有機溶剤含有ガス処理システム
【課題】水分や酸成分が含有している回収有機溶剤から水分を安定に除去することができ、有機溶剤回収装置から分離排出される排水を排出せずに有効利用することができる有機溶剤含有ガス処理システムを提供する。
【解決手段】吸着材を充填した吸着槽１３を備えた有機溶剤回収処理装置１０に、被処理ガスを導入し、吸着処理して処理済みガスを排出し、しかる後に、スチームを導入し、吸着材１４から有機溶剤を脱着して吸着材を再生し、再生の際に発生する有機溶剤含有水蒸気を凝縮、分離する有機溶剤回収システムと、吸着材を充填した水分除去用溶剤精製装置３０に、該有機溶剤回収システムから分離した回収有機溶剤を導入し、吸着処理して処理済み有機溶剤を排出し、しかる後に、乾燥空気を導入し、吸着材から水分を脱着し、それによって吸着材を再生する水分除去用溶剤精製装置３０を備えたシステムとからなる有機溶剤含有ガス処理システム。
【解決手段】吸着材を充填した吸着槽１３を備えた有機溶剤回収処理装置１０に、被処理ガスを導入し、吸着処理して処理済みガスを排出し、しかる後に、スチームを導入し、吸着材１４から有機溶剤を脱着して吸着材を再生し、再生の際に発生する有機溶剤含有水蒸気を凝縮、分離する有機溶剤回収システムと、吸着材を充填した水分除去用溶剤精製装置３０に、該有機溶剤回収システムから分離した回収有機溶剤を導入し、吸着処理して処理済み有機溶剤を排出し、しかる後に、乾燥空気を導入し、吸着材から水分を脱着し、それによって吸着材を再生する水分除去用溶剤精製装置３０を備えたシステムとからな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、その回収溶剤を精製し、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回収装置としては、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状態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。また、上記の有機溶剤回収装置の吸着材は、粒状活性炭や活性炭素繊維、ゼオライト、シリカゲル、活性アルミナ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。
【０００３】
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特許文献１や２に提案されている。また、特許文献３〜５にも同様な吸脱着装置が提案されている。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有機溶剤回収装置から構成されている。
【０００４】
前記有機溶剤分離で分離された回収有機溶剤は水分や酸成分が混入している場合が多く、そのまま工業利用できないケースがあることから、有機溶剤精製装置を設けて処理を行っている。有機溶剤精製装置として、有機溶剤を加熱蒸発させ、沸点の違いを利用して有機溶剤と不純物を分留することで、純度の高い有機溶剤を取得することができる蒸留精製装置が広く普及しているが、蒸留精製装置は大型な装置であるために広い設置スペースが必要であり、且つイニシャルコスト、ランニングコスト共に高いことが問題となっている。
【０００５】
かかる問題を解決するために、活性炭、ゼオライト、イオン交換樹脂、モレキュラーシーブス、活性アルミナ等の吸着剤を充填させた吸着塔に有機溶剤を通液させて不純物を取り除く方法が知られているが（例えば特許文献６または７参照）、多量の有機溶剤を精製する場合は多量の吸着剤が必要であり、吸着剤が破過状態になると吸着剤の交換が必要であることから、吸着剤の交換労力とランニングコストが増大する面から、研究室レベルでは有効な手段であるが、工場や研究施設等から回収される多量の有機溶剤の精製を行うには満足できるものではなかった。
【０００６】
また、前記有機溶剤分離装置で分離された排水は通常未分離の有機溶剤を含有しているため、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８参照）、最終的には排水を河川等に放流する必要があった。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５１−３８２７８号公報
【特許文献２】特公報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２０００−２２５３１６号公報
【特許文献７】特開平５−２２０３０３号公報
【特許文献８】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】
【０００８】
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た水分や酸成分を含有している回収有機溶剤の連続精製を実現し、基本的には吸着材の交換の必要性がなく、多量の有機溶剤中から水分および／または酸成分を安定に除去することができる装置を備え、
有機溶剤回収装置から分離排出される排水を河川等環境中に排出せずに有効利用することができる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】
【０００９】
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。
１．吸着材を充填した吸着槽を備えた有機溶剤回収処理装置に、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、前記有機溶剤回収処理装置の吸着槽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し、再生の際に発生する有機溶剤含有水蒸気を凝縮、分離する溶剤分離装置に導入し、有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムと、
吸着材を充填した水分吸着塔を備えた水分除去用溶剤精製装置に、該有機溶剤回収システムから分離した回収有機溶剤を導入し、該回収有機溶剤を該水分吸着塔で吸着処理して有機溶剤中の水分の濃度が減少した処理済み有機溶剤を排出し、該水分吸着塔における吸着処理が完了した後に、該水分除去用溶剤精製装置へ乾燥空気を導入し、吸着材から水分を脱着し、それによって吸着材を再生する水分除去用溶剤精製装置を備えたシステムとからなる有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１０】
２．前記有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムと、
吸着材を充填した酸成分吸着塔を備えた酸成分除去用溶剤精製装置に、該回収システムから分離した回収有機溶剤を導入し、該回収有機溶剤を該酸成分吸着塔で吸着処理して有機溶剤中の酸成分の濃度が減少した処理済み有機溶剤を排出し、該酸成分吸着塔における吸着処理が完了した後に、該酸成分除去用溶剤精製装置へ再生用アルカリ溶液を導入し、吸着材から酸成分を脱着し、それによって吸着材を再生する酸成分除去用溶剤精製装置を備えたシステムとからなる有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１１】
３．前記有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムと、
該有機溶剤回収システムで回収した回収有機溶剤から酸成分を除去する前記酸成分除去用溶剤精製装置と、
該酸成分除去用溶剤精製装置で酸成分を除去した回収有機溶剤から水分を除去する前記水分除去用溶剤精製装置とを備えたシステムからなる有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１２】
４．前記水分除去用溶剤精製装置が、水分を含有する有機溶剤を吸着材に通流させて該吸着材に水分を吸着させる吸着工程と、該吸着材に乾燥空気を通流させて該吸着材に吸着された水分を脱着する脱着工程の間に、水の通流により吸着材に付着した有機溶剤を除去するパージ工程を有する水分除去用溶剤精製装置である上記１または３に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１３】
５．前記酸成分除去用溶剤精製装置が、酸成分を含有する有機溶剤を吸着材に通流させて該吸着材に酸成分を吸着させる吸着工程と、該吸着材にアルカリ溶液を通流させて該吸着材に吸着された酸成分を脱着する脱着工程の間に、水の通流により吸着材に付着した有機溶剤を除去する前パージ工程を有し、該脱着工程と該吸着工程の間に、水の通流により吸着材に付着した再生用アルカリ溶液を除去する後パージ工程を有する酸成分除去用溶剤精製装置である上記２または３に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１４】
６．前記有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムにおける該溶剤分離装置により分離し排出される排水をクーリングタワーに導入し、クーリングタワーから該溶剤分離装置のコンデンサーに冷却水を導入し、使用した冷却水をクーリングタワーに戻すラインを備える上記１〜３のいずれかに記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１５】
７．前記有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムにおける該溶剤分離装置により分離し排出される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および／または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、前記有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムにおける該溶剤分離装置から排出された排水をクーリングタワーに導入する前に備える上記６に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１６】
８．前記水処理手段が、前段が曝気槽、後段が吸脱着式水処理装置であり、水処理手段により排水中から除去した有機溶剤ガスを、有機溶剤回収装置の入口に戻すラインを備える上記７に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１７】
９．前記水処理手段の後段にｐＨ を調整するための中和槽を備える上記６または７に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１８】
１０．前記水分除去用溶剤精製装置において、パージ工程で排出された有機溶剤含有パージ水を前記曝気槽の入口に導入するラインを備える上記７〜９のいずれかに記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１９】
