JP2006263577A - Treatment apparatus of halogen compound - Google Patents
Treatment apparatus of halogen compound Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006263577A JP2006263577A JP2005085178A JP2005085178A JP2006263577A JP 2006263577 A JP2006263577 A JP 2006263577A JP 2005085178 A JP2005085178 A JP 2005085178A JP 2005085178 A JP2005085178 A JP 2005085178A JP 2006263577 A JP2006263577 A JP 2006263577A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- halogen compound
- preheater
- reactor
- gas
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/30—Capture or disposal of greenhouse gases of perfluorocarbons [PFC], hydrofluorocarbons [HFC] or sulfur hexafluoride [SF6]
Abstract
Description
本発明は、ハロゲン化合物、例えば、半導体や液晶でエッチングやクリーニングに使用されるPFCガス、を効率良く無害化するものである。 The present invention efficiently detoxifies halogen compounds such as PFC gas used for etching and cleaning in semiconductors and liquid crystals.
これまで、触媒は多くの有害ガス処理のために使用されてきた。例えば、自動車排ガス用触媒や、半導体や液晶で使用されているパーフルオロコンパウンド(Perfluorocompound、PFC) 用触媒等がある。自動車排ガス用触媒は通常、触媒を設置すれば、その交換を行うことはほとんどないが、PFC分解用触媒等は、常に性能を計測し、劣化が認められた場合は触媒交換をする必要がある。 In the past, catalysts have been used for many hazardous gas treatments. For example, there are catalysts for automobile exhaust, catalysts for perfluorocompound (PFC) used in semiconductors and liquid crystals. The catalyst for automobile exhaust gas is usually rarely replaced if a catalyst is installed. However, the catalyst for PFC decomposition, etc. always needs to be measured, and the catalyst should be replaced when deterioration is recognized. .
PFCは、CO2 の数千倍から数万倍の地球温暖化ガスである。世界温暖化会議(COP3)では温暖化ガス排出削減が決定し、業界でもPFC大気放出の自主規制目標を決定した。放出抑制策としては、使用プロセスの見直し、代替ガスの開発等を進めているが、開発に時間を要することから、分解による方法を導入している。 PFC is a global warming gas that is thousands to tens of thousands of times that of CO 2 . The Global Warming Council (COP3) has decided to reduce greenhouse gas emissions, and the industry has also decided on self-regulatory targets for atmospheric PFC emissions. As measures to suppress emissions, we are reviewing the process of use and developing alternative gas, but since development takes time, we have introduced a decomposition method.
分解法としては、燃焼法,薬剤法,プラズマ法、及び熱分解法等が知られている。我々は、低温で高い分解率を有し、かつ低コストで分解できる触媒技術を開発し、触媒式PFC分解装置を製品化した。触媒法は他の方法に比べて低温で非常に高い分解率が得られることが特徴である。 As the decomposition method, a combustion method, a chemical method, a plasma method, a thermal decomposition method, and the like are known. We have developed a catalytic technology that has a high decomposition rate at low temperature and can be decomposed at low cost, and commercialized a catalytic PFC decomposition unit. The catalytic method is characterized in that a very high decomposition rate can be obtained at a lower temperature than other methods.
しかし、近年は半導体・液晶業界ではゼロエミッションの観点から高い分解率に加えて高い稼働率を要求するようになってきた。通常の触媒分解装置は触媒の充填された反応器をヒータで外側から加熱している。このため、触媒を交換する際は一旦ヒータ出力をゼロとして放置冷却し、所定温度まで冷却した後、触媒を抜き取り、新品触媒を充填して、再度所定温度まで昇温するというプロセスが必要であった。この方法だと、装置を停止して再運転まで約1日かかってしまう。 However, in recent years, the semiconductor / liquid crystal industry has demanded a high operation rate in addition to a high decomposition rate from the viewpoint of zero emission. In an ordinary catalyst decomposition apparatus, a reactor filled with a catalyst is heated from the outside by a heater. For this reason, when replacing the catalyst, a process is required in which the heater output is once left to cool to a predetermined temperature, and after cooling to a predetermined temperature, the catalyst is extracted, filled with a new catalyst, and heated again to the predetermined temperature. It was. With this method, it takes about a day to stop the device and restart it.
PFCを含有する排ガスを処理する上で、PFC分解装置が1日停止してしまうことはあまり望ましくない。なぜならば、分解装置メンテナンスの間もPFCを使用するエッチング装置は稼動しており、無処理のPFCが大気に放出されてしまう。 In treating exhaust gas containing PFC, it is less desirable for the PFC decomposition apparatus to stop for one day. This is because an etching apparatus that uses a PFC is operating during maintenance of the decomposition apparatus, and unprocessed PFC is released into the atmosphere.
これまで触媒槽をカートリッジ型として反応器から抜き出して交換する方式をとっていたが、さらなるメンテナンス時間短縮が望まれている。 So far, the catalyst tank has been removed from the reactor as a cartridge type and replaced, but further reduction in maintenance time is desired.
本発明の解決しようとする課題は、触媒を用いてハロゲン化合物を処理する装置にて、触媒交換のためのプロセスを短時間で行うことにある。 The problem to be solved by the present invention is to perform a process for exchanging the catalyst in a short time in an apparatus for treating a halogen compound using a catalyst.
