JPH06198119A

JPH06198119A - 揮発性物質の回収方法

Info

Publication number: JPH06198119A
Application number: JP4361471A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Sotodani; 哲夫外谷; Masahiro Fujimoto; 正裕藤本
Original assignee: Orion Machinery Co Ltd
Current assignee: Orion Machinery Co Ltd
Priority date: 1992-12-29
Filing date: 1992-12-29
Publication date: 1994-07-19

Abstract

(57)【要約】【目的】フロンのような低沸点物質ガスの吸着式回収方
法において、液化用冷凍機の着霜の防止とエネルギー収
支の向上を目的とする。【構成】吸着塔Ａ１に吸着されているフロンを再生用ガ
スを通して脱着再生を行うにあたり、吸着塔Ａ₁を、空
気圧縮機Ｐ，熱交換器Ｅ，水分分離膜を隔膜とする除湿
器Ｄ及び凝縮器と連結して再生用ガスの循環流路を形成
し、吸着塔Ａ₁から出た再生用ガスが、気体圧縮機で加
圧されてから熱交換器の一次側に入り熱交換器におい
て、凝縮器を通過した低温の再生用ガスと熱交換した後
除湿器Ｄの一次側に入って除湿され、次に凝縮器で目的
物質を分離してから熱交換器の二次側を通って吸着塔Ａ
₁に戻るように循環させることを特徴とする回収方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フロン（クロロフルオ
ロカーボン）などに代表される揮発性物質の回収方法に
関するものであり、特に、混合気体の成分気体として存
在する揮発性物質を分離回収する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術】混合気体から特定の成分気体を分離する方
法の一つとして、合成ゼオライトや活性炭などを充填し
た一対の吸着塔の一方に混合気体を通過させ、これらの
吸着剤に、特定の成分気体を吸着させて分離し、同時
に、前段の工程において、特定成分気体を吸着して捕捉
している他方の吸着塔には、温度及び／又は圧力の異な
る再生用ガスを通じて、吸着平衡条件を変化させて特定
成分気体を脱着し、該他方の吸着塔を再生する方法が行
われている。

【０００３】混合気体中の揮発性物質を分離回収するに
は、この揮発性物質を吸着剤から脱着して混合気体とし
て伴送する再生用ガスを揮発性物質の凝縮温度以下に冷
却して液化し回収する方法が行われる。その際に、混合
気体中に、水分が含まれていると、目的物質の捕捉効率
が低下する。また、吸着剤再生が短時間では十分に行わ
れなくなって、吸着塔の能力が低下すると共に、回収す
べき揮発性物質がフロンなどのように凝縮温度の低い物
質である場合は、凝縮器として冷凍式冷却器を用いる必
要があるが、混合気体中の水分が、該冷却器の冷却フィ
ンに着霜して、その能力を低下させてしまうおそれがあ
った。

【０００４】このような方法の欠点を改善する目的で、
混合気体中から水蒸気を分離する方法としては、冷却法
或いは吸着法などが一般に行われるが、装置が複雑化し
或いは吸着剤の再生処理工程が新たに必要となるなど処
理工程が輻輳する欠点がある。このような不利益のない
除湿器として、例えば、特開平２−９９１１３に開示さ
れるような水分分離膜を隔膜とする除湿器の一側（一次
側）に湿度の高い被処理気体を通し、隔膜を隔てた他側
（二次側）に乾燥気体を通すことにより、水蒸気を一次
側から二次側に拡散移行させて分離する装置が知られて
いる。

【０００５】しかしながら、この除湿装置を組み込んだ
回収装置は、除湿機構が簡単で、従来の除湿器のように
ドレンや吸着剤の再生等の処理は不要であるものの、従
来、該除湿装置の一次側には、気体圧縮機や吸着剤の加
熱再生の為に、ある程度温度上昇した再生用ガスが通過
し、一方、二次側を通過する気体として、分離工程にあ
る吸着塔を通過した乾燥排ガスをそのまま用いているの
で、該除湿装置において、隔膜を介して若干の熱交換が
行われるとしても、十分なものでなく、冷凍式冷却器に
は、過負荷が生じやすく、また、再生用ガス中の水分の
除去も十分に行なわれなかったため、冷凍機への着霜の
おそれがあり、冷却フィンの着霜及び霜取り管理が欠か
せなかった。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、従来の揮発性物質の回収方法
において、目的の物質を凝縮分離した後の再生用ガス
を、そのまま大気中へ放出するなど、系外に放出してし
まっていたために、熱損失が大きかった点に注目し、再
生工程において、再生用ガスを循環して再利用すること
により、エネルギー収支の向上、水分分離膜式除湿器の
除湿能力の向上、及び、冷凍機への過負荷や着霜の防止
を実現することを目的とするものである。

