吸脱着装置及び揮発性有機化合物処理システム
【課題】省エネ効果の向上を実現する。
【解決手段】処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させ、該吸着剤に吸着した前記揮発性有機化合物を水蒸気を用いて脱着させる吸脱着装置であって、前記吸着剤を内蔵する複数の処理容器を含む処理ユニットを備え、前記処理ユニットは、１処理サイクル中に、前記処理容器の各々において吸着工程、加温・加圧工程、脱着工程、減圧工程及び冷却工程が順に実施され、且つ時間軸上で２つの処理容器の加温・加圧工程と減圧工程とが重なるように工程制御される。
【解決手段】処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させ、該吸着剤に吸着した前記揮発性有機化合物を水蒸気を用いて脱着させる吸脱着装置であって、前記吸着剤を内蔵する複数の処理容器を含む処理ユニットを備え、前記処理ユニットは、１処理サイクル中に、前記処理容器の各々において吸着工程、加温・加圧工程、脱着工程、減圧工程及び冷却工程が順に実施され、且つ時間軸上で２つの処理容器の加温・加圧工程と減圧工程とが重なるように工程制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸脱着装置及び揮発性有機化合物処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、工場で使用されるトルエンやキシレン等の揮発性有機化合物の処理方法として、処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させることによって処理対象ガスから揮発性有機化合物を除去し、吸着剤に吸着した揮発性有機化合物を加圧環境下で水蒸気を用いて脱着して水蒸気に混入させ、その揮発性有機化合物が混入した水蒸気をガスタービンの燃焼器で燃焼させる方法が開示されている。
【０００３】
この特許文献１に記載の発明は、吸着剤を内蔵する処理容器（以下、塔と称す）を用意し、この塔において、１処理サイクル中に、吸着工程→加温・加圧工程→脱着工程→減圧工程→冷却工程（以下、吸着工程に戻る）の順番で各工程が実施されるように工程制御を行うことを基本原理としている。
【０００４】
ここで、吸着工程とは、塔内に処理対象ガスを導入して吸着剤による揮発性有機化合物の吸着を行い、揮発性有機化合物が除去された処理対象ガスを処理済みガスとして排出する工程を指す。加温・加圧工程とは、脱着工程の前処理として、塔内に水蒸気を導入して塔内の温度及び圧力を目標温度及び目標圧力まで上昇させる工程を指す。
【０００５】
脱着工程とは、塔内に水蒸気を導入して吸着剤から揮発性有機化合物を脱着させ、揮発性有機化合物が混入した水蒸気をガスタービンへ送出する工程を指す。減圧工程とは、吸着工程の前処理として、塔内に残留する水蒸気を大気開放して塔内を大気圧まで減圧させる工程を指す。冷却工程とは、吸着工程の前処理として、塔内に冷却空気を導入して塔内を常温まで冷却させる工程を指す。
【０００６】
例えば、第１塔から第４塔までの４つの塔を使用する場合、各塔は図１３に示すタイムスケジュールに従って工程制御される。つまり、複数の塔を使用する場合、加温・加圧工程、脱着工程、減圧工程及び冷却工程を１バッチとし、１処理サイクル中で各塔のバッチが時間軸上で重ならないように工程制御を行う。従来では、このような複数塔の工程制御を行うことにより、揮発性有機化合物の連続処理を実現していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００６／０１９１３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来では、４つの塔を使用する場合、１処理サイクル中にガスタービンへ供給される揮発性有機化合物の流量、つまり脱着流量Ｆの時間変化特性は図１３に示すようになる。このように、脱着流量Ｆは、脱着工程の開始時点から短時間で最大許容脱着流量Ｆmaxに到達した後、最大許容脱着流量Ｆmaxを一定期間維持してから徐々に減少し、加温・加圧工程、減圧工程及び冷却工程で「０」となる。
【０００９】
なお、ガスタービンの前段には、ガスタービンへ供給される水蒸気量を一定に制御する制御弁が設けられており、この制御弁による水蒸気量の制御によって脱着流量Ｆがガスタービンの最大許容脱着流量Ｆmaxを越えないようにしている。この最大許容脱着流量Ｆmaxは、ガスタービンの温度制限、排ガス中のＮｏｘ制限、或いは燃料流量制御の安定性の観点から、ガスタービンへの供給が許容される揮発性有機化合物の流量の上限値として設定されたものである。
【００１０】
本願発明者の試算では、４つの塔を使用して揮発性有機化合物を連続処理する場合、脱着流量Ｆの１バッチ内での時間平均である平均脱着流量Ｆaveは最大許容脱着流量Ｆmaxの５０％程度になるとの結果を得ている。つまり、従来では、１処理サイクル中において、ガスタービンが許容する最大許容脱着流量Ｆmaxの半分程度の流量の揮発性有機化合物しか供給できなかった。
【００１１】
揮発性有機化合物をガスタービンに送る目的は、処理対象ガスから回収した揮発性有機化合物をガスタービンの燃料として再利用することで省エネルギーを実現することにあるため、ガスタービンが許容する最大許容脱着流量Ｆmaxの半分程度の流量の揮発性有機化合物しか供給できないとなると、十分な省エネ効果を得られなくなる。
【００１２】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、省エネ効果の向上を実現可能な吸脱着装置及び揮発性有機化合物処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明では、吸脱着装置に係る第１の解決手段として、処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させ、該吸着剤に吸着した前記揮発性有機化合物を水蒸気を用いて脱着させる吸脱着装置であって、前記吸着剤を内蔵する複数の処理容器を含む処理ユニットを備え、前記処理ユニットは、１処理サイクル中に、前記処理容器の各々において吸着工程、加温・加圧工程、脱着工程、減圧工程及び冷却工程が順に実施され、且つ時間軸上で２つの処理容器の加温・加圧工程と減圧工程とが重なるように工程制御されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明では、吸脱着装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記処理ユニットは、時間軸上で２つの処理容器の加温・加圧工程と減圧工程とが重なるように工程制御される際に、減圧工程側の処理容器から加温・加圧工程側の処理容器への水蒸気の受け渡しによって両処理容器の均圧化を図る均圧工程が実施されるよう工程制御されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明では、吸脱着装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記処理ユニットは、前記処理容器の各々において脱着工程の途中で減圧工程に遷移するように工程制御され、前記処理容器の各々の吸着剤内蔵量は、脱着工程にて吸着剤に残留する揮発性有機化合物の量と、吸着工程にて吸着剤に吸着される揮発性有機化合物の量との合計値を吸着可能に設定されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明では、吸脱着装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか１つの解決手段において、前記処理ユニットを複数備え、前記処理ユニットの各々は、時間軸上で加温・加圧工程及び減圧工程の実施タイミングが他の処理ユニットと重ならないように工程制御されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明では、吸脱着装置に係る第５の解決手段として、上記第４の解決手段において、加温・加圧工程及び減圧工程の工程時間を単位工程時間として、吸着工程、脱着工程及び冷却工程の工程時間が前記単位工程時間の整数倍となるように設定され、且つ前記複数の処理ユニットに設けられた処理容器の総数が、１処理サイクル中の総工程時間を前記単位工程時間で除算して得られる値と一致するように設定されていることを特徴とする。
【００１８】
一方、本発明では、揮発性有機化合物処理システムに係る第１の解決手段として、吸脱着装置に係る第１〜第５のいずれか１つの解決手段を有する吸脱着装置と、前記吸脱着装置から排出される前記揮発性有機化合物と前記水蒸気との混合流体を燃焼させる燃焼装置と、を具備することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明では、揮発性有機化合物処理システムに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記燃焼装置から排出される排ガスの熱を利用して前記吸脱着装置に供給する水蒸気を生成する水蒸気生成装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
従来技術では、前の脱着工程と次の脱着工程との間に減圧工程、冷却工程及び加温・加圧工程が存在していたのに対し、本発明では、前の脱着工程と次の脱着工程との間に減圧工程しか存在しないため、脱着流量が「０」になる期間が従来技術と比べて短くなる。これは、脱着流量の時間平均である平均脱着流量が従来技術より高くなることを意味する。
つまり、従来技術では、１処理サイクル中において、ガスタービン等の燃焼装置が許容する最大許容脱着流量の半分程度の流量の揮発性有機化合物しか供給できなかったのに対し、本発明では、最大許容脱着流量の半分より大きな流量の揮発性有機化合物を供給できるようになるため、燃焼装置に別途供給する燃料ガスをより大きく削減できるようになる。
このように、本発明によれば、脱着工程にて各処理容器から排出される揮発性有機化合物を含む水蒸気を燃焼装置へ供給して燃焼させる場合に省エネ効果の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムの構成概略図である。
【図２】第１実施形態における１処理サイクル中のタイムスケジュールである。
【図３】１処理サイクルにおける各制御弁の開閉状態の変化を示す第１図である。
【図４】１処理サイクルにおける各制御弁の開閉状態の変化を示す第２図である。
【図５】１処理サイクルにおける各制御弁の開閉状態の変化を示す第３図である。
【図６】１処理サイクルにおける各制御弁の開閉状態の変化を示す第４図である。
【図７】１処理サイクルにおける各制御弁の開閉状態の変化を示す第５図である。
【図８】１処理サイクルにおける各制御弁の開閉状態の変化を示す第６図である。
【図９】第２実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムの構成概略図である。
【図１０】第２実施形態における１処理サイクル中のタイムスケジュールである。
【図１１】第２実施形態の作用効果に関する説明図である。
【図１２】変形例に関する説明図である。
【図１３】従来技術における１処理サイクル中のタイムスケジュールである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムの構成概略図である。この図１に示すように、第１実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムは、吸脱着装置１、ガスタービン２及び水蒸気生成装置３から構成されている。
【００２３】
吸脱着装置１は、外部から供給される処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を内部の吸着剤に吸着させることによって処理対象ガスから揮発性有機化合物を除去し、吸着剤に吸着した揮発性有機化合物を加圧環境下で水蒸気を用いて脱着して水蒸気に混入させる。吸着剤には、例えば活性炭が使用される。また、上記加圧環境は、後述の水蒸気生成装置３から水蒸気を吸脱着装置１に供給することによって実現される。
【００２４】
この吸脱着装置１は、揮発性有機化合物が除去された処理対象ガス（以下、処理済ガスと称す）を外部に排出すると共に、揮発性有機化合物が混入した水蒸気（以下、化合物混入水蒸気と称す）をガスタービン２へ送出する。また、吸脱着装置１には、図示するように吸着剤を冷却するための冷却空気が外部から供給される。
【００２５】
詳細は後述するが、吸脱着装置１は、吸着剤を内蔵する４つの処理容器（以下、塔と称す）を含む処理ユニット１０を備え、この処理ユニット１０は、１処理サイクル中に、塔の各々において、吸着工程、加温・加圧工程、脱着工程、減圧工程及び冷却工程が順に実施され、且つ時間軸上で２つの塔の加温・加圧工程と減圧工程とが重なるように工程制御される。なお、このような吸脱着装置１における工程制御は、以下で説明するように、各塔について設けられた各制御弁の開閉状態の制御によって実現されるものである。
【００２６】
具体的には、吸脱着装置１の処理ユニット１０は、第１塔１１、第２塔１２、第３塔１３、第４塔１４と、処理対象ガス供給弁２１、２２、２３、２４と、処理済みガス排出弁３１、３２、３３、３４と、水蒸気供給弁４１、４２、４３、４４と、水蒸気排出弁５１、５２、５３、５４と、冷却空気供給弁６１、６２、６３、６４と、均圧弁７１、７２、７３、７４と、水蒸気バイパス制御弁８１と、水蒸気流量制御弁８２とから構成されている。
【００２７】
第１塔１１、第２塔１２、第３塔１３及び第４塔１４は、それぞれ内部に吸着剤が密閉状態で設置された処理容器である。これら第１塔１１、第２塔１２、第３塔１３及び第４塔１４は、図示するように、処理対象ガス供給管２０、処理済みガス排出管３０、水蒸気供給管４０、水蒸気排出管５０及び冷却空気供給管６０に対して並列に配置されている。
【００２８】