特に、触媒温度を低下させ、劣化した触媒を交換し、再び所定反応温度まで昇温するプロセスを短時間とすることにある。または、上記のような加熱ヒータを停止させるプロセスなく、触媒を交換することにある。 In particular, the process of lowering the catalyst temperature, replacing the deteriorated catalyst, and raising the temperature to the predetermined reaction temperature again is to shorten the time. Alternatively, the catalyst is replaced without the process of stopping the heater as described above.
上記課題を解決するための本発明の特徴は、ハロゲン化合物を含む被処理ガスを所定の反応温度に加熱する予熱器と、触媒を内蔵し加熱された被処理ガスに含まれた前記ハロゲン化合物を分解する反応器と、前記反応器から排出された分解ガスを冷却する冷却器を備えるハロゲン化合物の処理装置において、
前記反応器内の触媒を下方より交換する手段を有し、前記予熱器内に冷却水噴霧装置を設置したことを特徴とする。
A feature of the present invention for solving the above problems is that a preheater for heating a gas to be processed containing a halogen compound to a predetermined reaction temperature, and the halogen compound contained in the heated gas to be processed containing a catalyst are provided. In a halogen compound processing apparatus comprising a reactor for decomposition and a cooler for cooling the decomposition gas discharged from the reactor,
A means for exchanging the catalyst in the reactor from below is provided, and a cooling water spray device is installed in the preheater.
または、上記課題を解決するための本発明の特徴は、ハロゲン化合物を含む被処理ガスを所定の反応温度に加熱する予熱器と、前記予熱器を外側から加熱する第一の加熱装置と、触媒を内蔵し加熱された被処理ガスに含まれた前記ハロゲン化合物を分解する反応器と、前記反応器を外側から加熱する第二の加熱装置と、前記反応器から排出された分解ガスを冷却する冷却器を備えるハロゲン化合物の処理装置において、
前記反応器内の触媒を下方より交換する手段を有し、前記予熱器と前記第一の加熱装置、前記反応器と第二の加熱装置、の少なくともいずれかの加熱装置との間に金属配管からなる冷却管を設置したことを特徴とする。
Alternatively, a feature of the present invention for solving the above problems is that a preheater that heats a gas to be treated containing a halogen compound to a predetermined reaction temperature, a first heating device that heats the preheater from the outside, and a catalyst And a reactor for decomposing the halogen compound contained in the heated gas to be treated, a second heating device for heating the reactor from the outside, and cooling the decomposition gas discharged from the reactor In a halogen compound processing apparatus including a cooler,
Means for exchanging the catalyst in the reactor from below, and a metal pipe between at least one of the preheater and the first heating device and the reactor and the second heating device. It is characterized by installing a cooling pipe made of
なお、前記第一の加熱装置および第二の加熱装置は同一の装置でもよい。 The first heating device and the second heating device may be the same device.
上記本発明によれば、従来よりも速く触媒温度を低下させ、劣化した触媒を交換し、所定温度までただちに昇温させることができ、また、反応器を加熱するヒータを停止させることなく触媒反応器を冷却させて触媒交換を行うことができる。 According to the present invention, the catalyst temperature can be lowered faster than before, the deteriorated catalyst can be replaced, and the temperature can be raised immediately to a predetermined temperature, and the catalytic reaction can be performed without stopping the heater that heats the reactor. The catalyst can be cooled and the catalyst exchanged.
その結果、本発明は、触媒交換段階にて予熱器内に水を噴霧させて被処理ガス温度を低下させ、かつ予熱器後段の反応器に充填された触媒を急速に冷却し、触媒交換等のメンテナンスに必要とする時間を短縮することができる装置を提供できる。また、触媒を用いた排ガス処理装置に特有の触媒交換プロセスを、低運転費,メンテナンスフリーで短時間化できる。 As a result, the present invention reduces the temperature of the gas to be treated by spraying water into the preheater at the catalyst replacement stage, and rapidly cools the catalyst charged in the reactor at the latter stage of the preheater to replace the catalyst, etc. The apparatus which can shorten the time required for the maintenance of can be provided. In addition, the catalyst replacement process unique to the exhaust gas treatment apparatus using the catalyst can be shortened with low operating costs and maintenance-free.
以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.
