JPH10113530A

JPH10113530A - パン焼きプラント及び他のプラントのエミッションからの水溶性で揮発性の有機化合物の回収

Info

Publication number: JPH10113530A
Application number: JP9182292A
Authority: JP
Inventors: Milton F Pravda; ミルトン・エフ・プラブダ
Original assignee: Conserve Resources Inc
Current assignee: Conserve Resources Inc
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 1998-05-06
Also published as: CA2209005A1; US5846299A; EP0818231A1

Abstract

(57)【要約】【課題】パン焼きプラント及び他のプラントのエミッ
ションから水溶性で揮発性の有機化合物を回収するため
の方法及び装置の提供。【解決手段】エミッションを給湿してほぼ飽和状態に
する断熱給湿器に排気エミッションを通すことによって
パン焼きオーブンの排気筒からエタノールを回収する。
給湿器の未蒸発水分を収集し、エタノール分を分離す
る。給湿済みのエミッションを給湿器から熱交換器の蒸
発チャンバに通し、給湿済みのエミッションのガス分を
水分から分離し、エタノール分を回収するために水分を
収集する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パン焼きプラント
及び他のプラントのエミッションからの水溶性で揮発性
の有機化合物の回収に関し、更に詳細には、パン焼きオ
ーブンの排気空気流及び他の醗酵手順からのエタノール
及び粒子の除去及び回収に関する。

【０００２】

【従来の技術】地上レベルのオゾン濃度が空気１００万
部あたり１部であると、頭痛を引起し上気道を刺激す
る。これらの症状は、老人にとって特に有害である。エ
タノールは、オゾンの周知の先駆物質である。エタノー
ルは、酵母を使用してパンを醗酵させる醗酵プロセスの
生成物である。米国政府の環境保護局は、オーブンから
環境へ排出されるエタノールの量を減少し、これによっ
て大気中のオゾン濃度を低下するため、大規模な商業的
パン焼きオーブンにはエタノール低減システムを設けな
ければならないと決定した。

【０００３】エタノールによってオゾンが生成されると
いうことがわかる前に、研究者達は、上述の醗酵プロセ
スからエタノールを商業的に回収するための方法を開発
した。１９５５年３月１日付けのフランス国特許第１，
０８７，９２９号には、流出空気流を給湿し凝縮するこ
とによって、醗酵プロセスから有機生成物を回収するた
めの方法が開示されている。給湿は噴射器によって行わ
れ、凝縮は直列の二つの凝縮器によって行われる。これ
らは全て、パン焼きオーブンの排気空気流内に配置され
ている。凝縮プロセスでは、大量の冷却水又は冷却剤が
必要とされる。

【０００４】１９７５年９月３０日付けのルーマニア国
特許第４２，７８７号には、パン焼きオーブンからエタ
ノールを取り出す方法が開示されている。この方法で
は、オーブン排気空気流内にトレー塔が配置されてお
り、空気流からエタノールを取り出すため、水冷式凝縮
器がオーブンに続いて配置されている。トレー塔では、
大量の水が必要とされる。

【０００５】上掲のフランス国特許及びルーアニア国特
許は、両方とも、エタノールをその商業的価値のために
回収することに関する。これらの特許に記載されたシス
テムは、恐らくはそれに向かって最適化してあり、恐ら
くは、環境保護局の規制に適合させるためにエタノール
の大部分を取り除くことに関して最適化してない。

【０００６】従来、米国では、エタノール及び他の汚染
物質を規制値まで減少するために一般的に使用されたシ
ステムは、焼却又は触媒を用いた除去（catalytic inci
neration）に関する。直接焼却は、プロセス排気ガス温
度を７６０⁰C（１４００⁰F）以上に上昇させるために大
量のエネルギを使用することを必要とする。この温度
は、汚染物質を効果的に除去するために必要である。触
媒を用いた除去は、この温度の約半分の温度で同程度の
除去を行う。従って、エネルギ使用量が少ない。エネル
ギ使用量が少ないという利点は、触媒が汚れたときに触
媒の交換を行う必要があるという欠点によって相殺され
る。