処理対象ガス供給弁２１は、第１塔１１の処理対象ガス入口と処理対象ガス供給管２０との間に配置された制御弁であり、第１塔１１への処理対象ガスの供給／遮断を行う。処理対象ガス供給弁２２は、第２塔１２の処理対象ガス入口と処理対象ガス供給管２０との間に配置された制御弁であり、第２塔１２への処理対象ガスの供給／遮断を行う。処理対象ガス供給弁２３は、第３塔１３の処理対象ガス入口と処理対象ガス供給管２０との間に配置された制御弁であり、第３塔１３への処理対象ガスの供給／遮断を行う。処理対象ガス供給弁２４は、第４塔１４の処理対象ガス入口と処理対象ガス供給管２０との間に配置された制御弁であり、第４塔１４への処理対象ガスの供給／遮断を行う。
【００２９】
処理済みガス排出弁３１は、第１塔１１の処理済みガス出口と処理済みガス排出管３０との間に配置された制御弁であり、第１塔１１からの処理済みガスの排出／遮断を行う。処理済みガス排出弁３２は、第２塔１２の処理済みガス出口と処理済みガス排出管３０との間に配置された制御弁であり、第２塔１２からの処理済みガスの排出／遮断を行う。処理済みガス排出弁３３は、第３塔１３の処理済みガス出口と処理済みガス排出管３０との間に配置された制御弁であり、第３塔１３からの処理済みガスの排出／遮断を行う。処理済みガス排出弁３４は、第４塔１４の処理済みガス出口と処理済みガス排出管３０との間に配置された制御弁であり、第４塔１４からの処理済みガスの排出／遮断を行う。
【００３０】
水蒸気供給弁４１は、第１塔１１の水蒸気入口と水蒸気供給管４０との間に配置された制御弁であり、第１塔１１への水蒸気の供給／遮断を行う。水蒸気供給弁４２は、第２塔１２の水蒸気入口と水蒸気供給管４０との間に配置された制御弁であり、第２塔１２への水蒸気の供給／遮断を行う。水蒸気供給弁４３は、第３塔１３の水蒸気入口と水蒸気供給管４０との間に配置された制御弁であり、第３塔１３への水蒸気の供給／遮断を行う。水蒸気供給弁４４は、第４塔１４の水蒸気入口と水蒸気供給管４０との間に配置された制御弁であり、第４塔１４への水蒸気の供給／遮断を行う。
【００３１】
水蒸気排出弁５１は、第１塔１１の水蒸気出口と水蒸気排出管５０との間に配置された制御弁であり、第１塔１１からの水蒸気の排出／遮断を行う。水蒸気排出弁５２は、第２塔１２の水蒸気出口と水蒸気排出管５０との間に配置された制御弁であり、第２塔１２からの水蒸気の排出／遮断を行う。水蒸気排出弁５３は、第３塔１３の水蒸気出口と水蒸気排出管５０との間に配置された制御弁であり、第３塔１３からの水蒸気の排出／遮断を行う。水蒸気排出弁５４は、第４塔１４の水蒸気出口と水蒸気排出管５０との間に配置された制御弁であり、第４塔１４からの水蒸気の排出／遮断を行う。
【００３２】
冷却空気供給弁６１は、第１塔１１の冷却空気入口と冷却空気供給管６０との間に配置された制御弁であり、第１塔１１への冷却空気の供給／遮断を行う。冷却空気供給弁６２は、第２塔１２の冷却空気入口と冷却空気供給管６０との間に配置された制御弁であり、第２塔１２への冷却空気の供給／遮断を行う。冷却空気供給弁６３は、第３塔１３の冷却空気入口と冷却空気供給管６０との間に配置された制御弁であり、第３塔１３への冷却空気の供給／遮断を行う。冷却空気供給弁６４は、第４塔１４の冷却空気入口と冷却空気供給管６０との間に配置された制御弁であり、第４塔１４への冷却空気の供給／遮断を行う。
【００３３】
均圧弁７１は、第１塔１１の均圧用水蒸気出入口と均圧用バイパス管７０との間に配置された制御弁である。均圧弁７２は、第２塔１２の均圧用水蒸気出入口と均圧用バイパス管７０との間に配置された制御弁である。均圧弁７３は、第３塔１３の均圧用水蒸気出入口と均圧用バイパス管７０との間に配置された制御弁である。均圧弁７４は、第４塔１４の均圧用水蒸気出入口と均圧用バイパス管７０との間に配置された制御弁である。なお、これら均圧弁７１、７２、７３、７４の機能についての詳細は後述する。
【００３４】
水蒸気バイパス制御弁８１は、水蒸気供給管４０と水蒸気排出管５０との間に配置された制御弁であり、吸脱着装置１に供給される水蒸気の一部を第１塔１１〜第４塔１４を経由することなく水蒸気排出管５０に直接送るためのものである。水蒸気流量制御弁８２は、水蒸気排出管５０とガスタービン２との間に配置された制御弁であり、ガスタービン２への水蒸気（水蒸気バイパス制御弁８１を経由して送られる水蒸気、或いは第１塔１１、第２塔１２、第３塔１３、第４塔１４から排出される化合物混合水蒸気）の供給流量を規定するものである。
【００３５】
ガスタービン２は、空気を加圧する圧縮機９１と、加圧された空気に燃料ガスを供給して燃焼させ、燃焼ガスを発生させる燃焼器９２と、燃焼ガスの運動エネルギおよび圧力エネルギによって回転駆動されて圧縮機９１および外部の負荷４の駆動力を発生するタービン９３とを備えている。このガスタービン２は、吸脱着装置１から供給される化合物混合水蒸気を加圧状態のまま燃焼器９１の燃焼領域に供給し、燃料ガスとともに燃焼させる。負荷４は例えば発電機である。なお、吸脱着装置１から排出される揮発性有機化合物と水蒸気との混合流体、つまり化合物混合水蒸気を燃焼させる燃焼装置であれば、ガスタービン２に限定されず、ボイラ等の他の燃焼装置を用いても良い。
【００３６】
水蒸気生成装置３は、ガスタービン２から排出される排ガスの熱を利用して水蒸気を生成する一種の熱交換器である。この水蒸気生成装置３は、例えば排熱回収ボイラである。水蒸気生成装置３で生成された加圧状態の水蒸気は、工場のプロセス用として他の設備に供給されると共に、水蒸気供給管４０を介して吸脱着装置１に供給される。
【００３７】
続いて、上記のように構成された第１実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムを用いて処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を処理する方法について説明する。
【００３８】
吸脱着装置１に設けられた各制御弁は、図２に示すタイムスケジュールに従って開閉状態が制御される。つまり、第１塔１１においては、図中の期間Ｔａで加温・加圧工程が、期間Ｔｂ、Ｔｃで脱着工程が、期間Ｔｄで減圧工程が、期間Ｔｅで冷却工程が、期間Ｔｆ〜Ｔｌで吸着工程が実施されるように各制御弁の開閉状態が制御される。また、第２塔１２においては、期間Ｔｄで加温・加圧工程が、期間Ｔｅ、Ｔｆで脱着工程が、期間Ｔｇで減圧工程が、期間Ｔｈで冷却工程が、期間Ｔｉ〜Ｔｌ、Ｔａ〜Ｔｃで吸着工程が実施されるように各制御弁の開閉状態が制御される。
【００３９】
また、第３塔１３においては、期間Ｔｇで加温・加圧工程が、期間Ｔｈ、Ｔｉで脱着工程が、期間Ｔｊで減圧工程が、期間Ｔｋで冷却工程が、期間Ｔｌ、Ｔａ〜Ｔｆで吸着工程が実施されるように各制御弁の開閉状態が制御される。さらに、第４塔１４においては、期間Ｔｊで加温・加圧工程が、期間Ｔｋ、Ｔｌで脱着工程が、期間Ｔａで減圧工程が、期間Ｔｂで冷却工程が、期間Ｔｃ〜Ｔｉで吸着工程が実施されるように各制御弁の開閉状態が制御される。
【００４０】
このように、各塔において、１処理サイクル中に、吸着工程→加温・加圧工程→脱着工程→減圧工程→冷却工程（以下、吸着工程に戻る）の順番で各工程が実施され、且つ２つの塔について一方の加温・加圧工程と他方の減圧工程とが時間軸上で重なるように工程制御されることになる。
【００４１】
図３〜図８は、１処理サイクルにおける各制御弁の開閉状態の変化を示している。これら図３〜図８において、白抜き表示の制御弁は「開状態」にあり、黒抜き表示の制御弁は「閉状態」にあるものとする。
【００４２】
図３（ａ）は、１処理サイクル中の期間Ｔａにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔａにおいて、第１塔１１については、処理対象ガス供給弁２１、処理済みガス排出弁３１、水蒸気排出弁５１及び冷却空気供給弁６１が「閉状態」に、水蒸気供給弁４１及び均圧弁７１が「開状態」に制御される。また、第２塔１２については、処理対象ガス供給弁２２及び処理済みガス排出弁３２が「開状態」に、水蒸気供給弁４２、水蒸気排出弁５２、冷却空気供給弁６２及び均圧弁７２が「閉状態」に制御される。
【００４３】
また、第３塔１３については、処理対象ガス供給弁２３及び処理済みガス排出弁３３が「開状態」に、水蒸気供給弁４３、水蒸気排出弁５３、冷却空気供給弁６３及び均圧弁７３が「閉状態」に制御される。また、第４塔１４については、処理対象ガス供給弁２４、水蒸気供給弁４４、水蒸気排出弁５４及び冷却空気供給弁６４が「閉状態」に、水蒸気排出弁３４及び均圧弁７４が「開状態」に制御される。
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔａでは、第１塔１１にて加温・加圧工程が、第２塔１２及び第３塔１３にて吸着工程が、第４塔１４にて減圧工程が実施される。
【００４４】
つまり、第２塔１２及び第３塔１３には、「開状態」の処理対象ガス供給弁２２、２３を介して揮発性有機化合物を含む処理対象ガスが導入され、吸着剤による揮発性有機化合物の吸着処理が行われる。そして、揮発性有機化合物が除去された処理対象ガスは、処理済みガスとして処理済みガス排出弁３２、３３を介して第２塔１２及び第３塔１３から外部へ排出される。
【００４５】
また、第１塔１１では、前の吸着工程で吸着剤による揮発性有機化合物の吸着処理が完了したので、吸着剤からの揮発性有機化合物の脱着処理を行うための前処理として、「開状態」の水蒸気供給弁４１を介して水蒸気が導入されて加温・加圧処理が行われる。一方、第４塔１４では、前の脱着工程で吸着剤からの揮発性有機化合物の脱着処理が完了したので、再度、吸着処理を実施するための前処理として、「開状態」の処理済みガス排出弁３４を介して内部の水蒸気が大気に開放されて減圧処理が行われる。
【００４６】
ここで、第１塔１１及び第４塔１４については、水蒸気供給弁４１及び処理済みガス排出弁３４が「開状態」に制御される前に、均圧弁７１及び均圧弁７４が「開状態」に制御される。これにより、第１塔１１と第４塔１４との内部圧力差によって、第４塔１４内の水蒸気の一部が均圧用バイパス管７０を介して第１塔１１へ供給され、第１塔１１での加温・加圧処理に補助的に利用される。このような均圧用バイパス管７０を介しての水蒸気の受け渡しは、第１塔１１と第４塔１４との内部圧力差がなくなるまで継続する。
【００４７】
第１塔１１と第４塔１４との内部圧力差がなくなった時点、つまり両塔の内部圧力が均圧になった時点（厳密には両塔の内部圧力は完全に一致することはない）では、第４塔１４は完全に大気圧まで減圧されておらず、また、第１塔１１は完全に目標圧力まで加圧されていない。そのため、第１塔１１と第４塔１４との内部圧力が均圧になった時点で、均圧弁７１及び均圧弁７４は「閉状態」に制御され、水蒸気供給弁４１及び処理済みガス排出弁３４が「開状態」に制御される。
【００４８】
これにより、第４塔１４に残っていた水蒸気は全て大気に開放され、第４塔１４は完全に大気圧まで減圧されて減圧工程が完了する。また、第１塔１１には水蒸気生成装置３から水蒸気が供給され、第１塔１１は完全に目標温度及び目標圧力まで加温・加圧されて加温・加圧工程が完了する。このように、期間Ｔａでは、第１塔１１及び第４塔１４について、加温・加圧工程と減圧工程だけでなく、均圧弁７１及び均圧弁７４の開放による均圧工程が同時に実施されることになる。
【００４９】
なお、この期間Ｔａでは、脱着工程が実施されないため、ガスタービン２への化合物混合水蒸気の供給が停止する。そのため、期間Ｔａでは、水蒸気バイパス制御弁８１を「開状態」に制御することにより、ガスタービン２への安定的な水蒸気の供給、つまりガスタービン２の安定的な運転を実現している。
【００５０】
続いて、図３（ｂ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｂにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｂにおいて、第１塔１１については、処理対象ガス供給弁２１、処理済みガス排出弁３１、冷却空気供給弁６１及び均圧弁７１が「閉状態」に、水蒸気供給弁４１及び水蒸気排出弁５１が「開状態」に制御される。第２塔１２及び第３塔１３についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔａと同じである。また、第４塔１４については、処理対象ガス供給弁２４、水蒸気供給弁４４、水蒸気排出弁５４及び均圧弁７４が「閉状態」に、水蒸気排出弁３４及び冷却空気供給弁６４が「開状態」に制御される。
【００５１】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｂでは、第１塔１１にて脱着工程が、第２塔１２及び第３塔１３にて吸着工程が、第４塔１４にて冷却工程が実施される。
【００５２】
第１塔１１には、「開状態」の水蒸気供給弁４１を介して水蒸気が導入されて、吸着剤からの揮発性有機化合物の脱着処理が行われる。吸着剤から脱着された揮発性有機化合物は水蒸気と混合し、化合物混合水蒸気として水蒸気排出弁５１を介して第１塔１１からガスタービン２へ送出される。第２塔１２及び第３塔１３では、期間Ｔａと同様に、吸着工程が継続して実施される。
【００５３】
また、第４塔１４には、「開状態」の冷却空気供給弁６４を介して冷却空気が導入されて内部温度が常温になるよう冷却処理が行われる。第４塔１４の冷却に使用された冷却空気は、処理済みガス排出弁３４を介して外部に排出される。なお、この期間Ｔｂでは、脱着工程の実施により、ガスタービン２への化合物混合水蒸気の供給が行われるため、水蒸気バイパス制御弁８１は「閉状態」に制御される。
【００５４】
続いて、図４（ａ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｃにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｃにおいて、第１塔１１、第２塔１２及び第３塔１３についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｂと同じである。また、第４塔１４については、処理対象ガス供給弁２４及び処理済みガス排出弁３４が「開状態」に、水蒸気供給弁４４、水蒸気排出弁５４、冷却空気供給弁６４及び均圧弁７４が「閉状態」に制御される。
