JP2009136815A - 排ガス処理装置 - Google Patents
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Abstract
半導体や液晶製造工場から排出されるフッ素化合物を含む排ガスの処理装置の耐久性の向上,メンテナンスの簡便化を図る。
【解決手段】
被処理ガス中のミスト形成ガスとミスト付着ガスとを分離するガス分離手段と、前記ガス分離手段を通過した被処理ガスに含まれる酸性ガスまたはケイ素化合物の少なくともいずれかを除去する湿式除去装置と、湿式除去装置を通過した被処理ガスに含まれるフッ素化合物を分解する触媒を備えたフッ素化合物分解装置とを有することを特徴とする排ガス処理装置にある。上記装置により、触媒反応層前段の前処理工程において、SO3とSiF4を分離し、SiF4は乾式除去装置後段に設置した湿式除去装置で除去する。排ガス中に含まれるSO3とSiF4を分離し、フッ素化合物分解触媒の寿命延命化を図ることができる。
【選択図】図2
Description
ΔG=−149.6kJ/mol(300K) (1)
CaCO3+SO3→CaSO4+CO2
ΔG=−216.3kJ/mol(300K) (2)
ギブスエネルギーΔGは、値が負の方に大きいほど反応が進行し易いことを示している。上記の各式を比較すると、炭酸カルシウムとSO3の反応の方が炭酸カルシウムとSiF4の反応よりもギブスエネルギーが小さく、反応がし易いことが判る。したがって、SiF4とSO3が同時に炭酸カルシウムと接触すると、SO3の方が優先的に反応すると推測される。
C2F6+3H2O→CO+CO2+6HF (4)
C4F8+4H2O→4CO+8HF (5)
CHF3+H2O→CO+3HF (6)
SF6+3H2O→SO3+6HF (7)
2NF3+3H2O→NO+NO2+6HF (8)
式(4),(5),(6)の反応ではCOが生成するが、反応助剤として空気を供給することでCO2となる。
上記実施例1,2の構成は、SO3とSiF4とが結合してケイ素の流出が生じるという本願発明者らの知見に基づく。本試験例では湿式除去装置であるスプレー塔にSO3とSiF4を流通させ、スプレー塔でのSiF4除去性能を評価した結果を説明する。
試験例2では試験例1との比較として、スプレー塔におけるSiF4除去工程でSO3が共存しない場合の結果を示す。試験装置図、及び試験条件は試験例1と同様とする。スプレー塔におけるSiF4除去反応においてSO3を供給しなかった場合は、スプレー塔出口におけるSiF4濃度は0ppmであり、完全に除去できることが分かった。
試験例3では試験例1との比較として、スプレー塔におけるSiF4除去工程で、SO3ではなく、同じSOxガスであるSO2を共存させた場合の結果を示す。SO3はミスト形成ガスであるが、SO2は水と接触してもミストを形成しない。ミスト共存の有無によるSiF4除去性能を比較した。試験装置図、及び試験条件は試験例1と同様とする。結果、SO2とSiF4を同時にスプレー塔に供給しても、出口排ガス中のSiF4濃度は0ppmであり、同じSOxガスでもミスト未形成ガスであるSO2はSiF4除去性能に影響を与えないことが分かった。
本試験例4ではSiF4,SO3共存ガスをアルカリ薬剤に通気させ、いずれか、又は両ガスがアルカリ薬剤によって除去できるかどうかを評価した結果である。試験方法としては、固定層式反応管に薬剤を充填し、SiF4,SO3ガスを薬剤層に通気し、出口ガス中のSiF4ガス濃度を測定した。供給ガス組成は、N210L/min,SiF41000ppm,SO3100ppmとした。試験はまず、SiF4のみを薬剤に供給し、その後SO3も供給して、SiF4のみの場合と、SiF4+SO3の場合での除去性能の違いを評価した。アルカリ薬剤としてはCa(OH)2を用いた。
本試験例ではCa化合物による乾式除去とスプレー塔による湿式除去を組み合わせた系で、SiF4,SO3共存状態におけるSiF4除去性能を評価した結果である。試験装置の構成を図6に示す。装置の概要、及び試験条件は試験例1と同様で、スプレー塔前段に固定層式乾式除去装置5を設置した。乾式除去装置5に充填する薬剤としてはCa(OH)2,CaCO3,CaOを選定した。各薬剤はいずれも2〜4mmの粒径に整粒したものを使用した。
本試験例は試験例5との比較として、湿式除去装置であるスプレー塔の後段に乾式除去装置を備えて、SiF4,SO3共存状態におけるSiF4除去性能を評価した結果である。試験装置の構成を図8に示す。装置の概要、及び試験条件は試験例1と同様で、スプレー塔後段に固定層式乾式除去装置5を設置した。乾式除去装置5に充填する薬剤としては試験例5で効果のあったCa(OH)2を選定した。
本試験例では、湿式除去装置であるスプレー塔の上部にミスト除去装置として電気集塵式ミスト除去装置6を設置してスプレー塔内で生成したSiF4付着SO3ミストの除去効果を評価した結果である。試験装置図を図10に示す。装置の概要、及び試験条件は試験例1と同様である。電気集塵式ミスト除去装置6の後段で気体用FT−IRによりガス中のSiF4濃度を測定した結果、SiF4濃度は1ppm以下となり、SiF4除去率99.9%が得られることを確認した。
