JP2005199215A - 排ガスの処理装置及び処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＣＦ_４等のフッ素化合物を含む排ガスを短時間で大量に処理する場合であっても、フッ素化合物の分解率の低下、分解処理剤の短寿命化が起こることなく、またフッ化水素等の腐食性ガスを排出させることなく、１０００℃以下の比較的低い温度で効率よく分解可能な処理装置及び処理方法を提供する。
【解決手段】 フッ素化合物を含有する排ガスと、燃料を燃焼して得られる燃焼排ガスを混合し、該混合ガスを、アルミニウム化合物と、ランタノイド化合物及び／またはアルカリ土類金属化合物を有効成分として含む分解処理剤と接触させてフッ素化合物を熱分解する構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は排ガスの処理装置及び処理方法に関する。さらに詳細には半導体製造工程等から排出される排ガスに含まれるフルオロカーボン、フッ化硫黄等のフッ素化合物を、１０００℃以下の比較的に低い温度で長時間効率よく分解処理することが可能な排ガスの処理装置及び処理方法に関する。

半導体製造工業においては、ドライエッチング装置のエッチングガスやＣＶＤ装置のチャンバークリーニングガス等として、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_５Ｆ_８等のフルオロカーボン、あるいはＳＦ_６等のフッ化硫黄が使用されている。これらのフッ素化合物は非常に安定な化合物であり地球温暖化に対する影響が大きいため、大気に放出した場合の環境への悪影響が懸念されている。従って、半導体製造工程から排出される排ガスに含まれるこれらのフッ素化合物は、回収するかあるいは分解して大気に放出することが好ましい。

従来から使用されているＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_５Ｆ_８、ＳＦ_６等のフッ素化合物を、エッチングガスやチャンバークリーニングガス等として用いた後の排ガスは、通常は、窒素、アルゴン、ヘリウム等のキャリアガスをベースガスとし、前記フッ素化合物の他、ＨＦ、Ｆ_２、ＳｉＦ_４等の酸性ガスが含まれることが多い。また、排ガスに含まれるこれらのフッ素化合物の濃度は、通常１０〜５００００ｐｐｍ程度である。このように排ガスに含まれるフッ素化合物の濃度が比較的低いため、これらの処理には、ランニングコストがより安い分解が多く試みられてきた。

従来から前記のようなフッ素化合物を分解処理する方法としては、例えばフッ素化合物を含む排ガスを、水素、メタン、プロパン等を用いた焼却炉の火炎中に導入して燃焼させる方法、あるいはフッ素化合物を含む排ガスに、空気または酸素、あるいは空気または酸素とともに水分を含む混合ガスを添加して加熱酸化する方法によりフッ素化合物の分解が行なわれていた。また、フッ素化合物を含む排ガスを、酸素及び／または水蒸気の存在下、アルミナ触媒と接触させて分解する方法、アルミナとアルカリ土類金属化合物を含む分解処理剤と接触させて分解する方法（特開２００１−１９０９５９）、アルミニウム化合物とランタノイド化合物を含む分解処理剤と接触させて分解する方法（特開２００３−１４４８４３、特開２００３−１８１２８６）等が開発されている。

特開平１０−２８６４３４号公報 特開平１１−１６５０７１号公報 特開２０００−１５０６０号公報 特開２００１−１９０９５９号公報 特開２００３−１４４８４３号公報 特開２００３−１８１２８６号公報

しかしながら、燃焼法による分解処理方法は、フッ素化合物を分解処理していない待機時にも１０００℃以上の高温の燃焼状態を維持しなければならないため、燃料を大量に消費しエネルギーコストが高くなるという不都合があった。空気または酸素を添加して加熱酸化する分解処理方法は、１０００℃以上の加熱が必要であり、ＣＦ_４の分解の場合はさらに高い温度が必要であるため、耐熱性とともに耐腐食性の点で分解処理装置の実用化が困難であった。

