(57)【要約】      （修正有）【課題】熱後処理されたプロセス排ガス中に存在する非常に小さい複数の固体粒子の分離を実行する安価かつ効果的な１つの様態を提供する。【解決手段】装置は、複数の燃焼室中で熱後処理された複数のプロセス排ガスが１つのクーラーを経て１つの凝集段階を通って運ばれ、後処理されたプロセス排ガス中に存在する複数の固体粒子が１つのスクラビング段階において分離され得るように構成される事により達成できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱後処理された複数のプロセス排ガスから複数の粒子を分離するための装置であって、複数のプロセス排ガスは１つの燃焼室（２）において熱後処理され、
前記熱後処理されたプロセス排ガスが、１つのクーラー（３）を経て１つの凝集段階（４）を通って運ばれ、前記後処理されたプロセス排ガス中に存在する複数の固体粒子は、１つのスクラビング段階（５）において分離され得る装置。
【請求項２】
前記クーラー（３）が、１つのスクラビング液のための１つの供給節部を備える１つの急冷段階として構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記プロセス排ガスの流速が、前記凝集段階（４）において低減されることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記凝集段階（４）の内容積および／または自由内部断面が、前記燃焼室（２）の内容積および／または自由内部断面と少なくともほぼ同じ大きさであることを特徴とする先行請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
複数の凝集核が、前記凝集段階（４）中に存在しているか、または前記凝集段階（４）に導入できることを特徴とする先行請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記複数の凝集核が、吹き込まれた複数の液滴であることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
超音波波を前記凝集段階（４）中に放出し得ることを特徴とする先行請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記凝集段階（４）の内壁が、１つのスクラビング液の１つの膜で湿潤されることを特徴とする先行請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記凝集段階（４）が、直列および／または並列に配列された複数の容器で形成されることを特徴とする先行請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記スクラビング段階（５）が、スクラビング液の１つの駆動噴霧を備えているか、１つの噴霧スクラバーおよび／または１つの充填スクラビングカラムとして構成されることを特徴とする先行請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記スクラビング段階（５）を出る前記プロセス排ガスが、前記後処理されたプロセス排ガスから複数の微細な固体粒子を分離するために、少なくとも１つの電気集塵器（６）を通して運ばれることを特徴とする先行請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記プロセス排ガスは、少なくとも２つの電気集塵器（６）の一方を通して交互に運ばれることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
１つのスクラビング液のための１つの供給設備が、一方の電気集塵器（６）に存在することを特徴とする請求項１１または１２に記載の装置。
【請求項１４】
急冷段階（３）および１つまたは複数の静電分離器（６）が、第１のスクラビング液のための１つの貯蔵容器（８）に接続され、凝集段階（４）およびスクラビング段階（５）も第２のスクラビング液のための１つの貯蔵容器（９）に接続されることを特徴とする先行請求項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
熱後処理された複数のプロセス排ガスから複数の粒子を分離するための方法であって、１つの燃焼室（２）中で熱後処理されたプロセス排ガスが冷却され、前記プロセス排ガス中に存在する複数の固体粒子の粒径の拡大は、凝集段階（４）における微細な複数の固体粒子の凝集により実行され、
複数の固体粒子が、１つのスクラビング段階（５）において、前記後処理されたプロセス排ガスから分離される方法。
【請求項１６】
