JPH11128675A - 塩素または塩素化合物の除害方法および装置 - Google Patents

塩素または塩素化合物の除害方法および装置

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JPH11128675A
JPH11128675A JP9302578A JP30257897A JPH11128675A JP H11128675 A JPH11128675 A JP H11128675A JP 9302578 A JP9302578 A JP 9302578A JP 30257897 A JP30257897 A JP 30257897A JP H11128675 A JPH11128675 A JP H11128675A
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JP
Japan
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chlorine
hydrogen
reaction
exhaust gas
hydrogen chloride
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Application number
JP9302578A
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English (en)
Inventor
Takashi Jinbo
隆志 神保
Takeshi Yasutake
剛 安武
Isao Harada
功 原田
Hiroko Wachi
和知  浩子
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Mitsui Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
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Publication date
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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩素または塩素化合物のリーク濃度が
小さく、かつ吸着容量の大きな吸着剤の使用が可能にな
り、より経済的に塩素または塩素化合物の除害を実施す
る。 【解決手段】 塩素または塩素化合物を含む排ガスと
水素と反応させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、塩素または塩素化
合物の除害方法および装置に関する。
【0002】
【従来技術】現在、半導体製造等を中心にCVD装置が
普及し、成膜、エッチング、クリーニング等のプロセス
で種々のガスが使用されている。一方、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、CVD装置で使用されるガス
の中にも毒性、オゾン破壊効果、地球温暖化効果等の観
点から排出防止の徹底が望まれているものがある。
【0003】塩素ガス(以下Clと記す場合がある)
は、近年、半導体製造においてエッチングガスとして使
用されており、また、AsCl、PCl、PCl
のようなドーピングガスや、BClのようなエッチン
グガス、さらにClFのようなクリーニングガスを使
用した場合も分解生成物として排ガス中に含まれる。C
は毒性があり、かつ腐食性であることから、排ガス
中に残存するClを除去することが望まれている。
【0004】排ガス中のClを除去する方法として
は、アルカリ性の洗浄液で吸収する方法や、活性炭やゼ
オライト等の吸着剤で吸着除去する方法が公知である。
しかし、前者の方法はスクラバーの保守に人手を要し、
かつ排水処理が必要であるという問題がある。また、後
者の方法は吸着容量が小さく、吸着剤の交換頻度が高
い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Clを効
率的に処理する方法を提供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、Cl
還元生成物であるHClがアルカリ金属またはアルカリ
土類金属の酸化物や水酸化物等の吸着剤により容易に吸
着され、かつ吸着容量も大きいことに着目し、本発明を
完成したものである。
【0007】すなわち、本発明は塩素または塩素化合物
を含む排ガスと水素と反応させることを特徴とする塩素
または塩素化合物の除害方法である。また、本発明は塩
素または塩素化合物を含む排ガスを所定の反応温度に昇
温するための予熱器、該排ガスと水素との反応を行わせ
るための触媒を充填した反応器、および塩素または塩素
化合物と水素との反応で生成した塩化水素を吸着除去す
るための吸着剤を充填した塩化水素処理筒からなる塩素
