(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスを処理するシステムであって、
前記有機溶剤含有ガスが供給され、供給された前記有機溶剤含有ガスを燃焼させることにより、前記有機溶剤含有ガスに含有される有機溶剤を酸化分解させる燃焼装置と、
受熱側に供給される前記燃焼装置へ供給される前の有機溶剤含有ガスと放熱側に供給される前記燃焼装置から排出されるガスとを熱交換させる熱交換器とを有し、
前記燃焼装置の設定温度を上げることにより、前記熱交換器の放熱側を通過したガスの温度を所定温度以上に調節する、
有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスの処理システム。
【請求項２】
熱交換器の放熱側を通過したガスの温度を２５０℃以上に調節する請求項１に記載の有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスの処理システム。
【請求項３】
熱交換器の受熱側に風量調整をするためのバイパスを設けることで、熱交換器の放熱側を通過したガスの温度を所定温度以上とする請求項１または２記載の有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスの処理システム。
【請求項４】
有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスを処理する装置であって、
吸着体を有し、前記有機溶剤含有ガスを供給されることにより前記有機溶剤含有ガスに含有される前記有機シリコンおよび有機溶剤を前記吸着体に吸着させ、加熱ガスを供給されることにより前記吸着体に吸着した前記有機シリコンおよび有機溶剤を前記吸着体から脱着させて有機シリコンおよび有機溶剤を含有する脱着ガスとして排出する吸着濃縮装置と、
前記脱着ガスが供給され、供給された前記脱着ガスを燃焼させることにより、前記脱着ガスに含有される有機溶剤を酸化分解させる燃焼装置と、
受熱側に供給される前記吸着濃縮装置から排出される前記燃焼装置へ供給される前の脱着ガスと放熱側に供給される前記燃焼装置から排出されるガスとを熱交換させる第１熱交換器と、
受熱側に供給される前記吸着濃縮装置へ供給される加熱ガスと放熱側に供給される前記第１熱交換器の放熱側から排出されるガスとを熱交換させる第２熱交換器とを有し、
前記燃焼装置の設定温度を上げることにより、前記第１熱交換器および前記第２熱交換器の放熱側を通過したガスの温度を所定温度以上に調節する、
有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスの処理システム。
【請求項５】
第２熱交換器の放熱側を通過したガスの温度を２５０℃以上に調節する請求項４に記載の有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスの処理システム。
【請求項６】
第２熱交換器の受熱側に風量調整をするためのバイパスを設けることで、第２熱交換器の放熱側を通過したガスの温度を所定温度以上とする請求項４または５記載の有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスの処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機シリコンを含む有機溶剤含有ガスの処理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から有機溶剤含有ガスの処理システムとしては、高温酸化処理装置、すなわち燃焼装置を利用したものが知られている。
【０００３】
一般的な有機溶剤含有ガスの処理システムは図１に示すとおりである。このシステムでは、有機溶剤含有ガスを原ガスダクト１より熱交換器１０１の受熱側入口１０１ａに導入し、熱交換器１０１で熱交換により前記有機溶剤含有ガスを昇温し、受熱側出口１０１ｂより昇温された前記有機溶剤含有ガスを排出する。次に、排出した前記有機溶剤含有ガスを燃焼装置１０２に導入し、所定の温度までさらに加熱することで有機溶剤を酸化分解し、分解処理後の高温排ガスを排出する。そして、排出した高温排ガスを熱交換器１０１の放熱側入口１０１ｃに導入し、熱交換器１０１で熱交換により降温された排ガスを熱交換器１０１の放熱側出口１０１ｄから大気などへ放出する。
【０００４】
