JPH10249188A - 三弗化窒素ガスの除害方法及びその装置 - Google Patents

三弗化窒素ガスの除害方法及びその装置

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JPH10249188A
JPH10249188A JP9056561A JP5656197A JPH10249188A JP H10249188 A JPH10249188 A JP H10249188A JP 9056561 A JP9056561 A JP 9056561A JP 5656197 A JP5656197 A JP 5656197A JP H10249188 A JPH10249188 A JP H10249188A
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JP
Japan
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gas
oxygen
nitrogen
nitrogen trifluoride
trifluoride gas
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Pending
Application number
JP9056561A
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English (en)
Inventor
Isao Harada
功 原田
Takashi Jinbo
隆志 神保
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Mitsui Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸素を含むNFを安全かつ効率的に
処理する。 【解決手段】 窒素ガスに少なくとも酸素と三弗化窒
素ガスを含む排ガスを、予め酸素と三弗化窒素ガスにそ
れぞれ分離し、酸素を含まないガスを金属を充填した分
解塔に導入し、100〜500℃で接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、三弗化窒素ガスの
除害剤及び除害装置に関する。
【0002】
【従来技術】三弗化窒素ガス(以下、NFと称す)
は、近年、半導体製造に於いてCVD装置のクリーニン
グガスとして、多量に使用されている。しかし、毒性が
あることから、排ガス中に残存するNFを除去する必
要がある。また近年、このCVD装置のクリーニング方
法にNFガスと酸素の混合ガスをクリーニングガスと
する技術が開発された。そしてクリーニング後、CVD
装置から排出されるこの混合ガスは多量の窒素ガスで希
釈され、排ガスとして除害装置に導かれる。
【0003】従って、この排ガスには少なくとも窒素ガ
スとNFと酸素の3成分が存在する。このようなNF
と酸素を含む排ガスを、加熱した金属層に通気した場
合、200℃前後では酸素が金属表面で酸化膜を作り除
害効率が低下する。また300℃以上に加熱すると、除
害効率は改善されるもののNOxが生成してしまう。従
ってこのNOxを除去するために、別の処理剤(処理装
置)が必要となる。
【0004】また、高温下で活性炭を充填したカラムに
NFを通気する方法が知られているが、この方法で
は、NOxの生成は回避出来るが、地球温暖下の原因の
一つとも言われるCFを放出する結果となる。更に、
金属酸化物を利用する方法も知られているが、これもN
Oxを生成するという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】現在、地球環境に悪影
響をもたらすフロンやCOなどに対して規制が行われ
ていることは周知であり、NFも自然界ではなかなか
分解しない物質である。従って本発明は、酸素を含むN
を安全かつ効率的に処理することを目的としたもの
である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来技術
の欠点を改良し工業的実施の可能な方法について鋭意検
討した結果、排ガス中に含まれる酸素とNFを分離す
ることにより、その目的を達成することを見いだし、本
発明を完成するに至った。
【0007】即ち、本発明は窒素ガスに少なくとも酸素
と三弗化窒素ガスを含む排ガスを、予め酸素と三弗化窒
