JPH09323021A

JPH09323021A - 排ガス吸着装置

Info

Publication number: JPH09323021A
Application number: JP8168298A
Authority: JP
Inventors: Hidemasa Miura; 秀允三浦
Original assignee: KURARAY ENG KK
Current assignee: KURARAY ENG KK
Priority date: 1996-06-06
Filing date: 1996-06-06
Publication date: 1997-12-16

Abstract

(57)【要約】【課題】中空円筒状繊維状活性炭吸着素子を、該素子
が上方に開口している通常の使用形態で使用する場合
に、該素子下部の含水率を低減し、底板上のドレーンを
排除すると共に、該素子各部位に必要十分にしてかつ均
等に過熱スチームの流通を可能にする高効率な吸着装置
を提供する。【解決手段】上部フランジと底板間に中空円筒状に繊
維状活性炭材を積層装着し、前記上部フランジに清浄ガ
ス排出ノズル及び再生用スチーム供給ノズルの取付部を
設け、前記再生用スチーム供給ノズルのノズル先端部を
前記中空円筒内筒下部まで延設し、前記ノズル先端部の
開口を前記底板に向けて設けて構成した吸着素子を、少
なくとも被処理ガス供給ノズル及び廃スチーム排出ノズ
ルを設けた缶体内に立設し、各ノズルに弁機構を設けて
構成した排ガス吸着装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維状活性炭吸着
素子を用いた排ガス処理装置に関する。さらに詳しく
は、上部フランジと底板間に中空円筒状に繊維状活性炭
材を積層装着して構成した繊維状活性炭吸着素子を缶体
内に配設収容し、該吸着素子の外側から被処理ガスを流
通して吸着操作を行い、一方、反対方向からスチームを
流通して再生操作を行い得るように構成した吸着装置に
関する。本発明の吸着装置は、化学工場などで発生する
有機溶剤などを含有するガスから有臭・有害物質を除去
するのに主に使用される。

【０００２】

【従来の技術】従来、化学工場などから排出される有機
溶剤などを含有する排ガスを浄化するためには、活性炭
を吸着材とする排ガス処理装置が主に用いられている。
活性炭の吸着能力を維持するためには、高温ガス又はス
チームによって再生操作を行うことが必要であり、被処
理ガスを連続的に処理するために、複数の吸着装置を用
いて交互に吸着、再生操作を行うように切り替え使用さ
れている。

【０００３】再生操作にスチームを用いる場合は、有機
溶剤などを含んだ廃スチームを凝縮回収することにより
容易に有機溶剤などを回収することができる利点があ
り、かつ高温再生時の有機溶剤などの変質を防ぐために
は不活性ガス中で再生を行うことが望ましく、この面で
もスチームは好適である。また、スチームを用いる場合
は、吸着材などへの授熱量の一部に潜熱を利用できるた
め、他のガスに比較して少ないガス量、低い入口温度で
再生を行うことができる。さらに、全体に装置をコンパ
クトに構成できて装置コストの点からも経済的である。

【０００４】しかし、再生ガスとしてスチームを用いる
場合は、吸着材上でのスチームの凝縮が避けられず、吸
着材は含水状態で次の吸着操作を受けることになる。活
性炭は含水率が増大するにつれて吸着容量が低減する性
質があり、含水状態では本来の性能を発揮することが困
難となる。特に、繊維状活性炭吸着素子はその構成から
水分を吸着素子内に保持し易く、吸着容量が低減し易い
上に水分の含有率によりガスの通過抵抗が大きく変化す
る。このため、１個の吸着素子において、吸着容量、ガ
ス通過抵抗の異なる部分が生じ、本来の設計性能を満足
できなくなる欠点がある。また、このような欠点がある
ために、本来ならば達成できる未吸着排出限界濃度にま
で処理を行うことが出来ずに実施されているのが現状で
ある。

【０００５】これを改良するものとして、特公昭６４ー
１１３２６号公報に、繊維状活性炭吸着素子を縦型と
し、スチーム噴出口を吸着素子内の下部側壁に向けるこ
とにより、吸着素子の含水率を小さくする方法が提案さ
れている。水分は吸着素子の下部に蓄積され易い傾向が
あるため、下部側壁に過熱スチームを噴射することによ
り当該部分の含水率を減少させるものである。

