図面 (/)

技術 被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法およびこの濃縮回収方法を用いた被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置

出願人 株式会社ダイフク
発明者 藤田成良森本薫内藤信吾吉田充原口拓也城戸康秀
出願日 2011年12月14日 (8年11ヶ月経過) 出願番号 2011-272934
公開日 2013年6月24日 (7年4ヶ月経過) 公開番号 2013-123669
状態 拒絶査定
技術分野 吸着による気体の分離 ガスの乾燥 固体収着剤及びろ過助剤 珪酸塩及びセ゛オライト、モレキュラーシーブ
主要キーワード 電力半減深度 減衰現象 回収用ガス 産業設備 水分回収 運転段階 クラスター状態 到達度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2013年6月24日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

従来のスイング方式による回収方法に比べて、被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分を省エネルギーで、かつ効率的に濃縮回収することができる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法が望まれていた。

解決手段

本発明にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法は、吸着剤充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法であって、吸着剤の細孔内に水分をクラスター状態で付着させつつ、濃縮回収対象成分を吸着剤に吸着させた後に吸着剤にマイクロ波照射または高周波電圧印加することを特徴とする。

概要

背景

従来から、VOC(揮発性有機化合物)などを回収する方法として、吸着剤充填された吸着塔を用いたスイング方式と呼ばれる回収方法が知られている。そして、このスイング方式は、現在のところ特許文献1などに代表される圧力差を利用した圧力スイング方式と特許文献2などに代表される温度差を利用した温度スイング方式の2つに大きく分類されている。

ここで、圧力スイング方式とは、吸着剤が充填された吸着塔に被処理ガス加圧して供給することによって吸着剤に被処理ガス中の濃縮回収対象成分吸着させた後、当該吸着塔を減圧するとともに回収用のガスまたは空気を供給することで、吸着剤に吸着させた被処理ガス中の濃縮回収対象成分を吸着剤から脱離させて回収する方式である。

また、温度スイング方式とは、吸着剤が充填された吸着塔を低温にして被処理ガスを供給することで被処理ガス中の濃縮回収対象成分を吸着剤に吸着させた後、当該吸着塔を加温したり、あるいは高温にした回収用のガスまたは空気を供給したりすることで、吸着剤に吸着させた被処理ガス中の濃縮回収対象成分を吸着剤から脱離させて回収する方式である。

概要

従来のスイング方式による回収方法に比べて、被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分を省エネルギーで、かつ効率的に濃縮回収することができる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法が望まれていた。本発明にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法は、吸着剤を充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法であって、吸着剤の細孔内に水分をクラスター状態で付着させつつ、濃縮回収対象成分を吸着剤に吸着させた後に吸着剤にマイクロ波照射または高周波電圧印加することを特徴とする。

目的

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、従来のスイング方式による回収方法に比べて、対象とする被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分を省エネルギーでかつ効率的に濃縮回収することができ、さらに濃縮回収対象成分についてはその極性の有無を問わずに濃縮回収をすることができる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法およびこの濃縮回収方法を用いた被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置の提供を目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

吸着剤充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法であって、前記吸着剤の細孔内に水分をクラスター状態で付着させつつ、前記濃縮回収対象成分を前記吸着剤に吸着させた後に前記吸着剤にマイクロ波照射または高周波電圧印加することを特徴とする被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法。

請求項2

吸着剤を充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法であって、前記一の吸着塔、または前記複数の吸着塔のうちの一の吸着塔に、前記被処理ガス中の水分をクラスター状態で前記吸着剤の細孔内に付着させつつ、前記濃縮回収対象成分を前記吸着剤に吸着させた後に前記一の吸着塔に回収用ガス、または前記濃縮回収対象成分および前記水分を除去した回収用空気を供給する際に、前記吸着剤にマイクロ波を照射または高周波電圧を印加することを特徴とする請求項1に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法。

請求項3

前記クラスター状態が、水分または前記被処理ガス中の水分を、前記濃縮回収対象成分の1〜10倍(モル比)の量で前記吸着剤の細孔内に付着させた状態であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法。

