KR101176517B1

KR101176517B1 - 반응액 분사 장치를 개량한 규소화합물 함유 배가스 정화 장치

Info

Publication number: KR101176517B1
Application number: KR1020110023845A
Authority: KR
Inventors: 한영욱; 남연우; 박재기; 오창덕; 안충근
Original assignee: 신도이앤씨 (주)
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2012-08-23

Abstract

본 발명은 습식세정기술에 있어서 가스상 물질을 물(반응액)과 반응시키는 기액반응으로 입자상의 물질을 생성하고, 생성되는 입자상 물질을 벤튜리 작용에 의하여 제거하는 배가스 정화 장치에 관한 것으로, 종래에는 가스에 물을 분사하는 기액 반응 과정에서 스크러버 본체 내면에 많은 스케일이 끼이는 결점이 있었던 바, 본 발명은, 위와 같은 반응액 분사 장치에 차단막에 의한 분사장치를 만들어서 기액반응이 이루어지는 공간의 최소화 및 기액반응이 이루어지는 스크러버 내부공간이 최대한 반응액이 분사되는 공간으로 유지되도록 하여 스크러버의 막힘 현상을 방지하면서 기액반응에 의하여 생성되는 입자상 물질을 효율적으로 제거할 수 있게 하는 정화 장치를 제공한다.

Description

반응액 분사 장치를 개량한 규소화합물 함유 배가스 정화 장치{A exhaust gas purifying system which improved nozzle}

본 발명은 태양광전지 산업 및 반도체 산업에서 배출되는 배가스에 함유되어 있는 가스상 물질인 규소화합물(SiCl₄, SiHCl₃, SiF₄ 등 Si를 함유하고 있는 가스상의 물질)을 제거하기 위하여 스크러버에서 물과 같은 반응액과 반응시키면, 발생되는 SiO₂가 스크러버 내부에 스케일을 형성하면서 발생되는 스크러버 막힘현상을 방지하는 기술에 관한 것이다.

현재 태양광전지 산업 및 반도체 산업에서 사용되는 가스상 물질인 규소화합물을 이용하여 폴리실리콘을 생산하고, 생산과정에서 미사용된 일부의 규소화합물을 제거하기 위하여 물을 가하여 반응시키면 반응물질로 SiO₂가 발생됨으로, 반응물질로 생성되는 SiO₂를 제거하기 위하여 통상 벤튜리 스크러버를 이용한다. 이러한 벤튜리 스크러버는 상부의 유입관을 통하여 배가스가 스크러버 내부로 유입시키고, 스크러버 상부에 노즐을 설치하여 상부에서 하부방향으로 반응액을 분사하면 스크러버에서는 배가스에 함유되어 있는 규소화합물과 반응액이 반응하여 SiO₂를 형성시키고, 하부에 설치되어 있는 벤튜리를 통과하면서 SiO₂는 제거된다. 그러나 배가스가 벤튜리 스크러버로 유입되는 입구 상부와 스크러버 하부에 설치되어 있는 벤튜리 상부 측면에서 규소화합물질과 반응액의 반응으로 생성되는 SiO₂에 의하여 스케일이 형성되어 스크러버 내부에서 막힘 현상이 발생하고 있으며, 특히, 스크러버 상부에 설치되어 있는 노즐의 유량이 적으면 노즐이 SiO₂에 의하여 막힘 현상이 심하게 발생하는 문제점이 발생되고 있다.

또한 상기의 스크러버는 가스상의 규소화합물질과 반응액과의 반응에 의하여 스크러버의 내부에 형성되는 스케일을 방지하기 위하여 벤튜리 부근에서 세정제를 분사하기 위하여 스크러버의 중간에 분사노즐을 설치하고, 상부로부터 유입되는 배가스에 함유되어 있는 가스상의 규소화합물질과 반응시켜 생성되는 SiO₂를 벤튜리로 바로 유입시키도록 하였지만, 분사되는 반응액의 물 튕김 현상으로 인하여 분사노즐 부위를 제외한 스크러버의 내부 공간에 SiO₂에 의한 스케일이 형성되면서 스크러버의 막힘 현상이 발생되고 있다.

이러한 스크러버에서의 막힘현상으로 인하여 1~2회/월의 스크러버 청소주기를 갖게 되어 사용에 많은 어려움을 겪고 있다.

이에 본 발명은 태양광전지 산업 및 반도체 산업에서 사용되는 가스상의 물질인 규소화합물질을 제거하기 위하여 물을 분사하여 가스상의 규소화합물질을 반응시켜 규소(Si)를 SiO₂로 전환시켜서 집진하는 과정에서 스크러버의 내부에서 SiO₂가 축적되면서 형성하는 스케일에 의하여 발생되는 막힘현상을 방지하면서 벤튜리의 효과에 의하여 입자상 물질인 SiO₂를 최대한 제거하여야 한다는 과제를 해결하고자 한다.

