JP4434933B2 - 排ガスの処理方法及び処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は排ガスの処理方法及び処理装置に係り、特に半導体製造装置の内面等をドライクリーニングする工程や、酸化膜等の各種成膜をエッチングする工程などで排出されるフッ素含有化合物を含む排ガスを効率よく無害化処理する方法及び装置に関する。
半導体製造時のエッチング工程やＣＶＤ工程においては、ＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，Ｃ３Ｆ８，Ｃ４Ｆ８，Ｃ５Ｆ８，Ｃ４Ｆ６，ＳＦ６，ＮＦ３，ＣＨＦ３，ＣＨ２Ｆ２，ＣＨ３Ｆなどのフッ素含有化合物を含む排ガスが排出される。このようなフッ素含有化合物を含む排ガスを処理する装置として、従来から加熱酸化分解装置や触媒分解装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。これらの分解装置は、フッ素含有化合物を含む排ガスに水または水蒸気と酸素とを加えて高温下でフッ素含有化合物を加水分解させて除去する方法を採用している。この種の分解装置は、水または水蒸気を配管等から直接反応槽に供給してフッ素含有化合物を加水分解させる点に特徴がある。
しかしながら、従来技術では、水または水蒸気を直接反応槽に供給するための水供給装置や水蒸気発生装置を新たに設置する必要があり、さらに供給配管を別途設ける必要がある。このため、これらの付帯設備の設置によるイニシャルコストの増加や設置スペースの増加といった問題点があった。
また、一般に、排ガスに含まれるＳｉは反応槽内でＳｉＯ２（固形物）となって装置の閉塞や触媒の性能低下を招くため、前処理部によりＳｉを排ガスから完全に除去することが必要とされる。しかしながら、実際には、前処理部からの排ガスには、処理しきれなかったＳｉ成分が水分と共に含まれるため、Ｓｉを完全に除去するために、前処理部の下流にデミスタを設け、排ガス中の水分（結果的にＳｉ）を低減させることが行われている。このため、新たな（きれいな）水分を反応槽に供給する必要があった。
本発明の目的は、上述のような従来技術の問題点を解消し、排ガスに含まれるフッ素含有化合物を効率的かつ廉価に処理する方法及び装置を提供することにある。
前述の課題を解決するために、本発明者らは、フッ素含有化合物を加水分解処理する際に、排ガス中の紛体成分、水溶性成分や水分解性成分等を水と接触させて除去する装置から流出する水溶液中の水または水蒸気を有効利用することで、上記目的を達成し得ることを見出した。
すなわち、本発明の一態様は、フッ素含有化合物を含む排ガスの処理方法であって、排ガスの迂流路を形成する複数の迂流板が内部に配置された反応槽内に排ガスを導入し、排ガスを前記反応槽内で加熱しながら水または水蒸気と酸素との存在下でフッ素含有化合物を加水分解し、前記反応槽に水または水蒸気を直接供給することなく前記加水分解を行うことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記加水分解は、加熱酸化分解及び／又は触媒による分解であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、排ガスを前記反応槽に導入する前に、排ガスを前処理部に導入して排気ガスを水に接触させて排ガスの前処理を行い、排ガスによって前記前処理部から搬送される水分を利用して前記加水分解を行うことを特徴とする。
本発明の他の態様は、フッ素含有化合物を含む排ガスの処理方法であって、排ガスを前処理部に導入して排気ガスを水に接触させて排ガスの前処理を行い、前処理された排ガスを反応槽内に導入し、排ガスを前記反応槽内で加熱しながら水または水蒸気と酸素との存在下でフッ素含有化合物を加水分解し、前記反応槽に水または水蒸気を直接供給せずに、排ガスによって前記前処理部から搬送される水分を利用して前記加水分解を行い、前記前処理部から搬送される水分の量の調整は、前記前処理部から排出される排ガスの温度又は流量を調整することにより行われることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、排ガスを前記反応槽に導入する前に、排ガスを前処理部に導入して排気ガスを水に接触させて排ガスの前処理を行い、排ガスによって前記前処理部から搬送される水分を利用して前記加水分解を行うことを特徴とする。
