説明

有機溶剤含有ガス処理システム

【課題】有機溶剤回収装置から分離され排出される排水を河川等環境中に排出しない有機溶剤含有ガス処理システムを提供すること。
【解決手段】吸着材を充填した吸着槽を備えた有機溶剤吸脱着装置に、有機溶剤を含有する被処理ガスを導入し、有機溶剤を該吸着槽で吸着処理して有機溶剤濃度が減少した処理済みガスを排出し、該吸着槽における吸着処理が完了した後に、前記有機溶剤吸脱着装置へスチームを導入し、吸着材から有機溶剤を脱着し、それによって吸着材を再生する有機溶剤吸脱着装置と、有機溶剤吸脱着装置における吸着材の再生の際に発生する有機溶剤含有水蒸気を液化し、分離排水と有機溶剤に分離し、有機溶剤を回収する有機溶剤分離装置とからなる有機溶剤回収装置と、
該有機溶剤回収装置における有機溶剤分離装置により分離し排出される分離排水をクーリングタワーに導入し、該排水を冷却水として再利用する有機溶剤含有ガス処理システム。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機溶剤を含有する被処理ガスから有機溶剤を回収し、その分離排水を処理する有機溶剤含有ガス処理システムに関し、特に各種工場、研究施設等から排出される有機溶剤を含有した産業排ガスの浄化に用いられる有機溶剤含有ガス処理システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、有機溶剤含有ガス処理システムにおける有機溶剤吸脱着装置としては、活性炭素材で被処理ガスの有機溶剤を吸着する1対の吸着槽と、各吸着槽に対する被処理ガス供給手段と脱着用ガス供給手段とを設け、前記吸着槽に被処理ガスを供給する吸着処理装置と脱着用ガスを供給する脱着処理状態とに切り替える切り替え手段を設けて構成されている。
【0003】
また、上記の有機溶剤吸脱着装置の吸着材は、粒状活性炭や活性炭素繊維、ゼオライト、シリカゲルなどが使用されている。特に活性炭素繊維は低濃度の有機ガスを吸着する機能に優れ、古くから吸着材として使われている。たとえば、活性炭素繊維を支持体に固定し、または自己支持にて円筒状に構成し、芯材内にたて型に配設した装置が提案されている(例えば、特許文献1〜5参照)。これらは、いずれも、活性炭素繊維を格納している芯材に蒸気を噴出し、活性炭素繊維に吸着された有機物を脱着させるものである。該脱着された有機溶剤含有水蒸気を有機溶剤分離装置に導入し、凝縮して有機溶剤と水を分離して有機溶剤を回収する装置から構成されている。
【0004】
前記有機溶剤分離装置で分離された排水は有機溶剤が含有しているため、そのまま河川等へ放流することができないことから、排水処理装置を設けて処理を行っている。排水処理装置として排水中の有機溶剤を揮発させて除去する曝気槽など有効な手法が開発されているが(例えば特許文献6参照)、最終的には排水を河川等に放流する必要があった。
【0005】
【特許文献1】特開昭51−38278号公報
【特許文献2】特公昭64−11326号公報
【特許文献3】実公平7−2028号公報
【特許文献4】実公平7−2029号公報
【特許文献5】実公平7−2030号公報
【特許文献6】特開平2−169085号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、従来技術の課題を背景になされたもので、有機溶剤回収装置から分離され排出される排水を河川等環境中に排出しない有機溶剤含有ガス処理システムを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、従来技術の課題を解決するため、鋭意検討した結果、ついに本発明を完成するに至った。即ち本発明は以下の通りである。
【0008】
1.吸着材を充填した吸着槽を備えた有機溶剤吸脱着装置に、有機溶剤を含有する被処理ガスを導入し、有機溶剤を該吸着槽で吸着処理して有機溶剤濃度が減少した処理済みガスを排出し、該吸着槽における吸着処理が完了した後に、前記有機溶剤吸脱着装置へスチームを導入し、吸着材から有機溶剤を脱着し、それによって吸着材を再生する有機溶剤吸脱着装置と、有機溶剤吸脱着装置における吸着材の再生の際に発生する有機溶剤含有水蒸気を液化し、分離排水と有機溶剤に分離し、有機溶剤を回収する有機溶剤分離装置とからなる有機溶剤回収装置と、