１１．前記酸成分除去用溶剤精製装置において、前パージ工程で排出された有機溶剤含有パージ水を前記曝気槽の入口に導入するラインを備え、後パージ工程で排出されたアルカリ溶液含有パージ水を前記中和槽の入口に導入するラインを備える上記９に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【発明の効果】
【００２０】
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された水分や酸成分が含有している回収有機溶剤を、吸着材を使用した吸脱着式連続精製装置に導入することで、多量の有機溶剤中から水分や酸成分を安定して除去することができる利点と、
有機溶剤回収装置から分離排出された有機溶剤含有排水を水処理装置で効果的に処理することで、排水中の有機溶剤を除去する利点と、
さらには、有機溶剤回収装置から分離排出された排水を、または前記水処理装置で処理された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】
【００２１】
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にて有機溶剤回収処理装置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。一方で吸着材１４に脱着用スチーム１５を供給することにより吸着材１４から有機溶剤を脱着させ、その脱着された有機溶剤を含有した有機溶剤含有水蒸気１７は、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と回収された有機溶剤に分離される。回収された有機溶剤は被処理回収溶剤タンク３１に導入され、吸着材が充填された水分吸着塔３２に導入され、吸着材で回収溶剤中の水分を吸着除去し、処理済有機溶剤タンク３３に貯蔵される。一方、パージ用水タンク３４から水供給ポンプ３５を用いて水分吸着塔３２に水を導入し、水分吸着塔内の吸着材に付着している残存溶剤をパージさせて、パージ溶剤導入経路３７を通って被処理回収溶剤タンク３１に導入される。その後、コンプレッサー３６から乾燥空気を水分吸着塔３２に導入し、吸着材に吸着した水分を脱着するシステムである。
【００２２】
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にて有機溶剤回収処理装置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。一方で吸着材１４に脱着用スチーム１５を供給することにより吸着材１４から有機溶剤を脱着させ、その脱着された有機溶剤を含有した有機溶剤含有水蒸気１７は、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と回収された有機溶剤に分離される。回収された有機溶剤は被処理回収溶剤タンク４１に導入され、吸着材が充填された酸成分吸着塔４２に導入され、吸着材が回収溶剤中の酸成分を吸着除去し、被処理回収溶剤タンク３１に導入される。一方、パージ用水タンク４３から水供給ポンプ４４を用いて酸成分吸着塔４２に水を導入し、酸成分吸着塔内の吸着材に付着している残存溶剤をパージさせて、パージ溶剤導入経路４７を通って被処理回収溶剤タンク４１に導入される。その後、アルカリ溶液タンク４５からアルカリ溶液供給ポンプ４６を用いて、酸成分吸着塔４２にアルカリ溶液を導入し、吸着材に吸着した酸成分を脱着する。使用済みのアルカリ溶液は中和槽導入経路４８を通じて中和槽７０に導入される。更に、被処理回収溶剤タンク３１に導入された回収溶剤は吸着材が充填された水分吸着塔３２に導入されて吸着材が回収溶剤中の水分を吸着除去し、処理済有機溶剤タンク３３に貯蔵される。一方、パージ水タンク３４から水供給ポンプ３５を用いて水分吸着塔３２に水を導入し、水分吸着塔内の吸着材に付着している残存溶剤をパージさせてパージ溶剤導入経路３７を通って被処理回収溶剤タンク３１に導入される。その後、コンデンサー３６から乾燥空気を水分吸着塔３２に導入し、吸着材に吸着した水分を脱着する。このときの使用済み乾燥空気は曝気槽導入経路３８を通じて曝気槽５０に導入される。また、溶剤分離装置２０で分離された分離排水２３は、曝気槽５０に導入されて有機溶剤を揮発除去し、戻りガスライン５１を通じて有機溶剤回収処理装置１０の入口である被処理ガス１１に戻す。曝気槽５０で処理後の排水は、吸脱着式有機溶剤含有水処理装置６０に導入され、吸着材６１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７０に導入され、中和後クーリングタワー８０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溶剤分離装置２０におけるコンデンサー２１に供給する。一方で、パージ空気供給送風機６４で空気を供給して、吸着後の吸着材６１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６５を通じて吸着材６１の入口に戻す。パージ処理後に脱着ガス供給送風機６２から供給した空気を脱着ガス用ヒーター６３にて加熱した加熱空気で有機溶剤を脱着する。曝気槽５０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６０で脱着された有機溶剤含有空気は戻りガスライン６６を通じて有機溶剤回収処理装置１０の入口である被処理ガス１１に戻すシステムである。
【００２３】
本発明にかかる有機溶剤回処理収装置の吸着材は、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。
【００２４】
本発明にかかる水分除去用吸脱着式溶剤精製装置並びに酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置は、吸着材を充填させた連続吸脱着式の精製装置が好ましい。吸着交換フィルターユニット式の精製装置と比較すると、吸着材の寿命が格段に長く、吸着材の交換をほとんど必要としないだけでなく、少量の吸着材で対応できることから設置スペースも小さくて済む利点があるからである。
【００２５】
前記水分除去用吸脱着式溶剤精製装置における吸着材には、粒状、粉体状、繊維状、ハニカム状のイオン交換樹脂、活性炭、ゼオライト、シリカゲルや活性アルミナ等が挙げられるが、特に粒状または繊維状の陽イオン交換樹脂を用いることが好ましい。つまり、陽イオン交換樹脂は有機溶剤を吸着せず水分だけを吸収可能であるだけでなく、その水分の吸着保持量が他の吸着材と比較して２〜２０倍であり、粒状または繊維状であることから吸着塔への充填量を多くでき、液体状の有機溶剤と吸着材との接触効率が高くなり、効率的に水分吸着できるからである。
【００２６】
前記水分除去用吸脱着式溶剤精製装置において、有機溶剤を吸着材に導入して水分を吸着させる吸着工程と、乾燥空気を吸着材に導入して吸着材中の水分を脱着させる脱着工程の間に、吸着材に付着した有機溶剤を水でパージするパージ工程を入れることが好ましい。つまり、パージ工程で吸着材に付着した有機溶剤を除去することで、その後の脱着工程において吸着材の乾燥が容易になるだけでなく、付着した有機溶剤を回収することができるため、効率的だからである。
【００２７】
前記酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置における吸着材は、粒状、粉体状、繊維状、ハニカム状のイオン交換樹脂、活性炭、ゼオライト、シリカゲルや活性アルミナ等が挙げられるが、粒状または繊維状の陰イオン交換樹脂が好ましい。つまり、陰イオン交換樹脂は酸成分だけをイオン交換により高効率に吸着除去可能であり、粒状または繊維状であることから吸着塔への充填量を多くでき、液体状の有機溶剤と吸着材との接触効率が高く効率的に酸成分を吸着できるからである。陰イオン交換樹脂は、強塩基型Ｉ型、II型、弱塩基型と特に限定されるものではないが、後述する除去対象となる酸成分によって最適な型の陰イオン交換樹脂を選定することが好ましい。
【００２８】
前記酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置において除去可能な酸成分は、強酸である塩酸、硫酸、過塩素酸、弱酸である硝酸、酢酸、ギ酸、炭酸等であり、除去対象の酸分の酸解離定数値によって最適な陰イオン交換樹脂を選定することが好ましい。例えば、強酸の場合は弱塩基型陰イオン交換樹脂が適しており、弱酸の場合は強塩基型陰イオン交換樹脂が好ましい。また、後述するように脱着再生に用いるアルカリ溶液は水酸化ナトリウム水溶液を用いることが好ましく、水酸化ナトリウム水溶液を脱着再生用アルカリ溶液として用いる場合は交換基がＯＨ−型の陰イオン交換樹脂を用いることが好ましい。
【００２９】
前記酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置において、有機溶剤を吸着材に導入して酸成分を吸着させる吸着工程と、アルカリ溶液を吸着材に導入して吸着材中の酸成分を脱着させる脱着工程の間に、吸着材に付着した有機溶剤またはアルカリ溶液を水でパージするパージ工程を入れることが好ましい。つまり、パージ工程で吸着材に付着した有機溶剤またはアルカリ溶液を除去することで、吸着材の再生と有機溶剤中にアルカリ溶液が混入することを防ぐことができるだけでなく、付着した有機溶剤を回収することができるため効率的だからである。更に、使用した残アルカリ溶液は、例えば塩酸等の酸性溶液で中和処理して処理することができるが、有機溶剤分離装置にて分離された分離排水処理手段の１つである中和槽において、中和反応用のアルカリ溶液として転用することがより好ましい。
【００３０】
前記酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置における脱着工程において使用するアルカリ溶液は、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等、アルカリ性を有する水溶液であれば特に限定されるものではないが、汎用性の点において水酸化ナトリウムであることが好ましい。
【００３１】
前記水分除去用吸脱着式溶剤精製装置または酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置にかかる吸着材の運転は、吸着槽を２つ以上設けた連続除去可能なシステムを採用することが好ましいが、除去すべき含有水分または酸成分の量、被処理有機溶剤の量等を勘案して、間欠運転としてもよい。含有水分または酸成分の量あるいは被処理有機溶剤の量が少ない条件では、連続運転であることまで要求されず、運転コストを削減できるからである。
【００３２】
本発明において、前記水分除去用吸脱着式溶剤精製装置と酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置を組み合わせて用いる際は、前段に酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置、後段に前記水分除去用吸脱着式溶剤精製装置を設置することが好ましい。酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置の吸着材の好ましい陰イオン交換樹脂は常に湿潤状態での使用であることから、水分除去を後段にする必要があるからである。