【０００７】

【発明の構成】本発明の第一の要旨は、気化した揮発性
物質を含む被処理気体を、吸着活性を有する吸着塔に導
いて、揮発性物質を吸着して捕捉する分離工程と、該分
離工程を経て揮発性物質を捕捉した吸着塔に再生用ガス
を通して揮発性物質の脱着と吸着活性の再生とを行う再
生工程と、吸着塔を通過した再生用ガスを凝縮器に通し
て、再生用ガス中の揮発性物質を液化して回収する回収
工程とを含む揮発性物質の回収方法において、前記再生
工程にある吸着塔を、再生用ガスを送気する気体圧縮
機，熱交換器，水分分離膜を隔膜とする除湿器及び凝縮
器と連結して再生用ガスの循環流路を形成し、前記再生
工程にある吸着塔から出た再生用ガスが、気体圧縮機で
加圧されてから熱交換器の一次側に入り、該熱交換器に
おいて、凝縮器を通過した低温の再生用ガスと熱交換し
た後、前記除湿器の一次側に入って除湿され、次いで、
凝縮器において揮発性物質を分離してから前記熱交換器
の二次側を通って吸着塔に戻るように循環させることを
特徴とする揮発性物質の回収方法にある。

【０００８】本発明の第二の要旨は、気化した揮発性物
質を含む被処理気体の供給管に切替弁を介して相互に並
列に接続する複数の吸着塔のうち、吸着活性を有する吸
着塔に前記被処理気体を導いて揮発性物質を吸着して捕
捉する分離工程と、前段における分離工程を経て揮発性
物質を捕捉した吸着塔には再生用ガスを通して揮発性物
質の脱着と吸着活性の再生とを行う再生工程とを同時に
並行して行うと共に、吸着塔を通過した再生用ガスを凝
縮器に通して、再生用ガス中の揮発性物質を液化して回
収する回収工程とを含む揮発性物質の回収方法におい
て、前記再生工程にある吸着塔を、再生用ガスを送気す
る気体圧縮機，熱交換器，水分分離膜を隔膜とする除湿
器及び凝縮器と連結して再生用ガスの循環流路を形成
し、前記再生工程にある吸着塔から出た再生用ガスが、
気体圧縮機で加圧されてから熱交換器において凝縮器を
経た低温の再生用ガスと熱交換した後前記除湿器の一次
側に入って除湿され、次いで、凝縮器において揮発性物
質を分離してから吸着塔に戻るように循環させることを
特徴とする揮発性物質の回収方法にある。

【０００９】本発明の第三の要旨は、上記第一又は第二
の要旨において規定した揮発性物質の回収方法におい
て、凝縮器から熱交換器に至る再生用ガス循環流路に再
生用ガス加熱器を設け、熱交換器から除湿器に至る再生
用ガス循環流路を流れる再生用ガスの温度が、所定温度
以下になったら再生用ガス加熱器を作動させるようにす
ることを特徴とする揮発性物質の回収方法にあり、目的
物質の凝縮温度や回収装置を取り囲む雰囲気温度などに
より、凝縮器を通過して冷却された後熱交換器に入る再
生用ガスの温度が必要以上に低下することを防止するも
のである。

【００１０】また、上記第一及び第二要旨において規定
された揮発性物質の回収方法において、再生用ガスが、
凝縮器を通って温度低下した後熱交換器を通過する際、
気体圧縮機で加圧された再生用ガスと熱交換して温度上
昇することにより、相対湿度が低下した乾燥再生用ガス
として、除湿器の二次側を通過するようにした回収方法
も、本発明方法に含まれる。以下、実施例に基づいて、
詳細に説明する。

