揮発性有機物回収システム及び揮発性有機物回収方法
【課題】揮発性有機物を効率的に液化して回収することができる揮発性有機物回収システム及び揮発性有機物回収方法を提供する。
【解決手段】揮発性有機物回収システムは、気化した揮発性有機物を含む雰囲気を通過させることにより揮発性有機物を吸着して捕集する吸着手段１０と、吸着手段により捕集された揮発性有機物を脱着させ、該揮発性有機物を吸引するとともに吸収材３５に吸収させて濃縮する濃縮手段３０と、濃縮手段により濃縮された揮発性有機物を液体６４として回収する液化回収手段５０と、を有する。
【解決手段】揮発性有機物回収システムは、気化した揮発性有機物を含む雰囲気を通過させることにより揮発性有機物を吸着して捕集する吸着手段１０と、吸着手段により捕集された揮発性有機物を脱着させ、該揮発性有機物を吸引するとともに吸収材３５に吸収させて濃縮する濃縮手段３０と、濃縮手段により濃縮された揮発性有機物を液体６４として回収する液化回収手段５０と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性有機物回収システム及び揮発性有機物回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗装、印刷、洗浄等の様々な分野において大量に用いられている有機溶剤の多くは、揮発性有機物（ＶＯＣ）を多量に含んでいる。このような有機溶剤の使用に伴い、ＶＯＣガスが大量に発生し、大気中に放出されて拡散している。ＶＯＣは、光化学オキシダントと浮遊粒子状物質の主な原因であるため、工場等の固定発生源からのＶＯＣの排出及び飛散に関し、排出規制や自主的取組の促進が取り組まれている。
【０００３】
例えば、大規模工場等で発生する比較的高濃度のＶＯＣに関しては、主に触媒、助燃剤などを用いた燃焼法により処理する方法が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。しかし、ＶＯＣを燃焼により処理する方法は、中小工場で発生した低濃度・大風量のＶＯＣ処理には適していない。そのため、特に中小工場が中心である塗装、印刷、洗浄業界が望むような、低コストでのＶＯＣ処理を可能にする技術は不十分であり、さらなる開発が望まれている。
【０００４】
このような要望を満たすためには、低ＶＯＣ濃度であっても高い吸着能力を有する吸着材を使用し、回収する方法が適している。例えば代表的な吸着材である活性炭は、１０００ｍ２／ｇ以上の大比表面積を有し、ＶＯＣを効率的に回収することが可能である（例えば特許文献３参照）。しかし、活性炭では、吸着後の再生により、活性が低下するため、再利用に制限があるなど問題がある。
【０００５】
一方、非可燃性吸着材であるゼオライト等の無機酸化物系吸着材は、再生が可能であり、不燃性の無機物を利用するため、可燃性ＶＯＣガスの回収にも適している。しかし、ゼオライト等の無機酸化物系吸着材は、活性炭に比べて、処理できるＶＯＣ量が少ないことや、高価であることなどの問題点がある。
【０００６】
また、有機溶剤を回収する装置やシステムが種々提案されている。一般に、有機溶剤回収装置は、気化した有機溶剤を濃縮する濃縮装置と、濃縮された有機溶剤を液化する液化装置とから構成される。例えば、内部に吸着材をそれぞれ有する複数の吸着塔を用い、１塔の吸着材に有機溶剤を吸着させた後、この塔の吸着材から真空ポンプによる吸引と加熱によって有機溶剤を脱着させて回収するとともに、吸着操作を他の塔に切り換える吸着方法が提案されている（例えば特許文献４参照）。
【０００７】
しかし、上記のような複数の吸収塔で交互に吸着及び脱着を繰り返す方法では、吸着材に吸着した有機溶剤の脱着時に塔内にある程度の流量の空気を送り込まないと十分脱着しないことから、脱着工程の流量を大幅に減少させることはできず、濃縮倍率を十分高めることが難しい。また、回収した有機溶剤を液化して再利用する場合、回収した有機溶剤の濃縮倍率が低いと、後段の液化過程において冷却装置によって十分冷却しないと液化回収ができないことから、冷却装置が大型化し、コストも高くなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許３７６８７３３号公報
【特許文献２】特開２００４−１２５３２９号公報
【特許文献３】特開２０００−９３７２７号公報
【特許文献４】特許第３４２１９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、揮発性有機物を効率的に液化して回収することができる揮発性有機物回収システム及び揮発性有機物回収方法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】
【００１０】
上記目的を達成するため、以下の発明が提供される。
＜１＞ 気化した揮発性有機物を含む雰囲気を通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する吸着手段と、前記吸着手段により捕集された揮発性有機物を脱着させ、該揮発性有機物を吸引するとともに吸収材に吸収させて濃縮する濃縮手段と、前記濃縮手段により濃縮された揮発性有機物を液体として回収する液化回収手段と、を有する揮発性有機物回収システム。
＜２＞ 前記吸着手段が、筒状に配置された吸着材と、前記吸着材に吸着された揮発性有機物の脱着を促進させる加熱手段と、前記吸着材から脱着して前記濃縮手段により吸引された揮発性有機物の逆流を防止する弁と、を有する＜１＞に記載の揮発性有機物回収システム。
＜３＞ 前記吸着材が、ミクロ孔、メソ孔、又はマクロ孔を有する多孔質状である＜１＞又は＜２＞に記載の揮発性有機物回収システム。
＜４＞ 前記吸着材が、活性炭、ゼオライト、シリカライト、粘土鉱物、疎水性シリカゲル、メソポーラスシリカ、カーボンナノチューブ、多孔質高分子、及び多孔質金属錯体からなる群から選択される１種以上を含む＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
＜５＞ 前記濃縮手段が、前記吸着手段から脱着させた揮発性有機物を収容する密閉型の収容室と、前記収容室内に吸引負圧を生じさせる吸引手段と、前記吸引負圧により前記収容室内に吸引されて収容された揮発性有機物を吸収する前記吸収材とを備える＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
＜６＞ 前記濃縮手段を運搬する運搬手段をさらに有する＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
＜７＞ 前記吸収材が、固体状であって、前記揮発性有機物を吸収する多孔質疎水性有機分子を含む＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
＜８＞ 前記吸収材が、前記揮発性有機物を吸収することによりゲル化する＜１＞〜＜７＞のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
＜９＞ 前記吸収材が、ゲル状であって、前記揮発性有機物を溶解する不活性有機溶媒と、前記不活性有機溶媒のゲル化剤としての疎水性有機分子物質とを含む＜１＞〜＜７＞のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
＜１０＞ 前記収容室内の少なくとも上部及び下部に、前記吸収材が収納された吸収材収納容器が設けられている＜５＞〜＜９＞のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
＜１１＞ 前記吸収材収納容器が、開閉手段を備えた仕切板を有する＜１０＞に記載の揮発性有機物回収システム。
＜１２＞ 前記液化回収手段が、前記吸収材に吸収されている揮発性有機物を気化させる気化手段と、該気化した揮発性有機物を冷却して液化する冷却手段と、該液化した揮発性有機物を回収する回収容器と、を備える＜１＞〜＜１１＞のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
