KR100909210B1 - 유기계 배기가스의 처리방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

유기계 배기가스로부터 유기성분의 재이용과 폐기처리의 양쪽을 달성할 수 있는 처리기술을 제공한다.

유기계 배기가스를 냉각응축하는 제1의 냉각응축공정과, 이 제1의 냉각응축공정을 거친 배기가스를 냉각응축하는 제2의 냉각응축공정과, 상기 제1의 냉각응축공정의 응축액을 회수하여, 재생하는 공정과, 상기 제2의 냉각응축공정의 응축액을 활성오니 등으로 배수처리하는 공정을 구비하도록 한다.

Description

유기계 배기가스의 처리방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TREATING ORGANIC EXHAUST GAS}

도 1은 본 발명에 관한 처리기술의 공정 및 장치의 개략을 나타내는 도면,

도 2는 미스트 포착수단 혹은 응축수단의 일형태를 나타내는 도면,

도 3은 미스트 포착수단 혹은 응축수단의 다른 일형태를 나타내는 도면이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

2 : 배기가스 처리장치 4 : 반도체 제조장치

5 : 유기계 배기가스 배관 6 : 집합배관

7 : 유기계 배기가스 배관 8 : 회수폐액조

10, 40 : 응축기 12, 42 : 온도검출수단

16, 46 : 응축액 저류부 18, 48, 62, 72 : 배관

19, 49 : 수봉성 발휘수단 20 : 구획수단

24 : 미스트 분리수단 56 : 활성오니 처리설비

60 : 미스트 분리수단 64 : 응축상태 유지수단

70 : 배기가스 처리수단

본 발명은 액정 및 반도체 제조공정 등에 있어서 배출되는 유기계 배기가스의 처리방법에 관한 것이다.

액정 및 반도체 제조공정 등에 있어서 배출되는 유기계 배기가스로서는, 포토레지스트의 박리공정 등에서 증발하는 박리액 유래의 가스 등이 있다. 박리액은 모노에탄올아민(MEA)과 디메틸술폭시드(DMSO)로 구성되는 유기용제를 함유하고 있는 것이 많다. 이러한 박리액은, 박리공정에 60℃∼80℃로 가열되기 때문에, 그 70%정도가 증발하여 배기가스 경로로 도입되게 된다. 배기가스 조성은, 공정에서 사용되는 재료뿐만 아니라, 공정에 있어서의 처리분위기에도 영향받는다. 예컨대, 일반적인 클린룸에서는 25℃, 60%RH정도로 컨트롤되어 있다.

또, 배기가스는, 처리분위기가 25℃부근, RH50∼60%정도로 컨트롤되어 있기 때문에, 발생하는 배기가스는 비교적 고온(35℃정도)으로 된다.

이상의 것으로부터, 예를 들면 박리공정에서의 배기가스는, 수증기와 함께 유기계 가스로서 모노에탄올아민(MEA)이나 디메틸술폭시드(DMSO) 등을 함유하고 있는 것이 많다.

액정 및 반도체 제조공정에서 배출되는 유기계 배기가스는 대량이다. 특히, 액정의 제조공정에서 사용되는 기판사이즈도 크기 때문에, 박리액도 많고, 그것에 따라 발생하는 배기가스도 또한 대량이다. 따라서, 비용의 관점에서는 회수 재이용이 바람직하다. 이러한 유기계 배기가스로부터의 유기성분의 분리회수에는, 냉각응 축이 이용되는 일이 많다. 그러나, 대량의 배기가스를 처리하기 위해서는, 대규모 양의 냉수를 필요로 한다. 즉, 물과 냉각을 위한 비용부담이 지나치게 커진다는 문제가 있다. 이 때문에, 현재까지, 유효한 회수 재생율을 얻을 수가 없었다.

한편, 환경의 관점에서는, 유기계 배기가스를 그대로 스크러버에 통과시켜 처리하는 방법이 있지만, 대량의 물과 중화약액이 필요하게 되고, 스크러버의 운전관리상황에 따라서는 악취를 발생하기 쉽게 된다는 문제가 있었다. 또, 스크러버에서의 처리수는 배수처리로서 활성오니 처리장치에 도입되지만, BOD부하가 높은 농도의 처리수가 흐르기 때문에, 장치가 지나치게 거대해지고, 그 관리방법에도 문제가 있었다. 상기 관점에서 유기성분을 분리회수한 후, 스크러버나 활성오니 등에 의해 처리하여 폐기 및 방출하는 것이 바람직하다.

그러나, 현재까지의 시점에서, 유기계 배기가스를 자원으로 하여 유효이용하는 것도, 또 효율적으로 배수처리를 거쳐 폐기처리하는 것도 불충분하였다.

그래서, 본 발명은 유기계 배기가스로부터 유기성분의 재이용과 폐기처리의 양쪽을 달성할 수 있는 처리기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 목적으로서, 상기 유기성분의 재이용과 폐기처리에 더하여 배기가스의 악취대책과의 3가지 점을 달성할 수 있는 처리기술을 제공하는 것으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 유기계 배기가스로부터의 유기성분의 분리회수공정에 대하여 검토한 결과, 냉각응축공정에 있어서의 처리내용을 고안함으로써, 유기성분의 재이용과 폐기처리 양쪽, 또한 이것에 더하여 방출가 스의 환경(악취)대책을 일거에 달성할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명에 의하면 이하의 수단이 제공된다.