本発明の他の態様は、フッ素含有化合物を含む排ガスの処理方法であって、排ガスを前処理部に導入して排気ガスを水に接触させて排ガスの前処理を行い、前処理された排ガスを反応槽内に導入し、排ガスを前記反応槽内で加熱しながら水または水蒸気と酸素との存在下でフッ素含有化合物を加水分解し、前記反応槽に水または水蒸気を直接供給せずに、排ガスによって前記前処理部から搬送される水分を利用して前記加水分解を行い、前記前処理部から搬送される水分の量の調整は、前記前処理部から排出される排ガスの温度又は流量を調整することにより行われることを特徴とする。
本発明の他の態様は、フッ素含有化合物を含む排ガスの処理装置であって、排ガスに水を接触させて排ガスの前処理を行う前処理部と、排ガスを加熱しながら水または水蒸気と酸素との存在下でフッ素含有化合物を加水分解させる反応槽とを備え、前記反応槽の内部には、排ガスの迂流路を形成する複数の迂流板が配置され、前記反応槽に水または水蒸気を直接供給することなくフッ素含有化合物を加水分解させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記反応槽は、加熱酸化部と触媒部とを備えることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、排ガスによって前記前処理部から搬送される水分を利用して加水分解を行うことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記前処理部に酸素を供給する酸素供給源を更に備えたことを特徴とする。
本発明の他の態様は、フッ素含有化合物を含む排ガスの処理装置であって、排ガスに水を接触させて排ガスの前処理を行う前処理部と、排ガスを加熱しながら水または水蒸気と酸素との存在下でフッ素含有化合物を加水分解させる反応槽とを備え、前記反応槽に水または水蒸気を直接供給せずに、排ガスによって前記前処理部から搬送される水分を利用してフッ素含有化合物を加水分解させ、前記前処理部から搬送される水分の量の調整は、前記前処理部から排出される排ガスの温度又は流量を調整することにより行われることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、排ガスによって前記前処理部から搬送される水分を利用して加水分解を行うことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記前処理部に酸素を供給する酸素供給源を更に備えたことを特徴とする。
本発明の他の態様は、フッ素含有化合物を含む排ガスの処理装置であって、排ガスに水を接触させて排ガスの前処理を行う前処理部と、排ガスを加熱しながら水または水蒸気と酸素との存在下でフッ素含有化合物を加水分解させる反応槽とを備え、前記反応槽に水または水蒸気を直接供給せずに、排ガスによって前記前処理部から搬送される水分を利用してフッ素含有化合物を加水分解させ、前記前処理部から搬送される水分の量の調整は、前記前処理部から排出される排ガスの温度又は流量を調整することにより行われることを特徴とする。
本発明によれば、水供給装置や水蒸気発生装置などの付帯設備を設置する必要がないため、イニシャルコストを下げることができ、かつ設置スペースを小さくすることができる。また、排ガスに含まれるフッ素含有化合物を効率よく、しかも経済的に処理することができる。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る排ガス処理装置を示す概略図である。
