JP2002045628A

JP2002045628A - 合成石英製造時の排気ガス処理方法及び処理装置

Info

Publication number: JP2002045628A
Application number: JP2000238483A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tsumura; 寛津村; Hiroshi Machida; 浩史町田; Tetsuya Otsusaka; 哲也乙坂
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-08-07
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2002-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】合成石英製造時に排出される２００℃を超え
る高温で、かつシリカ粉と塩化水素ガスを含む排気ガス
に充分に耐え得る排気ガスの処理装置を提供する。【解決手段】気相加水分解による合成石英の製造工程
から排出される排気ガス中に含まれるシリカ粉を、セラ
ミックス製のフィルター４を用いて集塵することを特徴
とし、該フィルター４は、排気ガスの流れとは逆方向か
ら吹き付けられるエアー、好ましくは間歇的に吹き付け
られるエアーによって洗浄される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合成石英製造時に
排出される、シリカ粉を含む排気ガスの処理方法及び処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】合成石英は、酸素、水素火炎中でテトラ
クロロシランやトリクロロアルキルシランを気相で火炎
加水分解し、生成したＳｉＯ₂粉を堆積することによっ
て製造する方法がある。生成したＳｉＯ₂粉は全てが堆
積されるわけではなく、一部は排気ガスとともに反応装
置から系外に排出される。この排気ガスにはＳｉＯ₂粉
とともに塩化水素ガスも含まれており、そのまま大気中
に排出することは環境に多大な悪影響を及ぼすこととな
るため、通常、これらを除去してから大気中に放出され
る。

【０００３】従来、ＳｉＯ₂粉の集塵に、乾式法ではフ
ッ素コーティングされたろ布等を使用したバグフィルタ
ーを用いる方法、湿式法では通称イオンスクラバーと呼
ばれる電気により凝集させ、水で洗い落とす方法などが
用いられている。バグフィルターで集塵する方法は、乾
式であるため水をあまり使わなくて済むが、ろ布の耐熱
温度に限界があり、温度が火炎加水分解によって２００
℃を超える排気ガスの集塵には適していない。排気ガス
の温度を下げるために、あえて排気ガスに冷却空気を導
入したり、あるいは熱交換器を通して冷却する必要が生
じ、設備が複雑になるとともに、排気ガス処理の効率が
低下する。

【０００４】このためろ布の寿命を延ばすために、ろ布
に特殊なコーティングを施すことも行われているが、仮
にフッ素コートしたろ布を用いても、長時間使用すると
強度が低下し、破れる等のトラブルを起こすことが多
く、ろ布の寿命はせいぜい２年と言われている。通常
は、年に１度ろ布を全部交換する必要があり、このため
に多大の費用とろ布交換工事の手間を必要とした。ま
た、布製のろ布を用いた場合は、ろ布の形状に制約があ
り、十分なろ過面積を得るためには、バグフィルターを
納めた缶体を大きなものとしなければならず、多大な設
置スペースが必要とされる。

【０００５】さらに、イオンスクラバーを用いる方法
は、湿式であるため、イオンスクラバーを通過させる前
に排気ガスと水を接触させることで、温度を容易に低下
させることができるが、イオンスクラバーにおいて、大
量の水を消費し、この水が排水となるため、新たな環境
上の問題を引き起こすという不具合があった。また、イ
オンスクラバーは、一般的にバグフィルターよりも１段
当たりの集塵効率が悪いため、イオンスクラバーを多段
に設置する必要があり、多くの設置スペースを必要とし
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点を解決するために、合成石英製造時に排出される
２００℃を超える高温で、かつシリカ粉と塩化水素ガス
を含む排気ガスに充分に耐え得る排気ガスの処理装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の排気ガス処理方
法は、気相加水分解による合成石英の製造工程から排出
される排気ガス中に含まれるシリカ粉を、セラミックス
製のフィルターを用いて集塵することを特徴とし、該フ
ィルターは、排気ガスの流れとは逆方向から吹き付けら
れるエアー、好ましくは間歇的に吹き付けられるエアー
によって洗浄される。合成石英の製造工程から排出され
る排気ガスの温度は、７０〜３００℃であり、フィルタ
ーを用いて集塵するろ過線速は、０．１〜１．０ｍ／ｍ
ｉｍとされる。このとき、ろ過線速が０．１ｍ／ｍｉｍ
未満では機器が大きくなり過ぎて不経済となり、１．０
ｍ／ｍｉｍを超えると目詰まりが進行しやすくなるため
に、機器の性能が低下し、圧力損失の上昇を招くので好
ましくない。また、フィルターを通過する前の排気ガス
中のシリカ粉塵濃度は０．１〜３．０ｇ／Ｎｍ³であ
り、この範囲外では集塵効率が下がるので好ましくな
い。フィルターを通過した後の排気ガス中のシリカ粉塵
濃度は０．０６ｇ／Ｎｍ³以下とされる。

