有機溶剤含有ガス処理システム
【課題】低ランニングコストでＶＯＣ含有ガスを処理し省エネルギー化を図ることの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】回転する吸着体に対し揮発性有機溶剤含有ガス中の有機溶剤を吸着部から吸着させ、脱着部にて脱着用空気を吹き付けることにより濃縮された脱着ガスを排出する濃縮装置１と、圧縮機と、この圧縮機によって圧縮された脱着ガスに燃料を混合して燃焼させる燃焼器と、この燃焼器によって発生する燃焼ガスにより駆動するタービンとを有するマイクロガスタービン３４と、脱着ガスの一部を圧縮機に供給するための圧縮機用供給路８と、脱着ガスの残部を脱着部の上流側に帰還させるための脱着部用帰還路９とを備え、脱着部の出口部が、筒状吸着体の回転方向において、温度が低い脱着ガスを圧縮機用供給路８に案内するように区画された第１領域と、温度が高い脱着ガスを脱着部用帰還路９に案内するように区画された第２領域とに分割されていることを特徴とする。
【解決手段】回転する吸着体に対し揮発性有機溶剤含有ガス中の有機溶剤を吸着部から吸着させ、脱着部にて脱着用空気を吹き付けることにより濃縮された脱着ガスを排出する濃縮装置１と、圧縮機と、この圧縮機によって圧縮された脱着ガスに燃料を混合して燃焼させる燃焼器と、この燃焼器によって発生する燃焼ガスにより駆動するタービンとを有するマイクロガスタービン３４と、脱着ガスの一部を圧縮機に供給するための圧縮機用供給路８と、脱着ガスの残部を脱着部の上流側に帰還させるための脱着部用帰還路９とを備え、脱着部の出口部が、筒状吸着体の回転方向において、温度が低い脱着ガスを圧縮機用供給路８に案内するように区画された第１領域と、温度が高い脱着ガスを脱着部用帰還路９に案内するように区画された第２領域とに分割されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性有機溶剤（Volatile Organic Compound）を含むガス、いわゆるＶＯＣ含有ガスを低ランニングコストで処理するための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】
塗装工場、印刷工場、フィルムのラミネート工場などではトルエン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、キシレン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、酢酸エチルなどの揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を使用しており、蒸発した上記ＶＯＣが工場内の空間に拡散し浮遊すると人体に悪影響を与える。また、ＶＯＣ含有ガスが処理されることなく大気に放出されると、環境を汚染することになる。
【０００３】
そこで、大気汚染防止の観点から、規制対象となる工場ではＶＯＣの排出基準が設けられ、その排出基準を守ることが義務付けされている。
【０００４】
ＶＯＣ含有ガスを分解または除去するガス浄化方法としては、例えばＶＯＣ含有ガスを直接、バーナーなどで燃焼する直接燃焼方式、触媒により酸化分解する触媒燃焼方式、蓄熱材で予熱して燃焼させる蓄熱燃焼方式などが知られているが、燃焼時に発生するエネルギーを有効に利用して処理コストを低減させることができる処理システムが要望され、そのためのシステムとしてマイクロガスタービンを用いたＶＯＣ含有ガス処理システムが実用化されている。
【０００５】
図１４は、マイクロガスタービンを用いた一般的なＶＯＣ含有ガス処理システム５０を示したものである。
【０００６】
同図に示す処理システム５０は、低濃度ＶＯＣ含有ガスを原ガス供給管５１から濃縮装置５２の吸着領域に導入し、この濃縮装置５２内の吸着剤によりＶＯＣを取り除き、浄化された空気を浄化空気送出管５３から大気に放出するようになっている。
【０００７】
濃縮装置５２は円筒形をなしており、中心軸５４まわりに回転することにより吸着剤は吸着領域と脱着領域を交互に通過するようになっている。
【０００８】
脱着領域では脱着用配管５５を介して高温の脱着用空気が吸着剤に吹き付けられ、吸着剤に吸着されているＶＯＣが脱着される。このとき、上記原ガス供給管５１から供給される空気よりも少ない風量で脱着が行われることにより、ＶＯＣ濃度が高められ、ガス排出配管５６から送り出される。
【０００９】
送り出されたＶＯＣ含有ガスは燃焼用ガスとしてマイクロガスタービン５７に送られ、圧縮機５７ａで圧縮され、再生器５７ｂにてタービン５７ｃより排出される排ガスと熱交換され、燃焼室５７ｄに送られる。
【００１０】
燃焼室５７ｄでは燃焼用ガスと燃料とを混合した混合ガスを燃焼させ、その燃焼ガスでタービン５７ｃを回転させ、そのタービン５７ｃに接続された発電機５８を駆動させることにより発電を行なう（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５―６１３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記濃縮装置５２から排出されるＶＯＣ含有ガスは高温空気によって脱着されていることからそのままマイクロガスタービン５７に送ることができず、一端、冷却装置５９を介して、マイクロガスタービン５７を定格出力で運転するのに適した温度まで下げることが望ましい。
【００１３】
例えば燃焼用ガス温度が２５℃で定格出力２８５ｋＷが得られるマイクロガスタービン５７の場合、燃焼用ガス温度が３０℃に上昇すると２０ｋＷ出力が低下し、３５℃に上昇すると４０ｋＷ出力が低下し、さらに７０℃まで上昇すると必要な出力が得られなくなる。
【００１４】
したがって、マイクロガスタービン５７を用いた従来のＶＯＣ含有ガス処理システムでは冷却装置５９が必須の構成となるが、この冷却装置５９で多量に消費される冷却水はランニングコストを増加させている要因となっている。
【００１５】
また、マイクロガスタービン５７に供給できる燃焼用ガスの風量は限られているのに対し、工場で発生し処理しなければならないＶＯＣ含有ガスは大量にある。それゆえ、ＶＯＣ含有ガスを確実に処理できるようにするには処理システムが大型化するという問題もある。
【００１６】
本発明は、従来のＶＯＣ含有ガス処理システムにおける課題を考慮してなされたものであり、低ランニングコストでＶＯＣ含有ガスを処理し省エネルギー化を図ることのできる有機溶剤含有ガス処理システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の有機溶剤含有ガス処理システムは、筒状吸着体をその筒軸まわりに回転させ、吸着部を通過する吸着体に低濃度の揮発性有機溶剤を含むガス中の有機溶剤を吸着させ、脱着部を通過する有機溶剤を吸着した吸着体に脱着用空気を吹き付けることにより濃縮された脱着ガスを排出する濃縮装置と、
圧縮機と、この圧縮機によって圧縮された上記脱着ガスに燃料を混合して燃焼させる燃焼器と、この燃焼器によって発生する燃焼ガスにより駆動するタービンとを有するマイクロガスタービンと、
上記脱着ガスの一部を上記圧縮機に供給するための圧縮機用供給路と、
上記脱着ガスの残部を上記脱着部の上流側に帰還させるための脱着部用帰還路とを備え、
上記脱着部の出口部が、上記筒状吸着体の回転方向において、温度が低い脱着ガスを上記圧縮機用供給路に案内するように区画された第１領域と、温度が高い脱着ガスを上記脱着部用帰還路に案内するように区画された第２領域とに分割されていることを要旨とする。
【００１８】
本発明において、温度が低い（または高い）とは、単一の領域（分割されていない）で構成されている脱着出口部における平均脱着出口温度に比べて低い（または高い）意味である。
【００１９】
