特許 5924487 揮発性有機化合物回収装置及び揮発性有機化合物処理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5924487

(24)【登録日】2016年4月28日

(45)【発行日】2016年5月25日

(54)【発明の名称】揮発性有機化合物回収装置及び揮発性有機化合物処理システム

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/04 20060101AFI20160516BHJP

   F01D 15/08 20060101ALI20160516BHJP

【ＦＩ】

   B01D53/04 230

   F01D15/08 C

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-133681(P2012-133681)

(22)【出願日】2012年6月13日

(65)【公開番号】特開2013-255896(P2013-255896A)

(43)【公開日】2013年12月26日

【審査請求日】2015年4月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100090022

【弁理士】

【氏名又は名称】長門 侃二

(74)【代理人】

【識別番号】100118267

【弁理士】

【氏名又は名称】越前 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】宇治 茂一

【審査官】 山本 吾一

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００６／０１９１３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭５６−０８９８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−１１０１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０８６０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１９６２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３３６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６３０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３６１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３４４７１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ５３／０２

Ｂ０１Ｄ ５３／３４

Ｆ０１Ｄ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

揮発性有機化合物を含んだ未処理ガスの前記揮発性有機化合物を吸着剤に吸着させ、この吸着剤に吸着された前記揮発性有機化合物を水蒸気によって脱着させることで前記未処理ガスから揮発性有機化合物を回収する揮発性有機化合物回収装置であって、
前記吸着剤を内蔵する複数の吸着塔と、
前記複数の吸着塔に水蒸気を供給する水蒸気供給ラインと、
前記複数の吸着塔から排出される加圧ガスを前記水蒸気供給ラインにそれぞれ導く減圧ラインを備え、
前記複数の吸着塔では、１サイクル中に吸着処理、加温加圧処理、脱着処理及び減圧処理の各処理がそれぞれ順に実施されると共に、１サイクル中において常にいずれか２つの吸着塔での加温加圧処理と減圧処理とが互いに同期して実施され、
前記水蒸気供給ラインと、前記複数の吸着塔からの各減圧ラインとの接続部位には、前記水蒸気供給ラインにより供給される水蒸気を駆動ガスとして動作する昇圧混合手段が設置され、
前記昇圧混合手段は、脱着処理後の減圧処理を行っている吸着塔から減圧ラインを介して塔内残留加圧ガスを吸引し、前記水蒸気供給ラインにより供給される水蒸気と混合させて、前記減圧処理を行っている吸着塔と同期して吸着処理後の加温加圧処理を行っている吸着塔に導入する
ことを特徴とする揮発性有機化合物回収装置。

【請求項2】

前記昇圧混合手段としてエゼクタが用いられている請求項１に記載の揮発性有機化合物回収装置。

【請求項3】

前記水蒸気供給ラインにより供給される水蒸気によって回転駆動されるタービンと、このタービンにより回転駆動されて減圧処理を行っている吸着塔から減圧ラインを介して塔内残留加圧ガスを吸引して圧縮する圧縮機を具備し、前記タービンを通過した水蒸気及び前記圧縮機により加圧された前記塔内残留加圧ガスを混合させて、前記減圧処理を行っている吸着塔と同期して吸着処理後の加温加圧処理を行っている吸着塔に導入するタービン機構が前記昇圧混合手段として用いられている請求項１に記載の揮発性有機化合物回収装置。

【請求項4】

請求項１に記載の揮発性有機化合物回収装置と、
この揮発性有機化合物回収装置で回収される揮発性有機化合物を燃焼させる燃焼器を備えた
ことを特徴とする揮発性有機化合物処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、揮発性有機化合物を含んだ未処理ガスの前記揮発性有機化合物を吸着剤、例えば、活性炭に吸着させ、この活性炭に吸着された揮発性有機化合物を水蒸気によって脱着させて回収するのに用いられる揮発性有機化合物回収装置及び揮発性有機化合物処理システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、上記したような揮発性有機化合物回収装置としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。

【0003】

この揮発性有機化合物回収装置は、吸着剤を内蔵する吸着塔を備えている。この吸着塔では、トルエンやキシレン等の揮発性有機化合物を含む未処理ガスを塔内に導入して、この未処理ガスに含まれる揮発性有機化合物を常温常圧で吸着剤に吸着させることで、未処理ガスから揮発性有機化合物を除去する吸着処理が実施されるようになっている。

