切り替え、有機溶剤蒸気を濃縮するシステムの概略図を示す。
【００５２】
（実施の形態５）
実施の形態１から４では有機溶剤蒸気の吸着剤としてゼオライトを用いたが、活性炭であってもよい。
【実施例】
【００５３】
（実施例１）
シリカアルミナ繊維と有機繊維とバインダより抄紙した有機無機複合紙を、波型と平型に加工し、これを交互に積層し、波型の頂点部と平型とを接着し、波型と平型の一組となった片波型シートを巻き取り、円柱状に加工し、ハニカム状構造体とする。これをゼオライトと無機バインダとの混合水分散液に浸し、引き上げ、紙中および表面からあふれた余剰分はエアブローなどによって除去し、乾燥後、有機繊維などの有機分が焼失し、かつ無機バインダが十分に固まるように５００℃で焼成した。
【００５４】
さらにゼオライトと無機バインダの混合水分散液に含浸して、ゼオライトの付着量がハニカム状構造体の見かけ１Ｌあたり１５５ｇ程度になるように加工した。
【００５５】
これを有機溶剤蒸気吸着ハニカムとし実施例１とした。
【００５６】
（実施例２）
実施例１のハニカムに、さらに以下のような加工を施した。
【００５７】
硝酸銀をイオン交換水に溶解し、銀イオンの濃度で、１６００、２８００ｐｐｍとなるように濃度を調整し、上記有機溶剤蒸気吸着ハニカムの体積に対し、１１３％の体積となるように液量を調整し、銀イオン水溶液を作成した。
【００５８】
上記有機溶剤蒸気吸着ハニカムを、上記銀イオン水溶液に液を攪拌しながら３０分間浸し、引き上げた後、有機溶剤蒸気吸着ハニカムに付着した水分をエアブローによって吹き落とし、室温で通気し乾燥した。これを５００℃で１時間焼成した。
【００５９】
こうして得られたハニカムを１６００ｐｐｍの銀イオン溶液に漬けたハニカムを実施例２−Ａ、２８００ｐｐｍの銀イオン溶液に漬けたハニカムを実施例２−Ｂとした。
【００６０】
なお、このときの含浸に使用した銀イオン水溶液中の、含浸前後の液の銀イオン濃度をＩＣＰ（誘導結合プラズマ）発光分光分析法を用いて測定し、含浸後の液中に銀イオンの存在がほとんど確認されなかったことから、液として用いた銀イオンがイオン交換もしくは表面付着によってほぼすべてゼオライトとイオン交換するなどによって有機溶剤蒸気吸着ハニカムに添着されたことを確認した。
【００６１】
そして、図６のような実験装置を構築した。前記実施例１および２の有機溶剤蒸気吸着ハニカムをそれぞれハニカムの通気セル方向に対し垂直にφ２０ｍｍの円になるように、そしてハニカムの通気セルの長さ、つまり厚みが１５ｍｍになるようにカットして、テストピース２８を作成した。前記テストピース２８を、内径２０ｍｍの石英管２９内に石英管２９通気方向に対し、テストピース２８のハニカムセル通気方向が平行になり、かつ石英管２９を通る空気がすべてはハニカムセルを通気できるように設置した。前記石英管２９を管状炉３０内におき、前記石英管２９の両方の開口部を容量６４Ｌの密閉したアクリルボックス３１と漏れが無いようにシリコンチューブ３２でつなぎ、石英管２９、シリコンチューブ３２、６４Ｌのアクリルボックス３１が閉空間になるように実験装置を組んだ。また、前記ハニカムセル中に温度センサ３３をつなぎ、管状炉３０の温度を制御できるようにした。シリコンチューブ３２はエアポンプ３４につなぎ、９００ｍｌ／分で６４Ｌボックス内の空気をテストピース２８に通気し、空気が循環するように設定した。また、６４Ｌのアクリルボックス３１内でのガス濃度を一定とするため、アクリルボックス３１内には空気攪拌用の攪拌ファン３５を設置し、常時運転し、空気を攪拌した。
【００６２】
なお、実験に先立ちテストピース２８は２０℃５０％の環境に静置して、その水分吸着量を安定させ、６４Ｌのアクリルボックス３１内空気も２０℃５０％にそろえた。
【００６３】
実験は、以下のように行った。
【００６４】
石英管２９の上下流を閉じた状態で６４Ｌのアクリルボックス３１内に初期濃度を５０ｐｐｍ程度となるように、トルエンガスを拡散させ、攪拌ファン３５によってアクリルボックス３１内を均一の濃度にする。その後、石英管２９の上下流を開放し、エアポンプ３４によって９００ｍｌ／分で６４Ｌのアクリルボックス３１内空気を石英管２９に通し、再び６４Ｌのアクリルボックス３１に戻す操作を行った。石英管２９の上下流を開放し、エアポンプによって空気の循環を開始した時点をゼロ時とし、テストピース２８内の温度をモニタして管状炉３０で温度パターンにしたがって加熱した。その温度パターンを表１に示す。
【００６５】
【表１】
2009247967.tif 000003
【００６６】
６４Ｌのアクリルボックス３１から１０分毎に５０ｍｌの空気をサンプリングし、そのうち１ｍｌをガスクロマトグラフに打ち込み、検出されるピークの面積変化から、トルエンの濃度変化を測定した。
【比較例】
【００６７】
ゼオライトおよび銀イオン交換を行ったゼオライトのテストピースとの有機溶剤蒸気吸着性能を比較するために、石英管２９内になにも置かない状態で、上記と同様の実験を行い比較例とした。なお、管状炉３０の温度は実施例の場合とセンサ３３を同じ位置になるようにして設置した。
