JP3973574B2

JP3973574B2 - ヒューム状有害成分を含む排ガスの処理方法及び装置

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Publication number: JP3973574B2
Application number: JP2003033771A
Authority: JP
Inventors: 崇良張本; 一男竹田
Original assignee: Kubota Kasui Corp
Current assignee: Kubota Kasui Corp
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2023-02-12
Also published as: JP2004243170A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラス製造工程又はセラミックス製造工程等から排出される排ガス中の微粒子及び有害ガス成分を湿式的に同時除去する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバー、機能性ガラス、機能性セラミックスなどの製造技術の開発が進められており、微量ながら機能性に欠かせない添加物質の種類が増えつつある。このような添加物質としては、例えば、従来の塩化水素、塩化フッ素、塩化アンモニウム及びシアンガス以外に、微量のフッ素化合物、ホウ素化合物、砒素化合物及びゲルマニウム化合物等が利用されている。
【０００３】
しかし、光ファイバー、ガラスやセラミックスなどの製造工程から排出される排ガス中には主に二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）、塩化水素、酸化ホウ素、酸化砒素、シアン化水素、塩化アンモニウム、フッ化水素等の有害成分を含む化合物が含まれ、これらは設備の腐食防止と公害防止のため、除去しなければならない成分である。従来は、これらのガスの処理に関する特許文献１で提案した（ｉ）当該排ガス中に微粒状水滴を同伴せしめる手段、（ii）この微粒状水滴を同伴した排ガス中の固体微粒子を荷電捕集する導電性の樹脂製集塵極とその集塵極を適時水洗するスプレーとを有する構造の電気集塵機と、(iii）排ガス中のガス成分を除去する吸収塔から成る排ガス処理装置が用いられている。しかし、この従来型の装置は、電気集塵機にてガス中の粒子を完全に除去してから、ガス吸収塔にてガス成分（ＨＣｌ，Ｃｌ₂ ）を吸収するものである。
【０００４】
【特許文献１】
特公平６−８５８８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来の装置は、粒子の種類や濃度によらず、幅広く対応でき、安定した処理性能を有するが、装置コストや設備建設コストなどの面には、依然問題を残している。さらに、上記従来のガス処理法では、排ガスに含まれる他の有害物、例えば酸化ホウ素、酸化砒素、塩化アンモニウムのような処理過程中に化学反応によって形態が変わりやすい化学物質については特に考慮されておらず、その改善が望まれている。
【０００６】
従って、本発明は、水溶性固形物質及びヒューム状有害成分を含む排ガスから水溶性固形微粒子とヒューム状有害成分を処理するに際し、前述の従来技術の欠点を克服し、効果的且つ経済的にかかる排ガスを処理する方法と装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、ガラス又はセラミックス製造工程から排出される水溶性固形物質及びヒューム状有害成分を含む排ガスを排ガス処理装置を用いて処理する方法において、装置前段の開口比Ｆｃが０．２５〜０．５の漏れ棚を配した前段多孔板塔部にて固形粒子を濡らして捕捉し、次に充填材を充填した後段充填塔部において前段多孔板塔部で調湿された未捕捉微細粒子及び化学反応により生成した水溶性物質を、吸収液を充填材の手前で霧状散水スプレーすることによって、霧状散水スプレー及び充填材で捕捉すると同時に、後段充填塔部でヒューム状有害成分を吸収除去する排ガスの処理方法が提供される。
【０００８】
本発明に従えば、ガラス又はセラミックス製造工程より排出される水溶性固形物質及びヒューム状有害成分を含む排ガスを処理する装置において、装置前段に固形粒子を捕捉する開口比Ｆｃが０．２５〜０．５の漏れ棚を配した前段多孔板塔部並びに後段にヒューム状有害成分の吸収及び前記固形粒子の未捕捉分を除去するための充填材を充填した後段充填塔部を有し、後段の充填塔部の充填材の手前に霧状散水スプレーを設けて装置前段の多孔板塔部で調湿された未捕捉微細粒子及び化学反応により生成した水溶性物質を霧状散水スプレー及び充填材で捕捉し、更に後段充填塔部でヒューム状有害成分を吸収除去するようにした排ガスの処理装置が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は従来型の排ガス処理方法及び装置の利点と欠点を鋭意検討したうえで、開発された新しい排ガス処理方法及び装置に関する。即ち、本発明に従えば、前記目的を達成するため、ガラス又はセラミックス製造装置から排出される水溶性固形物質及び有害ガス成分を除去するにあたり、前記排ガスを予冷し、前段の多孔板部にて固形粒子を、例えば水で濡らして捕捉し、後段のガス吸収部において前段部で捕捉されなかった微量成分及び処理途中で水と化学反応して生成した水溶性化学物質（例えば、酸化ホウ素と水が反応して生成するホウ酸、酸化砒素と水と反応して生成する亜ヒ酸、四塩化珪素の加水分解によって生成する塩化水素など）等のガス状有害成分を吸収液（例えば水、又はアルカリ金属の水酸化物の水溶液）と気液接触させて吸収除去する。
