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JP4452956B2 - Method for treating exhaust gas containing organosilicon - Google Patents
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JP4452956B2 - Method for treating exhaust gas containing organosilicon - Google Patents

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JP4452956B2
JP4452956B2 JP00309399A JP309399A JP4452956B2 JP 4452956 B2 JP4452956 B2 JP 4452956B2 JP 00309399 A JP00309399 A JP 00309399A JP 309399 A JP309399 A JP 309399A JP 4452956 B2 JP4452956 B2 JP 4452956B2
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oxidation treatment
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機シリコンを含有する排気ガスを高温酸化して処理する方法の改良技術に関するものであり、特に、半導体製造や液晶製造における有機シリコン含有排気ガスの高温酸化処理に好適に適用し得るものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、一般的に、可燃性有害物質を含む有害ガスを浄化する処理方法として、高温酸化処理方法すなわち燃焼法が広く使用されてきた。
【0003】
かかる一般的な高温酸化処理方法は、例えば、図−1に示すフローの通りであり、有害ガスはブロワー1を介して熱交換器2の受熱側に送られ処理後の高温排気ガスから間接的に熱を回収し、さらにヒーターであるバーナー3により所定の温度まで昇温され、高温の反応部4にて可燃性有害物質は酸化分解され、処理後の高温排気ガスは、熱交換器2の放熱側に通気され、大気へ放出される。
【0004】
上記において、一般的には酸化分解時の温度は750℃以上に設定されるので、有害ガス中の有害物が酸化されやすい化合物であったり、酸化すべき有害物の濃度が薄い場合等には、有害物が完全に酸化排出されることとなり、熱交換器2の放熱側での目詰まりは通常生じることはなく、従来、熱交換器の放熱側の目詰まり対策としては、特に何もなされていなかった。
【0005】
しかしながら、半導体製造工程や液晶製造工程に生じる有機排気ガスの一部には、例えば有機シリコンの一種であるヘキサメチルジシラザン等を比較的多く含む場合があり、かかる場合に、上記の従来の図−1に示されるフローにより高温酸化処理した際には、熱交換器2の放熱側伝熱面に固形物が多量に付着・堆積し、極めて短時間に熱交換器が目詰まりし、処理風量が低下するため、充分な処理がなされないという問題を生じていた。
【0006】
また、上記において、ヒーターとしてバーナーを使用している場合には、この排気ガスと接触するバーナー金属部にも固形物が多量に付着・堆積することにより、バーナーが失火し不完全燃焼が発生するなど、危険な状態に陥るという問題も生じていた。
【0007】
さらに、熱交換器の伝熱面やバーナーに付着した固形物を完全に取り除くことは容易ではなく、最悪の場合には、熱交換器さらにはバーナーの交換を実施する必要があり、かかる場合には多大な費用を要することとなっていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題点を解決することを目的とするものであり、酸化され難い有機シリコンを比較的多く含む排気ガスを高温酸化分解処理する場合にも、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排気ガス処理方法を提供するものである。
【0009】
本発明者らは、有機シリコンを含有する排気ガスの高温酸化処理時に発生する堆積物を容易に除去する方法に関して検討するに際して、まず、かかる堆積物を化学分析した結果、堆積物が多少の煤等を含むものの、実質的には二酸化珪素を主要成分とするものであることを見い出した。
【0010】
さらに、本発明者らは、上記の二酸化珪素を主成分とする堆積物を剥離除去する方法に関して、鋭意検討した結果、本来水とは相溶性を有しない二酸化珪素の堆積物に水を散水すると、驚いたことに、水が堆積物の中に浸透し堆積物の形状を崩すと共に、水がステンレス等の金属と堆積物との間に浸透することにより堆積物を容易に剥離させることを見い出した。
【0011】
