JP2001179051A - 水素含有排ガスの除害方法及び除害装置 - Google Patents
水素含有排ガスの除害方法及び除害装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 H2含有排ガスを効率よく、しかもH2ガスの
爆発を生じさせることなく安全に除害する方法と装置を
提供する。 【解決手段】 水スクラバ(1)と、その下流側に位置す
るNaOH水溶液スクラバ(2)と、その下流側に位置する燃
焼炉(3)を有し、燃焼炉(3)はNaOH水溶液スクラバからの
H2含有排ガスを燃焼炉(3)内に導入するための排ガス炉
内供給管(12)と、燃焼炉(3)外の空気を加熱してH2の着
火温度以上の熱風として排ガス炉内供給管(12)の先端部
近傍に供給可能な高温空気供給装置(20)を備える。
爆発を生じさせることなく安全に除害する方法と装置を
提供する。 【解決手段】 水スクラバ(1)と、その下流側に位置す
るNaOH水溶液スクラバ(2)と、その下流側に位置する燃
焼炉(3)を有し、燃焼炉(3)はNaOH水溶液スクラバからの
H2含有排ガスを燃焼炉(3)内に導入するための排ガス炉
内供給管(12)と、燃焼炉(3)外の空気を加熱してH2の着
火温度以上の熱風として排ガス炉内供給管(12)の先端部
近傍に供給可能な高温空気供給装置(20)を備える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程等
において生じるH2含有排ガスを効率よく、且つH2ガス
の爆発を生じさせることなく安全に除害する方法と装置
に関するものである。
において生じるH2含有排ガスを効率よく、且つH2ガス
の爆発を生じさせることなく安全に除害する方法と装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体の製造に際してデポジットガスの
キャリヤ安定化ガスとしてH2を用いることは一般的に
行われている。
キャリヤ安定化ガスとしてH2を用いることは一般的に
行われている。
【0003】半導体排ガスの内でデポジット処理排ガス
にはSiH4を代表として目的とする薄膜の種類により各種
のガス成分が存在する。例えばSi2HCl2,TEOS,TiCl4,
PH3,B2H6,N2O,NH3,WF6,HCl,HF,H2等が
一般的である。
にはSiH4を代表として目的とする薄膜の種類により各種
のガス成分が存在する。例えばSi2HCl2,TEOS,TiCl4,
PH3,B2H6,N2O,NH3,WF6,HCl,HF,H2等が
一般的である。
【0004】高濃度H2含有排ガスの処理を対象とする
場合、共存ガスの代表成分はSi2HCl 2又WF6であり、前
者は通常エピタキシャル成長炉排ガスに係る場合であ
る。
場合、共存ガスの代表成分はSi2HCl 2又WF6であり、前
者は通常エピタキシャル成長炉排ガスに係る場合であ
る。
【0005】SiH4主成分における高濃度H2系の使用例
はないが、SiH4,TEOSを代表とするSi源のデポジットガ
ス使用においてもH2混合系は実用ケースとして希では
ない。
はないが、SiH4,TEOSを代表とするSi源のデポジットガ
ス使用においてもH2混合系は実用ケースとして希では
ない。
【0006】ところで、半導体製造工程で排出される排
ガスは除害装置を使用して無害化した後に大気に放出さ
れる。空気酸化燃焼で除害する場合、H2は生成物がH2
Oであるので、通常のデポジットガス、クリーニングガ
スの除害処理において生成する副生物の毒性や、環境汚
染物の処理対策という問題は生じない。そのため、この
点においては理想的な工業用ガスであると言うことがで
きる。
ガスは除害装置を使用して無害化した後に大気に放出さ
れる。空気酸化燃焼で除害する場合、H2は生成物がH2
Oであるので、通常のデポジットガス、クリーニングガ
スの除害処理において生成する副生物の毒性や、環境汚
染物の処理対策という問題は生じない。そのため、この
点においては理想的な工業用ガスであると言うことがで
きる。
【0007】しかしながら、H2は空気又はO2との混合
系における燃焼では、爆発範囲が広く、Vol%で表せば
H2が4.1〜75%という範囲で爆発する。
系における燃焼では、爆発範囲が広く、Vol%で表せば
H2が4.1〜75%という範囲で爆発する。
【0008】ところが半導体製造における排ガス中のH
2濃度が20〜60%程度となる場合はまれでなく、H2の爆
発範囲下限値(LEL:Lower Explosion Limit)である4.
1%以下にまで例えばN2で希釈しようとすると、それに
要するN2の量は膨大なものとなる。
2濃度が20〜60%程度となる場合はまれでなく、H2の爆
発範囲下限値(LEL:Lower Explosion Limit)である4.