請求項4

前記回収用ガスまたは前記回収用空気の供給量が、前記被処理ガスの供給量の1/5〜1/10000倍(モル比)であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法。

請求項5

前記吸着剤に、SiO2/Al2O3のモル比が25以上で、かつ細孔径が2nm以下のマイクロ孔を有するものを用いることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法。

請求項6

前記吸着剤に、シリカライトまたは高シリカゼオライトを用いることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法。

請求項7

吸着剤を充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置であって、前記吸着剤の細孔内に水分をクラスター状態で付着させつつ、前記濃縮回収対象成分を前記吸着剤に吸着させた後に前記吸着剤にマイクロ波を照射または高周波電圧を印加することを特徴とする被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置。

請求項8

吸着剤を充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法であって、前記一の吸着塔、または前記複数の吸着塔のうちの一の吸着塔に、前記被処理ガス中の水分をクラスター状態で前記吸着剤の細孔内に付着させつつ、前記濃縮回収対象成分を前記吸着剤に吸着させた後に前記一の吸着塔に回収用ガス、または前記濃縮回収対象成分および前記水分を除去した回収用空気を供給する際に、前記励起手段から前記吸着剤にマイクロ波を照射または高周波電圧を印加することを特徴とする請求項7に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置。

請求項9

前記クラスター状態が、水分または前記被処理ガス中の水分を、前記濃縮回収対象成分の1〜10倍(モル比)の量で前記吸着剤の細孔内に付着させた状態であることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置。

請求項10

前記回収用ガスまたは前記回収用空気の供給量が、前記被処理ガスの供給量の1/5〜1/10000倍(モル比)であることを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか一項に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置。

請求項11

前記吸着剤に、SiO2/Al2O3のモル比が25以上で、かつ細孔径が2nm以下のマイクロ孔を有するものを用いることを特徴とする請求項7から請求項10のいずれか一項に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置。

請求項12

前記吸着剤に、シリカライトまたは高シリカゼオライトを用いることを特徴とする請求項7から請求項11のいずれか一項に記載の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置。

技術分野

0001

本発明は、被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法およびこの濃縮回収方法を用いた被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置係り、さらに詳しくは細孔内に水分を特定の状態で付着させた吸着剤に、マイクロ波照射または高周波電圧印加することによって、被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分を省エネルギーかつ効率的に濃縮回収することができる濃縮回収方法およびこの濃縮回収方法を用いた濃縮回収装置に関するものである。さらに、濃縮回収対象成分についてはその極性の有無を問わずに濃縮回収をすることができる濃縮回収方法およびこの濃縮回収方法を用いた濃縮回収装置に関するものである。

背景技術

0002

従来から、VOC(揮発性有機化合物)などを回収する方法として、吸着剤が充填された吸着塔を用いたスイング方式と呼ばれる回収方法が知られている。そして、このスイング方式は、現在のところ特許文献1などに代表される圧力差を利用した圧力スイング方式と特許文献2などに代表される温度差を利用した温度スイング方式の2つに大きく分類されている。

0003

ここで、圧力スイング方式とは、吸着剤が充填された吸着塔に被処理ガスを加圧して供給することによって吸着剤に被処理ガス中の濃縮回収対象成分を吸着させた後、当該吸着塔を減圧するとともに回収用のガスまたは空気を供給することで、吸着剤に吸着させた被処理ガス中の濃縮回収対象成分を吸着剤から脱離させて回収する方式である。

0004

また、温度スイング方式とは、吸着剤が充填された吸着塔を低温にして被処理ガスを供給することで被処理ガス中の濃縮回収対象成分を吸着剤に吸着させた後、当該吸着塔を加温したり、あるいは高温にした回収用のガスまたは空気を供給したりすることで、吸着剤に吸着させた被処理ガス中の濃縮回収対象成分を吸着剤から脱離させて回収する方式である。