また、低濃度の有機溶剤を含有するガスを処理をするシステムは図２に示すとおりである。このシステムでは、低濃度の有機溶剤を含有するガス（以下、「原ガス」という）をまず吸着濃縮装置２０４にて濃縮する。これは、原ガスを原ガスダクト１１より吸着濃縮装置２０４に導入し、装置内の吸着材で有機溶剤を吸着し、清浄化された排ガスを排気ダクト１２より大気などへ放出する。一方、小風量の加熱用空気を加熱用空気ダクト１３より第２熱交換器２０２の受熱側入口２０２ａに導入し、第２熱交換器２０２で熱交換により昇温し、受熱側出口２０２ｂより昇温された加熱用ガスを排出する。次に、排出した昇温された小風量の加熱用ガスを吸着濃縮装置２０４に導入し、吸着材に吸着された有機溶剤を脱着し、降温した濃縮された有機溶剤を含有する排ガス（以下、「濃縮排ガス」という）を吸着濃縮装置２０４の出口ダクト１５より排出する。濃縮排ガスは、第１熱交換器２０１の受熱側入口２０１ａに導入し、第１熱交換器２０１で熱交換により昇温し、受熱側出口２０１ｂより昇温された濃縮排ガスを排出する。そして、排出した濃縮排ガスを燃焼装置２０３に導入し、所定の温度までさらに加熱することで有機溶剤を酸化分解し、分解処理後の高温排ガスを排出する。次に、排出した高温排ガスを第１熱交換器２０１の放熱側入口２０１ｃに導入し、第１熱交換器２０１で熱交換し、第１熱交換器２０１の放熱側出口２０１ｄから降温された後排出し、続いて第２熱交換器２０２の放熱側入口２０２ｃに導入し、第２熱交換器２０２で熱交換し、第２熱交換器２０２の放熱側出口２０２ｄからさら降温された後大気などへ放出される。
【０００５】
有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスを処理する場合、高温酸化処理装置で処理するに際し、一般的には有機溶剤は酸化され易いものが多く、通常有機シリコンの含まれる量が極微量であることから、有機シリコンの酸化物が熱交換器の放熱側伝熱面に付着することはなく、大気に放出されると考えられていた。そのため、これまでは熱交換器の放熱側で目詰まりは生じにくいと考えられており、目詰まり対策など施していなかった。
【０００６】
しかし、半導体製造工程などで発生する有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスの一部において、有機シリコンの一種であるヘキサメチルジシラザンが含まれ、この排ガスを従来のシステムで処理を行なうと、熱交換器の放熱側伝熱面に有機シリコンの酸化物である二酸化ケイ素が付着・堆積し、短時間で熱交換器が目詰まりする問題が発生することが判明した。
【０００７】
さらに、熱交換器の目詰まりが発生すると、処理風量が低下し、十分な処理ができないという問題や、ヒーターとしてバーナーを使用している場合は、バーナーの失火が発生し不完全燃焼となり、危険な状態になる可能性があるという問題があった。
【０００８】
また、この熱交換器の伝熱面に付着した二酸化ケイ素を完全に取り除くことは容易でなく、状況によっては、熱交換器の交換を行なうなどして、多大な費用を要することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１９７８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記のような問題を解決することを目的とするものであり、有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスを高温酸化処理する場合、熱交換器の目詰まりや不完全燃焼を生じず、多大な補修費用を必要としない有機溶剤含有ガス処理システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討を行なった結果、熱交換器の受熱側の風量を調整して、熱交換器の放熱側の出口温度を所定温度以上にすることで、熱交換器の放熱側伝熱面の二酸化ケイ素の付着が低減し、熱交換器の目詰まりが低減することを見い出した。
【００１２】
本発明は以下の通りである。
１．有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスを処理するシステムであって、
前記有機溶剤含有ガスが供給され、供給された前記有機溶剤含有ガスを燃焼させることにより、前記有機溶剤含有ガスに含有される有機溶剤を酸化分解させる燃焼装置と、
受熱側に供給される前記燃焼装置へ供給される前の有機溶剤含有ガスと放熱側に供給される前記燃焼装置から排出されるガスとを熱交換させる熱交換器とを有し、
熱交換器の放熱側を通過したガスの温度を所定温度以上に調節する、
有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスの処理システム。
２．熱交換器の放熱側を通過したガスの温度を２５０℃以上に調節した上記１に記載の有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスの処理システム。
３．熱交換器の受熱側に風量調整をするためのバイパスを設けることで、熱交換器の放熱側を通過したガスの温度を所定温度以上とする上記１または２記載の有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスの処理システム。