アルミナを分解触媒として用いたフッ素化合物の分解処理方法は、比較的に低い温度でフッ素化合物を分解できるという長所がある。しかし、この分解処理方法においては、フッ素化合物との反応によりアルミナの表面にフッ化アルミニウムが生成し、短時間で分解触媒が失活するという不都合があった。また、水の共存下でフッ素化合物の分解処理を行なった場合は、分解触媒の寿命を長くすることができるが、分解処理後にフッ化水素が生成するため、排ガスを大気に放出するに先立って湿式浄化装置等によりこれを除去する必要があった。

アルミナとアルカリ土類金属化合物を含む分解処理剤、あるいはアルミニウム化合物とランタノイド化合物を含む分解処理剤と接触させて分解する方法は、短時間で分解処理剤が失活することなく、またフッ化水素等の腐食性ガスを排出させることなく、１０００℃以下の比較的低い温度でフッ素化合物を分解することが可能である。しかし、分解処理の際には、処理剤全体にわたって分解温度（ＣＦ_４の分解の場合は７００〜９００℃）を維持する必要があり、特にフッ素化合物を含む排ガスを短時間で大量に処理する際には、電気エネルギーコストが高くなる不都合があるほか、分解処理筒の側壁内部に設置されたヒーターから分解処理剤の中央部への熱伝導が不充分となり、温度低下による分解率の低下、分解処理剤の短寿命化が起こる虞があった。

従って、本発明が解決しようとする課題は、半導体製造工程等から排出される排ガスに含まれるＣＦ_４等のフッ素化合物の分解処理において、該フッ素化合物を含む排ガスを短時間で大量に処理する場合であっても、フッ素化合物の分解率の低下、分解処理剤の短寿命化が起こることなく、またフッ化水素等の腐食性ガスを排出させることなく、１０００℃以下の比較的低い温度で効率よく分解可能な処理手段を提供することである。

本発明者らは、これらの課題を解決すべく鋭意検討した結果、燃料を燃焼して得られる燃焼排ガスは、分解処理剤及びフッ素化合物を含有する排ガスを迅速かつ均一に加熱できる熱源となるほか、高温度の酸素及び水蒸気を含むので、フッ素化合物を含む排ガスと燃焼排ガスを混合し、前記分解処理剤と接触させる構成とすることにより、フッ素化合物を含む排ガスを短時間で大量に処理する場合であっても、フッ素化合物の分解率の低下、分解処理剤の短寿命化が起こることなく、またフッ化水素等の腐食性ガスを排出させることなく、１０００℃以下の比較的低い温度で効率よく分解できることを見出し本発明の排ガスの処理装置及び処理方法に到達した。

すなわち本発明は、フッ素化合物の熱分解室、フッ素化合物を含有する排ガスを該熱分解室へ導入するノズル、燃焼排ガスを該熱分解室へ導入するノズル、及び熱分解後のガスを外部へ排出する排出口を備え、該熱分解室に、アルミニウム化合物と、ランタノイド化合物及び／またはアルカリ土類金属化合物を有効成分として含む分解処理剤を充填してなることを特徴とする排ガスの処理装置である。
また、本発明は、フッ素化合物を含有する排ガスと、燃料を燃焼して得られる燃焼排ガスを混合し、該混合ガスを、アルミニウム化合物と、ランタノイド化合物及び／またはアルカリ土類金属化合物を有効成分として含む分解処理剤と接触させてフッ素化合物を熱分解することを特徴とする排ガスの処理方法でもある。

本発明の排ガスの処理装置及び処理方法は、窒素、アルゴン、ヘリウム等をベースガスとする排ガス中に含まれるフッ素化合物の分解処理に適用されるが、フッ素化合物を含む排ガスを短時間で大量に処理する場合（本発明においては１００Ｌ／ｍｉｎ以上とする）において、フッ素化合物の分解率の低下、分解処理剤の短寿命化が起こることなく、またフッ化水素等の腐食性ガスを排出させることなく、１０００℃以下の比較的低い温度で効率よく分解可能な点で特に効果を発揮する。

本発明の排ガスの処理方法において、分解処理の対象となるフッ素化合物としては、例えば、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_１０、Ｃ_５Ｆ_１２、Ｃ_４Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_５Ｆ_８等のパーフルオロカーボン、ＣＨ_３Ｆ、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｈ_４Ｆ_２、Ｃ_２Ｈ_２Ｆ_４等のヒドロフルオロカーボン、Ｓ_２Ｆ_２、ＳＦ_２、ＳＦ_４、ＳＦ_５、ＳＦ_６等のフッ化硫黄、ＮＦ_３等のフッ化窒素が挙げられる。
また、燃料ガスとしては、プロパンガス、天然ガス等を使用することができる。これらのガスは、必要に応じ窒素等の不活性ガスと共に用いられる。