1%以下にまで例えばN2で希釈しようとすると、それに
要するN2の量は膨大なものとなる。
【0009】更に、希釈することにより処理対象の全ガ
ス量も著しく大きくなるため、加熱燃焼によって処理す
る場合には加熱に要するエネルギー量も大きくなり、処
理済みガスを大気放出するに際しても冷却のために多大
なエネルギーが必要となるので、エネルギーの無駄が極
めて大きい。
ス量も著しく大きくなるため、加熱燃焼によって処理す
る場合には加熱に要するエネルギー量も大きくなり、処
理済みガスを大気放出するに際しても冷却のために多大
なエネルギーが必要となるので、エネルギーの無駄が極
めて大きい。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、H2
ガス共存下のデポジット排ガス処理に当たってくH2のL
ELよりも低濃度にするためN2の如き不活性ガスを追加
供給することなしに安全にしてH2を含む全てのデポジ
ットガスをTLV以下にまで除害する方法と装置を提供
することを課題とする。H2が高濃度に含まれる場合に
おいて特に有効に作用する。
ガス共存下のデポジット排ガス処理に当たってくH2のL
ELよりも低濃度にするためN2の如き不活性ガスを追加
供給することなしに安全にしてH2を含む全てのデポジ
ットガスをTLV以下にまで除害する方法と装置を提供
することを課題とする。H2が高濃度に含まれる場合に
おいて特に有効に作用する。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明のH2含有排ガス
の除害方法は、水スクラバ(1)によりH2含有排ガス中の
水溶性成分と水加水分解成分を洗浄除害し、次いでNaOH
水溶液を噴射するNaOH水溶液スクラバ(2)により前記水
スクラバ(1)で完結できなかった除害を完結させると共
に酸性成分を分離精製し、次いで燃焼炉(3)で加熱酸化
分解除害を行うH2含有排ガスの除害方法であって、燃
焼炉(3)内に設けられたH2含有排ガスの供給口付近にお
いてH2の着火温度以上の高温空気を接触させてH2を燃
焼させることを特徴とする。
の除害方法は、水スクラバ(1)によりH2含有排ガス中の
水溶性成分と水加水分解成分を洗浄除害し、次いでNaOH
水溶液を噴射するNaOH水溶液スクラバ(2)により前記水
スクラバ(1)で完結できなかった除害を完結させると共
に酸性成分を分離精製し、次いで燃焼炉(3)で加熱酸化
分解除害を行うH2含有排ガスの除害方法であって、燃
焼炉(3)内に設けられたH2含有排ガスの供給口付近にお
いてH2の着火温度以上の高温空気を接触させてH2を燃
焼させることを特徴とする。
【0012】請求項2記載のH2含有排ガスの除害装置
は、排ガスに水を噴射する水スクラバ(1)と、該水スク
ラバ(1)の下流側に位置し、該水スクラバ(1)を通過した
排ガスにNaOH水溶液を噴射するNaOH水溶液スクラバ(2)
と、該NaOH水溶液スクラバ(2)の下流側に位置し、該NaO
H水溶液スクラバ(2)を通過した排ガスを加熱酸化分解す
る燃焼炉(3)を有し、該燃焼炉(3)はNaOH水溶液スクラバ
からのH2含有排ガスを該燃焼炉(3)内に導入するための
耐熱性と耐火性を有した排ガス炉内供給管(12)と、該燃
焼炉(3)外の空気を加熱してH2の着火温度以上の熱風空
気として前記排ガス炉内供給管(12)の先端部近傍に供給
可能な高温空気供給装置(20)を備えたことを特徴とす
る。
は、排ガスに水を噴射する水スクラバ(1)と、該水スク
ラバ(1)の下流側に位置し、該水スクラバ(1)を通過した
排ガスにNaOH水溶液を噴射するNaOH水溶液スクラバ(2)
と、該NaOH水溶液スクラバ(2)の下流側に位置し、該NaO
H水溶液スクラバ(2)を通過した排ガスを加熱酸化分解す
る燃焼炉(3)を有し、該燃焼炉(3)はNaOH水溶液スクラバ
からのH2含有排ガスを該燃焼炉(3)内に導入するための
耐熱性と耐火性を有した排ガス炉内供給管(12)と、該燃
焼炉(3)外の空気を加熱してH2の着火温度以上の熱風空
気として前記排ガス炉内供給管(12)の先端部近傍に供給
可能な高温空気供給装置(20)を備えたことを特徴とす
る。
【0013】請求項3記載のH2含有排ガスの除害装置
は、請求項2の装置において、高温空気供給装置(20)
は、燃焼炉(3)の隔壁を貫通して設けられた耐火性と耐
熱性を有するパイプ(21a)と、該パイプ(21a)内に挿填さ
れた電熱ヒータ(22)と、該パイプ(21a)の燃焼炉外に位
置する箇所に接続され該パイプ(21a)内に空気を供給す
る空気導入管(23)とを備え、該パイプ(21a)の燃焼炉(3)
内部側の端部は炉内排ガス供給管(12)の先端部近傍に位
置することを特徴とする。
は、請求項2の装置において、高温空気供給装置(20)
は、燃焼炉(3)の隔壁を貫通して設けられた耐火性と耐
熱性を有するパイプ(21a)と、該パイプ(21a)内に挿填さ
れた電熱ヒータ(22)と、該パイプ(21a)の燃焼炉外に位
置する箇所に接続され該パイプ(21a)内に空気を供給す
る空気導入管(23)とを備え、該パイプ(21a)の燃焼炉(3)
