KR101113957B1 - Apparatus for Treating Perfluorocompounds - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배기가스가 차례로 통과되는 예비제거부(110), 예열부(120), 촉매반응부(130), 냉각부(150), 산성가스제거부(140)로 이루어지며, 상기 예비제거부(110)는 배기가스로 물을 분사하는 급수수단(115)을 구비하며, 일단이 예열부(120)로 연결되는 연결관(103)은 예열부(120)의 하부로 연결되는 과불화물 처리장치(100)에 관한 것으로; SiO2 고체 입자에 의하여 촉매층이 폐색되는 것을 방지하여 SiO2 고체 입자에 의한 촉매층의 성능 저하를 방지하고 촉매층의 수명을 대폭 연장하는 것이 가능하고, 예비제거부를 제1 예비제거부와 제2 예비제거부로 분할하여 2단계로 배기가스에 포함된 입자 등을 제거하므로 분사되는 물의 양을 20％ 정도 감소시킬 수 있는 효과가 있다. The present invention consists of a preliminary removal unit 110, a preheating unit 120, a catalyst reaction unit 130, a cooling unit 150, an acidic gas removing unit 140, the exhaust gas is passed in sequence, the preliminary removal unit 110 is provided with a water supply means 115 for injecting water into the exhaust gas, the connecting pipe 103, one end of which is connected to the preheating unit 120 is connected to the lower portion of the pre-fluorine treatment unit 120 Pertaining to 100; Prevent the catalyst layer is clogged by the SiO 2 solid particles to prevent performance degradation of the catalyst layer due to the SiO 2 solid particles and possible to greatly extend the catalyst life and pre removing a first reject reserve a second spare claim By dividing into rejects, the particles contained in the exhaust gas are removed in two steps, thereby reducing the amount of water sprayed by 20%.

과불화물, 반도체, 처리 Perfluoride, semiconductor, processing

Description

과불화물 처리장치{Apparatus for Treating Perfluorocompounds}Apparatus for Treating Perfluorocompounds

본 발명은 과불화물 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조 공정 등의 배기가스에 포함된 과불화물(PFC)을 처리하며 SiO2 고체 입자에 의한 촉매층의 폐색을 방지할 수 있는 과불화물 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a perfluoride treatment apparatus, and more particularly, perfluoride treatment to treat perfluoride (PFC) contained in exhaust gas, such as semiconductor manufacturing process, and to prevent the blockage of the catalyst layer by SiO 2 solid particles. Relates to a device.

반도체 제조 공정은 드라이 에칭 공정에 있어서 에칭 가스로 CF4(프레온 14), CVD 공정에 있어서 클리닝 가스로 C2F6(프레온 116) 등과 같은 과불화물 가스를 사용한다. 이와 같은 과불화물 가스는 인체에 무해하고 폭발성이 없어 취급이 용이하다. 이들 과불화물 가스는 에칭 장치 또는 CVD 장치에 도입된 후 고전압의 플라즈마 방전에 의해 전리되고 활성기 상태에서 웨이퍼의 에칭 또는 클리닝을 행한다. 그러나 실제로 에칭 및 클리닝에서 소비되는 과불화물 가스량은 투입된 가스량의 수 내지 수십 %이며, 나머지 과불화물 가스는 미반응 상태로 시스템 밖으로 배출된다.The semiconductor manufacturing process uses a perfluoride gas such as CF 4 (freon 14) as an etching gas in a dry etching process and C 2 F 6 (freon 116) as a cleaning gas in a CVD process. Such perfluoride gas is harmless to the human body and is easy to handle since it is not explosive. These perfluoride gases are introduced into an etching apparatus or a CVD apparatus and then ionized by high voltage plasma discharge to perform etching or cleaning of the wafer in an active state. In practice, however, the amount of perfluoride gas consumed in etching and cleaning is in the range of several to tens of percent of the amount of gas introduced, and the remaining perfluoride gas is discharged out of the system in an unreacted state.

불소 원자는 원자 반경이 작고 결합력이 강하므로, 그 화합물인 과불화물은 안정된 물성을 갖는다. 과불화물은 염소를 포함하지 않는 FC(플루오로 카본) 및 HFC(하이드로 플루오로 카본)의 프레온, 삼불화 질소(NF3) 및 육불화 유황(SF6) 등의 과불화물을 함유한다.Since the fluorine atom has a small atomic radius and strong bonding force, the compound perfluoride has stable physical properties. Perfluorides contain perfluorides such as chlorine-free FC (fluorocarbon) and HFC (hydrofluorocarbon) freon, nitrogen trifluoride (NF 3 ) and sulfur hexafluoride (SF 6 ).

과불화물은 분자 구조가 간단하고 결합력이 강해 대기 중에 장시간 안정되게 존재하며, 온난화 계수가 크다. CO2와 비교하여 CF4가 6,500배, C2F6이 9,200배, SF6이 23,900배이다. 이로 인해, 과불화물은 지구 온난화의 원인으로서 배출량이 규제되어야 하며, 과불화물의 배출량의 대부분을 차지하는 반도체 제조 공장에 있어서의 배기 대책이 중요해진다.Perfluoride has a simple molecular structure and strong bonding force, so it exists in the air for a long time and has a high warming coefficient. CF 4 is 6,500 times, C 2 F 6 is 9,200 times and SF 6 is 23,900 times compared to CO 2 . For this reason, perfluoride emissions must be regulated as a cause of global warming, and exhaustive measures in semiconductor manufacturing plants that occupy most of the perfluoride emissions become important.

종래의 과불화물 가스의 분해 방법으로서 약제 방법과 연소 방법이 사용되고 있었다. 약제 방법은 특별한 약제를 이용함으로써 약 400 내지 900℃에서 불소를 화학적으로 고정화하는 방법이며, 연소 방법은 과불화물 가스를 연소기로 유도하고 LPG 및 프로판을 연소시켜 약 1,000℃ 이상의 화염 중에서 과불화물 가스를 열분해하는 방법이다.As a conventional method of decomposing perfluoride gas, a pharmaceutical method and a combustion method have been used. The pharmaceutical method is a method of chemically immobilizing fluorine at about 400 to 900 ° C. by using a special agent, and the combustion method is directed to a combustor gas and burns LPG and propane to burn perfluoride gas in a flame of about 1,000 ° C. or more. It is a method of pyrolysis.

상기 약제 방법은 화학적으로 과불화물과 반응한 약제를 재이용할 수 없으므로 소모품으로서 소비되는 고가인 약제 교환이 빈번해지며 큰 설치 면적을 필요로 하는 문제점이 있었으며, 연소 방법은 1,000℃ 이상의 고온에서 행해지므로 다량의 열 에너지가 필요하고 고온 연소에 의한 NOX 및 다량의 CO2가 발생하였으며, 화재 방지를 위한 충분한 운전 관리가 요구되는 문제점이 있었다.Since the pharmaceutical method cannot reuse the chemically reacted chemicals with perfluoride, the expensive drug consumption consumed as consumables becomes frequent, and there is a problem that a large installation area is required. Thermal energy is required, NOX and a large amount of CO 2 are generated by high temperature combustion, and there is a problem that sufficient operation management for fire prevention is required.

그러므로 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 촉매를 이용한 처리 방법이 제안되었다. 촉매를 이용한 종래의 과불화물 처리장치는 도 1에 도시한 바와 같이 배 기 가스가 차례로 통과하는 규소제거기(2)와, 가열기(3)와, 촉매반응기(9)와, 냉각기(23)와, 산성가스 제거장치(26)로 이루어진다.Therefore, a treatment method using a catalyst has been proposed as shown in FIGS. 1 and 2. In the conventional perfluoride treatment apparatus using a catalyst, as shown in FIG. 1, a silicon remover 2, a heater 3, a catalytic reactor 9, a cooler 23, It is made of an acid gas removing device (26).

상기 규소제거기(2) 내는 분사장치(26)가 구비되어, 배기 가스에 함유되는 SiF4와 분사장치(26)에서 분사된 물이 접촉하여 SiF4는 SiO2 및 HF로 분해된다. SiO2는 고체의 미립자이므로, 생성과 동시에 분사된 물에 의해 배기 가스로부터 제거되고 HF는 물에 용해되는 용해도가 크므로, 배기 가스로부터 제거된다. SiO2 및 HF를 함유하는 배수는 배관(35)을 통해 규소제거기(2)의 하부로 배출된다. 도 1에서 도면부호 29는 규소제거기(2)로 배기 가스를 유도하는 유입관을 도시한 것이다.An injector 26 is provided in the silicon remover 2, and SiF 4 contained in the exhaust gas and water sprayed from the injector 26 contact with each other to decompose SiF 4 into SiO 2 and HF. Since SiO 2 is a solid particulate, it is removed from the exhaust gas by the water injected at the same time as it is produced, and HF is removed from the exhaust gas because of its high solubility in water. The drainage containing SiO 2 and HF is discharged to the bottom of the silicon remover 2 through the pipe 35. In FIG. 1, reference numeral 29 shows an inlet pipe for inducing exhaust gas to the silicon remover 2.

규소제거기(2)를 통과한 배기 가스는 배관(31) 내를 흘러서 가열기(3), 촉매반응기(9) 및 냉각기(23)를 차례로 통과하게 된다. 상기 가열기(3)와 촉매반응기(9)는 일체 구조로 하는 것이 일반적이며, 상기 가열기(3)는 촉매반응기(9)의 상부로 구비된다.The exhaust gas having passed through the silicon remover 2 flows into the pipe 31 and passes through the heater 3, the catalytic reactor 9, and the cooler 23 in order. It is common for the heater 3 and the catalytic reactor 9 to have an integral structure, and the heater 3 is provided above the catalytic reactor 9.

상기 가열기(3)는 케이싱(6) 내에 구비되는 전기 히터(4) 및 이를 덮는 단열재(5)로 이루어지며 상기 전기 히터(4) 내측으로 배기 가스가 통과하는 내관(7)을 구비한다. 상기 규소제거기(2)를 통과한 배기 가스는 가열기(3)의 상부로 유입되어 내측으로 통로(15)가 형성된 내관(7)을 통과하면서 가열되고, 계속해서 촉매반응기(9)로 유동한다. 상기 가열기(3)로 급수관을 통해 반응용 물(또는 수증기)이 공급되고, 공기 공급관을 통해 공기가 공급되어 배기 가스와 혼합된다.The heater 3 is composed of an electric heater 4 provided in the casing 6 and a heat insulating material 5 covering the heater 3 and has an inner tube 7 through which exhaust gas passes into the electric heater 4. The exhaust gas passing through the silicon remover 2 flows into the upper portion of the heater 3 and is heated while passing through the inner tube 7 having the passage 15 formed therein, and then flows into the catalytic reactor 9. Reaction water (or water vapor) is supplied to the heater 3 through a water supply pipe, and air is supplied through the air supply pipe to be mixed with the exhaust gas.

상기 촉매반응기(9)는 가열기(3)의 하방에 위치한다. 촉매반응기(9)는 철 망(16) 위에 촉매를 충전하여 이루어지는 촉매층(11)을 구비한다. 상기 촉매의 예로 Al2O3 80%, NiO2 20%를 함유하는 알루미나계 촉매를 들 수 있다. 상기 촉매층(11)은 내관(7) 내에 삽입 위치한다.The catalytic reactor 9 is located below the heater 3. The catalytic reactor 9 includes a catalyst layer 11 formed by filling a catalyst on the wire net 16. Examples of the catalyst include an alumina catalyst containing 80% Al 2 O 3 and 20% NiO 2 . The catalyst layer 11 is inserted into the inner tube 7.

CF4를 포함하는 배기 가스는 촉매반응기(9)에서 알루미나계의 촉매 작용에 의해 H2O와 반응하여 HF와 CO2로 분해된다. 그리고 C2F6이 함유되어 있는 경우에는 C2F6은 촉매 작용에 의해 H2O와 반응하여 CO2와 HF로 분해된다.The exhaust gas containing CF 4 is reacted with H 2 O by the alumina-based catalysis in the catalytic reactor 9 to be decomposed into HF and CO 2 . When C 2 F 6 is contained, C 2 F 6 reacts with H 2 O by catalytic action to decompose into CO 2 and HF.

촉매반응기(9)로부터 통로(19)를 통하여 배출된 분해 가스인 CO2 및 HF를 함유하는 고온의 배기 가스는 냉각기(23)로 유도된다. 고온의 배기 가스는 스프레이(25)로부터 분사되는 물에 의해 100℃ 이하까지 냉각되며, HF의 일부는 냉각수에 흡수되어 배기 가스로부터 제거된다. 분사된 물은 배관(34)을 통해 배출되며, 냉각 장치(23)로부터 배출된 분해 가스(CO2 및 HF)를 포함하는 저온의 배기 가스는 배관(33)을 통해 산성가스제거장치(26) 내로 유도된다. 도 2에서 도면부호 20은 상기 통로(19)의 하부로 구비되는 배플을 도시한 것이다.Hot exhaust gas containing CO 2 and HF, which are decomposition gases discharged from the catalytic reactor 9 through the passage 19, is led to the cooler 23. The hot exhaust gas is cooled down to 100 ° C. or less by the water injected from the spray 25, and part of the HF is absorbed by the cooling water and removed from the exhaust gas. The injected water is discharged through the pipe 34, and the low temperature exhaust gas including the decomposition gases CO 2 and HF discharged from the cooling device 23 is passed through the pipe 33 to remove the acid gas 26. Guided into. In FIG. 2, reference numeral 20 shows a baffle provided under the passage 19.

상기 산성가스제거 장치(26)는 배기 가스 중에 함유되는 고농도의 HF를 제거하기 위해 미세공이 형성된 충전층(95)과 스프레이(27)를 내부에 갖는다. 스프레이(27)는 충전층(95)의 상방에 위치한다. 상기 스프레이(27)로부터 분사되는 냉각수는 충전층(95) 내를 유동하여 내려간다. 배기 가스와 냉각수는 충전층(95)에서 충분히 접촉되어 배기 가스에 함유되어 있는 HF의 대부분이 냉각수에 용해된다. 도 1에서 도면부호 36은 배기 가스가 배출되는 배출관을 도시한 것이다.The acidic gas removal apparatus 26 has a packed layer 95 and a spray 27 formed therein with fine pores in order to remove high concentration of HF contained in exhaust gas. The spray 27 is located above the filling layer 95. Cooling water sprayed from the spray 27 flows down into the packed bed 95. The exhaust gas and the cooling water are sufficiently in contact with the packed bed 95 so that most of the HF contained in the exhaust gas is dissolved in the cooling water. In FIG. 1, reference numeral 36 shows a discharge pipe through which exhaust gas is discharged.

상기와 같은 종래 기술에 의한 과불화물 처리장치는 가열기(3)가 촉매반응기(9)의 상부로 위치하고, 배기가스가 가열기(3) 상부로부터 가열기(3) 내로 유도되는 구조이므로, 배기가스 중에 포함되어 있으나 규소제거기(2)에서 반응하지 않은 SiF4가 가열기(3) 내에서 고온으로 되면서 H2O와 반응하여 SiO2 고체 입자가 생성되고 SiO2 고체 입자가 촉매층(11)으로 하강하여 촉매층(11)을 폐색시켜 촉매반응기(9)에서 촉매와 배기 가스가 충분하게 접촉하지 못하여, 배기 가스 분해 효율이 떨어지고, 촉매층(11)의 수명이 단축되는 문제점이 있었다. The perfluoride treatment apparatus according to the prior art as described above is included in the exhaust gas because the heater 3 is positioned above the catalytic reactor 9 and the exhaust gas is guided into the heater 3 from the top of the heater 3. SiF 4, which is not reacted in the silicon remover 2, becomes hot in the heater 3 and reacts with H 2 O to form SiO 2 solid particles, and the SiO 2 solid particles are lowered to the catalyst layer 11 to form a catalyst layer ( 11), the catalyst and the exhaust gas in the catalytic reactor 9 is not sufficiently in contact with each other, the exhaust gas decomposition efficiency is lowered, there is a problem that the life of the catalyst layer 11 is shortened.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, SiO2 고체 입자에 의하여 촉매층이 폐색되는 것을 방지하고, 규소나 배기 가스에 포함된 입자들을 제거하기 위하여 분사되는 물의 양을 약 20％ 정도 절감할 수 있는 과불화물 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and the amount of water injected to prevent the catalyst layer from being blocked by SiO 2 solid particles and to remove particles contained in silicon or exhaust gas is about 20%. An object of the present invention is to provide a perfluoride treatment device that can be reduced.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 배기가스가 차례로 통과되는 예비제거부, 예열부, 촉매반응부, 냉각부, 산성가스제거부로 이루어지며; 상기 예비제거부는 배기가스로 물을 분사하는 급수수단을 구비하며, 일단이 예열부로 연결되는 연결관은 예열부의 하부로 연결되는 과불화물 처리장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention consists of a preliminary removal unit, a preheating unit, a catalytic reaction unit, a cooling unit, an acidic gas removing unit through which exhaust gas is sequentially passed; The preliminary removal unit includes a water supply means for injecting water into the exhaust gas, and one end of the connection pipe connected to the preheating unit provides a perfluoride treatment device connected to the lower portion of the preheating unit.

또한, 본 발명은 상기 연결관은 예열부로 연결되는 부분에 예열부의 하부로부터 멀어질수록 하향 경사지게 형성되는 제1 경사부를 구비하고, 상기 제1 경사부에는 모터에 의하여 회전 구동하는 와이어 스프링이 삽입 설치되며, 상기 연결관의 제1 경사부 하단으로부터 하향 분지된 분지1관을 구비하는 과불화물 처리장치를 제공한다.In addition, the present invention is the connector is provided with a first inclined portion which is formed to be inclined downward as the distance from the lower portion of the preheating portion to the portion connected to the preheating portion, the wire spring for rotationally driven by the motor is inserted into the first inclined portion The present invention provides a perfluoride treatment device having a branch 1 pipe branched downward from the bottom of the first inclined portion of the connecting pipe.

또한, 본 발명은 상기 냉각부는 연결관에 의하여 양측으로 촉매반응부와 산성가스제거부로 연결되며, 상기 연결관은 산성가스제거부를 향하여 하향 형성된 제2 경사부를 구비하며; 상기 냉각부는 상기 제2 경사부로부터 직진 분기된 분지2관과, 일부는 상기 연결관의 제2 경사부 내에 나머지 부분은 상기 제2 분지관 내에 회전 가능하게 위치하며 모터에 의하여 회전 구동되는 와이어 스프링과, 상기 연결관의 외측으로 위치하며 와이어 스프링에 연결되어 와이어 스프링을 구동시키는 모터와, 상기 와이어 스프링의 상부로 냉각수를 분사하는 급수수단으로 이루어지는 과불화물 처리장치를 제공한다.In addition, the cooling unit is connected to the catalytic reaction unit and the acid gas removal unit on both sides by a connection pipe, the connection pipe has a second inclined portion formed downward toward the acid gas removal unit; The cooling unit is a branch spring pipe branched straight from the second inclined portion, and part of the wire in the second inclined portion of the connecting pipe is rotatably driven by a motor located in the second branch pipe. And a motor positioned outside the connecting pipe and connected to a wire spring to drive the wire spring, and a water supply means for injecting cooling water to the upper portion of the wire spring.

또한, 본 발명은 상기 냉각부는 상기 와이어 스프링의 하부로 냉각수를 분사하는 급수수단을 더 포함하는 과불화물 처리장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a perfluoride treatment device further comprises a water supply means for injecting the cooling water to the lower portion of the wire spring.

또한, 본 발명은 상기 예비제거부에서 분사되는 단위 시간당 물의 양은 유입되는 배기가스의 단위 시간당 유입량의 0.02～0.025배 범위인 과불화물 처리장치를 제공한다.In addition, the present invention provides an apparatus for treating perfluoride in which the amount of water per unit time injected by the preliminary removal unit is in the range of 0.02 to 0.025 times the amount of inflow of the inlet exhaust gas per unit time.

또한, 본 발명은 상기 예비제거부는 연결배관으로 연결된 제1 예비제거부와 제2 예비제거부로 이루어지고, 상기 제1 예비제거부와 제2 예비제거부는 각각 배기 가스로 물을 분사하는 급수수단을 포함하며, 각 급수수단으로부터 분사되는 단위 시간당 물의 양은 배기가스의 유입량의 0.02배인 과불화물 처리장치를 제공한다.In addition, the present invention is the preliminary removal portion is composed of a first preliminary removal portion and a second preliminary removal portion connected by a connecting pipe, the first preliminary removal portion and the second preliminary removal portion, respectively, water supply means for injecting water into the exhaust gas; It includes, and the amount of water per unit time injected from each water supply means provides a perfluoride treatment device is 0.02 times the inflow of the exhaust gas.

본 발명의 과불화물 처리장치는 SiO2 고체 입자에 의하여 촉매층이 폐색되는 것을 방지하여 SiO2 고체 입자에 의한 촉매층의 성능 저하를 방지하고 촉매층의 수명을 대폭 연장하는 것이 가능하고, 예열부로 연결되는 연결관과 냉각부의 유동 면적이 SiO2 고체 입자에 의하여 감소하는 것을 방지할 수 있으며, 예비제거부를 제1 예비제거부와 제2 예비제거부로 분할하여 2단계로 배기가스에 포함된 입자 등을 제거하므로 분사되는 물의 양을 20％ 정도 감소시킬 수 있는 효과가 있다. Perfluorinated cargo handling device according to the present invention is connected is possible to prevent the catalyst layer are clogged by the SiO 2 solid particles to prevent performance degradation of the catalyst layer due to the SiO 2 solid particles and significantly extend the catalyst lifetime, and connection parts preheating The flow area of the tube and the cooling part can be prevented from being reduced by the SiO 2 solid particles, and the preliminary removal part is divided into a first preliminary removal part and a second preliminary removal part to remove particles contained in the exhaust gas in two steps. Therefore, there is an effect that can reduce the amount of water sprayed by about 20%.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 과불화물 처리장치에 대하여 상세하게 설명한다. 상세한 설명에 있어서 종래 기술과 동등한 구성에 대해서는 동일한 명칭을 사용한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the perfluoride treatment apparatus according to the present invention. In the detailed description, the same name is used for the configuration equivalent to the prior art.

도 3은 본 발명에 따르는 과불화물 처리장치를 개략적으로 도시한 구조도이며, 도 4는 도 3의 A부를 확대 도시한 개략적인 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따르는 과불화물 처리장치에 구비되는 냉각수단을 도시한 개략적인 단면도이며, 도 6은 본 발명 과불화물 처리장치에 의한 SF6 제거실험결과를 도시한 그래프이며, 도 7은 본 발명 과불화물 처리장치에 의한 CF4 제거실험결과를 도시한 그래프이며, 도 8은 본 발명 불화물 처리장치의 시간 경과에 따른 성능 시험 결과 그래프이다.Figure 3 is a schematic structural view showing a perfluoride treatment apparatus according to the present invention, Figure 4 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged portion A of Figure 3, Figure 5 is a cooling provided in the perfluoride treatment apparatus according to the present invention Figure 6 is a schematic cross-sectional view showing the means, Figure 6 is a graph showing the results of the SF 6 removal experiment by the perfluoride treatment device of the present invention, Figure 7 shows the CF 4 removal experiment results by the perfluoride treatment device of the present invention 8 is a graph showing a performance test result over time of the fluoride treatment apparatus of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따르는 과불화물 처리장치(100)는 배기가스가 차례로 통과되는 예비제거부(110), 예열부(120), 촉매반응부(130), 냉각부(150), 산성가스제거부(140)로 이루어진다.As shown in FIG. 3, the perfluoride treatment device 100 according to the present invention includes a preliminary removal unit 110, a preheating unit 120, a catalytic reaction unit 130, and a cooling unit 150 in which exhaust gases are sequentially passed. ), The acid gas removal unit 140.

상기 예비제거부(110)는 예비제거부(110)로 유도된 배기 가스로 물을 분사하는 급수수단(115)과, 상기 급수수단(115)의 하부로 구비되는 여과부(113)로 이루어진다. 상기 여과부(113)는 PVC나 PE 재질의 다공성 폼체로 형성되어 배기가스는 여과부(113)를 통과하면서 급수수단(115)으로부터 분사되는 물과 충분하게 접촉하게 된다. 따라서 배기가스에 포함된 입자성 이물질이 물과 함께 하부로 유동하여 탱크(도시하지 않음)에 연결된 탱크연결관(117)을 통하여 배출된다. 배기가스에 포함된 수용성 산성 물질도 물에 용해되어 함께 배출된다. 그리고 배기가스에 포함된 SiF4도 물과 반응하면서 SiO2로 분해되고 분해된 SiO2로 고체 입자도 물과 함께 배출된다. 도 3에서 도면부호 111은 상기 예비제거부(110)에 구비되는 케이스를 도시한 것이다.The preliminary removal unit 110 is composed of a water supply means 115 for injecting water into the exhaust gas guided to the preliminary removal unit 110, and a filtration unit 113 provided below the water supply means 115. The filter unit 113 is formed of a porous foam of PVC or PE material so that the exhaust gas is sufficiently in contact with the water injected from the water supply means 115 while passing through the filter unit 113. Therefore, the particulate matter contained in the exhaust gas flows downward with the water and is discharged through the tank connecting pipe 117 connected to the tank (not shown). Water-soluble acidic substances contained in the exhaust gas are also dissolved in water and discharged together. And SiF 4 contained in the exhaust gas also to the SiO 2 reacts with water to decompose the SiO 2 solid particles and decomposition also discharged together with the water. In FIG. 3, reference numeral 111 illustrates a case provided in the preliminary removal unit 110.

상기 예비제거부(110)로 200ℓ/min의 배기가스가 유도되는 경우, 급수수단(115)에서 분사되는 물의 양은 4～5ℓ/min 범위로 하는 것이 배기가스에 포함된 입자성 이물질이나 수용성 산성 물질의 제거 효율을 높게 유지할 수 있었다. 그러므로 예비제거부(110)에서 분사되는 단위 시간당 물의 양은 유입되는 배기가스의 단위 시간당 유입량의 0.02～0.025배 범위로 하는 것이 바람직하다.When 200 l / min exhaust gas is induced to the preliminary removal unit 110, the amount of water injected from the water supply means 115 is in the range of 4 to 5 l / min. The removal efficiency of was kept high. Therefore, the amount of water per unit time injected by the preliminary removal unit 110 is preferably in the range of 0.02 to 0.025 times the amount of inlet gas per unit time.

도 3에 도시한 바와 같이 상기 예비제거부(110)를 연결배관(112)으로 연결된 제1 예비제거부와 제2 예비제거부로 형성하여 2단계로 하는 것이 일 단계로 하는 경우보다 바람직하다. 상기 예비제거부(110)를 일 단계로 형성하는 경우 급수수단(115)으로 분사되는 양을 배기가스의 유입량의 0.025배까지 공급하여야 하였으나, 제1 예비제거부와 제2 예비제거부로 하여 2단계로 하고 각각 배기가스로 물을 분사하는 급수수단(115)을 구비하는 경우, 양 급수수단(115)에서 분사되는 물의 양의 합을 배기가스의 유입량의 0.02배 정도로 하여도 충분하게 입자성 이물질이나 수용성 산성 물질의 제거 효과가 발생하였다. 도 3에서 도면부호 114와 116은 예비제거부(110)의 케이스(111) 내로 여과부(113) 상하로 형성되는 공간을 도시한 것이다.As shown in FIG. 3, it is preferable to form the preliminary removal part 110 as a first preliminary removal part and a second preliminary removal part connected by the connection pipe 112 to be in two steps. When the preliminary removal unit 110 is formed in one step, the amount injected into the water supply means 115 should be supplied up to 0.025 times the inflow amount of the exhaust gas, but the first preliminary removal unit and the second preliminary removal unit 2 In the case of having a water supply means 115 for injecting water into the exhaust gas at each stage, the amount of the water injected from both water supply means 115 is sufficient to be about 0.02 times as much as the inflow of the exhaust gas. However, the removal effect of the water-soluble acidic substance occurred. In FIG. 3, reference numerals 114 and 116 show spaces formed above and below the filtration unit 113 into the case 111 of the preliminary removal unit 110.

도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르는 과불화물 처리장치(100)에서 예열부(120)로 연결되는 연결관(103)은 예열부(120)의 하부로 연결되고, 배기가스는 예열부(120)의 하부로 유도되어 가열되고 상부 또는 측방으로 배출되어 촉매반응부(130)로 유도된다. 상기 예열부(120)는 내측으로 배기가스가 유동하는 통로(121)가 형성되고, 상기 통로(121)를 둘러싸는 히터부(125)와, 상기 히터부(125)를 둘러싸는 단열층(127)으로 이루어진다. 도 3에서 123은 상기 예열부(120)를 이루는 중공의 케이스, 131은 촉매반응부(130)를 이루는 중공의 케이스를 를 도시한 것이다.As shown in FIG. 3, the connecting pipe 103 connected to the preheater 120 in the perfluoride treatment device 100 according to the preferred embodiment of the present invention is connected to the lower part of the preheater 120, and exhaust gas. Is led to the lower portion of the preheater 120 is heated and discharged to the upper or side to guide the catalytic reaction unit 130. The preheater 120 has a passage 121 through which exhaust gas flows, and includes a heater 125 surrounding the passage 121 and a heat insulation layer 127 surrounding the heater 125. Is done. In Figure 3 123 is a hollow case constituting the preheating unit 120, 131 shows a hollow case constituting the catalytic reaction unit 130.

본 발명의 과불화물 처리장치(100)에 있어서도 예열부(120)로 유도되는 배기 가스로 물과 공기를 공급하여 혼합할 수 있다. 배기가스에 포함된 SiF4 중 예비제거부(110)에서 반응하지 않은 잔량은 예열부(120)에서 가열되면서 물과 반응하여 SiO2 고체 입자로 생성된다. 본 발명에 있어서는 예열부(120)가 촉매반응부(130)보다 낮게 구비되므로 예열부(120)에서 반응하여 생성된 SiO2 고체 입자는 촉매반응부(130)로 낙하하지 않게 되고 촉매층(133)을 폐색하지 않게 된다. 따라서 SiO2 고체 입자에 의한 촉매층(133)의 촉매 성능은 저하되지 않게 된다. 도 8은 촉매반응부(130)의 온도를 600℃로 유지하면서 본 발명에 따르는 과불화물 처리장치(100)에 의한 과불화물의 시간에 따른 제거효율 실험 결과로서, 도 8에 도시한 바와 같이 과불화물 처리장치(100)의 처리 효율은 50시간을 운전하여도 저하되지 않고 거의 100％의 제거 효율로 유지되는 것을 확인할 수 있다.Also in the perfluoride treatment apparatus 100 of the present invention, water and air may be supplied and mixed with the exhaust gas guided to the preheater 120. The remaining amount of the SiF 4 contained in the exhaust gas, which is not reacted in the preliminary removal unit 110, is heated as the preheating unit 120 and reacts with water to generate SiO 2 solid particles. In the present invention, since the preheating unit 120 is provided lower than the catalytic reaction unit 130, SiO 2 solid particles generated by the reaction in the preheating unit 120 do not fall to the catalytic reaction unit 130 and the catalyst layer 133. It will not block. Therefore, the catalyst performance of the catalyst layer 133 by the SiO 2 solid particles does not decrease. FIG. 8 is a test result of removal efficiency with time of perfluoride by the perfluoride treatment apparatus 100 according to the present invention while maintaining the temperature of the catalytic reaction unit 130 at 600 ° C., as shown in FIG. 8. It can be seen that the processing efficiency of the cargo processing apparatus 100 is maintained at almost 100% removal efficiency without deterioration even after 50 hours of operation.

도 4에 도시한 바와 같이, 상기 연결관(103)은 예열부(120)로 연결되는 부분에 예열부(120)의 하부로부터 멀어질수록 하향 경사지게 형성되는 제1 경사부(103a)를 구비하고, 상기 제1 경사부(103a)에는 모터(124)에 의하여 회전 구동하는 와이어 스프링(122)이 삽입 설치되며, 상기 연결관(103)의 제1 경사부(103a) 하단으로부터 하향 분지된 분지1관(128)을 구비한다. 상기 모터(124)는 연결관(103)의 외측으로 위치하여 커플링(126)에 의하여 상기 와이어 스프링(122)에 연결된다. 상기 모터(124)는 와이어 스프링(122)을 단속적으로 회전시켜 예열부(120)로부터 낙하하는 SiO2 고체 입자를 제1 경사부(103a)를 통하여 하향시켜 제1 분지관(128)으로 배출시켜, SiO2 고체 입자가 연결관(103) 내부에 적체되는 것을 방지한다. 상기 와이어 스프링(122)은 연결관(103)의 내경면에 접하거나 내경면과 사이에 미소의 틈새(예를 들면 0.2㎜ 이하)가 형성된다.As shown in FIG. 4, the connecting pipe 103 has a first inclined portion 103a that is formed to be inclined downward as the distance from the lower portion of the preheating portion 120 is connected to the preheating portion 120. The first inclined portion 103a is inserted into and installed with a wire spring 122 which is rotated and driven by the motor 124, and the branch 1 branched downward from the lower end of the first inclined portion 103a of the connecting pipe 103. A tube 128. The motor 124 is located outside the connecting pipe 103 and connected to the wire spring 122 by a coupling 126. The motor 124 intermittently rotates the wire spring 122 to discharge the SiO 2 solid particles falling from the preheating unit 120 through the first inclined portion 103a and discharged to the first branch pipe 128. , SiO 2 solid particles are prevented from accumulating inside the connection tube 103. The wire spring 122 is in contact with the inner diameter surface of the connection pipe 103 or a small gap (for example, 0.2 mm or less) is formed between the inner diameter surface and the inner diameter surface.

상기 촉매반응부(130)는 상기 예열부(120)의 상부로 위치하며, 예열부(120)를 통과한 배기 가스가 유도되는 통로(132)가 형성되며, 상기 통로(132)에는 촉매층(133)이 삽입되며, 배기 가스는 상기 촉매층(133)을 통과하여 촉매반응부(130)로부터 배출된다. 그리고 냉각부(150)를 경유하여 산성가스제거부(140)로 유도된다. 상기 촉매반응부(130)에 구비되는 촉매층(133)의 촉매의 예로 상기 촉매의 예로 Al2O3 80 %, NiO2 20%를 함유하는 알루미나계 촉매를 들 수 있다.The catalytic reaction unit 130 is positioned above the preheater 120, and a passage 132 is formed in which exhaust gas is passed through the preheater 120, and the catalyst layer 133 is formed in the passage 132. ) Is inserted, and the exhaust gas passes through the catalyst layer 133 and is discharged from the catalytic reaction unit 130. And it is led to the acid gas removal unit 140 via the cooling unit 150. Examples of the catalyst of the catalyst layer 133 provided in the catalytic reaction unit 130 may include an alumina catalyst containing 80% Al 2 O 3 and 20% NiO 2 .

도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 냉각부(150)는 연결관(104)에 의하여 양측으로 촉매반응부(130)와 산성가스제거부(140)로 연결되며, 상기 연결관(104)은 산성가스제거부(140)를 향하여 하향 형성된 제2 경사부(104a)를 구비한다. 상기 냉각부(150)는 상기 제2 경사부(104a)로부터 직진 분기된 분지2관(152)과, 일부는 상기 연결관(104)의 제2 경사부(104a) 내에 그리고 나머지 부분은 상기 제2 분지관(152) 내에 회전 가능하게 위치하며 모터(159)에 의하여 회전 구동되는 와이어 스프링(151)과, 상기 연결관(104)의 외측으로 위치하며 와이어 스프링(151)에 연결되어 와이어 스프링(151)을 구동시키는 모터(159)와, 상기 와이어 스프링(151)의 상부로 냉각수를 분사하는 급수수단(153)으로 이루어진다. 상기 냉각부(150)는 상기 와이어 스프링(151)의 하부로 냉각수를 분사하는 급수수단(155)을 더 포함할 수 있다. 상기 와이어 스프링(151)의 상부로 급수수단(153)을 위치시킴으로써 와이어 스프링(151)의 상단으로부터 입자성 이물질이 상향 적층되는 것을 방지할 수 있다. 상기 와이어 스프링(151)은 연결관(104)의 내경면에 접하거나 내경면과 사이에 미소의 틈새(예를 들면 0.2㎜ 이하)가 형성된다. 도 5에서 도면부호 157은 모터(159)와 와이어 스프링(151) 사이를 연결하는 커플링을 도시한 것이다.As shown in FIG. 3 and FIG. 5, the cooling unit 150 is connected to the catalytic reaction unit 130 and the acidic gas removing unit 140 at both sides by a connecting tube 104, and the connecting tube 104. ) Has a second inclined portion 104a formed downward toward the acidic gas removal unit 140. The cooling unit 150 is a branch 2 pipe 152 branched straight from the second inclined portion (104a), a part in the second inclined portion (104a) of the connecting pipe 104 and the remaining portion is the first The wire spring 151 rotatably positioned in the two branch pipes 152 and driven to rotate by the motor 159, and positioned outside the connection pipe 104 and connected to the wire springs 151 to be connected to the wire springs ( The motor 159 for driving the 151 and the water supply means 153 for injecting the cooling water to the upper portion of the wire spring 151. The cooling unit 150 may further include a water supply means 155 for spraying cooling water to the lower portion of the wire spring 151. By placing the water supply means 153 on the upper portion of the wire spring 151, it is possible to prevent the particulate foreign matter from being stacked up from the upper end of the wire spring 151. The wire spring 151 is in contact with the inner diameter surface of the connecting pipe 104 or a small gap (for example 0.2 mm or less) is formed between the inner diameter surface. In FIG. 5, reference numeral 157 illustrates a coupling connecting the motor 159 and the wire spring 151.

냉각부(150)에서 냉각된 배기 가스는 도 3에 도시한 바와 같이 산성가스제거부(140)로 유도된다. 상기 산성가스제거부(140)는 충전층(143)으로 이루어진다. 상기 충전층(143)은 다공성 폼이나, 산성가스 제거를 위한 이온화수지나 첨작 활성탄으로 이루어질 수 있다. 이온화수지나 첨작 활성탄은 상하에서 망체로 지지할 수 있다. 상기 산성가스제거부(140)는 상기 충전층(143) 상부로 구비되어 충전층(143)으로 물을 분사하는 급수수단(145)을 구비할 수 있다.Exhaust gas cooled in the cooling unit 150 is guided to the acidic gas removing unit 140 as shown in FIG. The acidic gas removing unit 140 is formed of a packed layer 143. The packed layer 143 may be made of porous foam or ionized resin or additive activated carbon for removing acid gas. Ionized resin or additive activated carbon can be supported by a net on the upper and lower sides. The acidic gas removing unit 140 may be provided above the filling layer 143 and may include a water supply means 145 for spraying water to the filling layer 143.

도 6에 도시한 바와 같이 본 발명에 따르는 과불화물 처리장치(100)로 SF6가 포함된 배기 가스를 처리하는 경우 99％ 이상 처리되었다. 이때 촉매반응부(130)의 온도는 500℃로 하고, 촉매층(133)과 배기 가스의 접촉 시간을 약 2sec로 하였으며, 배기 가스에 포함된 SF6 농도를 100～1500ppm 범위로 하고, 배기 가스의 유량을 5ℓ/min로 하여 실험하였다.As illustrated in FIG. 6, when the exhaust gas containing SF 6 was treated by the perfluoride treatment apparatus 100 according to the present invention, the treatment was 99% or more. In this case, the temperature of the catalytic reaction unit 130 was 500 ° C., the contact time between the catalyst layer 133 and the exhaust gas was about 2 sec, and the SF 6 concentration contained in the exhaust gas was in the range of 100 to 1500 ppm, The experiment was carried out at a flow rate of 5 l / min.

도 7에 도시한 바와 같이 본 발명에 따르는 과불화물 처리장치(100)로 CF4가 포함된 배기 가스를 처리하는 경우 99％ 이상 처리되었다. 이때 촉매반응부(130) 의 온도는 600℃로 하고, 촉매층(133)과 배기 가스의 접촉 시간을 약 2sec로 하였으며, 배기 가스에 포함된 CF4 농도를 100～1500ppm 범위로 하고, 배기 가스의 유량을 5ℓ/min로 하여 실험하였다.As illustrated in FIG. 7, when the exhaust gas containing CF 4 was treated with the perfluoride treatment apparatus 100 according to the present invention, the treatment was 99% or more. In this case, the temperature of the catalytic reaction unit 130 was 600 ° C., the contact time between the catalyst layer 133 and the exhaust gas was about 2 sec, the CF 4 concentration included in the exhaust gas was in the range of 100 to 1500 ppm, and the The experiment was carried out at a flow rate of 5 l / min.

그리고 도 8에 도시한 바와 같이 본 발명에 따르는 과불화물 처리장치(100)에서 촉매층(133)의 촉매 성능 등은 사용 시간의 경과에 따라 거의 일정하게 유지되었다.As shown in FIG. 8, the catalytic performance of the catalyst layer 133 and the like in the perfluoride treatment apparatus 100 according to the present invention were maintained substantially constant over time.

이상에서 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명이 보호 범위는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 변형할 수 있는 범위는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 해석하여야 한다.Although the present invention has been described above with reference to the drawings, the scope of the present invention is not limited thereto, and the scope of the present invention may be easily modified by those skilled in the art to which the present invention pertains. Should be interpreted as being within the scope.

도 1은 종래 기술에 의한 과불화물 처리장치를 개략적으로 도시한 구조도이다.1 is a schematic structural diagram of a perfluoride treatment apparatus according to the prior art.

도 2는 도 1의 과불화물 처리장치에 구비되는 가열기 및 반응기를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a heater and a reactor provided in the perfluoride treatment apparatus of FIG. 1.

도 3은 본 발명에 따르는 과불화물 처리장치를 개략적으로 도시한 구조도이다.3 is a schematic structural diagram of a perfluoride treatment apparatus according to the present invention.

도 4는 도 3의 A부를 확대 도시한 개략적인 단면도이다.4 is an enlarged schematic cross-sectional view of part A of FIG. 3.

도 5는 본 발명에 따르는 과불화물 처리장치에 구비되는 냉각수단을 도시한 개략적인 단면도이다.5 is a schematic cross-sectional view showing cooling means provided in the perfluoride treatment apparatus according to the present invention.

도 6은 본 발명 과불화물 처리장치에 의한 SF6 제거실험결과를 도시한 그래프이다.6 is a graph showing the results of SF 6 removal by the perfluoride treatment apparatus of the present invention.

도 7은 본 발명 과불화물 처리장치에 의한 CF4 제거실험결과를 도시한 그래프이다.7 is a graph showing the results of CF 4 removal by the perfluoride treatment apparatus of the present invention.

도 8은 본 발명 과불화물 처리장치의 시간 경과에 따른 성능 시험 결과 그래프이다.Figure 8 is a graph of the performance test results over time of the present perfluoride treatment apparatus.

Claims (6)

배기가스가 차례로 통과되는 예비제거부(110), 예열부(120), 촉매반응부(130), 냉각부(150), 산성가스제거부(140)로 이루어지며; 상기 예비제거부(110)는 배기가스로 물을 분사하는 급수수단(115)을 구비하며, 상기 냉각부(150)는 연결관(104)에 의하여 양측으로 촉매반응부(130)와 산성가스제거부(140)로 연결되며, 상기 연결관(104)은 산성가스제거부(140)를 향하여 하향 형성된 제2 경사부(104a)를 구비하며; 상기 냉각부(150)는 상기 제2 경사부(104a)로부터 직진 분기된 분지2관(152)과, 일부는 상기 연결관(104)의 제2 경사부(104a) 내에 나머지 부분은 상기 제2 분지관(152) 내에 회전 가능하게 위치하며 모터에 의하여 회전 구동되는 와이어 스프링(151)과, 상기 연결관(104)의 외측으로 위치하며 와이어 스프링(151)에 연결되어 와이어 스프링(151)을 구동시키는 모터(159)와, 상기 와이어 스프링(151)의 상부로 냉각수를 분사하는 급수수단(153)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 과불화물 처리장치(100).Exhaust gas is sequentially made up of a preliminary removal unit 110, a preheating unit 120, a catalytic reaction unit 130, a cooling unit 150, acidic gas removal unit 140; The preliminary removal unit 110 is provided with a water supply means 115 for injecting water into the exhaust gas, the cooling unit 150 is the catalytic reaction unit 130 and the acidic gas to both sides by the connecting pipe 104 Connected to the rejection (140), and the connection pipe (104) has a second inclined portion (104a) formed downward toward the acidic gas removal portion (140); The cooling unit 150 is a branch 2 pipe 152 branched straight from the second inclined portion (104a), and part of the second inclined portion (104a) of the connecting pipe 104, the remaining portion is the second A wire spring 151 rotatably positioned in the branch pipe 152 and driven to rotate by a motor, and positioned outside the connecting pipe 104 and connected to the wire spring 151 to drive the wire spring 151. And a motor (159) and a water supply means (153) for injecting cooling water to the upper portion of the wire spring (151). 제1 항에 있어서, 상기 예비제거부(110)와 예열부(120)는 연결관(103)에 의하여 연결되며, 상기 연결관(103)은 예열부(120)로 연결되는 부분에 예열부(120)의 하부로부터 멀어질수록 하향 경사지게 형성되는 제1 경사부(103a)를 구비하고, 상기 제1 경사부(103a)에는 모터(124)에 의하여 회전 구동하는 와이어 스프링(122)이 삽입 설치되며, 상기 연결관(103)의 제1 경사부(103a) 하단으로부터 하향 분지된 분지1관(128)을 구비하는 것을 특징으로 하는 과불화물 처리장치(100).According to claim 1, The pre-removal unit 110 and the preheating unit 120 is connected by a connecting tube 103, the connecting tube 103 is connected to the preheating unit (120) The first inclined portion (103a) is formed to be inclined downward as the distance from the lower portion of the 120, the first inclined portion (103a) is inserted into the wire spring 122 which is rotationally driven by the motor 124 is inserted And a branch 1 tube (128) branched downward from the lower end of the first inclined portion (103a) of the connecting tube (103). 제1 항에 있어서, 상기 예비제거부(110)와 예열부(120)는 연결관(103)에 의하여 연결되며, 상기 예열부(120)로 연결되는 연결관(103)은 예열부(120)의 하부로 연결되는 것을 특징으로 하는 과불화물 처리장치(100).According to claim 1, The pre-removal unit 110 and the preheating unit 120 is connected by a connecting tube 103, the connecting tube 103 connected to the preheating unit 120 is a preheating unit 120 Perfluoride processing apparatus 100, characterized in that connected to the lower portion. 제1 항에 있어서, 상기 냉각부(150)는 상기 와이어 스프링(151)의 하부로 냉각수를 분사하는 급수수단(155)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과불화물 처리장치(100).The perfluoride processing apparatus (100) according to claim 1, wherein the cooling unit (150) further includes water supply means (155) for injecting cooling water to the lower portion of the wire spring (151). 제1 항에 있어서, 상기 예비제거부(110)에서 분사되는 단위 시간당 물의 양은 유입되는 배기가스의 단위 시간당 유입량의 0.02～0.025배 범위인 것을 특징으로 하는 과불화물 처리장치(100).According to claim 1, wherein the amount of water per unit time injected by the pre-removal unit 110 is perfluoride treatment device, characterized in that in the range of 0.02 ~ 0.025 times the amount of inlet per unit of the inlet exhaust gas. 제1 항에 있어서, 상기 예비제거부(110)는 연결배관(112)으로 연결된 제1 예비제거부와 제2 예비제거부로 이루어지고, 상기 제1 예비제거부와 제2 예비제거부는 각각 배기가스로 물을 분사하는 급수수단(115)을 포함하며, 각 급수수단(115)으로부터 분사되는 단위 시간당 물의 양은 배기가스의 유입량의 0.02배인 것을 특징으로 하는 과불화물 처리장치(100).According to claim 1, wherein the preliminary removal unit 110 is composed of a first preliminary removal unit and a second preliminary removal unit connected to the connection pipe 112, the first preliminary removal unit and the second preliminary removal unit, respectively, exhaust And a water supply means (115) for injecting water into the gas, wherein the amount of water per unit time injected from each water supply means (115) is 0.02 times the inflow amount of the exhaust gas.
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