本発明者らは、上記知見を基に、さらに検討を重ねた結果、本発明に到達したものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、有機シリコンを含有する排気ガスを高温酸化処理する工程を含む排気ガス処理方法であって、前記高温酸化処理において生成された有機シリコンの酸化物を主成分とする堆積物を水洗浄により除去する工程を含む排気ガス処理方法を提供するものである。
【0013】
本発明の排気ガス処理方法の好ましい実施態様は、高温酸化処理後の排気ガスと高温酸化処理前の排気ガスとの間で熱交換処理する工程とを含むものである。
【0014】
本発明の排気ガス処理方法の好ましい実施態様は、前記有機シリコンが、アルキルシラン基を有する有機シリコンである。
【0015】
本発明の排気ガス処理方法の好ましい実施態様は、前記有機シリコンの酸化物が、実質的に二酸化珪素である。
【0016】
【発明の実施形態】
本発明の排気ガス処理方法は、有機シリコンを含有する排気ガスであれば、いかなる排気ガスにも適用し得るものであり、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排気ガス等に好適に適用することができる。
【0017】
なお、上記の排気ガスとは、各種工場の排気系統から排出されるいわゆる排気ガスに限定されるものではなく、例えば、低濃度の有機溶剤を含有する排気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等は当然のこととして、いわゆる排気ガスとは称されないガスをも含むものである。
【0018】
上記の吸着式濃縮装置は、例えば図−3に示される通りであり、低濃度の有機溶剤を含む排気ガスは、連続回転するハニカム状吸着体の吸着部に通気され、浄化されると共に、吸着体の脱着部に通気される少量高温の脱着空気により、吸着体に吸着された有機溶剤は脱着される。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、またはその分解生成物であるトリメチルシラノール等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、この濃縮ガスを高温酸化処理方法で処理した際には、二酸化珪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、かかる場合には、本発明の排気ガスの処理方法は優れた効果を発揮することとなる。
【0019】
本発明の排気ガス処理方法は、排気ガス中に含まれる有機シリコンが、アルキルシラン基を有する有機シリコンである場合にはより好適に適用することができる。
【0020】
なお、ここでいうアルキルシラン基を有する有機シリコンとは、例えばシロキサン結合、シラザン結合、シラノール結合等を有する有機シリコンを意味する。
【0021】
また、ヘキサメチルジシラザンやこの加水分解生成物であるトリメチルシラノールは、特に半導体製造工程や液晶製造工程等において用いられ、又は、多量に発生する有機シリコンであり、これらを含む排気ガスを高温酸化処理した際には、熱交換器における目詰まりが顕著に発生し、さらにこれらの有機シリコンは高温酸化処理の前段で排気ガス中から除去することが極めて困難な物質であるが、かかる有機シリコンを含有する排気ガスを処理対象とする場合に、本発明の排気ガス処理方法は特に好適に適用することができる。
【0022】
本発明の排気ガス処理方法における有機シリコンの酸化物である堆積物は、二酸化珪素を主成分とするものである。
【0023】
なお、堆積物には、二酸化珪素の他に、不完全燃焼のスス、処理対象の有機シリコン、その化学変化物、その他排気ガス中の各成分等が含まれるが、二酸化珪素を主成分とする限り、本発明を適用し得るものである。
【0024】
また、上記堆積物の代表的な形状は、微粉粒体が圧縮された固形物であり、かかる堆積物は、各種配管、器具、備品、装置の内壁に付着し、圧縮空気やブラッシングによっては、除去することが困難な場合が多い。
【0025】
本発明の排気ガス処理方法における高温酸化処理は、特に限定されるものではなく、排気ガスに含まれる有害な有機溶剤を高温下にて酸化分解し無害な排気ガスを得る処理方法であれば、いかなる方法であってもよい。
【0026】
なお、本発明の排気ガス処理方法においては、高温酸化処理は、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のが好ましい。
【0027】
本発明の排気ガス処理方法における高温酸化処理後の排気ガスと高温酸化処理前の排気ガスとの間で熱交換処理のために使用される熱交換器は、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(図−4)、多管式熱交換器(図−5)等が好適に用いられる。
【0028】
なお、本発明においては、熱交換器放熱側伝熱面に付着した堆積物を散水除去し易い構造を有している熱交換器がより好ましく、特に平板平面流式熱交換器は、伝熱面同士の間隔が比較的広く、堆積物を散水除去し易い構造を有しているので、特に好ましい。
【0029】
上記の熱交換器の伝熱面の材質については、ステンレス製であることが好ましい。ステンレス性であれば、耐熱性に優れるのみならず、散水による腐食を防ぐ効果が高いからである。