【００１０】
本発明に従えば、またガラスもしくはセラミック製造工程又は薬品工場から排出される排ガスを処理するにあたり、以下の実施例１（図１）、実施例２（図２）及び実施例３（図３）で具体的に説明するように、当該排ガスを前段の多孔板部２に導入し、気液接触させ、ガス中の固体微粒子及び一部分のガス成分を捕集し、一方、前段部で捕集しきれないヒュームや微量な有害成分などは、水又はアルカリ金属の水酸化物の水溶液などの吸収液を例えばスプレー噴霧して捕捉し、更に後段吸収部５では緊密充填した充填材の表面と接触せしめ、微細粒子と有害ガス成分とを湿式法で同時に吸収除去する方法と装置が提供される。
【００１１】
本発明において前段の多孔板洗浄塔又は洗浄部には、任意の多孔板を少なくとも一段配置した洗浄塔又は洗浄部を用いることができるが、例えば堰及び溢流部などを有していない、開口比Ｆｃが０．２５〜０．５、好ましくは０．３〜０．４の多孔板や目皿板などからなる「モレタナ」を少なくとも一段、好ましくは複数段含んで成る塔で既に排ガス処理技術に多用されているモレタナ（漏れ棚）塔（又はモレタナ洗浄部）を用いるのが好ましい。このモレタナ塔は排ガス処理技術については、特公昭５１−３１０３６号公報及び特公昭６２−４７０５２号公報に記載されており、具体的な運転条件は、塔に供給されるガス流量Ｇ（２〜４ｍ³ ／ｍ² ｓｅｃ）と吸収液流量Ｌ（８〜４０Ｌ／ｍ² sec）との比Ｌ／Ｇ（Ｌ／ｍ² ）が４以上、好ましくは２〜２０で、吸収液は循環して利用し、必要に応じて、アルカリ性物質を添加することもできる。
【００１２】
本発明においては、多孔板洗浄塔（又は洗浄部）においてはポンプなどで洗浄液（例えば水、又はアルカリ金属の水酸化物の水溶液）を上部から供給して下方向へ流し、洗浄塔（又は洗浄部）を上昇する排ガスと多孔板気液接触させて排ガス中の固形粒子を捕捉する。
【００１３】
本発明の後段部において、前段部からの調湿未捕捉粒子及び水溶性物質は、水を主成分にした循環水及び／又は充填材を充填した充填塔で吸収捕捉して排ガスを処理する。
【００１４】
本発明において、後段部に用いる充填塔（又は充填層）には、例えば充填高さ２０mm以上の、好ましくは２０〜５００mmの充填材（例えば繊維質充填層、ガラス繊維、プラスチック系多層構造のマット状ものなど）を含む充填塔（又は充填部）を用いる。
【００１５】
本発明の排ガス処理装置によれば、前段部で、排ガス中の固形粒子などを吸収した洗浄液及び吸収液は、循環ポンプを通して、繰り返して使用するが、一定の抜出量で廃液を排出し、固液分離して廃棄することができ、また後段部で、固形粒子などを一時捕集した充填材部は同伴される微細水滴で自己洗浄され、固形粒子を充填部から洗い出すことによって再生することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明のいくつかの実施例を図面に基づいて説明するが、本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。
【００１７】
実施例１
まず、本例の排ガス処理装置の構成を示す図１を参照して、本発明をセラミックス製造工程の排ガス処理に適用した実施例を説明する。
図１に示すセラミック製造ラインの還元工程の排ガスＧは、塩化水素、アンモニア及び塩化アンモニウムとシアン化水素を含む排ガスが発生する。この排ガスＧは、間欠的に排出され、通常塩化水素０〜５０ppm と、アンモニア０〜４０ppm 、塩化アンモニウム０〜４０ppm とシアン化水素０〜１００ppm とを含有する。
【００１８】
この排ガスＧは、図１に示すように、処理装置前段部の開口比０．３５の多孔板（モレタナ）２段を備えた多孔板洗浄塔２（塔下部）に、上向流方向に直接導入して、ここで、塩化水素、アンモニア及びシアンの大部分が循環ポンプ３で循環される水中に吸収除去でき、その過程で水との反応により生成した塩化アンモニウムの大部分も除去できるが、一部分の残存ガス成分（ＨＣｌ，ＮＨ₃ ，ＮＨ₄ ＣｌとＨＣＮ）は充填材（ガラス繊維５０mm充填）を充填した吸収塔５の下部より、上向流方向に、直接導入して、ここで、循環ポンプにて供給される水により吸収され、同時に処理される。
【００１９】
各成分の測定結果は表Ｉに示した通りであった。
結果より明らかなように、排ガス中の塩化水素、塩化アンモニウムとシアン共に９９％以上除去された。
【００２０】
【表１】

【００２１】
実施例２
排ガス処理装置の構成を示す図２に基づいて、ガラス溶解炉の排ガス処理に適用した例を説明する。
図２に示したガラス溶解炉の排ガス源では、不溶性固形物質以外に、微量の二酸化硫黄ガス、ガス状酸化ホウ素、酸化砒素を含む排ガスＧが発生する。この排ガスＧは、図２に示すように、まず乾式バグフィルター除塵装置１に導入して、粉塵を分離する構成となっている。
【００２２】
本例において、微量の二酸化硫黄とは、二酸化硫黄含有量が２０mg／Ｎｍ³ 以下を意味し、微量のホウ素とは、ホウ素含有量が１００mg／Ｎｍ³ 以下を意味し、微量の砒素とは、砒素含有量が２０mg／Ｎｍ³ 以下を意味する。二酸化硫黄含有量、ホウ素含有及び砒素含有量をそれぞれ２０、１００及び２０mg／Ｎｍ³ 以下としたのは、ガラス溶解炉からのガスの発生源を考慮すると、通常排ガス中ホウ素及び砒素の含有量がそれらの濃度以上になることは極めて希であるからである。
【００２３】
排ガスＧは、図２に示すように、処理装置前段部の実施例１で用いた多孔板洗浄塔２に導入する。ここでは、ガス状の酸化ホウ素は水と反応してホウ酸となり、ガス状の二酸化砒素は水と反応して亜ヒ酸となると同時に、それらの大部分が気液接触によって除去される。しかし水との反応の遅れによって、残存した一部のガス状の酸化ホウ素と二酸化ヒ素は多孔板洗浄塔２から実施例１で用いた充填吸収塔５へのガス中に含まれる。本装置においては、充填吸収塔５において、循環ポンプ６からの霧状スプレーによって、残存ガス状成分が霧状の水と効率良く反応し、ホウ酸及び亜ヒ酸を生成し、前段部で捕捉しきれないホウ酸と亜ヒ酸と一緒に高密度充填層吸収塔５にて吸収処理される。
【００２４】
処理結果は表IIに示した通りであった。表IIの結果より明らかなように、排ガス中のガス状酸化ホウ素、酸化ヒ素が共に９９％以上除去された。
【００２５】
【表２】

【００２６】
実施例３
この例では、排ガス処理装置の構成を示す図３を参照して、本発明を薬品工場のフッ化ホウ素含有排ガス処理に適用した例を説明する。
図３に示すように、この装置は、図１と図２と機能的に基本構造は同様であるが、処理装置前段部の多孔板洗浄部２と後段の高密度充填吸収部５を一体化した構造からなる。図３に示したフッ化ホウ素含有排ガスＧは、装置下部の開口比０．３２の多孔板（モレタナ）２段を備えた多孔板洗浄部２に上向流方向で直接導入し、ここでは、ガス状のフッ化ホウ素が循環ポンプ３で循環される水と反応してフルオロホウ酸となり、それらの大部分が気液接触によって水中に除去される。しかし、生成した一部のヒューム状のフルオロホウ酸は吸収されにくく、ヒューム状の白煙が残っている。本例の装置においては、後段充填吸収部５の霧状スプレー（循環液を利用する）により、残存ヒュームが霧状の水に効率よく吸収され、高密度充填層吸収部５（高密度ガラス繊維層を、充填高さ５０mmで充填）にて吸収処理され、白煙が完全に見えなくなった処理ガス７として系外に排出される。
【００２７】
実施例３のガス成分の処理結果は表III に示すように、排ガスＧ中のフッ化ホウ素が９９％以上に除去された。
【００２８】
【表３】

【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に従えば、排ガス中に含まれている微粒子又は水溶性有害ガス成分を前段の多孔板洗浄塔で合理的な割合で除去され、後段の高密度充填洗浄塔に対する処理対象の負荷は低く、同部における詰まりの心配はない。又前段洗浄部と後段洗浄部の間を十分接近できる一体的構造を採用できるので、装置上もコンパクトとなり、経済的かつ効率的に処理される方法と装置を実現させた。機能性セラミックスや、機能性ガラス製造工程などから排出されるガスは、生産性の向上に伴い年々高濃度化してきたし、また、微量の有害添加成分の種類も増えつつあり、このような傾向にも対応できる高性能装置としての位置づけもできるものと思われる。本発明は従来型に比べて装置上構造がかなりコンパクトとなり、安定した処理性を持ちながら、経済性の高い処理方法と装置が完成された。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のセラミックス装置工程からの排ガス処理例において使用した装置の構成を示す図面である。
【図２】実施例２のガラス溶解炉からの排ガス処理例において使用した装置の構成を示す図面である。
【図３】実施例３の薬品工場のフッ化ホウ素含有排ガスの排ガス処理例において使用した装置の構成を示す図面である。
【符号の説明】
Ｇ…排ガス
１…サイクロン又はバグフィルター除塵装置
２…多孔板洗浄塔又は多孔板洗浄部
３…循環ポンプＡ
４…廃液
５…ガス吸収塔又はガス吸収部
６…循環ポンプＢ
７…処理ガス
８…補給水

Claims

ガラス又はセラミックス製造工程から排出される水溶性固形物質及びヒューム状有害成分を含む排ガスを排ガス処理装置を用いて処理する方法において、装置前段の開口比Ｆｃが０．２５〜０．５の漏れ棚を配した前段多孔板塔部にて固形粒子を濡らして捕捉し、次に充填材を充填した後段充填塔部において前段多孔板塔部で調湿された未捕捉微細粒子及び化学反応により生成した水溶性物質を、吸収液を充填材の手前で霧状散水スプレーすることによって、霧状散水スプレー及び充填材で捕捉すると同時に、後段充填塔部でヒューム状有害成分を吸収除去する排ガスの処理方法。
ガラス又はセラミックス製造工程より排出される水溶性固形物質及びヒューム状有害成分を含む排ガスを処理する装置において、装置前段に固形粒子を捕捉する開口比Ｆｃが０．２５〜０．５の漏れ棚を配した前段多孔板塔部並びに後段にヒューム状有害成分の吸収及び前記固形粒子の未捕捉分を除去するための充填材を充填した後段充填塔部を有し、後段の充填塔部の充填材の手前に霧状散水スプレーを設けて装置前段の多孔板塔部で調湿された未捕捉微細粒子及び化学反応により生成した水溶性物質を霧状散水スプレー及び充填材で捕捉し、更に後段充填塔部でヒューム状有害成分を吸収除去するようにした排ガスの処理装置。
前段の多孔板塔部の多孔板に、ガスを調湿又は冷却すると同時に、固形物のダストを除去する水を供給する手段を設けた請求項２に記載の排ガスの処理装置。
後段のガス吸収充填塔部の液が処理対象成分の溶解度以下になるように水量を調整する機構を備えた請求項２又は３に記載の排ガスの処理装置。