図1は、本発明を適用するシステムフローの例である。装置は、少なくとも予熱器,触媒が充填された反応器、及び分解後の排ガスを冷却する冷却器からなる。ハロゲン化合物を含む被処理ガス1は、予熱器上流から予熱器に流入する。反応器内の触媒を交換する際は、予熱器内に設置したスプレノズル2から、例えば水を噴霧させて触媒温度を低下させる。反応器最上部にスプレノズル2を設置させてもよい。
FIG. 1 is an example of a system flow to which the present invention is applied. The apparatus comprises at least a preheater, a reactor filled with a catalyst, and a cooler that cools the exhaust gas after decomposition. The to-be-processed
図2は、予熱器と反応器を一体化させた場合の例である。同様に予熱器にスプレノズルを有する。このスプレノズルは、被処理ガス1流入口よりも上側に設置することが望ましい。被処理ガス1は予熱器内のガス流入口3を通り、予熱器上流から下流へ流れる。被処理ガス1には、HF,HClなどの酸性不純物が含まれる場合があり、この場合はスプレノズル2を被処理ガス流入口よりも上流に設置することで酸による腐食を抑制できる。また、上流側のほうが熱放散の関係から、熱負荷も小さい。
FIG. 2 shows an example in which the preheater and the reactor are integrated. Similarly, the preheater has a spray nozzle. This spray nozzle is desirably installed above the inlet of the gas to be processed 1. The
図3は、予熱器と反応器と冷却器とを一体化させた場合の例である。ここで、反応器と冷却器とは取り外し可能にすることが望ましい。触媒交換の例としては、例えば、反応器とフランジでつないだ冷却器を取り外し、反応器内に設置した触媒を充填したカートリッジを下流側から抜き出す。このとき、予熱器及び反応器の加熱装置はまだ十分に冷却していないが、触媒カートリッジは冷却されており、従来よりも速く触媒カートリッジを抜き出すことができる。また、カートリッジ交換後も所定温度までの加熱時間が短くなる。 FIG. 3 shows an example in which a preheater, a reactor, and a cooler are integrated. Here, it is desirable that the reactor and the cooler be removable. As an example of catalyst replacement, for example, the cooler connected to the reactor and the flange is removed, and the cartridge filled with the catalyst installed in the reactor is extracted from the downstream side. At this time, although the preheater and the heating device of the reactor have not been sufficiently cooled, the catalyst cartridge is cooled, and the catalyst cartridge can be extracted faster than before. In addition, the heating time to a predetermined temperature is shortened even after cartridge replacement.
図4は、予熱器及び反応器を一体型加熱器で加熱する例である。 FIG. 4 shows an example in which the preheater and the reactor are heated by an integrated heater.
図5及び図6は、冷却水噴霧を自動で作動させる場合の例である。予熱器及び/または反応器の加熱装置の出力制御器と水噴霧制御器を連動させておき、出力制御器から加熱装置への出力がゼロになった場合に、水噴霧を開始させる。さらに、水噴霧制御器にタイマーを設置し、所定時間後に水噴霧が停止するようにすることが望ましい。水噴霧は触媒層温度もしくは触媒層下部温度が所定温度に到達した時点で停止させてもよい。 5 and 6 are examples in the case of automatically operating the cooling water spray. The output controller of the preheater and / or the heating device of the reactor and the water spray controller are linked to each other, and water spray is started when the output from the output controller to the heating device becomes zero. Furthermore, it is desirable to install a timer in the water spray controller so that the water spray stops after a predetermined time. The water spray may be stopped when the catalyst layer temperature or the lower temperature of the catalyst layer reaches a predetermined temperature.
図7−図9は、予熱器への被処理ガスの供給方法の例を示す。例えば、PFCを加水分解する場合は、反応助剤としてH2O が必要である。図7は予熱器の前段でハロゲン化合物を含む被処理ガス1中に水または水蒸気4を添加する例である。この方法だと、水または水蒸気4が予熱器に流入する前に凝縮する可能性があるため、図8,図9に示すように、予熱器に水または水蒸気を直接導入することが望ましい。図7の水または水蒸気を導入した後の予熱器までの配管をリボンヒータ等で保温,加温してもよいが、エネルギ的に無駄である。空気または酸素5は気体のため、図8のように配管途中で、図9のように予熱器に直接導入してもよい。図9のように水を直接導入する場合は、予熱槽で気化させる必要があるため、水または水蒸気導入口の予熱器内側にスパイラル管を設置し、そこで十分加熱して気化させた後、被処理ガスと混合することが望ましい。
7 to 9 show an example of a method for supplying the gas to be processed to the preheater. For example, when hydrolyzing PFC, H 2 O is required as a reaction aid. FIG. 7 shows an example in which water or
スプレノズル2の設置方法は任意である。複数個設置してもよい。また四方に配置させてもよい。ノズルタイプもホロコーン,フルコーン型等一般的に使用されるものでよい。
The installation method of the
添加する水の量は、処理しているガス量,ガス組成、及び反応温度で決まる。例えば、所定温度に加温しているときの投入エネルギがX[kJ]とすると、750℃から100℃までに低下させるには、(273.15+100)/(273.15*750)*X[kJ]のエネルギを消費するH2Oを添加すればよい。20℃の水を使用する場合は、(273.15+100)/(273.15*750) *X/((100−20)+539)[g]の水を添加すれば、理論的に上記エネルギを消費できる。 The amount of water added depends on the amount of gas being processed, the gas composition, and the reaction temperature. For example, if the input energy when heating to a predetermined temperature is X [kJ], to decrease from 750 ° C. to 100 ° C., (273.15 + 100) / (273.15 * 750) * X [ H 2 O that consumes energy of kJ] may be added. When water at 20 ° C. is used, the energy is theoretically consumed by adding (273.15 + 100) / (273.15 * 750) * X / ((100-20) +539) [g]. it can.