(1) 유기계 배기가스의 처리방법으로서, 유기계 배기가스를 냉각응축하는 제1의 냉각응축공정과, 제1의 냉각응축공정에 있어서의 응축액을 저류하는 공정과, 이 제1의 냉각응축공정을 거친 배기가스를 냉각응축하는 제2의 냉각응축공정과, 제2의 냉각응축공정에 있어서의 응축액을 저류하는 공정을 구비하는 방법.

(2) 상기 제2의 냉각응축공정에 앞서서, 상기 제1의 냉각응축공정을 거친 배기가스의 미스트 분리공정을 구비하는 (1)기재의 방법.

(3) 상기 제1의 냉각응축공정에서는, 상기 유기계 배기가스에 함유되는 수증기를 포화증기압으로 되는 온도의 근방으로 냉각하는 (1) 또는 (2)에 기재의 방법.

(4) 상기 제1의 냉각응축공정에서는, 상기 유기계 배기가스에 함유되는 유기성분의 70wt%이상 90wt%이하를 회수하고, 상기 제2의 냉각응축공정에서는, 상기 유기계 배기가스에 함유되는 유기성분의 10wt%이상 20wt%이하를 회수하는 (1)∼(3)중 어느 하나에 기재의 방법.

(5) 상기 제1의 냉각응축공정의 응축액을 회수하여, 재생하는 공정과, 상기 제2의 냉각응축공정의 응축액을 회수하여, 배수처리하는 공정을 구비하는 (1)∼(4)중 어느 하나에 기재의 방법.

(6) 또한, 상기 제2의 냉각응축공정을 거친 배기가스를 처리하는 공정을 구비하는 (1)∼(5)중 어느 하나에 기재의 방법.

(7) 유기계 배기가스의 처리방법으로서, 유기계 배기가스를 냉각응축하는 공정과, 고농도 유기성분함유 응축액을 재생하는 재생공정과, 저농도 유기성분함유 응축액을 배수처리하는 배수처리공정을 구비하는 방법.

(8) 또한, 상기 응축공정에서 응축되지 않은 나머지의 배기가스를 처리하는 공정을 구비하는 (7)기재의 방법.

(9) 유기계 배기가스의 처리장치로서, 유기계 배기가스를 응축하는 제1의 응축기와, 상기 제1의 응축기를 거친 배기가스를 응축하는 제2의 응축기와, 제1의 응축기로부터 발생하는 응축액을 저류하는 제1의 저류부와, 제2의 응축기로부터 발생하는 응축액을 저류하는 제2의 저류부를 구비하는 장치.

(10) 상기 응축장치는, 상기 제1의 저류부와 상기 제2의 저류부가 배기가스가 통과할 수 있게 연통되어 있는 (9)기재의 장치.

(11) 상기 제1의 저류부와 상기 제2의 저류부는, 미스트 분리수단에 의해서 연통되어 있는 (9) 또는 (10)기재의 장치.

(12) 상기 제1의 응축기와 상기 제2의 응축기와 상기 제1의 저류부와 상기 제2의 저류부가 유닛화되어 있는 (9)∼(11)중 어느 하나에 기재의 장치.

(13) 상기 제1의 응축부 및 상기 제2의 응축부에는, 각각 응축기내의 온도검출수단을 구비하고 있는 (9)∼(12)중 어느 하나에 기재의 장치.

(14) 응축액을 회수재생하는 수단과, 응축액을 배수하는 수단을 구비하는 (9)∼(13)중 어느 하나에 기재의 장치.

(15) 상기 회수재생수단 및 상기 배수처리수단에는, 상기 제1의 응축기로부 터의 응축액과 상기 제2의 응축기로부터의 응축액이 교체가능하게 공급되도록 되어 있는 (14)에 기재의 장치.

(16) 상기 회수재생수단용 배관 및/또는 상기 배수처리수단용 배관에는, 수봉성 발휘수단을 구비하는 (14) 또는 (15)에 기재의 장치.

(17) 상기 제2의 응축부를 거친 배기가스를 처리하는 배기가스 처리수단을 구비하는 (9)∼(16)중 어느 하나에 기재의 장치.

(18) 상기 배기가스 처리수단용 배관에는, 배관 내에서의 응축상태를 유지하는 수단을 구비하는 (17)에 기재의 장치.

(19) 상기 제1의 응축기에 유기계 배기가스를 공급하는 배관계 및/또는 상기 제2의 응축기로부터 배기가스를 배출하는 배관계에는, 미스트 포착수단 및/또는 응축수단을 구비하는 (9)∼(18)중 어느 하나에 기재의 장치.

이들 방법에 의하면, 유기계 배기가스에 대하여, 제1의 응축공정과 제2의 응축공정을 행함으로써 유기성분의 재생이용과 활성오니처리의 각각의 공정에 공급하는 응축액(유기성분)을 분리회수할 수 있다. 이 때문에, 효율적이고 또한 유효하게 재생이용과 폐기처리를 실현할 수 있다.

또, 이들 장치에 의하면, 유기계 배기가스에 대하여 다른 회수레벨의 응축공정을 용이하게 실시할 수 있다. 이 때문에 회수재생수단과 배수처리수단에 각각 적합한 응축액을 공급할 수 있다. 또, 회수재생수단과 활성오니 처리수단 등의 배수처리수단을 구비하는 장치를 구성하여, 각각의 기능을 용이하게 또한 동시에 달성할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 유기계 배기가스의 처리방법은, 유기계 배기가스를 냉각응축하는 제1의 냉각응축공정과, 제1의 냉각응축공정에 있어서의 응축액을 저류하는 공정과, 이 제1의 냉각응축공정을 거친 배기가스를 냉각응축하는 제2의 냉각응축공정과, 제2의 냉각응축공정에 있어서의 응축액을 저류하는 공정을 구비하고 있다.