本発明において、上記圧縮機用供給路に、脱着ガスを冷却する冷却装置を介設することができる。
【００２０】
また、上記マイクロガスタービンから排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラを備えることができる。
【００２１】
また、上記排熱回収ボイラで発生した蒸気を脱着用空気と熱交換することにより脱着用空気を加熱する熱交換器を備えることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、低ランニングコストでＶＯＣ含有ガスを処理し省エネルギー化を図ることのできる有機溶剤含有ガス処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の濃縮装置の原理図である。
【図２】(ａ)は濃縮装置の脱着特性を示すグラフ、(ｂ)は脱着特性の計測値を示した表である。
【図３】本発明が適用されるディスクロータ式濃縮装置の構成を示す斜視図である。
【図４】(ａ)は本発明が適用されるシリンダ式濃縮装置の構成を示す斜視図、(ｂ)はその脱着出口部の拡大図である。
【図５】ＶＯＣ含有ガス処理システムの第一実施形態を示す説明図である。
【図６】ＶＯＣ含有ガス処理システムの第二実施形態を示す説明図である。
【図７】ＶＯＣ含有ガス処理システムの第三実施形態を示す説明図である。
【図８】ＶＯＣ含有ガス処理システムの第四実施形態を示す説明図である。
【図９】(ａ)〜(ｄ)は吸着体回転数と脱着性能の関係を示したグラフである。
【図１０】図１に対応する一般的な濃縮装置を示した説明図である。
【図１１】図５に対応する一般的な濃縮システムを示した説明図である。
【図１２】図６に対応する一般的な濃縮システムを示した説明図である。
【図１３】図７に対応する一般的な濃縮システムを示した説明図である。
【図１４】従来のＶＯＣ含有ガス処理システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を説明する。
1. 濃縮装置の原理
図１は本発明の有機溶剤含有ガス濃縮装置（以下、濃縮装置と略称する）の原理を示したものである。
【００２５】
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濃縮装置１は、中心軸２まわりに回転可能な円筒形のケース３を有しており、このケース３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）からなる吸着剤４が収納され全体として筒状吸着体を構成している。
【００２６】
なお、吸着剤４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。
【００２７】
筒状吸着体が回転する移動経路上には吸着部１ａと脱着部１ｂが区画されており、吸着剤（吸着体）４がそれら吸着部１ａと脱着部１ｂとを交互に通過するようになっている。
【００２８】
上記吸着部１ａ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５と、濃縮装置１の吸着剤４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６が設けられている。
【００２９】
また、脱着部１ｂには、ＶＯＣを吸着した吸着剤４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７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１／２〜１／３０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。
【００３０】
脱着出口部１ｃには、筒状回転体の回転方向において、第１管路８と第２管路９がそれぞれ設けられ、第１管路８は脱着部１ｂにおける処理初期領域（第１領域）から引き出され、第２管路９は脱着部１ｂにおける処理後期領域（第２領域）から引き出されている。
次に、脱着出口部１ｃを複数の領域に分割する目的について説明する。
【００３１】
2. 濃縮装置の特性
図２(ａ)は図１に示した濃縮装置１について、脱着部１ｃにおける脱着入口温度と脱着出口温度と濃度とを計測したグラフであり、同図(ｂ)は計測した各測定値を示している。
【００３２】
なお、上記濃縮装置１の吸着部にはＶＯＣ含有ガス（ＭＥＫ、トルエン、ＭＩＢＫ他）を２４５０ｐｐｍＣＨ４導入し、脱着部には１８０℃の脱着用加熱空気を導入した。
【００３３】
また、図２(ａ)において、横軸は経過時間（％）を、左側縦軸は温度（℃）を、右側縦軸はガス濃度（ｐｐｍＣＨ４）をそれぞれ示している。また、上記経過時間とは、筒状吸着体が脱着部１ｂの始点（ゼロ％）に到着した時から脱着部１ｂの終了点（１００％）に移動するまでの時間を表しており、脱着部１ｂにおける円周方向吸着位置を示している。
【００３４】
脱着用加熱空気が１８０℃で導入されると、脱着出口温度は遅れ（経過時間約３０％）を伴って上昇し始め、経過時間が１００％になると脱着入口温度と同様に概ね１８０℃となる。
【００３５】
一方、脱着部１ｂから脱着された脱着ガスの濃度は、脱着出口温度の上昇につれて上昇し、経過時間５０％で概ねピークとなり、以降減少する。
【００３６】
次に、脱着出口部１ｃを複数の領域（本実施形態では第１および第２領域）に分割した場合の風量、脱着出口温度、脱着出口濃度を測定した結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】
表１から分かるように、脱着出口部１ｃの面積比率を変えて第１および第２領域に分割すると、パターン１の第１領域からは温度が低く且つ濃縮も低い脱着ガスが得られ、第２領域からは温度が高く濃度も高い脱着ガスが得られる。
【００３９】
また、パターン２の第１領域からは温度が低く比較的濃度が高い脱着ガスが得られ、第２領域からは温度が高く濃度も高い脱着ガスが得られる。
【００４０】
さらにまた、パターン３の第１領域からは温度が高く且つ濃度も高い脱着ガスが得られ、第２領域からは温度が高く濃度が比較的高い脱着ガスが得られる。
【００４１】
なお、比較のため、ディスクロータ式の濃縮装置６０（図１０参照）を比較例として示した。なお、脱着出口温度および濃度は平均値であり、風量は２００Ｎｍ３／ｍｉｎである。
【００４２】
パターン１〜３において、濃度が低い（または高い）とは、比較例の脱着部の平均脱着出口濃度に比べて低い（または高い）ことを意味する。
【００４３】
上記したように、脱着部１ｂにおける脱着始点から脱着終了点までの範囲を第１領域と第２領域とに分割すれば、特性の異なる脱着ガスを選択的に得ることができる。
【００４４】
本発明は、脱着出口部１ｃを複数に分割すれば、特性の異なる脱着ガスが得られることに着目し、その特性の異なる脱着ガスを用いた各種ＶＯＣ含有ガス処理装置を具体化している。
【００４５】
3. 濃縮装置における脱着出口部の構成
次に、脱着出口部１ｃの具体的な構成を、図３に示すディスクロータ式濃縮装置、図４に示すシリンダ式濃縮装置についてそれぞれ説明する。
【００４６】
3-1. ディスクロータ式濃縮装置
図３に示すディスクロータ式濃縮装置１０は、ハニカム構造の筒状吸着体１１を回転軸１２まわりに回転させるように構成されており、ＶＯＣ含有ガスが筒状吸着体１１の一方から導入され、他方から浄化された清浄空気が取り出される。
【００４７】
筒状吸着体１１の両側にはダクト１３および１４が対向するようにして配置されており、脱着用加熱空気はダクト１３からその筒状吸着体１１に吹き付けられ、脱着ガスは他方のダクト１４から排出されるようになっている。
【００４８】
上記ダクト１４は、ダクト１３に対向しているものの、ダクト１３の外周側長さＬａ＞ダクト１４の外周側長さＬｂとなっている。