【０００７】一般的に使用されている化学工学的方法を
採用し、オーブン排気空気流内のエタノールを環境に受
け入れられるレベルにまで減少させることができる。例
えば、充填塔を使用するのがよい。これらの塔は、ルー
マニア国特許第４２，７８７号のトレー塔と同様の方法
で作動する。充填塔は、エタノール濃度を適当なレベル
に下げるため、低温の真水を大量に必要とする。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題及び課題を解決するため
の手段】本発明は、その基本的な概念において、パン焼
きプラント及び他のプラントのエミッションからエタノ
ール及び他の揮発性物質を回収する。回収は、これらの
エミッションを断熱給湿器に通してエミッションをほぼ
飽和状態に給湿し、給湿器の蒸発しなかった水分を収集
してそのエタノール分を分離し、給湿器からの給湿済み
のエミッションを熱交換器の蒸発チャンバに通し、給湿
済みのエミッションのガス分をその水分から分離し、水
分を凝縮して収集し、そのエタノール分を分離すること
によって行われる。

【０００９】本発明の主な目的は、醗酵により大気中に
排出される溶剤溶解性で揮発性の有機化合物、例えばエ
タノール、及び粒子、及び他のプロセスガスの量を、大
きな熱エネルギを使用せずに、及び低温の真水を大量に
必要とせずに、環境が許すレベルまで減少するための方
法及び装置を提供することである。

【００１０】本発明の別の目的は、このような化合物の
商業的規模での回収について説明した種類の方法及び装
置を提供することである。

【００１１】本発明の上述の及び他の目的及び利点は、
好ましい実施例についての添付図面と関連して以下の詳
細な説明を読むことによって明らかになるであろう。

【００１２】

【発明の実施の形態】添付図面に示す本発明の実施例
は、エタノール低減システムであり、パン焼きオーブン
１、断熱給湿器２、及び蒸発／凝縮熱交換器３（下文に
おいて熱交換器３と呼ぶ）を有する。パン焼きオーブン
のガスは、オーブンから、オーブンの排気筒４及び５、
及びダクト６を通って断熱給湿器２に入る。エタノー
ル、又はアセトン等の他の水溶性有機化合物を少量を含
む水蒸気で飽和させた排気ガスが断熱給湿器２からダク
ト７を通って熱交換器３に入る。

【００１３】断熱給湿器２及びその関連したシステム
は、タンク８、細霧スプレーヘッド９、デミスター１
０、ポンプ１１、リザーバ１２、ドレン１３、相互連結
配管１４、及び真水形成配管１５からなる。高温のオー
ブン排気ガスがタンク８のベースのところで断熱給湿器
２に進入し、スプレーヘッド９が発生した細霧スプレー
の下方への流れに抗して上方に通過し、次いでデミスタ
ー１０を通過する。デミスター１０は、水蒸気で飽和し
たガスがタンク８からタンクの頂部でダクト７を通して
排出される前に水滴を除去する。

【００１４】高温のオーブン排気ガスが断熱給湿器２を
通過するとき、ガスから熱を除去し、水を細霧スプレー
から蒸発させる。このプロセスでは、ガスからエネルギ
を取り出し、ガスを冷却する。微細な霧の小さな部分が
蒸発するため、水蒸気がガスに加わる。これによって、
ガスの水分を高める。プロセスの効率が１００％である
場合には、ガスは完全に飽和した状態で断熱給湿器２を
出る。実際には、１００％効率は経済的に得ることがで
きない。しかしながら、以下に説明する結果は、９５％
以上の効率に基づいている。即ち、排気ガスは、その排
気温度で保持できる水分の９５％以上を含んでいる。