４．燃焼装置の設定温度を上げることにより、熱交換器の放熱側を通過したガスの温度を所定温度以上とする上記１〜３のいずれかに記載の有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスの処理システム。
５．有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスを処理する装置であって、
吸着体を有し、前記有機溶剤含有ガスを供給されることにより前記有機溶剤含有ガスに含有される前記有機シリコンおよび有機溶剤を前記吸着体に吸着させ、加熱ガスを供給されることにより前記吸着体に吸着した前記有機シリコンおよび有機溶剤を前記吸着体から脱着させて有機シリコンおよび有機溶剤を含有する脱着ガスとして排出する吸着濃縮装置と、
前記脱着ガスが供給され、供給された前記脱着ガスを燃焼させることにより、前記脱着ガスに含有される有機溶剤を酸化分解させる燃焼装置と、
受熱側に供給される前記吸着濃縮装置から排出される前記燃焼装置へ供給される前の脱着ガスと放熱側に供給される前記燃焼装置から排出されるガスとを熱交換させる第１熱交換器と、
受熱側に供給される前記吸着濃縮装置へ供給される加熱ガスと放熱側に供給される前記第１熱交換器の放熱側から排出されるガスとを熱交換させる第２熱交換器とを有し、
第２熱交換器の放熱側を通過したガスの温度を所定温度以上に調節する、
有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスの処理システム。
６．第２熱交換器の放熱側を通過したガスの温度を２５０℃以上に調節した上記５に記載の有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスの処理システム。
７．第２熱交換器の受熱側に風量調整をするためのバイパスを設けることで、第２熱交換器の放熱側を通過したガスの温度を所定温度以上とする上記５または６記載の有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスの処理システム。
８．燃焼装置の設定温度を上げることにより、第１熱交換器および第２熱交換器の放熱側を通過したガスの温度を所定温度以上とする上記５〜７のいずれかに記載の有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスの処理システム。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の有機溶剤含有ガス処理システムにより、有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスを処理することで、熱交換器の放熱側伝熱面の付着が低減し、目詰まり問題が解決した。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガス処理システムの一例である。
【図２】従来の有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガス処理システムの一例である。
【図３】本発明の有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガス処理システムの一例である。
【図４】本発明の有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガス処理システムの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図を用いて本発明を詳細に説明する。
【００１６】
図３には、本発明の処理システムのフロー例を示す。
まず、有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスを、熱交換器１０１の受熱側入口１０１ａに供給し、熱交換器１０１において、後述する燃焼装置１０２から排出される高温排気ガスから間接的に熱を回収し、昇温された有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスを熱交換器１０１の受熱側出口１０１ｂより排出する。そして、前記昇温された有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスを燃焼装置１０２に供給し、前記有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスを所定の温度まで昇温し、含有される有機溶剤を酸化分解し、高温の排気ガスとして排出する。高温の排気ガスは、熱交換器１０１の放熱側入口１０１ｃより熱交換器１０１に供給され、前記の熱交換器１０１の受熱側入口１０１ａから供給され、受熱側出口１０１ｂから排出されるガスと熱交換され、放熱側出口１０１ｄから排出され、大気放出などされる。
