废气处理方法及废气处理装置制造方法
【专利摘要】本发明提供抑制催化剂的劣化并能高效去除废气中所含的有机成分的废气处理方法及废气处理装置。结构上包括：对被处理气体进行加热的加热处理室(1)；将空气混合于在加热处理室(1)中加热处理后的加热处理气体中的空气混合部(2)；以及使空气混合气体与催化剂接触来进行处理的催化剂处理室(3)。此外，结构上包括搅拌机构(23)，该搅拌机构(23)对传送给催化剂处理室(3)的空气混合气体进行搅拌，使空气混合气体均匀。此外，结构上包括：在催化剂处理室(3)的跟前对空气混合气体的温度进行检测的温度检测单元(22)；以及根据温度检测单元(22)检测出的温度，对在空气混合部(2)中混合于加热处理气体中的空气的量进行控制的控制阀(21)。
【专利说明】废气处理方法及废气处理装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及废气处理方法及废气处理装置，更详细而言，涉及用于处理包含应去除的有机成分的废气的废气处理方法及废气处理装置，该有机成分是对例如将陶瓷原料成型而得到的陶瓷元件、陶瓷生片等层叠而构成的陶瓷层叠体进行热处理并进行脱粘合剂等工序中所产生的。
【背景技术】
[0002]例如，在陶瓷电子元器件等的制造工序中，对例如将陶瓷原料成型而得到的陶瓷元件、陶瓷生片等层叠而形成的陶瓷层叠体等进行烧成时，陶瓷成型体、陶瓷层叠体中所包含的粘合剂等有机物质不完全分解或燃烧，从而产生分解气体、燃烧气体等(以下，简称为“有机成分”)，进而产生包含该有机成分的废气。而且，这种废气对人体有害，或具有恶臭，因此，通常需要进行恰当的处理。
[0003]作为用于处理包含这种恶臭成分的废气的处理装置，提出有如图11所示的催化剂式废气处理装置101(参照专利文献1)，在加热区(Zl)中将未处理废气(被处理气体)加热至规定温度，使其通过具备催化剂104的反应区(Z2)，在催化剂104的存在下将被处理气体所包含的有害恶臭成分进行氧化燃烧或热分解从而进行净化处理。
[0004]而且，在该催化剂式废气处理装置101中，利用气体传感器105对将已处理废气(处理气体)排出到外部时的烃浓度进行检测，当其浓度低于预先设定的净化基准浓度时，在不超过净化基准浓度的范围内使加热装置(燃烧器)103的发热量降低，当其浓度高于净化基准浓度时，将燃烧器103的发热量增大直至成为基准净化浓度以下，从而以满足净化基准浓度的最低温度进行净化处理，减轻催化剂的温度负荷。
[0005]然而，该废气处理装置中存在如下问题:控制加热装置的发热量来控制气体温度的参数是在催化剂的下游侧测定出的有机气体浓度(烃浓度)，因此，若催化剂处理后的废气中没有一定的有机气体(烃)，则无法得到用于控制加热装置的发热量的信息。
此外，在该废气处理装置中，利用催化剂处理后的废气中的有机气体浓度，来控制加热装置的发热量，因此，通过催化剂时的废气温度有时会达到破坏催化剂的温度，可能会引起催化剂的劣化。
现有技术文献专利文献
[0006]专利文献1:日本专利特开平10-267248号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0007]本发明用于解决上述问题，其目的在于提供抑制催化剂的劣化，且能高效去除废气中所包含的有机成分的废气处理方法及废气处理装置。
解决技术问题所采用的技术方案
[0008]为了解决上述问题，本发明的废气处理方法的特征在于，包括:
加热处理工序，该加热处理工序中，对以含有应分解处理的有机成分的状态从规定的前道工序传送来的被处理气体进行加热；
空气混合工序,该空气混合工序中，将空气混合于经加热处理后的加热处理气体,使空气混合气体的温度成为规定温度以下；以及
催化剂处理工序，该催化剂处理工序中，在内部配置有催化剂的催化剂处理室中对所述空气混合气体进行处理。