【００１１】

【実施例】図１及び２は、本発明にかかる方法を実施す
るための装置の一例である。図において、１は、フロン
などの揮発性溶剤を用いる洗浄槽の上端周縁や上方に開
口する被処理気体の吸入口で、ダクトを介してブロアＢ
に接続している。このブロアの出口管路をなす被処理気
体の供給管２には、電動３方切替弁Ｖ₀を介して、一対
の主吸着塔Ａ₁，Ａ₂がつながっており、更に、これらの
吸着塔の夫々に、開閉弁の操作により、選択的に接続可
能な補助吸着塔Ａ₃が設けられて、揮発性物質の吸着分
離部を形成している。Ｈ₁〜Ｈ₃は、これら吸着塔に直列
につながるダクト中に電気ヒータを収納して成る気体加
熱器である。

【００１２】吸着塔には、分離回収すべき目的物質の性
状に応じて、活性炭や合成ゼオライト、シリカゲル等
の、適宜な気体吸着剤が充填される。このような吸着塔
の夫々に、切替弁を備えた管路を介して凝縮回収部が接
続している。凝縮回収部は、吸着塔を脱着再生した後の
再生用ガスと必要に応じて大気導入口６から補充される
空気とを吸入管５から吸入し、加圧再生用ガスとしてア
フタークーラーＣ₃に向けて吐き出す気体圧縮機Ｐ、エ
アフィルタＦ、熱交換器Ｅ、気液分離器Ｓ₁、水分分離
膜式除湿器Ｄ、冷凍式凝縮器Ｇ、気液分離器Ｓ₂を、こ
の順序に結合して、前記吸着塔Ａ₁〜Ａ₃と共に、適宜に
開閉弁を備えた管路によって、気体循環流路を為すよう
に接続したものから成る。

【００１３】Ｖ₁〜Ｖ₆，Ｖ₈〜Ｖ₁₁，Ｖ₁₃〜Ｖ₁₆は、夫
々、上記管路を切り替える電動開閉弁であり、Ｖ₇及び
Ｖ₁₂は、共に減圧弁である。また、３は、パージ口、４
は、回収タンク、７はドレンタンク、８は、逆止弁であ
り、Ｃ₁〜Ｃ₄は、ファン式のクーラーである。水分分離
膜式除湿器Ｅは、特開平２−９９１１３に開示されてい
るようなパーフルオロスルホン系イオン交換膜から成る
水分分離膜を中空糸型にしたものを用い、中空糸膜内を
熱交換器の一次側流路とし、これを囲む容器内を二次側
流路としたものを用いたが、水分分離膜は、ポリイミド
系水分分離膜をはじめとして、その他の公知の水分分離
膜が用いられ得る。これらの分離膜の形状も、中空糸型
に限られず、平膜型など公知のものが採用できる。

【００１４】上述のような回収装置を用いて、本願回収
方法の一例として、フロンを回収する場合を説明する。
前段における再生工程を受けることにより、吸着活性が
再生されている吸着塔Ａ₂に、切替弁Ｖ₀を通して、フロ
ンガスを含んだ被処理空気が導かれ、該吸着塔Ａ₂を通
過する際に、フロンガスは、吸着剤に捕捉され、したが
って、該吸着塔Ａ₂を通過した空気は、フロンを実質的
に含まない状態で、開閉弁Ｖ₁₆を通ってパージ口３か
ら、大気に放出される。この時、開閉弁Ｖ₉、Ｖ₁₄及び
Ｖ₁₅は閉じていることは言うまでもない。したがって、
今後の記述においては、煩雑を避ける為に、気体の流れ
る道筋を主として説明し、開閉弁は、予め設定された制
御プログラムによって、その流れが実現するように開閉
動作するものとする。