本発明の処理システムにおいては、熱交換器１０１の放熱側出口１０１ｄから排出されるガスの温度を所定の温度以上とするために、バイパス５を設け、熱交換器１０１の受熱側入口１０１ａへ供給されるガスの風量を調節する。
【００１７】
本発明の処理システムの好ましい実施態様は、前記熱交換器１０１の放熱側出口１０１ｄから排出されるガスの温度を２５０℃以上とすることである。
【００１８】
この結果、本発明の処理システムは、熱交換器１０１の放熱側出口１０１ｄから排出されるガスの温度を所定の温度以上とすることにより、熱交換器１０１の放熱側伝熱面に有機シリコンの酸化物である二酸化ケイ素が付着・堆積することを防ぎ、短時間で熱交換器が目詰まりすることを解消できる。
【００１９】
また、図４に、本発明の処理システムの別の形態のフロー例を示す。この例は、有機シリコンを含む有機溶剤含有ガスが低濃度の場合に好ましいフローである。
まず、低濃度の有機シリコンを含む有機溶剤含有ガスを、吸着濃縮装置２０４に供給する。吸着濃縮装置２０４では、吸着体を有し、前記有機シリコンを含む有機溶剤含有ガスを供給することにより前記有機溶剤含有ガスに含有される前記有機シリコンおよび有機溶剤を前記吸着体に吸着させ、少量の加熱ガスを供給することにより前記吸着体に吸着した前記有機シリコンおよび有機溶剤を前記吸着体から脱着させて濃縮された有機シリコンおよび有機溶剤を含有する脱着ガスとして排出する。その際、脱着に使用する少量の加熱ガスは、後述する第２熱交換器２０２の受熱側出口２０２ｂより排出された加熱ガスを使用する。
次に、吸着濃縮装置２０４から排出する脱着ガスを第１熱交換器２０１の受熱側入口２０１ａに供給し、第１熱交換器２０１において、後述する燃焼装置２０３から排出される高温排気ガスから間接的に熱を回収し、昇温された有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスを熱交換器２０１の受熱側出口２０１ｂより排出する。そして、前記昇温された有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスを燃焼装置２０３に供給し、前記有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスを所定の温度まで昇温し、含有される有機溶剤を酸化分解し、高温の排気ガスとして排出する。高温の排気ガスは、第１熱交換器２０１の放熱側入口２０１ｃより第１熱交換器２０１に供給され、前記の第１熱交換器２０１の受熱側入口２０１ａから供給され、受熱側出口２０１ｂから排出される脱着ガスと熱交換され、放熱側出口２０１ｄから排出される。
放熱側出口２０１ｄから排出されたガスは、今度は第２熱交換器の放熱側入口２０２ｃに供給し、第２熱交換器２０２において、前記吸着濃縮装置２０４の脱着用加熱ガスに使用するため、第２熱交換器２０２の受熱側入口２０２ａから供給され、受熱側出口２０２ｂから排出される少量の加熱ガスに間接的に熱を与え、降温されて第２熱交換器２０２の放熱側出口２０２ｄから排出され、大気放出などされる。
本発明の処理システムにおいては、第２熱交換器２０２の放熱側出口２０２ｄから排出されるガスの温度を所定の温度以上とするために、バイパス２０を設け、第２熱交換器２０２の受熱側入口２０２ａへ供給されるガスの風量を調節する。
【００２０】
本発明の処理システムの好ましい実施態様は、前記第２熱交換器２０２の放熱側出口２０２ｄから排出されるガスの温度を２５０℃以上とすることである。
【００２１】
この結果、本発明の処理システムは、第２熱交換器２０２の放熱側出口２０２ｄから排出されるガスの温度を所定の温度以上とすることにより、第２熱交換器２０２の放熱側伝熱面に有機シリコンの酸化物である二酸化ケイ素が付着・堆積することを防ぎ、短時間で熱交換器が目詰まりすることを解消できる。
なお、第１熱交換器２０１の放熱側伝熱面に関しては、本発明の処理システムにおいては、第１熱交換器２０１の放熱側伝熱面よりも第２熱交換器２０２の放熱側伝熱面の方が、必ず温度が低いため、第２熱交換器２０２の放熱側伝熱面に有機シリコンの酸化物である二酸化ケイ素が付着・堆積することを防ぐことが出来れば、必然的に第１熱交換器２０１の放熱側伝熱面に有機シリコンの酸化物である二酸化ケイ素が付着・堆積することを防ぐことができる。
【００２２】
本発明の処理システムにおいて、燃焼装置の加熱手段は、高温酸化処理温度すなわち高温度の反応部における温度は、７５０℃以上、この反応部での排気ガスの滞留時間は０．５秒以上、好ましくは１．０秒以上の条件により高温酸化処理する手段である。
【００２３】