[0009]此外，在本发明的废气处理方法中优选包括搅拌工序,该搅拌工序中,对所述空气混合气体进行搅拌，使所述空气混合气体均匀。
通过设置上述搅拌工序，能可靠地降低催化剂处理工序对催化剂的负荷的偏差，能使本发明更加有效。
[0010]此外，优选构成为，在所述催化剂处理室的跟前对所述空气混合气体的温度进行检测，根据检测出的所述空气混合气体的温度，对在所述空气混合部中混合于所述加热处理气体的空气的量进行控制。
在具备上述结构的情况下，能将提供到催化剂处理工序中的空气混合气体的温度控制成对催化剂的负荷不增大的温度，能使本发明更加有效。
[0011]此外，优选构成为，在比所述空气混合气的搅拌区域更靠下游处，对所述空气混合气体的温度进行检测，根据检测出的所述空气混合气体的温度，对在所述空气混合部中混合于所述加热处理气体的空气的量进行控制。
在具备上述结构的情况下，能将以搅拌并均匀化的状态来提供到催化剂处理工序中的空气混合气体的温度可靠地控制成对催化剂的负荷不增大的温度，能使本发明更加有效。
[0012]此外，本发明的废气处理装置的特征在于包括:
加热处理室，在该加热处理室中，对以含有应分解处理的有机成分的状态从规定的前道工序传送来的被处理气体进行加热；
空气混合部，在该空气混合部中，将空气混合于在所述加热处理室中进行了加热处理的加热处理气体，使空气混合气体的温度成为规定温度以下；以及
催化剂处理室，在该催化剂处理室中，将在所述空气混合部中混合了空气的空气混合气体与催化剂接触来进行处理。
[0013]此外，在本发明的废气处理装置优选包括搅拌机构，该搅拌机构对所述空气混合气体进行搅拌，使所述空气混合气体均匀。
通过设置上述搅拌机构，能可靠地降低催化剂处理工序对催化剂的负荷的偏差，能使本发明更加有效。
[0014]S卩，在传送到催化剂处理工序中的废气(空气混合气体)在温度、氧浓度、应分解处理的有机成分的浓度等方面存在偏差的情况下，对催化剂的负荷局部性增大，其结果会导致催化剂的劣化。而且，通过延长空气混合气体的流路来消除这种空气混合气体的温度、氧浓度、有机成分浓度等偏差的情况下，会导致装置的大型化。
对此，构成为具备上述搅拌机构的情况下，不会因延长空气混合气体的流路导致装置大型化，能高效地使空气混合气体均匀。
其结果是，无需使装置大型化，就能抑制催化剂的劣化，能高效地进行废气处理。
[0015]此外，本发明的废气处理装置优选包括:
温度检测单元，该温度检测单元在所述催化剂处理室的跟前对所述空气混合气体的温度进行检测；以及
控制阀，该控制阀根据由所述温度检测单元检测出的温度，对在所述空气混合部中混合于所述加热处理气体的空气的量进行控制。
在具备上述结构的情况下，能将提供到催化剂处理室中的空气混合气体的温度控制成对催化剂的负荷不增大的温度，能使本发明更加有效。
[0016]此外，优选包括:温度检测单元，该温度检测单元在所述搅拌机构的下游侧对所述空气混合气体的温度进行检测；以及控制阀，该控制阀根据由所述温度检测单元检测出的温度，对在所述空气混合部中混合于所述加热处理气体的空气的量进行控制。
在具备上述结构的情况下，能将以搅拌并均匀化的状态提供到催化剂处理室中的空气混合气体的温度可靠地控制成对催化剂的负荷不增大的温度，能使本发明更加有效。
发明效果
[0017]如上所述，本发明的废气处理方法包括:对被处理气体进行加热处理的加热处理工序；将空气混合于加热处理气体的空气混合工序；以及对空气混合气体进行催化剂处理的催化剂处理工序，因此，能抑制催化剂处理工序中的催化剂的劣化，并能高效去除废气所包含的有机成分。
[0018]此外，如上所述，本发明的废气处理装置包括:对被处理气体进行加热处理的加热处理室；将空气混合于加热处理气体的空气混合部；以及催化剂处理室，该催化剂处理室的内部配设有催化剂且在该催化剂处理室中对空气混合气体进行处理，因此，能抑制催化剂处理工序中的催化剂的劣化，并能高效去除废气所包含的有机成分。