【0004】

また、この吸着塔では、上記吸着処理に続いて、塔内に水蒸気を導入して温度及び圧力をいずれも上昇させる加温加圧処理が実施され、さらに、この加温加圧処理によって温度及び圧力が上昇した塔内に水蒸気を導入して吸着剤から揮発性有機化合物を脱着させて、揮発性有機化合物と混合した水蒸気を、例えば、ガスタービンの燃焼器に送る脱着処理が実施されるようになっている。

【0005】

加えて、吸着塔では、脱着処理から上記吸着処理に再び戻るまでの処理として、塔内に残留する水蒸気を処理済ガスとして大気に放出することで、塔内圧力を下げるといった減圧処理が実施されるようになっている。

【0006】

この揮発性有機化合物回収装置において、吸着塔を複数装備して、各吸着塔における上記した吸着、加温・加圧、脱着及び減圧の各処理が１サイクル中で互いに重ならないように制御することで、揮発性有機化合物の回収が連続して行われるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開第2006/019131号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ここで、上記した揮発性有機化合物回収装置は、未処理ガスから揮発性有機化合物を回収して、例えば、ガスタービンの燃焼器に送るために用いられる、すなわち、回収した揮発性有機化合物をガスタービンの燃料として再利用するという省エネルギー実現のために用いられることから、吸着塔での減圧処理において、塔内に残留する水蒸気（加圧ガス）を大気に放出することは、省エネルギーに反することになり、この問題を解決することが従来の課題となっていた。

【0009】

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、未処理ガスから揮発性有機化合物を回収して再利用可能とすることで、省エネルギーを実現することができるのは勿論のこと、さらなる省エネルギー効果を得ることが可能である揮発性有機化合物回収装置及び揮発性有機化合物処理システムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の請求項１に係る発明は、揮発性有機化合物を含んだ未処理ガスの前記揮発性有機化合物を吸着剤、例えば、活性炭に吸着させ、この活性炭に吸着された揮発性有機化合物を水蒸気によって脱着させることで前記未処理ガスから揮発性有機化合物を回収する揮発性有機化合物回収装置であって、前記吸着剤を内蔵する複数の吸着塔と、前記複数の吸着塔に水蒸気を供給する水蒸気供給ラインと、前記複数の吸着塔から排出される加圧ガスを前記水蒸気供給ラインにそれぞれ導く減圧ラインを備え、前記複数の吸着塔では、１サイクル中に吸着処理、加温加圧処理、脱着処理及び減圧処理の各処理がそれぞれ順に実施されると共に、１サイクル中において常にいずれか２つの吸着塔での加温加圧処理と減圧処理とが互いに同期して実施され、前記水蒸気供給ラインと、前記複数の吸着塔からの各減圧ラインとの接続部位には、前記水蒸気供給ラインにより供給される水蒸気を駆動ガスとして動作する昇圧混合手段が設置され、前記昇圧混合手段は、脱着処理後の減圧処理を行っている吸着塔から減圧ラインを介して塔内残留加圧ガスを吸引し、前記水蒸気供給ラインにより供給される水蒸気と混合させて、前記減圧処理を行っている吸着塔と同期して吸着処理後の加温加圧処理を行っている吸着塔に導入する構成としたことを特徴としており、この構成の揮発性有機化合物回収装置を従来の課題を解決するための手段としている。

【0011】

また、本発明の請求項２に係る揮発性有機化合物回収装置は、前記昇圧混合手段としてエゼクタが用いられている構成としている。

【0012】

さらに、本発明の請求項３に係る揮発性有機化合物回収装置は、前記水蒸気供給ラインにより供給される水蒸気によって回転駆動されるタービンと、このタービンにより回転駆動されて減圧処理を行っている吸着塔から減圧ラインを介して塔内残留加圧ガスを吸引して圧縮する圧縮機を具備し、前記タービンを通過した水蒸気及び前記圧縮機により加圧された前記塔内残留加圧ガスを混合させて、前記減圧処理を行っている吸着塔と同期して吸着処理後の加温加圧処理を行っている吸着塔に導入するタービン機構が前記昇圧混合手段として用いられている構成としている。

【0013】

一方、本発明の請求項４に係る揮発性有機化合物処理システムは、請求項１に記載の揮発性有機化合物回収装置と、この揮発性有機化合物回収装置で回収される揮発性有機化合物を燃焼させる燃焼器を備えた構成としている。

