KR100289986B1 - 수소함유배기가스 처리장치 - Google Patents

수소함유배기가스 처리장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100289986B1
KR100289986B1 KR1019990000084A KR19990000084A KR100289986B1 KR 100289986 B1 KR100289986 B1 KR 100289986B1 KR 1019990000084 A KR1019990000084 A KR 1019990000084A KR 19990000084 A KR19990000084 A KR 19990000084A KR 100289986 B1 KR100289986 B1 KR 100289986B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen
reactor
exhaust gas
vacuum generator
containing exhaust
Prior art date
Application number
KR1019990000084A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19990067729A (ko
Inventor
타나베요시카주
미나미유키오
카와다코오지
이케다노부카주
모리모토아키히로
히라오케이지
Original Assignee
오가와 슈우헤이
가부시키가이샤 후지킨
가나이 쓰토무
가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오가와 슈우헤이, 가부시키가이샤 후지킨, 가나이 쓰토무, 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 filed Critical 오가와 슈우헤이
Publication of KR19990067729A publication Critical patent/KR19990067729A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100289986B1 publication Critical patent/KR100289986B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/72—Organic compounds not provided for in groups B01D53/48 - B01D53/70, e.g. hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8671—Removing components of defined structure not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8668

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

반도체 제조시설 등으로부터 배출된 수소함유배출 가스를 소형의 처리장치로서, 수소함유배기가스 양 등이 큰폭으로 변동하여도 일반적으로 안정하고 확실하게, 따라서, 반도체제조장치측의 운전에 악영향을 주지 않도록 처리할 수 있도록 한다. 흡인구에 수소함유 배기가스의 배출원이 접속됨과 동시에 구동용유체공급구에 산소가스공급원이 접속된 이젝터형의 진공발생기와, 진공발생기의 구동용유체배출구에 접속된 촉매를 구비한 수소와 산소의 반응로와, 반응로의 출구로 접촉된 반응로로부터의 물을 저류하는 드레인탱크에 의한 처리장치를 구성한다.

Description

수소함유배기가스 처리장치 {APPARATUS FOR TREATMENT OF EXHAUST GAS CONTAINING HYDROGEN}
본 발명은 주로 반도체 제조시설이나 화학관계 플랜트 등에 사용되는 것이고, 수소를 사용하는 시설, 장치로부터의 수소함유배기가스를 처리하는 장치의 개량에 관한 것이다.
일반적으로 반도체제조시설이나 화학관계 플랜트 등에는 수소를 사용하는 기기, 장치등으로부터 배출된 수소함유배기가스를 연소장치에서 고온연소하는 것에 의해 처리한다.
도5는 종래의 반도체 제조시설에 따른 수소함유배기가스의 고온연소 처리장치의 일례를 나타내는 것으로, 반도체 제조장치(B)를 형성하는 수소어닐링로 등으로부터 배출되는 수소함유배기가스(A)를 외부연소장치C를 형성하는 석영로(50) 내로 공급됨과 동시에, 가열용램프(53)에 의해 착화용(着火用) Si팁(52)을 가열하고, 노즐(51)로부터 분출된 수소함유 수소함유배기가스(A) 내의 수소를 약 1800℃∼2000℃의 온도하에서 완전연소시키도록 한 것이다.
또한, 석영로(50) 내로 파이프(54)를 통하여 별도로 O2가 공급되고, 상기 O2의 공급양은 수소를 완전연소시킴과 동시에 완전성을 확보하기 위해 수소의 1/2배를 넘는 양으로 설정된다.
도5에 나타난 외부연소장치(C)를 사용하는 수소함유배기가스의 처리방식은 반도체제조장치(B)로부터 배출되는 수소함유배기가스(A)의 유량이 대략 일정하고, 더욱이, 수소함유배기가스(A) 내의 수소농도의 변동이 적은 경우에는 비교적 소형의 외부연소장치(C)로서 수소함유배기가스(A)를 고능률로 완전하게 처리할 수 있고, 우수한 실용적 효용을 이루는 것이다.
그러나, 상기 외부연소장치(C)를 사용하는 처리방식에는 수소함유배기가스(A)의 배출량이 변동하고, 수소함유배기가스(A) 내의 수소농도가 변동한 경우에 연소가 불안정하고, 외부연소장치(C) 자체가 폭발의 위험에 놓이게 되는 기본적인 결함이 있다.
즉, 반도체제조장치(C)로부터 배출된 수소함유배기가스(A)의 유량이 감소하고, H2농도가 0에 가까운 상태가 일정시간 이상 연속되면, 노즐(51) 선단 근방의 연소 불꽃이 꺼지고, 그 결과, 노즐선단 근방의 온도도 하강한다.
따라서, 다시 착화용 Si팁(52)을 가열한다면, 수소함유배기가스(A)의 유량과 그 H2농도가 회복된 경우에도 연소가 행해지지 않고, 미처리의 수소함유배기가스(A)가 연소장치(C) 밖으로 방출되는 것에 의해 극히 위험한 상태를 초래하게 된다.
또한, 수소함유배기가스(A)의 배출량이 큰폭으로 감소하면, 관로(55)를 통하여 외부연소장치(C)로부터 반도체제조장치(B) 내로의 역화(逆火)가 일어나기 쉽고, 반도체제조장치(B) 자체가 위험하게 되는 문제가 있다.