【００４９】
すなわち、破線で示した範囲１４′についてダクト１４の通路面積がダクト１３の通路面積よりも小さく設定されている。
【００５０】
このように、上記ＬａとＬｂの比率を変えることにより、脱着領域を所望の第１領域と第２領域に分割することができる。
【００５１】
それにより、第１領域からの比較的温度の低い（比較例の脱着出口温度９０℃に比べ）脱着ガスＣは、図１に示した第１管路８に導くことができ、温度の高い脱着ガスＤは第２管路９に導くことができる。
【００５２】
なお、図中矢印Ａは筒状吸着体１１の回転方向を示している。
【００５３】
3-2. シリンダ式濃縮装置
図４はシリンダ式濃縮装置２０の構成を示したものであり、同図(ａ)は全体の構成を示す外観図、同図(ｂ)は脱着出口部を拡大して示したものである。
【００５４】
濃縮装置２０は、垂直軸Ｖ．Ａまわりに回転可能な円筒形の吸着剤２１を有し、ＶＯＣ含有ガスは吸着剤２１の外周側からその中心に向けて導入され、浄化された清浄空気は吸着剤２１内側の空間から取り出される。
【００５５】
ＶＯＣを吸着した吸着剤２１に対し、脱着用加熱空気はその吸着剤２１を挟むようにして配置された一方のダクト、すなわち脱着用空気供給管２２から吸着剤２１に吹き付けられ、ＶＯＣを含有している脱着ガスは他方のダクト、すなわち、脱着出口部２３から排出されるようになっている。
【００５６】
図４(ｂ)において、上記脱着出口部２３は吸着剤２１の脱着領域出口部を区画するようにして垂直方向に設けられるダクト部２３ａと、このダクト部２３ａの下部から水平方向に分岐して設けられる第１管路２３ｂおよび第２管路２３ｃを備えている。
【００５７】
ダクト部２３ａ内には、脱着領域出口部を複数の領域に分割（実施形態では２分割）するための仕切板２３ｄが垂直方向に設けられている。この仕切板２３ｄにはガイド溝２３ｅを通して軸２３ｆが突設されており、この軸２３ｆにはナット２３ｇを締め付けることができるようになっている。それにより、ナット２３ｇを緩めて左右方向（矢印Ｂ方向）に移動させ、移動させた位置でナット２３ｇを締め付ければ、仕切板２３ｄを所望の位置で固定することができ、脱着領域の出口部を任意の比率で第１領域、第２領域にそれぞれ分割することができるようになっている。
【００５８】
また、仕切板２３ｄを境として第１領域は第１管路２３ｂに連通し、第２領域は第２管路２３ｃに連通している。それにより、脱着領域からの脱着ガスは二つの管路２３ｂ，２３ｃに分岐され、脱着ガスＣおよび脱着ガスＤとして取り出されるようになっている。
【００５９】
上記第１領域からの脱着ガスＣは図１に示した第１管路８に導くことができ、脱着ガスＤは同じく第２管路９に導くことができる。
【００６０】
4. ＶＯＣ含有ガス処理システム
4-1. 第一の処理システム
図５は上記濃縮装置を用いたＶＯＣ含有ガス処理システム３０の第一実施形態を示したものである。なお、以下の説明において、図１と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
なお、同図に示す濃縮装置１の脱着出口部は、表１のパターン１に示した第１領域と第２領域に分割されている。また、説明の便宜上、第１領域からの脱着ガス温度を４０℃、第２領域からの脱着ガス温度を１３０℃とする。
【００６２】
第１領域は、比較例（単一領域）の濃縮装置の脱着領域に比べ、脱着出口温度が低く（９０℃→４０℃）、濃度も低い（７,４３０→２,８００ｐｐｍＣＨ４）。したがって、吸着部用帰還路としての第１管路８を介してＶＯＣ含有ガス供給管５に戻し、再度、原ガスとして利用するか、あるいは脱着用空気供給管７に戻して利用する。
【００６３】
脱着初期では吸着体が十分に加熱されておらず、脱着濃度が極めて低い。したがって、この脱着効率の悪い脱着ガスＣは再度、吸着処理に供給する。また、それによって燃焼装置３１に供給する脱着ガスの流量が過剰にならないように調節することができる。
【００６４】
一方、第２領域から排出される、温度が高く（１３０℃）濃度も高い（１０,７５０ｐｐｍＣＨ４）脱着ガスＤは燃焼装置用供給路としての第２管路９を介して燃焼装置３１に供給され、ＶＯＣは酸化分解される。
【００６５】
上記脱着ガスＤは、比較例の濃縮装置から排出される脱着ガスの温度（９０℃）に比べ、高温であるため、燃料の節約を図ることができる。
【００６６】
なお、上記燃焼装置３１としては、直接燃焼装置や触媒酸化装置を使用することができる。
【００６７】
直接燃焼装置は、可燃ガスを直接火炎に接触させ、７００〜８５０℃の高温雰囲気に所定時間滞留させて酸化分解させるものであり、触媒酸化装置は、可燃性ガスを２００〜３５０℃程度に予熱し、触媒に通すことにより酸化分解するものであり、いずれも公知の装置である。
【００６８】
上記燃焼装置３１の燃焼によって生じた排ガスは熱交換器３２に導入され、脱着用空気を加熱するための熱交換に供せされる。
【００６９】
比較例の濃縮装置６０（図１０参照）を用いてＶＯＣ含有ガスを燃焼させる場合、図１１に示すように、平均された脱着出口温度の脱着ガス、すなわち、第２領域の脱着出口温度（１３０℃）よりも低い脱着出口温度（９０℃）で脱着ガスが燃焼装置６１に供給されるため、燃料節約効果は見込めない。
なお、図１１中、６２は熱交換器を示している。
【００７０】
4-2. 第二の処理システム
図６は上記濃縮装置１を用いたＶＯＣ含有ガス処理システムの第二実施形態を示したものである。なお、図５と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００７１】
なお、図６に示す濃縮装置１の脱着出口部も、表１のパターン３に示した第１領域と第２領域に分割されている。また、説明の便宜上、第１領域からの脱着ガス温度を７０℃、第２領域からの脱着ガス温度を１６０℃とする。
【００７２】
処理システム４０は、濃縮装置１の第１領域から排出された脱着ガスＣを冷却するガスクーラ（冷却装置）３３と、このガスクーラ３３によって冷却されたＶＯＣ含有ガスと燃料とを混合した混合ガスを燃焼させて動力を発生するマイクロガスタービン３４と、このマイクロガスタービン３４から排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラ３５とを備えている。
【００７３】
詳しくは、脱着ガスＣは圧縮機用供給路としての第１管路８を介してガスクーラ３３に供給され、マイクロガスタービン３４の稼働に適した温度である４０℃まで下げられる。
【００７４】
一方、脱着ガスＤは脱着部用帰還路としての第２管路９を介して脱着部上流側に戻される。
【００７５】
図１２に示すように、濃縮装置６０とマイクロガスタービン６４とを組み合わせた一般的な処理システムでは、濃縮装置６０から排出されるＶＯＣ含有ガスを一旦、ガスクーラ６３で冷却した後、マイクロガスタービン６４に導入し、マイクロガスタービン６４で発生した燃焼熱を排熱回収ボイラ６５で回収するが、濃縮装置６０の脱着出口温度は略９０℃まで上昇しているため、この高温の脱着ガスを、ガスクーラ６３によってマイクロガスタービンの運転に適した温度４０℃まで冷却する必要がある。したがって降温すべき温度差ΔＴは５０℃となる。
【００７６】
一方、本発明の処理システム４０によれば、濃縮装置１の第１領域における脱着出口温度は７０℃であるため、降温すべき温度差ΔＴは３０℃となる。すなわち、両温度の差分２０℃についてランニングコストの削減が見込まれる。
【００７７】
詳しくは、上記温度の差分によって節約される冷却水の量は７ｍ３／ｈとなり、金額に換算すると、年間、約５百万円のランニングコストの削減が見込まれる。同時に、節約される冷却媒体としてＬＮＧの使用量は４ｍ３／ｈとなり、年間２百万円のランニングコストの削減が見込まれる。
【００７８】