【０００６】この方法を、通常の使用形態である吸着素
子が上方に開口している場合に適用した場合には、吸着
素子上部に加熱気流が当たらない死角部分が生じるほか
に、吸着素子底板上のドレーンの排除に難点がある。一
方、この方法を通常の使用形態とは逆に吸着素子が下方
に開口している場合に適用した場合には、吸着素子内筒
部で発生したドレーンが容易に排除される効果が加わり
一層有効となるが、吸着素子上部に加熱気流が当たらな
い死角部分が生じる難点がある。さらに、吸着素子の取
付、更新の際の作業性及びガスシール性にも難点があ
る。

【０００７】また、実開昭６０ー９１２２７号公報に、
吸着素子内筒に挿入したスチーム供給管の側面に下部に
至るほどより多くのスチーム噴出口を設け、吸着素子の
下部の含水率を小さくする方法が提案されている。この
方法は、前述の吸着素子上部の加熱気流が当たらない死
角部分に関して改善を図るものであるが、吸着素子底板
上のドレーンの排除に関しては依然として難点がある。
しかも、上記のいずれの方法においても、スチーム供給
管側面の噴出口は限られた個数しか設けることができ
ず、過熱スチームは該噴出口に対向する吸着素子内筒壁
面に局所的に噴射される。理想的には、過熱スチームは
吸着素子各部位に必要十分にしてかつ均等に分配される
べきであるが、上記方法によってはかかる点で十分とは
云えない。

【０００８】実開昭５３ー１０１０４４号公報には、吸
着素子内筒に加熱気流を旋回させながら供給し、吸着素
子内筒壁面に加熱気流が当たらない死角部分が生じない
方法が開示されている。この方法においては、吸着素子
全体に均等に加熱気流を供給できる反面、吸着素子下部
の含水率の低減及び吸着素子底板上のドレーンの排除に
難点がある。

【０００９】さらに、実開平０３ー１０２２１６号公報
に、吸着素子底板に自動弁を付設した排水管を設け、底
板上のドレーンを排除する方法が開示されている。この
方法においては、装置が複雑になる上に自動弁の漏洩の
可能性もあり安定性に欠ける難点がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】近年、塩素系有機溶剤
などの有害有機物を含有する排ガスの排出濃度の規制値
が次第に強化されてきており、浄化効率を大幅に向上さ
せる必要に迫られている。勿論、スチームの過熱度を高
めることにより吸着素子の含水率を低減して処理効率を
高めることは可能であるが、有機物の熱変質を助長する
ことにつながり、これらの解決のためには、従来方法に
よる対応では限界がある。

【００１１】従って、本発明の目的は、中空円筒状繊維
状活性炭吸着素子を、該吸着素子が上方に開口している
通常の使用形態で使用する場合に、該吸着素子下部の含
水率を低減し、底板上のドレーンを排除すると共に、該
吸着素子各部位に必要十分にしてかつ均等に過熱スチー
ムを分配することを可能にする高効率な吸着装置を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、内側の吸着
素子の含水率を十分に低減して処理効率を高めた吸着装
置として、繊維状活性炭からなる異径の中空円筒状に作
製した吸着素子複数個を、各吸着素子間に空隙を設けて
同心状に組み合わせて構成した繊維状活性炭吸着素子を
缶体内に配設収容した吸着装置を提案し、先に特願平０
７ー１５２４５９号として出願した。

【００１３】本発明者は、さらに工業的に有利でかつ高
効率な吸着装置を得るため鋭意検討を重ね、本発明に至
った。即ち、本発明は、上部フランジと底板間に中空円
筒状に繊維状活性炭材を積層装着し、前記上部フランジ
に清浄ガス排出ノズル及び再生用スチーム供給ノズルの
取付部を設け、前記再生用スチーム供給ノズルのノズル
先端部を前記中空円筒内筒下部まで延設し、前記ノズル
先端部の開口を前記底板に向けて設けて構成した吸着素
子を、少なくとも被処理ガス供給ノズル及び廃スチーム
排出ノズルを設けた缶体内に立設し、各ノズルに弁機構
を設けて構成したことを特徴とする排ガス吸着装置であ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明で用いる繊維状活性炭材
は、アクリロニトリル、レーヨン、石油ピッチ、フェノ
ール系繊維などを既知の方法で処理して得られるもの
で、通常はクロス状あるいはフェルト状などに形成され
たものであるが、球状などの他の形状に形成されたもの
であってもよい。これらの形成材を中空円筒状に積層し
て繊維状活性炭吸着素子が構成される。なお、本発明
は、繊維状活性炭材のみならず、他の吸着材を用いる吸
着装置に対しても有効であることはいうまでもない。以
下、本発明の吸着装置を図面で具体的に説明する。