＜１３＞ 気化した揮発性有機物を含む雰囲気を通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する吸着工程と、前記吸着手段により捕集された揮発性有機物を脱着させ、該揮発性有機物を吸引するとともに吸収材に吸収させて濃縮する濃縮工程と、前記濃縮手段により濃縮された揮発性有機物を液体として回収する液化回収工程と、を有する揮発性有機物の回収方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、揮発性有機物を効率的に液化して回収することができる揮発性有機物回収システム及び揮発性有機物回収方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の揮発性有機物回収システムを構成する吸着手段と濃縮手段の一例を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態の揮発性有機物回収システムを構成する液化回収手段の一例を示す概略図である。
【図３】吸着手段を拡大して示す概略図である。
【図４】吸着カートリッジにおけるＶＯＣの吸着時及び脱着時の流れの一例を示す概略図である。
【図５】吸着カートリッジにおけるＶＯＣの吸着時及び脱着時の流れの他の例を示す概略図である。
【図６】吸着カートリッジの側面における開閉手段を開放した状態（吸着時）を示す概略図である。
【図７】吸着カートリッジの側面における開閉手段を閉鎖した状態（脱着時）を示す概略図である。
【図８】第２の実施形態の揮発性有機物回収システムを示す概略図である。
【図９】第３の実施形態の揮発性有機物回収システムを示す概略図である。
【図１０】試験例１の試験結果を示す図である。
【図１１】試験例２及び３で使用した脱着試験装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照しながら本発明についてより具体的に説明する。
本発明に係る揮発性有機物（ＶＯＣ）回収システムは、気化した揮発性有機物を含む雰囲気を通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する吸着手段と、前記吸着手段により捕集された揮発性有機物を脱着させ、該揮発性有機物を吸引するとともに吸収材に吸収させて濃縮する濃縮手段と、前記濃縮手段により濃縮された揮発性有機物を液体として回収する液化回収手段と、を有する。
【００１４】
−第１の実施形態−
図１は、第１の実施形態のＶＯＣ回収システムを構成する吸着手段１０と濃縮手段３０の一例を示し、図２は、第１の実施形態のＶＯＣ回収システムを構成する液化回収手段５０の一例を示している。この揮発性有機物（ＶＯＣ）回収システムは、主に、ＶＯＣを含む雰囲気ガスからＶＯＣを選択的に吸着する吸着カートリッジ２０等を備えたＶＯＣ吸着装置（吸着手段）１０と、ＶＯＣ吸着装置１０に吸着された後脱着させたＶＯＣを濃縮して回収するＶＯＣ回収車（濃縮手段）３０と、ＶＯＣ回収車３０により濃縮して回収した揮発性有機物を液体として回収する冷却コンデンサー５６等を備えた液化回収装置（液化回収手段）５０から構成されている。
【００１５】
＜ＶＯＣ吸着装置＞
ＶＯＣ吸着装置１０は、ガス導入口１２、拡散槽１４、プレフィルター１６、ＶＯＣ吸着カートリッジ２０、回収車接続口１８、排風機２２、ガス排出口２４などから構成されている。
図３に示すように、固定発生源から発生したＶＯＣを含む雰囲気（ＶＯＣガス）は、排出ポンプ（不図示）により、導入口１２を通じて拡散槽１４に導入される。ＶＯＣガスは拡散槽１４にて均一に拡散され、プレフィルター１６により固形物が除去される。続いて、吸着材が充填されているＶＯＣ吸着カートリッジ２０でＶＯＣを吸着して捕集した後、排出口２４から清浄空気として大気中に放出される。
【００１６】
本発明で用いる吸着カートリッジ２０の形状は特に限定されず、例えば、円筒形、円錐形、直方形などを採用することができるが、図４に示すように、中心部が空洞２９の筒形であって、側面に吸着材２１が充填されている、言わば竹輪型であることが望ましい。
【００１７】
また、吸着カートリッジ２０は、例えば吸着材２１の充填部にＶＯＣの脱着（脱離）を促進させるための加熱手段２３が設けられていることが望ましい。加熱手段２３としては、ＶＯＣを吸着する間はＶＯＣの通過を遮らないように、金網など、孔が開いた板状のもの、あるいは、棒状のものなどを吸着材２１の充填部に配置しておくことが好ましい。
【００１８】
また、吸着カートリッジ２０の上部には接続口付の仕切りが設けられていることが望ましく、特に、吸着材２１から脱着して濃縮手段３０により吸引されたＶＯＣの逆流を防止する弁（逆止弁）２７を設けることが好ましい。
【００１９】
吸着材２１としては、通過するＶＯＣと化学反応せずにＶＯＣを吸着し、かつ、加熱、吸引などによって脱着させることができるものであれば特に限定されず、回収するＶＯＣの種類に応じて選択すればよい。例えば、ミクロ孔、メソ孔、又は、マクロ孔を有する多孔質状であることが好ましい。具体的には、活性炭、ゼオライト、シリカライト、粘土鉱物、疎水性シリカゲル、メソポーラスシリカ、カーボンナノチューブ、多孔質高分子、及び多孔質金属錯体が挙げられ、これらの中から選択した１種を用いることができ、２種類以上を併用してもよい。
【００２０】
ＶＯＣガスを吸着カートリッジ２０に導入して通過させる流路としては、例えば、図４に点線で示すように、カートリッジ２０の下部から入り、空洞部分２９を通って側面から排出されてもよいし、図５に示すように、側面から入って空洞部分２９に抜け、下部から排出されてもよい。いずれの場合も、吸着材２１を支持する支持体３１としては金網などの通気性が高いものを使用し、吸着材を通過することによって発生する圧力損出をできるだけ小さくし、かつＶＯＣ吸着量が最大となるようなガス流通方式を採用することが望ましい。
【００２１】
吸着材２１のＶＯＣ吸着飽和量に達した場合は、加熱手段２３により吸着材２１を加熱し、ＶＯＣを脱着させることができる。吸着カートリッジ２０に設けた接続口１８を回収車のホース３７に接続し、ＶＯＣガスを回収する。ＶＯＣの脱着時には、図６に示すようにカートリッジ２０の外周に設けたシャッター２５を開放状態にしてもよいし、図７に示すように密閉状態にしてもよい。なお、開放状態の場合は、大気開放する時に流入する空気や不活性ガスの流速を利用した脱着の効果を付与することができ、密閉状態の場合は、減圧による脱着の効果を付与することができる。
【００２２】
＜ＶＯＣ回収車＞
ＶＯＣ回収車３０は、バルブ付の吸着カートリッジ接続口３８及びホース３７などの接続手段、ＶＯＣを収容する濃縮槽３２、下部吸収槽３６Ａ、上部吸収槽３６Ｂ、真空ポンプ３４などから構成された回収ユニットを、自走車（搬送手段）４０の荷台４２に設置したものである。濃縮槽３２は密閉型であり、真空ポンプ３４によって濃縮槽３２内に吸引負圧を生じさせ、吸引負圧により濃縮槽３２内に吸引されて収容されたＶＯＣが吸収槽３６Ａ，３６Ｂ内の吸収材に吸収されるように構成されている。
【００２３】
濃縮槽３２の数及び配置は特に限定されないが、複数の濃縮槽３２を設けることが好ましい。各濃縮槽３２に吸収槽３６Ａ，３６Ｂを配置して吸着カートリッジ２０から脱着したＶＯＣを同時に吸引するようにすれば、短時間で効率よく回収することができる。
【００２４】
吸収槽３６Ａ，３６Ｂには、それぞれＶＯＣを吸収する吸収材が配置されている。濃縮槽３２内に吸引されたＶＯＣは、温度の低下に伴い一部が液化し、液化したＶＯＣは濃縮槽３２の下部に設けられた吸収槽３６Ａに回収される。一方、気体のまま存在するＶＯＣは、濃縮槽３２の上部に設置した吸収槽３６Ｂにおいて吸収される。なお、吸収槽３６Ａ，３６Ｂの数及び配置は限定されず、例えば、濃縮槽３２の内部側面に設けてもよい。
【００２５】
また、吸収槽３６Ａ，３６Ｂに開閉手段を備えた仕切板３３を設けておくことが好ましい。開閉自在の仕切板３３を設けておけば、液化回収装置５０によってＶＯＣを回収する際に、図２に示すように、吸収槽３６から複数の管５２を通じて短時間で効率的にＶＯＣを回収することができる。
