KR101420767B1 - Appratus for enriching and recovering fluorinated gas using membrane, and the method for enriching and recoverying of fluorinated gas thereby - Google Patents

Appratus for enriching and recovering fluorinated gas using membrane, and the method for enriching and recoverying of fluorinated gas thereby Download PDF

Info

Publication number
KR101420767B1
KR101420767B1 KR1020120102197A KR20120102197A KR101420767B1 KR 101420767 B1 KR101420767 B1 KR 101420767B1 KR 1020120102197 A KR1020120102197 A KR 1020120102197A KR 20120102197 A KR20120102197 A KR 20120102197A KR 101420767 B1 KR101420767 B1 KR 101420767B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
fluorinated gas
fluorinated
separation membrane
recovery
Prior art date
Application number
KR1020120102197A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20140035665A (en
Inventor
남승은
박유인
김범식
서정권
박아름이
Original Assignee
한국화학연구원
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 한국화학연구원 filed Critical 한국화학연구원
Priority to KR1020120102197A priority Critical patent/KR101420767B1/en
Publication of KR20140035665A publication Critical patent/KR20140035665A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101420767B1 publication Critical patent/KR101420767B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/147—Microfiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08—Hollow fibre membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/28—Polymers of vinyl aromatic compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/48—Polyesters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/50—Polycarbonates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/56—Polyamides, e.g. polyester-amides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/58—Other polymers having nitrogen in the main chain, with or without oxygen or carbon only
    • B01D71/62—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain
    • B01D71/64—Polyimides; Polyamide-imides; Polyester-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/66—Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
    • B01D71/68—Polysulfones; Polyethersulfones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B7/00—Halogens; Halogen acids
    • C01B7/19—Fluorine; Hydrogen fluoride
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
    • B01D2257/206—Organic halogen compounds
    • B01D2257/2066—Fluorine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/08—Specific process operations in the concentrate stream
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/16—Flow or flux control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/24—Specific pressurizing or depressurizing means
    • B01D2313/243—Pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2317/00—Membrane module arrangements within a plant or an apparatus
    • B01D2317/02—Elements in series
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2317/00—Membrane module arrangements within a plant or an apparatus
    • B01D2317/04—Elements in parallel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/30—Capture or disposal of greenhouse gases of perfluorocarbons [PFC], hydrofluorocarbons [HFC] or sulfur hexafluoride [SF6]

Abstract

본 발명의 목적은 분리막을 이용하여 불화가스 농축 및 회수장치 및 이를 이용한 불화가스 농축 및 회수방법을 제공하는 데 있다.이를 위하여 본 발명은 상기 불화가스 농축장치는 상기 불화가스를 포함하는 혼합가스가 공급되는 가스공급부; 상기 가스공급부로부터 혼합가스가 주입되는 주입구, 불화가스가 분리되는 분리막, 상기 분리막에서 불화가스가 분리된 비불화가스가 배출되는 투과구 및 상기 분리막에서 분리된 불화가스가 배출되는 배출구를 구비하여 혼합가스로부터 불화가스를 분리하는 분리막 모듈이 하나 또는 그 이상 포함된 농축부; 상기 분리막 모듈의 투과구와 연결되되, 상기 분리막 모듈로부터 비불화가스가 투과되는 구동력을 제공하는 감압펌프; 및 상기 분리막 모듈의 배출구와 연결되되, 상기 분리막 모듈로부터 배출되는 불화가스의 유량을 제어하는 배출유량 제어부를 포함하고, 상기 불화가스 회수장치는 상기 불화가스 농축장치와 동일한 구조의 분리막 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치를 제공한다. 본 발명에 따르면 회수장치를 통해 손실된 불화가스를 재회수함으로써 불화가스를 효율적으로 농축 및 회수할 수 있다.It is an object of the present invention to provide a device for concentrating and collecting fluorinated gas using a separation membrane and a method for concentrating and recovering fluorinated gas using the same. A supplied gas supply unit; A separator for separating fluorine gas from the gas supply unit, a permeate port for discharging the fluorinated gas from which the fluorinated gas is separated from the separator, and a discharge port for discharging the fluorinated gas separated from the separator, A concentrator comprising one or more membrane modules for separating fluoride gas from the gas; A decompression pump connected to the permeate port of the separator module, the depressurization pump providing a driving force through which the non-fluorinated gas is transmitted from the separator module; And a discharge flow rate controller for controlling the flow rate of the fluoride gas discharged from the separation membrane module and connected to the outlet of the separation membrane module, wherein the fluoride gas recovery device includes a separation membrane module having the same structure as the fluoride gas concentration device The present invention provides a fluorine gas concentration and recovery apparatus using a separation membrane. According to the present invention, the fluorinated gas can be efficiently concentrated and recovered by regaining the lost fluorinated gas through the recovery device.

Description

분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치, 및 이를 이용한 불화가스 농축 및 회수방법{Appratus for enriching and recovering fluorinated gas using membrane, and the method for enriching and recoverying of fluorinated gas thereby}FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for concentrating and recovering fluorinated gas using a separator and a method for concentrating and recovering fluorinated gas using the same,

본 발명은 분리막을 이용하여 불화가스 농축 및 회수장치, 및 이를 이용한 불화가스 농축 및 회수방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a fluorine gas concentration and recovery apparatus using a separation membrane, and a fluorine gas concentration and recovery method using the same.

인류에게 지구 온난화 현상은 해결해야 할 큰 과제로써, 지구온난화를 촉진시키는 온실가스에 대해 큰 관심이 쏟아지고 있다. 이에 따라, 1994년 3월 브라질 리우에서 기후변화협약(UNFCC)이 체결되었으며, 세계 각 나라들에 온실가스 배출 저감대책을 수립, 보고, 이행해야 할 의무가 부과되었다. 1997년 12월 일본 교토에서는 구체적인 배출량 감축목표가 논의되어 선진국 38개국이 2008년에서 2012년까지 온실가스를 1990년 대비 평균 5.2 % 감축하기로 결정하였으며, 온실가스의 종류를 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 수소불화탄소(HFCs), 과불화탄소(PFC), 육불화황(SF6) 등 6가지 물질로 분류하였다. 또한, 온실가스 감축 이행을 효과적으로 이행하기 위한 3대 메카니즘인 청정개발체계(CDM), 공동이행제도(JI), 배출권 거래제도(ET) 등의 경제적 수단을 도입 비준하여 시행하고 있다.
Global warming is a big challenge for mankind, and there is great interest in greenhouse gases that promote global warming. Accordingly, the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) was signed in Rio in March 1994 and obligations have been imposed on countries around the world to establish, report and implement greenhouse gas emission reduction measures. December 1997 in Kyoto, Japan, discussed the goal reducing specific emissions developed countries 38 countries from 2008 to 2012 were determined greenhouse gas emissions to an average 5.2% reduction compared to 1990, carbon dioxide, a sort of greenhouse gases (CO 2), methane (CH 4 ), nitrous oxide (N 2 O), hydrogen fluoride (HFCs), perfluorocarbon (PFC) and sulfur hexafluoride (SF 6 ). It has also introduced and implemented economic measures such as Clean Development Mechanism (CDM), Joint Implementation System (JI), and Emission Trading System (ET), which are the three mechanisms for effectively implementing greenhouse gas reduction implementation.

우리나라도 2013년부터 온실가스 감축의무 대상국으로 지정될 예정이고, 이에 따라 발전, 정유, 석유화학, 시멘트, 제지, 자동차, 반도체, 도시가스, 디스플레이 등의 10대 업종이 탄소배출 감축 업종으로 우선 선정될 예정이며, 탄소배출 감축량은 1995년 대비 5.2 %의 감축의무를 부여받을 것으로 예측되어 범국가적, 기업적인 대응책 수립이 요구되고 있다.
Korea will also be designated as a target country for greenhouse gas reduction by 2013, and the top 10 industries such as power generation, oil refining, petrochemical, cement, paper, automobile, semiconductor, And the reduction of carbon emissions is expected to be 5.2% below the 1995 level, and it is required to establish national and enterprise countermeasures.