該有機溶剤回収装置における有機溶剤分離装置により分離し排出される分離排水をクーリングタワーに導入し、該排水を冷却水として再利用する有機溶剤含有ガス処理システム。
【0009】
2.有機溶剤分離装置から排出された分離排水をクーリングタワーに導入する前に、排水中の有機溶剤成分を除去する水処理手段として、排水中の有機溶剤を揮発除去する曝気槽を備えた上記1に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【0010】
3.有機溶剤分離装置から排出された分離排水をクーリングタワーに導入する前に、排水中の有機溶剤成分を除去する水処理手段として、排水中の有機溶剤を含有する水を吸着素子に通流させて該吸着素子に有機溶剤を吸着させる吸着工程と、該吸着素子に高温の加熱ガスを通気させて該吸着素子に吸着された有機溶剤を脱着する脱着工程とを交互に行う吸脱着式水処理装置である上記1に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【0011】
4.有機溶剤分離装置から排出された分離排水をクーリングタワーに導入する前に、排水中の有機溶剤成分を除去する水処理手段として、排水中の有機溶剤を揮発除去する曝気槽の下流に、排水中の有機溶剤を含有する水を吸着素子に通流させて該吸着素子に有機溶剤を吸着させる吸着工程と、該吸着素子に高温の加熱ガスを通気させて該吸着素子に吸着された有機溶剤を脱着する脱着工程とを交互に行う吸脱着式水処理装置を備える上記1に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【0012】
5.前記水処理手段において、排水中から除去した有機溶剤ガスを該有機溶剤吸脱着装置の入口に戻すラインを備える上記2〜4のいずれかに記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【0013】
6.前記水処理手段の下流にpH を調整するための中和槽を備える上記2〜5のいずれかに記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【発明の効果】
【0014】
本発明による有機溶剤含有ガス処理システムは、有機溶剤回収装置から分離排出される有機溶剤含有排水をクーリングタワーに導入することで、排水を排出しないシステムとすることを実現しただけでなく、有機溶剤含有水蒸気を凝縮するための有機溶剤分離装置のコンデンサーに必要な冷却水を排水から製造することができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
本発明の実施形態の例を2つ挙げて説明する。始めに図1にて説明する。被処理ガス11を吸着送風機12にて有機溶剤吸脱着装置10に導入する。導入された被処理ガスは吸着槽13に送られ、吸着材14を通過する際に被処理ガス中の有機溶剤を吸着除去して処理出口から清浄空気16として排出される。
一方で、脱着用スチーム15により脱着された有機溶剤含有水蒸気17は、有機溶剤分離装置20に送られコンデンサー21で液化され分離排水22と回収液(有機溶剤)23に分離される。分離された有機溶剤を含有した分離排水22は、曝気槽31に導入されて有機溶剤を揮発除去し、揮発除去後の排水は中和槽32に導入されて中和し、最後にクーリングタワー33に導入され、排水から冷却水を製造し、冷却水導入ライン35を通してコンデンサー21に冷却水を導入する。
さらに、曝気槽から揮発した有機溶剤含有空気を戻りガスライン34を通じて有機溶剤吸脱着装置10の入口である被処理ガス11に戻すシステムである。
【0016】
次に図2について説明する。被処理ガス11を吸着送風機12にて有機溶剤吸脱着装置10に導入する。導入された被処理ガスは吸着槽13に送られ、吸着材14を通過する際に被処理ガス中の有機溶剤を吸着除去して処理出口から清浄空気16として排出される。