【００１５】スプレーノズル圧力は、ポンプ１１によっ
て供給される。断熱プロセス中に蒸発しなかったスプレ
ーノズル水は、タンク８の底に集まり、配管１４によっ
てリザーバ１２に導かれる。断熱給湿プロセスでは、蒸
発しなかった水にエタノールの幾分かが同伴される。従
って、リザーバ１２はエタノールを幾分含む。配管１４
内を循環する水の小さな部分がサイホンの作用でリザー
バ１２からドレン１３を通る。配管１５を通して真水を
リザーバ１２内に導入し、ドレン１３を通して排出され
た水及び断熱給湿器２で蒸発した水を補充する。従っ
て、このプロセスは、リザーバ１２内に含まれる幾分か
のエタノールを連続的に取り出しスプレー水がオーブン
排気ガスから更に多くのエタノールを同伴できるように
する。

【００１６】ダクト７を通って断熱給湿器２を出る冷却
された飽和ガスに含まれるエタノールの量は、ドレン１
３を通って排出された水に含まれる量だけ減少してい
る。更に、断熱給湿器２は、スプレー水が粒子を同伴
し、これらの粒子をリザーバ１２内に堆積させるという
点でスクラバーと同様に作動する。粒子は、リザーバ１
２からドレン１３を通って排出される。

【００１７】冷却された飽和ガスは、熱交換器３の排気
側（蒸発チャンバ２８）に進入する。この熱交換器は、
凝縮チャンバ３０のスプレーシステム以外は、米国特許
第５，１２３，４７９号に開示されている。同特許に触
れたことにより、その特許に開示されている内容は本明
細書中に組入れたものとする。凝縮チャンバ３０は、パ
ーキンスチューブＰ内の流体が熱交換器のこの部分で凝
縮するように設計されている。凝縮チャンバ３０は、蒸
発領蒸を構成し、フィンを備えたパーキンスチューブ上
にスプレーした真水の一部がこの領域で蒸発する。更
に、蒸発チャンバ２８は、パーキンスチューブ内の流体
が熱交換器のこの部分で蒸発するように設計されてい
る。従って、蒸発チャンバ２８は、排気ガス用の凝縮領
域を構成する。

【００１８】この熱交換器の現在の使用では、ダクト７
から蒸発チャンバ２８に進入する水分を含むガスの温度
を下げることによって、ガスから水分を取り出す。ブロ
ワー２４は、オーブンから、ダクト６、断熱給湿器２、
ダクト７、及び熱交換器３の蒸発チャンバ２８を通り、
熱交換器３の排気側を通って出る空気流をつくりだす。

【００１９】ガスの温度を下げ、水分を取り出した（凝
縮した）とき、熱が放出される。この熱は、回転するパ
ーキンスチューブの作用によって連続的に送られ、凝縮
チャンバ３０内に溜まる。ここで、ポンプ２０によっ
て、水をリザーバ１９から配管１８及び細霧スプレーヘ
ッド１６のバンクを通して流す。スプレーは、この区分
で、フィンを備えたパーキンスチューブに当る。水の幾
分かが蒸発する。蒸発する水の量は、空気流入ブロワー
２３によって熱交換器３に流入する清浄な空気の露点及
び流量の関数であり、熱交換器３のこの区分のパーキン
スチューブの温度によって決まる。

【００２０】蒸発した水分の量を、ダクト７を通って熱
交換器３に流入したガスの冷却中に凝縮した水分の量と
ほぼ同じ量にするのが望ましい。低温の空気は、暖かい
空気程多くの水分を保持することができない。ブロワー
２３が導入する流入空気の温度は、ダクト７を通って熱
交換器３に進入する空気よりもかなり低い。従って、水
の蒸発速度と水蒸気の凝縮速度とをほぼ等しくするた
め、ブロワー２３の流量は、ブロワー２４の流量よりも
遙に大量でなければならない。凝縮熱が水の蒸発熱とほ
ぼ等しいため、及び両プロセスが所与の熱交換器量につ
いて比較的小さな温度変化で行われるため、熱交換器３
は、ダクト７を通って進入する飽和した温かいガスから
大量の熱エネルギを取り出すことができる。これと同時
に、この飽和した温かいガスから大量の水分を取り出す
ことができる。

