JP4593264B2 - Ｎ−メチル−２−ピロリドン回収装置及びその回収方法 - Google Patents

Description

この発明は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン回収装置に関する。

リチウムイオン電池、ポリマー電池等の電極を製造する際、溶剤や分散剤として、Ｎ−メチル−２−ピロリドンが使用される場合がある。このＮ−メチル−２−ピロリドンは、使用後、系の排ガスに同伴されて排出される。この排ガスについては、環境上の問題から、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを取り除く必要がある。また、このＮ−メチル−２−ピロリドンを回収することにより、溶剤や分散剤として再利用することができる。

上記のＮ−メチル−２−ピロリドンの回収方法としては、上記排ガスを冷却して分離する方法、上記排ガスを水に通して、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを水に溶解させる方法、吸着剤を用いて吸着回収する方法等があげられる。

しかし、上記のいずれの方法でも、処理された排ガス中に残存するＮ−メチル−２−ピロリドンの量が多くなる傾向がある。また、排ガス中に残存するＮ−メチル−２−ピロリドンの量をより減らすようにすると、排ガス温度のさらなる低下や、排ガスと水との接触時間のさらなる増加、及び入り口部のＮＭＰ濃度の低下が必要である。よって、いずれの場合も、ＮＭＰ除去効率の点から、不満足である。

そこで、この発明は、効率よく、排ガス中のＮ−メチル−２−ピロリドンを高濃度で回収し、この排ガス中の残存Ｎ−メチル−２−ピロリドン量をより低くすることを目的とする。

この発明は、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを同伴するガス、及び水又は水系液をそれぞれ流して、両者を接触させることにより、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを上記水に吸収させる複数の吸収部を有し、この吸収部には充填物が充填され、この吸収部を直列に配した、Ｎ−メチル−２−ピロリドン回収装置を用いることにより、上記課題を解決したのである。

Ｎ−メチル−２−ピロリドンを同伴するガス、及び水又は水系液を、充填物を有する吸収部を通して流すことにより、両者の接触の程度を増加させることができる。これにより、効率よく、排ガス中のＮ−メチル−２−ピロリドンを回収し、かつ、この排ガス中の残存Ｎ−メチル−２−ピロリドン量をより低くすることができる。

この発明にかかるＮ−メチル−２−ピロリドン回収装置は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（以下、「ＮＭＰ」と略する。）を同伴するガス（以下、「同伴ガス」と称する。）、及び水又は水系液（以下、「水系液等」と称する。）をそれぞれ流して、両者を接触させることにより、ＮＭＰを上記水に吸収させる複数の吸収部を有する装置である。

上記同伴ガスは、リチウムイオン電池、ポリマー電池等の電極の製造工程等で使用されるＮＭＰを加熱して、これを逸散させる際に空気等のガスに同伴させたガスである。また、上記水系液等中の水系液とは、水にＮＭＰを含有させた液をいう。

この発明にかかるＮＭＰ回収装置に使用される上記同伴ガスの温度は、５０〜１４０℃がよく、６０〜１２０℃が好ましい。この温度範囲のものを使用することにより、上記ＮＭＰ回収装置において、上記同伴ガス中の水分を蒸発又は揮散させることができ、回収ＮＭＰの濃度をより向上させることができる。５０℃より低いと、上記の効果を得ることができず、回収ＮＭＰの濃度の向上が不十分となる場合がある。一方、１４０℃より高くてもよいが、上記同伴ガスの温度として、１４０℃より高い場合が少ない。

また、上記同伴ガスの圧力は、大気圧（１ａｔｍ）程度が好ましい。圧力を高くすると、同伴ガスブロアーの動力が増える。また、圧力を大気圧より小さくする意味はない。具体的には、無弁の排風配管を通じて大気に排出されるので、各部の圧力損失に相当する圧力が自然である。

さらに、上記同伴ガスに含まれる水分量は、不飽和状態の水分量が好ましい。上記同伴ガスに含まれる水分量が飽和状態だと、上記ＮＭＰ回収装置において、上記同伴ガス中の水分を蒸発又は揮散させることが困難となる場合があり、回収ＮＭＰの濃度の向上が不十分となる場合がある。

上記吸収部とは、上記同伴ガスと水系液等とを接触させる部分をいい、この吸収部には充填物が充填されている。これにより、吸収部内部の気液接触面積を増加させると共に、吸収部内部の空間部分を減少させ、上記同伴ガスと水系液等との接触機会をより向上させる。

このような充填物としては、リング状、ボール状、網状のものや、網状体や多数の穴を開けた平板体を円柱状又は塔の形状に加工した規則充填物等があげられる。上記リング状、ボール状の充填物は、多数が上記吸収部内に充填される。また、上記網状の充填物は、複数枚が上記吸収部内に積層されて充填される。さらに、規則充填物は、その径や高さを上記吸収部の径や高さに合わせたものが使用される。これらの中でも、上記規則充填物が、圧損をより低減することができ、好ましい。このような規則充填物としては、エムシーパック（菱化フォワード（株）製）等があげられる。