ただし、冷却水の単価を７０円／ｍ３、ＬＮＧの単価を７０円／Ｎｍ３、処理システムの年間稼働を８，０００時間とした場合。
【００７９】
4-3. 第三の処理システム
図７は上記濃縮装置１を用いたＶＯＣ含有ガス処理システムの第三実施形態を示したものである。
【００８０】
なお、同図に示す濃縮装置１の脱着出口部も、表１のパターン３に示した第１領域と第２領域に分割されている。
【００８１】
この処理システム５０では図６に示した処理システム４０と同様に、濃縮装置１の第１領域から排出された脱着ガスＣを冷却するガスクーラ３３と、このガスクーラ３３によって冷却されたＶＯＣ含有ガスと燃料とを混合した混合ガスを燃焼させて動力を発生するマイクロガスタービン３４と、このマイクロガスタービン３４から排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラ３５とを備えている。
【００８２】
脱着ガスＣが圧縮機用供給路としての第１管路８を介してガスクーラ３３に供給され、マイクロガスタービン３４の稼働に適した温度である４０℃まで降温される点は図６に示した構成と同じであり、脱着ガスＤは燃焼装置３１に供給されて燃焼される。それにより、比較的温度の低い脱着ガスＣはランニングコストを削減しつつマイクロガスタービン３４に供給され、また、温度の高い（１６０℃）脱着ガスＤは燃焼装置用供給路としての第２管路９を介して燃焼装置３１に供給されて燃焼を補助するため、それぞれの脱着ガスを効率良く利用することが可能になる。
【００８３】
なお、上記燃焼装置３１で生じた排ガスは熱交換器３２に導入され、脱着用空気を加熱するための熱交換に供せされる。
【００８４】
因みに、図１３に示すように、濃縮装置６０とマイクロガスタービン６４と燃焼装置６１とを組み合わせた一般的な処理システムでは、９０℃の脱着ガスのうち、一部をマイクロガスタービン６４に供給し、マイクロガスタービン６４で処理しきれない脱着ガスを燃焼装置６１に供給するものであるため、マイクロガスタービン６４の燃焼に適した温度まで脱着ガスを冷却する過程でロスが発生し、さらに、燃焼装置６１に供給する脱着ガスとしては温度が低すぎるため燃焼節約効果を期待することができない。
【００８５】
4-4. 第四の処理システム
図８は濃縮装置を複数配置したＶＯＣ含有ガス処理システムの第四実施形態を示したものである。
【００８６】
ＶＯＣ含有ガスの風量が例えば１０００ｍ３を超えるような場合、濃縮装置を２基配置し、ＶＯＣ含有ガスの５０％を第１濃縮装置１Ａの吸着部に、残りの５０％を第２濃縮装置１Ｂの吸着部に導入する。
【００８７】
ただし、第１濃縮装置１Ａは上記した脱着出口部が分割されているもの、第２濃縮装置１Ｂは脱着出口部が分割されていない従来の濃縮装置である。
【００８８】
脱着用加熱空気は分岐されて第１濃縮装置１Ａの脱着部と第２濃縮装置１Ｂの脱着部にそれぞれ導入される。
【００８９】
第１濃縮装置１Ａの脱着出口部における第１領域から排出された脱着ガスＣ１は圧縮機用供給路としての第１管路８を介してガスクーラ３３に供給され、マイクロガスタービン３４の稼働に適した温度である４０℃まで降温される。一方、第２領域から排出された脱着ガスＤ１は燃焼装置用供給路としての第２管路９を介して燃焼装置３１に供給される。
【００９０】
また、第２濃縮装置１Ｂから排出された脱着ガスＥは、合流路１５を通じて脱着ガスＤ１と合流され燃焼装置３１に供給される。すなわち、第１および第２濃縮装置１Ａ，１Ｂから排出され、マイクロガスタービン３４で処理しきれない余剰ガスは燃焼装置３１で処理される。
【００９１】
上記濃縮装置を複数台配置する処理システムによれば、処理すべきＶＯＣ含有ガスの風量が大きくてもＶＯＣを確実に吸着処理することができる。
【００９２】
5. 脱着ガスの濃度調整
図９は、脱着入口温度を一定とした場合の、吸着体回転数と濃縮装置の脱着性能との関係を示したものである。
【００９３】
同図(ａ)〜(ｄ)に示すように、吸着体回転数が遅くなるほど脱着出口温度すなわち脱着ガスの温度が高くなることがわかる。
【００９４】
また、吸着体回転数が９ｒｐｈおよび１２ｒｐｈでは処理後半で脱着ガス濃度が十分に低下しており（濃度特性Ｆ１およびＦ２参照）、すなわち脱着が完了していることから脱着性能が良い。
【００９５】
これに対し、吸着回転数が１５ｒｐｈまたは２０ｒｐｈでは脱着ガス濃度が十分に低下する前に脱着処理が終了しているため脱着性能が低いことになる（濃度特性Ｆ３およびＦ４参照）。
【００９６】
しかしながら、同図(ａ)〜(ｄ)をわかるように、吸着体回転数を変化させると脱着ガス濃度のピークをシフトさせることができる。したがってこの点を利用すれば、脱着出口部を複数の領域に分割する場合において、その領域における脱着ガス濃度をコントロールすることが可能になる。
【００９７】
例えば、脱着出口部を第１領域と第２領域に二分割する場合に、比較的温度の低い第１領域内に脱着ガス濃度のピークをシフトさせたり、また、比較的温度の高い第２領域内に脱着ガス濃度のピークをシフトさせることが可能になる。
【００９８】
したがって、脱着出口部を複数領域に分割し、吸着体の回転数を制御することにより、各領域から排出される脱着ガスの特性（温度、または温度と濃度）を、構築される処理システムに配置される要素（マイクロガスタービン、燃焼装置等）が効率良く稼働できるように調節することが可能になる。
【符号の説明】
【００９９】
１ 濃縮装置
１ａ 吸着部
１ｂ 脱着部
１ｃ 脱着出口部
２ 中心軸
３ ケース
４ 吸着剤
５ ＶＯＣ含有ガス供給管
６ 浄化空気送出管
７ 脱着用空気供給管
８ 第１管路（圧縮機用供給路）
９ 第２管路（脱着部用帰還路）
１０ ディスクロータ式濃縮装置
１１ 筒状吸着体
１２ 回転軸
１３ ダクト
１４ ダクト
２０ シリンダ式濃縮装置
２１ 吸着剤
２２ 脱着用空気供給管
２３ 脱着出口部
２３ａ ダクト部
２３ｂ 第１管路
２３ｃ 第２管路
２３ｄ 仕切板
２３ｅ ガイド溝
２３ｆ 軸
２３ｇ ナット
３０ ＶＯＣ含有ガス処理システム
３１ 燃焼装置
３２ 熱交換器
３３ ガスクーラ
３４ マイクロガスタービン
３５ 排熱回収ボイラ
４０ ＶＯＣ含有ガス処理システム
６０ 濃縮装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性有機溶剤（Volatile Organic Compound）を含むガス、いわゆるＶＯＣ含有ガスを低ランニングコストで処理するための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】
塗装工場、印刷工場、フィルムのラミネート工場などではトルエン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、キシレン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、酢酸エチルなどの揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を使用しており、蒸発した上記ＶＯＣが工場内の空間に拡散し浮遊すると人体に悪影響を与える。また、ＶＯＣ含有ガスが処理されることなく大気に放出されると、環境を汚染することになる。
【０００３】
そこで、大気汚染防止の観点から、規制対象となる工場ではＶＯＣの排出基準が設けられ、その排出基準を守ることが義務付けされている。
【０００４】
ＶＯＣ含有ガスを分解または除去するガス浄化方法としては、例えばＶＯＣ含有ガスを直接、バーナーなどで燃焼する直接燃焼方式、触媒により酸化分解する触媒燃焼方式、蓄熱材で予熱して燃焼させる蓄熱燃焼方式などが知られているが、燃焼時に発生するエネルギーを有効に利用して処理コストを低減させることができる処理システムが要望され、そのためのシステムとしてマイクロガスタービンを用いたＶＯＣ含有ガス処理システムが実用化されている。