素ガスにそれぞれ分離し、酸素を含まないガスを金属を
充填した分解塔に導入し、100〜500℃で接触させ
ることを特徴とする三弗化窒素ガスの除害方法、及び吸
着剤を充填する吸着塔と、吸着塔へ窒素ガスに少なくと
も酸素と三弗化窒素ガスを含む排ガス及び窒素ガスを連
続的に分割導入するための制御弁と、酸素を含むガスを
放出するための放出ラインと三弗化窒素ガスを含むガス
を分解塔へ導くための導入ラインを切り替えるための制
御弁からなる三弗化窒素ガスの除害装置に関する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
る。尚、本文中のガス濃度は容量パーセントで表示す
る。本発明は、窒素ガスに少なくとも酸素と三弗化窒素
ガスを含む排ガスを加熱した金属に接触させる前段で、
NOxの発生原因となる排ガス中の酸素とNFを分離
することにある。
【0009】この排ガス中の酸素とNFを分離する手
段として、吸着剤を用いる方法が安全かつ経済的であ
る。他の方法として酸素とNFの沸点差を利用し、深
冷蒸留による分離方法もあるが、冷凍機や液体窒素等を
使用すれば高コストとなることは避けられない。
【0010】本発明で使用する吸着剤には、化学的に安
定で、排ガス中の酸素とNFを吸着、脱着によって分
離することのできるものであればすべて使用できるが、
安価なものがより好まれる。このような吸着、脱着によ
り分離することのできるものを例示すると、ゼオライ
ト、活性炭、シリカゲル、活性アルミナ等が挙げられ、
これらが好適に使用できる。また、ゼオライトには工業
的に製造される4Å、5Å、10Åの細孔径を持つ合成
ゼオライトや、天然に採掘される天然ゼオライトが好ま
しい。また、これらの吸着剤は、カラムに充填しガスを
通気することから、カラム内の圧損を低減する等の理由
から、粒状のものが望ましい。
【0011】以下、排ガス中の酸素とNFを吸着剤を
用い分離する方法について述べる。排ガス中の酸素とN
を連続的に吸着、脱着処理するために、同サイズの
吸着塔を2基以上、好ましくは3〜4基用いるのが好ま
しい。吸着塔が1基では連続的に排ガスを処理すること
ができないので好ましくない。また必要以上吸着塔を多
くすると、装置が複雑になり制御バルブ等が増えるので
装置が高コストとなるので好ましくない。
【0012】排ガス中の酸素とNFの分離は、多塔式
の吸着塔を用い入側より酸素とNF を含む排ガスの一
定量を順に導入し、これによって各吸着塔の出側より一
定時間後に酸素、次いでNFの成分が脱気され、この
2成分をそれぞれ別のラインに導くことができる。この
時に別ラインから、窒素をキャリアーガスに用いて脱着
ガスをパージし、再生を促進することもできる。
【0013】従って、入側、出側共に流路を切り替える
ための弁が必要である。この弁は、自動制御できる電磁
弁または空気作動弁が好ましい。また、吸着塔の圧力は
常圧でも良いが、吸着塔の圧力を変動させてより効率よ
く酸素とNFを分離することも可能である。この方法
は、吸着剤の吸着容量が被吸着物質の分圧によって変化
することを利用し、吸着塔に高圧で窒素、NFを吸着
させて酸素を取り出し、低圧で窒素、NFを脱着し、
再生するサイクルを繰り返し分離する。ここでも、窒素
をキャリアーガスに用いて脱着ガスをパージし、再生を
促進することができる。
【0014】この場合、排ガスをコンプレッサーで圧縮
し吸着塔の圧力を上げる方法が適している。コンプレッ
サーには、無給油式のものを使用し、酸素やNF中に
油分を送り込まないための対策として必要である。この
吸着塔の一基に排ガスが供給され、酸素が取り出され
る。一定時間後、供給は自動的に次の吸着塔に切り替え
られ、前の吸着塔は圧力を常圧に戻して吸着した窒素、
NFは脱着し、これを繰り返し行うことで連続的に処
理することができる。
【0015】また、吸着塔の圧力は常圧でも良いが、吸
着塔の圧力を変動させてより効率よく酸素とNFを分
離することも可能である。排ガスを圧縮するためのコン
プレッサーには、無給油式のものを使用し酸素やNF
中に油分を送り込まないための対策として必要である。
【0016】吸着塔の温度は、その吸着剤の種類によっ
て異なるが、通常0〜100℃、好ましくは10〜60
℃、更に好ましくは20〜40℃で通気するのが望まし
い。カラムの温度が100℃を越えると、酸化物系の吸
着剤の場合NOが発生し、また、活性炭ではCF
発生するので好ましくない。吸着塔の温度が0℃未満で