또, 종래 이러한 종류의 연소장치(C)에도 노즐(51)로부터의 혼합가스의 연소불꽃이 꺼진 경우, 경보장치나 자동착화장치, 배출가스공급계의 자동차단장치 등의 각종 안전장치가 설치되어 있다.
그러나, 외부연소장치(C)의 연소불꽃이 꺼질 때(또는 연소가 불안정한 때) 상기 안전장치 등이 작동하면, 반도체제조장치(B)의 작동상태도 영향을 받게 되고, 반도체 제품의 품질에 악영향을 주게 된다.
한편, 원자력발전소에서는 원자로냉각수가 방사선에 의해 분해됨으로서 냉각수 중에 수소와 산소의 혼합체A를 발생하지만, 이 냉각수 중의 산소, 수소혼합체A를 촉매를 사용하여 재결합시키는 처리가 행하여 진다.
즉, 도6에 나타나는 바와 같이, 공기추출기(D)를 사용하여 냉각수(E)로부터 분리된 수소, 산소혼합체(A)에 대량의 증기(S)를 가하여 폭발한계 이하의 수소농도의 혼합체(A0)로 하면, 이들을 상부노즐(62)로부터 내부에 촉매유니트(61)를 설치한 재결합기(60) 내로 도입하고, 소정의 고온하에서 H2와 O2를 촉매반응에 의해 재결합시켜서 수증기로 되게 하면, 하부노즐(63)로부터 외부로 도출되는 것이다(특개소57-49895호 등).
그러나, 상기 도6의 방식은 대량의 증기(S)를 첨가한 큰 유량의 혼합유체(A0)를 처리하는 필요가 있기 때문에, 재결합기(60)가 현저하게 대형화됨으로서 반도체 제조시설 등으로의 적용이 곤란하고, 재결합기(60)에서의 H2와 O2의 반응률이 비교적 낮기 때문에, 미반응수소가 하부노즐(63)로부터 재결합기(60) 내로 방출되게 된다.
그 결과, 재결합기(60)로부터 방출된 미반응수소를 완전하게 처리하기 위해서 별도로 외부연소장치를 필요로 하게 되고, 설비비용이 큰폭으로 높아지게 된다.
본 발명은 종전의 반도체 제조시설 등의 수소함유배기가스처리에 따른 상술한 바와 같은 문제, 즉, (1) 수소함유배기가스의 배출유량이나 배출가스 내의 수소농도가 변동하면, 연소가 불안정하게 되고, 연소불꽃이 꺼지게 되고, 수소함유가스의 충만에 의해 외부연소장치가 폭발의 위험에 놓이게 되고, (2) 수소함유배기가스의 배출량이 감소하면, 외부연소장치(C)로부터의 반도체제조장치(B)로의 역화가 발생하기 쉽고, 반도체제조장치(B)의 손상을 일으키는 위험이 있고, (3) 외부연소장치 내의 연소가 불안정하게 되는 것에 의해, 반도체 제조장치측의 작동이 영향을 받고, 반도체의 생산능뉼의 저하나 제품 품질 얼룩이 생기기 쉽다고 하는 등의 문제를 해결하는 것이고, 반도체제조장치 등으로부터 배출된 수소함유배기가스에 증기 등을 가하여 혼합가스의 희석을 행하는 것이고, 더욱이, 배출된 수소함유배기가스의 유량이나 배기가스 내의 수소농도가 변화하여도, 일반적으로 안정하여 수소함유배기가스를 완전하게 처리할 수 있고, 반도체제조장치 등의 작동에 악영향을 전혀 미치는 일이 없도록 한 수소함유배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.
청구범위 제1항의 발명은 흡인구에 수소함유배기가스의 배출원이 접속됨과 동시에 구동용유체공급구에 산소공급원이 접속된 이젝터형의 진공발생기와, 진공발생기의 구동용유체배출구에 접속된 촉매를 구비한 수소와 산소의 반응로와, 반응로의 출구에 접속된 반응로로부터의 물을 저류하는 드레인 탱크를 발명의 기본구성으로 하는 것이다.
청구범위 제2항의 발명은 청구범위 제1항 발명의 각 기술적 사항에 드레인의 출구에 접속된 촉매를 구비한 제2의 수소와 산소의 반응로와 제2의 반응로의 출구에 접속된 반응로로부터의 물을 저류하는 제2의 드레인탱크를 가한 것을 발명의 기본 구성으로 하는 것이다.
청구범위 제3항의 발명은 흡인구에 수소함유배기가스의 배출원이 접속됨과 동시에 구동용 유체공급구에 산소가스 또는 공기의 공급원이 접속된 이젝터형의 진공발생기와 진공발생기의 구동용유체배출구에 접속된 촉매를 구비한 수소와 산소의 반응로와, 반응로의 출구에 접속된 반응로로부터의 물을 저류하는 드레인탱크 또는 열교환기와, 상기 드레인탱크 또는 열교환기의 혼합유체의 출구측에 접속되고, 그 구동용유체공급구에 산소가스 또는 공기의 공급원이 접속된 이젝터형의 제2진공발생기와, 제2진공발생기의 구동용유체배출구 측에 접속된 촉매를 구비한 수소와 산소의 제2반응로와, 제2반응로의 출구에 접속되고, 그 구동용유체공급구에 질소 또는 공기의 공급원이 접속된 제3의 진공발생기를 발명의 기본구성으로 하는 것이다.
