JP4506093B2 - Exhaust gas treatment method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸性ガスを含む排気ガスをアルカリ水溶液に接触させる排気ガスの処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ガラス体の光ファイバは、ガラス微粒子堆積体を加熱して透明化(焼結)させたガラス母材を、線引きすることにより製造される。ガラス微粒子堆積体を製造する方法として、VAD法(Vapor phase Axial Deposition:軸付け法)やOVD法(Outer Vapor phase Deposition:外付け法)、MCVD法(Modified Chemical Vapor phase Deposition:内付け法)等の気相合成法が知られている。
【0003】
このような気相合成法では、複数のポートを有するバーナに、酸素、水素、及びガラスの原料ガスを導入して、加水分解反応によりガラス微粒子を生成し、ガラスロッドの外側に堆積させてガラス微粒子堆積体としたり、また、ガラス管内に酸素と原料ガスを投入し、そのガラス管を加熱して、酸化反応によってガラス微粒子を生成し、ガラス管の内面に積層させる。
【0004】
ガラス微粒子を生成する原料ガスは、四塩化ケイ素(SiCl4)、四塩化ゲルマニウム(GeCl4)等が用いられ、この原料ガスの加水分解または酸化により二酸化ケイ素(SiO2)、二酸化ゲルマニウム(GeO2)等のガラス微粒子が生成される。
したがって、このような気相合成法、あるいはガラス微粒子堆積体の透明化処理を行った装置から排出される排気ガスには、二酸化ケイ素、二酸化ゲルマニウム等のガラス微粒子や、塩化水素(HCl)、塩素(Cl2)等の塩素化合物等が含まれている。
【0005】
そして、上記のような排気ガスを処理するために、排気ガス中に微粒子状水滴を同伴させ、この微粒子状水滴を同伴した固体微粒子を荷電捕集する集塵工程を行い、その後、吸収塔でアルカリ液を供給して塩素化合物を除去する中和工程を行う処理方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特公平6−85889号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような従来の排気ガスの処理方法では、固体微粒子を荷電捕集する集塵装置の腐食を抑えるために、集塵装置における集塵工程の前に、排気ガスに含まれる例えば塩化水素(HCl)、塩素(Cl2)、フッ化水素(HF)等の酸性ガスをある程度中和しておくことが望ましい。
このため、集塵工程前に、排気ガスを水酸化ナトリウム(NaOH)等のアルカリ溶液で洗浄し、酸性ガスをできるだけ中和することが考えられる。
しかしながら、この場合には、排気ガス中のSiO2と水酸化ナトリウムとが反応し、洗浄排気液中で沈殿やろ過しにくい、例えばケイ酸ナトリウム(Na2SiO3)等の不溶性の固体が生成される。
このように、不溶性の固体が生成されると、廃液の処理が困難になるばかりか、配管やポンプなどの流路の閉塞を引き起こしてしまうことがあった。
【0008】
本発明は、排気ガスに含まれる酸性ガスによる装置の腐食を抑えつつ、処理が困難な固体の生成による流路の閉塞を防止して排気ガスを処理することが可能な排気ガスの処理方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る排気ガスの処理方法は、光ファイバ製造過程においてガラス微粒子を生成する気相合成法によって排出される、二酸化ケイ素を含むガラス微粒子及び、塩化水素または塩素を含有した酸性の排気ガスを、pH値が10.0以上かつ13.0以下の水酸化ナトリウムによるアルカリ水溶液に接触させた後、前記排気ガスに含まれる微粒子をクーロン力によって捕捉することを特徴としている。
【0010】
なお、アルカリ水溶液としては、費用等の観点から、水酸化ナトリウムを用いることが好ましく、使用条件を選ぶことで、二酸化ケイ素を含む排気ガスの処理も問題なく行うことができる。
【0012】
また、上記排気ガスの処理方法において、前記微粒子を捕捉した後、前記排気ガスを前記アルカリ水溶液に接触させて中和することが好ましい。
【0013】
また、上記排気ガスの処理方法において、アルカリ水溶液の密度、粘度、電気伝導度、濁度及びpHからなる群の内の少なくとも何れか一つを測定し、測定した値が所定値以下となるように、アルカリ水溶液の全部もしくは一部の交換を行うことが好ましい。
なお、この交換作業は、微粒子を捕捉する前に用いるアルカリ水溶液に対して行うことが好ましいが、微粒子を捕捉した後に用いるアルカリ水溶液に対して行っても良く、また、両方のアルカリ水溶液に対して行っても良い。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る排気ガスの処理方法の一実施形態を図1に基づいて説明する。
本実施形態の排気ガスの処理方法は、気相合成法等により発生した酸性ガスを含む排気ガスに対して、pH値が10.0以上かつ13.0以下のアルカリ水溶液を接触させて、排気ガスのpH値を上昇させることを特徴としている。
【0015】