【００５５】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｃでは、第１塔１１にて脱着工程が、第２塔１２、第３塔１３及び第４塔１４にて吸着工程が実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｃでは、脱着工程の実施により、ガスタービン２への化合物混合水蒸気の供給が行われるため、水蒸気バイパス制御弁８１は「閉状態」に制御される。
【００５６】
続いて、図４（ｂ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｄにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｄにおいて、第１塔１１については、処理対象ガス供給弁２１、水蒸気供給弁４１、水蒸気排出弁５１及び冷却空気供給弁６１が「閉状態」に、処理済みガス排出弁３１及び均圧弁７１が「開状態」に制御される。第２塔１２については、処理対象ガス供給弁２２、処理済みガス排出弁３２、水蒸気排出弁５２及び冷却空気供給弁６２が「閉状態」に、水蒸気供給弁４２及び均圧弁７２が「開状態」に制御される。第３塔１３及び第４塔１４についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｃと同じである。
【００５７】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｄでは、第１塔１１にて減圧工程が、第２塔１２にて加温・加圧工程が、第３塔１３及び第４塔１４にて吸着工程が実施される。また、この期間Ｔｄでは、期間Ｔａと同様に、第１塔１１及び第２塔１２について、加温・加圧工程と減圧工程だけでなく、均圧弁７１及び均圧弁７２の開放による均圧工程が同時に実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｄでは、脱着工程が実施されないため、水蒸気バイパス制御弁８１は「開状態」に制御される。
【００５８】
続いて、図５（ａ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｅにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｅにおいて、第１塔１１については、処理対象ガス供給弁２１、水蒸気供給弁４１、水蒸気排出弁５１及び均圧弁７１が「閉状態」に、処理済みガス排出弁３１及び冷却空気供給弁６１が「開状態」に制御される。第２塔１２については、処理対象ガス供給弁２２、処理済みガス排出弁３２、冷却空気供給弁６２及び均圧弁７２が「閉状態」に、水蒸気供給弁４２及び水蒸気排出弁５２が「開状態」に制御される。第３塔１３及び第４塔１４についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｄと同じである。
【００５９】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｅでは、第１塔１１にて冷却工程が、第２塔１２にて脱着工程が、第３塔１３及び第４塔１４にて吸着工程が実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｅでは、脱着工程の実施により、ガスタービン２への化合物混合水蒸気の供給が行われるため、水蒸気バイパス制御弁８１は「閉状態」に制御される。
【００６０】
続いて、図５（ｂ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｆにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｆにおいて、第１塔１１については、処理対象ガス供給弁２１及び処理済みガス排出弁３１が「開状態」に、水蒸気供給弁４１、水蒸気排出弁５１、冷却空気供給弁６１及び均圧弁７１が「閉状態」に制御される。第２塔１２、第３塔１３及び第４塔１４についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｅと同じである。
【００６１】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｆでは、第１塔１１、第３塔１３及び第４塔１４にて吸着工程が、第２塔１２にて脱着工程が実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｆでは、脱着工程の実施により、ガスタービン２への化合物混合水蒸気の供給が行われるため、水蒸気バイパス制御弁８１は「閉状態」に制御される。
【００６２】
続いて、図６（ａ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｇにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｇにおいて、第１塔１１及び第４塔１４についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｆと同じである。第２塔１２については、処理対象ガス供給弁２２、水蒸気供給弁４２、水蒸気排出弁５２及び冷却空気供給弁６２が「閉状態」に、処理済みガス排出弁３２及び均圧弁７２が「開状態」に制御される。第３塔１３については、処理対象ガス供給弁２３、処理済みガス排出弁３３、水蒸気排出弁５３及び冷却空気供給弁６３が「閉状態」に、水蒸気供給弁４３及び均圧弁７３が「開状態」に制御される。
【００６３】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｇでは、第１塔１１及び第４塔１４にて吸着工程が、第２塔１２にて減圧工程が、第３塔１３にて加温・加圧工程が実施される。また、この期間Ｔｆでは、期間Ｔａと同様に、第２塔１２及び第３塔１３について、加温・加圧工程と減圧工程だけでなく、均圧弁７２及び均圧弁７３の開放による均圧工程が同時に実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｆでは、脱着工程が実施されないため、水蒸気バイパス制御弁８１は「開状態」に制御される。
【００６４】
続いて、図６（ｂ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｈにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｈにおいて、第１塔１１及び第４塔１４についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｇと同じである。第２塔１２については、処理対象ガス供給弁２２、水蒸気供給弁４２、水蒸気排出弁５２及び均圧弁７２が「閉状態」に、処理済みガス排出弁３２及び冷却空気供給弁６２が「開状態」に制御される。第３塔１３については、処理対象ガス供給弁２３、処理済みガス排出弁３３、冷却空気供給弁６３及び均圧弁７３が「閉状態」に、水蒸気供給弁４３及び水蒸気排出弁５３が「開状態」に制御される。
【００６５】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｈでは、第１塔１１及び第４塔１４にて吸着工程が、第２塔１２にて冷却工程が、第３塔１３にて脱着工程が実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｈでは、脱着工程の実施により、ガスタービン２への化合物混合水蒸気の供給が行われるため、水蒸気バイパス制御弁８１は「閉状態」に制御される。
【００６６】
続いて、図７（ａ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｉにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｉにおいて、第１塔１１、第３塔１３及び第４塔１４についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｈと同じである。第２塔１２については、処理対象ガス供給弁２２及び処理済みガス排出弁３２が「開状態」に、水蒸気供給弁４２、水蒸気排出弁５２、冷却空気供給弁６２及び均圧弁７２が「閉状態」に制御される。
【００６７】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｉでは、第１塔１１、第２塔１２及び第４塔１４にて吸着工程が、第３塔１３にて脱着工程が実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｉでは、脱着工程の実施により、ガスタービン２への化合物混合水蒸気の供給が行われるため、水蒸気バイパス制御弁８１は「閉状態」に制御される。
【００６８】
続いて、図７（ｂ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｊにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｊにおいて、第１塔１１及び第２塔１２についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｉと同じである。第３塔１３については、処理対象ガス供給弁２３、水蒸気供給弁４３、水蒸気排出弁５３及び冷却空気供給弁６３が「閉状態」に、処理済みガス排出弁３３及び均圧弁７３が「開状態」に制御される。第４塔１４については、処理対象ガス供給弁２４、処理済みガス排出弁３４、水蒸気排出弁５４及び冷却空気供給弁６４が「閉状態」に、水蒸気供給弁４４及び均圧弁７４が「開状態」に制御される。
【００６９】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｊでは、第１塔１１及び第２塔１２にて吸着工程が、第３塔１３にて減圧工程が、第４塔１４にて加温・加圧工程が実施される。また、この期間Ｔｊでは、期間Ｔａと同様に、第３塔１３及び第４塔１４について、加温・加圧工程と減圧工程だけでなく、均圧弁７３及び均圧弁７４の開放による均圧工程が同時に実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｊでは、脱着工程が実施されないため、水蒸気バイパス制御弁８１は「開状態」に制御される。
【００７０】
続いて、図８（ａ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｋにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｋにおいて、第１塔１１及び第２塔１２についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｊと同じである。第３塔１３については、処理対象ガス供給弁２３、水蒸気供給弁４３、水蒸気排出弁５３及び均圧弁７３が「閉状態」に、処理済みガス排出弁３３及び冷却空気供給弁６３が「開状態」に制御される。第４塔１４については、処理対象ガス供給弁２４、処理済みガス排出弁３４、冷却空気供給弁６４及び均圧弁７４が「閉状態」に、水蒸気供給弁４４及び水蒸気排出弁５４が「開状態」に制御される。
【００７１】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｋでは、第１塔１１及び第２塔１２にて吸着工程が、第３塔１３にて冷却工程が、第４塔１４にて脱着工程が実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｋでは、脱着工程の実施により、ガスタービン２への化合物混合水蒸気の供給が行われるため、水蒸気バイパス制御弁８１は「閉状態」に制御される。
【００７２】
続いて、図８（ｂ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｌにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｌにおいて、第１塔１１、第２塔１２及び第４塔１４についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｋと同じである。第３塔１３については、処理対象ガス供給弁２３及び処理済みガス排出弁３３が「開状態」に、水蒸気供給弁４３、水蒸気排出弁５３、冷却空気供給弁６３及び均圧弁７３が「閉状態」に制御される。
【００７３】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｌでは、第１塔１１、第２塔１２及び第３塔１３にて吸着工程が、第４塔１４にて脱着工程が実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｌでは、脱着工程の実施により、ガスタービン２への化合物混合水蒸気の供給が行われるため、水蒸気バイパス制御弁８１は「閉状態」に制御される。
【００７４】
以上のような工程制御によって、脱着工程では吸着剤から脱着された揮発性有機化合物を含む水蒸気（化合物混合水蒸気）が、他の工程では揮発性有機化合物を含まない水蒸気が吸脱着装置１からガスタービン２へ供給される。このように、１処理サイクル中にガスタービン２へ供給される揮発性有機化合物の流量、つまり脱着流量Ｆの時間変化特性は図２に示すようになる。なお、従来技術と同様に、ガスタービン２へ供給される水蒸気量は水蒸気流量制御弁８２によって一定量となるように制御されており、この水蒸気流量制御弁８２による水蒸気量の制御によって脱着流量Ｆがガスタービン２の最大許容脱着流量Ｆmaxを越えないようにしている。
【００７５】
この図２と図１３とを比較してわかるように、従来技術では、前の脱着工程と次の脱着工程との間に減圧工程、冷却工程及び加温・加圧工程が存在していたのに対し、本実施形態では、前の脱着工程と次の脱着工程との間に減圧工程しか存在していないため、脱着流量Ｆが「０」になる期間が従来技術と比べて短くなっている。これは、脱着流量Ｆの時間平均である平均脱着流量Ｆaveが従来技術より高くなることを意味する。
【００７６】
つまり、従来技術では、１処理サイクル中において、ガスタービン２が許容する最大許容脱着流量Ｆmaxの半分程度の流量の揮発性有機化合物しか供給できなかったのに対し、本実施形態では、最大許容脱着流量Ｆmaxの半分より大きな流量の揮発性有機化合物を供給できるようになるため、ガスタービン２に別途供給する燃料ガスをより大きく削減できるようになる。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムによれば、脱着工程にて各塔から排出される揮発性有機化合物を含む水蒸気（化合物混合水蒸気）をガスタービン２へ供給して燃焼させる場合に省エネ効果の向上を実現することができる。