혹은, 유기계 배기가스를 냉각응축하는 공정과, 고농도 유기성분함유 응축액을 재생하는 재생공정과, 저농도 유기성분함유 응축액을 활성오니 등으로 배수처리하는 폐기처리공정을 구비하고 있다.

또, 이들 방법을 실시하는데 적합한 장치로서, 본 발명에서는 유기계 배기가스를 응축하는 제1의 응축기와, 상기 제1의 응축기를 거친 배기가스를 응축하는 제2의 응축기와, 제1의 응축기에서 발생하는 응축액을 저류하는 제1의 저류부와, 제2의 응축기에서 발생하는 응축액을 저류하는 제2의 저류부를 구비하는 장치를 제공하고, 특히, 제1의 응축기에 연통하는 제1의 응축액 저류부와, 이 제1의 응축액 저류부와는 배기가스가 통과가능하게 구획되고, 상기 제2의 응축기에 연통하는 제2의 응축액 저류부를 구비하는 장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 유기배기가스 처리방법에 대하여 설명함과 동시에, 아울러 이 처리방법에 포함되는 각 공정을 실시하는데 바람직한 수단군으로서의 본 발명의 장치에 대하여 설명한다.

도 1에는 본 발명의 방법 내지 장치의 개략구성이 기재되어 있다.

도 1에 나타내는 처리방법은, 제1의 냉각응축공정과 제2의 냉각응축공정을 실시하기 위하여 장치(2)를 중심으로 하는 처리공정의 개요를 나타내고 있다.

(유기계 배기가스)

본 발명은 각종 유기계 배기가스에 적용할 수 있지만, 바람직하게는 반도체 디바이스, 액정디스플레이, 프린트기판 등의 전자부품 등의 제조공정에서 배출되는 유기계 배기가스에 적용한다. 보다 바람직하게는, 클린룸 내에서 실시되는 각종 제조공정으로부터의 배기가스이다. 이러한 배기가스는, 일정온도관리가 이루어져 있어, 본 발명의 응축공정을 실시하기 위한 온도제어를 비교적 용이하게 실시할 수 있기 때문이다. 특히, 25℃정도로 컨트롤되는 클린룸에서 발생하는 배기가스에 바람직하게 적용할 수 있다. 이 경우에는, 배기가스의 온도는 30℃∼40℃정도이고, 냉각응축에 의해 효율적으로 유기성분을 회수할 수 있다.

전자부품 제조공정에 있어서도, 특히 포토리소그래피공정 후의 포토레지스트의 박리공정에서 배출되는 박리액 성분을 함유하는 유기계 배기가스에 적용하는 것이 바람직하다. 이러한 박리공정에서의 배기가스는, 클린룸으로부터 배출됨과 아울러, 고농도 배기가스이고, 대량 발생하는 배기가스이기도 하기 때문이다. 또, 이러한 배기가스에는 비교적 다른 유기성분이 혼입되기 어렵고, 재생이용에 형편이 좋기 때문이다.

유기계 배기가스는, 통상 공정에서 기화한 유기용매 등의 용제성분 외, 수증기를 함유하고 있다. 포토레지스트의 박리공정에서 발생하는 유기계 배기가스는, 예를 들면 MEA(b.p. 약 171℃)나 DMSO(b.p. 약 189℃) 등 비교적 고비점(150℃이상∼200℃이하 정도)의 용제성분을 함유하고 있다.

또, 유기계 배기가스는 박리공정 실시에는 매분 15㎥정도로 배출되는 일이 많다.

(예비적 내지 추가의 냉각응축공정)

본 발명에 있어서의 제1의 냉각응축공정을 실시하는 것에 앞서서, 유기계 배기가스중의 유기성분을 효율적으로 회수하기 위하여, 예비적으로 냉각응축공정을 실시하여 두는 것이 바람직하다. 이와 같은 냉각응축공정의 실시에 의해, 유기계 배기가스가 본래의 냉각응축공정에 도달하기까지의 배관계에서 발생할지도 모르는 응축액을 적극적으로 회수할 수 있어, 응축공정에 도달하기 전의 단계에서 유기계 배기가스중의 응축액(미스트)을 저감할 수 있다. 따라서, 상기 공정은 미스트 포착공정이라고 할 수도 있다.

그리고, 상기 공정의 실시에 의해 포착한 미스트나 발생시킨 응축액을 배관계로부터 제거함으로써, 유기계 배기가스의 발생원인 반도체 제조장치로의 응축액이나 배기가스의 역류나 그것에 의한 오염을 방지할 수 있다.

덧붙여서, 본 공정에 의하면, 제조공정에서 배출되는 각종 농도 혹은 성분의 유기배수를 일정 조성 내지 농도로 조정하는 기능도 달성하는 경우가 있다.

이러한 예비적 냉각응축공정은, 유기계 배기가스의 발생원인 반도체 제조공정 등에서 응축공정에 이르는 배관계에서 실시할 수 있는 것 외에, 응축공정 후, 예컨대 스크러버 등의 배기가스 처리공정으로의 배관계에 있어서도 실시할 수 있다. 배기가스 처리수단으로의 부하를 경감할 수 있기 때문이다(응축공정 후에 있어서는, 특히 추가의 냉각응축공정이라 할 수 있다).