【００２１】代表的には、ダクト７内の飽和した温かい
空気は、乾燥空気４５３．５９ｇ（１ポンド）当り約４
５．３６ｇ（約０．１ポンド）の水を含み、乾燥空気４
５３．５９ｇ（１ポンド）当り０．９１ｇ（約０．００
２ポンド）のエタノールを含む。即ち、水とエタノール
の比は５０対１である。水の凝縮速度が十分高い場合に
は、初期凝縮液には、存在する乾燥空気の量に拘わら
ず、凝縮した水２２．６８kg（５０ポンド）当り約４５
３．５９ｇ（１ポンド）のエタノールが含まれるという
ことがわかっている。この現象は、代表的な周囲露点温
度でエタノールそれ自体が非凝縮性であるにも拘わら
ず、得られる。

【００２２】残念なことに、凝縮液中のこのエタノール
濃度は、強力凝縮（intense condensation）期間中しか
維持できない。強力凝縮が行われていない場合には、水
溶液中のエタノール濃度が低い際の平衡時の蒸気相のエ
タノール濃度が液相のエタノール濃度の数倍であるとい
う周知の法則に従って平衡が開始する。従って、凝縮面
から凝縮液を直ちに取り除き、これを大容積で低表面積
のバルク、例えばリザーバ１２内に収集する必要があ
る。これを行うことによって、強力凝縮中に凝縮液内に
含まれるエタノールの大部分が保持される。これは、バ
ルク流体内から自由表面へのエタノールの拡散プロセス
が比較的緩慢であるためである。自由表面は、表面の上
方の蒸気と平衡している。

【００２３】熱交換器３の蒸発チャンバ２８内にあるフ
ィンを備えたパーキンスチューブは、テフロンのような
非湿潤材料でコーティングされている。このような状態
では、液滴を形成する凝縮が起こる。これは、凝縮の強
さを高めるばかりでなく、エタノールを保持できない薄
膜を長期間に亘ってなくす。更に、回転中に作用する大
きな遠心力により凝縮液の液滴が内面シェル２５上に放
出される。液滴は、内面シェル２５上で合体し、結果的
に形成された流れを周囲空気流によって熱交換器３の底
に寄せられ、ドレン２２から出る。

【００２４】ブロワー２３は、周囲空気を熱交換器３の
凝縮チャンバ３０に押し込み、ブロワー２４は使用済み
のオーブンガスを蒸発チャンバ２８から引き出す。シー
ル２６が蒸発チャンバと凝縮チャンバとを分離する。ス
プレーヘッド１６は、細霧水スプレーを凝縮チャンバに
注入するが、スプレーした水の僅かな部分だけが蒸発す
る。凝縮チャンバ３０では薄膜蒸発が望ましいため、こ
のチャンバ内のフィンを備えたパーキンスチューブは、
テフロンのような非湿潤材料でコーティングされていな
い。余分の水はドレン１７を通して排除される。凝縮チ
ャンバ３０内の正圧が蒸発チャンバ２８内の負圧よりも
高いため、真水２７の一部がシール２６を通って蒸発チ
ャンバ２８内に入り、このチャンバ内でエタノール／水
凝縮液を更に希釈し、バルク水がドレン２２を通って熱
交換器３を出る前にエタノールを水中に保持する。

【００２５】断熱給湿器システム内及び熱交換器システ
ム内のエタノールの回収率を理論的に検討する。適切に
設計された断熱給湿器での回収率は、給湿器循環水の温
度でのエタノールの蒸気圧に反比例し、循環水の温度で
の活量係数に反比例するということがわかっている。活
量係数は、メタノール、エタノール、アセトン等の水溶
性有機化合物については、温度上昇に従ってゆっくりと
増大する。しかしながら、蒸気圧は、温度上昇に従って
急速に増大する。エタノールについては、蒸気圧は、１
５．５６⁰Cから６０⁰Cまで（６０⁰Fから１４０⁰Fまで）
の温度上昇について、一桁上昇する。添付図面に示す低
減システムでは、循環水温度は、熱収支で決まる。しか
しながら、断熱給湿器循環水に対して別体の冷却システ
ムが設けられている場合には、エタノールの蒸気圧が低
下するため、回収率を増大できる。