청구범위 제4항의 발명은 청구범위 제1항 제2항 또는 제3항의 발명에 있어서, 수소함유가스의 배출원과 진공발생기의 흡인구의 연통로에 역류저지기를 설치하도록 한 것이다.
청구범위 제5항의 발명은 청구범위 제4항의 발명에 있어서, 역류저지기를 유로 내로 끼운 1장 또는 2장 이상의 오리피스로 한 것이다.
청구범위 제6항의 발명은 청구범위 제1항, 제2항 또는 제3항의 발명에 있어서, 반응로를 가스공급공을 설치한 반응로본체와 수분취출공(水分取出孔)을 설치한 반응로본체를 대향상으로 조합시키고, 내부공간 내에 입구측반사판과 출구측반사판과 확산용필터를 설치함과 동시에 수분취출공을 설치한 반응로본체내에 촉매를 가지는 구성의 반응로로 한 것이다.
청구범위 제7항의 발명은 청구범위 제1항, 제2항 제3항 또는 제6항의 발명에 있어서, 촉매를 반응로본체의 내벽면에 설치한 백금촉매피막으로 되도록 한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 수소함유배기가스 처리장치의 구성계통도이고, 반도체제조장치로 적용한 경우를 나타내는 것이다.
도 2는 본 발명의 수소함유배기가스 처리장치로 사용하는 반응로의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 수소함유배기가스 처리장치의 시험장치의 계통도이다.
도 4는 본 발명에 관한 수소함유배기가스 처리장치의 일실시예를 나타내는 것이다.
도 5는 종래의 수소함유배기가스의 고온연소장치의 일례를 나타내는 것이다.
도 6은 종래의 촉매방식에 의한 산소와 수소의 반응로의 일례를 나타내는 것이다.
- 부호의 설명 -
1 … 수소함유배기가스 처리장치
2 … 수소어닐링로(수소함유배기가스의 배출원)
3 … 가스공급계 4 … 가스공급계의 제어부
5 … 반응로 5a … 가스공급공
5b … 반응로본체 5c … 수분취출공
5e … 입구측반사판 5f … 출구측반사판
5g … 확산용필터 5h … 백금촉매피막
6 … 제2반응로 7 … 진공발생기
7a … 구동용유체공급구 7b … 흡인구
7c … 구동용유체배출구 8a·8b… 역류저지기
9·10… 드레인탱크 11·12… 수소농도센서
13 … 체크밸브 14·15 … 제어밸브
16 … O2공급밸브 17 … N2공급밸브
18·19… 드레인밸브 G … 수소함유배기가스
G'…드레인탱크(9)로부터의 배출가스
G'…드레인탱크(10)로부터의 배출가스
20…제2진공발생기21…제3진공발생기
22·23·24·25…밸브
26…체크밸브27…벤트관
G1…대기로의 배출가스
이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도1은 본 발명에 관한 수소함유배기가스 처리장치의 구성의 일례를 나타내는 것이고, 상기 처리장치를 반도체제조장치로 적용한 경우를 나타내는 것이다.
도1에 있어서, 참조부호 1은 수소함유배기가스 처리장치, 참조부호 2는 반도체제조장치의 일부를 구성하는 수소어닐링로이고, 수소함유배기가스의 배출원으로 하는 것이다. 또한, 참조부호 3은 가스공급계, 참조부호 4는 가스공급계 제어부이다.
상기 수소함유배기가스의 배출원인 수소어닐링로(2)는 내압이 대기압에 비교하여 50∼100㎜H2O 정도 가압된 가열로이고, 도1의 수소어닐링로(2) 내용적이 약 101, 온도가 약 800℃, 내압이 약 50㎜H2O로 각각 설정되어진다.
또한, 도1에서는 본 발명에 관한 수소함유배기가스 처리장치(1)를 반도체제조설비의 일부를 형성하는 어닐링로(2)로 적용하지만, 상기 수소함유배기가스 처리장치(1)는 화학공장 등의 수소함유배기가스의 배출원으로도 적용할 수 있는 것은 물론이다.
도1을 참조하여 , 수소함유배기가스 처리장치(1)는 반응로(5·6), 진공발생기(7), 역류저지기(8a, 8b), 드레인탱크(9·10), 수소농도계(11·12), 체크밸브(13), 제어밸브(14·15) 등으로부터 형성되고, 후술하는 바와 같이 진공발생기(7)에 의해 생기는 진공을 이용하여 수소어닐링로(2) 내로부터 수소함유배기가스(G)를 반응로(5) 내로 유인하여, 수소함유배기가스(G) 내의 H2를 반응로(5) 및/또는 반응로(16)내에서 O2와 반응시켜서, H2O로 전환시키는 것이다.
또, 도1에 있어서, 참조부호 16은 산소가스공급원(도면에 나타내지 않음)으로 접속된 O2(또는 O2·N2)공급밸브, 참조부호 17은 질소가스공급원(도면에 표시하지 않음)으로 접속된 N2공급밸브, 참조부호 18·19는 드레인밸브이다.
