JPH0768127A - 乾熱脱着式溶剤回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸着材を固定床とし、この吸着材に対して間
接加熱を行なう乾熱脱着式溶剤回収装置において、吸着
材の均一加熱を行なうことができ、吸着塔を比較的簡易
な構成とすることができ、高い有機溶剤除去効率を有
し、有機溶剤の脱着時における吸着材の昇温を速やか
に、且つ均一に遂行できる、乾熱脱着式溶剤回収装置を
提供する。 【構成】 吸着塔１へ有機溶剤を含有するガスが供給さ
れることにより、有機溶剤が吸着され、吸着塔１が間接
的に加熱されることにより有機溶剤が脱着される方式の
乾熱脱着式溶剤回収装置において、吸着塔１内には、熱
媒体１５が通過する連続した空間を有し、且つこの連続
した空間内には、吸着材１４が充填された吸着材充填管
１３が複数本、互いに間隔を保って配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、活性炭やゼオライト
等、温度スイングによって吸・脱着操作ができる吸着材
を使用した溶剤回収装置に関する。詳しくは、脱着をス
チームではなく乾熱で行なう溶剤回収装置に関する。本
発明の乾熱脱着式溶剤回収装置は、有機溶剤、例えば、
フロン等を含んだ洗浄排ガスや製造工程排ガス中から有
機溶剤を回収するのに好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来、種々の有機溶剤の回収のために、
吸着材、なかでも活性炭を用いた溶剤回収装置はよく知
られ、広く実用に供されている。その代表的なものに
は、水蒸気を脱着に用いたフィルター方式及び固定床方
式による溶剤回収装置、また、加熱したキャリアガスを
脱着に用いた流動床方式による溶剤回収装置がある。

【０００３】前記、水蒸気を脱着に用いたフィルター方
式及び固定床方式による溶剤回収装置においては、脱着
用熱媒体として水蒸気を活性炭に直接吹き付けているの
で、脱着用水蒸気が活性炭に吸着した有機溶剤を脱着せ
しめ、水蒸気と溶剤蒸気とが混合蒸気となって排出して
取り出される。この混合蒸気を凝縮させたときに、例え
ば、アルコールやアセトン等の水可溶性成分は、２５〜
４０重量％の水溶液となり、その後の水分除去のための
分離・精製処理に多大の処理が必要となる。また、トリ
クレン・１．１．１−トリクロロエタン等の水不溶成分
は、一応水とは相を違えて分離することができるが、こ
の水層には飽和溶解度近くまで溶剤が溶け込んでおり、
この水層をそのまま排出すると、二次公害を発生させる
ので、そのまま排出することはできないという問題を有
している。

【０００４】前記、流動床方式は、水蒸気を直接吹き込
まないので、吸着された有機溶剤と水蒸気が直接接触す
ることはない。このため、分離排水の排出は殆どない
が、有機溶剤ガスの除去率が悪いという本質的な問題を
有している。

【０００５】近年、上記したフィルター方式、固定床方
式、流動床方式等の欠点を補おうとした固定床間接加熱
真空脱着方式が提案されている。この固定床間接加熱真
空脱着方式に用いられる吸着塔には、例えば、図６に示
されるような吸着塔３１があり、その吸着塔３１の内部
には吸着材３４が連続して充填されてあり、その吸着材
３４中に熱媒体３５の通る蛇管状のコイル３６が配置さ
れている。

【０００６】この従来の固定床間接加熱真空脱着方式の
吸着塔３１を用いて有機溶剤含有ガスの脱着を行なうに
は、吸着材３４に吸着された有機溶剤の脱着はコイル３
６中に高温の熱媒体３５を通し、吸着材３４を加熱昇温
した上で、真空ポンプで真空をかけ脱着していた。この
ような固定床間接加熱真空脱着方式に使用される吸着塔
３１には、例えば、特開平２−１９４８０８号公報、特
開平２−２５３８１８号公報に記載されるものがあっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の固定床間接加熱真空脱着方式による有機溶剤含有ガ
スを吸着・脱着処理して有機溶剤を回収する場合の問題
点は、吸着材を均一に加熱することが難しいことであ
る。その理由の第一は、吸着塔３１内に充填された吸着
材３４が連続体となっており、その吸着材３４中に、熱
媒体３５の通るコイル３６が蛇管状に曲折して配置され
ており、そのコイル３６の外面を吸着材３４への伝熱面
としているために、伝熱面からの不等距離による加熱ム
ラが生じ、吸着材３４の昇温が均一になされないことで
ある。図７は、従来の吸着塔内の各コイル３６間に挟ま
れた不等距離における、加熱ムラが生じているゾーンＺ
を示している。