【００３３】
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より好ましい。
【００３４】
本発明にかかる有機溶剤回収処理装置とクーリングタワーの間に設置する水処理装置としては、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。
【００３５】
曝気式排水処理装置の使用においては、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更に好ましい。
【００３６】
吸脱着処理式排水処理装置における吸着材は、粒状、粉体状、繊維状、ハニカム状の活性炭、ゼオライト、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ことと繊維状構造であることで水との接触効率が高いため、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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回収処理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。
【００３９】
本発明にかかる有機溶剤含有ガス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、ベンゼン、ＰＧＭＥＡ、ＰＧＭＥ、メタノール、エタノール、プロパノール、クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素等特に限定されるものではなく、その混合物も例外ではない。
【００４０】
本発明にかかる有機溶剤含有ガス処理システムにおけるクーリングタワーにおいて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、有機溶剤回収処理装置の入口に戻すことが好ましい。図３は有機溶剤濃縮処理装置の原理を示したものである。同図において、大風量・低濃度の揮発性有機化合物（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９０は、回転中心軸９６まわりに回転可能な円筒形のケース９１を有しており、このケース９１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９５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９５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９３と脱着部９７が区画されており、吸着材９５がそれら吸着部９３と脱着部９７とを交互に通過するようになっている。上記吸着部９３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９２と、有機溶剤濃縮処理装置９０の吸着材９５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９４が設けられている。また、脱着部９７には、ＶＯＣを吸着した吸着材９５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９８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】
【００４１】
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。
【００４２】
（酢酸エチル、酢酸、エタノール、塩化メチレン溶剤濃度評価）
入口・出口の濃度をガスクロマトグラフ法により分析し測定した。
【００４３】
（溶剤中の水分濃度評価）
回収した有機溶剤の水分濃度をカールフィッシャ―水分濃度計を用いて分析した。
【００４４】
（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
【００４５】
［実施例１］
図２に示す有機溶剤含有ガス処理システムを使用し、酢酸エチル２０００ｐｐｍ含む４０℃の被処理ガス１１を、有機溶剤回収処理装置１０に導入した。その際に風量１００Ｎｍ３／分で吸着送風機１２より吸着槽１３に送風し、吸着槽１３で吸着材１４として平均細孔径１７．４Å、ＢＥＴ比表面積１６５０ｍ２／ｇ、全細孔容積０．６６ｃｍ３／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％の除去率で処理をした。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。この処理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。
【００４６】
有機溶剤回収処理装置１０から得られた有機溶剤含有水蒸気１７を、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有機溶剤と酢酸エチルが微量に含まれた分離排水２２を得た。回収有機溶剤中の酢酸エチル濃度は９７重量％、水分濃度は２．９重量％、エタノール濃度は５０ｐｐｍ、酢酸濃度は１０００ｐｐｍであり、分離排水２２の酢酸エチル濃度は６５００ｐｐｍ、酢酸濃度は２５００ｐｐｍ、エタノール濃度は２０００ｐｐｍで水量は３１０ｋｇ／ｈｒの量であった。
【００４７】
分離排水を、吸着材として平均粒形０．５ｍｍの陰イオン交換樹脂（ＤＯＷＥＸ ＭＡＲＡＴＨＯＮ ５５０Ａ (ＯＨ)、ダウ・ケミカル株式会社製）を１５重量ｇ充填させた酸成分吸着塔４２に導入した。その際の出口酢酸濃度の経時変化を確認した結果、ＳＶ＝３５（１／ｈ）のとき出口酢酸濃度は１０ｐｐｍ以下、出口水分濃度３．１重量％を示した。その後、前パージ工程として、パージ用水タンク４３から水供給ポンプ４４を使用しパージ水を酸成分吸着塔４２に導入した。その際の出口水中の酢酸エチル濃度を測定したとき、ＳＶ＝２０（１／ｈ）のとき吸着材体積の４倍量の水量で吸着材に付着している酢酸エチルを９５％以上除去可能と良好な除去性能を示し、酢酸エチルを含んだパージ水は有機溶剤分離装置２０に戻した。次に、脱着工程として、４重量％濃度の塩化ナトリウム水溶液を吸着材体積分酸成分吸着塔４２に導入し、１０分間静置した後アルカリ溶液を抜いた。使用したアルカリ溶液は中和槽横に設置したアルカリ溶液タンクに中和槽導入経路４８で導入し、中和槽７０において分離排水のｐＨコントロールに使用した。続いて、後パージ工程として、水パージ用水タンク４３から水供給ポンプ４４を使用しパージ水を酸成分吸着塔４２に導入した。その際の出口水中の水酸化ナトリウム濃度を測定したとき、ＳＶ＝２０（１／ｈ）のとき吸着材体積の４倍量の水量で吸着材に付着している水酸化ナトリウムを９５％以上除去可能と良好な除去性能を示した。また、アルカリ溶液を含んだパージ水は中和槽７０へ導入した。
【００４８】
酢酸を除去処理した回収有機溶剤を、吸着材として平均粒形０．７ｍｍの陽イオン交換樹脂（Ｎａ型、スルホン酸基、ＭｕｒｏｍａｃＤＷ２−１、ムロマチテクノス株式会社製）を１５重量ｇ充填させた水分吸着塔３２に導入した。その際の出口水分濃度の経時変化を確認した結果、ＳＶ＝２０（１／ｈ）のとき水分濃度が０．７重量％以下の処理済み有機溶剤を３６０ｋｇ／ｄａｙ得た。次に水パージ工程として、水パージ用水タンク３４から水供給ポンプ３５を使用しパージ水を水分吸着塔３２に導入した際の出口水中の酢酸エチル濃度を測定した。その結果、ＳＶ＝２０（１／ｈ）のとき吸着材体積の４倍量の水量で吸着材に付着している酢酸エチルを９５％以上除去可能と良好な除去性能を示した。このときの酢酸エチル含有パージ水は有機溶剤分離装置２０へ導入した。続いて、脱着工程における脱着ガスとして、２０℃、−１０℃ＤＰの乾燥空気を使用し、脱着のＳＶを２０００（１／ｈ）とした。吸着工程における吸着時間は１ｈ、水パージ工程における時間を１０ｍｉｎ、脱着工程における脱着時間は２３ｈとして吸脱着サイクルとした。
【００４９】
分離排水２２を曝気槽５０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５０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５１を通じて有機溶剤回収処理装置１０の入口である被処理ガス１１に戻した。次に、曝気槽５０に導入された排水を吸脱着式有機溶剤含有水処理装置６０に導入し、吸着材６１で排水中の溶剤を吸着させた。このときの排水の濃度は酢酸エチル３ｐｐｍ以下、酢酸５ｐｐｍ以下、エタノール３ｐｐｍ以下であった。パージ、加熱脱着させた溶剤含有ガスは戻りガスライン６６を通じて有機溶剤回収処理装置１０の入口である被処理ガス１１に戻した。その後、処理した排水を中和槽７０に導入し、ｐＨを７に中和した。このときの排水のＢＯＤは３０ｍｇ／Ｌ以下、ＣＯＤは１０ｍｇ／Ｌ以下であった。その後、クーリングタワー８０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導入した。このとき、コンデンサー２１に必要な冷却水１９ｍ３／ｈｒの内、補給冷却水１ｍ３／ｈｒ中における２８％の２８０ｋｇ／ｈｒをクーリングタワーから供給することができた。
【００５０】
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、溶剤精製装置の性能、水処理装置除去率共に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。
【００５１】
［実施例２］
図２に示す有機溶剤含有ガス処理システム（ただし、酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置４０のない）を使用し、塩化メチレン２０００ｐｐｍ含む３０℃の被処理ガス１１を、有機溶剤回収処理装置１０に導入した。その際に風量１００Ｎｍ３／分で吸着送風機１２より吸着槽１３に送風し、吸着槽１３で吸着材１４として平均細孔径１７．４Å、ＢＥＴ比表面積１６５０ｍ２／ｇ、全細孔容積０．６６ｃｍ３／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の塩化メチレン濃度は２０ｐｐｍであり、９９％の除去率で処理をした。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。この処理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塩化メチレ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。
【００５２】
有機溶剤回収処理装置１０から得られた有機溶剤含有水蒸気１７を、溶剤分離装置２０に送りコンデンサー２１で冷却し、塩化メチレン主体の回収有機溶剤と塩化メチレンが微量に含まれた分離排水２２を得た。回収有機溶剤中の塩化メチレン濃度は９８重量％、水分濃度は２重量％であり、分離排水２２の塩化メチレン濃度は５０００ｐｐｍで水量は３１０ｋｇ／ｈｒの量であった。
