专利名称：气体净化装置和方法
技术领域：
本发明涉及气体净化装置和方法。特别涉及目的在于回收排气中含有的有机溶剂、除去排气中的有害、恶臭物质的气体净化装置和净化方法。
背景技术：
现在已知将工厂排出的气体中的有害恶臭物质、有机溶剂等的溶剂成分使用固体吸附剂粒子吸附除去，以净化气体并回收溶剂成分的气体净化装置(气体处理装置)。专利文献1中公开了一种气体处理装置，其将固体吸附剂粒子连续供给到气体处理装置的被处理气体吸附部，并使在被处理气体吸附部中吸附了溶剂成分的吸附剂粒子借助重力向吸附剂再生部向下流动，同时使吸附剂粒子再生，将再生得到的吸附剂粒子再次供给到被处理气体吸附部，由此使吸附剂粒子连续循环使用。向该吸附剂再生部供给非凝结性气体，非凝结性气体与从吸附剂粒子脱离开的溶剂成分一起被导入到冷凝分离器，由此分离并回收溶剂成分。在上述那样的在吸附剂再生部形成重力移动层的装置中，在吸附剂再生部的上部，被脱离开的化学物质会在借助重力下降的吸附剂的表面上凝结，结果存在吸附剂的流动受阻碍的问题。吸附剂的流动不良会造成吸附剂的再生不充分，排气中的化学物质的除去率降低，同时使得空气容易由外部侵入到高温状态的吸附剂再生部，在安全性方面也是问题。进而吸附在吸附剂上的化学物质、特别是乙酸乙酯等容易分解的化学物质，如果加热的热历程过长，会引起分解(水解)，存在回收得到的化学物质中混有分解产物的问题。专利文献1 日本特开昭52-14580号公报
发明内容
本发明鉴于上述现在的状况，目的在于提供一种可以抑制化学物质在借助重力下降的吸附剂的表面上凝结，使吸附剂的流动稳定，可以使吸附剂的再生良好进行的气体净化装置和方法。进而，目的在于提供一种可以抑制乙酸乙酯等化学物质的分解，可以回收高纯度的化学物质的气体净化装置和方法。本发明人发现新设置了下述部分的装置可以解决上述课题设置在使化学物质被吸附剂吸附的吸附部与在其后面连接的脱去部之间的、使将与从脱去部穿出来的含有化学物质的非凝结性气体接触的吸附剂保持在预定温度的吸附剂温度控制部。即，本发明的气体净化装置和方法如下。(1). 一种气体净化装置，具有吸附部、脱去部、和位于吸附部与脱去部之间的吸附剂温度控制部，所述吸附部通过使含有化学物质的气体与吸附剂接触，来使该化学物质被吸附剂吸附；所述脱去部通过使从该吸附部通过、一边形成移动层一边下降的吸附剂与非凝结性气体对流接触，来使化学物质从吸附剂脱去；所述吸附剂温度控制部用于使下降的吸附剂保持在从脱去部穿出来的含有化学物质的非凝结性气体的露点 露点+50°C的温度。(2).如上述⑴所述的气体净化装置，吸附剂温度控制部用于使下降的吸附剂保持在从脱去部穿出来的含有化学物质的非凝结性气体的露点+20°C 露点+50°C的温度。(3).如上述(1)或2)所述的气体净化装置，露点是基于通过NRTL式求出的活度系数计算出的。(4). 一种气体净化方法，包括下述吸附工序、脱去工序和在吸附工序和脱去工序之间进行的吸附剂温度控制工序，吸附工序通过使含有化学物质的气体与吸附剂接触，来使该化学物质被吸附剂吸附，脱去工序通过使从该吸附工序通过、一边形成移动层一边下降的吸附剂与非凝结性气体对流接触，来使化学物质从吸附剂脱去，吸附剂温度控制工序使下降的吸附剂保持在从脱去工序穿出来的含有化学物质的非凝结性气体的露点 露点+50°C的温度。(5).如上述(4)所述的气体净化方法，所述吸附剂温度控制工序使下降的吸附剂保持在从脱去工序穿出来的含有化学物质的非凝结性气体的露点+20°C 露点+50°C的温度。(6).如上述(4)或(5)所述的气体净化方法，露点是基于通过NRTL式求出的活度系数计算出的。本说明书包括作为本申请的优先权基础的日本专利申请2008-258542号的说明书和/或附图中记载的内容。本发明通过具有使将与从脱去部穿出来的含有化学物质的气体接触的吸附剂的温度按照气体的性状保持在预定温度的吸附剂温度控制部，可以抑制化学物质在吸附剂表面凝结，使吸附剂的流动稳定，从而充分进行吸附剂的再生，保持较高的化学物质的除去率。进而，即使是乙酸乙酯等容易分解的化学物质，也可以抑制热分解，以高纯度分离回收化学物质。因此，在过去的例如使用3座蒸留塔对回收溶剂纯化的工序中，例如在乙酸乙酯的情况中，可以省略杂质乙酸的分离塔，仅用脱水蒸留塔和乙酸乙酯纯化塔这两塔即可进行。