위와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 바와 같이, 직립의 사각통체로 되는 스크러버 본체(1)와, 본체(1)의 상부에 결합되는 가스유입관(2)과, 본체(1)의 하부 측면에 설치되는 가스배출관(3)과, 본체(1)의 내 상부에 설치되어 유입되는 가스로 반응액을 분사하는 분사 노즐(41)을 가지는 반응액 주입관(4)과, 분사노즐(41) 하측의 반응실인 본체(1) 내부 양 측벽에 설치되는 스롯(5; throat)과, 양 스롯(5)의 중앙 하부에 스롯(5)의 길이 방향으로 설치되는 원통관(6)과, 본체(1)의 하부에 설치되는 반응액 배출관(9)으로 구성되는 규소화합물을 함유 배가스 정화 장치에 있어서, 위와 같은 반응액 주입관을 포함하는 반응액 주입관 장치를 설치하여서 되는 배가스 정화 장치를 제공한다.

상기 반응액 주입관 장치는, 본체(1)의 상부 네 벽면 상에 설치되는 반응액 주입관(4)과 반응액주입관(4)의 전방에 반응액 주입관(4)을 반응실 위의 배가스통로(8)로부터 차폐시키는 차단막(7)과, 차단막(7)과 본체(1)의 내 벽면 사이에 설치되어 함실(72)을 형성시키어 반응액 주입관(4)이 함실(72)내부에 설치되게 하는 함실밑판(73)과 함실밑판(73)의 하측으로 돌출되게 설치되는 반응액 주입관(4)의 분사노즐(41)로 구성되는 배가스 정화 장치를 제공한다.

본 발명은 이에서 나아가, 상기 차단막(7)이 적어도 노즐(41)의 높이 이하에 위치되게 하는 배가스 정화 장치를 제공한다.

각 반응액 분사노즐(41)을 반응실 위의 배가스통로(8)로부터 차단시키는 상기 차단막(7)은 상기 반응실 상부에 설치되는 원통형 또는 사각통형의 관체로 형성될 수 있다.

태양광전지 산업 및 반도체 산업에서 배출되는 배가스에 함유되어 있는 가스상 물질인 규소화합물(SiCl₄, SiHCl₃, SiF₄ 등 Si를 함유하고 있는 가스상의 물질)은 인체에 매우 유해하며, 특히 SiCl₄, SiHCl₃ 등의 실란가스는 폭발성이 매우 높아 가스의 완전한 처리가 매우 중요하지만, 현재까지 물과 반응시켜 SiO₂의 입자상 물질로 전환하여 제거하고 있다. 그러나 SiO₂가 스크러버 내부에 침착하여 스케일을 형성함으로 인하여 스케일을 제거하기 위하여 1~2주/회의 주기로 청소를 하는 불편함이 발생되었지만, 본 발명을 통하여 청소주기를 2월/회로 연장함으로 인하여 생산성을 매우 높이는 효과를 갖게 되었다.

도 1 은 본 발명의 종단면도
도 2 는 본 발명의 요부 확대도

본 발명은 태양광전지 산업 및 반도체 산업에서 사용되는 가스상의 물질인 규소화합물질을 제거하기 위하여, 배출되는 가스상의 규소화합물질에 반응액인 물을 분사하여, 가스상의 규소화합물질과 물을 반응시켜 규소(Si)를 SiO₂로 전환시켜 집진하는 과정에서, 스크러버의 내부에서 SiO₂가 축적되면서 형성되는 스케일에 의하여 발생되는 막힘 현상을 방지하는 것을 주요 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 도1에 도시된 바와 같이, 직립의 사각통체로 되는 스크러버 본체(1)와, 본체(1)의 상부에 결합되는 가스유입관(2)과, 본체(1)의 하부 측면에 설치되는 가스배출관(3)과, 본체(1)의 내 상부에 설치되어 유입되는 가스로 반응액인 물을 분사하는 분사 노즐(41)을 가지는 반응액 주입관(4)과, 분사노즐(41) 하측의 본체(1) 양 측벽에 설치되는 스롯(throat)(5)과, 양 스롯(5)의 중앙 하부에 스롯(5)의 길이 방향으로 설치되는 원통관(6)과 원통관(6)을 상하로 승강시키는 스핀들(spindle)(61)과, 스핀들(61)을 승강시키는 핸들(62)과, 본체(1)의 하부에 설치되는 반응액 배출관(9)으로 구성되는 것에 있어서, 본체(1)의 내 상부에, 상기 반응액 주입관(4)을 포함하는 반응액 주입관 장치가 결합되고, 반응액 주입관 장치는, 본체(1)의 상부 네 벽면 상에 설치되는 반응액 주입관(4)과, 각 반응액 주입관(4)의 전방에 설치되어 반응액 주입관(4)을 반응실 위의 배가스통로(8)로부터 차폐시키는 차단막(7)과, 차단막(7)의 하부와 본체(1)의 내 벽면 사이에 설치되어 함실(72)을 형성시킴으로서 반응액 주입관(4)이 함실(72)내부에 설치되게 하는 함실밑판(73)과, 함실밑판(73)의 하측으로 돌출되게 설치되는 반응액 주입관(4)의 분사노즐(41)로 구성되는 배가스 정화 장치를 제공한다.