【００１５】図１〜３は本発明の吸着装置の断面立面図
であり、図１において、１は吸着装置の缶体、２は繊維
状活性炭吸着素子である。６は該吸着素子の上部フラン
ジ、４は該吸着素子の底板である。繊維状活性炭フェル
トなどの繊維状活性炭材が、前記上部フランジと前記底
板間の通気性のある支持体７に中空円筒状に積層して装
着される。球状などの吸着材を用いる場合には、該吸着
材が通気性のある支持体からなる内外円筒間に積層して
装着される。前記上部フランジには清浄ガス排出ノズル
及び再生用スチーム供給ノズルの取付部９が設けられ
る。３は前記再生用スチーム供給ノズルのスチ−ム噴出
口であり、該再生用スチーム供給ノズルのノズル先端部
は、前記中空円筒内筒下部まで延設され、ノズル先端部
の開口を前記底板に向けて設けて構成される。

【００１６】本発明の吸着装置の吸着工程において、被
処理ガスは供給口１２から供給されて吸着素子を流通す
る間に有機物が吸着除去され、清浄ガスとして排出口１
３から排出される。一方、再生工程において、被処理ガ
スの供給口及び清浄ガスの排出口は閉止されて再生用ス
チームが供給口１０から供給され、吸着素子を逆方向か
ら流通する間に有機物が脱着され、廃スチームとして排
出口１１から排出される。

【００１７】再生工程において、吸着素子の昇温と吸着
材からの有機物の蒸発に必要な熱量がスチームにより与
えられる。吸着素子へ供給されるスチームは通常１２０
〜１５０℃に過熱された状態であり、吸着素子から排出
されるスチームは通常大気圧でありかつ飽和温度に近い
状態にある。有機物を含んだ廃スチームは凝縮器に導か
れて有機物と共に凝縮して水溶液として回収される。再
生に必要なスチーム量の目安は、脱着される有機物量に
対して通常３〜１０倍（重量比）であり、ランニングコ
ストの点及び回収水溶液から蒸留分離などにより有機物
を回収するために出来るだけスチームの使用量は少ない
ことが望ましい。

【００１８】再生工程において、吸着素子の加熱などの
ためにスチームの熱量が消費される過程ではスチームの
潜熱の一部が利用され、吸着素子が許容範囲の含水率を
もった状態で再生工程を終了して次の吸着工程に移行す
る。しかし、吸着素子が縦型に配置されている場合は下
部になるほど含水率が高くなり易く、最下部は吸着素子
底板上のドレーンを活性炭繊維が吸収することと相まっ
て、多量の水分を保持する状態になり易い。このため、
吸着素子の下部を流通した被処理ガス中の残存有機物の
濃度が高くなり易く、全体の処理効率が低下し易い。

【００１９】本発明においては、過熱スチームの全量が
先ず吸着素子下部に供給されるため、水分が蓄積しやす
い吸着素子下部に優先して十分な熱量の供給が可能にな
る。同時に、過熱スチームは、吸着素子底板に向けて噴
出されることにより、該底板上のドレーンを微細化して
再蒸発せしめて吸着素子内筒壁面に沿って反転上昇し、
次いで吸着素子上端で反転下降し、吸着素子内筒空間内
で均一に対流混合される。しかして、当該過熱スチーム
は均等に吸着素子内筒壁面から活性炭繊維層を流通す
る。スチーム噴出口は該噴出口よりも拡大された吸着素
子底板面に噴出スチームが衝突してドレーンを微細化で
きる位置に設けるのが好ましい。また、上記のスチーム
噴出口は図６に示すように先広がり状に拡大したもので
あるか、更には該噴出口に多孔板を一例とするスチ−ム
分配板１６を設けると好ましい。