図１に示すように、排ガス処理装置は、排ガスを水に接触させて該排ガスの前処理を行う前処理部１と、排ガス中に含まれるフッ素含有化合物を加水分解させる反応槽４と、加水分解によって生じたＨＦ等の酸性ガスを排ガスから除去するミストトラップ１０と、前処理部１や反応槽４から排出される排水を貯留する排水タンク２と、反応槽４及びミストトラップ１０に供給される水を貯留する循環タンク３とを備えている。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る排ガス処理装置を示す概略図である。
図１に示すように、排ガス処理装置は、排ガスを水に接触させて該排ガスの前処理を行う前処理部１と、排ガス中に含まれるフッ素含有化合物を加水分解させる反応槽４と、加水分解によって生じたＨＦ等の酸性ガスを排ガスから除去するミストトラップ１０と、前処理部１や反応槽４から排出される排水を貯留する排水タンク２と、反応槽４及びミストトラップ１０に供給される水を貯留する循環タンク３とを備えている。
前処理部１は反応槽４の上流側に配置され、前処理部１と反応槽４とは第１接続配管１９により接続されている。ミストトラップ１０は反応槽４の下流側に配置され、ミストトラップ１０と反応槽４とは第２接続配管２９により接続されている。前処理部１は導入配管３０を介して図示しない半導体製造装置に接続されており、半導体製造装置から排出された排ガスは導入配管３０を通って前処理部１に導入される。導入配管３０は、前処理部１に向かって下方に傾斜しており、排水タンク２に貯留されている水（排水）が洗浄水１４として前処理部１内のファン２４に供給されるようになっている。前処理部１の上部には、第１接続配管１９の一端が固定されており、第１接続配管１９の他端は反応槽４の上部に固定されている。なお、本実施形態では、前処理部１としてファンスクラバーが用いられている。
図２は図１に示す前処理部の拡大図である。図２に示すように、前処理部１の内部には、放射状に配置された複数の羽根を有するファン２４が配置されている。このファン２４は回転軸２５を介してモータＭに連結されている。回転軸２５は軸受２６により回転自在に支持されており、ファン２４は回転軸２５とともにモータＭによって回転駆動される。軸受２６は隔壁２７に固定されており、この隔壁２７によって前処理部１の内部空間が処理室１ａとモータ室１ｂとに区画されている。
モータ室１ｂは酸素供給源２８に連通しており、この酸素供給源２８からモータ室１ｂ内に酸素源としてのパージエア１２が供給されるようになっている。パージエア１２は、モータ室１ｂを満たした後、モータＭの側面及び軸受２６の側面を通って処理室１ａに流入する。このパージエア１２の流れによって、回転軸２５を支える軸受２６のシール性が向上し、また処理室１ａに導入された排ガスや腐食性の高い洗浄水がモータ室１ｂに流入してしまうことを防止することができる。さらに、パージエア１２によってモータＭを冷却することもできる。なお、酸素源として、空気、酸素富化空気、純酸素、オゾンなどが用いられる。
図１に示すように、反応槽４は、空間部（加熱酸化部）５と、空間部５の下流側に位置する触媒部６と、触媒部６の下流側に位置する後処理部７とから構成されている。空間部５及び触媒部６の周囲にはヒーター８が配置され、空間部５と触媒部６がヒーター８によって７００〜９００℃に加熱される構造となっている。空間部５には、排ガスと、加水分解に用いられる水または水蒸気とＯ２との接触効率を高めるための接触補助手段としての複数の迂流板９が設置されている。これらの迂流板９は熱伝導性の良好な材料から形成されており、排ガスの迂流路が形成されるように交互に配置されている。迂流板９を複数配置することで、伝熱面積の増加および乱流の発生による伝熱効率の向上が図られる。
触媒部６には、フッ素含有化合物を分解させる触媒が充填されている。触媒としては、γアルミナ、またはアルミナジルコニウム複合酸化物にタングステン酸化物を担持させたものが用いられる。後処理部７内にはスプレー７ａが配置されており、このスプレー７ａから冷却水１７が上方に向けて噴出される。冷却水１７は循環タンク３から送水ポンプ２１によりスプレー７ａに送られる。後処理部７に溜まった冷却水１７は排水２２として循環タンク３に戻される。なお、触媒部６の周囲には、ヒーターの代わりに保温材を設けてもよい。これにより、ヒーター面積が小さくなり、電気使用量が少なくなる。
ミストトラップ１０の内部には下スプレー１１及び上スプレー１３が配置されている。上スプレー１３は下スプレー１１の上方に位置しており、上スプレー１３からは市水１８が噴出される。下スプレー１１には送水ポンプ２１によって循環タンク３から水が送られ、下スプレー１１から洗浄水１６として噴出されるようになっている。また、ミストトラップ１０内にはデミスタ１０ａが配置されている。このデミスタ１０ａは、下スプレー１１と上スプレー１３との間に位置しており、通過する排ガスに乱流を生じさせるような構造を有している。本実施形態では、デミスタ１０ａとして交互に配置された複数の板状部材が使用されている。ミストトラップ１０で処理され後の排ガスは、排出配管３２を通って大気中に放出される。
ミストトラップ１０の底部には第２接続配管２９の一端が固定されており、第２接続配管２９の他端は反応槽４の後処理部７の側部に固定されている。第２接続配管２９は後処理部７からミストトラップ１０に向かって上方に傾斜しており、下スプレー１１及び上スプレー１３から噴出された洗浄水１６及び市水１８は、第２接続配管２９を通って後処理部７に流れ込むようになっている。後処理部７に流入した洗浄水１６及び市水１８は、スプレー７ａから噴出された冷却水１７とともに排水２２として循環タンク３に流入する。循環タンク３に流入した排水のオーバーフローを防ぐために、循環タンク３から後処理部７に向かう水は分岐装置３１によって２つの流れに分岐され、一つは冷却水１７としてスプレー７ａに流れ込み、もう一つは排水１５として排水タンク２に流れ込むようになっている。排水タンク２に貯留されている排水の一部はドレン配管３４を介して所定の流量で排出される。
次に、上述のように構成された排ガス処理装置の動作について説明する。
フッ素含有化合物を含んだ排ガスは、まず、導入配管３０を通って前処理部１に導入され、ここで洗浄水１４を注水しつつファン２４を回転させながら排ガスと洗浄水１４とを混合接触させ、排ガス中のＳｉＦ４やＮＨ３等の紛体成分、水溶性成分、及び加水分解性成分を洗浄水１４に溶解吸収させる。例えば、排ガス中のＳｉＦ４はＨ２Ｏ（洗浄水１４）と反応してフッ化水素ＨＦを生成し、このＨＦを洗浄水１４に溶解吸収させる。洗浄水１４は、例えば１〜３ｌ／ｍｉｎの流量で導入配管３０に流入し、導入配管３０の内面に濡れ壁を形成する。この濡れ壁は、ＳｉＦ４とＨ２Ｏとの反応によって生成されたＳｉＯ２を洗い流して導入配管３０の内面へのＳｉＯ２の付着を防止する。なお、洗浄液１４が前処理部１に供給される間、酸素源としてのパージエア１２が前処理部１内に導入される。前処理部１に供給された洗浄水１４は排水３３として排水タンク２に戻される。排水タンク２に戻された排水は送水ポンプ２０により再び前処理部１に洗浄水１４として送られる。このようにして、洗浄水１４は排水タンク２と前処理部１との間を循環する。
フッ素含有化合物を含んだ排ガスは、まず、導入配管３０を通って前処理部１に導入され、ここで洗浄水１４を注水しつつファン２４を回転させながら排ガスと洗浄水１４とを混合接触させ、排ガス中のＳｉＦ４やＮＨ３等の紛体成分、水溶性成分、及び加水分解性成分を洗浄水１４に溶解吸収させる。例えば、排ガス中のＳｉＦ４はＨ２Ｏ（洗浄水１４）と反応してフッ化水素ＨＦを生成し、このＨＦを洗浄水１４に溶解吸収させる。洗浄水１４は、例えば１〜３ｌ／ｍｉｎの流量で導入配管３０に流入し、導入配管３０の内面に濡れ壁を形成する。この濡れ壁は、ＳｉＦ４とＨ２Ｏとの反応によって生成されたＳｉＯ２を洗い流して導入配管３０の内面へのＳｉＯ２の付着を防止する。なお、洗浄液１４が前処理部１に供給される間、酸素源としてのパージエア１２が前処理部１内に導入される。前処理部１に供給された洗浄水１４は排水３３として排水タンク２に戻される。排水タンク２に戻された排水は送水ポンプ２０により再び前処理部１に洗浄水１４として送られる。このようにして、洗浄水１４は排水タンク２と前処理部１との間を循環する。
前処理部１を出た排ガスは、第１接続配管１９を通り、反応槽４に導入される。反応槽４に導入された排ガスは、まず空間部５に流入し、ここで、排ガス中のフッ素含有化合物の加水分解処理が行われる。すなわち、空間部５に流入した排ガスは、迂流板９によって形成された迂流路を通過する際にヒーター８によって７００〜９００℃に加熱され、これにより、排ガス中のフッ素含有化合物が、排ガスに伴って前処理部１から排出された水分（Ｈ２Ｏ、水または水蒸気）と排ガス中の酸素との存在下で加熱酸化される。このように、反応槽４においては、排ガスによって前処理部１から搬送される水分（排ガスに同伴される水分）のみを用いてフッ素含有化合物の加水分解処理が行われる。すなわち、本排ガス処理装置は、水供給装置や水蒸気発生装置などの付帯設備を用いて水または水蒸気を反応槽４に直接供給するのではなく、前処理部１での前処理によって排ガスに混入された水溶液中の水または水蒸気を利用して、反応槽４に水分を供給する。
空間部５を通過した排ガスは触媒部６に流入し、ここで、空間部５で処理しきれなかったフッ素含有化合物が触媒によって分解される。具体的には、排ガス中のフッ素含有化合物が、水分と酸素との存在下で触媒と接触することにより加水分解される。排ガス中の触媒部６を通過した排ガスは後処理部７に流入し、ここで、スプレー７ａから噴出された冷却水１７により冷却される。反応槽４で処理された排ガスは、第２接続配管２９を介してミストトラップ１０に導入される。このミストトラップ１０では、上方に向かって流れる排ガスに対向するように洗浄水１６及び市水１８が下スプレー１１及び上スプレー１３から下方に噴出され、加水分解反応によって生じたＨＦなどの酸性ガスが排ガスから除去される。具体的には、反応槽４を通過したＳｉＦ４をＨ２Ｏと反応させてＨＦを生成し、このＨＦをさらに洗浄水１６及び市水１８に溶解させて除去する。このようなＳｉＦ４やＨＦの処理は下スプレー１１のみでも行えるが、上スプレー１３を設けることにより更に除去効率を向上させることができる。また、上スプレー１３から供給される市水１８は、デミスタ１０ａやミストトラップ１０の内面に付着したＳｉＯ２などの生成物を洗い流すことができる。
本排ガス処理装置においては、排ガスによって前処理部１から搬送される水分の量は、前処理部１から排出される排ガスの温度及び流量により調整することができる。例えば、排ガスの温度が高くなると、飽和水蒸気濃度が高くなり、搬送される水分量は増加する。また、排ガスの流量が増えると、これに比例して飽和状態にある水分の流量が増大する。
排出ガスの温度は、前処理部１に導入される洗浄水１４の温度に依存しており、洗浄水１４の温度と排出ガスの温度とはほぼ同じである。洗浄水１４の温度の調整は、ミストトラップ１０に供給される市水１８の導入量を調整することで可能である。市水１８の導入量と洗浄水１４の温度との関係は、およそ次の通りである。
このように洗浄水１４の温度制御は市水１８の導入量を制御することによって可能であるが、これ以外にも、排水タンク２内の水を加熱するヒーターなどの加熱装置（図示せず）を用い、洗浄水１４の温度をモニターしながら加熱装置を制御するようにしてもよい。
上述したように、前処理部１から搬送される水分量は、排ガス流量を調整することでも調整可能である。洗浄水１４の温度は排ガス中の飽和水蒸気濃度（Ｈ２Ｏｍｇ／ｍ３）に関係し、搬送される水分量（Ｈ２Ｏｍｇ／ｍｉｎ）は、飽和水蒸気濃度に排ガス流量（ｌ／ｍｉｎ）を掛けた値となる。排ガス流量、洗浄液１４の温度、及び前処理部１から搬送される水分量との関係は、およそ次の通りである。
ちなみに、排ガス流量２６２ｌ／ｍｉｎ、洗浄液１４の温度３５℃のときに前処理部１から搬送される水分量は、上記表２に示されるように１０.４ｇ／ｍｉｎであり、この場合は、次の式から６.４７ｌ／ｍｉｎのＣＦ４を分解可能であることが分かる。
ここで、上記式における２２．４ｌ／ｍｏｌは標準状態における気体１ｍｏｌあたりの体積であり、１８ｇ／ｍｏｌはＨ２Ｏの分子量である。