【０００５】
図１４は、マイクロガスタービンを用いた一般的なＶＯＣ含有ガス処理システム５０を示したものである。
【０００６】
同図に示す処理システム５０は、低濃度ＶＯＣ含有ガスを原ガス供給管５１から濃縮装置５２の吸着領域に導入し、この濃縮装置５２内の吸着剤によりＶＯＣを取り除き、浄化された空気を浄化空気送出管５３から大気に放出するようになっている。
【０００７】
濃縮装置５２は円筒形をなしており、中心軸５４まわりに回転することにより吸着剤は吸着領域と脱着領域を交互に通過するようになっている。
【０００８】
脱着領域では脱着用配管５５を介して高温の脱着用空気が吸着剤に吹き付けられ、吸着剤に吸着されているＶＯＣが脱着される。このとき、上記原ガス供給管５１から供給される空気よりも少ない風量で脱着が行われることにより、ＶＯＣ濃度が高められ、ガス排出配管５６から送り出される。
【０００９】
送り出されたＶＯＣ含有ガスは燃焼用ガスとしてマイクロガスタービン５７に送られ、圧縮機５７ａで圧縮され、再生器５７ｂにてタービン５７ｃより排出される排ガスと熱交換され、燃焼室５７ｄに送られる。
【００１０】
燃焼室５７ｄでは燃焼用ガスと燃料とを混合した混合ガスを燃焼させ、その燃焼ガスでタービン５７ｃを回転させ、そのタービン５７ｃに接続された発電機５８を駆動させることにより発電を行なう（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５―６１３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記濃縮装置５２から排出されるＶＯＣ含有ガスは高温空気によって脱着されていることからそのままマイクロガスタービン５７に送ることができず、一端、冷却装置５９を介して、マイクロガスタービン５７を定格出力で運転するのに適した温度まで下げることが望ましい。
【００１３】
例えば燃焼用ガス温度が２５℃で定格出力２８５ｋＷが得られるマイクロガスタービン５７の場合、燃焼用ガス温度が３０℃に上昇すると２０ｋＷ出力が低下し、３５℃に上昇すると４０ｋＷ出力が低下し、さらに７０℃まで上昇すると必要な出力が得られなくなる。
【００１４】
したがって、マイクロガスタービン５７を用いた従来のＶＯＣ含有ガス処理システムでは冷却装置５９が必須の構成となるが、この冷却装置５９で多量に消費される冷却水はランニングコストを増加させている要因となっている。
【００１５】
また、マイクロガスタービン５７に供給できる燃焼用ガスの風量は限られているのに対し、工場で発生し処理しなければならないＶＯＣ含有ガスは大量にある。それゆえ、ＶＯＣ含有ガスを確実に処理できるようにするには処理システムが大型化するという問題もある。
【００１６】
本発明は、従来のＶＯＣ含有ガス処理システムにおける課題を考慮してなされたものであり、低ランニングコストでＶＯＣ含有ガスを処理し省エネルギー化を図ることのできる有機溶剤含有ガス処理システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の有機溶剤含有ガス処理システムは、筒状吸着体をその筒軸まわりに回転させ、吸着部を通過する吸着体に低濃度の揮発性有機溶剤を含むガス中の有機溶剤を吸着させ、脱着部を通過する有機溶剤を吸着した吸着体に脱着用空気を吹き付けることにより濃縮された脱着ガスを排出する濃縮装置と、
圧縮機と、この圧縮機によって圧縮された上記脱着ガスに燃料を混合して燃焼させる燃焼器と、この燃焼器によって発生する燃焼ガスにより駆動するタービンとを有するマイクロガスタービンと、
上記脱着ガスの一部を上記圧縮機に供給するための圧縮機用供給路と、
上記脱着ガスの残部を上記脱着部の上流側に帰還させるための脱着部用帰還路とを備え、
上記脱着部の出口部が、上記筒状吸着体の回転方向において、温度が低い脱着ガスを上記圧縮機用供給路に案内するように区画された第１領域と、温度が高い脱着ガスを上記脱着部用帰還路に案内するように区画された第２領域とに分割されていることを要旨とする。
【００１８】
本発明において、温度が低い（または高い）とは、単一の領域（分割されていない）で構成されている脱着出口部における平均脱着出口温度に比べて低い（または高い）意味である。
【００１９】
本発明において、上記圧縮機用供給路に、脱着ガスを冷却する冷却装置を介設することができる。
【００２０】
また、上記マイクロガスタービンから排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラを備えることができる。
【００２１】
また、上記排熱回収ボイラで発生した蒸気を脱着用空気と熱交換することにより脱着用空気を加熱する熱交換器を備えることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、低ランニングコストでＶＯＣ含有ガスを処理し省エネルギー化を図ることのできる有機溶剤含有ガス処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の濃縮装置の原理図である。
【図２】(ａ)は濃縮装置の脱着特性を示すグラフ、(ｂ)は脱着特性の計測値を示した表である。
【図３】本発明が適用されるディスクロータ式濃縮装置の構成を示す斜視図である。
【図４】(ａ)は本発明が適用されるシリンダ式濃縮装置の構成を示す斜視図、(ｂ)はその脱着出口部の拡大図である。
【図５】ＶＯＣ含有ガス処理システムの第一実施形態を示す説明図である。
【図６】ＶＯＣ含有ガス処理システムの第二実施形態を示す説明図である。
【図７】ＶＯＣ含有ガス処理システムの第三実施形態を示す説明図である。
【図８】ＶＯＣ含有ガス処理システムの第四実施形態を示す説明図である。
【図９】(ａ)〜(ｄ)は吸着体回転数と脱着性能の関係を示したグラフである。
【図１０】図１に対応する一般的な濃縮装置を示した説明図である。
【図１１】図５に対応する一般的な濃縮システムを示した説明図である。
【図１２】図６に対応する一般的な濃縮システムを示した説明図である。
【図１３】図７に対応する一般的な濃縮システムを示した説明図である。
【図１４】従来のＶＯＣ含有ガス処理システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を説明する。
1. 濃縮装置の原理
図１は本発明の有機溶剤含有ガス濃縮装置（以下、濃縮装置と略称する）の原理を示したものである。
【００２５】
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濃縮装置１は、中心軸２まわりに回転可能な円筒形のケース３を有しており、このケース３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）からなる吸着剤４が収納され全体として筒状吸着体を構成している。
【００２６】
なお、吸着剤４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。
【００２７】
筒状吸着体が回転する移動経路上には吸着部１ａと脱着部１ｂが区画されており、吸着剤（吸着体）４がそれら吸着部１ａと脱着部１ｂとを交互に通過するようになっている。
【００２８】
上記吸着部１ａ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５と、濃縮装置１の吸着剤４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６が設けられている。
【００２９】