图1示出了本发明的气体净化装置的一实施形态。附图标记说明1气体净化装置2气流传送管3多孔板5壳管式热交换器6冷凝器7加热器
A吸附部
B连接部
C吸附剂温度控制部
D脱去部
E连接部
G废气
Ga非凝结性气体
Gb传送气体
H水蒸气
K吸附剂
具体实施例方式下面通过实施方式来详细说明本发明。图1示出了本发明的气体净化装置的一实施形态。该气体净化装置1包括使废气中的化学物质被吸附剂吸附的吸附部A，连接部B，通过使吸附剂与非凝结性气体对流接触来使化学物质脱去的脱去部D，连接部E，以及位于吸附部A和脱去部D之间的使向下流动的吸附剂保持在预定温度的吸附剂温度控制部C。这里，非凝结性气体是指在0°C、1气压下为气体的物质，作为实例可以列举出氮气、氧气、氯化氢、空气等。在塔体的中心设置有气流传送管2，吸附剂K借助传送气体Gb被从塔体的下部传送到上部的吸附部A，由此形成吸附剂K的循环路径。该气流传送管2不必一定设置在塔体内。吸附部A中具有多段的多孔板3，吸附剂K在多孔板3上形成高15 20mm的流动层，在各段上一边流动一边依次向下段下落。含有溶剂成分等的化学物质的废气G被从吸附部A的下方导入到塔体内，一边与向下流动的吸附剂K均勻接触一边上升。在这过程中， 废气G中的化学物质被吸附剂K吸附，净化后的废气G被从塔体上部放入到大气中。作为这种吸附剂，可以使用活性炭等各种吸附剂，特别是粒径较小、圆球性和硬度高的球状活性炭粒子由于流动性优异，而且吸附速度快，所以优选。作为实例可以列举出株式会社々 > 〃社制的球状活性炭“G-BAC”。吸附了化学物质的吸附剂K被导入到连接部B，穿过吸附剂温度控制部C向下方的脱去部D移动。脱去部D例如，由壳管式热交换器5构成，吸附剂K在管内借助重力一边形成移动层一边向下流动，借助水蒸气H等从壳侧被间接加热。向下流动的吸附剂K与从脱去部D的下部导入的氮气、空气等非凝结性气体Ga对流接触，由此使吸附的化学物质脱去。非凝结性气体Ga与被脱离开的化学物质一起从脱去部D穿出来，导入到冷凝器6， 在这里化学物质被冷却液化并回收。此外，化学物质被回收走的非凝结性气体Ga再次被在反应体系内循环使用。化学物质被脱去了的吸附剂K在气流传送管2内借助传送气体Gb向塔体上部传送，再次被供给到吸附部A。本发明的特征在于，为了防止在脱去部D被脱离开的化学物质在从连接部B通过的吸附剂K的表面上凝结，在吸附部A与脱去部D之间具有吸附剂温度控制部C。吸附剂温
5度控制部C例如，由以使向下流到脱去部D的上部的吸附剂K保持在预定温度的方式配置的加热器7、和可以测定向下流到脱去部D的上部的吸附剂的温度的温度检测器(图中未示出)构成。加热器7以使向下流到脱去部D的上部的吸附剂K保持在从脱去部D上升来的含有化学物质的非凝结性气体Ga的露点 露点+50°C的范围的方式设定。优选以保持在露点 +20°C 露点+50°C的范围的方式设定。例如，在含有7摩尔％乙酸乙酯、75摩尔％的水的氮气的情况中，露点为92°C，所以露点 露点+50°C的范围是92 142°C。在吸附剂的温度低于含有化学物质的非凝结性气体Ga的露点时，化学物质会在吸附剂K的表面凝结，结果会阻碍吸附剂的流动，所以不合适。此外，在高于露点+50°C时， 有时化学物质会分解，可能会使液化·回收得到的化学物质的纯度降低，并且冷凝器6用于冷却非凝结性气体Ga的能耗增大，所以不优选。