【００５３】
塩化メチレンを除去処理した回収有機溶剤を、吸着材として平均粒形０．７ｍｍの陽イオン交換樹脂（Ｎａ型、スルホン酸基、ＭｕｒｏｍａｃＤＷ２−１、ムロマチテクノス株式会社製）を１５重量ｇ充填させた水分吸着塔３２に導入した。その際の出口水分濃度の経時変化を確認した結果、ＳＶ＝２０（１／ｈ）のとき水分濃度が０．４重量％以下の処理済み有機溶剤を３５０ｋｇ／ｄａｙ得た。次に水パージ工程として、水パージ用水タンク３４から水供給ポンプ３５を使用しパージ水を水分吸着塔３２に導入した際の出口水中の塩化メチレン濃度を測定した。その結果、ＳＶ＝２０（１／ｈ）のとき吸着材体積の４倍量の水量で吸着材に付着している塩化メチレンを９５％以上除去可能と良好な除去性能を示した。このときの塩化メチレン含有パージ水は有機溶剤分離装置２０へ導入した。続いて、脱着工程における脱着ガスとして、２０℃、−１０℃ＤＰの乾燥空気を使用し、脱着のＳＶを２０００（１／ｈ）とした。吸着工程における吸着時間は１ｈ、水パージ工程における時間を１０ｍｉｎ、脱着工程における脱着時間は２３ｈとして吸脱着サイクルとした。
【００５４】
分離排水２２を曝気槽５０に導入した。曝気槽中の排水は５０℃に加温し、エアレーションを行った。曝気槽５０で処理した排水の濃度は塩化メチレン５０ｐｐｍと除去率９９％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５１を通じて有機溶剤回収処理装置１０の入口である被処理ガス１１に戻した。次に、曝気槽５０に導入された排水を吸脱着式有機溶剤含有水処理装置６０に導入し、吸着材６１で排水中の溶剤を吸着させた。このときの排水の濃度は塩化メチレン５ｐｐｍ以下であった。パージ、加熱脱着させた溶剤含有ガスは戻りガスライン６６を通じて有機溶剤回収処理装置１０の入口である被処理ガス１１に戻した。その後、処理した排水を中和槽７０に導入し、ｐＨを７に中和した。このときの排水のＢＯＤは８０ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤは１５ｍｇ／Ｌであった。その後、クーリングタワー８０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導入した。このとき、コンデンサー２１に必要な冷却水１９ｍ３／ｈｒの内、補給冷却水１ｍ３／ｈｒ中における２８％の２８０ｋｇ／ｈｒをクーリングタワーから供給することができた。
【００５５】
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、溶剤精製装置の性能、水処理装置除去率共に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】
【００５６】
本発明の有機溶剤含有ガス処理システムは、有機溶剤回収処理装置から回収される有機溶剤の簡便且つ高効率な精製、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の必要性がなく、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、産業界に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の好ましい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】有機溶剤濃縮処理システムの一例である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 有機溶剤回収処理装置
１１ 被処理ガス
１２ 吸着送風機
１３ 吸着塔
１４ 吸着材
１５ 脱着用スチーム
１６ 清浄空気
１７ 有機溶剤含有水蒸気
２０ 溶剤分離装置
２１ コンデンサー
２２ 分離排水
２３ 分離水導入ライン
３０ 水分除去用吸脱着式溶剤精製装置
３１ 被処理回収溶剤タンク
３２ 水分吸着塔
３３ 処理済み有機溶剤タンク
３４ パージ用水タンク
３５ 水供給ポンプ
３６ コンプレッサー
３７ パージ溶剤導入経路
３８ 曝気槽導入経路
４０ 酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置
４１ 被処理回収溶剤タンク
４２ 酸成分吸着塔
４３ パージ用水タンク
４４ 水供給ポンプ
４５ アルカリ溶液タンク
４６ アルカリ溶液供給ポンプ
４７ パージ溶剤導入経路
４８ 中和槽導入経路
５０ 曝気槽
５１ 戻りガスライン
６０ 吸脱着式有機溶剤含有水処理装置
６１ 吸着材
６２ 脱着ガス供給送風機
６３ 脱着ガス用ヒーター
６４ パージ空気供給送風機
６５ 戻り水ライン
６６ 戻りガスライン
７０ 中和槽
８０ クーリングタワー
９０ 有機溶剤濃縮処理装置
９１ 回転可能な円筒形のケース
９２ ＶＯＣ含有ガス供給管
９３ 吸着部
９４ 浄化空気送出管
９５ 吸着材
９６ 回転中心軸
９７ 脱着部
９８ 脱着用空気供給管
【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、その回収溶剤を精製し、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回収装置としては、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状態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。また、上記の有機溶剤回収装置の吸着材は、粒状活性炭や活性炭素繊維、ゼオライト、シリカゲル、活性アルミナ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。
【０００３】
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特許文献１や２に提案されている。また、特許文献３〜５にも同様な吸脱着装置が提案されている。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有機溶剤回収装置から構成されている。
【０００４】
前記有機溶剤分離で分離された回収有機溶剤は水分や酸成分が混入している場合が多く、そのまま工業利用できないケースがあることから、有機溶剤精製装置を設けて処理を行っている。有機溶剤精製装置として、有機溶剤を加熱蒸発させ、沸点の違いを利用して有機溶剤と不純物を分留することで、純度の高い有機溶剤を取得することができる蒸留精製装置が広く普及しているが、蒸留精製装置は大型な装置であるために広い設置スペースが必要であり、且つイニシャルコスト、ランニングコスト共に高いことが問題となっている。
【０００５】
かかる問題を解決するために、活性炭、ゼオライト、イオン交換樹脂、モレキュラーシーブス、活性アルミナ等の吸着剤を充填させた吸着塔に有機溶剤を通液させて不純物を取り除く方法が知られているが（例えば特許文献６または７参照）、多量の有機溶剤を精製する場合は多量の吸着剤が必要であり、吸着剤が破過状態になると吸着剤の交換が必要であることから、吸着剤の交換労力とランニングコストが増大する面から、研究室レベルでは有効な手段であるが、工場や研究施設等から回収される多量の有機溶剤の精製を行うには満足できるものではなかった。
【０００６】
また、前記有機溶剤分離装置で分離された排水は通常未分離の有機溶剤を含有しているため、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８参照）、最終的には排水を河川等に放流する必要があった。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５１−３８２７８号公報
【特許文献２】特公報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２０００−２２５３１６号公報
【特許文献７】特開平５−２２０３０３号公報
【特許文献８】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】
【０００８】
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た水分や酸成分を含有している回収有機溶剤の連続精製を実現し、基本的には吸着材の交換の必要性がなく、多量の有機溶剤中から水分および／または酸成分を安定に除去することができる装置を備え、
有機溶剤回収装置から分離排出される排水を河川等環境中に排出せずに有効利用することができる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】
【０００９】
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。
１．吸着材を充填した吸着槽を備えた有機溶剤回収処理装置に、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、前記有機溶剤回収処理装置の吸着槽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し、再生の際に発生する有機溶剤含有水蒸気を凝縮、分離する溶剤分離装置に導入し、有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムと、
吸着材を充填した水分吸着塔を備えた水分除去用溶剤精製装置に、該有機溶剤回収システムから分離した回収有機溶剤を導入し、該回収有機溶剤を該水分吸着塔で吸着処理して有機溶剤中の水分の濃度が減少した処理済み有機溶剤を排出し、該水分吸着塔における吸着処理が完了した後に、該水分除去用溶剤精製装置へ乾燥空気を導入し、吸着材から水分を脱着し、それによって吸着材を再生する水分除去用溶剤精製装置を備えたシステムとからなる有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１０】
２．前記有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムと、
吸着材を充填した酸成分吸着塔を備えた酸成分除去用溶剤精製装置に、該回収システムから分離した回収有機溶剤を導入し、該回収有機溶剤を該酸成分吸着塔で吸着処理して有機溶剤中の酸成分の濃度が減少した処理済み有機溶剤を排出し、該酸成分吸着塔における吸着処理が完了した後に、該酸成分除去用溶剤精製装置へ再生用アルカリ溶液を導入し、吸着材から酸成分を脱着し、それによって吸着材を再生する酸成分除去用溶剤精製装置を備えたシステムとからなる有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１１】
３．前記有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムと、
該有機溶剤回収システムで回収した回収有機溶剤から酸成分を除去する前記酸成分除去用溶剤精製装置と、
該酸成分除去用溶剤精製装置で酸成分を除去した回収有機溶剤から水分を除去する前記水分除去用溶剤精製装置とを備えたシステムからなる有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１２】