一方で、脱着用スチーム15により脱着された有機溶剤含有水蒸気17は、有機溶剤分離装置20に送られコンデンサー21で液化され分離排水22と回収液(有機溶剤)23に分離される。分離された有機溶剤を含有した分離排水22は、曝気槽31に導入されて有機溶剤を揮発除去する。曝気槽31で処理後の排水は吸脱着式有機溶剤含有水処理装置40に導入され、吸着材41に導入され有機溶剤を吸着除去し、処理した排水は中和槽32に導入され、中和後クーリングタワー33に導入される。クーリングタワーで排水から製造した冷却水は冷却水導入ライン35を通じて有機溶剤分離装置20におけるコンデンサー21に供給する。
他方、パージ空気供給送風機44で空気を供給して、吸着後の吸着材41に付着している水をパージ処理し、その水は戻り水ラインを通じて吸着材41の入口に戻す。パージ処理後に脱着ガス供給送風機42と脱着ガス用ヒーター43にて加熱空気で脱着する。曝気槽31で揮発された有機溶剤含有空気と吸脱着式有機溶剤含有水処理装置40で脱着された有機溶剤含有空気は戻りガスラインを通じて有機溶剤吸脱着装置10の入口である被処理ガス11に戻すシステムである。
【0017】
本発明にかかる有機溶剤吸脱着装置の吸着材は、粒状活性炭、活性炭素繊維、ゼオライト、シリカゲルなど特に限定されるものではないが、特に活性炭素繊維が好ましい。かかる吸着材における活性炭素繊維は粒状活性炭と比較して吸着速度が速く、低濃度の有機ガスを吸着する機能に優れているためである。
【0018】
本発明にかかるクーリングタワーは、開放式、密閉式と特に限定されるものではないが、排水量によって最適なクーリングタワーを選定することが好ましい。また、開放式を採用したときのクーリングタワーの構造も然りで、排水量によって角型か丸型か最適な形状を選定することが好ましい。更に、クーリングタワーによって排水から製造された冷却水の使用に関して特に限定されるものではないが、有機溶剤分離装置におけるコンデンサーに使用することが好ましい。
【0019】
本発明にかかる有機溶剤回収装置とクーリングタワーの中間に設置する排水処理装置は、曝気式、吸着交換フィルターユニット式、吸脱着処理式、活性汚泥式と特に限定されるものではないが、曝気式および/または吸脱着処理式水処理装置が好ましい。有機溶剤を高濃度で含有する場合が多いため、吸着交換フィルターユニットは交換頻度が多くなり、活性汚泥式では設置スペースを広く必要になるからである。
【0020】
曝気式排水処理装置において、有機溶剤の揮発を促進させるために加熱することが好ましい。このとき、熱交換器等を使用することで、有機溶剤回収装置から脱着した有機溶剤含有水蒸気の潜熱または顕熱を曝気槽中の排水の加熱源として利用することが経済的により好ましい。
【0021】
吸脱着処理式排水処理装置の吸着材は、粒状、粉体状、ハニカム状の活性炭やゼオライトやシリカゲルや活性アルミナ等が挙げられるが、特に活性炭素繊維を用いた連続吸脱着方式の排水処理装置であることが好ましい。つまり、活性炭素繊維は表面にミクロ孔を有する事と繊維状構造であることで水との接触効率が高いためで、特に水中の有機溶剤の吸着速度が速くなり、他の構造に比べて極めて高い除去効率を発現でき、更に高効率処理のために導入するパージ工程においてガスの流通により吸着素子表面の水滴を除去する際にも、容易に水滴の除去が可能となるからである。
【0022】
有機溶剤回収装置とクーリングタワーの中間に設置する排水処理装置において、曝気式および/または吸脱着式水処理装置の下流に中和槽を設けることが好ましい。曝気式および/または吸脱着式水処理装置から排出される排水のpHは酸性であることから、中和することでクーリングタワーや配管の腐食を抑制することができるためである。
【0023】
前記排水処理装置において、戻りガスラインを通じて揮発または脱着された有機溶剤含有空気を有機溶剤吸脱着装置の入口に戻すことが好ましい。発生した有機溶剤含有空気から更に有機溶剤を回収することができ効率的だからである。
【0024】