【０００８】その理由の第二は、コイル３６の配列及び
その配列の間隔が、コイル３６の加熱・冷却による伸縮
のために、常に、同一に保たれないという構造的欠陥で
ある。即ち、コイル３６の伸縮による移動が起きるた
め、コイル３６自体を完全に固定できず、そのためにコ
イル３６の配列をある程度フリーにしており、コイル３
６の間隔を等距離に配置するのが難しいためである。

【０００９】前記従来の固定床間接加熱真空脱着方式に
よる有機溶剤含有ガスを吸着・脱着処理して有機溶剤を
回収する場合には、これらの欠点を補わねばならないこ
とから、加熱した吸着材から溶剤の脱着を積極的に促す
ために、真空による脱着を行なう必要があった。そのた
めに、吸着塔は外圧容器となり、堅牢な構造としなけれ
ばならず、なおかつシール部の精度を上げるなど、重装
備の容器が必要となりコストアップの要因となってい
た。

【００１０】また、吸着材自体が外套と接しているた
め、加温されている吸着材が外套部分から放熱されるの
を防ぐのに、外套を二重（ジャケット付）にしなければ
ならず、コストアップの要因となっていた。

【００１１】また、加熱された空気からなるキャリアガ
スを用い、吸着材を加熱すると同時に吸着材に吸着され
ている有機溶剤を脱着する方式も実用化されているが、
空気の特性として、熱容量が小さいことから、加熱空気
で吸着材を昇温させることは昇温効率が悪かった。そし
て、吸着材の加熱を、加熱空気で行なう場合の殆どにお
いて、加熱空気が偏流してしまうため、吸着材を均一に
昇温させるには非常に困難であり、安定性がなかった。

【００１２】そこで本発明は、吸着材を固定床とし、こ
の吸着材に対して直接水蒸気加熱を行なわず、間接加熱
を行なう乾熱脱着式溶剤回収装置において、吸着材の均
一加熱を行なうことができ、吸着塔が、二重管等の重装
備にならず比較的簡易な構成とすることができ、従来の
水蒸気脱着とほぼ同等の高い有機溶剤除去効率を達成す
ることができ、吸着材からの有機溶剤の脱着時における
吸着材の昇温を速やかに、且つ均一に遂行できる、乾熱
脱着式溶剤回収装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記した問題点を解決す
るために、本発明は、吸着塔へ有機溶剤を含有するガス
が供給されることにより、有機溶剤が吸着され、吸着塔
が間接的に加熱されることにより有機溶剤が脱着される
方式の乾熱脱着式溶剤回収装置において、前記吸着塔内
には、熱媒体が通過する連続した空間を有し、且つ前記
熱媒体が通過する連続した空間内には、吸着材が充填さ
れた吸着材充填管が複数本、互いに間隔を保って配置さ
れていることを特徴とする乾熱脱着式溶剤回収装置とす
るものである。

【００１４】なお、本発明で「乾熱」とは、従来の水蒸
気を、直接、吸着材に吹きつけ吸着材を濡らしてしまう
湿熱に対し、通常の空気、或いは窒素等の不活性ガスを
加熱した低水分状態の加熱の状態をいう。

【００１５】本発明の乾熱脱着式溶剤回収装置に使用さ
れる吸着材の種類には、活性炭、ゼオライト等の吸着材
が使用されるが、特に、粒状活性炭が、単位当りの吸着
量が多い点から好ましい。

【００１６】本発明の乾熱脱着式溶剤回収装置に適用で
きる有機溶剤は、親水性、疎水性の何れの溶剤も適用で
き、特に、水蒸気脱着法との関係では、親水性溶剤が好
適に適用できる。また、洗浄機等で発生した、例えば、
フロン等の有害な有機溶剤が好適に適用できる。