また、本実施形態では、加温・加圧工程と減圧工程の実施時において、加温・加圧工程側及び減圧工程側の均圧弁の開放による均圧工程を同時に実施して、従来では減圧工程時に外部に排出・廃棄していた塔内の水蒸気の一部（全体の約１／２）を、加温・加圧工程側の塔内の加温・加圧に利用するため、新たに必要となる加温・加圧用の水蒸気量を半減させることができ、省エネに寄与することができる。
【００７８】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図９は、第２実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムの構成概略図である。以下では、第１実施形態と同様の構成要素に同一符号を付して説明を省略する。この図９に示すように、第２実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムは、吸脱着装置１’、ガスタービン２及び水蒸気生成装置３から構成されている。
【００７９】
第２実施形態における吸脱着装置１’は、４つの処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄを備えている。これらの処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄは、第１実施形態で説明した処理ユニット１０と同じ構成であるが、図９では説明の便宜上、処理ユニット１０Ａに設けられた各塔の符号に「Ａ」を付記し、処理ユニット１０Ｂに設けられた各塔の符号に「Ｂ」を付記し、処理ユニット１０Ｃに設けられた各塔の符号に「Ｃ」を付記し、処理ユニット１０Ｄに設けられた各塔の符号に「Ｄ」を付記している。また、図９では、紙面サイズの都合上、処理ユニット１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄの内部構成における塔以外の部分（各制御弁等）を省略している。
【００８０】
また、以下では説明の便宜上、処理ユニット１０Ｂに設けられた第１塔１１Ｂ、第２塔１２Ｂ、第３塔１３Ｂ、第４塔１４Ｂを、第５塔１１Ｂ、第６塔１２Ｂ、第７塔１３Ｂ、第８塔１４Ｂと言い換えるものとする。また、処理ユニット１０Ｃに設けられた第１塔１１Ｃ、第２塔１２Ｃ、第３塔１３Ｃ、第４塔１４Ｃを、第９塔１１Ｃ、第１０塔１２Ｃ、第１１塔１３Ｃ、第１２塔１４Ｃと言い換えるものとする。さらに、処理ユニット１０Ｄに設けられた第１塔１１Ｄ、第２塔１２Ｄ、第３塔１３Ｄ、第４塔１４Ｄを、第１３塔１１Ｄ、第１４塔１２Ｄ、第１５塔１３Ｄ、第１６塔１４Ｄと言い換えるものとする。
【００８１】
これら処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄには、処理対象ガス、水蒸気及び冷却空気が並列的に供給されている。また、これら処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄから排出される化合物混合水蒸気（或いは水蒸気バイパス制御弁８１を介してバイパスされた水蒸気）は、最終的に合流してガスタービン２へ送られる。
【００８２】
詳細は後述するが、これら処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄは、時間軸上で加温・加圧工程及び減圧工程の実施タイミングが他の処理ユニットと重ならないように工程制御される。このような工程制御は、第１実施形態と同様、処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄに設けられた各制御弁の開閉状態の制御によって実現されるものである。
【００８３】
続いて、上記のように構成された第２実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムを用いて処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を処理する方法について説明する。
【００８４】
処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄに設けられた各制御弁は、図１０に示すタイムスケジュールに従って開閉状態が制御される。この図１０に示すように、処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄをそれぞれ単体で見ると、第１実施形態と同様に、４つの塔のそれぞれにおいて、１処理サイクル中に、吸着工程→加温・加圧工程→脱着工程→減圧工程→冷却工程の順番で各工程が実施され、且つ時間軸上で２つの塔の加温・加圧工程と減圧工程とが重なるように工程制御される。
【００８５】
一方、処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄを全体で見ると、処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄは、それぞれ時間軸上で加温・加圧工程及び減圧工程の実施タイミングが他の処理ユニットと重ならないように工程制御される。なお、各工程における、処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄに設けられた各制御弁の開閉状態については第１実施形態（図３〜図８参照）と同様であるため説明を省略する。
【００８６】
第２実施形態では、加温・加圧工程及び減圧工程の工程時間を単位工程時間として、吸着工程、脱着工程及び冷却工程の工程時間が単位工程時間の整数倍となるように設定されている。図１０では、一例として、吸着工程の工程時間が単位工程時間の１０倍、脱着工程の工程時間が単位工程時間の３倍、冷却工程の工程時間が単位工程時間の１倍に設定されているケースを図示している。なお、各工程時間は、システムの仕様に応じて適宜設定すれば良い。
【００８７】
そして、図１０に示すように、第２実施形態では、処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄに設けられた塔の総数が、１処理サイクル中の総工程時間を単位工程時間で除算して得られる値（図１０では「１６」）と一致するように設定されている。このように、１処理サイクル中の総工程時間と関連付けて塔の総数を設定することにより、第１実施形態と比較して、より省エネ効果を向上させることができる。以下、その理由について図１１を参照しながら説明する。
【００８８】
図１１（ａ）は、図１０のタイムスケジュールから期間Ｔ１〜Ｔ３の部分を抜粋したものである。この図１１（ａ）において、脱着工程にある処理ユニット１０Ａの第４塔１４Ａからガスタービン２へ供給される揮発性有機化合物の流量（脱着流量ＦＡ）に着目すると、脱着流量ＦＡの時間変化特性は図１１（ｂ）のようになる。この図１１（ｂ）に示すように、脱着流量ＦＡの時間変化特性は、最大流量ＦＡmaxまで立ち上がるパターンＰ１と、最大流量ＦＡmaxで保持されるパターンＰ２と、流量「０」まで立ち下がるパターンＰ３とに分けられる。
【００８９】
一方、タイムスケジュールの期間Ｔ１に着目すると、図１１（ｃ）に示すように、脱着工程にある処理ユニット１０Ａの第４塔１４Ａの脱着流量ＦＡにはパターンＰ１が、脱着工程にある処理ユニット１０Ｂの第８塔１４Ｂの脱着流量ＦＢにはパターンＰ２が、脱着工程にある処理ユニット１０Ｃの第１２塔１４Ｃの脱着流量ＦＣにはパターンＰ３が現れる。なお、図１１（ｃ）において、ＦＡmax＝ＦＢmax＝ＦＣmaxである。
【００９０】
ガスタービン２へ供給される揮発性有機化合物の総脱着流量Ｆは、処理ユニット１０Ａ（第４塔１４Ａ）の脱着流量ＦＡと、処理ユニット１０Ｂ（第８塔１４Ｂ）の脱着流量ＦＢと、処理ユニット１０Ｃ（第１２塔１４Ｃ）の脱着流量ＦＣの加算値で表されるため、結局、期間Ｔ１にガスタービン２へ供給される総脱着流量ＦはパターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３を加算させた特性となる（図１１（ｃ）参照）。これは、期間Ｔ１に限らず、１処理サイクル中の期間Ｔ１〜Ｔ１６の全てにおいて、必ず総脱着流量ＦがパターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３の加算値となることが図１０から理解できるであろう。
【００９１】
このように、第２実施形態では、ガスタービン２へ供給される揮発性有機化合物の総脱着流量Ｆが、１処理サイクル中の各単位工程時間内で、必ずパターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３の加算値となり、流量「０」となる期間が存在しない（図１０参照）。これは、総脱着流量Ｆの時間平均である平均脱着流量Ｆaveが従来技術より高くなり、且つ第１実施形態より高くなることを意味する。つまり、第２実施形態によると、ガスタービン２に別途供給する燃料ガスを第１実施形態より大きく削減できるようになるため、より大きな省エネ効果を得ることができる。本願発明者の試算では、１６個の塔を使用して揮発性有機化合物を連続処理する場合、総脱着流量Ｆの時間平均である平均脱着流量Ｆaveは最大許容脱着流量Ｆmaxの８０％程度になるとの結果を得ている。
【００９２】
なお、図１１（ｃ）からわかるように、例えば期間Ｔ１に着目すると、ガスタービン２へ供給される総脱着流量Ｆの最大許容脱着流量Ｆmaxは、処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの最大流量ＦＡmax、ＦＢmax、ＦＣmaxの加算値となるため、各処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄに設けられた水蒸気流量制御弁８２によって、各処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄから排出される揮発性有機化合物の最大流量を、ガスタービン２で許容される最大許容脱着流量Ｆmaxの１／３に規制する必要がある。
【００９３】
〔変形例〕
以上、本発明の第１及び第２実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、以下のような変形例が考えられる。
【００９４】
（１）上記第１実施形態において、図１２に示すように、吸脱着装置１の各塔において、脱着工程の途中で減圧工程に遷移するように工程制御しても良い。具体的には、脱着流量Ｆが最大許容脱着流量Ｆmaxを維持している間、或いは最大許容脱着流量Ｆmaxから一定値下がった時点で脱着工程から減圧工程に遷移させる。これにより、脱着流量Ｆが低い期間を短くすることができるため、平均脱着流量Ｆaveをより高くすることができる。第２実施形態についても同様である。なお、この場合、各塔の吸着剤内蔵量が、脱着工程にて吸着剤に残留する揮発性有機化合物の量と、吸着工程にて吸着剤に吸着される揮発性有機化合物の量との合計値を吸着できるように設定する必要がある。
【００９５】
（２）上記第１及び第２実施形態では、加温・加圧工程と減圧工程の実施時において、加温・加圧工程側及び減圧工程側の均圧弁の開放による均圧工程を同時に実施する場合を例示したが、この均圧工程は必ずしも実施する必要はない。その場合、均圧弁７１〜７４及び均圧用バイパス管７０を設ける必要はない。
【符号の説明】
【００９６】
１、１’…吸脱着装置、１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ…処理ユニット、２…ガスタービン（燃焼装置）、３…水蒸気生成装置、１１、１１Ａ…第１塔（処理容器）、１２、１２Ａ…第２塔、１３、１３Ａ…第３塔、１４、１４Ａ…第４塔、１１Ｂ…第５塔、１２Ｂ…第６塔、１３Ｂ…第７塔、１４Ｂ…第８塔、１１Ｃ…第９塔、１２Ｃ…第１０塔、１３Ｃ…第１１塔、１４Ｃ…第１２塔、１１Ｄ…第１３塔、１２Ｄ…第１４塔、１３Ｄ…第１５塔、１４Ｄ…第１６塔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸脱着装置及び揮発性有機化合物処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、工場で使用されるトルエンやキシレン等の揮発性有機化合物の処理方法として、処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させることによって処理対象ガスから揮発性有機化合物を除去し、吸着剤に吸着した揮発性有機化合物を加圧環境下で水蒸気を用いて脱着して水蒸気に混入させ、その揮発性有機化合物が混入した水蒸気をガスタービンの燃焼器で燃焼させる方法が開示されている。
【０００３】
この特許文献１に記載の発明は、吸着剤を内蔵する処理容器（以下、塔と称す）を用意し、この塔において、１処理サイクル中に、吸着工程→加温・加圧工程→脱着工程→減圧工程→冷却工程（以下、吸着工程に戻る）の順番で各工程が実施されるように工程制御を行うことを基本原理としている。
【０００４】
ここで、吸着工程とは、塔内に処理対象ガスを導入して吸着剤による揮発性有機化合物の吸着を行い、揮発性有機化合物が除去された処理対象ガスを処理済みガスとして排出する工程を指す。加温・加圧工程とは、脱着工程の前処理として、塔内に水蒸気を導入して塔内の温度及び圧力を目標温度及び目標圧力まで上昇させる工程を指す。
【０００５】
脱着工程とは、塔内に水蒸気を導入して吸着剤から揮発性有機化合物を脱着させ、揮発性有機化合物が混入した水蒸気をガスタービンへ送出する工程を指す。減圧工程とは、吸着工程の前処理として、塔内に残留する水蒸気を大気開放して塔内を大気圧まで減圧させる工程を指す。冷却工程とは、吸着工程の前処理として、塔内に冷却空気を導入して塔内を常温まで冷却させる工程を指す。
【０００６】