先行技術

0005

特開平3−135410号公報
特開2010−172804号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、これら従来のスイング方式は圧力差や温度差を利用することから、吸着塔や回収用のガスもしくは空気に圧力差や温度差を発生させるための大量のエネルギーが必要になるという欠点がある。
また、吸着剤への被処理ガスの供給や吸着剤からの被処理ガスの排出が完了するまで、吸着塔に圧力や温度をかけ続ける必要があることから、設備も大型化してしまうという欠点がある。

0007

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、従来のスイング方式による回収方法に比べて、対象とする被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分を省エネルギーでかつ効率的に濃縮回収することができ、さらに濃縮回収対象成分についてはその極性の有無を問わずに濃縮回収をすることができる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法およびこの濃縮回収方法を用いた被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置の提供を目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上記目的を達成するために、本発明の請求項1にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法は、吸着剤を充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法であって、吸着剤の細孔内に水分をクラスター状態で付着させつつ、濃縮回収対象成分を吸着剤に吸着させた後に吸着剤にマイクロ波を照射または高周波電圧を印加することを特徴とする。

0009

本発明の請求項2にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法は、吸着剤を充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法であって、一の吸着塔、または複数の吸着塔のうちの一の吸着塔に、被処理ガス中の水分をクラスター状態で吸着剤の細孔内に付着させつつ、濃縮回収対象成分を吸着剤に吸着させた後に一の吸着塔に回収用ガス、または濃縮回収対象成分および水分を除去した回収用空気を供給する際に、吸着剤にマイクロ波を照射または高周波電圧を印加することを特徴とする。

0010

本発明の請求項3にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法は、クラスター状態が、水分または被処理ガス中の水分を、濃縮回収対象成分の1〜10倍(モル比)の量で吸着剤の細孔内に付着させた状態であることを特徴とする。

0011

本発明の請求項4にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法は、回収用ガスまたは回収用空気の供給量が、被処理ガスの供給量の1/5〜1/10000倍(モル比)であることを特徴とする。

0012

本発明の請求項5にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法は、吸着剤に、SiO2/Al2O3のモル比が25以上で、かつ細孔径が2nm以下のマイクロ孔を有するものを用いることを特徴とする。

0013

本発明の請求項6にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法は、吸着剤に、シリカライトまたはハイシリカゼオライトを用いることを特徴とする。

0014

本発明の請求項7にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置は、吸着剤を充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置であって、吸着剤の細孔内に水分をクラスター状態で付着させつつ、濃縮回収対象成分を吸着剤に吸着させた後に吸着剤にマイクロ波を照射または高周波電圧を印加することを特徴とする。

0015

本発明の請求項8にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置は、吸着剤を充填した一のまたは複数の吸着塔を用いたスイング方式による被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法であって、一の吸着塔、または複数の吸着塔のうちの一の吸着塔に、被処理ガス中の水分をクラスター状態で吸着剤の細孔内に付着させつつ、濃縮回収対象成分を吸着剤に吸着させた後に一の吸着塔に回収用ガス、または濃縮回収対象成分および水分を除去した回収用空気を供給する際に、励起手段から吸着剤にマイクロ波を照射または高周波電圧を印加することを特徴とする。

0016

本発明の請求項9にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置は、クラスター状態が、水分または被処理ガス中の水分を、濃縮回収対象成分の1〜10倍(モル比)の量で吸着剤の細孔内に付着させた状態であることを特徴とする。

0017

本発明の請求項10にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置は、回収用ガスまたは回収用空気の供給量が、被処理ガスの供給量の1/5〜1/10000倍(モル比)であることを特徴とする。

0018

本発明の請求項11にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置は、吸着剤に、SiO2/Al2O3のモル比が25以上で、かつ細孔径が2nm以下のマイクロ孔を有するものを用いることを特徴とする。

0019

本発明の請求項12にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収装置は、吸着剤に、シリカライトまたは高シリカゼオライトを用いることを特徴とする。