【００１５】上記のフロンの分離工程と並行して、再生
工程の一部として、先ず、補助吸着塔Ａ₃の脱着再生と
該脱着フロンの吸着塔Ａ₁への吸着濃縮工程が行われ
る。圧縮機Ｐから吐き出される再生用ガス（再生用空
気）は、クーラーＣ₃で若干温度を下げ（外気温度を２
０℃前後とすれば約６０℃）、フィルタＦで吸着剤等の
微粒子を除去され、熱交換器Ｅの一次側に入る。ここ
で、凝縮器Ｇを通過し回収すべき対象とするフロンの加
圧下（例えば７ｋｇ／ｃｍ²）における凝縮温度以下に
冷却された再生用ガスにより冷却（例えば１０℃以下）
されて、ドレンを分離し、相対湿度が１００％に近い状
態で除湿器Ｄの一次側に入る。

【００１６】この除湿器の二次側には、前記熱交換器の
二次側を通過して温度上昇（４０℃前後）し、更に、減
圧弁Ｖ₁₂を通過して常圧付近に圧力低下することによ
り、相対湿度の低下した再生用ガスが、Ｖ₁₁、クーラＣ
₄をこの順序で経た後に、流れている。かくして、除湿
器Ｄの一次側を流れる再生用ガスは、極めて高い効率で
除湿乾燥される（例えば大気圧露点−３５℃以下）の
で、凝縮器Ｇにおいて、回収すべきフロンの加圧下にお
ける凝縮温度を越えて、更に低い温度に冷却されても、
冷凍機の冷却フィンに着霜するおそれの無い状態で、冷
凍式凝縮器に入る。

【００１７】次に、再生用ガスは、前述のように、凝縮
器Ｇから熱交換器Ｅ、除湿器Ｄの二次側、開閉弁Ｖ₈を
経て、気体加熱器Ｈ₃を通って加熱されてから、補助吸
着塔に入り、該塔Ａ₃を脱着再生し、次いで、開閉弁Ｖ₃
を通って主吸着塔Ａ₁に入り、脱着したフロンを主吸着
塔に吸着させて濃縮する。補助吸着塔から脱着したフロ
ンは、前段の主吸着塔Ａ₁の再生工程時に、凝縮器で完
全に凝縮分離できずに再生用ガスと共に還流してくるフ
ロンを加圧吸着によって吸着捕捉された分である。主吸
着塔Ａ₁を経た再生用ガスは、開閉弁Ｖ₁₃を通って圧縮
機に戻り、再び同一流路を循環する。

【００１８】補助吸着塔の脱着再生が終了すると、開閉
弁が切り替わると共に、気体加熱器Ｈ₃が停止し、代わ
って気体加熱器Ｈ₁が作動する。再生用ガスは、図２に
おいて、太線で示すように、圧縮機Ｐ→熱交換器Ｅの一
次側→除湿器Ｄの一次側→凝縮器Ｇ→熱交換器Ｅの二次
側→開閉弁Ｖ₄→補助吸着塔Ａ₃→クーラーＣ₁→減圧弁
Ｖ₇→開閉弁Ｖ₆→除湿器Ｄの二次側→開閉弁Ｖ₁₀→気体
加熱器Ｈ₁→吸着塔Ａ₁→開閉弁Ｖ₁→クーラーＣ₂→圧縮
機Ｐの循環流路を循環する。

【００１９】気体加熱器Ｈ₁で加熱された常圧付近の再
生用ガスは、吸着塔Ｈ₁を加熱して、吸着剤に濃縮され
ているフロンガスを脱着し、前記補助吸着塔の脱着再生
工程において詳述したように、これが圧縮機で加圧さ
れ、次いで、熱交換器で冷却されて、低温高湿状態で除
湿器に入り、水分分離膜を通して二次側に水蒸気を拡散
放出して、所要の低温低湿条件を獲得する。この所要条
件とは、除湿器を経た再生用ガスが、分離回収すべき揮
発性物質としてのフロンの加圧下における凝縮温度より
も、再生用ガス（空気）に含まれる水蒸気の同一圧にお
ける凝縮温度の方が低くなるように、乾燥されているこ
とである。

【００２０】凝縮器Ｇを通過した気体中には、僅かでは
あるが、フロンが未分離のまま残存することは免れ得な
い。このために、熱交換器を経た再生用ガスを、高圧の
状態のままで補助吸着塔Ａ₃に導き、既に再生されてい
る吸着剤層を通過させることにより、希薄なフロンガス
の成分分圧を高めて、吸着剤に吸着させて除去する。か
くして、補助吸着塔を通過した再生用ガスのフロンの分
圧は殆ど０に等しい状態となる。再生用ガスは、補助吸
着塔において、水分の吸着も行われて乾燥されるが、更
に、減圧弁Ｖ₇により常圧付近まで減圧されることによ
り、相対湿度が極めて低下した状態で除湿器Ｄの二次側
を通り、次いで、気体加熱器Ｈ₁で加熱されて、再び、
吸着塔Ａ₁を脱着再生する。この循環が所定時間繰り返
されることにより、吸着塔Ａ₁の脱着再生工程が完了す
る。

【００２１】１０は、凝縮器Ｇから熱交換器Ｅの二次側
流路に至る再生用ガス流路に設けた電気ヒーター、冷凍
式凝縮器Ｇからバイパスされたホットガス熱交換器等か
ら成る気体加熱器で、熱交換器の一次側流路を経て除湿
器Ｄに向かう再生用ガスの温度を検出する温度検出器１
１の検出信号に基づいて、該再生用ガス温度が、所定の
設定温度以下になると作動して、熱交換器の二次側に入
る再生用ガスの温度を上昇させ、熱交換器において、目
的物質が凝縮分離されるのを防止する。したがって、こ
の設定温度は、回収すべき揮発性物質の凝縮温度によっ
て決められる。この気体加熱器１０は、本願装置を冬季
に運転する場合のように、装置を取り囲む雰囲気温度が
低い場合に有効である。

【００２２】吸着塔Ａ₁の再生工程が完了すると、切替
弁Ｖ₀が切り替わり、それまで、分離工程に付されてい
た吸着塔Ａ₂が、補助吸着塔Ａ₃と共に、前記と全く同様
な再生工程に入り、吸着塔Ａ₁には、被処理空気が導入
され分離工程に付される。この主吸着塔Ａ₁，Ａ₂間にお
ける交替を継続することにより、気化した溶剤の回収を
継続して行うことができる。

【００２３】上記実施例では、揮発性物質を継続して分
離回収する方法を例示したが、これは、一定時間（例え
ば、昼間の作業時間帯）は、上記実施例装置の吸着分離
部により、分離工程のみを行い、夜間など分離工程が不
要な時間帯に、凝縮回収部を作動させて吸着塔の再生と
目的物質の凝縮回収とを行うようにしてもよい。

【００２４】

【効果】本発明にかかる揮発性物質の回収方法は、再生
用ガスとして、系外から新たに補給される気体の量は、
ごく僅かで、大部分が、系内を循環して再利用するよう
にしているので、エネルギー損失が極めて少なく、従っ
て、また、新たに、外気中の水蒸気が系内に入ってくる
機会も少ないので、吸着塔や除湿器への負担が軽減され
る。更に、熱交換器Ｅが、凝縮器に向かう再生用ガスの
予備冷却と水分分離膜式除湿器の除湿性能の大幅な向上
を達成することにより、冷凍式凝縮器の冷凍機への霜取
り管理が全く不要になり、メンテナンスフリーの回収装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる回収方法を実施するための装置
の一例を示す概念図で、太線で示す流路は、補助吸着塔
の再生工程における再生用ガスの循環流路を示すもので
ある。

【図２】図１の概念図において、主吸着塔の再生工程に
おける流路を太線により示すものである。

【符号の説明】

Ａ₁〜Ａ₂ 主吸着塔Ａ₃ 補助吸着塔ＢブロアＣ₁〜Ｃ₄ ファン式クー
ラーＨ₁〜Ｈ₃ 気体加熱器Ｖ₀ 切替弁Ｖ₂〜Ｖ₆、Ｖ₈〜Ｖ₁₁、Ｖ₁₂〜Ｖ₁₆ 開閉弁Ｐ圧縮機Ｅ熱交換器Ｄ水分分離膜式
除湿器Ｇ冷凍式凝縮器１被処理気体吸
入口６大気吸入口４回収タンク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気化した揮発性物質を含む被処理気体を、
吸着活性を有する吸着塔に導いて、揮発性物質を吸着し
て捕捉する分離工程と、該分離工程を経て揮発性物質を
捕捉した吸着塔に再生用ガスを通して揮発性物質の脱着
と吸着活性の再生とを行う再生工程と、吸着塔を通過し
た再生用ガスを凝縮器に通して、再生用ガス中の揮発性
物質を液化して回収する回収工程とを含む揮発性物質の
回収方法において、前記再生工程にある吸着塔を、再生
用ガスを送気する気体圧縮機，熱交換器，水分分離膜を
隔膜とする除湿器及び凝縮器と連結して再生用ガスの循
環流路を形成し、前記再生工程にある吸着塔から出た再
生用ガスが、気体圧縮機で加圧されてから熱交換器の一
次側に入り、該熱交換器において、凝縮器を通過した低
温の再生用ガスと熱交換した後、前記除湿器の一次側に
入って除湿され、次いで、凝縮器において揮発性物質を
分離してから前記熱交換器の二次側を通って吸着塔に戻
るように循環させることを特徴とする揮発性物質の回収
方法。
【請求項２】気化した揮発性物質を含む被処理気体の供
給管に切替弁を介して相互に並列に接続する複数の吸着
塔のうち、吸着活性を有する吸着塔に前記被処理気体を
導いて揮発性物質を吸着して捕捉する分離工程と、前段
における分離工程を経て揮発性物質を捕捉した吸着塔に
は再生用ガスを通して揮発性物質の脱着と吸着活性の再
生とを行う再生工程とを同時に並行して行うと共に、吸
着塔を通過した再生用ガスを凝縮器に通して、再生用ガ
ス中の揮発性物質を液化して回収する回収工程とを含む
揮発性物質の回収方法において、前記再生工程にある吸
着塔を、再生用ガスを送気する気体圧縮機，熱交換器，
水分分離膜を隔膜とする除湿器及び凝縮器と連結して再
生用ガスの循環流路を形成し、前記再生工程にある吸着
塔から出た再生用ガスが、気体圧縮機で加圧されてから
熱交換器の一次側に入り、該熱交換器において凝縮器を
経た低温の再生用ガスと熱交換した後前記除湿器の一次
側に入って除湿され、次いで、凝縮器において揮発性物
質を分離してから前記熱交換器の二次側を通って吸着塔
に戻るように循環させることを特徴とする揮発性物質の
回収方法。
【請求項３】凝縮器から熱交換器に至る再生用ガス循環
流路に再生用ガス加熱器を設け、熱交換器から除湿器に
至る再生用ガス循環流路を流れる再生用ガスの温度が、
所定温度以下になったら再生用ガス加熱器を作動させる
請求項１又は２の回収方法。
【請求項４】複数の吸着塔が、一対の吸着塔と該一対の
主吸着塔の夫々に選択的に連通可能な補助吸着塔とから
成り、再生工程において、再生用ガスが補助吸着塔を通
過した後に主吸着塔に入るように、補助吸着塔を主吸着
塔に接続し、先ず、補助吸着塔を脱着再生して、その再
生用ガスを主吸着塔に通して脱着成分を主吸着塔に吸着
させて濃縮し、補助吸着塔の脱着再生後に行われる主吸
着塔の脱着再生時には、凝縮器で液化分離できなかった
循環再生用ガス中の揮発性物質の残留成分を補助吸着塔
に加圧吸着させてから、再生用ガスを減圧して主吸着塔
に流すようにする請求項１〜３のいずれかに記載の回収
方法。
【請求項５】再生工程において、熱交換器において気体
圧縮機で加圧された再生用ガスと熱交換して相対湿度が
低下した再生用ガスを除湿器の二次側を通過させる請求
項１〜４のいずれかに記載の回収方法。
【請求項６】主吸着塔の再生工程において、熱交換器に
おいて気体圧縮機で加圧された再生用ガスと熱交換して
相対湿度が低下した再生用ガスを補助吸着塔に通して更
に乾燥させてから除湿器の二次側を通過させる請求項４
の回収方法。