JP4021887B2 - 汚染物質を含むプロセス排ガスの処理のためのモジュラシステム - Google Patents

Description

本発明は、汚染物質を含むプロセス排ガスの処理のためのモジュラシステムに関する。

このようなシステムにおいて、真空下で実行される非常に広い範囲の表面改質技術において生成されるようなプロセス排ガスが処理される事が出来る。

一般的に、この種類のプロセスにおいて生成される排ガスは、有毒であり、特に処理する事無く大気に直接排出する事が不可能な物質で充たされている事が多い。

この種類の汚染物質を含むプロセス排ガスの後処理のためには、対応するプロセス排ガスから汚染物質を分離するか、または汚染物質の欠点の性質を有しない他の物質、もしくは適切な処理によって他の形により容易に転換され得る物質に変換する設備または装置を使用する事が通例である。

このような既知の装置の例として、熱の後処理によって有害物質の転化を誘導するガス洗浄器またはプラントエンジニアリングが挙げられるが、上述した設備の組み合わせも存在する。

真空下で実行されるこのような表面改質プロセス用のプラントエンジニアリングは連続的に作動すべきであるので、特に経済的な理由から、このようなプロセス排ガスの後処理のための連続的なオプションを提供する事が意図される。

このため、必要とされる冗長性を保証するために、これまでは、少なくとも１つの完全な設備を予備として設置することが必要であった。このような設備の実際の設計は、如何なる場合においても正常な動作を維持し、同じ容量で設計される少なくとも１つの設備に対応する。従って、この設備は、絶対条件として全ての構成要素を含む。従って、このような設備のコストも同一である。

表面改質に使用されるプロセス設備は、複雑であって複数の構成要素を備える。即ち、複数の同一または異なるプロセスチャンバは、処理される基材を脱着するセントラルステーションに連結され、これらのチャンバからのプロセス排ガスは、真空ポンプによって別々に排出される。

チャンバがプロセス設備に添加されるか、またはチャンバが変更される場合、プロセス排ガスの量の増加と共に、運営会社は、この種類の１つ以上の完全な従来の排気ガス廃棄設備に投資せざるを得ない。

従って、本発明の目的は、信頼し得る運転のために必要な冗長性を安価に保証し得、低費用で後処理が必要な容量を増加させるための柔軟な適応性を許容するような、汚染物質を含有するプロセス排ガスの後処理の可能性を提案する事である。

本発明によれば、上記目的は、請求項１に記載の汚染物質を含有するプロセス排ガスの処理のためのモジュラシステムによって達成される。本発明の有利な実施例および改良は、従属項に記載されている特徴によって達成される事が出来る。

汚染物質を含むプロセス排ガスの処理のための本発明によるモジュラシステムは、モジュールを形成する少なくとも２つの反応室を備える。モジュラシステムには、反応室に加えて追加の構成要素が個々のモジュールに存在する事が可能である。

モジュールは、一緒にまたは交互に動作および制御され得、これは、モジュラシステムまたはシステムのモジュールのうちの少なくとも１つの検出された動作状態を考慮しつつ行われる。

このため、動作状態の検出のためにセンサが存在してよい。

好適なセンサは、温度、容積流量、質量流量および／または圧力センサである。

この種類のセンサは、個々のモジュール内にまたはモジュール上に配置されてよい。特定の物理的な測定原理を考慮することでセンサを配置する妥当な位置を選択する事が可能である。

例えば、熱処理のための反応室の内または外において温度センサを使用する事が可能である。この種類の温度センサは、例えば、所定の閾値によって、例えば、プロセス排ガスの熱処理のための反応室においてバーナが運転中であるか、または故障が発生したかを検出するのに使用される。

しかしながら、このような検出は、赤外線センサとして設計される好適な光学検出器を使用して外部で実行されてもよい。

しかしながら、容積流量、質量流量および圧力センサは、プロセス排ガス、燃料ガス、および適当であれば、洗浄液用のフィードラインに配置されてもよい。

センサからの測定信号は、全体のモジュラシステムおよびこのようなシステムの個々のモジュールの動作に影響するように電子制御部を経由して使用される事が出来る。

例えば、温度センサと関連して既に議論された事と類似した形で、個々のセンサからの測定信号が所定の閾値を越えるか越えない場合、故障したモジュールのスイッチを切り、動作をシステムの他の機能モジュールに切り替える制御信号を生成する事が可能である。