本発明にかかる有機溶剤処理システムにおいて、処理可能な有機溶剤は酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、ヘプタノン、アセトン、トルエン、キシレン、PGMEA、PGME、メタノール、エタノール、プロパノール等特に限定されるものではなく、その混合物であっても例外ではない。
【0025】
本発明にかかる有機溶剤処理システムにおけるクーリングタワーから排出される空気において、微量濃度の有機溶剤が含有している場合、有機溶剤濃縮装置を用いてクーリングタワーから排出される空気中の有機溶剤を濃縮し、有機溶剤吸脱着装置の入口に戻すことが好ましい。図3は有機溶剤含有ガス濃縮処理システムの原理を示したものである。同図において、大風量・低濃度のVOC含有ガス中の有機溶剤を吸着するための有機溶剤濃縮処理装置50は、回転中心軸56まわりに回転可能な円筒形のケース51を有しており、このケース51内にVOCを吸着するためのハニカム構造(連通路を中心軸方向に向けている)からなる吸着材55が収納され全体として筒状吸着体を構成している。吸着材55はVOC含有ガスの成分に応じて、活性炭素繊維やゼオライトペーパー等が適宜選択される。筒状吸着体が回転する移動経路上には吸着部53と脱着部57が区画されており、吸着材55がそれら吸着部53と脱着部57とを交互に通過するようになっている。上記吸着部53には、例えば工場内で発生したVOC含有ガスを導入するためのVOC含有ガス供給管52と、濃縮処理装置50の吸着材55によって浄化された清浄空気を工場へ送り出すための浄化空気送出管54が設けられている。また、脱着部57には、VOCを吸着した吸着材55に対し例えば180℃の高温乾燥空気、すなわち脱着用加熱空気を吹き付けるための脱着用空気供給管58が設けられており、脱着用加熱空気の風量がVOC含有ガスの風量の1/2〜1/50程度に設定されていることにより脱着されるガスが濃縮されるようになっている。
【実施例】
【0026】
以下、実施例によりさらに本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、評価は下記の方法によりおこなった。
(酢酸エチル、酢酸、エタノール、トルエン溶剤濃度評価)
入口・出口の水濃度をガスクロマトグラフ法により分析し測定した。
(除去率)
除去率(%)=(装置入口ガス濃度−装置出口ガス濃度)/装置入口ガス濃度×100
【0027】
<実施例1>
酢酸エチル2000ppm含む40℃の被処理ガス11を、有機溶剤吸脱着装置10に導入した。その際に風量100Nm/分で吸着送風機12より吸着槽13に送風し、吸着槽で吸着材14として平均細孔径17.4Å、BET比表面積1650m/g、全細孔容積0.66cm/gの活性炭素繊維を使用し、9分間吸着を行い、清浄空気16を排出した。その際の清浄空気16の酢酸エチル濃度は20ppmであり、99%の除去率で処理できた。その後自動ダンパーで吸着槽13への送風を封鎖し、次に吸着槽の活性炭素繊維に脱着用スチーム15を噴出した。この処置と同時に別の吸着槽の自動ダンパーを開放し、今度はこの吸着槽で酢酸エチルガスの吸着処理を行った。この吸着と脱着の操作を繰り返し実施した。
【0028】
有機溶剤吸脱着装置10から得られた有機溶剤含有水蒸気17を、有機溶剤分離装置20に送りコンデンサー21で冷却し、酢酸エチル主体の回収液23と酢酸エチルが微量に含まれた分離排水22を得た。分離排水の酢酸エチル濃度は6900ppm、酢酸濃度は2400ppm、エタノール濃度は1900ppmで水量は310kg/hrの量であった。
【0029】
この分離排水22を曝気槽31に導入した。曝気槽中の排水は70℃に加温し、エアレーションを行った。曝気槽31で処理した排水の濃度は酢酸エチル15ppm、酢酸50ppm、エタノール25ppmと除去率99%以上にて処理できた。また、この際に揮発した溶剤ガスは戻りガスライン34を通じて有機溶剤吸脱着装置10の入口である被処理ガス11に戻した。
【0030】