【００１７】本発明の乾熱脱着式溶剤回収装置を図面に
よって説明する。

【００１８】図１は、本発明の乾熱脱着式溶剤回収装置
のフロー図を示す。図１において、１は吸着塔、２は吸
着塔１内で有機溶剤含有ガスが処理され清浄化されたガ
スを吸引して排出するためのブロワー、３は吸着塔１内
に吸着されている有機溶剤の脱着によるガスを回収する
ためのエアーポンプ、４は回収されたガスを凝縮させて
液体とするための凝縮器、５は凝縮器４内の圧力を調整
するための定圧弁、６は吸着塔１内へ熱媒体を導入する
ための熱媒体入口、７は吸着塔１から熱媒体を排出する
ための熱媒体出口、８は凝縮器４へ冷却水を導入するた
めの冷却水入口、９は凝縮器４から冷却水を排出するた
めの冷却水出口、１０は吸着処理がなされる前の有機溶
剤が含有されている被処理ガスが流れる被処理ガスルー
ト、１１は被処理ガス中の有機溶剤が吸着処理されて、
清浄化されたガスの流れる処理済ガスルート、１２は吸
着されているガスを搬送するため又は吸着塔１へ脱着処
理するためのガスを供給するためのキャリアガス循環ル
ート、１３は吸着材が充填されている吸着材充填管、１
４は吸着材、１５は熱媒体をそれぞれ表す。

【００１９】図２は、本発明の乾熱脱着式溶剤回収装置
に使用される吸着塔１の構造図を示し、図３は、図２に
おける吸着塔１のIII −III 部の断面図である。図２及
び図３において、１６は管板、１７は多孔板、１８は外
套を示す。図２及び図３に示されるように、吸着材充填
管１３は、吸着塔１内の空間内に互いに間隔を保ち垂直
に複数本配列されている。この吸着塔１内における吸着
材充填管１３以外の連続した一つの空間は、熱媒体１５
が流れる空間である。この吸着材充填管１３は、前記キ
ャリアガス循環ルート１２と連通しており、吸着材充填
管１３の下端においてキャリアガスの受入れ、また吸着
材充填管１３の上端においてキャリアガスを排出するこ
とができ、キャリアガスを循環させることができる。

【００２０】吸着塔１には、前記したように吸着材１４
を充填した複数本の吸着材充填管１３が垂直に配列され
ているので、本発明の吸着塔１を溶剤回収に繰り返し使
用し、充填した吸着材１４の体積が次第に減少しても、
生じた空間が吸着材１４の自重により、順次、適度に埋
まるため、有機溶剤含有ガスが素通りする空間を生じる
恐れがない。また、上記のように吸着材充填管１３が構
成されているため、吸着材１４を吸着材充填管１３の上
端から充填するだけで、充填が極めて容易に行なえ、ま
た吸着材１４を吸着材充填管１３の下端から排出するだ
けで極めて容易に吸着材１４の排出が行なえる利点を有
する。

【００２１】吸着塔１内における吸着材充填管１３の本
数は処理するガスの容量に合わせて適宜、選択すること
ができる。吸着材充填管１３の内径は、吸着材充填管１
３内を通過するガスの圧力損失と吸着材充填管１３の外
部の熱媒体１５からの熱伝達のバランスから、１５〜４
０ｍｍが好ましく、また吸着材充填管１３の長さは、吸
着材充填管１３内の圧力損失と吸着材１４の吸着能力と
のバランスから、４９９〜２０００ｍｍの範囲が適当で
ある。

【００２２】吸着材充填管１３内に充填されている吸着
材１４の充填密度は、０．４〜０．５Ｋｇ／ｌ（充填材
１４の粒径２〜４ｍｍであると、通常、この位の範囲に
入る）が好ましい。

【００２３】図４は、吸着材１４が充填されている吸着
材充填管１３の内部断面を示し、吸着材充填管１３の管
外の熱媒体からの熱が、吸着材充填管１３の外面の加熱
面から吸着材１４に到る同心円状の熱勾配となって均一
に伝わる様子を示す。したがって、吸着材１４におい
て、熱が中心方向に向かってほぼ均一な加熱が達成さ
れ、熱の伝わりにくい部分が特に生ぜず、吸着ガスの脱
着が均一に行なわれる効果を有する。

【００２４】次に、上記に説明した本発明の乾熱脱着式
溶剤回収装置を使用した溶剤回収方法を説明する。

【００２５】洗浄機等の発生源から排出された有機溶剤
含有ガスである被処理ガスは、ブロワー２の吸引作用に
より、被処理ガスルート１０を通り、吸着塔１に供給さ
れる。被処理ガス中に含有されている有機溶剤は、被処
理ガスが吸着材１４の中を通過する過程で、吸着材１４
に吸着され浄化される。吸着材１４に有機溶剤が有効に
吸着されている間は、この吸着工程は続けられる。