また、脱着部１ｂには、ＶＯＣを吸着した吸着剤４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７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１／２〜１／３０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。
【００３０】
脱着出口部１ｃには、筒状回転体の回転方向において、第１管路８と第２管路９がそれぞれ設けられ、第１管路８は脱着部１ｂにおける処理初期領域（第１領域）から引き出され、第２管路９は脱着部１ｂにおける処理後期領域（第２領域）から引き出されている。
次に、脱着出口部１ｃを複数の領域に分割する目的について説明する。
【００３１】
2. 濃縮装置の特性
図２(ａ)は図１に示した濃縮装置１について、脱着部１ｃにおける脱着入口温度と脱着出口温度と濃度とを計測したグラフであり、同図(ｂ)は計測した各測定値を示している。
【００３２】
なお、上記濃縮装置１の吸着部にはＶＯＣ含有ガス（ＭＥＫ、トルエン、ＭＩＢＫ他）を２４５０ｐｐｍＣＨ４導入し、脱着部には１８０℃の脱着用加熱空気を導入した。
【００３３】
また、図２(ａ)において、横軸は経過時間（％）を、左側縦軸は温度（℃）を、右側縦軸はガス濃度（ｐｐｍＣＨ４）をそれぞれ示している。また、上記経過時間とは、筒状吸着体が脱着部１ｂの始点（ゼロ％）に到着した時から脱着部１ｂの終了点（１００％）に移動するまでの時間を表しており、脱着部１ｂにおける円周方向吸着位置を示している。
【００３４】
脱着用加熱空気が１８０℃で導入されると、脱着出口温度は遅れ（経過時間約３０％）を伴って上昇し始め、経過時間が１００％になると脱着入口温度と同様に概ね１８０℃となる。
【００３５】
一方、脱着部１ｂから脱着された脱着ガスの濃度は、脱着出口温度の上昇につれて上昇し、経過時間５０％で概ねピークとなり、以降減少する。
【００３６】
次に、脱着出口部１ｃを複数の領域（本実施形態では第１および第２領域）に分割した場合の風量、脱着出口温度、脱着出口濃度を測定した結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】
表１から分かるように、脱着出口部１ｃの面積比率を変えて第１および第２領域に分割すると、パターン１の第１領域からは温度が低く且つ濃縮も低い脱着ガスが得られ、第２領域からは温度が高く濃度も高い脱着ガスが得られる。
【００３９】
また、パターン２の第１領域からは温度が低く比較的濃度が高い脱着ガスが得られ、第２領域からは温度が高く濃度も高い脱着ガスが得られる。
【００４０】
さらにまた、パターン３の第１領域からは温度が高く且つ濃度も高い脱着ガスが得られ、第２領域からは温度が高く濃度が比較的高い脱着ガスが得られる。
【００４１】
なお、比較のため、ディスクロータ式の濃縮装置６０（図１０参照）を比較例として示した。なお、脱着出口温度および濃度は平均値であり、風量は２００Ｎｍ３／ｍｉｎである。
【００４２】
パターン１〜３において、濃度が低い（または高い）とは、比較例の脱着部の平均脱着出口濃度に比べて低い（または高い）ことを意味する。
【００４３】
上記したように、脱着部１ｂにおける脱着始点から脱着終了点までの範囲を第１領域と第２領域とに分割すれば、特性の異なる脱着ガスを選択的に得ることができる。
【００４４】
本発明は、脱着出口部１ｃを複数に分割すれば、特性の異なる脱着ガスが得られることに着目し、その特性の異なる脱着ガスを用いた各種ＶＯＣ含有ガス処理装置を具体化している。
【００４５】
3. 濃縮装置における脱着出口部の構成
次に、脱着出口部１ｃの具体的な構成を、図３に示すディスクロータ式濃縮装置、図４に示すシリンダ式濃縮装置についてそれぞれ説明する。
【００４６】
3-1. ディスクロータ式濃縮装置
図３に示すディスクロータ式濃縮装置１０は、ハニカム構造の筒状吸着体１１を回転軸１２まわりに回転させるように構成されており、ＶＯＣ含有ガスが筒状吸着体１１の一方から導入され、他方から浄化された清浄空気が取り出される。
【００４７】
筒状吸着体１１の両側にはダクト１３および１４が対向するようにして配置されており、脱着用加熱空気はダクト１３からその筒状吸着体１１に吹き付けられ、脱着ガスは他方のダクト１４から排出されるようになっている。
【００４８】
上記ダクト１４は、ダクト１３に対向しているものの、ダクト１３の外周側長さＬａ＞ダクト１４の外周側長さＬｂとなっている。
【００４９】
すなわち、破線で示した範囲１４′についてダクト１４の通路面積がダクト１３の通路面積よりも小さく設定されている。
【００５０】
このように、上記ＬａとＬｂの比率を変えることにより、脱着領域を所望の第１領域と第２領域に分割することができる。
【００５１】
それにより、第１領域からの比較的温度の低い（比較例の脱着出口温度９０℃に比べ）脱着ガスＣは、図１に示した第１管路８に導くことができ、温度の高い脱着ガスＤは第２管路９に導くことができる。
【００５２】
なお、図中矢印Ａは筒状吸着体１１の回転方向を示している。
【００５３】
3-2. シリンダ式濃縮装置
図４はシリンダ式濃縮装置２０の構成を示したものであり、同図(ａ)は全体の構成を示す外観図、同図(ｂ)は脱着出口部を拡大して示したものである。
【００５４】
濃縮装置２０は、垂直軸Ｖ．Ａまわりに回転可能な円筒形の吸着剤２１を有し、ＶＯＣ含有ガスは吸着剤２１の外周側からその中心に向けて導入され、浄化された清浄空気は吸着剤２１内側の空間から取り出される。
【００５５】
ＶＯＣを吸着した吸着剤２１に対し、脱着用加熱空気はその吸着剤２１を挟むようにして配置された一方のダクト、すなわち脱着用空気供給管２２から吸着剤２１に吹き付けられ、ＶＯＣを含有している脱着ガスは他方のダクト、すなわち、脱着出口部２３から排出されるようになっている。
【００５６】
図４(ｂ)において、上記脱着出口部２３は吸着剤２１の脱着領域出口部を区画するようにして垂直方向に設けられるダクト部２３ａと、このダクト部２３ａの下部から水平方向に分岐して設けられる第１管路２３ｂおよび第２管路２３ｃを備えている。
【００５７】
ダクト部２３ａ内には、脱着領域出口部を複数の領域に分割（実施形態では２分割）するための仕切板２３ｄが垂直方向に設けられている。この仕切板２３ｄにはガイド溝２３ｅを通して軸２３ｆが突設されており、この軸２３ｆにはナット２３ｇを締め付けることができるようになっている。それにより、ナット２３ｇを緩めて左右方向（矢印Ｂ方向）に移動させ、移動させた位置でナット２３ｇを締め付ければ、仕切板２３ｄを所望の位置で固定することができ、脱着領域の出口部を任意の比率で第１領域、第２領域にそれぞれ分割することができるようになっている。
【００５８】
また、仕切板２３ｄを境として第１領域は第１管路２３ｂに連通し、第２領域は第２管路２３ｃに連通している。それにより、脱着領域からの脱着ガスは二つの管路２３ｂ，２３ｃに分岐され、脱着ガスＣおよび脱着ガスＤとして取り出されるようになっている。
【００５９】
上記第１領域からの脱着ガスＣは図１に示した第１管路８に導くことができ、脱着ガスＤは同じく第２管路９に導くことができる。
【００６０】
4. ＶＯＣ含有ガス処理システム
4-1. 第一の処理システム
図５は上記濃縮装置を用いたＶＯＣ含有ガス処理システム３０の第一実施形態を示したものである。なお、以下の説明において、図１と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
なお、同図に示す濃縮装置１の脱着出口部は、表１のパターン１に示した第１領域と第２領域に分割されている。また、説明の便宜上、第１領域からの脱着ガス温度を４０℃、第２領域からの脱着ガス温度を１３０℃とする。
【００６２】