上記の吸収部は、複数、すなわち、少なくとも２つ有することが必要で、かつ、直列に配することが必要である。吸収部内の充填物の高さを高くして、吸収部を１つとした場合、上記同伴ガスからＮＭＰを回収し、同伴ガス中のＮＭＰ残量を低減させるために、水系液中のＮＭＰ濃度を上げることが困難となる傾向がある。

また、上記の複数の吸収部を直列に配するのは、同伴ガスと水系液等を向流又は並流に流すことにより、同伴ガス中のＮＭＰの、水系液への移行をより効率的に行うためである。

この発明にかかるＮＭＰ回収装置によりＮＭＰを回収された後の同伴ガス中のＮＭＰ量は、１００ｐｐｍ以下が好ましく、２０ｐｐｍ以下がより好ましく、５ｐｐｍ以下がさらに好ましい。１００ｐｐｍより多量のＮＭＰを含有すると、排ガスにＮＭＰ臭が残る問題がある。

次に、この発明にかかるＮＭＰ回収装置の例を、図１〜２を用いて説明する。
図１に示すＮＭＰ回収装置１１ａは、３つの吸収部１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を、１つの吸収塔１３ａ内に上下方向に直列に配したものであり、その内部には、上記充填物が充填される。なお、図１においては、吸収部を３つ記載したが、ＮＭＰの回収効率の点で、少なくとも２つの吸収部を有すればよく、少なくとも３つの吸収部を有すれば、よりよい。また、設ける吸収部の数の上限は、特に限定されないが、圧損の点で、５以下が好ましい。

さらに、最下段の吸収部１２ａの下方には、液貯蔵部１４が設けられる。
また、２つの吸収部（１２ａと１２ｂ、又は１２ｂと１２ｃ）の境界部には、集液装置１５が設けられる。

上記集液装置１５は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、上記吸収塔内壁１６の周縁部に液溜め部１７が設けられ、また、この液溜め部１７以外の部分を開放して開口部１８が形成される。この開口部１８の上方には、上方から落下する水又は水系液を上記液溜め部１７に送る送り板１９が設けられる。図２に示した送り板１９は、断面がＶ字状で、液溜め部１７と開口部１８との境界壁２１上で支持され、上方から落下してきた水系液等が送り板１９のＶ字状の溝に落ち、液溜め部１７に送られる。なお、この発明で使用される送り板１９の形状、構成等は、上方から落下してきた水系液等を液溜め部１７に送ることができれば、特に限定されない。

上記の液溜め部１７に溜まった水系液等は、上記液溜め部１７から溢れると、上記開口部１８から上記吸収塔１３ａの下方に落下する。具体的には、開口部１８の下方の集液部２２を経由して、その下方に設けられた受け部２３に集められ、スプレー装置２４（図１参照）から、下方の吸収部１２に送られる。

上記吸収塔１３ａには、図１に示すように、上記液貯蔵部１４内の水系液等の一部、及び上記液溜め部１７内の水系液等の一部又は全部をその直上にある吸収部１２に送る送液配管２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）が設けられる。この送液配管２５には、それぞれ送液ポンプ２６が設けられ、上記液貯蔵部１４内の水系液等や上記液溜め部１７内の水系液等をその直上にある吸収部１２、特にその吸収部１２内の充填物の上方、具体的には、その吸収部１２内の充填物の直上にある集液装置１５の集液部２２に送ることができる。これにより、上記液貯蔵部１４や液溜め部１７と、その直上にある吸収部１２との間で、水系液等を循環させることができる。

また、液貯蔵部１４からでる送液配管２５ａには、上記液貯蔵部１４内の水系液等の一部を、外部に取り出す回収配管２７が設けられ、この回収配管２７から、ＮＭＰ吸収液を回収することができる。

さらに、上記吸収塔１３ａの最上段にある吸収部１２ｃの下の液溜め部１７の水系液等を、この吸収部に送る配管、すなわち、吸収部１２ｃに水系液等を送る送液配管２５ｃには、必要に応じて、水供給配管２８が設けられる。この水供給配管２８より水を供給することにより、排ガスと共に吸収塔１３ａから出て行く水を補給することができる。このとき使用される水としては、特に限定されないが、純水や蒸留水を用いると、この発明にかかかるＮＭＰ回収の次に行われる、ＮＭＰ精製工程で水垢（スケール）が発生しないので好ましい。

さらにまた、排ガスと共に吸収塔１３ａから出て行く水を極力減らし、水供給配管２８から供給する補給水量を減少させるために、送液配管２５ｃの途中に、この水系液等を冷却する熱交換器２９を配することができる。これにより、吸収部１２ｃの上部にあるスプレー装置２４ｃから降らせる水系液等の温度をより低下させることができ、吸収部１２ｃを通って上昇する排ガスの温度をより低下させることができ、排ガス中の水分を回収し、排ガス中の水分量をより減らすことができる。

次に、図１に示すＮＭＰ回収装置１１ａを用いたＮＭＰの回収方法について説明する。
まず、ＮＭＰ回収装置１１ａの液貯蔵部１４内の水系液等の一部、及び各液溜め部１７内の水系液等Ａの一部又は全部を、その直上にある吸収部１２に送って、その水系液等Ａをそれぞれの吸収部１２の充填物の中を上方から下方に向かって流す。

