(57)【要約】【課題】濃縮装置から得られる脱着ガスの濃度変動を抑えることで、燃焼装置の制御温度等の安定化を実現して、温度振れによる除去性能の低下や高温化による耐久性の低下がなく、安定して運転することができる有機溶剤含有ガス処理システムを得ることができる。【解決手段】吸着材を使用して、吸着操作時に低濃度の揮発性有機溶剤を含むガス中の有機溶剤を吸着させ、脱着操作時に有機溶剤を吸着した吸着材に加熱流体を吹き付けることにより濃縮された脱着ガスを排出する濃縮装置からなる有機溶剤含有ガス処理システムであって、濃縮装置から排出される濃縮された脱着ガスの流路に吸着材を充填した吸着体を配置することを特徴とする有機溶剤含有ガス処理システムである。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着材を使用して、吸着操作時に低濃度の揮発性有機溶剤を含むガス中の有機溶剤を吸着させ、脱着操作時に有機溶剤を吸着した該吸着材に加熱流体を吹き付けることにより濃縮された脱着ガスを排出する濃縮装置からなる有機溶剤含有ガス処理システムであって、濃縮装置から排出される濃縮された脱着ガスの流路に吸着体を配置することを特徴とする有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項２】
濃縮装置に使用される吸着材が、円筒状吸着体に充填されている請求項１記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項３】
脱着操作時に有機溶剤を吸着した吸着材に吹き付ける加熱流体が、８０〜２３０℃の加熱空気である請求項１に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項４】
脱着ガスの流路に配置された吸着体に充填された吸着材が、無機吸着材である請求項１に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項５】
脱着ガスの流路に配置された吸着体に充填された無機吸着材がゼオライトである請求項４に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項６】
脱着ガスの流路に配置された吸着体に充填されたゼオライトが疎水性ゼオライトである請求項５に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項７】
脱着ガスの流路に配置された吸着体に充填された疎水性ゼオライトがＳｉ／Ａｌ比が１０〜２０００で、細孔径が５〜９Åのゼオライトである請求項６に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項８】
吸着材を使用して、吸着操作時に低濃度の揮発性有機溶剤を含むガス中の有機溶剤を吸着させ、脱着操作時に有機溶剤を吸着した吸着材に加熱流体を吹き付けることにより濃縮された脱着ガスを排出する濃縮装置と、
上記脱着ガスを燃焼させるための燃焼装置と、
上記濃縮装置から排出される濃縮された脱着ガスの濃縮装置出口と燃焼装置の間に吸着体を配置した有機溶剤含有ガス処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性有機溶剤（Ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）を含むガス、いわゆるＶＯＣ含有ガスを吸着材を用いて吸着濃縮処理する有機溶剤含有ガス処理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体工場、液晶工場、塗装工場、印刷工場、フィルムのラミネート工場などでは、トルエン、イソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡという）、キシレン、メチルエチルケトン（以下、ＭＥＫという）、酢酸エチルなどの揮発性有機化合物（以下、ＶＯＣという）を使用しており、蒸発した上記ＶＯＣが工場内の空間に拡散し、浮遊すると人体に悪影響を与える。また、ＶＯＣ含有ガスが処理されることなく大気に放出されると、環境を汚染することになる。
【０００３】
そこで、大気汚染防止の観点から、規制対象となる工場ではＶＯＣの排出基準が設けられ、その排出基準を守ることが義務付けされている。
【０００４】