第１領域は、比較例（単一領域）の濃縮装置の脱着領域に比べ、脱着出口温度が低く（９０℃→４０℃）、濃度も低い（７,４３０→２,８００ｐｐｍＣＨ４）。したがって、吸着部用帰還路としての第１管路８を介してＶＯＣ含有ガス供給管５に戻し、再度、原ガスとして利用するか、あるいは脱着用空気供給管７に戻して利用する。
【００６３】
脱着初期では吸着体が十分に加熱されておらず、脱着濃度が極めて低い。したがって、この脱着効率の悪い脱着ガスＣは再度、吸着処理に供給する。また、それによって燃焼装置３１に供給する脱着ガスの流量が過剰にならないように調節することができる。
【００６４】
一方、第２領域から排出される、温度が高く（１３０℃）濃度も高い（１０,７５０ｐｐｍＣＨ４）脱着ガスＤは燃焼装置用供給路としての第２管路９を介して燃焼装置３１に供給され、ＶＯＣは酸化分解される。
【００６５】
上記脱着ガスＤは、比較例の濃縮装置から排出される脱着ガスの温度（９０℃）に比べ、高温であるため、燃料の節約を図ることができる。
【００６６】
なお、上記燃焼装置３１としては、直接燃焼装置や触媒酸化装置を使用することができる。
【００６７】
直接燃焼装置は、可燃ガスを直接火炎に接触させ、７００〜８５０℃の高温雰囲気に所定時間滞留させて酸化分解させるものであり、触媒酸化装置は、可燃性ガスを２００〜３５０℃程度に予熱し、触媒に通すことにより酸化分解するものであり、いずれも公知の装置である。
【００６８】
上記燃焼装置３１の燃焼によって生じた排ガスは熱交換器３２に導入され、脱着用空気を加熱するための熱交換に供せされる。
【００６９】
比較例の濃縮装置６０（図１０参照）を用いてＶＯＣ含有ガスを燃焼させる場合、図１１に示すように、平均された脱着出口温度の脱着ガス、すなわち、第２領域の脱着出口温度（１３０℃）よりも低い脱着出口温度（９０℃）で脱着ガスが燃焼装置６１に供給されるため、燃料節約効果は見込めない。
なお、図１１中、６２は熱交換器を示している。
【００７０】
4-2. 第二の処理システム
図６は上記濃縮装置１を用いたＶＯＣ含有ガス処理システムの第二実施形態を示したものである。なお、図５と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００７１】
なお、図６に示す濃縮装置１の脱着出口部も、表１のパターン３に示した第１領域と第２領域に分割されている。また、説明の便宜上、第１領域からの脱着ガス温度を７０℃、第２領域からの脱着ガス温度を１６０℃とする。
【００７２】
処理システム４０は、濃縮装置１の第１領域から排出された脱着ガスＣを冷却するガスクーラ（冷却装置）３３と、このガスクーラ３３によって冷却されたＶＯＣ含有ガスと燃料とを混合した混合ガスを燃焼させて動力を発生するマイクロガスタービン３４と、このマイクロガスタービン３４から排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラ３５とを備えている。
【００７３】
詳しくは、脱着ガスＣは圧縮機用供給路としての第１管路８を介してガスクーラ３３に供給され、マイクロガスタービン３４の稼働に適した温度である４０℃まで下げられる。
【００７４】
一方、脱着ガスＤは脱着部用帰還路としての第２管路９を介して脱着部上流側に戻される。
【００７５】
図１２に示すように、濃縮装置６０とマイクロガスタービン６４とを組み合わせた一般的な処理システムでは、濃縮装置６０から排出されるＶＯＣ含有ガスを一旦、ガスクーラ６３で冷却した後、マイクロガスタービン６４に導入し、マイクロガスタービン６４で発生した燃焼熱を排熱回収ボイラ６５で回収するが、濃縮装置６０の脱着出口温度は略９０℃まで上昇しているため、この高温の脱着ガスを、ガスクーラ６３によってマイクロガスタービンの運転に適した温度４０℃まで冷却する必要がある。したがって降温すべき温度差ΔＴは５０℃となる。
【００７６】
一方、本発明の処理システム４０によれば、濃縮装置１の第１領域における脱着出口温度は７０℃であるため、降温すべき温度差ΔＴは３０℃となる。すなわち、両温度の差分２０℃についてランニングコストの削減が見込まれる。
【００７７】
詳しくは、上記温度の差分によって節約される冷却水の量は７ｍ３／ｈとなり、金額に換算すると、年間、約５百万円のランニングコストの削減が見込まれる。同時に、節約される冷却媒体としてＬＮＧの使用量は４ｍ３／ｈとなり、年間２百万円のランニングコストの削減が見込まれる。
【００７８】
ただし、冷却水の単価を７０円／ｍ３、ＬＮＧの単価を７０円／Ｎｍ３、処理システムの年間稼働を８，０００時間とした場合。
【００７９】
4-3. 第三の処理システム
図７は上記濃縮装置１を用いたＶＯＣ含有ガス処理システムの第三実施形態を示したものである。
【００８０】
なお、同図に示す濃縮装置１の脱着出口部も、表１のパターン３に示した第１領域と第２領域に分割されている。
【００８１】
この処理システム５０では図６に示した処理システム４０と同様に、濃縮装置１の第１領域から排出された脱着ガスＣを冷却するガスクーラ３３と、このガスクーラ３３によって冷却されたＶＯＣ含有ガスと燃料とを混合した混合ガスを燃焼させて動力を発生するマイクロガスタービン３４と、このマイクロガスタービン３４から排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラ３５とを備えている。
【００８２】
脱着ガスＣが圧縮機用供給路としての第１管路８を介してガスクーラ３３に供給され、マイクロガスタービン３４の稼働に適した温度である４０℃まで降温される点は図６に示した構成と同じであり、脱着ガスＤは燃焼装置３１に供給されて燃焼される。それにより、比較的温度の低い脱着ガスＣはランニングコストを削減しつつマイクロガスタービン３４に供給され、また、温度の高い（１６０℃）脱着ガスＤは燃焼装置用供給路としての第２管路９を介して燃焼装置３１に供給されて燃焼を補助するため、それぞれの脱着ガスを効率良く利用することが可能になる。
【００８３】
なお、上記燃焼装置３１で生じた排ガスは熱交換器３２に導入され、脱着用空気を加熱するための熱交換に供せされる。
【００８４】
因みに、図１３に示すように、濃縮装置６０とマイクロガスタービン６４と燃焼装置６１とを組み合わせた一般的な処理システムでは、９０℃の脱着ガスのうち、一部をマイクロガスタービン６４に供給し、マイクロガスタービン６４で処理しきれない脱着ガスを燃焼装置６１に供給するものであるため、マイクロガスタービン６４の燃焼に適した温度まで脱着ガスを冷却する過程でロスが発生し、さらに、燃焼装置６１に供給する脱着ガスとしては温度が低すぎるため燃焼節約効果を期待することができない。
【００８５】
4-4. 第四の処理システム
図８は濃縮装置を複数配置したＶＯＣ含有ガス処理システムの第四実施形態を示したものである。
【００８６】
ＶＯＣ含有ガスの風量が例えば１０００ｍ３を超えるような場合、濃縮装置を２基配置し、ＶＯＣ含有ガスの５０％を第１濃縮装置１Ａの吸着部に、残りの５０％を第２濃縮装置１Ｂの吸着部に導入する。
【００８７】
ただし、第１濃縮装置１Ａは上記した脱着出口部が分割されているもの、第２濃縮装置１Ｂは脱着出口部が分割されていない従来の濃縮装置である。
【００８８】
脱着用加熱空気は分岐されて第１濃縮装置１Ａの脱着部と第２濃縮装置１Ｂの脱着部にそれぞれ導入される。
【００８９】
第１濃縮装置１Ａの脱着出口部における第１領域から排出された脱着ガスＣ１は圧縮機用供給路としての第１管路８を介してガスクーラ３３に供給され、マイクロガスタービン３４の稼働に適した温度である４０℃まで降温される。一方、第２領域から排出された脱着ガスＤ１は燃焼装置用供給路としての第２管路９を介して燃焼装置３１に供給される。
【００９０】
また、第２濃縮装置１Ｂから排出された脱着ガスＥは、合流路１５を通じて脱着ガスＤ１と合流され燃焼装置３１に供給される。すなわち、第１および第２濃縮装置１Ａ，１Ｂから排出され、マイクロガスタービン３４で処理しきれない余剰ガスは燃焼装置３１で処理される。