例えば、第１塔から第４塔までの４つの塔を使用する場合、各塔は図１３に示すタイムスケジュールに従って工程制御される。つまり、複数の塔を使用する場合、加温・加圧工程、脱着工程、減圧工程及び冷却工程を１バッチとし、１処理サイクル中で各塔のバッチが時間軸上で重ならないように工程制御を行う。従来では、このような複数塔の工程制御を行うことにより、揮発性有機化合物の連続処理を実現していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００６／０１９１３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来では、４つの塔を使用する場合、１処理サイクル中にガスタービンへ供給される揮発性有機化合物の流量、つまり脱着流量Ｆの時間変化特性は図１３に示すようになる。このように、脱着流量Ｆは、脱着工程の開始時点から短時間で最大許容脱着流量Ｆmaxに到達した後、最大許容脱着流量Ｆmaxを一定期間維持してから徐々に減少し、加温・加圧工程、減圧工程及び冷却工程で「０」となる。
【０００９】
なお、ガスタービンの前段には、ガスタービンへ供給される水蒸気量を一定に制御する制御弁が設けられており、この制御弁による水蒸気量の制御によって脱着流量Ｆがガスタービンの最大許容脱着流量Ｆmaxを越えないようにしている。この最大許容脱着流量Ｆmaxは、ガスタービンの温度制限、排ガス中のＮｏｘ制限、或いは燃料流量制御の安定性の観点から、ガスタービンへの供給が許容される揮発性有機化合物の流量の上限値として設定されたものである。
【００１０】
本願発明者の試算では、４つの塔を使用して揮発性有機化合物を連続処理する場合、脱着流量Ｆの１バッチ内での時間平均である平均脱着流量Ｆaveは最大許容脱着流量Ｆmaxの５０％程度になるとの結果を得ている。つまり、従来では、１処理サイクル中において、ガスタービンが許容する最大許容脱着流量Ｆmaxの半分程度の流量の揮発性有機化合物しか供給できなかった。
【００１１】
揮発性有機化合物をガスタービンに送る目的は、処理対象ガスから回収した揮発性有機化合物をガスタービンの燃料として再利用することで省エネルギーを実現することにあるため、ガスタービンが許容する最大許容脱着流量Ｆmaxの半分程度の流量の揮発性有機化合物しか供給できないとなると、十分な省エネ効果を得られなくなる。
【００１２】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、省エネ効果の向上を実現可能な吸脱着装置及び揮発性有機化合物処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明では、吸脱着装置に係る第１の解決手段として、処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させ、該吸着剤に吸着した前記揮発性有機化合物を水蒸気を用いて脱着させる吸脱着装置であって、前記吸着剤を内蔵する複数の処理容器を含む処理ユニットを備え、前記処理ユニットは、１処理サイクル中に、前記処理容器の各々において吸着工程、加温・加圧工程、脱着工程、減圧工程及び冷却工程が順に実施され、且つ時間軸上で２つの処理容器の加温・加圧工程と減圧工程とが重なるように工程制御されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明では、吸脱着装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記処理ユニットは、時間軸上で２つの処理容器の加温・加圧工程と減圧工程とが重なるように工程制御される際に、減圧工程側の処理容器から加温・加圧工程側の処理容器への水蒸気の受け渡しによって両処理容器の均圧化を図る均圧工程が実施されるよう工程制御されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明では、吸脱着装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記処理ユニットは、前記処理容器の各々において脱着工程の途中で減圧工程に遷移するように工程制御され、前記処理容器の各々の吸着剤内蔵量は、脱着工程にて吸着剤に残留する揮発性有機化合物の量と、吸着工程にて吸着剤に吸着される揮発性有機化合物の量との合計値を吸着可能に設定されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明では、吸脱着装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか１つの解決手段において、前記処理ユニットを複数備え、前記処理ユニットの各々は、時間軸上で加温・加圧工程及び減圧工程の実施タイミングが他の処理ユニットと重ならないように工程制御されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明では、吸脱着装置に係る第５の解決手段として、上記第４の解決手段において、加温・加圧工程及び減圧工程の工程時間を単位工程時間として、吸着工程、脱着工程及び冷却工程の工程時間が前記単位工程時間の整数倍となるように設定され、且つ前記複数の処理ユニットに設けられた処理容器の総数が、１処理サイクル中の総工程時間を前記単位工程時間で除算して得られる値と一致するように設定されていることを特徴とする。
【００１８】
一方、本発明では、揮発性有機化合物処理システムに係る第１の解決手段として、吸脱着装置に係る第１〜第５のいずれか１つの解決手段を有する吸脱着装置と、前記吸脱着装置から排出される前記揮発性有機化合物と前記水蒸気との混合流体を燃焼させる燃焼装置と、を具備することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明では、揮発性有機化合物処理システムに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記燃焼装置から排出される排ガスの熱を利用して前記吸脱着装置に供給する水蒸気を生成する水蒸気生成装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
従来技術では、前の脱着工程と次の脱着工程との間に減圧工程、冷却工程及び加温・加圧工程が存在していたのに対し、本発明では、前の脱着工程と次の脱着工程との間に減圧工程しか存在しないため、脱着流量が「０」になる期間が従来技術と比べて短くなる。これは、脱着流量の時間平均である平均脱着流量が従来技術より高くなることを意味する。
つまり、従来技術では、１処理サイクル中において、ガスタービン等の燃焼装置が許容する最大許容脱着流量の半分程度の流量の揮発性有機化合物しか供給できなかったのに対し、本発明では、最大許容脱着流量の半分より大きな流量の揮発性有機化合物を供給できるようになるため、燃焼装置に別途供給する燃料ガスをより大きく削減できるようになる。
このように、本発明によれば、脱着工程にて各処理容器から排出される揮発性有機化合物を含む水蒸気を燃焼装置へ供給して燃焼させる場合に省エネ効果の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムの構成概略図である。
【図２】第１実施形態における１処理サイクル中のタイムスケジュールである。
【図３】１処理サイクルにおける各制御弁の開閉状態の変化を示す第１図である。
【図４】１処理サイクルにおける各制御弁の開閉状態の変化を示す第２図である。
【図５】１処理サイクルにおける各制御弁の開閉状態の変化を示す第３図である。
【図６】１処理サイクルにおける各制御弁の開閉状態の変化を示す第４図である。
【図７】１処理サイクルにおける各制御弁の開閉状態の変化を示す第５図である。
【図８】１処理サイクルにおける各制御弁の開閉状態の変化を示す第６図である。
【図９】第２実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムの構成概略図である。
【図１０】第２実施形態における１処理サイクル中のタイムスケジュールである。
【図１１】第２実施形態の作用効果に関する説明図である。
【図１２】変形例に関する説明図である。
【図１３】従来技術における１処理サイクル中のタイムスケジュールである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムの構成概略図である。この図１に示すように、第１実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムは、吸脱着装置１、ガスタービン２及び水蒸気生成装置３から構成されている。
【００２３】
吸脱着装置１は、外部から供給される処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を内部の吸着剤に吸着させることによって処理対象ガスから揮発性有機化合物を除去し、吸着剤に吸着した揮発性有機化合物を加圧環境下で水蒸気を用いて脱着して水蒸気に混入させる。吸着剤には、例えば活性炭が使用される。また、上記加圧環境は、後述の水蒸気生成装置３から水蒸気を吸脱着装置１に供給することによって実現される。
【００２４】
この吸脱着装置１は、揮発性有機化合物が除去された処理対象ガス（以下、処理済ガスと称す）を外部に排出すると共に、揮発性有機化合物が混入した水蒸気（以下、化合物混入水蒸気と称す）をガスタービン２へ送出する。また、吸脱着装置１には、図示するように吸着剤を冷却するための冷却空気が外部から供給される。
【００２５】
詳細は後述するが、吸脱着装置１は、吸着剤を内蔵する４つの処理容器（以下、塔と称す）を含む処理ユニット１０を備え、この処理ユニット１０は、１処理サイクル中に、塔の各々において、吸着工程、加温・加圧工程、脱着工程、減圧工程及び冷却工程が順に実施され、且つ時間軸上で２つの塔の加温・加圧工程と減圧工程とが重なるように工程制御される。なお、このような吸脱着装置１における工程制御は、以下で説明するように、各塔について設けられた各制御弁の開閉状態の制御によって実現されるものである。
【００２６】
具体的には、吸脱着装置１の処理ユニット１０は、第１塔１１、第２塔１２、第３塔１３、第４塔１４と、処理対象ガス供給弁２１、２２、２３、２４と、処理済みガス排出弁３１、３２、３３、３４と、水蒸気供給弁４１、４２、４３、４４と、水蒸気排出弁５１、５２、５３、５４と、冷却空気供給弁６１、６２、６３、６４と、均圧弁７１、７２、７３、７４と、水蒸気バイパス制御弁８１と、水蒸気流量制御弁８２とから構成されている。
【００２７】
第１塔１１、第２塔１２、第３塔１３及び第４塔１４は、それぞれ内部に吸着剤が密閉状態で設置された処理容器である。これら第１塔１１、第２塔１２、第３塔１３及び第４塔１４は、図示するように、処理対象ガス供給管２０、処理済みガス排出管３０、水蒸気供給管４０、水蒸気排出管５０及び冷却空気供給管６０に対して並列に配置されている。
【００２８】
処理対象ガス供給弁２１は、第１塔１１の処理対象ガス入口と処理対象ガス供給管２０との間に配置された制御弁であり、第１塔１１への処理対象ガスの供給／遮断を行う。処理対象ガス供給弁２２は、第２塔１２の処理対象ガス入口と処理対象ガス供給管２０との間に配置された制御弁であり、第２塔１２への処理対象ガスの供給／遮断を行う。処理対象ガス供給弁２３は、第３塔１３の処理対象ガス入口と処理対象ガス供給管２０との間に配置された制御弁であり、第３塔１３への処理対象ガスの供給／遮断を行う。処理対象ガス供給弁２４は、第４塔１４の処理対象ガス入口と処理対象ガス供給管２０との間に配置された制御弁であり、第４塔１４への処理対象ガスの供給／遮断を行う。
【００２９】
処理済みガス排出弁３１は、第１塔１１の処理済みガス出口と処理済みガス排出管３０との間に配置された制御弁であり、第１塔１１からの処理済みガスの排出／遮断を行う。処理済みガス排出弁３２は、第２塔１２の処理済みガス出口と処理済みガス排出管３０との間に配置された制御弁であり、第２塔１２からの処理済みガスの排出／遮断を行う。処理済みガス排出弁３３は、第３塔１３の処理済みガス出口と処理済みガス排出管３０との間に配置された制御弁であり、第３塔１３からの処理済みガスの排出／遮断を行う。処理済みガス排出弁３４は、第４塔１４の処理済みガス出口と処理済みガス排出管３０との間に配置された制御弁であり、第４塔１４からの処理済みガスの排出／遮断を行う。
【００３０】
水蒸気供給弁４１は、第１塔１１の水蒸気入口と水蒸気供給管４０との間に配置された制御弁であり、第１塔１１への水蒸気の供給／遮断を行う。水蒸気供給弁４２は、第２塔１２の水蒸気入口と水蒸気供給管４０との間に配置された制御弁であり、第２塔１２への水蒸気の供給／遮断を行う。水蒸気供給弁４３は、第３塔１３の水蒸気入口と水蒸気供給管４０との間に配置された制御弁であり、第３塔１３への水蒸気の供給／遮断を行う。水蒸気供給弁４４は、第４塔１４の水蒸気入口と水蒸気供給管４０との間に配置された制御弁であり、第４塔１４への水蒸気の供給／遮断を行う。
【００３１】
水蒸気排出弁５１は、第１塔１１の水蒸気出口と水蒸気排出管５０との間に配置された制御弁であり、第１塔１１からの水蒸気の排出／遮断を行う。水蒸気排出弁５２は、第２塔１２の水蒸気出口と水蒸気排出管５０との間に配置された制御弁であり、第２塔１２からの水蒸気の排出／遮断を行う。水蒸気排出弁５３は、第３塔１３の水蒸気出口と水蒸気排出管５０との間に配置された制御弁であり、第３塔１３からの水蒸気の排出／遮断を行う。水蒸気排出弁５４は、第４塔１４の水蒸気出口と水蒸気排出管５０との間に配置された制御弁であり、第４塔１４からの水蒸気の排出／遮断を行う。
【００３２】
冷却空気供給弁６１は、第１塔１１の冷却空気入口と冷却空気供給管６０との間に配置された制御弁であり、第１塔１１への冷却空気の供給／遮断を行う。冷却空気供給弁６２は、第２塔１２の冷却空気入口と冷却空気供給管６０との間に配置された制御弁であり、第２塔１２への冷却空気の供給／遮断を行う。冷却空気供給弁６３は、第３塔１３の冷却空気入口と冷却空気供給管６０との間に配置された制御弁であり、第３塔１３への冷却空気の供給／遮断を行う。冷却空気供給弁６４は、第４塔１４の冷却空気入口と冷却空気供給管６０との間に配置された制御弁であり、第４塔１４への冷却空気の供給／遮断を行う。
【００３３】