は、各成分の分離に長時間を要するので好ましくない。
【0017】吸着塔で吸着・脱着された酸素を含まない
窒素とNFのガスは、金属を充填した分解塔に導入
し、金属フッ化物と窒素とに分解される。金属フッ化物
の形態は金属の種類によって異なり、固体金属フッ化物
或いはガス状金属フッ化物となる。固体金属フッ化物は
分解塔内にとどまり、ガス状金属フッ化物は、分解塔か
ら洗浄層に送られ加水分解するか、アルカリ属のフッ化
物と反応させる等の方法で処理される。
【0018】本発明では、殆どの金属が使用されるが、
経済的に安価で、取り扱いが容易なものが好まれる。こ
れらを例示すると、Fe、Cu、Zn、Al、Si等が
使用できる。
【0019】分解塔の温度は100〜500℃、好まし
くは200〜400℃に加熱し、酸素を除いたガスを通
気する。分解塔の温度が100℃未満では分解が進行せ
ず、500℃を越える場合は、エネルギーのロスとなる
ので好ましくない。
【0020】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。 実施例1 出側に流路切り替えバルブを設置した1cmφ×51c
mの吸着塔に、活性炭を40cc充填しキャリアーガス
として窒素を20cc/minで通気した。入側より窒
素ガス94vol%、NF1vol%、酸素5vol
%組成の排ガス10ccを、キャリアー窒素に同伴させ
活性炭に通気した。ガスクロマトグラフ(島津TCD
GC)により、出側を分析したところ、排ガスの導入か
ら25秒後に酸素、次いで63秒後にNFを検出し
た。再度、上記と同様に排ガスを導入し、NFを含む
排ガスを分解塔へ導くために45秒後に出側の流路切り
替えバルブを作動した。一方、酸化鉄粉を3mmφ×3
mmのタブレット状に成型した後、100ccの容器に
いれ窒素でパージ後Hガスを50cc/minで通気
し、温度450℃で3時間還元した。この還元されたタ
ブレット状の金属鉄20ccを16mmφ×100mm
ステンレス製の分解塔に充填し、外部ヒータにより25
0℃に加熱した。この分解塔に、先ほどの酸素を除去し
た排ガスを通気し、分解塔出口のガスをガスクロマトグ
ラフ(日立製PID GC)で分析したところ、N
、NO共、検出されなかった。
【0021】実施例2 還元されたタブレット状の金属鉄を分解塔に充填し、外
部ヒータにより150℃に加熱した他は、すべて実施例
1と同様に行った。その結果、NF、NO共、検出
されなかった。
【0022】実施例3 還元されたタブレット状の金属鉄を分解塔に充填し、外
部ヒータにより400℃に加熱した他は、すべて実施例
1と同様に行った。その結果、NF、NO共、検出
されなかった。
【0023】実施例4 図1に示す8cmφ×200cmの10L容量吸着塔3
基(1、2、3)と、各吸着塔(1、2、3)の両側に
排ガス(6)を連続的に分割導入するための制御弁
(A、A′、A″)、キャリアガスを導入するための制
御弁(B、B′、B″)、酸素を含むガスを放出するた
めの制御弁(C、C′、C″)と、NFを含むガスを
分解塔へ導くための制御弁(D、D′、D″)を設け、
NFの分解用に20cmφ×65cmの20L容量分
解塔(4)及び加熱器(5)を設置した除害装置を用い
た。この装置のバルブ、吸着塔、分解塔及び配管には、
ステンレス(SUS304)を用いた。吸着塔(1、
2、3)にはモレキュラシーブ4A型の合成ゼオライ
ト、分解塔(4)には金属Siを充填し、各塔の温度を
吸着塔25℃、分解塔250℃とした。また各吸着塔
(1、2、3)には、B、B′、B″の制御弁を常時開
とし窒素ガス(7)をキャリアーガスとして300cc
/minを連続的に通気した。この装置に、300cc
/minで排出する窒素ガス96vol%、NF2v
ol%、酸素2vol%組成の排ガス(6)をA、
A′、A″の3つの制御バルブを1分置きに開放し、各
吸着塔へ1、2、3の順で分割導入した。一方、吸着塔
の出側に設けた制御弁C、C′、C″は、最初に出る酸
素を含むガスを大気に放出するため順に開とし、各吸着
塔へ排ガス(6)導入から65秒後に開から閉に切り替
えた。同時に制御弁D、D′、D″を順に閉から開に切
り替え、酸素を含まないガスを分解塔(4)へ導き、排
ガス(6)導入から3分後に制御弁C、C′、C″を順
に開、またD、D′、D″を順に閉とした。そして3分
毎分割導入する排ガス(6)を、制御弁C、C′、C″
及びD、D′、D″を上記のサイクルで切り替えた。酸
素を除去したガスは、分解塔(4)に充填された4〜8
メッシュの加熱された金属Siと反応し、SiFと窒
素ガスに分解され、分解塔(4)出口のガスをガスクロ
マトグラフ(日立製PIDGC)で分析したところ、N
、NO共、検出されなかった。尚、分解で生成し
たSiFは水洗浄塔で加水分解する方法やNaFと接
触して、NaSiFとすることによって安全に処理
される。
【0024】比較例1 窒素ガス94vol%、NF1vol%、酸素5vo
l%組成の排ガス10ccを、実施例1と同様、250
℃に加熱された還元金属鉄を充填した分解塔に通気し
た。この分解塔出口のガスをガスクロマトグラフ(日立
製PID GC)で分析したところ、NOが検出され
た。
【0025】比較例2 還元されたタブレット状の金属鉄を分解塔に充填し、外
部ヒータにより80℃に加熱した他は、すべて実施例1
と同様に行った。その結果、NFが多量に検出され
た。
【0026】
【発明の効果】本発明は、NFガスを金属を用いて除
害する方法に於いて、NOの発生原因となる排ガス中
の酸素を予め除去することにより、NOの発生を防止
した。よって、後工程でNOを処理する必要がない。
また、安価な吸着剤で効率よく酸素とNFを分離する
ことから、安価な除害方法を提供し、除害装置の小型化
が可能であることからコスト面で大きな効果がある。
【0027】
【図面の詳細な説明】
【0028】
【図1】 本発明の除害装置の一例
【0029】
【符号の説明】
1 吸着塔 2 吸着塔 3 吸着塔 4 分解塔 5 加熱器 6 排ガス 7 窒素ガス 8 酸素 A、A′、A″:排ガスを連続的に分割導入するための
制御弁 B、B′、B″:キャリアガスを導入するための制御弁 C、C′、C″:酸素を含む排ガスを放出するための制
御弁 D、D′、D″:三弗化窒素を含む排ガスを分解塔へ導
くための制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B01J 20/10 B01D 53/34 ZAB 20/18 128 20/20 134C

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒素ガスに少なくとも酸素と三弗化窒
    素ガスを含む排ガスを、予め酸素と三弗化窒素ガスにそ
    れぞれ分離し、酸素を含まないガスを金属を充填した分
    解塔に導入し、100〜500℃で接触させることを特
    徴とする三弗化窒素ガスの除害方法。
  2. 【請求項2】 酸素と三弗化窒素ガスにそれぞれ分離
    する方法が、ゼオライト、活性炭、シリカゲル、活性ア
    ルミナより選ばれる吸着剤を充填した吸着塔を設置し、
    窒素ガスに少なくとも酸素と三弗化窒素ガスを含む排ガ
    スを導入し、酸素と三弗化窒素ガスを吸着、脱着する請
    求項1記載の三弗化窒素ガスの除害方法。
  3. 【請求項3】 金属がFe、Cu、Zn、Al、Si
    である請求項1記載の三弗化窒素ガスの除害方法。
  4. 【請求項4】 吸着剤を充填する吸着塔と、吸着塔へ
    窒素ガスに少なくとも酸素と三弗化窒素ガスを含む排ガ
    ス及び窒素ガスを連続的に分割導入するための制御弁
    と、酸素を含むガスを放出するための放出ラインと三弗
    化窒素ガスを含むガスを分解塔へ導くための導入ライン
    を切り替えるための制御弁からなる三弗化窒素ガスの除
    害装置。
JP9056561A 1997-03-11 1997-03-11 三弗化窒素ガスの除害方法及びその装置 Pending JPH10249188A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6921519B2 (en) 2001-01-24 2005-07-26 Ineos Fluor Holdings Limited Decomposition of fluorine containing compounds

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6921519B2 (en) 2001-01-24 2005-07-26 Ineos Fluor Holdings Limited Decomposition of fluorine containing compounds

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