【００２０】吸着素子内筒空間を上下部に仕切り区分し
て下部よりスチームを供給すると、吸着素子下部に一層
優先してより過熱度が高いスチームを流通させることが
できるので有効である。図１で示す８はこのような仕切
り区分をするための仕切板である。該仕切板はスチーム
供給管の先端部噴出口３の上方の部位に固着され、前記
中空円筒内筒壁面との間に間隙を形成するように設けら
れる。したがって、該仕切板によって、その外縁と吸着
素子内筒壁面に環状流路が形成され、吸着素子内筒空間
は上下二区分に仕切られる。

【００２１】該仕切板の吸着素子底板からの取り付け高
さは、吸着素子の高さの１／３以下が好ましい。該仕切
板の直径は吸着素子内筒直径の５／１０〜９／１０の範
囲にするのが好ましく、吸着工程における仕切板下部の
背圧が過大にならないようにするとよい。仕切板の形状
は円板がよいが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、他の
形状であってもよい。

【００２２】供給される過熱スチームは、従来のような
スチーム噴出口ごとの点状態で不均一に分配される機構
と異なり、吸着素子底板に噴射されることにより半径方
向に均等に第１次分配がなされ、次いで前記した仕切板
外縁環状路により第２次分配がなされる機構によるた
め、極めて均等な分配が実現される。しかも、吸着素子
内筒の上下二区分毎に対流混合が促進され、加熱気流が
当たらない死角部分が生じることがない。その上に、水
分が蓄積し易い吸着素子下部に一層優先してより過熱度
が高いスチームを供給することができる。

【００２３】本発明の吸着装置において、吸着素子のス
チ−ム供給管の先端部噴出口の上方に吸着素子内筒壁面
との間に間隙を形成し、吸着素子内筒空間を同心状に区
分する両端開口円管を設けるとさらに有効である。図２
において、１４は吸着素子内筒空間を同心状に区分する
両端開口円管である。吸着素子底板に向けて噴出された
スチームは反転上昇し、一部は吸着素子内筒下部側壁よ
り活性炭繊維層を流通する。また、一部は該円管と吸着
素子内筒壁とで形成される環状流路を上昇し、吸着素子
内筒壁より活性炭繊維層を流通する。さらに、残部は該
円管内を上昇し、吸着素子上端で反転し、前記環状流路
を下降し、吸着素子内筒壁より活性炭繊維層を流通す
る。特に、大型の吸着素子にこの構成を適用すると効果
が高く好ましい。

【００２４】即ち、再生工程初期に吸着素子内筒空間の
空気を短時間で置換排出して有機物の酸化変質を防止す
ると共に、スチーム噴出口から遠くに位置する吸着素子
上端部にも十分な加熱気流を供給して加熱気流が当たら
ない死角部分をなくし、吸着素子内筒壁全面に必要十分
にしてかつ均等に過熱スチームを分配することが可能と
なる。該円管の直径は、吸着素子内筒直径の１／２〜３
／５程度とするのが好ましい。該円管の下端部を末広が
り状にするか又は図２で示すバッフル１５を設けること
により、該円管内に上昇気流を誘導して前記環状路を下
降気流路として循環気流を起こすように構成してもよ
い。

【００２５】吸着装置としては、前述のような単一層の
吸着素子を用いてもよいが、図３に示すような複層から
なる組合わせ吸着素子を用いると吸着効果が大きく、好
ましい。この場合は、内側の吸着素子の底板を外側の吸
着素子の底板に近接して設け、底板間の熱移動を促進す
るとよい。または、両者の底板を共通底板とした組合わ
せ吸着素子としてもよい。

【００２６】吸着素子に過熱スチームを供給する際に
は、当初にスチーム供給ラインに停滞したドレーンを持
ち込み易く、該ドレーンが吸着素子内で発生するドレー
ンと共に吸着素子底板上に蓄積する。本発明によれば、
これらのドレーンは後続する過熱スチームの噴射により
再蒸発せしめることができる。ドレーンの蒸発後も、吸
着素子底板は一層加熱されるため、吸着素子の最下部活
性炭繊維層は吸着素子底板からの伝導及び輻射熱による
加熱作用を受け、一層効率よく水分が排除される。