発明の効果

0020

本発明によれば、主に以下に記載の効果を得ることができる。

0021

1)本発明の被処理ガス中の濃縮回収対象成分等の濃縮回収方法は、水分をクラスター状態で細孔内に付着させた吸着剤に被処理ガス中の濃縮回収対象成分等を供給してマイクロ波等を照射または印加するものであることから、当該水分が励起されて細孔内が活性化され、同時に細孔内に吸着させた濃縮回収対象成分も励起または昇温されることになる。その結果、吸着剤からの濃縮回収対象成分等の脱離が促進され、省エネルギーかつ短時間で高濃度の濃縮回収対象成分を回収することができる。
また、水分が励起されることによって細孔内が活性化されることから、濃縮回収対象成分がキシレントルエン等の極性を持たないものであっても、吸着剤からの脱離が促進されることになる。よって、濃縮回収対象成分の極性を考慮することなく濃縮回収対象成分を回収することができる。
さらに、濃縮回収対象成分の中に極性を持つ成分が含まれている場合には、水分が励起される際に当該極性成分も励起されることになることから、細孔内をより活性化させることができ、濃縮回収対象成分等の回収量をより向上させることができる。
2)既存のスイング方式のように、吸着塔に圧力差や温度差を生じさせる大規模な設備を設ける必要がなく、吸着剤にマイクロ波等を照射または印加する設備のみを設ければよいことから、設備を小型化できるともに、効率的な濃縮回収対象成分等の回収を図ることができる。
尤も、本発明にかかる濃縮回収方法については、既存の圧力スイング方式や温度スイング方式またはこれらを併用したスイング方式に追加することも可能である。
3)被処理ガス中の濃縮回収対象成分等を吸着させた吸着剤から濃縮回収対象成分等を回収する際にのみマイクロ波等を照射または印加することによって、より省エネルギーで効率的な濃縮回収対象成分等の回収を行うことができる。
4)被処理ガス中の濃縮回収対象成分に対して特定の水分量とすることによって容易にクラスター状態を作り出すことができ、省エネルギーでかつ安定した濃縮回収対象成分等の回収を行うことができる。
5)回収用ガス等の供給量を被処理ガスの供給量の1/5〜1/10000にすることによって、より高濃度の濃縮回収対象成分を回収することができる。
6)吸着剤に特定の種類や組成を有する吸着剤を用いることによって、クラスター状態を容易に作り出すことができる。

図面の簡単な説明

0022

本発明にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法を用いた濃縮回収装置の構造を示す模式図である。

実施例

0023

本発明の濃縮回収方法およびこの濃縮回収方法を用いた濃縮回収装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。図1は本発明にかかる被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法を用いた濃縮回収装置の構造を示す模式図である。

0024

まず、本発明にかかる濃縮回収方法を用いた濃縮回収装置の構成を図1に基づいて説明する。
図1に示す通り、この実施形態にかかる濃縮回収装置1は、被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分を濃縮する濃縮部2と、濃縮した濃縮回収対象成分および水分から濃縮回収対象成分と水分を分離回収する回収部3とから構成されている。

0025

濃縮部2は、被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分を吸着する吸着剤(図示せず)が充填された吸着塔4、被処理ガスを吸着塔4に供給するブロワ5、吸着塔4にマイクロ波または高周波電圧を照射または印加する励起手段6、回収用ガスを貯蔵しておくタンク7a、または濃縮回収対象成分および水分を除去した回収用空気を貯蔵しておくためのタンク7bを主要部品として構成されている。