４．前記水分除去用溶剤精製装置が、水分を含有する有機溶剤を吸着材に通流させて該吸着材に水分を吸着させる吸着工程と、該吸着材に乾燥空気を通流させて該吸着材に吸着された水分を脱着する脱着工程の間に、水の通流により吸着材に付着した有機溶剤を除去するパージ工程を有する水分除去用溶剤精製装置である上記１または３に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１３】
５．前記酸成分除去用溶剤精製装置が、酸成分を含有する有機溶剤を吸着材に通流させて該吸着材に酸成分を吸着させる吸着工程と、該吸着材にアルカリ溶液を通流させて該吸着材に吸着された酸成分を脱着する脱着工程の間に、水の通流により吸着材に付着した有機溶剤を除去する前パージ工程を有し、該脱着工程と該吸着工程の間に、水の通流により吸着材に付着した再生用アルカリ溶液を除去する後パージ工程を有する酸成分除去用溶剤精製装置である上記２または３に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１４】
６．前記有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムにおける該溶剤分離装置により分離し排出される排水をクーリングタワーに導入し、クーリングタワーから該溶剤分離装置のコンデンサーに冷却水を導入し、使用した冷却水をクーリングタワーに戻すラインを備える上記１〜３のいずれかに記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１５】
７．前記有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムにおける該溶剤分離装置により分離し排出される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および／または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、前記有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムにおける該溶剤分離装置から排出された排水をクーリングタワーに導入する前に備える上記６に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１６】
８．前記水処理手段が、前段が曝気槽、後段が吸脱着式水処理装置であり、水処理手段により排水中から除去した有機溶剤ガスを、有機溶剤回収装置の入口に戻すラインを備える上記７に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１７】
９．前記水処理手段の後段にｐＨ を調整するための中和槽を備える上記６または７に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１８】
１０．前記水分除去用溶剤精製装置において、パージ工程で排出された有機溶剤含有パージ水を前記曝気槽の入口に導入するラインを備える上記７〜９のいずれかに記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【００１９】
１１．前記酸成分除去用溶剤精製装置において、前パージ工程で排出された有機溶剤含有パージ水を前記曝気槽の入口に導入するラインを備え、後パージ工程で排出されたアルカリ溶液含有パージ水を前記中和槽の入口に導入するラインを備える上記９に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【発明の効果】
【００２０】
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された水分や酸成分が含有している回収有機溶剤を、吸着材を使用した吸脱着式連続精製装置に導入することで、多量の有機溶剤中から水分や酸成分を安定して除去することができる利点と、
有機溶剤回収装置から分離排出された有機溶剤含有排水を水処理装置で効果的に処理することで、排水中の有機溶剤を除去する利点と、
さらには、有機溶剤回収装置から分離排出された排水を、または前記水処理装置で処理された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】
【００２１】
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にて有機溶剤回収処理装置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。一方で吸着材１４に脱着用スチーム１５を供給することにより吸着材１４から有機溶剤を脱着させ、その脱着された有機溶剤を含有した有機溶剤含有水蒸気１７は、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と回収された有機溶剤に分離される。回収された有機溶剤は被処理回収溶剤タンク３１に導入され、吸着材が充填された水分吸着塔３２に導入され、吸着材で回収溶剤中の水分を吸着除去し、処理済有機溶剤タンク３３に貯蔵される。一方、パージ用水タンク３４から水供給ポンプ３５を用いて水分吸着塔３２に水を導入し、水分吸着塔内の吸着材に付着している残存溶剤をパージさせて、パージ溶剤導入経路３７を通って被処理回収溶剤タンク３１に導入される。その後、コンプレッサー３６から乾燥空気を水分吸着塔３２に導入し、吸着材に吸着した水分を脱着するシステムである。
【００２２】
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にて有機溶剤回収処理装置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。一方で吸着材１４に脱着用スチーム１５を供給することにより吸着材１４から有機溶剤を脱着させ、その脱着された有機溶剤を含有した有機溶剤含有水蒸気１７は、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と回収された有機溶剤に分離される。回収された有機溶剤は被処理回収溶剤タンク４１に導入され、吸着材が充填された酸成分吸着塔４２に導入され、吸着材が回収溶剤中の酸成分を吸着除去し、被処理回収溶剤タンク３１に導入される。一方、パージ用水タンク４３から水供給ポンプ４４を用いて酸成分吸着塔４２に水を導入し、酸成分吸着塔内の吸着材に付着している残存溶剤をパージさせて、パージ溶剤導入経路４７を通って被処理回収溶剤タンク４１に導入される。その後、アルカリ溶液タンク４５からアルカリ溶液供給ポンプ４６を用いて、酸成分吸着塔４２にアルカリ溶液を導入し、吸着材に吸着した酸成分を脱着する。使用済みのアルカリ溶液は中和槽導入経路４８を通じて中和槽７０に導入される。更に、被処理回収溶剤タンク３１に導入された回収溶剤は吸着材が充填された水分吸着塔３２に導入されて吸着材が回収溶剤中の水分を吸着除去し、処理済有機溶剤タンク３３に貯蔵される。一方、パージ水タンク３４から水供給ポンプ３５を用いて水分吸着塔３２に水を導入し、水分吸着塔内の吸着材に付着している残存溶剤をパージさせてパージ溶剤導入経路３７を通って被処理回収溶剤タンク３１に導入される。その後、コンデンサー３６から乾燥空気を水分吸着塔３２に導入し、吸着材に吸着した水分を脱着する。このときの使用済み乾燥空気は曝気槽導入経路３８を通じて曝気槽５０に導入される。また、溶剤分離装置２０で分離された分離排水２３は、曝気槽５０に導入されて有機溶剤を揮発除去し、戻りガスライン５１を通じて有機溶剤回収処理装置１０の入口である被処理ガス１１に戻す。曝気槽５０で処理後の排水は、吸脱着式有機溶剤含有水処理装置６０に導入され、吸着材６１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７０に導入され、中和後クーリングタワー８０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溶剤分離装置２０におけるコンデンサー２１に供給する。一方で、パージ空気供給送風機６４で空気を供給して、吸着後の吸着材６１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６５を通じて吸着材６１の入口に戻す。パージ処理後に脱着ガス供給送風機６２から供給した空気を脱着ガス用ヒーター６３にて加熱した加熱空気で有機溶剤を脱着する。曝気槽５０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６０で脱着された有機溶剤含有空気は戻りガスライン６６を通じて有機溶剤回収処理装置１０の入口である被処理ガス１１に戻すシステムである。
【００２３】
本発明にかかる有機溶剤回処理収装置の吸着材は、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。
【００２４】
本発明にかかる水分除去用吸脱着式溶剤精製装置並びに酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置は、吸着材を充填させた連続吸脱着式の精製装置が好ましい。吸着交換フィルターユニット式の精製装置と比較すると、吸着材の寿命が格段に長く、吸着材の交換をほとんど必要としないだけでなく、少量の吸着材で対応できることから設置スペースも小さくて済む利点があるからである。
【００２５】
前記水分除去用吸脱着式溶剤精製装置における吸着材には、粒状、粉体状、繊維状、ハニカム状のイオン交換樹脂、活性炭、ゼオライト、シリカゲルや活性アルミナ等が挙げられるが、特に粒状または繊維状の陽イオン交換樹脂を用いることが好ましい。つまり、陽イオン交換樹脂は有機溶剤を吸着せず水分だけを吸収可能であるだけでなく、その水分の吸着保持量が他の吸着材と比較して２〜２０倍であり、粒状または繊維状であることから吸着塔への充填量を多くでき、液体状の有機溶剤と吸着材との接触効率が高くなり、効率的に水分吸着できるからである。
【００２６】
前記水分除去用吸脱着式溶剤精製装置において、有機溶剤を吸着材に導入して水分を吸着させる吸着工程と、乾燥空気を吸着材に導入して吸着材中の水分を脱着させる脱着工程の間に、吸着材に付着した有機溶剤を水でパージするパージ工程を入れることが好ましい。つまり、パージ工程で吸着材に付着した有機溶剤を除去することで、その後の脱着工程において吸着材の乾燥が容易になるだけでなく、付着した有機溶剤を回収することができるため、効率的だからである。
【００２７】
前記酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置における吸着材は、粒状、粉体状、繊維状、ハニカム状のイオン交換樹脂、活性炭、ゼオライト、シリカゲルや活性アルミナ等が挙げられるが、粒状または繊維状の陰イオン交換樹脂が好ましい。つまり、陰イオン交換樹脂は酸成分だけをイオン交換により高効率に吸着除去可能であり、粒状または繊維状であることから吸着塔への充填量を多くでき、液体状の有機溶剤と吸着材との接触効率が高く効率的に酸成分を吸着できるからである。陰イオン交換樹脂は、強塩基型Ｉ型、II型、弱塩基型と特に限定されるものではないが、後述する除去対象となる酸成分によって最適な型の陰イオン交換樹脂を選定することが好ましい。