次に、曝気槽31に導入された排水を中和槽32に導入し、pHを3.5から7まで中和した。その後、クーリングタワー33に排水を導入し、排水から冷却水を製造し、コンデンサー21に製造した冷却水を冷却水導入ライン35より導入した。このとき、コンデンサー21に必要な冷却水19m/hrの内で、補給冷却水として必要な1m/hrの冷却水の28%にあたる280kg/hrをクーリングタワーから供給することができた。
【0031】
本実施例の有機溶剤含有ガス処理システムは、100時間後でも有機溶剤回収装置の除去率、水処理装置の除去率共に90〜99%の効率で処理が可能であった。吸着と脱着を連続して行い処理するため、性能低下がなく安定して高い効率で処理ができる。更に、排水を冷却水として利用することができるため、経済的に効率的であるだけでなく、排水を環境中に排出しない利点も付加することができた。
【0032】
<実施例2>
トルエン2500ppm含む30℃の被処理ガス11を、有機溶剤吸脱着装置10に導入した。その際に風量100Nm/分で吸着送風機12より吸着槽13に送風し、吸着槽で吸着材14として平均細孔径17.4Å、BET比表面積1650m/g、全細孔容積0.66cm/gの活性炭素繊維を使用し、8分間吸着を行い、清浄空気16を排出した。その際の清浄空気16のトルエン濃度は25ppmであり、99%の除去率で処理できた。その後自動ダンパーで吸着槽13への送風を封鎖し、次に吸着槽の活性炭素繊維に脱着用スチーム15を噴出した。この処置と同時に別の吸着槽の自動ダンパーを開放し、今度はこの吸着槽でトルエンガスの吸着処理を行った。この吸着と脱着の操作を繰り返し実施した。
【0033】
有機溶剤吸脱着装置10から得られた有機溶剤含有水蒸気17を、有機溶剤分離装置20に送りコンデンサー21で冷却し、トルエン主体の回収液23とトルエンが微量に含まれた分離排水22を得た。分離排水の酢酸エチル濃度は2000ppmで水量は310kg/hrの量であった。
【0034】
この分離排水22を曝気槽31に導入した。曝気槽中の排水は70℃に加温し、エアレーションを行った。曝気槽31で処理した排水の濃度はトルエン20ppm以下と除去率99%以上にて処理できた。また、この際に揮発した溶剤ガスは戻りガスライン34を通じて有機溶剤吸脱着装置10の入口である被処理ガス11に戻した。
【0035】
次に、曝気槽31に導入された排水を中和槽32に導入し、pHを7に中和した。その後、クーリングタワー33に排水を導入し、排水から冷却水を製造し、コンデンサー21に製造した冷却水を冷却水導入ライン35より導入した。このとき、コンデンサー21に必要な冷却水19m/hrの内で、補給冷却水として必要な1m/hrの冷却水の28%にあたる280kg/hrをクーリングタワーから供給することができた。
【0036】
本実施例の有機溶剤含有ガス処理システムは、100時間後でも有機溶剤回収装置の除去率、水処理装置の除去率共に90〜99%の効率で処理が可能であった。吸着と脱着を連続して行い処理するため、性能低下がなく安定して高い効率で処理ができる。更に、排水を冷却水として利用することができるため、経済的に効率的であるだけでなく、排水を環境中に排出しない利点も付加することができた。
【産業上の利用可能性】
【0037】
本発明の有機溶剤含有ガス処理システムは、有機溶剤回収装置から排出される分離排水の連続浄化、並びに排水の冷却水化による無排水システムを実現した。基本的に吸着材の交換が必要なく、多量有害有機物質を高効率且つ安定に除去することができる処理装置であるため、設備増大を必要とせずに、吸着材交換作業を省略でき、コスト低減、有害物質安定除去でき、特に研究所や工場等の幅広い分野に利用することができ、産業界に寄与することが大である。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本発明の好ましい一形態の例である、有機溶剤含有ガス処理システムである。
【図2】本発明の好ましい一形態の例である、有機溶剤含有ガス処理システムである。
【図3】有機溶剤含有ガス濃縮処理システムの一例である。
【符号の説明】
【0039】
10 有機溶剤吸脱着装置
11 被処理ガス
12 吸着送風機
13 吸着槽
14 吸着材
15 脱着用スチーム
16 清浄空気