0026

回収部3は、濃縮部2によって濃縮した濃縮回収対象成分および水分から水分を吸着するための吸着剤(図示せず)を充填した吸着塔4、濃縮した濃縮回収対象成分および水分を含有した回収用ガスまたは回収用空気を圧縮して吸着塔4に供給するための圧縮機8、吸着塔4にマイクロ波または高周波電圧を照射または印加する励起手段6、吸着塔4によって水分を除去した濃縮回収対象成分を回収するための減圧弁9および凝縮器10、凝縮器10によって濃縮回収対象成分が除去されて低温になった濃縮回収対象成分および水分を除去した回収用ガスまたは回収用空気を、吸着塔4に回収用ガスもしくは回収用空気として供給する前に、濃縮部2によって濃縮された濃縮回収対象成分および水分を含有した回収用ガスまたは回収用空気と熱交換して加温するための熱交換器11、水分を回収するための水分回収手段12を主要部品として構成されている。
なお、図1に示す濃縮回収装置1については、濃縮回収対象成分や水分の回収をより効率的なものとするために、凝縮器10を冷却装置(図示せず)によって冷却したり、水分回収手段12に吸引ポンプ等(図示せず)を設けたりすることもできる。

0027

なお、図1に示す実施形態では、吸着塔を2式にしているが、本発明の濃縮回収方法およびこの濃縮回収方法を用いた濃縮回収装置はそれに限定されるものでなく、1塔式の吸着塔を用いてもよいし、3塔以上の吸着塔を用いてもよい。
さらに、吸着塔については、特許文献2の[図2]や[図3]に記載されているハニカムロータなどのようなロータ型のものも使用することができる。

0028

次に、主な構成要件について説明する。

0029

(吸着剤)
本発明の濃縮回収方法および濃縮回収装置に用いられる吸着剤としては、細孔内に水分を後記する特定の状態で付着させることができるものであれば特に限定されないが、このような特性を有する吸着剤としては、組成においてSiO2/Al2O3のモル比が25以上(より好ましくは25以上1000以下)で、かつ細孔径が2nm以下のマイクロ孔を有するものを用いることが好適であり、種類においてはシリカライト、高シリカゼオライトなどのいわゆる疎水性吸着剤と呼ばれるものを用いることが好適である。

0030

また、本発明に用いられる吸着剤には、上記した疎水性吸着剤などをハニカム状ペレット状等の構造に成型したものを用いることもできる。またその際には、必要に応じて骨材バインダー等を用いることもできる。かかる構造とすることにより、吸着剤が被処理ガスに対して有効に働く表面積を増やし、被処理ガスを吸着剤の表面に接触させながら適切に流すことができるからである。

0031

なお、本発明に用いられる吸着剤は後記する励起手段によってマイクロ波等が照射または印加されることになる。ここで、被処理ガス中の濃縮回収対象成分等は吸着剤内部の細孔内にも吸着されることから、本発明に用いられる吸着剤についても、マイクロ波等が照射または印加された際に、当該マイクロ波等がその内部にまで到達するものを使用することが好適である。
ここで、吸着剤等の誘電体にマイクロ波等を照射または印加する際、誘電体内部へのマイクロ波等の到達度合を表わす指標として電力半減深度がある。具体的には、マイクロ波等が誘電体の中を浸透していくことによって徐々に減衰する際の当該マイクロ波等の電力密度が1/2にまで半減する深さを表わす指標のことをいう。
従って、本発明に用いられる吸着剤、骨材やバインダー等についても、電力半減深度ができるだけ大きいものを用いることが好適である。但し、マイクロ波等が誘電体の中を浸透していく際における減衰現象については、印加する周波数が低い場合や使用する吸着剤のサイズが小さい場合にはほとんど無視できるものであることから、かかる場合においては電力半減深度に関してはあまり留意することなく吸着剤を選択することができる。

0032

(水分)
本発明の濃縮回収方法においては、吸着剤の細孔内に水分がいわゆるクラスター状態で付着していることが必要である。かかる状態で水分が細孔内に付着していることによって、被処理ガス中の濃縮回収対象成分や水分を細孔内に吸着した吸着剤に励起手段を用いてマイクロ波または高周波電圧を照射または印加した際に、水分等が励起されて細孔内が活性化されることから、省エネルギーかつ効率的に吸着剤からの濃縮回収対象成分または水分の脱離を行うことができるのである。
また、水分が励起されることによって細孔内が活性化されることから、濃縮回収対象成分がキシレンやトルエン等の極性を持たないものであっても、吸着剤からの脱離が促進されることになる。よって、濃縮回収対象成分の極性を考慮することなく濃縮回収対象成分を回収することができる。
さらに、濃縮回収対象成分の中に極性を持つ成分が含まれている場合には、水分が励起される際に当該極性成分も励起されることになることから、細孔内をより活性化させることができ、濃縮回収対象成分等の回収量をより向上させることができる。

