JP7175573B2

JP7175573B2 - 酸性排気ガス処理装置

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Publication number: JP7175573B2
Application number: JP2018221225A
Authority: JP
Inventors: 克佳北中
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2022-11-21
Anticipated expiration: 2038-11-27
Also published as: JP2020081978A

Description

本発明は、酸性のガスを含む排気ガスを処理して排気ガス中の酸性のガスを除去する酸性排気ガス処理装置に関する。

各種の工場で実施される各種の工程において、例えば、酸性のガスや強酸の水溶液等を使用すると、酸性排気ガス（酸性のガスを含む排気ガス）が発生する場合がある。酸性排気ガスは、そのままでは工場の外部に排出することができない上、速やかに処理しなければ酸性排気ガスにより工場設備に腐食が生じてしまう。

そこで、従来、処理室内に酸性排気ガスを移し、酸性排気ガスに対して苛性ソーダ水等の塩基性の水溶液を噴出させるスクラバーを使用して、酸性排気ガス中に含まれる酸性のガスを取り除き、酸性のガスの濃度を低下させていた（特許文献１参照）。

特開平６－６３３５１号公報

しかしながら、スクラバーには処理能力の限界があり、スクラバーから排出されるガスを調べると除去されなかった酸性のガスが一定の割合で検出される。そこで、２台以上のスクラバーを直列に接続して、さらに酸性のガスの除去を実施することが考えられる。しかし、スクラバーは、噴出する水溶液を酸性排気ガスに十分に接触させるために大きな処理室が必要であるため、２台以上のスクラバーを工場内に設置しようとする場合に、必要となる設置スペースが工場に大きな負担となる。

また、スクラバーの機能を維持するには苛性ソーダをスクラバーに定期的に補給しなければならず、苛性ソーダの調達費用がかかる。その上、酸性排気ガスの引き込みに使用する吸引用送風機や苛性ソーダ水の噴出に使用されるポンプ等を稼働させる電気代等が必要となる。このようにスクラバーの稼働コストも工場に大きな負担となる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、酸性排気ガスの処理能力が高く、稼働コストの小さい酸性排気ガス処理装置を提供することである。

本発明の一態様によると、酸性のガスを含む排気ガスを処理して該排気ガス中の該酸性のガスの濃度を低下させるガス処理部と、排気ガスを該ガス処理部に導入する経路となる排気ガス収集路と、を備え、該ガス処理部は、水を貯留するタンクと、該タンクに貯留された水に沈む散気管と、該排気ガス収集路を通じて該ガス処理部に導入された排気ガスを該散気管に供給し、該散気管から該排気ガスを微細な気泡として該タンクに貯留された水中に放出する排気ガス供給部と、を備え、該排気ガス収集路の第２の端部には、酸性のガスが発生する容器の開口に覆い被せることができる蓋体が接続され、該蓋体は、天板と、該天板から垂下し該排気ガス収集路の該第２の端部に接続された側壁と、を有し、該側壁の下端には、該側壁に付着した酸性のガスが液化した液体を受ける返し部が設けられ、該返し部は、該側壁に接続された該排気ガス収集路の該第２の端部に該液体を案内することを特徴とする酸性排気ガス処理装置が提供される。

好ましくは、該ガス処理部が備える該排気ガス供給部は、該タンクに接続された一端と、該散気管に接続された他端と、該一端及び該他端の間に設けられたポンプと、を有し、該ポンプを作動させることにより該一端から該タンクに貯留された水を吸い出し、吸い出した水を該他端に接続された該散気管に供給する送水路と、該ポンプと、該他端と、の間の該送水路中に設けられたエジェクタと、を備え、該エジェクタは、該送水路の該ポンプ側に接続された駆動流体導入口と、該送水路の該他端側に接続された吐出口と、該排気ガス収集路の第１の端部に接続された吸引口と、を有し、該送水路を流れる水の流れによって該吸引口に接続された該排気ガス収集路から排気ガスを吸引し、該送水路に該排気ガスを導入する。

本発明の一態様に係る酸性排気ガス処理装置で酸性のガスを含む排気ガスを処理する際には、排気ガス収集路を通じて該排気ガスをガス処理部に導入する。このとき、該排気ガスは、ガス処理部が備えるタンクに貯留された水に沈む散気管から該水の中に微細な気泡として供給される。該排気ガスと、水と、が接触すると該排気ガスに含まれる酸性のガスが該水に取り込まれる。