[0019]此外，根据本发明，在应分解处理的有机成分浓度较高且直接进行催化剂处理时催化剂的负荷有可能较大的情况下，也能在加热处理(一次处理)工序中，对加热温度等条件进行调整，从而调节有机成分的分解程度，并将空气混合于加热处理后的加热处理气体中，从而能可靠且适当地控制催化剂的负荷使得在催化剂处理(二次处理)工序中的催化剂的负荷不会增加至过大，能延长催化剂寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是示意性表示本发明的一实施方式所涉及的废气处理装置的结构的图。
图2是使用本发明的一实施方式所涉及的废气处理装置来进行了气体处理的情况下的、催化剂性能降低的举动的曲线图。
图3是示意性表示本发明的其它实施方式所涉及的、具备搅拌机构的废气处理装置的结构的图。
图4是表示图3的废气处理装置所使用的、将一侧构件和另一侧构件进行组合而成的搅拌机构的结构的图，(a)是搅拌机构的俯视图，(b)是搅拌机构的仰视图。
图5是表示图3的废气处理装置所使用的搅拌机构的立体图。
图6是表示气体流路中的、对温度和氧浓度进行测定的位置的图。
图7是表示具备和不具备搅拌机构时的温度偏差状态的图。
图8是表示具备和不具备搅拌机构时的氧浓度偏差状态的图。 图9是表示具备不同结构的搅拌机构的、本发明的其它实施方式所涉及的废气处理装置的结构的图。
图10是表示具备不同结构的搅拌机构的、本发明的又一其它实施方式所涉及的废气处理装置的结构的图。
图11是表示现有催化剂式废气处理装置的结构的图。
【具体实施方式】
[0021]下文中示出了本发明的实施方式，以对本发明的特征进行更详细的说明。
[0022][实施方式I]
图1是示意性表示本发明的一实施方式所涉及的废气处理装置的结构的图。
在实施方式I中，以如下废气处理装置为例进行说明，该废气处理装置用于对包含应处理有机成分的废气进行处理，该废气在层叠陶瓷电容器的制造工序中对陶瓷层叠体进行热处理并进行脱粘合剂时产生，其中该陶瓷层叠体通过层叠陶瓷生片来形成。
[0023]如图1所示，该实施方式I的废气处理装置Al包括:加热处理室1，该加热处理室I对包含由粘合剂造成的应分解处理的有机成分的被处理气体进行加热来进行加热处理(一次处理)；空气混合部2，该空气混合部2将空气混合于在加热处理室I中进行了加热处理的加热处理气体；以及催化剂处理室3，该催化剂处理室3将在空气混合部2中混合了空气的空气混合气体与催化剂相接触，进行进一步处理(二次处理)。
[0024]上述加热处理室I是将废气加热至一定温度的机构，其具体结构没有特别限制。此外，加热处理室I中的加热温度根据要在加热处理工序中将有机成分分解为何种程度而变化。另外，优选为，加热处理室I中的加热温度通常在500?650°C。
[0025]此外，将空气混合于在加热处理室I中进行了加热处理后的加热处理气体的空气混合部2是将加热处理气体和空气混合(对加热处理气体进行稀释)的区域，包括控制阀21，用于对与加热处理气体相混合的空气的导入量进行控制。
[0026]此外，在空气混合部2中混合了空气后的空气混合气体所通过的气体流路5的、催化剂处理室3跟前的位置，配置温度检测单元22，该温度检测单元22对传送至催化剂处理室3的空气混合气体的温度进行检测。
[0027]另外，该实施方式I构成为，利用配置于催化剂处理室2跟前的位置的温度检测单元22所检测出的空气混合气体的温度，对控制阀21的开度进行调整。由此，能将提供给催化剂处理室3的空气混合气体的温度控制为如下温度，即对于催化剂造成的负荷不会过大的温度。