【0030】
本発明の排気ガス処理方法において、有機シリコンの酸化物を主成分とする堆積物を水洗浄する方法は、特に限定されるものではなく、例えばシャワー状の水を散水して、堆積物にかける方法などが好適に用いられる。この方法であれば、熱交換器の放熱側に堆積した堆積物に対してもまんべんなく水を注ぐことが可能である。
【0031】
以下、図を用いて本発明を詳細に説明する。
【0032】
図−2には本発明の処理方法を使用したフローの1例が示される。被処理ガスは、ブロワー1を介して熱交換器2の受熱側に送られ、処理後の高温排気ガスから間接的に熱を回収し、さらにヒーターであるバーナー3により所定の温度まで昇温される。高温の反応部4にて可燃性有害物質は酸化分解処理される。処理後の高温排気ガスは、熱交換器2の放熱側へ通気され、大気へ放出される。熱交換器2には、放熱側へ水を散水する散水ライン5が付設されている。また、散水時の洗浄廃水を排出するための排水ライン6が熱交換器放熱側に付設されている。
【0033】
熱交換器2の放熱側伝熱面に二酸化珪素を主体とする堆積物が付着・堆積し、熱交換器の放熱側に目詰まりが発生し、処理風量が低下し、正常な高温酸化処理が行われなくなった際には、バーナー3による被処理ガスの昇温は停止され、熱交換器は冷却された後、ブロワー1は停止される。その後、散水ライン5から散水が行われ、熱交換器に堆積した二酸化珪素を主体とする固形物は洗い流される。この時に発生する二酸化珪素を主体とする固形物を含む洗浄廃水は、排水ライン6を通して熱交換器の外へと排出される。
【0034】
【実施例】
(実施例1)
ヘキサメチルジシラザンを約10ppm、イソプロピルアルコールを主体とする有機溶剤を約2000ppm含む毎分20立方メートルの排気ガスに関して、本発明を使用した図−2のフローシートに従い高温酸化処理を実施した。熱交換器2にはステンレス製の平板平面流式熱交換器を用いた。バーナー3にはLPGを燃料として使用した。反応部4の温度は750℃となるように制御した。
【0035】
10日間の処理後、処理風量が約10%程低下した。そこで、バーナー3を停止し、高温酸化処理を中止した。熱交換器は約5時間をかけて約40℃程度まで冷却された。その後、ブロワー1を停止し、熱交換器2を点検したところ、熱交換器2の伝熱面放熱側に、白色の固形物が多量に付着・堆積している状況が確認された。そこで熱交換器2の放熱側上流から、熱交換器に対して散水ライン5からの散水を行ったところ、熱交換器伝熱面放熱側に付着・堆積していた白色固形物はほぼ完全に剥離除去された。排水ライン6からは、二酸化珪素の白色粉体が多量に分散した廃水が排出された。さらに、バーナー3の排気ガスと接触している金属部にも白色の固形物が付着・堆積している状況が確認されたため、熱交換器と同様に、散水を行ったところ、バーナー金属部に付着・堆積していた白色の固形物はほぼ完全に剥離除去された。その後、ブロワー1およびバーナー3は再起動され、反応部4の温度は定常処理温度の750℃まで上昇し、高温酸化処理が再開された。処理風量は、毎分20立方メートルすなわち処理を開始した当初の風量まで回復した。
【0036】
熱交換器2およびバーナー3に付着・堆積していた白色の固形物を分析したところ、主成分は二酸化珪素であり、二酸化珪素の比率は90%以上であることが判明した。
【0037】
(比較例1)
実施例1と同一の排気ガスに関して、図−1のフローシートに従い高温酸化処理を実施した。熱交換器2、バーナー3及び燃料、反応部4の温度も実施例1と同一にした。
【0038】
高温酸化処理開始当初の酢酸ブチル除去効率は99%以上と極めて良好であった。熱交換器2の放熱側の圧力の監視はなされておらず、熱交換器放熱側の目詰まり状況が把握できないため、処理を開始してから約2週間後、バーナー3の失火がたびたび発生し、充分な酸化分解処理が出来なくなった。また、処理風量も処理開始時の50%以下に低下していた。このため、バーナー3を停止し、高温酸化処理を中止した。
【0039】
その後、熱交換器2を人が熱交換器内部に入る上で問題のない30℃程度まで冷却した。冷却には約6時間が必要であった。その後、ブロワー1を停止し、熱交換器2の内部に人が入り、点検を実施したところ、放熱側が完全に目詰まりしていることが判明した。熱交換器の放熱側には、黒色の物質が堆積していた。この堆積物を分析したところ、これらの物質は、バーナー3の不完全燃焼により発生したススに起因する炭素と、ヘキサメチルジシラザンの酸化物である二酸化珪素の混合物であることが判明した。
【0040】
(比較例2)
実施例1と同一の排気ガスに関して、図−1のフローシートに従い高温酸化処理を実施した。熱交換器2、バーナー3及び燃料、反応部4の温度も実施例1と同一にした。
【0041】
高温酸化処理開始当初の酢酸ブチル除去効率は99%以上と極めて良好であった。熱交換器2の放熱側の圧力の監視はなされていないが、比較例1の結果から、処理開始1週間後に、バー
ナー3を停止し、高温酸化処理を中止した。その後、熱交換器2を人が熱交換器内部に入る上で問題のない30℃程度まで冷却した。冷却には約6時間が必要であった。