【００２６】
吸収材３５としては、吸収したＶＯＣを再度放出することができるものであれば特に限定されないが、ＶＯＣを吸収することによりゲル化し、ＶＯＣを液化捕集することができるもの、固体状であって、ＶＯＣを迅速に吸収できる多孔質疎水性有機分子を用いたもの、あるいは、ゲル状であって、ＶＯＣを溶解する不活性有機溶媒と、不活性有機溶媒のゲル化剤としての疎水性有機分子物質とを含むものなどが好ましい。例えば、特願２００８−２０７８１７号の明細書に記載されている揮発性有機物吸収材を好適に用いることができる。
【００２７】
上記ＶＯＣを溶解する不活性有機溶媒としては、芳香族炭化水素、脂肪族二塩基酸エステル、フタル酸エステル、シリコーンオイル及びこれらの混合物などが好ましい。特に、脂肪族二塩基酸エステルとしては、ジメチルアジペート、ジブチルアジペート、ジイソノニルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジメチルセバケート及びこれらの混合物を好適に用いることができる。
【００２８】
また、上記不活性有機溶媒のゲル化剤としての疎水性有機分子物質としては、ポリスチレン、オクタデシルアクリレート、トリアコンタアクリレート、ポリエチレングリコール、シクロデキストリン、ポリメチルアクリレート、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、ビニル樹脂、セルロース、脂肪族炭化水素樹脂、天然ゴム、スチレンブタジエン樹脂、クロロプレンゴム、ワックス、アルキッド樹脂及びこれらの混合物が好ましい。
【００２９】
ＶＯＣ回収車３０では、吸着カートリッジ２０に吸着させたＶＯＣをＶＯＣ吸着装置１０から揮発性有機物を回収する前に濃縮槽を真空ポンプにより真空にする。ＶＯＣ回収車３０のホース３７を吸着カートリッジ２０に接続し、バルブ（不図示）を開放する。圧力の高い吸着カートリッジ２０側から濃縮槽３２側にＶＯＣガスを含んだ空気が移動する。このように、真空ポンプ３４によって真空状態にした濃縮槽３２を大気開放することで吸着カートリッジ２０を通じて流入する空気の移動をドライビングフォースとすることにより静的環境下での回収を実現することができる。
【００３０】
濃縮槽３２には高濃度ＶＯＣガスが集まり、温度の低下とともに液化したＶＯＣが下部吸収槽３６Ａに流れ込む。液体ＶＯＣは、下部吸収槽３６Ａに設けられた吸収材３５により吸収されて回収される。一方、濃縮槽３２に残留するＶＯＣガスは、上部吸収槽３６Ｂに設けられた吸収材３５により静的環境下において吸収されて回収される。ＶＯＣガスは、吸収材３５に吸収される時に液化し、例えばゲル状物質として回収される。
【００３１】
＜液化回収装置＞
液化回収装置５０は、エバポレーターの原理を用いており、吸収槽加熱手段（気化手段）５４、冷却コンデンサー５６、液体回収槽６０、真空ポンプ６２、冷却水循環手段５８などから構成されている。
【００３２】
真空ポンプ６２により液化回収装置全体（冷却コンデンサー５６及び液体回収槽６０）を減圧状態にするとともに、吸収槽３６の吸収材３５に捕集されているＶＯＣを加熱処理により気化させて冷却コンデンサー５６に移動させる。ＶＯＣガスは冷却トラップにより液体回収槽６０に液化ＶＯＣ６４として回収される。
液化回収後の空気は、例えば、取り除けなかったＶＯＣを除去する最終フィルタ（不図示）に流通後、大気中に放出すればよい。
【００３３】
なお、ＶＯＣの液化回収は上記のような冷却トラップによる手段に限定されない。別の手段によるＶＯＣ液化回収装置として、例えば、上下圧縮板、圧縮手段、加熱、冷却手段などから構成し、圧縮などの物理的手段を用いて、吸収材３５に含まれている液化ＶＯＣを搾り出すことで液化ＶＯＣを回収してもよい。この場合は、吸収材３５は、スポンジのように吸収した液体を圧縮により容易に放出する構造・材質であることが望ましい。
【００３４】
また、吸収材３５としては、加熱あるいは冷却により吸収材３５の構造を変化させ、圧縮等の物理手段を用いて容易に液体ＶＯＣを回収できる特徴を持つことが望ましい。このような材料の一例として、ピートモスが挙げられる。ピートモスはミズゴケが泥炭化したものであり、多孔質、疎水性、親油性を呈しているため、容易にＶＯＣを吸収する。基本構造は、繊維状物質が絡まっているため、圧縮により吸収したＶＯＣを放出する。
【００３５】
このように、本実施形態では、ＶＯＣ回収車３０と組み合わせることにより、吸着材の交換や処理能力の低下を抑制することが可能である。また、回収車３０中にＶＯＣ吸収材３５を設けることにより、ＶＯＣガス運搬時の安全性を確保することが可能である。
【００３６】
また、本実施形態のＶＯＣ回収システム１０，３０，５０は、設置場所、回収したＶＯＣの処分などは特に限定されないが、吸収材３５に濃縮液化したＶＯＣを液化回収することにより、効率よくＶＯＣを回収することが可能であるため、回収したＶＯＣを再利用するリサイクルシステムとして用いることができる。
【００３７】
＜吸着工程＞
例えば、塗装、印刷、洗浄等に用いる有機溶剤を排出する工場にＶＯＣ吸着装置１０を設置し、排出されたＶＯＣを吸着捕集する。
【００３８】
＜濃縮工程＞
一定期間運転すると吸着限界に達するため、回収車３０が工場に来て、吸着カートリッジ２０からＶＯＣを脱着させて回収する。回収には、吸着カートリッジ２０を加熱してＶＯＣを脱着させることにより、脱着したＶＯＣを濃縮槽３２に移動させ回収する。
濃縮槽３２に貯められた高濃度ＶＯＣは、そのままでは、発火、爆発の危険性がある。また、高濃度とはいえ、直接液化して回収するには０℃付近まで冷却する必要があり、コストが高くなる。そこで、濃縮ＶＯＣを吸収材３５に一旦吸収し、ゲル化させて運搬する。
【００３９】
＜液化回収工程＞
濃縮槽３２内の吸収材３５に吸収されて保持されたＶＯＣは、吸収材３５を減圧下で加熱し、冷却コンデンサー５６により冷却することで、液体ＶＯＣとして回収される。回収した液体ＶＯＣは塗料用有機溶剤として再利用することができる。
【００４０】
第１の実施形態では、ＶＯＣ吸着装置（吸着手段）１０と、ＶＯＣ回収車（濃縮手段）３０と、液化回収装置（液化回収手段）５０をそれぞれ分離してシステムを稼動させるが、吸着手段と濃縮手段と液化回収手段を一体化して稼動させるシステムとしてもよい。
【００４１】
−第２の実施形態−
図８は、第２の実施形態に係るＶＯＣ回収システムの構成を概略的に示している。本実施形態のＶＯＣ回収システム２００は、ＶＯＣ吸着装置（吸着手段）１０と、ＶＯＣ濃縮装置（濃縮手段）３０と、液化回収装置（液化回収手段）５０が一体的に構成されている。このような構成であれば、例えばＶＯＣを排出工場内で液体ＶＯＣを回収してリサイクルすることができる。
【００４２】
−第３の実施形態−
図９は、第３の実施形態に係るＶＯＣ回収システムの構成を概略的に示している。本実施形態のＶＯＣ回収システム３００では、濃縮手段と液化回収手段とを兼ねた濃縮液化回収手段７０が設けられている。濃縮槽７４内は真空ポンプ７２によって吸引きれ、ＶＯＣ吸着装置から移動したＶＯＣは濃縮槽７４内の上部に設けた吸収材３５に吸収されて濃縮されるとともに、液化したＶＯＣは濃縮槽７４の下部に回収される。このような構成でも、例えばＶＯＣを排出工場内で液体ＶＯＣを回収してリサイクルすることができる。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例（試験例）について説明する。
【００４４】
＜試験例１＞
−温度の違いによる活性炭トルエン吸着等温線の変化−
顆粒状活性炭０．５ｇを３０ｍＬバイアルに入れＴＦライナー付きブチルゴム栓とアルミキャップで密栓し、トルエンを液体の状態で２μＬ〜４００μＬ添加し、よく撹拌してから３５、５０、７５、１００、１５０℃の各吸着温度に設定されたヘッドスペースサンプラー中に２４時間静置した。吸着平衡に達した後、ガスクロマトグラフィーで気相濃度を測定し、添加したトルエン量と気相存在量のマスバランスから吸着量を算出した。