均圧弁７１は、第１塔１１の均圧用水蒸気出入口と均圧用バイパス管７０との間に配置された制御弁である。均圧弁７２は、第２塔１２の均圧用水蒸気出入口と均圧用バイパス管７０との間に配置された制御弁である。均圧弁７３は、第３塔１３の均圧用水蒸気出入口と均圧用バイパス管７０との間に配置された制御弁である。均圧弁７４は、第４塔１４の均圧用水蒸気出入口と均圧用バイパス管７０との間に配置された制御弁である。なお、これら均圧弁７１、７２、７３、７４の機能についての詳細は後述する。
【００３４】
水蒸気バイパス制御弁８１は、水蒸気供給管４０と水蒸気排出管５０との間に配置された制御弁であり、吸脱着装置１に供給される水蒸気の一部を第１塔１１〜第４塔１４を経由することなく水蒸気排出管５０に直接送るためのものである。水蒸気流量制御弁８２は、水蒸気排出管５０とガスタービン２との間に配置された制御弁であり、ガスタービン２への水蒸気（水蒸気バイパス制御弁８１を経由して送られる水蒸気、或いは第１塔１１、第２塔１２、第３塔１３、第４塔１４から排出される化合物混合水蒸気）の供給流量を規定するものである。
【００３５】
ガスタービン２は、空気を加圧する圧縮機９１と、加圧された空気に燃料ガスを供給して燃焼させ、燃焼ガスを発生させる燃焼器９２と、燃焼ガスの運動エネルギおよび圧力エネルギによって回転駆動されて圧縮機９１および外部の負荷４の駆動力を発生するタービン９３とを備えている。このガスタービン２は、吸脱着装置１から供給される化合物混合水蒸気を加圧状態のまま燃焼器９１の燃焼領域に供給し、燃料ガスとともに燃焼させる。負荷４は例えば発電機である。なお、吸脱着装置１から排出される揮発性有機化合物と水蒸気との混合流体、つまり化合物混合水蒸気を燃焼させる燃焼装置であれば、ガスタービン２に限定されず、ボイラ等の他の燃焼装置を用いても良い。
【００３６】
水蒸気生成装置３は、ガスタービン２から排出される排ガスの熱を利用して水蒸気を生成する一種の熱交換器である。この水蒸気生成装置３は、例えば排熱回収ボイラである。水蒸気生成装置３で生成された加圧状態の水蒸気は、工場のプロセス用として他の設備に供給されると共に、水蒸気供給管４０を介して吸脱着装置１に供給される。
【００３７】
続いて、上記のように構成された第１実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムを用いて処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を処理する方法について説明する。
【００３８】
吸脱着装置１に設けられた各制御弁は、図２に示すタイムスケジュールに従って開閉状態が制御される。つまり、第１塔１１においては、図中の期間Ｔａで加温・加圧工程が、期間Ｔｂ、Ｔｃで脱着工程が、期間Ｔｄで減圧工程が、期間Ｔｅで冷却工程が、期間Ｔｆ〜Ｔｌで吸着工程が実施されるように各制御弁の開閉状態が制御される。また、第２塔１２においては、期間Ｔｄで加温・加圧工程が、期間Ｔｅ、Ｔｆで脱着工程が、期間Ｔｇで減圧工程が、期間Ｔｈで冷却工程が、期間Ｔｉ〜Ｔｌ、Ｔａ〜Ｔｃで吸着工程が実施されるように各制御弁の開閉状態が制御される。
【００３９】
また、第３塔１３においては、期間Ｔｇで加温・加圧工程が、期間Ｔｈ、Ｔｉで脱着工程が、期間Ｔｊで減圧工程が、期間Ｔｋで冷却工程が、期間Ｔｌ、Ｔａ〜Ｔｆで吸着工程が実施されるように各制御弁の開閉状態が制御される。さらに、第４塔１４においては、期間Ｔｊで加温・加圧工程が、期間Ｔｋ、Ｔｌで脱着工程が、期間Ｔａで減圧工程が、期間Ｔｂで冷却工程が、期間Ｔｃ〜Ｔｉで吸着工程が実施されるように各制御弁の開閉状態が制御される。
【００４０】
このように、各塔において、１処理サイクル中に、吸着工程→加温・加圧工程→脱着工程→減圧工程→冷却工程（以下、吸着工程に戻る）の順番で各工程が実施され、且つ２つの塔について一方の加温・加圧工程と他方の減圧工程とが時間軸上で重なるように工程制御されることになる。
【００４１】
図３〜図８は、１処理サイクルにおける各制御弁の開閉状態の変化を示している。これら図３〜図８において、白抜き表示の制御弁は「開状態」にあり、黒抜き表示の制御弁は「閉状態」にあるものとする。
【００４２】
図３（ａ）は、１処理サイクル中の期間Ｔａにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔａにおいて、第１塔１１については、処理対象ガス供給弁２１、処理済みガス排出弁３１、水蒸気排出弁５１及び冷却空気供給弁６１が「閉状態」に、水蒸気供給弁４１及び均圧弁７１が「開状態」に制御される。また、第２塔１２については、処理対象ガス供給弁２２及び処理済みガス排出弁３２が「開状態」に、水蒸気供給弁４２、水蒸気排出弁５２、冷却空気供給弁６２及び均圧弁７２が「閉状態」に制御される。
【００４３】
また、第３塔１３については、処理対象ガス供給弁２３及び処理済みガス排出弁３３が「開状態」に、水蒸気供給弁４３、水蒸気排出弁５３、冷却空気供給弁６３及び均圧弁７３が「閉状態」に制御される。また、第４塔１４については、処理対象ガス供給弁２４、水蒸気供給弁４４、水蒸気排出弁５４及び冷却空気供給弁６４が「閉状態」に、水蒸気排出弁３４及び均圧弁７４が「開状態」に制御される。
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔａでは、第１塔１１にて加温・加圧工程が、第２塔１２及び第３塔１３にて吸着工程が、第４塔１４にて減圧工程が実施される。
【００４４】
つまり、第２塔１２及び第３塔１３には、「開状態」の処理対象ガス供給弁２２、２３を介して揮発性有機化合物を含む処理対象ガスが導入され、吸着剤による揮発性有機化合物の吸着処理が行われる。そして、揮発性有機化合物が除去された処理対象ガスは、処理済みガスとして処理済みガス排出弁３２、３３を介して第２塔１２及び第３塔１３から外部へ排出される。
【００４５】
また、第１塔１１では、前の吸着工程で吸着剤による揮発性有機化合物の吸着処理が完了したので、吸着剤からの揮発性有機化合物の脱着処理を行うための前処理として、「開状態」の水蒸気供給弁４１を介して水蒸気が導入されて加温・加圧処理が行われる。一方、第４塔１４では、前の脱着工程で吸着剤からの揮発性有機化合物の脱着処理が完了したので、再度、吸着処理を実施するための前処理として、「開状態」の処理済みガス排出弁３４を介して内部の水蒸気が大気に開放されて減圧処理が行われる。
【００４６】
ここで、第１塔１１及び第４塔１４については、水蒸気供給弁４１及び処理済みガス排出弁３４が「開状態」に制御される前に、均圧弁７１及び均圧弁７４が「開状態」に制御される。これにより、第１塔１１と第４塔１４との内部圧力差によって、第４塔１４内の水蒸気の一部が均圧用バイパス管７０を介して第１塔１１へ供給され、第１塔１１での加温・加圧処理に補助的に利用される。このような均圧用バイパス管７０を介しての水蒸気の受け渡しは、第１塔１１と第４塔１４との内部圧力差がなくなるまで継続する。
【００４７】
第１塔１１と第４塔１４との内部圧力差がなくなった時点、つまり両塔の内部圧力が均圧になった時点（厳密には両塔の内部圧力は完全に一致することはない）では、第４塔１４は完全に大気圧まで減圧されておらず、また、第１塔１１は完全に目標圧力まで加圧されていない。そのため、第１塔１１と第４塔１４との内部圧力が均圧になった時点で、均圧弁７１及び均圧弁７４は「閉状態」に制御され、水蒸気供給弁４１及び処理済みガス排出弁３４が「開状態」に制御される。
【００４８】
これにより、第４塔１４に残っていた水蒸気は全て大気に開放され、第４塔１４は完全に大気圧まで減圧されて減圧工程が完了する。また、第１塔１１には水蒸気生成装置３から水蒸気が供給され、第１塔１１は完全に目標温度及び目標圧力まで加温・加圧されて加温・加圧工程が完了する。このように、期間Ｔａでは、第１塔１１及び第４塔１４について、加温・加圧工程と減圧工程だけでなく、均圧弁７１及び均圧弁７４の開放による均圧工程が同時に実施されることになる。
【００４９】
なお、この期間Ｔａでは、脱着工程が実施されないため、ガスタービン２への化合物混合水蒸気の供給が停止する。そのため、期間Ｔａでは、水蒸気バイパス制御弁８１を「開状態」に制御することにより、ガスタービン２への安定的な水蒸気の供給、つまりガスタービン２の安定的な運転を実現している。
【００５０】
続いて、図３（ｂ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｂにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｂにおいて、第１塔１１については、処理対象ガス供給弁２１、処理済みガス排出弁３１、冷却空気供給弁６１及び均圧弁７１が「閉状態」に、水蒸気供給弁４１及び水蒸気排出弁５１が「開状態」に制御される。第２塔１２及び第３塔１３についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔａと同じである。また、第４塔１４については、処理対象ガス供給弁２４、水蒸気供給弁４４、水蒸気排出弁５４及び均圧弁７４が「閉状態」に、水蒸気排出弁３４及び冷却空気供給弁６４が「開状態」に制御される。
【００５１】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｂでは、第１塔１１にて脱着工程が、第２塔１２及び第３塔１３にて吸着工程が、第４塔１４にて冷却工程が実施される。
【００５２】
第１塔１１には、「開状態」の水蒸気供給弁４１を介して水蒸気が導入されて、吸着剤からの揮発性有機化合物の脱着処理が行われる。吸着剤から脱着された揮発性有機化合物は水蒸気と混合し、化合物混合水蒸気として水蒸気排出弁５１を介して第１塔１１からガスタービン２へ送出される。第２塔１２及び第３塔１３では、期間Ｔａと同様に、吸着工程が継続して実施される。
【００５３】
また、第４塔１４には、「開状態」の冷却空気供給弁６４を介して冷却空気が導入されて内部温度が常温になるよう冷却処理が行われる。第４塔１４の冷却に使用された冷却空気は、処理済みガス排出弁３４を介して外部に排出される。なお、この期間Ｔｂでは、脱着工程の実施により、ガスタービン２への化合物混合水蒸気の供給が行われるため、水蒸気バイパス制御弁８１は「閉状態」に制御される。
【００５４】
続いて、図４（ａ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｃにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｃにおいて、第１塔１１、第２塔１２及び第３塔１３についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｂと同じである。また、第４塔１４については、処理対象ガス供給弁２４及び処理済みガス排出弁３４が「開状態」に、水蒸気供給弁４４、水蒸気排出弁５４、冷却空気供給弁６４及び均圧弁７４が「閉状態」に制御される。
【００５５】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｃでは、第１塔１１にて脱着工程が、第２塔１２、第３塔１３及び第４塔１４にて吸着工程が実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｃでは、脱着工程の実施により、ガスタービン２への化合物混合水蒸気の供給が行われるため、水蒸気バイパス制御弁８１は「閉状態」に制御される。
【００５６】
続いて、図４（ｂ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｄにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｄにおいて、第１塔１１については、処理対象ガス供給弁２１、水蒸気供給弁４１、水蒸気排出弁５１及び冷却空気供給弁６１が「閉状態」に、処理済みガス排出弁３１及び均圧弁７１が「開状態」に制御される。第２塔１２については、処理対象ガス供給弁２２、処理済みガス排出弁３２、水蒸気排出弁５２及び冷却空気供給弁６２が「閉状態」に、水蒸気供給弁４２及び均圧弁７２が「開状態」に制御される。第３塔１３及び第４塔１４についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｃと同じである。
【００５７】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｄでは、第１塔１１にて減圧工程が、第２塔１２にて加温・加圧工程が、第３塔１３及び第４塔１４にて吸着工程が実施される。また、この期間Ｔｄでは、期間Ｔａと同様に、第１塔１１及び第２塔１２について、加温・加圧工程と減圧工程だけでなく、均圧弁７１及び均圧弁７２の開放による均圧工程が同時に実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｄでは、脱着工程が実施されないため、水蒸気バイパス制御弁８１は「開状態」に制御される。
【００５８】
続いて、図５（ａ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｅにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｅにおいて、第１塔１１については、処理対象ガス供給弁２１、水蒸気供給弁４１、水蒸気排出弁５１及び均圧弁７１が「閉状態」に、処理済みガス排出弁３１及び冷却空気供給弁６１が「開状態」に制御される。第２塔１２については、処理対象ガス供給弁２２、処理済みガス排出弁３２、冷却空気供給弁６２及び均圧弁７２が「閉状態」に、水蒸気供給弁４２及び水蒸気排出弁５２が「開状態」に制御される。第３塔１３及び第４塔１４についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｄと同じである。
【００５９】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｅでは、第１塔１１にて冷却工程が、第２塔１２にて脱着工程が、第３塔１３及び第４塔１４にて吸着工程が実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｅでは、脱着工程の実施により、ガスタービン２への化合物混合水蒸気の供給が行われるため、水蒸気バイパス制御弁８１は「閉状態」に制御される。
【００６０】
続いて、図５（ｂ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｆにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｆにおいて、第１塔１１については、処理対象ガス供給弁２１及び処理済みガス排出弁３１が「開状態」に、水蒸気供給弁４１、水蒸気排出弁５１、冷却空気供給弁６１及び均圧弁７１が「閉状態」に制御される。第２塔１２、第３塔１３及び第４塔１４についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｅと同じである。
【００６１】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｆでは、第１塔１１、第３塔１３及び第４塔１４にて吸着工程が、第２塔１２にて脱着工程が実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｆでは、脱着工程の実施により、ガスタービン２への化合物混合水蒸気の供給が行われるため、水蒸気バイパス制御弁８１は「閉状態」に制御される。
【００６２】
続いて、図６（ａ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｇにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｇにおいて、第１塔１１及び第４塔１４についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｆと同じである。第２塔１２については、処理対象ガス供給弁２２、水蒸気供給弁４２、水蒸気排出弁５２及び冷却空気供給弁６２が「閉状態」に、処理済みガス排出弁３２及び均圧弁７２が「開状態」に制御される。第３塔１３については、処理対象ガス供給弁２３、処理済みガス排出弁３３、水蒸気排出弁５３及び冷却空気供給弁６３が「閉状態」に、水蒸気供給弁４３及び均圧弁７３が「開状態」に制御される。
【００６３】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｇでは、第１塔１１及び第４塔１４にて吸着工程が、第２塔１２にて減圧工程が、第３塔１３にて加温・加圧工程が実施される。また、この期間Ｔｆでは、期間Ｔａと同様に、第２塔１２及び第３塔１３について、加温・加圧工程と減圧工程だけでなく、均圧弁７２及び均圧弁７３の開放による均圧工程が同時に実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｆでは、脱着工程が実施されないため、水蒸気バイパス制御弁８１は「開状態」に制御される。
【００６４】
続いて、図６（ｂ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｈにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｈにおいて、第１塔１１及び第４塔１４についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｇと同じである。第２塔１２については、処理対象ガス供給弁２２、水蒸気供給弁４２、水蒸気排出弁５２及び均圧弁７２が「閉状態」に、処理済みガス排出弁３２及び冷却空気供給弁６２が「開状態」に制御される。第３塔１３については、処理対象ガス供給弁２３、処理済みガス排出弁３３、冷却空気供給弁６３及び均圧弁７３が「閉状態」に、水蒸気供給弁４３及び水蒸気排出弁５３が「開状態」に制御される。
【００６５】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｈでは、第１塔１１及び第４塔１４にて吸着工程が、第２塔１２にて冷却工程が、第３塔１３にて脱着工程が実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｈでは、脱着工程の実施により、ガスタービン２への化合物混合水蒸気の供給が行われるため、水蒸気バイパス制御弁８１は「閉状態」に制御される。
【００６６】
続いて、図７（ａ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｉにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｉにおいて、第１塔１１、第３塔１３及び第４塔１４についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｈと同じである。第２塔１２については、処理対象ガス供給弁２２及び処理済みガス排出弁３２が「開状態」に、水蒸気供給弁４２、水蒸気排出弁５２、冷却空気供給弁６２及び均圧弁７２が「閉状態」に制御される。
【００６７】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｉでは、第１塔１１、第２塔１２及び第４塔１４にて吸着工程が、第３塔１３にて脱着工程が実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｉでは、脱着工程の実施により、ガスタービン２への化合物混合水蒸気の供給が行われるため、水蒸気バイパス制御弁８１は「閉状態」に制御される。
【００６８】
続いて、図７（ｂ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｊにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｊにおいて、第１塔１１及び第２塔１２についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｉと同じである。第３塔１３については、処理対象ガス供給弁２３、水蒸気供給弁４３、水蒸気排出弁５３及び冷却空気供給弁６３が「閉状態」に、処理済みガス排出弁３３及び均圧弁７３が「開状態」に制御される。第４塔１４については、処理対象ガス供給弁２４、処理済みガス排出弁３４、水蒸気排出弁５４及び冷却空気供給弁６４が「閉状態」に、水蒸気供給弁４４及び均圧弁７４が「開状態」に制御される。
【００６９】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｊでは、第１塔１１及び第２塔１２にて吸着工程が、第３塔１３にて減圧工程が、第４塔１４にて加温・加圧工程が実施される。また、この期間Ｔｊでは、期間Ｔａと同様に、第３塔１３及び第４塔１４について、加温・加圧工程と減圧工程だけでなく、均圧弁７３及び均圧弁７４の開放による均圧工程が同時に実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｊでは、脱着工程が実施されないため、水蒸気バイパス制御弁８１は「開状態」に制御される。
【００７０】
続いて、図８（ａ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｋにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｋにおいて、第１塔１１及び第２塔１２についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｊと同じである。第３塔１３については、処理対象ガス供給弁２３、水蒸気供給弁４３、水蒸気排出弁５３及び均圧弁７３が「閉状態」に、処理済みガス排出弁３３及び冷却空気供給弁６３が「開状態」に制御される。第４塔１４については、処理対象ガス供給弁２４、処理済みガス排出弁３４、冷却空気供給弁６４及び均圧弁７４が「閉状態」に、水蒸気供給弁４４及び水蒸気排出弁５４が「開状態」に制御される。
【００７１】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｋでは、第１塔１１及び第２塔１２にて吸着工程が、第３塔１３にて冷却工程が、第４塔１４にて脱着工程が実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｋでは、脱着工程の実施により、ガスタービン２への化合物混合水蒸気の供給が行われるため、水蒸気バイパス制御弁８１は「閉状態」に制御される。
【００７２】
続いて、図８（ｂ）は、１処理サイクル中の期間Ｔｌにおける各制御弁の開閉状態を示している。この期間Ｔｌにおいて、第１塔１１、第２塔１２及び第４塔１４についての各制御弁の開閉状態は期間Ｔｋと同じである。第３塔１３については、処理対象ガス供給弁２３及び処理済みガス排出弁３３が「開状態」に、水蒸気供給弁４３、水蒸気排出弁５３、冷却空気供給弁６３及び均圧弁７３が「閉状態」に制御される。
【００７３】
このように各制御弁の開閉状態が制御されることにより、期間Ｔｌでは、第１塔１１、第２塔１２及び第３塔１３にて吸着工程が、第４塔１４にて脱着工程が実施される。各工程の詳細については既に述べたので、以下での説明は省略する。なお、この期間Ｔｌでは、脱着工程の実施により、ガスタービン２への化合物混合水蒸気の供給が行われるため、水蒸気バイパス制御弁８１は「閉状態」に制御される。
【００７４】
以上のような工程制御によって、脱着工程では吸着剤から脱着された揮発性有機化合物を含む水蒸気（化合物混合水蒸気）が、他の工程では揮発性有機化合物を含まない水蒸気が吸脱着装置１からガスタービン２へ供給される。このように、１処理サイクル中にガスタービン２へ供給される揮発性有機化合物の流量、つまり脱着流量Ｆの時間変化特性は図２に示すようになる。なお、従来技術と同様に、ガスタービン２へ供給される水蒸気量は水蒸気流量制御弁８２によって一定量となるように制御されており、この水蒸気流量制御弁８２による水蒸気量の制御によって脱着流量Ｆがガスタービン２の最大許容脱着流量Ｆmaxを越えないようにしている。
【００７５】
この図２と図１３とを比較してわかるように、従来技術では、前の脱着工程と次の脱着工程との間に減圧工程、冷却工程及び加温・加圧工程が存在していたのに対し、本実施形態では、前の脱着工程と次の脱着工程との間に減圧工程しか存在していないため、脱着流量Ｆが「０」になる期間が従来技術と比べて短くなっている。これは、脱着流量Ｆの時間平均である平均脱着流量Ｆaveが従来技術より高くなることを意味する。
【００７６】
つまり、従来技術では、１処理サイクル中において、ガスタービン２が許容する最大許容脱着流量Ｆmaxの半分程度の流量の揮発性有機化合物しか供給できなかったのに対し、本実施形態では、最大許容脱着流量Ｆmaxの半分より大きな流量の揮発性有機化合物を供給できるようになるため、ガスタービン２に別途供給する燃料ガスをより大きく削減できるようになる。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムによれば、脱着工程にて各塔から排出される揮発性有機化合物を含む水蒸気（化合物混合水蒸気）をガスタービン２へ供給して燃焼させる場合に省エネ効果の向上を実現することができる。
また、本実施形態では、加温・加圧工程と減圧工程の実施時において、加温・加圧工程側及び減圧工程側の均圧弁の開放による均圧工程を同時に実施して、従来では減圧工程時に外部に排出・廃棄していた塔内の水蒸気の一部（全体の約１／２）を、加温・加圧工程側の塔内の加温・加圧に利用するため、新たに必要となる加温・加圧用の水蒸気量を半減させることができ、省エネに寄与することができる。
【００７８】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図９は、第２実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムの構成概略図である。以下では、第１実施形態と同様の構成要素に同一符号を付して説明を省略する。この図９に示すように、第２実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムは、吸脱着装置１’、ガスタービン２及び水蒸気生成装置３から構成されている。
【００７９】
第２実施形態における吸脱着装置１’は、４つの処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄを備えている。これらの処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄは、第１実施形態で説明した処理ユニット１０と同じ構成であるが、図９では説明の便宜上、処理ユニット１０Ａに設けられた各塔の符号に「Ａ」を付記し、処理ユニット１０Ｂに設けられた各塔の符号に「Ｂ」を付記し、処理ユニット１０Ｃに設けられた各塔の符号に「Ｃ」を付記し、処理ユニット１０Ｄに設けられた各塔の符号に「Ｄ」を付記している。また、図９では、紙面サイズの都合上、処理ユニット１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄの内部構成における塔以外の部分（各制御弁等）を省略している。
【００８０】
また、以下では説明の便宜上、処理ユニット１０Ｂに設けられた第１塔１１Ｂ、第２塔１２Ｂ、第３塔１３Ｂ、第４塔１４Ｂを、第５塔１１Ｂ、第６塔１２Ｂ、第７塔１３Ｂ、第８塔１４Ｂと言い換えるものとする。また、処理ユニット１０Ｃに設けられた第１塔１１Ｃ、第２塔１２Ｃ、第３塔１３Ｃ、第４塔１４Ｃを、第９塔１１Ｃ、第１０塔１２Ｃ、第１１塔１３Ｃ、第１２塔１４Ｃと言い換えるものとする。さらに、処理ユニット１０Ｄに設けられた第１塔１１Ｄ、第２塔１２Ｄ、第３塔１３Ｄ、第４塔１４Ｄを、第１３塔１１Ｄ、第１４塔１２Ｄ、第１５塔１３Ｄ、第１６塔１４Ｄと言い換えるものとする。
【００８１】
これら処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄには、処理対象ガス、水蒸気及び冷却空気が並列的に供給されている。また、これら処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄから排出される化合物混合水蒸気（或いは水蒸気バイパス制御弁８１を介してバイパスされた水蒸気）は、最終的に合流してガスタービン２へ送られる。
【００８２】
詳細は後述するが、これら処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄは、時間軸上で加温・加圧工程及び減圧工程の実施タイミングが他の処理ユニットと重ならないように工程制御される。このような工程制御は、第１実施形態と同様、処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄに設けられた各制御弁の開閉状態の制御によって実現されるものである。
【００８３】
続いて、上記のように構成された第２実施形態に係る揮発性有機化合物処理システムを用いて処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を処理する方法について説明する。
【００８４】
処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄに設けられた各制御弁は、図１０に示すタイムスケジュールに従って開閉状態が制御される。この図１０に示すように、処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄをそれぞれ単体で見ると、第１実施形態と同様に、４つの塔のそれぞれにおいて、１処理サイクル中に、吸着工程→加温・加圧工程→脱着工程→減圧工程→冷却工程の順番で各工程が実施され、且つ時間軸上で２つの塔の加温・加圧工程と減圧工程とが重なるように工程制御される。
【００８５】
一方、処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄを全体で見ると、処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄは、それぞれ時間軸上で加温・加圧工程及び減圧工程の実施タイミングが他の処理ユニットと重ならないように工程制御される。なお、各工程における、処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄに設けられた各制御弁の開閉状態については第１実施形態（図３〜図８参照）と同様であるため説明を省略する。
【００８６】
第２実施形態では、加温・加圧工程及び減圧工程の工程時間を単位工程時間として、吸着工程、脱着工程及び冷却工程の工程時間が単位工程時間の整数倍となるように設定されている。図１０では、一例として、吸着工程の工程時間が単位工程時間の１０倍、脱着工程の工程時間が単位工程時間の３倍、冷却工程の工程時間が単位工程時間の１倍に設定されているケースを図示している。なお、各工程時間は、システムの仕様に応じて適宜設定すれば良い。
【００８７】
そして、図１０に示すように、第２実施形態では、処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄに設けられた塔の総数が、１処理サイクル中の総工程時間を単位工程時間で除算して得られる値（図１０では「１６」）と一致するように設定されている。このように、１処理サイクル中の総工程時間と関連付けて塔の総数を設定することにより、第１実施形態と比較して、より省エネ効果を向上させることができる。以下、その理由について図１１を参照しながら説明する。
【００８８】
図１１（ａ）は、図１０のタイムスケジュールから期間Ｔ１〜Ｔ３の部分を抜粋したものである。この図１１（ａ）において、脱着工程にある処理ユニット１０Ａの第４塔１４Ａからガスタービン２へ供給される揮発性有機化合物の流量（脱着流量ＦＡ）に着目すると、脱着流量ＦＡの時間変化特性は図１１（ｂ）のようになる。この図１１（ｂ）に示すように、脱着流量ＦＡの時間変化特性は、最大流量ＦＡmaxまで立ち上がるパターンＰ１と、最大流量ＦＡmaxで保持されるパターンＰ２と、流量「０」まで立ち下がるパターンＰ３とに分けられる。
【００８９】
一方、タイムスケジュールの期間Ｔ１に着目すると、図１１（ｃ）に示すように、脱着工程にある処理ユニット１０Ａの第４塔１４Ａの脱着流量ＦＡにはパターンＰ１が、脱着工程にある処理ユニット１０Ｂの第８塔１４Ｂの脱着流量ＦＢにはパターンＰ２が、脱着工程にある処理ユニット１０Ｃの第１２塔１４Ｃの脱着流量ＦＣにはパターンＰ３が現れる。なお、図１１（ｃ）において、ＦＡmax＝ＦＢmax＝ＦＣmaxである。
【００９０】
ガスタービン２へ供給される揮発性有機化合物の総脱着流量Ｆは、処理ユニット１０Ａ（第４塔１４Ａ）の脱着流量ＦＡと、処理ユニット１０Ｂ（第８塔１４Ｂ）の脱着流量ＦＢと、処理ユニット１０Ｃ（第１２塔１４Ｃ）の脱着流量ＦＣの加算値で表されるため、結局、期間Ｔ１にガスタービン２へ供給される総脱着流量ＦはパターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３を加算させた特性となる（図１１（ｃ）参照）。これは、期間Ｔ１に限らず、１処理サイクル中の期間Ｔ１〜Ｔ１６の全てにおいて、必ず総脱着流量ＦがパターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３の加算値となることが図１０から理解できるであろう。
【００９１】
このように、第２実施形態では、ガスタービン２へ供給される揮発性有機化合物の総脱着流量Ｆが、１処理サイクル中の各単位工程時間内で、必ずパターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３の加算値となり、流量「０」となる期間が存在しない（図１０参照）。これは、総脱着流量Ｆの時間平均である平均脱着流量Ｆaveが従来技術より高くなり、且つ第１実施形態より高くなることを意味する。つまり、第２実施形態によると、ガスタービン２に別途供給する燃料ガスを第１実施形態より大きく削減できるようになるため、より大きな省エネ効果を得ることができる。本願発明者の試算では、１６個の塔を使用して揮発性有機化合物を連続処理する場合、総脱着流量Ｆの時間平均である平均脱着流量Ｆaveは最大許容脱着流量Ｆmaxの８０％程度になるとの結果を得ている。
【００９２】
なお、図１１（ｃ）からわかるように、例えば期間Ｔ１に着目すると、ガスタービン２へ供給される総脱着流量Ｆの最大許容脱着流量Ｆmaxは、処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの最大流量ＦＡmax、ＦＢmax、ＦＣmaxの加算値となるため、各処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄに設けられた水蒸気流量制御弁８２によって、各処理ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄから排出される揮発性有機化合物の最大流量を、ガスタービン２で許容される最大許容脱着流量Ｆmaxの１／３に規制する必要がある。
【００９３】
〔変形例〕
以上、本発明の第１及び第２実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、以下のような変形例が考えられる。
【００９４】
（１）上記第１実施形態において、図１２に示すように、吸脱着装置１の各塔において、脱着工程の途中で減圧工程に遷移するように工程制御しても良い。具体的には、脱着流量Ｆが最大許容脱着流量Ｆmaxを維持している間、或いは最大許容脱着流量Ｆmaxから一定値下がった時点で脱着工程から減圧工程に遷移させる。これにより、脱着流量Ｆが低い期間を短くすることができるため、平均脱着流量Ｆaveをより高くすることができる。第２実施形態についても同様である。なお、この場合、各塔の吸着剤内蔵量が、脱着工程にて吸着剤に残留する揮発性有機化合物の量と、吸着工程にて吸着剤に吸着される揮発性有機化合物の量との合計値を吸着できるように設定する必要がある。
【００９５】
（２）上記第１及び第２実施形態では、加温・加圧工程と減圧工程の実施時において、加温・加圧工程側及び減圧工程側の均圧弁の開放による均圧工程を同時に実施する場合を例示したが、この均圧工程は必ずしも実施する必要はない。その場合、均圧弁７１〜７４及び均圧用バイパス管７０を設ける必要はない。
【符号の説明】
【００９６】
１、１’…吸脱着装置、１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ…処理ユニット、２…ガスタービン（燃焼装置）、３…水蒸気生成装置、１１、１１Ａ…第１塔（処理容器）、１２、１２Ａ…第２塔、１３、１３Ａ…第３塔、１４、１４Ａ…第４塔、１１Ｂ…第５塔、１２Ｂ…第６塔、１３Ｂ…第７塔、１４Ｂ…第８塔、１１Ｃ…第９塔、１２Ｃ…第１０塔、１３Ｃ…第１１塔、１４Ｃ…第１２塔、１１Ｄ…第１３塔、１２Ｄ…第１４塔、１３Ｄ…第１５塔、１４Ｄ…第１６塔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させ、該吸着剤に吸着した前記揮発性有機化合物を水蒸気を用いて脱着させる吸脱着装置であって、
前記吸着剤を内蔵する複数の処理容器を含む処理ユニットを備え、
前記処理ユニットは、１処理サイクル中に、前記処理容器の各々において吸着工程、加温・加圧工程、脱着工程、減圧工程及び冷却工程が順に実施され、且つ時間軸上で２つの処理容器の加温・加圧工程と減圧工程とが重なるように工程制御されることを特徴とする吸脱着装置。
【請求項２】
前記処理ユニットは、時間軸上で２つの処理容器の加温・加圧工程と減圧工程とが重なるように工程制御される際に、減圧工程側の処理容器から加温・加圧工程側の処理容器への水蒸気の受け渡しによって両処理容器の均圧化を図る均圧工程が実施されるよう工程制御されることを特徴とする請求項１に記載の吸脱着装置。
【請求項３】
前記処理ユニットは、前記処理容器の各々において脱着工程の途中で減圧工程に遷移するように工程制御され、
前記処理容器の各々の吸着剤内蔵量は、脱着工程にて吸着剤に残留する揮発性有機化合物の量と、吸着工程にて吸着剤に吸着される揮発性有機化合物の量との合計値を吸着可能に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の吸脱着装置。
【請求項４】
前記処理ユニットを複数備え、
前記処理ユニットの各々は、時間軸上で加温・加圧工程及び減圧工程の実施タイミングが他の処理ユニットと重ならないように工程制御されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸脱着装置。
【請求項５】
加温・加圧工程及び減圧工程の工程時間を単位工程時間として、吸着工程、脱着工程及び冷却工程の工程時間が前記単位工程時間の整数倍となるように設定され、且つ前記複数の処理ユニットに設けられた処理容器の総数が、１処理サイクル中の総工程時間を前記単位工程時間で除算して得られる値と一致するように設定されていることを特徴とする請求項４に記載の吸脱着装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の吸脱着装置と、
前記吸脱着装置から排出される前記揮発性有機化合物と前記水蒸気との混合流体を燃焼させる燃焼装置と、
を具備することを特徴とする揮発性有機化合物処理システム。
【請求項７】
前記燃焼装置から排出される排ガスの熱を利用して前記吸脱着装置に供給する水蒸気を生成する水蒸気生成装置を備えることを特徴とする請求項６に記載の揮発性有機化合物処理システム。
【請求項１】
処理対象ガスに含まれる揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させ、該吸着剤に吸着した前記揮発性有機化合物を水蒸気を用いて脱着させる吸脱着装置であって、
前記吸着剤を内蔵する複数の処理容器を含む処理ユニットを備え、
前記処理ユニットは、１処理サイクル中に、前記処理容器の各々において吸着工程、加温・加圧工程、脱着工程、減圧工程及び冷却工程が順に実施され、且つ時間軸上で２つの処理容器の加温・加圧工程と減圧工程とが重なるように工程制御されることを特徴とする吸脱着装置。
【請求項２】
前記処理ユニットは、時間軸上で２つの処理容器の加温・加圧工程と減圧工程とが重なるように工程制御される際に、減圧工程側の処理容器から加温・加圧工程側の処理容器への水蒸気の受け渡しによって両処理容器の均圧化を図る均圧工程が実施されるよう工程制御されることを特徴とする請求項１に記載の吸脱着装置。
【請求項３】
前記処理ユニットは、前記処理容器の各々において脱着工程の途中で減圧工程に遷移するように工程制御され、
前記処理容器の各々の吸着剤内蔵量は、脱着工程にて吸着剤に残留する揮発性有機化合物の量と、吸着工程にて吸着剤に吸着される揮発性有機化合物の量との合計値を吸着可能に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の吸脱着装置。
【請求項４】
前記処理ユニットを複数備え、
前記処理ユニットの各々は、時間軸上で加温・加圧工程及び減圧工程の実施タイミングが他の処理ユニットと重ならないように工程制御されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸脱着装置。
【請求項５】
加温・加圧工程及び減圧工程の工程時間を単位工程時間として、吸着工程、脱着工程及び冷却工程の工程時間が前記単位工程時間の整数倍となるように設定され、且つ前記複数の処理ユニットに設けられた処理容器の総数が、１処理サイクル中の総工程時間を前記単位工程時間で除算して得られる値と一致するように設定されていることを特徴とする請求項４に記載の吸脱着装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の吸脱着装置と、
前記吸脱着装置から排出される前記揮発性有機化合物と前記水蒸気との混合流体を燃焼させる燃焼装置と、
を具備することを特徴とする揮発性有機化合物処理システム。
【請求項７】
前記燃焼装置から排出される排ガスの熱を利用して前記吸脱着装置に供給する水蒸気を生成する水蒸気生成装置を備えることを特徴とする請求項６に記載の揮発性有機化合物処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−１００５７（Ｐ２０１３−１００５７Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４２８４５（Ｐ２０１１−１４２８４５）
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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