内部側の端部は炉内排ガス供給管(12)の先端部近傍に位
置することを特徴とする。
【0014】これらによれば、燃焼炉内(3)でH2を単純
に燃料として恒常的に燃焼させ続けるので爆発しない。
又、排ガスを燃焼炉に導く前段階で水とNaOH水溶液を用
いた湿式スクラバ(1),(2)により除害を行うので、副生
する粉塵による高温空気供給装置(20)の目詰まりを防止
し、燃焼炉(3)で安全に燃焼を完結させることができ
る。
に燃料として恒常的に燃焼させ続けるので爆発しない。
又、排ガスを燃焼炉に導く前段階で水とNaOH水溶液を用
いた湿式スクラバ(1),(2)により除害を行うので、副生
する粉塵による高温空気供給装置(20)の目詰まりを防止
し、燃焼炉(3)で安全に燃焼を完結させることができ
る。
【0015】本発明の除害装置は大きく分けて3つの設
備からなる。第1の設備は水を使用する湿式スクラバ
(水スクラバ)(1)、第2の設備はNaOH水溶液を使用す
る湿式スクラバ(NaOH水溶液スクラバ)(2)、第3の設
備はH2を安全に燃焼させる燃焼炉(3)である。
備からなる。第1の設備は水を使用する湿式スクラバ
(水スクラバ)(1)、第2の設備はNaOH水溶液を使用す
る湿式スクラバ(NaOH水溶液スクラバ)(2)、第3の設
備はH2を安全に燃焼させる燃焼炉(3)である。
【0016】水スクラバ(1)では、排ガスに水を噴射す
ることにより、例えばNH3,HClのような水溶性成分の
溶解除去を行い、更にSi2HCl2,WF6,TiCl4のような
加水分解成分を分解除去する。
ることにより、例えばNH3,HClのような水溶性成分の
溶解除去を行い、更にSi2HCl2,WF6,TiCl4のような
加水分解成分を分解除去する。
【0017】それらは次式に示す反応で進行する。
【0018】 SiH2Cl2+2H2O → SiO2+2HCl+2H2 (式1) WF6+3H2O → WO3+6HF (式2) TiCl4+2H2O → Ti O2+4HCl (式3) 更にNaOH水溶液スクラバ(2)においては上記した水スク
ラバ(1)で完結した除害ができなかった成分、例えばHCl
(場合によってはHF)、上記式1から式3の対象物,Si
H4,TEOSのようなSi成分の除害を行う。
ラバ(1)で完結した除害ができなかった成分、例えばHCl
(場合によってはHF)、上記式1から式3の対象物,Si
H4,TEOSのようなSi成分の除害を行う。
【0019】それは次式で進行する。
【0020】 HCl+NaOH → NaCl+H2O (式4) SiH2Cl2+4NaOH+H2O → Na2SiO3+2NaCl+2H2 (式5) SiH4+2NaOH+H2O → Na2SiO3+3H2 (式6) 水スクラバ(1)とNaOH水溶液スクラバ(2)の設置目的は上
述したように燃焼炉で安全に燃焼を完結させるための事
前処理を行うにある。各種濃度のH2の安全に燃焼させ
るには失火させることなく恒常的に燃焼させることが必
要で、そのためには火源が消滅しない着火源を持ち、必
要空気量が定常供給されることが必要となる。
述したように燃焼炉で安全に燃焼を完結させるための事
前処理を行うにある。各種濃度のH2の安全に燃焼させ
るには失火させることなく恒常的に燃焼させることが必
要で、そのためには火源が消滅しない着火源を持ち、必
要空気量が定常供給されることが必要となる。
【0021】両スクラバ(1),(2)を経ずにデポジット排
ガスを直接燃焼炉(3)に導入すると、酸化加熱除害にお
いて副生する粉塵が燃焼炉(3)の着火源となる高温空気
の供給部が目詰まりを起こし、失火するおそれがある。
更にHCl,HF等の酸性成分ガスによる材料腐食が生じ
る。そこで、両スクラバ(1),(2)による事前処理するこ
とにより、燃焼炉(3)内での粉塵の発生や、燃焼炉(3)の
腐食を防止している。
ガスを直接燃焼炉(3)に導入すると、酸化加熱除害にお
いて副生する粉塵が燃焼炉(3)の着火源となる高温空気
の供給部が目詰まりを起こし、失火するおそれがある。
更にHCl,HF等の酸性成分ガスによる材料腐食が生じ
る。そこで、両スクラバ(1),(2)による事前処理するこ
とにより、燃焼炉(3)内での粉塵の発生や、燃焼炉(3)の
腐食を防止している。
【0022】燃焼炉(3)には特殊な着火源が設置されて
おり、常に高温の燃焼用空気を供給し、恒常的にH2を
燃焼させ続けることができるので、H2が爆発すること
はない。
おり、常に高温の燃焼用空気を供給し、恒常的にH2を
燃焼させ続けることができるので、H2が爆発すること
はない。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明を好適な実施例を用
いて説明する。
いて説明する。
【0024】図1は本発明の装置の概念を説明する図で
ある。図中において(1)は水噴射装置を(1a)を備えた水
スクラバ、(2)はNaOH水溶液噴射装置(2a)を備えたNaOH
水溶液スクラバ、(3)は燃焼炉である。
ある。図中において(1)は水噴射装置を(1a)を備えた水
