活性炭が吸着した有機溶剤の脱着回収方法
【課題】トルエン等の有機溶剤を吸着した活性炭が充填される吸脱着槽から該有機溶剤を過熱蒸気を用いて脱着させるにあたり、脱着終了を迅速に知ることができるようにして、吸脱着効率を高くする。
【解決手段】実用化レベルの吸脱着剤槽１５に吸着されたトルエンを２２０℃の過熱蒸気を用いて脱着させるにあたり、該過熱蒸気が供給される吸脱着槽１５の供給下流側の温度が供給される過熱蒸気の温度になったときを脱着終了と判断するようにして、脱着終了判断を簡単にできるようにする。
【解決手段】実用化レベルの吸脱着剤槽１５に吸着されたトルエンを２２０℃の過熱蒸気を用いて脱着させるにあたり、該過熱蒸気が供給される吸脱着槽１５の供給下流側の温度が供給される過熱蒸気の温度になったときを脱着終了と判断するようにして、脱着終了判断を簡単にできるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルエンや酢酸エチル等の各種の揮発性有機溶剤を活性炭に吸着させた場合において、該活性炭が吸着した有機溶剤の脱着回収方法の技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、ジクロロメタン、クロロベンゼン、プロパノール等の揮発性が高い有機化合物は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）と称され、そしてこのものが大気中に揮発してガス化すると、光化学オキシダントや浮遊粒子状物質の要因にもなり、このため人の健康に対して悪影響を与える有害物質として指定され、揮発性有機化合物（以下「ＶＯＣ」という）のガス排出量の規制がなされている。
ところでこのようなＶＯＣは、化学工場、塗装工場、印刷工場、薬品工場等の各種施設において、反応、抽出、コーティング、脱脂洗浄等の各種工程で広く溶剤として採用されている。そしてこのようなＶＯＣは、ガス化したものが施設外に排出しないよう施設の排気経路に、ＶＯＣガスを回収（除去）するための回収装置を設けることが義務付けられている。
このような回収装置のなかには、活性炭を用いて有機溶剤の吸脱着をさせることで回収するようにすることが提唱されるが、この場合において活性炭からの有機溶媒の吸脱着を繰り返し行うようにして活性炭の有効利用を図ることが提唱され、そこでＶＯＣを吸着した活性炭を過熱蒸気（過熱水蒸気）を用いて加熱することによってＶＯＣを脱着し、凝縮により液化して回収するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平３−１９３１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで前記従来のように吸脱着を繰り返すものにおいて、脱着工程が終了したことを知ることは、次ぎの作業工程に素早く移行するためにどうしても必要であり、そこで濃度センサを脱着流路に設け、濃度が低下したことの判断で脱着工程が終了したと判断していたが、この場合に、単なる濃度の検出だけでは現在の脱着流路の濃度しか知ることができず、実際の脱着総量は、脱着濃度と流量とから現在の脱着量を求め、これを積算しなければ算出することができず、このため素早い判断ができないという問題があり、ここに本発明が解決せんとする課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、有機溶剤が吸着された活性炭が投入された吸脱着槽から前記有機溶剤を脱着回収するための回収する方法であって、該方法は、吸脱着槽に、前記吸着された有機溶剤の沸点よりも高温の過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給工程と、該過熱蒸気が供給される吸脱着槽の供給下流側の温度が供給される過熱蒸気の温度になったときを脱着終了と判断する脱着終了判断工程と、の各工程を備えていることを特徴とする活性炭が吸着した有機溶剤の脱着回収方法である。
請求項２の発明は、過熱蒸気は、温度が１００〜３００℃、供給圧力が０．１〜０．２ＭＰａ、活性炭１ｋｇに対する流量が１〜５ｋｇ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１記載の活性炭が吸着した有機溶剤の脱着回収方法である。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１の発明とすることにより、活性炭の脱着終了の判断目安が容易になって効率のよい脱着作業を行うことができる。