図1は、本実施形態の排気ガス処理方法を実施するための排気ガス処理装置の構成図である。
図1に示すように、この排気ガス処理装置は、前処理装置100と、集塵装置200と、中和装置300とを備えている。
前処理装置100は、容器101を有しており、この容器101は、アルカリ水溶液102を貯留している。容器101は、排気ガス供給口103を有しており、この排気ガス供給口103には、第1の配管104が接続されている。第1の配管104には、MCVD法等の気相合成法を行う際に用いられる装置(図示せず)からの排気ガス1が送り込まれる。そして、この第1の配管104に送り込まれた排気ガス1は、第1の配管104を介して容器101内に供給される。
【0016】
前処理装置100の容器101に貯留されるアルカリ水溶液102は、水酸化ナトリウム水溶液からなるものであり、そのpH値は、11.5以上かつ12.5以下である。
また、容器101には、アルカリ水溶液102の貯留部分に、ポンプ105を有する管路108の一端が接続されている。この管路108は、他端部が、容器101の上部空間内に配置され、ポンプ105によって汲み上げられたアルカリ水溶液102が、容器101内の上部から噴出される。この噴出により、排気ガス1とアルカリ水溶液102とが積極的に接触される。
【0017】
前処理装置100の容器101には、その上端に第2の配管107の一端が接続されている。この第2の配管107は、バルブ113を有しており、その他端は、集塵装置200の容器201に接続されている。
そして、この第2の配管107を介して、前処装置100の容器101内にて処理された排気ガス1が集塵装置200の容器201内に送り込まれる。
【0018】
集塵装置200は、容器201内に、複数配列された集塵電極202を有している。
集塵装置200は、容器201内の集塵電極202によって、前処理装置100から送り込まれた排気ガス1中の微粒子(例えば二酸化ケイ素、二酸化ゲルマニウム)をクーロン力によって捕捉する。
【0019】
集塵装置200の容器201には、バルブ114を有する第3の配管207の一端が接続されている。
この第3の配管207は、その他端部が、中和装置300の容器301に接続されており、この第3の配管207により、集塵装置200にて微粒子が除去された排気ガス1が容器301に導かれる。
【0020】
中和装置300の容器301は、アルカリ水溶液302を貯留している。アルカリ水溶液302としては、水酸化ナトリウム水溶液が用いられる。このアルカリ水溶液302として用いられる水酸化ナトリウム水溶液のpH値は、おおよそ13.0以上である。
中和装置300の容器301には、アルカリ水溶液302の貯留部分に、ポンプ303を有する管路304の一端が接続されている。この管路304は、他端部が、容器301の上部空間内に配置され、ポンプ303によって汲み上げられたアルカリ水溶液302が、容器301内の上部から噴出される。この噴出により、排気ガス1とアルカリ水溶液302とが積極的に接触される。
【0021】
そして、第3の配管207から送り込まれた排気ガス1は、容器301内のアルカリ水溶液302によって酸性ガス成分が完全に中和される。
また、中和装置300には、容器301の上端近傍に、排気ファン306を有する第4の配管307が接続されている。
【0022】
次に、上述した排気ガス処理装置を用いた排気ガスの処理方法について説明する。
気相合成法を行う装置から排出された排気ガス1は、第1の配管104を介して前処理装置100の容器101内に送り込まれる。この排気ガス1には、二酸化ケイ素や二酸化ゲルマニウム等の微粒子、及び塩化水素やフッ化水素、塩素等の酸性ガスが含まれている。
【0023】
容器101内に送り込まれた排気ガス1は、容器101に貯留されているアルカリ水溶液102と接触することによって、酸性ガスがある程度中和される。
その際、水酸化ナトリウム水溶液からなるアルカリ水溶液102のpH値を、10.0以上かつ13.0以下(水酸化ナトリウム濃度は4×10−4%〜0.4%程度)に保つことにより、不溶性の固体(例えばケイ酸ナトリウム)の生成を防ぎつつ、酸性ガスの除去を行うことができる。
アルカリ水溶液102のpH値が13.0より大きいと、ケイ酸ナトリウムが生じて、第1の配管104、第2の配管107が容器101と繋がる箇所で閉塞が生じやすくなる。また、アルカリ水溶液102のpH値が10.0より小さいと、中和の効果が小さく、第2の配管107や、集塵装置200内の集塵電極202の腐食を防止することができない。また、アルカリ水溶液102の廃液量が増えてしまう。
【0024】
前処理装置100にて洗浄された排気ガス1は、第2の配管107を介して集塵装置200の容器201内へ送り込まれる。
そして、容器201内に送り込まれた排気ガス1は、ガス中に含まれる微粒子がクーロン力によって容器201内に配列された集塵電極202に捕捉される。
【0025】
その際、集塵装置200の容器201内へ送り込まれる排気ガス1は、前処理装置100にて、そのpH値がアルカリ側へ変化しているので、容器201及びその内部の集塵電極202の排気ガス1による腐食が抑えられる。
集塵装置200によって微粒子が取り除かれた排気ガス1は、第3の配管207を介して中和装置300の容器301内に送り込まれる。
【0026】