【0042】
その後、ブロワー1を停止し、熱交換器2の内部に人が入り、点検したところ、放熱部の伝熱面に、白色の二酸化珪素が堆積しているのが確認された。この堆積物を、まず、ブラシにより除去し、その後、圧縮空気による除去を試みた。しかしながら二酸化珪素は熱交換器2の伝熱面に密着しており、完全に堆積物を除去することは不可能であった。堆積物の除去に掛かった時間は約3時間であった。
【0043】
その後、ブロワー1およびバーナー3は再起動され、反応部4の温度は定常処理温度の750℃まで上昇し、高温酸化処理が再開された。ブロワー1の再起動から反応部4の温度が定常温度になるまでの時間は約30分であった。
【0044】
熱交換器に堆積した二酸化珪素を除去する上で、高温酸化処理の中止から再開までに掛かった時間は、約9時間30分であった。
【0045】
また、ブロワー1を起動した直後から数分間の間、大気への排気中に多量の二酸化珪素の白色粉体が混入していることが見受けられた。
【0046】
さらに、高温酸化処理を続けたところ、約1週間の高温酸化処理を実施した時点で、バーナー3の失火がたびたび発生し、充分な高温酸化処理を実施することが困難な状況となった。また、処理風量も処理開始時の50%以下に低下していた。
【0047】
【発明の効果】
上記において、説明した通り、本発明の排気ガス処理方法によれば、有機シリコンを含有する排気ガスを高温酸化処理した際に発生する二酸化珪素を主体とする堆積物を、極めて短時間且つ極めて簡単に除去することが可能である。
このように、本発明の排気ガスの処理方法は、特に半導体製造や液晶製造等の有機シリコンを含有する排気ガスを排出する工業分野において、絶大な効果を発現するものであり、本発明の効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の高温酸化処理方法を用いた排気ガス処理方法のフローシートの一例である。
【図2】本発明の高温酸化処理方法を用いた排気ガス処理方法のフローシートの一例である。
【図3】吸着式濃縮装置の一例である。
【図4】本発明に使用される平板平面流式熱交換器の一例である。
【図5】本発明に使用される多管式熱交換器の一例である。
【符号の説明】
1 ブロワー
2 熱交換器
3 ヒーター(バーナー)
4 反応部
5 散水ライン
6 排水ライン
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for improving a method for treating exhaust gas containing organic silicon by high-temperature oxidation, and can be suitably applied particularly to high-temperature oxidation treatment of organic silicon-containing exhaust gas in semiconductor production or liquid crystal production. Is.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a high-temperature oxidation method, that is, a combustion method has been widely used as a treatment method for purifying harmful gases containing flammable harmful substances.
[0003]
Such a general high-temperature oxidation treatment method is, for example, according to the flow shown in FIG. 1, and harmful gas is sent to the heat receiving side of the heat exchanger 2 through the blower 1 and indirectly from the high-temperature exhaust gas after treatment. Then, the temperature is raised to a predetermined temperature by a burner 3 that is a heater, the flammable harmful substances are oxidatively decomposed in the high temperature reaction section 4, and the high temperature exhaust gas after treatment is supplied to the heat exchanger 2. Ventilated to the heat dissipation side and released to the atmosphere.