【００２６】次に、この吸着工程が完了した後、吸着材
１４に吸着した有機溶剤を吸着材１４から脱離させる脱
着工程に移る。脱着工程では先ず、熱媒体１５を熱媒体
入口６から熱媒体出口７へ、又はその逆に熱媒体出口７
から熱媒体入口６へ供給し、吸着材充填管１３内の吸着
材１４を間接的に昇温させる。本発明の乾熱脱着式溶剤
回収装置に使用される熱媒体１５には、水、スチーム、
昇温された熱媒オイル等が使用でき、特に、脱着時の速
やかな加熱と、吸着時の速やかな降温を考慮すると、ス
チームが好ましい。熱媒体としてスチームを使用する場
合、吸着材１４の降温には、単にスチームの供給をスト
ップすることにより簡単に行なうことができる。なお、
熱媒体としてオイルを使用する場合、降温には冷却され
たオイルを使用する必要がある。この吸着材１４の昇温
温度は、吸着している有機溶剤の種類によって異なる
が、吸着されている有機溶剤の脱着時にはその有機溶剤
の沸点以上にする必要がある。

【００２７】次に、エアーポンプ３より吸着塔１内の、
予め熱媒体１５により設定された温度に昇温されている
吸着材１４が充填されている各吸着材充填管１３に、キ
ャリアガス循環ルート１２を通じてキャリアガスを送入
する。

【００２８】吸着材１４の昇温により吸着材１４から脱
離した有機溶剤は、エアーポンプ３の吸引作用でキャリ
アガスによってキャリアガス循環ルート１２を通じて凝
縮器４に送られ、ここで冷却され、有機溶剤の一部が凝
縮する。この凝縮器４の中が３〜５Ｋｇｆ／ｃｍ² の圧
力に保たれるように定圧弁５を設定することにより、凝
縮効率を上げることができる。この場合の圧力は高い方
がよいが、エアーポンプ３の性能を鑑み３〜５Ｋｇｆ／
ｃｍ² に設定するのが適当である。吸着材充填管１３か
ら出た、有機溶剤ガスを含むキャリアガスは、加圧と冷
却により有機溶剤が凝縮・分離されて、溶剤濃度が低下
し、凝縮器４から排出される。このキャリアガスは、除
圧され、再度、吸着材充填管１３に供給される。

【００２９】図５は、図１の乾熱脱着式溶剤回収装置に
おいて、吸着塔をさらに、もう一本並列に併設して構成
した乾熱脱着式溶剤回収装置を示す。有機溶剤含有ガス
は、吸着塔１又は吸着塔２１の何れか一方に交互に供給
されるように構成される。この乾熱脱着式溶剤回収装置
で吸着工程を連続で行なう場合は、バルブの切換えによ
り、吸着と脱着を交互に行なうことにより、処理済ガス
及び回収溶剤は連続して得られる。

【００３０】キャリアガスには、回収される有機溶剤が
可燃性溶剤である場合には、窒素ガス等の不活性ガスが
好ましい。キャリアガスの供給量は、吸着材通過速度を
２〜５ｃｍ／秒に設定するのが適当である。通過速度を
上げ過ぎると、凝縮系統のエアーポンプの能力を大きく
する必要が生じ、装置の規模が大きくなってしまうた
め、好ましくない。キャリアガスは、加熱して供給する
こともでき、この場合、脱着率の向上が望める。

【００３１】

【実施例】図１に示す構成の乾熱脱着式溶剤回収装置を
用いて、フロン１１３を含んだ排ガスの処理を行なっ
た。

【００３２】吸着塔は、粒状活性炭（ＧＧ４／８）を充
填した内径１８ｍｍ、長さ１，０００ｍｍの吸着材充填
管を１２本備えており、活性炭の充填量は吸着材充填管
１２本で１２９０ｇであった。処理ガス条件、運転状
況、運転結果を下記に示す。

【００３３】（１）処理ガス条件 ａ．被処理ガス濃度 平均２，０００ｐｐｍ ｂ．処理ガス量 ６．１Ｎｍ³ ／Ｈ （２）運転状況 ａ．吸着 吸着時間 ２００分 活性炭通過ガス速度 ６０ｃｍ／秒 被処理ガス平均温湿度 ２２℃においてＲＨ６
７％ ｂ．脱着 脱着時間 ４０分 活性炭通過キャリアガス速度 ３ｃｍ／秒 熱媒体及び温度 水蒸気１５０℃ 凝縮器内の圧力及び温度 ３Ｋｇｆ／ｃｍ² ・
６℃ （３）運転結果（前記条件で１２サイクル運転後のデー
タ） 処理済ガス濃度 平均２０ｐ．ｐ．ｍ（有機溶剤除
去率９９％） 回収溶剤の品質 ｐＨ５．２，酸分０．１ｍｇ／
ｌ，純度９９．７％ 回収溶剤の水分含有率 水：有機溶剤＝０．０２〜
０．１：１ 回収溶剤における水分の分離工程がないにもかかわら
ず、回収溶剤の水分含有率が非常に少ないことが分か
る。