ＶＯＣ含有ガスを分解または除去するガス浄化方法としては、例えばＶＯＣ含有ガスを直接、バーナーで予熱して燃焼させる蓄熱式燃焼方式、触媒により酸化分解する触媒燃焼方式、蓄熱材で予熱して燃焼させる蓄熱式燃焼方式などが知られているが、特に濃度の低いＶＯＣ含有ガスを処理する際には、燃焼時に発生するエネルギー使用量をより低減するために低濃度ガスを濃縮処理する吸着濃縮装置を設置されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
図１は、一般的な吸着濃縮装置を示したものである。
【０００６】
吸着濃縮装置６０により、例えば１０００Ｎｍ３／ｍｉｎのＶＯＣ含有ガスを吸着材により吸着除去して清浄空気として排出する一方で、例えば２００Ｎｍ３／ｍｉｎで１８０℃の加熱空気にて脱着して、小風量で高濃度の濃縮ガスを得る装置である。
【０００７】
図２は、一般的な吸着濃縮装置を用いた有機溶剤処理システムを示したものである。
【０００８】
吸着濃縮装置６０により得られた脱着ガスを燃焼装置６１にて酸化分解処理して清浄空気として排出するシステムである。吸着濃縮処理を行なうことで燃焼時に使用される燃料使用量を低減でき、経済的に有機溶剤含有ガスを処理できるシステムとなる。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−０００３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記低濃度のＶＯＣ含有ガスを濃縮して処理する濃縮装置において、固定型やシリンダ型の濃縮装置を使用した場合や、ディスク型濃縮装置でもリブ等の補強により脱着風速の変動がある場合には、脱着ガスの濃度に例えば図３のような変動が見られる。
【００１１】
この濃度の変動により、例えば燃焼装置等の後処理装置において、ＶＯＣの酸化分解するのに必要な燃焼温度の制御が安定せずに、温度が低く振れる場合に除去率の低下を招いたり、温度が高く振れる場合には燃焼装置の耐久温度以上の温度になり燃焼温度異常が発生する問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決することを目的に、後処理装置の燃焼温度の制御が安定しない原因が、脱着ガスの濃度変動であることを見出し、その濃度変動を抑える方法として吸着体の設置を考案し、またその吸着材の種類や物性に関して鋭意検討した。その結果、濃縮装置から排出される濃縮された脱着ガスの流路に吸着体を設置することで、濃度変動を著しく抑えることが出来、燃焼装置等の後処理装置における問題が解決されることを見出した。
【００１３】
即ち、本発明は以下の通りである。
１．吸着材を使用して、吸着操作時に低濃度の揮発性有機溶剤を含むガス中の有機溶剤を吸着させ、脱着操作時に有機溶剤を吸着した該吸着材に加熱流体を吹き付けることにより濃縮された脱着ガスを排出する濃縮装置からなる有機溶剤含有ガス処理システムであって、濃縮装置から排出される濃縮された脱着ガスの流路に吸着体を配置することを特徴とする有機溶剤含有ガス処理システム。
２．濃縮装置に使用される吸着材が、円筒状吸着体に充填されている上記１記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
３．脱着操作時に有機溶剤を吸着した吸着材に吹き付ける加熱流体が、８０〜２３０℃の加熱空気である上記１に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
４．脱着ガスの流路に配置された吸着体に充填された吸着材が、無機吸着材である上記１に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
５．脱着ガスの流路に配置された吸着体に充填された無機吸着材がゼオライトである上記４に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
６．脱着ガスの流路に配置された吸着体に充填されたゼオライトが疎水性ゼオライトである上記５に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
７．脱着ガスの流路に配置された吸着体に充填された疎水性ゼオライトがＳｉ／Ａｌ比が１０〜２０００で、細孔径が５〜９Åのゼオライトである上記６に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
８．吸着材を使用して、吸着操作時に低濃度の揮発性有機溶剤を含むガス中の有機溶剤を吸着させ、脱着操作時に有機溶剤を吸着した吸着材に加熱流体を吹き付けることにより濃縮された脱着ガスを排出する濃縮装置と、
上記脱着ガスを燃焼させるための燃焼装置と、