0033

ここで、クラスター状態とは、一般的には2個から1000個程度の原子または分子分子間力水素結合などによって相互に緩やかに結合している状態をいう。またはパーティクルカウンターCNCカウンターなどでは検出することができない程の粒子径である状態と表現することもできる。

0034

そして、本発明における「クラスター状態」とは、濃縮回収対象成分の吸着が行われる細孔内が水や水蒸気などの水分で満たされているような状態ではなく、上記のように分子間力や水素結合などにより相互に緩やかに結合した2個から1000個程度の水原子または水分子によって細孔内の表面が薄く覆われているような状態をいう。
また、より具体的には、例えば絶乾状態の吸着剤に空気中の水分を含んだ被処理ガスを供給した際に当該吸着剤に付着する程度の水分の状態が挙げられ、その中でも吸着剤に付着させる水分の量が吸着剤に吸着させる濃縮回収対象成分の量の1〜10倍(モル比)の量であることが好適である。

0035

(励起手段)
本発明に用いられる励起手段は、濃縮回収対象成分を細孔内に吸着した後、当該吸着剤にクラスター状態で付着している水分や濃縮回収対象成分中の極性成分を励起させるために用いられるものであり、マイクロ波や高周波電圧を照射または印加することによる誘電加熱が挙げられる。また、印加する周波数についてはかかる水分等を励起させることができる範囲で適宜決定される。
なお、前段落[0034]に記載したように、濃縮回収対象成分の量の1〜10倍(モル比)の量の水分が吸着剤に付着している場合には、かかる水分が励起前の段階において吸着剤の細孔内でクラスター状態となっていなくても、マイクロ波等が照射または印加された際に吸着力の作用をうけることによって当該水分は励起されることになる。
また、励起手段にマイクロ波を用いる場合には周波数が高いことから吸着剤を充填した吸着塔などに導波管などを用いてマイクロ波を誘導して印加することができるが、一方向からの印加のみでは定在波などによる水分等の励起ムラが生じることから、複数方向からの印加、吸着剤自体の回転、回転もしくは揺動する分散板の使用などの手段を講じることが好適である。
一方、励起手段に高周波電圧を用いる場合には、マイクロ波と比べると印加する周波数が低いことから、2つの電極で吸着剤を挟み込むようにして印加を行うことになる。従って、水分の励起ムラが発生しにくく、吸着剤全体を万遍なく印加することができる。

0036

(回収用ガス、回収用空気)
本発明に用いられる回収用ガスまたは水分および被処理ガス中の濃縮回収対象成分を除去した回収用空気とは、上記励起手段によって吸着剤から脱離させた被処理ガス中の濃縮回収対象成分または水分を吸着塔から排出するために用いられるものであり、例えば、被処理ガス中の濃縮回収対象成分および水分を除去した後の空気を再利用してもよいし、窒素等の回収用ガスを別途用意してもよい。
なお、本発明の回収方法は、後記するように被処理ガス中の濃縮回収対象成分を高濃度で回収することが可能となることから、濃縮回収対象成分が可燃ガス等を含むような反応性の高い物質の場合においては、回収用ガスに酸素等の活性の高い気体が含まれていると爆発限界を超えてしまう恐れがある。従って、かかる場合には回収を容易かつ安全に行うという点から、濃縮回収対象成分と反応を起こない窒素等の不活性ガスを使用することが好適である。