図10は、本発明を適用した半導体製造プロセス,液晶製造プロセスにおける触媒式
PFC処理装置の一例を示す。PFCガス100は、半導体や液晶製造工場のエッチング装置99に導入される。エッチング装置からの排ガスは、不純物除去を行うスプレ塔102で排ガス中に含まれるSiF4 ,SiO2 ,HF等の除去を行う。スプレ塔を通過したガスに、空気または酸素5が被処理ガスに添加され、予熱器104に導入される。反応に必要な水または水蒸気は予熱器に直接導入される。水を直接導入する場合は、予熱槽で気化させる。水は純水が望ましいが、水道水等の市水10を使用する場合は、イオン交換樹脂103等を通し、スケールとして析出する金属成分を除去してから使用する。予熱器の加熱装置6は被処理ガス温度を400−900℃の範囲で任意に加熱する。加熱された被処理ガスは、例えば、アルミナを含む触媒7が充填された反応器105で加水分解される。例えばCF4 はCO2 とHFに分解する。反応器の加熱装置は被処理ガス温度が設定温度から低下しないように、保温または加温する。触媒層を通過した分解生成ガスは、高温のため、水または酸性水を噴霧することができる冷却器106で温度を下げる。尚、被処理ガスの冷却方法としては、水冷やガス冷の一般的な手法、また熱交換器等を使用することができる。この後、必要に応じて、酸性排ガス処理槽を設置してもよい。図11は排ガススクラバを設置した例である。水を噴霧し、充填材108で排ガスと噴霧水の接触効率向上及びミスト除去を行う。冷却室を通過した後の排ガスはブロワ,エジェクタ等の排気設備109で系外に排ガス17として放出する。また、酸性ガスを吸収した水も排水設備
110で排水20として工場内の排水ラインへ放出する。冷却室106,スプレ塔102で使用した水は排水タンク111に一旦回収して排水してもよい。また、排水ポンプ110において、酸性排水をスプレ塔102,冷却室106,排ガス洗浄槽107にリサイクルしてもよい。排ガス洗浄槽107を通過したガスにミスト、特に酸性ミストが含まれる場合は、サイクロン21等のミスト除去装置を設置してもよい。
FIG. 10 shows an example of a catalytic PFC processing apparatus in a semiconductor manufacturing process and a liquid crystal manufacturing process to which the present invention is applied. The
排ガス洗浄槽は一般的な湿式及び乾式の洗浄槽を使用することができる。湿式法としては、ベンチュリ式,棚段式,スプレ式等を使用することができる。スプレ式は水またはアルカリ水溶液を使用して洗浄する方式の効率が高く、高いHF除去性能を示す。水またはアルカリ水溶液中に分解生成ガスをバブリングする方法あるいは充填塔を用いて洗浄する方法でもよい。また乾式法としては、アルカリ性の固体を用いた固定床,移動床,流動床,バグフィルタ式を使用することができる。 As the exhaust gas cleaning tank, general wet and dry cleaning tanks can be used. Venturi type, shelf type, spray type, etc. can be used as the wet method. The spray method is highly efficient in a method of cleaning using water or an aqueous alkali solution, and exhibits high HF removal performance. A method of bubbling a decomposition product gas in water or an aqueous alkali solution or a method of cleaning using a packed tower may be used. As the dry method, a fixed bed, moving bed, fluidized bed, or bag filter type using an alkaline solid can be used.
図11は、水または水蒸気4と空気または酸素5の両方を直接予熱器104に導入させた例である。
FIG. 11 shows an example in which both water or
図12は、予熱器に水を噴霧する代わりに、予熱器104と反応器105と加熱装置6との間に水を流通することができる金属配管112を予熱器及び反応器周囲に設置し、触媒層の温度低下を加速させる方法を示す。加熱装置の出力をゼロとした後、配管112に水を流通させる。使用した水は、装置内の排水ラインに送る。図12は配管112の出口を冷却室106に繋げた例である。
FIG. 12 shows that instead of spraying water on the preheater, a metal pipe 112 capable of flowing water between the
図1−図12に各種装置構成を示したが、これらは一例であり、各装置の構成要素を組み合わせて使用してもよい。 Although FIG. 1 to FIG. 12 show various device configurations, these are merely examples, and the components of each device may be used in combination.
流入する不純物としては、エッチングする基板、クリーニング対象物により異なるが、Ti,Ta,Si,Al,Cr,Fe,Ni,W,S等の化合物である。これらを不純物除去工程にて除去する。 The inflowing impurities are compounds such as Ti, Ta, Si, Al, Cr, Fe, Ni, W, and S, depending on the substrate to be etched and the object to be cleaned. These are removed in an impurity removal step.
