活性炭吸着装置

1. 主な吸着・脱離の形態

吸着は、吸着剤がガス混合物中の 1 つ以上の成分を表面に蓄積または凝縮させて分離を達成するプロセスです。一般的に使用される吸着剤には、粒状活性炭、ハニカム活性炭、活性炭繊維フェルト、ハニカムゼオライト、ゼオライトホイールなどがあり、吸着法の浄化効率は90％強です。現在の排出基準によれば、一般に濃度 800 mg/m3 未満、温度 40°C 未満の排ガスを処理します。

柱状活性炭	ハニカム活性炭	活性炭繊維フェルト
粒状ゼオライト	ハニカムゼオライト	ゼオライトホイール

脱着は吸着剤の再生であり、高温蒸気、高温ガスパージ、減圧によって吸着質を吸着剤から分離するプロセスを指します。

2. ゼオライトホイールの吸着原理

ゼオライト吸着ホイール アセンブリ (カセット) は、中央のベアリングと、ローターを支持するベアリングの周囲の支持円形フレームです。ローターはゼオライト吸着媒体とセラミックファイバーで作られています。ホイールには、処理された排気ガスと処理後に放出されるクリーンなガスを分離するためのシールが組み込まれています。この材料は柔らかい材料 (通常はシリコン) でできており、VOCS の腐食性や高い動作温度に耐えることができなければなりません。シールは、ハニカムゼオライト吸着ホイールアセンブリを基本吸着ゾーン (吸着ゾーン) と再生および脱着ゾーン (再生ゾーン、脱着ゾーン) に分離します。ただし、ホイールの吸着処理能力を向上させるために、最初の 2 つのゾーンに隔離冷却ゾーン (冷却ゾーンまたはパージ ゾーン) を追加するのが一般的です。通常、吸着ゾーンはより大きく、脱着ゾーンと冷却ゾーンは等しい面積を持つ 2 つの小さな処理面です。特別なニーズに応じて、さらに複数のシリーズ ゾーンに分割できる場合もあります。吸着ホイールは、ホイールを回転させるための電気駆動装置のセットによって使用されるため、治療中にホイールの速度を可変でき、1 時間あたり 2 ～ 6 回回転する能力を制御できます。

工場から排出されたVOC廃ガスがシステムに入った後、最初の段階では疎水性ゼオライトで構成されたローターを通過し、VOC汚染物質がまずローターに吸着されます。脱着工程の第二段階では、後段焼却装置との熱交換後に予熱された冷却ゾーンで処理された排ガス（約180～250℃）をロータに流し、高温で有機物を脱着します。このとき、流出する汚染物質濃度は流入排ガスの5～20倍程度に制御でき、脱離した有機物は第3段階で700℃以上の温度で焼却するか、濃縮して回収・再利用することができる。これにより、その後の排ガス処理装置のサイズ、運転コスト、初期設備コストを削減できます。

ゼオライトホイールの加工単位は以下の通りです。

ゼオライト ホイールの本体は、吸着剤粉末の層でコーティングされたいくつかの特定の固体基板で構成されています。基板はセラミック、ガラス、活性炭繊維などを焼結させて作られます。セラミックファイバーは、その高温耐性、高い熱安定性、洗浄性、不燃性、耐酸性および耐アルカリ性のため、最も広く使用されています。吸着剤の種類は処理するガスの組成によって異なります。一般的には、活性炭、ゼオライト等が使用できる。ホイールの厚さは25cm〜45cmが一般的です。

ゼオライトホイールのマトリックスは、吸着剤（通常は活性炭または疎水性ゼオライト）の層でコーティングされたセラミックファイバーの表面で、ハニカム形状の円形ホイールを形成しています。このホイールは、吸着処理エリアと再生および脱着エリアの2つのエリアに分かれています。ただし、ホイールの吸着能力を向上させるために、2 つの領域の間に冷却領域が設計される場合があります。通常、吸着領域の方が大きく、脱着領域と冷却領域は同じ面積の 2 つの小さな処理領域です。

熱回収装置：VOCを燃焼または酸化した後の清浄な空気の温度は500～700℃にもなります。空気のこの部分は熱交換器を通して回収され、熱エネルギーが回収されます。同時に、清浄な空気の温度が低下し、ローターの脱離領域に導かれて脱着されます。温度が高すぎるとローターが焼損する可能性があります。したがって、ローターに入る温度が高すぎてはなりません。一般的には二段熱回収装置を設置し、送風機を追加して新鮮な空気を導入し、燃焼空気と混合して脱着温度を180～220℃の範囲に制御します。 VOC排ガスの処理には、ゼオライト吸着濃縮ローター焼却システムに加え、排ガス出口に凝縮器を設置し、高沸点VOC（MEA、BDG、DMSOなど）をあらかじめ分流して処理します。

3. 活性炭吸着前後の結露回収原理

排ガスは収集システムによって収集され、処理のために吸着装置に入ります。

吸着中は吸着床下部から気流が流入し、吸着後のクリーンな排ガスが排気管から排出されます。吸着が設定時間に達すると、脱着段階に切り替わります。脱着中、飽和水蒸気が吸着床に入り、吸着床に吸着されている溶媒が水蒸気とともに吸着床から出て冷却器に入ります。

凝縮水は 40°C 以下に冷却され、非凝縮性ガスはファンの前に戻って再吸着され、溶剤と凝縮水は溶剤貯蔵タンクに流入して一時的に保管されます。

プロセス要件に応じて、脱着時間と自動運転の間欠時間をタッチパネルで設定でき、吸着時間は脱着時間と待ち時間の合計となります。

装置は自動的に稼働し、人員が常駐する必要はありません。電気制御システムは、現場または中央制御室に設置できます。メンテナンスの負担は比較的少ないです。

4. 吸着システムの紹介

ａ．排ガス前処理

設計仕様の要件に従って、緊急放射チャネルが設計および設置されます。排出状況は生産工場によって管理され、事故や設備メンテナンスの際に直接の排出ガス排出経路として機能します。

b 吸着

排気ガスは吸気ファンにより活性炭吸着器に送られます。ファンデルワールス力の作用により、排気ガス中の有機溶剤が活性炭の微細孔に捕捉・吸着されます。活性炭は吸着が飽和した後、再生されます。排気ガスは活性炭吸着により浄化され、クリーンに排出されます。

吸着タンクの仕様と吸着剤の充填量は、一定のガス速度と滞留時間を確保するために空気量に応じて設計されており、吸着剤が排ガス中の有機溶媒を効果的かつ完全に吸収できます。吸着タンクは交互に動作し、吸着タンクの動作状態はPLC自動制御システムによって自動的に切り替えられ、吸着、脱着、冷却、乾燥などの3つのプロセスを交互に実行します。

5. プロセスの選択

処理プロセスは、排ガスの発生源、性状（成分、濃度、温度、湿度）、風量などを総合的に分析した上で選択されます。大量、低濃度の有機廃ガスを処理するための一般的な処理プロセスは次のとおりです。

1) ゼオライト吸着、ホットガスパージ再生 - 触媒燃焼または高温焼却。

2) 活性炭の吸着、水蒸気または高温ガスの再生 - 結露の回収。

3) 活性炭吸着、ホットガスパージ再生 - 触媒燃焼。

吸着・脱着工程フローチャート	脱着燃焼プロセスフローチャート	吸着接触燃焼処理装置のレンダリング