[0004]
In the above, the temperature at the time of oxidative decomposition is generally set to 750 ° C. or higher. Therefore, in the case where the harmful substance in the harmful gas is easily oxidized or the concentration of the harmful substance to be oxidized is low, etc. As a result, harmful substances are completely oxidized and discharged, and clogging on the heat radiation side of the heat exchanger 2 does not normally occur. Conventionally, nothing has been done as a countermeasure against clogging on the heat radiation side of the heat exchanger. It wasn't.
[0005]
However, some of the organic exhaust gas generated in the semiconductor manufacturing process and the liquid crystal manufacturing process may contain a relatively large amount of, for example, hexamethyldisilazane which is a kind of organic silicon. When high-temperature oxidation treatment is performed using the flow shown in -1, a large amount of solid matter adheres to and accumulates on the heat-transfer side heat transfer surface of the heat exchanger 2, and the heat exchanger is clogged in a very short time, and the amount of processing air As a result, there is a problem that sufficient processing cannot be performed.
[0006]
In addition, in the above, when a burner is used as a heater, the burner misfires and incomplete combustion occurs because a large amount of solid matter adheres to and accumulates on the burner metal part in contact with the exhaust gas. There was also a problem of falling into a dangerous state.
[0007]
Furthermore, it is not easy to completely remove the solid matter adhering to the heat transfer surface of the heat exchanger and the burner. In the worst case, it is necessary to replace the heat exchanger and the burner. Had to be expensive.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention aims to solve the above-mentioned problems, and is also clogged or incompletely burned even when exhaust gas containing a relatively large amount of organic silicon that is difficult to be oxidized is subjected to high-temperature oxidative decomposition treatment. The present invention provides an exhaust gas processing method that does not cause a large amount of repair costs.
[0009]
When examining the method for easily removing deposits generated during high-temperature oxidation treatment of exhaust gas containing organic silicon, the present inventors first analyzed the deposits, and as a result, some deposits were found. However, it has been found that silicon dioxide is essentially the main component.
[0010]
Furthermore, as a result of diligent research regarding the method for peeling and removing the above-mentioned deposit mainly composed of silicon dioxide, the present inventors have sprinkled water on the deposit of silicon dioxide that is not originally compatible with water. Surprisingly, it has been found that water penetrates into the deposit and destroys the shape of the deposit, and the water easily penetrates between the metal such as stainless steel and the deposit to cause the deposit to peel off easily. It was.
[0011]
As a result of further studies based on the above findings, the present inventors have reached the present invention.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention is an exhaust gas treatment method including a step of subjecting exhaust gas containing organic silicon to high-temperature oxidation treatment, and deposits mainly composed of oxides of organic silicon generated in the high-temperature oxidation treatment. An exhaust gas treatment method including a step of removing by water washing is provided.
[0013]
A preferred embodiment of the exhaust gas treatment method of the present invention includes a step of heat exchange treatment between the exhaust gas after the high temperature oxidation treatment and the exhaust gas before the high temperature oxidation treatment.
[0014]
In a preferred embodiment of the exhaust gas treatment method of the present invention, the organic silicon is an organic silicon having an alkylsilane group.
[0015]
In a preferred embodiment of the exhaust gas treatment method of the present invention, the organic silicon oxide is substantially silicon dioxide.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The exhaust gas treatment method of the present invention can be applied to any exhaust gas as long as it contains organic silicon. For example, alcohols, ketones, aliphatic carbonization having a concentration of several thousand ppm or less. The present invention can be suitably applied to exhaust gas containing organic solvents such as hydrogen and aromatic hydrocarbons.
[0017]
The exhaust gas is not limited to the so-called exhaust gas discharged from the exhaust systems of various factories. For example, the exhaust gas containing a low-concentration organic solvent is treated with an adsorption concentrator. As a matter of course, the concentrated gas and the like obtained by the above process include a gas that is not called exhaust gas.
[0018]
The above-described adsorption-type concentrator is as shown in FIG. 3, for example. Exhaust gas containing a low-concentration organic solvent is passed through the adsorption portion of the honeycomb-shaped adsorbent that rotates continuously, purified, and adsorbed. The organic solvent adsorbed on the adsorbent is desorbed by a small amount of high-temperature desorption air that is vented to the desorption portion of the body. Thereby, the adsorbent is continuously regenerated, and the concentrated gas containing the organic solvent is taken out from the adsorption type concentrator. Organic silicon having a relatively low boiling point, such as hexamethyldisilazane or its decomposition product, trimethylsilanol, is concentrated by this adsorption type concentrator. That is, it exists in a relatively high concentration in the concentrated gas, and when this concentrated gas is processed by the high-temperature oxidation method, a large amount of deposits, which are organic silicon oxides mainly composed of silicon dioxide, may be generated. In many cases, the exhaust gas treatment method of the present invention exhibits excellent effects.