本発明で使用できる触媒は、加水分解用,酸化分解用等のPFC分解用触媒である。例えば、Alと、Zn,Ni,Ti,Fe,Sn,Co,Zr,Ce,Si,W,Pt,
Pdのうち少なくとも一成分を含む触媒を用いることができる。これらの成分は酸化物,金属,複合酸化物の形で存在する。特にAl2O3にNi,Zn,Ti,W,Co,Zrを含んでなる触媒が、高い分解性能を持つ。一例としてはNiとAlの酸化物を含んでなる触媒がある。この触媒は、Al,Niを含むが、これらはNiO,NiAl2O4の形態で含まれる。Alの一部は触媒のX線回折分析を行うと、明確な回折パターンが見られないが、これは結晶性の悪いアモルファス状として含まれるためと思われる。さらにこの触媒にWO3 を金属としてNiO/Al2O3触媒の1〜10wt%で、好ましくは1〜5wt%で添加した触媒はさらに高い性能を示す。
The catalyst that can be used in the present invention is a catalyst for PFC decomposition such as hydrolysis or oxidative decomposition. For example, Al, Zn, Ni, Ti, Fe, Sn, Co, Zr, Ce, Si, W, Pt,
A catalyst containing at least one component of Pd can be used. These components exist in the form of oxides, metals, and complex oxides. In particular, a catalyst containing Ni, Zn, Ti, W, Co, and Zr in Al 2 O 3 has high decomposition performance. An example is a catalyst comprising Ni and Al oxides. The catalyst contains Al and Ni, which are included in the form of NiO and NiAl 2 O 4 . When a part of Al is subjected to X-ray diffraction analysis of the catalyst, a clear diffraction pattern is not observed, but this is probably because it is included as an amorphous state having poor crystallinity. Further, a catalyst added with 1 to 10 wt%, preferably 1 to 5 wt%, of the NiO / Al 2 O 3 catalyst using WO 3 as a metal shows higher performance.
添加する水蒸気及び酸素の量は、対象とする被処理ガス量に応じて調節する。また被処理ガスに不純物が含まれる場合は、それらも考慮する必要がある。PFC分解反応に示される理論水蒸気必要量の2〜50倍程度あれば良い。好ましくは3〜30倍が良い。添加する水蒸気の量は、処理するハロゲン化合物中のF数と少なくとも同等になるよう水素分子数を調節する必要がある。これにより、化合物中のFはHFになり、分解生成物中のFが後処理しやすいハロゲン化水素の形態となる。 The amount of water vapor and oxygen to be added is adjusted according to the amount of gas to be processed. Further, when impurities are contained in the gas to be processed, it is necessary to consider them. It may be about 2 to 50 times the theoretical water vapor requirement shown in the PFC decomposition reaction. Preferably 3 to 30 times is good. It is necessary to adjust the number of hydrogen molecules so that the amount of water vapor added is at least equivalent to the F number in the halogen compound to be treated. As a result, F in the compound becomes HF, and F in the decomposition product is in the form of a hydrogen halide that is easily post-treated.
尚、本発明の分解処理方法において、C2F6などのハロゲン化合物を含むガス流中の酸素は、分解ガス中のCOの酸化反応に使うことができる。 In the decomposition treatment method of the present invention, oxygen in the gas stream containing a halogen compound such as C 2 F 6 can be used for the oxidation reaction of CO in the decomposition gas.
本発明の対象は、ハロゲン化合物であり、Cl,F,Br,Iを含む無機及び有機化合物である。特にハロゲンとしてフッ素のみを含むPFCは、化合物の構成成分としては、フッ素,炭素,水素,酸素,硫黄,窒素であり、具体的には炭素とフッ素からなる化合物,炭素と水素とフッ素からなる化合物,炭素とフッ素と水素と酸素からなる化合物,炭素とフッ素と酸素からなる化合物,硫黄とフッ素からなる化合物,硫黄とフッ素と酸素からなる化合物,窒素とフッ素からなる化合物,窒素とフッ素と酸素からなる化合物を指す。化合物の一例としてはCF4,CHF3,CH2F2,CH3F,C2F6,C2HF5,C2HF5,C2H2F4,C2H3F3,C2H4F2,C2H5F,C3F8,CH3OCF2CF3,C4F8,C5F8,SF6,SO2F2,NF3 、等である。 The object of the present invention is a halogen compound, and inorganic and organic compounds containing Cl, F, Br, and I. In particular, a PFC containing only fluorine as a halogen has fluorine, carbon, hydrogen, oxygen, sulfur, and nitrogen as component components of the compound, specifically, a compound composed of carbon and fluorine, and a compound composed of carbon, hydrogen and fluorine. , Compounds consisting of carbon, fluorine, hydrogen and oxygen, compounds consisting of carbon, fluorine and oxygen, compounds consisting of sulfur and fluorine, compounds consisting of sulfur, fluorine and oxygen, compounds consisting of nitrogen and fluorine, nitrogen, fluorine and oxygen Is a compound. Examples of compounds include CF 4 , CHF 3 , CH 2 F 2 , CH 3 F, C 2 F 6 , C 2 HF 5 , C 2 HF 5 , C 2 H 2 F 4 , C 2 H 3 F 3 , C 2 H 4 F 2 , C 2 H 5 F, C 3 F 8 , CH 3 OCF 2 CF 3 , C 4 F 8 , C 5 F 8 , SF 6 , SO 2 F 2 , NF 3 , etc.
