JP5509759B2

JP5509759B2 - 有機溶剤含有ガス回収処理システム

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Publication number: JP5509759B2
Application number: JP2009215809A
Authority: JP
Inventors: 彰成木村; 敏明林
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2029-09-17
Also published as: JP2011062645A

Description

この発明は、低濃度の揮発性有機溶剤を含有する有機溶剤含有ガス（以下、原ガスと称する）から有機溶剤を回収する有機溶剤含有ガス回収処理システムに関し、特に、原ガスを濃縮するための回転式の吸着体を備えた有機溶剤含有ガス回収処理システムに関する。

図６を参照して、回転式の吸着体１０を備えた有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１０の構成について説明する。有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１０は、濃縮装置１と、回収装置３とを備えている。濃縮装置１は、吸着体１０、吸着領域１１および脱着領域１２を有している。回収装置３は、クーラー５および回収部６を有している。

吸着体１０は筒状であり、筒軸９の周りに回転可能に設けられている。吸着体１０は、たとえばハニカム構造（ハニカムローター）を呈している。吸着体１０は、回転方向ＡＲに回転することができる。吸着領域１１および脱着領域１２は、吸着体１０の回転方向ＡＲに並んで規定されている。吸着体１０が回転することにより、吸着体１０は、吸着領域１１および脱着領域１２の内部を交互に通過する。

次に、動作について説明する。吸着体１０は連続的に回転方向ＡＲに回転する。吸着体１０が回転することにより、吸着体１０は吸着領域１１に到達する。吸着領域１１に到達した後、吸着領域１１を通過する吸着体１０に、有機溶剤を含有する原ガスＧ１が供給される。供給された原ガスＧ１は、吸着体１０に含まれる吸着剤と接触する。原ガスＧ１に含まれる有機溶剤は、当該吸着剤に吸着される。濃縮装置１は、吸着剤により有機溶剤を除去された原ガスＧ１を、清浄ガスＧ２として排出する。

吸着体１０が回転方向ＡＲにさらに回転することにより、吸着体１０は脱着領域１２に到達する。脱着領域１２に到達した後、脱着領域１２を通過する吸着体１０に脱着用ガス（高温の気体）Ｇ３が供給される。脱着用ガスＧ３は、たとえばヒーター２を用いて高温状態にする。供給された脱着用ガスＧ３は、有機溶剤を吸着している吸着体１０の吸着剤と接触する。吸着体１０の吸着剤に吸着している有機溶剤は、当該吸着剤から脱着される。濃縮装置１は、脱着された有機溶剤を、脱着領域１２から濃縮ガスＧ４として排出する。

回収装置３は、濃縮ガスＧ４が供給される。回収装置３は、クーラー５により濃縮ガスＧ４を冷却し、濃縮ガスＧ４に含まれる有機溶剤を凝縮させる。回収装置３は、回収部６により凝縮した有機溶剤を回収液７として回収する。なお、クーラー５により凝縮できなかった濃縮ガスＧ７ａについては、脱着用ガスＧ３と合流させて、ヒーター２により高温状態にした後、再び脱着領域１２を通過する吸着体１０に供給するよう構成してもよい。また、濃縮ガスＧ７ａについては、図示しない燃焼装置などを用いて酸化分解処理するよう構成してもよい。

濃縮装置１の吸着体１０は、脱着領域１２において有機溶剤が脱着されることにより再生される。再生された吸着体１０は、さらに回転することにより吸着領域１１に到達する。なお、吸着体１０が吸着領域１１に到達する前に低温の気体を供給されて冷却されることもある。再生された吸着体１０は、再び原ガスＧ１を供給され、原ガスＧ１に含まれる有機溶剤を吸着する。有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１０は、上記の一連の動作を繰り返すことにより、大量の原ガスＧ１を連続的に濃縮することができる。

下記の特許文献１には、上記の有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１０と同様の回転式の吸着体を用いたガス吸脱着処理装置が開示されている。当該ガス吸脱着処理装置は、上記の有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１０とは異なる所定の経路により原ガスまたは濃縮ガスなどを導入および排出させている。特許文献１に記載されるガス吸脱着処理装置によれば、所定の経路により上記の有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１０に比べてより高い除去率を得ている。

特開２００５−２３８０４６号公報

上記の特許文献１に記載されるガス吸脱着処理装置は、吸着・脱着処理を行なうための１つの吸着体と、有機溶剤を回収するための回収装置とを用いて、所定の経路に原ガスまたは濃縮ガスなどを導入および排出させることにより、上記の有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１０に比べてより高い除去率を得ている。

ここで、原ガス中に含まれる有機溶剤をより多く除去するためには、吸着体の脱着領域から排出される濃縮ガスの濃度を高くする必要がある。

濃縮ガスの濃度を高くするためには、濃縮装置の吸着体（ハニカムローター）の大きさを大きくする必要がある。しかしながら、吸着体の大きさを大きくすると、濃縮装置の全体の大きさが大きくなるばかりでなく、原ガス中に含まれる有機溶剤に対する吸着能（除去性能）が低下し、吸着および脱着を効率的に行なうことができない。

濃縮ガスの濃度を高くするためには、脱着領域を通過する吸着体に供給する脱着用ガスの風速を遅くすることが可能である。しかしながら、脱着領域を通過する吸着体に供給する脱着用ガスの風速を遅くすると、濃縮装置全体としての処理速度が低下し、吸着および脱着を効率的に行なうことができない。

