JPH0268414A

JPH0268414A - 有毒性ガスの燃焼処理法及び装置

Info

Publication number: JPH0268414A
Application number: JP63218389A
Authority: JP
Inventors: Hidehiko Kudo; 英彦工藤; Noriyuki Yoneda; 則行米田; Norio Iwamoto; 岩本　憲男; Munekazu Nakamura; 宗和中村; Chiaki Kojima; 千秋小島; Kunio Kaneko; 金子　邦雄; Yoshifumi Mori; 森　芳文; Hideto Ishikawa; 石川　秀人
Original assignee: Chiyoda Corp; Sony Corp; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Chiyoda Corp; Sony Corp; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Priority date: 1988-09-02
Filing date: 1988-09-02
Publication date: 1990-03-07
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: JP2688655B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は、アルシン（ＡｓＨ３）、ホスフィン（ｐ）１
３）、ジボラン（Ｂ２ＨＪ、モノシラン（ＳｉＨ４）等
で代表される有毒性ガスを無害化するための燃焼処理方
法及び装置に関するものである。

〔従来技術及びその問題点〕

半導体製造工程からは、前記した如きガス状の有毒性物
質を含む有毒性排ガスが生成する。このような有毒性排
ガスは人体に対する毒性が極めて高いので、その大気へ
の放出に際しては、それに含まれる有毒性物質の完全除
去が要求される。

排ガス中に含まれる有毒性物質を除去するための有効な
方法の１つとして、燃焼法が知られている（特開昭６２
−１３４４１４号、特開昭６２−１５２５１７号）。こ
の方法は、排ガス中の有毒性物質を燃焼条件で酸化分解
し、単体元素や酸化物の固体状物質に変換させて除去す
る方法である。

この固体状物質も有毒であるため完全に燃焼ガス中から
除去されなければならないが、生成される固体状物質は
、気相で生成されるためサブミクロンサイズの微粉末で
あることから、通常の数ミクロンサイズの微粉末に比し
燃焼ガス中のこの固体微粉末を燃焼ガスから完全除去す
るのに著しい困難が生じる。前記従来の方法においては
、生成した微粉末を排ガス中に同伴させて燃焼炉外へ導
き、炉外に設けた湿式除塵装置を用いて排ガスから除去
している。

即ち、燃焼炉と湿式除塵装置をそれぞれ用いる２工程で
有毒性ガスを処理するため、効率的でない上、装置設置
スペースが大きくなる。また、従来の湿式除塵装置にお
ける固体微粉末の除去率も高くない。さらしこ燃焼炉外
で固体微粉末を捕集するために、炉外に微粉末を導出し
なければならない。しかし微粉末を完全に炉外へ導出さ
せることは困難であり、燃焼炉壁等の固体表面に付着す
ることもある。このため、従来技術においては、燃焼炉
の排気口方向に比較的線速度の大きい空気流を強制的に
形成して炉壁への微粉末の付着の防止を提案している。

しかし、このような線速度の大きい空気流の形成は経済
的でないばかりか、これによっても炉壁への付着を完全
防止することは困難で、炉壁には依然として少量ながら
微粉末の付着が起る。そして、時間の経過とともにその
付着量は増加し、最終的には塊となって不規則的に炉壁
から落下し、装置の運転条件、特に圧力条件を変動させ
て有毒性ガスの完全燃焼を妨げる結果となる。また、微
粉末の高温炉壁への付着は、炉壁腐食の原因ともなり好
ましくない。さらに、アルシンやホスフィン等の火炎形
成がむつかしい有毒性ガスの燃焼では、微粉末の炉外へ
の排出効果を高めるために前記したように空気流の線速
度を増加させると、火炎の吹飛びが起りやすく、有毒性
ガスが未燃焼又は未分解のまま炉外へ排出されるという
危険がある。

前記のように、従来の方法では、有毒性ガスの燃焼処理
によって生成した固体微粉末は、燃焼ガスとともに炉外
へ排出し、湿式除塵装置及び気液分離器を用いて除去さ
れている。この場合、湿式除塵装置は、燃焼ガスの冷却
を兼ねるもので、スプレー塔、充填塔、ベンチュリース
クラバー等が一般的である。

しかし、通常のスプレー塔や充填塔では、装置の圧力損
失はベンチュリースクラバーに比べれば小さいという利
点はあるものの、固体微粉末を完全除去することは非常
にむつかしい。一方、ベンチュリースクラバーでは、固
体微粉末の除去については通常のスプレー塔や充填塔よ
り効率が高いが、装置の圧力損失が大きくなるという問
題がある。さらに、これらの除塵装置では、大量の水を
必要とする上、固体微粉末を捕捉吸収した大量の排水が
生成し、その処理が困難であるという問題も生じる。

〔発明の課題〕

本発明は、従来技術に見られる前記問題を解決し、燃焼
炉を含む１つの装置内において燃焼により生成する有毒
性の固体微粉末を効率的に高除去率で除去し、さらに炉
壁面への固体微粉末の付着を実質上完全に防止すること
を可能とした有毒性ガスの燃焼処理方法及び装置を提供
することをその課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた
結果、本発明を完成するに到った。

即ち、本発明によれば、燃焼処理により固体微粉末を生
成する有毒性ガスを燃焼処理する方法において、該有毒
性ガスを、炉壁内面の」二端部から下端部へ流下する水
膜を形成した燃焼炉内において燃焼処理し、該燃焼処理
により生成した固体微粉末を該流下水膜に捕捉吸収させ
るとともに、該燃焼処理により生成した燃焼ガスに水滴
を接触させて該燃焼ガス中に含まれる固体微粉末を該水
滴に捕捉吸収させ、これらの固体微粉末を捕捉吸収した
水と燃焼ガスを、該燃焼炉の底部に直結する気液分離器
に導いて気液分離することを特徴とする有毒性ガスの燃
焼処理方法及びその装置が提供される。

本発明で処理対象とする有毒性ガスは、燃焼処理により
固体微粉末を生成するものである。このような有毒性ガ
スの代表例としては、アルシン、ホスフィン、ジボラン
、セレン化水素、モノシラン、クロロシラン、トリメチ
ルガリウム、トリメチルインジウム、トリメチルアルミ
ニウム等の周期律表■族〜■族の元素の化合物であり、
常温で気体状態を示すものが挙げられる。こにような有
毒性ガスは、半導体製造工程や、新素材製造工程、光フ
アイバー製造工程等の反応工程から生成される排ガス中
に含まれる。このような排ガスにおいて、有毒性ガス含
有量は、容量％で、０．０１〜５０％であり、残部は、
その排ガスの種類に対応して、水素ガスや、窒素、アル
ゴン等のガスからなる。なお、本明細書でいう有毒性ガ
スとは、前記したガス状の有毒性物質からなるガスの他
、これを含む各種排ガスを意味するものである。

また、排ガス中に可燃成分が少なく火炎形成の不十分な
ときは、排ガスに、水素、メタン等の可燃性ガスを混合
してもよい。

前記のような有毒性ガスを燃焼処理すると、固体微粉末
を生成する。例えば、アルシンを燃焼処理すると、砒素
（Ａｓ）や砒素酸化物（Ａｓ２Ｏ３）、ホスフィンを燃
焼処理すると、燐（Ｐ）、リン酸化物（Ｐ２Ｏ５）、シ
ランを燃焼させると、硅素（Ｓｌ）、硅素酸化物（Ｓ１
０．５ｉｎ２）等の固体微粉末がそれぞれ生成する。本
発明においては、この燃焼処理により生成した固体微粉
末は、炉壁内面を流下する水膜によって捕捉される。

本発明を実施する場合、燃焼バーナから、燃焼ガス排出
口へ向うように炉内ガスを流してもよい。

排出口へ向う炉内ガスの線速度は、］、ｍ／秒以下、好
ましくは０．０５ｍ／秒以下、さらに好ましくは０．０
１ｍ／秒以下にするのがよい。このような非常に遅い炉
内の線速度では、固体微粉末の炉内の滞留時間が長くな
り、固体微粉末は炉内壁水膜面と長く接触し、炉内壁水
膜によって効率よく炉内ガスから除去される。特に火炎
を下向きとした場合、炉内ガスと逆向きの火炎からの上
向きの熱対流による固体微粉末の混合流動化を促進し、
炉内壁水膜との接触を増長し、捕捉効率を高めることが
できる。

本発明においては、この燃焼処理により生成する固体微
粉末は、燃焼炉を含む１つの筒体状の装置内で水に捕捉
吸収させて除去する。

次に、本発明を図面によりさらに詳細に説明する。

第１図は、本発明の方法を実施するための有毒性ガス燃
焼処理装置の説明断面図を示す。この装置は、燃焼炉と
燃焼炉の底部に直結された気液分離器とから構成され、
全体は１つの筒体状に形成されている。この場合、燃焼
炉スプレー、充填層、気液分離器を縦型に並べることが
でき、設置スペースが極小化され、工業上実用的となる
。第１図において、筒体部Ａが燃焼炉Ａを形成し、筒体
部Ｂが気液分離器Ｂを形成している。

燃焼炉Ａは、天井部２を有する筒体１と、その天井部２
に配設した拡散型バーナ３と、その上端部に配設した水
噴射ノズル４（第２図参照）と、その下部に配設した水
スプレーノズル５を各備えている。

さらに、必要に応じ、炉内上部の炉壁の一部を外方へ突
出する凹部壁６に形成し、ここにパイロットバーナ７を
配設し、また、このパイロットバーすの対向炉壁に開口
部を形成し、この開口部をシールドガラス８で封止し、
その後部に紫外線検知装置を付設する。この紫外線検知
装置は紫外線検知管９とこれを支持する支持管１０とか
ら構成される。

炉内上端部に配設する水噴射ノズル４は、第２図に示す
ように、その噴射方向が筒体１の周方向（接線方向）に
向けてあり、噴射水は旋回流となって炉内壁面に供給さ
れる。このような噴射水の供給により、炉内壁面には上
端部から下部へ向けて流下する水膜１１が形成される。

噴射水の形成は、例えば、ポンプによる圧縮水をノズル
から噴射することによって行うことができる他、好まし
くは、水に圧縮ガスを混合し、この混合物を炉内上端部
内壁面に対し接線方向に噴射することによって行うこと
ができる。圧縮ガスとしては、通常、空気が用いられる
。

前記のようにして、炉内上端部に噴射水を炉内周方向に
旋回させて導入する時には、炉の傾きに大きく影響され
ず、水膜を炉壁内面に容易に形成することができる。ま
た、圧縮ガスを混入して流速を」二げて噴射する時には
、噴射水に必要な水量が少なくてすむばかりか、天井部
に水膜を形成し、天井部を通してバーナ外周表面にも水
膜を形成し得る利点がある。またバーナ外周表面に水膜
を形成させることにより、バーナ外周面やバーナ先端部
に付着する固体微粉末を捕捉除去することができ、固体
微粉末によるバーナの腐食や閉塞を防止することができ
る。さらに、この場合、バーナ外周部に水冷ジャケット
を形成してバーナ温度を低下させ、バーナ外周面上の水
膜の蒸発を防止することにより、より少ない水量でバー
ナ外周面に水膜を形成させることができる。

本発明で用いる燃焼バーナとしては、拡散型バーナの使
用が好ましい。拡散型バーナでは、燃焼炉内のバーナ先
端において有毒性ガスと支燃ガスとの混合が行われる。

燃焼炉に入る手前で有毒性ガスと支燃ガスとの混合を行
う予備混合方式のバーナでは、その有毒性ガスが高反応
性の場合、その有毒性ガスと支燃ガスとがノズル内で反
応し、固形分を生成するため、ノズル閉塞の問題が生じ
１するので好ましくない。この拡散型バーナの基本構造は、
有毒性ガス流通路と支燃ガス流路をそれぞれ独立して有
するものであり、必要に応じ、可燃性ガス流路や不活性
ガス流路を有し、また外周部に水冷ジャケットを有する
。支燃ガスとしては、空気又は酸素が用いられる。可燃
性ガスとしては、水素、メタン、プロパン等が用いられ
る。

有毒性ガス流路と支燃ガス流路との間に可燃性ガス流路
を介在させる時には、バーナ出口直後における有毒性ガ
スと支燃ガスとの拡散混合を防止し得るので、固体微粉
末のバーナ先端部への付着が防止される。しかも、この
場合には、バーナ先端部では、支燃ガスは可燃性ガスと
の反応により全て消費されて、有毒性ガス内まで拡散し
ないので、バーナ先端部での有毒性ガスと酸素との反応
を確実に防止することができる。前記可燃性ガスに代え
て窒素ガス等の不活性ガスを使用することによっても、
バーナ先端部での有毒性ガスと支燃ガスとの拡散混合を
防止し得るが、この場合には、バーナ先端部での有毒性
ガスと酸素との反応を完全には防止し得ないので、有毒
性ガスが高温度である場合や、長時間の燃焼処理を行う
場合には、バーナ先端部への固体微粉末の付着を十分に
は防止することができず、しかも燃焼効率が低下すると
いう問題がある。

第３図に拡散型バーナの説明横断面図を示す。

第３図（ａ）は４重管構造のバーナの説明図である。

中心部に位置する第１導管４１は有毒性ガスノズルを形
成し、その外側に位置する第２導管４２は１次支燃ガス
ノズルを形成し、その外側に位置する第３導管４３は２
次支燃ガスノズルを形成し、その外側の第４導管４４は
その先端が封止され、冷却シャケｙｉへを形成する。

第３図（ｂ）は３重管構造のバーナの説明断面図である
。中心部に位置する第１導管４１は有毒性ガスノズルを
形成し、その外側に位置する第２導管４２は支燃ガスノ
ズルを形成し、その外側に位置する第３導管４３はその
先端が封止されて冷却ジャケットを形成する。

第３図（ｃ）は、他の４重管構造のバーナの説明断面図
である。中心部に位置する第１導管４１は有毒性ガスノ
ズルを形成し、その外側に位置する第２導管４２′は可
燃性ガスノスルを形成し、その外側に位置する第３導管
４３は支燃ガスノズルを形成し、その外側に位置する第
４導管４４はその先端が封止されて冷却ジャケラ１−を
形成する。

第３図（ｄ）はさらに他の４重管構造のバーナの説明断
面図である。中心部に位置する第１導管４１′は可燃性
力スノスルを形成し、その外側に位置する導管４２′は
有毒性ガスノズルを形成し、その外側に位置する導管４
３′は可燃性カスノズルを形成し、その外側に位置する
導管４４′は支燃ガスノズルを形成する。

第３図（ｃ）は、２重管の中心部に複数の導管を挿入し
た構造の八−すの説明図である。中心部の複数の導管４
］は有毒性ガスノスルを形成し、それを包囲する導管４
５は可燃性ガスノズル、その外側に位置する導管４２は
支燃性ガスノズルを形成する。

第１図に示した装置の燃焼炉Ａにおいて、炉内下部壁に
配設されたスプレーノスル５は、炉内に水滴を噴射し、
燃焼ガスに衝突させて、燃焼ガスを急冷するとともに、
炉内壁水膜を併せて燃焼ガス中の固体微粉末を除去する
ために設けられたものである。即ち、燃焼ガスを急冷す
ることにより、ガス中の水蒸気が固体微粉末を核として
凝縮して水滴化し、固体微粉末を水滴中に取込み除去す
るものであり、また、固体微粉末と噴射水滴とが衝突す
ることにより、固体微粉末が水滴中に取込まれ除去され
る。この水滴噴射は炉内壁水膜と共に、炉内における固
体微粉末の除去を効率的に行わせる。