【００６８】
以上の実験の使用したサンプルをまとめ、表２に示す。
【００６９】
【表２】
2009247967.tif 000004
【００７０】
実験結果を図７および図８に示す。図８は図７の拡大図である。
【００７１】
トルエン濃度は、アクリルボックス３１の壁面やシリコンチューブ３２、エアポンプ３４などへの吸着、またもれなどによって徐々に減少していくことが比較例の実験結果からわかる。これを自然減衰とする。しかし、実施例の結果、２００℃に加熱した際にハニカムを石英管内に置かない比較例の場合と比較してトルエンの減衰が大きくなり、トルエンの吸着が進むことが示された。これは、加熱によってハニカム中のゼオライトに吸着した水分がなくなり、また空気中の水分がゼオライトに吸着しなくなった結果、ゼオライトの吸着サイトが増え、またトルエンが吸着しやすくなったためであると見られる。
【００７２】
そして、３００℃に加熱するとトルエンの濃度は上昇し、比較例の減衰と同時間のトルエン濃度の値を超えた。このことから、実施例のテストピースのゼオライトにトルエンが吸着、保持されたままであったこと、また３００℃まで加熱されるとトルエンが脱着することが示された。このことから、有機溶剤蒸気濃縮装置において、処理空気を２００℃で再生空気を３００℃にすることで、トルエンの回収量が増え、また、水は吸着しなくなるのでトルエンの純度を向上させることができることがわかった。
【００７３】
また、実施例２−Ａと実施例２−Ｂを比較すると、２００℃に加熱した際、トルエンの濃度が実施例２−Ｂでは大きく減少し、トルエン吸着量が大幅に増えることがわかった。また、３００℃の加熱では同じようにトルエンを脱着することができ、銀イオンの量をふやすことによる効果が確認できた。
【００７４】
一方で実施例１と実施例２−Ａではそのトルエン吸着の挙動に違いが確認できなかった。これは銀イオンの量が少なく、トルエンの誘引効果が十分発揮できなかったためである。
【００７５】
以上のことから、トルエンの濃縮装置において銀イオンの量はゼオライト１ｇに対し０．０２ｇ以上銀イオンが存在し、またハニカムの体積あたり銀イオンが０．００３２ｇ／ｃｍ3以上存在していることが望ましいといえる。
【００７６】
また、トルエンの濃縮装置において、トルエンを吸着させる処理空気の温度は２００℃、上下２０℃を許容すると仮定し、１８０℃以上２２０℃以下が望ましく、また、吸着材から脱着するための再生空気の温度は、３００℃、下２０℃を許容すると仮定し、２８０℃以上であることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
処理風路および再生風路の両方を加熱しその温度差によって有機溶剤蒸気を吸着、脱着することによって高純度に濃縮回収した有機溶剤蒸気濃縮装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態１の有機溶剤蒸気濃縮装置を示す概略図
【図２】本発明の実施の形態２の有機溶剤蒸気濃縮装置を示す概略図
【図３】本発明の実施の形態３の有機溶剤蒸気吸着ハニカムの蓋を示す概略図
【図４】本発明の実施の形態４の吸着筒とその濃縮システムをあらわす概念図
【図５】本発明の実施の形態４の電磁弁を用いて吸着筒を切り替える濃縮システムをあらわす概念図
【図６】本発明の実施例でもちいたの実験装置の概略図
【図７】本発明の実施例の実験結果を示すグラフ
【図８】同実験結果を拡大して示すグラフ
【符号の説明】
【００７９】
１    通気性有機溶剤蒸気吸着ハニカム
２    筐体
３    処理空気
４    処理風路通気手段
５    処理風路加熱手段
６    処理風路
７    再生空気
８    再生風路通気手段
９    再生風路加熱手段
１０  再生風路
１１  回転手段
１２  熱交換装置
１３  タンク
１４  冷却剤
１５  冷却風路
１６  冷却風路通気手段
１７  冷却空気
１８  矢印（回転方向）
１９  温度センサ
２０  蓋（面積可変）
２１  吸着材粒子
２２  吸着筒
２３  切り替え
２４  弁
２５  処理風路
２６  再生風路
２７  冷却風路
２８  テストピース
２９  石英管
３０  管状炉
３１  アクリルボックス（容量６４Ｌ）
３２  シリコンチューブ
３３  温度センサ
３４  エアポンプ
３５  攪拌ファン
【図１】
2009247967.tif 000005
【図２】
2009247967.tif 000006
【図３】
2009247967.tif 000007
【図４】
2009247967.tif 000008
【図５】
2009247967.tif 000009
【図６】
2009247967.tif 000010
【図７】
2009247967.tif 000011
【図８】
2009247967.tif 000012