スクラバ、(2)はNaOH水溶液噴射装置(2a)を備えたNaOH
水溶液スクラバ、(3)は燃焼炉である。
【0025】半導体製造装置、例えばCVDから排出され
るデポジット工程の排ガスはポンプ駆動によりH2含有
排ガス導入管(4)を通って、水スクラバ(1)の下部に導入
される。
るデポジット工程の排ガスはポンプ駆動によりH2含有
排ガス導入管(4)を通って、水スクラバ(1)の下部に導入
される。
【0026】ここで上方の水噴射装置(1a)からの散水に
より気液接触し、排ガス中の水溶性成分と水加水分解成
分が上記(式1)〜(式3)に示すように除害され、下
方に位置する水槽(6)に溜まる。水槽(6)の水は水循環用
ポンプ(5a)により循環水として水循環路(5)を通って再
び水噴射装置(1a)に送られて散水に用いられる。
より気液接触し、排ガス中の水溶性成分と水加水分解成
分が上記(式1)〜(式3)に示すように除害され、下
方に位置する水槽(6)に溜まる。水槽(6)の水は水循環用
ポンプ(5a)により循環水として水循環路(5)を通って再
び水噴射装置(1a)に送られて散水に用いられる。
【0027】循環水には被処理ガスの組成,濃度,風量
に応じて適宜新水を供給し、それに対応して水槽(6)内
の汚れた水を排水する。被処理ガス全風量が700リット
ル/min以下で通常使用されるCVDデポジション条件下の
成分ガスの場合、供給水量は3〜12リットル/min程度で
ある。
に応じて適宜新水を供給し、それに対応して水槽(6)内
の汚れた水を排水する。被処理ガス全風量が700リット
ル/min以下で通常使用されるCVDデポジション条件下の
成分ガスの場合、供給水量は3〜12リットル/min程度で
ある。
【0028】水スクラバ(1)で除害した処理ガスはスク
ラバ間配管(9)を通ってNaOH水溶液スクラバ(2)の下部に
導入される。導入された排ガスはNaOH水溶液噴射装置(2
a)からの散液により気液接触させ、(式4)〜(式6)
に示すようにH2以外の成分ガスを除害する。
ラバ間配管(9)を通ってNaOH水溶液スクラバ(2)の下部に
導入される。導入された排ガスはNaOH水溶液噴射装置(2
a)からの散液により気液接触させ、(式4)〜(式6)
に示すようにH2以外の成分ガスを除害する。
【0029】この場合使用するNaOHは固,液いずれの供
給も可能であるが、例えば10〜25%程度の水溶液を供給
原液にするのが無難であり、薬液槽(8)内の水溶液のPH
が10〜12程度に保たれるよう供給量を調節するのが好ま
しい。
給も可能であるが、例えば10〜25%程度の水溶液を供給
原液にするのが無難であり、薬液槽(8)内の水溶液のPH
が10〜12程度に保たれるよう供給量を調節するのが好ま
しい。
【0030】薬液槽(8)内のNaOH水溶液は薬液循環ポン
プ(7a)により薬液順管路(7)を通って循環し、再びNaOH
水溶液噴射装置(2a)から噴射される。
プ(7a)により薬液順管路(7)を通って循環し、再びNaOH
水溶液噴射装置(2a)から噴射される。
【0031】尚、水槽(6)及び薬液槽(8)には被処理ガス
の成分,濃度に応じてSi系のSiO2,Na2SiO3,W系のW
O3,Ti系のTiO2のような粉体及び前駆体成分によるスラ
ッジが析出することがある。
の成分,濃度に応じてSi系のSiO2,Na2SiO3,W系のW
O3,Ti系のTiO2のような粉体及び前駆体成分によるスラ
ッジが析出することがある。
【0032】水スクラバ(1)及びNaOH水溶液スクラバ(2)
で事前処理されたガスは各種濃度のH2よりなるガスと
なってスクラバ燃焼炉間配管(10)と燃焼炉(3)底部に設
けられた排ガス炉内供給管(12)を通って燃焼炉(3)内に
導入される。
で事前処理されたガスは各種濃度のH2よりなるガスと
なってスクラバ燃焼炉間配管(10)と燃焼炉(3)底部に設
けられた排ガス炉内供給管(12)を通って燃焼炉(3)内に
導入される。
【0033】燃焼炉(3)の隔壁(11)は耐火度1500℃に耐
えるアルミナ系セラミック材料で構築されており、燃焼
炉内に導入したH2ガスは高温空気供給装置(20)より供
給される高温の外部空気と接触・混合の上、LELに関係
なく燃焼し、H2Oに変化する。
えるアルミナ系セラミック材料で構築されており、燃焼
炉内に導入したH2ガスは高温空気供給装置(20)より供
給される高温の外部空気と接触・混合の上、LELに関係
なく燃焼し、H2Oに変化する。
【0034】排ガス炉内供給管(12)は耐火性と耐熱性を
有しており、燃焼炉(3)の底部から燃焼炉(3)内を上方に
向けて配された管であり、その上端部は燃焼炉(3)内に
ガスを放出するガス供給口となっている。排ガス炉内供
給管(12)の径や、その上端部に位置するガス供給口の形
状は燃焼し易いように適宜定めれば良く、例えば上端部
の径を少し絞ってノズル状にする等しても良い。
有しており、燃焼炉(3)の底部から燃焼炉(3)内を上方に
向けて配された管であり、その上端部は燃焼炉(3)内に
ガスを放出するガス供給口となっている。排ガス炉内供
給管(12)の径や、その上端部に位置するガス供給口の形