【００４５】
図１０に吸着等温線を示す。この結果、温度の上昇とともにトルエンの吸着量が減少した。１５０℃に加熱した時の活性炭におけるトルエン吸着量は、３５℃の場合と比較すると約６０％程度であった。この結果は、活性炭の加熱によりトルエンが脱着できることを示している。
【００４６】
＜試験例２＞
−活性炭飽和吸着トルエンの脱着試験（開放環境）−
加熱乾燥した顆粒状活性炭１ｇを飽和トルエン蒸気中に２４時間静置し、活性炭にトルエンを飽和吸着させた。活性炭の重量は、トルエンを吸着することにより、１．４２ｇに増えており、０．４２ｇのトルエンを吸着していることを示している。
【００４７】
図１１に脱着試験装置の概要を示す。トルエン飽和活性炭１をガス洗浄瓶２の中に充填しオイルバス５中に入れた。洗浄瓶２のガス流入口には、逆止弁３を設置し、大気取り込み口とした。ガス排出口には逆止弁４、コック７Ｃの順に接続し、濃縮用セパラブルフラスコ６と接続した。セパラブルフラスコ６は、容量２Ｌで、コック７Ｃ，７Ｄを調節して予め真空ポンプで０．１Ｐａに減圧した。
ガス洗浄瓶２を１５０℃、３０分間加熱し、活性炭１中のトルエンを脱着させた。コック７Ａ，７Ｂの開放に伴い、ガス洗浄瓶２の流入口から空気が流入し、トルエンガスを濃縮槽６に移動させた。
【００４８】
試験終了後、活性炭の重量を測定すると１．２２ｇであった。これは、０．２ｇのトルエンが脱着したことを示している。脱着率は、約４８％であった。
【００４９】
＜試験例３＞
−活性炭飽和吸着トルエンの脱着試験（密閉環境）−
加熱乾燥した顆粒状活性炭１ｇを飽和トルエン蒸気中に２４時間静置し、活性炭にトルエンを飽和吸着させた。活性炭の重量は、トルエンを吸着することにより、１．４ｇに増えており、０．４ｇのトルエンを吸着していることを示している。
【００５０】
トルエン飽和活性炭１をガス洗浄瓶２の中に充填しオイルバス５中に入れた。洗浄瓶２のガス流入口には、コック７Ａを設置し、大気と遮断した。ガス排出口には逆止弁４、コック７Ｃの順に接続し、濃縮用セパラブルフラスコ６と接続した。セパラブルフラスコ６は、容量２Ｌで、コック７Ｃ，７Ｄを調節して予め真空ポンプで０．１Ｐａに減圧した。
ガス洗浄瓶２を１５０℃、３０分間加熱し、活性炭１中のトルエンを脱着させた。コック７Ｂの開放に伴い、ガス洗浄瓶２とセパラブルフラスコ６の気圧が一定になるまで、洗浄瓶２側からセパラブルフラスコ６にトルエンガスを含む空気が移動した。
【００５１】
試験終了後、活性炭の重量を測定すると１．２４ｇであった。これは、０．１６ｇのトルエンが脱着したことを示している。脱着率は、約４０％であった。
【００５２】
以上本発明について説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例（試験例）に限定されるものではない。例えば、吸着カートリッジは図４〜図７に示した形態に限定されず、適宜設計すればよい。
【符号の説明】
【００５３】
１ 活性炭
２ ガス洗浄瓶
３ 逆止弁
４ 逆止弁
５ オイルバス
６ セパラブルフラスコ（濃縮槽）
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ コック
１０ 吸着装置（吸着手段）
１２ ガス導入口
１４ 拡散槽
１６ プレフィルター
１８ 回収車接続口
２０ 吸着カートリッジ
２１ 吸着材
２２ 排風機
２３ 加熱手段
２４ ガス排出口
２５ シャッター
２７ 逆止弁
２９ 空洞
３０ 回収車（濃縮手段）
３１ 支持体
３２ 濃縮槽
３３ 仕切板
３４ 真空ポンプ
３５ 吸収材
３６Ａ 下部吸収槽（吸収材収納容器）
３６Ｂ 上部吸収槽（吸収材収納容器）
３７ ホース
３８ 吸着カートリッジ接続口
４０ 自走車（搬送手段）
４２ 荷台
５０ 液化回収装置（液化回収手段）
５２ 管
５６ 冷却コンデンサー
５８ 冷却水循環手段
６０ 液体回収槽
６２ 真空ポンプ
６４ 液化ＶＯＣ
７０ 濃縮液化回収手段
７２ 真空ポンプ
７４ 濃縮槽（ＶＯＣ収容室）
２００ ＶＯＣ回収システム
３００ ＶＯＣ回収システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性有機物回収システム及び揮発性有機物回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗装、印刷、洗浄等の様々な分野において大量に用いられている有機溶剤の多くは、揮発性有機物（ＶＯＣ）を多量に含んでいる。このような有機溶剤の使用に伴い、ＶＯＣガスが大量に発生し、大気中に放出されて拡散している。ＶＯＣは、光化学オキシダントと浮遊粒子状物質の主な原因であるため、工場等の固定発生源からのＶＯＣの排出及び飛散に関し、排出規制や自主的取組の促進が取り組まれている。
【０００３】
例えば、大規模工場等で発生する比較的高濃度のＶＯＣに関しては、主に触媒、助燃剤などを用いた燃焼法により処理する方法が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。しかし、ＶＯＣを燃焼により処理する方法は、中小工場で発生した低濃度・大風量のＶＯＣ処理には適していない。そのため、特に中小工場が中心である塗装、印刷、洗浄業界が望むような、低コストでのＶＯＣ処理を可能にする技術は不十分であり、さらなる開発が望まれている。
【０００４】
このような要望を満たすためには、低ＶＯＣ濃度であっても高い吸着能力を有する吸着材を使用し、回収する方法が適している。例えば代表的な吸着材である活性炭は、１０００ｍ２／ｇ以上の大比表面積を有し、ＶＯＣを効率的に回収することが可能である（例えば特許文献３参照）。しかし、活性炭では、吸着後の再生により、活性が低下するため、再利用に制限があるなど問題がある。
【０００５】
一方、非可燃性吸着材であるゼオライト等の無機酸化物系吸着材は、再生が可能であり、不燃性の無機物を利用するため、可燃性ＶＯＣガスの回収にも適している。しかし、ゼオライト等の無機酸化物系吸着材は、活性炭に比べて、処理できるＶＯＣ量が少ないことや、高価であることなどの問題点がある。
【０００６】
また、有機溶剤を回収する装置やシステムが種々提案されている。一般に、有機溶剤回収装置は、気化した有機溶剤を濃縮する濃縮装置と、濃縮された有機溶剤を液化する液化装置とから構成される。例えば、内部に吸着材をそれぞれ有する複数の吸着塔を用い、１塔の吸着材に有機溶剤を吸着させた後、この塔の吸着材から真空ポンプによる吸引と加熱によって有機溶剤を脱着させて回収するとともに、吸着操作を他の塔に切り換える吸着方法が提案されている（例えば特許文献４参照）。
【０００７】
しかし、上記のような複数の吸収塔で交互に吸着及び脱着を繰り返す方法では、吸着材に吸着した有機溶剤の脱着時に塔内にある程度の流量の空気を送り込まないと十分脱着しないことから、脱着工程の流量を大幅に減少させることはできず、濃縮倍率を十分高めることが難しい。また、回収した有機溶剤を液化して再利用する場合、回収した有機溶剤の濃縮倍率が低いと、後段の液化過程において冷却装置によって十分冷却しないと液化回収ができないことから、冷却装置が大型化し、コストも高くなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許３７６８７３３号公報
【特許文献２】特開２００４−１２５３２９号公報
【特許文献３】特開２０００−９３７２７号公報
【特許文献４】特許第３４２１９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、揮発性有機物を効率的に液化して回収することができる揮発性有機物回収システム及び揮発性有機物回収方法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】
【００１０】
上記目的を達成するため、以下の発明が提供される。
