KR100992464B1 - Membrane module for isolation of sulfur hexafluoride and apparatus for recovery of sulfur hexafluoride - Google Patents
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Abstract
본 발명은 SF6의 회수율을 향상시킴과 함께 SF6 회수를 위한 추가 공정이 요구되지 않는 SF6 분리막 모듈 및 이를 이용한 SF6 회수장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 SF6 회수장치는 SF6을 포함하는 혼합기체를 저장하는 혼합기체 공급탱크와, 상기 혼합기체 공급탱크로부터 혼합기체를 공급받아 혼합기체 내의 SF6 농도를 일정하게 유지하는 혼합기체 안정화탱크와, 상기 혼합기체 안정화탱크로부터 공급되는 혼합기체를 SF6와 여타기체로 분리하는 SF6 분리막 모듈 및 상기 SF6 분리막 모듈의 장착 공간을 제공함과 함께 상기 SF6 분리막 모듈의 온도를 일정하게 유지시키는 역할을 하는 항온유지장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a SF 6 and collecting apparatus further processing is not required SF 6 separation membrane module and using it for an SF 6 recovered with improving the recovery rate of SF 6, SF 6 and collecting apparatus according to the present invention, the SF 6 A mixed gas supply tank for storing a mixed gas, a mixed gas stabilization tank receiving a mixed gas from the mixed gas supply tank and maintaining a constant SF 6 concentration in the mixed gas, and a mixture supplied from the mixed gas stabilizing tank. SF 6 separation membrane module for separating gas in SF 6 and other gases, and that comprises a constant-temperature maintaining device which serves to maintain a constant temperature in said SF 6 separation membrane module with providing a mounting space of the SF 6 membrane module It features.
육불화황, 회수, 분리 Sulfur hexafluoride, recovery, separation
Description
본 발명은 SF6 분리막 모듈 및 이를 이용한 SF6 회수장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 SF6의 회수율을 향상시킴과 함께 SF6 회수를 위한 추가 공정이 요구되지 않는 SF6 분리막 모듈 및 이를 이용한 SF6 회수장치에 관한 것이다. The invention SF 6 separation membrane module and this, using SF 6 recovered relates to a device, and more particularly do not require an additional process for the SF 6 recovered with improving the recovery rate of SF 6 SF 6 separation membrane module and an SF using the same. 6 relates to a recovery device.
SF6은 전력기기의 대표적인 전기절연물질이며, 반도체 웨이퍼나 LCD 패널 등의 제조시 세척과정에서 사용되고 있는 물질이다. 이와 같은 SF6은 지구 온난화에 미치는 영향력이 이산화탄소에 비해 약 23900배 이상 높은 것으로 알려져 있으며, 1997년 교토에서 개최된 기후변화협약 당사자회의에서 지구 온난화 지수가 가장 큰 6가지 물질 중 하나로 지목된 바 있다. 따라서, SF6에 대한 처리가 시급히 요구되고 있다. SF 6 is a representative electrical insulating material of power devices, and is used in cleaning processes in manufacturing semiconductor wafers and LCD panels. SF 6 is known to have more than 23,900 times more impact on global warming than carbon dioxide, and was designated as one of the six largest global warming index materials at the Conference on Climate Change Convention in Kyoto in 1997. . Therefore, processing for SF 6 is urgently required.
SF6에 대한 처리 방법으로, 먼저 SF6을 분해하는 방법이 있다. SF6은 매우 안정하기 때문에 분해하기 위해서는 플라즈마와 같은 높은 에너지가 필요하고, 분해 과정에서 S2F10, SF4, HF와 같은 높은 독성과 부식성을 갖는 부산물이 생성되는 단점이 있다. 이와 같은 분해시의 문제점과 함께 SF6의 지속적인 가격 상승을 고려하면 SF6을 효과적으로 회수하여 재사용을 도모하는 것이 생산비용의 절감 측면에서 매우 바람직하다. The processing method for the SF 6, there is a first method to decompose SF 6. Since SF 6 is very stable, high energy such as plasma is required to decompose, and there is a disadvantage that high by-products such as S 2 F 10 , SF 4 , and HF are generated during decomposition. If such problems with the decomposition considering the continuous price rise of SF 6 by effectively recovering SF 6 is highly desirable in terms of reducing production costs to promote reuse.