状は燃焼し易いように適宜定めれば良く、例えば上端部
の径を少し絞ってノズル状にする等しても良い。
【0035】図2は着火源となる高温空気供給装置(20)
の拡大断面図である。耐火材料(21)で覆われ耐熱性を有
したパイプ(21a)が燃焼炉(3)の隔壁(11)を貫通して取り
付けられている。したがってパイプ(21a)の一端は燃焼
炉(3)内に位置し、他端は燃焼炉(3)外に位置する。
の拡大断面図である。耐火材料(21)で覆われ耐熱性を有
したパイプ(21a)が燃焼炉(3)の隔壁(11)を貫通して取り
付けられている。したがってパイプ(21a)の一端は燃焼
炉(3)内に位置し、他端は燃焼炉(3)外に位置する。
【0036】パイプ(21a)内には発熱体としての電熱ヒ
ータ(22)が挿填されており、燃焼炉(3)外部においてパ
イプ(21a)を貫通して設けられた電源ライン(24)に接続
されている。そして、電熱ヒータ(22)は電源ライン(24)
に通電することにより電熱方式により発熱させることが
できる。発熱体としてはNi−Cr,Fe−Cr合金,Pt線のよ
うな金属系発熱体、SiC,Si2Moのような非金属発熱体を
使用することができる。
ータ(22)が挿填されており、燃焼炉(3)外部においてパ
イプ(21a)を貫通して設けられた電源ライン(24)に接続
されている。そして、電熱ヒータ(22)は電源ライン(24)
に通電することにより電熱方式により発熱させることが
できる。発熱体としてはNi−Cr,Fe−Cr合金,Pt線のよ
うな金属系発熱体、SiC,Si2Moのような非金属発熱体を
使用することができる。
【0037】パイプ(21a)の燃焼炉(3)外に位置する箇所
には外部の空気を導入するための空気導入管(23)が接続
されている。外部空気は空気導入管(23)を経てパイプ(2
1a)内に導入され、発熱している電熱ヒータ(22)により
加熱され、H2の着火温度よりも高温となって、パイプ
(21a)の燃焼炉(3)内部側の端部から燃焼炉(3)内に噴射
される。
には外部の空気を導入するための空気導入管(23)が接続
されている。外部空気は空気導入管(23)を経てパイプ(2
1a)内に導入され、発熱している電熱ヒータ(22)により
加熱され、H2の着火温度よりも高温となって、パイプ
(21a)の燃焼炉(3)内部側の端部から燃焼炉(3)内に噴射
される。
【0038】H2の空気中の着火温度は570℃であるの
で、それよりも高温、できれば確実な着火を得るために
700℃以上の温度を保持した高温空気を噴射する。
で、それよりも高温、できれば確実な着火を得るために
700℃以上の温度を保持した高温空気を噴射する。
【0039】パイプ(21a)の燃焼炉(3)内部側の端部は、
排ガス炉内供給管(12)の上端の近傍に位置しており、排
ガス炉内供給管(12)の上端のやや上方に高温空気を放出
可能となっている。
排ガス炉内供給管(12)の上端の近傍に位置しており、排
ガス炉内供給管(12)の上端のやや上方に高温空気を放出
可能となっている。
【0040】排ガス炉内供給管(12)の上端部から放出さ
れた排ガス中のH2は、高温空気供給装置(20)のパイプ
(21a)先端から噴射された着火温度以上の高温空気と接
触し、燃焼する。図中(30)は燃焼位置を例示している
が、実際には排ガスや空気の風速により燃焼位置は変化
する。
れた排ガス中のH2は、高温空気供給装置(20)のパイプ
(21a)先端から噴射された着火温度以上の高温空気と接
触し、燃焼する。図中(30)は燃焼位置を例示している
が、実際には排ガスや空気の風速により燃焼位置は変化
する。
【0041】パイプ(21)の先端から吹き出す熱風の温度
は900〜1300℃になるように制御される。着火温度より
十分高い温度の高温空気を送るので、失火を防ぎ、安全
に燃焼を保持することができる。
は900〜1300℃になるように制御される。着火温度より
十分高い温度の高温空気を送るので、失火を防ぎ、安全
に燃焼を保持することができる。
【0042】更にH2の常時燃焼により、燃焼炉(3)内の
空間温度や燃焼炉隔壁(11)の表面温度は1000〜1400℃に
まで昇温し、その結果、H2の失火の可能性は殆どなく
なる。
空間温度や燃焼炉隔壁(11)の表面温度は1000〜1400℃に
まで昇温し、その結果、H2の失火の可能性は殆どなく
なる。
【0043】排ガス炉内供給管(12)内は常に正圧であ
り、空気が排ガス炉内供給管(12)内に逆流することはな
い。そのため、排ガス炉内供給管(12)内に空気が存在す
ることはなく、逆火が排ガス炉内供給管(12)内に侵入す
ることもない。
り、空気が排ガス炉内供給管(12)内に逆流することはな
い。そのため、排ガス炉内供給管(12)内に空気が存在す
ることはなく、逆火が排ガス炉内供給管(12)内に侵入す
ることもない。
【0044】但し、安全性を重視して、万一のために、
排ガス炉内供給管(12)内に金網を1枚又は複数枚配し
て、逆火が伝播しないようにしても良い。更には、特開
平11-151418号に開示されているような水噴射ノズルと
金網からなる火炎防止装置を配するようにしても良い。
