吸附转子及吸附处理装置的制作方法

文档序号:20641512发布日期:2020-05-06 23:50阅读:231来源:国知局
吸附转子及吸附处理装置的制作方法

本实用新型涉及吸附转子及吸附处理装置。



背景技术:

目前,已知有大风量的包含低浓度被处理物质的气体(被处理气体)浓缩装置。就目前的浓缩装置而言,将被处理气体向蜂窝结构体吸附元件通气,使被处理物质吸附于吸附元件。使用小量的加热气体使被吸附的被处理物质从吸附元件脱附。通过燃烧装置等二次处理装置对脱附的小风量的、包含高浓度的被处理物质的气体进行处理,能够削减排气处理的总成本。

例如在日本特开昭63-84616号公报(专利文献1)及国际公开第2016/189958号(专利文献2)中公开的吸附处理装置,其利用了在中空圆柱状筒的侧面配置有定型吸附元件的吸附转子的中空圆柱状转子型(圆筒型)。

背景技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利公开公报“日本专利特开昭63-84616号”

专利文献1:国际公开第2016/189958号



技术实现要素:

本实用新型要解决的技术问题

上述文献中公开的吸附处理装置中,在多个吸附元件之间设置有分隔部。分隔部是用于将吸附元件固定到中空圆柱状筒中以及防止被处理气体泄漏的、不具有空气流路的部件。由于在吸附处理装置中分隔部占有的体积是不对被处理气体的处理进行直接贡献的死空间,因此需要增加相应的空间,从而装置大型化。

因此,本方案用于解决上述技术问题,其目的在于提供可小型化的吸附转子和吸附处理装置。

解决技术问题的技术方案

本实用新型的构成如下。

在本实用新型中,提供了一种吸附转子,其具有气体能够通过的多个吸附元件和气体不能通过的多个分隔部,并且该吸附转子呈围绕筒轴旋转的中空圆柱状。所述吸附元件和所述分隔部围绕所述筒轴的圆周方向交替地排列。

这里,所述中空圆柱的外半径与所述中空圆柱的内半径的比值为1.5以下。

或者,各个所述吸附元件具有长方体状的外形,所述吸附元件的体积占所述吸附元件的体积与所述分隔部的体积之和的84%以上。

或者,所述吸附元件至少包含一个吸附材,所述吸附材的含有率为65重量%以上且85重量%以下,所述吸附元件是蜂窝结构体,所述蜂窝结构体在所述吸附元件的每1cm2表面上具有50个以上且70个以下的作为所述气体流路的小室。

在所述吸附转子中,吸附材可以是沸石和/或活性炭。

根据本实用新型的一个方面,提供一种吸附处理装置,其具有:上述中任意的吸附转子,和形成通过所述吸附元件的空气的流路的流路形成部件。

实用新型的效果

根据本实用新型,可以使吸附转子及吸附处理装置小型化。

附图说明

图1是基于实施方式的吸附处理装置的纵剖面图。

图2是沿着图1所示的ii-ii线的吸附处理装置的剖面图。

图3是图2所示的吸附转子的主要部分的放大截面图。

图4是表示吸附转子的外径和内径之比的曲线图。

图5是表示吸附元件的占有率的曲线图。

符号标记

1处理室、2第1流路形成部件、2a、11a开口部、3马达、4内周侧流路形成部件、4a内周侧开口端部、4b、4c内周侧弯曲面、5外周侧流路形成部件、5a外周侧开口端部、5b、5c外周侧弯曲面、6支承部件、10中空圆盘、11第一中空圆盘、12第二中空圆盘、20分隔部、21主体部、22密封部、23内周侧密封部、23a、24a密封面、24外周侧密封部、30吸附元件、40密封部件、41内侧密封部件、42外侧密封部件、90吸附转子、90a筒孔、100吸附处理装置、c筒轴、f1被处理流体、f2清洁空气、f3加热流体、f4浓缩流体、r外半径、r1脱附区域、r2吸附区域、s空间部、r内半径

具体实施方式

以下,基于附图对实施方式进行说明。在以下的说明中,对相同的部件记为相同符号。它们的名称和功能也相同。因此,不重复对它们进行详细说明。

图1是基于实施方式的吸附处理设备100的纵剖视图。图2是沿图1所示的ii-ii线的吸附处理装置100的剖视图。图3是图2所示的吸附转子90的主要部分的放大截面图。

如图1至图3所示,吸附处理装置100具备吸附转子90。吸附转子90设置在处理室1内。吸附转子90以可使流体沿径向方向流动的方式进行设置。吸附转子90被设置为接收马达3的旋转驱动力,并能够围绕筒轴c旋转。吸附转子90以使筒轴c方向朝向铅直方向的方式在支柱等多个支承部件6上可旋转地被支承。图2、3中所示的曲线箭头表示吸附转子90的旋转方向。

吸附转子90由一对中空圆盘10、多个分隔部20及多个吸附元件30构成。

一对中空圆盘10包括第一中空圆盘11和第二中空圆盘12。第一中空圆盘11和第二中空圆盘12具有圆环板形状,并且各自的中心配置在筒轴c上。第一中空圆盘11的中心部分形成有开口部11a。第一中空圆盘11和第二中空圆盘12之间间隔距离并平行地配置以便可在它们之间放置分隔部20和吸附元件30。

吸附转子90中,在一对中空圆盘10之间,多个分隔部20和多个吸附元件30围绕筒轴c的圆周方向交替地排列,由此形成为圆柱状。吸附转子90整体具有中空圆柱状的形状,形成有筒孔90a(中央空间部)。筒孔90a与第一中空圆盘11的开口部11a连通。

多个分隔部20将一对中空圆盘10之间的空间分隔成在筒轴c的圆周方向上彼此独立的多个空间部s(参照图3)。分割部20是不具有空气流路且气体不能通过的部件。分隔部20以气密和/或液密的方式被安装在一对中空圆盘10之间。

各个分割部20包括主体部21和密封部22。主体部21由不锈钢或铁等形成,并构成分隔部20的骨架部。主体部21具有三角筒的形状。主体部21具有位于吸附转子90的内周侧的顶边部和位于吸附转子90的外周侧的主体部21的底面部。多个分隔部20以俯视主体部21时三角形的重心在筒轴c的圆周方向上等间隔地排列而配置。

密封部22设置在主体部21的周围。密封部22可以与主体部21构成为一体,也可以与主体部21由不同的部件构成。在密封部22与主体部21由不同的部件构成的情况下,密封部22可以通过粘合等与主体部21接合,可以构成为能够在主体部21上进行安装及卸载。

实施方式的密封部22具有内周侧密封部23和外周侧密封部24。内周侧密封部23在吸附转子90的径向方向上,位于主体部21的内侧(靠近筒轴c的一侧)。外周侧密封部24在吸附转子90的径向方向上,位于主体部21的外侧(远离柱轴c的一侧)。内周侧密封部23以从主体部21的顶边部朝向吸附转子90的径向内侧突出的方式设置。外周侧密封部24以从主体部21的底面部朝向吸附转子90的径向外侧突出的方式设置。

实施方式的内周侧密封部23及外周侧密封部24各自具有在吸附转子90的轴方向(筒轴c的延伸方向)上延伸,且在吸附转子90的径向方向上延伸的肋状形状。内周侧密封部23具有密封面23a。外周侧密封部24具有密封面24a。密封面23a、密封面24a与吸附转子90的旋转方向交叉。

在内周侧密封部23及外周侧密封部24上,设置有密封部件40。密封部件40例如由具有弹性的橡胶材料等形成,具有气密性和/或液密性。密封部件40可以具有将吸附区域和脱附区域分隔的功能和/或防止被处理气体从吸附处理装置100和处理室1泄漏的功能,所述吸附区域进行使被处理气体吸附到吸附元件30上的吸附处理,所述脱附区域具有使被处理气体从吸附元件30脱附的脱附处理。

密封部件40包括位于吸附转子90的内周侧的内侧密封部件41和位于吸附转子90的外周侧的外侧密封部件42。内侧密封部件41设置在内周侧密封部23的密封面23a上。内侧密封部件41朝向吸附转子90的径向内侧从分隔部20突出。外侧密封部件42设置在外周侧密封部24的密封面24a上。外侧密封部件42朝向吸附转子90的径向外侧从分隔部20突出。内侧密封部件41和外侧密封部件42在一对中空圆盘10之间从一个中空圆盘(第一中空圆盘11)横亘延伸到另一个中空圆盘(第二中空圆盘12)。

吸附元件30具有空气流路,是气体能够通过的部件。实施方式的吸附元件30具有可以从吸附转子90的外周面朝向筒孔90a进行通气的空气流路。各个吸附元件30被收纳在相互独立的多个空间部s中的任意一个空间部中。多个吸附元件30在吸附转子90的圆周方向上隔开间隔并排列配置。分隔部20配置在于吸附转子90的圆周方向上相邻的两个吸附元件30之间。

各个吸附元件30具有长方体状的外形。吸附元件30具有四个沿吸附转子90的轴方向延伸的第一边、四个沿吸附转子90的径向方向延伸的第二边和四个垂直于第一边和第二边延伸的第三边。在实施方式的吸附元件30中,与第二边和第三边相比,第一边明显较长。吸附元件30具有将第一边设为长边的长方体形状。第二边比第三边长,与筒轴c垂直的吸附元件30的截面形状为长方形。

在实施方式的吸附转子90中,吸附转子90形成的中空圆柱的外半径与中空圆柱的内半径的比值为1.5以下。当该比值超过1.5时,作为吸附转子90得不到高于现有的吸附性能。这里,吸附转子90形成的中空圆柱的外半径是指,配置为中空圆柱状的吸附元件30的外周面与筒轴c之间的距离,在图2中表示为外半径r。吸附转子90形成的中空圆柱的内半径是指,配置为中空圆柱状的吸附元件30的内周面与筒轴c的距离,在图2中表示为内半径r。

图4是示出吸附转子90的外径与内径之比的曲线图。图4的横轴表示吸附转子90的分割数,即每个吸附转子90中的吸附元件30的数目(单位:个)。如上所述,由于多个吸附元件30沿吸附转子90的圆周方向排列配置,因此可以说吸附转子90在圆周方向上被分割为吸附元件30的数目。图4的纵轴表示将吸附转子90的外径除以内径的商的值(以下称为外径/内径比)。

图4用实线曲线表示实施方式中的吸附转子90的外径/内径比,用虚线曲线表示日本特开昭63-84616号公报公开的现有技术中的吸附转子的外径/内径比。

如图4所示,实施方式的吸附转子90具有比现有技术的吸附转子小的外径/内径比。例如,在分割数为18的情况下,现有技术的吸附转子中的外径/内径比为约1.6,超过1.5。与此相对,实施方式的吸附转子90中的外径/内径比为约1.3,满足1.5以下的条件。即,实施方式的吸附转子90外径较小地形成,因此能够进行小型化。

在实施方式的吸附转子90中,吸附元件30的体积可以是占据吸附元件30的体积与分隔部20的体积之和的84%以上的构成。吸附元件30的体积占据吸附元件30与分隔部20的体积之和的比例(吸附元件30的占有率)在84%以上。当吸附元件30的占有率小于84%时,作为吸附转子90不能得到高于现有吸附转子的吸附性能。

图5是表示吸附元件30的占有率的图。图5的横轴表示吸附转子90的分割数,即每个吸附转子90的吸附元件30的数目(单位:个)。如上所述,由于多个吸附元件30沿吸附转子90的圆周方向排列配置,因此可以说吸附转子90在圆周方向上被分割为吸附元件30的数目。图5的纵轴表示吸附元件30的占有率(单位:%)。

在图5中,用实线曲线表示实施方式的吸附转子90中的吸附元件30的占有率,用虚线曲线表示日本特开昭63-84616号公报公开的目前技术的吸附转子中的吸附元件的占有率。

如图5所示,实施方式的吸附转子90的吸附元件30具有比现有技术的吸附转子更高的占有率。例如,在分割数为18的情况下,现有技术的吸附转子中的吸附元件的占有率约为77%,且低于84%。与此相对,实施方式的吸附转子90中的吸附元件30的占有率约为88%,满足84%以上的条件。即,实施方式的吸附旋转器90减少了分割部20的死空间,因此能够小型化。

在现有技术的吸附转子中,要使吸附元件的占有率达到84%以上,必须使分割数达到26以上,在这种情况下,吸附转子的结构变得复杂,成本也增大。在实施方式的吸附转子90中,以较少的分割数能够实现84%以上的吸附元件30的占有率,从而能够实现结构的简化及成本降低。

实施方式中的吸附元件30是对包含由湿式抄纸法制作的吸附材的片材进行成形而得到的蜂窝结构体。通过将吸附元件30制成蜂窝结构体,能够降低流体的压力损失,能够增大处理能力。另外,能够抑制由垃圾等固态物引起的吸附元件30的网眼堵塞。

吸附元件30中的吸附材的含量在优选为65重量%以上且85重量%以下。当吸附材的含量小于65重量%时,虽能够获得充分的作为蜂窝结构体的机械强度,但作为吸附元件30的吸附性能较差。如果吸附材的含量超过85重量%,则不能维持作为蜂窝结构体的结构。从吸附性能及机械强度的平衡来看,吸附材的含有率优选为70重量%以上且85重量%以下。

在实施方式中的吸附元件30优选在吸附元件30的每1cm2表面上具有50个以上且70个以下的作为气体流路的小室。当小室数为50个/cm2以下时,吸附元件30的吸附性能比现有技术的吸附元件降低。由于吸附元件30具有长方体状的块形状,因此能够将吸附元件30配置为中空圆柱状的个数受到吸附元件30的块的大小限制。特别地,很大地受到气体的通风方向上的吸附元件30的厚度的限制。优选即使吸附元件30的厚度减小,与被处理气体的接触效率也高的吸附元件。但是,当小室数超过70个/cm2时,通风时的压力损失变大,或难以制作具有蜂窝结构体的间隔壁作用的片材。

小室形状没有特别限定,为依次层叠平板状内衬和波板状凹槽而形成的公知蜂窝结构体的情况下,其凹槽的高度例如可以设为例如1mm以上3mm以下,凹槽的间距可以设为例如2mm以上4mm以下。更优选凹槽的高度在1mm以上1.6mm以下,凹槽的间距可以为2mm以上2.6mm以下。

构成实施方式中的吸附元件30的片材的厚度可以为0.16mm以上0.22mm以下。片材的厚度小于0.16mm的情况下,片材的机械强度变弱,无法制造片材。片材的厚度超过0.22mm时,片材变得厚,会发生小室崩溃,通气时的压力损失变高。

构成实施方式中的吸附元件30的片材的单位面积的重量为65g/m2且95g/m2以下。片材单位面积的重量小于65g/m2的情况下,片材的机械强度变弱,无法维持吸附元件30的机械强度。片材的单位面积的重量超过95g/m2时,无法获得上述小室数量。

实施方式中的吸附元件30由以下方法制造:

将吸附材、纤维、有机粘合剂、无机粘合剂通过湿式抄纸法制成片材,然后,使用蜂窝成形用的有机粘合剂和无机粘合剂,将片材形成为蜂窝状的前体。为了避免有机粘合剂将吸附材的细孔覆盖,在纤维的熔点或热分解温度以下的温度、片材及吸附元件前体所使用的有机粘合剂的热分解温度以上的温度下,对该吸附元件前体进行热处理,将有机粘合剂进行热氧化分解,使大部分有机粘合剂碳化或分解消失。由此,制造含有机粘合剂的碳化物的吸附元件30。

或者,将吸附材、纤维、有机粘合剂通过湿式抄纸法制成片材。然后,使用蜂窝成形用的有机粘合剂和无机粘合剂,将片材成形为蜂窝状,并使其浸入包含无机粘合剂的水中,制作吸附元件前体。为了避免有机粘合剂将吸附材的细孔覆盖,在纤维的熔点或热分解温度以下的温度、片材及吸附元件前体所使用的有机粘合剂的热分解温度以上的温度下,对该吸附元件前体进行热处理,将有机粘合剂进行热氧化分解,使机粘合剂的大部分发生碳化或分解消失。由此,制造包含有机粘合剂的碳化物的吸附元件30。

实施方式中的吸附材是活性炭或沸石。活性炭及沸石优选用于低浓度的有机化合物的吸附和脱附。

在活性炭的情况下,可以举出平均粒径10μm以上50μm以下的粉末,或者平均纤维径10μm以上30μm以下的纤维。活性炭的原料没有特别限定,有椰子壳、煤、沥青、酚醛树脂,聚丙烯腈,纤维素等。

实施方式中的吸附材优选为沸石。沸石的耐热温度高,与活性炭相比吸附时的与有机溶剂等的反应性低,因此耐热性优异,发热的危险性低。另外,沸石具有比活性炭更尖锐的细孔结构,因此对有机溶剂等的吸附性能优异。在沸石的情况下,沸石的形态是平均粒径为1μm以上20μm以下的粉末。沸石有天然产生的沸石,但人工合成沸石适用。具体而言,有β型、zsm-5型、镁碱型(ferrierite)、丝光(mordenite)型、l型、y型、a型等。

实施方式中的吸附材进一步优选为二氧化硅/氧化铝比高的高硅沸石。因为高硅沸石在从被处理气体中吸附有机溶剂等时,不易受到被处理气体中的水分、湿度的影响。二氧化硅/氧化铝比优选为15以上,更优选为50以上。

实施方式中的吸附元件30包括至少一个吸附材。可以选择前述的各种活性炭及沸石中的一个或多个。在选择多个吸附材的情况下,其比例没有特别限定。根据被处理气体的处理条件,适当地选择吸附材即可。

实施方式中的纤维是:在片材制造时使吸附材固定,并在吸附元件成形后也作为维持固定吸附材的载体起作用的构成纤维;是纸浆状、切碎状的纤维;是熔点或者热分解温度为300℃以上的耐热纤维。在热分解温度小于300℃的情况下,在浓缩装置的吸/脱附操作中受到的高温下,不可避免地发生着火、燃烧、强度显著降低。具体而言,它是由芳酰胺纤维、间位芳酰胺纤维、聚苯并咪唑(pbi)、聚苯并二噁唑(pbo)、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酮、玻璃、陶瓷、含水硅酸镁等制作的纤维。

除了上述纤维以外,实施方式中的有机粘合剂优选包含熔点或热分解温度小于300℃的物质。该有机粘合剂在片材制造时将吸附材维持并固定在纤维上,或具有作为蜂窝成形时的粘合剂的作用。若该有机粘合剂大量残留(1%以上)在吸附元件上,则在高温时发生着火,燃烧,强度显著降低这样的耐热性方面不优选。实施方式的有机粘合剂通过高温处理吸附元件前体而被碳化或分解消失,并且作为有机粘合剂相对于吸附元件不会含有1%以上。作为使吸附材维持并固定在纤维上的有机粘合剂,有聚乙烯醇(pva)、淀粉、聚丙烯腈等。作为蜂窝成形时使用的有机粘合剂,有乙酸乙烯酯类乳胶、丙烯类乳胶等合成树脂类粘合剂等。

在实施方式中,作为使吸附材维持并固定在纤维上的有机粘合剂优选pva。因为pva廉价且能保持片材强度。更优选pva为纤维状且融点在80℃以下。如果是纤维状,则可以使片材厚度更薄,能增强片材的强度。如果是低熔点,则在对吸附元件前驱动体进行热处理时pva发生热分解而良好地消失,能够抑制由于pva导致的细孔覆盖而产生的性能降低。

在实施方式中的无机粘合剂具有在高温下也使吸附材和纤维维持固定,并维持蜂窝结构的作用。例如,在水中是可溶的,粘合剂均匀地分散在元件中,在热处理时,通过反应、凝胶化等进行固化,在固化时,使吸附材和构成纤维牢固的固定,在蜂窝成形中使片材彼此之间牢固地粘合。另外,优选热分解温度在300℃以上,不易产生以下情况的无机粘合剂:经由反应性高的有机溶剂而产生反应热,催化性低导致吸附元件着火、燃烧,由其覆盖使吸附材的吸附性能降低。

例如,优选六偏磷酸钠等的磷酸盐类粘合剂;硅酸钠等的硅酸盐类粘合剂;硅胶等的溶胶(胶体)类粘合剂。另外,使吸附材与纤维维持固定的无机粘合剂与蜂窝成形时使用的无机粘合剂,不需要使用同种类的粘合剂,只要是根据生产性使用适当的物质即可。

如图1至图3所示,吸附处理装置100还具备第一流路形成部件2、内周侧流路形成部件4及外周侧流路形成部件5。

第一流路形成部件2的一端侧被构成为:第一流路形成部件2的内部和吸附转子90的筒孔90a保持气密,同时允许吸附转子90围绕筒轴c旋转。可以通过第一流路形成部件2的一端与位于开口部11a的边缘部分的第一中空圆盘11,夹持环状的密封部件。第一流路形成部件2的另一端侧被引出处理室1外。

吸附转子90的内周侧,即筒孔90a上设置有内周侧流路形成部件4。吸附转子90的外周侧上设有外周侧流路形成部件5。内周侧流路形成部件4以及外周侧流路形成部件5被配置为:夹住在圆周方向上的吸附转子90的一部分,并在吸附转子90的内周侧以及外周侧上对置。

内周侧流路形成部件4被设置为:沿着筒孔90a延伸,从开口部11a向吸附转子90的外侧延出。内周侧流路形成部件4包括通过第一中空圆盘11的开口部11a并沿筒轴c方向延伸的部分。

在内周侧流路形成部件4的一端侧上,设有与吸附转子90的内周面相对的内周侧开口端部4a。内周侧开口端部4a上的开口面被设置为与吸附转子90的内周面的一部分区域相对。内周侧流路形成部件4的另一端侧,从设在第一流路形成部件2上的开口部2a向第一流路形成部件2的外侧突出。

在位于吸附转子90的旋转方向下游侧的内周侧开口端部4a的边缘部设有内周侧弯曲面4b。在位于吸附转子90的旋转方向上游侧的内周侧开口端部4a的边缘部,设有内周侧弯曲面4c。内周侧弯曲面4b、4c沿着吸附转子90的旋转方向弯曲。

外周侧流路形成部件5的一端设有与吸附转子90的外周侧相对的外周侧开口端部5a。外周侧开口端部5a被设置成与吸附转子90的外周面的一部分区域相对。外周侧流路形成部件5的另一端突出到处理室1的外部。

在位于吸附转子90的旋转方向下游侧的外周侧开口端部5a的边缘部设有外周侧弯曲面5b。在位于吸附转子90的旋转方向上游侧的外周侧开口端部5a的边缘部,设有外周侧弯曲面5c。外周侧弯曲面5b、5c沿着旋转方向弯曲。

如图2和3所示,吸附转子90包括在圆周方向上划分的脱附区域r1和吸附区域r2。多个吸附元件30通过吸附转子90围绕筒轴c旋转,在脱附区域r1和吸附区域r2中交替地移动。

如图3所示,随着吸附转子90的旋转而旋转的多个空间部s,在脱附区域r1与内周侧流路形成部件4及外周侧流路形成部件5连通。随着吸附转子90的旋转,内侧密封部件41相对于内周侧弯曲面4b、4c滑动,外侧密封部件42相对于外周侧弯曲面5b、5c滑动,从而使得多个空间部s中的一部分的空间部s与内周侧流路形成部件4及外周侧流路形成部件5气密性地连接。具体而言,对于位于内周侧弯曲面4b及外周侧弯曲面5b之间的分隔部20、位于内周侧弯曲面4c及外周侧弯曲面5c之间的分隔部20,位于这2个分隔部之间的空间部s,与内周侧流路形成部件4及外周流路形成部件5气密性地连接。

吸附区域r2不与内周侧流路形成部件4及外周侧流路形成部件5连通,构成与脱附区域r1不同的流路。

如图1所示,流体分别导入到脱附区域r1和吸附区域r2。流体从吸附转子90的径向外侧朝向内侧导入到吸附区域r2。通过吸附区域r2的流体通过吸附转子90的筒孔90a,从第一中空圆盘11的开口部11a流出到吸附转子90的外部。通过一对中空圆盘10的一个开口部11a的内周侧流路形成部件4的内部的流体从吸附转子90的径向内侧朝向外侧导入至脱附区域r1。

导入到吸附区域r2的流体是排气等被处理流体。该被处理流体中包含作为被处理物质的有机溶剂。在吸附区域r2中,进行被处理流体的清洁化。

实施方式中的被处理物质中包含的有机溶剂可举出以下物质作为一个实例:甲醛、乙醛、丙醛、丙烯醛等醛类;甲乙酮、二乙酰、甲基异丁酮、丙酮、环己酮等酮类;1,4-二恶烷、2-甲基-1,3-二氧环戊烷、1,3-二氧环戊烷、四羟基呋喃、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯等酯类;乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇等醇类;乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇等二醇类;乙酸、丙烯酸等有机酸;酚类;甲苯、二甲苯、苯、乙苯、均三甲基苯等芳香族有机化合物;环己烷、甲基环己烷、环戊烷、环庚烷等环烷烃类;二乙醚、烯丙基缩水甘油醚等醚类;丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯等二醇醚类;丙烯腈等腈类;二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、三氯乙烯、表氯醇、2-氯甲基-1,3-二氧环戊烷等氯有机化合物;n-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、n,n-二甲基甲酰胺的有机化合物等。

如图1所示,洁净化时,首先,将提供给处理室1内的被处理流体f1从吸附转子90的外周面导入到吸附区域r2。导入吸附区域r2的被处理流体f1,在沿着径方向从外周面向内周面通过吸附转子90时,通过使有机溶剂吸附在位于吸附区域r2的多个吸附元件30上进行净化。

经过洁净化的被处理流体,作为清洁空气f2,从吸附区域r2排出至吸附转子90的筒孔90a。清洁空气f2通过筒孔90a,从第一圆盘11的开口部11a流出。从开口部11a流出的洁净空气f2通过第一流路形成部件2被排出至处理室1外。

加热空气等加热流体f3被导入到脱附区域r1。在脱附区域r1中,通过使吸附元件30所吸附的有机溶剂等被处理物质脱附,进行吸附元件30的再生,生成有机溶剂的浓度变高的浓缩流体。

为了进行有机溶剂的脱附,从内周侧流路形成部件4向脱附区域r1导入加热流体f3。导入到脱附区域r1的加热流体f3在通过吸附转子90时,使位于脱附区域r1的多个吸附元件30通过热来使吸附于这些吸附元件上的有机溶剂脱附。包含有机溶剂的加热流体作为浓缩流体f4,从脱附区域r1排出到外周侧流路形成部件5。浓缩流体f4被排出处理室1外,导入至进行回收或燃烧等后处理的后处理装置。

在吸附处理装置100中,对位于吸附区域r2的吸附元件30进行被处理物质的吸附处理,在吸附处理后对位于脱附区域r1的吸附元件30进行被处理物质的脱附处理。通过吸附转子90围绕筒轴c旋转,吸附元件30交替地在脱附区域r1和吸附区域r2中移动,连续实施被处理物质的吸附处理和脱附处理。

导入到吸附区域r2的被处理流体f1不限于包含有机溶剂的排气废气。导入到脱附区域r1的加热流体f3不限于加热空气。例如,导入到吸附区域r2的流体可以是包含有机溶剂的排水,导入到脱附区域r1的流体可以是水蒸气。当如上所述流通液体时,内周侧流路形成部件4和外周侧流路形成部件5与脱附区域r1以液密性连通的方式构成。

在上述实施方式中,例示了分隔部20具有大致三角筒状的情况并进行了说明,但并不限定于此,只要具有能够支撑一对中空圆盘10的强度,且能够设置密封部件40,其形状也可以是板状形状等,可以适当变更。

在上述实施方式中,对单面开口的吸附处理装置100的例子进行了说明,其中,吸附转子90的筒孔90a仅在吸附转子90的轴方向(筒轴c的延伸方向)的一个方向(图1中的上方)开口,由吸附转子90进行了清洁化的清洁空气f2沿图1中的上方向流动,流向第1流路径形成部件2。实施方式的吸附处理装置100中,也可以是筒孔90a在吸附转子90的轴方向上两个方向开口的具有双面开口的结构,其清洁空气f2从筒孔90a流出到图1中的上方向和下方向。

实施例

实施例中的吸附元件的各特性的测量方法如下。

(1)吸附元件内的吸附材的含有率g

g(重量%)=(q/q)×100

这里q是吸附元件的甲苯吸附率(重量%)。q是吸附材个体的甲苯吸附率(重量%)。

(2)吸附元件的甲苯吸附率q、吸附材的甲苯吸附率q

向日本特开平9-94422号公报的图1所示的吸附试验装置的吸附试验用u字管中,放入吸附元件或吸附材,并将温度调节到30℃,流入含有甲苯3,000ppm的氮气60min,对吸附元件的重量增加进行测定。甲苯吸附率q和q按照下述计算式求出。

q(重量%)=w1/w2×100

这里,w1是吸附元件的增量(g)。w2是吸附元件的质量(g)。

q(重量%)=w1/w2×100

这里,w1是吸附材的增量(g)。w2是吸附材的质量(g)。

(3)吸附元件的小室数

对于宽度100mm、厚度100mm的吸附元件,使用放大镜在宽度及厚度方向上数出10mm间的小室的个数。将3处以上的测量地点数出的个数的平均值作为小室数。

(4)片材厚度

用厚度计测量了片材的厚度。

(5)片材的拉伸强度

片材的机械强度以拉伸强度为指标。根据jis(日本工业规格)-p-8113测量拉伸强度。试验宽度设为15mm,长度设为50mm。

(6)吸附元件的平面压缩强度

吸附元件的机械强度以平面压缩强度为指标。平面压缩强度根据jis-z-0403-1进行测量。试验宽度设为30mm,长度设为30mm。

(7)吸附元件的热重减少率

将绝对干燥重量w3(g)的吸附元件在调节为300℃±1℃的电炉中进行30分钟热处理,在干燥的干燥器中测量冷却后的重量w4(g),并用下述计算式求出重量残存率f(%)。

f(%)={(w3-w4)/(w3)}×100

(8)吸附转子的制备/转子外半径与内半径之比

制作18个日本特开平5-64745号公报的图1所示的吸附元件,吸附元件的宽度为25cm、高度为25cm、厚度为20cm以上且45cm以下,如图2、图3所示以成为中空圆柱状的方式进行均匀地配置。在吸附元件之间设置分隔部,并使吸附元件固定。吸附转子的外半径(外径)r以配置为中空圆柱状的吸附元件的外周面与筒轴之间的距离的实测值的形式而求出。吸附转子的内半径(内径)r以配置为中空圆柱状的吸附元件的内周面与筒轴之间的距离的实测值的形式而求出。另外,在下式中,求出吸附转子的外半径与内半径的比α。

α=r/r

这里,r是吸附转子的外半径(m),r是吸附转子的内半径(m)。

(9)除去性能

把制作的吸附转子,设置在图1~3所示的吸附处理装置中,对被处理流体(处理气体)的除去率(η)进行测定。除去率要求下述计算式进行公式。

η(%)=(i-o)/i×100

这里,i是处理气体入口浓度(ppm),o是处理气体出口浓度(ppm)。

处理气体条件中,将处理气体设为ipa(异丙醇),将处理气体浓度设为300(ppm),将吸附通气风速设为1.75(m/s),将吸附风量/脱附风量设为10(-),脱附温度设为150(℃)

(10)吸附元件的占有率

计算出吸附转子内的吸附元件的体积(v1)和分隔部的体积(v2),用下述计算式求出吸附元件的占有率(%)。

占有率(%)={v1/(v1+v2)}×100

(实施例1)

通过湿式抄纸装置制备片材,其组成为:作为吸附材的zsm-5的高硅沸石为80重量%,作为纤维的玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维为15重量%,作为有机粘合剂的pva为5重量%。该片材的厚度是0.17mm,单位面积的重量为75g/m2,拉伸强度为13n。

其次,对制作得到的片材,使用聚乙酸乙烯酯乳胶作为蜂窝成形用粘合剂,通过蜂窝成形机,成形得到波长1.35mm,波高2.6mm的蜂窝(吸附元件前体)。其次,将该吸附元件前体浸渍在作为无机粘合剂的的六偏磷酸钠的7重量%水溶液中,使六偏磷酸钠相对于浸渍前片材的重量渗透为7重量%。此后,用烧成炉在空气中400℃对该吸附元件前体进行约3分钟热处理,得到吸附元件。该吸附元件的吸附材含有率为78重量%,小室数为58个/cm2,平面压缩强度40kpa,热重减少率在1%以下。

以宽25cm×高度25cm×吸附元件的厚度22.5cm的尺寸,使用18个该吸附元件,制备吸附转子。吸附转子的内半径是1.5m,吸附转子的外半径是2.0m。外半径和内半径之比是1.3。另外,吸附元件的占有率高达88%。对ipa除去性能进行测定的结果是,显示了97%以上的高除去性能。

(实施例2)

通过用湿式抄纸装置制备片材,其组成为:作为吸附材的zsm-5的高硅沸石为80重量%,作为纤维的玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维为15重量%,作为有机粘合剂的pva为5重量%。该片材的厚度是0.17mm,单位面积的重量为75g/m2,拉伸强度为13n。

其次,对制作得到的片材,使用聚乙酸乙烯酯乳胶作为蜂窝成形用粘合剂,通过蜂窝成形机,成形得到波长1.15mm,波高2.6mm的蜂窝(吸附元件前体)。其次,将该吸附元件前体浸渍在作为无机粘合剂的六偏磷酸钠的7重量%水溶液中,使六偏磷酸钠相对于浸渍前片材的重量渗透为7重量%。此后,用烧成炉在空气中以400℃对该吸附元件前体进行约3分钟热处理,得到吸附元件。该吸附元件的吸附材含有率为78重量%,小室数为68个/cm2,平面压缩强度43kpa,热重减少率在1%以下。

以宽25cm×高度25cm×吸附元件的厚度22.5cm的尺寸,使用18个该吸附元件,制备吸附转子。吸附转子的内半径是1.5m,吸附转子的外半径是2.0m。外半径和内半径之比是1.3。另外,吸附元件的占有率高达88%。对ipa除去性能进行测定的结果是,显示了99.5%以上的高除去性能。

(实施例3)

通过用湿式抄纸装置制备片材,其组成为:作为吸附材的zsm-5的高硅沸石为80重量%,作为纤维的玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维为15重量%,作为有机粘合剂的pva为5重量%。该片材的厚度是0.17mm,单位面积的重量为75g/m2,拉伸强度为13n。

其次,对制作得到的片材,使用聚乙酸乙烯酯乳胶作为蜂窝成形用粘合剂,通过蜂窝成形机,成形得到波长1.15mm,波高2.6mm的蜂窝(吸附元件前体)。其次,将该吸附元件前体浸渍在作为无机粘合剂的六偏磷酸钠的7重量%水溶液中,使六偏磷酸钠相对于浸渍前片材的重量渗透为7重量%。此后,用烧成炉在空气中400℃对该吸附元件前体进行约3分钟热处理,得到吸附元件。该吸附元件的吸附材含有率为78重量%,小室数为68个/cm2,平面压缩强度43kpa,热重减少率在1%以下。

以宽25cm×高度25cm×吸附元件的厚度19cm的尺寸,使用18个该吸附元件,制备吸附转子。吸附转子的内半径是1.5m,吸附转子的外半径是1.9m。外半径和内半径之比是1.27。另外,吸附元件的占有率高达93%。对ipa除去性能进行测定的结果是,显示了98%以上的高除去性能。

(实施例4)

通过湿式抄纸装置制备片材,其组成为:作为吸附材的y型高硅沸石为37.5重量%,zsm-5的高硅沸石为37.5重量%,作为纤维的玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维为20重量%,作为有机粘合剂的pva为5重量%。该片材的厚度是0.17mm,单位面积的重量为75g/m2,拉伸强度为12n。

其次,对制作得到的片材,使用聚乙酸乙烯酯乳胶作为蜂窝成形用粘合剂,通过蜂窝成形机成形,成形得到波长1.35mm,波高2.6mm的蜂窝(吸附元件前体)。其次,将该吸附元件前体浸渍在作为无机粘合剂的六偏磷酸钠的7重量%水溶液中,使六偏磷酸钠相对于浸渍前片材的重量渗透为7重量%。此后,用烧成炉在空气中以400℃对该吸附元件前体进行约3分钟热处理,得到吸附元件。该吸附元件的吸附材含有率为78重量%,小室数为68个/cm2,平面压缩强度17kpa,热重减少率在1%以下。

以宽25cm×高度25cm×吸附元件的厚度22.5cm的尺寸,使用18个该吸附元件,制备吸附转子。吸附转子的内半径是1.5m,吸附转子的外半径是2.0m。外半径和内半径之比是1.3。另外,吸附元件的占有率高达88%。对ipa除去性能进行测定的结果是,显示了98%以上的高除去性能。

(比较例1)

通过用湿式抄纸装置制备片材,其组成为:作为吸附材的zsm-5的高硅沸石为80重量%,作为纤维的玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维为15重量%,作为有机粘合剂的pva为5重量%。该片材的厚度是0.17mm,单位面积的重量为75g/m2,拉伸强度为13n。

其次,对制作得到的片材,使用聚乙酸乙烯酯乳胶作为蜂窝成形用粘合剂,通过蜂窝成形机成形,成形得到波长2.3mm,波高3.6mm的蜂窝(吸附元件前体)。其次,将该吸附元件前体浸渍在作为无机粘合剂的六偏磷酸钠的7重量%水溶液中,使六偏磷酸钠相对于浸渍前片材的重量渗透为7重量%。此后,用烧成炉在空气中400℃对该吸附元件前体进行约3分钟热处理,得到吸附元件。该吸附元件的吸附材含有率为78重量%,小室数为30个/cm2,平面压缩强度18kpa,热重减少率在1%以下。

以宽25cm×高度25cm×吸附元件的厚度45cm的尺寸,使用18个该吸附元件,制备吸附转子。测量ipa除去性能,结果与97%以上的实施例1相同。吸附转子的内半径是1.5m,吸附转子的外半径是2.4m。外半径和内半径之比是1.63。吸附转子的外半径比实施例1大1.2倍以上。另外,吸附元件的占有率为较低的77%。

(比较例2)

通过用湿式抄纸装置制备片材,其组成为:作为吸附材的zsm-5的高硅沸石为80重量%,作为纤维的玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维为15重量%,作为有机粘合剂的pva为5重量%。该片材的厚度是0.17mm,单位面积的重量为75g/m2,拉伸强度为13n。

其次,对制作得到的片材,使用聚乙酸乙烯酯乳胶作为蜂窝成形用粘合剂,通过蜂窝成形机成形,成形得到波长2.3mm,波高3.6mm的蜂窝(吸附元件前体)。其次,将该吸附元件前体浸渍在作为无机粘合剂的六偏磷酸钠的7重量%水溶液中,使六偏磷酸钠相对于浸渍前片材的重量渗透为7重量%。此后,用烧成炉在空气中以400℃对该吸附元件前体进行约3分钟热处理,得到吸附元件。该吸附元件的吸附材含有率为78重量%,小室数为30个/cm2,平面压缩强度18kpa,热重减少率在1%以下。

以宽25cm×高度25cm×吸附元件的厚度22.5cm的尺寸,使用18个该吸附元件,制备吸附转子。吸附转子的内半径是1.5m,吸附转子的外半径是2.0m。外半径和内半径之比与实施例1相同是1.3。吸附元件的占有率为较高的88%。但是,对ipa除去性能进行可测定,结果是91%以下,比实施例除去性能低。

(比较例3)

通过用湿式抄纸装置制备片材,其组成为:作为吸附材的zsm-5的高硅沸石为85重量%,作为纤维的玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维为3重量%,作为有机粘合剂的pva为12重量%。该片材的厚度是0.17mm,单位面积的重量为75g/m2,拉伸强度为8n。

其次,对制作得到的片材,使用聚乙酸乙烯酯乳胶作为蜂窝成形用粘合剂,通过蜂窝成形机成形,成形得到波长1.35mm,波高2.6mm的蜂窝(吸附元件前体)。然后,将该吸附元件前体浸渍在作为无机粘合剂的六偏磷酸钠的7重量%水溶液中,使六偏磷酸钠相对于浸渍前片材的重量渗透为7重量%。此后,用烧成炉在空气中以400℃对该吸附元件前体进行约3分钟热处理,得到吸附元件。该吸附元件的吸附材含有率为91重量%,小室数为58个/cm2,热重减少率在1%以下。

但是,平面压缩强度为4kpa以下,机械强度较弱,在制作吸附转子的过程中,蜂窝网眼崩溃或破损明显,无法维持蜂窝结构。

(比较例4)

通过用湿式抄纸装置制备片材,其组成为:作为吸附材的zsm-5的高硅沸石为88重量%,作为纤维的玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维渗透为7重量%,作为有机粘合剂的pva为7重量%。该片材的厚度是0.23mm,单位面积的重量为105g/m2,拉伸强度为13n。

其次,对制作得到的片材,使用聚乙酸乙烯酯乳胶作为蜂窝成形用粘合剂,在与实施例相同的成形条件下,通过蜂窝成形机成形,成形得到波长1.35mm,波高2.6mm的蜂窝(吸附元件前体)。但是,片材厚度较厚,蜂窝的网眼崩溃明显,无法成形为适当的蜂窝。

(比较例5)

通过用湿式抄纸装置制备片材,其组成为:作为吸附材的zsm-5的高硅沸石为80重量%,作为纤维的玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维为15重量%,作为有机粘合剂的pva为5重量%。该片材的厚度是0.14mm,单位面积的重量为40g/m2,拉伸强度为3n。

其次,对制作得到的片材,使用聚乙酸乙烯酯乳胶作为蜂窝成形用粘合剂,以与实施例1相同的成形条件,通过蜂窝成形机成形,成形得到波长1.35mm,波高2.6mm的蜂窝(吸附元件前体)。但是,片材拉伸强度较弱,蜂窝成形中片材断裂,蜂窝的凹凸部的裂纹明显,无法成形为适当的蜂窝。

以上,对实施方式及实施例进行了说明,但是本次公开的实施方式及实施例对所有方面进行例示但不具有限制性。本方案的范围由实用新方案记载的权利要求表示,包含与实用新方案记载的权利要求相同的意义及范围内的全部的变形。

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