이러한 예배적 내지 추가의 응축공정은, 응축기를 사용하여 행하여도 좋지만, 바람직하게는, 특별히 그와 같은 냉각수단을 요하는 구성이 아니라, 방열성이 좋은 배관 등을 사용하는 것에 의한 방냉 등의 자연냉각에 의해 응축을 발생시키도록 한다. 또, 특히 미스트의 포착에는, 유기계 배기가스의 이동방향에 장벽을 설치하여 충돌시키도록 할 수 있다. 발생한 응축액은, 트랩하여 자연배출하거나, 펌프 등에 의해 강제배출하거나 하는 등, 적절히 배관계로부터 배제하도록 한다.

도 1에 나타내는 형태에서는, 복수의 제조장치(4)로부터 연속적 혹은 단속적으로 배출되는 유기계 배기가스를, 일단 집합배관(6)에 집합시킴으로써 간이하게 예비적인 냉각응축공정을 실시할 수 있도록 되어 있다. 이 형태에서는, 응축수단으로서, 집합배관(6) 내에 있어서의 유기계 배기가스의 자연냉각을 이용하고 있다. 이 경우, 집합배관(6)은, 방열성이 높은 스테인레스 등의 금속제(바람직하게는 내식성을 갖는다)로 구성하는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 각 제조장치(4)로부터의 유기계 배기가스 배관(5)을 집합시킴과 아울러, 각 배기가스를 혼합하여 균일화하고, 공통의 협잡성분을 냉각응축에 의해 제거할 수 있다. 따라서, 안정된 조성으로 후단계의 냉각응축공정에 배기가스를 공급할 수 있다. 또, 배기가스의 공급량의 조절도 가능하게 된다.

특히, 도 2에 나타낸 바와 같은 구성을 채용할 수 있다. 즉, 제조장치(4)로부터의 유기계 배기가스 배관(5)의 윗쪽에 헤더형상으로 집합배관(6)을 설치하고, 측방에서 유기계 배기가스로부터 공급되어 윗쪽을 향해 유기계 배기가스가 배출되는 중공실을 집합배관(6) 내에 형성하고 있다. 이 구성에 있어서는, 집합배관(6)에 대한 배관(5)의 접속부위를, 집합배관(6) 내에 저류가 허용 혹은 예기되는 응축액의 최고의 액면위를 초과하는 소정 높이위치로 할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 일시적으로 응축액이 저류되어 버린 경우에 있어서도, 응축액에 의한 제조장치(2)의 오염을 방지할 수 있다. 또, 측방에서 공급되는 유기계 배기가스에 대하여 집합배관(6)의 내벽이 장벽으로 되어 있기 때문에, 유기계 배기가스가 이 내벽 부위에 충돌함으로써(이 경우 내벽은 충돌부재로서의 미스트 포착수단으로서 기능하고 있다고 할 수 있다), 미스트(액적)를 내벽에 부착시켜서 포착하기 쉽게 되어 있음과 아울러, 방열성이 좋은 배관의 벽부에 접촉함으로써 응축되기 쉽게 되어 있다.

또, 도면중, 유기계 배기가스의 배관(5)을 집합배관(6)의 측부에 연결되는 형태를 예시하였지만, 집합배관(6)의 윗쪽측이면, 제조장치(4)측으로의 응축액의 역류를 방지할 수 있다.

그리고, 도 3에 나타내는 구성도 채용할 수 있다. 이 구성에서는, 아래쪽에서 유기계 배기가스로부터 공급되어 윗쪽을 향해 유기계 배기가스가 배출되는 배관(7)을 구비하는 중공실을 집합배관(6) 내에 형성하고 있다. 덧붙여서, 유기계 배기가스의 공급배관(5)의 개구를, 이 중공실 내의 소정 높이위치로 되도록 상기 공급배관(5)을 중공실 내에 돌출형상으로 설치하고, 이 개구에 대하여 소정 간격을 두고 대향형상으로 유기계 배기가스의 충돌부재(6a)를 미스트 포착수단으로서 배치하고 있다. 이러한 구성을 채용함으로써, 특히 유기계 배기가스에 함유되는 응축성분(미스트)을 이 집합배관(6)에 포착하기 쉽게 되어 있다. 이 결과, 미스트가 저감된 유기계 배기가스를 냉각응축공정에 공급할 수 있다.

또, 이러한 미스트 포착수단으로서의 충돌부재(6a)의 형태와 설치양태는 각종 채용할 수 있다. 유기계 배기가스의 공급부위에 대향형상으로 충돌부재를 설치하고, 유기계 배기가스의 공급부위와 배출부위에 응축액이 혼입되지 않는 범위에서 각종의 양태를 채용할 수 있다.

이와 같이 하여, 포착한 미스트나 발생시킨 응축액은 재생이용을 목적으로 하여 회수폐액조(8)에 일단 저류하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 미스트 포착 내지 응축수단으로서 도 2 및 도 3에 나타내는 구성은, 모두 제조장치(2)로부터 집합배관(6)에 공급되는 유기계 배기가스에 대한 양태이지만, 이것에 한정되지 않고, 냉각응축공정에 이르기까지의 배관 도중에도 별도 적용할 수 있다. 즉, 제조장치로부터의 유기계 배기가스 배관(5)이 집합되는 집합배관(6)의 형태를 채용하지 않고, 배관의 일부에 이러한 중공실 구조를 구비하는 구성을 채용하면, 배관 도중에서의 미스트 포착 내지 응축하는 구성에도 적용할 수 있다.

