JPH0425048B2

JPH0425048B2 -

Info

Publication number: JPH0425048B2
Application number: JP61108281A
Authority: JP
Inventors: Taizo Kato; Nobuyuki Kido; Yasushi Ono; Takashi Futakuchi; Mitsuhiro Yamamoto
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; AGC Inc
Priority date: 1986-05-12
Filing date: 1986-05-12
Publication date: 1992-04-28
Also published as: JPS62266120A

Description

【発明の詳細な説明】「技術分野」本発明は、塗装乾燥炉内で発生する揮発した溶
剤成分を含む排ガスを、酸化処理して無臭化し、
系外に排出するようにした塗装乾燥炉の排ガス処
理装置に関する。

「従来技術およびその問題点」例えば鉄鋼業などで用いられる塗装乾燥炉にお
いて、塗装されたストリツプなどは、焼付け乾燥
工程を経ることで、塗料中の溶剤を揮発させ、塗
膜成分を反応させて必要な塗装被膜性能になるよ
うに加熱されている。しかし、鋼材の生産量が多
くなると、塗装乾燥炉内の溶剤ガス濃度が高くな
り、これを含む排ガスをそのまま系外に排出する
と環境汚染の原因となつたりするので、排ガス中
の溶剤ガス濃度を低くする必要がある。

このため、塗装乾燥炉より溶剤を含んだ排ガス
を取出し、触媒層を通過させてケトン類、セロソ
ルブ類、トルエン、キシレンなどの溶剤に由来す
る可燃性成分を燃焼してその濃度を減少させ、ク
リーンな状態にしてその大部分を炉内に戻すよう
にした循環システムを用いることによつて系外へ
の排出ガス中の溶剤ガス濃度を所定値以下にして
いる。

第２図には、従来の塗装乾燥炉の排ガス処理装
置の一例が示されている。すなわち、塗装乾燥炉
１には、図中白抜き矢印で示す如く鋼材が導入さ
れ、例えば180℃程度の雰囲気下にて、塗料中の
溶剤が揮発除去される。溶剤は、例えば主として
エチルセロソルブからなり、排ガス中の濃度は、
例えばエチルセロソルブ2500ppmとされている。
そして、塗装乾燥炉１中の排ガスをフアン２で吸
引し、第１の流路３から取出す。このとき、ダン
パ４により排ガスの取出し量を調整する。

第１の流路３から取出した排ガスは、直交流型
の熱交換器５に導かれ、そこで昇温される。さら
に、必要に応じて補助燃焼装置６から例えばブタ
ン空気混合ガスなどを投入して燃焼させ、排ガス
温度を350℃程度まで上昇させる。この状態で触
媒７に通し、排ガス中の可燃性成分を酸化処理す
る。

燃焼排ガス中の溶剤成分は、この触媒７によつ
て酸化燃焼され、排ガス中のタールミストや可燃
性のダストも、一度触媒面に吸着された後、反応
して燃焼除去される。なお、不燃性のダストは、
触媒７に付着しあるいは濾別されて排ガス中から
除去される。８は、触媒７の一端を塞いでいる盲
蓋である。

触媒７を通過し、可燃性成分の燃焼により昇温
し、かつ、不燃性のダストを除去された燃焼排ガ
スは、熱交換器５を通過して酸化処理前の排ガス
と熱交換して降温し、その一部（例えば4/5の流
量）が第２の流路９を通つて塗装乾燥炉１へ返送
されると共に、残部（例えば1/5の流量）が第２
の流路から分岐した第３の流路１０を通つて系外
に排出される。

第２の流路９を通つて返送された排ガスは、リ
サイクルフアン１１によつて塗装乾燥炉１へ導か
れる。また、リサイクルフアン１１の隣りにはバ
ーナ１２が設けられており、炉内循環ガスを昇温
している。なお、１３，１４は塗装乾燥炉１へ返
送する排ガスと系外へ排出する排ガスとの流量を
それぞれ調整するダンパである。

しかしながら、この塗装乾燥炉の排ガス処理装
置においては、排ガス中にSOx（硫黄酸化物）な
どの触媒被毒成分が含まれていると、触媒表面層
のみならず、触媒全体に被毒が進行して触媒が劣
化し、浄化効率が低下する。このため、排ガス中
の可燃性成分を充分に除去することができず、前
述した環境汚染の原因となつたり、また、塗装乾
燥炉より発生する可撓性成分が悪臭成分であると
き、触媒通過後の悪臭成分濃度が充分低下しない
ため、大気放出排ガスおよび塗装乾燥炉内で悪臭
が発生する。

さらに、可燃性のダストやタールミストなど
は、触媒表面に吸着されても浄化されにくいた
め、触媒を目詰りさせて圧力損失を増加させるた
め、システムの圧力のマツチングが悪くなつた
り、循環ガス量を減らす必要があつたり、操業が
不安定となる。

したがつて、安定操業を行なうためには、触媒
の劣化状況を常に監視し、触媒が劣化した場合に
は交換する必要がある。しかし、触媒を交換する
場合には、操業を止める必要が生じ、触媒エレメ
ント自体が貴金属などを担持したものであるため
交換費用も非常に高くなる。

また、この塗装乾燥炉の排ガス処理装置におい
ては、熱交換器の伝熱エレメントにダストやター
ルが付着しやすく、これらの付着によつて熱交換
器の伝熱性能低下と圧力損失の増大が起こる。こ
のため、触媒への流入ガス温度が低下し、触媒の
浄化効率が悪くなる。さらには、触媒の出口温度
が低下し、熱交換器の交換熱量が益々低下する。
したがつて、補助燃焼装置により追い焚きして、
触媒への流入ガス温度低下分を補つてやる必要が
生じ、燃料コストが高くなる。

一方、前記の排ガス処理装置を用い、排ガス中
に例えば約2500ppmもの高濃度で存在する可燃性
成分を、例えばその百分の一またはそれ以下の濃
度になるまで触媒で酸化して除去しようとすると
き、排ガスの全量を触媒７に通じて処理すること
となり、しかも触媒処理により可燃性成分濃度を
大きく低下せしめられた排ガスの大部分（例えば
４／５）は、再び第２の流路９を通つて可燃性成分
発生源である塗装乾燥炉１に返送されることとな
る。したがつて、高価な触媒７の体積を大きくす
る必要があり、しかもそれにより充分に浄化され
た排ガスの大部分を再び汚染する無駄がある。

「発明の目的」本発明の目的は、排ガス中のSOxなどによる触
媒への被毒を防止することにより触媒の性能を長
時間安定させ、熱交換器の伝熱エレメントへのダ
ストやタールの付着を防止することにより熱交換
器の性能を長時間安定させ、かつ、できるだけ少
ない触媒量で排ガス中に含まれる可燃性成分（悪
臭成分）を長期間安定して除去できるようにした
塗装乾燥炉の排ガス処理装置を提供することにあ
る。

「発明の構成」本発明による塗装乾燥炉の排ガス処理装置は、
塗装乾燥炉の排ガスを所定量ずつ取出す第１の流
路と、一次触媒が担持された伝熱エレメントによ
つて前記第１の流路から導入された排ガスを昇温
して可燃性成分を酸化処理する回転再生式熱交換
器と、前記一次触媒によつて酸化処理された排ガ
スの一部を前記塗装乾燥炉に戻す第２の流路と、
この第２の流路から分岐して前記排ガスの残部を
系外に排出する第３の流路と、この第３の流路の
途中において前記排ガスの残部に含まれる可撚性
成分をさらに酸化処理する二次触媒とを備えてい
ることを特徴とする。

このように、本発明では、回転再生式熱交換器
を用いることにより、伝熱エレメントに沿つて加
熱ガスと被加熱ガスとが周期的に交互に流れるの
で、伝熱エレメントに担持された一次触媒が被毒
しても高温の加熱ガスに接触して自己再生する。
また、回転再生式熱交換器の被加熱ガス側で伝熱
エレメントにターミストやダストが付着しても高
温の加熱ガスに接触して気化しあるいは燃焼する
ため、伝熱エレメントへタールやダストが堆積し
にくくなつている。したがつて、触媒の活性を長
期間安定に保ち、ガスの圧力損失などをできるだ
け抑え、伝熱性能を良好に維持して、長期間安定
した操業を行なうことができる。

また、第３の流路に二次触媒を設けたことによ
り、一次触媒による可熱性成分（悪臭成分）の除
去が充分でなくても、二次触媒によつて目的とす
る値まで可熱性成分を除去して、系外に排出する
ことができる。

そして、二次触媒に通される排ガスは、塗装乾
燥炉へ返送される排ガスの残部であるから流量が
少なくなり、その分だけ二次触媒の量は少なくて
すむ。これにより、一次触媒および二次触媒の合
計の量も少なくてすみ、高価な触媒を有効に利用
して、設備コストやメンテナンスコストを低減す
ることができる。

「発明の実施例」第１図には、本発明による塗装乾燥炉の排ガス
処理装置の一実施例が示されている。

この塗装乾燥炉の排ガス処理装置は、塗装乾燥
炉３１からダンパ３２により流量を調整しつつフ
アン３０により吸引して排ガスを取出す第１の流
路２９を有し、第１の流路２９は回転再生式熱交
換器１５に接続している。

回転再生式熱交換器１５は、伝熱エレメント１
６、および同様な伝熱エレメントに触媒成分が担
持されてなる一次触媒１７とを有する。これら両
者は、第１の流路２９側に伝熱エレメント１６が
位置するように同軸に接続され、かつ、モータ１
８によつて一体に回転する。そして、伝熱エレメ
ント１６および一次触媒１７の回転経路におい
て、半分は被加熱ガスの流路Ａとされ、他の半分
は加熱ガスの流路Ｂとされている。したがつて、
第１の流路２９から導入された排ガスは、流路Ａ
を通つて伝熱エレメント１６により昇温され、さ
らに一次触媒１７により可燃性成分を酸化処理さ
れて高温となる。そして、排ガスは反転して流路
Ｂを通り、再び一次触媒１７、ついで伝熱エレメ
ント１６に接触し降温されて流出する。

なお、回転再生式熱交換器１５は、伝熱エレメ
ント１６および一次触媒１７が固定とされ、それ
に対して流路Ａ，Ｂが相対的に回転するように構
成されていてもよい。

第１の流路２９には、操業開始などにおいて排
ガスの温度を触媒活性温度まで高めるため、燃料
ガスや高温ガスを導入する昇温補助装置１９が設
けられている。この昇温補助装置１９は、第１の
流路２９に接続するのに代えて、あるいはこれに
加えて図中二点鎖線で示す如く回転再生式熱交換
器１５の反転流路内に燃料ガスや高温ガスを導入
するようになつていてもよい。

回転再生式熱交換器１５の流出側には第２の流
路２０が接続されており、この流路２０を通つて
排ガスの大部分が塗装乾燥炉３１に返送されるよ
うになつている。また、第２の流路２０から分岐
して第３の流路２１が設けられており、排ガスの
残部がこの第３の流路２１を通つて系外に排出さ
れるようになつている。塗装乾燥炉３１に返装さ
れる排ガス量および系外に排ガス量は、ダンパ２
２，２３によつて調整される。第３の流路２１の
途中には二次触媒２４が設けられており、系外に
排出される排ガス中の可燃性成分をさらに完全に
酸化処理するようになつている。

こうして可燃性成分（悪臭成分）を除去された
排ガスは、熱交換器２５によりバーナ予熱空気と
熱交換した後、外気に放出されるようになつてい
る。また、バーナ予熱空気は、流路２６を通つて
バーナ２７に予熱空気として導かれる。そして、
塗装乾燥炉３１内のガスは、フアン２８によつて
循環され、その際、バーナ２７によつて加熱され
るようになつている。

一次触媒１７および二次触媒２４としては、例
えばセラミツクスハニカム体に、白金、パラジウ
ムあるいは両者の混合物などを担持させたものが
使用される。

次に、この塗装乾燥炉の排ガス処理装置の作動
について説明する。塗装乾燥炉３１内には、例え
ば二酸化炭素4.2％、水11.0％、窒素74.0％、酸素
10.4％、SOx300ppm、エチルセロソルブ
2517ppm、ダスト濃度0.1mg／Ｎm³、タール濃度
2.5mg／Ｎm³、温度230℃の排ガスが含まれてお
り、この排ガスを流量20000Nm³／ｈで第１の流
路２９から取出すことにする。

排ガスは、回転再生式熱交換器１５の流路Ａに
流入し、伝熱エレメント１６によつて触媒が所要
の活性を呈する300℃まで昇温され、ついで一次
触媒１７を通過して可燃性成分（エチルセロソル
ブ）が酸化処理される。一次触媒１７の触媒体積
は、浄化効率が90％以上となるようにされてい
る。一次触媒１７を通過した排ガスは、酸化熱に
より443℃まで昇温される。そして、回転再生式
熱交換器１５の上部空間でその流れを反転されて
流路Ｂに入り、一次触媒１７を再び通過した後、
可燃性成分がさらに酸化され、488℃まで昇温さ
れる。このとき、有臭可燃性成分であるエチルセ
ロソルブ濃度は252ppmとなる。この高温排ガス
は、伝熱エレメント１６に接触して降温され418
℃となる。これにより、伝熱エレメント１６は高
温となり、流路Ａにおいて導入された排ガスを昇
温させる熱を得る。

ところで、流路Ａにおいて一次触媒１７に接触
する排ガスの温度は300℃であるため一次触媒１
７はSOxによる一時的な被毒を受けるが、モータ
１８により回転して流路Ｂ側に移動することによ
り418℃の高温の排ガスと接触するので自己再生
し浄化性能を回復する。また、タールミストやダ
ストも、流路Ｂにおいて高温の排ガスと接触する
ので、気化あるいは燃焼され、伝熱エレメント１
６や一次触媒１７に堆積することはない。

回転再生式熱交換器１５の出口部では、シール
部からのリークも加わつて排ガス中のエチルセロ
ソルブ濃度が365ppmとなつているが、この排ガ
スは、第２の流路２０を通つて流出し、ダンパ２
２，２３により流量調整され、その内の17000N
m³／ｈを塗装乾燥炉３１に返送される。また、排
ガスの残部、すなわち3000Nm³／ｈは、第２の流
路２０から分岐した第３の流路２１を通り、二次
触媒２４でさらに酸化処理された後、熱交換器２
５を経て外気に放出される。二次触媒２４は、浄
化効率が99％以上となるような触媒体積とされて
おり、処理前の排ガス中に365ppm含まれていた
エチルセロソルブは4ppmまで減少する。

したがつて、一次触媒１７および二次触媒２４
と合せて、合計99.8％以上のエチルセロソルブが
浄化される。この場合、二次触媒２４を通過する
排ガス量は3000Nm³／ｈであるため、99％以上の
浄化効率を得るための触媒体積は比較的少なくて
すみ、総じて少ない触媒体積で可燃性成分を効果
的に除去することができる。

「発明の効果」以上説明したように、本発明によれば、一次触
媒が担持された伝熱エレメントを有する回転再生
式熱交換器を使用することにより、一次触媒が例
えばSOxなどにより被毒を受けても高温の排ガス
に接触して自己再生することができ、タールミス
トやダストが付着しても高温の排ガスに接触して
揮発あるいは燃焼される。したがつて、触媒の活
性を長期間安定に保ち、ガスの圧力損失などをで
きるだけ抑え、伝熱性能を良好に維持して、長期
間安定した操業を行なうことができる。

また、第３の流路に二次触媒を設けたことによ
り、一次触媒による可燃性成分（悪臭成分）の除
去が充分でなくても、あるいは回転再生式熱交換
器にリークが生じても、二次触媒により目的とす
る値まで可燃性成分を除去して、系外に排出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による塗装乾燥炉の排ガス処理
装置の一実施例を示す概略説明図、第２図は従来
の塗装乾燥炉の排ガス処理装置の一例を示す概略
説明図である。図中、１５は回転再生式熱交換器、１６は伝熱
エレメント、１７は一次触媒、１９は昇温補助装
置、２０は第２の流路、２１は第３の流路、２４
は二次触媒、３１は塗装乾燥炉、２９は第１の流
路である。

Claims

【特許請求の範囲】１塗装乾燥炉の排ガスを所定量ずつ取出す第１
の流路と、一次触媒が担持された伝熱エレメント
によつて前記第１の流路から導入された排ガスを
昇温して可燃性成分を酸化処理する回転再生式熱
交換器と、前記一次触媒によつて酸化処理された
排ガスの一部を前記塗装乾燥炉に戻す第２の流路
と、この第２の流路から分岐して前記排ガスの残
部を系外に排出する第３の流路と、このの第３の
流路の途中において前記排ガスの残部に含まれる
可撚性成分をさらに酸化処理する二次触媒とを備
えていることを特徴とする塗装乾燥炉の排ガス処
理装置。２特許請求の範囲第１項において、前記第１の
流路または前記回転再生式熱交換器内部に燃料ガ
スまたは高温ガスを導入する昇温補助装置が設け
られている塗装乾燥炉の排ガス処理装置。