[0019]
The exhaust gas treatment method of the present invention can be more suitably applied when the organic silicon contained in the exhaust gas is an organic silicon having an alkylsilane group.
[0020]
Here, the organic silicon having an alkylsilane group means organic silicon having a siloxane bond, a silazane bond, a silanol bond, or the like.
[0021]
Hexamethyldisilazane and its hydrolysis product, trimethylsilanol, are especially used in semiconductor manufacturing processes, liquid crystal manufacturing processes, etc., or are abundantly generated organic silicon, and exhaust gas containing them is oxidized at high temperature. When treated, clogging in the heat exchanger occurs remarkably, and these organic silicons are substances that are extremely difficult to remove from the exhaust gas before the high temperature oxidation treatment. The exhaust gas treatment method of the present invention can be applied particularly preferably when the contained exhaust gas is to be treated.
[0022]
The deposit which is an oxide of organic silicon in the exhaust gas treatment method of the present invention is mainly composed of silicon dioxide.
[0023]
In addition to silicon dioxide, the deposit contains incompletely combusted soot, organic silicon to be treated, chemical changes thereof, and other components in exhaust gas, etc., but silicon dioxide is the main component. As long as the present invention is applicable.
[0024]
The typical shape of the deposit is a solid material in which fine particles are compressed, and such deposit adheres to the inner walls of various pipes, instruments, fixtures, and equipment, and depending on the compressed air and brushing, Often difficult to remove.
[0025]
The high-temperature oxidation treatment in the exhaust gas treatment method of the present invention is not particularly limited as long as it is a treatment method for obtaining a harmless exhaust gas by oxidizing and decomposing a harmful organic solvent contained in the exhaust gas at a high temperature. Any method may be used.
[0026]
In the exhaust gas treatment method of the present invention, the high-temperature oxidation treatment is performed at a high-temperature oxidation treatment temperature, that is, a temperature in the high-temperature reaction part is 750 ° C. or higher, and the residence time of the exhaust gas in this reaction part is 0.5 seconds or more. The high temperature oxidation treatment is preferably performed under conditions of 1.0 second or longer.
[0027]
The heat exchanger used for the heat exchange treatment between the exhaust gas after the high temperature oxidation treatment and the exhaust gas before the high temperature oxidation treatment in the exhaust gas treatment method of the present invention is not particularly limited, for example A flat plate flow heat exchanger (Fig. 4), a multi-tube heat exchanger (Fig. 5) and the like are preferably used.
[0028]
In the present invention, it is more preferable to use a heat exchanger having a structure in which the deposits adhering to the heat exchanger heat-dissipation side heat transfer surface can be easily sprinkled and removed. The distance between the surfaces is relatively wide, and it is particularly preferable because it has a structure in which the deposit can be easily removed by watering.
[0029]
The material of the heat transfer surface of the heat exchanger is preferably made of stainless steel. This is because the stainless steel is not only excellent in heat resistance but also highly effective in preventing corrosion due to water spray.
[0030]
In the exhaust gas treatment method of the present invention, the method for water-washing the deposit containing organic silicon oxide as a main component is not particularly limited. For example, shower-like water is sprayed and applied to the deposit. A method or the like is preferably used. With this method, it is possible to pour water evenly on the sediment deposited on the heat radiation side of the heat exchanger.
[0031]
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0032]
FIG. 2 shows an example of a flow using the processing method of the present invention. The gas to be treated is sent to the heat receiving side of the heat exchanger 2 through the blower 1, indirectly recovering heat from the treated high-temperature exhaust gas, and further heated to a predetermined temperature by the burner 3 as a heater. The The flammable harmful substances are oxidatively decomposed in the high temperature reaction section 4. The high-temperature exhaust gas after the treatment is vented to the heat radiating side of the heat exchanger 2 and released to the atmosphere. The heat exchanger 2 is provided with a watering line 5 for watering the heat radiating side. Moreover, the drain line 6 for discharging | emitting the washing waste water at the time of watering is attached to the heat exchanger heat radiation side.
[0033]
Deposits mainly composed of silicon dioxide adhere to and accumulate on the heat-transfer side heat transfer surface of the heat exchanger 2, clogging occurs on the heat-release side of the heat exchanger, the processing air volume is reduced, and normal high-temperature oxidation treatment is performed. When it is no longer performed, the temperature rise of the gas to be treated by the burner 3 is stopped, the heat exchanger is cooled, and then the blower 1 is stopped. Then, watering is performed from the watering line 5, and the solid substance mainly composed of silicon dioxide deposited on the heat exchanger is washed away. Washing wastewater containing solids mainly composed of silicon dioxide generated at this time is discharged out of the heat exchanger through the drainage line 6.
[0034]
【Example】
Example 1
High-temperature oxidation treatment was performed according to the flow sheet of FIG. 2 using the present invention with respect to exhaust gas of 20 cubic meters per minute containing about 10 ppm of hexamethyldisilazane and about 2000 ppm of an organic solvent mainly composed of isopropyl alcohol. As the heat exchanger 2, a flat plate flow heat exchanger made of stainless steel was used. The burner 3 used LPG as fuel. The temperature of the reaction part 4 was controlled to be 750 ° C.
[0035]
After 10 days of treatment, the treatment air volume decreased by about 10%. Therefore, the burner 3 was stopped and the high temperature oxidation treatment was stopped. The heat exchanger was cooled to about 40 ° C. over about 5 hours. Thereafter, the blower 1 was stopped and the heat exchanger 2 was inspected. As a result, it was confirmed that a large amount of white solid was adhered and deposited on the heat transfer surface heat radiation side of the heat exchanger 2. Therefore, when water was sprayed from the water sprinkling line 5 to the heat exchanger from the upstream side of the heat exchanger 2 side, the white solid adhered to and deposited on the heat exchanger heat sink side was almost completely. Stripped and removed. From the drainage line 6, wastewater in which a large amount of white powder of silicon dioxide was dispersed was discharged. In addition, since it was confirmed that white solid matter adhered to and accumulated in the metal part in contact with the exhaust gas of the burner 3, water was sprayed in the same manner as in the heat exchanger. The white solid that had adhered and deposited was almost completely peeled off. Then, the blower 1 and the burner 3 were restarted, the temperature of the reaction part 4 rose to 750 degreeC of steady process temperature, and the high temperature oxidation process was restarted. The processing air volume was restored to 20 cubic meters per minute, that is, the original air volume at which the processing was started.
[0036]
Analysis of the white solid adhered to and deposited on the heat exchanger 2 and the burner 3 revealed that the main component was silicon dioxide, and the ratio of silicon dioxide was 90% or more.
[0037]
(Comparative Example 1)
For the same exhaust gas as in Example 1, high-temperature oxidation treatment was performed according to the flow sheet of FIG. The temperatures of the heat exchanger 2, the burner 3, the fuel, and the reaction unit 4 were also the same as in Example 1.
[0038]
The butyl acetate removal efficiency at the beginning of the high-temperature oxidation treatment was extremely good at 99% or more. The pressure on the heat dissipation side of the heat exchanger 2 has not been monitored, and the clogging status on the heat exchanger heat dissipation side cannot be grasped. Sufficient oxidative decomposition treatment was not possible. Further, the processing air volume was also reduced to 50% or less at the start of the processing. For this reason, the burner 3 was stopped and the high temperature oxidation treatment was stopped.
[0039]
After that, the heat exchanger 2 was cooled to about 30 ° C., which is not problematic when a person enters the heat exchanger. The cooling took about 6 hours. Thereafter, the blower 1 was stopped, and a person entered the heat exchanger 2 and inspected. As a result, it was found that the heat radiation side was completely clogged. A black substance was deposited on the heat dissipation side of the heat exchanger. When this deposit was analyzed, it was found that these substances were a mixture of carbon caused by soot generated by incomplete combustion of the burner 3 and silicon dioxide which is an oxide of hexamethyldisilazane.
[0040]
(Comparative Example 2)
For the same exhaust gas as in Example 1, high-temperature oxidation treatment was performed according to the flow sheet of FIG. The temperatures of the heat exchanger 2, the burner 3, the fuel, and the reaction unit 4 were also the same as in Example 1.
