JPH07213862A

JPH07213862A - 塩素含有ガスの処理方法

Info

Publication number: JPH07213862A
Application number: JP6037814A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Yoshida; 義則吉田; Masatoshi Niihama; 正敏新濱
Original assignee: Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Priority date: 1994-02-09
Filing date: 1994-02-09
Publication date: 1995-08-15
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: JP3563758B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ナトリウムイオンやカリウムイオン等のアル
カリ金属イオンを含む化合物を用いることなく、コンパ
クトな装置により、塩素含有ガスから塩素を効率よく除
去し、無害化する方法を提供する。【構成】塩素含有ガスをガス処理槽に導き、含有する
塩素を除去する方法において、上記ガス処理槽に回転式
微細気泡発生装置を備え、水に難溶性の固形アルカリ化
合物を含有する吸収液と接触させることよりなる塩素含
有ガスの処理方法、及び、上記の処理方法により処理し
たガスを第２ガス処理槽に導き、アルカリ処理すること
よりなる塩素含有ガス処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は塩素含有ガスの処理方法
に関する。さらに詳しくは、半導体製造時のエッチング
工程等において、発生する排ガスに含まれる塩素を処理
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】塩素は、半導体製造時のエッチング用、
有機塩素製品の製造原料等として広く用いられている有
用物質であるが、常温では気体で存在し、しかも毒性が
強いので、恕限度（有害限度）は１ｐｐｍと低く、取扱
いが難しい物質である。上記エッチング工程において発
生する排ガスの中には塩素が残存しており、そのまま大
気中に放出すると大気汚染防止や労働安全衛生の観点等
から問題となる。したがって、塩素を充分に除去してお
く必要がある。

【０００３】塩素含有ガスの処理方法に関しては、大別
して乾式法と湿式法の２つの方法がある。例えば、乾式
法では吸着剤で吸着処理させる方法等、湿式法ではラシ
ヒリング等の充填物を充填した洗浄塔で吸収液として水
又は強アルカリ性の水溶液を用いて気液接触させて処理
する方法等がそれぞれ知られている。

【０００４】しかしながら、これら従来の方法には種々
の欠点があった。例えば、乾式法では、吸着時の吸着熱
による発熱のため、火災が発生するおそれがあり、また
吸着剤が短時間でその能力を失うため、吸着剤の入れ替
え作業やそれに付随して起こる吸着剤の廃棄作業等の二
次的な付帯作業の煩雑さが問題であった。しかも、上記
吸着剤を再生させる場合には、脱気された塩素の処理が
新たな問題となっていた。

【０００５】一方、湿式法では、例えば、吸収液として
水を用いる場合に、吸収効率が充分ではなく大量の水を
必要とするため装置が大型化する、ガス中の塩素濃度の
変動に伴って処理後の排ガス中の塩素濃度が不安定にな
る等の問題があった。これを克服するため、吸収液とし
て強アルカリ性を示すアルカリ金属化合物の水溶液を用
いる方法もあるが、半導体製造時には、ナトリウムイオ
ンやカリウムイオン等のアルカリ金属イオンが極微量存
在していても製品の品質を低下させるおそれがあり、た
とえガス処理工程においてもアルカリ金属イオンを含有
する物質を使用するわけにはいかなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の状況
に鑑み、ナトリウムイオンやカリウムイオン等のアルカ
リ金属イオンを含む化合物を用いることなく、コンパク
トな装置により、塩素含有ガスから塩素を効率よく除去
し、無害化する方法を提供することを目的とするもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、気液接触
時のガスの気泡を充分小さくすることができる回転式微
細気泡発生装置を使用し、更に水に難溶性のアルカリ化
合物を含有する吸収液を用いれば、上記吸収液に固形の
アルカリ化合物が懸濁状態で存在していても、半導体製
造時のエッチング工程で発生する塩素含有ガスから効率
よく塩素を吸収、除去できることを見い出し、本発明に
到達した。