본 발명은 이에서 나아가, 상기 차단막(7) 하단이 적어도 노즐(41)의 높이 이하에 위치되게 하는 배가스 정화 장치를 제공한다.

가스유입관(2)으로 유입된 배가스는 스크러버 본체(1)로 유입되어, 본체(1)의 양 측벽에 설치되어 있는 스롯(5) 사이를 통과하며, 이때 스롯(5)의 위에서 스롯(5)을 향하여 분사되는 물과 배가스에 함유되어 있는 규소산화물질은 아래와 같은 기액반응을 하면서 SiO₂가 생성된다.

SiCl₄ + 2H₂O → SiO₂ + 4HCl

SiHCl₃ + 2H₂O → SiO₂ + 3HCl + H₂

SiF₄ + 2H₂O → SiO₂ + 4HF

그러나 스롯(5) 위에서 분사되는 반응액의 일부가 스롯(5)의 상부에 부딪혀 튕겨지면서 스롯(5)의 상부와 스크러버 본체(1) 내부 벽면에 SiO₂ 스케일을 형성한다.

이에 본 발명은, 반응액의 상향 비산을 억제하여 본체(1) 내부에 스케일이 생성되는 일을 감소시켰다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 첨부된 도 1에 도시된 바와 같이 배가스통로(8)를 형성시키는 차단막(7) 하단벽면에 스케일이 형성되기 마련이다. 이와 같은 스케일을 제거하기 위하여 가스흡입관(2)에는 보조관(22)이 설치되며, 보조관(22)을 통하여 고압가스분사노즐을 삽입하여 상기 스케일을 제거할 수 있게 한다.

기액반응에 의하여 생성된 SiO₂는 스롯(5)과 스핀들(6)의 원통관(61) 사이에 현성되는 벤튜리 구역을 통과하면서 직경이 큰 입자로 형성되는 바, 벤튜리 구역의 단면적은, 핸들(63)을 이용하여 원통관(61)을 스롯(5)에 접근시키는 정도 조절로 이루어진다.

규소화합물질과 반응액에 의하여 생성된 입자상 물질인 SiO₂는 배가스의 흐름을 따라 가스배출관(3)을 통하여 배출되며, 반응하지 않은 반응액은 가스배출관(3) 또는 반응액 배출관(9)을 통하여 배출된다.

1 ......... 스크러버 본체
2 ......... 가스유입관
21 ...... 세척가스 공급관
22 ...... 보조관
23 ...... 점검구
3 ......... 가스배출관
4 ......... 반응액 주입관
41 ........ 분사 노즐
5 ......... 스롯(Throat)
6 ......... 스핀들
61 ........ 원통관

Claims

직립의 사각통체로 되는 스크러버 본체(1)와, 본체(1)의 상부에 결합되는 가스유입관(2)과, 본체(1)의 하부 측면에 설치되는 가스배출관(3)과, 본체(1)의 내 상부에 설치되어 유입되는 가스로 반응액인 물을 분사하는 분사 노즐(41)을 가지는 반응액 주입관(4)과, 분사노즐(41) 하측의 본체(1) 양 측벽에 설치되는 스롯(throat)(5)과, 양 스롯(5)의 중앙 하부에 스롯(5)의 길이 방향으로 설치되는 원통관(6)과 원통관(6)을 상하로 승강시키는 스핀들(spindle)(61)과, 스핀들(61)을 승강시키는 핸들(62)과, 본체(1)의 하부에 설치되는 반응액 배출관(9)으로 구성되는 것에 있어서,
본체(1)의 내 상부에, 상기 반응액 주입관(4)을 포함하는 반응액 주입관 장치가 결합되고,
반응액 주입관 장치는,
본체(1)의 상부 네 벽면 상에 설치되는 반응액 주입관(4)과,
각 반응액 주입관(4)의 전방에 설치되어 반응액 주입관(4)을 반응실 위의 배가스통로(8)로부터 차폐시키는 차단막(7)과,
차단막(7)의 하부와 본체(1)의 내 벽면 사이에 설치되어 함실(72)을 형성시킴으로서 반응액 주입관(4)이 함실(72)내부에 설치되게 하는 함실밑판(73)과,
함실밑판(73)의 하측으로 돌출되게 설치되는 반응액 주입관(4)의 분사노즐(41)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 반응액 분사 장치를 개량한 규소화합물 함유 배가스 정화 장치.
제1항에 있어서, 상기 차단막(7) 하단이 적어도 노즐(41)의 높이 이하에 위치되는 것을 특징으로 하는 반응액 분사 장치를 개량한 규소화합물 함유 배가스 정화 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 각 반응액 분사노즐(41)을 반응실 위의 배가스통로(8)로부터 차단시키는 상기 차단막(7)은 상기 반응실 상부에 설치되는 원통형 관체와 사각통형의 관체를 포함하는 관체로 형성된 것임을 특징으로 하는 반응액 분사 장치를 개량한 규소화합물 함유 배가스 정화 장치.