さらに、最下段の吸収部１２ａと液貯蔵部１４との間に、上記同伴ガスＢを導入し、この同伴ガスＢを上記Ｎ−メチル−２−ピロリドン回収装置の上方に向かって流す。このため、水系液等Ａと同伴ガスＢとは向流となり、これらは、上記のそれぞれの吸収部１２内で接触する。そして、同伴ガスＢ中のＮＭＰが上記水系液等Ａに吸収される。

各吸収部１２を通過したガスは、分離フィルター３１を通して、排ガスＣとして、ＮＭＰ回収装置１１ａより排出される。この分離フィルター３１は、排ガスＣ中の水系液等を最後に分離するためのフィルターであり、３μｍ以上の液滴を分離できるものであればよい。このような例として、東京特殊金網（株）製：ワイヤーメッシュフィルター等があげられる。

また、吸収部１２ｂや１２ｃを通った水系液等Ａは、液溜め部１７に溜められるが、その全部又は一部は、送液配管２５で循環される。そして、バランスアウトした水系液等Ａがこの液溜め部１７で溢れると、開口部１８から、集液部２２、受け部２３及びスプレー装置２４を経由して、その下の吸収部１２ａ又は１２ｂに送られる。

このように水系液等Ａが循環されながら、下方に落下し、かつ、同伴ガスＢが上昇していくと、吸収部１２ａ、吸収部１２ｂ、及び吸収部１２ｃの順に、その吸収部を通る水系液等のＮＭＰ濃度が低下していく。このため、液貯蔵部１４中のＮＭＰ濃度が最も高くなり、ここより、回収配管２７を通じて、ＮＭＰ水溶液Ｅを回収することができる。

また、上記分離フィルター３１で、残存する水系液等は回収される。そして、排ガス中に操作温度見合いの水分が蒸留同伴されるので、水供給配管２８より、補給水Ｄを補給する必要がある。

一方、熱交換器２９を設けて、送液配管２５ｃを通って循環する同伴ガスＢを冷却して、スプレー装置２４ｃより落下させることにより、吸収部１２ｃを上昇する同伴ガスＢを冷却することができる。これにより、この水系液等Ａに含まれる水の水滴をより大きくすることができ、吸収部１２ｃ又は分離フィルター３１で、水系液等Ａの水滴を分離し、排ガスＣと共に、系外に出るのを防止できる。

なお、図１においては、３つの吸収部１２を１つの吸収塔１３ａの中に、直列に並べたが、それぞれの吸収部１２をそれぞれ別の吸収塔に入れ、同伴ガスＢの流れが直列になるように、それぞれを連結してもよい。この場合、水系液等Ａと同伴ガスＢとの流れは、それぞれ並流であっても、向流であってもよい。

次に、この発明にかかるＮＭＰ回収装置の他の例を、図３を用いて説明する。
図３に示すＮＭＰ回収装置１１ｂは、同伴ガスＢ中のＮＭＰをまず、濃縮器４１で濃縮除去して、ＮＭＰ濃度の低下した同伴ガスＢ’を、図１に示す吸収塔１３ａと同様の吸収塔１３ｂに送り、同伴ガスＢ’中のＮＭＰを回収する装置である。

上記濃縮器４１は、その内部に、上記した吸収部１２と同様の吸収部４８を有する。そして、その下方には、ＮＭＰを濃縮した水系液等、すなわち、濃縮液を溜める濃縮液溜め部４９が設けられる。そして、この濃縮液溜め部４９から、その濃縮液を上記吸収部４８に、詳しくは、上記吸収部４８内の充填物の上方に送る循環配管４４が設けられ、この濃縮液を濃縮器４１内で循環させることができる。

なお、図３に示すように、循環ラインの上端は、濃縮器４１内の上端部に導入して、スプレー装置５１より下方に降らせてもよく、濃縮器４１より上方の同伴ガスＢの導入配管５２に接続してもよく、また、その両方に配管を設けてもよい。循環ラインの上端を、濃縮器４１より上方の同伴ガスＢの導入配管５２に接続することにより、同伴ガスＢ中のＮＭＰ濃度が高いとき、これを希釈することが可能となる。

図３に示す上記吸収塔１３ｂは、２段であるが、濃縮器４１が１段分の能力を有するので、ＮＭＰ回収装置１１ｂ全体としては、実質３段の段数を有する。また、上記吸収塔１３ｂの機能は、吸収塔１３ａの機能と同様であり、図３においては、図１の中段部分（吸収部１２ｂ等）を除いた形で、記載した。

上記濃縮器４１と吸収塔１３ｂとの間には、上記濃縮器４１から排出される排ガス、すなわち、同伴ガスＢ’を吸収塔１３ｂの最下段の吸収部１２ａと液貯蔵部１４との間の部分に送る送ガス配管４２が設けられている。