【００３４】活性炭有効吸着率 ２６．１％（１２
サイクル目の活性炭吸着率） １サイクル目の再生後の活性炭有効吸着率と殆ど差異が
なく、サイクルを重ねても活性炭にヘタリが見られない
ことが分かる。

【００３５】

【発明の効果】

（１）本発明は、吸着塔内の熱媒体が通過する連続した
空間内に、吸着材が充填された吸着材充填管を複数本、
互いが間隔を保って配置された吸着塔を有する乾熱脱着
式溶剤回収装置としたので、吸着材に吸着している有機
溶剤の脱着時における、加熱面からの吸着材に対する熱
の伝達が迅速かつ均一になる。

【００３６】（２）本発明の乾熱脱着式溶剤回収装置に
おいては、吸着塔が二重管等の重装備にならず比較的簡
易な構成とすることができる。

【００３７】（３）本発明の乾熱脱着式溶剤回収装置に
おいては、吸着塔内に、吸着材を充填した任意の数の吸
着材充填管を垂直に設けることができる構造としたた
め、吸着材充填管を増設することにより、吸着材と有機
溶剤含有ガスとの接触密度を高めることが容易に行な
え、そのため有機溶剤の除去率を高くすることができ
る。 （４）本発明の乾熱脱着式溶剤回収装置は、水蒸気を直
接、吸着材に接触させて使用した従来の脱着方式と、ほ
ぼ同等の高い有機溶剤除去効率を有しながらも、水蒸気
を直接、吸着材に接触させていないので、溶剤水溶液の
排水の問題がない。

【００３８】（５）本発明の乾熱脱着式溶剤回収装置を
用いた溶剤回収においては、有機溶剤を除去して搬送す
るためのキャリアガスを循環使用しているため、キャリ
アガスに有機溶剤が残存していても、許容することがで
きる。また、そのため、水を凝縮させない条件で有機溶
剤の凝縮、回収を行なうことができ、水の生成を避ける
ことができるため、有機溶剤が混入した排水を発生させ
る問題を回避できる。 （６）本発明の乾熱脱着式溶剤回収装置を用いた溶剤回
収においては、回収溶剤における水分の分離工程がない
にもかかわらず、回収溶剤の水分含有率が非常に少ない
特徴を有する。

【００３９】（７）本発明の乾熱脱着式溶剤回収装置を
用いた溶剤回収においては、溶剤回収のサイクルを重ね
ても、１サイクル目の再生後の活性炭有効吸着率と殆ど
差異がなく、高い活性炭有効吸着率を維持することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の乾熱脱着式溶剤回収装置のフロー図で
ある。

【図２】本発明の乾熱脱着式溶剤回収装置に使用される
吸着塔の構造図である。

【図３】図２における吸着塔のIII −III 部の断面図で
ある。

【図４】吸着材が充填されている吸着材充填管の内部断
面であり、吸着材充填管内の熱伝達の均一性を示す。

【図５】吸着塔を複数本備えた乾熱脱着式溶剤回収装置
の一例である。

【図６】従来の溶剤回収装置に使用される吸着塔の一例
を示す。

【図７】従来の吸着塔内の各コイル間に挟まれた不等距
離における、加熱ムラが生じているゾーンＺを示す。

【符号の説明】

１，２１ 吸着塔 ２ ブロワー ３ エアーポンプ ４ 凝縮器 ５ 定圧弁 ６，２６ 熱媒体入口 ７，２７ 熱媒体出口 ８ 冷却水入口 ９ 冷却水出口 １０ 被処理ガスルート １１ 処理済ガスルート １２ キャリアガス循環ルート １３，２３ 吸着材充填管 １４，２４ 吸着材 １５，２５ 熱媒体 １６ 管板 １７ 多孔板 １８ 外套

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 53/81

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着塔へ有機溶剤を含有するガスが供給
   されることにより、有機溶剤が吸着され、吸着塔が間接
   的に加熱されることにより有機溶剤が脱着される方式の
   乾熱脱着式溶剤回収装置において、 （１）前記吸着塔内には、熱媒体が通過する連続した空
   間を有し、 （２）前記熱媒体が通過する連続した空間内には、吸着
   材が充填された吸着材充填管が複数本、互いに間隔を保
   って配置されていることを特徴とする乾熱脱着式溶剤回
   収装置。
2. 【請求項２】 前記吸着材充填管が垂直に配置されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の乾熱脱着式溶剤回収
   装置。