상기 반응로(5·6)는 도2에 나타내는 바와 같이 가스공급공(5a)을 설치한 반응로본체(5b)와, 수분가스취출공(5c)을 가지는 반응로본체(5d)를 대향상으로 조합시켜, 그 내부공간내에 입구측반사판(5e), 출구측반사판(5f), 확산용필터(5g)를 설치함과 동시에, 반응로본체(5d) 측의 내벽면에 백금코팅피막(5h)을 설치하는 것에 의해 형성되는 것이다.
또, 상기 반응로(5·6) 그 자체는 본 건 특허출원인의 출원에 관계된 특원평8-242246호 및 PCT-JP97100188 등에 개시된 것과 동일하기 때문에, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
상기 진공발생기(7)는 소위 이젝터형의 진공발생기이고, 구동용유체공급구(7a)로부터 O2가스(또는 O2+N2가스)를 공급하는 것에 의해, 그 흡인구(7b)가 진공으로 된다.
또, 도1의 실시예에서는 진공발생기(7)의 작동시에 흡인구(12b)가 작동전과 비교하여 약 100㎜H20 이상 감압되도록 설정된다.
상기 역류저지기(8a·8b)는 판형상의 오리피스로부터 형성되고, 상류측의 오리피스(8a)의 오리피스구멍(ψ1)과 하류측의 오리피스(8b)의 오리피스구멍(ψ2)은 동일지름으로 설정된다.
상기 역류저지기(8a·8b)는 산소가스공급원으로부터 공급된 구동용의 O2가스가 수소함유배기가스의 배출원인 수소어닐링로(2)내로의 역류하는 것을 방지하기 위한 것이고, 오리피스구멍(ψ1·ψ2)에 있어서, 가스통로 단면적을 묶고, 수소어닐링로(2)로부터 유출하는 수소함유배기가스(G)의 유속을 상승시키는 것에 의해 O2가스의 역류를 방지하도록 한다.
또, 도1에 있어서는 2장의 오리피스(8a·8b)를 사용하지만, 1장의 오리피스로서도 또는 2장 이상의 오리피스로서도 좋은 것은 물론이다.
또한, 도1에서는 역류저지기(8a·8b)로서 동일지름의 오리피스를 사용하지만, 이들을 다른 지름의 오리피스로서 하여도 좋고, 또한, 오리피스를 밸브 등에 대신해서 통로단면적을 묶는 것도 좋다.
상기 드레인탱크(9·10)는 반응로(5·6)로부터 유출되어 온 수증기를 응축시키는 것이고, 상기 드레인탱크(9·10)의 내벽면에서 수증기가 결로하는 것에 의해 물로서 순차적으로 저류를 행한다.
다음으로, 본 발명에 관한 수소함유배기가스 처리장치의 작동에 관해서 설명한다.
장치의 작동에 있어서, 우선 O2공급밸브(16)가 개방되고, 진공발생기(7)의 구동용유체공급구(7a)로 소정 유량의 O2가 공급된다. 상기 O2의 공급에 의해 진공발생기(7)의 흡인구(7b)가 진공되고, 제어밸브(14)를 개방하면, 수소어닐링로(2) 내로부터 수소함유배기가스(G)가 진공발생기(7) 내로 흡인된다.
흡인된 수소함유배기가스(G)는 O2공급밸브(16)로부터의 O2에 수반되어 반응로(5) 내로 도입되고, 도2에 나타난 바와 같이, 입구측반사판(5e)에 의해 반사되어 입구측의 반응로본체(5b)의 내부공간내로 방산(放散)되면, 필터(5g)로서 다시 균일하게 확산되어 출구측의 반응로본체(5d)의 내부공간 내로 들어온다.
상기 출구측의 반응로본체(5d)의 내부공간내로 확산된 혼합유체내의 수소 및 산소는 반응로본체(5d)의 내벽면에 설치된 고온의 백금촉매피막(5h)으로 접촉되는 것에 의해 백금촉매피막(5h)의 촉매작용에 있어서 라디칼화되고, 라디칼화된 수소와 산소는 순식간에 반응하여 물이 생성된다.
생성된 물은 증기로 되고, 잔여의 산소가스(O2)와 함께, 반응로(5)의 수분취출공(5c)으로부터 드레인탱크(9) 내로 배출되고, 여기서 결로되는 것에 의해 액으로서 저류된다.
또, 반응로(5)에 있어서 H와 O의 반응율은 약 70∼98% 사이에 있고, 예를 들면, 반응로(5) 내의 H와 O의 혼합비가 2:1∼1:1인 경우에는 약 98%의 반응율이 얻어진다. 그 결과, 드레인탱크(9)로부터의 배출가스(G') 내의 미반응수소양은 대략 무시하고, 얻어진 값으로 한다.
한편, 수소어닐링로(2)로부터의 수소함유배기가스(G)의 유량이나 수소함유배기가스(G) 내의 H2함유량이 크게 변동하는 경우에는 반응로(5) 내로 유입된 H2와 O2의 용적비도 크게 변동하고, 그 결과 반응로(5)에 있어서의 H2와 O2의 반응률도 반드시 변동한다. 이것은 반응로(5) 내로 유입되는 O2, H2, H2O의 혼합가스의 유량이 급증하도록 한 경우에도 동일하고, H2와 O2의 반응률이 설정값보다도 저하되어 드레인탱크(9)로부터의 배출가스(G') 내의 수소농도가 상승한다.