한편, 육불화황(SF6)은 프레온 가스의 대체물질로 개발돼 반도체 생산공정, 가스 차단기, 소화기, 고압 개폐장치, 중간압 개폐장치, 변압기, 가스 절연 라인 시스템, 혹은 계기용 변성기 등에 쓰이며, 특히 반도체 웨이퍼나 LCD 패널 등의 제조시 세척공정에서 사용되고 있는 물질이다. 육불화황(SF6)은 사용량이 세계적으로 증가하고 있는 인공적인 온실가스로 보통상태에서 불활성, 무취, 무독성 가스이고 500 ℃까지 분해되지 않는다. 또한, 육불화황은 지구 온난화에 미치는 영향력이 이산화탄소에 비해 약 23900배 이상 높은 것으로 알려져 있다.
Sulfur hexafluoride (SF 6 ) has been developed as a substitute for freon gas and is used in semiconductor production processes, gas circuit breakers, fire extinguishers, high pressure switchgear, intermediate pressure switchgear, transformers, gas insulation line systems, In particular, it is a material used in cleaning processes in the manufacture of semiconductor wafers and LCD panels. Sulfur hexafluoride (SF 6 ) is an artificial greenhouse gas whose usage is increasing worldwide. It is an inert, odorless, non-toxic gas under normal conditions and does not decompose to 500 ° C. It is also known that sulfur hexafluoride has an impact on global warming about 23900 times higher than that of carbon dioxide.

과불화탄소(perfluorocarbon, PFC)는 화학적으로 매우 안정하고 거의 독성이 없는 물질이지만 지구 온난화를 일으키는 주요 온실 가스로서, 특히 CF4와 C2F6 등은 대기 중에서 무려 10,000 ~ 50,000년 동안 체류하면서 지표면의 온도를 상승시킨다. 과불화탄소의 지구 온난화지수는 이산화탄소보다 6000 ~ 25,000 배가 높은 온실가스로 알려져 있다. 또한, 과불화탄소 중 사불화탄소(CF4)는 알려진 분자 중에 가장 안정한 무극성 분자 화합물로서 분해처리가 매우 어렵고, 실제로 공정에 사용되는 과불화탄소의 사용 효율이 약 15 ~ 60 %정도임을 감안할 때 대기로 방출되는 과불화탄소로 인한 문제가 심각한 것을 알 수 있다.
Perfluorocarbon (PFC) is a chemically stable and almost non-toxic substance, but it is a major greenhouse gas causing global warming. Especially CF 4 and C 2 F 6 stay in the atmosphere for 10,000 to 50,000 years, Increase the temperature. The global warming index of perfluorocarbons is known to be 6,000 to 25,000 times higher than that of carbon dioxide. In addition, carbon tetrafluoride (CF 4 ) in perfluorocarbon is the most stable non-polar molecular compound among known molecules, and it is very difficult to decompose it. Considering that the use efficiency of perfluorocarbon used in the process is about 15 ~ 60% The problem with the overburden carbon is becoming serious.

상기 육불화황, 과불화탄소와 같은 불화가스를 처리하는 방법으로는 연소법(Combustion), 열분해법(Thermal distruction), 화학/촉매분해법(Chemical/catalytic distruction), 플라즈마 분해법(plasma distruction) 등 다양한 기술이 연구 개발되고 있다.
Various techniques such as combustion, thermal distillation, chemical / catalytic distillation, and plasma distillation can be used to treat the fluorinated gas such as sulfur hexafluoride and perfluorocarbon gas. Research and development.

예를 들어, 대한민국공개특허 제10-1998-48707호에서는 과불화물(PFC) 및 SiF4가 함유된 배기 가스를 알루미나 촉매를 이용하여 분해하는 방법이 개시된 바 있고, 대한민국등록특허 제10-0737941호에서는 2 단 플라즈마 처리형 유해가스 처리장치가 개시된바 있으며, 플라즈마를 이용하여 PFC 계열의 가스를 분해하여 처리할 수 있다.
For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-1998-48707 discloses a method of decomposing exhaust gas containing PFC and SiF 4 by using an alumina catalyst, and Korean Patent No. 10-0737941 Discloses a two-stage plasma processing type noxious gas processing apparatus, which can decompose and treat PFC gas using plasma.

그러나, 일반적으로 불화가스가 많이 사용되는 반도체, LCD공정에서 배출되는 불화가스는 높은 단위배출량 및 매우 낮은 농도(약 300 ~ 1000 ppm)로 생성되어 이로 인하여 처리공정 및 장치에 높은 부하가 작용하여 많은 에너지가 소비되는 문제가 있고, 처리장치의 대형화가 불가피하다는 문제가 있다.
However, in general, fluorinated gas discharged from a semiconductor or LCD process, in which fluorinated gas is heavily used, is produced at a high unit discharge amount and a very low concentration (about 300 to 1000 ppm) There is a problem that energy is consumed, and there is a problem that the size of the processing apparatus is inevitable.

이러한 문제들을 해결하고, 나아가 전량 수입에 의존하고 있는 고가의 과불화탄소(CF4) 및 육불화황(SF6)을 분리/회수하고 농축하는 연구개발이 수행되고 있는 실정이다.
Research and development has been carried out to solve these problems and further to separate and recover the expensive perfluorocarbon (CF 4 ) and sulfur hexafluoride (SF 6 ), which are all dependent on imports.

한편, 종래의 불화가스 처리방법을 대체하는 새로운 대체방법 중 하나로 분리막법이 개발되었다. 상기 분리막법은 불화가스와 기타 가스들의 분자직경 차이를 이용하여 분리막을 통해 불화가스를 분리 및 회수하는 방법으로, On the other hand, a membrane method has been developed as one of the alternative methods replacing the conventional fluorine gas treatment method. The separation membrane method is a method for separating and recovering fluorinated gas through a separation membrane by using a difference in molecular diameter between fluorinated gas and other gases,

대한민국공개특허 제10-2008-0074225호에서는 육불화황 분리막 모듈 및 이를 이용한 육불화황 회수장치가 개시된 바 있으며, 육불화황 회수를 위한 추가 공정없이도 육불화황 분리막 모듈을 이용하여 높은 회수율로 육불화황을 회수할 수 있는 것으로 나타났다.
Korean Patent Laid-Open No. 10-2008-0074225 discloses a sulfur hexafluoride separator module and a sulfur hexafluoride recovery apparatus using the sulfur hexafluoride separation membrane module. In the present invention, a sulfur hexafluoride separation membrane module is used without any additional process for recovering sulfur hexafluoride, It was found that sulfur fluoride can be recovered.

불화가스가 사용되는 반도체 및 LCD 공정의 특성상 육불화황과 같은 불화가스가 포함되어 있는 폐가스의 최종 배출압력이 1 bar(gauge pressure) 미만의 음압이기 때문에, 이러한 폐가스를 유동시키기 위해서는 반도체 및 LCD 공정의 공정장비 중 블로워(blower) 전단에 가압장치가 설치되어야 한다. 그러나, 설치된 가압장치로 인하여 반도체 공정 또는 LCD 공정 중 스퍼터링(sputtering) 공정에 부하(load)가 걸리는 문제가 있다.
Since the final discharge pressure of the waste gas containing fluorinated gas such as sulfur hexafluoride is lower than 1 bar (gauge pressure) due to the characteristic of the semiconductor and LCD process in which fluorinated gas is used, in order to flow the waste gas, The pressure device must be installed at the front of the blower. However, there is a problem that a load is applied to a sputtering process in a semiconductor process or an LCD process due to the pressurizing device installed.

이에, 본 발명자들은 종래의 불화가스 처리방법을 대체하는 불화가스 분리방법을 연구하던 중, 불화가스를 감압부를 포함하는 분리막 모듈에 공급함으로써 저압의 불화가스를 가압장치없이 농축하고, 손실되는 불화가스를 다른 분리막 모듈에 공급함으로써 회수율을 높인 불화가스 농축 및 회수 장치를 개발하고, 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the present inventors have studied fluorine gas separation methods replacing conventional fluorine gas processing methods, and have found that fluorine gas is supplied to a separation membrane module including a decompression section to concentrate low-pressure fluorine gas without a pressure device, To another separation membrane module, thereby completing the present invention.

본 발명의 목적은 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치 및 이를 이용한 불화가스 농축 및 회수방법을 제공하는 데 있다.
It is an object of the present invention to provide an apparatus for concentrating and recovering fluorinated gas using a separation membrane, and a method for concentrating and recovering fluorinated gas using the same.