請求項２の発明とすることにより、さらに効率の良い脱着処理ができることになる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】基礎実験を示すものであって、（Ａ）は吸着工程の概略回路図、（Ｂ）は脱着工程の概略回路図である。
【図２】基礎実験の結果を示すものであって、（Ａ）は脱着時間、脱着量、脱着率を示す表図、（Ｂ）は脱着時間と脱着率との関係を示したグラフ図である。
【図３】実用レベル実験を示すものであって、（Ａ）は吸着工程の概略回路図、（Ｂ）は脱着工程の概略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明は、前述したように、有機溶剤が吸着された活性炭が投入された吸脱着槽から前記有機溶剤を脱着回収するための回収する方法であって、該方法は、吸脱着槽に、前記吸着された有機溶剤の沸点よりも高温の過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給工程と、該過熱蒸気が供給される吸脱着槽の供給下流側の温度が供給される過熱蒸気の温度になったときを脱着終了と判断する脱着終了判断工程との各工程を備えているものであるが、この場合において、過熱蒸気は、温度が１００〜３００℃、供給圧力が０．１〜０．２ＭＰａ、活性炭１ｋｇに対する流量が１〜５ｋｇ／ｍｉｎであることが好ましい。
【０００８】
＜基礎実験による実施の形態＞
図１に実験室段階である基礎実験による実施の形態の概要を示す。図１（Ａ）は吸着工程の概略を示すものであるが、ここにおいて１は吸脱着槽であって、該吸脱着槽１は、内径３０ｍｍ、長さ３００ｍｍの円筒に活性炭（フタムラ化学株式会社製「ＣＧ４８ＳＲ」）を８０ｇ充填したものであり、この吸着材槽１の一端（図面において下端）を、トルエン（Ｃ６Ｈ５ＣＨ３）が供給された三角フラスコ２に流入流路３を介して連通連結すると共に、三角フラスコ２は大気に連通するよう空気流入口４が設けられている。吸脱着材槽１の他端（上端）に接続された排出流路５には真空ポンプ６が設けられ、さらに真空ポンプ６の下流側には濃度センサであるガスクロマトグラフィー１６が接続されている。また吸脱着材槽１には一端部、中央部、そして他端部に温度計７、８、９が設けられていて、槽内温度を測定するようになっている。
この状態で真空ポンプ６を駆動させると、真空ポンプ６の吸引量が空気流入口４から流入する空気量よりも勝るため、減圧状態となってトルエンが気化（バブリングによる気化）し、これによってトルエンガスが吸脱着材槽１に供給され、該供給されたトルエンガスは活性炭に吸着される。
そして排出流路５を流れる排気中のトルエン濃度が１００ｐｐｍになった時点で真空ポンプ６を停止し、吸着工程を終了する。斯かる吸着工程で活性炭に吸着されたトルエン量を、吸着工程の前後での三角フラスコの重量測定により算出したところ３４．０ｇであり、また吸着ガス中のトルエン濃度は４５６０ｐｐｍであった。
また図１（Ｂ）は脱着工程の概略を示すものであるが、脱着材槽１の他端に２２０℃の過熱蒸気発生装置１０を蒸気供給路１１を介して接続する一方、一端は脱着流路１２を介して水道水を冷媒とする凝縮器１３に接続し、脱着材槽１から脱着したトルエンと水とをビーカー１４に液化回収した。尚、１７は過熱蒸気用の温度計である。
トルエンの脱着量は、脱着材槽全体を精密天秤（最小計測単位：０．１ｇ、最大計測量：２２ｋｇ）を用いて脱着工程のあいだ秤量しつづけ、脱着開始後から適宜時間を経過したときの秤量差を脱着量とした。図２（Ａ）の表図に脱着時間、脱着量、脱着率を、図２（Ｂ）に脱着時間と脱着率との関係を示したグラフ図を示す。
これによると、前記実施の形態では、凡そ１５分で吸着したトルエンの殆どが脱着したと判断できる。
【０００９】
＜実用化段階にレベルアップした実施の形態＞
前記基礎実験において、加熱蒸気を用いてトルエンを効率よく脱着し回収できることが確認できたので、次に前記基礎実験に対し約１７０倍にした実用化レベルにレベルアップしての実施の形態を試みた。
図３（Ａ）に示すように、前記基礎実験で用いたと同じ活性炭の１３．５ｋｇを投入した吸脱着槽１５を用意し、ここにトルエン気化器１９を接続した。そして真空ポンプ６で吸引し、トルエンを吸脱着槽１５内の活性炭に、同様にして排気流路中のトルエン濃度が１００ｐｐｍになるまで吸着させた。このときの活性炭のトルエン吸着量は４．２０ｋｇであり、吸着ガス中のトルエン濃度は５０００ｐｐｍであった。
このようにしてトルエンを吸着した吸脱着槽１５に対し、ボイラ１８を用いて過熱した２２０℃の過熱蒸気を流入してトルエンを脱着させ、同様にして液化回収したが、脱着時間が１時間３３分となったところで脱着を停止した。トルエンの脱着量（回収量）は４．１１ｋｇ、脱着率（回収率）は９７．９％であった。