또한, 도 2 및 도 3에 나타내는 구성은, 모두 예비적 냉각응축공정에 있어서의 실시형태이지만, 추가의 냉각응축공정을 배기가스 처리공정의 전단계에 실시하는 경우에 있어서는, 추가의 냉각응축공정의 실시형태로서도 적용할 수 있는 것이다. 즉, 제조장치(2)로부터의 유기계 배기가스 배관(5)을, 후술하는 제2의 냉각응축공정에서 1 또는 2이상의 배기가스의 공급용 배관으로 치환함으로써, 추가의 냉각응축공정에 적용할 수 있다.

(제1의 냉각응축공정)

유기계 배기가스를 제1의 응축기(10)에 도입함으로써 제1의 냉각응축공정을 실시한다. 제1의 응축기(10)를 비롯하여 후술하는 제2의 응축기(40)로서는, 종래 공지의 각종 응축기를 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있다. 응축기(10, 40)에 있어서 배기가스를 냉각하는 수단도, 각종 사용할 수 있지만, 다관식, 코일식, 스파이럴식 등 각종 채용할 수 있고, 바람직하게는 플레이트핀형의 냉각수단을 사용한다.

제1의 냉각응축공정에 있어서는, 고농도의 배기가스가 대량으로 도입된다. 이 때문에, 회수효율과 냉각비용 등의 관점에서 바람직한 온도조건을 설정하는 것이 요망된다. 특히, 제1의 냉각응축공정에서는 응축액을 회수하여, 재생하고, 재이용하는 공정으로 공급하는데 유효한 온도조건을 설정하는 것이 바람직하다.

따라서, 배기가스의 조성을 예측 내지 검출하여, 효율적으로 유기성분만을 응축시키도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 배기가스에 함유된다고 예측되는 수증기가 포화증기압으로 될 정도의 온도조건을 설정할 수 있다. 이와 같은 온도조건이면, 물의 응축을 최대한 방지한 상태에서 유기성분을 응축시킬 수 있다.

예를 들면, 포토레지스트의 박리공정에서의 배기가스는, 대략 35∼40℃의 온도에서 제1의 냉각응축공정에 공급되어 온다. 이 경우, 배기가스 조성에도 의하지만, 예를 들면 약 7℃∼10℃의 냉수를 공급하여, 응축기 내의 온도를 상술한 바와 같은 최적인 온도조건에 기초하여 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 온도조건은 25℃, 60%RH로 컨트롤된 클린룸에서 배출되고, DMSO와 MEA를 함유하는 배기가스에 있어서 특히 바람직한 조건이다.

응축기(10, 40)에 있어서의 유효하고 효율적인 냉각응축공정의 실현을 위해서는, 각각의 응축기(10, 40) 내의 온도검출수단(12, 42)을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 공급되는 유기계 배기가스 온도를 모니터링하는 것으로 냉각수의 공급량 등을 조정함으로써, 온도조건을 일정하게 혹은 적절하게 부여할 수 있다. 특히, 제1의 응축기(10)에 있어서는, 공급되는 배기가스의 농도가 높거나, 혹은 변동폭도 있기 때문에, 온도검출수단(12)을 설치함으로써 효율적인 냉각응축공정을 실시할 수 있다. 바람직하게는, 응축기(10, 40)에 공급되는 배기가스의 온도를 검출하는 수단을 더 구비하도록 한다.

그리고, 온도검출수단(12, 42)에 의해서 검출된 온도에 기초하여, 냉각수의 공급량 제어를 행하는 경우에는, 각각의 응축기(10, 40)로의 냉각수의 유량검출수단을 구비하도록 하는 것이 바람직하다. 냉각수 유량을 검지하고, 온도-냉각수 유량의 비례제어, 바람직하게는 PID제어로 하는 것이 유효하다.

제1의 냉각응축공정에서 발생한 응축액은, 응축기(10)에 연통하여 구비되는 제1의 응축액 저류부(16)에 저류된다. 제1의 냉각응축공정에서 얻어지는 응축액은, 대량이고 또한 고농도의 가스를 처리하여 얻어지기 때문에, 후단계의 제2의 냉각응축공정에서 발생하는 응축액보다 유기성분이 고농도로 된다.

제1의 냉각응축공정에서 발생시킨 응축액은, 제1의 저류부(16)에 저류하고, 그 후, 배관(18)을 통하여 회수폐액조(8)에 공급할 수 있다. 그 후, 도시하지 않은재생수단을 구비하는 재생공정으로 공급할 수 있다. 제1의 냉각응축공정에 의하면, 효율적인 범위 내에서 고농도로 유기성분을 함유하는 응축액을 얻을 수 있기 때문 에, 이 응축액을 재생함으로써 유효한 재이용을 실현할 수 있다.

또한, 도시는 하지 않지만, 배관(18)은 제1의 저류부(16)로부터의 응축액을 필요에 따라서 배수처리수단인 활성오니 처리설비(58)에도 공급하도록 전환가능하게 구성하는 것도 가능하다.