【００２６】熱交換器システムでの回収率は、排気空気
温度でのエタノール蒸気圧と乾燥空気流の積を水の凝縮
速度で除した値に反比例する。水の凝縮速度がゼロであ
る場合には、回収率はゼロである。このことは、常温に
おいて正しい。空気流を冷却した場合には、エタノール
をその露点で凝縮させることができる。しかしながら、
エタノール濃度が、乾燥空気４５３．５９ｇ（１ポン
ド）当り１．１３ｇ（約０．００２５ポンド）であるた
め、凝縮温度は、従って、代表的な周囲空気温度を使用
して通常得ることができる温度よりも遙に低い。低温を
得るために冷却システムが必要とされる。

【００２７】添付図面に示す回収システムでは、断熱給
湿器は、幾分かのエタノールを回収するばかりでなく、
空気流に水を加え、この水が、次いで、熱交換器によっ
て凝縮され、これによって、熱交換器システムでのエタ
ノールの回収率を高める。断熱給湿器は、熱交換器に進
入するオーブン空気を飽和し、これによって全ての熱交
換器を更に効率的な伝熱凝縮モードに置くことができ
る。これによって、熱交換器の効率を高め、排気空気温
度を下げ、回収率を向上させる。

【００２８】図示のシステムの適当な回収率について、
分析によれば、断熱給湿器からのドレン流れはそのスプ
レーノズルを通る流れの２５％以下でなければならず、
断熱給湿器を出る飽和温度は５１．６７⁰C（１２５⁰F）
以上でなければならず、熱交換器からの出口オーブン空
気温度は３５⁰C（９５⁰F）以下でなければならず、凝縮
チャンバ３０からシール２６を通って蒸発チャンバ２８
に流入するシールバイパス流は、ブロワー２４の１００
０乾燥標準立方フィート毎分（dry standard cubic fee
t per minute (DSCFM)）の空気流毎に毎分６．６２ｌ
（１．７５gpm ）以上でなければならず、ブロワー２３
の凝縮チャンバ空気流は、ブロワー２４の蒸発チャンバ
２８の空気流の５倍以上でなければならない。これらの
制限の下で、図示の低減システムは、向流充填塔が必要
とする真水の約５０％を使用する。

【００２９】例添付図面に示すエタノール低減システムは、１２６００
００Kcal/hr （５００００００Btu/hr）の単ラップ、ト
レー型の白パン焼きオーブンの排気側に設置される。こ
のオーブンは、１時間当り最大１０ｔの白パンを生産す
る能力を有する。排気筒４及び５からの複合排気空気流
の流量は、１３５０乾燥標準立方フィート毎分（DSCFM
）である。断熱給湿器２のベースに進入する複合空気
流の温度は、この試験中、１１１．６７⁰C（２３３⁰F）
と計測された。これは、オーブンの排気ダクト内の空気
流の１５１．６７⁰C（３０５⁰F）の平均的な温度よりも
低い。これは、この時点での２０．５６⁰C（６９⁰F）の
周囲空気温度及び６７％の相対湿度に対する断熱されて
いないダクト６での熱損による。

【００３０】断熱給湿器２は、直径が９９．０６cm（３
９インチ）で高さが２４３．８４cm（９６インチ）の鋼
製の垂直シェルからなる。この垂直シェルは、２バンク
のスプレーヘッド９を含み、各バンクは、ベーテ・フォ
グ・ノズル社のＬ８０型スプレーノズルを８本備えてい
る。デミスター１０（衝突型セパレータ（波板型））が
鋼製シェルの頂部内に配置してある。ポンプ１１は、
６．４７kg/cm²（９２psi ）の圧力で毎分９０．８５ｌ
（２４ガロン）の水を上述のスプレーヘッドのバンクに
供給する。水が或る程度蒸発するため、毎分８９．６０
ｌ（２３．６７ガロン）の水が断熱給湿器から配管１４
を通ってリザーバ１２に排出される。この設備では、リ
ザーバ１２から毎分１６．３１ｌ（４．３１ガロン）の
水がドレン１３を通して排出される。リザーバ１２が必
要とする真水は、真水源２９から配管１５を通して毎分
１７．５６ｌ（４．６４ガロン）の流量で得られる。リ
ザーバ１９用の真水は、配管２１を通して供給される。

