JP2022084321A - 排ガス処理設備 - Google Patents

Abstract

【課題】排ガス処理設備における窒素使用量を少なくする。【解決手段】排ガス処理設備は、排水を燃焼処理する燃焼室１と、１次洗煙室１１と、熱交換器１８と、スクラバー２０等を有する。スクラバー２０からのガスの一部が除湿器２４で除湿された後、熱交換器１８で加温され、加温器２７，２９で加温された後、ライン９、燃焼室１に返送される。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造プロセス等からの排ガスを除害燃焼等により処理するための排ガス処理設備（除害装置）に関する。

半導体、液晶、ＬＥＤ、太陽電池等の製造プロセス（以下、半導体製造プロセスという。）からは、ペルフルオロ化合物などを含んだ排ガスが排出される。なお、この排ガス中にはＣＨ_２Ｆ_２、Ｃｌ_２、ＢＣｌ_３、Ｆ_２、ＨＦ、ＳｉＨ_４、ＮＨ_３、ＰＨ_３、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）、ＴＲＩＳ（トリエトキシシラン）、ＴｉＣｌ_４などが含まれることもある。このような排ガスを処理する排ガス処理設備（除害装置）として、ペルフルオロ化合物等を燃焼又は熱分解させた後、当該装置に組み込まれた水スクラバーで排ガスを洗浄し、ガス中のＦ_２等を吸収除去するものが広く用いられている（特許文献１～３）。

半導体製造装置でエッチングなどの際に出る排ガス中には反応物や未反応ガスが含まれており、製造装置で工程が終了すると排ガスは安全のため窒素ガスで有害ガスが爆発限界以下になるまで希釈されて装置内のポンプにより排気され、ドライポンプにより排ガス処理装置（除害装置）へ送られる。

排ガスがドライポンプを介して除害装置に送られる際、ドライポンプで排ガス中の反応物が堆積しないように、窒素ガスや加温された窒素ガスを加えてから、排ガスを除害装置へ送っている（特許文献１～３）。

除害装置でも、反応生成物の付着抑制のため、さらに窒素ガスまたは加温窒素ガスを供給することがある（特許文献３）。

特開２００６－１５０２６０号公報 特開２０１１－１８９２２９号公報 特開２００４－３４９４４２号公報

燃焼式除害装置では大量の窒素ガスまたは加温窒素ガスが使用される。また、使用された窒素ガスは特別に熱交換を行うことなく大気中に放出されているため、加温窒素ガスを使用する場合、大量の室温の窒素ガスを所定温度まで上げるためのエネルギーが必要であり、処理コストを高くしていた。

本発明は、排ガス処理設備における窒素使用量を少なくすることを課題とする。

本発明の排ガス処理設備は、被処理排ガスを燃焼処理する燃焼室と、該燃焼室からの燃焼ガスを浄化して浄化ガスとする浄化手段とを有する排ガス処理設備において、該浄化ガスの一部を前記被処理排ガス及び燃焼室の少なくとも一方に返送する返送手段を設けたことを特徴とする。

本発明の一態様では、前記燃焼ガスの保有熱によって、前記返送手段で返送されるガスを昇温させる熱交換器を備える。

本発明の一態様では、前記浄化手段は、前記燃焼室からの燃焼ガスが導入される１次洗煙室と、該１次洗煙室からのガスが導入されるスクラバーとを有しており、該１次洗煙室からのガスが前記熱交換器の熱源流体流路を通って該スクラバーに導入される。

本発明の一態様では、前記返送手段で返送されるガスを除湿する除湿器を備える。

本発明の一態様では、前記被処理排ガスは、半導体製造プロセスからの排ガスである。

本発明によると、排ガス処理設備における窒素使用量及び窒素加熱エネルギーを少なくすることができる。

実施の形態に係る排ガス処理設備の構成図である。

以下、図１を参照して実施の形態について説明する。塔状の燃焼室１の上部に設けられたバーナ２に対し、被処理排ガス（半導体製造プロセスからの排ガス。窒素ガスで希釈されていてもよい。）がドライポンプ８を有する排ガス供給ライン９を介して供給されると共に、ライン１０を介してブロワーからの空気が供給され、燃焼室１内において被処理排ガスが燃焼処理される。

燃焼室１の内壁面に沿って水を流すようにノズル（図示略）が設けられており、該ノズルに対して給水ラインによって水が供給される。このノズルから流出した水が燃焼室１の内壁面を水膜状に流れ下り、内壁面が燃焼熱から防護される。なお、燃焼室１の内壁面を水が水膜状に流れることにより、燃焼ガス中の水可溶成分を吸収すると共に、微粒子を捕捉する。また、ガス温度を低下させる。