이와 같은 경우에는 배출가스(G')는 체크밸브(13)를 통해서 제2의 반응로(6) 내로 보내진다. 그리고, 제2의 반응로(6) 내에 있어서, 잔여의 H와 O가 촉매작용으로서 반응하고, H2O로 전환된다. 그 결과, 드레인탱크(10) 내로부터의 배출가스(G') 내의 미반응수소양은 거의 무시하고 없어진 값까지 저하한다.
또, 수소어닐링로(2)로부터의 수소함유배기가스(G)의 양이나 수소함유배기가스(G) 내의 수소농도, 수소어닐링로(2) 내의 압력 등은 수소어닐링로(2)의 작동조건에 있어서 크게 변동한다.
그러나, 진공발생기(7)에 의해 수소어닐링로(2)의 출구측을 일반적으로 소정의 진공도로 유지하기 위해서, 수소어닐링로(2)의 운전조건이 변하여도 수소함유배기가스(G)는 일반적으로 원활하게 반응로(5) 측으로 도출된다.
또한, 역류저지기(8a·8b)를 수소어닐링로(2)의 출구측에 설치하고, 유로내를 유통하는 수소함유배기가스(G)의 유속을 높이도록 하기 위해, 만일 수소함유배기가스(G)의 유량이나 수소어닐링로(2) 내의 압력이 급변한 경우에도, 진공발생기(7)의 구동용유체 O2가 수소어닐링로(2) 측으로 역류하는 것은 전혀 없다.
도3은 본 발명에 관한 수소함유배기가스 처리장치(1)의 시험장치의 일례를 나타내는 것이고, 수소함유배기가스(G)의 배출원인 수소어닐링로(2)에 대신한 것으로서 수소공급장치(20)를 설치하고, 매스프로메타(21), 수소농도검출기(22), 압력계(24), 사중극형질량분석계(25), 오리피스(26a)(ψ1=1.0㎜ψ), 오리피스(26b) (ψ2=1.0㎜ψ)를 통해서 진공발생기(7)(내경 20ψ)로 H2를 공급한다.
또한, 상기 진공발생기(7)의 구동용유체공급구(7a)로는 매스프로메터(27), 압력계(28)를 통하여 O2를 공급한다.
더욱이, 반응로(5)로서 외경 약 114㎜ψ, 두께 약 31㎜, 공간부 내용적 86㎤, 백금촉매면적 약 99㎠의 반응로를 사용한다.
하기 표1은 수소함유배기가스(G)의 유량, 압력, H2농도와 진공발생기(7)로의 O2공급량과 반응로(5)로부터의 배출가스(G') 내의 잔여 H2농도의 관계를 나타내는 것이다.
수소함유배기가스(G) 진공발생기(7)로의 O2공급량(SLM) 반응로(5)로부터의 배기가스(G')의 H2농도(%) 수소어닐링로(2)으로의 역류 O2농도(%)
유량(SLM) H2농도(%) 오리피스 상류측 압력(㎜H2O)
2 20 10050 2 0.02 〈0.01
2 50 10050 2 0.03 〈0.01
2 100 10050 2 0.04 〈0.01
5 20 10200 5 0.04 〈0.01
5 50 10200 5 0.07 〈0.01
5 100 10200 5 0.09 〈0.01
10 20 10750 10 0.08 〈0.01
10 50 10750 10 0.14 〈0.01
10 100 10750 10 0.20 〈0.01
표1로부터 나타나는 바와 같이, 본 발명에 있어서는 수소함유배기가스(G)의 유량이나 H2농도가 크게 변동한 경우에도, 수소함유배기가스(G)를 연속적으로 하여도 원활하게 안정하게 처리할 수 있다고 판단된다.
(실시예)
도4는 본 발명에 관한 수소함유배기가스 처리장치의 실시예를 나타내는 것이고, 반도체제조장치의 프로세스챔버(2) 등으로부터 약 41/분 유량의 H2가 밸브(22) 및 오리피스(8)를 통해서 제1진공발생기(7)의 흡인구(7b)로 유입되는 설정으로 한다.
또한, 상기 제1의 진공발생기(7)의 구동용유체공급구(7a)로는 밸브(23)를 통해서 약 2.41/분의 O2(또는 공기)가 공급되고, 이들에 의해 상기 흡인구(7b)로부터 H2가 흡인되고, 구동용유체배출구(7c)보다 H2와 O2(또는 공기)의 혼합유체(G0)가 제1반응로(5) 내로 유입된다.
제1반응로(5)로서는 수분발생량이 4000cc/분의 수분발생반응로(외경 약 228㎜ψ, 두께 38㎜의 디스크형 수분발생반응로)가 사용되어지고 있고, 상기 제1반응로(5) 내에서 H2와 O2가 반응하고, 이들에 의해 생성된 수분가스와 미반응의 H2, O2(또는 공기)의 혼합유체(Co')는 제1반응로(5)의 수분취출공(5c)로부터 체크밸브(26)를 통하여 드레인탱크(9) 내로 도입된다.