【００３１】給湿済みのオーブン排気空気は、断熱給湿
器２の頂部から流出する。この試験中、その温度は５
２．２２⁰C（１２６⁰F）であった。ダクト７に設置され
た湿度計は、排気空気がほぼ完全に飽和していることを
示す。飽和させた給湿済みの５２．２２⁰C（１２６⁰F）
の温度の空気がダクト７を通って熱交換器３の蒸発チャ
ンバ２８に進入する。この空気は、冷却した回転式パー
キンスチューブを半径方向内方に通過し、ブロワー２４
によって蒸発チャンバ２８の中央から排出される。熱交
換器３に流入する給湿済みのガスは、乾燥空気４５３．
５９ｇ（１ポンド）当り４４．６８ｇ（約０．０９８５
ポンド）の水分を含み、ブロワー２４が排出する飽和ガ
スは、温度が３５⁰C（９５⁰F）であり、乾燥空気４５
３．５９ｇ（１ポンド）当り１６．６９ｇ（約０．０３
６８ポンド）の水分を含む。少量の清浄な空気がシール
２６を通って凝縮チャンバ３０から吹き込まれることを
除き、熱交換器３に流入する乾燥空気の単位時間当りの
量は、単位時間当りに排出される乾燥空気の量とほぼ同
じである。従って、熱交換器３の蒸発チャンバ２８で凝
縮する水は、１時間当り１７０．１０kg（３７５ポン
ド）である。蒸発チャンバ２８内のパーキンスチューブ
は、凝縮が液滴をなして起こるようにするため、ヘレジ
ット（Heresite）で裏打ちしたフェノール樹脂コーティ
ングＰ−４１３によってコーティングしてある。

【００３２】リザーバ１２に含まれるエタノールの量
を、頭上空間でサンプリングを行うことができる水素炎
イオン化検出器を備えたガスクロマトグラフを使用し
て、独立した医学研究所で分析した。使用された技術
は、法毒物学で使用されているのと同じである。リザー
バ１２内の流体中のエタノールは、０．２５％であると
いう結果が報告された。ドレン１３での流量は毎分１
６．３１ｌ（４．３１ガロン）であり、リザーバ１２か
ら排出されるエタノールの量は、１時間当り２．４５kg
（５．４０ポンド）である。

【００３３】ドレン２２での流量は、蒸発チャンバ２８
での上述の１時間当り１７０．０７kg（３７５ポンド）
（毎分２．８４ｌ（０．７５ガロン））の凝縮液に、シ
ール２６を通る熱交換器３内の凝縮チャンバ３０と蒸発
チャンバ２８との間の向流２７の毎分８．９７ｌ（２．
３７ガロン）を加えた値である。ドレン２２での全流量
は、毎分１１．８１ｌ（３．１２ガロン）である。上述
の独立した医学研究所は、ドレン２２の流体の試料を分
析し、エタノールを０．２８重量％含むと報告した。毎
分１１．８１ｌ（３．１２ガロン）の流量では、ドレン
２２から排出されるエタノールの量は、１時間当り１．
９８kg（４．３７ポンド）である。従って、ドレン１３
及び２２から排出されるエタノールの総量は、１時間当
り４．４３kg（９．７７ポンド）である。使用される真
水の総量は、この試験中、毎分２９．１５ｌ（７．７ガ
ロン）であった。