【０００８】また、本発明の排気ガス処理装置は、気相
加水分解による合成石英の製造工程から排出される排気
ガス中のシリカ粉を集塵する装置であって、セラミック
ス製のフィルターと、該フィルターに排気ガスの流れと
は逆方向からエアーを吹き付けてフィルターを清浄にす
るための逆洗浄配管が設けられていることを特徴として
いる。このとき、エアーを間歇的にフィルターに吹き付
けるのが好ましい。該セラミックス製のフィルターは、
耐高温性、耐腐食性及びコストの観点から、ムライトで
形成するのが好ましく、また、集塵効率が高くエアーに
よる洗浄の容易なハニカム構造とするのが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１に基づいて詳
細に説明する。図１は、本発明の排気ガス処理装置を用
いて、合成石英製造時に排出される排気ガスを処理する
様子を示す概略フロー図である。合成石英製造装置１か
らは、テトラクロロシランやトリクロロアルキルシラン
を用いて酸素、水素火炎中で気相加水分解により生成し
たシリカ粉を堆積させる合成石英の製造にともない、シ
リカ粉と塩化水素を含む２００℃を超える排気ガスが排
出される。この排気ガスは、排気ガス配管２を経て排気
ガス処理装置３に導かれる。この処理装置３には、セラ
ミックス製のフィルター４と、該フィルター４の表面に
付着したシリカ粉を除去するために、排気ガスの流れと
は逆方向から間歇的にエアーをフィルター４に吹き付け
て、これを洗浄するための逆洗浄配管５が設けられてい
る。

【００１０】フィルター４を通過する排気ガスは高温で
塩化水素ガスを含んでいるが、フィルター４は、このろ
過材としてセラミックスを使用しているため、排気ガス
が最高９００℃に達するような温度でも使用でき、排気
ガス中の塩化水素ガスに対しても耐食性が高い。ろ過材
として用いるセラミックスには、ムライト、コージェラ
イトなどが挙げられるが、排気ガスの温度が５００℃程
度以下であればムライト（シリカアルミナ）で十分であ
る。また、セラミックスは、従来の布製のろ布と異な
り、所望の形状に成形加工が可能であるため、ハニカム
構造等、ろ過面積を広く取り易い形状にすることが可能
であり、従来のバグフィルターに比べ、設置面積を減ら
すことが可能である。

【００１１】排気ガス中のシリカ粉は、フィルター４を
通過する際に取り除かれる。このときフィルター４に、
逆洗浄配管５から排気ガスの流れとは逆方向のエアーを
間歇的（定期的）に吹き付けることによって、フィルタ
ー４の表面は常に清浄に保たれる。シリカ粉が取り除か
れた排気ガスは、配管６を経て排気ファン７で昇圧され
吸収塔８に導かれる。吸収塔８においては、循環ポンプ
１１によって循環水が塔内を循環することによって排気
ガスが循環水と接触し、塩化水素が塩酸として吸収さ
れ、吸収しきれなかった塩化水素は中和塔９でＮａＯＨ
等のアルカリ水溶液で中和され、最終的に排気ガスは清
浄なガスとなって排気管１０から大気中に放出される。
ここで排気ファン７は、吸収塔８の上流に配置したが、
中和塔９の下流に設置してもよい。しかしこの場合、多
量の水分を含んだガスとなるため、排気ファン７が腐食
されやすく、上述したように吸収塔８の上流に設置する
方が好ましい。なお、符号１２は処理液を循環させる循
環ポンプである。

【００１２】他方、フィルター４によって集塵されたシ
リカ粉は、処理装置３の底部から排出され、粉体コンベ
ア１３によって、粉体を一時的に保管する粉体ホッパー
１４に貯蔵され、その後、粉体排出管１５から排出さ
れ、廃棄、もしくはリサイクル等に供される。フィルタ
ー４によって乾式集塵されたシリカ粉は乾燥状態にある
ため、湿式集塵によるケーク状のものと異なり、リサイ
クルしやすく、セメント原料、塗料添加材、窯業等の原
料として使用可能である。