さらに、上記液貯蔵部１４内の水系液等の一部を、上記濃縮器４１又は上記濃縮器４１に配された配管に送る送液配管４３が設けられる。そして、図１の回収配管２７の代わりに、濃縮器４１の循環配管４４から分岐させて、回収配管４５が設けられる。これは、このＮＭＰ回収装置１１ｂのうち、最もＮＭＰ濃度が高いのが、濃縮器４１内の水系液等であるので、ここから、ＮＭＰ水溶液Ｅを回収するためである。

上記濃縮器４１から同伴ガスＢ’を排出する排ガス排出部４６には、分離フィルター４７が設けられる。この分離フィルター４７は、上記した分離フィルター３１と同様のものであり、上記濃縮器から排出される同伴ガスＢ’から、この排ガスに含まれる水系液分を分離することができる。

次に、図３に示すＮＭＰ回収装置１１ｂを用いたＮＭＰの回収方法について説明する。
まず、ＮＭＰ回収装置１１ｂの濃縮器４１内の濃縮液Ｆをこの濃縮器４１内で循環させる。また、吸収塔１３ｂ内は、上記吸収塔１３ａの場合と同様に、水系液等Ａをそれぞれ循環させる。
そして、この濃縮器４１の上部に同伴ガスＢを導入する。導入された同伴ガスＢは、吸収部４８内で濃縮液Ｆと接触し、同伴ガスＢ中のＮＭＰを濃縮液Ｆに吸収させる。

次いで、ＮＭＰがある程度除かれた同伴ガスＢ’は、分離フィルター４７を通って、吸収塔１３ｂの、最下段の吸収部１２ａと液貯蔵部１４との間の部分に導入される。そして、上記した吸収塔１３ａの場合と同様にして、ＮＭＰが吸収され、排ガスＣが吸収塔１３ｂの上部より排出される。

吸収塔１３ｂの中で、ＮＭＰ濃度の最も高い液貯蔵部１４中の水系液等Ａの一部は、送液配管４３を経由して、濃縮器４１又はその配管に送られる。この液貯蔵部１４中の水系液等Ａの一部が送られる場所は、循環配管４４、濃縮器４１、又は濃縮器４１の分離フィルター４７の前流部のいずれであってもよい。この水系液等Ａの一部は、濃縮液ＦよりＮＭＰ濃度が低いので、循環液として使用するには好適である。また、濃縮器４１の分離フィルター４７の前流部にスプレーすることにより、分離フィルター４７を洗浄すると同時に、同伴ガスＢ’中のＮＭＰを水系液等に濃縮することができる。そして、分離フィルター４７で分離した水系液等を濃縮器４１内に洗い落とすことができる。

そして、循環配管４４から分岐した回収配管４５から、ＮＭＰ水溶液を回収することができる。

ところで、図３のＮＭＰ回収装置１１ｂの濃縮器４１の同伴ガスＢと濃縮液Ｆとは、並流であるが、図４に示すように、同伴ガスＢと濃縮液Ｆとが向流となるような濃縮器４１’を用いたＮＭＰ回収装置１１ｃを使用してもよい。この場合、同伴ガスＢの導入部は、吸収部４８の下方となり、分離フィルター４７は必要なくなる。その他は、図３に示すＮＭＰ回収装置１１ｂと同様で、ＮＭＰの回収方法も同様である。

上記の各ＮＭＰ回収装置において、液貯蔵部１４及び濃縮液溜め部４９の液量等を制御することにより、自動運転が可能となる。その例を図３に示すＮＭＰ回収装置１１ｂを用いて説明する。

液貯蔵部１４の液量は、濃縮器４１へ水系液等を送ったり、排ガスＣ中に同伴されて出て行く水分量によって、減少していく。このため、液貯蔵部１４の所定位置にセンサ６１を設け、液貯蔵部１４の液量によって、水供給配管２８にあるバルブ６２を開閉するようにする。これにより、液貯蔵部１４の液量を一定量以下とならないようにすることができ、吸収塔１３ｂを安定的に運転することができる。

また、ＮＭＰ水溶液Ｅを抜き出すと、濃縮液溜め部４９の液量が減少し、濃縮器４１内の循環が困難となる場合がある。この場合、濃縮液溜め部４９の所定の位置にセンサ６３を設けることにより、所定量以下となると、バルブ６４を開放し、液貯蔵部１４から水系液等を濃縮器４１内に送り込み、そして、濃縮液溜め部４９の液量が所定量となると、バルブ６４を閉めることにより、濃縮液溜め部４９の液量をほぼ一定に保つことができる。

さらに、ＮＭＰ水溶液Ｅの取り出しは、濃縮液Ｆの濃度で判断することができる。このため、循環配管４４に濃度センサ６５を取り付け、濃縮液Ｆが所定の濃度となると、バルブ６６を開け、ＮＭＰ水溶液を取り出すことができる。すると、濃縮液溜め部４９の液量が減少するので、上記したように、液貯蔵部１４から水系液等を濃縮器４１内に送り込まれる。これにより、濃縮液ＦのＮＭＰ濃度が低下し、所定濃度以下となると、バルブ６６が閉まる。これらにより、安定的に、所定濃度のＮＭＰ水溶液Ｅを回収することができる。