上記濃縮装置から排出される濃縮された脱着ガスの濃縮装置出口と燃焼装置の間に吸着体を配置した有機溶剤含有ガス処理システム。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の有機溶剤含有ガス処理システムは、濃縮装置から排出される濃縮された脱着ガスの流路に吸着体を設置することにより、濃度変動を著しく抑えることが出来るため、燃焼装置の制御温度等の安定化を実現して、温度振れによる除去性能の低下や高温化による耐久性の低下がなく、安定して運転することができる有機溶剤含有ガス処理システムである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明における濃縮装置の原理を図４に示す。大風量・低濃度のＶＯＣ含有ガス中の有機溶剤を吸着するための濃縮装置１は、中心軸２まわりに回転可能な円筒形のケース３を有しており、このケース３内にＶＯＣを吸着するためのハニカム構造（連通路を中心軸方向に向けている）からなる吸着材４が収納されて全体として筒状吸着体を構成している。
【００１６】
筒状吸着体が回転する移動経路上には吸着部１ａと脱着部１ｂが区画されており、吸着材（吸着体）４がそれら吸着部１ａと脱着部１ｂとを交互に通過するようになっている。
【００１７】
上記吸着部１ａには、例えば工場内で発生したＶＯＣ含有ガスを導入するためのＶＯＣ含有ガス供給管５と、濃縮装置１の吸着材４によって浄化された清浄空気を工場へ送り出すための浄化空気送出管６が設けられている。
【００１８】
また、脱着部１ｂには、ＶＯＣを吸着した吸着材４に対し例えば１８０℃の高温乾燥空気、すなわち脱着用加熱空気を吹き付けるための脱着用空気供給管７が設けられており、脱着用加熱空気の風量がＶＯＣ含有ガスの風量の１／２〜１／３０程度に設定されていることにより脱着されるガスが濃縮されるようになっている。
【００１９】
濃縮装置としては、図５に示すディスクロータ式濃縮装置、図６に示すシリンダ式濃縮装置等がある。これについて以下説明する。
【００２０】
＜ディスクロータ式濃縮装置＞
図５に示すディスクロータ式濃縮装置１０は、ハニカム構造の円柱状吸着体１１を回転軸１２まわりに回転させるように構成されており、ＶＯＣ含有ガスが筒状吸着体１１の一方から導入され、他方から浄化された清浄空気が取り出される。
【００２１】
筒状吸着体１１の両側にはダクト１３および１４が対向するようにして配置されており、脱着用加熱空気はダクト１３からその円柱状吸着体１１に吹き付けられ、脱着ガスは他方のダクト１４から排出されるようになっている。
【００２２】
なお、図中矢印Ａは円柱状吸着体１１の回転方向を示している。
【００２３】
＜シリンダ式濃縮装置＞
図６に示すシリンダ式濃縮装置２０は、垂直軸Ｖ．Ａまわりに回転可能な円筒形の吸着材２１を有し、ＶＯＣ含有ガスは吸着材２１の外周側からその中心に向けて導入され、浄化された清浄空気は吸着材２１内側の空間から取り出される。
【００２４】
ＶＯＣを吸着した吸着材２１に対し、脱着用加熱空気はその吸着材２１を挟むようにして配置された一方のダクト、すなわち脱着用空気供給管２２から吸着材２１に吹き付けられ、ＶＯＣを含有している脱着ガスは他方のダクト、すなわち、脱着出口部２３から排出されるようになっている。
【００２５】
前記濃縮装置においては特に限定されるものではないが、より好ましくは円筒状吸着体である。それは、円柱状のディスクロータ式濃縮装置は、その構造上、脱着ガス濃度の振れが抑えられるが、特に円筒状のシリンダ型濃縮装置は、脱着ゾーンに送られた際の吸着材の個数が変化することで、必ず一定間隔で脱着ガス濃度の変動が見られるからである。
【００２６】
脱着操作時に有機溶剤を吸着した吸着材に吹きつける加熱流体は、８０〜２３０℃の加熱空気であることが好ましい。８０℃以下では、脱着効率が著しく低下して濃縮装置の性能を充分に発揮することが出来ず、２３０℃以上になると、吸着材の熱による変形や活性炭等の吸着剤を使用した場合には、燃焼の危険性があるからである。
【００２７】
濃縮装置から排出される濃縮された脱着ガスの流路に配置される吸着体に充填された吸着材は無機吸着材であることが好ましい。それは、脱着操作が８０〜２３０℃の高温で行なわれることで、有機系吸着材では、熱劣化や燃焼の危険性があるからである。
【００２８】
濃縮装置から排出される濃縮された脱着ガスの流路に配置される吸着体に充填された無機吸着材はゼオライトであることが好ましい。無機吸着材には活性アルミナ、シリカゲル等があるが、ＶＯＣの吸着においてはゼオライトが最も優れるからである。より好ましくは、ゼオライトが疎水性ゼオライトである。これは、脱着ガスは、ＶＯＣガスと同時に原ガスの水分を濃縮することで著しく水分が高いからである。従ってＶＯＣ吸着を阻害する水分をより吸着しない疎水性ゼオライトが有効となる。また疎水性ゼオライトは触媒活性が低いことで活性炭等に比べて、例えばケトン系溶剤処理等にみられる酸化重合反応による劣化を抑制できる点で有効となる。