この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、回転式の吸着体を用いて、低濃度の揮発性有機溶剤を含有する原ガスから当該有機溶剤を回収する有機溶剤含有ガス回収処理システムにおいて、より効率的に吸着および脱着の処理を行なうことのできる有機溶剤含有ガス回収処理システムを提供することを目的とする。

この発明に基づいた有機溶剤含有ガス回収処理システムにおいては、揮発性を有する低濃度の有機溶剤を含有する原ガスから上記有機溶剤を回収する有機溶剤含有ガス回収処理システムであって、第１筒軸の周りに回転可能に設けられた筒状の第１吸着体と、上記第１吸着体の回転方向に並んで規定され上記第１吸着体が回転することにより上記第１吸着体をその内部に交互に通過させる第１吸着領域および第１脱着領域とを有し、上記第１吸着領域を通過する上記第１吸着体に上記原ガスを供給することにより上記原ガスに含有される上記有機溶剤を吸着させ、上記第１脱着領域を通過する上記有機溶剤を吸着した上記第１吸着体に脱着用ガスを供給することにより上記第１吸着体から上記有機溶剤を脱着させ、第１濃縮ガスを排出する第１濃縮装置を備えている。

また、第２筒軸の周りに回転可能に設けられた筒状の第２吸着体と、上記第２吸着体の回転方向に並んで規定され上記第２吸着体が回転することにより上記第２吸着体をその内部に交互に通過させる第２吸着領域および第２脱着領域とを有し、上記第２吸着領域を通過する上記第２吸着体に上記第１濃縮ガスを供給することにより上記第１濃縮ガスに含有される上記有機溶剤を吸着させ、上記第２脱着領域を通過する上記第２吸着体に第１不活性化ガスを供給することにより上記第２吸着体から上記有機溶剤を脱着させ、第２濃縮ガスを排出する第２濃縮装置を備えている。

さらに、上記第２濃縮ガスが供給され、上記第２濃縮ガスを冷却することにより上記第２濃縮ガスに含まれる上記有機溶剤を凝縮させ、凝縮した上記有機溶剤を回収する回収装置を備えている。上記第１吸着体は、上記第２吸着体よりも上記有機溶剤に対する吸着除去性能が高く、上記第２吸着体は、上記第１吸着体よりも上記有機溶剤に対する飽和吸着容量が大きくなっている。

上記発明においては、記第１吸着体に含まれている吸着剤はＺＳＭ−５型ゼオライトであり、上記第２吸着体に含まれている吸着剤は、Ｙ型ゼオライト、シリカゲルまたは活性炭のいずれかを含んでいる。

上記発明の他の形態においては、上記第１吸着体に含まれている上記吸着剤は、飽和水
分吸着率が０．５重量％以下のＺＳＭ−５型ゼオライトである。

上記発明の他の形態においては、上記第２脱着領域は、上記第２吸着体の回転方向における上記第２脱着領域の下流側に位置する冷却領域を含み、上記冷却領域を通過する上記第２吸着体に第２不活性化ガスが供給されることにより、上記冷却領域を通過する上記第２吸着体が冷却される。

上記発明の他の形態においては、上記冷却領域を通過する上記第２吸着体に上記第２不活性化ガスが供給されることにより第３不活性化ガスが排出され、上記冷却領域から排出された上記第３不活性化ガスの一部または全てを、上記第２脱着領域を通過する上記第２吸着体に供給するための帰還路をさらに備えている。

この発明によれば、回転式の吸着体を用いて、低濃度の揮発性有機溶剤を含有する原ガスから当該有機溶剤を回収する有機溶剤含有ガス回収処理システムにおいて、より効率的に吸着および脱着の処理を行なうことのできる有機溶剤含有ガス回収処理システムを得ることができる。

実施の形態１における、有機溶剤含有ガス回収処理システムの全体構成を示す模式図である。実施の形態２における、有機溶剤含有ガス回収処理システムの全体構成を示す模式図である。実施の形態３における、有機溶剤含有ガス回収処理システムの全体構成を示す模式図である。実施の形態３に基づく実験（実験１〜実験３）の結果を示す図である。実施の形態３に基づく実験（実験１〜実験３）、および比較例１〜比較例４に用いられる吸着剤の特性を示す図である。一般的な有機溶剤含有ガス回収処理システムの全体構成を示す模式図である。本発明に関する実験（比較例１〜比較例４）の結果を示す図である。

本発明に基づいた各実施の形態における有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１〜Ｓ３について、以下、図１〜図３をそれぞれ参照しながら説明する。その後、図４および図５を参照して、本発明（実施の形態３）に基づいた実験結果（実験１〜実験３）について説明する。最後に、図６および図７などを参照して、本発明に関する比較実験結果（比較例１〜比較例４）について説明する。

以下に説明する各実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。以下に説明する各実施の形態において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

（実施の形態１）
（構成）
図１を参照して、本実施の形態における有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１の構成について説明する。有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１は、第１濃縮装置１０００と、第２濃縮装置２０００と、回収装置３０００とを備えている。

第１濃縮装置１０００は、第１吸着体１００と、第１吸着領域１１０および第１脱着領域１２０とを有している。第１吸着体１００は筒状であり、第１筒軸１０１の周りに回転可能に設けられている。第１吸着体１００は、たとえばハニカム構造（ハニカムローター）を呈している。第１吸着体１００は、回転方向ＡＲ１に回転することができる。

第１吸着領域１１０および第１脱着領域１２０は、第１吸着体１００の回転方向ＡＲ１に並んで規定されている。第１吸着体１００が回転することにより、第１吸着体１００は、第１吸着領域１１０および第１脱着領域１２０の内部を交互に通過する。第２濃縮装置２０００は、第１濃縮装置１０００と略同様の構成である。