排ガス炉内供給管(12)内に金網を1枚又は複数枚配し
て、逆火が伝播しないようにしても良い。更には、特開
平11-151418号に開示されているような水噴射ノズルと
金網からなる火炎防止装置を配するようにしても良い。
【0045】燃焼後の排ガスは吸引ポンプ(15)により吸
引され、燃焼炉(3)の上部より排出され、何らかの冷却
機構を経て少なくとも50〜100℃程度にしてから大気放
出管(13)を経て外気に排出される。尚、熱エネルギーを
有効に利用するために大気放出管(13)と空気導入管(23)
との間で熱交換する熱交換器(14)を設けても良い。
引され、燃焼炉(3)の上部より排出され、何らかの冷却
機構を経て少なくとも50〜100℃程度にしてから大気放
出管(13)を経て外気に排出される。尚、熱エネルギーを
有効に利用するために大気放出管(13)と空気導入管(23)
との間で熱交換する熱交換器(14)を設けても良い。
【0046】尚、装置可動開始時には予め高温空気供給
装置(20)により燃焼炉(3)内の雰囲気を700℃以上に
予熱し、700℃以上の温度を保持する。燃焼炉(3)内
の雰囲気が700℃以上で安定するまではスクラバ燃焼
炉間配管(10)に設けたバルブを閉める等して排ガス炉内
供給管(12)に排ガスが導入されないようにしておく。
装置(20)により燃焼炉(3)内の雰囲気を700℃以上に
予熱し、700℃以上の温度を保持する。燃焼炉(3)内
の雰囲気が700℃以上で安定するまではスクラバ燃焼
炉間配管(10)に設けたバルブを閉める等して排ガス炉内
供給管(12)に排ガスが導入されないようにしておく。
【0047】そして燃焼炉(3)内の雰囲気が安定するま
ではスクラバ燃焼炉間配管(10)に接続されたN2供給管
(図示せず)からガス炉内供給管(12)を通して燃焼炉
(3)内にN2を放流しておき、燃焼炉(3)内の雰囲気温度
が安定したところでN2の供給を停止すると共に排ガス
の導入を開始する。
ではスクラバ燃焼炉間配管(10)に接続されたN2供給管
(図示せず)からガス炉内供給管(12)を通して燃焼炉
(3)内にN2を放流しておき、燃焼炉(3)内の雰囲気温度
が安定したところでN2の供給を停止すると共に排ガス
の導入を開始する。
【0048】これにより、燃焼炉(3)内に導入された排
ガス中のH2は最初から安全に燃焼されることとなり、
燃焼しなかったH2が燃焼炉(3)内に充満するような危険
な状態となることはない。
ガス中のH2は最初から安全に燃焼されることとなり、
燃焼しなかったH2が燃焼炉(3)内に充満するような危険
な状態となることはない。
【0049】以下、上記の本発明装置を用いて排ガスの
除害を行った。
除害を行った。
【0050】[実施例1]下記組成ガスがエピタキシャ
ル炉に供給され、炉内でデポジット後の排ガスを本発明
装置に導入した。
ル炉に供給され、炉内でデポジット後の排ガスを本発明
装置に導入した。
【0051】 水スクラバ(1)では20〜25℃の新水を10リットル/minの
流量で供給し、気液接触によるガス洗浄を行ったとこ
ろ、水加水分解生成であるSiH2Cl2と、水可溶性成分で
あるHClとが除去され、SiH2Cl2は300ppm(除去率83
%)、HClは1300ppm(除去率92%)に減少した。
流量で供給し、気液接触によるガス洗浄を行ったとこ
ろ、水加水分解生成であるSiH2Cl2と、水可溶性成分で
あるHClとが除去され、SiH2Cl2は300ppm(除去率83
%)、HClは1300ppm(除去率92%)に減少した。
【0052】その処理後ガスをNaOH水溶液スクラバ(2)
に導入した。ここでは20% NaOH水溶液を薬液槽(8)にPH
が10〜12に保持されるように供給した。NaOH水溶液スク
ラバ(2)で洗浄した後のガス中にはSiH2Cl2及びHClは検
知されなかった。
に導入した。ここでは20% NaOH水溶液を薬液槽(8)にPH
が10〜12に保持されるように供給した。NaOH水溶液スク
ラバ(2)で洗浄した後のガス中にはSiH2Cl2及びHClは検
知されなかった。
【0053】燃焼炉(3)に導入されるガス中のH2濃度は
53.5%であった。燃焼炉(3)においては、H2300リット
ル/minの燃焼用に過剰率30%を含めた外部空気を空気
導入管(23)から970リットル/min導入した。
53.5%であった。燃焼炉(3)においては、H2300リット
ル/minの燃焼用に過剰率30%を含めた外部空気を空気
導入管(23)から970リットル/min導入した。
【0054】高温空気供給装置(20)の発熱体(22)の表面
温度は900℃とし、吹き出し口先端付近(30)でH2を燃焼
させた。
温度は900℃とし、吹き出し口先端付近(30)でH2を燃焼
させた。
【0055】その場合、高温空気供給装置(20)の先端に
も、排ガス炉内供給管(12)の先端部にも何ら粉塵詰まり
の現象は認められず、立ち消えのおそれは生じなかっ
た。更に燃焼炉(3)の内面には何処にも酸性ガスによる
高温腐食の痕跡は認められなかった。
も、排ガス炉内供給管(12)の先端部にも何ら粉塵詰まり