【００３４】ブロワー２３は、１００００乾燥標準立方
フィート毎分（dry standard cubicfeet per minute (D
SCFM)）の清浄な空気を熱交換器３の凝縮チャンバ３０
に供給する。液体ポンプ２０は、７．０３kg/cm²（１０
０psi ）の圧力で配管１８内に流量をつくりだす。リザ
ーバ１９内の水の平衡温度は、この試験中、２１．１１
⁰C（７０⁰F）である。スプレーヘッド１６に設けられ
た、１２個のレクラー社の第２１６．２７６．１７ＢＥ
号軸線方向中空円錐形ノズルについて、７．０３kg/cm²
（１００psi ）の圧力で毎分５６．７８ｌ（１５ガロ
ン）の流量が必要条件であった。これらのノズルは、熱
交換器３の回転シャフトの周囲に配置されている。清浄
空気は、温度が２０．５６⁰C（６９⁰F）であり且つ相対
湿度が６７％であり、従って、露点が１６．６７⁰C（６
２⁰F）である。この清浄空気は、乾燥空気４５３．５９
ｇ（１ポンド）当り５．４１ｇ（約０．０１１９２ポン
ド）の水分を含む。フィンを備えたパーキンスチューブ
は、通常はアルミニウム製であり、これは適切に湿潤さ
れる。即ち、蒸発を効率的に行うのに必要な水の薄膜が
フィンを備えた表面上に形成される。これらのチューブ
は、凝縮チャンバ３０から熱を取り出し、凝縮チャンバ
３０内にスプレーした水が毎分約２．８０ｌ（約０．７
４ガロン）蒸発する。蒸発チャンバ２８から取り出さ
れ、回転式パーキンスチューブを通して凝縮チャンバ３
０に伝達された熱は、約１０５８４０Kcal/hr （約４２
００００Btu/hr）である。

【００３５】米国環境保護局は、１９９２年に「パン焼
きオーブンのエミッションについての交互制御技術」と
いう標題のＥＰＡ４５３／Ｒ−９２−０１７文献を発行
した。この文献の第２頁乃至第１９頁では、試験結果の
多段階線型回帰分析によって得られた予想可能な等式
を、揮発性有機エミッションの総量に対し、四つの代表
的なパン焼き産業オーブンについて行った２０の試験に
基付いて適用した。これらの試験は、環境保護局の試験
方法第１８号を使用して行われ、有機物の総量を定量
し、環境保護局の試験方法第２５Ａ号を使用して行わ
れ、様々な初期パン酵母の割合（initial baker's perc
ent yeast ）及び酵母作用時間について、及び様々な強
化パン酵母の割合（spike baker's percent yeast ）及
び強化時間について、オーブン排気ガスの成分を特定す
る。等式は、揮発性有機物（エタノール、アセトアルデ
ヒド、グリセラール、有機酸等を含む）の総量を、焼い
たパン１ｔ当りの重量で与える。この他の実験に基づ
き、米国の代表的なパン焼きオーブンからの全ての揮発
性有機エミッションの９２％をエタノールが占めるとい
うことが確認された。これは、独立した商業的組織が環
境保護局の試験方法第１８号に従って行った試験によっ
て、この例のオーブンについて正しいということが示さ
れている。

【００３６】この試験中、パン酵母の割合は２．５６％
であり、酵母作用時間は３．１７時間であり、強化パン
酵母の割合は１．０％であり、強化時間は１．１７時間
である。実際には、オーブンは、１時間に５８６０斤の
白パンを処理する。パンの各斤の重量は６２３．６９ｇ
（２２オンス）である。上述の環境保護局の等式を使用
し、醗酵によって放出され且つパン焼きオーブンの排気
筒を通して排出された揮発性有機物の総量は、焼いたパ
ン１ｔ当り１．５５６kg（３．４３ポンド）、即ち１時
間に処理する４．０３ｔの白パンについて６．２６９kg
（１３．８２ポンド）である。放出されたエタノールの
量は、この９２％であり、即ち１時間に５．７６５kg
（１２．７１ポンド）である。オーブンの排気空気流か
らのエタノールの回収率は、ドレン１３及び２２を通し
て１時間に排出されたエタノール４．４３２kg（９．７
７ポンド）を、パン焼きプロセス中に放出されたエタノ
ールの総量で除した値、即ち９．７７／１２．７１＝７
６．９％である。この回収率は、毎分３１．８０ｌ
（８．４ガロン）の流量の真水、及び１００００標準立
方フィート毎分(SCFM)の流量の周囲空気を使用すること
によって得られる。