実用化段階のもので実験を繰り返したところ、脱着中は吸脱着槽１５の温度計は、凡そ１１０℃までを示したが、前記脱着終了の脱着量に近づくと、吸脱着槽１５の上流側の温度計から順次過熱蒸気の温度に近いところまで急激に上昇することが確認された。これはトルエンの脱着時の脱着熱（気化熱）を受けて供給される過熱蒸気の温度がバランス状態で低下したものと推論され、このことから、実用化レベルでの脱着終了は、吸脱着槽１５における排出端部の温度が過熱蒸気の温度に上昇したことで簡単に確認することでき、ここに本発明を完成した。
このことから、有機溶剤の吸脱着をして回収する場合に、過熱蒸気による脱着は有効であるが、脱着しようとする有機溶剤の沸点よりも高い温度の加熱蒸気で脱着することが必要であるといえる。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
本発明は、トルエン等のの有機溶剤を吸着した活性炭から有機溶剤を脱着回収するための分野に産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００１１】
１ 吸脱着槽
３ 流入流路
５ 排出流路
６ 真空ポンプ
１０ 過熱蒸気発生装置
１１ 蒸気供給路
１２ 脱着流路
１３ 凝縮器
１４ ビーカー
１５ 吸脱着槽
１６ トルエン気化器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルエンや酢酸エチル等の各種の揮発性有機溶剤を活性炭に吸着させた場合において、該活性炭が吸着した有機溶剤の脱着回収方法の技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、ジクロロメタン、クロロベンゼン、プロパノール等の揮発性が高い有機化合物は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）と称され、そしてこのものが大気中に揮発してガス化すると、光化学オキシダントや浮遊粒子状物質の要因にもなり、このため人の健康に対して悪影響を与える有害物質として指定され、揮発性有機化合物（以下「ＶＯＣ」という）のガス排出量の規制がなされている。
ところでこのようなＶＯＣは、化学工場、塗装工場、印刷工場、薬品工場等の各種施設において、反応、抽出、コーティング、脱脂洗浄等の各種工程で広く溶剤として採用されている。そしてこのようなＶＯＣは、ガス化したものが施設外に排出しないよう施設の排気経路に、ＶＯＣガスを回収（除去）するための回収装置を設けることが義務付けられている。
このような回収装置のなかには、活性炭を用いて有機溶剤の吸脱着をさせることで回収するようにすることが提唱されるが、この場合において活性炭からの有機溶媒の吸脱着を繰り返し行うようにして活性炭の有効利用を図ることが提唱され、そこでＶＯＣを吸着した活性炭を過熱蒸気（過熱水蒸気）を用いて加熱することによってＶＯＣを脱着し、凝縮により液化して回収するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平３−１９３１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで前記従来のように吸脱着を繰り返すものにおいて、脱着工程が終了したことを知ることは、次ぎの作業工程に素早く移行するためにどうしても必要であり、そこで濃度センサを脱着流路に設け、濃度が低下したことの判断で脱着工程が終了したと判断していたが、この場合に、単なる濃度の検出だけでは現在の脱着流路の濃度しか知ることができず、実際の脱着総量は、脱着濃度と流量とから現在の脱着量を求め、これを積算しなければ算出することができず、このため素早い判断ができないという問題があり、ここに本発明が解決せんとする課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、有機溶剤が吸着された活性炭が投入された吸脱着槽から前記有機溶剤を脱着回収するための回収する方法であって、該方法は、吸脱着槽に、前記吸着された有機溶剤の沸点よりも高温の過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給工程と、該過熱蒸気が供給される吸脱着槽の供給下流側の温度が供給される過熱蒸気の温度になったときを脱着終了と判断する脱着終了判断工程と、の各工程を備えていることを特徴とする活性炭が吸着した有機溶剤の脱着回収方法である。