本発明に使用される分解処理剤は、有効成分として、アルミニウム化合物のほか、ランタノイド化合物及び／またはアルカリ土類金属化合物を含む分解処理剤である。ただし、アルミニウム化合物、ランタノイド化合物、アルカリ土類金属化合物が、各々酸化物以外である場合は、フッ素化合物を分解処理する温度またはその近辺の温度で分解されて、各々酸化アルミニウム、ランタノイドの酸化物、アルカリ土類金属の酸化物となる化合物を用いることが好ましい。

ランタノイドの酸化物としては、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化プロメチウム、酸化サマリウム、酸化ユーロピウム、酸化ガドリウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化ホルミウム、酸化エルビウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ルテチウムを挙げることができる。
また、前記酸化物以外のランタノイド化合物としては、ランタノイドの水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、有機酸塩等を挙げることができるが、容易に酸化物に転換できる点で水酸化物、炭酸塩または硝酸塩が好ましく、この中でも有害ガスを排出しない点で水酸化物または炭酸塩を用いることが好ましい。

ランタノイドの水酸化物としては、例えば、水酸化ランタン（１水和物を含む）、水酸化セリウム（５水和物、８水和物、９水和物を含む）、水酸化プラセオジム（８水和物を含む）、水酸化ネオジム（８水和物を含む）、水酸化サマリウムを挙げることができる。また、ランタノイドの炭酸塩としては、例えば、炭酸ランタン、炭酸セリウム、炭酸プラセオジム、炭酸ネオジム、炭酸サマリウムを挙げることができる。

アルカリ土類金属の酸化物としては、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウムを挙げることができるが、酸化ベリリウムは昇華開始温度が８００℃であり、酸化バリウムは有毒性が懸念されるため、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、または酸化ストロンチウムを用いることが好ましい。

また、前記以外のアルカリ土類金属化合物としては、アルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、有機酸塩等を挙げることができるが、容易に酸化物に転換できる点で水酸化物、炭酸塩、または硝酸塩が好ましく、この中でも有害ガスを排出しない点で水酸化物または炭酸塩を用いることが好ましい。また、前記と同様な理由により、マグネシウム、カルシウム、またはストロンチウムの化合物を用いることが好ましい。

また、本発明に用いられるアルミニウム化合物としては、例えば酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム等が挙げられる。
酸化アルミニウムとしては、アルミニウム平均細孔直径が３０〜３００Åの細孔を有するものが好ましく、その中でもγアルミナが好ましい。平均細孔直径が３０Å未満の細孔を有する酸化アルミニウムまたは平均細孔直径が３００Åを越える細孔を有する酸化アルミニウムを用いた場合は、フッ素化合物の分解率が低下する虞を生じる。また、比表面積が１００ｍ^２／ｇ以上の酸化アルミニウムが好ましい。酸化アルミニウムの純度は９９％以上であることが好ましく、さらに９９．９％以上であることがより好ましい。

本発明に使用される分解処理剤は、通常は前記のアルミニウム化合物と、ランタノイド化合物及び／またはアルカリ土類金属化合物を、均一に混合し造粒することにより調製されるか、あるいは各々の化合物を造粒した後、これらを混合することにより調製されるが、これらの調製方法に限定されることがなく、例えばいずれか２種類の化合物を混合して造粒するとともに他の化合物を造粒してこれらを混合することにより調製することもできる。
そのほか、分解処理剤は、各々の化合物を造粒した後、これらを混合せずに層状に積層して使用することもできる。