【０００８】本発明の要旨は、塩素含有ガスを気液接触
効率の高い回転式微細気泡発生装置を備えるガス処理槽
に導き、カルシウム化合物やマグネシウム化合物等の水
に難溶性の固形アルカリ化合物を含有する吸収液と接触
させることによって塩素を処理するところにある。この
場合、塩素含有ガスの接触は吸収液との気液接触、及び
固形アルカリ化合物との気固接触により行われる。以
下、本発明の方法について詳細に説明する。

【０００９】本発明で使用される回転式微細気泡発生装
置としては、例えば、特公昭３６−２４０５１号公報、
特公昭４０−１５０９０号公報、特公昭４３−１３１２
１号公報等に開示されているものを用いることができ
る。上記回転式微細気泡発生装置は、液中でカップ状の
回転子を２０００〜４０００ｒｐｍもの高速で回転さ
せ、回転子の内側又は外側近傍にガスを連続的に送入
し、回転子の下端又は上端からガスを分散させる構造に
なっている。ここにガスを導くと、液体との比重差に基
づく遠心効果によって回転子表面にガス層が形成され
る。このガス層と回転子のまわりの液との間には相対速
度差があるため、この間の摩擦によってガス層が引きち
ぎられ、微細な気泡となって液中に分散させることがで
きる。

【００１０】上記回転式微細気泡発生装置はロータリー
アトマイザーとも称され、回転子に多数の孔を穿ったも
の、回転子の上方に旋回防止用ガイド板を設けたもの、
回転子が有底の柱とう体であるもの、回転子の外面に突
起を設け又は網を巻付けたもの、回転子の下端に緩衝手
段を設け、気体の排出を均一ならしめたもの、回転子自
体が５０μｍ以下の多孔壁よりなるもの等の種々の改良
が加えられたものが知られている。

【００１１】上記水に難溶性の固形アルカリ化合物とし
ては、例えば、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム等の
カルシウム化合物；炭酸マグネシウム、水酸化マグネシ
ウム、炭酸マグネシウムカルシウム等のマグネシウム化
合物等が挙げられる。粒径が大きすぎると取扱いが困難
になるため、０．０１〜５０ｍｍのものが用いられ、
０．０１〜１５ｍｍのものがより好ましい。

【００１２】上記水に難溶性の固形アルカリ化合物を水
に溶解させて吸収液として用いる場合、水に対する溶解
度が低いため大量の水を必要とする。しかし、回転式微
細気泡発生装置を用いれば、吸収液中の固体状のアルカ
リ化合物が回転子とガス導入管の隙間を閉塞してガスの
排出を阻害することはない。したがって固体状のアルカ
リ化合物が含有されたままの形で吸収液として使用可能
となり、水溶液として使用する場合に比して少量の吸収
液量で塩素を吸収することが可能となる。水に難溶性の
アルカリ化合物の含有量は、吸収液に対して通常１〜１
０重量％である。

【００１３】また、回転式微細気泡発生装置に設けられ
た回転子が高速回転することにより攪拌水流を発生し、
固体状のアルカリ化合物が液中に溶出し易くなる。この
ため吸収液のｐＨの安定した管理が可能となる。本発明
においては、上記吸収液のｐＨを７〜１４、好ましくは
７〜１０の範囲に保持して接触させる。

【００１４】本発明において処理可能な塩素濃度は、特
に限定されないが、通常１ｐｐｍ〜５体積％の範囲で処
理することができるので、半導体製造時のエッチング工
程から排出される塩素濃度であれば、問題なく適用でき
る。