請求項２の発明は、過熱蒸気は、温度が１００〜３００℃、供給圧力が０．１〜０．２ＭＰａ、活性炭１ｋｇに対する流量が１〜５ｋｇ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１記載の活性炭が吸着した有機溶剤の脱着回収方法である。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１の発明とすることにより、活性炭の脱着終了の判断目安が容易になって効率のよい脱着作業を行うことができる。
請求項２の発明とすることにより、さらに効率の良い脱着処理ができることになる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】基礎実験を示すものであって、（Ａ）は吸着工程の概略回路図、（Ｂ）は脱着工程の概略回路図である。
【図２】基礎実験の結果を示すものであって、（Ａ）は脱着時間、脱着量、脱着率を示す表図、（Ｂ）は脱着時間と脱着率との関係を示したグラフ図である。
【図３】実用レベル実験を示すものであって、（Ａ）は吸着工程の概略回路図、（Ｂ）は脱着工程の概略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明は、前述したように、有機溶剤が吸着された活性炭が投入された吸脱着槽から前記有機溶剤を脱着回収するための回収する方法であって、該方法は、吸脱着槽に、前記吸着された有機溶剤の沸点よりも高温の過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給工程と、該過熱蒸気が供給される吸脱着槽の供給下流側の温度が供給される過熱蒸気の温度になったときを脱着終了と判断する脱着終了判断工程との各工程を備えているものであるが、この場合において、過熱蒸気は、温度が１００〜３００℃、供給圧力が０．１〜０．２ＭＰａ、活性炭１ｋｇに対する流量が１〜５ｋｇ／ｍｉｎであることが好ましい。
【０００８】
＜基礎実験による実施の形態＞
図１に実験室段階である基礎実験による実施の形態の概要を示す。図１（Ａ）は吸着工程の概略を示すものであるが、ここにおいて１は吸脱着槽であって、該吸脱着槽１は、内径３０ｍｍ、長さ３００ｍｍの円筒に活性炭（フタムラ化学株式会社製「ＣＧ４８ＳＲ」）を８０ｇ充填したものであり、この吸着材槽１の一端（図面において下端）を、トルエン（Ｃ６Ｈ５ＣＨ３）が供給された三角フラスコ２に流入流路３を介して連通連結すると共に、三角フラスコ２は大気に連通するよう空気流入口４が設けられている。吸脱着材槽１の他端（上端）に接続された排出流路５には真空ポンプ６が設けられ、さらに真空ポンプ６の下流側には濃度センサであるガスクロマトグラフィー１６が接続されている。また吸脱着材槽１には一端部、中央部、そして他端部に温度計７、８、９が設けられていて、槽内温度を測定するようになっている。
この状態で真空ポンプ６を駆動させると、真空ポンプ６の吸引量が空気流入口４から流入する空気量よりも勝るため、減圧状態となってトルエンが気化（バブリングによる気化）し、これによってトルエンガスが吸脱着材槽１に供給され、該供給されたトルエンガスは活性炭に吸着される。
そして排出流路５を流れる排気中のトルエン濃度が１００ｐｐｍになった時点で真空ポンプ６を停止し、吸着工程を終了する。斯かる吸着工程で活性炭に吸着されたトルエン量を、吸着工程の前後での三角フラスコの重量測定により算出したところ３４．０ｇであり、また吸着ガス中のトルエン濃度は４５６０ｐｐｍであった。
また図１（Ｂ）は脱着工程の概略を示すものであるが、脱着材槽１の他端に２２０℃の過熱蒸気発生装置１０を蒸気供給路１１を介して接続する一方、一端は脱着流路１２を介して水道水を冷媒とする凝縮器１３に接続し、脱着材槽１から脱着したトルエンと水とをビーカー１４に液化回収した。尚、１７は過熱蒸気用の温度計である。
トルエンの脱着量は、脱着材槽全体を精密天秤（最小計測単位：０．１ｇ、最大計測量：２２ｋｇ）を用いて脱着工程のあいだ秤量しつづけ、脱着開始後から適宜時間を経過したときの秤量差を脱着量とした。図２（Ａ）の表図に脱着時間、脱着量、脱着率を、図２（Ｂ）に脱着時間と脱着率との関係を示したグラフ図を示す。
これによると、前記実施の形態では、凡そ１５分で吸着したトルエンの殆どが脱着したと判断できる。
【０００９】
＜実用化段階にレベルアップした実施の形態＞
前記基礎実験において、加熱蒸気を用いてトルエンを効率よく脱着し回収できることが確認できたので、次に前記基礎実験に対し約１７０倍にした実用化レベルにレベルアップしての実施の形態を試みた。
図３（Ａ）に示すように、前記基礎実験で用いたと同じ活性炭の１３．５ｋｇを投入した吸脱着槽１５を用意し、ここにトルエン気化器１９を接続した。そして真空ポンプ６で吸引し、トルエンを吸脱着槽１５内の活性炭に、同様にして排気流路中のトルエン濃度が１００ｐｐｍになるまで吸着させた。このときの活性炭のトルエン吸着量は４．２０ｋｇであり、吸着ガス中のトルエン濃度は５０００ｐｐｍであった。