이를 위하여 본 발명은To this end,

불화가스 농축장치 및 불화가스 회수장치를 포함하는 불화가스 농축 및 회수장치에 있어서,In a fluorinated gas concentration and recovery apparatus including a fluorinated gas concentration apparatus and a fluorinated gas recovery apparatus,

상기 불화가스 농축장치는The fluorinated gas concentration apparatus

상기 불화가스를 포함하는 혼합가스가 공급되는 가스공급부;A gas supply unit to which a mixed gas containing the fluorinated gas is supplied;

상기 가스공급부로부터 혼합가스가 주입되는 주입구, 불화가스가 분리되는 분리막, 상기 분리막에서 불화가스가 분리된 비불화가스가 배출되는 투과구 및 상기 분리막에서 분리된 불화가스가 배출되는 배출구를 구비하여 혼합가스로부터 불화가스를 분리하는 분리막 모듈이 하나 또는 그 이상 포함된 농축부;A separator for separating fluorine gas from the gas supply unit, a permeate port for discharging the fluorinated gas from which the fluorinated gas is separated from the separator, and a discharge port for discharging the fluorinated gas separated from the separator, A concentrator comprising one or more membrane modules for separating fluoride gas from the gas;

상기 분리막 모듈의 투과구와 연결되되, 상기 분리막 모듈로부터 비불화가스가 투과되는 구동력을 제공하는 감압펌프; 및A decompression pump connected to the permeate port of the separator module, the depressurization pump providing a driving force through which the non-fluorinated gas is transmitted from the separator module; And

상기 분리막 모듈의 배출구와 연결되되, 상기 분리막 모듈로부터 배출되는 불화가스의 유량을 제어하는 배출유량 제어부를 포함하고,And a discharge flow rate controller connected to the discharge port of the separation membrane module and controlling the flow rate of the fluoride gas discharged from the separation membrane module,

상기 불화가스 회수장치는 The fluorinated gas recovery device

상기 농축부의 투과구로부터 배출되는 비불화가스가 주입되는 주입구, 상기 주입된 비불화가스로부터 불화가스가 회수되는 분리막, 상기 분리막을 투과한 비불화가스가 배출되는 투과구 및 상기 분리막에서 회수된 불화가스가 배출되는 배출구를 구비하여 혼합가스로부터 불화가스를 분리하는 분리막 모듈이 하나 또는 그 이상을 포함된 회수부; 및A permeation port through which the non-fluorinated gas that has permeated the separation membrane is discharged, and a permeate port through which the fluorinated gas recovered from the separation membrane is withdrawn, A recovery unit including one or more separation membrane modules for separating the fluorine gas from the mixed gas by having an outlet through which the gas is discharged; And

상기 회수부의 배출구와 연결되되, 상기 회수부로부터 배출되는 불화가스의 유량을 제어하는 배출유량 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치를 제공한다.
And a discharge flow rate controller connected to the discharge port of the recovery section and controlling the flow rate of the fluoride gas discharged from the recovery section, wherein the fluoride gas concentration and recovery apparatus using the separation membrane is provided.

또한, 본 발명은In addition,

불화가스를 포함하는 혼합가스를 상기한 불화가스 농축 장치로 공급하여 분리농축하는 단계(단계 1); 및 Supplying the mixed gas containing fluorinated gas to the fluorinated gas concentration apparatus to separate and concentrate (step 1); And

상기 단계 1에서 불화가스가 분리농축된 비불화가스로부터 잔류 불화가스를 불화가스 회수장치를 통해 회수하는 단계(단계 2);Recovering the residual fluorinated gas from the non-fluorinated gas from which the fluorinated gas is separated and concentrated in the step 1 through the fluorinated gas recovery apparatus (step 2);

를 포함하는 것을 특징으로 하는 불화가스 농축 및 회수방법을 제공한다.
The present invention also provides a method for concentrating and recovering fluorinated gas.

본 발명에 따른 불화가스 분리 및 농축장치 및 이를 이용한 불화가스 농축방법은 공정의 폐가스로 배출되는 저압의 불화가스를 가압장치를 이용하지 않고 종래의 가압방식보다 더욱 높은 효율로 분리할 수 있다. 또한, 불화가스 분리 및 농축장치가 가압부를 포함하지 않음에 따라 불화가스가 배출되는 반도체 등의 소자 제조공정에 악영향을 주는 문제를 방지할 수 있다. 또한 회수장치를 통해 손실된 불화가스를 재회수함으로써 불화가스를 효율적으로 농축 및 회수할 수 있다.
The fluorine gas separation and concentration apparatus and the fluorine gas concentration method using the same according to the present invention can separate the fluorine gas discharged at low pressure into the waste gas of the process at a higher efficiency than the conventional pressure method without using the pressure device. In addition, since the fluorine gas separation and concentration apparatus does not include the pressing portion, it is possible to prevent the problem that the fluorine gas is adversely affected in the manufacturing process of the device such as semiconductor. Further, the fluorinated gas can be efficiently concentrated and recovered by regaining the lost fluorinated gas through the recovery device.

도 1은 본 발명에 따른 불화가스 농축 및 회수장치의 공정도이고;
도 2는 본 발명에 따른 불화가스 농축장치에 사용된 중공사막 모듈의 이미지이고;
도 3은 본 발명에 따른 불화가스 회수장치에 사용된 중공사막 모듈의 이미지이고;
도 4는 본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2의 농축율 및 회수율에 대한 그래프이다.1 is a process diagram of a fluorinated gas concentration and recovery apparatus according to the present invention;
2 is an image of a hollow fiber membrane module used in a fluorinated gas concentration apparatus according to the present invention;
3 is an image of a hollow fiber membrane module used in a fluorinated gas recovery apparatus according to the present invention;
4 is a graph showing the concentration ratio and recovery rate of Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 according to the present invention.

본 발명의 목적은 분리막을 이용하여 불화가스 농축 및 회수장치 및 이를 이용한 불화가스 농축 및 회수방법을 제공하는 데 있다. 이를 위하여 본 발명은 불화가스를 감압부를 포함하는 분리막 모듈에 공급함으로써 저압의 불화가스를 가압장치없이 농축하고, 손실되는 불화가스를 다른 분리막 모듈에 공급함으로써 회수율을 높인 불화가스 농축 및 회수 장치 및 이를 이용한 불화가스 농축 및 회수방법을 제공한다.
An object of the present invention is to provide an apparatus for concentrating and collecting fluorinated gas using a separation membrane, and a method for concentrating and recovering fluorinated gas using the same. In order to achieve the above object, the present invention provides a fluorocarbon gas concentration and recovery apparatus that increases the recovery rate by supplying a fluorocarbon gas to a separation membrane module including a decompression unit, concentrating the fluorocarbon gas at a low pressure without a pressurizing unit, And a method for concentrating and recovering fluorine gas.

본 발명은The present invention

불화가스 농축장치 및 불화가스 회수장치를 포함하는 불화가스 농축 및 회수장치에 있어서,In a fluorinated gas concentration and recovery apparatus including a fluorinated gas concentration apparatus and a fluorinated gas recovery apparatus,

상기 불화가스 농축장치는The fluorinated gas concentration apparatus

상기 불화가스를 포함하는 혼합가스가 공급되는 가스공급부;A gas supply unit to which a mixed gas containing the fluorinated gas is supplied;

상기 가스공급부로부터 혼합가스가 주입되는 주입구, 불화가스가 분리되는 분리막, 상기 분리막에서 불화가스가 분리된 비불화가스가 배출되는 투과구 및 상기 분리막에서 분리된 불화가스가 배출되는 배출구를 구비하여 혼합가스로부터 불화가스를 분리하는 분리막 모듈이 하나 또는 그 이상 포함된 농축부;A separator for separating fluorine gas from the gas supply unit, a permeate port for discharging the fluorinated gas from which the fluorinated gas is separated from the separator, and a discharge port for discharging the fluorinated gas separated from the separator, A concentrator comprising one or more membrane modules for separating fluoride gas from the gas;

상기 분리막 모듈의 투과구와 연결되되, 상기 분리막 모듈로부터 비불화가스가 투과되는 구동력을 제공하는 감압펌프; 및A decompression pump connected to the permeate port of the separator module, the depressurization pump providing a driving force through which the non-fluorinated gas is transmitted from the separator module; And

상기 분리막 모듈의 배출구와 연결되되, 상기 분리막 모듈로부터 배출되는 불화가스의 유량을 제어하는 배출유량 제어부를 포함하고,And a discharge flow rate controller connected to the discharge port of the separation membrane module and controlling the flow rate of the fluoride gas discharged from the separation membrane module,