【0014】

本発明に係る揮発性有機化合物回収装置では、複数の吸着塔において、１サイクル中に吸着処理、加温加圧処理、脱着処理及び減圧処理の各処理がそれぞれ順に、そして、互いに重ならないようにして実施されるので、揮発性有機化合物の回収が連続して行われる。

【0015】

この１サイクル中において、常にいずれか２つの吸着塔での加温加圧処理と減圧処理とが互いに同期して実施されるので、脱着処理後の減圧処理を行っている吸着塔内に残留している加圧ガスが、この減圧処理を行っている吸着塔と同期して吸着処理後の加温加圧処理を行っている吸着塔に導入するように成すと、すなわち、両吸着塔に対していわゆる均圧処理を実施すると、減圧処理を行っている吸着塔では減圧開始時の約半分の圧力まで減圧され、一方、加温加圧処理を行っている吸着塔では、目標圧力の約半分の圧力まで加圧されることとなる。

【0016】

このとき、水蒸気供給ラインにより供給される水蒸気を駆動ガスとする昇圧混合手段の動作により、減圧処理を行っている吸着塔から減圧ラインを介して塔内残留加圧ガスが吸引され、水蒸気供給ラインにより供給される水蒸気と混合されて、加温加圧処理を行っている吸着塔に導入される。

【0017】

つまり、減圧処理を行っている吸着塔からは、減圧開始時の半分以上の残留加圧ガスが加温加圧処理を行っている吸着塔に強制的に移送されることとなり、その分だけこの加温加圧処理を行っている吸着塔では、目標圧力とするべく外部から導入する加圧用のガスの量を減らし得ることとなる。

【0018】

したがって、本発明に係る揮発性有機化合物処理システムにおいて、より一層の省エネルギー効果が得られることとなる。

【0019】

また、本発明に係る揮発性有機化合物回収装置において、上記したように、昇圧混合手段としてエゼクタを採用した場合には、簡単な構成で省エネルギー化に貢献でき、一方、昇圧混合手段としてタービン機構を採用した場合には、減圧処理を行っている吸着塔からの塔内残留加圧ガスと水蒸気供給ラインにより供給される水蒸気との効率の良い昇圧混合が成されることとなり、このように、昇圧混合手段としてタービン機構を採用した場合において、タービンをモータで回転駆動する構成としてもよい。

【発明の効果】

【0020】

本発明に係る揮発性有機化合物回収装置では、上記した構成としているので、未処理ガスから揮発性有機化合物を回収して再利用可能とすることで、省エネルギーを実現することができるのは言うまでもなく、さらなる省エネルギー効果を得ることが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態に係る揮発性有機化合物回収装置を有する揮発性有機化合物処理システムを示す概略構成説明図である。

【図2】図１に示した揮発性有機化合物回収装置の１処理サイクル中におけるタイムスケジュール説明図である。

【図3】図１に示した揮発性有機化合物回収装置の第１吸着塔及び第３吸着塔間で均圧処理を行っている際のバルブの開閉状態説明図である。

【図4】図１に示した揮発性有機化合物回収装置の第１吸着塔及び第３吸着塔間で減圧・加圧処理を行っている際のバルブの開閉状態説明図である。

【図5】図１に示した揮発性有機化合物回収装置の第１吸着塔が放圧処理を行っている際のバルブの開閉状態説明図である。

【図6】図１に示した揮発性有機化合物回収装置の第１吸着塔及び第３吸着塔間の均圧処理時におけるバルブ開閉状態の拡大説明図（ａ），減圧・加圧処理時におけるバルブ開閉状態の拡大説明図（ｂ）及び放圧処理時におけるバルブ開閉状態の拡大説明図（ｃ）である。

【図7】本発明の他の実施形態に係る揮発性有機化合物回収装置を示す第１吸着塔及び第３吸着塔間の減圧・加圧処理時におけるバルブ開閉状態の拡大説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る揮発性有機化合物回収装置が採用される揮発性有機化合物処理システムを示しており、この揮発性有機化合物処理システムは、揮発性有機化合物回収装置１と、ガスタービンの燃焼器９と、図示しない水蒸気生成部を備えている。