【００１３】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明をより詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。（実施例１）図１に示したフロー図に従って、合成石英
製造装置から排出される排気ガス中のシリカ粉を集塵し
た。使用したセラミックフィルターは、ムライトを成形
加工したものであり、ろ過面積２．６ｍ²で、１０ｍｍ
角のハニカム構造を有している。処理装置に排気ガスを
ろ過線速０．５ｍ／ｍｉｎで流し、排気ガス流とは逆の
流れのエアーを、圧力０．２５ＭＰａで１０分毎にフィ
ルターに吹付けて逆洗浄しながら、排気ガス中のシリカ
粉を集塵した。７２時間の連続運転中、排気ガスの温度
は１２０℃から２５０℃の間で変動していた。この間、
フィルター手前での排気ガス中の平均ＳｉＯ₂粉塵濃度
は１．５ｇ／Ｎｍ³であったが、フィルター通過後のＳ
ｉＯ₂粉塵濃度は０．００１ｇ／Ｎｍ³以下になってい
た。このときの集塵効率は９９．９％を超えていた。７
２時間の連続運転を終えた後、フィルターの圧力損失
は、運転開始直後が約８８２Ｐａ（９０ｍｍＨ₂Ｏ）
で、７２時間経過した後でも圧力損失は変わらなかっ
た。また、フィルターを点検したところ、フィルターは
目詰まりを起しておらず、腐食や強度低下等の劣化も認
められなかった。

【００１４】（実施例２）実施例１で行った方法に対
し、逆洗浄の時間間隔を２０分とした以外は、全て実施
例１と同じ条件で７２時間の連続運転を行った。その結
果、この間の圧力損失はやはり８８２Ｐａのままで変化
せずに運転でき、また、フィルターの腐食や強度低下等
の劣化は認められず、集塵効率もまったく問題なかっ
た。

【００１５】

【発明の効果】本発明の排気ガス処理方法は、合成石英
製造時に排出される２００℃を超える高温で、シリカ粉
と塩化水素を含む排気ガスを、装置を複雑にすることな
く、維持費用も殆どかけず、環境上の問題を生じること
なく、さらには設置スペースも最小で済み、排気ガスの
処理方法として極めて優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排気ガス処理装置を用いて、合成石
英製造時に排出される排気ガスを処理する様子を示す概
略フロー図である。

【符号の説明】１．合成石英製造装置２．排気ガス配管３．処理装置４．フィルター５．逆洗浄配管６．配管７．排気ファン８．吸収塔９．中和塔１０．排気管１１．循環ポンプ１２．循環ポンプ１３．粉体コンベア１４．粉体ホッパー１５．粉体排出管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者乙坂哲也群馬県安中市磯部２丁目13番１号信越化学工業株式会社精密機能材料研究所内Ｆターム(参考） 4D019 AA01 BA05 BB06 BC12 CA01 4D058 JA32 JB06 MA11 MA15 NA01 TA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気相加水分解による合成石英の製造工程
から排出される排気ガス中に含まれるシリカ粉を、セラ
ミックス製のフィルターを用いて集塵することを特徴と
する排気ガス処理方法。
【請求項２】前記フィルターに、排気ガスの流れとは
逆方向からエアーを吹き付けてフィルターを洗浄する請
求項１に記載の排気ガス処理方法。
【請求項３】前記フィルターを用いて集塵するろ過線
速が、０．１〜１．０ｍ／ｍｉｍである請求項１又は２
に記載の排気ガス処理方法。
【請求項４】合成石英の製造工程から排出される排気
ガスの温度が、７０〜３００℃である請求項１又は２に
記載の排気ガス処理方法。
【請求項５】前記フィルターを通過する前の排気ガス
中のシリカ粉塵濃度が０．１〜３．０ｇ／Ｎｍ³以下で
ある請求項１又は２に記載の排気ガス処理方法。
【請求項６】前記フィルターを通過した後の排気ガス
中のシリカ粉塵濃度が０．０６ｇ／Ｎｍ³以下である請
求項１又は２に記載の排気ガス処理方法。
【請求項７】気相加水分解による合成石英の製造工程
から排出される排気ガス中のシリカ粉を集塵する装置で
あって、セラミックス製のフィルターと、該フィルター
に排気ガスの流れとは逆方向からエアーを吹き付けてフ
ィルターを洗浄するための逆洗浄配管が設けられている
ことを特徴とする排気ガス処理装置。
【請求項８】前記セラミックス製のフィルターが、ハ
ニカム構造を有している請求項７に記載の排気ガス処理
装置。
【請求項９】前記セラミックス製のフィルターが、ム
ライトからなる請求項７又は８に記載の排気ガス処理装
置。