【００１５】本発明において塩素含有ガスを回転式微細
気泡発生装置に導くときの流量は、処理するガス中の塩
素濃度、吸収液量、吸収液中の水に難溶性の固形アルカ
リ化合物の種類及びその量等だけでなく、使用する回転
式微細気泡発生装置の回転子の大きさ、回転数、周速度
等により適宜選択できる。例えば、回転子の回転数は５
００〜６０００ｒｐｍ、回転子の周速度は４〜３０ｍ／
ｓｅｃとするのが適当であり、回転子付近での気泡の大
きさが１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下となるよう
に設定した場合に好結果が得られることから、上記ガス
流量としては、１０〜１０００ＮＬ／ｍｉｎが適当であ
る。また、回転式微細気泡発生装置から発生する気泡と
吸収液とを接触させる際の処理温度としては、５〜７０
℃が好適である。

【００１６】上記の処理方法により塩素の除去が可能で
あるが、塩素の除去をより完全にするためには、上記ガ
ス処理槽から排出されるガスを第２ガス処理槽に導き、
さらにガス中の塩素をアルカリ化合物と接触させること
により塩素を処理することができる。

【００１７】上記第２ガス処理槽においてガスをアルカ
リ化合物と接触させる方法としては、例えば、棚段式の
ガス処理槽によりガスを水に難溶性のアルカリ化合物の
水溶液又は懸濁液と気液接触させて処理する方法、ガス
を水に難溶性の固形アルカリ化合物を充填した層に導
き、気固接触させて処理する方法等がある。後者は装置
が簡単であり処理槽をコンパクトにすることができるた
め好適に用いられる。

【００１８】ガス処理槽及び第２ガス処理槽で用いる水
に難溶性の固形アルカリ化合物としては、上記ガス処理
槽で用いた水に難溶性の固形アルカリ化合物と同様のも
のを挙げることができる。これらの水溶液又は懸濁液が
吸収液として用いられる。充填物として用いる場合に
は、使用するに伴いその粒径が小さくなり、第２ガス処
理槽内のガス通路を閉塞し、ガス流通を阻害するおそれ
がある。したがって上記水に難溶性のアルカリ化合物の
中から、粒径が１〜５０ｍｍのものが用いられ、３〜２
０ｍｍのものが好ましい。ガス通路の閉塞を防止するた
め水に難溶性のアルカリ化合物に磁製ラシヒリング等の
アルカリに耐食性を有する水に不溶性の物質を混合充填
して用いることもできる。

【００１９】本発明のガス処理方法を説明する（図１参
照）。ガス導入管２より導入された塩素含有ガスは、駆
動用モーター４により回転する回転子３とガス導入管２
との隙間より微細気泡となってガス処理槽１の吸収液８
中に排出される。ガス導入管２は高速で回転する回転子
３に通じている。回転子３の外面には突起（インペラ
ー）５が取り付けられており、攪拌効果を高めている。

【００２０】吸収液８中には投入口６より投入された水
に難溶性のアルカリ化合物７が含有されており、回転子
３により微細化された塩素含有ガス気泡との間で接触即
ち、気液接触及び気固接触が行われる。吸収液８の補給
は吸水ポンプ９により行われ、塩素含有ガス気泡と接触
後の排水は排水口１０よりオーバーフロー方式にて排出
される。吸収液８の補給は吸収液のｐＨを７〜１４に保
持するために水又は水に難溶性のアルカリ化合物の水溶
液により行われ、ガス処理槽内吸収液のｐＨを監視しな
がら、断続的にバッチで行っても、連続的に行ってもよ
い。

【００２１】塩素含有ガスはガス処理槽１で大部分の塩
素を吸収されるが、さらに残留塩素の除去をより完全に
するには、ガス処理槽１からのガスをガス通路１２を通
して第２ガス処理槽１１へ導入する。ガス処理槽１で吸
収されなかった塩素は、第２ガス処理槽１１で充填物で
ある水に難溶性の固形アルカリ化合物１４と気固接触
し、吸収、除去される。このときシャワースプレー１３
から水を放水し、水に難溶性の固形アルカリ化合物１４
の表面を常に湿らせた状態にしておくと効率よく塩素が
吸収されるので好ましい。気液接触による方法では、第
２ガス処理槽１１を棚段方式として、シャワースプレー
１３から水に難溶性のアルカリ化合物の水溶液又は懸濁
液を放出させる。