【００２７】この場合、吸着素子底板は単一円板であっ
てもよいが、図１〜３に示すように断熱部５を形成する
ように構成すると、スチーム噴射面から吸着素子外への
放熱が防止されて好ましい。該断熱部は、例えば前記底
板を上面とする筒形状であって、内部が空間であるか、
又は断熱材を充填したものとして構成される。従来方法
では最下部活性炭繊維層の水分排除は特に困難であり、
当該部位からの未吸着ガスの漏洩が問題であったが、本
発明の吸着装置によればこのような問題はない。

【００２８】有機物のある種のものは、局部的に高い温
度にさらされることにより熱変質を受け易く、同時に活
性炭を劣化させる場合がある。本発明においては、十分
に混合された過熱スチームを吸着素子内筒壁各部に均等
に分配でき効率よく再生を行うことができて活性炭の劣
化を防ぐことができる。

【００２９】

【実施例】

比較例図１に示す吸着装置において、フェノール系活性炭繊維
のフェルトを内直径２１０ｍｍ、外直径４１６ｍｍ、高
さ４５０ｍｍに積層した吸着素子を用い、該吸着素子内
に１インチのスチーム供給管を取り付け、底板から２０
０ｍｍの高さより下部に２４個の直径３ｍｍのスチーム
噴出口を壁面に向けて均等に設けて使用した。吸着素子
の上部フランジに吸着素子層内測温用のために上下移動
可能な温度計を設けた。この吸着素子に１３０℃の過熱
スチームを１１．３ｋｇ／ｈｒで供給して脱着試験を行
ったところ、図４に示すような吸着素子層内温度推移結
果を得た。図４の結果から、吸着素子下部の水分が十分
に排除されないことは明らかである。

【００３０】実施例スチーム供給管の先端部噴出口を底板上５０ｍｍの位置
で底板に向け、底板から１５０ｍｍの位置に１５０ｍｍ
直径の仕切板を設けた以外は比較例と同一条件で脱着試
験を行った。結果を図５に示す。この結果から、吸着素
子下部の水分が十分に排除されることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸着装置の断面立面図である。

【図２】本発明の吸着装置の他の例の断面立面図であ
る。

【図３】本発明の吸着装置の他の例の断面立面図であ
る。

【図４】比較例における吸着素子層内温度推移を示すグ
ラフである。

【図５】実施例における吸着素子層内温度推移を示すグ
ラフである。

【図６】スチ−ム噴出口の一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１吸着装置缶体２吸着素子３スチーム噴出口４底板５断熱部６上部フランジ７支持体８仕切板９取付部１０再生用スチーム供給口１１廃スチーム排出口１２被処理ガス供給口１３清浄ガス排出口１４円管１５バッフル１６スチ−ム分配板１７繊維状活性炭

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上部フランジと底板間に中空円筒状に繊
維状活性炭材を積層装着し、前記上部フランジに清浄ガ
ス排出ノズル及び再生用スチーム供給ノズルの取付部を
設け、前記再生用スチーム供給ノズルのノズル先端部を
前記中空円筒内筒下部まで延設し、前記ノズル先端部の
開口を前記底板に向けて設けて構成した吸着素子を、少
なくとも被処理ガス供給ノズル及び廃スチーム排出ノズ
ルを設けた缶体内に立設し、各ノズルに弁機構を設けて
構成したことを特徴とする排ガス吸着装置。
【請求項２】請求項１記載の吸着装置において、前記
再生用スチ−ム供給ノズルのノズル先端部の上方に、前
記中空円筒内筒壁面との間に間隙を形成し、かつ前記中
空円筒内筒空間を水平に区分する仕切板を設けた吸着装
置。
【請求項３】請求項１記載の吸着装置において、前記
再生用スチ−ム供給ノズルのノズル先端部の上方に、前
記中空円筒内筒壁面との間に間隙を形成し、かつ前記中
空円筒内筒空間を同心状に区分する両端開口円管を設け
た吸着装置。
【請求項４】請求項１〜３記載の吸着装置において、
前記吸着素子を内側の吸着素子として、他の中空円筒状
に作製された異径の吸着素子と、各吸着素子間に空隙を
設けて同心状に組み合わせて吸着素子とした吸着装置。
【請求項５】請求項１〜４記載の吸着装置において、
前記吸着素子に設けた前記底板が断熱部を有する形状の
ものである吸着装置。