SF6을 회수하는 기술은 SF6이 포함된 혼합기체 중 SF6만을 회수하는 기술로서, 일반적인 기체분리법인 심냉법, PSA(pressure swing adsorption)법, 막분리법 등이 적용될 수 있다. SF techniques for recovering 6 has a technology for recovering only the mixed gas of SF 6 with SF 6, naengbeop seam common gas separation corporation, PSA (pressure swing adsorption) method, a membrane separation method or the like can be applied.
먼저, 심냉법은 대용량, 고농도 처리에는 적합하나 높은 투자비용이 필요하고 에너지 소비 효율이 떨어지는 단점이 있다. 다음으로, 지올라이트와 같은 흡착제를 이용하여 분자크기가 적은 질소 등을 흡착시켜 SF6을 분리하는 기술인 PSA법은 가압과 감압을 교대로 가하여 감압과정에서 흡착되었던 질소 등을 탈착시켜 다음의 가압과정에서 새로운 질소를 흡착하여 질소/SF6 등의 혼합기체를 분리하는 기술이다. 이와 같은 PSA법은 탈착과정에서 SF6이 누출되며, 90% 이상의 회수율을 얻을 수 있지만 시스템에 투입되는 혼합기체 내에 SF6의 농도가 낮은 경우에는 회수된 가스 에서의 SF6의 농도가 원래 혼합기체의 60vol% 정도밖에 되지 않아 분리 과정 후 액화 과정을 추가로 적용해야 하는 단점이 있다. First, the deep cooling method is suitable for large-capacity and high-concentration treatment, but requires a high investment cost and has a disadvantage of low energy consumption efficiency. Next, the PSA method, which is a technology of separating SF 6 by adsorbing nitrogen having a small molecular size by using an adsorbent such as zeolite, alternately pressurization and depressurization, desorbs nitrogen adsorbed in the depressurization process and then pressurization process. Is a technology that separates mixed gas such as nitrogen / SF 6 by adsorbing new nitrogen. In the PSA method, SF 6 leaks during desorption, and a recovery rate of 90% or more can be obtained. However, when the concentration of SF 6 is low in the mixed gas introduced into the system, the concentration of SF 6 in the recovered gas is originally reduced. Only about 60vol% of the disadvantage that the additional liquefaction process after the separation process has a disadvantage.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, SF6의 회수율을 향상시킴과 함께 SF6 회수를 위한 추가 공정이 요구되지 않는 SF6 분리막 모듈 및 이를 이용한 SF6 회수장치을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention is one made in view the above problems, with an additional process is not required SF 6 separation membrane module and this for SF 6 recovered with improving the recovery rate of SF 6 SF 6 aims to provide recovered jangchieul There is this.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 SF6 분리막 모듈은 챔버 및 상기 챔버 내에 구비되며 복수의 기체 분리 튜브로 구성된 기체 분리막을 포함하여 이루어지며, 상기 기체 분리 튜브의 표면에 복수의 기체 배출공이 구비된 것을 특징으로 한다. SF 6 separator module according to the present invention for achieving the above object comprises a chamber and a gas separation membrane provided in the chamber and composed of a plurality of gas separation tube, a plurality of gas discharge holes on the surface of the gas separation tube Characterized in that provided.
상기 기체 배출공의 직경은 SF6의 분자 직경보다 작고, 상기 기체 분리막과 챔버 내벽은 일정 거리 이격되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 기체 분리막의 양단에 기체 분리막을 둘러쌓아 고정하는 고정 띠가 더 구비될 수 있다. The diameter of the gas discharge hole is smaller than the molecular diameter of SF 6 , it is preferable that the gas separation membrane and the inner wall of the chamber are spaced a predetermined distance. In addition, a fixing band for surrounding and fixing the gas separation membrane may be further provided at both ends of the gas separation membrane.
상기 챔버의 일단에는 SF6을 포함하는 혼합기체가 유입되는 기체 유입구가 구비되고, 챔버의 다른 일단에 SF6을 배출하는 제 1 배출구가 구비되고, 챔버의 일측에 상기 혼합기체 중 SF6을 제외한 기체를 배출하는 제 2 배출구가 구비될 수 있다. One end of the chamber is provided with a gas inlet through which a mixed gas including SF 6 is introduced, and a first outlet for discharging SF 6 is provided at the other end of the chamber, and one side of the chamber except for SF 6 in the mixed gas. A second outlet for discharging the gas may be provided.
상기 기체 분리 튜브는 SF6을 포함하는 혼합기체 중 SF6의 흡착도가 가장 떨어지는 물질로 구성되며, 폴리설폰, 카본(carbon), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(polyester), 폴리에스터카보네이트(polyestercarbonate), 폴리에스터설폰(polyestersulfone), 폴리아미드(polyamide), 폴리페닐린(polyphenylene) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. The gas separating tube is composed of SF 6 absorption degree of the falling material in the mixed gas containing SF 6, polysulfone, carbon (carbon), polyimide (polyimide), polycarbonate (polycarbonate), polyesters (polyester ), Polyester carbonate (polyestercarbonate), polyester sulfone (polyestersulfone), polyamide (polyamide), it may be made of any one of polyphenylene (polyphenylene).
상기 복수의 기체 분리 튜브는 서로 밀착되어 집합체를 이루며, 상기 기체 배출공은 SF6을 포함하는 혼합기체 중 SF6을 제외한 기체의 분자 직경보다는 커야 한다. 또한, 상기 챔버의 양단 상에 분리판이 더 구비되며, 상기 분리판에 의해 상기 기체 분리막과 챔버 내벽 사이의 공간이 외부와 격리된다.The plurality of gas separation tube is brought into close contact with each other form an assembly, the gas discharge hole must be larger than the molecular diameter of the gas other than the SF 6 in a mixed gas comprising SF 6. In addition, a separator is further provided on both ends of the chamber, and the space between the gas separation membrane and the inner wall of the chamber is separated from the outside by the separator.
본 발명에 따른 SF6 회수장치는 SF6을 포함하는 혼합기체를 저장하는 혼합기체 공급탱크와, 상기 혼합기체 공급탱크로부터 혼합기체를 공급받아 혼합기체 내의 SF6 농도를 일정하게 유지하는 혼합기체 안정화탱크와, 상기 혼합기체 안정화탱크로부터 공급되는 혼합기체를 SF6와 여타기체로 분리하는 SF6 분리막 모듈 및 상기 SF6 분리막 모듈의 장착 공간을 제공함과 함께 상기 SF6 분리막 모듈의 온도를 일정하게 유지시키는 역할을 하는 항온유지장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. SF 6 recovery apparatus according to the present invention is a mixed gas supply tank for storing a mixed gas containing SF 6 and a mixed gas stabilization of the mixed gas supplied from the mixed gas supply tank to maintain a constant SF 6 concentration in the mixed gas The SF 6 membrane module and the SF 6 membrane module for separating the tank and the mixed gas supplied from the mixed gas stabilization tank into SF 6 and other gases, and while maintaining the temperature of the SF 6 membrane module constant Characterized in that it comprises a constant temperature holding device that serves to make.
상기 SF6 분리막 모듈에 의해 분리된 SF6 및 여타기체를 각각 저장하는 SF6 회수탱크와 여타기체 회수탱크를 더 포함할 수 있으며, 상기 SF6 회수탱크 내의 SF6 농도를 측정하는 농도측정장치를 더 포함할 수 있다. And a SF 6 recovery tank and other gas recovery tanks for storing SF 6 and other gases separated by the SF 6 membrane module, respectively, and a concentration measuring device for measuring the concentration of SF 6 in the SF 6 recovery tank. It may further include.
또한, 상기 혼합기체 안정화탱크의 일측에 혼합기체 안정화탱크의 온도를 조절하는 온도조절장치가 더 구비될 수 있으며, 상기 혼합기체 안정화탱크의 유입단에 혼합기체 내에 포함되어 있는 불순물을 여과하는 불순물 제거필터가 더 구비될 수 있다. In addition, a temperature control device for controlling the temperature of the mixed gas stabilization tank may be further provided on one side of the mixed gas stabilization tank, remove impurities for filtering impurities contained in the mixed gas at the inlet end of the mixed gas stabilization tank. A filter may be further provided.
본 발명에 따른 SF6 분리막 모듈 및 이를 이용한 SF6 회수장치는 다음과 같은 효과가 있다. SF 6 membrane module and the SF 6 recovery device using the same according to the present invention has the following effects.
기체 배출공이 구비된 기체 분리 튜브들을 다발 형태의 기체 분리막을 구성하여 SF6을 제외한 여타 기체들은 기체 배출공을 통해 분리함으로써 SF6만을 효과적으로 회수할 수 있게 된다. Of the gas separator tube with gas discharge holes and constituting the bundle in the form of a gas separation membrane other than the SF 6 gas it will be able SF 6 can be effectively recovered by separating through a gas discharge hole.
또한, 기체 분리 튜브를 SF6의 흡착도가 최소화된 물질로 구성함으로써 SF6을 제외한 여타 기체의 흡착을 통한 배출이 가능하게 되어 SF6의 회수율 및 농도를 향상시킬 수 있게 된다. In addition, the discharge through the absorption of other gases other than the SF 6 gas separated by forming the tube to minimize the degree of adsorption of the substance SF 6 is allows it is possible to improve the recovery rate and the concentration of SF 6.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 분리막 모듈 및 이를 이용한 SF6 회수장치를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 분리막 모듈의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 분리막 모듈의 단면도이다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail the SF 6 separator module and SF 6 recovery apparatus using the same according to an embodiment of the present invention. 1 is a perspective view of an SF 6 separation membrane module according to one embodiment of the invention, Figure 2 is a cross-sectional view of an SF 6 separation membrane module according to one embodiment of the present invention.
먼저, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 분리막 모듈은 복수의 기체 분리 튜브(111)로 이루어지는 기체 분리막(110)을 구비한다. 상기 기체 분리 튜브(111)는 SF6이 포함된 혼합기체로부터 SF6을 여타 기체와 분리하는 역할을 하는 것으로서 일 예로, 소정의 내경과 일정 길이를 갖는 빨대 형상으로 구현할 수 있다. 이와 같은 기체 분리 튜브(111)들이 집합체를 이루어 상기 기체 분리막(110)을 구성하며, 집합체를 이루기 위한 보조 수단으로 상기 기체 분리막(110)의 양단에는 고정 띠(113)가 구비될 수 있다. First, as shown in FIGS. 1 and 2, the SF 6 separator module according to an embodiment of the present invention includes a
한편, 상기 기체 분리 튜브(111)의 표면 상에는 복수의 기체 배출공(112)이 구비된다. 상기 기체 배출공(112)은 SF6을 제외한 O2, N2, CO2 등의 가스를 배출하기 위한 구멍으로서, 기체 분리 튜브(111) 내에 흐르는 혼합기체 중 SF6은 기체 분리 튜브(111) 내의 공간을 따라 계속 흐르며 SF6을 제외한 O2, N2, CO2 등의 가스는 상기 기체 배출공(112)을 통해 외부로 배출된다. On the other hand, a plurality of
SF6과 여타 기체를 분리하는 원리는 기본적으로 SF6과 여타 기체의 분자 직경에서의 차이를 이용함에 있다. 아래의 <표 1>에 나타낸 바와 같이 SF6의 분자 직경은 5.02Å으로 3.28Å의 O2 및 3.60Å의 N2보다 분자 직경이 매우 큼을 알 수 있 으며, 이와 같은 분자 직경의 차이에 착안하여 SF6과 여타 기체를 분리할 수 있다. 이에 근거하여, 상기 기체 배출공(112)의 직경은 SF6을 제외한 여타 기체 예를 들어, O2, N2, CO2 등의 분자 직경보다는 크고 SF6의 분자 직경보다는 작도록 설계하는 것이 바람직하다.The principle of separating SF 6 from other gases is primarily based on the difference in molecular diameters of SF 6 and other gases. As shown in Table 1 below, the molecular diameter of SF 6 is 5.02Å and the molecular diameter is much larger than that of O 2 of 3.28Å and N 2 of 3.60Å. It is possible to separate SF 6 and other gases. Based on this, the diameter of the
<표 1> O2, N2 및 SF6의 분자 직경TABLE 1 Molecular diameters of O 2 , N 2 and SF 6
SF6과 여타 기체를 분리함에 있어서, 분자 직경의 차이 이외에 기체 분리 튜브(111)와의 흡착성(adsorption)이 고려되어야 한다. SF6을 제외한 O2, N2, CO2 등의 여타 기체들이 기체 배출공(112)으로 배출되는 방법은 상술한 바와 같은 기체 배출공(112)이 여타 기체의 분자 직경보다 상대적으로 크게 설계됨으로써 물리적으로 배출되는 방법 이외에 기체 분리 튜브(111) 내외의 기체 농도의 차이에 의해서도 여타 기체가 배출될 수 있다. In separating SF 6 and other gases, the adsorption with the
기체 분리 튜브(111) 내외의 기체 농도 차이에 의한 여타 기체의 배출 방법이라 함은, SF6을 제외한 여타 기체가 기체 분리 튜브(111)의 내벽 상에 흡착되어 해당 여타 기체의 농도가 높아지면 표면 에너지 차이에 의해 여타 기체들이 기체 분리 튜브(111)의 내벽을 따라 이동하여 궁극적으로 표면 에너지가 낮은 기체 배출공(112)을 통해 배출되는 방법을 일컫는다. 이와 같이, 여타 기체가 기체 분리 튜브(111)의 내벽을 따라 이동하여 기체 배출공(112)을 통해 배출되도록 하기 위해서 는, 상대적으로 여타 기체는 잘 흡착되는 반면 SF6은 잘 흡착되지 않는 재료로 기체 분리 튜브(111)를 구성해야 한다. The method of discharging other gases due to the difference in gas concentration inside and outside the
본 발명의 일 실시예에서는 상술한 바와 같은 흡착 조건을 만족하는 물질로서 폴리설폰(polysulfones)을 적용하였으며, 폴리설폰의 흡착 성능을 살펴보면 도 5에 도시한 바와 같다. 도 5는 303K의 등온 하에서 압력에 따른 SF6, O2, N2, CO2의 흡착 성능을 나타낸 그래프로서, 도 5에 도시한 바와 같이 SF6은 압력에 무관하게 폴리설폰에 흡착되지 않음을 알 수 있으며, 이에 반해 O2와 N2는 1bar 이하의 압력에서는 흡착도가 떨어지는 압력 상승에 따라 1000mol/m3에 가까운 흡착도를 보이고 있으며, CO2의 경우 O2와 N2에 비해 월등한 흡착도를 나타냄을 알 수 있다. In an embodiment of the present invention, polysulfones are used as materials satisfying the adsorption conditions as described above, and the adsorption performance of the polysulfone is illustrated in FIG. 5. 5 is a graph showing the adsorption performance of SF 6 , O 2 , N 2 , CO 2 according to pressure under isothermal temperature of 303K. As shown in FIG. 5, SF 6 is not adsorbed to polysulfone regardless of pressure. it can be seen, whereas O 2 and N 2 is the pressure below 1bar and absorption also is shown a close adsorption to 1000mol / m 3 is also in accordance with the falling pressure rise, the case of CO 2 compared to O 2 and N 2 superior It can be seen that the degree of adsorption.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 폴리설폰을 기체 분리 튜브(111)를 구성하는 물질로 제시하였으나, 폴리설폰 이외에 카본(carbon), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(polyester), 폴리에스터카보네이트(polyestercarbonate), 폴리에스터설폰(polyestersulfone), 폴리아미드(polyamide), 폴리페닐린(polyphenylene) 중 어느 하나로도 구성할 수 있다. In one embodiment of the present invention, polysulfone is presented as a material constituting the
한편, 이와 같은 상기 기체 분리 튜브(111)들의 집합체 즉, 기체 분리막(110)은 챔버(120) 내에 구비된다. 상기 챔버(120)는 상기 기체 분리막(110)을 외부 환경과 격리시킴과 함께 상기 기체 분리 튜브(111)의 기체 배출공(112)로부터 배출된 여타 기체의 포집 공간을 제공하는 역할을 한다. 세부적으로, 상기 챔 버(120)는 기체 유입구(121), 제 1 배출구(122) 및 제 2 배출구(123)를 구비한다. 상기 기체 유입구(121)는 SF6 및 O2, N2, CO2 등을 포함하는 혼합기체가 유입되는 곳이며, 상기 제 1 배출구(122)는 상기 챔버(120)의 일단 정확히는, 상기 기체 유입구(121)의 대향되는 지점에 구비되어 SF6이 배출되는 곳이며, 상기 제 2 배출구(123)는 O2, N2, CO2 등의 여타 기체가 배출되는 곳으로서 바람직하게는, 챔버(120)의 측면 상에 구비된다. Meanwhile, the aggregate of the
또한, 상기 기체 분리 튜브(111)들의 기체 배출공(112)로부터 배출된 O2, N2, CO2 등의 여타 기체가 제 2 배출구(123)로 배출되기 전 머무를 수 있는 공간을 담보하기 위해 상기 기체 분리막(110)과 챔버(120)의 내벽은 일정 거리(d) 이격되도록 하여 소정의 공간을 마련하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 기체 유입구(121)로부터 유입되는 혼합기체가 상기 기체 분리막(110)과 챔버(120) 내벽 사이의 공간에 곧바로 유입되는 것을 방지하기 위해 챔버(120)의 양단에 분리판(124)이 구비되며, 이와 함께 상술한 고정 띠(113) 즉, 기체 분리막(110)의 양단에 구비되는 고정 띠(113)가 상기 기체 분리막(110)과 챔버(120) 내벽 사이의 공간과 혼합기체가 유입되는 공간을 격리시키는 역할을 한다. In addition, to ensure a space where other gases such as O 2 , N 2 , and CO 2 discharged from the
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 분리막 모듈에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 분리막 모듈을 이용한 SF6 회수장치에 대 해 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 회수장치의 구성도이다. In the above, the SF 6 separator module according to an embodiment of the present invention has been described. Hereinafter, the SF 6 recovery apparatus using the SF 6 membrane module according to an embodiment of the present invention will be described. 3 is a block diagram of the SF 6 recovery apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 회수장치는 크게 혼합기체 공급탱크(301), 혼합기체 안정화탱크(302), SF6 분리막 모듈(304), 항온조절장치, SF6 회수탱크(305), 여타기체 회수탱크(306) 및 농도측정장치(307)의 조합으로 이루어진다. As shown in Figure 3 SF 6 recovery apparatus according to an embodiment of the present invention is largely mixed
상기 혼합기체 공급탱크(301)는 SF6 기체 및 O2, N2, CO2 등의 여타 기체가 혼합된 혼합기체를 궁극적으로 SF6 분리막 모듈(304)에 공급하기 위한 것으로서, 전력기기 또는 반도체 세정공정 등에서 발생되는 SF6을 포함한 혼합기체를 저장하는 역할을 한다. 이 때, 혼합기체 내의 SF6 농도는 공급처에서의 SF6 발생 수준에 따라 가변적이나 통상, 저농도인 경우에는 5∼15%, 고농도인 경우에는 약 50% 정도이다. The mixed
한편, 상기 혼합기체 공급탱크(301)로부터 공급되는 혼합기체는 SF6 기체의 농도가 일정치 않기 때문에 혼합기체 내의 SF6 농도를 일정하게 유지할 필요가 있다. 이를 위해 혼합기체를 안정화하기 위한 혼합기체 안정화탱크(302)가 구비된다. 상기 혼합기체 안정화탱크(302)는 상기 혼합기체 공급탱크(301)로부터 SF6이 포함된 혼합기체를 공급받아 해당 혼합기체를 안정화시켜 SF6 기체의 농도를 일정하게 유지한 상태로 혼합기체를 SF6 분리막 모듈(304)에 공급하는 역할을 수행한다. 이와 같이, 혼합기체 내의 SF6 농도를 일정하게 유지, 공급하는 이유는, SF6 분리막 모듈(304)의 처리효율 및 SF6의 회수율을 정확히 파악하기 위함이며, SF6의 농도를 일정하게 하는 방법은 혼합기체 안정화탱크 내의 혼합기체를 일정 온도 하에서 일정 시간 동안 유지시키는 것을 통해 이룰 수 있다. On the other hand, in the mixed gas supplied from the mixed
또한, 혼합기체 안정화탱크(302)의 온도 조절을 통해 혼합기체 내의 SF6 농도를 선택적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 온도조절장치를 통해 혼합기체 안정화탱크(302) 내의 온도를 상승시켜 SF6의 농도를 낮추거나 반대로, 온도를 하강시켜 SF6의 농도를 높일 수 있다. 이에 부가하여, 혼합기체 내에 포함되어 있는 수분 등의 불순물을 제거하기 위해 혼합기체 안정화탱크(302)의 유입단에 불순물 제거필터가 더 구비될 수 있다. In addition, the SF 6 concentration in the mixed gas may be selectively controlled by controlling the temperature of the mixed
상기 항온유지장치(303)는 SF6 분리막 모듈(304)의 장착 공간을 제공함과 함께 SF6 분리막 모듈(304)의 온도를 일정하게 유지하는 역할을 한다. 기체상수(R)는 온도에 따라 가변적이고, 이와 같이 기체상수가 변하게 되면 SF6 분리막 모듈(304)에서의 SF6, O2, N2, CO2 등의 투과도가 달라지기 때문에 SF6 분리막 모듈(304)은 일 정 온도로 유지해야 한다. 또한, SF6 분리막 모듈(304)의 처리효율을 고려하여 상기 항온유지장치(303)는 20∼150℃의 온도범위 내에서 조절하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 항온유지장치(303) 내에 구비되는 상기 SF6 분리막 모듈(304)은 혼합기체를 SF6 기체와 이를 제외한 여타기체로 분리하는 역할을 수행하는 것으로서, 일 실시예로 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 구성으로 이루어 질 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. The constant
다음으로, 상기 SF6 회수탱크(305)는 상기 SF6 분리막 모듈(304)에 의해 혼합기체로부터 분리된 SF6 기체를 회수하는 역할을 하며, 상기 여타기체 회수탱크(306)는 상기 SF6 분리막 모듈(304)에 의해 혼합기체로부터 분리된 SF6 기체를 제외한 여타기체를 회수하는 역할을 한다. 마지막으로, 상기 농도측정장치(307)는 상기 SF6 회수탱크(305)와 연결되어 상기 SF6 회수탱크(305) 내의 SF6 농도를 측정하는 것으로서, 세부적으로 가스 크로마토그래피(gas chromatograph) 등으로 구성될 수 있다. Next, the SF 6 recovery tank 305 serves to recover the SF 6 gas separated from the mixed gas by the SF 6 membrane module 304, and the other
이상, 설명한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 분리막 모듈(304) 및 SF6 회수장치의 동작을 설명하면 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 회수장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다. As described above, operations of the SF 6 separator module 304 and the SF 6 recovery device according to the exemplary embodiment of the present invention as described above are as follows. 4 is a flow chart for explaining the operation of the SF 6 recovery apparatus according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 4에 도시한 바와 같이 전력기기 또는 반도체 세정공정시 발생된 SF6을 포함한 혼합기체가 상기 혼합기체 공급탱크(301)에 저장된다. 이어, 혼합기체 공급탱크(301) 내의 혼합기체는 혼합기체 안정화탱크(302)에 공급되며 상기 혼합기체 안정화탱크(302) 내에서 SF6의 농도가 일정하게 된다. 이 때, 혼합기체 안정화탱크(302)의 온도를 조절하여 혼합기체 내의 SF6 농도를 선택적으로 제어할 수 있다. First, as shown in FIG. 4, a mixed gas including SF 6 generated during a power device or semiconductor cleaning process is stored in the mixed
일정 수준의 SF6 농도를 유지하는 혼합기체는 상기 SF6 분리막 모듈(304)에 공급되며, SF6 분리막 모듈(304)에 의한 SF6과 이를 제외한 여타 기체로의 분리가 진행된다. SF6 분리막 모듈(304)에 의한 분리과정은 다음과 같다. Mixture to maintain a certain level of SF 6 concentration of the gas is SF 6 is fed to the membrane module (304), SF 6 and proceeds the membrane module (304) SF 6 with the exception of this, separated by other gases by. The separation process by the SF 6 membrane module 304 is as follows.
상기 챔버(120)의 기체 유입구(121)를 통해 SF6 및 O2, N2, CO2 등의 여타 기체가 포함된 혼합기체를 공급되면 해당 혼합기체는 각각의 기체 분리 튜브(111) 내에 유입된다. When a mixed gas including SF 6 and other gases such as O 2 , N 2 , and CO 2 is supplied through the
각각의 기체 분리 튜브(111) 내에 유입된 혼합기체는 기체 분리 튜브(111)를 따라 이동하게 되는데, SF6을 제외한 여타 기체는 기체 분리 튜브(111)의 표면에 구비된 기체 배출공(112)을 통해 배출되며, SF6은 기체 분리 튜브(111)의 일단까지 계속 이동된다. 이 때, O2, N2, CO2 등의 여타 기체는 이동 중에 상기 기체 분리 튜브(111)의 내벽 상에 흡착되며, 흡착된 기체의 농도가 커지게 되면 표면 에너지의 차이에 의해 기체 배출공(112)을 향하여 이동하여 궁극적으로 배출된다. 즉, O2, N2, CO2 등의 여타 기체는 자신보다 상대적으로 직경이 큰 기체 배출공(112)에 직접적으로 배출되거나 흡착 및 기체 농도 차이에 의한 이동으로 배출된다. The mixed gas introduced into each
상기 기체 분리 튜브(111)들의 기체 배출공(112)을 통해 배출된 O2, N2, CO2 등의 여타 기체는 기체 분리막(110)과 챔버(120) 내벽 사이의 공간을 거쳐 최종적으로 제 2 배출구(123)를 통해 배출되며, 상기 기체 분리 튜브(111)의 일단에서부터 다른 일단까지 이동한 SF6은 제 1 배출구(122)를 통해 배출된다. Other gases such as O 2 , N 2 , and CO 2 discharged through the gas discharge holes 112 of the
상기 SF6 분리막 모듈(304)에 의해 SF6과 여타 기체가 분리되며, 분리된 SF6 기체는 SF6 회수탱크(305)에 전달되고, O2, N2, CO2 등의 여타 기체는 여타기체 회수탱크(306)에 전달된다. 이어, 상기 농도측정장치(307)를 통해 상기 SF6 회수탱크(305) 내의 SF6 농도를 측정하면 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 회수장치의 동작은 완료된다. SF 6 and other gases are separated by the SF 6 membrane module 304, and the separated SF 6 gas is transferred to the SF 6 recovery tank 305, and other gases such as O 2 , N 2 , and CO 2 are other. It is delivered to the
한편, 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 SF6 회수장치의 SF6 회수 효율을 살펴보면 다음과 같다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 회수장치에 주입된 기체(exhaust gas) 및 회수된 기체(recovered gas)에 포함되어 있는 SF6의 농도를 나타낸 그래프로서, 주입된 기체는 90:10 비율을 N2:SF6의 혼합기체이며, 온도 100℃ 하에서 진행된 실험 결과이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예 에 따른 SF6 회수장치에 의해 회수된 기체에 있어서 SF6의 농도가 90% 이상을 차지하여 높은 회수율을 나타냄을 알 수 있다. On the other hand, looking at the SF 6 recovery efficiency of the SF 6 recovery apparatus manufactured according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a graph illustrating concentrations of SF 6 contained in an exhaust gas and a recovered gas in an SF 6 recovery apparatus according to an embodiment of the present invention, wherein the injected gas is 90: The ratio of 10 is a mixed gas of N 2 : SF 6 , which is an experimental result conducted at a temperature of 100 ° C. As shown in Figure 6, it can be seen that the concentration of SF 6 occupies 90% or more in the gas recovered by the SF 6 recovery apparatus according to an embodiment of the present invention exhibits a high recovery rate.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 분리막 모듈의 사시도.1 is a perspective view of the SF 6 membrane module according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 분리막 모듈의 단면도. 2 is a cross-sectional view of the SF 6 membrane module according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 회수장치의 구성도. 3 is a block diagram of a SF 6 recovery apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 회수장치의 동작을 설명하기 위한 순서도.4 is a flow chart for explaining the operation of the SF 6 recovery apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4는 303K의 등온 하에서 압력에 따른 SF6, O2, N2, CO2의 흡착 성능을 나타낸 그래프.4 is a graph showing the adsorption performance of SF 6 , O 2 , N 2 , CO 2 according to pressure under an isothermal temperature of 303K.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 회수장치에 주입된 기체(exhaust gas) 및 회수된 기체(recovered gas)에 포함되어 있는 SF6의 농도를 나타낸 그래프.5 is a graph showing the concentration of SF 6 contained in the gas (exhaust gas) and recovered gas (recovered gas) in the SF 6 recovery apparatus according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing
110 : 기체 분리막 111 : 기체 분리 튜브110
112 : 기체 배출공 113 : 고정 띠112: gas discharge hole 113: fixing strip
120 : 챔버 121 : 기체 유입구120
122 : 제 1 배출구 123 : 제 2 배출구122: first outlet 123: second outlet
124 : 분리판124: Separator
301 : 혼합기체 공급탱크 302 : 혼합기체 안정화탱크301: mixed gas supply tank 302: mixed gas stabilization tank
303 : 항온유지장치 304 : SF6 분리막 모듈303: constant temperature holding device 304: SF 6 membrane module
305 : SF6 회수탱크 306 : 여타기체 회수탱크305: SF 6 recovery tank 306: other gas recovery tank
307 : 농도측정장치307: concentration measuring device
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2008
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