いずれの分解処理剤の調製方法においても、分解処理剤に含まれるアルミニウムの原子数と、ランタノイドの原子数及びアルカリ土類金属の原子数を合せた原子数の比（アルミニウムの原子数／（ランタノイドの原子数+アルカリ土類金属の原子数））が、通常は０．１〜１０となるように、好ましくは０．２〜５となるように調製される。また、分解処理剤に含まれるランタノイドの原子数と、アルカリ土類金属の原子数については、ランタノイドの原子数が多いほど分解処理能力（分解処理剤単位量当たりに対するフッ素化合物の分解処理量）が向上し、その比（アルカリ土類金属化合物の原子数／ランタノイドの原子数）は、通常は１以下となるように、好ましくは０．５以下となるように調製される。さらに、前述のいずれの調製方法においても、通常は直径が０．１〜２０ｍｍ程度、好ましくは直径が１〜１０ｍｍ程度の球状、これに類似する形状、またはこれに相当する大きさ及び形状となるように造粒して調製される。

また、本発明のフッ素化合物の分解処理剤は、造粒の際の成型性や成型強度を高めるために、有効成分のほかにバインダーを加えてもよい。このようなバインダーとしては、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどの有機系バインダー、シリカ、珪藻土、珪酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウムなどの無機系バインダーを挙げることができる。これらのバインダーを加える場合は、浄化剤を調製する際に有効成分に添加、混練される。バインダーの添加量は、成型条件などによって異なり一概には特定できないが、少なすぎる場合はバインダーとしての効果が得られず、多すぎる場合は分解処理能力が低下することから、通常は分解処理剤全重量に対して０．１〜１０ｗｔ％であり、好ましくは０．５〜５ｗｔ％である。

また、分解処理剤中にはフッ素化合物の分解に悪影響を及ぼさない不純物、不活性物質等を含んでいてもよい。さらに、使用前の分解処理剤は水分を含んでいてもよいが含まない方が好ましく、通常は分解処理剤中の水分が２ｗｔ％以下となるように調製される。従って、有効成分を造粒する際は、打錠成型により造粒することが好ましい。尚、これらのバインダー、不純物、不活性物質、水分などを含んだ場合においても、分解処理剤中の有効成分の含有量は、通常は７０ｗｔ％以上、好ましくは９０ｗｔ％以上である。

次に、本発明の排ガスの処理装置及び処理方法を、図１〜図５に基づいて詳細に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
図１は、本発明の排ガスの処理装置の一例を示す縦断面図である。図２〜図４は、本発明の処理装置における分解処理剤の充填部の例を示す構成図である。また、図５は、本発明の排ガスの処理方法を実施するための分解処理システムの一例を示す構成図である。

本発明の排ガスの処理装置は、図１に示すように、少なくとも、フッ素化合物の熱分解室１、フッ素化合物を含有する排ガスを熱分解室へ導入するノズル２、燃焼排ガスを熱分解室へ導入するノズル３、及び熱分解後のガスを外部へ排出する排出口４を備え、熱分解室に、アルミニウム化合物と、ランタノイド化合物及び／またはアルカリ土類金属化合物を有効成分として含む分解処理剤５を充填してなる処理装置である。また、熱分解室の外周には、好ましくは断熱材６が設けられる。

本発明の排ガスの処理装置において、熱分解室の側壁は、通常は、円筒、角筒、多角筒、またはこれらに類似する筒状の形状である。熱分解室の大きさは、通常は内径５０〜１０００ｍｍ、高さは１００〜２０００ｍｍ程度である。分解処理装置に充填される分解処理剤の充填長は、通常は２０〜１０００ｍｍ程度、好ましくは５０〜５００ｍｍ程度である。また、熱分解室の構成材料としては、排ガスに含まれる腐食性ガス成分に対する耐腐食性、熱分解温度に耐えられる耐熱性、及び断熱性があれば特に限定されることはないが、通常はステンレス鋼、セラミックス等が使用される。フッ素化合物を含有する排ガスを熱分解室へ導入するノズルは、燃焼排ガスを熱分解室へ導入するノズルの外周に設置される。このような構成とすることにより、燃焼排ガスを高温度に維持しながら熱分解室へ供給することができる。