また次に、図５に示すＮＭＰ回収装置１１ｄを用いたＮＭＰの回収について説明する。この装置は、図３及び図４においては濃縮器４１、４１’で行う同伴ガスＢ中のＮＭＰの濃縮を、吸収塔１３ｃに同伴ガスＢを導入する液接触配管７１と、この液接触配管７１に水系液等を送る還流配管７２とにより行い、同伴ガスＢ中のＮＭＰを回収する装置である。

このＮＭＰ回収装置１１ｄの吸収塔１３ｃは、上記の吸収塔１３ｂと同様に、複数の吸収部１２を上下方向に直列に配し、２つの吸収部１２の間の境界部に、上記の液溜め部１７、開口部１８、送り板１９などを設け、さらに、液溜め部１７から溢れる水系液等を下方に落下させる集液装置１５を設けてある。また、同様に最下段の吸収部１２ａの下方に液貯蔵部１４を設け、その最下段の吸収部１２ａと液貯蔵部１４との間の下段境界部にも、液溜め部１７を設けてあるが、この下段境界部にある液溜め部１７の下には、水系液等を下方へ落下させる受け部２３やスプレー装置２４を設けていない。

また、上記の下段境界部に設けた液溜め部１７と、上記の液貯蔵部１４との間に分離フィルター７３を設けてある。この分離フィルター７３と液貯蔵部１４との間に、吸収塔１３ｃ外から同伴ガスＢを供給する導入配管５２と吸収塔１３ｃとを接続する液接触配管７１の出口７１ａを設けてある。この液接触配管７１は、内部に設けた供給口であるスプレーノズル７４から供給された水系液等と上記ガスＢとを内部で接触させ、かつ、吸収塔１３ｃの外部から吸収塔１３ｃ内に水系液等を導入するものである。

この液接触配管７１は、導入配管５２から吸収塔１３ｃへ向けて上方向から下方向となる傾斜を有しているとよく、鉛直方向に延びた部分又は鉛直方向に近い角度である部分を有していてもよい。鉛直方向に延びた部分や傾斜があることにより、液接触配管７１に供給される水系液等を吸収塔１３ｃの液貯蔵部１４に向かって落とすことができる。

上記の出口７１ａは、液接触配管７１が水平に近い傾斜を有している場合は、その傾斜のまま吸収塔１３ｃ内に導入された先端部分に設けられてよい。また、液接触配管７１が鉛直方向又は鉛直方向に近い角度である部分を有している場合は、より水平に近くなるように折り曲げた部分を設け、その折り曲げた先に出口７１ａを設けると、吸収塔１３ｃに導入しやすい。

なお、液接触配管７１が、図５の記載のように鉛直方向に延びた部分又は鉛直方向に近い部分を有していて、かつ、その部分の内部にスプレーノズル７４を設けていると、スプレーノズル７４から供給された、微細化して散布された水系液等が重力に引かれて液接触配管７１の内面に落下するまで、長時間に亘って微細化した状態で同伴ガスＢと接触し続けさせることが出来るので好ましい。

上記のスプレーノズル７４は、図５の記載では液接触配管７１が鉛直方向へ延びた箇所に高さ方向に複数個並べ、それぞれの散布する方向を同伴ガスＢの流れ方向へ向けて設けてあるが、水平方向に並べてもよいし、同伴ガスＢの流れ方向と反対方向に向けてもよい。ただし、複数個設ける場合には、高さ方向に並べると、水平方向に並べるよりも、液接触配管７１の必要な断面積を小さくすることができる。また、同伴ガスＢの流れ方向と反対方向にスプレーノズル７４を向けても、散布した水系液等は落下するので、最終的には順流となる。

上記の液接触配管７１に導入された同伴ガスＢ中のＮＭＰの少なくとも一部は、スプレーノズル７４から液接触配管７１内に供給されて散布された水系液等により吸収されて液貯蔵部１４に蓄積される。この液接触配管７１には充填物が無いために、同伴ガスＢが通過する際の圧力損失をほとんど生じさせることなく、同伴ガスＢからＮＭＰを回収することができる。こうして水系液等に吸収されることでＮＭＰの含有量が減少した同伴ガスＢ’は、吸収塔１３ｃの下部に導入され、分離フィルター７３を通して吸収塔１３ｃの上方へ向かう。液貯蔵部１４に蓄積された水系液等の一部は、液貯蔵部１４から送液ポンプ２６を用いて還流配管７２を通して供給口であるスプレーノズル７４から散布されて液接触配管７１内に供給され、接触した同伴ガスＢから再びＮＭＰを吸収する。このようにしてＮＭＰを何度も吸収して濃縮した水系液等が、液貯蔵部１４に蓄積されていき、その一部は、回収配管４５から回収される。

上記の同伴ガスＢ’が吸収塔１３ｃの下部から上方へ向かう際に通過する、吸収部１２ａと分離フィルター７３との間の下段境界部には、吸収部１２ａから落下した水系液等を分離フィルター７３まで落とさないための液溜め部１７及び送り板１９が設けられ、かつ、その間を通すための開口部１８が形成されている。ただし、この下段境界部に設けられた液溜め部１７の下には吸収部１２が無いため、さらに下方へ落下させることは好ましくない。そのため、この液溜め部１７に蓄積された水系液等は、送液ポンプ２６から送液配管２５を通じて、吸収部１２ａの上方にあるスプレー装置２４に送り、吸収部１２ａに送って同伴ガスＢ’中のＮＭＰを吸収する。また、吸収塔１３ａ及び１３ｂと同様に、吸収部１２ａでもＮＭＰを吸収して、排ガスＣを吸収塔１３ｃの塔頂から排出される。

また、上記下段境界部にある液溜め部１７の液量を調整して溢れないようにするために、その液溜め部１７の水系液等の一部は、送液ポンプ２６により、送液配管２５（２５ａ）から移送配管７５を経由して還流配管７２の先の、液接触配管７１内にあるスプレーノズル７４へ送られる。また、液溜め部１７から水系液等を抜き出す移送配管７５を、液貯蔵部１４に直接繋げてもよい。ただし、この液溜め部１７に溜まった水系液等は、液貯蔵部１４に蓄積された水系液等よりもＮＭＰ濃度が低いため、移送配管７５から還流配管７２を通して液接触配管７１に供給することで、液接触配管７１内でＮＭＰを吸収させてから液貯蔵部１４に送るようにすると、供給される水系液等の濃度が低いために、ＮＭＰをより効率的に吸収できるので好ましい。どちらの場合も、上記下段境界部にある液溜め部１７から移送配管７５を通った水系液等が液貯蔵部１４に溜まることになり、ＮＭＰ濃度の高い水系液等を回収配管４５から回収することで減った液貯蔵部１４の水系液等を補充することができる。

この液貯蔵部１４の水系液等の量の調整は、液貯蔵部１４の所定位置にセンサ７６を設けて、液貯蔵部１４の液量をチェックすることによって、移送配管７５のバルブ７７、水供給配管２８のバルブ６２及び回収配管４５のバルブ７８を適切に開閉して調整するようにする。これにより、液貯蔵部１４の液量を一定量以下とならないようにすることができ、吸収塔１３ｃを安定的に運転することができる。また、上記下段境界部の液溜め部１７の所定位置にもセンサ７９を設けて、このセンサ７９に従ってバルブ７７を適切に調整すると、この液溜め部１７が溢れることを防止できる。

なお、吸収塔１３ｃの上部では、上記の吸収塔１３ａ及び１３ｂと同様に、吸収部に送られた水系液等を、吸収部の充填物の中を上方から下方に向かって流し、ＮＭＰの含有量が低下した同伴ガスＢ’からさらにＮＭＰを吸収する。ここで供給する水系液等は、送液配管２５から送られてくる水系液等だけではなく、外部から補給水Ｄとして追加される分も含む。

このような吸収塔１３ｃとそれに繋がる液接触配管７１を有するＮＭＰ回収装置１１ｄに、導入配管５２から液接触配管７１の上方より同伴ガスＢを導入し、液接触配管７１の内部でスプレーノズル７４から供給された水系液等と同伴ガスＢとを接触させて同伴ガスＢ中のＮＭＰを吸収しつつ、同伴ガスＢと水系液等とを液接触配管７１の上方から下方に向かって流して、吸収塔１３ｃ内に導入する。ここまででＮＭＰ濃度の減少した同伴ガスＢ’を、吸収塔１３ｃ内の吸収部１２において水系液と接触させて、さらにＮＭＰを吸収させた排ガスＣが吸収塔１３ｃの上部より排出される。図５に示す吸収塔１３ｃは２段であるが、液接触配管７１が１段分の能力を有するので、ＮＭＰ回収装置１１ｄ全体としては、実質３段の段数を有する。

なお、吸収塔１３ａ及び１３ｂと同様に、吸収塔１３ｃの送液配管２５に、水系液等を冷却する熱交換器２９を設けていると、同様にガスを冷却して、排ガスＣ中の水分量をより減らすことができるので好ましい。

この発明にかかるＮＭＰ回収装置１１ａ〜１１ｄに供される同伴ガスＢ中のＮＭＰ量は、１００ｐｐｍ以上がよく、５００ｐｐｍ以上が好ましい。１００ｐｐｍより少ないと、この発明にかかるＮＭＰ回収装置１１ａ〜１１ｄを用いる必要性がなくなる。一方、同伴ガスＢ中のＮＭＰ量の上限値は、ＮＭＰの爆発下限界となる濃度の１／４がよい。具体的には、空気中だと、２２５０ｐｐｍがよく、２０００ｐｐｍが好ましく、１０００ｐｐｍがより好ましい。ＮＭＰの爆発下限界となる濃度の１／４より高い濃度だと、この発明にかかるＮＭＰ回収装置１１ａ〜１１ｄの工程内において、安全上好ましくない濃度領域に入るので、好ましくない。

次に、この発明について実施例を用いてより詳細に説明する。
ＮＭＰ回収装置として、図３に示す装置を用いた。また、各吸収部内の充填物として、菱化フォワード（株）製、規則充填物を用いた。さらに、各分離フィルターとしては、東京特殊金属金網（株）製：ワイヤーメッシュフィルターを用いた。
また、濃縮器４１内の総体積は５２．０ｍ^３、吸収部４８に使用した充填物の体積は９．３ｍ^３、吸収塔１３ｂ内の総体積は１０２．８ｍ^３、各吸収部１２に使用した充填物の体積は、それぞれ４０．０ｍ^３であった。

（実施例１）
表１に示す成分を有するガスを表１に示す流速で、濃縮器４１に導入した。そして、ＮＭＰ濃度が８０重量％のときに、回収配管４５からＮＭＰ水溶液Ｅを回収するように、各センサやバルブ等を調整した。なお、熱交換器２９による水系液等Ａの熱交換は、行わなかった。
その結果、１２時間連続運転したところ、排ガスＣ中のＮＭＰ濃度は１ｐｐｍ未満で安定していた。１２時間経過後の結果を表１に示す。

なお、表１中の圧力は、ゲージ圧を示す。

（実施例２）
熱交換器２９に流して、水系液等Ａを冷却する冷却水の温度を７℃とした以外は、実施例１と同様にして実験を行った。その結果、排ガスＣ中のＮＭＰ量は１ｐｐｍ未満、ＮＭＰ水溶液Ｅ中のＮＭＰ濃度は８０重量％、補給水Ｄの補給量はゼロであった。

この発明にかかるＮＭＰ回収装置の例を示すプロセス図 （ａ）図１の集液装置の拡大断面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図 この発明にかかるＮＭＰ回収装置の他の例を示すプロセス図 この発明にかかるＮＭＰ回収装置の他の例を示すプロセス図 この発明にかかるＮＭＰ回収装置の他の例を示すプロセス図

符号の説明

１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ ＮＭＰ回収装置
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 吸収部
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 吸収塔
１４ 液貯蔵部
１５ 集液装置
１６ 吸収塔内壁
１７ 液溜め部
１８ 開口部
１９ 送り板

２１ 境界壁
２２ 集液部
２３ 受け部
２４ スプレー装置
２５ 送液配管
２６ 送液ポンプ
２７ 回収配管
２８ 水供給配管
２９ 熱交換器
３１ 分離フィルター

４１、４１’ 濃縮器
４２ 送ガス配管
４３ 送液配管
４４ 循環配管
４５ 回収配管
４６ 排ガス排出部
４７ 分離フィルター
４８ 吸収部
４９ 濃縮液溜め部

５１ スプレー装置
５２ 導入配管
６１、６３ センサ
６２、６４，６６ バルブ
６５ 濃度センサ

７１ 液接触配管
７１ａ 出口
７２ 還流配管
７３ 分離フィルター
７４ スプレーノズル
７５ 移送配管
７６，７９ センサ
７７，７８ バルブ

Ａ 水系液等
Ｂ、Ｂ’ 同伴ガス
Ｃ 排ガス
Ｄ 補給水
Ｅ ＮＭＰ水溶液
Ｆ 濃縮液

Claims (9)

1. Ｎ−メチル−２−ピロリドンを同伴するガス、及び水又は水系液をそれぞれ流して、両者を接触させることにより、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを上記水又は水系液に吸収させる複数の吸収部を有し、
   この吸収部には充填物が充填され、
   上記複数の吸収部を、１つの吸収塔内に上下方向に直列に配し、最下段の吸収部の下方に液貯蔵部を設け、
   ２つの吸収部の境界部には、上記吸収塔内壁の周縁部に液溜め部を設けると共に、液溜め部以外の部分を開放し、この開口部の上方に、上方から落下する水又は水系液を上記液溜め部に送る送り板を設け、かつ、上記液溜め部から溢れる水又は水系液を、上記開口部から上記吸収塔の下方に落下させる集液装置を設け、
   上記液貯蔵部内の水又は水系液の一部、及び上記液溜め部内の水又は水系液の一部又は全部をその直上にある吸収部に送る送液配管を設け、
   上記液貯蔵部内の水又は水系液の一部を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン吸収液として回収する回収配管を設けるＮ−メチル−２−ピロリドン回収装置。
2. 上記吸収部と同様の吸収部を濃縮器に配し、
   上記濃縮器から排出される排ガスを上記吸収塔の最下段の吸収部と液貯蔵部との間の部分に送る送ガス配管を設けると共に、上記液貯蔵部内の水又は水系液の一部を、上記濃縮器又は上記濃縮器に配された配管に送る送液配管を設け、
   上記濃縮器から排出される排ガスから、この排ガスに含まれる水又は水系液分を分離する分離フィルターを、上記濃縮器の上記排ガス排出部に設け、
   上記濃縮器内に溜められた水又は水系液を、上記濃縮器内で循環するための循環ラインを設ける請求項１に記載のＮ−メチル−２−ピロリドン回収装置。
3. 上記吸収塔の最上段にある吸収部の下の液溜め部の水又は水系液を、この吸収部に送る配管の途中に、この水又は水系液を冷却する熱交換器を配する請求項１又は２に記載のＮ−メチル−２−ピロリドン回収装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のＮ−メチル−２−ピロリドン回収装置の液貯蔵部内の水又は水系液の一部、及び各液溜め部内の水又は水系液の一部又は全部を、その直上にある吸収部に送って、その水又は水系液をそれぞれの吸収部の充填物の中を上方から下方に向かって流すと共に、最下段の吸収部と液貯蔵部との間に、上記Ｎ−メチル−２−ピロリドンを同伴するガスを導入して、このガスを上記Ｎ−メチル−２−ピロリドン回収装置の上方に向かって流し、
   上記水又は水系液と上記ガスとを上記吸収部内で接触させて、上記ガスに同伴するＮ−メチル−２−ピロリドンを上記水又は水系液に吸収させる、Ｎ−メチル−２−ピロリドンの回収方法。
5. 請求項２又は３に記載のＮ−メチル−２−ピロリドン回収装置の濃縮器内の水又は水系液をこの濃縮器内で循環させると共に、この濃縮器の上部又は下部に上記Ｎ−メチル−２−ピロリドンを同伴するガスを導入し、
   かつ、上記Ｎ−メチル−２−ピロリドン回収装置吸収塔内の液貯蔵部内の水又は水系液の一部、及び各液溜め部内の水又は水系液の一部又は全部を、その直上にある吸収部に送って、その水又は水系液をそれぞれの吸収部の充填物の中を上方から下方に向かって流すと共に、最下段の吸収部と液貯蔵部との間に、上記濃縮器から排出されるガスを導入して、このガスを上記Ｎ−メチル−２−ピロリドン回収装置の上方に向かって流し、
   上記水又は水系液と上記ガスとを上記吸収部内で接触させて、上記ガスに同伴するＮ−メチル−２−ピロリドンを上記水又は水系液に吸収させる、Ｎ−メチル−２−ピロリドンの回収方法。
6. Ｎ−メチル−２−ピロリドンを同伴するガス、及び水又は水系液をそれぞれ流して、両者を接触させることにより、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを上記水又は水系液に吸収させる複数の吸収部を有し、
   この吸収部には充填物が充填され、
   上記複数の吸収部を、１つの吸収塔内に上下方向に直列に配し、最下段の吸収部の下方に液貯蔵部を設け、
   ２つの吸収部の境界部、及び上記最下段の吸収部と上記液貯蔵部との下段境界部には、上記吸収塔内壁の周縁部に液溜め部を設けると共に、液溜め部以外の部分を開放し、この開口部の上方に、上方から落下する水又は水系液を上記液溜め部に送る送り板を設け、かつ、上記境界部に設けた液溜め部から溢れる水又は水系液を、上記開口部から上記吸収塔の下方に落下させる集液装置を設け、
   上記下段境界部に設けた液溜め部と上記液貯蔵部との間に分離フィルターを設け、
   上記吸収塔外から上記ガスを供給する導入配管と上記吸収塔とを接続する液接触配管を設け、この液接触配管は、内部に設けた供給口から供給された水又は水系液と上記ガスとを内部で接触させるものであり、かつ、上記吸収塔の上記分離フィルターと上記液貯蔵部との間に、水又は水系液と上記ガスとを導入する出口を有するものであり、
   上記液溜め部内の水又は水系液の一部又は全部を、その直上にある吸収部に送る送液配管を設け、
   上記液貯蔵部内の水又は水系液の一部を、上記液接触配管内部の上記供給口に供給する還流配管を設け、
   上記液貯蔵部内の水又は水系液の一部を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン吸収液として回収する回収配管を設ける、Ｎ−メチル−２−ピロリドン回収装置。
7. 上記吸収塔の最上段にある吸収部の下の液溜め部の水又は水系液を、この吸収部に送る配管の途中に、この水又は水系液を冷却する熱交換器を配する請求項６に記載のＮ−メチル−２−ピロリドン回収装置。
8. 上記液溜め部内の水又は水系液の一部を、上記液接触配管内に供給する移送配管を設けた、請求項６又は７に記載のＮ−メチル−２−ピロリドン回収装置。
9. 請求項６乃至８のいずれかに記載のＮ−メチル−２−ピロリドン回収装置の、
   上記吸収部に送られた水又は水系液を、上記の吸収部の充填物の中を上方から下方に向かって流し、
   かつ、上記液接触配管内に供給された水又は水系液を、上記供給口から上記液接触配管の中を上方から下方に向かって流すと共に、上記液接触配管の上方から上記Ｎ−メチル−２−ピロリドンを同伴するガスを導入し、上記吸収塔の上記液貯蔵部と最下段の上記分離フィルターとの間を経由して上記吸収塔の上方に向かって流し、
   上記水又は水系液と上記ガスとを上記液接触配管内及び上記吸収部内で接触させて、上記ガスに同伴するＮ−メチル−２−ピロリドンを上記水又は水系液に吸収させる、Ｎ−メチル−２−ピロリドンの回収方法。

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