ハロゲン化合物の加水分解反応の代表的な反応には次のようなものがある。
CF4+2H2O → CO2+4HF (式1)
C2F6+3H2O → CO+CO2+6HF (式2)
CHF3+H2O → CO+3HF (式3)
SF6+3H2O → SO3+6HF (式4)
NF3+3/2H2O → NO+1/2O2 +3HF (式5)
Typical reactions of the hydrolysis reaction of the halogen compound include the following.
CF 4 + 2H 2 O → CO 2 + 4HF (Formula 1)
C 2 F 6 + 3H 2 O → CO + CO 2 + 6HF (Formula 2)
CHF 3 + H 2 O → CO + 3HF (Formula 3)
SF 6 + 3H 2 O → SO 3 + 6HF (Formula 4)
NF 3 + 3 / 2H 2 O → NO + 1 / 2O 2 + 3HF (Formula 5)
(式2)及び(式3)の反応ではCOが生成するが、酸素が存在すればCOをCO2 にすることができる。またCO酸化触媒をPFC分解触媒の後流に設置してもよく、同一反応管内で使用してもよい。 In the reactions of (Equation 2) and (Equation 3), CO is generated, but if oxygen is present, CO can be converted to CO 2 . Further, the CO oxidation catalyst may be installed downstream of the PFC decomposition catalyst, or may be used in the same reaction tube.
本発明で用いられる反応温度は、約400〜850℃が好ましいが反応温度は対称とする化合物の種類,分解条件によって変えてよい。PFC濃度が高い場合は、700〜850℃で使用してもよく、1%以下の濃度が低い場合は約600〜750℃が好ましい。800℃以上の高温で使用すると、触媒の劣化が速い。また、装置材料の腐食速度が急激に大きくなる。逆に、これ以下の温度では分解率が低い。 The reaction temperature used in the present invention is preferably about 400 to 850 ° C., but the reaction temperature may be changed depending on the type of compound to be symmetric and the decomposition conditions. When the PFC concentration is high, it may be used at 700 to 850 ° C, and when the concentration is 1% or less, about 600 to 750 ° C is preferable. When used at a high temperature of 800 ° C or higher, the catalyst deteriorates quickly. Also, the corrosion rate of the device material increases rapidly. Conversely, the decomposition rate is low at temperatures below this.
本実施例では、PFC分解反応を行った後、装置を停止する際に反応水量を変えて、
200℃まで冷却するために必要な時間を調べた結果である。PFC分解反応は、図13に本実施例で使用したラボスケールの小型装置の系統図を示す。本装置は、N2 ,空気,
CF4、及びH2O供給系,反応管,排ガス洗浄槽,ミストキャッチャから構成される。反応管は内径38.2mm,外径48.0mm,長さ450.0mm の寸法のものを使用した。また、内部に外径3mmのインコネル製の熱電対保護管を有している。
In this example, after the PFC decomposition reaction, the amount of reaction water was changed when the apparatus was stopped,
It is the result of investigating the time required for cooling to 200 ° C. The PFC decomposition reaction is shown in FIG. 13 as a system diagram of a small laboratory-scale apparatus used in this example. This device consists of N 2 , air,
It consists of a CF 4 and H 2 O supply system, a reaction tube, an exhaust gas cleaning tank, and a mist catcher. A reaction tube having an inner diameter of 38.2 mm, an outer diameter of 48.0 mm, and a length of 45.0 mm was used. In addition, it has an Inconel thermocouple protection tube with an outer diameter of 3 mm inside.
窒素約1243ml/min,空気約125ml/min、及びCF4約6.2ml/min を反応管前段で混合し反応管に導入した。即ち、ドライベースのCF4 濃度(窒素,空気、及びCF4流量から算出)は、約0.45%となる。H2Oは純水を約0.125ml/min で反応管上部に供給し、予熱層で気化させて供給した。反応管はインコネル600製で、ハロゲン化合物分解触媒約75mlを充填した。反応管は電気炉で反応管外側から加熱し、触媒が700℃となるよう調節した。この分解反応を約5時間行い、試験終了後の反応ガス条件と触媒温度との関係を調べた。
About 1243 ml / min of nitrogen, about 125 ml / min of air, and about 6.2 ml / min of CF 4 were mixed in the previous stage of the reaction tube and introduced into the reaction tube. That is, the dry base CF 4 concentration (calculated from the nitrogen, air, and CF 4 flow rates) is about 0.45%. As for H 2 O, pure water was supplied to the upper part of the reaction tube at about 0.125 ml / min, and was supplied after being vaporized in the preheating layer. The reaction tube was made of
図2に、PFC供給を停止後に10分間のみ反応水をそのままの流量で流した場合(以降、条件名を通水ゼロとする)、10分後に反応水量を1ml/minに増加させて75min通水させた場合(以降、通水1ml/min とする)の触媒層温度経時変化を図14に示す。通水ゼロでは、200℃まで低下させるのに120min を必要としたが、通水1ml/minでは75minで200℃まで低下させることができた。 In FIG. 2, when the reaction water is allowed to flow at the same flow rate for 10 minutes after the PFC supply is stopped (hereinafter, the condition name is set to zero), the reaction water amount is increased to 1 ml / min after 10 minutes and 75 minutes are passed. FIG. 14 shows changes in the catalyst layer temperature with time when water is used (hereinafter referred to as water flow of 1 ml / min). At zero water flow, 120 min was required to lower the temperature to 200 ° C., but at a water flow rate of 1 ml / min, the temperature could be lowered to 200 ° C. in 75 min.