また、本発明の排ガスの処理装置においては、分解処理剤は図２〜図４に示すような構成で充填される。図２は、分解処理剤として、アルミニウム化合物と、ランタノイド化合物及び／またはアルカリ土類金属化合物を、実質的に均一に混合したものを用いた場合の構成例を示すものである。図３は、分解処理剤の充填部が、アルミニウム化合物の層と、ランタノイド化合物及び／またはアルカリ土類金属化合物の層からなる場合の構成例を示すものである。図４は、分解処理剤の充填部が、アルミニウム化合物の層、ランタノイド化合物の層、及びアルカリ土類金属化合物の層からなる場合の構成例を示すものである。

本発明の排ガスの処理方法は、前述の排ガスの処理装置を用いて、半導体製造工程等から排出されるフルオロカーボン、フッ化硫黄等のフッ素化合物を含有する排ガスを熱分解処理する方法である。すなわち、フッ素化合物を含有する排ガスと、燃料を燃焼して得られる燃焼排ガスを混合し、この混合ガスを、アルミニウム化合物と、ランタノイド化合物及び／またはアルカリ土類金属化合物を有効成分として含む分解処理剤と接触させてフッ素化合物を熱分解する処理方法である。

本発明の排ガスの処理方法においては、通常は、熱分解室の直前で、燃料と、燃料に対して酸素が過剰に含まれるガスが混合される。燃料の燃焼の際には、少量であれば火炎の先端が熱分解室に入っても良いが、入らない方が好ましい。熱分解室へ導入される際の燃焼排ガスは、酸素及び燃焼により生成する水蒸気を含み、その温度は通常は１０００〜１５００℃程度である。また、混合ガスと分解処理剤の接触温度は、通常は３００〜１０００℃程度である。熱分解室のガス圧力についても特に制限されることはなく、通常は常圧であるが、１０ＫＰａ（絶対圧力）のような減圧あるいは０．５ＭＰａ（絶対圧力）のような加圧下で処理することも可能である。

本発明の排ガスの処理方法において、アルミニウム化合物、ランタノイド化合物、アルカリ土類金属化合物として、各々酸化物以外のものを用いる場合は、前記の分解処理温度またはその近辺の温度でこれらの化合物が分解されて、各々容易に酸化アルミニウム、ランタノイドの酸化物、アルカリ土類金属の酸化物となる。本発明の処理方法により、例えばＣ_２Ｆ_６を、酸化アルミニウム及び酸化ランタンからなる分解処理剤により、酸素及び水蒸気の共存下で分解する場合は、次の（式１）〜（式３）の反応が起こると推測される。

すなわち、前記反応式から明らかなように、本発明によりフッ素化合物の分解を行なう際に、フッ化水素を排出させることなく効率よく分解を行なうためには、酸素及び水蒸気が必要である。本発明においては、酸素を燃料に対して過剰に混合させることにより、燃焼排ガスに高温度の酸素を含ませることができる。また、燃焼排ガスには、燃料の燃焼により生成する高温度の水蒸気が含まれる。従って、本発明においては、少なくとも水蒸気を供給するための配管が不要になるほか、酸素及び水蒸気を予熱するための設備あるいは熱交換器等が不要である。

本発明の排ガスの処理装置及び処理方法は、燃料を燃焼して得られる燃焼排ガスを熱源として用いているので、フッ素化合物を含有する排ガスを短時間で大量に処理する場合において、従来のヒーターによる加熱方式の欠点であった分解処理剤中央部への熱伝導不足を解消することが可能であり、また分解処理剤及びフッ素化合物を含有する排ガスを迅速かつ均一に加熱することが可能である。従って、フッ素化合物を含有する排ガスを短時間で大量に処理する場合であっても、加熱不足によるフッ素化合物の分解率の低下、分解処理剤の短寿命化が起こる虞がなく、フッ化水素等の腐食性ガスを排出させることなく、１０００℃以下の比較的低い温度でフッ素化合物を効率よく分解できる。また、燃料を燃焼して得られる燃焼排ガスには、高温度の酸素及び燃焼により生成する高温度の水蒸気が含まれるので、少なくとも水蒸気を供給するための配管が不要となるほか、酸素及び水蒸気を予熱するための設備あるいは熱交換器等が不要となる。