【００３７】以上から、本発明は、パン焼きプラント及
び他のプラントのエミッションからエタノール及び他の
揮発性物質を簡単に且つ経済的に回収するための方法及
び装置を提供するということが明らかである。これによ
って、回収は、商業的規模で行われる。

【００３８】更に、装置の構成要素の構造に様々な変更
を行うことができ、プロセス工程を変更できるというこ
とは当業者には明らかであろう。例えば、給湿器を完全
に断熱するため、給湿器に断熱を施すことができる。実
際には、断熱を施さなくても給湿器を実質的に断熱にす
ることができる。この変更及び他の変更は、本発明の精
神及び添付の特許請求の範囲から逸脱することなく行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の特徴を具体化したエタノール
低減システムの概略図である。

【符号の説明】

１パン焼きオーブン２断熱給湿器３蒸発／凝縮熱交換器４、５排気筒６、７ダクト８タンク９細霧スプレーヘッド１０デミスター１１ポンプ１２リザーバ１３ドレン１４相互連結配管１５真水形成配管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パン焼きプラント及び他のプラントのエ
ミッションから水溶性で揮発性の有機化合物を回収する
ための方法において、ａ）エミッションを給湿して実質的に飽和状態にするた
め、実質的に断熱の給湿器内でエミッションをスプレー
水液体に通す工程と、ｂ）前記スプレー水液体から前記化合物を回収するた
め、蒸発しなかった前記スプレー水液体の一部を収集す
る工程と、ｃ）前記エミッションから水分を取り出すため、実質的
に飽和させたエミッションを前記給湿器から熱交換器に
通す工程と、ｄ）前記水分から前記化合物を回収するため、取り出し
た水分を液体の形態で凝縮し、収集する工程と、を有す
ることを特徴とする方法。
【請求項２】前記熱交換器は、蒸発区分が構成する蒸
気凝縮領域及び熱回収凝縮区分を含み、前記給湿器エミ
ッションの温度を下げるため及び前記エミッションから
水分を取り出すため、前記給湿器からのエミッションを
前記凝縮領域内に通し、放出された熱を放熱凝縮区分に
伝達する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記熱交換器は、前記蒸発区分及び前記
凝縮区分内に延びる複数のパーキンスチューブを含み、
これらのチューブ上に凝縮区分でクーラントを当て、前
記蒸発区分内のチューブから伝達された熱を取り出す、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】パン焼きプラント及び他のプラントの排
気エミッションから水溶性で揮発性の有機化合物を回収
するための装置において、ａ）プラントから排気エミッションを受け入れるためプ
ラントに連結された入口と、給湿済みのエミッション用
の出口と、給湿器から液体を収集し、この液体から前記
化合物を回収するための液体出口とを有する、実質的に
断熱の給湿器と、ｂ）前記給湿器から給湿済みのエミッションを受け入れ
るため、前記給湿器の出口に連結された入口と、ガス状
のエミッションを排出するための蒸気排出口と、凝縮液
を収集し、前記化合物を前記凝縮液から回収するための
液体出口とを有する熱交換器と、を有する、装置。
【請求項５】前記給湿器の前記入口は底部と隣接して
おり、前記出口は頂部と隣接しており、前記入口から前
記出口まで上方に通過するエミッションに水をスプレー
するため、水スプレー手段が前記入口の上方に配置され
ている、請求項４に記載の装置。
【請求項６】前記熱交換器は、蒸発区分及び凝縮区分
を含み、パーキンスチューブが前記蒸発区分及び前記凝
縮区分内に延びており、クーラントを前記パーキンスチ
ューブ上に当てるため、クーラント施与手段が前記凝縮
区分内に配置されており、前記入口、前記蒸気排出口、
及び前記液体出口は蒸発区分に配置されている、請求項
４に記載の装置。
【請求項７】前記蒸発区分の前記パーキンスチューブ
は、液滴をなして凝縮を行うための材料でできた熱交換
面を有し、前記凝縮区分の前記パーキンスチューブは、
薄膜蒸発を促すための材料でできた熱交換面を有する、
請求項６に記載の装置。