表1は、各通水量と通水時間において、200℃まで低下させるのに必要とした時間を示す。 Table 1 shows the time required to reduce the flow rate to 200 ° C. for each flow rate and flow time.
本実施例では、大型の装置で試験を行った例である。CF4 を0.5vol%で含むPFC含有ガスは200L/minである。このガスに20L/minの空気を添加し、予熱器に導入した。反応水は20ml/min で予熱器に導入し、予熱器内の水蒸発管で気化させた。
CF4 をPFC分解触媒で2時間分解した後、PFCの供給を停止し、分解反応を終了した。PFC供給を停止して10分後に、反応水供給と予熱器と反応器を外部から加熱したヒータを停止した。ヒータ停止後、予熱器上部に設置したホロコーンノズル3個から40ml/min の冷却水を噴霧させた。冷却水噴霧なしの場合に比べて、触媒冷却時間が約1/2に低減できた。
In this example, the test was performed using a large apparatus. The PFC-containing gas containing CF 4 at 0.5 vol% is 200 L / min. 20 L / min of air was added to this gas and introduced into the preheater. The reaction water was introduced into the preheater at a rate of 20 ml / min and vaporized with a water evaporation tube in the preheater.
After CF 4 was decomposed with a PFC decomposition catalyst for 2 hours, the supply of PFC was stopped and the decomposition reaction was completed. Ten minutes after stopping the PFC supply, the reaction water supply, the preheater, and the heater that heated the reactor from the outside were stopped. After stopping the heater, 40 ml / min of cooling water was sprayed from the three hollow cone nozzles installed at the top of the preheater. Compared to the case without cooling water spray, the catalyst cooling time could be reduced to about ½.
半導体や液晶の製造工場からの排ガス中のPFCを処理装置の停止時間を短縮させ、
PFCガスの大気放出を抑制するができる。
Reduce PFC in exhaust gas from semiconductor and liquid crystal manufacturing factories, and reduce downtime
PFC gas release to the atmosphere can be suppressed.
7…触媒、8…ミスト除去装置、9…純水、100…PFCガス、104…予熱器、
105…反応器、106…冷却器、107…排ガス洗浄槽、112…冷却水配管、200…PFC含有ガス。
7 ... Catalyst, 8 ... Mist removing device, 9 ... Pure water, 100 ... PFC gas, 104 ... Preheater,
105 ... reactor, 106 ... cooler, 107 ... exhaust gas cleaning tank, 112 ... cooling water piping, 200 ... PFC-containing gas.
Claims (15)
前記冷却器は前記反応器の下方に配置され、前記反応器に取り外し可能に取り付けられていることを特徴とするハロゲン化合物処理装置。 The halogen compound processing apparatus according to claim 2 or 3,
The halogen compound processing apparatus, wherein the cooler is disposed below the reactor and is detachably attached to the reactor.
前記反応器を所定温度に加熱及び/または保持するための第一の加熱装置を有することを特徴とするハロゲン化合物処理装置。 The halogen compound processing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A halogen compound processing apparatus comprising a first heating device for heating and / or maintaining the reactor at a predetermined temperature.
前記反応器を所定温度に加熱及び/または保持するための第一の加熱装置と、前記予熱器を外側から加熱する第二の加熱装置とを有し、
前記反応器と第一の加熱装置の間、または前記予熱器と第二の加熱装置との間の少なくともいずれかに金属配管からなる冷却管を有することを特徴とするハロゲン化合物処理装置。 A preheater that heats a gas to be treated containing a halogen compound to a predetermined reaction temperature, a reactor that contains a catalyst and decomposes the halogen compound contained in the heated gas to be treated, and is discharged from the reactor An apparatus for treating a halogen compound comprising a cooler for cooling cracked gas,
A first heating device for heating and / or maintaining the reactor at a predetermined temperature, and a second heating device for heating the preheater from the outside,
A halogen compound processing apparatus comprising a cooling pipe made of a metal pipe between at least one of the reactor and the first heating apparatus or between the preheater and the second heating apparatus.
前記冷却水噴霧装置は、予熱器または/及び反応器の加熱装置を停止させてから、所定時間作動させる手段を有することを特徴とするハロゲン化合物処理装置。 The halogen compound processing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The said cooling water spraying apparatus has a means to operate | move for a predetermined time, after stopping the preheater or / and the heating apparatus of a reactor, The halogen compound processing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記ハロゲン化合物を含む被処理ガスを予熱器に導入する配管に、水または水蒸気の導入口を有するハロゲン化合物分解処理装置。 The halogen compound processing apparatus according to any one of claims 1 to 7,
A halogen compound decomposition treatment apparatus having an inlet for water or water vapor in a pipe for introducing a gas to be treated containing the halogen compound into a preheater.
前記ハロゲン化合物を予熱器に導入する配管に、空気またはO2 の導入口を有することを特徴とするハロゲン化合物分解処理装置。 The halogen compound processing apparatus according to claim 8,
A halogen compound decomposition treatment apparatus, wherein a pipe for introducing the halogen compound into a preheater has an inlet for air or O 2 .