次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。

（分解処理剤の調製）
市販のアルミナ触媒（純度９９．９％）、酸化ランタン（純度９９％）、及び酸化カルシウム（純度９９％）を、１００μｍ以下になるまで粉砕し、原子数の比（Ａｌ：Ｌａ：Ｃａ）が５：９：１となるように混合した。混合物を内径２０ｍｍ、高さ５ｍｍの型に詰めた後、油圧ジャッキを用いて１５０〜１６０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で３０秒間加圧することにより成型して得られた剤を破砕して、さらに篩により３．３６ｍｍの目の開きを通過し２．００ｍｍの目の開きを通過しないものを分解処理剤とした。

（処理装置の製作）
フッ素化合物の熱分解室（内径３８０ｍｍ、高さ６００ｍｍ）、燃焼排ガスを熱分解室へ導入するノズル（内径５０ｍｍ）、該ノズルの周囲に互いに等間隔で配置されたフッ素化合物を含有する排ガスを熱分解室へ導入する４個のノズル（内径４５ｍｍ）、及び熱分解後のガスを外部へ排出する排出口（内径１５０ｍｍ）を備えたステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）製の容器に、前記の分解処理剤を充填長が３００ｍｍとなるように充填し、さらに熱分解室の外周に断熱材を設けて図１に示すような処理装置を製作した。また、分解処理剤充填部の中央部に温度センサーを取付けて、分解処理剤の温度が測定できるようにした。

（熱分解処理試験）
プロパン（流量２０Ｌ／ｍｉｎ）と空気（流量５３０／ｍｉｎ）を混合し燃焼させて得られた燃焼排ガスを熱分解室に導入し、分解処理剤の温度が上昇して一定になった後、ＣＦ_４（流量５Ｌ／ｍｉｎ）を含有する窒素（合計流量５００Ｌ／ｍｉｎ、ＣＦ_４の濃度１％）を熱分解室に導入して熱分解処理を開始した。
熱分解処理の間、約１０分毎に処理装置の排出口から排出される熱分解後のガスの一部を採取し、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）及びＧＣ−ＴＣＤ（熱伝導度検出器）によってＣＦ_４の分析を行ないＣＦ_４の分解率が９９．９％以下になるまでの時間を測定して、分解処理剤１Ｌ（リットル）当たりに対するＣＦ_４の分解処理量（Ｌ）（分解処理能力）を求めるとともに、フッ化水素の排出の有無を検知管（（株）ガステック製）により調査した。その結果を表１に示す。尚、熱分解処理中の分解処理剤の温度は７８０〜８２０℃であり、実施例２以下についても同様であった。

（実施例２，３）
実施例１の熱分解処理試験におけるＣＦ_４の濃度を、各々０．２％、２．０％に変えたほかは実施例１と同様にして熱分解処理試験を行なった。その結果を表１に示す。

（実施例４〜７）
実施例１の熱分解処理試験における分解処理対象ガスを、各々Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_５Ｆ_８、ＣＨＦ_３、ＳＦ_６に替えたほかは実施例１と同様にして熱分解処理試験を行なった。その結果を表１に示す。

（実施例８，９）
実施例１の分解処理剤の調製おいて、分解処理剤の組成を、各々アルミナ及び酸化ランタン（Ａｌ原子数：Ｌａ原子数は１：２）、アルミナ及び酸化カルシウム（Ａｌ原子数：Ｃａ原子数は１：２）に替えたほかは実施例１と同様にして分解処理剤を調製した。これらの分解処理剤を用いたほかは実施例１と同様にして熱分解処理試験を行なった。その結果を表１に示す。

（実施例１０）
市販のアルミナ触媒、市販の酸化ランタン、及び市販の酸化カルシウムを、各々別々に、１００μｍ以下になるまで粉砕し、内径２０ｍｍ、高さ５ｍｍの型に詰めた後、油圧ジャッキ用いて１５０〜１６０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で３０秒間加圧することにより成型した。次に、得られた各々の剤を別々に破砕して、さらに篩により３．３６ｍｍの目の開きを通過し２．００ｍｍの目の開きを通過しないものを各化合物の造粒物とした。これらの造粒物を、原子数の比（Ａｌ：Ｌａ：Ｃａ）が５：９：１となるように混合して分解処理剤を得た。この分解処理剤を用いたほかは実施例１と同様にして熱分解処理試験を行なった。その結果を表２に示す。