또한, 상기 혼합유체(Go') 내의 H2농도는 수소농도센서(11)에 의해 연속적으로 측정되고, H2농도가 폭발 위험 범위에 들어갈 때에는 경보 등이 발생한다.
또한, 본 실시예에서는 드레인탱크(9)를 사용하지만, 이들에 대해서 열교환기(도면에 표시하지 않음)를 사용하도록 하여도 좋다.
상기 드레인탱크(9) 내로 들어간 혼합유체(Go') 내의 수분증기는 여기서 결로되는 것에 의해 소위 드레인으로서 회수되고, 드레인밸브(18)를 통해서 적당하게 외부로 배출되어진다.
또한, 수분가스가 제거된 드레인탱크(9)로부터 혼합유체(G')는 계속해서 제2진공발생기(19)의 흡인구(19b) 측으로 유입되어진다.
상기 제2진공발생기(19)의 구동용유체공급구(19a)로는 밸브(24)를 통해서 O2(또는 공기)가 공급되고, 이들에 의해 상기 흡인구(19b)로부터의혼합유체(G')가 흡인되고, 이것과 O2(또는 공기)의 혼합유체가 구동용유체배출구(19c)로부터 제2반응로(6)내로 유입된다.
상기 제2반응로(6)로서는 수분발생용량이 1000cc/분의 수분발생반응로(외경 약 114㎜ψ, 두께 34㎜의 디스크형 수분발생반응로)가 사용되어지고, 상기 제2반응로(6) 내에서 혼합유체(G')내의 미반응수소 H2와 O2가 반응하여 수분가스가 발생한다.
상기 제2반응로(6)의 수분추출공(6c)으로부터 배출된 수분가스를 함유한 혼합유체(G')는 계속해서 제3진공발생기(20)의 유체흡인구(20b) 측으로 유입된다.
상기 제3진공발생기(20)의 구동용유체공급구(20a)로는 밸브(25)를 통해서 N2(또는 공기)가 공급되고, 이들에 의해 상기 흡인구(20b)로부터 혼합유체(G')가 흡인되고, N2(또는 공기)와 혼합된 구동용유체배출구(20c)로부터 밴트관(27)을 통해서 밖으로 방출된다.
또, 외부로 방출된 배기가스(G1) 내의 미반응 H2의 농도는 수백 ppm 이하의 농도까지 희석되고, 환경오염을 발생하는 등의 우려가 전혀 없다.
본 발명에 있어서는 구동용유체를 O2가스로 하는 이젝터형의 진공발생기를 사용하여, 수소함유배기가스의 배출원으로부터 수소함유배기가스를 강제흡인함과 동시에 흡인된 수소함유배기가스를 구동용유체인 O2가스와 혼합하여 반응로 내로 도입하고, 여기서 촉매반응에 의해 수소와 산소를 반응시켜 물을 생성하는 구성으로서 한다.
그 결과, 수소함유배기가스의 배출원의 작동조건이 변하여 배출가스의 유량이나 그 수소농도가 크게 변동하여도, 이것 등의 변동에 관계된 배출가스의 흡인 및 반응로 내로 보내는 것을 행할 수 있고, 상기 외부연소장치를 사용하는 경우와 같은 여러 가지 문제점이 한번에 배제되어진다.
또한, 청구범위 제2항의 발명에서는 반응로에 의한 처리를 2단계로서 하기 때문에, 많은 유량의 수분함유배기가스로서도 이들을 보다 완전하게 처리하는 것이 가능하게 된다.
또한, 청구범위 제3항의 발명에 있어서는 반응로를 2단계로서 함과 동시에 진공발생기를 3단계로 설치하고, 최종적으로는 많은 양의 공기 또는 N2가스에 의해 희석된 배기가스를 대기 중으로 방출하도록 하기 때문에 많은 양의 수분함유배기가스로서도 보다 완전하게 또한, 안전하게 처리하는 것이 가능하다.
더욱이, 청구범위 제4항의 발명에 있어서는 수소함유배기가스의 공급유로에 역류저지기를 설치하여 흐르는 배기가스의 유속을 높이도록 한다. 그 결과, 만일 배기가스유량이 감소한 경우에도, 진공발생기 측으로부터 그 구동용유체인 O2가스가 역류하기 어렵게 되고, 현실로는 O2의 역류가 전혀 없게 된다. 또한, 청구범위 제5항의 발명에서는 오리피스를 역류저지기로서 하기 때문에, 역류저지기의 소형화 및 간소화가 가능하게 된다.
첨가로, 청구범위 제6항의 발명에서는 반응로의 구조를 내부공간 내로 입구측반사판과 출구측 반사판과 확산용필터를 설치한 구성으로서 하기 때문에, 소형, 소용량의 반응로로서, 고반응률로 대량의 수소함유배기가스의 처리를 행할 수 있고, 수소함유배기가스 처리장치의 큰폭으로 소형화와 저비용화가 가능하게 한다.
또한, 청구범위 제7항의 발명에서는 반응로본체의 내벽면에 백금촉매피막을 형성하기 때문에, 반응로의 큰폭으로 소형화가 가능하게 함과 동시에 더욱 높은 H와 O의 반응률을 얻을 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 우수한 실용적 효용을 이룰 수 있는 것이다.