이 장치(2)의 말단에는, 배기가스의 대기방출을 위한 송풍기가 설치되어 있다. 이 때문에, 저류부(16, 46)의 내부는 부압으로 되는 경향이 있다. 이 경우, 상기 저류부(16, 46)로 회수폐액조(8)나 처리수단(58)측으로부터의 분위기가스의 주입에 의한 온도조건 등의 변동을 억제하기 위하여, 수봉기능 발휘수단(19, 49)을 구비시키고, 저류부(16, 46)와, 회수폐액조(8), 활성오니 처리설비(58) 사이에서 가스의 차단작용을 발휘시키는 것이 바람직하다. 도 1에 나타내는 수봉기능 발휘수단(19, 49)에서는, 배관(18, 48)을, 응축액을 저류가능하게 U자형으로 설치한 부분에 의해 수봉기능을 발휘시키고 있다. 또, 이 배관구조에 의하면, 부압의 저류부(16, 46)로의 폐액조(8)나 활성오니 처리설비(58)로부터의 액체의 역류도 효과적으로 방지할 수 있다.

또, 저류부(16, 46)가 부압으로 되는 경우, 저류부(16, 46)로부터의 회수폐액조(8)나 활성오니 처리설비(58)에 이르는 경로에 자연낙하에 의한 폐액의 배출이 곤란하게 되는 경우가 있을 수 있다. 폐액의 자연낙하를 위하여 필요한 구배를 채용하지 않는 경우에는, 상기한 차단작용을 구비하는 기어드펌프 등을 사용하는 것이 유효하다.

또, 배관(18)에 있어서는, 제1의 응축액의 조성을 검지하기 위한 검출수단, 즉 유기성분 농도 및/또는 수분검출수단을 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 검출수단을 구비함으로써 유기성분이나 수분농도에 따라서, 응축액을 재생이용을 목적으로 하는 회수폐액조(8)에 공급할지, 혹은 폐기처리를 위하여 활성오니설비(58)에 공급할지를 판단할 수 있다. 검출수단은, 각종 공지의 검출수단으로부터 적절히 선택하여 사용할 수 있지만, 바람직하게는 도전률 농도측정수단 등을 사용한다.

제1의 냉각응축공정은, 바람직하게는 유기계 배기가스의 유기성분의 70wt%이상 90wt%이하를 회수할 수 있도록 실시하는 것이 바람직하다. 이러한 회수율 범위 내에서, 재생용 등으로서 회수함으로써 유효한 재이용 사이클을 실현할 수 있다. 동시에, 후단계의 제2의 냉각응축공정에서 발생하는 응축액의 유기성분 농도를 저감하여, 활성오니 처리공정에 있어서의 오니로의 부하를 유효하게 저감하고, 활성오니에 의한 안정적 처리를 달성할 수 있다. 보다 바람직하게는 약 80%이다.

(제2의 냉각응축공정)

제1의 냉각응축공정을 경유함으로써 유기성분이 적어도 부분적으로 제거된 배기가스는, 제2의 냉각응축공정에 공급된다.

제2의 냉각응축공정은, 제1의 냉각응축공정을 거치기 때문에, 상대적으로 저농도의 유기성분을 함유하고, 또한 안정된 농도 내지 조성의 배기가스가 공급된다. 따라서, 얻어지는 응축액도 제1의 냉각응축공정에서 발생하는 응축액보다 저농도의 유기성분을 함유하고 있는 것으로 된다.

제2의 냉각응축공정에서 발생하는 응축액은, 주로 활성오니처리 등의 폐기처리공정으로 공급되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 응축액이 저농도인 것, 및 또 한 조성이 안정적이고, 활성오니에 대한 부하를 경감하거나, 혹은 바람직하게 하는 것도 가능하기 때문이다.

제2의 냉각응축공정의 온도조건은, 이러한 관점에서 조건설정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 제2의 냉각응축공정에서의 배기가스 조성에도 의하지만, 예컨대 약 7∼10℃로 응축기 내의 온도를 설정하는 것이 바람직하다.

또, 제1의 냉각응축공정에서의 배기가스가 제2의 응축기(40)에 도달하기 전에는, 상기 배기가스를 디미스터(demister) 등의 미스트 분리수단(24)을 통과시키는 것이 바람직하다. 미스트 분리수단(24)을 통과시킴으로써 미스트분의 회수를 증가시킬 수 있다.

제2의 냉각응축공정에서 발생한 응축액(제2의 응축액)은, 응축기(40)의 하부에, 응축기(40)에 연통하여 구비되는 제2의 응축액 저류부(46)에 저류된다. 제2의 냉각응축공정에서 얻어지는 응축액은, 제1의 냉각응축공정에서 발생되는 응축액보다 유기성분이 저농도로 되어 있다.

제2의 냉각응축공정에서 발생시킨 응축액은, 제2의 저류부(46)에 저류된 후, 배관(48)을 통하여 활성오니 처리설비(58)에 공급되도록 할 수 있다. 활성오니 처리설비(58)에서는, 활성오니의 작용에 의해 유기성분을 분해하여, 배수를 청정화할 수 있다. 본 처리법에 의하면, 활성오니로의 부하가 경감되거나, 혹은 조절되어 있기 때문에, 원활하게 활성오니처리를 행할 수 있고, 또, 그 규모도 소형화 할 수 있다. 또, 배관(48)은 필요에 따라서 응축액을 폐액조(8)에 공급할 수 있도록 공급처를 전환가능하게 형성되어 있다.