または塩素化合物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。本発明の除害方法は超LSIエッチング装置からの
排ガス、CVDクリーニングガスの排ガスなど、塩素ま
たは塩素化合物を含む排ガスの除害に適用される。塩素
または塩素化合物を含む排ガスは水素と反応し、除害さ
れる。
【0009】本発明における塩素化合物としては、As
Cl、PCl、PCl、BCl、ClF、Cl
、ClF等が挙げられるが、水素化生成物が吸着
除去の容易なハロゲン化水素のみであるClF、ClF
、ClFは特に本発明を用いる効果が大きい。
【0010】本発明においては、まず、塩素または塩素
化合物を含むガスを水素と反応させ、還元分解する。反
応は例えば次のように進行する。 Cl+H→2HCl ClF+H→HCl+HF ClF+2H→HCl+3HF ClF+3H→HCl+5HF
【0011】反応は無触媒で行うこともできるが、触媒
を用いた方が反応温度が低くなり、有利である。本発明
で用いられる触媒の例としては、Fe、Co、Ni、C
u、Zn、Ru、Rh、Pd、Ag、Ir、Pt、Au
よりなる群から選ばれる活性成分を含有するものが挙げ
られる。中でも、Ni、Ru、Pd、Ptが活性が高
く、特に望ましい。これらの成分はそれだけで触媒とし
て用いることもできるが、アルミナ、シリカ、シリカ・
アルミナ、ゼオライト、チタニア等の担体に担持するこ
とが望ましい。担体を用いる場合、活性成分の含有量は
0.01〜70重量%、好ましくは0.1〜50重量%
である。含有量0.01重量%未満では触媒活性が低過
ぎ、70重量%を越えると活性成分の分散が悪くなり、
やはり触媒活性が低下する。活性成分の含有量の最適値
は金属の種類によって異なり、例えば活性成分がNiの
場合は10〜50重量%、活性成分がRu、Pd、Pt
の場合は0.1〜5重量%である。
【0012】触媒の形状は球状、タブレット状、リング
状、破砕品(不定型)等、任意の形状を用いることがで
きる。水素と塩素または塩素化合物との反応温度は、無
触媒の場合は400〜1000℃、好ましくは500〜
700℃である。触媒を使用する場合は通常室温から6
00℃の範囲で適宜選択される。なかでも100〜45
0℃、好ましくは150〜300℃で反応させるのが良
い。反応温度が低すぎると工業的に許容される速度で反
応を進めることができず、反応温度が高すぎると装置の
耐熱性、耐食性に問題が生じ、設備費が高くなるので好
ましくない。
【0013】水素と塩素または塩素化合物との比はH/
Cl原子比で1〜10、好ましくは1.1〜3である。
原子比が1未満では塩素または塩素化合物を還元するた
めの水素量が不足し、また原子比が10を越えても塩素
または塩素化合物の還元反応の促進効果はなく、未反応
水素が下流に流れ出すので好ましくない。
【0014】ここで、上記原子比は1〜10分間の間の
平均値が1〜10であれば良く、その間にH/Cl原子
比が1より低い時期があっても差し支えない。本発明を
限定するものではないが、触媒には水素保持効果があ
り、短時間であれば気相に水素が無くても還元反応が進
むものと考えられる。
【0015】水素と塩素または塩素化合物との反応は大
きな発熱反応であるため、安全性の確保は特に重要であ
る。これには水素と塩素または塩素化合物が爆発性混合
気体を形成しないようガス組成を制御することも勿論で
あるが、反応に伴う発熱による反応器の温度上昇が適切
な範囲に抑えられることが重要である。このため、Cl
の場合は水素と混合されるに先立って不活性ガスによ
って2容量%(以後、単に%で表示)以下、好ましくは
1.5%以下、さらに好ましくは1%以下に希釈され
る。希釈用の不活性ガスとしては通常窒素が用いられ
る。
【0016】反応の空間速度は100〜100,000
hr−1、好ましくは500〜50,000hr−1
ある。水素と塩素または塩素化合物との反応により、塩
化水素が生成する。この塩化水素を除去するための吸着
剤として、アルカリ土類酸化物・水酸化物やソーダライ
ムのような塩基性酸化物・水酸化物、アルミナ、酸化亜
鉛等が使用される。本発明の方法でClをHClに変
換して吸着除去することにより、Clを直接吸着除去
するのに比べてリークが小さく、かつ吸着容量が大きく
なる。その結果として塩素または塩素化合物除害プロセ
スのランニングコストが低減される。塩化水素の吸着温
度は前段の還元温度との関連で、室温から300℃の範
囲で適宜選択される。
【0017】本発明による塩素または塩素化合物の除害
装置の例を図1に示す。CVD装置等から排出される塩
素または塩素化合物含有排ガス1は本発明の除害装置7
に入り、予熱器2で水素との反応に必要な温度まで加熱
される。還元剤である水素3は流量調節器4で所定の流
量に調節された後、予熱器2を出た排ガスと混合され
る。水素と排ガスの混合は予熱器の前で行っても良い。
水素と混合された排ガスは反応器5で分解され、塩化水
素を生成する。続いて排ガスは塩化水素処理筒6に入
り、処理筒内に充填された吸着剤により塩化水素が除去
される。塩化水素処理筒6を出た排ガスはそのまま大気
放出されるか、必要に応じてさらに別の除害設備に送ら
れる。
【0018】
【実施例】以下、実施例により本発明の方法をさらに具
体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。 実施例1 ニッケル30重量%をアルミナに担持した直径6.4m
m、高さ6.4mmの打錠成型触媒を粒径1〜2mmに
粉砕し、40mlを内径20mmの流通式反応器に充填
した。また、粒径1〜2mmの活性アルミナ200ml
を内径20mmの流通式反応器に充填し、前記触媒を充
填した反応器の下流側に接続した。Cl1%、水素5
%、残部窒素からなるガスを1300ml/minの流
量で反応器に供給し、250℃で反応させた。反応開始
から10分後および2時間後に活性アルミナ充填反応器
(吸着装置)出口の排ガスを水酸化ナトリウムと亜硫酸
ナトリウムの混合水溶液に10分間バブリングさせ、吸
着装置を通過したClとHClを吸収した。塩素イオ
ンの分析結果から、出口ガス中の塩素濃度(Cl
算)はいずれも0.5ppm以下であった。
【0019】比較例1 実施例1で使用したのと同じ活性アルミナ200mlを
内径20mmの流通式反応器に充填した。ここにCl
1%、残部窒素からなるガスを1300ml/minの
流量で供給し、Clの吸着実験を行った。吸着開始か
ら10分後および2時間後に実施例1と同様にして吸着
装置出口排ガス中の塩素濃度を測定した。塩素濃度(C
換算)は10分後が40ppm、2時間後が70p
pmであった。活性アルミナを使用した場合、Cl
そのまま吸着するとリーク量が大きいことがわかった。
【0020】比較例2 活性アルミナをモレキュラーシーブ5Aに代えた他は比
較例1と同様に試験を行った。出口排ガス中の塩素濃度
(Cl換算)は10分後は0.5ppm以下であった
が、2時間後は2000ppm であった。Cl吸着
剤であるモレキュラーシーブ5Aは初期にはリークもな
くClを吸着するが、吸着容量が小さいことがわか
る。
【0021】
【発明の効果】本発明の除害方法により、塩素または塩
素化合物のリーク濃度が小さく、かつ吸着容量の大きな
吸着剤の使用が可能になり、より経済的に塩素または塩
素化合物の除害を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の除害装置の一例を示す構成図
【符号の説明】
1.塩素または塩素化合物含有排ガス 2.予熱器 3.水素 4.流量制御器 5.反応器 6.塩化水素処理筒 7.除害装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和知 浩子 山口県下関市彦島迫町七丁目1番1号 三 井化学株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩素または塩素化合物を含む排ガスと
    水素と反応させることを特徴とする塩素または塩素化合
    物の除害方法。
  2. 【請求項2】 塩素または塩素化合物を含む排ガスを
    水素と反応させるに際し、Fe、Co、Ni、Cu、Z
    n、Ru、Rh、Pd、Ag、Ir、Pt、Auよりな
    る群から選ばれる成分を含有する触媒の存在下で行う請
    求項1記載の塩素または塩素化合物の除害方法。
  3. 【請求項3】 塩素または塩素化合物を含む排ガスと
    水素との反応で生成する塩化水素を吸着剤を用いて吸着
    除去する請求項1記載の塩素または塩素化合物の除害方
    法。
  4. 【請求項4】 塩素または塩素化合物を含む排ガスを
    所定の反応温度に昇温するための予熱器、該排ガスと水
    素との反応を行わせるための触媒を充填した反応器、お
    よび塩素または塩素化合物と水素との反応で生成した塩
    化水素を吸着除去するための吸着剤を充填した塩化水素
    処理筒からなる塩素または塩素化合物の除害装置。
JP9302578A 1997-11-05 1997-11-05 塩素または塩素化合物の除害方法および装置 Pending JPH11128675A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003010635A (ja) * 2001-06-29 2003-01-14 Sanwa Chemical Kk ハロゲン単体とハロゲン化物との除去方法
JP2010537947A (ja) * 2007-09-04 2010-12-09 エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド 四フッ化ケイ素及び塩化水素を含有するガス流の処理方法
WO2022138850A1 (ja) * 2020-12-25 2022-06-30 昭和電工株式会社 塩素ガス分解用触媒、排出ガス処理装置および塩素ガスの分解方法

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