17 脱着後の有機溶剤含有水蒸気
20 有機溶剤分離装置
21 コンデンサー
22 分離排水
23 回収液(有機溶剤)
31 曝気槽
32 中和槽
33 クーリングタワー
34 戻りガスライン
35 冷却水導入ライン
36 戻り冷却水ライン
40 吸脱着式有機溶剤含有排水処理装置
41 吸着材
42 脱着ガス供給送風機
43 脱着ガス用ヒーター
44 パージ空気供給送風機
45 戻り水ライン
50 有機溶剤濃縮処理装置
51 回転可能な円筒形のケース
52 VOC含有ガス供給管
53 吸着部
54 浄化空気送出管
55 吸着材
56 回転中心軸
57 脱着部
58 脱着用空気供給管

【特許請求の範囲】
【請求項1】
吸着材を充填した吸着槽を備えた有機溶剤吸脱着装置に、有機溶剤を含有する被処理ガスを導入し、有機溶剤を該吸着槽で吸着処理して有機溶剤濃度が減少した処理済みガスを排出し、該吸着槽における吸着処理が完了した後に、前記有機溶剤吸脱着装置へスチームを導入し、吸着材から有機溶剤を脱着し、それによって吸着材を再生する有機溶剤吸脱着装置と、有機溶剤吸脱着装置における吸着材の再生の際に発生する有機溶剤含有水蒸気を液化し、分離排水と有機溶剤に分離し、有機溶剤を回収する有機溶剤分離装置とからなる有機溶剤回収装置と、
該有機溶剤回収装置における有機溶剤分離装置により分離し排出される分離排水をクーリングタワーに導入し、該排水を冷却水として再利用する有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項2】
有機溶剤分離装置から排出された分離排水をクーリングタワーに導入する前に、排水中の有機溶剤成分を除去する水処理手段として、排水中の有機溶剤を揮発除去する曝気槽を備えた請求項1に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項3】
有機溶剤分離装置から排出された分離排水をクーリングタワーに導入する前に、排水中の有機溶剤成分を除去する水処理手段として、排水中の有機溶剤を含有する水を吸着素子に通流させて該吸着素子に有機溶剤を吸着させる吸着工程と、該吸着素子に高温の加熱ガスを通気させて該吸着素子に吸着された有機溶剤を脱着する脱着工程とを交互に行う吸脱着式水処理装置である請求項1に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項4】
有機溶剤分離装置から排出された分離排水をクーリングタワーに導入する前に、排水中の有機溶剤成分を除去する水処理手段として、排水中の有機溶剤を揮発除去する曝気槽の下流に、排水中の有機溶剤を含有する水を吸着素子に通流させて該吸着素子に有機溶剤を吸着させる吸着工程と、該吸着素子に高温の加熱ガスを通気させて該吸着素子に吸着された有機溶剤を脱着する脱着工程とを交互に行う吸脱着式水処理装置を備える請求項1に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項5】
前記水処理手段において、排水中から除去した有機溶剤ガスを該有機溶剤吸脱着装置の入口に戻すラインを備える請求項2〜4のいずれかに記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項6】
前記水処理手段の下流にpH を調整するための中和槽を備える請求項2〜5のいずれかに記載の有機溶剤含有ガス処理システム。

【図3】
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【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2009−273975(P2009−273975A)
【公開日】平成21年11月26日(2009.11.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−125534(P2008−125534)
【出願日】平成20年5月13日(2008.5.13)
【出願人】(000003160)東洋紡績株式会社 (3,622)
【Fターム(参考)】