【００２９】
濃縮装置から排出される濃縮された脱着ガスの流路に配置される吸着体に充填された疎水性ゼオライトはＳｉ／Ａｌモル比が１０〜２０００で、細孔径が５〜９Åのゼオライトであることが好ましい。これは、Ｓｉ／Ａｌモル比が、１０よりも低すぎると疎水性が低下してＶＯＣよりも水を優先して吸着してしまい、Ｓｉ／Ａｌモル比が２０００以上であれば疎水性はそれ以上良くならず、製造時のコストのみが高くなるからである。また、細孔径が５Å以下であれば分子径の大きなガスが吸着できなくなり、細孔径が大きすぎるとケルビンの毛管凝縮理論からも裏付けされるようにＶＯＣの吸着速度が低下するからである。
【００３０】
本発明の濃縮装置にて脱着された脱着ガスを処理する装置は特に限定されるものではないが、濃度振れが装置の制御や性能に影響を与える燃焼装置の際に特に効果を発揮する。
【実施例】
【００３１】
以下の実施例に基づいて本発明の有機溶剤含有ガス処理システムについて説明する。
【００３２】
図７に示す有機溶剤含有ガス処理システムにて、イソプロピルアルコールを３００ｐｐｍの濃度で含有したでガスを、４００ｍ３／ｍｉｎの風量で吸着材として疎水性ゼオライトを使用したシリンダ型濃縮装置６０により吸着処理して、１８０℃の加熱空気で脱着して濃縮し、２０ｍ３／ｍｉｎの風量で平均６５００ｐｐｍＣＨ４で濃度変動が３０００〜８７００ｐｐｍＣＨ４の平均温度６５℃の濃縮ガスを得た。次に、シリンダ型濃縮装置の脱着ガス出口ライン６３と直接燃焼装置６１の間に設置された吸着体６２に１００ｋｇの、Ｓｉ／Ａｌモル比が１００で細孔径が７ÅのＹ型ゼオライトのペレット（１．５φ×５ｍｍのペレット）を入れ、通過線速３０ｃｍ／ｓで通過させた。この吸着体の設置により濃縮ガス濃度は、平均６５００ｐｐｍＣＨ４で、濃度変動が６３００〜６７００ｐｐｍＣＨ４へと変動を著しく抑制することができた（濃度振れ抑制効果を図３に示す）。これにより燃焼装置の燃焼出口温度は平均７５０℃で、温度振れが７００〜８００℃であったのが、平均７５０℃で、濃度振れが７４５〜７５５℃と抑制され、除去率が９９．９％で、更に耐熱温度の８００℃以下を安定して保つことが出来るようになり、安定して直接燃焼装置は酸化分解処理することが可能であった。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明によれば、濃縮装置から排出される濃縮された脱着ガスの流路に吸着体を設置することにより、濃度変動を著しく抑えることが出来るため、燃焼装置の制御温度等の安定化を実現して、温度振れによる除去性能の低下や高温化による耐久性の低下がなく、安定して運転することができる有機溶剤含有ガス処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】一般的な吸着濃縮装置を示した説明図である。
【図２】一般的な吸着濃縮システムを示した説明図である。
【図３】脱着ガスの濃度振れに一例を示したものであり、同時に実施例の濃度振れの抑制効果を示したものである。
【図４】濃縮装置の原理を示したものである。
【図５】ディスク型濃縮装置の構成を示したものである。
【図６】シリンダ式濃縮装置の構成を示したものである。
【図７】実施例に示すＶＯＣ含有ガス処理システムの説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    濃縮装置
１ａ  吸着部
１ｂ  脱着部
２    中心軸
３    ケース
４    吸着剤
５    ＶＯＣ含有ガス供給管
６    浄化空気送出管
７    脱着用空気供給管
１０  ディスクロータ式濃縮装置
１１  筒状吸着体
１２  回転軸
１３  ダクト
１４  ダクト
２０  シリンダ式濃縮装置
２１  吸着剤
２２  脱着用空気供給管
２３  脱着出口部
４０  ＶＯＣ含有ガス処理システム
６０  濃縮装置
６１  燃焼装置
６２  吸着体
６３  脱着出口ガスライン
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図７】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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