【0023】

揮発性有機化合物回収装置１は、揮発性有機化合物を含んだ未処理ガスの揮発性有機化合物を吸着剤、例えば、活性炭に吸着させ、この活性炭に吸着された揮発性有機化合物を加圧環境下で水蒸気によって脱着させることで未処理ガスから揮発性有機化合物を回収するようになっている。

【0024】

具体的には、この揮発性有機化合物回収装置１は、吸着剤を内蔵する７つの吸着塔１１〜１７と、これらの吸着塔１１〜１７側に上記水蒸気生成部で生成された水蒸気を供給する水蒸気供給ライン３と、吸着塔１１〜１７から排出される加圧ガスを水蒸気供給ライ３ンにそれぞれ導く減圧ライン３１〜３７と、水蒸気供給ライン３から吸着塔１１〜１７のそれぞれに水蒸気を送給する加圧ライン５１〜５７と、吸着塔１１〜１７に接続する処理済ガス排出ライン４を備えている。

【0025】

水蒸気供給ライン３には、供給用バルブ２が配置され、複数の減圧ライン３１〜３７には、減圧用バルブ２１〜２７がそれぞれ配置され、加圧ライン５１〜５７には、加圧用バルブ４１〜４７がそれぞれ配置されており、処理済ガス排出ライン４と吸着塔１１〜１７との間には、排出バルブ６１〜６７がそれぞれ配置されている。

【0026】

また、図１に一点鎖線で示すように、７つの吸着塔１１〜１７のそれぞれに対して揮発性有機化合物を含んだ未処理ガスが図示しない制御バルブを介して導入され、図１に二点鎖線で示すように、７つの吸着塔１１〜１７からは後述する化合物混合水蒸気が燃焼器９に対して図示しない燃焼器用バルブを介して送給されるようになっている。

【0027】

そして、７つの吸着塔１１〜１７では、図２に示すように、１サイクル中に吸着処理、加温加圧処理、脱着処理及び減圧処理の各処理がそれぞれ順に、そして、互いに重ならないようにして実施されるようになっている。

【0028】

ここで、吸着塔１１〜１７において吸着処理が実施される場合には、例えば、図３〜図５に示すように、単位時間Ｔ３の１サイクル中に吸着塔１４〜１７において吸着処理が実施される場合には、吸着塔１４〜１７を取り巻くバルブ２４〜２７，４４〜４７，６４〜６７のすべてが閉状態となり、一方、Ｔ３の１サイクル中に第２吸着塔１２において脱着処理が実施される場合には、燃焼器用バルブ及び図示しない脱着用蒸気バルブを除いて第２吸着塔１２を取り巻くバルブ２２，４２，６２のすべてが閉状態となる。

【0029】

さらに、この揮発性有機化合物回収装置１では、１サイクル中において常にいずれか２つの吸着塔、例えば、単位時間Ｔ３の１サイクル中では第１吸着塔１１での減圧処理と第３吸着塔１３での加温加圧処理とが互いに同期して実施されるようになっている。

【0030】

この実施形態では、図３に示すように、脱着処理後の減圧処理を行っている第１吸着塔１１内に残留している加圧ガスが、この減圧処理を行っている第１吸着塔１１と同期して吸着処理後の加温加圧処理を行っている第３吸着塔１３に導入される、すなわち、両吸着塔１１，１３に対していわゆる均圧処理が実施されるようになっている。

【0031】

この場合、水蒸気供給ライン３上の供給用バルブ２における下流側と、７つの吸着塔１１〜１７からの各減圧ライン３１〜３７との接続部位には、水蒸気供給ライン３により供給される水蒸気を駆動ガスとして動作するエゼクタ（昇圧混合手段）８が設置されている。

【0032】

このエゼクタ８は、図４に示すように、上記均圧処理に続いて減圧処理を行っている第１吸着塔１１から減圧用バルブ２１及び減圧ライン３１を介して塔内残留加圧ガスを吸引して、水蒸気供給ライン３により開状態の供給用バルブ２を介して供給される水蒸気と混合させるようになっている。

【0033】

そして、このエゼクタ８は、残留加圧ガスと水蒸気との混合流を、上記均圧処理に続いて加温加圧処理を行っている第３吸着塔１３に加圧ライン５３及び開状態の加圧バルブ４３を介して導入するようになっている。
なお、この実施形態では、図５に示すように、減圧処理を行っている第１吸着塔１１において、この減圧処理に続いて、排出バルブ６１を開状態とする放圧処理が成されるようになっている。