＜１＞ 気化した揮発性有機物を含む雰囲気を通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する吸着手段と、前記吸着手段により捕集された揮発性有機物を脱着させ、該揮発性有機物を吸引するとともに吸収材に吸収させて濃縮する濃縮手段と、前記濃縮手段により濃縮された揮発性有機物を液体として回収する液化回収手段と、を有する揮発性有機物回収システム。
＜２＞ 前記吸着手段が、筒状に配置された吸着材と、前記吸着材に吸着された揮発性有機物の脱着を促進させる加熱手段と、前記吸着材から脱着して前記濃縮手段により吸引された揮発性有機物の逆流を防止する弁と、を有する＜１＞に記載の揮発性有機物回収システム。
＜３＞ 前記吸着材が、ミクロ孔、メソ孔、又はマクロ孔を有する多孔質状である＜１＞又は＜２＞に記載の揮発性有機物回収システム。
＜４＞ 前記吸着材が、活性炭、ゼオライト、シリカライト、粘土鉱物、疎水性シリカゲル、メソポーラスシリカ、カーボンナノチューブ、多孔質高分子、及び多孔質金属錯体からなる群から選択される１種以上を含む＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
＜５＞ 前記濃縮手段が、前記吸着手段から脱着させた揮発性有機物を収容する密閉型の収容室と、前記収容室内に吸引負圧を生じさせる吸引手段と、前記吸引負圧により前記収容室内に吸引されて収容された揮発性有機物を吸収する前記吸収材とを備える＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
＜６＞ 前記濃縮手段を運搬する運搬手段をさらに有する＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
＜７＞ 前記吸収材が、固体状であって、前記揮発性有機物を吸収する多孔質疎水性有機分子を含む＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
＜８＞ 前記吸収材が、前記揮発性有機物を吸収することによりゲル化する＜１＞〜＜７＞のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
＜９＞ 前記吸収材が、ゲル状であって、前記揮発性有機物を溶解する不活性有機溶媒と、前記不活性有機溶媒のゲル化剤としての疎水性有機分子物質とを含む＜１＞〜＜７＞のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
＜１０＞ 前記収容室内の少なくとも上部及び下部に、前記吸収材が収納された吸収材収納容器が設けられている＜５＞〜＜９＞のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
＜１１＞ 前記吸収材収納容器が、開閉手段を備えた仕切板を有する＜１０＞に記載の揮発性有機物回収システム。
＜１２＞ 前記液化回収手段が、前記吸収材に吸収されている揮発性有機物を気化させる気化手段と、該気化した揮発性有機物を冷却して液化する冷却手段と、該液化した揮発性有機物を回収する回収容器と、を備える＜１＞〜＜１１＞のいずれかに記載の揮発性有機物回収システム。
＜１３＞ 気化した揮発性有機物を含む雰囲気を通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する吸着工程と、前記吸着手段により捕集された揮発性有機物を脱着させ、該揮発性有機物を吸引するとともに吸収材に吸収させて濃縮する濃縮工程と、前記濃縮手段により濃縮された揮発性有機物を液体として回収する液化回収工程と、を有する揮発性有機物の回収方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、揮発性有機物を効率的に液化して回収することができる揮発性有機物回収システム及び揮発性有機物回収方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の揮発性有機物回収システムを構成する吸着手段と濃縮手段の一例を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態の揮発性有機物回収システムを構成する液化回収手段の一例を示す概略図である。
【図３】吸着手段を拡大して示す概略図である。
【図４】吸着カートリッジにおけるＶＯＣの吸着時及び脱着時の流れの一例を示す概略図である。
【図５】吸着カートリッジにおけるＶＯＣの吸着時及び脱着時の流れの他の例を示す概略図である。
【図６】吸着カートリッジの側面における開閉手段を開放した状態（吸着時）を示す概略図である。
【図７】吸着カートリッジの側面における開閉手段を閉鎖した状態（脱着時）を示す概略図である。
【図８】第２の実施形態の揮発性有機物回収システムを示す概略図である。
【図９】第３の実施形態の揮発性有機物回収システムを示す概略図である。
【図１０】試験例１の試験結果を示す図である。
【図１１】試験例２及び３で使用した脱着試験装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照しながら本発明についてより具体的に説明する。
本発明に係る揮発性有機物（ＶＯＣ）回収システムは、気化した揮発性有機物を含む雰囲気を通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する吸着手段と、前記吸着手段により捕集された揮発性有機物を脱着させ、該揮発性有機物を吸引するとともに吸収材に吸収させて濃縮する濃縮手段と、前記濃縮手段により濃縮された揮発性有機物を液体として回収する液化回収手段と、を有する。
【００１４】
−第１の実施形態−
図１は、第１の実施形態のＶＯＣ回収システムを構成する吸着手段１０と濃縮手段３０の一例を示し、図２は、第１の実施形態のＶＯＣ回収システムを構成する液化回収手段５０の一例を示している。この揮発性有機物（ＶＯＣ）回収システムは、主に、ＶＯＣを含む雰囲気ガスからＶＯＣを選択的に吸着する吸着カートリッジ２０等を備えたＶＯＣ吸着装置（吸着手段）１０と、ＶＯＣ吸着装置１０に吸着された後脱着させたＶＯＣを濃縮して回収するＶＯＣ回収車（濃縮手段）３０と、ＶＯＣ回収車３０により濃縮して回収した揮発性有機物を液体として回収する冷却コンデンサー５６等を備えた液化回収装置（液化回収手段）５０から構成されている。
【００１５】
＜ＶＯＣ吸着装置＞
ＶＯＣ吸着装置１０は、ガス導入口１２、拡散槽１４、プレフィルター１６、ＶＯＣ吸着カートリッジ２０、回収車接続口１８、排風機２２、ガス排出口２４などから構成されている。
図３に示すように、固定発生源から発生したＶＯＣを含む雰囲気（ＶＯＣガス）は、排出ポンプ（不図示）により、導入口１２を通じて拡散槽１４に導入される。ＶＯＣガスは拡散槽１４にて均一に拡散され、プレフィルター１６により固形物が除去される。続いて、吸着材が充填されているＶＯＣ吸着カートリッジ２０でＶＯＣを吸着して捕集した後、排出口２４から清浄空気として大気中に放出される。
【００１６】
本発明で用いる吸着カートリッジ２０の形状は特に限定されず、例えば、円筒形、円錐形、直方形などを採用することができるが、図４に示すように、中心部が空洞２９の筒形であって、側面に吸着材２１が充填されている、言わば竹輪型であることが望ましい。
【００１７】
また、吸着カートリッジ２０は、例えば吸着材２１の充填部にＶＯＣの脱着（脱離）を促進させるための加熱手段２３が設けられていることが望ましい。加熱手段２３としては、ＶＯＣを吸着する間はＶＯＣの通過を遮らないように、金網など、孔が開いた板状のもの、あるいは、棒状のものなどを吸着材２１の充填部に配置しておくことが好ましい。
【００１８】
また、吸着カートリッジ２０の上部には接続口付の仕切りが設けられていることが望ましく、特に、吸着材２１から脱着して濃縮手段３０により吸引されたＶＯＣの逆流を防止する弁（逆止弁）２７を設けることが好ましい。
【００１９】
吸着材２１としては、通過するＶＯＣと化学反応せずにＶＯＣを吸着し、かつ、加熱、吸引などによって脱着させることができるものであれば特に限定されず、回収するＶＯＣの種類に応じて選択すればよい。例えば、ミクロ孔、メソ孔、又は、マクロ孔を有する多孔質状であることが好ましい。具体的には、活性炭、ゼオライト、シリカライト、粘土鉱物、疎水性シリカゲル、メソポーラスシリカ、カーボンナノチューブ、多孔質高分子、及び多孔質金属錯体が挙げられ、これらの中から選択した１種を用いることができ、２種類以上を併用してもよい。
【００２０】
ＶＯＣガスを吸着カートリッジ２０に導入して通過させる流路としては、例えば、図４に点線で示すように、カートリッジ２０の下部から入り、空洞部分２９を通って側面から排出されてもよいし、図５に示すように、側面から入って空洞部分２９に抜け、下部から排出されてもよい。いずれの場合も、吸着材２１を支持する支持体３１としては金網などの通気性が高いものを使用し、吸着材を通過することによって発生する圧力損出をできるだけ小さくし、かつＶＯＣ吸着量が最大となるようなガス流通方式を採用することが望ましい。
【００２１】
吸着材２１のＶＯＣ吸着飽和量に達した場合は、加熱手段２３により吸着材２１を加熱し、ＶＯＣを脱着させることができる。吸着カートリッジ２０に設けた接続口１８を回収車のホース３７に接続し、ＶＯＣガスを回収する。ＶＯＣの脱着時には、図６に示すようにカートリッジ２０の外周に設けたシャッター２５を開放状態にしてもよいし、図７に示すように密閉状態にしてもよい。なお、開放状態の場合は、大気開放する時に流入する空気や不活性ガスの流速を利用した脱着の効果を付与することができ、密閉状態の場合は、減圧による脱着の効果を付与することができる。
【００２２】
＜ＶＯＣ回収車＞
ＶＯＣ回収車３０は、バルブ付の吸着カートリッジ接続口３８及びホース３７などの接続手段、ＶＯＣを収容する濃縮槽３２、下部吸収槽３６Ａ、上部吸収槽３６Ｂ、真空ポンプ３４などから構成された回収ユニットを、自走車（搬送手段）４０の荷台４２に設置したものである。濃縮槽３２は密閉型であり、真空ポンプ３４によって濃縮槽３２内に吸引負圧を生じさせ、吸引負圧により濃縮槽３２内に吸引されて収容されたＶＯＣが吸収槽３６Ａ，３６Ｂ内の吸収材に吸収されるように構成されている。
【００２３】
濃縮槽３２の数及び配置は特に限定されないが、複数の濃縮槽３２を設けることが好ましい。各濃縮槽３２に吸収槽３６Ａ，３６Ｂを配置して吸着カートリッジ２０から脱着したＶＯＣを同時に吸引するようにすれば、短時間で効率よく回収することができる。
【００２４】
吸収槽３６Ａ，３６Ｂには、それぞれＶＯＣを吸収する吸収材が配置されている。濃縮槽３２内に吸引されたＶＯＣは、温度の低下に伴い一部が液化し、液化したＶＯＣは濃縮槽３２の下部に設けられた吸収槽３６Ａに回収される。一方、気体のまま存在するＶＯＣは、濃縮槽３２の上部に設置した吸収槽３６Ｂにおいて吸収される。なお、吸収槽３６Ａ，３６Ｂの数及び配置は限定されず、例えば、濃縮槽３２の内部側面に設けてもよい。
【００２５】
また、吸収槽３６Ａ，３６Ｂに開閉手段を備えた仕切板３３を設けておくことが好ましい。開閉自在の仕切板３３を設けておけば、液化回収装置５０によってＶＯＣを回収する際に、図２に示すように、吸収槽３６から複数の管５２を通じて短時間で効率的にＶＯＣを回収することができる。
【００２６】
吸収材３５としては、吸収したＶＯＣを再度放出することができるものであれば特に限定されないが、ＶＯＣを吸収することによりゲル化し、ＶＯＣを液化捕集することができるもの、固体状であって、ＶＯＣを迅速に吸収できる多孔質疎水性有機分子を用いたもの、あるいは、ゲル状であって、ＶＯＣを溶解する不活性有機溶媒と、不活性有機溶媒のゲル化剤としての疎水性有機分子物質とを含むものなどが好ましい。例えば、特願２００８−２０７８１７号の明細書に記載されている揮発性有機物吸収材を好適に用いることができる。
【００２７】
上記ＶＯＣを溶解する不活性有機溶媒としては、芳香族炭化水素、脂肪族二塩基酸エステル、フタル酸エステル、シリコーンオイル及びこれらの混合物などが好ましい。特に、脂肪族二塩基酸エステルとしては、ジメチルアジペート、ジブチルアジペート、ジイソノニルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジメチルセバケート及びこれらの混合物を好適に用いることができる。
【００２８】
また、上記不活性有機溶媒のゲル化剤としての疎水性有機分子物質としては、ポリスチレン、オクタデシルアクリレート、トリアコンタアクリレート、ポリエチレングリコール、シクロデキストリン、ポリメチルアクリレート、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、ビニル樹脂、セルロース、脂肪族炭化水素樹脂、天然ゴム、スチレンブタジエン樹脂、クロロプレンゴム、ワックス、アルキッド樹脂及びこれらの混合物が好ましい。
【００２９】
ＶＯＣ回収車３０では、吸着カートリッジ２０に吸着させたＶＯＣをＶＯＣ吸着装置１０から揮発性有機物を回収する前に濃縮槽を真空ポンプにより真空にする。ＶＯＣ回収車３０のホース３７を吸着カートリッジ２０に接続し、バルブ（不図示）を開放する。圧力の高い吸着カートリッジ２０側から濃縮槽３２側にＶＯＣガスを含んだ空気が移動する。このように、真空ポンプ３４によって真空状態にした濃縮槽３２を大気開放することで吸着カートリッジ２０を通じて流入する空気の移動をドライビングフォースとすることにより静的環境下での回収を実現することができる。
【００３０】
濃縮槽３２には高濃度ＶＯＣガスが集まり、温度の低下とともに液化したＶＯＣが下部吸収槽３６Ａに流れ込む。液体ＶＯＣは、下部吸収槽３６Ａに設けられた吸収材３５により吸収されて回収される。一方、濃縮槽３２に残留するＶＯＣガスは、上部吸収槽３６Ｂに設けられた吸収材３５により静的環境下において吸収されて回収される。ＶＯＣガスは、吸収材３５に吸収される時に液化し、例えばゲル状物質として回収される。
【００３１】
＜液化回収装置＞
液化回収装置５０は、エバポレーターの原理を用いており、吸収槽加熱手段（気化手段）５４、冷却コンデンサー５６、液体回収槽６０、真空ポンプ６２、冷却水循環手段５８などから構成されている。
【００３２】
真空ポンプ６２により液化回収装置全体（冷却コンデンサー５６及び液体回収槽６０）を減圧状態にするとともに、吸収槽３６の吸収材３５に捕集されているＶＯＣを加熱処理により気化させて冷却コンデンサー５６に移動させる。ＶＯＣガスは冷却トラップにより液体回収槽６０に液化ＶＯＣ６４として回収される。
液化回収後の空気は、例えば、取り除けなかったＶＯＣを除去する最終フィルタ（不図示）に流通後、大気中に放出すればよい。
【００３３】
なお、ＶＯＣの液化回収は上記のような冷却トラップによる手段に限定されない。別の手段によるＶＯＣ液化回収装置として、例えば、上下圧縮板、圧縮手段、加熱、冷却手段などから構成し、圧縮などの物理的手段を用いて、吸収材３５に含まれている液化ＶＯＣを搾り出すことで液化ＶＯＣを回収してもよい。この場合は、吸収材３５は、スポンジのように吸収した液体を圧縮により容易に放出する構造・材質であることが望ましい。
【００３４】
また、吸収材３５としては、加熱あるいは冷却により吸収材３５の構造を変化させ、圧縮等の物理手段を用いて容易に液体ＶＯＣを回収できる特徴を持つことが望ましい。このような材料の一例として、ピートモスが挙げられる。ピートモスはミズゴケが泥炭化したものであり、多孔質、疎水性、親油性を呈しているため、容易にＶＯＣを吸収する。基本構造は、繊維状物質が絡まっているため、圧縮により吸収したＶＯＣを放出する。
【００３５】
このように、本実施形態では、ＶＯＣ回収車３０と組み合わせることにより、吸着材の交換や処理能力の低下を抑制することが可能である。また、回収車３０中にＶＯＣ吸収材３５を設けることにより、ＶＯＣガス運搬時の安全性を確保することが可能である。
【００３６】
また、本実施形態のＶＯＣ回収システム１０，３０，５０は、設置場所、回収したＶＯＣの処分などは特に限定されないが、吸収材３５に濃縮液化したＶＯＣを液化回収することにより、効率よくＶＯＣを回収することが可能であるため、回収したＶＯＣを再利用するリサイクルシステムとして用いることができる。
【００３７】
＜吸着工程＞
例えば、塗装、印刷、洗浄等に用いる有機溶剤を排出する工場にＶＯＣ吸着装置１０を設置し、排出されたＶＯＣを吸着捕集する。
【００３８】
＜濃縮工程＞
一定期間運転すると吸着限界に達するため、回収車３０が工場に来て、吸着カートリッジ２０からＶＯＣを脱着させて回収する。回収には、吸着カートリッジ２０を加熱してＶＯＣを脱着させることにより、脱着したＶＯＣを濃縮槽３２に移動させ回収する。
濃縮槽３２に貯められた高濃度ＶＯＣは、そのままでは、発火、爆発の危険性がある。また、高濃度とはいえ、直接液化して回収するには０℃付近まで冷却する必要があり、コストが高くなる。そこで、濃縮ＶＯＣを吸収材３５に一旦吸収し、ゲル化させて運搬する。
【００３９】
＜液化回収工程＞
濃縮槽３２内の吸収材３５に吸収されて保持されたＶＯＣは、吸収材３５を減圧下で加熱し、冷却コンデンサー５６により冷却することで、液体ＶＯＣとして回収される。回収した液体ＶＯＣは塗料用有機溶剤として再利用することができる。
【００４０】
第１の実施形態では、ＶＯＣ吸着装置（吸着手段）１０と、ＶＯＣ回収車（濃縮手段）３０と、液化回収装置（液化回収手段）５０をそれぞれ分離してシステムを稼動させるが、吸着手段と濃縮手段と液化回収手段を一体化して稼動させるシステムとしてもよい。
【００４１】
−第２の実施形態−
図８は、第２の実施形態に係るＶＯＣ回収システムの構成を概略的に示している。本実施形態のＶＯＣ回収システム２００は、ＶＯＣ吸着装置（吸着手段）１０と、ＶＯＣ濃縮装置（濃縮手段）３０と、液化回収装置（液化回収手段）５０が一体的に構成されている。このような構成であれば、例えばＶＯＣを排出工場内で液体ＶＯＣを回収してリサイクルすることができる。
【００４２】
−第３の実施形態−
図９は、第３の実施形態に係るＶＯＣ回収システムの構成を概略的に示している。本実施形態のＶＯＣ回収システム３００では、濃縮手段と液化回収手段とを兼ねた濃縮液化回収手段７０が設けられている。濃縮槽７４内は真空ポンプ７２によって吸引きれ、ＶＯＣ吸着装置から移動したＶＯＣは濃縮槽７４内の上部に設けた吸収材３５に吸収されて濃縮されるとともに、液化したＶＯＣは濃縮槽７４の下部に回収される。このような構成でも、例えばＶＯＣを排出工場内で液体ＶＯＣを回収してリサイクルすることができる。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例（試験例）について説明する。
【００４４】
＜試験例１＞
−温度の違いによる活性炭トルエン吸着等温線の変化−
顆粒状活性炭０．５ｇを３０ｍＬバイアルに入れＴＦライナー付きブチルゴム栓とアルミキャップで密栓し、トルエンを液体の状態で２μＬ〜４００μＬ添加し、よく撹拌してから３５、５０、７５、１００、１５０℃の各吸着温度に設定されたヘッドスペースサンプラー中に２４時間静置した。吸着平衡に達した後、ガスクロマトグラフィーで気相濃度を測定し、添加したトルエン量と気相存在量のマスバランスから吸着量を算出した。
【００４５】
図１０に吸着等温線を示す。この結果、温度の上昇とともにトルエンの吸着量が減少した。１５０℃に加熱した時の活性炭におけるトルエン吸着量は、３５℃の場合と比較すると約６０％程度であった。この結果は、活性炭の加熱によりトルエンが脱着できることを示している。
【００４６】
＜試験例２＞
−活性炭飽和吸着トルエンの脱着試験（開放環境）−
加熱乾燥した顆粒状活性炭１ｇを飽和トルエン蒸気中に２４時間静置し、活性炭にトルエンを飽和吸着させた。活性炭の重量は、トルエンを吸着することにより、１．４２ｇに増えており、０．４２ｇのトルエンを吸着していることを示している。
【００４７】
図１１に脱着試験装置の概要を示す。トルエン飽和活性炭１をガス洗浄瓶２の中に充填しオイルバス５中に入れた。洗浄瓶２のガス流入口には、逆止弁３を設置し、大気取り込み口とした。ガス排出口には逆止弁４、コック７Ｃの順に接続し、濃縮用セパラブルフラスコ６と接続した。セパラブルフラスコ６は、容量２Ｌで、コック７Ｃ，７Ｄを調節して予め真空ポンプで０．１Ｐａに減圧した。
ガス洗浄瓶２を１５０℃、３０分間加熱し、活性炭１中のトルエンを脱着させた。コック７Ａ，７Ｂの開放に伴い、ガス洗浄瓶２の流入口から空気が流入し、トルエンガスを濃縮槽６に移動させた。
【００４８】
試験終了後、活性炭の重量を測定すると１．２２ｇであった。これは、０．２ｇのトルエンが脱着したことを示している。脱着率は、約４８％であった。
【００４９】
＜試験例３＞
−活性炭飽和吸着トルエンの脱着試験（密閉環境）−
加熱乾燥した顆粒状活性炭１ｇを飽和トルエン蒸気中に２４時間静置し、活性炭にトルエンを飽和吸着させた。活性炭の重量は、トルエンを吸着することにより、１．４ｇに増えており、０．４ｇのトルエンを吸着していることを示している。
【００５０】
トルエン飽和活性炭１をガス洗浄瓶２の中に充填しオイルバス５中に入れた。洗浄瓶２のガス流入口には、コック７Ａを設置し、大気と遮断した。ガス排出口には逆止弁４、コック７Ｃの順に接続し、濃縮用セパラブルフラスコ６と接続した。セパラブルフラスコ６は、容量２Ｌで、コック７Ｃ，７Ｄを調節して予め真空ポンプで０．１Ｐａに減圧した。
ガス洗浄瓶２を１５０℃、３０分間加熱し、活性炭１中のトルエンを脱着させた。コック７Ｂの開放に伴い、ガス洗浄瓶２とセパラブルフラスコ６の気圧が一定になるまで、洗浄瓶２側からセパラブルフラスコ６にトルエンガスを含む空気が移動した。
【００５１】
試験終了後、活性炭の重量を測定すると１．２４ｇであった。これは、０．１６ｇのトルエンが脱着したことを示している。脱着率は、約４０％であった。
【００５２】
以上本発明について説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例（試験例）に限定されるものではない。例えば、吸着カートリッジは図４〜図７に示した形態に限定されず、適宜設計すればよい。
【符号の説明】
【００５３】
１ 活性炭
２ ガス洗浄瓶
３ 逆止弁
４ 逆止弁
５ オイルバス
６ セパラブルフラスコ（濃縮槽）
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ コック
１０ 吸着装置（吸着手段）
１２ ガス導入口
１４ 拡散槽
１６ プレフィルター
１８ 回収車接続口
２０ 吸着カートリッジ
２１ 吸着材
２２ 排風機
２３ 加熱手段
２４ ガス排出口
２５ シャッター
２７ 逆止弁
２９ 空洞
３０ 回収車（濃縮手段）
３１ 支持体
３２ 濃縮槽
３３ 仕切板
３４ 真空ポンプ
３５ 吸収材
３６Ａ 下部吸収槽（吸収材収納容器）
３６Ｂ 上部吸収槽（吸収材収納容器）
３７ ホース
３８ 吸着カートリッジ接続口
４０ 自走車（搬送手段）
４２ 荷台
５０ 液化回収装置（液化回収手段）
５２ 管
５６ 冷却コンデンサー
５８ 冷却水循環手段
６０ 液体回収槽
６２ 真空ポンプ
６４ 液化ＶＯＣ
７０ 濃縮液化回収手段
７２ 真空ポンプ
７４ 濃縮槽（ＶＯＣ収容室）
２００ ＶＯＣ回収システム
３００ ＶＯＣ回収システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気化した揮発性有機物を含む雰囲気を通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する吸着手段と、
前記吸着手段により捕集された揮発性有機物を脱着させ、該揮発性有機物を吸引するとともに吸収材に吸収させて濃縮する濃縮手段と、
前記濃縮手段により濃縮された揮発性有機物を液体として回収する液化回収手段と、
を有する揮発性有機物回収システム。
【請求項２】
前記吸着手段が、筒状に配置された吸着材と、前記吸着材に吸着された揮発性有機物の脱着を促進させる加熱手段と、前記吸着材から脱着して前記濃縮手段により吸引された揮発性有機物の逆流を防止する弁と、を有する請求項１に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項３】
前記吸着材が、ミクロ孔、メソ孔、又はマクロ孔を有する多孔質状である請求項１又は請求項２に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項４】
前記吸着材が、活性炭、ゼオライト、シリカライト、粘土鉱物、疎水性シリカゲル、メソポーラスシリカ、カーボンナノチューブ、多孔質高分子、及び多孔質金属錯体からなる群から選択される１種以上を含む請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項５】
前記濃縮手段が、前記吸着手段から脱着させた揮発性有機物を収容する密閉型の収容室と、前記収容室内に吸引負圧を生じさせる吸引手段と、前記吸引負圧により前記収容室内に吸引されて収容された揮発性有機物を吸収する前記吸収材とを備える請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項６】
前記濃縮手段を運搬する運搬手段をさらに有する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項７】
前記吸収材が、固体状であって、前記揮発性有機物を吸収する多孔質疎水性有機分子を含む請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項８】
前記吸収材が、前記揮発性有機物を吸収することによりゲル化する請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項９】
前記吸収材が、ゲル状であって、前記揮発性有機物を溶解する不活性有機溶媒と、前記不活性有機溶媒のゲル化剤としての疎水性有機分子物質とを含む請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項１０】
前記収容室内の少なくとも上部及び下部に、前記吸収材が収納された吸収材収納容器が設けられている請求項５〜請求項９のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項１１】
前記吸収材収納容器が、開閉手段を備えた仕切板を有する請求項１０に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項１２】
前記液化回収手段が、前記吸収材に吸収されている揮発性有機物を気化させる気化手段と、該気化した揮発性有機物を冷却して液化する冷却手段と、該液化した揮発性有機物を回収する回収容器と、を備える請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項１３】
気化した揮発性有機物を含む雰囲気を通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する吸着工程と、
前記吸着手段により捕集された揮発性有機物を脱着させ、該揮発性有機物を吸引するとともに吸収材に吸収させて濃縮する濃縮工程と、
前記濃縮手段により濃縮された揮発性有機物を液体として回収する液化回収工程と、
を有する揮発性有機物の回収方法。
【請求項１】
気化した揮発性有機物を含む雰囲気を通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する吸着手段と、
前記吸着手段により捕集された揮発性有機物を脱着させ、該揮発性有機物を吸引するとともに吸収材に吸収させて濃縮する濃縮手段と、
前記濃縮手段により濃縮された揮発性有機物を液体として回収する液化回収手段と、
を有する揮発性有機物回収システム。
【請求項２】
前記吸着手段が、筒状に配置された吸着材と、前記吸着材に吸着された揮発性有機物の脱着を促進させる加熱手段と、前記吸着材から脱着して前記濃縮手段により吸引された揮発性有機物の逆流を防止する弁と、を有する請求項１に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項３】
前記吸着材が、ミクロ孔、メソ孔、又はマクロ孔を有する多孔質状である請求項１又は請求項２に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項４】
前記吸着材が、活性炭、ゼオライト、シリカライト、粘土鉱物、疎水性シリカゲル、メソポーラスシリカ、カーボンナノチューブ、多孔質高分子、及び多孔質金属錯体からなる群から選択される１種以上を含む請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項５】
前記濃縮手段が、前記吸着手段から脱着させた揮発性有機物を収容する密閉型の収容室と、前記収容室内に吸引負圧を生じさせる吸引手段と、前記吸引負圧により前記収容室内に吸引されて収容された揮発性有機物を吸収する前記吸収材とを備える請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項６】
前記濃縮手段を運搬する運搬手段をさらに有する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項７】
前記吸収材が、固体状であって、前記揮発性有機物を吸収する多孔質疎水性有機分子を含む請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項８】
前記吸収材が、前記揮発性有機物を吸収することによりゲル化する請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項９】
前記吸収材が、ゲル状であって、前記揮発性有機物を溶解する不活性有機溶媒と、前記不活性有機溶媒のゲル化剤としての疎水性有機分子物質とを含む請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項１０】
前記収容室内の少なくとも上部及び下部に、前記吸収材が収納された吸収材収納容器が設けられている請求項５〜請求項９のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項１１】
前記吸収材収納容器が、開閉手段を備えた仕切板を有する請求項１０に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項１２】
前記液化回収手段が、前記吸収材に吸収されている揮発性有機物を気化させる気化手段と、該気化した揮発性有機物を冷却して液化する冷却手段と、該液化した揮発性有機物を回収する回収容器と、を備える請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の揮発性有機物回収システム。
【請求項１３】
気化した揮発性有機物を含む雰囲気を通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する吸着工程と、
前記吸着手段により捕集された揮発性有機物を脱着させ、該揮発性有機物を吸引するとともに吸収材に吸収させて濃縮する濃縮工程と、
前記濃縮手段により濃縮された揮発性有機物を液体として回収する液化回収工程と、
を有する揮発性有機物の回収方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２２１１６９（Ｐ２０１０−２２１１６９Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７３１５４（Ｐ２００９−７３１５４）
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（５０６２０９４２２）地方独立行政法人 東京都立産業技術研究センター (134)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（５０６２０９４２２）地方独立行政法人 東京都立産業技術研究センター (134)
【Ｆターム（参考）】
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