前記燃焼室（２）から取り去られた前記プロセス排ガスが、クーラー（３）としての１つの急冷段階における１つのスクラビング液の沸点以下の温度まで冷却され、次に前記凝集段階（４）に供給されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記凝集のために、前記凝集段階（４）中での少なくとも１０秒の滞留時間が守られることを特徴とする請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記凝集が、前記凝集段階（４）中に存在および／または導入される複数の凝集核によって促進されることを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記凝集を促進するために複数の液滴が吹き込まれることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記凝集が、前記凝集段階（４）中に導入された後処理されたプロセス排ガスの１つの最低温度を維持することによる熱泳動により促進されることを特徴とする請求項１５乃至１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記凝集が、超音波波によって促進されることを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記プロセス排ガスが、微細な複数の固体粒子を分離するために、前記スクラビング段階（５）に続く少なくとも１つの電気集塵器（６）を通して運ばれることを特徴とする請求項１５乃至２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記プロセス排ガスが、少なくとも２つ電気集塵器（５）を交互に通して運ばれることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
１つの電気集塵器（６）において粒子分離が実行され、これと並行して、少なくとも１つの他の電気集塵器（６）において洗浄が実行されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
粘稠度が異なる少なくとも２つのスクラビング液が、個別のプロセスステップにおいて用いられることを特徴とする請求項１５乃至２４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱後処理された複数のプロセス排ガスから複数の粒子を分離するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
これらのプロセス排ガスは、様々な基板の表面改質において得られる。そのようなプロセスにおいては、対応する複数の基板は真空ユニット中で塗装され、基板自体および対応する真空室の双方は、ドライエッチングにより浄化される。
【０００３】
これらのプロセスにおいて形成され、真空ユニットから運び出される複数のプロセス排ガスは、環境中にそのまま排出できない様々な化学物質を含んでいる。
【０００４】
従って、得られた複数のプロセス排ガスを１つの燃焼室に導入し、そこで他の複数の化学物質に変換することにより、プロセス排ガスを熱後処理するのが一般的である。
【０００５】
従って、例えば、様々なケイ素化合物が解離され、ケイ素は熱後処理において酸化されてＳｉＯ２になる。
【０００６】
このＳｉＯ２はその場合に、プロセス排ガス中にあらかじめ存在しているか、プロセス排ガス中で以前に形成された複数の固体粒子に加えて、熱後処理されたプロセス排ガスの１つの成分である。プロセス排ガス中に存在またはプロセス排ガス中で形成された複数の固体粒子は、１つの特定の粒径スペクトルを有しており、比較的大きな複数の固体粒子のほかに、粒径が１μｍを相当下回る非常に微細および極微細な複数の粒子も一定の割合で、後処理されたプロセス排ガス中に存在している。最近導入された真空ユニットの場合、比較的大面積の複数の基板が技術的に処理されなければならず、常に技術的に処理され、その結果、得られて後処理されなければならないプロセス排ガス体積はかなり大きい。それゆえ、後処理されたプロセス排ガス中に存在する複数の固体粒子の総量および従って後処理されたプロセス排ガス中の極微細な複数の固体粒子の絶対量も増大する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらの非常に微細で小さい複数の固体粒子は、後処理された複数のプロセス排ガス中に存在する複数の固体粒子を分離するためにこれまで使用されてきた技術的手段を用いてもごく不十分にしか分離できず、その結果、従来の熱後処理にかけられ環境中に排出される非常に小さい複数の固体粒子の量はそれに対応して増大する。
【０００８】
しかしながら、付加的に実行されなければならないことがあるそのような小さい極微細な複数の固体粒子の分離は、従来の手法が用いられる場合には非常に高価である。なぜならば、例えば、対応して微細な複数のフィルタは、洗浄ステップなしでは、比較的短時間しか用いることができないからである。
【０００９】
そのような非常に小さい複数の粒子を分離するための複数のベンチュリスクラバーを用いた実験も、所望の結果に至らなかった。なぜならば、圧力落下が非常に大きかったか、それともベンチュリノズルにおいて必要とされる液体駆動噴射を形成するために非常に高いエネルギーが必要だったからである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従って、本発明の１つの目的は、熱後処理されたプロセス排ガス中に存在する非常に小さい固体粒子の安価かつ効果的な分離を保証できること、およびそのようにして分離された熱後処理されたプロセス排ガスを毒性的および環境的に許容できる様態で放出できることである。
【００１１】
この目的は、請求項１の複数の特徴を有する１つの装置を用い、請求項１５に定義されるような１つの方法を用いることにより、本発明に従って達成される。本発明の有利な複数の実施形態およびさらなる複数の変形例は、従属クレームに記載される複数の特徴要件を用いて達成し得る。
【００１２】
本発明は、プロセス排ガスの熱後処理のための従来の複数の解決策に基づく。従って、それぞれのプロセス排ガスは、少なくとも１つのバーナーが存在する１つの燃焼室内に導入される。それぞれのプロセス排ガスの後処理は、適当な１種類の燃料ガス（例えば、ＣＨ４、水素またはプロパンガス）および１種類の酸化剤（酸素または空気）を供給することによって実行される。複数の化学物質が、これらの条件の下で会合させられる。解離生成物は、他の複数の化学物質、例えば、フッ化水素および酸化物に、例えば、ケイ素から形成されている粒子状二酸化ケイ素と共に変換される。そのような燃焼室の内壁上での堆積物形成を回避するため、内壁上に１つのスクラビング液の１つの膜を作り出すのが一般的である。
【００１３】
複数の固体粒子を分離することができ、また、例えば、以前形成されたフッ化水素を化学的に変換できるスクラビング段階に熱後処理されたプロセス排ガスが供給される前に、後処理された複数のプロセス排ガスは、本発明に従って、冷却され、形成された小さい複数の固体粒子の少なくとも一部が、中間凝集段階における凝集によりその体積面で拡大され、その結果、対応する拡大された複数の固体粒子をその後のスクラビング段階において、後処理されたプロセス排ガスから分離することができる。
【００１４】
この凝集段階は、複数の固体粒子を含むプロセス排ガスが、粒子体積の拡大につながる凝集の発生を可能にする特定の滞留時間保持される、少なくとも１つの容器により形成される。
【００１５】
その場合そのような容器は、その容器が適切な大きさの内容積を有し、そのような容器内の流速が好ましくは低減されるように配置されるべきである。この目的のため、内容積および／または自由内部断面は、燃焼室の内容積および／または自由内部断面と少なくともほぼ同じ大きさとすべきである。このように、プロセス排ガスのそれぞれの流速が凝集段階内で低減される。
【００１６】
凝集段階における上記の滞留時間は、少なくとも１０秒とすべきであるが、好ましくは約３０秒とすべきである。
【００１７】
しかしながら、凝集段階は、２つ以上のそのような容器で構成することができる。複数の容器を、プロセス排ガスシリーズが凝集のためこれらを通って連続して流れるように、直列に配列することができる。
【００１８】
それに代えてまたはそれに加えて、１つの凝集段階の複数の容器を並列に配列することも可能であり、その結果、複数の副流を、凝集のために対応する複数の容器を通過させることができる。そのような個別の流れの内部では、今度は複数の容器を直列に配列することが可能である。
【００１９】
１つの凝集段階の１つまたはすべての容器の内表面にスクラビング液の１つの膜を設けることも有利であり、その結果、内壁への複数の粒子の付着を回避することができ、この領域で発生する如何なる複数の粒子をも洗い流して次のスクラビング段階へ送ることができる。
【００２０】
複数の粒子の凝集は、単独または組合せ使用できる多くの可能性がある適切な手段で促進できる。
【００２１】
従って、複数の凝集核は凝集段階中に存在するか、または凝集段階に付加的に導入できる。そのような複数の凝集核は、例えば、吹き込まれた複数の液滴であり得る。微細噴霧が好ましく、その結果、単位容積あたりの液滴数が非常に高い。
【００２２】
別の選択肢においては、複数の凝集核は、凝集段階に導入され、後処理されたプロセス排ガス流により運ばれ、かくして複数の粒子の凝集を促進してそれらの体積を増大させる複数の固体粒子であり得る。
【００２３】
燃焼室を出る冷却された熱後処理された複数のプロセス排ガスは、例えば、急冷段階において用いられる液体またはスクラビング液の沸点以下の温度を、凝集段階への入口において有するべきである。
【００２４】
しかしながら、凝集段階への入口におけるプロセス排ガス温度は、凝集段階内で吹き込まれた複数の液滴の温度より高くするべきであり、その結果、熱泳動により凝集が促進され得る。
【００２５】
凝集を促進するさらなる考えられる方法は、凝集段階内部に超音波を放出することである。
【００２６】
本発明に従って用いられる凝集段階には、今度はそれを介してプロセス排ガスが運ばれる１つのスクラビング段階が続く。このスクラビング段階において、本発明に従って実行される凝集によって増大させられた非常に高比率の固体粒子を分離することができる。
【００２７】
しかしながら、プロセス排ガス中に存在するさらなる重要な複数の化学物質も、スクラビング液の適当な選択により、無害な複数の化学物資に結合または変換できる。これは、例えば、フッ化水素にあてはまる。
【００２８】
プロセス排ガスの適切な後処理は、例えば、スクラビング液の駆動噴射、噴霧スクラバーおよび／または充填スクラビングカラムを用いることにより、スクラビング段階で達成できる。スクラビング段階には、好ましくは、閉塞を回避できる１つの噴霧スクラバーが最初に設けられるべきである。液体の駆動噴射も同様に、この閉塞を回避することを可能にし、同時に、輸送能力の増加の達成を可能にする。
【００２９】
内部に複数の充填要素が置かれる複数の充填スクラビングカラムにおいては、プロセス排ガス中に存在する複数の有害物質（例えば、フッ化水素）を吸収するために比較的大きい表面積が利用可能である。
【００３０】
デザイン次第では、そのようなスクラビング段階において、０．７乃至１．５μｍより大きい複数の粒子および複数の凝集物が後処理されたプロセス排ガスから分離できる。一定比率のより小さい複数の粒子は、スクラビング段階を通過でき、この装置は少なくとも１つの下流側電気集塵器を設置して補完できる。
【００３１】
そのような電気集塵器により、後処理されたプロセス排ガス中に存在する複数の粒子の事実上完全な分離を達成することが可能にする。そのような非常に小さい複数の固体粒子の総量が前もってかなり低減されているので、そのような複数の電気集塵器の使用は可能であり、その結果、高電圧により発生されたイオン化電流が停まりそのような集塵器がその抗力を失う前に、複数の電気集塵器に比較的長時間粒子を供給することができる。
【００３２】
これも、本発明に従って用いられる解決策に適用でき、交互に操作できる少なくとも２つの電気集塵器の並列配置が、可能であれば存在すべきである。例えば、第２の電気集塵器において清掃が同時に実行されている間に、スクラビングステージを出るプロセス排ガスを微細な複数の固体粒子をさらに分離するために１つの電気集塵器に通すことができる。清掃は、清掃される電気集塵器を通って流れ、集塵器に付着している固体粒子を除去して運び去る１つの洗浄液によって行われる。
【００３３】
清掃が完了した後、プロセス排ガス流を切り替えて清掃された電気集塵器に通すことができる一方で、この間に他方の電気集塵器が同様に清掃される。
【００３４】
個別のプロセス段階の各々においてプロセス排ガスの１つの特定の処理が実行されるので、個別のプロセスステップについて粘稠度が異なる種々のスクラビング液を用いることにより、本発明を有利にさらに展開できる。
【００３５】
従って、例えば、急冷段階において１つのスクラビング液を用いることができ、この同じスクラビング液を電気集塵器の清掃にも用いることができる。
【００３６】
第２のスクラビング液を、凝集段階およびスクラビング段階に供給することができる。
【００３７】
これら２つのスクラビング液は、例えば、それらのｐＨおよび／または溶液中に存在する複数の物質の点で異なることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
図１に示されるブロック図は、本発明の一例を示している。
【００３９】
１つの真空塗装プラント（図示せず）からのプロセス排ガスは、矢印で示されるように、プロセス排ガス入口１を経て１つの燃焼室２に入る。燃焼室２において、本明細書の導入部で説明されたように、それ自体が公知の１つのプロセス排ガスの熱後処理が次に実行される。
【００４０】
第１のスクラビング液がタンク８から供給される１つの急冷段階３が、燃焼室２の底部に位置している。
【００４１】
熱後処理されたプロセス排ガスは、急冷段階３によって冷却され、３０乃至６０℃の範囲の温度を達成できる。熱後処理され冷却されたプロセス排ガスは、１つの接続ラインを経て、比較的大容量を有する１つのプラスチック製容器により形成される１つの凝集段階４へ行く。
【００４２】
図示されない１つの形態においては、固体粒子の付着を回避するために、好ましくは閉じられた１つの流体膜を、燃焼室２の内壁上および凝集段階４の内壁上に作り出すことができる。
【００４３】
極微細な複数の固体粒子の凝集を促進するために、１つのタンク９からの第２のスクラビング液が凝集段階４内部に吹き込まれる。複数の凝集核を形成できる非常に細かい複数の液滴が凝集段階内に存在するように、この液体は吹き込まれるべきである。
【００４４】
凝集段階４は、プロセス排ガスの体積流量および対応する複数の圧力を考慮して、本発明に従って実行される微細な複数の固体粒子の凝集のために少なくとも３０秒の滞留時間が守られるように寸法が決められる。
【００４５】
凝集の１つの結果として達成される比較的大きい体積を有する複数の固体粒子を比較的大きい比率で有するプロセス排ガスは、１つの接続ラインを経て１つのスクラビング段階５に供給され、このスクラビング段階の充填要素を含有する１つの充填カラムは１つの一体型の構成要素であり、スクラビング段階においては、複数の固体粒子の分離およびフッ化水素の吸収も、タンク９からスクラビング段階５にもう一度導入される第２のスクラビング液を用いて達成される。
【００４６】
ここに示される例において、スクラビング段階５には、１つの接続ラインを経て、１つの電気集塵器６が続き、この電気集塵器を通して、複数の有害物質および比較的大きい複数の固体粒子を今やほとんど含まないプロセス排ガスが送られる。
【００４７】
加えて、この電気集塵器６は、数がかなり低減された微細な複数の固体粒子がプロセス排ガスから分離され、１つの抽出施設７を経て環境中に放出されることを可能にする。１つの電気集塵器６の洗浄を可能にするために、この集塵器はタンク８に接続され、このタンクから第１のスクラビング液を、付着している複数の固体粒子の清掃および除去のために電気集塵器６に導入できる。
【００４８】
しかしながら、示されてはいないが、明細書の概要部分において同様に記載されている１つの形態においては、微細な複数の固体粒子の分離および清掃のために交互に操作できる少なくとも２つの電気集塵器６の１つの並列配置が存在することが可能である。
【００４９】
図１のブロック図においては、凝集段階４からの液体のための複数の流出口、スクラビング段階５、電気集塵器６、燃焼室２ならびにスクラビング液の交換および１つの廃水処理プラントへの排出は図示されていない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に従う１つの装置の１つの例の１つのブロック図を概略的に示す。
【図１】
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【外国語明細書】
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