なお、排ガスに搬送させるべき水分量は、Ｈ２ＯのＨ原子のモル数が処理対象であるフッ素含有化合物のＦ原子のモル数の１．２倍以上となるような量であることが好ましい。
このように、前処理部１から搬送される水分量は、洗浄液１４の温度の他に排ガス流量に依存するため、排ガス以外に前処理部１に導入されるガス（例えば、パージエア１２）の流量を調整することで前処理部１から搬送される水分量を調整することもできる。
なお、排ガスに搬送させるべき水分量は、Ｈ２ＯのＨ原子のモル数が処理対象であるフッ素含有化合物のＦ原子のモル数の１．２倍以上となるような量であることが好ましい。
このように、前処理部１から搬送される水分量は、洗浄液１４の温度の他に排ガス流量に依存するため、排ガス以外に前処理部１に導入されるガス（例えば、パージエア１２）の流量を調整することで前処理部１から搬送される水分量を調整することもできる。
前処理部１から搬送される水分量を増加させるために洗浄液１４の温度や排ガス流量を増やすと、排ガス中のＳｉＦ４等が前処理部１で除去されずに流出してしまう。例えば、前処理部１に５００ｐｐｍのＳｉＦ４が流入した場合、前処理部１から５ｐｐｍ以上のＳｉＦ４が流出する。ＳｉＦ４が反応槽４に流入すると、フッ素含有化合物とＨ２Ｏとの加熱酸化反応によりＳｉＯ２の固形物が生成され、触媒部６の閉塞や活性低下の原因になる。本実施形態では、反応槽４の空間部５に迂流板９が設置されており、ＳｉＦ４は触媒部６に達する前に空間部５で加熱酸化されてＳｉＯ２が生成され、これが迂流板９上に堆積する。迂流板９上で堆積したＳｉＯ２は、フッ素含有化合物の加水分解により生成されるＨＦによって、次式に示すようにＳｉＦ４のガスとなる。
ＳｉＯ２＋４ＨＦ→ＳｉＦ４＋２Ｈ２Ｏ
ＳｉＯ２＋４ＨＦ→ＳｉＦ４＋２Ｈ２Ｏ
従って、ＳｉＦ４は、触媒部６を閉塞させることなくガス状態のまま触媒部６を通過して後処理部７や後段のミストトラップ１０によって除去される。このように、複数の迂流板９を反応槽４の空間部（加熱酸化部）５に配置することによって、ＳｉＯ２をガス状のＳｉＦ４にすることができる。従って、前処理部１においてＳｉを完全に除去する必要がなくなり、前処理部１から水分を持ち出すことができる。その結果、反応槽４に新たな水分を供給することが不要となる。
次に、本発明の第２の実施形態について図３を参照して説明する。
図３は本発明の第２の実施形態に係る排ガス処理装置を示す概略図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成及び作用は、上述した第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
図３は本発明の第２の実施形態に係る排ガス処理装置を示す概略図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成及び作用は、上述した第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
排ガスの流量や反応槽４の処理温度の上昇によって排ガス処理装置内の圧力が高くなると、排ガスがリークするなどの不具合が発生するおそれがある。そこで、本実施形態では、図３に示すように、排ガス処理装置内の圧力を調整する空気エジェクター３５がミストトラップ１０の下流側に設けられている。この空気エジェクター３５には空気（例えば１００ｌ／ｍｉｎ程度）が吹き込まれ、これにより排ガス処理装置内の圧力が０〜−１０ｋＰａに保たれるようになっている。また、ミストトラップ１０の下流側には、処理済みの排ガス中の成分濃度を分析する分析装置３６が設けられている。この分析装置３６によって、排ガスが許容レベルにまで処理されているか否かが監視される。なお、分析装置３６としては、ＦＴ−ＩＲ（Fourier transform infrared spectrometer）やＮＤ−ＩＲ（Non-dispersive infrared spectrometer）などの赤外分光分析計が好適に用いられる。
空気エジェクター３５の下流側に接続される排出配管３２と、導入配管３０の上流側に接続される流入配管３７とは、バイパス配管３８で接続されている。このバイパス配管３８にはバイパス弁３９が設けられており、このバイパス弁３９を開けると流入配管３７と排出配管３２とがバイパス配管３８を介して連通するようになっている。また、流入配管３７には、この流入配管３７を通る排ガスの圧力を計測する圧力センサ４１が設けられている。
排ガス処理装置に大量の排気ガスが導入されたり、排ガス中に含まれる粉体によりガス流路が閉塞されると、排ガス処理装置内の圧力が上昇し、排ガスが装置外部に漏れたり、装置の破損を招くおそれがある。そこで、本実施形態では、流入配管３７内の圧力を圧力センサ４１によりモニターし、圧力が上昇して予め設定されている警報点を超えた場合にはバイパス弁３９を開いて排ガス処理装置の圧力を開放するようにしている。
排ガスの流量がある程度低下すると、反応槽４の空間部５や触媒部６の温度が低下し、反応槽４内での排ガスの処理が良好に行われなくなるおそれがある。そこで、空間部５及び触媒部６の温度を監視するために、温度センサ４２，４３が空間部５及び触媒部６の内部にそれぞれ設けられている。これらの温度センサ４２，４３は図示しない警報機に接続されており、温度センサ４２，４３の示す値が警報点よりも下がった場合には、警報機に異常警報を発出させるように構成されている。温度センサ４２，４３としては熱電対が好適に用いられる。なお、これらの温度センサ４２，４３を第１の実施形態における反応槽４に設置してもよいことはいうまでもない。
（実施例）
上述した第１の実施形態の排ガス処理装置を用いて行った排ガス処理の試験結果について以下に説明する。
この試験では、次に示す各種の処理対象ガスを混合したＮ２ガスを１２０ｌ／ｍｉｎの流量で前処理部１に導入した。また、酸化用酸素源としてのパージエア１２を３０ｌ／ｍｉｎの流量で前処理部１に導入した。
ＣＦ４ ４６０ ｍｌ／ｍｉｎ
ＣＨＦ３ ２１０ ｍｌ／ｍｉｎ
Ｃ４Ｆ８ ６０ ｍｌ／ｍｉｎ
ＣＯ １１５０ ｍｌ／ｍｉｎ
ＳｉＦ４ ６０ ｍｌ／ｍｉｎ
上述した第１の実施形態の排ガス処理装置を用いて行った排ガス処理の試験結果について以下に説明する。
この試験では、次に示す各種の処理対象ガスを混合したＮ２ガスを１２０ｌ／ｍｉｎの流量で前処理部１に導入した。また、酸化用酸素源としてのパージエア１２を３０ｌ／ｍｉｎの流量で前処理部１に導入した。
ＣＦ４ ４６０ ｍｌ／ｍｉｎ
ＣＨＦ３ ２１０ ｍｌ／ｍｉｎ
Ｃ４Ｆ８ ６０ ｍｌ／ｍｉｎ
ＣＯ １１５０ ｍｌ／ｍｉｎ
ＳｉＦ４ ６０ ｍｌ／ｍｉｎ
空間部５の容積を８ｌとし、触媒部６には、フッ素含有化合物分解触媒としてアルミナジルコニウム複合酸化物にタングステン酸化物を担持させた触媒（容積８ｌ）を充てんした。また、ミストトラップ１０への市水１８の供給流量を２.５ｌ／ｍｉｎ、循環タンク３から排水タンク２に送水される排水１５の流量を２.５ｌ／ｍｉｎ、洗浄水１４の流量を２ｌ／ｍｉｎとした。触媒部６の温度が７５０℃になるようにヒーター８を制御し、上述した条件の下で処理を行った。
排出配管３２から排出された処理済みガスの分析結果を表３に示す。表３に示されるように、反応槽４に直接水または水蒸気を供給しなくても、前処理部１から搬送される水分を利用することで良好にフッ素含有化合物を処理できることがわかる。
上述したように、本発明によれば、水供給装置や水蒸気発生装置などの付帯設備を設置する必要がないため、イニシャルコストを下げることができ、かつ設置スペースを小さくすることができる。また、排ガスに含まれるフッ素含有化合物を効率よく、しかも経済的に処理することができる。
１ 前処理部
１ａ 処理室
１ｂ モータ室
２ 排水タンク
３ 循環タンク
４ 反応槽
５ 空間部（加熱酸化部）
６ 触媒部
７ 後処理部
７ａ スプレー
８ ヒーター
９ 迂流板
１０ ミストトラップ
１１ 下スプレー
１２ パージエア
１３ 上スプレー
１４，１６ 洗浄水
１５，２２，３３ 排水
１７ 冷却水
１８ 市水
１９ 第１接続配管
２０，２１ 送水ポンプ
２４ ファン
２５ 回転軸
２６ 軸受
２７ 隔壁
２８ 酸素供給源
２９ 第２接続配管
３０ 導入配管
３１ 分岐装置
３２ 排出配管
３４ ドレン配管
３５ 空気エジェクター
３６ 分析装置
３７ 流入配管
３８ バイパス配管
３９ バイパス弁
４１ 圧力センサ
４２，４３ 温度センサ
１ａ 処理室
１ｂ モータ室
２ 排水タンク
３ 循環タンク
４ 反応槽
５ 空間部（加熱酸化部）
６ 触媒部
７ 後処理部
７ａ スプレー
８ ヒーター
９ 迂流板
１０ ミストトラップ
１１ 下スプレー
１２ パージエア
１３ 上スプレー
１４，１６ 洗浄水
１５，２２，３３ 排水
１７ 冷却水
１８ 市水
１９ 第１接続配管
２０，２１ 送水ポンプ
２４ ファン
２５ 回転軸
２６ 軸受
２７ 隔壁
２８ 酸素供給源
２９ 第２接続配管
３０ 導入配管
３１ 分岐装置
３２ 排出配管
３４ ドレン配管
３５ 空気エジェクター
３６ 分析装置
３７ 流入配管
３８ バイパス配管
３９ バイパス弁
４１ 圧力センサ
４２，４３ 温度センサ
Claims (9)
- フッ素含有化合物を含む排ガスの処理方法であって、
排ガスの迂流路を形成する複数の迂流板が内部に配置された反応槽内に排ガスを導入し、
排ガスを前記反応槽内で加熱しながら水または水蒸気と酸素との存在下でフッ素含有化合物を加水分解し、
前記反応槽に水または水蒸気を直接供給することなく前記加水分解を行うことを特徴とする排ガスの処理方法。 - 前記加水分解は、加熱酸化分解及び／又は触媒による分解であることを特徴とする請求項１に記載の排ガスの処理方法。
- 排ガスを前記反応槽に導入する前に、排ガスを前処理部に導入して排気ガスを水に接触させて排ガスの前処理を行い、
排ガスによって前記前処理部から搬送される水分を利用して前記加水分解を行うことを特徴とする請求項１に記載の排ガスの処理方法。 - フッ素含有化合物を含む排ガスの処理方法であって、
排ガスを前処理部に導入して排気ガスを水に接触させて排ガスの前処理を行い、
前処理された排ガスを反応槽内に導入し、
排ガスを前記反応槽内で加熱しながら水または水蒸気と酸素との存在下でフッ素含有化合物を加水分解し、
前記反応槽に水または水蒸気を直接供給せずに、排ガスによって前記前処理部から搬送される水分を利用して前記加水分解を行い、
前記前処理部から搬送される水分の量の調整は、前記前処理部から排出される排ガスの温度又は流量を調整することにより行われることを特徴とする排ガスの処理方法。 - フッ素含有化合物を含む排ガスの処理装置であって、
排ガスに水を接触させて排ガスの前処理を行う前処理部と、
排ガスを加熱しながら水または水蒸気と酸素との存在下でフッ素含有化合物を加水分解させる反応槽とを備え、
前記反応槽の内部には、排ガスの迂流路を形成する複数の迂流板が配置され、
前記反応槽に水または水蒸気を直接供給することなくフッ素含有化合物を加水分解させることを特徴とする排ガスの処理装置。 - 前記反応槽は、加熱酸化部と触媒部とを備えることを特徴とする請求項５に記載の排ガスの処理装置。
- 排ガスによって前記前処理部から搬送される水分を利用して加水分解を行うことを特徴とする請求項５に記載の排ガスの処理装置。
- 前記前処理部に酸素を供給する酸素供給源を更に備えたことを特徴とする請求項５に記載の排ガスの処理装置。
- フッ素含有化合物を含む排ガスの処理装置であって、
排ガスに水を接触させて排ガスの前処理を行う前処理部と、
排ガスを加熱しながら水または水蒸気と酸素との存在下でフッ素含有化合物を加水分解させる反応槽とを備え、
前記反応槽に水または水蒸気を直接供給せずに、排ガスによって前記前処理部から搬送される水分を利用してフッ素含有化合物を加水分解させ、
前記前処理部から搬送される水分の量の調整は、前記前処理部から排出される排ガスの温度又は流量を調整することにより行われることを特徴とする排ガスの処理装置。
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