제2의 응축액 조성을 검출하기 위한 검출수단을 배관(48)에 설치하는 것이 바람직하다. 제2의 응축액에 대하여 유기성분 및/또는 수분농도를 검출함으로써, 제2의 응축액을 재생이용하기 위한 폐액조(8)에 공급할지 혹은 폐기처리를 목적으로 하는 활성오니 처리설비(58)에 공급할지를 판단할 수 있다. 특히, 제2의 응축액에 대하여 이러한 판단이 가능하게 됨으로써, 유기성분의 유효이용이 가능하게 된다.

제1의 냉각응축공정과 제2의 냉각응축공정을 연속하여 실시함에 있어서는, 특별히 그 장치구성을 한정하지 않지만, 예를 들면 도 1에 나타내는 장치구성을 채용할 수 있다.

도 1에 나타내는 장치(2)에 있어서는, 제1의 응축액 저류부(16)와 제2의 응축액 저류부(46)는, 구획수단(20)에 의해 각 응축액의 접촉이 차단되도록 되어 있다. 또, 제1의 응축액 저류부(16)와 제2의 응축액 저류부(46)는, 일체화되어 하나의 저류조 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 각 저류부(16, 46)에 연통하도록, 각각의 저류부(16, 46)의 윗쪽에 응축기(10, 40)가 장착구비되어 있다.

한편, 제1의 냉각응축공정을 거친 배기가스는, 제1의 응축액 저류부(16)로부터 제2의 응축액 저류부(46)측으로 통과할 수 있도록 통기가능하게 되어 있다. 특히, 도 1에 나타내는 구성에서는, 상기 통기부분이 미스트 분리수단(24)에 의해 구성되어 있고, 제1의 냉각응축공정을 거친 배기가스는, 제2의 응축기(40)측으로 이동함에 따라서 미스트 분리수단(24)을 통과할 수 있도록 되어 있다. 또한, 미스트 분리수단(24)으로서는 필터 외에, 메시, 다공질체 등의 각종 다공형상체를 사용할 수 있다.

(배기가스 처리공정)

제2의 냉각응축공정을 거친 배기가스는 더욱 유기성분이 저감되어 있다. 바람직하게는, 이러한 배기가스를 배기가스 처리공정에 공급한다. 배기가스 처리공정에서는 배기가스에 대한 각종 정화수단을 채용할 수 있다. 예를 들면 배기가스에 중화약액을 첨가하여 물로 세정하는 것은, 잔존하는 유기성분을 물에 용해시켜 악취를 효과적으로 저감 내지 제거할 수 있다. 바람직하게는 스크러버에 의한 배기가스 처리공정을 실시한다.

본 발명의 냉각응축공정을 거침으로써, 배기가스로부터 유기성분이 효율적으로 회수되고 있기 때문에, 그 후의 배기가스 처리공정에서 높은 정화도를 달성할 수 있다. 따라서, 상기 배기가스 처리공정을 거친 가스는, 유기성분이 잘 제거되어 있으므로 방출하여도, 환경이나 생체에의 영향이 저감되어 있고, 또 당연히 악취도 저감되어 있다.

제2의 냉각응축공정을 거친 배기가스는, 미리 미스트 분리수단(60)을 통과시킨 후, 배기가스 처리공정에 공급하는 것이 바람직하다. 특히 박리액을 구성하는 유기용제가 응축되면, 점성이 높기 때문에 배기가스 처리공정으로의 경로, 더욱이는 그 경로를 따라 이동하여 배기가스 처리공정에까지 도달하는 일도 있기 때문이다. 또, 배기가스 처리공정에서의 슬라임(slime)을 발생시키는 미립자 등을 제거할 수 있다.

제2의 냉각응축공정에서 배기가스 처리공정까지를 실시함에 있어서는, 특별 히 그 장치의 형태를 한정하지 않지만, 예를 들면 도 1에 나타내는 형태를 채용할 수 있다.

도 1에 나타내는 장치(2)에서는, 제2의 응축기(40)의 윗쪽에 디미스터 등의 미스트 분리수단(60)을 구비하고, 또한 그 후단에 스크러버 등의 배기가스 처리수단(70)을 구비하고 있다. 배기가스 처리수단(70)을 거친 배기가스는, 대기중으로 방출되도록 되어 있다. 또, 배기가스 처리수단(70)의 배기가스 처리액(세정액)은 활성오니 처리설비(58)로 공급가능하게 형성되어 있다. 이것에 의해, 유기성분의 활성오니에 의한 최종적인 처리가 가능하게 된다. 또, 이 배관(72)에 의한 유기성분의 공급은 활성오니로의 부하의 조절에도 이용할 수 있다.

응축기(40)에서 배기가스 처리수단(70)에 이르는 배관(62)에 있어서는, 상기한 바와 같이, 미스트 포착수단 내지 응축수단을 부여하여 추가의 냉각응축공정을 실시할 수 있다. 이것에 의해 배기가스 처리수단으로의 부하를 경감할 수 있다.

응축기(40)를 거친 배기가스는 저온(약 10℃)으로 되어 있는 경우도 있고, 이러한 경우에는, 그러한 저온을 유지하고, 응축레벨을 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 이 온도가 겨울철 등에 지나치게 내려가면, 관 내의 수분이 더욱 응축하여 바람직하지 않고, 또 여름철에는 관 외측에 결로가 발생하는 등의 문제가 생기기 때문이다. 이러한 응축상태 유지수단(64)으로서는, 예를 들면 배관에 장착되는 보온(단열)수단이 있고, 혹은 배관 분위기를 온도조절하는 공조수단 등이 있다.