湿式除去装置内にSO3とSiF4が流入し、SiF4がSO3ミストに付着した場合、SO3ミストに熱等のエネルギーを加えることにより、容易にSiF4はSO3ミストから脱着すると考えられる。SiF4はSO3ミスト中のH2Oに結合力の弱い水素結合で付着しているためである。本試験例では図4に示すスプレー式湿式除去装置でノズルから供給する水の温度を90℃に設定して、SiF4の除去性能を評価した。結果、ノズルからの供給水温度が常温(20℃)の場合に比べてSiF4除去性能は60%となり、温水噴霧の効果が確認された。
本試験例では、触媒反応槽前段において前処理工程で除去できなかったSiF4を除去するためにケイ素化合物捕捉材を設置した例である。SiF4をPFC分解触媒を充填した反応管に流入させ、ケイ素化合物捕捉剤をPFC分解触媒の上部に設置し、共存ガス中のPFCの分解率を測定した。試験装置の構成を図12に示す。
5時間連続通気した後のCF4分解率は90.75%であった。また、試験後の珪素化合物捕捉材に含有するSi量を分析したところ、捕捉材に流入Si量の約70%が付着しており、Si捕捉材の設置効果が確認された。
2,111 スプレーノズル
3 デミスタ
4 気体用FT−IR
100 乾式除去装置
110 湿式除去装置
121,321 電気炉
123 PFC分解触媒
140 酸性ガス除去装置
150 排気設備
240 バグフィルター式酸性ガス除去装置
320 フィルター式ミスト除去装置
Claims (14)
- フッ素化合物を含有する排ガスを処理する排ガス処理装置であって、
被処理ガス中のミスト形成ガスとミスト付着ガスとを分離するガス分離手段と、前記ガス分離手段を通過した被処理ガスに含まれる酸性ガスまたはケイ素化合物の少なくともいずれかを除去する湿式除去装置と、湿式除去装置を通過した被処理ガスに含まれるフッ素化合物を分解する触媒を備えたフッ素化合物分解装置とを有することを特徴とする排ガス処理装置。 - 請求項1に記載された排ガス処理装置であって、前記ガス分離手段は、酸性ガスの除去材を備えた乾式除去装置であることを特徴とする排ガス処理装置。
- 請求項2記載の排ガス処理装置であって、
前記乾式除去装置は、アルカリ金属,アルカリ土類金属を含有する化合物,活性炭,ゼオライト,メソポーラスシリカのいずれかを有することを特徴とする排ガス処理装置。 - 請求項1に記載された排ガス処理装置であって、前記ガス分離手段で分離されたガスを湿式除去装置の後段で前記被処理ガスに混入させることを特徴とする排ガス処理装置。
- 請求項1ないし4のいずれかに記載された排ガス処理装置であって、
前記フッ素化合物分解装置を通過した被処理ガスを冷却する冷却装置と、前記冷却された被処理ガスより、被処理ガス中の酸性ガスを除去する酸性ガス除去装置を有することを特徴とする排ガス処理装置。 - 請求項5に記載された排ガス処理装置であって、前記ガス分離手段で分離されたガスは、前記湿式除去装置の後段で前記フッ素化合物分解装置の前段、または、前記フッ素化合物分解装置の後段で前記酸性ガス除去装置の前段で前記被処理ガスに混入させることを特徴とする排ガス処理装置。
- 請求項1ないし6のいずれかに記載された排ガス処理装置であって、
前記ガス分離手段は、SO3又はSiF4のいずれかを被処理ガスより分離する手段であることを特徴とする排ガス処理装置。 - 請求項1ないし7のいずれかに記載された排ガス処理装置であって、
前記フッ素化合物分解装置の前段には、ケイ素化合物捕捉材を設けたことを特徴とする排ガス処理装置。 - フッ素化合物を含有する排ガスを処理する排ガス処理装置であって、
被処理ガスに含まれる酸性ガスまたはケイ素化合物の少なくともいずれかを除去する湿式除去装置と、前記湿式除去装置を通過した被処理ガスに含まれるミストを除去するミスト除去装置と、前記ミスト除去装置を通過した被処理ガスに含まれるフッ素化合物を分解する触媒を備えたフッ素化合物分解装置とを有することを特徴とする排ガス処理装置。 - フッ素化合物を含有する排ガスを処理する排ガス処理装置であって、
被処理ガスに含まれる酸性ガスまたはケイ素化合物の少なくともいずれかを除去する湿式除去装置と、前記湿式除去装置を通過した被処理ガスに含まれるミストを除去するミスト除去装置と、前記ミスト除去装置を通過した被処理ガスに含まれるフッ素化合物を分解する触媒を備えたフッ素化合物分解装置とを有し、前記湿式除去装置はSiF4とSO3との結合を解離させる手段を備えたことを特徴とする排ガス処理装置。 - 請求項10に記載された排ガス処理装置であって、前記解離させる手段は温水を供給する手段であることを特徴とする排ガス処理装置。
- 少なくともSiF4とSO3とフッ素化合物とを含有する排ガスの処理方法であって、SiF4とSO3とのいずれかを被処理ガスより分離するガス分離工程と、前記ガスが分離された被処理ガスと水とを接触させる湿式除去工程と、被処理ガスに含まれるフッ素化合物を触媒により分解するフッ素化合物分解工程とを有することを特徴とする排ガスの処理方法。
- 請求項14に記載された排ガスの処理方法であって、前記湿式除去工程の後に、前記分離されたSiF4とSO3とのいずれかのガスを被処理ガスに混合する工程を有することを特徴とする排ガスの処理方法。
- 請求項12または13に記載された排ガスの処理方法であって、
前記フッ素化合物分解工程の後段に、被処理ガスを冷却する冷却工程と、被処理ガス中の酸性ガスを除去する酸性ガス除去工程とを有することを特徴とする排ガスの処理方法。
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