상기 불화가스 회수장치는 The fluorinated gas recovery device

상기 농축부의 투과구로부터 배출되는 비불화가스가 주입되는 주입구, 상기 주입된 비불화가스로부터 불화가스가 회수되는 분리막, 상기 분리막을 투과한 비불화가스가 배출되는 투과구 및 상기 분리막에서 회수된 불화가스가 배출되는 배출구를 구비하여 혼합가스로부터 불화가스를 분리하는 분리막 모듈이 하나 또는 그 이상 포함된 회수부; 및A permeation port through which the non-fluorinated gas that has permeated the separation membrane is discharged, and a permeate port through which the fluorinated gas recovered from the separation membrane is withdrawn, A recovery unit including one or more separation membrane modules for separating fluorinated gas from a mixed gas by having an outlet through which gas is discharged; And

상기 회수부의 배출구와 연결되되, 상기 회수부로부터 배출되는 불화가스의 유량을 제어하는 배출유량 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치를 제공한다.
And a discharge flow rate controller connected to the discharge port of the recovery section and controlling the flow rate of the fluoride gas discharged from the recovery section, wherein the fluoride gas concentration and recovery apparatus using the separation membrane is provided.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 분리막을 불화가스 농축 및 회수장치를 상세히 설명한다. 도 1 은 본 발명에 따른 불화가스 농축 및 회수장치의 일예를 나타낸 공정도로, 이를 참조하여 본 발명을 설명하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, a fluorine gas concentration and recovery apparatus for separating a separation membrane according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 is a process diagram showing an example of a fluorinated gas concentration and recovery apparatus according to the present invention, and the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.

본 발명에 따른 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치에 있어서, In the fluorinated gas concentration and recovery apparatus using the separation membrane according to the present invention,

상기 불화가스 농축장치는The fluorinated gas concentration apparatus

상기 불화가스를 포함하는 혼합가스가 공급되는 가스공급부(100);A gas supply unit 100 to which a mixed gas containing the fluorinated gas is supplied;

상기 가스공급부로부터 혼합가스가 주입되는 주입구(201), 불화가스가 분리되는 분리막(204), 상기 분리막에서 불화가스가 분리된 비불화가스가 배출되는 투과구(203) 및 상기 분리막에서 분리된 불화가스가 배출되는 배출구(202)를 구비하여 혼합가스로부터 불화가스를 분리하는 분리막 모듈(200)이 하나 또는 그 이상 포함된 농축부;(201) for injecting a mixed gas from the gas supply unit, a separation membrane (204) for separating the fluorinated gas, a permeability port (203) for discharging the fluorinated gas from which the fluorinated gas is separated, A concentrating part having one or more separation membrane modules (200) for separating fluorine gas from a mixed gas by having an outlet (202) through which gas is discharged;

상기 분리막 모듈(200)의 투과구(203)와 연결되되, 상기 분리막 모듈로부터 비불화가스가 투과되는 구동력을 제공하는 감압펌프; 및A decompression pump connected to the permeable port 203 of the separable membrane module 200 to provide a driving force for passing non-fluorinated gas from the separable membrane module; And

상기 분리막 모듈의 배출구와 연결되되, 상기 분리막 모듈로부터 배출되는 불화가스의 유량을 제어하는 배출유량 제어부(300)를 포함한다.
And a discharge flow rate controller 300 connected to the discharge port of the separation membrane module and controlling the flow rate of the fluoride gas discharged from the separation membrane module.

상기 가스공급부(100)는 반도체 공정 또는 LCD 제조공정에서 폐가스로 배출되는 불화가스를 포함하는 혼합가스를 상기 불화가스 회수장치로 공급한다. 반도체 공정 또는 LCD 제조공정에서 육불화황(SF6), 사불화탄소(CF4) 등의 불화가스는 기판(웨이퍼)의 세척에 주로 사용되며, 저농도 및 저압의 폐가스로 배출된다. 이러한 불화가스는 온실가스로 작용하여 환경문제를 초래할 수 있고, 전량 수입에 의존하는 고가의 가스이기 때문에 회수장치가 요구되며, 상기 가스공급부(100)는 반도체 공정, LCD 제조공정으로부터 불화가스를 포함하는 혼합가스를 받아 불화가스를 농축부의 분리막모듈로 공급한다.
The gas supply unit 100 supplies a mixed gas containing a fluorinated gas discharged to a waste gas to the fluorinated gas recovery apparatus in a semiconductor process or an LCD manufacturing process. In the semiconductor or LCD manufacturing process, fluorinated gas such as sulfur hexafluoride (SF 6 ) and carbon tetrafluoride (CF 4 ) is mainly used for cleaning substrates (wafers) and is discharged as waste gas of low concentration and low pressure. Such a fluorinated gas acts as a greenhouse gas, which may cause environmental problems. Since the entire amount of the fluorinated gas is an expensive gas that depends on importing, a recovering device is required. The gas supplying part 100 includes fluorine gas from a semiconductor process, And supplies the fluorinated gas to the separation membrane module of the concentration section.

이때, 상기 불화가스 농축장치는 상기 가스공급부(100)로부터 공급되는 혼합가스의 유량을 제어하기 위한 유량제어장치를 더 포함할 수 있으며, 상기 유량제어장치는 질량 유량 제어기(mass flow controller, MFC)인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The fluorine gas concentration apparatus may further include a flow rate controller for controlling a flow rate of the mixed gas supplied from the gas supply unit 100. The flow rate controller may include a mass flow controller (MFC) But is not limited thereto.

이때, 불화가스의 농축효율을 더욱 향상시키기 위해 분리막을 통한 혼합가스의 농축을 반복수행하는 것이 바람직하며, 이를 위해 본 발명에 따른 불화가스 농축장치는 농축부에 분리막모듈 및 감압펌프 복수개가 직렬로 연결될 수 있다. 상기 직렬 연결은 농축부의 분리막 모듈(204)의 배출구(202)로 배출된 농축된 불화가스가 추가로 연결된 다음 농축장치의 분리막 모듈의 주입구를 통해 주입될 수 있도록 연결한 것으로, 즉 농축장치의 배출구를 통해 배출되는 농축된 불화가스를 다음 농축장치를 통해 반복농축하여 불화가스의 농축효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 감압펌프는 진공펌프를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
In order to further enhance the concentration efficiency of the fluorinated gas, it is preferable to repeatedly concentrate the mixed gas through the separation membrane. To this end, the fluorinated gas concentration apparatus according to the present invention includes a separation membrane module and a plurality of decompression pumps connected in series Can be connected. The series connection is such that the concentrated fluorine gas discharged to the discharge port 202 of the membrane module 204 of the concentrating section is additionally connected and then injected through the inlet of the membrane module of the concentrating device, The concentrated fluorinated gas discharged through the condenser can be repeatedly concentrated through the subsequent condenser to further enhance the concentration efficiency of the fluorinated gas. The vacuum pump is preferably a vacuum pump, but is not limited thereto.

상기 분리막 모듈의 일단부에 위치한 주입구(201)로는 가스공급부(100)로부터 불화가스가 공급되고, 공급된 불화가스는 분리막 모듈(200)의 길이방향으로 진행하며 불화가스가 농축된다. 불화가스가 농축된 비불화가스들은 상기 주입구의 반대쪽에 구비된 투과구(203)를 통해 분리막모듈(200)로부터 배출되고, 농축된 불화가스는 배출구(202)를 통해 농축부로부터 배출된다.
The fluorine gas is supplied from the gas supply unit 100 to the injection port 201 located at one end of the separation membrane module and the supplied fluorine gas proceeds in the longitudinal direction of the separation membrane module 200 to concentrate the fluorine gas. The unfused gas in which the fluorinated gas is concentrated is discharged from the separation membrane module 200 through the permeate port 203 provided at the opposite side of the injection port and the concentrated fluorinated gas is discharged from the concentrated portion through the discharge port 202.

본 발명에 따른 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치에 있어서, 상기 농축부에 포함되는 분리막 모듈의 분리막은 중공사형 분리막(hollow fiber memmbrane)인 것이 바람직하다. 중공사형 분리막은 평막에 비하여 상대적으로 큰 막 면적을 가지는 모듈을 제조하기 용이하여 높은 분리효율을 나타낼 수 있다.
In the fluorine gas concentration and recovery apparatus using the separation membrane according to the present invention, it is preferable that the separation membrane of the separation membrane module included in the concentration unit is a hollow fiber membrane. The hollow-fiber type separation membrane can easily produce a module having a relatively large membrane area as compared with a flat membrane, and can exhibit a high separation efficiency.

상기 중공사형 분리막은 불화가스에 대한 내화학성이 우수한 폴리설폰, 카본(carbon), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(polyester), 폴리에스터카보네이트(polyestercarbonate), 폴리에스터설폰(polyestersulfone), 폴리아미드(polyamide), 폴리페닐린(polyphenylene) 등의 재질인 것이 바람직하고, 표면이 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)으로 코팅될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The hollow fiber type separator may be formed of a material having excellent chemical resistance to fluorine gas such as polysulfone, carbon, polyimide, polycarbonate, polyester, polyestercarbonate, polyester sulfone polyestersulfone, polyamide, polyphenylene and the like, and the surface may be coated with polydimethylsiloxane (PDMS), but the present invention is not limited thereto.

상기 농축부는 분리된 불화가스를 배출하는 배출구와 불화가스가 분리된 비불화가스들이 배출되는 투과구를 포함하며, 상기 배출구 및 투과구에는 가스크로마토그래피(gas chromatography, GC)가 각각 연결될 수 있다. 가스크로마토그래피로 배출구를 통해 배출되는 불화가스의 농도를 분석하여 불화가스의 농도를 더욱 높이기 위한 농축공정으로 농축부의 배출구에 다음 농축부를 설치하여 분리함으로써 더욱 농축을 수행할 수 있다.
The enrichment unit may include a discharge port for discharging the separated fluorinated gas and a permeate port for discharging the fluorinated gas separated from the fluorinated gas, and the discharge port and the permeate port may be connected to gas chromatography (GC), respectively. The concentration of the fluorinated gas discharged through the discharge port by the gas chromatography can be further analyzed to further increase the concentration of the fluorinated gas by disposing and separating the next concentrated portion in the discharge port of the concentrated portion.

본 발명에 따른 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치에 있어서, 상기 농축부는 혼합가스로부터 불화가스를 분리하는 분리막 모듈이 하나 또는 그 이상 병렬 연결될 수 있다. 상기 병렬연결은 불화가스 농축장치의 주입구로 공급되는 불화가스를 포함하는 혼합가스가 다수의 농축부 분리막 모듈(400)의 주입구로 동시에 분리되어 공급될 수 있도록 분리막 모듈이 연결된 것이다. 병렬연결된 분리막 모듈의 수가 증가할수록 많은 유량의 불화가스를 분리 및 농축할 수 있다.
In the fluorine gas concentration and recovery apparatus using the separation membrane according to the present invention, one or more separation membrane modules for separating fluorine gas from the mixture gas may be connected to the concentration unit in parallel. In the parallel connection, the separation membrane module is connected so that a mixed gas containing fluorinated gas supplied to the inlet of the fluorinated gas concentrator can be simultaneously supplied to the inlet of the plurality of concentrating module modules 400. As the number of parallel-connected membrane modules increases, a large amount of fluorine gas can be separated and concentrated.

상기 감압펌프는 상기 농축부 모듈의 투과구와 연결되어 상기 분리막 모듈로부터 비불화가스가 투과되는 구동력을 제공한다. 상기 감압펌프는 농축부의 분리막모듈(200) 내부를 감압시켜 농축부의 분리막 모듈 내부로 불화가스가 주입 및 분리되도록 하는 구동력을 발생시키고, 상기 농축장치에서 손실되는 미량의 불화가스를 재회수하며 농축 및 분리할 수 있다. 산업현장에서 배출되는 저압의 혼합가스를 감압펌프를 통해 분리막 모듈 내부를 저압상태로 유지할 수 있어, 저압상태로 유지하여 분리 및 농축을 수행할 수 있으며 가압으로 인한 반도체 소자 제조상에 문제를 방지할 수 있다. 이때, 상기 감압펌프는 진공펌프(Vacuum pump)인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니며 상기 농축부(200) 내부를 감압할 수 있는 수단을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
The depressurization pump is connected to the permeate port of the concentrator module and provides the driving force through which the non-fluorinated gas is permeated from the separator module. The depressurizing pump generates a driving force for depressurizing the interior of the separator module 200 of the condenser to inject and separate fluorinated gas into the separator module of the condenser, regenerate a small amount of fluoride gas lost in the condenser, Can be separated. Pressure gas mixture discharged from the industrial site can be maintained at a low pressure state through the decompression pump so that separation and concentration can be carried out by keeping the pressure in the low pressure state and problems in the manufacturing of semiconductor devices due to pressurization can be prevented have. At this time, the decompression pump is preferably a vacuum pump, but it is not limited thereto, and means for decompressing the inside of the concentration unit 200 may be appropriately selected and used.

상기 배출량제어부(300)는 농축부에서 농축되어 배출되는 불화가스의 유량을 제어하는 역할을 수행하고, 바람직하게는 질량 유량 제어기(mass flow controller, MFC)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 배출량제어부(300)를 통해 배출구를 통해 배출되는 불화가스 배출량을 조절할 수 있고, 이와 동시에 분리막 모듈로 유입되는 불화가스의 유량을 제어함으로써 불화가스가 농축부에 머무르는 체류시간을 조절할 수 있다. 일반적으로, 분리막을 통해 불화가스의 분리를 수행하는 경우, 체류시간이 길수록 분리막을 투과하는 불화가스의 투과량이 증가하여 손실량이 증가할 수 있으나, 체류시간을 적절히 조절할 경우 분리된 가스의 농도 즉, 농축도는 향상된다. 따라서, 상기 배출량제어부(300)를 통해 분리된 불화가스의 농도 및 분리속도(농축부를 통해 불화가스 분리가 수행되는 속도)를 조절할 수 있다.
The emission control unit 300 controls the flow rate of the fluorinated gas that is concentrated and discharged in the concentration unit, and may include, but is not limited to, a mass flow controller (MFC) . The discharge amount of the fluorine gas discharged through the discharge port can be controlled through the discharge amount control unit 300 and at the same time the flow rate of the fluorine gas flowing into the separation membrane module can be controlled to control the residence time of the fluorine gas in the concentration unit. Generally, when the fluorine gas is separated through the separation membrane, the longer the residence time, the greater the amount of fluorine gas that permeates the separation membrane, thereby increasing the loss. However, if the residence time is appropriately controlled, The degree of concentration is improved. Accordingly, the concentration and the separation rate of the fluorine gas separated through the emission control unit 300 (the rate at which the fluorine gas is separated through the concentration unit) can be controlled.

상기 분리장치에서 불화가스가 분리되는 것은 불화가스와 혼합가스에 포함된 다른 가스들의 분자 직경 차이를 이용한다. 일례로 육불화황(SF6)의 분자 직경은 5.02 으로 질소(N2)의 분자직경 3.60보다 큰 것을 알 수 있다. 이를 이용하여, 분리막 모듈을 설계하여 농축부를 제조함으로써 분리막을 통한 불화가스를 분리를 수행할 수 있다.
The separation of the fluorinated gas in the separator uses the difference in molecular diameter of the fluorinated gas and other gases contained in the mixed gas. For example, it can be seen that the molecular diameter of sulfur hexafluoride (SF 6 ) is 5.02 and the molecular diameter of nitrogen (N 2 ) is larger than 3.60. By using this, the separation membrane module can be designed to manufacture the concentrated portion, thereby separating the fluorinated gas through the separation membrane.

본 발명에 따른 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치에 있어서, 상기 불화가스 회수장치는 In the fluorinated gas concentration and recovery apparatus using the separation membrane according to the present invention, the fluorinated gas recovery apparatus

상기 농축부의 투과구로부터 배출되는 비불화가스가 주입되는 주입구(401), 상기 주입된 비불화가스로부터 불화가스가 회수되는 분리막(404), 상기 분리막을 투과한 비불화가스가 배출되는 투과구(403) 및 상기 분리막에서 회수된 불화가스가 배출되는 배출구(402)를 구비하여 혼합가스로부터 불화가스를 분리하는 분리막 모듈(400)이 하나 또는 그 이상을 포함하는 회수부; 및An inlet 401 for introducing non-fluorinated gas discharged from the permeate port of the dense portion, a separator 404 for recovering fluorinated gas from the injected non-fluorinated gas, a permeate port for discharging non- A separator module 400 for separating the fluorine gas from the mixed gas and having a discharge port 402 through which the fluorine gas recovered in the separator is discharged; And

상기 회수부의 배출구와 연결되되, 상기 회수부로부터 배출되는 불화가스의 유량을 제어하는 배출유량 제어부(500)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치를 포함한다.
And a discharge flow rate controller (500) connected to the discharge port of the recovery section and controlling the flow rate of the fluoride gas discharged from the recovery section, wherein the fluoride gas concentration and recovery apparatus using the separation membrane.

상기 회수장치의 분리막 모듈의 위치한 주입구(401)로는 농축장치의 투과구(203)로부터 미량의 불화가스가 포함된 비불화가스가 공급되고, 공급된 미량의 불화가스는 분리막 모듈(400)의 길이방향으로 진행하며 분리되어 불화가스가 회수된다. 불화가스가 분리된 비불화가스들은 상기 주입구의 반대쪽에 구비된 투과구(403)를 통해 분리막 모듈로부터 배출되고, 회수된 불화가스는 배출구(402)를 통해 회수부의 분리막 모듈(400)로부터 배출된다.
A non-fluorinated gas containing a small amount of fluorinated gas is supplied from the permeate port 203 of the concentrating device to the inlet 401 located in the separation membrane module of the recovery device, and the supplied small amount of fluorinated gas is supplied to the separation membrane module 400 And the fluorine gas is recovered. The non-fluorinated gas from which the fluorinated gas has been separated is discharged from the separation membrane module through the permeate port 403 provided at the opposite side of the inlet, and the recovered fluorinated gas is discharged from the separation membrane module 400 of the recovery section through the discharge port 402 .

본 발명에 따른 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치에 있어서, 상기 회수부에 포함되는 분리막 모듈의 분리막은 중공사형 분리막(hollow fiber memmbrane)인 것이 바람직하다. 중공사형 분리막은 평막에 비하여 상대적으로 큰 막 면적을 가지는 모듈을 제조하기 용이하여 높은 분리효율을 나타낼 수 있다.
In the fluorine gas concentration and recovery apparatus using the separation membrane according to the present invention, it is preferable that the separation membrane of the separation membrane module included in the recovery section is a hollow fiber membrane. The hollow-fiber type separation membrane can easily produce a module having a relatively large membrane area as compared with a flat membrane, and can exhibit a high separation efficiency.

상기 중공사형 분리막은 불화가스에 대한 내화학성이 우수한 폴리설폰, 카본(carbon), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(polyester), 폴리에스터카보네이트(polyestercarbonate), 폴리에스터설폰(polyestersulfone), 폴리아미드(polyamide), 폴리페닐린(polyphenylene) 등의 재질인 것이 바람직하고, 표면이 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)으로 코팅될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The hollow fiber type separator may be formed of a material having excellent chemical resistance to fluorine gas such as polysulfone, carbon, polyimide, polycarbonate, polyester, polyestercarbonate, polyester sulfone polyestersulfone, polyamide, polyphenylene and the like, and the surface may be coated with polydimethylsiloxane (PDMS), but the present invention is not limited thereto.

상기 회수부는 회수된 불화가스를 배출하는 배출구와 불화가스가 분리된 비불화가스들이 배출되는 투과구를 포함하며, 상기 배출구 및 투과구에는 가스크로마토그래피(gas chromatography, GC)가 각각 연결될 수 있다. 가스크로마토그래피로 배출구를 통해 배출되는 불화가스의 농도를 분석하여 불화가스의 농도를 더욱 높이기 위한 농축공정 및 회수를 더욱 높이기 위한 회수공정을 더욱 수행할 수 있다. 또한, 상기 투과구를 통과한 불화가스가 분리된 비불화가스들을 분석하여 대기 중으로 바로 배출하거나, 분리막 모듈을 연결하여 불화가스 분리를 더욱 수행할 수 있다.
The recovery unit includes a discharge port for discharging the recovered fluorinated gas and a permeate port for discharging the fluorinated gas separated from the fluorinated gas. The discharge port and the permeate port may be connected to gas chromatography (GC), respectively. A concentration process for further increasing the concentration of the fluorinated gas and a recovery process for further increasing the recovery can be further performed by analyzing the concentration of the fluorinated gas discharged through the discharge port by gas chromatography. In addition, the non-fluorinated gases separated from the fluorine gas passing through the permeate port may be analyzed and immediately discharged into the atmosphere, or the fluorine gas may be further separated by connecting the membrane module.

상기 회수부의 배출유량 제어부(500)는 회수부의 분리막모듈(400)에서 회수되어 배출되는 불화가스의 유량을 제어하는 역할을 수행하고, 바람직하게는 질량 유량 제어기(mass flow controller, MFC)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 회수부의 배출유량 제어부(500)를 통해 배출구를 통해 배출되는 불화가스 배출량을 조절할 수 있고, 이와 동시에 회수부의 분리막모듈(400)로 유입되는 불화가스의 유량을 제어함으로써 불화가스가 회수부의 분리막모듈(400)에 머무르는 체류시간을 조절할 수 있다. 일반적으로, 분리막을 통해 불화가스의 분리를 수행하는 경우, 체류시간이 길수록 분리막을 투과하는 불화가스의 투과량도 증가할 수 있으나, 체류시간을 적절히 조절할 경우 분리된 가스의 농도 즉, 농축도는 향상된다. 따라서, 상기 회수부의 배출유량 제어부(500)를 통해 분리된 불화가스의 농도 및 분리속도(분리막을 통해 불화가스 분리가 수행되는 속도)를 조절할 수 있다.
The discharge flow rate control unit 500 of the recovery unit controls the flow rate of the fluoride gas recovered and discharged from the separation membrane module 400 of the recovery unit 400, and preferably includes a mass flow controller (MFC) But is not limited thereto. The amount of fluoride gas discharged through the discharge port can be controlled through the discharge flow rate control unit 500 of the recovery unit and at the same time the flow rate of the fluoride gas flowing into the separation membrane module 400 of the recovery unit can be controlled, So that the residence time of the user can be adjusted. In general, when the fluorine gas is separated through the separation membrane, the permeation amount of the fluorine gas passing through the separation membrane may increase as the residence time is longer. However, when the residence time is appropriately adjusted, the concentration of the separated gas, . Therefore, the concentration and the separation speed of the fluorinated gas separated through the discharge flow rate control unit 500 of the recovery unit (the rate at which the fluorinated gas separation is performed through the separation membrane) can be adjusted.

본 발명에 따른 불화가스 농축 및 회수장치는 분리막을 이용하여 농축하고, 손실된 미량의 불화가스를 분리막을 이용하여 회수함으로써 종래의 불화가스 회수장치보다 더욱 우수한 회수효율을 나타낼 수 있다.
The apparatus for concentrating and collecting fluorinated gas according to the present invention can concentrate using a separation membrane and recover a small amount of lost fluorinated gas using a separation membrane, thereby exhibiting a better recovery efficiency than the conventional fluorinated gas recovery apparatus.

본 발명에 따른 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치에 있어서, 상기 불화가스 회수장치로 공급되는 유량에 따라 회수부의 분리막 모듈(400)이 하나 또는 그 이상이 병렬연결될 수 있다. 상기 병렬연결은 불화가스 농축장치의 투과구에서 배출된 비불화가스가 다수의 회수부 분리막 모듈(400)의 주입구로 동시에 분리되어 공급될 수 있도록 분리막모듈이 연결된 것이다. 병렬연결된 분리막 모듈의 수가 증가할수록 많은 유량의 비불화가스를 분리농축하여 회수할 수 있다.
In the fluorine gas concentration and recovery apparatus using the separation membrane according to the present invention, one or more separation membrane modules 400 of the recovery section may be connected in parallel according to the flow rate supplied to the fluorine gas recovery apparatus. In the parallel connection, the separation membrane module is connected so that the non-fluorinated gas discharged from the permeate port of the fluorine gas concentrator can be simultaneously supplied to the inlet port of the plurality of the recovery separator module 400. As the number of separator modules connected in parallel increases, it is possible to concentrate and recover the unfluffed gas at a large flow rate.

본 발명에 따른 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치에 있어서, 상기 불화가스 회수장치의 농축도를 높이기 위해 회수부의 분리막 모듈(400)이 하나 또는 그 이상이 직렬연결될 수 있다. 직렬연결은 불화가스 회수장치의 배출구로 배출된 불화가스가 추가로 제공되는 회수부의 분리막모듈의 주입구로 공급될 수 있도록 연결된 것이다. 회수부의 분리막 모듈(400)이 하나 또는 그 이상이 직렬연결되면 불화가스 회수장치를 통해 불화가스의 분리농축이 반복수행될 수 있어, 회수되는 불화가스의 농축도가 상승하는 효과가 있다.
In the fluorine gas concentration and recovery apparatus using the separation membrane according to the present invention, one or more separation membrane modules 400 of the recovery section may be connected in series in order to increase the concentration of the fluorine gas recovery apparatus. The series connection is connected so that the fluorinated gas discharged to the discharge port of the fluorinated gas recovery device can be supplied to the inlet of the separation membrane module of the recovery part provided additionally. When one or more of the separation membrane modules 400 in the recovery section are connected in series, the separation and concentration of the fluorinated gas can be repeatedly performed through the fluorinated gas recovery device, thereby increasing the concentration of the recovered fluorinated gas.

본 발명에 따른 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치에 있어서, 상기 불화가스 회수장치는 상기 회수부의 투과구와 연결되되, 상기 회수부 내부를 감압시키는 감압부를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 감압부는 상기 회수부의 분리막모듈(400) 내부를 감압시켜 회수부의 분리막 모듈 내부로 불화가스가 주입 및 분리되도록 하는 구동력을 발생시키며, 상기 회수장치에서 손실되는 미량의 불화가스를 재회수하며, 농축 및 분리할 수 있다. 이때, 상기 감압부는 진공펌프(Vacuum pump)를 포함하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니며 상기 회수부 모듈00) 내부를 감압할 수 있는 수단을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
In the apparatus for concentrating and collecting fluorinated gas using the separation membrane according to the present invention, the fluorinated gas recovery apparatus may further include a decompression unit connected to the permeate port of the recovery unit and depressurizing the inside of the recovery unit. The decompression unit generates a driving force for decompressing the inside of the separation membrane module 400 of the recovery unit and injecting and separating the fluorinated gas into the separation membrane module of the recovery unit, regenerating a small amount of fluorine gas lost in the recovery unit, And can be separated. At this time, the depressurization unit preferably includes a vacuum pump, but it is not limited thereto, and means for depressurizing the inside of the recovery unit module 00 may be appropriately selected and used.

또한, 본 발명은In addition,

불화가스를 포함하는 혼합가스를 본 발명에 따른 불화가스 농축 장치로 공급하여 분리농축하는 단계(단계 1); 및 Supplying a mixed gas containing a fluorinated gas to the fluorinated gas concentration apparatus according to the present invention to separate and concentrate (step 1); And

상기 단계 1에서 불화가스가 분리농축된 비불화가스로부터 잔류 불화가스를 불화가스 회수장치를 통해 회수하는 단계(단계 2);Recovering the residual fluorinated gas from the non-fluorinated gas from which the fluorinated gas is separated and concentrated in the step 1 through the fluorinated gas recovery apparatus (step 2);

를 포함하는 것을 특징으로 하는 불화가스 농축 및 회수방법을 제공한다.
The present invention also provides a method for concentrating and recovering fluorinated gas.

본 발명에 따른 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수방법에 있어서, 상기 단계 1은 불화가스를 포함하는 혼합가스를 본 발명에 따른 불화가스 농축 장치로 공급하여 분리농축하는 단계이다. 상기 불화가스를 포함하는 혼합가스는 반도체공정 또는 LCD 제조공정에서 폐가스로 배출되는 불화가스로, 이는 낮은 압력으로 배출되기 때문에 이를 불화가스 농축장치로 공급하기 위한 구동력이 요구된다. 본 발명에 따른 불화가스 농축장치는 분리막 모듈의 투과구와 연결되는 감압부를 통해 분리막 모듈을 진공화하여 저압의 혼합가스를 유동 및 분리시킬 수 있어, 별도의 가압수단이 필요치 않다. 이에 따라, 상기 단계 1에서 불화가스를 포함하는 혼합가스는 추가적인 장치 또는 수단 없이도 분리막 모듈로 공급될 수 있다.
In the method for concentrating and recovering fluorinated gas using the separation membrane according to the present invention, the above step 1 is a step for supplying and concentrating a mixed gas containing fluorinated gas to the fluorinated gas concentration apparatus according to the present invention. The mixed gas containing the fluorinated gas is a fluorinated gas discharged into a waste gas in a semiconductor process or a LCD manufacturing process, which is discharged at a low pressure, and therefore a driving force is required to supply the fluorinated gas to the fluorinated gas concentration apparatus. The fluorinated gas concentration apparatus according to the present invention can vacuum and separate the membrane module through the decompression unit connected to the permeate port of the separation membrane module to flow and separate the low-pressure mixed gas, so that no separate pressure means is required. Accordingly, in the step 1, the mixed gas containing the fluorinated gas can be supplied to the membrane module without any additional device or means.

본 발명에 따른 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수방법에 있어서, 상기 불화가스는 육불화황(SF6) 또는 과불화탄소(perfluorocarbon, PFC)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 불화가스는 일반적으로 반도체 공정, LCD 공정에 사용되는 가스들로 육불화황(SF6), 사불화탄소(CF4), 수소불화탄소(Hydrofluorocarbons, HFCs)가스 등으로, 이는 기판(웨이퍼)의 세척에 주로 사용되며, 저농도 및 저압의 폐가스로 배출된다. 이러한 불화가스는 온실가스로 작용하여 환경문제를 초래할 수 있고, 전량 수입에 의존하는 고가의 가스이기 때문에 회수장치가 요구되며, 본 발명에 따른 불화가스 농축 및 회수장치를 이용하면 불화가스와 혼합가스에 포함된 다른 가스들의 분자 직경 차이를 이용하여 장치 내부의 분리막을 통해 분리될 수 있다.
In the fluorochemical gas concentration and recovery method using the separation membrane according to the present invention, the fluorocarbon gas may be SF 6 or perfluorocarbon (PFC), but is not limited thereto. Fluoride gas is generally used for semiconductor and LCD processes. SF 6 , CF 4 , Hydrofluorocarbons (HFCs), etc. are used for cleaning substrates (wafers) And is discharged to a low concentration and low pressure waste gas. Such a fluorinated gas acts as a greenhouse gas, which may cause an environmental problem. Since all of the gas is an expensive gas that is dependent on import, a recovery device is required. When the fluorinated gas concentration and recovery device according to the present invention is used, Can be separated through the membrane inside the device using the difference in molecular diameter of the other gases contained in the device.

본 발명에 따른 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 단계 1에서 불화가스가 분리농축된 비불화가스로부터 잔류 불화가스를 불화가스 회수장치를 통해 회수하는 단계이다. 상기 단계 1에서 불화가스가 분리농축된 비불화가스에는 일부 불화가스가 잔류할 수 있으며, 이러한 잔류 불화가스가 대기중으로 배출됨으로써 온실효과가 더욱 가중될 수 있다. 따라서, 상기 단계 2에서는 상기 단계 1에서 불화가스가 분리농축된 비불화가스를 불화가스 회수장치를 통해 더욱 분리농축한다. 상기 불화가스 회수장치는 일반적인 분리막 모듈을 포함하여 불화가스의 분리를 수행할 수 있고, 상기 단계 2의 불화가스 회수장치를 통해 온실효과의 주원인으로 지목되어 세계적으로 배출량 감소가 요구되는 불화가스를 더욱 분리농축할 수 있다.
In the method for concentrating and recovering fluorinated gas using the separation membrane according to the present invention, the step 2 is a step for recovering the residual fluorinated gas from the fluorinated gas from which the fluorinated gas is separately concentrated by the fluorinated gas recovery apparatus. In step 1, a part of fluorinated gas may remain in the non-fluorinated gas in which the fluorinated gas is separated and concentrated, and the residual fluorinated gas is discharged into the atmosphere, so that the greenhouse effect can be further increased. Therefore, in the step 2, the non-fluorinated gas in which the fluorinated gas is separated and concentrated in the step 1 is further separated and concentrated through the fluorinated gas recovery device. The fluorinated gas recovery device includes a general separation membrane module and is capable of separating fluorinated gas. The fluorinated gas recovery device of step 2 is designated as a main cause of the greenhouse effect, It can be separated and concentrated.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 하기 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