【００２８】
前記酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置において除去可能な酸成分は、強酸である塩酸、硫酸、過塩素酸、弱酸である硝酸、酢酸、ギ酸、炭酸等であり、除去対象の酸分の酸解離定数値によって最適な陰イオン交換樹脂を選定することが好ましい。例えば、強酸の場合は弱塩基型陰イオン交換樹脂が適しており、弱酸の場合は強塩基型陰イオン交換樹脂が好ましい。また、後述するように脱着再生に用いるアルカリ溶液は水酸化ナトリウム水溶液を用いることが好ましく、水酸化ナトリウム水溶液を脱着再生用アルカリ溶液として用いる場合は交換基がＯＨ−型の陰イオン交換樹脂を用いることが好ましい。
【００２９】
前記酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置において、有機溶剤を吸着材に導入して酸成分を吸着させる吸着工程と、アルカリ溶液を吸着材に導入して吸着材中の酸成分を脱着させる脱着工程の間に、吸着材に付着した有機溶剤またはアルカリ溶液を水でパージするパージ工程を入れることが好ましい。つまり、パージ工程で吸着材に付着した有機溶剤またはアルカリ溶液を除去することで、吸着材の再生と有機溶剤中にアルカリ溶液が混入することを防ぐことができるだけでなく、付着した有機溶剤を回収することができるため効率的だからである。更に、使用した残アルカリ溶液は、例えば塩酸等の酸性溶液で中和処理して処理することができるが、有機溶剤分離装置にて分離された分離排水処理手段の１つである中和槽において、中和反応用のアルカリ溶液として転用することがより好ましい。
【００３０】
前記酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置における脱着工程において使用するアルカリ溶液は、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等、アルカリ性を有する水溶液であれば特に限定されるものではないが、汎用性の点において水酸化ナトリウムであることが好ましい。
【００３１】
前記水分除去用吸脱着式溶剤精製装置または酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置にかかる吸着材の運転は、吸着槽を２つ以上設けた連続除去可能なシステムを採用することが好ましいが、除去すべき含有水分または酸成分の量、被処理有機溶剤の量等を勘案して、間欠運転としてもよい。含有水分または酸成分の量あるいは被処理有機溶剤の量が少ない条件では、連続運転であることまで要求されず、運転コストを削減できるからである。
【００３２】
本発明において、前記水分除去用吸脱着式溶剤精製装置と酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置を組み合わせて用いる際は、前段に酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置、後段に前記水分除去用吸脱着式溶剤精製装置を設置することが好ましい。酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置の吸着材の好ましい陰イオン交換樹脂は常に湿潤状態での使用であることから、水分除去を後段にする必要があるからである。
【００３３】
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より好ましい。
【００３４】
本発明にかかる有機溶剤回収処理装置とクーリングタワーの間に設置する水処理装置としては、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。
【００３５】
曝気式排水処理装置の使用においては、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更に好ましい。
【００３６】
吸脱着処理式排水処理装置における吸着材は、粒状、粉体状、繊維状、ハニカム状の活性炭、ゼオライト、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ことと繊維状構造であることで水との接触効率が高いため、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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回収処理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。
【００３９】
本発明にかかる有機溶剤含有ガス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、ベンゼン、ＰＧＭＥＡ、ＰＧＭＥ、メタノール、エタノール、プロパノール、クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素等特に限定されるものではなく、その混合物も例外ではない。
【００４０】
本発明にかかる有機溶剤含有ガス処理システムにおけるクーリングタワーにおいて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、有機溶剤回収処理装置の入口に戻すことが好ましい。図３は有機溶剤濃縮処理装置の原理を示したものである。同図において、大風量・低濃度の揮発性有機化合物（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９０は、回転中心軸９６まわりに回転可能な円筒形のケース９１を有しており、このケース９１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９５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９５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９３と脱着部９７が区画されており、吸着材９５がそれら吸着部９３と脱着部９７とを交互に通過するようになっている。上記吸着部９３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９２と、有機溶剤濃縮処理装置９０の吸着材９５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９４が設けられている。また、脱着部９７には、ＶＯＣを吸着した吸着材９５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９８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】
【００４１】
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。
【００４２】
（酢酸エチル、酢酸、エタノール、塩化メチレン溶剤濃度評価）
入口・出口の濃度をガスクロマトグラフ法により分析し測定した。
【００４３】
（溶剤中の水分濃度評価）
回収した有機溶剤の水分濃度をカールフィッシャ―水分濃度計を用いて分析した。
【００４４】
（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
【００４５】
［実施例１］
図２に示す有機溶剤含有ガス処理システムを使用し、酢酸エチル２０００ｐｐｍ含む４０℃の被処理ガス１１を、有機溶剤回収処理装置１０に導入した。その際に風量１００Ｎｍ３／分で吸着送風機１２より吸着槽１３に送風し、吸着槽１３で吸着材１４として平均細孔径１７．４Å、ＢＥＴ比表面積１６５０ｍ２／ｇ、全細孔容積０．６６ｃｍ３／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％の除去率で処理をした。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。この処理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。
【００４６】
有機溶剤回収処理装置１０から得られた有機溶剤含有水蒸気１７を、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有機溶剤と酢酸エチルが微量に含まれた分離排水２２を得た。回収有機溶剤中の酢酸エチル濃度は９７重量％、水分濃度は２．９重量％、エタノール濃度は５０ｐｐｍ、酢酸濃度は１０００ｐｐｍであり、分離排水２２の酢酸エチル濃度は６５００ｐｐｍ、酢酸濃度は２５００ｐｐｍ、エタノール濃度は２０００ｐｐｍで水量は３１０ｋｇ／ｈｒの量であった。
【００４７】
分離排水を、吸着材として平均粒形０．５ｍｍの陰イオン交換樹脂（ＤＯＷＥＸ ＭＡＲＡＴＨＯＮ ５５０Ａ (ＯＨ)、ダウ・ケミカル株式会社製）を１５重量ｇ充填させた酸成分吸着塔４２に導入した。その際の出口酢酸濃度の経時変化を確認した結果、ＳＶ＝３５（１／ｈ）のとき出口酢酸濃度は１０ｐｐｍ以下、出口水分濃度３．１重量％を示した。その後、前パージ工程として、パージ用水タンク４３から水供給ポンプ４４を使用しパージ水を酸成分吸着塔４２に導入した。その際の出口水中の酢酸エチル濃度を測定したとき、ＳＶ＝２０（１／ｈ）のとき吸着材体積の４倍量の水量で吸着材に付着している酢酸エチルを９５％以上除去可能と良好な除去性能を示し、酢酸エチルを含んだパージ水は有機溶剤分離装置２０に戻した。次に、脱着工程として、４重量％濃度の塩化ナトリウム水溶液を吸着材体積分酸成分吸着塔４２に導入し、１０分間静置した後アルカリ溶液を抜いた。使用したアルカリ溶液は中和槽横に設置したアルカリ溶液タンクに中和槽導入経路４８で導入し、中和槽７０において分離排水のｐＨコントロールに使用した。続いて、後パージ工程として、水パージ用水タンク４３から水供給ポンプ４４を使用しパージ水を酸成分吸着塔４２に導入した。その際の出口水中の水酸化ナトリウム濃度を測定したとき、ＳＶ＝２０（１／ｈ）のとき吸着材体積の４倍量の水量で吸着材に付着している水酸化ナトリウムを９５％以上除去可能と良好な除去性能を示した。また、アルカリ溶液を含んだパージ水は中和槽７０へ導入した。
【００４８】
酢酸を除去処理した回収有機溶剤を、吸着材として平均粒形０．７ｍｍの陽イオン交換樹脂（Ｎａ型、スルホン酸基、ＭｕｒｏｍａｃＤＷ２−１、ムロマチテクノス株式会社製）を１５重量ｇ充填させた水分吸着塔３２に導入した。その際の出口水分濃度の経時変化を確認した結果、ＳＶ＝２０（１／ｈ）のとき水分濃度が０．７重量％以下の処理済み有機溶剤を３６０ｋｇ／ｄａｙ得た。次に水パージ工程として、水パージ用水タンク３４から水供給ポンプ３５を使用しパージ水を水分吸着塔３２に導入した際の出口水中の酢酸エチル濃度を測定した。その結果、ＳＶ＝２０（１／ｈ）のとき吸着材体積の４倍量の水量で吸着材に付着している酢酸エチルを９５％以上除去可能と良好な除去性能を示した。このときの酢酸エチル含有パージ水は有機溶剤分離装置２０へ導入した。続いて、脱着工程における脱着ガスとして、２０℃、−１０℃ＤＰの乾燥空気を使用し、脱着のＳＶを２０００（１／ｈ）とした。吸着工程における吸着時間は１ｈ、水パージ工程における時間を１０ｍｉｎ、脱着工程における脱着時間は２３ｈとして吸脱着サイクルとした。