内壁面を流れ下った水は、燃焼室底部のピット１ａに溜まる。

前記ノズルへの給水ラインは、配管３、ポンプ４、配管５、該配管５から分岐した配管６，７を有している。配管６は上記ノズルに接続され、配管７は燃焼室１の底部のピット１ａに給水するように設けられている。

この実施の形態では、燃焼室１からの燃焼ガスの浄化手段として、１次洗煙室１１と後述のスクラバー２０とが設けられている。燃焼室１に隣接して該１次洗煙室１１が設置されている。燃焼室１の下部と１次洗煙室１１の下部同士はダクト１２によって連通しており、燃焼室１からのガスが該ダクト１２を介して１次洗煙室１１内に導入され、１次洗煙室１１内を上昇する。

なお、燃焼室１のピット１ａ内の水の一部は、該ダクト１２を通って１次洗煙室１１のピット１１ａにオーバーフローにより流出する。燃焼室１のピット１ａ内の水の一部は、ダクト１２とは別の水移送配管によってピット１１ａに移送されてもよい。

１次洗煙室１１の底部のピット１１ａの水がポンプ１４及び配管１５を介して散水ノズル１３に供給され、１次洗煙室１１内に散水される。１次洗煙室１１内を上昇してきたガスが、散水と接触してガス中の水可溶成分や微粒子が水に吸収ないし捕捉される。

１次洗煙室１１を通り抜けたガスは、ガス出口１６からダクト１７を通って熱交換器１８の熱源流体流路１８ａを通過し、ダクト１９を通ってスクラバー２０に導入される。

スクラバー２０内の上部のノズル２１に対し、水が配管２２から供給される。ガスは、該ノズル２１から散水された水と接触して水可溶成分と微粒子が水に吸収ないし捕捉された後、スクラバー２０から流出する。

燃焼室１、１次洗煙室１１及びスクラバー２０の底部の水は、配管３１，３２，３３を介して取り出され、排水処理設備（図示略）に送水されて処理され、再利用される。

この排ガス処理設備では、スクラバー２０からの排気ガスは、窒素ガスを大量に含んでいる。そこで、該スクラバー２０からの排気ガスの一部がダクト２３を介して除湿器２４に供給され、除湿された後、コンプレッサ２５により熱交換器１８に送られ、その被加熱流体流路１８ｂを通過することにより加熱された後、ダクト２６へ流出する。

ダクト２６に流出したガスの一部は、加温器２７で加温された後、ダクト２８を通って燃焼室１の上部に供給される。

ダクト２６に流出したガスの残部は、加温器２９で加温された後、ダクト３０を通って排ガス供給ライン９（ドライポンプ８の上流側）に供給される。

なお、除湿器２４としては、シリカゲル等の乾燥剤を充填させたモジュールにガスを通して水分を除去するもの、膜を介して水分とガスを分離除去するもの、冷却により露点を下げることで水分を分離除去するものなどを用いることができる。加温器２７，２９としては、電気ヒーターを用いてガスを加温するもの、蒸気や温水を用いて熱交換によってガスを加温するものが好適である。

上記のように、この排ガス処理設備は、スクラバー２０より排出されるガス（窒素ガスを多く含む）を排ガス処理装置の排熱を利用する熱交換器１８にて昇温させた後、再度燃焼室１や排ガス供給ライン９へ供給して再利用するシステムである。このように、スクラバーより排出される窒素ガスを多く含むガスを再利用することにより、排ガス処理設備における窒素ガス使用量の低減を図ることができる。

上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記以外の形態とされてもよい。例えば、上記実施の形態では、スクラバー２０より排出されるガスを排ガス供給ライン９及び燃焼室1の双方に返送しているが、いずれか一方にのみ返送してもよい。

１ 燃焼室
２ バーナ
１１ １次洗煙室
１８ 熱交換器
２０ スクラバー
２４ 除湿器
２７，２９ 加温器

Claims (5)

1. 被処理排ガスを燃焼処理する燃焼室と、該燃焼室からの燃焼ガスを浄化して浄化ガスとする浄化手段とを有する排ガス処理設備において、
   該浄化ガスの一部を前記被処理排ガス及び燃焼室の少なくとも一方に返送する返送手段を設けたことを特徴とする排ガス処理設備。
2. 前記燃焼ガスの保有熱によって、前記返送手段で返送されるガスを昇温させる熱交換器を備えた請求項１の排ガス処理設備。
3. 前記浄化手段は、前記燃焼室からの燃焼ガスが導入される１次洗煙室と、該１次洗煙室からのガスが導入されるスクラバーとを有しており、
   該１次洗煙室からのガスが前記熱交換器の熱源流体流路を通って該スクラバーに導入される請求項２の排ガス処理設備。
4. 前記返送手段で返送されるガスを除湿する除湿器を備えた請求項１～３のいずれかの排ガス処理設備。
5. 前記被処理排ガスは、半導体製造プロセスからの排ガスである請求項１～４のいずれかの排ガス処理設備。

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