Claims (9)

  1. 흡인구에 수소함유배기가스의 배출원이 접속됨과 동시에 구동용유체공급구에 산소가스공급원이 접속된 이젝터형의 진공발생기와, 진공발생기의 구동용유체배출구로 접속된 촉매를 구비한 수소와 산소의 반응로와, 반응로의 출구에 접속된 반응로로부터 물을 저류하는 드레인탱크에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 수소함유배기가스 처리장치.
  2. 흡인구에 수소함유배기가스의 배출원이 접속됨과 동시에 구동용유체공급구에 산소가스공급원이 접속된 이젝터형의 진공발생기와, 진공발생기의 구동용유체배출구에 접속된 촉매를 구비한 수소와 산소의 반응로와, 반응로의 출구에 접속된 반응로로부터의 물을 저류하는 드레인탱크와, 상기 드레인탱크의 출구로 접속된 촉매를 구비한 제2의 수소와 산소의 반응로와, 제2의 반응로의 출구에 접속된 반응로로부터의 물을 저류하는 제2의 드레인탱크에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 수소함유배기가스 처리장치.
  3. 흡인구에 수소함유배기가스의 배출원이 접속됨과 동시에 구동용유체공급구에 산소가스 또는 공기의 공급원이 접속된 이젝터형의 진공발생기와, 진공발생기의 구용용유체배출구에 접속된 촉매를 구비한 수소와 산소의 반응로와, 반응로의 출구에 접속된 반응로로부터의 물을 저류하는 드레인탱크 또는 열교환기와, 상기 드레인탱크 또는 열교환기의 혼합유체의 출구측에 접속되고, 그의 구동용유체공급구에 산소가스 또는 공기의 공급원이 접속된 이젝터형의 제2진공발생기와, 제2진공발생기의 구동용유체배출구 측에 접속된 촉매를 구비한 수소와 산소의 제2반응로와, 제2반응로의 출구에 접속되고, 그 구동용유체공급구에 질소 또는 공기의 공급원이 접속된 제3의 진공발생기에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 수소함유배기가스 처리장치.
  4. 제1항에 있어서, 수소함유가스의 배출원과 진공발생기의 흡인구의 연달아 통하는 길에 역류저지기를 설치하는 것을 특징으로 하는 수소함유배기가스 처리장치.
  5. 제1항에 있어서, 반응로를 가스공급공을 설치한 반응로본체와 수분취출공을 설치한 반응로본체를 서로 마주보도록 조합시켜, 내부공간내에 입구측 반사판과 출구측 반사판과 확산용필터를 설치함과 동시에, 수분취출공을 설치한 반응로본체내에 촉매를 가지는 구성의 반응로로 한 것을 특징으로 하는 수소함유배기가스 처리장치.
  6. 제2항에 있어서, 수소함유가스의 배출원과 진공발생기의 흡인구의 연달아 통하는 길에 역류저지기를 설치하는 것을 특징으로 하는 수소함유배기가스 처리장치.
  7. 제3항에 있어서, 수소함유가스의 배출원과 진공발생기의 흡인구의 연달아 통하는 길에 역류저지기를 설치하는 것을 특징으로 하는 수소함유배기가스 처리장치.
  8. 제2항에 있어서, 반응로를 가스공급공을 설치한 반응로본체와 수분취출공을 설치한 반응로본체를 서로 마주보도록 조합시켜, 내부공간내에 입구측 반사판과 출구측 반사판과 확산용필터를 설치함과 동시에, 수분취출공을 설치한 반응로본체내에 촉매를 가지는 구성의 반응로로 한 것을 특징으로 하는 수소함유배기가스 처리장치.
  9. 제3항에 있어서, 반응로를 가스공급공을 설치한 반응로본체와 수분취출공을 설치한 반응로본체를 서로 마주보도록 조합시켜, 내부공간내에 입구측 반사판과 출구측 반사판과 확산용필터를 설치함과 동시에, 수분취출공을 설치한 반응로본체내에 촉매를 가지는 구성의 반응로로 한 것을 특징으로 하는 수소함유배기가스 처리장치.