（実施例１１，１２）
実施例１０の熱分解処理試験におけるＣＦ_４の濃度を、各々０．２％、２．０％に変えたほかは実施例１０と同様にして熱分解処理試験を行なった。その結果を表２に示す。

（実施例１３〜１６）
実施例１０の熱分解処理試験における分解処理対象ガスを、各々Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_５Ｆ_８、ＣＨＦ_３、ＳＦ_６に替えたほかは実施例１０と同様にして熱分解処理試験を行なった。その結果を表２に示す。

（実施例１７，１８）
実施例１０の分解処理剤の調製おいて、分解処理剤の組成を、各々アルミナ及び酸化ランタン（Ａｌ原子数：Ｌａ原子数は１：２）、アルミナ及び酸化カルシウム（Ａｌ原子数：Ｃａ原子数は１：２）に替えたほかは実施例１０と同様にして分解処理剤を調製した。これらの分解処理剤を用いたほかは実施例１０と同様にして熱分解処理試験を行なった。その結果を表２に示す。

（実施例１９）
市販のアルミナ触媒、市販の酸化ランタン、及び市販の酸化カルシウムを、各々別々に、１００μｍ以下になるまで粉砕し、内径２０ｍｍ、高さ５ｍｍの型に詰めた後、油圧ジャッキ用いて１５０〜１６０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で３０秒間加圧することにより成型した。次に、得られた各々の剤を別々に破砕して、さらに篩により３．３６ｍｍの目の開きを通過し２．００ｍｍの目の開きを通過しないものを各化合物の造粒物とした。次に、アルミナの造粒物、酸化ランタンの造粒物、酸化カルシウムの造粒物の順で、原子数の比（Ａｌ：Ｌａ：Ｃａ）が５：９：１となるように、実施例１と同様の処理装置の充填部に、交互に２層ずつ合計６層を積層充填した（全充填長は実施例１と同じ）。この分解処理剤を用いたほかは実施例１と同様にして熱分解処理試験を行なった。その結果を表３に示す。

（実施例２０，２１）
実施例１９の熱分解処理試験におけるＣＦ_４の濃度を、各々０．２％、２．０％に変えたほかは実施例１９と同様にして熱分解処理試験を行なった。その結果を表３に示す。

（実施例２２〜２５）
実施例１９の熱分解処理試験における分解処理対象ガスを、各々Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_５Ｆ_８、ＣＨＦ_３、ＳＦ_６に替えたほかは実施例１９と同様にして熱分解処理試験を行なった。その結果を表３に示す。

（実施例２６，２７）
実施例１９の処理装置の充填部への充填において、分解処理剤の充填を、各々アルミナ及び酸化ランタン（Ａｌ原子数：Ｌａ原子数は１：２）の合計４層充填、アルミナ及び酸化カルシウム（Ａｌ原子数：Ｃａ原子数は１：２）の合計４層充填に替えたほかは実施例１９と同様にして充填した。これらの分解処理剤を用いたほかは実施例１９と同様にして熱分解処理試験を行なった。その結果を表３に示す。

（比較例１）
フッ素化合物の熱分解室（内径３８０ｍｍ、高さ６００ｍｍ）、互いに等間隔で配置されたフッ素化合物を含有する排ガスを熱分解室へ導入する４個のノズル（内径４５ｍｍ）、酸素を熱分解室へ導入するノズル（内径７．５ｍｍ）、水を熱分解室へ導入するノズル（内径４．５ｍｍ）、及び熱分解後のガスを外部へ排出する排出口（内径１５０ｍｍ）を備えたステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）製の容器に、実施例１と同様の分解処理剤を充填長が３００ｍｍとなるように充填し、さらに熱分解室の外周にヒーター及び断熱材を設けて処理装置を製作した。また、分解処理剤充填部の中央部に温度センサーを取付けて、分解処理剤の温度が測定できるようにした。