本発明の処理システムにおける受熱側のガスと放熱側のガスとの間で熱交換するための熱交換器は、特に限定されるものではなく、例えば、平板平面流式熱交換器、多管式熱交換器などが適している。
【００２４】
本発明の処理システムは、有機シリコンを含む有機溶剤含有するガスに適応することが好ましく、例えば、数千ｐｐｍ以下の濃度のアルコール類、ケトン類、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類等の有機溶剤を含有するガス等の処理に特に適している。
【００２５】
上記有機溶剤含有ガスとは、各種工場から排出される低濃度の有機溶剤含有ガスも含まれ、そのガスを吸着式濃縮装置で処理することにより得られる濃縮ガスなども含まれる。
【００２６】
本発明の処理システムにおける吸着式濃縮装置２０４は、例えば、低濃度の有機溶剤含有ガスを、連続回転するハニカム状吸着体の吸着部に供給され、吸着されると共に、吸着体の脱着部に供給される少量高温の脱着用加熱ガスにより、吸着体に吸着された有機溶剤が脱着される。これにより吸着体は連続再生され、有機溶剤を含有する濃縮ガスが吸着式濃縮装置から取り出される。ヘキサメチルジシラザンなどの比較的沸点の低い有機シリコンは、この吸着式濃縮装置により濃縮される。すなわち、濃縮ガス中に比較的高い濃度で存在し、この濃縮ガスを燃焼装置で処理した際に、二酸化ケイ素を主体とする有機シリコン酸化物である堆積物を多量に生成する場合が多く、かかる場合は、本発明の処理システムは優れた効果を発揮することとなる。
【実施例】
【００２７】
＜実施例１＞
ヘキサメチルジシラザン約２．６ｐｐｍを含む有機溶剤含有ガスに関して、図３のフローに示す処理システムで処理を実施した。熱交換器１０１の受熱側１０１ａの風量をバイパス５を用いて調整して熱交換器１０１の放熱側出口１０１ｄの温度を２５０℃で運転した。その結果、熱交換器１０１の受熱側出口１０１ｂの出口温度は１８０℃となり、熱交換器１０１の放熱側伝熱面は目詰まりを早期に発生させることなく、運転できた。
【００２８】
＜実施例２＞
ヘキサメチルジシラザン約１３０ｐｐｂを含む有機溶剤含有ガスに関して、図４のフローに示す処理システムで処理を実施した。吸着濃縮装置２０４にて、前記有機溶剤含有ガスを２０倍濃縮して処理を実施した。第２熱交換器２０２の受熱側２０２ａの風量をバイパス２０を用いて調整して、第２熱交換器２０２の放熱側出口２０２ｂの温度を２５０℃で運転した。その結果、第２熱交換器２０２の受熱側入口２０２ａの出口温度は１８０℃となり、第２熱交換器２０２の放熱側伝熱面は目詰まりを早期に発生させることなく、運転できた。
【００２９】
＜比較例１＞
ヘキサメチルジシラザン約２．６ｐｐｍを含む有機溶剤含有ガスに関して、従来の処理システムである図１のフローに示す処理システムで処理を実施した。熱交換器１０１の受熱側入口１０１ａの風量を全量を用い、熱交換器１０１の放熱側出口１０１ｄの温度を２００℃で運転した。その結果、熱交換器１０１の受熱側入口１０１ａの温度は２００℃となり、熱交換器１０１の放熱側伝熱面は目詰まりが早期に発生して、運転継続が不可能となった。
【００３０】
＜比較例２＞
ヘキサメチルジシラザン約１３０ｐｐｂを含む有機溶剤含有ガスに関して、従来の処理システムである図２のフローに示す処理システムで処理を実施した。吸着濃縮装置２０４にて、前記有機溶剤含有ガスを２０倍濃縮して処理を実施した。第２熱交換器２０２の受熱側入口２０１ａの風量を全量を用い、第２熱交換器２０２の放熱側出口２０１ｄの温度を２００℃で運転した。その結果、第２熱交換器２０２の受熱側入口２０１ａの温度は２００℃となり、第２熱交換器２０２の放熱側伝熱面は目詰まりが早期に発生して、運転継続が不可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の有機溶剤含有ガス処理システムにより、有機シリコンが含まれる有機溶剤含有ガスを処理することで、熱交換器の放熱側伝熱面の付着が低減し、目詰まり問題を解決することが可能となり、産業界に寄与することが大である。
【符号の説明】
【００３２】
１、１１：原ガスダクト
２、４、１６、１８：熱交換器出口ダクト
３、１７：燃焼装置出口ダクト
４、１２、１９：排気ダクト
５、２０：バイパス
１３：加熱用空気
１５：吸着濃縮装置出口ダクト
１０１：熱交換器
２０１：第１熱交換器
２０２：第２熱交換器
１０１ａ、２０１ａ、２０２ａ：受熱側入口
１０１ｂ、２０１ｂ、２０２ｂ：受熱側出口
１０１ｃ、２０１ｃ、２０２ｃ：放熱側入口
１０１ｄ、２０１ｄ、２０２ｄ：放熱側出口
１０２、２０３：燃焼装置
２０４：吸着濃縮装置
【図１】
0005982958.tif 000002
【図２】
0005982958.tif 000003
【図３】
0005982958.tif 000004
【図４】
0005982958.tif 000005