前記予熱器は、前記ハロゲン化合物を含む被処理ガスを導入する第一の導入口と、水または水蒸気を導入する第二の導入口とを有することを特徴とするハロゲン化合物分解処理装置。 A halogen compound decomposition treatment apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The said preheater has a 1st inlet which introduces the to-be-processed gas containing the said halogen compound, and a 2nd inlet which introduces water or water vapor | steam, The halogen compound decomposition processing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記予熱器は、空気またはO2 を導入する第三の導入口を有することを特徴とするハロゲン化合物分解処理装置。 The halogen compound decomposition treatment apparatus according to claim 10,
The preheater halogen compound decomposing apparatus, comprising a third inlet for introducing the air or O 2.
前記ハロゲン化合物は、半導体及び/または液晶製造装置または工場からの排ガスであることを特徴とするハロゲン化合物分解処理装置。 The halogen compound decomposition treatment apparatus according to any one of claims 1 to 11,
The halogen compound decomposition treatment apparatus, wherein the halogen compound is exhaust gas from a semiconductor and / or liquid crystal manufacturing apparatus or factory.
前記不純物はケイ素含有化合物であることを特徴とするハロゲン化合物処理装置。
The halogen compound decomposition treatment apparatus according to claim 14,
The halogen compound processing apparatus, wherein the impurity is a silicon-containing compound.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005085178A JP4507934B2 (en) | 2005-03-24 | 2005-03-24 | Halogen treatment equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005085178A JP4507934B2 (en) | 2005-03-24 | 2005-03-24 | Halogen treatment equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006263577A true JP2006263577A (en) | 2006-10-05 |
JP4507934B2 JP4507934B2 (en) | 2010-07-21 |
Family
ID=37200100
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005085178A Expired - Fee Related JP4507934B2 (en) | 2005-03-24 | 2005-03-24 | Halogen treatment equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4507934B2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000042367A (en) * | 1998-05-27 | 2000-02-15 | Hitachi Ltd | Apparatus for treating fluroine-containing organic halogen compound by using catalyst |
JP2003305337A (en) * | 2002-04-12 | 2003-10-28 | Hitachi Ltd | Pfc gas processor |
WO2004089515A1 (en) * | 2003-04-01 | 2004-10-21 | Ebara Corporation | Method and apparatus for treating exhaust gas |
-
2005
- 2005-03-24 JP JP2005085178A patent/JP4507934B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000042367A (en) * | 1998-05-27 | 2000-02-15 | Hitachi Ltd | Apparatus for treating fluroine-containing organic halogen compound by using catalyst |
JP2003305337A (en) * | 2002-04-12 | 2003-10-28 | Hitachi Ltd | Pfc gas processor |
WO2004089515A1 (en) * | 2003-04-01 | 2004-10-21 | Ebara Corporation | Method and apparatus for treating exhaust gas |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4507934B2 (en) | 2010-07-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5307556B2 (en) | Gas processing equipment | |
TW550112B (en) | Method for processing perfluorocarbon, and apparatus therefor | |
TWI308878B (en) | ||
KR101699217B1 (en) | Perfluoride decomposition treatment method and treatment device | |
JP3217034B2 (en) | Perfluorinated compound processing method and apparatus | |
KR101097240B1 (en) | Method and apparatus for treating exhaust gas | |
JP4507934B2 (en) | Halogen treatment equipment | |
KR20140097983A (en) | Method and apparatus for treating water containing hydrogen peroxide and ammonia | |
US8231851B2 (en) | Method for processing perfluorocarbon, and apparatus therefor | |
JP2007021290A (en) | Method and apparatus for treating exhaust gas | |
JP6343120B2 (en) | Perfluoride treatment apparatus, perfluoride treatment method and program | |
KR20140036011A (en) | Process for steel treatment and steel treatment plant | |
JP3109480U (en) | High-efficiency perfluoro compound waste gas plasma treatment equipment | |
JP5153980B2 (en) | Ammonia recovery equipment | |
JP2005319401A (en) | Method and apparatus for pfc decomposition treatment and system therefor | |
JP2005142377A (en) | Recycle system for cleaning gas | |
JP4188815B2 (en) | Perfluorocompound decomposition method and apparatus | |
JP3817428B2 (en) | Perfluoride decomposition equipment | |
JP2009028647A (en) | Exhaust gas treating method and device | |
JP2008155070A (en) | Method and apparatus for decomposing halogen compound | |
JP3237651B2 (en) | Equipment for treating fluorine-containing organic halogen compounds | |
JP2008279330A (en) | Treating method and treatment apparatus of exhaust gas containing perfruoride | |
JP6085203B2 (en) | Perfluoride treatment apparatus and perfluoride treatment method | |
JP2009279497A (en) | Method of treating exhaust gas | |
WO2014129050A1 (en) | Device for processing perfluoro compounds and method for processing perfluoro compounds |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070201 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090709 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090721 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090924 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091027 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091228 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100209 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100305 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100413 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100426 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |