JPH10286438A - フッ素含有化合物の分解法 - Google Patents

フッ素含有化合物の分解法

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JPH10286438A
JPH10286438A JP9097151A JP9715197A JPH10286438A JP H10286438 A JPH10286438 A JP H10286438A JP 9097151 A JP9097151 A JP 9097151A JP 9715197 A JP9715197 A JP 9715197A JP H10286438 A JPH10286438 A JP H10286438A
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JP
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fluorine
containing compound
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acid
alumina
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JP9097151A
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English (en)
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Takashi Atokuchi
隆 後口
Hirohide Yada
博英 矢田
Tsunemi Sugimoto
常実 杉本
Tokuo Matsuzaki
徳雄 松崎
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Ube Corp
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Ube Industries Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/30Capture or disposal of greenhouse gases of perfluorocarbons [PFC], hydrofluorocarbons [HFC] or sulfur hexafluoride [SF6]

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、フッ素含有化合物(ガス状のフッ
素含有化合物)、中でもPFCを連続的に分解できる方
法、特に触媒的に連続分解できる方法を提供することを
課題とする。 【解決手段】 本発明の課題は、ガス状のフッ素含有化
合物を、無機酸が担体に担持された触媒の存在下で、分
子状酸素及び水と接触させることを特徴とするフッ素含
有化合物の分解法によって達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フッ素含有化合
物、特に半導体工場でのプラズマCVDのチャンバーク
リーニングガス等に使用されているガス状のフッ素含有
化合物(パーフルオロ化合物、フッ化炭化水素等)や、
冷媒等に使用されているガス状のフッ素含有化合物(フ
ロン等)の分解方法に関する。
【0002】
【従来の技術】フッ素含有化合物(ガス状のフッ素含有
化合物)はオゾン層の破壊に関与するなど、地球環境に
影響を及ぼすため、その排出は極力抑える必要がある。
このうち、パーフルオロ化合物(以下、PFCと略す
る)は、炭化水素の水素原子が全てフッ素原子で置換さ
れたものなどで、フロンとは異なり塩素を含まず、かつ
非常に安定であるため、オゾン層の破壊には関与しない
ものの、地球温暖化係数が大きく、使用後の排出は今後
規制される可能性がある。
【0003】このようなガス状のフッ素含有化合物の排
出を抑制するためには、使用後の排ガスを何らかの方法
で回収又は分解する必要があるが、方法の簡便さを考慮
すれば、後者の排ガスを分解する方法が好ましい。しか
しながら、フッ素含有化合物のうち、PFCは非常に安
定であるため、通常のフロン分解で用いられる方法では
処理が困難である。例えば、燃料と共に燃焼処理して分
解する方法では、1000℃以上の高温が必要とされる
など、実用的にはまだ解決されるべき問題が残されてい
る。また、シリカやゼオライト等を分解剤として用いて
分解する方法(特開平7−116466号公報、同7−
132211号公報)では、PFCを十分な速度で分解
するために同様に1000〜1500℃程度の高温が必
要とされ、更に、粉体の分解剤を供給しながら分解を行
うなど、操作的、装置的にも複雑かつ煩雑であり、更な
る改良が必要である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記のような技術背景
に鑑み、本発明は、フッ素含有化合物(ガス状のフッ素
含有化合物)、中でもPFCを連続的に分解できる方
法、特に触媒的に連続分解できる方法を提供することを
課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、ガス状
のフッ素含有化合物を、無機酸が担体に担持された触媒
の存在下で、分子状酸素及び水と接触させることを特徴
とするフッ素含有化合物の分解法によって達成される。
【0006】
【発明の実施の形態】フッ素含有化合物としては、半導
体工場でのプラズマCVDのチャンバークリーニングガ
ス等に使用されているガス状のフッ素含有化合物〔パー
フルオロ化合物(PFC)、フッ化炭化水素等〕や、冷
媒等に使用されているガス状のフッ素含有化合物(フロ
ン等)が使用される。これらのフッ素含有化合物(ガス
状のフッ素含有化合物)は、ヘリウム、アルゴン、窒素
等の不活性ガスで希釈されていてもよく、また、単独で
あっても二種以上の混合物であってもよい。
【0007】PFCとしては、CF4 、C2 6 、C3
8 等の炭化水素の水素原子が全てフッ素原子で置換さ
れたパーフルオロカーボン(飽和、不飽和を含む)や、
NF 3 等のフッ化窒素や、SF6 等のフッ化硫黄などが
挙げられる。フッ化炭化水素としては、CH3 F、CH
2 2 、(CH2 F)2 等の炭化水素の水素原子の一部
がフッ素原子で置換されたものなどが挙げられる。フロ
ンとしては、C2 Cl3 3 (フロン−113)、C2
Cl2 4 (フロン−114)、C2 ClF5 (フロン
−115)などが挙げられる。
【0008】本発明では、無機酸が担体に担持された触
媒の存在下で、前記フッ素含有化合物を分子状酸素及び
水と接触させることによって、フッ素含有化合物の分解
が行われる。無機酸としては、硫酸、リン酸が好適に使
用される。これらは、例えば、溶液で入手可能なものを
適宜希釈して担持させることができる。また、これらの
アンモニウム塩の水溶液を用いて触媒を調製することも
できる。
【0009】担体としては、例えば、γ−アルミナ、δ
−アルミナ、θ−アルミナ等のアルミナが好適に使用さ
れる。なお、アルミナの比表面積は120〜200m2
/g程度であることが好ましい。アルミナの形状は特に
限定されるものではなく、反応器及び反応方法に合わせ
て、粒状、粉末状、ハニカム状など、それぞれに適した
形状のものを選ぶことができる。
【0010】前記触媒を調製する方法としては、無機酸
又はそのアンモニウム塩の水溶液を用いて、含浸法、共
沈法、イオン交換法、機械的混練法等の通常の方法によ
り、担体に無機酸又はそのアンモニウム塩を担持させる
方法が挙げられる。このとき、無機酸又はそのアンモニ
ウム塩は、例えば、担体に対して、0.01〜20重量
%、特に0.1〜10重量%の割合で担体に担持される
ことが好ましい。得られた触媒は、乾燥後、通常の前処
理、即ち、空気中あるいは窒素等の不活性ガス気流中で
の焼成を行うことが好ましい。この処理はマッフル炉等
を用いて行ってもよく、また、反応器(反応管)中で分
解反応を始める前に数時間行っても差し支えない。な
お、焼成温度は100〜800℃、特に400〜700
℃であることが好ましい。この温度が余りに高くなる
と、アルミナの表面積の減少が起こって好ましくない。
【0011】分子状酸素としては、酸素ガスを窒素等の
不活性ガスで希釈したものも使用できるが、空気が好適
に使用される。分子状酸素の供給量は前記フッ素含有化
合物中の炭素分(炭素原子)を二酸化炭素及び一酸化炭
素に変換するのに十分な量であれば、特に制限されるも
のではない。即ち、分子状酸素の供給量は、前記フッ素
含有化合物中の炭素原子に対して、等モル以上、好まし
くは等モルから10倍モル程度である。分子状酸素の供
給方法は特に制限されず、例えば、フッ素含有化合物と
混合して反応器(反応管)に供給する方法などが挙げら
れる。
【0012】本発明では、分解反応で発生するハロゲン
(フッ素及び塩素)を除去するために水が添加される。
また、水を添加すると触媒活性が維持されるようにな
る。水の添加量は前記フッ素含有化合物中のハロゲン分
(フッ素原子及び塩素原子)と等モル以上、好ましくは
等モルから10倍モル程度であればよい。例えば、CF
4 であれば4倍モル以上、好ましくは4〜40倍モルで
あって、C2 6 であれば6倍モル以上、好ましくは6
〜60倍モル程度であればよい。水の添加方法は特に制
限されず、例えば、マイクロフィーダーを用いて液体と
して反応器(反応管)に供給する方法、サチュレーター
を用いてフッ素含有化合物に同伴させる方法などが挙げ
られる。
【0013】本発明のフッ素含有化合物の分解は、例え
ば、前記触媒を充填した反応器(反応管)に、前記フッ
素含有化合物、分子状酸素及び水の混合ガスを供給する
ことによって行われる。このとき、反応温度は300〜
1000℃、好ましくは400〜800℃で、混合ガス
の供給速度は50000hr-1以下、好ましくは100
〜10000hr-1程度である。また、反応圧力は1t
orrの減圧から100atmの加圧まで広い範囲が可
能であるが、好ましくは常圧から10atm程度であ
る。分解反応は流通式又はバッチ式で行うことができる
が、簡便であることから前者の流通式が好ましい。ま
た、流通式の場合、固定床、流動床いずれの形態でも反
応を行いうる。
【0014】
【実施例】次に、実施例及び比較例を挙げて本発明を具
体的に説明する。なお、以下の操作は特に記載しない限
り常圧下で行った。また、フッ素含有化合物(C
2 6 )の転化率は次式により求めた。
【0015】
【数1】
【0016】実施例1 市販の粒状のγ−アルミナ(25g)に1N硫酸(20
ml)を加えて、室温で1時間硫酸を含浸させた後、得
られた触媒(硫酸担持量:3.7重量%)を、空気中、
100℃で14時間乾燥した。この触媒(5.0ml)
を内径10mmの反応管に充填し、窒素気流中、700
℃で1時間焼成した。その後、C2 6/空気混合ガス
(C2 6 :1容量%)を20ml/minで、水を
0.36g/hrでそれぞれ反応管に供給して同温度で
分解反応を行った。出口ガス中のC2 6 濃度(C2
6 残存量)をガスクロマトグラフィーにより分析したと
ころ、C2 6 転化率は反応開始2時間後で81%であ
った。なお、反応生成物としては、二酸化炭素がガスク
ロマトグラフィー及びFT−IRにより確認された。
【0017】実施例2 実施例1において、1N硫酸を1Nリン酸(20ml)
に代えた以外は、実施例1と同様に触媒(リン酸担持
量:3.7重量%)を調製して反応を行った。その結
果、C2 6 転化率は反応開始2時間後で55%であっ
た。
【0018】比較例1 実施例1において、無機酸を担持させていないγ−アル
ミナ(5.0ml)を用いた以外は、実施例1と同様に
反応を行った。その結果、C2 6 転化率は反応開始2
時間後で21%であった。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、入手が容易でかつ比較
的安価なアルミナを触媒として用いて、簡便な反応装置
において、非常に安定で処理が難しいPFC等の半導体
工場でのプラズマCVDのチャンバークリーニングガス
等に使用されているフッ素含有化合物を連続的に分解す
ることが可能である。この方法は、生成するガスも二酸
化炭素等であり、地球環境に極めて優しい、ガス状のフ
ッ素含有化合物の処理方法である。
フロントページの続き (72)発明者 松崎 徳雄 山口県宇部市大字小串1978番地の5 宇部 興産株式会社宇部研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス状のフッ素含有化合物を、無機酸が
    担体に担持された触媒の存在下で、分子状酸素及び水と
    接触させることを特徴とするフッ素含有化合物の分解
    法。
  2. 【請求項2】 フッ素含有化合物が、パーフルオロ化合
    物、フッ化炭化水素、又はフロンであることを特徴とす
    る請求項1記載のフッ素含有化合物の分解法。
  3. 【請求項3】 担体がアルミナであることを特徴とする
    請求項1記載のフッ素含有化合物の分解法。
  4. 【請求項4】 無機酸が硫酸又はリン酸であることを特
    徴とする請求項1記載のフッ素含有化合物の分解法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10323537A (ja) * 1997-03-24 1998-12-08 Showa Denko Kk パーフルオロ化合物の接触分解方法
US6563011B2 (en) 1999-04-28 2003-05-13 Showa Denko Kabushiki Kaisha Reactive agent and process for decomposing fluorine compounds and use thereof
WO2013069880A1 (ko) * 2011-11-09 2013-05-16 주식회사 에코프로 할로겐족 산성가스가 함유된 과불화 화합물 분해용 촉매 및 이의 제조방법

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