또, 제1의 냉각응축공정과 제2의 냉각응축공정에 냉각수를 공급하는데 있어서는, 우선 제2의 냉각응축공정에 냉각수를 공급하여 경유시키고, 이어서 제1의 냉 각응축공정에 공급함으로써, 효율적으로 유기성분을 회수할 수 있고, 또한 냉각수의 효율적인 사용수량에서의 운전이 가능하게 된다.

상기한 형태에서는, 배수처리공정 내지 수단으로서 활성오니에 의한 처리공정 내지 수단에 대하여 예시하였지만, 이것에 한정하는 취지는 아니고, 다른 화학적 미생물적 공정 내지 수단을 활성오니에 의해 처리공정 내지 수단 대신에 채용할 수 있다.

또, 특히 재생공정 내지 재생수단에 대해서는 상세히 서술하지 않지만, 종래 공지의 기술을 적용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 유기계 배기가스로부터의 유기성분의 재이용과 폐기처리의 양쪽을 달성할 수 있음과 동시에, 이들에 필요한 설비를 경감하고, 소형화할 수 있다. 또, 배기가스 처리공정 내지 배기가스 처리수단을 구비하는 본 처리기술에 의하면, 배기가스 처리공정후의 배기가스중의 유기성분을 효과적으로 저감할 수 있다. 이 때문에, 대기에 환원되는 가스는 환경이나 생체로의 악영향(악취)이 저감된 것으로 되어 있다. 따라서, 상기 기술에 의하면, 유기성분의 재이용과 폐기처리에 더하여, 배기가스의 정화도 동시에 또한 용이하게 실현할 수 있다.

본 발명에 의하면, 유기계 배기가스로부터 유기성분의 재이용과 폐기처리의 양쪽을 달성할 수 있는, 처리기술을 제공할 수 있다.

Claims (19)

1. 유기계 배기가스의 처리방법으로서,

   유기계 배기가스를 냉각응축하는 제1의 냉각응축공정;

   제1의 냉각응축공정에 있어서의 응축액을 저류하는 제1의 공정;

   이 제1의 냉각응축공정에서 처리된 배기가스를 냉각응축하는 제2의 냉각응축공정; 및

   제2의 냉각응축공정에 있어서의 응축액을 저류하는 제2의 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1의 냉각응축공정에서 처리된 배기가스의 미스트를 분리하기 위한 미스트 분리공정을 더 갖고, 이 미스트 분리공정이 상기 제2의 냉각응축공정에 앞서서 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1의 냉각응축공정에 있어서는, 상기 유기계 배기가스에 함유되는 수증기의 증기압이 포화증기압과 대략 일치하는 온도까지 그 배기가스가 냉각되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1의 냉각응축공정에 있어서는, 상기 유기계 배기가스에 함유되는 유기성분의 70wt%이상 90wt%이하가 회수되고, 상기 제2 의 냉각응축공정에 있어서는, 상기 유기계 배기가스에 함유되는 유기성분의 10wt%이상 20wt%이하가 회수되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1의 냉각응축공정의 응축액을 회수하고, 회수된 응축액을 재생하는 공정; 및

   상기 제2의 냉각응축공정의 응축액을 회수하고, 회수된 응축액을 배수하는 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2의 냉각응축공정에서 처리된 배기가스를 처리하는 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 유기계 배기가스의 처리방법으로서,

   유기계 배기가스를 냉각응축하는 공정;

   고농도의 유기성분을 함유하는 응축액을 재생하는 공정; 및

   저농도의 유기성분을 함유하는 응축액을 배수하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 응축공정에서 응축되지 않은 나머지의 배기가스를 처리하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 유기계 배기가스의 처리장치로서,

   유기계 배기가스를 응축하는 제1의 응축기;

   상기 제1의 응축기에서 처리된 배기가스를 응축하는 제2의 응축기;

   제1의 응축기로부터 발생하는 응축액을 저류하는 제1의 저류부; 및

   제2의 응축기로부터 발생하는 응축액을 저류하는 제2의 저류부를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2의 저류부가 서로 연통되고, 배기가스가 그들 사이를 통과할 수 있게 되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2의 저류부는 미스트 분리수단을 통해서 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2의 응축기와 상기 제1 및 제2의 저류부가 유닛화되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2의 응축부에는, 각각 응축기 내 온도검출수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제9항 또는 제10항에 있어서, 응축액을 회수재생하는 수단과, 응축액을 배수 하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 제1의 응축기로부터의 응축액 및 상기 제2의 응축기로부터의 응축액은 상기 회수재생수단 및 상기 배수처리수단에 대하여 선택적으로 공급할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제14항에 있어서, 배관차단수단(수봉성 발휘수단)을 더 갖고, 그 배관차단수단은 제1의 저류부와 회수재생수단을 연통시키는 제1의 배관 및 제2의 저류부와 배수수단을 연통시키는 제2의 배관 중 적어도 한쪽에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제2의 응축기에서 처리된 배기가스를 처리하기 위한 수단을 더 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제17항에 있어서, 제2의 응축기에서 처리된 배기가스를 응축하기 위한 다른 수단을 더 갖고, 그 다른 응축수단이 제2의 응축기와 상기 배기가스 처리수단을 연통시키는 배관에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제9항 또는 제10항에 있어서, 미스트 포착수단 및 응축수단 중 적어도 한쪽을 더 갖고, 그것은 상기 제1의 응축기에 유기계 배기가스를 공급하는 배관 및 상 기 제2의 응축기로부터 배기가스를 배출하는 배관 중 적어도 한쪽에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.

Images