第２濃縮装置２０００は、第２吸着体２００と、第２吸着領域２１０および第２脱着領域２２０とを有している。第２吸着体２００は筒状であり、第２筒軸２０１の周りに回転可能に設けられている。第２吸着体２００は、たとえばハニカム構造（ハニカムローター）を呈している。第２吸着体２００は、回転方向ＡＲ２に回転することができる。

第２吸着領域２１０および第２脱着領域２２０は、第２吸着体２００の回転方向ＡＲ２に並んで規定されている。第２吸着体２００が回転することにより、第２吸着体２００は、第２吸着領域２１０および第２脱着領域２２０の内部を交互に通過する。回収装置３０００は、クーラー３１０および回収部３２０を有している。

ここで、第１濃縮装置１０００の第１吸着体１００は、第２濃縮装置２０００の第２吸着体２００よりも、被処理ガスである原ガス（Ｇ１０）中に含まれる有機溶剤に対する吸着除去性能が高くなるように構成される。また、第２濃縮装置２０００の第２吸着体２００は、第１濃縮装置１０００の第１吸着体１００よりも、被処理ガスである原ガス（Ｇ１０）中に含まれる有機溶剤に対する飽和吸着容量が大きくなるように構成される。

より具体的には、たとえば、原ガス（Ｇ１０）中に含まれる有機溶剤がトルエンであり、原ガス（Ｇ１０）風量が約１２０Ｎｍ^３／ｍｉｎ、原ガス（Ｇ１０）濃度が１０００ｐｐｍである場合には、第１濃縮装置１０００の第１吸着体１００を次のように構成するとよい。すなわち、第１吸着体１００は、約８０重量％のＺＳＭ−５ゼオライトと、約２０重量％の無機繊維若しくは耐熱性有機繊維とを含むように構成された吸着材を用いてハニカム成形された、ディスク型ローターを用いるとよい。このような第１吸着体１００に対して、回転速度約３〜約６ｒｐｈ、濃縮倍率約６倍で処理するように構成することで、第１吸着体１００は原ガス（Ｇ１０）中に含まれるトルエンに対して、約９８％以上の吸着除去性能（除去率）を得ることができる。

一方、第２濃縮装置２０００の第２吸着体２００は、約７５重量％のＹ型ゼオライトと、約２５重量％の無機繊維若しくは耐熱性有機繊維を含むように構成された吸着材を用いてハニカム成形された、ディスク型ローターを用いるとよい。上記のような第１吸着体１００の第１脱着領域１２０を通過した第１濃縮ガスＧ１６は、たとえば風量約２４Ｎｍ^３／ｍｉｎである。したがってこのような場合、第２吸着体２００に対して、回転速度約１〜約４ｒｐｈ、濃縮倍率１０倍で処理するように構成することで、第２吸着体２００は第１濃縮ガスＧ１６ａ中に含まれるトルエンに対して約６０％の吸着除去性能（除去率）を得ることができる。

なお、第１吸着体１００と第２吸着体２００とを上記のように構成した場合は、第２吸着体２００の第２脱着領域２２０を通過した第２濃縮ガスＧ２２を、クーラー３１０により５℃まで冷却し、凝縮させて回収部３２０において２８ｋｇ／ｈｒでトルエンを回収するよう構成するとよい。

上記の構成とすることにより、第１濃縮装置１０００の第１吸着体１００の吸着除去性能は約９８％以上となり、かつ第２濃縮装置２０００の第２吸着体２００の吸着除去性能は約６０％となる。こうして、第１吸着体１００は、第２吸着体２００よりも、被処理ガスである原ガス（Ｇ１０）中に含まれる有機溶剤に対する吸着除去性能が高くなる。

また、上記の構成とすることにより、第１濃縮装置１０００の第１吸着体１００の飽和吸着容量はトルエン約３０００ｐｐｍ、３０℃の条件で約５重量％となり、かつ第２濃縮装置２０００の第２吸着体２００の飽和吸着容量は約１５重量％となる。したがって、第２吸着体２００は、第１吸着体１００よりも、被処理ガスである原ガス（Ｇ１０）中に含まれる有機溶剤に対する飽和吸着容量が大きくなる。

（動作）
図１を引き続き参照して、本実施の形態における有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１の動作について説明する。第１濃縮装置１０００の第１吸着体１００は連続的に回転方向ＡＲ１に回転する。第１吸着体１００が回転することにより、第１吸着体１００は第１吸着領域１１０に到達する。第１吸着領域１１０に到達した後、第１吸着領域１１０を通過する第１吸着体１００に有機溶剤を含有する原ガスＧ１０が供給される。

供給された原ガスＧ１０は、第１吸着体１００に含まれる吸着剤と接触する。原ガスＧ１０に含まれる有機溶剤は、当該吸着剤に吸着される。第１濃縮装置１０００は、吸着剤により有機溶剤を除去された原ガスＧ１０を、第１吸着領域１１０から第１清浄ガスＧ１２として排出する。

第１濃縮装置１０００の第１吸着体１００が回転方向ＡＲ１にさらに回転することにより、第１吸着体１００は第１脱着領域１２０に到達する。第１脱着領域１２０に到達した後、第１脱着領域１２０を通過する第１吸着体１００に脱着用ガス（高温の気体）Ｇ１４が供給される。脱着用ガスＧ１４は、たとえばヒーター１４を用いて高温状態にする。

脱着用ガスＧ１４は、第１吸着領域１１０から排出された一部の第１清浄ガスＧ１２ａと合流させるよう構成してもよい。この場合、脱着用ガスＧ１４と一部の第１清浄ガスＧ１２ａとを、ヒーター１４などを用いて高温状態とし、第１脱着領域１２０を通過する第１吸着体１００に供給するように構成するとよい。

第１脱着領域１２０を通過する第１吸着体１００に供給された脱着用ガスＧ１４は、有機溶剤を吸着している第１吸着体１００の吸着剤と接触する。第１吸着体１００の吸着剤に吸着している有機溶剤は、当該吸着剤から脱着される。第１濃縮装置１０００は、脱着された有機溶剤を、第１脱着領域１２０から第１濃縮ガスＧ１６として排出する。

排出された第１濃縮ガスＧ１６は、第２濃縮装置２０００に供給される。具体的には、第２濃縮装置２０００の第２吸着体２００は連続的に回転方向ＡＲ２に回転している。第２吸着体２００が回転することにより、第２吸着体２００は第２吸着領域２１０に到達する。第２吸着領域２１０に到達した後、第２吸着領域２１０を通過する第２吸着体２００に、有機溶剤を含有する第１濃縮ガスＧ１６が供給される。

第１濃縮ガスＧ１６が高温である場合、クーラー１７を用いて第１濃縮ガスＧ１６を冷却してもよい。クーラー１７により低温の第１濃縮ガスＧ１６ａを得て、低温の第１濃縮ガスＧ１６ａを、第２吸着領域２１０を通過する第２吸着体２００に供給してもよい。

第２吸着領域２１０を通過する第２吸着体２００に供給された第１濃縮ガスＧ１６ａは、第２吸着体２００に含まれる吸着剤と接触する。第１濃縮ガスＧ１６ａに含まれる有機溶剤は、当該吸着剤に吸着される。第２濃縮装置２０００は、吸着剤により有機溶剤を除去された第１濃縮ガスＧ１６ａを、第２吸着領域２１０から第２清浄ガスＧ１８として排出する。

第１濃縮ガスＧ１６ａに含まれる有機溶剤の濃度が、たとえば約９０００ｐｐｍであるとき、第２清浄ガスＧ１８に含まれる有機溶剤の濃度は、約３０００ｐｐｍとなる場合がある。したがってこの場合は、第２清浄ガスＧ１８を、ふたたび原ガスＧ１０に合流させて、原ガスＧ１０とともに第１吸着領域１１０を通過する第１吸着体１００に供給するように構成するとよい。また、第２清浄ガスＧ１８の一部またはすべてを、図示しない燃焼装置などを用いて酸化分解処理するように構成してもよい。

第２濃縮装置２０００の第２吸着体２００が回転方向ＡＲ２にさらに回転することにより、第２吸着体２００は第２脱着領域２２０に到達する。第２脱着領域２２０に到達した後、第２脱着領域２２０を通過する第２吸着体２００に高温の第１不活性化ガスＧ２０が供給される。第１不活性化ガスＧ２０は、たとえばヒーター２０を用いて高温状態にする。第１不活性化ガスＧ２０は、たとえば窒素などである。

第２脱着領域２２０を通過する第２吸着体２００に供給された第１不活性化ガスＧ２０は、有機溶剤を吸着している第２吸着体２００の吸着剤と接触する。第２吸着体２００の吸着剤に吸着している有機溶剤は、当該吸着剤から脱着される。第２濃縮装置２０００は、脱着された有機溶剤を、第２脱着領域２２０から第２濃縮ガスＧ２２として排出する。第１不活性化ガスＧ２０として窒素を用いると、高温の水蒸気を用いて脱着を行なう場合に比べて第２濃縮ガスＧ２２に含まれる水分濃度を低下させることができる。

回収装置３０００は、第２濃縮ガスＧ２２が供給される。回収装置３０００は、クーラー３１０により第２濃縮ガスＧ２２を冷却し、第２濃縮ガスＧ２２に含まれる有機溶剤を凝縮させる。回収装置３０００は、回収部３２０により凝縮した有機溶剤を回収液３０１として回収する。なお、クーラー３１０により凝縮できなかった濃縮ガスＧ３０１ａについては、第１不活性化ガスＧ２０と合流させて、ヒーター２０により高温状態にした後、再び第２脱着領域２２０を通過する第２吸着体２００に供給するよう構成してもよい。また、一部または全ての濃縮ガスＧ３０１ａを、図示しない燃焼装置などを用いて酸化分解処理するよう構成してもよい。

（効果）
第１濃縮装置１０００の第１吸着体１００は、第１脱着領域１２０において脱着用ガスＧ１４が供給されることにより再生する。再生された第１吸着体１００は、さらに回転することにより、第１吸着領域１１０において再び原ガスＧ１０に含まれる有機溶剤を吸着する。

同様に、第２濃縮装置２０００の第２吸着体２００は、第２脱着領域２２０において第１不活性化ガスＧ２０が供給されることにより再生する。再生された第２吸着体２００は、さらに回転することにより、第２吸着領域２１０において再び第１濃縮ガスＧ１６ａに含まれる有機溶剤を吸着する。本実施の形態における有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１によれば、上記の一連の動作を繰り返すことにより、大量の原ガスＧ１０を連続的に濃縮することができる。

本実施の形態における有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１によれば、第１吸着体１００は、第２吸着体２００よりも、原ガスＧ１０中に含まれる有機溶剤に対する吸着除去性能が高くなるように構成されている。つまり、第１吸着体１００に構成されている吸着剤の細孔径が、第２吸着体２００に構成されている吸着剤の細孔径より小さいため、原ガス中の溶剤ガスを素早く吸着できる。したがって、原ガスＧ１０が第１吸着体１００を通過した後の、第１清浄ガスＧ１２としての有機溶剤の含有濃度を、効果的に低くすることができる。

さらに、第１吸着体１００は第２吸着体２００に比べて高い吸着除去性能を有しているため、第１吸着体１００は第２吸着体２００に比べて、有機溶剤の吸着除去に好適である。このため、第１脱着領域１２０を通過する第１吸着体１００に脱着用ガスＧ１４が供給されたとき、排出される第１濃縮ガスＧ１６に含まれる有機溶剤の濃度をより高濃度にすることができる。

なお、第１吸着体１００に構成されている吸着剤の細孔径と、第２吸着体２００に構成されている吸着剤の細孔径とについて、より詳細には次のとおりにするとよい。第１吸着体１００の吸着剤の細孔径は、約７Å未満にするとよく、より好ましくは約６Å未満にするとよい。これに対し、第２吸着体２００の吸着剤の細孔径は、約７Å以上にするとよい。第２吸着体の吸着剤としてゼオライトまたはシリカゲルを用いる場合、第２吸着体２００の吸着剤の細孔径は、約７Å以上約３０Å以下にするとよい。各吸着剤の細孔径を上記のとおりにすることにより、原ガスＧ１０が第１吸着体１００を通過した後の、第１清浄ガスＧ１２としての有機溶剤の含有濃度を、より効果的に低くすることができる。

本実施の形態における有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１によれば、第２吸着体２００は、第１吸着体１００よりも、被処理ガスである原ガスＧ１０中に含まれる有機溶剤に対する飽和吸着容量が大きくなるように構成されている。つまり、第２吸着体２００に構成させている吸着剤の細孔表面積が第１吸着体１００に構成されている吸着剤より大きいため、第１濃縮ガスＧ１６ａに含まれる有機溶剤を大量に吸着できる。したがって、第１不活性化ガスＧ２０を供給することによって、第２吸着体２００の第２脱着領域２２０から第２濃縮ガスＧ２２が排出されたとき、当該第２濃縮ガスＧ２２中に含まれる有機溶剤の濃度をより高濃度にすることが可能となる。

さらに、第２吸着体２００は第１吸着体１００に比べて大きな飽和吸着容量を有しているため、第２吸着体２００は第１吸着体１００に比べて有機溶剤の回収に好適である。このため、第２吸着領域２１０を通過する第２吸着体２００に第１濃縮ガスＧ１６ａが供給されたとき、より多くの有機溶剤を吸着させることができる。第２吸着体２００がより多くの有機溶剤を吸着しているため、第１不活性化ガスＧ２０が供給されたときに排出する第２濃縮ガスＧ２２の濃縮倍率を大幅に向上させることが可能となる。

第２濃縮ガスＧ２２の濃縮倍率が向上するため、回収装置３０００においてより高濃度の回収液を回収することができる。第２濃縮ガスＧ２２の濃縮倍率が向上するため、回収装置３０００に供給する第２濃縮ガスＧ２２の風量を小さくすることも可能であり、さらに回収装置３０００の容量も小さくすることが可能である。

なお、原ガスＧ１０に含まれる有機溶剤（トルエンとする）の濃度が約３０００ｐｐｍである場合、第１吸着体１００の吸着剤および第２吸着体２００の吸着剤の当該有機溶剤に対する飽和吸着容量は、それぞれ次のとおりにするとよい。第１吸着体１００の吸着剤の飽和吸着容量は、約１０重量％未満にするとよく、より好ましくは、約４重量％以上約８重量％以下にするとよい。これに対し、第２吸着体２００の吸着剤の飽和吸着容量は、約１０重量％以上にするとよく、より好ましくは、約１５重量％以上にするとよい。各吸着剤の飽和吸着容量を上記のとおりにすることにより、第１脱着領域１２０を通過する第１吸着体１００に脱着用ガスＧ１４が供給されたとき、排出される第１濃縮ガスＧ１６に含まれる有機溶剤の濃度をさらに高濃度にすることが可能となる。

したがって、本実施の形態における有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１によれば、第１または第２濃縮装置の吸着体の大きさを大きくする必要が無いため、原ガスＧ１０中に含まれる有機溶剤に対する吸着能を低下させることもない。本実施の形態における有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１によれば、冒頭で説明した１つの吸着体を用いる場合に比べ、原ガス中に含まれる有機溶剤をより多く除去することができる。

本実施の形態における有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１によれば、第２濃縮ガスＧ２２に含まれる有機溶剤の濃度を高くするために、第２脱着領域２２０を通過する第２吸着体２００に供給する第１不活性化ガスＧ２０の風速を遅くする必要がない。

したがって、本実施の形態における有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１によれば、システム全体としての処理速度を低下させることなく、吸着および脱着の処理を効率的に行なうことができる。

（実施の形態２）
図２を参照して、有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ２について説明する。有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ１と有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ２とは、第２濃縮装置２０００の第２脱着領域２２０が、冷却領域２２１を含んでいる点において相違する。

より具体的には、第２濃縮装置２０００の第２脱着領域２２０は、第２吸着体２００の回転方向ＡＲ２における第２脱着領域２２０の下流側に位置する冷却領域２２１を含んでいる。冷却領域２２１を通過する第２吸着体２００には、第２不活性化ガスＧ３０が供給される。第２不活性化ガスＧ３０が供給されることにより、冷却領域２２１を通過する第２吸着体２００は冷却される。第２不活性化ガスＧ３０は、たとえば窒素である。

冷却領域２２１を通過する第２吸着体２００に第２不活性化ガスＧ３０が供給されることにより、冷却領域２２１から第３不活性化ガスＧ３２が排出される。第２不活性化ガスＧ３０は、第２脱着領域２２０の下流側に位置する冷却領域２２１に供給されるため、冷却領域２２１から排出された第３不活性化ガスＧ３２には、有機溶剤がほとんど含まれていない場合もある。なお、冷却領域２２１から排出された一部の第３不活性化ガスＧ３２ａを第１濃縮ガスＧ１６ａ（Ｇ１６）と合流させ、第１濃縮ガスＧ１６ａとともに、第２吸着領域２１０を通過する第２吸着体２００に供給するよう構成してもよい。

第２不活性化ガスＧ３０として窒素を用いると、高温の水蒸気を用いて脱着を行なう場合に比べて第３不活性化ガスＧ３２に含まれる水分濃度を低下させることもできる。

一般的に、吸着体に吸着した有機溶剤を脱着させるためには、高温の気体が用いられる。高温の気体が吸着体に供給されることにより、吸着体からは有機溶剤が脱着するが、同時に吸着体も加熱されて高温状態となる。吸着体への有機溶剤の吸着量は、低温で大きくなり、高温で小さくなる。回転式の吸着体において、高温状態のまま再び吸着体が吸着領域に到達すると、有機溶剤に対する吸着量の低下を招く。

有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ２によれば、第２吸着体２００が再び第２吸着領域２１０に到達する前に、冷却領域２２１において冷却されるため、高温状態のまま第２吸着体２００が第２吸着領域２１０に到達することがない。有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ２によれば、第２濃縮装置２０００における有機溶剤に対する吸着量の低下を防止することができる。

（実施の形態３）
図３を参照して、有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ３について説明する。有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ２と有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ３とは、帰還路３２をさらに備えている点において相違する。

冷却領域２２１を通過する第２吸着体２００に第２不活性化ガスＧ３０が供給されることにより第３不活性化ガスＧ３２が排出される。帰還路３２は、排出された第３不活性化ガスＧ３２の一部の第３不活性化ガスＧ３２ｂを、第２脱着領域２２０を通過する第２吸着体２００に供給する。帰還路３２は、排出された第３不活性化ガスＧ３２のすべてを、第２脱着領域２２０を通過する第２吸着体２００に供給するよう構成してもよい。

第３不活性化ガスＧ３２ｂが低温である場合、ヒーター２０により加熱し、第２脱着領域２２０を通過する第２吸着体２００に供給するよう構成してもよい。

第３不活性化ガスＧ３２ｂは、第１不活性化ガスＧ２０とともに第２脱着領域２２０を通過する第２吸着体２００に供給されてもよいし、第１不活性化ガスＧ２０とは別々に第２脱着領域２２０を通過する第２吸着体２００に供給されてもよい。第１不活性化ガスＧ２０とは別々に第２脱着領域２２０を通過する第２吸着体２００に供給されるとき、第３不活性化ガスＧ３２ｂは、第１不活性化ガスＧ２０に対して回転方向ＡＲ２の上流側に供給されてもよく、下流側に供給されてもよい。

有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ３によれば、第３不活性化ガスＧ３２ｂを第２脱着領域２２０を通過する第２吸着体２００に供給している。第２脱着領域２２０を通過する第２吸着体２００に供給された第３不活性化ガスＧ３２ｂは、有機溶剤を吸着している第２吸着体２００の吸着剤と接触する。第２吸着体２００の吸着剤に吸着している有機溶剤は、当該吸着剤から脱着される。第３不活性化ガスＧ３２ｂは、第１不活性化ガスＧ２０とともに、第２吸着体２００から有機溶剤を脱着させる。

有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ３によれば、第３不活性化ガスＧ３２ｂによっても第２脱着領域２２０を通過する第２吸着体２００から有機溶剤を脱着させることができる。有機溶剤含有ガス回収処理システムＳ３によれば、帰還路３２を備えていない場合に比べ、第１不活性化ガスＧ２０の使用量を少なくすることが可能となる。

（実験結果）
次に、図４および図５を参照して、上記の実施の形態３の構成に基いた実験結果（実験１〜実験３）について説明する。図４中に示している第１吸着体の吸着剤および第２吸着体の吸着剤（ゼオライトＩ〜ゼオライトＩＩＩ，活性炭）は、図５中にその詳細を示している。

（実験１）
図４をまず参照して、本実験では、原ガスＧ１０として、成分が酢酸エチル、風量が約１２０Ｎｍ^３／ｍｉｎ、濃度が約５００ｐｐｍである気体を用いた。第１吸着体１００の吸着剤としてゼオライトＩを用い、第２吸着体２００の吸着剤としてゼオライトＩＩＩを用いた。図５を参照して、ゼオライトＩとは、飽和水分吸着率が約２％であり、吸着剤としての構造がＺＳＭ−５型のゼオライトである（以下同じ）。ゼオライトＩＩＩとは、飽和水分吸着率が約２％であり、吸着剤としての構造がＹ型のゼオライトである（以下同じ）。

図４を再び参照して、本実験によれば、原ガスＧ１０に含まれる有機溶剤を約９８％除去することが可能であった。また、回収した回収液３０１中の水分濃度は約０．５％であった。

（実験２）
本実験では、第１吸着体１００の吸着剤としてゼオライトＩＩを用い、第２吸着体２００の吸着剤としてゼオライトＩＩＩを用いた。図５を再び参照して、ゼオライトＩＩとは、飽和水分吸着率が約０．５％未満であり、吸着剤としての構造がＺＳＭ−５型のゼオライトである（以下同じ）。その他の構成は実験１と同様である。

図４を再び参照して、本実験によれば、原ガスＧ１０に含まれる有機溶剤を約９８％除去することが可能であった。また、回収した回収液３０１中の水分濃度は約０．２％未満であった。

（実験３）
本実験では、原ガスＧ１０として、成分がトルエン、風量が約１２０Ｎｍ^３／ｍｉｎ、濃度が約５００ｐｐｍである気体を用いた。第１吸着体１００の吸着剤としてゼオライトＩＩを用い、第２吸着体２００の吸着剤として活性炭を用いた。図５を再び参照して、活性炭とは、飽和水分吸着率が約１０％であり、吸着剤としての構造がヤシガラ炭の活性炭である（以下同じ）。

一般的に、ＺＳＭ−５型のゼオライトの表面積は、約４００ｍ^２／ｇ〜約４２０ｍ^２／ｇである。Ｙ型のゼオライトの表面積は約６６０ｍ^２／ｇ〜約９２０ｍ^２／ｇである。

ゼオライトの上記特性と、実験１〜実験３の結果とから、第１吸着体１００はＺＳＭ−５型のゼオライトであり、かつ第２吸着体２００は、Ｙ型のゼオライトまたは活性炭のいずれかを含んでいるとよいことがわかる。また、第１吸着体１００は、飽和水分吸着率が約０．５重量％以下のＺＳＭ−５型のゼオライトであるとさらによいことがわかる。

これは、原ガスＧ１０は、少なからず湿った状態であり、水分を多く含んでいる場合がある。原ガスＧ１０に一定量の水分が含まれている場合に、第１吸着体１００として飽和水分吸着率の高い吸着剤を用いると、第１吸着体１００から脱着される第１濃縮ガスＧ１６の中には、有機溶剤だけでなく水分も一緒に含まれることになる。これは、結果として、第２濃縮装置２０００を経て回収される回収液３０１の中にも、水分が所定の量だけ含まれることになる。

したがって、第１吸着体１００に、飽和水分吸着率の低い吸着剤を使用することで、第１濃縮装置１０００から排出される第１濃縮ガスＧ１６にはほとんど水分が含まれないこととなる。これは、結果として、第２濃縮装置２０００を経て回収される回収液３０１の中にも、水分がほとんど含まれないことになる。よって、第１吸着体１００は、飽和水分吸着率が約０．５重量％以下のＺＳＭ−５型のゼオライトであるとさらによいことがわかる。

なお、実験１〜実験３の結果から、第１吸着体１００がＺＳＭ−５型ゼオライトである場合、第２吸着体２００はシリカゲルであってもよいことがわかる。

（比較実験結果）
次に、図６および図７を参照して、本発明に関する比較実験結果について説明する。図７中に示す比較例１および比較例２は、図６に示す構成に基づき行なった比較実験結果をそれぞれ示している。図７中に示している（第１）吸着体の吸着剤（ゼオライトＩＩＩ，活性炭）は、上記実験１〜実験３の場合と同様に、図５中にその詳細を示している。

（比較例１）
図６および図７を参照して、本比較例では、原ガス（Ｇ１）として、成分が酢酸エチル、風量が約１２０Ｎｍ^３／ｍｉｎ、濃度が約５００ｐｐｍである気体を用いた。（第１）吸着体１０の吸着剤としてゼオライトＩＩＩを用いた。本比較例では、図６に示すように１つの吸着体１０のみが用いられている。

本比較例によれば、原ガスＧ１に含まれる有機溶剤を約２０％除去することが可能であった。また、回収した回収液７中の水分濃度は約０．５％未満であった。上記の実験１〜実験３と比べると、有機溶剤の除去率が低いことがわかる。

（比較例２）
図６および図７を再び参照して、本比較例では、原ガス（Ｇ１）として、成分がトルエン、風量が約１２０Ｎｍ^３／ｍｉｎ、濃度が約５００ｐｐｍである気体を用いた。（第１）吸着体１０の吸着剤として活性炭を用いた。本比較例では、比較例１と同様に、１つの吸着体１０のみが用いられている。

本比較例によれば、原ガスＧ１に含まれる有機溶剤を約１５％除去することが可能であった。また、回収した回収液７中の水分濃度は約０．５％未満であった。上記の実験１〜実験３と比べると、有機溶剤の除去率が低いことがわかる。

（他の比較実験結果）
次に、図７を参照して、本発明に関する他の比較実験結果について説明する。図７中に示す比較例３および比較例４は、上記の実施の形態３に対し、第１吸着体１００および第２吸着体２００に用いる吸着剤を同一のものとして行なった比較実験結果をそれぞれ示している。図７中に示している第１吸着体の吸着剤および第２吸着体の吸着剤（ゼオライトＩ，ゼオライトＩＩＩ）は、上記実験１〜実験３の場合と同様に、図５中にその詳細を示している。

（比較例３）
本比較例では、原ガス（Ｇ１０）として、成分が酢酸エチル、風量が約１２０Ｎｍ^３／ｍｉｎ、濃度が約５００ｐｐｍである気体を用いた。第１吸着体１００および第２吸着体２００の吸着剤としてゼオライトＩを用いた。本比較例では、第１吸着体１００および第２吸着体２００に用いた吸着剤は同一である。

本比較例によれば、原ガスに含まれる有機溶剤を約８０％除去することが可能であった。また、回収した回収液（３０１）中の水分濃度は約０．５％未満であった。上記の実験１〜実験３と比べると、有機溶剤の除去率が低いことがわかる。

（比較例４）
本比較例では、原ガス（Ｇ１０）として、成分が酢酸エチル、風量が約１２０Ｎｍ^３／ｍｉｎ、濃度が約５００ｐｐｍである気体を用いた。第１吸着体１００および第２吸着体２００の吸着剤としてゼオライトＩＩＩを用いた。本比較例では、比較例３と同様に、第１吸着体１００および第２吸着体２００に用いた吸着剤は同一である。

本比較例によれば、原ガスに含まれる有機溶剤を約８５％除去することが可能であった。また、回収した回収液（３０１）中の水分濃度は約０．５％未満であった。上記の実験１〜実験３と比べると、有機溶剤の除去率が低いことがわかる。

以上、本発明の発明を実施するための形態について説明したが、今回開示された形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１濃縮装置、２，１４，２０，３３ヒーター、３回収装置、５，１７クーラー、６，３２０回収部、７，３０１回収液、９筒軸、１０吸着体、１１吸着領域、１２脱着領域、３２帰還路、１００第１吸着体、１０１第１筒軸、１１０第１吸着領域、１２０第１脱着領域、２００第２吸着体、２０１第２筒軸、２１０第２吸着領域、２２０第２脱着領域、２２１冷却領域、３１０クーラー、１０００第１濃縮装置、２０００第２濃縮装置、３０００回収装置、ＡＲ，ＡＲ１，ＡＲ２回転方向、Ｇ１，Ｇ１０原ガス、Ｇ２清浄ガス、Ｇ３脱着用ガス、Ｇ４，Ｇ７ａ，Ｇ３０１ａ濃縮ガス、Ｇ１２，Ｇ１２ａ第１清浄ガス、Ｇ１４脱着用ガス、Ｇ１６，Ｇ１６ａ第１濃縮ガス、Ｇ１８第２清浄ガス、Ｇ２０第１不活性化ガス、Ｇ２２第２濃縮ガス、Ｇ３０第２不活性化ガス、Ｇ３２，Ｇ３２ａ，Ｇ３２ｂ第３不活性化ガス、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ１０有機溶剤含有ガス回収処理システム。

Claims

揮発性を有する低濃度の有機溶剤を含有する原ガスから前記有機溶剤を回収する有機溶剤含有ガス回収処理システムであって、
第１筒軸の周りに回転可能に設けられた筒状の第１吸着体と、前記第１吸着体の回転方向に並んで規定され前記第１吸着体が回転することにより前記第１吸着体をその内部に交互に通過させる第１吸着領域および第１脱着領域とを有し、前記第１吸着領域を通過する前記第１吸着体に前記原ガスを供給することにより前記原ガスに含有される前記有機溶剤を吸着させ、前記第１脱着領域を通過する前記有機溶剤を吸着した前記第１吸着体に脱着用ガスを供給することにより前記第１吸着体から前記有機溶剤を脱着させ、第１濃縮ガスを排出する第１濃縮装置と、
第２筒軸の周りに回転可能に設けられた筒状の第２吸着体と、前記第２吸着体の回転方向に並んで規定され前記第２吸着体が回転することにより前記第２吸着体をその内部に交互に通過させる第２吸着領域および第２脱着領域とを有し、前記第２吸着領域を通過する前記第２吸着体に前記第１濃縮ガスを供給することにより前記第１濃縮ガスに含有される前記有機溶剤を吸着させ、前記第２脱着領域を通過する前記第２吸着体に第１不活性化ガスを供給することにより前記第２吸着体から前記有機溶剤を脱着させ、第２濃縮ガスを排出する第２濃縮装置と、
前記第２濃縮ガスが供給され、前記第２濃縮ガスを冷却することにより前記第２濃縮ガスに含まれる前記有機溶剤を凝縮させ、凝縮した前記有機溶剤を回収する回収装置と、を備え、
前記第１吸着体は、前記第２吸着体よりも前記有機溶剤に対する吸着除去性能が高く、
前記第２吸着体は、前記第１吸着体よりも前記有機溶剤に対する飽和吸着容量が大きく、
前記第１吸着体に含まれている吸着剤はＺＳＭ−５型ゼオライトであり、
前記第２吸着体に含まれている吸着剤は、Ｙ型ゼオライト、シリカゲルまたは活性炭のいずれかを含む、
有機溶剤含有ガス回収処理システム。
前記第１吸着体に含まれている前記吸着剤は、飽和水分吸着率が０．５重量％以下のＺＳＭ−５型ゼオライトである、
請求項１に記載の有機溶剤含有ガス回収処理システム。
前記第２脱着領域は、前記第２吸着体の回転方向における前記第２脱着領域の下流側に位置する冷却領域を含み、
前記冷却領域を通過する前記第２吸着体に第２不活性化ガスが供給されることにより、前記冷却領域を通過する前記第２吸着体が冷却される、
請求項１または２に記載の有機溶剤含有ガス回収処理システム。
前記冷却領域を通過する前記第２吸着体に前記第２不活性化ガスが供給されることにより第３不活性化ガスが排出され、
前記冷却領域から排出された前記第３不活性化ガスの一部または全てを、前記第２脱着領域を通過する前記第２吸着体に供給するための帰還路をさらに備えた、
請求項３に記載の有機溶剤含有ガス回収処理システム。