【００９１】
上記濃縮装置を複数台配置する処理システムによれば、処理すべきＶＯＣ含有ガスの風量が大きくてもＶＯＣを確実に吸着処理することができる。
【００９２】
5. 脱着ガスの濃度調整
図９は、脱着入口温度を一定とした場合の、吸着体回転数と濃縮装置の脱着性能との関係を示したものである。
【００９３】
同図(ａ)〜(ｄ)に示すように、吸着体回転数が遅くなるほど脱着出口温度すなわち脱着ガスの温度が高くなることがわかる。
【００９４】
また、吸着体回転数が９ｒｐｈおよび１２ｒｐｈでは処理後半で脱着ガス濃度が十分に低下しており（濃度特性Ｆ１およびＦ２参照）、すなわち脱着が完了していることから脱着性能が良い。
【００９５】
これに対し、吸着回転数が１５ｒｐｈまたは２０ｒｐｈでは脱着ガス濃度が十分に低下する前に脱着処理が終了しているため脱着性能が低いことになる（濃度特性Ｆ３およびＦ４参照）。
【００９６】
しかしながら、同図(ａ)〜(ｄ)をわかるように、吸着体回転数を変化させると脱着ガス濃度のピークをシフトさせることができる。したがってこの点を利用すれば、脱着出口部を複数の領域に分割する場合において、その領域における脱着ガス濃度をコントロールすることが可能になる。
【００９７】
例えば、脱着出口部を第１領域と第２領域に二分割する場合に、比較的温度の低い第１領域内に脱着ガス濃度のピークをシフトさせたり、また、比較的温度の高い第２領域内に脱着ガス濃度のピークをシフトさせることが可能になる。
【００９８】
したがって、脱着出口部を複数領域に分割し、吸着体の回転数を制御することにより、各領域から排出される脱着ガスの特性（温度、または温度と濃度）を、構築される処理システムに配置される要素（マイクロガスタービン、燃焼装置等）が効率良く稼働できるように調節することが可能になる。
【符号の説明】
【００９９】
１ 濃縮装置
１ａ 吸着部
１ｂ 脱着部
１ｃ 脱着出口部
２ 中心軸
３ ケース
４ 吸着剤
５ ＶＯＣ含有ガス供給管
６ 浄化空気送出管
７ 脱着用空気供給管
８ 第１管路（圧縮機用供給路）
９ 第２管路（脱着部用帰還路）
１０ ディスクロータ式濃縮装置
１１ 筒状吸着体
１２ 回転軸
１３ ダクト
１４ ダクト
２０ シリンダ式濃縮装置
２１ 吸着剤
２２ 脱着用空気供給管
２３ 脱着出口部
２３ａ ダクト部
２３ｂ 第１管路
２３ｃ 第２管路
２３ｄ 仕切板
２３ｅ ガイド溝
２３ｆ 軸
２３ｇ ナット
３０ ＶＯＣ含有ガス処理システム
３１ 燃焼装置
３２ 熱交換器
３３ ガスクーラ
３４ マイクロガスタービン
３５ 排熱回収ボイラ
４０ ＶＯＣ含有ガス処理システム
６０ 濃縮装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状吸着体をその筒軸まわりに回転させ、吸着部を通過する吸着体に低濃度の揮発性有機溶剤を含むガス中の有機溶剤を吸着させ、脱着部を通過する有機溶剤を吸着した吸着体に脱着用空気を吹き付けることにより濃縮された脱着ガスを排出する濃縮装置と、
圧縮機と、この圧縮機によって圧縮された上記脱着ガスに燃料を混合して燃焼させる燃焼器と、この燃焼器によって発生する燃焼ガスにより駆動するタービンとを有するマイクロガスタービンと、
上記脱着ガスの一部を上記圧縮機に供給するための圧縮機用供給路と、
上記脱着ガスの残部を上記脱着部の上流側に帰還させるための脱着部用帰還路とを備え、
上記脱着部の出口部が、上記筒状吸着体の回転方向において、温度が低い脱着ガスを上記圧縮機用供給路に案内するように区画された第１領域と、温度が高い脱着ガスを上記脱着部用帰還路に案内するように区画された第２領域とに分割されていることを特徴とする有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項２】
上記圧縮機用供給路に、脱着ガスを冷却する冷却装置が介設されている請求項１記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項３】
上記マイクロガスタービンから排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラが備えられている請求項１または２記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項４】
上記排熱回収ボイラで発生した蒸気を脱着用空気と熱交換することにより脱着用空気を加熱する熱交換器が備えられている請求項３記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項１】
筒状吸着体をその筒軸まわりに回転させ、吸着部を通過する吸着体に低濃度の揮発性有機溶剤を含むガス中の有機溶剤を吸着させ、脱着部を通過する有機溶剤を吸着した吸着体に脱着用空気を吹き付けることにより濃縮された脱着ガスを排出する濃縮装置と、
圧縮機と、この圧縮機によって圧縮された上記脱着ガスに燃料を混合して燃焼させる燃焼器と、この燃焼器によって発生する燃焼ガスにより駆動するタービンとを有するマイクロガスタービンと、
上記脱着ガスの一部を上記圧縮機に供給するための圧縮機用供給路と、
上記脱着ガスの残部を上記脱着部の上流側に帰還させるための脱着部用帰還路とを備え、
上記脱着部の出口部が、上記筒状吸着体の回転方向において、温度が低い脱着ガスを上記圧縮機用供給路に案内するように区画された第１領域と、温度が高い脱着ガスを上記脱着部用帰還路に案内するように区画された第２領域とに分割されていることを特徴とする有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項２】
上記圧縮機用供給路に、脱着ガスを冷却する冷却装置が介設されている請求項１記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項３】
上記マイクロガスタービンから排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラが備えられている請求項１または２記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【請求項４】
上記排熱回収ボイラで発生した蒸気を脱着用空気と熱交換することにより脱着用空気を加熱する熱交換器が備えられている請求項３記載の有機溶剤含有ガス処理システム。
【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１４】
【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１４】
【公開番号】特開２０１２−１１５８３３（Ｐ２０１２−１１５８３３Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−７３４７（Ｐ２０１２−７３４７）
【出願日】平成２４年１月１７日（２０１２．１．１７）
【分割の表示】特願２００７−１５０３７１（Ｐ２００７−１５０３７１）の分割
【原出願日】平成１９年６月６日（２００７．６．６）
【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２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月１７日（２０１２．１．１７）
【分割の表示】特願２００７−１５０３７１（Ｐ２００７−１５０３７１）の分割
【原出願日】平成１９年６月６日（２００７．６．６）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
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