[0028]此外，在催化剂处理室3的内部，作为催化剂收纳有如下催化剂，S卩，在陶瓷制造的载体上承载贵金属催化剂的催化剂。另外，在该实施方式中，作为陶瓷制造的载体，使用蜂窝结构。然而，载体结构不限于此。
催化剂处理室3通过隔热材料与外部进行隔热，但不会特别设置加热单元。然而，从提高温度控制的自由度的方面来看，也可以是具备加热单元的结构。
另外，该实施方式I的废气处理装置Al构成为，使通过催化剂处理室3的空气混合气体与催化剂处理室3内部的催化剂相接触，从而应去除的有机成分几乎全部被分解并去除。
[0029]使用具有上述结构的废气处理装置Al，对层叠陶瓷电容器的制造工序中、对陶瓷层叠体进行热处理来脱去粘合剂时所产生的废气进行处理。
[0030]另外，废气处理中，将加热处理室I的内部温度维持在500?650°C，将温度调整为能分解加热处理(一次处理)中的有机成分的程度。
另外，关于空气混合部2的空气导入量，对控制阀21的开度进行调整使得温度检测单元22检测出的检测温度达到350?450°C来导入空气。
[0031]然后，继续进行废气处理，对催化剂性能的举动(劣化状态)进行调查。
图2的曲线图示出废气处理时间(期间)与催化剂性能的劣化预测以及实测值之间的关系。另外，作为对催化剂性能降低的举动进行突出呈现的评价条件，将以通常空间速度(每个单位时间所通过的气体量与催化剂体积之比)的约3倍的过剩空间速度来实施废气处理，图2的曲线图的纵轴所示的催化剂性能相当于这一情形下各时刻的、每个单位时间进行分解的有机成分的量。
[0032]之后，将催化剂性能值达到初始值的50%的时刻规定为催化剂寿命，此时，基于实测并通过预测来得到的催化剂寿命约为42个月。这一 42个月的催化剂寿命对于贵金属承载型的催化剂寿命而言，是较长的寿命。
[0033][实施方式2]
图3是表示本发明的其它实施方式所涉及的废气处理装置A2的图。
本实施方式2的废气处理装置A2在空气混合部2的出口附近具备搅拌机构23，该搅拌机构23对在空气混合部2中进行了空气混合的空气混合气体进行搅拌，用于使空气混合气体均匀。其它结构与上述实施方式I的废气处理装置Al相同。
[0034]在该实施方式2的废气处理装置A2中，作为搅拌机构23，具备图4(a)、(b)及图5所示的将一侧构件23a和另一侧构件23b组合而形成的搅拌机构23。另外，图4(a)是搅拌机构23的俯视图，图4(b)是仰视图。
[0035]另外，构成搅拌机构23的一侧构件23a是方形板状构件，具有实施了切割翘起(切起)加工而形成的4个气体通过部24a。各气体通过部24a包括倾斜切起片25a、通过焊接而接合的垂直站立片26a、开口部27a。
而且，从平面方向来看时，4个气体通过部24a在周向上隔开相等间隔来配置。
[0036]此外，另一侧构件23b也是方形板状构件，具备实施切起加工来形成的4个气体通孔部24b。各气体通过部24b包括切起片25b、通过焊接而接合的垂直站立片26b、以及开口部 27b。
从平面方向来看时，在该另一侧构件23b中,4个气体通过部24b在周向上也隔开相等间隔来配置。然而，另一侧构件23b中的4个气体通过部24b的配置位置(平面位置)相对于一侧构件23a的气体通过部24a，在周向上具有30°的位置偏移。
[0037]将上述一侧构件23a和另一侧构件23b以图4(a)、(b)及图5所示方式贴合而形成的搅拌机构23发挥无驱动部的静态混合器的功能，具备切起片25a、25b、垂直站立片26a、26b、以及开口部27a、27b而构成的通过部24a、24b发挥引导翼的功能，在空气混合气体通过通过部24a、24b时，改变角度以产生旋转流，在气体流路5的距离较短的情况下，也能高效且可靠地进行搅拌。即，在具备搅拌机构23的情况下，即便气体流路5的轴向距离较短也能产生旋转流，从而高效地对空气混合气体进行搅拌，能将温度、氧浓度、应分解有机成分浓度等方面没有偏差的气体提供给催化剂处理室3。