【００４９】
分離排水２２を曝気槽５０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５０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５１を通じて有機溶剤回収処理装置１０の入口である被処理ガス１１に戻した。次に、曝気槽５０に導入された排水を吸脱着式有機溶剤含有水処理装置６０に導入し、吸着材６１で排水中の溶剤を吸着させた。このときの排水の濃度は酢酸エチル３ｐｐｍ以下、酢酸５ｐｐｍ以下、エタノール３ｐｐｍ以下であった。パージ、加熱脱着させた溶剤含有ガスは戻りガスライン６６を通じて有機溶剤回収処理装置１０の入口である被処理ガス１１に戻した。その後、処理した排水を中和槽７０に導入し、ｐＨを７に中和した。このときの排水のＢＯＤは３０ｍｇ／Ｌ以下、ＣＯＤは１０ｍｇ／Ｌ以下であった。その後、クーリングタワー８０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導入した。このとき、コンデンサー２１に必要な冷却水１９ｍ３／ｈｒの内、補給冷却水１ｍ３／ｈｒ中における２８％の２８０ｋｇ／ｈｒをクーリングタワーから供給することができた。
【００５０】
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、溶剤精製装置の性能、水処理装置除去率共に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。
【００５１】
［実施例２］
図２に示す有機溶剤含有ガス処理システム（ただし、酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置４０のない）を使用し、塩化メチレン２０００ｐｐｍ含む３０℃の被処理ガス１１を、有機溶剤回収処理装置１０に導入した。その際に風量１００Ｎｍ３／分で吸着送風機１２より吸着槽１３に送風し、吸着槽１３で吸着材１４として平均細孔径１７．４Å、ＢＥＴ比表面積１６５０ｍ２／ｇ、全細孔容積０．６６ｃｍ３／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の塩化メチレン濃度は２０ｐｐｍであり、９９％の除去率で処理をした。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。この処理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塩化メチレ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。
【００５２】
有機溶剤回収処理装置１０から得られた有機溶剤含有水蒸気１７を、溶剤分離装置２０に送りコンデンサー２１で冷却し、塩化メチレン主体の回収有機溶剤と塩化メチレンが微量に含まれた分離排水２２を得た。回収有機溶剤中の塩化メチレン濃度は９８重量％、水分濃度は２重量％であり、分離排水２２の塩化メチレン濃度は５０００ｐｐｍで水量は３１０ｋｇ／ｈｒの量であった。
【００５３】
塩化メチレンを除去処理した回収有機溶剤を、吸着材として平均粒形０．７ｍｍの陽イオン交換樹脂（Ｎａ型、スルホン酸基、ＭｕｒｏｍａｃＤＷ２−１、ムロマチテクノス株式会社製）を１５重量ｇ充填させた水分吸着塔３２に導入した。その際の出口水分濃度の経時変化を確認した結果、ＳＶ＝２０（１／ｈ）のとき水分濃度が０．４重量％以下の処理済み有機溶剤を３５０ｋｇ／ｄａｙ得た。次に水パージ工程として、水パージ用水タンク３４から水供給ポンプ３５を使用しパージ水を水分吸着塔３２に導入した際の出口水中の塩化メチレン濃度を測定した。その結果、ＳＶ＝２０（１／ｈ）のとき吸着材体積の４倍量の水量で吸着材に付着している塩化メチレンを９５％以上除去可能と良好な除去性能を示した。このときの塩化メチレン含有パージ水は有機溶剤分離装置２０へ導入した。続いて、脱着工程における脱着ガスとして、２０℃、−１０℃ＤＰの乾燥空気を使用し、脱着のＳＶを２０００（１／ｈ）とした。吸着工程における吸着時間は１ｈ、水パージ工程における時間を１０ｍｉｎ、脱着工程における脱着時間は２３ｈとして吸脱着サイクルとした。
【００５４】
分離排水２２を曝気槽５０に導入した。曝気槽中の排水は５０℃に加温し、エアレーションを行った。曝気槽５０で処理した排水の濃度は塩化メチレン５０ｐｐｍと除去率９９％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５１を通じて有機溶剤回収処理装置１０の入口である被処理ガス１１に戻した。次に、曝気槽５０に導入された排水を吸脱着式有機溶剤含有水処理装置６０に導入し、吸着材６１で排水中の溶剤を吸着させた。このときの排水の濃度は塩化メチレン５ｐｐｍ以下であった。パージ、加熱脱着させた溶剤含有ガスは戻りガスライン６６を通じて有機溶剤回収処理装置１０の入口である被処理ガス１１に戻した。その後、処理した排水を中和槽７０に導入し、ｐＨを７に中和した。このときの排水のＢＯＤは８０ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤは１５ｍｇ／Ｌであった。その後、クーリングタワー８０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導入した。このとき、コンデンサー２１に必要な冷却水１９ｍ３／ｈｒの内、補給冷却水１ｍ３／ｈｒ中における２８％の２８０ｋｇ／ｈｒをクーリングタワーから供給することができた。
【００５５】
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、溶剤精製装置の性能、水処理装置除去率共に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】
【００５６】
本発明の有機溶剤含有ガス処理システムは、有機溶剤回収処理装置から回収される有機溶剤の簡便且つ高効率な精製、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の必要性がなく、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、産業界に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の好ましい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】有機溶剤濃縮処理システムの一例である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 有機溶剤回収処理装置
１１ 被処理ガス
１２ 吸着送風機
１３ 吸着塔
１４ 吸着材
１５ 脱着用スチーム
１６ 清浄空気
１７ 有機溶剤含有水蒸気
２０ 溶剤分離装置
２１ コンデンサー
２２ 分離排水
２３ 分離水導入ライン
３０ 水分除去用吸脱着式溶剤精製装置
３１ 被処理回収溶剤タンク
３２ 水分吸着塔
３３ 処理済み有機溶剤タンク
３４ パージ用水タンク
３５ 水供給ポンプ
３６ コンプレッサー
３７ パージ溶剤導入経路
３８ 曝気槽導入経路
４０ 酸成分除去用吸脱着式溶剤精製装置
４１ 被処理回収溶剤タンク
４２ 酸成分吸着塔
４３ パージ用水タンク
４４ 水供給ポンプ
４５ アルカリ溶液タンク
４６ アルカリ溶液供給ポンプ
４７ パージ溶剤導入経路
４８ 中和槽導入経路
５０ 曝気槽
５１ 戻りガスライン
６０ 吸脱着式有機溶剤含有水処理装置
６１ 吸着材
６２ 脱着ガス供給送風機
６３ 脱着ガス用ヒーター
６４ パージ空気供給送風機
６５ 戻り水ライン
６６ 戻りガスライン
７０ 中和槽
８０ クーリングタワー
９０ 有機溶剤濃縮処理装置
９１ 回転可能な円筒形のケース
９２ ＶＯＣ含有ガス供給管
９３ 吸着部
９４ 浄化空気送出管
９５ 吸着材
９６ 回転中心軸
９７ 脱着部
９８ 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回収処理装置に、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、前記有機溶剤回収処理装置の吸着槽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し、再生の際に発生する有機溶剤含有水蒸気を凝縮、分離する溶剤分離装置に導入し、有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムと、
吸着材を充填した水分吸着塔を備えた水分除去用溶剤精製装置に、該有機溶剤回収システムから分離した回収有機溶剤を導入し、該回収有機溶剤を該水分吸着塔で吸着処理して有機溶剤中の水分の濃度が減少した処理済み有機溶剤を排出し、該水分吸着塔における吸着処理が完了した後に、該水分除去用溶剤精製装置へ乾燥空気を導入し、吸着材から水分を脱着し、それによって吸着材を再生する水分除去用溶剤精製装置を備えたシステムとからなる有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項２】
吸着材を充填した吸着槽を備えた有機溶剤回収処理装置に、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、前記有機溶剤回収処理装置の吸着槽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し、再生の際に発生する有機溶剤含有水蒸気を凝縮、分離する溶剤分離装置に導入し、有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムと、
吸着材を充填した酸成分吸着塔を備えた酸成分除去用溶剤精製装置に、該回収システムから分離した回収有機溶剤を導入し、該回収有機溶剤を該酸成分吸着塔で吸着処理して有機溶剤中の酸成分の濃度が減少した処理済み有機溶剤を排出し、該酸成分吸着塔における吸着処理が完了した後に、該酸成分除去用溶剤精製装置へ再生用アルカリ溶液を導入し、吸着材から酸成分を脱着し、それによって吸着材を再生する酸成分除去用溶剤精製装置を備えたシステムとからなる有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項３】
吸着材を充填した吸着槽を備えた有機溶剤回収処理装置に、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、前記有機溶剤回収処理装置の吸着槽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し、再生の際に発生する有機溶剤含有水蒸気を凝縮、分離する溶剤分離装置に導入し、有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムと、