プロセス排ガスを生成する設備の運営会社が必要とする冗長性を比較的確実に保証するために、少なくとも３つ、好ましくは、４つのモジュールからなるシステムにおいて、他のモジュールのうちの少なくとも１つが故障した場合、動作が切り替えられるモジュールを予備に取っておく事が可能である。この段階において、以前スイッチを切られたモジュールがもう一度完全な機能を有するまで、プロセス排ガスの後処理は、予備のモジュールにおいて行われる事が出来る。

しかし、この種類の追加モジュールは、クリーニングおよびメンテナンスがシステムの１つ以上のモジュールで実行される期間の際、手動でスイッチを入れてもよい。

このような方法で設計されるモジュラシステムにおいて、プロセス排ガスの後処理に対して低費用でほぼ１００％の動作信頼度を達成する事が可能である。

冗長性を保証するこの種類のモジュールに対してプロセス排ガスの処理容量を増加させる事が好ましい。例えば、この種類のモジュールは、システムの他のモジュールと比較して少なくとも二倍のプロセス排ガスの処理容量を有すべきである。極限の状況下においては、この１つのモジュールの容量がシステムの他のモジュール全体の容量と同じ程度であり得る。

インターフェースを経由して電子制御部に接続され得るシステムの様々な構成要素の為の単一の電子制御部が、本発明によるモジュラシステムに設けられて良い。

システムの個々のモジュールは、プロセス排ガスの熱処理用の反応室、純ガス洗浄器またはそれらおよび／またはモジュールの一部の組み合わせであってもよい。

例えば、沈着物がチャンバの内壁に付着する事を防止し、プロセス排ガスに含まれているかまたは熱処理の際に生成された粒子を排出させるために、熱処理の際に洗浄液を反応室に導入する事が通常行なわれる。

従って、バーナへのプロセス排ガス、洗浄液および／または燃料ガスの供給部は、上述した電子制御部に接続されてよい。これらの媒体の供給は、電子制御部による開ループおよび適当であれば閉ループ制御であり得る。

最も単純な場合において、３つの上述した媒体をモジュールに誘導するフィードラインは簡単に開閉される。

本発明によるモジュラシステムは、両方のモジュールが１つの電子制御部を使用して作動され得るように少なくとも１つの第２のモジュールが１つの電子制御部のインターフェースに接続される方式で設計されてよい。

この場合、電子制御部は、２つのモジュールのうちの１つに直接配置・接続される。即ち、電子制御部は、この１つのモジュールの統合された一部分であり、第２のモジュールは、言わば適当な位置に配置されて電子制御部に接続され得るだけでよい。

しかしながら、電子制御部がモジュラシステムの個々のモジュールとは別に配置されてもよく、これらのモジュールが対応する方式で電子制御部のインターフェースに接続されてもよい。

少なくとも３つまたは４つのモジュールが、１つの電子制御部に接続される事が好ましい。

この場合、モジュールが並列に配置される事が好ましく、かつモジュールが電子制御部をサポートする事が可能である。

しかしながら、複数のモジュールのための中央電子制御部として機能する１つの電子制御部に加えて、プロセス排ガス、洗浄液および／または燃料ガスのような指定媒体、および例えば圧縮空気、窒素、アルカリ液等のような動作媒体用の供給部が、中央集中方式で作られる事も可能である。

例えば、上述した媒体の各々または上述した媒体全体に対する中央供給部が本発明によるモジュラシステムに存在し、同様にこの中央供給部が各媒体に対する各モジュールへの分配器機能を実行する事が可能である。

この種類の中央供給部は、各媒体用の少なくとも１つの吸気口が中央供給部内に開放され、対応する数の接続部が中央供給部に存在し、この接続部を通して中央供給部が個々のモジュールに接続され得る方式で設計されてよい。

この場合、対応するバルブが中央供給部内にまたは中央供給部上に、適当であれば中央供給部と個々のモジュールとの間の接続ラインに存在するべきである。このバルブは、各媒体がプロセス排ガスの後処理のための時間にモジュールに供給され得るように、少なくとも電子制御部によって開閉される事が出来る。

上述した接続部は、個々のモジュールの特定の配置が考慮される方式で中央供給部に位置する事が好ましい。

このために使われ得るバルブは、開ループおよび／または閉ループ制御を行う比例弁であるべきである事が好ましい。これにより、各モジュールに供給され得る媒体の各容積流量または質量流量に影響する事が可能である。

洗浄液がモジュールに導入される場合、本発明によるモジュラシステムにおいて、同様にこれらのモジュールが洗浄液用の中央調合ステーションに接続される事が好ましい。この種類の中央調合ステーションにおいて、洗浄液に存在し得る任意の固形物が分離されるか、または追加の化学処理が実行される事が可能である。

中央調合ステーションにおいて調合された洗浄液は再び返還され得、これは、既に説明した中央供給部において行われる事が好ましい。

本発明によるモジュラシステムの運用信頼度は、個々のモジュールに対する洗浄液の別々のサイクルによって達成される事が好ましい。しかし、複数のモジュールが共通のサイクルに接続される事も可能であり、冗長性を保証し得る少なくとも１つのモジュールが別のサイクルに接続される事も可能である。

中央調合ステーションが存在しない場合、循環および調合されるシステムにおける洗浄液による媒体の消費量を減少させる事が好ましい。

本発明によるモジュラシステム用の電子制御部および／または中央供給部は、システムに割り当てられた各モジュール上に直接配置され得る事が好ましい。

また、プロセス排ガスの異なる後処理を実行するのに使用され得る別に設計されたモジュールは、本発明によるモジュラシステムに配置される事が可能である。

この場合、所望の冗長性を保証するために、同一モジュールの複数のペアがモジュラシステムにおいて提供される事が推薦される。

しかしながら、本発明による複数のモジュラシステムを使用する事も可能である。

本発明の解決策により、本願明細書の導入部に言及された問題点を簡単な方法で完全に解決する事が可能である。

Claims (20)

1. プロセス排ガスの処理のための電子制御部と、反応室へのプロセス排ガス、洗浄液、および、燃料ガスの供給部と、を有する、汚染物質を含むプロセス排ガスの処理のためのモジュラシステムにおいて、
   前記反応室を備えた少なくとも２つのモジュールと、前記モジュールに接続され得る洗浄液用の中央調合ステーションとが設けられ、そして、
   前記モジュラシステムまたは少もなくとも１つの前記モジュールの動作状態の検出結果に基づいて、前記少なくとも２つのモジュールが、同時にまたは交互にプロセス排ガスの処理に用いられるように、前記電子制御部により制御されている
   ことを特徴とするモジュラシステム。
2. 動作状態の検出用センサが、前記モジュラシステムおよび／または前記モジュールに存在する、請求項１に記載のモジュラシステム。
3. 前記センサが、温度、容積流量、質量流量および／または圧力センサである、請求項２に記載のモジュラシステム。
4. 少なくとも３つの前記モジュールを含む前記モジュラシステムにおいて、１つのモジュールが、他のモジュールのうちの少なくとも１つのモジュールが故障である場合に、前記モジュラシステムによって切り替えられる、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のモジュラシステム。
5. 前記モジュラシステムの全てのモジュールが、同一に設計されている、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のモジュラシステム。
6. 相互に異なるモジュールが存在する、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のモジュラシステム。
7. 前記モジュラシステムの１つのモジュールが、前記モジュラシステムの他のモジュールと比較して、プロセス排ガスの処理のために少なくとも２倍の容量を有している、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のモジュラシステム。
8. 少なくとも２つの別々のモジュールの作動用インターフェースが前記電子制御部に存在し、少なくとも１つのモジュールがインターフェースに接続されている、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のモジュラシステム。
9. 前記電子制御部が前記モジュールに直接配置・接続されている、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のモジュラシステム。
10. 少なくとも３つの前記モジュールが、前記電子制御部に接続されている、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のモジュラシステム。
11. 前記モジュールが、相互に並列に配置されている、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のモジュラシステム。
12. 前記プロセス排ガス、前記洗浄液、および、前記燃料ガス用の中央供給部が存在し、該中央供給部が前記モジュールに接続する為の少なくとも２つの接続部を有しており、前記接続部の開閉用のバルブが前記電子制御部に接続されている、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のモジュラシステム。
13. 前記接続部が、前記モジュールの配置を考慮した上で配置されている、請求項１２に記載のモジュラシステム。
14. 調合された前記洗浄液が前記モジュールに返還されるシステムが存在する、請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のモジュラシステム。
15. 前記調合された洗浄液の返還システムが、前記洗浄液用中央供給部に接続されている、請求項１４に記載のモジュラシステム。
16. 前記モジュラシステム内の洗浄液が、洗浄液処理ステーションを経由して循環される、請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載のモジュラシステム。
17. 前記洗浄液が、前記個々のモジュールにおいて別々に循環される、請求項１乃至請求項１６のいずれか1項に記載のモジュラシステム。
18. 前記電子制御部のインターフェースにセンサが接続されている、請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載のモジュラシステム。
19. 前記電子制御部および／または前記中央供給部が前記モジュール上に配置されている、請求項１乃至請求項１８のいずれか1項に記載のモジュラシステム。
20. プロセス排ガスの熱処理用の反応室が存在する、請求項１乃至請求項１９のいずれか１項に記載のモジュラシステム。