の現象は認められず、立ち消えのおそれは生じなかっ
た。更に燃焼炉(3)の内面には何処にも酸性ガスによる
高温腐食の痕跡は認められなかった。
【0056】すなわち本発明装置によってH2は爆発組
成範囲内の組成でありながら、爆発現象を起こさず燃料
の燃焼状態の持続により除害することができた。
成範囲内の組成でありながら、爆発現象を起こさず燃料
の燃焼状態の持続により除害することができた。
【0057】[実施例2]LP−CVDで以下組成のデポジ
ットガス導入の上、薄膜形成し、その排ガスを本発明装
置にて除害処理した。
ットガス導入の上、薄膜形成し、その排ガスを本発明装
置にて除害処理した。
【0058】 上記ガス中WF6は水スクラバ(1)で先述の(式2)にした
がって加水分解し、WO 3の粉体とHF(スクラバ水に溶
解)になり除害される。
がって加水分解し、WO 3の粉体とHF(スクラバ水に溶
解)になり除害される。
【0059】又、微量のSiH4はNaOH水溶液スクラバ(2)
にて分解され先述の(式6)にしたがってケイ酸ソーダ
となり液中に分離溶解する。
にて分解され先述の(式6)にしたがってケイ酸ソーダ
となり液中に分離溶解する。
【0060】これらの事前処理によりH2濃度が21.4%
のAr+N2系ガスとなり燃焼炉(3)に導入される。ここで
H2燃焼の理論酸素量の1.3倍となる63リットル/minの
空気を空気導入管(23)を導入し、実施例1と同一条件で
高温空気供給装置(20)先端部から噴射し、H2ガスと接
触させ燃焼除害した。
のAr+N2系ガスとなり燃焼炉(3)に導入される。ここで
H2燃焼の理論酸素量の1.3倍となる63リットル/minの
空気を空気導入管(23)を導入し、実施例1と同一条件で
高温空気供給装置(20)先端部から噴射し、H2ガスと接
触させ燃焼除害した。
【0061】この場合も、高温空気供給装置(20)の先端
にも、排ガス炉内供給管(12)の先端部にも何ら粉塵詰ま
りの現象は認められず、更に燃焼炉(3)の内面には何処
にも酸性ガスによる高温腐食の痕跡は認められなかっ
た。そして、爆発現象を起こすことなく燃焼状態の持続
により除害することができた。
にも、排ガス炉内供給管(12)の先端部にも何ら粉塵詰ま
りの現象は認められず、更に燃焼炉(3)の内面には何処
にも酸性ガスによる高温腐食の痕跡は認められなかっ
た。そして、爆発現象を起こすことなく燃焼状態の持続
により除害することができた。
【0062】[比較例1]実施例2においてCVDから
の排ガス中のH2濃度をH2のLELの1/2、すなわち2%
にするためN2で希釈した。追加希釈N2は884リットル
/minで、被処理ガス全量は975リットル/minとなっ
た。
の排ガス中のH2濃度をH2のLELの1/2、すなわち2%
にするためN2で希釈した。追加希釈N2は884リットル
/minで、被処理ガス全量は975リットル/minとなっ
た。
【0063】このガスを水スクラバ(1)とNaOH水溶液ス
クラバ(2)に通す場合、(被処理ガス量が大きく)被処
理ガスの風速が大きいために気液接触時間が短くなり、
十分に分解除害することができず、希薄H2ガス中に微
量のSiH4,WF6が混在し燃焼炉(3)に侵入した。
クラバ(2)に通す場合、(被処理ガス量が大きく)被処
理ガスの風速が大きいために気液接触時間が短くなり、
十分に分解除害することができず、希薄H2ガス中に微
量のSiH4,WF6が混在し燃焼炉(3)に侵入した。
【0064】又、燃焼炉(3)においても被処理ガスの風
速が大となるため発熱体(22)の表面温度が下がり失火限
界の600℃以下となり、H2燃焼が不完全で危険な状態と
なったので試験を中止した。
速が大となるため発熱体(22)の表面温度が下がり失火限
界の600℃以下となり、H2燃焼が不完全で危険な状態と
なったので試験を中止した。
【0065】
【発明の効果】以上述べたように本発明により、H2含
有排ガスを効率よく、しかもH2ガスの爆発を生じさせ
ることなく安全に除害する方法と装置を提供することが
できる。
有排ガスを効率よく、しかもH2ガスの爆発を生じさせ
ることなく安全に除害する方法と装置を提供することが
できる。
【図1】実施例の装置の概要を説明する図。
【図2】実施例に用いた高温空気供給装置の概要を示し
た図。
た図。
【符号の説明】 (1) 水スクラバ (1a) 水噴射装置 (2) NaOH水溶液スクラバ (2a) NaOH水溶液噴射装置 (3) 燃焼炉 (4) H2含有排ガス導入管 (5) 水循環路 (5a) 水循環用ポンプ (6) 水槽 (7) 薬液循環路 (7a) 薬液循環用ポンプ (8) 薬液水槽 (9) スクラバ間配管 (10) スクラバ燃焼炉間配管 (11) 燃焼炉隔壁 (12) 排ガス炉内供給管 (13) 大気放出管 (14) 熱交換器 (15) 吸引ポンプ (20) 高温空気供給装置 (21) 耐火材料 (21a) パイプ (22) 発熱体(電熱ヒータ) (23) 空気導入管 (24) 電源ライン (30) 燃焼位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D002 AA13 AA18 AA19 AA22 AA23 AA26 AA40 AB01 AB03 AC10 BA02 BA05 BA12 BA13 BA14 CA01 CA13 CA20 DA02 DA12 DA35 EA02 EA05 GA02 GA03 GB01 GB02 GB04 GB05 GB08 GB09 HA03 HA06 HA08 4D020 AA08 AA10 BA01 BA08 BA23 BB03 CB25 CC02 DA01 DA02 DB01 DB03 DB05 DB07 DB08