該有機溶剤回収システムで回収した回収有機溶剤から酸成分を除去する酸成分除去用溶剤精製装置と、
該酸成分除去用溶剤精製装置で酸成分を除去した回収有機溶剤から水分を除去する水分除去用溶剤精製装置とを備えたシステムからなる有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項４】
水分除去用溶剤精製装置が、水分を含有する有機溶剤を吸着材に通流させて該吸着材に水分を吸着させる吸着工程と、該吸着材に乾燥空気を通流させて該吸着材に吸着された水分を脱着する脱着工程の間に、水の通流により吸着材に付着した有機溶剤を除去するパージ工程を有する水分除去用溶剤精製装置である請求項１または３に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項５】
酸成分除去用溶剤精製装置が、酸成分を含有する有機溶剤を吸着材に通流させて該吸着材に酸成分を吸着させる吸着工程と、該吸着材にアルカリ溶液を通流させて該吸着材に吸着された酸成分を脱着する脱着工程の間に、水の通流により吸着材に付着した有機溶剤を除去する前パージ工程を有し、該脱着工程と該吸着工程の間に、水の通流により吸着材に付着した再生用アルカリ溶液を除去する後パージ工程を有する酸成分除去用溶剤精製装置である請求項２または３に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項６】
有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムにおける該溶剤分離装置により分離し排出される排水をクーリングタワーに導入し、クーリングタワーから該溶剤分離装置のコンデンサーに冷却水を導入し、使用した冷却水をクーリングタワーに戻すラインを備える請求項１〜３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７】
有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムにおける該溶剤分離装置により分離し排出される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および／または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、有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムにおける該溶剤分離装置から排出された排水をクーリングタワーに導入する前に備える請求項６に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項８】
水処理手段が、前段が曝気槽、後段が吸脱着式水処理装置であり、水処理手段により排水中から除去した有機溶剤ガスを、有機溶剤回収装置の入口に戻すラインを備える請求項７に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項９】
水処理手段の後段にｐＨ を調整するための中和槽を備える請求項６または７に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項１０】
水分除去用溶剤精製装置において、パージ工程で排出された有機溶剤含有パージ水を前記曝気槽の入口に導入するラインを備える請求項７〜９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１１】
酸成分除去用溶剤精製装置において、前パージ工程で排出された有機溶剤含有パージ水を前記曝気槽の入口に導入するラインを備え、後パージ工程で排出されたアルカリ溶液含有パージ水を前記中和槽の入口に導入するラインを備える請求項９に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項１】
吸着材を充填した吸着槽を備えた有機溶剤回収処理装置に、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、前記有機溶剤回収処理装置の吸着槽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し、再生の際に発生する有機溶剤含有水蒸気を凝縮、分離する溶剤分離装置に導入し、有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムと、
吸着材を充填した水分吸着塔を備えた水分除去用溶剤精製装置に、該有機溶剤回収システムから分離した回収有機溶剤を導入し、該回収有機溶剤を該水分吸着塔で吸着処理して有機溶剤中の水分の濃度が減少した処理済み有機溶剤を排出し、該水分吸着塔における吸着処理が完了した後に、該水分除去用溶剤精製装置へ乾燥空気を導入し、吸着材から水分を脱着し、それによって吸着材を再生する水分除去用溶剤精製装置を備えたシステムとからなる有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項２】
吸着材を充填した吸着槽を備えた有機溶剤回収処理装置に、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、前記有機溶剤回収処理装置の吸着槽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し、再生の際に発生する有機溶剤含有水蒸気を凝縮、分離する溶剤分離装置に導入し、有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムと、
吸着材を充填した酸成分吸着塔を備えた酸成分除去用溶剤精製装置に、該回収システムから分離した回収有機溶剤を導入し、該回収有機溶剤を該酸成分吸着塔で吸着処理して有機溶剤中の酸成分の濃度が減少した処理済み有機溶剤を排出し、該酸成分吸着塔における吸着処理が完了した後に、該酸成分除去用溶剤精製装置へ再生用アルカリ溶液を導入し、吸着材から酸成分を脱着し、それによって吸着材を再生する酸成分除去用溶剤精製装置を備えたシステムとからなる有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項３】
吸着材を充填した吸着槽を備えた有機溶剤回収処理装置に、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、前記有機溶剤回収処理装置の吸着槽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し、再生の際に発生する有機溶剤含有水蒸気を凝縮、分離する溶剤分離装置に導入し、有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムと、
該有機溶剤回収システムで回収した回収有機溶剤から酸成分を除去する酸成分除去用溶剤精製装置と、
該酸成分除去用溶剤精製装置で酸成分を除去した回収有機溶剤から水分を除去する水分除去用溶剤精製装置とを備えたシステムからなる有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項４】
水分除去用溶剤精製装置が、水分を含有する有機溶剤を吸着材に通流させて該吸着材に水分を吸着させる吸着工程と、該吸着材に乾燥空気を通流させて該吸着材に吸着された水分を脱着する脱着工程の間に、水の通流により吸着材に付着した有機溶剤を除去するパージ工程を有する水分除去用溶剤精製装置である請求項１または３に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項５】
酸成分除去用溶剤精製装置が、酸成分を含有する有機溶剤を吸着材に通流させて該吸着材に酸成分を吸着させる吸着工程と、該吸着材にアルカリ溶液を通流させて該吸着材に吸着された酸成分を脱着する脱着工程の間に、水の通流により吸着材に付着した有機溶剤を除去する前パージ工程を有し、該脱着工程と該吸着工程の間に、水の通流により吸着材に付着した再生用アルカリ溶液を除去する後パージ工程を有する酸成分除去用溶剤精製装置である請求項２または３に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項６】
有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムにおける該溶剤分離装置により分離し排出される排水をクーリングタワーに導入し、クーリングタワーから該溶剤分離装置のコンデンサーに冷却水を導入し、使用した冷却水をクーリングタワーに戻すラインを備える請求項１〜３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７】
有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムにおける該溶剤分離装置により分離し排出される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および／または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、有機溶剤を分離・回収する有機溶剤回収システムにおける該溶剤分離装置から排出された排水をクーリングタワーに導入する前に備える請求項６に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項８】
水処理手段が、前段が曝気槽、後段が吸脱着式水処理装置であり、水処理手段により排水中から除去した有機溶剤ガスを、有機溶剤回収装置の入口に戻すラインを備える請求項７に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項９】
水処理手段の後段にｐＨ を調整するための中和槽を備える請求項６または７に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項１０】
水分除去用溶剤精製装置において、パージ工程で排出された有機溶剤含有パージ水を前記曝気槽の入口に導入するラインを備える請求項７〜９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１１】
酸成分除去用溶剤精製装置において、前パージ工程で排出された有機溶剤含有パージ水を前記曝気槽の入口に導入するラインを備え、後パージ工程で排出されたアルカリ溶液含有パージ水を前記中和槽の入口に導入するラインを備える請求項９に記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２９７３９（Ｐ２０１０−２９７３９Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９０５９１（Ｐ２００８−１９０５９１）
【出願日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
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