【００２２】

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００２３】実施例１容積が５０Ｌであり４０Ｌの吸収液量を収容可能なガス
処理槽に、回転式微細気泡発生装置として、回転子の大
きさが１００ｍｍφ×１５０ｍｍ（高さ）の柱とう体で
ある回転式微細気泡発生装置を設置し、塩素含有ガスの
処理を行った。上記回転式微細気泡発生装置を用いて、
０．４体積％の塩素を含有する窒素ガスを３０ＮＬ／ｍ
ｉｎの流量で回転式微細気泡発生装置のガス導入口に導
入した。吸収液は２０Ｌ／ｍｉｎの流量で水をガス処理
槽下部より導入して接触させた後オーバーフローさせて
排出した。吸収液には粒径３〜５ｍｍの炭酸カルシウム
１０００ｇを含有させた。回転式微細気泡発生装置の回
転数は２５００ｒｐｍとした。ガス処理槽より排出され
る吸収液のｐＨは７〜９であり、吸収液温度は２０〜２
５℃であった。ガス処理槽より排出される処理後のガス
を検知管で分析したところ塩素濃度は０．１ｐｐｍ以下
であった。

【００２４】実施例２〜４実施例１において、吸収液の炭酸カルシウムに代えて水
酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸マグネシウ
ムカルシウムを用いた以外は実施例１と同様にして０．
１体積％の塩素を含有する窒素ガスの処理を行った。結
果を表１に示した。

【００２５】実施例５実施例１と同じガス処理槽を用いて塩素含有ガスの処理
を行った。２．０体積％の塩素を含有する窒素ガスを５
０ＮＬ／ｍｉｎの流量で回転式微細気泡発生装置のガス
導入口に導入した。吸収液は１０Ｌ／ｍｉｎの流量で
０．０６重量％水酸化カルシウム水溶液をガス処理槽下
部より導入して接触させた後オーバーフローさせて排出
した。吸収液には粒径０．０３〜０．０７ｍｍの水酸化
カルシウム３０００ｇを含有させた。回転式微細気泡発
生装置の回転数は４０００ｒｐｍとした。ガス処理槽よ
り排出される吸収液のｐＨは７〜９であり、吸収液温度
は２０〜２５℃であった。ガス処理槽より排出される処
理後のガスをオルトトリジン法で分析したところ塩素濃
度は０．１ｐｐｍ以下であった。

【００２６】実施例６実施例１と同じ容積が５０Ｌのガス処理槽及び、第２ガ
ス処理槽が８Ｌの容積であるガス処理装置を用いて塩素
含有ガスの処理を行った。０．８体積％の塩素を含有す
る窒素ガスを３０ＮＬ／ｍｉｎの流量でガス処理槽の回
転式微細気泡発生装置のガス導入口に導入した。吸収液
は１５Ｌ／ｍｉｎの流量で水をガス処理槽下部より導入
して接触させた後オーバーフローさせて排出した。吸収
液には粒径５〜１０ｍｍの炭酸カルシウム１０００ｇを
含有させた。回転式微細気泡発生装置の回転数は、２５
００ｒｐｍとした。ガス処理槽より排出される吸収液の
ｐＨは７〜９であり、吸収液温度は２０〜２５℃であっ
た。ガス処理槽より排出される処理後のガスを第２ガス
処理槽に導入し、シャワースプレーからは１Ｌ／ｍｉｎ
の流量で０．０３重量％水酸化カルシウム水溶液を放出
させた。第２ガス処理槽から排出されるガスをオルトト
リジン法で分析したところ塩素濃度は０．１ｐｐｍであ
った。

【００２７】実施例７実施例６と同じガス処理装置を用いて塩素含有ガスの処
理を行った。但し、第２ガス処理槽には４×４ｍｍの磁
製ラシヒリングと炭酸カルシウムを充填して塩素含有ガ
スの処理を行った。０．８体積％の塩素を含有する窒素
ガスを３０ＮＬ／ｍｉｎの流量でガス処理槽の回転式微
細気泡発生装置のガス導入口に導入した。吸収液は１５
Ｌ／ｍｉｎの流量で水をガス処理槽下部より導入して接
触させた後オーバーフローさせて排出した。吸収液には
粒径５〜１０ｍｍの炭酸カルシウム１０００ｇを含有さ
せた。回転式微細気泡発生装置の回転数は２５００ｒｐ
ｍとした。ガス処理槽より排出される吸収液のｐＨは７
〜９であり、吸収液温度は２０〜２５℃であった。

【００２８】ガス処理槽より排出される処理後のガスを
粒径３〜５ｍｍの炭酸カルシウム２０００ｇと４×４ｍ
ｍの磁製ラシヒリング１０００ｇとを充填した第２ガス
処理槽に導入し、シャワースプレーからは１Ｌ／ｍｉｎ
の流量で水を放出させた。第２ガス処理槽から排出され
るガスをオルトトリジン法で分析したところ塩素濃度は
０．１ｐｐｍであった。

【００２９】実施例８〜１０実施例７において、ガス処理槽及び第２ガス処理槽で用
いる炭酸カルシウムに代えて、水酸化マグネシウム、炭
酸マグネシウム、炭酸マグネシウムカルシウムを用いた
以外は実施例７と同様にして０．２体積％の塩素を含有
する窒素ガスの処理を行った。結果を表２に示した。

【００３０】実施例１１実施例７において、第２ガス処理槽でのシャワースプレ
ーによる放水をしない以外は実施例７と同様にして０．
４体積％の塩素を含有する窒素ガスを処理した。第２ガ
ス処理槽から排出されるガスをオルトトリジン法で分析
したところ塩素濃度は０．１ｐｐｍ以下であった。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【発明の効果】本発明は、塩素含有ガスの処理方法にお
いて、コンパクトな装置により、塩素含有ガスから塩素
を効率よく除去する方法を提供するものである。またガ
ス処理槽での処理の後さらに第２ガス処理槽で処理を行
えば、高濃度の塩素を含有する場合においても残留塩素
の濃度を０．１ｐｐｍ以下にまで低減させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる塩素含有ガス処理装置の概念図
である。

【符号の説明】

１ガス処理槽２ガス導入管３回転子７水に難溶性の固形アルカリ化合物８吸収液１０排水口１１第２ガス処理槽１３シャワースプレー１４水に難溶性の固形アルカリ化合物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塩素含有ガスをガス処理槽に導き、含有
する塩素を除去する方法において、前記ガス処理槽に回
転式微細気泡発生装置を備え、水に難溶性の固形アルカ
リ化合物を含有する吸収液と接触させることを特徴とす
る塩素含有ガスの処理方法。
【請求項２】請求項１記載の処理方法により処理した
ガスを第２ガス処理槽に導き、ガス中に残存する塩素を
さらにアルカリ処理することを特徴とする塩素含有ガス
の処理方法。
【請求項３】アルカリ処理が、ガスを水に難溶性の固
形アルカリ化合物と気固接触させる処理である請求項２
記載の塩素含有ガスの処理方法。
【請求項４】アルカリ処理が、ガスを水に難溶性の固
形アルカリ化合物の水溶液又は懸濁液と気液接触させる
処理である請求項２記載の塩素含有ガスの処理方法。
【請求項５】水に難溶性の固形アルカリ化合物が、炭
酸カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸マグネシウム、
水酸化マグネシウム又は炭酸マグネシウムカルシウムで
ある請求項１、２、３又は４記載の塩素含有ガスの処理
方法。