0037

次に、上記のように構成された濃縮回収装置1の動作および作用を図1に基づいて説明する。

0038

(第1段階)
まず、被処理ガスは、濃縮部2の吸着塔4aのバルブ13aおよびバルブ13bが開放されることによって、ブロワ5を用いて吸着塔4aに供給される。そうすると、被処理ガス中の水分が吸着剤の細孔内にクラスター状態となって付着するとともに被処理ガス中の濃縮回収対象成分も細孔内に吸着され、被処理ガス中の濃縮回収対象成分および水分が除去された空気がバルブ13bから排出される。

0039

(第2段階)
次に、バルブ13aおよびバルブ13bを閉鎖し、励起手段6を用いて吸着塔4aにマイクロ波等を照射または印加する。そうすると、細孔内の水分が励起されて細孔内が活性化される。その結果、細孔内に吸着させた被処理ガス中の濃縮回収対象成分も励起または昇温され、水分とともに吸着剤からの脱離が促進されることになる。
ここで、この励起手段6による印加によって、吸着塔4a内を満たすことになる気体は、細孔内に吸着された水分と濃縮回収対象成分が大部分を占めることから、吸着塔4aへの供給前よりも濃縮回収対象成分の濃度が高濃度の気体となっている。

0040

(第3段階)
次に、バルブ13cおよびバルブ13dを開放して、タンク7aに貯蔵されている回収用ガスまたはタンク7bに貯蔵されている濃縮回収対象成分および水分を除去した回収用空気を吸着塔4aに供給し、吸着塔4a内を満たしている高濃度の濃縮回収対象成分を吸着塔4aから排出し、配管14を通じて次工程である回収部3に供給する。
ここで、排出において使用される回収用ガス等は、吸着塔4a内を満たしている気体のみを排出すればよいことから、第1段階において供給した被処理ガスよりも少ない体積で済むことになる。具体的には、被処理ガスの供給量に比べて回収用ガス等の供給量を1/5〜1/10000倍(モル比)にすることができる。従って、濃縮回収対象成分等を高濃度化しつつ、さらに減容化して回収することができる。
なお、第3段階については第2段階が終了した後に開始してもよいし、第2段階を開始した後に少し時間を置いて第3段階を開始するようなプロセスを採用してもよい。

0041

また、吸着塔4aの隣に配設した吸着塔4bにおいては、吸着塔4aと同位相運転を行ってもよいし、多少遅らせて運転を行ってもよいし、吸着塔4aが第2段階または第3段階にあるときに第1段階の濃縮回収対象成分等の吸着を行うように吸着塔4aの運転段階と運転段階をずらすようにして吸着塔に絶えず被処理ガスが供給されるようにしてもよい。
特に、吸着塔4bの運転段階を吸着塔4aの運転段階とずらす場合には、吸着塔4aが第1段階にあるときに、吸着塔4bについて第2段階または第3段階となるようにすると、吸着塔4aのバルブ13eから排出された濃縮回収対象成分が除去された空気を、吸着塔4b内を満たしている高濃度の濃縮回収対象成分を含有する気体を排出するための回収用空気として利用できることから時間的なロスを少なくすることができ好適である。

0042

(第4段階)
次に、回収部3に送られた高濃度の濃縮回収対象成分を含有する気体は、圧縮機8によって加圧された後、吸着塔4cのバルブ13fおよびバルブ13gを開放することによって吸着塔4cに供給される。そうすると、供給される高濃度の濃縮回収対象成分を含有する気体は気体となっている水分も含んでいることから、吸着剤によって水分のみが吸着されて水分が除去された高濃度の濃縮回収対象成分のみがバルブ13gから排出されることになる。なお、この際に吸着塔4cおよび吸着塔4dに充填する吸着剤の量を適切に選定しておけば、吸着剤によって吸着される水分は吸着剤の細孔内においてクラスター状態で付着することになる。