そして、中和装置300の容器301内に送り込まれた排気ガス1は、容器301内にてアルカリ水溶液302によって十分に中和される。
このように中和された排気ガス1は、その後、排気ファン306によって第4の配管307を介して排気される。
【0027】
このように、上述した排気ガスの処理方法によれば、酸性ガスを含む排気ガス1を、pH値が10.0以上かつ13.0以下のアルカリ水溶液に接触させることにより、不溶性の固体を生成させることなく、排気ガス1をある程度中和することができる。
これにより、その後の処理装置へ排気ガス1を導く流路や、その後の処理装置である集塵装置200における閉塞又は腐食などの不具合を確実に防止することができる。
【0028】
また、前処理装置100及び中和装置300のそれぞれの容器101、301に貯留されたアルカリ水溶液102、302は、塩濃度が5〜7%になる前に交換するのが望ましい。例えば、アルカリ水溶液102の塩濃度が7%を越えるほど高くなると、塩の析出により、第1の配管107と容器101との連結点付近が閉塞しやすくなる。
【0029】
このため、前処理装置100及び中和装置300のそれぞれの容器101、301の両方もしくはいずれか一方において、析出する可能性のある塩の全てについて、その濃度を測定することが望ましい。しかし、その塩の全てを把握することは難しく、また、そのためのコストも大幅に上がってしまうことから、アルカリ水溶液102、302の塩濃度に相関性のある数値を測定する。塩濃度に相関性のある数値としては、水溶液の密度、粘度、電気伝導度、濁度及びpH値であり、これらの群の内少なくとも何れか一つの値を適宜測定する。
そして、この測定値が所定値以下となるように、アルカリ水溶液102、302を看視し、適宜交換する。交換の仕方としては、一度に全部交換しても良いが、所定量の抜き出し及び補充によって一部を交換しても良い。
【0030】
測定方法は、オンラインであってもオフラインであっても良い。オンラインで行う場合は、例えば、電気伝導度計をアルカリ水溶液102、302に入れ、このアルカリ水溶液102、302の電気伝導度を常時測定する。また、オフラインで行う場合は、例えば、所定時間毎にアルカリ水溶液102、302を適量取り出し、この取り出したアルカリ水溶液102、302の濁度を濁度計によって測定する。
【0031】
なお、各測定値の閾値となる所定値は、配管が閉塞しない程度の塩濃度における各値を、予め実験にて求めておくと良い。
【0032】
このように、塩濃度を看視することによって、適切なタイミングでアルカリ水溶液を交換することができる。そのため、中和能力が残っているアルカリ水溶液を廃液処理してしまったり、適切な中和能力が失われたアルカリ水溶液を使用し続けて配管や装置の閉塞を起こしてしまったりすることを効果的に防止することができる。
【0033】
また、集塵装置200内の集塵電極202等をアルカリ水溶液で洗浄する場合にも、上述したように塩濃度を看視して、適切なタイミングでアルカリ水溶液を交換することができる。
【0034】
【発明の効果】
本発明に係る排気ガスの処理方法によれば、排気ガスに含まれる酸性ガスによる装置の腐食を抑えつつ、処理が困難な固体の生成による流路の閉塞を防止して排気ガスを処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る排気ガスの処理方法を実施するための排気ガス処理装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 排気ガス
100 前処理装置
104 第1の配管
107 第2の配管
200 集塵装置
207 第3の配管
300 中和装置
307 第4の配管
102,302 アルカリ水溶液[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas treatment method in which an exhaust gas containing an acidic gas is brought into contact with an alkaline aqueous solution.
[0002]
[Prior art]
In general, a glass body optical fiber is manufactured by drawing a glass base material that is heated (transparent) by sintering a glass particulate deposit. VAD method (Vapor phase Axial Deposition), OVD method (Outer Vapor phase Deposition), MCVD method (Modified Chemical Vapor phase Deposition), etc. The gas phase synthesis method is known.
[0003]
In such a gas phase synthesis method, oxygen, hydrogen, and glass source gas are introduced into a burner having a plurality of ports, glass fine particles are generated by a hydrolysis reaction, and deposited on the outside of the glass rod. A fine particle deposit is formed, or oxygen and a raw material gas are introduced into a glass tube, and the glass tube is heated to generate glass fine particles by an oxidation reaction and is laminated on the inner surface of the glass tube.
[0004]
Silicon tetrachloride (SiCl 4 ), germanium tetrachloride (GeCl 4 ), or the like is used as a raw material gas for generating glass fine particles, and silicon dioxide (SiO 2 ), germanium dioxide (GeO 2 ) is obtained by hydrolysis or oxidation of the raw material gas. ) And the like are produced.
Therefore, the exhaust gas discharged from such a gas phase synthesis method or a device that has made glass particle deposits transparent, includes glass particles such as silicon dioxide and germanium dioxide, hydrogen chloride (HCl), chlorine Chlorine compounds such as (Cl 2 ) are included.
[0005]
In order to treat the exhaust gas as described above, a particulate water droplet is entrained in the exhaust gas, and a dust collection process is performed to charge and collect the solid particulate accompanied by the particulate water droplet. There has been proposed a treatment method for performing a neutralization step of supplying an alkaline liquid to remove a chlorine compound (see, for example, Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Examined Patent Publication No. 6-85889 [0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional exhaust gas processing method as described above, in order to suppress the corrosion of the dust collector that charges and collects solid particulates, before the dust collection process in the dust collector, for example, chloride contained in the exhaust gas It is desirable to neutralize acidic gases such as hydrogen (HCl), chlorine (Cl 2 ), hydrogen fluoride (HF) to some extent.
For this reason, it is conceivable that the exhaust gas is washed with an alkaline solution such as sodium hydroxide (NaOH) to neutralize the acidic gas as much as possible before the dust collection step.
However, in this case, SiO 2 in the exhaust gas reacts with sodium hydroxide to form an insoluble solid such as sodium silicate (Na 2 SiO 3 ) that is difficult to precipitate or filter in the cleaning exhaust liquid. Is done.
Thus, when an insoluble solid is generated, it becomes difficult to treat the waste liquid, and it may cause clogging of a flow path such as a pipe or a pump.
[0008]
The present invention provides an exhaust gas treatment method capable of treating exhaust gas while preventing corrosion of the apparatus due to acidic gas contained in the exhaust gas and preventing blockage of the flow path due to generation of solids that are difficult to treat. It is intended to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Method of processing an exhaust gas according to the present invention for achieving the above object, is discharged by a gas phase synthetic method for generating a glass soot in the optical fiber manufacturing process, glass particles and hydrogen chloride or chlorine containing silicon dioxide After the acidic exhaust gas containing benzene is brought into contact with an alkaline aqueous solution of sodium hydroxide having a pH value of 10.0 or more and 13.0 or less, fine particles contained in the exhaust gas are captured by Coulomb force. It is said.
[0010]
As the alkaline aqueous solution, sodium hydroxide is preferably used from the viewpoint of cost and the like. By selecting the use conditions, the exhaust gas containing silicon dioxide can be treated without any problem.
[0012]
Further, in the processing method of the exhaust gas, after capturing the fine particles, it is preferable to neutralize by contacting the exhaust gas to the alkaline aqueous solution.
[0013]
In the above exhaust gas treatment method, at least one of the group consisting of the density, viscosity, electrical conductivity, turbidity, and pH of the alkaline aqueous solution is measured, and the measured value becomes a predetermined value or less. In addition, it is preferable to exchange all or part of the alkaline aqueous solution.
This replacement operation is preferably performed on the alkaline aqueous solution used before capturing the fine particles, but may be performed on the alkaline aqueous solution used after capturing the fine particles. You can go.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas treatment method according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the exhaust gas treatment method of the present embodiment, an alkaline aqueous solution having a pH value of 10.0 or more and 13.0 or less is brought into contact with an exhaust gas containing an acidic gas generated by a gas phase synthesis method or the like. It is characterized by raising the pH value of the gas.
[0015]
FIG. 1 is a configuration diagram of an exhaust gas processing apparatus for carrying out the exhaust gas processing method of the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the exhaust gas treatment device includes a
The
[0016]
The alkaline
In addition, one end of a
[0017]
One end of a
Then, the
[0018]
The
The
[0019]
One end of a
The other end of the
[0020]
The
One end of a
[0021]
Then, the
Further, a
[0022]
Next, an exhaust gas processing method using the above-described exhaust gas processing apparatus will be described.
The
[0023]
The
At that time, by maintaining the pH value of the alkaline
When the pH value of the alkaline
[0024]
The
The
[0025]
At that time, since the pH value of the
The
[0026]
The
The neutralized
[0027]
Thus, according to the exhaust gas treatment method described above, an insoluble solid is generated by bringing the
Thereby, it is possible to reliably prevent problems such as blockage or corrosion in the flow path for guiding the
[0028]
Moreover, it is desirable to replace the alkaline
[0029]
For this reason, it is desirable to measure the concentration of all the salts that may be precipitated in both or either one of the
Then, the alkaline
[0030]
The measurement method may be online or offline. When performing on-line, for example, an electric conductivity meter is placed in the alkaline
[0031]
In addition, it is good for the predetermined value used as the threshold value of each measured value to obtain | require beforehand each value in salt concentration of the grade which does not obstruct | occlude piping beforehand by experiment.
[0032]
Thus, by observing the salt concentration, the alkaline aqueous solution can be exchanged at an appropriate timing. Therefore, it is effective to dispose of alkaline aqueous solution with neutralization ability remaining, or to continue to use alkaline aqueous solution that has lost proper neutralization ability to cause clogging of piping and equipment. Can be prevented.
[0033]
Further, when the
[0034]
【The invention's effect】
According to the exhaust gas processing method of the present invention, the exhaust gas is processed while preventing the device from being corroded by the acidic gas contained in the exhaust gas and preventing the blockage of the flow path due to the generation of solids that are difficult to process Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of an exhaust gas treatment apparatus for carrying out an exhaust gas treatment method according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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