[0038]与实施方式I的情形同样地，利用具备如上所述的搅拌机构的废气处理装置A2对层叠陶瓷电容器的制造工序中、对陶瓷层叠体进行热处理来脱去粘合剂时产生的废气进行处理。
而且，对气体流路5的催化剂处理室3跟前的位置的、与空气混合气体的流动方向正交的面上的规定的多个位置、即图6的(I)、(2)、(3)、(4)、(5)的各位置的温度及氧浓度进行调查，从而对温度及氧浓度的偏差状态进行观察。此处，为了进行评价，将加热处理室I的通过气体(混合空气前的气体)全部设为氮。另外，为了进行比较，对于不具备搅拌机构的废气处理装置，调查了各位置处空气混合气体的温度及氧浓度。图7及图8中示出该结果。
[0039]如图7及图8所示，确认了如下情况:与不具备搅拌机构的废气处理装置Al相比，使用具备搅拌机构23的该实施方式2的废气处理装置A2时，空气混合气体的温度及氧浓度的偏差得到大幅改善。
[0040]另外，作为不具备驱动部的静态混合器发挥功能的搅拌机构23的具体结构没有特别限制，只要能改善空气混合气体的温度及氧浓度的偏差，可以是各种结构。
使用该实施方式2的废气处理装置A2的情况下，能大幅减轻对催化剂的负荷的偏差，因此，与实施方式I的情形相比，能进一步延长催化剂寿命。
[0041][实施方式3]
图9(a)是表示本发明的又一其它实施方式(实施方式3)所涉及的废气处理装置A3的主要部分的结构的图，图9(b)是表示用来构成图9(a)的废气处理装置的搅拌机构而使用的冲压板的图。
[0042]在该实施方式3的废气处理装置A3中，在空气混合部2的出口附近也具备用于搅拌空气混合气体的搅拌机构23。
而且，如图9(b)所示，将形成有多个贯通孔34a、34b的2片冲压板33a、33b在空气混合气体的流动方向上隔开规定间隔来配置，从而形成搅拌机构23。其它结构与上述实施方式2的情况相同。
[0043]另外，优选将冲压板33a、33b错开位置来配置，使得贯通孔34a、34b不会互相正对着彼此。此外，优选对开口率、贯通孔的大小等进行调整，以确保一定的压力损失。
[0044]另外，还可将3片以上冲压板进行组合来使用，在这种情况下，搅拌效率也得到提高,但压力损失增加，因此,优选考虑对加热处理气体进行送风的风扇等的能力来决定所使用的冲压板的片数。
[0045]如该实施方式3的废气处理装置A3那样，具备将2片冲压板33a、33b组合而成的搅拌机构23的情况下，也能高效地搅拌空气混合气体，能将温度、氧浓度等方面没有偏差的空气混合气体提供给催化剂处理室3，能进行稳定的气体处理。
因而，使用该实施方式3的废气处理装置A3的情况下，也能减轻对催化剂的负荷的偏差，与实施方式I的情形相比，能进一步延长催化剂寿命。
[0046][实施方式4]
图10(a)是表示本发明的又一其它实施方式(实施方式4)所涉及的废气处理装置A4的主要部分的结构的图，图10(b)是表示用来构成图10(a)的废气处理装置的搅拌机构所使用的分隔板的图。
[0047]在该实施方式4的废气处理装置A4中，图10(a)的搅拌机构23由2片分隔板43a、43b形成。详细地，以2片分隔板43a、43b在气体流路5中形成的开口部44a、44b位于彼此相反侧的方式，将2片分隔板43a、43b在空气混合气体的流动方向上隔开规定间隔来配置并形成。其它结构与上述实施方式2的情况相同。
[0048]如该实施方式4那样，具备将分隔板43a、43b组合而成的搅拌机构23的情况下，也能高效地搅拌空气混合气体，能将温度、氧浓度等方面没有偏差的空气混合气体提供给催化剂处理室3，能进行稳定的气体处理。
[0049]另外，对于分隔板的配置片数没有特别限制，但配置片数越多、搅拌效率也越高，但压力损失增加，因此，优选为根据需要、考虑将加热处理气体进行送风的风扇等的能力来决定使用的分隔板的片数。
由该分隔板来构成搅拌机构的方法与上述实施方式2及3的情形相比，较为简易，若温度、氧浓度等方面允许一定偏差的情况下，可作为廉价搅拌单元来使用。
[0050]使用该实施方式4的废气处理装置A4的情况下，也能减轻对催化剂的负荷的偏差，与实施方式I的情形相比，能延长催化剂寿命。
[0051]本发明不限于上述各实施方式，在本发明的范围年内，可对加热处理室、空气混合部、催化剂处理室的具体结构、温度检测单元、搅拌机构的结构和配置方式、控制空气供给量的控制阀的结构等进行各种应用、施加变形。
标号说明
[0052]I加热处理室 2空气混合部
3催化剂处理室
5气体流路
21控制阀
22温度检测单元
23搅拌机构
23a 一侧构件
23b另一侧构件
24a 一侧构件的气体通过部
24b另一侧构件的气体通过部
25a 一侧构件的切起片
25ba另一侧构件的切起片
26a —侧构件的垂直站立片
26b另一侧构件的垂直站立片
33a、33b冲压板
34a、34b贯通孔
43a、43b分隔板
44a、44b 开口部
A1、A2、A3、A4废气处理装置
【权利要求】
1.一种废气处理方法，其特征在于，包括: 加热处理工序，该加热处理工序中，对以含有应分解处理的有机成分的状态从规定的前道工序传送来的被处理气体进行加热； 空气混合工序,该空气混合工序中，将空气混合于经加热处理后的加热处理气体,使空气混合气体的温度成为规定温度以下；以及 催化剂处理工序，该催化剂处理工序中，在内部配置有催化剂的催化剂处理室中对所述空气混合气体进行处理。
2.如权利要求1所述的废气处理方法，其特征在于，包括搅拌工序， 该搅拌工序中，对所述空气混合气体进行搅拌，使所述空气混合气体均匀。
3.如权利要求1或2所述的废气处理方法，其特征在于， 在所述催化剂处理室的跟前对所述空气混合气体的温度进行检测，根据检测出的所述空气混合气体的温度，对在所述空气混合部中混合于所述加热处理气体的空气的量进行控制。
4.如权利要求2所述的废气处理方法，其特征在于， 在比所述空气混合气体的搅拌区域更靠下游处，对所述空气混合气体的温度进行检测，根据检测出的所述空气混合气体的温度，对在所述空气混合部中混合于所述加热处理气体的空气的量进行控制。
5.一种废气处理装置，其特征在于，包括: 加热处理室，在该加热处理室中，对以含有应分解处理的有机成分的状态从规定的前道工序传送来的被处理气体进行加热； 空气混合部，在该空气混合部中，将空气混合于在所述加热处理室中进行了加热处理的加热处理气体，使空气混合气体的温度成为规定温度以下；以及 催化剂处理室，在该催化剂处理室中，将在所述空气混合部中混合了空气的空气混合气体与催化剂接触来进行处理。
6.如权利要求5所述的废气处理装置，其特征在于，包括搅拌机构， 该搅拌机构对所述空气混合气体进行搅拌，使所述空气混合气体均匀。
7.如权利要求5或6所述的废气处理装置，其特征在于，包括: 温度检测单元，该温度检测单元在所述催化剂处理室的跟前对所述空气混合气体的温度进行检测；以及 控制阀，该控制阀根据由所述温度检测单元检测出的温度，对在所述空气混合部中混合于所述加热处理气体的空气的量进行控制。
8.如权利要求6所述的废气处理装置，其特征在于，包括: 温度检测单元，该温度检测单元在所述搅拌机构的下游侧对所述空气混合气体的温度进行检测；以及 控制阀，该控制阀根据由所述温度检测单元检测出的温度，对在所述空气混合部中混合于所述加热处理气体的空气的供给量进行控制。
【文档编号】B01D53/86GK104204671SQ201380016611
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年2月5日 优先权日:2012年3月29日
【发明者】濑川敦, 大原隆 申请人:株式会社村田制作所