KR1019990000084A 1998-01-06 1999-01-06 수소함유배기가스 처리장치 KR100289986B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP00088498A JP3563950B2 (ja) 1998-01-06 1998-01-06 水素含有排ガス処理装置
JP98-884 1998-01-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990067729A KR19990067729A (ko) 1999-08-25
KR100289986B1 true KR100289986B1 (ko) 2001-05-15

Family

ID=11486109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990000084A KR100289986B1 (ko) 1998-01-06 1999-01-06 수소함유배기가스 처리장치

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6274098B1 (ko)
EP (1) EP0928631B1 (ko)
JP (1) JP3563950B2 (ko)
KR (1) KR100289986B1 (ko)
CA (1) CA2258632C (ko)
DE (1) DE69925648T2 (ko)
IL (1) IL127760A (ko)
SG (1) SG72912A1 (ko)
TW (1) TW457119B (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW462093B (en) * 1997-03-05 2001-11-01 Hitachi Ltd Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device having a thin insulative film
CN1279582C (zh) * 1999-08-06 2006-10-11 株式会社富士金 水分发生用反应炉
CN1202987C (zh) * 2000-06-05 2005-05-25 株式会社富士金 水分发生用反应炉
KR100777672B1 (ko) * 2005-12-20 2007-11-28 코아텍주식회사 수소가스 처리용 스크러버 시스템
US9454158B2 (en) 2013-03-15 2016-09-27 Bhushan Somani Real time diagnostics for flow controller systems and methods
KR101670461B1 (ko) * 2015-06-11 2016-11-01 주식회사 테라세미콘 수소 포함 배기가스 처리장치
KR102007514B1 (ko) * 2015-08-24 2019-08-05 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 진공 스퍼터 증착을 위한 장치 및 이를 위한 방법
CN105999997B (zh) * 2016-06-29 2018-09-25 上海立得催化剂有限公司 间断、小流量、低轻烃组分浓度的含轻烃尾气的处理方法
US10983537B2 (en) 2017-02-27 2021-04-20 Flow Devices And Systems Inc. Systems and methods for flow sensor back pressure adjustment for mass flow controller
KR102450632B1 (ko) * 2022-03-17 2022-10-06 (주)진솔루션 반도체 제조 수소 공정의 배기 수소 처리장치

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1692916A (en) * 1927-01-04 1928-11-27 Woodruff Asa Allen Ejector
US4008050A (en) * 1975-06-11 1977-02-15 Betz Erwin C Apparatus for combining oxygen and hydrogen
US4119706A (en) * 1976-10-12 1978-10-10 Engelhard Minerals & Chemicals Corporation Method of catalytically recombining radiolytic hydrogen and radiolytic oxygen
US4178760A (en) * 1976-12-02 1979-12-18 Filterwerk Mann & Hummel Gmbh Filter dust ejector and check valve arrangement in exhaust system of internal combustion engine
JPS5749895A (en) 1980-09-10 1982-03-24 Hitachi Ltd Catalyst structure of recombiner
DE4319973A1 (de) * 1993-06-17 1995-02-16 Forschungszentrum Juelich Gmbh Katalysatoren zur Beseitigung von Wasserstoff aus einer Wasserstoff, Luft und Dampf enthaltenden Atmosphäre
DE19548235C2 (de) * 1995-12-22 1999-02-25 Forschungszentrum Juelich Gmbh Vorrichtung zur Entfernung von Wasserstoff aus einem Gasgemisch und Anwendung der Vorrichtung
IL125366A (en) * 1996-01-29 2001-12-23 Fujikin Kk A method of generating moisture, a reactor for generating moisture, a method for cooling a reactor temperature to generate moisture and a method for creating a platinum-coated stripping layer.
US5907076A (en) * 1996-12-31 1999-05-25 Exxon Chemical Patents Inc. Process for selectively separating hydrogen, or both hydrogen and carbon monoxide from olefinic hydrocarbons
JP3808975B2 (ja) * 1997-06-17 2006-08-16 忠弘 大見 半導体製造用水分の発生方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA2258632C (en) 2002-07-16
DE69925648T2 (de) 2006-03-16
EP0928631A3 (en) 1999-09-29
EP0928631A2 (en) 1999-07-14
US6274098B1 (en) 2001-08-14
TW457119B (en) 2001-10-01
JP3563950B2 (ja) 2004-09-08
CA2258632A1 (en) 1999-07-06
JPH11192429A (ja) 1999-07-21
IL127760A0 (en) 1999-10-28
IL127760A (en) 2003-06-24
KR19990067729A (ko) 1999-08-25
DE69925648D1 (de) 2005-07-14
SG72912A1 (en) 2000-05-23
EP0928631B1 (en) 2005-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100289986B1 (ko) 수소함유배기가스 처리장치
KR100374065B1 (ko) 산화처리장치및산화처리방법
US8728412B2 (en) Apparatus for a nitrogen purge system
US4089639A (en) Fuel-water vapor premix for low NOx burning
JP2007517369A (ja) 燃料電池スタックからの水の安全なパージ
JP2002115809A (ja) ＮＯｘを削減するための燃料の希釈方法及び装置
KR20010089695A (ko) 퍼징된 애노드, 저유출물 연료 전지
JP5540035B2 (ja) ガス処理装置
KR960702885A (ko) 내연기관용 연료공급 시스템(Fuel supply system for internal combustion engines)
US8029736B2 (en) High temperature decomposition of hydrogen peroxide
GB1579957A (en) Method and apparatus for the combustion of waste gas
US4913192A (en) Gas flow control apparatus
US20200033000A1 (en) Method and apparatus for exhaust gas abatement under reduced pressure
KR100361958B1 (ko) 소유량의 수분공급방법
CN110301059B (zh) 燃料电池装置
CN220770823U (zh) 气体管路
EP0303832A1 (en) Method and apparatus for reducing the concentration of oxides of nitrogen
JPH10141648A (ja) ガス窒化排ガス処理方法およびその装置
SU1238781A2 (ru) Установка дл перемешивани газов
CN113091074B (zh) 可燃气体处理装置
KR0170717B1 (ko) 이중 배관의 배기 가스 유입관을 갖는 가스 스크러버
SU727945A1 (ru) Установка дл нейтрализации токсических паров
KR100483458B1 (ko) 급격한 압력변동을 예방하는 폐가스처리장치 및 그폐가스처리방법
Lucero Ultra low-level calibration gas generation by multistage dilution techniques
CN116936854A (zh) 燃料电池装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20050207

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee