JPH0425050B2

JPH0425050B2 -

Info

Publication number: JPH0425050B2
Application number: JP61154885A
Authority: JP
Inventors: Taizo Kato; Nobuyuki Kido; Yasushi Ono; Mitsuhiro Yamamoto; Hisayoshi Shimizu
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; AGC Inc
Priority date: 1986-07-01
Filing date: 1986-07-01
Publication date: 1992-04-28
Also published as: JPS6312325A

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中の上記排ガスをフアン２
で吸引し、第１の流路３に取出す。このとき、ダ
ンパ４により排ガスの取出し量が調整される。

第１の流路３に取出した排ガスは、直交流型の
熱交換器５に導かれ、そこで昇温される。また、
必要に応じて補助燃焼装置６から例えばブタン空
気混合ガスなどの燃料を投入して燃焼させ、排ガ
ス温度を350℃程度の触媒活性温度まで上昇させ
る。この状態で排ガスを触媒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。符号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、符号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燃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。

また、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く、触媒を
目詰りさせて圧力損失を増加させ、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2500ppmもの高濃度で存在する可燃性成
分を、例えばその1/100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による圧力損失や熱交換性能
低下を防止し、排ガス中に含まれる可燃性成分
（悪臭成分）を長期間安定的に除去できるように
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、この第１の流路から導入された排ガスを昇
温する伝熱エレメントを有し、この伝熱エレメン
トの少なくとも一部には排ガス中の可燃性成分を
酸化処理する一次触媒が担持され、かつ排ガス中
のダストを除去するフイルタエレメントが前記第
１の流路側に配置された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循環させる第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される可燃性
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、第１の流路で取出さ
れた排ガスを、回転再生式熱交換器に導入し、こ
の交換器中のフイルタエレメントで先ず排ガス中
のダストが除去される。このため、回転再生式熱
交換器の一次触媒や伝熱エレメントにダストが付
着することを防止できる。また、回転再生式熱交
換器を用いることにより、伝熱エレメントや一次
触媒には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
することができる。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可燃性のタール
ミストなどで付着しても、ついでその部分が加熱
ガス側となつたときに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、伝熱エレメントに
タールなどが堆積しにくくなつている。したがつ
て、一次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の流路の途中に二次触媒を設けたこ
とにより、排ガスの残部に低濃度で含まれる可燃
性成分をさらに酸化処理することができる。この
ように、系外に排出する排ガスを二次触媒で再度
処理することにより、回転再生式熱交換器におけ
るリークなどにより残存した有臭可燃性成分をさ
らに完全に除去することができる。しかも第３の
流路に流れる排ガスは、塗装乾燥炉に返送される
排ガスの残部であるからその流量は少なく、この
ため、必要とされる触媒体積も少なくてすむ。

本発明の好ましい態様によれば、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。これによれば、立ち上げ運転時などに
おいて、回転再生式熱交換器の伝熱エレメントな
どの蓄熱のため、排ガスの温度が低下するが、燃
料ガスあるいは高温ガスによつて排ガスの温度が
高められるので、一次触媒の出口温度が高温とな
り、立ち上げ運転時間を短縮することができる。
また、一次触媒の被毒が著しい時、排ガスの温度
を上げることで、被毒した一次触媒を活性化する
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。

塗装乾燥炉２１には排ガスを取出す第１の流路
２２が接続されている。この第１の流路２２は、
その流路途中に、排ガスの流量を調整するダンパ
２３およびこのダンパ２３の下流に位置して排ガ
スを吸引すフアン２４を有する。したがつて、塗
装乾燥炉２１の排ガスは、ダンパ２３でその流量
を所定量に調整され、フアン２４により第１の流
路２２に取出される。

上記第１の流路２２は、回転再生式熱交換器２
５に接続されている。この回転再生式熱交換器２
５は、中央に伝熱エレメント２６、この一方側で
第１の流路２２側に排ガス中のダストを除去する
フイルタエレメント２７、他方側に排ガス中の可
燃性成分を酸化処理する触媒が伝熱エレメントに
担持されてなる一次触媒２８が同軸に配置されて
なつている。伝熱エレメント２６、フイルタエレ
メント２７および一次触媒２８はいずれも円柱状
に形成され、軸心部が駆動軸２９に固定されてモ
ータ３０によつて一体回転する。そして、伝熱エ
レメント２６、フイルタエレメント２７および一
次触媒２８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２２から導入された排
ガスは、流路Ａを通つてフイルタエレメント２７
で除塵され、伝熱エレメント２６により昇温さ
れ、さらに一次触媒２８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
流路３１で反転して流路Ｂを通り、再び一次触媒
２８を通過し、ついで伝熱エレメント２６に接触
し降温され、フイルタエレメント２７を通過して
流出する。

フイルタエレメント２７の濾過体としては、セ
ラミツクス多孔体、あるいはセラミツクス繊維、
ガラス繊維などで構成される布などを使用するこ
とが、SOxによる腐食防止上好ましい。また、フ
イルタエレメント２７には、図示しない連続逆洗
装置が配設されており、フイルタエレメント２７
に付着したダストを必要に応じて逆洗し、除去す
るようになつている。また、この連続逆洗装置に
ダスト切り出し機構を接続し、逆洗により除去さ
れたダストを系外に放出させることも可能であ
る。

一次触媒２８としては、セラミツクスのハニカ
ム状の担体に、白金、パラジウムあるいは両者の
混合物を担持したものが好ましい。この一次触媒
２８は低温ガスが流通して被毒した部分が高温ガ
スと接触することにより自己再生可能な性質を有
している。

なお、回転再生式熱交換器２５は、伝熱エレメ
ント２６、フイルタエレメント２７および一次触
媒２８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２２には、昇温補助装置３２が接続
されている。この昇温補助装置３２は、立上げ運
転時における回転再生式熱交換器２５の伝熱エレ
メント２６などの蓄熱による温度低下防止や、排
ガス温度の触媒活性温度への昇温、あるいは著し
く被毒した一次触媒２８の触媒活性化などに用い
られるもので、燃料ガスや高温ガスを第１の流路
２２に送り出すためのフアン３３と上記ガスの導
入を制御するバルブ３４を備えている。また、昇
温補助装置３２は、第１の流路２２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２５に接続し、こ
の回転再生式熱交換器２５の反転流路３１内に燃
料ガスや高温ガスを導入するようにしてもよい。

回転再生式熱交換器２５の流出側には第２の流
路３５が接続されている。この第２の流路３５
は、酸化脱臭処理された排ガスの大部分を塗装乾
燥炉２１に循環させるもので、その途中には上記
排ガスの流量を調整するダンパ３６が設けられて
いる。また、第２の流路３５には、第３の流路３
７が分岐して設けられている。この第３の流路３
７は、上記排ガスの残部を系外に排出するもの
で、その途中には排ガスの流量を調整するダンパ
３８が設けられている。

第３の流路３７の途中でダンパ３８の下流に
は、二次触媒３９が設けられている。二次触媒３
９は、系外に排出されるべき排ガス中にまだ少量
残つている可燃性成分を、さらに完全に酸化処理
するためのものである。二次触媒３９としては、
セラミツクスのハニカム状の担体に、白金、パラ
ジウムあるいは両者の混合物を担持したものが好
ましい。

このような第３の流路３７の下流には、空気予
熱器４０が接続されている。空気予熱器４０は、
上記二次触媒３９によつて完全に可燃性成分の除
去された排ガスを、バーナ予熱空気と熱交換し、
煙突４１を通じて外気に放出するためのものであ
る。また、空気予熱器４０には流路４２が接続さ
れ、バーナ予熱空気は、この流路４２を通つて各
バーナ４３に導かれる。そして、塗装乾燥炉２１
内のガスは、フアン４４によつて循環され、その
際、バーナ４３によつて加熱されるようになつて
いる。

次に、本発明による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２１内からは、例えば二酸化炭素
4.2％、水11.0％、窒素74.0％、酸素10.4％、エチ
ルセロソルブ2500ppm、SOx300ppm、ダスト濃
度0.1mg／Ｎm³、タール濃度2.5mg／Ｎm³、温度
230℃の排ガスが流量20000Nm³／ｈで第１の流路
２２に取出されることにする。

排ガスは、ダンパ２３により流量を調整されな
がらフアン２４により第１の流路２２に流され、
回転再生式熱交換器２５に導入される。回転再生
式熱交換器２５では、伝熱エレメント２６、フイ
ルタエレメント２７および一次触媒２８がモータ
３０により一体に回転している。排ガスは先ず、
回転再生式熱交換器２５の流路Ａに流入し、フイ
ルタエレメント２７を通過する際にダスト成分が
除去された後、伝熱エレメント２６によつて触媒
が所要の活性を有する300℃まで昇温される。つ
いで一次触媒２８を通過してエチルセロソルブが
酸化処理される。ここでの一次触媒２８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２８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２５の反転流路３
１でその流れを反転されて流路Ｂに入り、一次触
媒２８を再び通過した後、排ガス中の残りのエチ
ルセロソルブがさらに酸化除去され、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250ppmとなる。この高温
排ガスは伝熱エレメント２６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
２６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。このように降温され
た排ガスは、ついでフイルタエレメント２７を通
過したのち回転再生式熱交換器２５から流出す
る。

ところで、流路Ａにおいては、一次触媒２８に
接触する排ガスの温度は300℃といつた低温であ
るため、一次触媒２８はSOxによる一時的な被毒
を受けるが、この被毒を受けた部分は、モータ３
０による回転で流路Ｂ側に移動し、418℃の高温
の排ガスと接触するので自己再生し、その浄化性
能を回復する。また、低温の流路Ａにおいて、伝
熱エレメント２６や一次触媒２８に付着したター
ルミストなども、回転して流路Ｂとなるときに高
温の排ガスと接触して気化あるいは燃焼して除去
される。

立ち上げ運転時には、回転再生式熱交換器２５
などの蓄熱のために、排ガス温度が低下するが、
この場合には、昇温補助装置３２を作動させ、燃
料ガスや高温ガスを回転再生式熱交換器２５内に
導入する。高温ガスの導入によつては直接に一次
触媒２８の温度が高められ、また燃料ガスの導入
によつては排ガス中の可燃性成分濃度が高めら
れ、したがつて一次触媒２８での酸化熱が大きく
なつて結果的には一次触媒２８の温度が高めら
れ、立ち上げ運転時間の短縮が図れる。また、一
次触媒２８の被毒が著しく、自己再生に支障をき
たす場合にも、昇温補助装置３２を作動させ、燃
料ガスや高温ガスを導入すれば、被毒した一次触
媒２８を活性化することができる。

回転再生式熱交換器２５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３５を通つて流出し、ダンパ３
６により流量調整され、その内の17000Nm³／ｈ
が塗装乾燥炉２１に循環される。また、排ガスの
残部、すなわち3000Nm³／ｈは、第２の流路３５
から分岐した第３の流路３７を通り、ダンパ３８
で流量調整されて二次触媒３９でさらに酸化処理
される。二次触媒３９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２８および二次触媒３９
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３９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有臭可燃性成分を
効果的に除去することができる。

このように浄化された排ガスは、空気予熱器４
０を通つて室温のバーナ予熱空気と熱交換された
のち、煙突４１を通つて大気へ放出される。昇温
されたバーナ予熱空気は流路４２を通つてバーナ
４３に導かれ、塗装乾燥炉２１に再び導入され
る。

「発明の効果」以上説明したように、本発明によれば、塗装乾
燥炉から取出した排ガスを、回転再生式熱交換器
に導入し、この熱交換器中のフイルタエレメント
で先ず排ガス中のダストを除去するようにしたの
で、伝熱エレメントや触媒にダストが付着するこ
とを防止できる。また、上記熱交換器中の触媒
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
ルミストなどが伝熱エレメントや触媒に付着して
も高温の排ガスにより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、長期間安定して排ガスの浄化を
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、一次触媒での可燃性成分
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、この二次触媒により
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、２１は塗装乾燥炉、２２は第１の流路、
２５は回転再生式熱交換器、２６は伝熱エレメン
ト、２７はフイルタエレメント、２８は一次触
媒、３２は昇温補助装置、３５は第２の流路、３
７は第３の流路、３９は二次触媒、４０は空気予
熱器である。

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、この第１の流路から導入された排ガス
を昇温する伝熱エレメントを有し、この伝熱エレ
メントの少なくとも一部には排ガス中の可燃性成
分を酸化処理する一次触媒が担持され、かつ排ガ
ス中のダストを除去するフイルタエレメントが前
記第１の流路側に配置された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循環させる第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
燃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。