Claims (3)
- 【請求項1】 水スクラバによりH2含有排ガス中の水
溶性成分と水加水分解成分を洗浄除害し、 次いでNaOH水溶液を噴射するNaOH水溶液スクラバにより
前記水スクラバで完結できなかった除害を完結させると
共に酸性成分を分離精製し、 次いで燃焼炉で加熱酸化分解除害を行うH2含有排ガス
の除害方法であって、 燃焼炉内に設けられたH2含有排ガスの供給口付近にお
いてH2の着火温度以上の高温空気を接触させてH2を燃
焼させることを特徴とするH2含有排ガスの除害方法。 - 【請求項2】 排ガスに水を噴射する水スクラバと、 該水スクラバの下流側に位置し、該水スクラバを通過し
た排ガスにNaOH水溶液を噴射するNaOH水溶液スクラバ
と、 該NaOH水溶液スクラバの下流側に位置し、該NaOH水溶液
スクラバを通過した排ガスを加熱酸化分解する燃焼炉を
有し、 該燃焼炉はNaOH水溶液スクラバからのH2含有排ガスを
該燃焼炉内に導入するための耐熱性と耐火性を有した排
ガス炉内供給管と、該燃焼炉外の空気を加熱してH2の
着火温度以上の熱風として前記排ガス炉内供給管の先端
部近傍に供給可能な高温空気供給装置を備えたことを特
徴とするH2含有排ガスの除害装置。 - 【請求項3】 高温空気供給装置は、燃焼炉の隔壁を貫
通して設けられた耐火性と耐熱性を有するパイプと、 該パイプ内に挿填された電熱ヒータと、 該パイプの燃焼炉外に位置する箇所に接続され該パイプ
内に空気を供給する空気導入管とを備え、 該パイプの燃焼炉内部側の端部は炉内排ガス供給管の先
端部近傍に位置することを特徴とする請求項2記載のH
2含有排ガスの除害装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36450299A JP2001179051A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 水素含有排ガスの除害方法及び除害装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36450299A JP2001179051A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 水素含有排ガスの除害方法及び除害装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001179051A true JP2001179051A (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=18481976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP36450299A Pending JP2001179051A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 水素含有排ガスの除害方法及び除害装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001179051A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005116467A (ja) * | 2003-10-10 | 2005-04-28 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池の排気システム |
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JP2013099719A (ja) * | 2011-11-08 | 2013-05-23 | Nt Corp | 有害ガスの無害化処理方法およびその方法を実施するためのスクラバー |
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JP2023147648A (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-13 | 栗田工業株式会社 | 排ガス処理設備の洗浄方法、洗浄液及び洗浄剤 |
-
1999
- 1999-12-22 JP JP36450299A patent/JP2001179051A/ja active Pending
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