含有化学物质的非凝结性气体Ga的露点会根据该气体的湿度、和化学物质的浓度而变化。在气体净化装置中可以适当设定用于测定上述非凝结性气体Ga的湿度和化学物质浓度的测定部，测定出含有化学物质的非凝结性气体Ga的组成，求出其露点。根据求出的露点来设定向下流动的吸附剂温度的控制目标值。露点可通过气液平衡的试验来求出，也可以通过计算得到。计算方法是，相对于含有化学物质的非凝结性气体Ga的气相的组成，使用液相的活度系数根据气液平衡式π Yi = Pi Y iXi (1)式中π 气相的总压Yi 气相中i成分的摩尔分率Pi 1成分单独存在时的露点下的蒸气压Yi 1成分的液相活度系数Xi 液相中i成分的摩尔分率在设定露点的基础上求出Xi，调查是否满足式2。Σ Xi = 1 (2)在式⑵成立时，设定正确(即假设的露点是该气相的露点)，在式(2)不成立时， 重新设定露点，再次重新开始计算。需说明的是，活度系数优选使用Renon和Prausnits提出的NRTL式(下述式(3)) 求出，该式还适合形成两液相的溶液。
权利要求
1.一种气体净化装置，具有吸附部、脱去部、和位于吸附部与脱去部之间的吸附剂温度控制部，所述吸附部通过使含有化学物质的气体与吸附剂接触，来使该化学物质被吸附剂吸附；所述脱去部通过使从该吸附部通过、一边形成移动层一边下降的吸附剂与非凝结性气体对流接触，来使化学物质从吸附剂脱去；所述吸附剂温度控制部用于使下降的吸附剂保持在从脱去部穿出来的含有化学物质的非凝结性气体的露点 露点+50°C的温度。
2.如权利要求1所述的气体净化装置，吸附剂温度控制部用于使下降的吸附剂保持在从脱去部穿出来的含有化学物质的非凝结性气体的露点+20°C 露点+50°C的温度。
3.如权利要求1或2所述的气体净化装置，露点是基于通过NRTL式求出的活度系数计算出的。
4.一种气体净化方法，包括下述吸附工序、脱去工序和在吸附工序和脱去工序之间进行的吸附剂温度控制工序，吸附工序通过使含有化学物质的气体与吸附剂接触，来使该化学物质被吸附剂吸附，脱去工序通过使从该吸附工序通过、一边形成移动层一边下降的吸附剂与非凝结性气体对流接触，来使化学物质从吸附剂脱去，吸附剂温度控制工序使下降的吸附剂保持在从脱去工序穿出来的含有化学物质的非凝结性气体的露点 露点+50°C的温度。
5.如权利要求4所述的气体净化方法，所述吸附剂温度控制工序使下降的吸附剂保持在从脱去工序穿出来的含有化学物质的非凝结性气体的露点+20°C 露点+50°C的温度。
6.如权利要求4或5所述的气体净化方法，露点是基于通过NRTL式求出的活度系数计算出的。
全文摘要
本发明的目的在于，提供一种可以抑制化学物质在借助重力下降的吸附剂的表面上凝结，使吸附剂的流动稳定，可以使吸附剂的再生良好进行的气体净化装置和方法。进而，目的在于提供一种可以抑制乙酸乙酯等化学物质的分解，可以回收高纯度的化学物质的气体净化装置和方法。一种气体净化装置1，具有吸附部A、脱去部D、和位于吸附部A与脱去部D之间的吸附剂温度控制部C，所述吸附部A通过使含有化学物质的气体G与吸附剂K接触，来使该化学物质被吸附剂K吸附；所述脱去部D通过使从该吸附部A通过、一边形成移动层一边下降的吸附剂K与非凝结性气体Ga对流接触，来使化学物质从吸附剂K脱去；所述吸附剂温度控制部C用于使下降的吸附剂K保持在从脱去部穿出来的含有化学物质的非凝结性气体Ga的露点～露点+50℃的温度。
文档编号B01D53/08GK102170956SQ200980138870
公开日2011年8月31日 申请日期2009年9月28日 优先权日2008年10月3日
发明者佐藤克史, 坂口雅也, 大山宏树, 渡边幸夫, 蛭田一雄 申请人:株式会社吴羽工程