【0034】

上記した揮発性有機化合物回収装置１では、７つの吸着塔１１〜１７において、１サイクル中に吸着処理、加温加圧処理、脱着処理及び減圧処理の各処理がそれぞれ順に、そして、互いに重ならないようにして実施されるので、揮発性有機化合物の回収が連続して行われる。

【0035】

この１サイクル中において、常にいずれか２つの吸着塔、例えば、単位時間Ｔ３の１サイクル中では第１吸着塔１１での減圧処理と第３吸着塔１３での加温加圧処理とが互いに同期して実施されるので、図６（ａ）にも示すように、減圧用バルブ２１，加圧用バルブ４３をいずれも開状態として、第１吸着塔１１内における脱着処理後の加圧ガスが、この減圧処理を行っている第１吸着塔１１と同期して吸着処理後の加温加圧処理を行っている常温常圧の第３吸着塔１３に流入するようにすれば、すなわち、両吸着塔１１，１３に対していわゆる均圧処理を実施すれば、減圧処理を行っている第１吸着塔１１では減圧開始時の約半分の圧力まで減圧され、一方、加温加圧処理を行っている第３吸着塔１３では、目標圧力の約半分の圧力まで加圧されることとなる。

【0036】

このように、第１吸着塔１１内の圧力と、第３吸着塔１３内の圧力とがほぼ均一になった時点で、図６（ｂ）にも示すように、水蒸気供給ライン３の供給用バルブ２を開くと、水蒸気がエゼクタ８の駆動流体として作用し、このエゼクタ８の動作により、減圧処理を行っている第１吸着塔１１から減圧ライン３１を介して塔内残留加圧ガスが吸引され、水蒸気供給ライン３により供給される水蒸気と混合して、加温加圧処理を行っている第３吸着塔１３に加圧ライン５３を介して流入する。

【0037】

つまり、減圧処理を行っている第１吸着塔１１からは、減圧開始時の半分以上の残留加圧ガスが加温加圧処理を行っている第３吸着塔１３に強制的に移送されることとなり、その分だけこの加温加圧処理を行っている第３吸着塔１３では、目標圧力とするべく外部から導入する加圧用のガスの量を減らし得ることとなる。

【0038】

この後、第３吸着塔１３の加圧が完了した時点で、図６（ｃ）にも示すように、供給用バルブ２，減圧用バルブ２１，加圧用バルブ４３をいずれも閉じて排出バルブ６１のみを開いて放圧処理を行うと、第１吸着塔１１内の残りの加圧ガスが大気に放出される。

【0039】

したがって、上記した揮発性有機化合物回収装置１を有する揮発性有機化合物処理システムにおいて、より一層の省エネルギー効果が得られることとなる。

【0040】

また、上記した揮発性有機化合物回収装置１において、昇圧混合手段としてエゼクタ８を採用しているので、簡単な構成で省エネルギー化に貢献できることとなる。

【0041】

本発明に係る揮発性有機化合物回収装置及び揮発性有機化合物処理システムの構成は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、他の構成として、例えば、図７に示すように、揮発性有機化合物回収装置１の昇圧混合手段として、タービン機構８０を採用することができる。

【0042】

このタービン機構８０は、水蒸気供給ライン３により供給される水蒸気によって回転駆動されるタービン８１と、このタービン８１と軸８２を介して連結されて、タービン８１により回転駆動されて減圧処理を行っている第１吸着塔１１から減圧ライン３１を介して塔内残留加圧ガスを吸引して圧縮する圧縮機８３を具備している。

【0043】

そして、このタービン機構８０においては、減圧処理を行っている第１吸着塔１１からの塔内残留加圧ガスと水蒸気供給ライン３により供給される水蒸気との効率の良い昇圧混合が成されることとなり、このように、昇圧混合手段としてタービン機構８０を採用した場合において、タービン８１をモータで回転駆動する構成としてもよい。

【符号の説明】

【0044】

１ 揮発性有機化合物回収装置
３ 水蒸気供給ライン
８ エゼクタ（昇圧混合手段）
９ 燃焼器
１１〜１７ 吸着塔
３１〜３７ 減圧ライン
８０ タービン機構
８１ タービン
８３ 圧縮機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】