また、炉内上部の凹部壁６には、第４図に示すように、
パイロットバーナ７とともに、点火プラグ１２が配置さ
れている。点火プラグ１２の外周面は絶縁碍子から構成
され、その碍子面と凹部壁面との間の距離ａ及びその碍
子面とパイロットバーナの外面との間の距離すは少なく
とも約数ｍＩＩ＋の長さに保持されている。点火プラグ
の先端放電部は、第４図に示すようにカギ型にするのが
好ましい。このようにしてパイロットバーナ及び点火プ
ラグを配置する時には、パイロットバーナの先端部及び
点火プラグの先端部が水膜によって連絡するのが回避さ
れ、点火プラグとパイロットバーナとの間の短絡や点火
プラグ以外の個所における火花発生が防止される。しか
も、パイロットバーナ及び点火プラグの表面上には、そ
の上方の水膜が形成された炉壁面から水滴が落下し、パ
イロットバーナ及び点火プラグの各表面を濡らし、パイ
ロットバーナ及び点火プラグへの固体微粉末の付着が防
止される。パイロットバーナの先端部や点火プラグの先
端部に固体微粉末が付着すると、パイロットバーナの点
火が困難になる等の不都合が生じるが、前記のようにし
てパイロットバーナに配置することによってこのような
不都合の発生は防止され、確実な点火を得ることができ
る。また点火プラグ１２の絶縁碍子部分に、例えば空気
等のガスを導入するようにして絶縁碍子部を乾燥させる
ようにしてもよい。パイロットバーナ用の可燃性ガスと
しては、水素ガスが好ましく使用される。水素ガスの使
用は、メタンやプロパン等の可燃性ガスの使用に比べ、
燃焼範囲（混合比、線速度）が広がり、パイロットバー
ナを小型化することが可能で、しかも線速を速めても火
炎の吹飛びが起らないという利点がある。

炉内上部壁にシールドガラス８を介して配設した紫外線
検知装置は、パイロットバーナの火炎の有無を検知する
ものである。本発明の場合には、シールドガラスは水膜
で洗浄され、固体微粉末の付着が防止され、火炎の検知
を確実に行うことができる。

第１図において、前記燃焼炉Ａの底部に直結された気液
分離器Ｂは、筒体２１と、その上部に配置された燃焼ガ
ス排気管２２と、その底部の液溜部２６に配設された排
水管２３を備え、さらに、その筒内に充填層２４を備え
ている。

気液分離器Ｂは、基本的には、燃焼炉Ａで生成された固
体微粉末を捕捉吸収した水と燃焼ガスとをそれぞれに分
離し得る構造のものであればよく、充填層２４の配置は
必ずしも必要とされない。しかし、充填層２４を配設す
る時には、この充填層において、燃焼ガスと水との十分
な気液接触が達成されるので、燃焼炉Ａからの燃焼ガス
中に残存固体微粉末が含まれる場合にはこれと接触する
水に捕捉吸収され、燃焼炉から排出された燃焼ガス中に
残存する有毒な固体微粉末の除去を容易に行うことがで
きる。従って、この場合には、燃焼ガス中に含まれる固
体微粉末の除去を、燃焼炉において必ずしも完全に行う
必要がないことから、燃焼炉Ａで用いる水量が少なくて
すみ、燃焼炉の運転条件が著しく緩和されるとともに、
燃焼炉自体も小型化することができる。

充填層２４の構造は任意であり、燃焼炉Ａからの燃焼ガ
スと水との気液接触を行い得る構造のものであればよい
。例えば、筒体２１の上部に充填層を設け、その下方を
空間部とし、更にその下部に液溜部２６を設けることも
できる。この場合、排水管２３はその底部の液溜部に、
及び排気管２２はその中間の空間部に各配設する。

本発明に用いて好適な充填層は、第１図に示す如く、充
填層の上部が、炉壁内面を流下する水膜と、スプレーノ
ズルにより形成された降下する水滴を合流混合し得る形
状、例えば、下向きの円錐形とし、下部が、下方に液溜
部２６の上部にまで延びた柱形状とし、その外部に空間
部２５を配置した構造のものである。このような構造の
充填層を用いる時には、その柱形状の充填層下端から気
液混相流が液溜部２６の水面に衝突するので効率よく気
液分離することができる。また、充填層の上部から下部
に気液混相流が流通することにより生しる微細な気泡が
充填層下端部から噴出し、水面上に気泡層が形成される
ので、気泡内の気体の運動エネルギーによる気泡と気相
を包む水膜との効率的接触が得られ、その結果、ガス中
に含まれる固体微粉末は効率よく水中に捕捉吸収される
。この場合、充填層２４外部の空間部２５の全部又は一
部を充填［２４とは別途に充填層とし、この充填層の」
二部に水を供給して気液接触を再度行ってもよい。これ
によりさらに固体微粉末の捕捉率を高めることができる
。

充填層の形成に用いる充填材としては、気液接触に用い
られている一般の充填材（例えば、ラーシッヒリング、
ボール等）を用いることもできるが、本発明の場合、通
常の精溜塔に用いられるような気液接触を効率よく行え
る充填物、例えば、１０〜１００メツシュの金網の小片
（寸法＝５〜３０ｍｍ程度）を用いるのが好ましい。金
網の小片は、円筒状、サドル型等の形状として用いるの
が好ましい。この金網の充填層の上部から下部へ気液混
和流を通過させると、液体は金網表面に均一に分散して
液膜となり、その液膜を燃焼ガスが通過するようになる
ため、良好な気液接触が起り、同時に微細な気泡が多量
生じる。そして、この気泡においては、気泡内の気体の
運動エネルギーによって気体が激しく運動するためこれ
を包囲する液膜との効率的な接触が得られる。このよう
にして、圧力損失を小さくして、燃焼ガス中の固体微粉
末を効率よく水相に移行させ、除去することができる。

また、筒体２１において気液分離を行うために、燃焼炉
Ａからの水と燃焼ガスをロート状の捕集管で捕集し、こ
れを液溜部２６の水中にバブリングさせて気液接触を行
わせた後、水中から燃焼ガスを分離し、これを系外へ排
気することもできる。

次に、第１図に示した装置を用いて本発明を実施する場
合の具体例について説明する。

先ず、液溜部２６に水を充填し、この水を排水管２３、
ポンプ３２、導管３６及び導管３８を通して燃焼炉Ａの
上端部から、導管３９からの加圧空気とともに炉内周方
向に噴射し、また導管３７を通し、スプレーノズル５か
ら水を炉内に噴出させる。炉上端部からの水の噴射によ
り、炉内壁面には流下する水膜が形成される。この場合
、水の噴射方向を上方に幾分傾けることにより、炉の天
井部に水膜を形成することができ、また、この天井部の
水膜を通じてバーナ３の外周面にも水膜を形成すること
ができる。

次に、パイロットバーナ７において水素ガスを空気で燃
焼させて水素炎を形成し、バーナ３（第３図（ａ）に示
した４重管構造の拡散バーナを参照）の端封止の第４導
管４４に水を送入して水冷ジャケットを形成し、第３導
管４３に２次酸素、第２導管４２に１次酸素及び第１導
管４１に有毒性ガスを導入し、これらのガスをバーナ先
端から噴出させ、パイコツ１−バーナの水素炎で着火し
、燃焼させる。このようにして有毒性ガスを燃焼処理す
ることにより、固体微粉末が生成されるが、この固体微
粉末は、炉壁に形成された水膜に捕捉吸収されるととも
に、スプレーノズル５から噴射される水滴によっても捕
捉吸収される。そして、固体微粉末を捕捉吸収した水と
燃焼ガスはそれに直結された気液分離器Ｂに送られ、燃
焼ガス中に残存する固体微粉末を充填層でさらに捕捉し
た後、気液分離される。

即ち、炉壁内面を水膜として流下する水と、スプレーノ
ズルからの噴射によって形成された水滴として降下する
水と、燃焼ガスは、充填層２４の上部で合流混合され、
充填層内を気液混和流として通過し、充填層の下端部か
ら液溜部２６の水面上に気泡を含む気液混和流として噴
出し、ここで気液分離される。分離された燃焼ガスは空
間部２５から排気管２２を通って系外へ排出される。

液溜部２６の水は、排水管２３を通ってポンプ３２によ
り燃焼炉の上端部へ循環されるが、この循環水は冷却器
３４により所定温度（約３０℃）に冷却される。

液溜部２６の水面は、水面側３５と、排水タンク３１に
連結する導管３１′に付設された水面調節弁３３によっ
て一定の水位に保持される。即ち、有毒性ガスの燃焼処
理においては、水が副生ずるが、この副生水は系内にお
ける余剰水を形成する。この余剰水は、その水面計３５
と水面調節弁３３によって、ライン３１′を通り、タン
ク３１に貯溜される。

本発明では、有毒性ガスの燃焼処理により生成した固体
微粉末の殆んど全てを装置内において水に捕捉吸収させ
ることができる。

本発明を実施する場合、炉内の上方から下方に向う炉内
ガスの線速度は、１ｍ／秒以下、好ましくは０．０５ｍ
／秒以下にするのがよい。このような非常に遅い炉内ガ
スの線速度では、固体微粉末は炉壁面と長く接触し、炉
壁水膜によって効率よく炉内ガスから除去される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、有毒性ガスの燃焼処理にょって生成さ
れる固体微粉末は、燃焼炉Ａ内において、炉壁内表面に
形成された水膜によって捕捉吸収され、また燃焼ガスに
接触させるスプレーノズルからの水滴によって捕捉吸収
される。さらに、気液分離器Ｂにおける気液接触によっ
ても水に捕捉吸収される。さらに気液分離器に充填層を
設置し、気液接触率を高め、固体微粉末をより捕捉吸収
することができる。従って、本発明では、燃焼ガスとと
もに炉外へ排出される固体微粉末の量を非常に少なくす
ることができ、場合によっては、はぼ零にすることがで
きる。それ故、本発明では、炉外においては、小型のフ
ィルターを設け、燃焼ガスをこのフィルターを通すこと
によって完全に無害化することができる。

本発明の装置は、燃焼炉、充填層、気液分離器を縦型に
直結して小型化でき、設置スペースも極めて小さくなり
、工業的実用性に富むものである。

また、燃焼炉壁への水膜の形成は、炉壁の冷却及び腐食
防止の点でも非常に有利である。

〔実施例〕次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例１第１図に示した装置を用い、有毒性ガスの燃焼処理を行
った。この場合、有毒性ガスとしては、ホスフィン（Ｐ
Ｈ３）５容量２と水素ガス９５容量２からなるガスを用
いた。

第１図に示した装置において、導管３６からの水と導管
３９からの空気との混合物を燃焼炉Ａの最上部から円周
方向に噴射して、炉壁に流下水膜を形成するとともに、
パイロットバーナ７で水素を燃焼させて水素炎を形成し
、そして、スプレーノズル５から水を噴出させて、炉内
に水滴を分散させた。また、気液分離器Ｂの液溜部２６
の水は、第１図に示すようにしてこれを前記導管３８に
循環し、再使用した。なお、充填層２４は、サドル型金
網（メツシュ＝４８、寸法：　１５ｍｍ）をロート状の
支持部材に充填し、これを気液分離用の筒体２１に配置
固定して形成した。

次に、前記有毒性ガスを燃焼処理するために、拡散型バ
ーナ３（第３図（ａ）参照）の導管４２を通して１次酸
素、導ｖ４３を通して２次酸素をそれぞれ炉内に導入す
るとともに、導管４１を通して前記有毒性ガスを炉内に
導入して燃焼させた。また、先端封止の導管４４には水
を装入して水冷ジャケットを形成した。

次に、具体的操作条件を示す。

〔燃焼条件〕

（１）有毒性ガス（導管１５．導管４１）流　量：　１
２ＮＱ／分（２）１次酸素（導管４２）流　量：　６Ｎｆｌ／分（３）２次酸素（導管４３）流　量：１ＯＮＭ／分〔水膜形成条件〕（１）循環水量（導管３６）ニアΩ７分（２）空気量（
導管３９）：５Ｑ／分〔水滴形成条件〕（１）噴水量（スプレーノズル５）　：　１９ｆｌ／分
〔パイロットバーナー操作条件〕（１）水素ガス流　量：２．５ＮΩ／分空気量：２．５ＮＱ１分前記のようにして有毒性ガスを燃焼処理した結果、排気
管２２から排出される燃焼ガス中にはホスフィンは全く
検出されなかった（ＩＰＰｂ以下）。また、燃焼ガス中
に含まれる固体微粉末（ｐｚｏｓ）を測定し、この測定
量と全有毒性ガス処理量しこ基づく固体微粉末生成量と
から、装置内における固体微粉末除去率を算出した結果
、Ｐ２Ｏ５の除去率９８．錦の成績が得られる。

また、前記燃焼処理試験終了後（試験開始１００時間後
）、バーナー先端部及び炉内壁面への固体微粉末の付着
の有無を調べたところ、固体微粉末の付着は全く認めら
れなかった。

実施例２実施例１において、有毒性ガスとしてモノシラン（Ｓｌ
ｌ（４）５容量２と水素ガス９５容量２との混合物を用
いるとともに、導管３９からの空気量を４０Ｑ／分にし
た以外は同様にして実験を行った。その結果、排気管２
２から排出される燃焼ガス中にはモノシランは全く検出
されなかった（０．ｌｐｐｍ以下）。また、装置内にお
ける固体微粉末の除去率は９３．４％であった・実施例３実施例１において、有毒性ガスとしてアルシン（ＡｓＨ
３）２容量デと水素９８容量％を用いた以外は全く同様
にして実験を行った。その結果、排気管２２から排出さ
れる燃焼ガス中にはアルシンは全く検出されず（４ＰＰ
ｂ以下）、固体微粉末（ＡＳ２０３）の装置内における
除去率は９８．１％であった。

実施例４実施例１において、導管３９からの空気量を４０ｆｌに
した以外は同様にして実験を行った。その結果、この場
合にも、排気管２２から排出される燃焼ガス中にはホス
フィンは全く検出されず、また固体微粉末（Ｐ７Ｏ５）
の装置内における除去率は９６０部であった。

実施例５実施例４において充填層を用いない以外は同様にして実
験を行った結果、排気管２２から排出される燃焼ガス中
はホスフィンは全く検出されず、また装置内の固体微粉
末（ｐ２ｏｓ）除去率は９０．８％であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するための装置の説明断面
図であり、第２図は炉上端部に配設した噴射ノズルの配
置説明図である。第３図（ａ）〜（ｅ）は燃焼バーナの先端部の説明横断
面図である。第４図はパイロットバーナを配設した凹部炉壁部の拡大
図である。１・・燃焼炉用筒体部、２・・炉天井部、３・燃焼バー
ナ、４・・水噴射ノズル、５・・水スプレーノズル、６
・・・凹部炉壁、７・パイロットバーナ、８・シールド
ガラス、９・・紫外線検知管、１１・水膜、２１・・気
液分離用筒体部、２２・・・排気管、２３　　排水管、
２４−・充填層、２５・・空間部、２６・液溜部、３１
・・貯水タンク、３２・−ポンプ、３４・・冷却器、３
５・水面計、３６・・水面調節弁。第３図（１）（ａ）（ｂ）第図（２）（ｄ）（ｅ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）燃焼処理により固体微粉末を生成する有毒性ガス
を燃焼処理する方法において、該有毒性ガスを、炉壁内
面の上端部から下端部へ流下する水膜を形成した燃焼炉
内において燃焼処理し、該燃焼処理により生成した固体
微粉末を該流下水膜に捕捉吸収させるとともに、該燃焼
処理により生成した燃焼ガスに水滴を接触させて該燃焼
ガス中に含まれる固体微粉末を該水滴に捕捉吸収させ、
これらの固体微粉末を捕捉吸収した水及び燃焼ガスを、
該燃焼炉の底部に直結する気液分離器に導いて気液分離
することを特徴とする有毒性ガスの燃焼処理方法。
（２）該固体微粉末を捕捉吸収した水と燃焼ガスを充填
層を通して気液接触を行わせた後、気液分離する請求項
１の方法。
（３）該充填層が１０〜１００メッシュの金網の小片か
ら形成されている請求項１又は２の方法。
（４）該気液分離器で分離された水を再び前記水膜及び
水滴形成用に循環使用する請求項１〜３のいずれかの方
法。
（５）縦型の燃焼炉と、該燃焼炉の底部に直結する気液
分離器とからなり、該燃焼炉は、その天井部に拡散型バ
ーナ、その上端部に周方向に向う水噴射ノズル及びその
下部に水スプレーノズルをそれぞれ備え、該気液分離器
は、その上部に燃焼ガス排気管及びその底部に排水管を
備えていることを特徴とする有毒性ガス燃焼処理装置。
（６）該気液分離器の内部に充填層を設置した請求項５
の装置。
（７）該充填層の上部が下向きの円錐形で、その下部が
下方に延びた柱形状である請求項６の装置。
（８）該充填層が１０〜１００メッシュの金網の小片か
ら形成されている請求項６又は７の装置。
（９）該気液分離器の排水管を、ポンプを介して該燃焼
炉上端部の水噴射ノズル及び該燃焼炉下部の水スプレー
ノズルに連結させた請求項５〜８のいずれかの装置。