JPH06304440A - 有機溶剤回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】有機溶剤蒸気を活性炭により吸着回収できる回
収装置において、脱着時に水蒸気を使用することなく、
溶剤回収効率が高く、運転費が小さい有機溶剤蒸気回収
装置を提供する。 【構成】被処理ガス中の溶剤蒸気を活性炭に吸着させる
流動層式吸着部と、活性炭に吸着させた前記溶剤蒸気
を、循環する不活性ガスを介して脱着させる移動層式脱
着部とを設けた有機溶剤回収装置において、不活性ガス
を介して脱着された溶剤蒸気を冷却凝縮機に導き液化回
収し、冷却凝縮機で回収できない溶剤蒸気を有機蒸気分
離膜に導き、膜の透過側より得られる濃縮溶剤蒸気を冷
却凝縮機の前に戻し、膜の非透過成分を移動層式脱着部
に戻す手段を備えたことを特徴とする有機溶剤回収装
置。 【効果】本発明により、排水がでることがなく、かつ有
機溶剤回収率が従来の活性炭回収法に比べて高く、運転
費も低減することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工場から排出されるフ
ロン類、塩素系溶剤、その他の有機溶剤の蒸気を含有す
る処理ガスからこれらの有機溶剤を回収する溶剤回収装
置に関し、特に、再生時に水蒸気を使用しない有機溶剤
回収装置として好適である。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境汚染に対する関心が高まり、
環境保全の見地から規制が強化される傾向にある。とり
わけ、塩素を有するフロン蒸気やトリクロロエタン、塩
化メチレン、トリクレン、パークレン等の塩素系溶剤蒸
気による大気汚染が地球的規模で重大な問題として注目
されており、このためフロン蒸気や塩素系溶剤蒸気の排
出規制が強化されようとしている。このため、効率的に
これらの有機溶剤蒸気を回収できる回収装置が必要とさ
れている。

【０００３】従来の連続式溶剤回収装置は、特開昭５２
−１４５８０号に示している様に、固体吸着材粒子を該
ガス処理装置の被処理ガス吸着部に連続的に供給し、該
部で溶剤成分を吸着した吸着材粒子をひきつづき該装置
の吸着材再生部に送りこれを再生し、再生された吸着材
粒子を再び被処理ガス吸着部に供給する吸着材粒子を連
続的に循環使用する形式のガス処理装置において、吸着
材再生部に供給する再生用ガスとして非凝縮性ガスを用
い、該ガスを再生部に供給し、吸着材粒子から脱着した
溶剤成分を同伴して凝縮分離器に導き、同伴した溶剤成
分を分離、回収せしめたのち凝縮分離器を通過した再生
ガスを被処理ガス吸着部で溶剤成分を吸着した後吸着部
を通過した吸着材粒子と向流接触させて該ガス中に残留
する溶剤成分を吸着除去し、再生用ガスとして再び再生
部に供給する再生用ガス循環路を有する様になってい
る。

【０００４】しかしながら、この様な従来の有機溶剤蒸
気回収装置においては、処理すべき有機溶剤の沸点が低
い場合には、高温再生ガス中に含まれている濃縮された
有機溶剤蒸気を冷却凝縮機にかけて、液化回収した後の
冷却凝縮機から排出されるガスに大量の有機溶剤蒸気が
含有している。これを、吸着材粒子と向流接触させて該
ガス中に残留する溶剤成分を吸着除去しようとしても、
濃度が高いため、十分除去することができず、結果とし
て再生ガスとして再利用することができないという問題
があった。例えば、塩化メチレン蒸気を回収する場合で
は、冷却凝縮機で５℃に冷却しても、再生ガス中に理論
値で２３．６％も含まれており、この様な高濃度の未凝
縮塩化メチレンが吸着部に戻されることになり、十分吸
着除去されないことから、再生ガスとして再使用するこ
とができない。そのため、沸点の低い溶剤蒸気の回収に
は再生ガスとして水蒸気を使用しているが、水蒸気を使
用した場合には、大量の排水が発生し、しかもこの排水
には、有機溶剤が含有されているため排水処理が必要で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決することを目的とし、具体的には、脱着時に水蒸気
を使用することなく、溶剤回収率が高い有機溶剤蒸気回
収装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、被
処理ガス中の溶剤蒸気を活性炭に吸着させる流動層式吸
着部と、活性炭に吸着させた該溶剤蒸気を、循環する不
活性ガスを介して脱着させる移動層式脱着部とを設けた
有機溶剤回収装置において、不活性ガスを介して脱着さ
れた溶剤蒸気を冷却凝縮機に導き液化回収し、冷却凝縮
機で回収できない溶剤蒸気を有機蒸気分離膜に導き、該
分離膜の透過側より得られる濃縮溶剤蒸気を冷却凝縮機
の前に戻し、該分離膜の非透過成分を移動層式脱着部に
戻す手段を備えたことを特徴とする有機溶剤回収装置に
関する。

【０００７】本発明に使用される活性炭は、ペレット状
または粒状の活性炭で、これらの粒径は０．５〜１０ｍ
ｍ程度であることが好ましい。

【０００８】本発明の不活性ガスとは、活性炭および有
機溶剤蒸気と反応しないガスのことであり、通常は窒素
や空気が使用される。この不活性ガスは、高温にするこ
とにより、移動層式脱着部での活性炭からの有機溶剤蒸
気の脱着が大きくできる。通常の脱着温度は６０℃以上
２００℃以下の範囲で、各有機溶剤蒸気の吸着温度特性
によって適宜選ぶことができる。

【０００９】本発明の冷却凝縮機は、通常温度が低けれ
ば低い程冷却凝縮量が多くなり、冷却凝縮機からの排出
されるガス中の有機溶剤蒸気を少なくすることができる
が、冷却温度が０℃以下であると、有機溶剤蒸気と混合
している水蒸気が凍り、冷却凝縮機内に氷結してくるた
め、連続運転が難しくなるので、なるべくなら冷却凝縮
機の運転温度は、０℃を超える温度が好ましい。

【００１０】本発明の有機蒸気分離膜は、有機溶剤の蒸
気（以下有機溶剤蒸気と称する。）を選択的に透過する
気体分離膜であるが、例えば、飽和又は不飽和の脂肪族
炭化水素類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素
類、ケトン類、アルコール類、カルボン酸エステル類等
の有機溶剤の蒸気を含む気体、例えば、空気からかかる
有機溶剤蒸気を効率よく分離できる気体分離膜である。

【００１１】かかる有機蒸気分離膜として、例えば、架
橋型シリコーンを機能層として多孔質支持膜と複合化し
た平膜型複合膜（特開平１−２３６９１８号）が知られ
ているが、通常この平膜型有機蒸気分離膜は、スパイラ
ル型膜モジュールに組み込まれて使用される。その他の
有機蒸気分離膜として内径５０ミクロン以上１０００ミ
クロン以下の中空糸膜構造を有する有機蒸気分離膜が好
ましく用いられる。この中空糸膜構造を有する有機蒸気
分離膜は、最外層が有機蒸気分離性を有する０．０１ミ
クロン以上１０ミクロン以下の厚みの機能層であり、内
部層が多孔質構造であることが、有機蒸気分離性が高い
ため好ましいが、この様な中空糸膜構造を有する有機蒸
気分離膜の中空糸内側に有機蒸気を含有した混合ガスを
供給することにより、極めて高い分離を達成することが
できる。通常この中空糸型有機蒸気分離膜は、中空糸型
モジュールに組み入れて使用される。

【００１２】本発明の中空糸膜の内側の多孔質構造を有
する中空糸部分は、機能層に近い部分は孔径が小さく内
部にいくに従って大きい孔を有する、いわゆる非対称構
造を有することが、良好な機能層を形成できることと、
圧損が小さくなるということから好ましい。また、多孔
質構造を有する中空糸部分の膜厚は、厚損と耐圧性の点
で１０ミクロン以上１５０ミクロン以下が好ましい。こ
の様な非対称構造の多孔質中空糸を具体的に挙げると、
ポリスルホン多孔質中空糸、ポリエーテルスルホン多孔
質中空糸、ポリアクリロニトリル多孔質中空糸、超高重
合度ポリアクリロニトリル多孔質中空糸、ポリイミド多
孔質中空糸、ポリフェニレンスルフィドスルホン多孔質
中空糸などが挙げられる。本発明の中空糸膜の機能層
は、実質的に有機蒸気を分離する素材であれば特に限定
されるものではないが、具体的には架橋型シリコーン、
ポリブタジエン、ポリアクリロニトリルブタジエン、エ
チレンプロピレンラバー、ネオプレンゴム等のゴム状高
分子を挙げることができる。本発明の有機蒸気分離膜
は、上記平膜型有機蒸気分離膜と中空糸型有機蒸気分離
膜のどちらを使用しても、本発明の有機溶剤回収装置の
回収効率は極めて高いが、特に中空糸型有機蒸気分離膜
を使用した場合は、膜での分離特性が高いので平膜型有
機蒸気分離膜を使用する場合に比べて好ましい。

【００１３】本発明の有機蒸気分離膜は、膜の供給側と
透過側との間に圧力差を設けることによって、供給ガス
の中で、有機溶剤蒸気成分が選択的に膜の透過側に透過
してくるため、有機溶剤蒸気が濃縮され、非透過側に
は、有機溶剤蒸気が低減されたガスが排出されることに
なる。

【００１４】膜の供給側と透過側との間に圧力差を設け
る方法として、供給側にコンプレッサーを設置して、膜
への供給ガスを加圧して圧力差を設けるか、膜の透過側
を真空ポンプによって減圧にして圧力差を設ける方法を
挙げるこができる。圧力差を設けることができればどち
らの方法でも良いし、これらを併用してもかまわない
が、通常は透過側を真空ポンプで減圧にすることがエネ
ルギーコスト的に有利であるため好ましい。

【００１５】本発明では、冷却凝縮機で回収できない有
機溶剤蒸気を有機蒸気分離膜に導き、上記方法によって
差圧を設け、膜の透過側より得られる濃縮有機溶剤蒸気
を冷却凝縮機の前に戻して、膜の非透過成分は、再び加
熱して高温にして移動層式脱着部に循環させる。

【００１６】

【実施例】以下に、実施例に基づいてさらに詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００１７】実施例１ 図１は、本発明のフローダイアグラムを示す。ここで、
●は、球状活性炭の中で有機蒸気が吸着したものを、○
は球状活性炭の中で有機蒸気が吸着していないものを示
す。使用する有機蒸気分離膜は、以下の様にして得た。
アクリロニトリル１００モル％、［η］＝３．２の重合
体をＤＭＳＯ中で重合し、さらに希釈して重合体濃度１
４．０重量％の紡糸原液を得た。内径０．３ｍｍ、スリ
ット巾０．１ｍｍの鞘芯型中空糸用口金を用いて鞘部よ
りこの紡糸原液を１．２ｃｃ／ｍｉｎの速度で吐出し、
芯部より水を吐出した。紡糸温度は３０℃で、吐出した
糸状をいったん空気中（室温）を３０ｍｍ通過させたの
ち３０℃の水からなる凝固浴中に導いて凝固させ、３５
℃の水中で洗浄してから巻き取った。中空糸膜の寸法
は、内径２４０ミクロン、膜厚３０ミクロンであった。
膜の外表面から０．１〜０．３ミクロンの内部に２００
〜３００オングストロームの径を有する緻密層、さらに
内部へ数ミクロンの径を有する多孔質層、さらに内部は
１０ミクロン以上の径を有する網状層となっている。両
末端シラノールポリジメチルシロキサン（数平均分子量
３００００）５重量部、テトラオキシムシラン２．５重
量部、ジブチル錫ジアセテート０．５重量部をシクロヘ
キサンに溶解して溶液を調製し、ポリマ濃度が１．０％
になるまでシクロヘキサンで塗液を調製した。本溶液
を、得られているポリアクリロニトリル多孔質中空糸の
外表面に塗工して乾燥させることを７回繰り返す。得ら
れたシリコーン複合中空糸膜の窒素透過速度は、０．２
（ｍ³ ／ｍ² ・ｈ・ａｔｍ）であり、酸素／窒素分離係
数＝２．１であった。得られた中空糸膜８０００本から
なる中空糸膜束を、外径１１４ｍｍ、内径１０４ｍｍの
透明硬質塩化ビニルパイプの外筒内部に挿入して両端を
接着剤で固定した。次に、接着固定部の両端を切断し、
中空糸膜の内部孔を開孔させた後に、長さ１．２ｍ、中
空糸膜有効長８５ｃｍの中空糸膜モジュールを製作し
た。この中空糸膜モジュールの有効膜面積は、０．４８
ｍ² であった。この様にして得られた中空糸膜型の有機
蒸気分離膜モジュールを使用した。トリクロロエタン蒸
気を１０００ｐｐｍ程度含有した空気１をブロワー２に
よって、移動層式吸着部３に供給した。吸着部でトリク
ロロエタン蒸気は除去され、大気へ４排出された。この
時の排出ガス濃度は１００ｐｐｍ以下になっていた。吸
着部でトリクロロエタン蒸気を吸着した粒状活性炭は、
搬送機で移動層式脱着部５に運ばれた。ヒーター６で１
２０℃に加熱された空気が脱着部で活性炭と向流でであ
い、活性炭に吸着されているトリクロロエタン蒸気を脱
着して、脱着部上部より排出されて、冷却凝縮機７に導
かれた。冷却凝縮機には５℃の冷却水を循環させてた。
冷却凝縮機から排出してきた再生ガス中のトリクロロエ
タン蒸気は、約１００００ｐｐｍであった。この排出し
てきたトリクロロエタン蒸気混合空気を上記中空糸型の
有機蒸気分離膜モジュールに導き、中空糸膜の透過側を
ドライ型真空ポンプで−７００Ｔｏｒｒで運転した。透
過してきたトリクロロエタン蒸気濃度は、約４００００
ｐｐｍであるが、これを冷却凝縮機の前に戻して、脱着
部からの再生ガスと共に冷却凝縮機に導いた。中空糸型
有機蒸気分離膜モジュールの非透過ガスは、トリクロロ
エタン蒸気濃度が約５００ｐｐｍであるので、ヒーター
で加熱して、脱着部の下部へ再循環させた。

【００１８】実施例２ 使用する有機蒸気分離膜モジュールを以下の方法で製作
した。実施例１で使用した１４．０重量％のポリアクリ
ロニトリル溶液をポリエステルタフター上に２００ミク
ロン塗工し、水凝固浴ん浸漬して１ｍ幅の平膜のポリア
クリロニトリル多孔質支持膜を作成した。実施例１と同
様に両末端シラノールポリジメチルシロキサン（数平均
分子量３００００）５重量部、テトラオキシムシラン
２．５重量部、ジブチル錫ジアセテート０．５重量部を
シクロヘキサンに溶解して溶液を調製し、ポリマ濃度が
１．０％になるまでシクロヘキサンで塗液を調製した。
本溶液を、得られている平膜のポリアクリロニトリル多
孔質支持膜の表面に塗工して乾燥させることを７回繰り
返した。得られた平膜のシリコーン複合膜の窒素透過速
度は、０．２１（ｍ³ ／ｍ² ・ｈ・ａｔｍ）であり、酸
素／窒素分離係数＝２．２であった。本平膜のシリコー
ン複合膜を用い、供給側流路材に厚み０．８ｍｍのポリ
エチレン製ネットを使用して、長さ１ｍ、有効膜面積
０．４８ｍ² のスパイラルモジュールを作成した。

【００１９】この様にして得られたスパイラルモジュー
ルを有機蒸気分離膜として用いた。この有機蒸気分離膜
モジュールを用いて、図１のフローダイアグラムの装置
でトリクレン蒸気の回収をおこなった。トリクレン蒸気
を１０００ｐｐｍ程度含有した空気１をブロワー２によ
って、移動層式吸着部３に供給した。吸着部でトリクレ
ン蒸気は除去され、大気へ４排出された。この時の排出
ガス濃度は１００ｐｐｍ以下になっていた。吸着部でト
リクレン蒸気を吸着した粒状活性炭は、搬送機で移動層
式脱着部５に運ばれた。ヒーター６で１４０℃に加熱さ
れた空気が脱着部で活性炭と向流でであい、活性炭に吸
着されているトリクレン蒸気を脱着して、脱着部上部よ
り排出されて、冷却凝縮機７に導かれる。冷却凝縮機に
は５℃の冷却水を循環させた。冷却凝縮機から排出して
きた再生ガス中のトリクレン蒸気は、約６０００ｐｐｍ
であった。この排出してきたトリクレン蒸気混合空気を
上記スパイラルモジュールに導き、スパイラルモジュー
ルの透過側をドライ型真空ポンプで−７００Ｔｏｒｒで
運転した。透過してきたトリクレン蒸気濃度は、約２０
０００ｐｐｍであるが、これを冷却凝縮機の前に戻し
て、脱着部からの再生ガスと共に冷却凝縮機に導く。ス
パイラルモジュールの非透過ガスは、トリクレン蒸気濃
度が約６００ｐｐｍであるので、ヒーターで加熱して、
脱着部の下部へ再循環させた。

【００２０】

【発明の効果】本発明により、排水がでることがなく、
かつ溶剤回収率が従来の移動層式活性炭吸着法に比べて
高く、しかも運転費を低減することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のフローダイアグラムである。

【符号の説明】

１：有機蒸気含有空気吸い込み口 ２：ブロワー ３：移動層式吸着部 ４：大気排出口 ５：移動層式脱着部 ６：ヒーター ７：冷却凝縮機 ８：有機蒸気分離膜 ９：真空ポンプ １０：有機蒸気分離膜の透過側からの戻りガス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理ガス中の溶剤蒸気を活性炭に吸着さ
   せる流動層式吸着部と、活性炭に吸着させた該溶剤蒸気
   を、循環する不活性ガスを介して脱着させる移動層式脱
   着部とを設けた有機溶剤回収装置において、不活性ガス
   を介して脱着された溶剤蒸気を冷却凝縮機に導き液化回
   収し、冷却凝縮機で回収できない溶剤蒸気を有機蒸気分
   離膜に導き、該分離膜の透過側より得られる濃縮溶剤蒸
   気を冷却凝縮機の前に戻し、該分離膜の非透過成分を移
   動層式脱着部に戻す手段を備えたことを特徴とする有機
   溶剤回収装置。
2. 【請求項２】該有機蒸気分離膜が、中空糸膜構造を有す
   ることを特徴とする請求項１記載の有機溶剤回収装置。
3. 【請求項３】該有機蒸気分離膜の内側に、該溶剤蒸気を
   導くことを特徴とする請求項２記載の有機溶剤回収装
   置。