[0041]
The butyl acetate removal efficiency at the beginning of the high-temperature oxidation treatment was extremely good at 99% or more. Although the pressure on the heat radiation side of the heat exchanger 2 was not monitored, from the result of Comparative Example 1, the burner 3 was stopped and the high-temperature oxidation treatment was stopped one week after the start of the treatment. After that, the heat exchanger 2 was cooled to about 30 ° C., which is not problematic when a person enters the heat exchanger. The cooling took about 6 hours.
[0042]
Thereafter, the blower 1 was stopped and a person entered the heat exchanger 2 and inspected. As a result, it was confirmed that white silicon dioxide was deposited on the heat transfer surface of the heat radiating section. This deposit was first removed with a brush, and then removed with compressed air. However, silicon dioxide is in close contact with the heat transfer surface of the heat exchanger 2, and it is impossible to completely remove the deposit. The time taken to remove the deposit was about 3 hours.
[0043]
Then, the blower 1 and the burner 3 were restarted, the temperature of the reaction part 4 rose to 750 degreeC of steady process temperature, and the high temperature oxidation process was restarted. The time from when the blower 1 was restarted until the temperature of the reaction section 4 reached a steady temperature was about 30 minutes.
[0044]
In removing the silicon dioxide deposited on the heat exchanger, it took about 9 hours and 30 minutes from the discontinuation of the high-temperature oxidation treatment to the resumption.
[0045]
It was also found that a large amount of white powder of silicon dioxide was mixed in the exhaust to the atmosphere for several minutes immediately after the blower 1 was started.
[0046]
Furthermore, when the high-temperature oxidation treatment was continued, when the high-temperature oxidation treatment was performed for about one week, the burner 3 frequently misfired, making it difficult to perform a sufficient high-temperature oxidation treatment. Further, the processing air volume was also reduced to 50% or less at the start of the processing.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the exhaust gas treatment method of the present invention, the deposit mainly composed of silicon dioxide generated when the exhaust gas containing organic silicon is subjected to high-temperature oxidation treatment is extremely short and extremely simple. Can be removed.
As described above, the exhaust gas treatment method of the present invention exhibits a great effect particularly in the industrial field of exhaust gas containing organic silicon, such as semiconductor manufacturing and liquid crystal manufacturing. Is great.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an example of a flow sheet of an exhaust gas treatment method using a conventional high-temperature oxidation treatment method.
FIG. 2 is an example of a flow sheet of an exhaust gas treatment method using the high temperature oxidation treatment method of the present invention.
FIG. 3 is an example of an adsorption type concentrator.
FIG. 4 is an example of a flat plate flow heat exchanger used in the present invention.
FIG. 5 is an example of a multi-tube heat exchanger used in the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Blower 2 Heat Exchanger 3 Heater (Burner)
4 reaction section 5 sprinkling line 6 drainage line

Claims (1)

アルキルシラン基を有する有機シリコンを含有する排気ガスを高温酸化処理する工程と高温酸化処理後の排気ガスと高温酸化処理前の排気ガスとの間で熱交換処理する工程を含む排気ガス処理方法であって、前記熱交換処理に使用される熱交換器としてステンレス製の伝熱面を有する平板平面流式熱交換器を使用し、前記高温酸化処理において平板平面流式熱交換器放熱側伝熱面に付着した有機シリコンの酸化物である実質的に二酸化珪素を主成分とする堆積物を水洗浄により除去する工程を含むことを特徴とする排気ガス処理方法。 An exhaust gas treatment method comprising a step of subjecting an exhaust gas containing organic silicon having an alkylsilane group to a high temperature oxidation treatment, and a step of performing a heat exchange treatment between the exhaust gas after the high temperature oxidation treatment and the exhaust gas before the high temperature oxidation treatment A flat plate flow heat exchanger having a heat transfer surface made of stainless steel as a heat exchanger used in the heat exchange treatment, and a flat plate flat flow heat exchanger on the heat radiation side heat transfer in the high temperature oxidation treatment. An exhaust gas treatment method comprising a step of removing, by water cleaning, a deposit that is substantially composed of silicon dioxide, which is an oxide of organic silicon adhering to a surface .
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