このようにしてトルエンを吸着した吸脱着槽１５に対し、ボイラ１８を用いて過熱した２２０℃の過熱蒸気を流入してトルエンを脱着させ、同様にして液化回収したが、脱着時間が１時間３３分となったところで脱着を停止した。トルエンの脱着量（回収量）は４．１１ｋｇ、脱着率（回収率）は９７．９％であった。
実用化段階のもので実験を繰り返したところ、脱着中は吸脱着槽１５の温度計は、凡そ１１０℃までを示したが、前記脱着終了の脱着量に近づくと、吸脱着槽１５の上流側の温度計から順次過熱蒸気の温度に近いところまで急激に上昇することが確認された。これはトルエンの脱着時の脱着熱（気化熱）を受けて供給される過熱蒸気の温度がバランス状態で低下したものと推論され、このことから、実用化レベルでの脱着終了は、吸脱着槽１５における排出端部の温度が過熱蒸気の温度に上昇したことで簡単に確認することでき、ここに本発明を完成した。
このことから、有機溶剤の吸脱着をして回収する場合に、過熱蒸気による脱着は有効であるが、脱着しようとする有機溶剤の沸点よりも高い温度の加熱蒸気で脱着することが必要であるといえる。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
本発明は、トルエン等のの有機溶剤を吸着した活性炭から有機溶剤を脱着回収するための分野に産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００１１】
１ 吸脱着槽
３ 流入流路
５ 排出流路
６ 真空ポンプ
１０ 過熱蒸気発生装置
１１ 蒸気供給路
１２ 脱着流路
１３ 凝縮器
１４ ビーカー
１５ 吸脱着槽
１６ トルエン気化器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶剤が吸着された活性炭が投入された吸脱着槽から前記有機溶剤を脱着回収するための回収する方法であって、該方法は、
吸脱着槽に、前記吸着された有機溶剤の沸点よりも高温の過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給工程と、
該過熱蒸気が供給される吸脱着槽の供給下流側の温度が供給される過熱蒸気の温度になったときを脱着終了と判断する脱着終了判断工程と、
の各工程を備えていることを特徴とする活性炭が吸着した有機溶剤の脱着回収方法。
【請求項２】
過熱蒸気は、温度が１００〜３００℃、供給圧力が０．１〜０．２ＭＰａ、活性炭１ｋｇに対する流量が１〜５ｋｇ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１記載の活性炭が吸着した有機溶剤の脱着回収方法。
【請求項１】
有機溶剤が吸着された活性炭が投入された吸脱着槽から前記有機溶剤を脱着回収するための回収する方法であって、該方法は、
吸脱着槽に、前記吸着された有機溶剤の沸点よりも高温の過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給工程と、
該過熱蒸気が供給される吸脱着槽の供給下流側の温度が供給される過熱蒸気の温度になったときを脱着終了と判断する脱着終了判断工程と、
の各工程を備えていることを特徴とする活性炭が吸着した有機溶剤の脱着回収方法。
【請求項２】
過熱蒸気は、温度が１００〜３００℃、供給圧力が０．１〜０．２ＭＰａ、活性炭１ｋｇに対する流量が１〜５ｋｇ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１記載の活性炭が吸着した有機溶剤の脱着回収方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１２５８００（Ｐ２０１１−１２５８００Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８７３８５（Ｐ２００９−２８７３８５）
【出願日】平成２１年１２月１８日（２００９．１２．１８）
【出願人】（３９１０６６８１４）森川産業株式会社 (4)
【出願人】（３９９０３１８８３）株式会社モリカワ (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１８日（２００９．１２．１８）
【出願人】（３９１０６６８１４）森川産業株式会社 (4)
【出願人】（３９９０３１８８３）株式会社モリカワ (19)
【Ｆターム（参考）】
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