この処理装置を用いたほかは実施例１と同様にして熱分解処理試験を行なった。しかし、ＣＦ_４を含有する窒素を熱分解室に導入した直後８００℃であった分解処理剤の中央部の温度が低下していき、３０分後には５００℃になり、分解処理剤の温度低下によりＣＦ_４の分解率が９９．０％以下になったので実験を中止した。尚、この間、ＣＦ_４を充分に分解できたと仮定し、分解処理剤１Ｌ（リットル）当たりに対するＣＦ_４の分解処理量（Ｌ）を求めた結果、分解処理能力は４．４Ｌ／Ｌであった。

本発明の排ガスの処理装置の一例を示す縦断面図 本発明の処理装置における分解処理剤の充填部の例を示す構成図 本発明の処理装置における分解処理剤の充填部の例を示す構成図 本発明の処理装置における分解処理剤の充填部の例を示す構成図 本発明の排ガスの処理方法を実施するための分解処理システムの一例を示す構成図

符号の説明

１ フッ素化合物の熱分解室
２ フッ素化合物を含有する排ガスを熱分解室へ導入するノズル
３ 燃焼排ガスを熱分解室へ導入するノズル
４ 熱分解後のガスを外部へ排出する排出口
５ 分解処理剤
６ 断熱材
７ 火炎
８ アルミニウム化合物の造粒物
９ ランタノイド化合物の造粒物
１０ アルカリ土類金属化合物の造粒物
１１ アルミニウム化合物、ランタノイド化合物、及びアルカリ土類金属化合物を混合し造粒してなる造粒物
１２ ランタノイド化合物及びアルカリ土類金属化合物を混合し造粒してなる造粒物
１３ フッ素化合物を含有する排ガスの導入管
１４ 燃料供給管
１５ 酸素または空気の供給管
１６ 排ガスの処理装置
１７ 冷却器
１８ ブロワー
１９ 熱分解後のガスの排出管

Claims (14)

1. フッ素化合物の熱分解室、フッ素化合物を含有する排ガスを該熱分解室へ導入するノズル、燃焼排ガスを該熱分解室へ導入するノズル、及び熱分解後のガスを外部へ排出する排出口を備え、該熱分解室に、アルミニウム化合物と、ランタノイド化合物及び／またはアルカリ土類金属化合物を有効成分として含む分解処理剤を充填してなることを特徴とする排ガスの処理装置。
2. 分解処理剤が、アルミニウム化合物と、ランタノイド化合物及び／またはアルカリ土類金属化合物を、実質的に均一に混合した処理剤である請求項１に記載の排ガスの処理装置。
3. 分解処理剤の充填部が、アルミニウム化合物の層と、ランタノイド化合物及び／またはアルカリ土類金属化合物の層からなる請求項１に記載の排ガスの処理装置。
4. 分解処理剤の充填部が、アルミニウム化合物の層、ランタノイド化合物の層、及びアルカリ土類金属化合物の層からなる請求項１に記載の排ガスの処理装置。
5. アルミニウム化合物が、酸化アルミニウムである請求項１に記載の排ガスの処理装置。
6. ランタノイド化合物が、ランタノイドの酸化物である請求項１に記載の排ガスの処理装置。
7. アルカリ土類金属化合物が、アルカリ土類金属の酸化物である請求項１に記載の排ガスの処理装置。
8. 分解処理剤中の重量割合として、有効成分が７０％以上含まれる請求項１に記載の排ガスの処理装置。
9. フッ素化合物を含有する排ガスと、燃料を燃焼して得られる燃焼排ガスを混合し、該混合ガスを、アルミニウム化合物と、ランタノイド化合物及び／またはアルカリ土類金属化合物を有効成分として含む分解処理剤と接触させてフッ素化合物を熱分解することを特徴とする排ガスの処理方法。
10. 燃焼排ガスが、酸素及び水蒸気を含むガスである請求項９に記載の排ガスの処理方法。
11. 混合ガスと分解処理剤の接触温度が、３００〜１０００℃である請求項９に記載の排ガスの処理方法。
12. フッ素化合物を含有する排ガスが、半導体製造工程から排出されるガスである請求項９に記載の排ガスの処理方法。
13. フッ素化合物がフルオロカーボンまたはフッ化硫黄である請求項９に記載の排ガスの処理方法。
14. フッ素化合物がＣＦ_４である請求項９に記載の排ガスの処理方法。
    

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