0043

(第5段階)
次に、バルブ13gから排出された、水分が除去された高濃度の濃縮回収対象成分は減圧弁9および凝縮器10に送られる。
ここで、第4段階において高濃度の濃縮回収対象成分を含有する気体は、圧縮機8によって加圧された状態で吸着塔4cに供給されていることから、水分が吸着された後に排出される高濃度の濃縮回収対象成分も加圧された状態になっている。
従って、高濃度の濃縮回収対象成分が減圧弁9および凝縮器10に供給されると減圧弁9によって圧力が一気解放されて断熱膨張による温度低下が起こり、飽和蒸気濃度を超えた濃縮回収対象成分が液化することになる。その結果、濃縮回収対象成分を液体として回収することができる。なお、凝縮器10を冷却装置(図示せず)によって冷却しておけば、より確実に濃縮回収対象成分を液化回収することができる。
そして、その後凝縮器10によって濃縮回収対象成分が除去されて低温になった空気は、後記する第7段階において使用する回収用空気とするために、熱交換器11によって吸着塔4cまたは吸着塔4dへ供給される高濃度の濃縮回収対象成分を含有する気体との間で熱交換されることになる。
なお、第5段階については第4段階と同時に開始してもよいし、第4段階を開始した後に少し時間を置いて第5段階を開始するようなプロセスを採用してもよい。

0044

(第6段階)
次に、バルブ13fおよびバルブ13gを閉鎖し、励起手段6を用いて吸着塔4cにマイクロ波等を照射または印加する。そうすると、細孔内の水分が励起されて吸着剤から水分が脱離され、吸着塔4c内が湿度の高い空気で満たされることになる。

0045

(第7段階)
次に、バルブ13hおよびバルブ13iを開放して、吸着塔4dにおける第5段階において準備した濃縮回収対象成分が除去された後に熱交換器11によって加温された空気をバルブ13hから吸着塔4cに供給することで吸着塔4c内を満たしている湿度の高い空気を吸着塔4cから排出する。なお、かかる加温された空気を利用すれば濃縮回収装置を効率良く稼働することができるので好適であるが、必ずしも上記した加温された空気を用いる必要はなく、必要に応じて別途、窒素等の回収用ガスを用いることもできる。
そして、その後吸着塔4cから排出された湿度の高い空気は、水分回収手段12によって冷却されることで液化し、水として回収されることになる。なお、この吸着塔4cから排出された湿度の高い空気は水分回収手段12を用いずにそのまま大気中に放出することもできる。

0046

ここで、図1に示す形態においては、凝縮器10によって濃縮回収対象成分が除去されて低温になった空気が熱交換器11を通って、直接吸着塔4dに接続されていることから、吸着塔4cが第7段階にあるときに吸着塔4cの隣に配設した吸着塔4dについては第5段階を行うようにして、第5段階によって準備した熱交換器11によって加温した空気を、吸着塔4c内を満たしている湿度の高い空気を排出するための回収用空気として利用すれば、時間的なロスを少なくすることができるので好適である。
一方、熱交換器11と吸着塔4dとの間に加温された空気を貯蔵するタンク(図示せず)を設けておけば、上記のような制約を設けることなく、吸着塔4dについても吸着塔4cと同位相の運転を行うこともできるし、吸着塔4cが第5段階ないし第7段階にあるときに吸着塔4dについては第4段階の水分の吸着を行うようにして吸着塔に絶えず濃縮部2から排出される高濃度の濃縮回収対象成分を含有する気体が供給されるようにすることもできる。

0047

本発明の被処理ガス中の濃縮回収対象成分または被処理ガス中の水分の濃縮回収方法は、産業設備などから排出される排出ガスに含まれる再利用可能なガスの回収に用いることができる。

0048

1濃縮回収装置
2濃縮部
3回収部
4吸着塔
4a 吸着塔
4b 吸着塔
4c 吸着塔
4d 吸着塔
5ブロワ
6励起手段
7aタンク
7b タンク
8圧縮機
9減圧弁
10凝縮器
11熱交換器
12水分回収手段
13aバルブ
13b バルブ
13c バルブ
13d バルブ
13e バルブ
13f バルブ
13g バルブ
13h バルブ
13i バルブ
14 配管

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