ここで、該排気ガスは散気管により微細な気泡となるため、排気ガスと、水と、の接触面積は極めて大きく、排気ガスからの酸性のガスの除去は極めて効率的に進行する。そのため、排気ガスが水の外に出るときには排気ガス中の酸性のガスの残量は極めて少なくなる。このように、酸性のガスの除去が極めて効率的に行われるため苛性ソーダを使用する必要がなく、本発明の一態様に係る酸性排気ガス処理装置では苛性ソーダを調達する費用がかからない。

また、水を貯留するタンクは、散気管を十分に収容できる底面積を有していればよく、排気ガスや苛性ソーダ水を十分に分散させるための大きな処理室を必要としない。また、２以上の装置を連結させる必要もない。そのため、該酸性排気ガス処理装置を工場内に設置するのに要する面積は小さくなる。さらに、本発明の一態様に係る酸性排気ガス処理装置では、ガス処理部の散気管に排気ガスを供給するための動力に主にコストがかかるため、稼働コストも少なくて済む。

したがって、本発明の一態様によると、酸性排気ガスの処理能力が高く、稼働コストの小さい酸性排気ガス処理装置が提供される。

酸性排気ガス処理装置の構成を模式的に示す断面図である。図２（Ａ）は、蓋体を模式的に示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、容器の上方に位置付けられた蓋体を模式的に示す断面図であり、図２（Ｃ）は、容器に覆い被せられた蓋体を模式的に示す断面図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。まず、本実施形態に係る酸性排気ガス処理装置が設置される工場について説明する。本実施形態に係る酸性排気ガス処理装置は、例えば、半導体デバイスチップの製造工場や、化学薬品の製造工場、食品工場、自動車の整備工場等の酸性のガスが発生するあらゆる工場に設置可能である。ただし、酸性排気ガス処理装置は工場以外の場所に設置されてもよく、酸性のガスを含む排気ガスからの酸性のガスの除去をしたいあらゆる場所で使用可能である。

ここで、酸性のガスとは、二酸化炭素や硫化水素、塩化水素、フッ化水素、二酸化窒素、二酸化硫黄等の水に溶解すると酸性となるガスや、硝酸、硫酸、塩酸等の酸を含む水溶液から発生するガスである。ただし、酸性排気ガス処理装置で排気ガスから除去できる酸性のガスはこれに限定されず、水に溶解するあらゆるガスを除去できる。

該工場等では、酸性のガスを含む排気ガス（酸性排気ガス）が発生する場合がある。該排気ガスは、そのままでは工場等の外部に排出することができない上、速やかに処理しなければ該排気ガスにより設備に腐食が生じてしまう場合がある。本実施形態に係る酸性排気ガス処理装置を使用すると、該排気ガスから酸性のガスを除去でき、該排気ガスを無害化できる。

次に、本実施形態に係る酸性排気ガス処理装置について説明する。図１は、該酸性排気ガス処理装置の構成を模式的に示す断面図である。図１には、該酸性排気ガス処理装置等の断面図が示されているが、図１は各構成要素を模式的に示すものであるため、各構成要素の大小関係や位置関係等は本図に限定されるものではない。

酸性排気ガス処理装置２は、酸性のガスを含む排気ガスを処理して該排気ガス中の該酸性のガスの濃度を低下させるガス処理部４と、排気ガスを該ガス処理部４に導入する経路となる排気ガス収集路６と、を備える。

排気ガス収集路６は、例えば、耐酸性で耐圧のパイプ状の部材であり、第１の端部６ａはガス処理部４に接続されており、第２の端部６ｂは酸性のガスを含む排気ガスの発生源の近傍に通じている。後述の通り、排気ガス収集路６の第１の端部６ａに接続されたガス処理部４は、排気ガス収集路６に負圧を作用させることができる。そして、排気ガス７は、該負圧により排気ガス収集路６の第２の端部６ｂ側から吸引される。

ガス処理部４は、水を貯留するタンク８と、該タンク８に貯留された水９に沈む散気管１０と、該排気ガス収集路６を通じてガス処理部４に導入された排気ガス７を該散気管１０に供給する排気ガス供給部１２と、を備える。排気ガス供給部１２は、さらに、送水路１６を備え、該送水路１６の一端１６ａはタンク８の底部に接続されており、他端１６ｂは、散気管１０に接続されている。なお、送水路１６は、例えば、耐酸性で耐圧のパイプ状の部材である。

送水路１６上の一端１６ａと、他端１６ｂと、の間には、ポンプ１４が配設されている。ポンプ１４を作動させると、該ポンプ１４が該一端１６ａ側に接続されたタンク８が貯留する水９を吸い出し、吸い出した水９を他端１６ｂ側に接続された散気管１０に供給する。そして、送水路１６のポンプ１４と、他端１６ｂと、の間には、エジェクタ１８が設けられている。

エジェクタ１８は、駆動流体導入口２０と、吐出口２２と、吸引口２４と、を有し、駆動流体導入口２０に水等の流体を供給すると、吐出口２２から該流体が吐出されるとともに吸引口２４に吸引力が生じる。吸引口２４から吸引された気体等の流体は、吐出口２２から吐出される該流体と混合されて、該吐出口２２から吐出される。該エジェクタ１８の内部は酸に触れるため、フッ素樹脂等の耐酸性の部材により内部がコーティングされている。または、該エジェクタ１８は、フッ素樹脂等の耐酸の部材により構成されている。

ガス処理部４においては、エジェクタ１８の駆動流体導入口２０は送水路１６のポンプ１４側に接続されており、吐出口２２は送水路１６の他端１６ｂ側に接続されており、吸引口２４は排気ガス収集路６の第１の端部６ａに接続されている。ポンプ１４を駆動させて水９をエジェクタ１８の駆動流体導入口２０に供給すると、排気ガス収集路６から酸性のガスを含む排気ガス７が吸引口２４から吸引されて該水９に混合され、吐出口２２から吐出される。そして、排気ガス７は水９とともに散気管１０に供給される。

なお、図１においては、エジェクタ１８の内部を上方に向けて水９が流れるようにエジェクタ１８が描かれているが、本実施形態に係る酸性排気ガス処理装置２はこれに限定されない。すなわち、送水路１６のポンプ１４側に接続された駆動流体導入口２０を上側に向け、送水路１６の他端１６ｂ側に接続された吐出口２２を下側に向けてもよい。この場合、吐出口２２や吸引口２４からの水９の逆流を防止することができる。

散気管１０は、例えば、多孔質部材が周囲に設けられた管状の部材であり、管の内側に流体を供給すると、該流体は該多孔質部材に形成されている多数の孔のそれぞれから該流体が噴出する。タンク８に貯留された水９に沈められた散気管１０の管の内側に送水路１６から水９に混合された排気ガス７を供給すると、排気ガス７が微細な気泡１１としてタンク８に貯留された水９中に放出される。

酸性のガスを含む排気ガス７は、排気ガス収集路６を通じてガス処理部４の排気ガス供給部１２に導入され、エジェクタ１８により水９に混合された時点から水９への接触が開始される。さらに、排気ガス７は、散気管１０からタンク８に貯留された水９に放出されてタンク８を上昇する間にさらに水９と接触する。このとき、排気ガス７は散気管１０により微小な気泡１１にされているため、水９を上昇する速度は比較的小さくなり、また、水９への接触面積が極めて大きくなる。

酸性のガスを含む排気ガス７が水９に接触すると、排気ガス７に含まれる酸性のガスが水９に溶解等するため、排気ガス７からは酸性のガスが除去される。そして、本実施形態に係る酸性排気ガス処理装置２においては、排気ガス７は長時間にわたり水９に接触し続ける上、水９との接触面積が極めて大きいため、酸性のガスが極めて効率的に水９に取り込まれる。

特に、タンク８の高さを大きくして貯留される水９の高さを大きくすると、気泡１１が水９中を上昇する時間が増すため、より長時間にわたり排気ガス７が水９に接触することになる。また、散気管１０の多孔質部材の孔の径を小さくする等して、より微細な気泡１１がタンク８に貯留される水９に放出させるようにすると、気泡１１の上昇速度が遅くなるため、やはりより長時間にわたり排気ガス７が水９に接触することになる。排気ガス７と、水９と、の接触時間が長くなると、酸性のガスがより効率的に除去される。

従来のスクラバーにおいては、処理室内に噴出される水と酸性のガスとの接触の機会が限られているため、酸性のガスを積極的に除去するために多量の苛性ソーダを水に投入しておかなければならなかった。これに対して、本実施形態に係る酸性排気ガス処理装置２では、酸性のガスの除去が極めて効率的に実施されるため、苛性ソーダを使用する必要がなく、苛性ソーダの調達コストがかからない。

さらに、従来のスクラバーにおいては、苛性ソーダ水を汲み上げて処理室内に噴射させるのに使用されるポンプと、処理室内に酸性のガスを含む排気ガスを導入するための吸引用送風機と、が動力として必要であった。これに対して本実施形態に係る酸性排気ガス処理装置２では、水９を循環させるポンプ１４のみが動力として使用される。

したがって、本実施形態に係る酸性排気ガス処理装置２は、従来のスクラバーと比較して苛性ソーダの調達コストが不要であり、動力にかかるコストも少なくて済むため、稼働コストを低く抑えられる。その上、酸性のガスを含む排気ガスを７から効率的に酸性のガスが除去されるため、タンク８に貯留された水９から放出される排気ガス１３に残留する酸性のガスの濃度は極めて小さい。

なお、酸性のガスの発生源から効率的に該酸性のガスを含む排気ガス７を収集するために、排気ガス収集路６の第２の端部６ｂには、酸性のガスが発生する容器１の開口に被せることができる蓋体１５が接続されてもよい。図２（Ａ）は、該蓋体１５を模式的に示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、該蓋体１５と、該蓋体１５が被せられる容器１と、を模式的に示す断面図である。

蓋体１５はフッ素樹脂等の耐酸性の部材であり、天板２１と、該天板２１から垂下した側壁１７と、を備える。蓋体１５は、容器１の開口を覆うことができる形状かつ大きさに形成された部材であり、例えば、容器１が円筒状である場合には天板２１は円板状の形状となる。天板２１の外周部に接続された垂下する側壁１７は、側方から見ると、一端から該一端に対向する他端にかけて下端が傾斜している。そして、側壁１７の最も低い部分には、排気ガス収集路６の該第２の端部６ｂが接続されている。

そして、側壁１７の下端には、蓋体１５の内側上方に向けて全周にわたり折り返された形状の返し部１９が形成されている。返し部１９の上端の内周の形状及び大きさは、容器１の側面の形状に対応している。例えば、容器１に酸性の溶液３が貯留されており、酸性の溶液３から生じる酸性のガス５を含む排気ガス７を処理したい場合、蓋体１５を容器１に被せる。

蓋体１５を容器１に被せる際には、図２（Ｃ）に示すように、返し部１９の内周に容器１を通す。なお、図２（Ｃ）は、容器１に覆い被せられた蓋体１５を模式的に示す断面図である。排気ガス供給部１２の送水路１６に設けられたポンプ１４を稼働させると、排気ガス収集路６を通じて蓋体１５の内部が吸引される。そして、蓋体１５を容器１に被せると、酸性のガス５を含む排気ガス７が蓋体１５の側壁１７に接続された排気ガス収集路６から吸引される。

なお、酸性のガス５の一部は、側壁１７の内側に付着して液化する場合がある。側壁１７の内側に付着した液体は側壁１７を伝って下方に垂れるが、蓋体１５の側壁１７の下端には返し部１９が設けられているため、該液体が返し部１９に受けられる。したがって、返し部１９により酸性のガス５が液化した液体の蓋体１５の外部への漏出が防止される。

そして、返し部１９の底部は排気ガス収集路６の第２の端部６ｂに向けて下方に傾斜しているため、樋として機能する。すなわち、該液体は、返し部１９を流れて排気ガス収集路６に向かって案内されて排気ガス収集路６に吸引される。

本実施形態に係る酸性排気ガス処理装置２は、排気ガス収集路６の第２の端部６ｂに蓋体１５を備えることにより、酸性のガス５の発生源から効率的に酸性のガス５を含む排気ガス７を吸引できる。この場合、例えば、酸性のガス５が発生する部屋の全体を吸引する場合と比較して、酸性のガス５が含まれる排気ガス７の体積が小さくなるため、エジェクタ１８の吸引能力を過度に高める必要がない。

換言すると、本実施形態に係る酸性排気ガス処理装置２では、蓋体１５を備えることによりエジェクタ１８の吸引能力で十分に酸性のガス５を含む排気ガス７を吸引でき、ガス処理部４において排気ガス７から酸性のガス５を効率的に除去できる。

なお、酸性排気ガス処理装置２をしばらく稼働させると、水９に酸性のガス５が溶解して徐々に水９の酸の濃度が上昇する。そこで、例えば、タンク８の内部にｐＨ測定器を設け、水９のｐＨが所定の値よりも下がったときに水９を交換するとよい。水９の調達コストは苛性ソーダ水の調達コストよりも低いため、酸性排気ガス処理装置２の稼働コストは小さくなる。

なお、本発明は、上記の実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、タンク８には中性の水９を貯留する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、タンク８に貯留される水９に苛性ソーダを溶解させ、水９を塩基性としてもよい。この場合、水９が循環する送水路１６、ポンプ１４、エジェクタ１８、散気管１０、及びタンク８には、耐酸性であるとともに耐塩基性の部材が使用される。

水９を塩基性とする場合、より効率的に酸性のガス５が水９に取り込まれる。また、酸性排気ガス処理装置２を稼働させる際、水９のｐＨが該水９の交換が必要と判断される所定の値を下回るまでにより時間がかかるため、酸性排気ガス処理装置２を長時間連続的に稼働できる。なお、この場合においても、従来のスクラバーにおいて処理室内に噴出される水程には水９のｐＨを上げなくてもよく、また、水を多く使用する必要もないため、使用する苛性ソーダは少なくてよい。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２酸性排気ガス処理装置
４ガス処理部
６排気ガス収集路
６ａ，６ｂ端部
８タンク
１０散気管
１２排気ガス供給部
１４ポンプ
１６送水路
１６ａ，１６ｂ端
１８エジェクタ
２０駆動流体導入口
２２吐出口
２４吸引口
１容器
３酸性の溶液
５酸性のガス
７排気ガス
９水
１１気泡
１３排気ガス
１５蓋体
１７側壁
１９返し部
２１天板

Claims

酸性のガスを含む排気ガスを処理して該排気ガス中の該酸性のガスの濃度を低下させるガス処理部と、
排気ガスを該ガス処理部に導入する経路となる排気ガス収集路と、を備え、
該ガス処理部は、
水を貯留するタンクと、
該タンクに貯留された水に沈む散気管と、
該排気ガス収集路を通じて該ガス処理部に導入された排気ガスを該散気管に供給し、該散気管から該排気ガスを微細な気泡として該タンクに貯留された水中に放出する排気ガス供給部と、を備え、
該排気ガス収集路の第２の端部には、酸性のガスが発生する容器の開口に覆い被せることができる蓋体が接続され、
該蓋体は、天板と、該天板から垂下し該排気ガス収集路の該第２の端部に接続された側壁と、を有し、
該側壁の下端には、該側壁に付着した酸性のガスが液化した液体を受ける返し部が設けられ、
該返し部は、該側壁に接続された該排気ガス収集路の該第２の端部に該液体を案内することを特徴とする酸性排気ガス処理装置。
該ガス処理部が備える該排気ガス供給部は、
該タンクに接続された一端と、該散気管に接続された他端と、該一端及び該他端の間に設けられたポンプと、を有し、該ポンプを作動させることにより該一端から該タンクに貯留された水を吸い出し、吸い出した水を該他端に接続された該散気管に供給する送水路と、
該ポンプと、該他端と、の間の該送水路中に設けられたエジェクタと、を備え、
該エジェクタは、該送水路の該ポンプ側に接続された駆動流体導入口と、該送水路の該他端側に接続された吐出口と、該排気ガス収集路の第１の端部に接続された吸引口と、を有し、該送水路を流れる水の流れによって該吸引口に接続された該排気ガス収集路から排気ガスを吸引し、該送水路に該排気ガスを導入することを特徴とする請求項１に記載の酸性排気ガス処理装置。