단계 1: 도 1의 공정도에 나타낸 바와 같이 불화가스 농축 및 회수장치를 구성하였으며, 이때 농축부의 분리막으로는 다공성 폴리설폰 중공사막의 표면에 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)을 코팅한 비대칭형 분리막 유효 막면적이 2.43 m2인 중공사막 분리막 모듈(module) 6개를 병렬로 연결하여 사용하였으며, 회수부의 분리막으로는 상기 농축부와 같은 재질의 분리막으로 유효막면적이 1.34m2인 중공사막 분리막 모듈 5개를 병렬로 연결하여 불화가스 농축 및 회수장치를 구성하였다. 상기 불화가스 농축장치로 혼합가스(질소/육불화황(N2/SF6)=99.95/0.05부피%)를 5000 sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)의 유량으로 공급하여 농축부의 분리막 모듈의 내부압력을 1bar로 하여 혼합가스로부터 불화가스를 농축하였다.Step 1: As shown in the process chart of FIG. 1, a fluorine gas concentration and recovery apparatus was constructed. As the separation membrane of the enrichment section, an asymmetric separator film in which polydimethylsiloxane (PDMS) was coated on the surface of the porous polysulfone hollow fiber membrane Six hollow fiber membrane module modules having a membrane area of 2.43 m 2 were connected in parallel. As the separation membrane of the recovery section, a hollow fiber membrane module having an effective membrane area of 1.34 m 2 , 5 were connected in parallel to constitute a fluorine gas concentration and recovery device. (Nitrogen / sulfur hexafluoride (N 2 / SF 6 ) = 99.95 / 0.05 vol%) was supplied to the fluorine gas concentration apparatus at a flow rate of 5000 sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute) Was adjusted to 1 bar to concentrate the fluorine gas from the mixed gas.

단계 2: 감압부를 통하여 투과된 미량의 불화가스를 포함하는 비불화가스는 회수부의 주입구를 통해 분리막모듈로 공급되었고, 회수부의 분리막모듈의 내부 압력을 1bar로 수행하여 불화가스를 회수하였다.
Step 2: Non-fluorinated gas containing a small amount of fluorinated gas transmitted through the decompression section was supplied to the separation membrane module through the inlet of the recovery section, and the fluorinated gas was recovered by performing the internal pressure of the separation membrane module in the recovery section at 1 bar.

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

상기 실시예 1의 단계 1에서 분리막 모듈의 압력을 0.1 bar로 유지한 상태로 불화가스를 농축 및 회수한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 불화가스를 농축 및 회수하였다.
The fluorinated gas was concentrated and recovered in the same manner as in Example 1, except that the fluorinated gas was concentrated and recovered while maintaining the pressure of the separation membrane module at 0.1 bar in the step 1 of Example 1 above.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

상기 실시예 1에 있어서, 불화가스 회수장치를 포함하지 않고 불화가스 농축장치만을 이용하여 불화가스를 농축한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 불화가스를 농축하였다.
In Example 1, the fluorinated gas was concentrated in the same manner as in Example 1 except that the fluorinated gas was not concentrated but the fluorinated gas was concentrated using only the fluorinated gas concentration apparatus.

<비교예 2>&Lt; Comparative Example 2 &

상기 실시예 2에 있어서, 불화가스 회수장치를 포함하지 않고 불화가스 농축장치만을 이용하여 불화가스를 농축한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 불화가스를 농축하였다.
In Example 2, the fluorinated gas was concentrated in the same manner as in Example 2 except that the fluorinated gas was not concentrated but the fluorinated gas was concentrated using only the fluorinated gas concentration apparatus.

<실험예 1><Experimental Example 1>

본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2의 농축도 및 회수율에 대해 알아보기 위하여 농축부의 분리막 모듈에서 분리된 불화가스의 농도를 가스크로마토그래피(gas chromatography, GC)를 통해 측정하였다. 이를 통해 농축도를 하기 수학식 1과 같이 계산하였고, 회수율은 하기 수학식 2와 같이 계산하여 그 결과를 도 4에 나타내었다. In order to examine the degree of concentration and the recovery rate of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 according to the present invention, the concentration of fluoride gas separated from the membrane module of the concentration portion was analyzed by gas chromatography (GC) Lt; / RTI &gt; The concentration was calculated according to the following equation (1), and the recovery rate was calculated according to the following equation (2). The results are shown in FIG.

<수학식 1>&Quot; (1) &quot;

Figure 112012074544674-pat00001
Figure 112012074544674-pat00001

<수학식 2>&Quot; (2) &quot;

Figure 112012074544674-pat00002
Figure 112012074544674-pat00002

도 4에 따르면, 본 발명에 따른 실시예 1과 비교예 1을 비교하는 경우 농축도는 유지되나 회수율은 약 50 % 가량 증가하는 것을 확인할 수 있고, 본 발명에 따른 실시예 2와 비교예 2를 비교하는 경우에도 농축도는 유지되나 회수율은 약 10 % 가량 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 회수장치가 장착됨에 따라 불화가스의 회수율이 크게 증가함을 알 수 있다.
According to FIG. 4, when comparing Example 1 and Comparative Example 1 according to the present invention, it can be seen that the degree of concentration is maintained, but the recovery rate is increased by about 50%, and Comparative Example 2 according to the present invention is compared with Comparative Example 2 , But the recovery rate is increased by about 10%. As a result, it can be seen that the recovery rate of fluorinated gas is greatly increased as the recovery device is installed.

100 : 가스공급부
200 : 농축부 분리막 모듈
201 : 농축부 주입구
202 : 농축부 배출구
203 : 농축부 투과구
204 : 농축부 분리막
300 : 농축부 배출유량제어부
400 : 회수부 분리막 모듈
401 : 회수부 주입구
402 : 회수부 배출구
403 : 회수부 투과구
404 : 회수부 분리막
500 : 회수부 배출유량제어부100: gas supply part
200: Condenser membrane module
201: Enrichment section inlet
202:
203: Concentrate
204: concentrated membrane
300: Concentration part discharge flow rate controller
400: recovery separator module
401:
402:
403:
404: recovery membrane
500: Discharge section discharge flow rate control section

Claims (10)

불화가스 농축장치 및 불화가스 회수장치를 포함하는 불화가스 농축 및 회수장치에 있어서,
상기 불화가스 농축장치는
반도체 또는 LCD 제조공정부에 연결되어, 반도체 또는 LCD 제조공정에서 발생하는 불화가스를 포함하는 혼합가스가 공급되는 가스공급부;
상기 가스공급부로부터 혼합가스가 주입되는 주입구, 불화가스가 분리되는 분리막, 상기 분리막에서 불화가스가 분리된 비불화가스가 배출되는 투과구 및 상기 분리막에서 분리된 불화가스가 배출되는 배출구를 구비하여 혼합가스로부터 불화가스를 분리하는 분리막 모듈이 하나 또는 그 이상 포함된 농축부;
상기 분리막 모듈의 투과구와 연결되되, 상기 분리막 모듈로부터 비불화가스가 투과되는 구동력을 제공하는 감압펌프; 및
상기 분리막 모듈의 배출구와 연결되되, 상기 분리막 모듈로부터 배출되는 불화가스의 유량을 제어하는 배출유량 제어부를 포함하고,
상기 불화가스 회수장치는
상기 농축부의 투과구로부터 배출되는 비불화가스가 주입되는 주입구, 상기 주입된 비불화가스로부터 불화가스가 회수되는 분리막, 상기 분리막을 투과한 비불화가스가 배출되는 투과구 및 상기 분리막에서 회수된 불화가스가 배출되는 배출구를 구비하여 혼합가스로부터 불화가스를 분리하는 분리막 모듈이 하나 또는 그 이상 포함된 회수부;
상기 회수부의 투과구와 연결되되, 상기 회수부 내부를 감압시키는 감압부; 및
상기 회수부의 배출구와 연결되되, 상기 회수부로부터 배출되는 불화가스의 유량을 제어하는 배출유량 제어부를 포함하며,
상기 혼합가스의 주입과, 상기 불화가스의 농축 및 회수의 구동력은 상기 감압펌프 및 감압부에 의해서만 발생하는 것을 특징으로 하는 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치.
In a fluorinated gas concentration and recovery apparatus including a fluorinated gas concentration apparatus and a fluorinated gas recovery apparatus,
The fluorinated gas concentration apparatus
A gas supply unit connected to a semiconductor or LCD manufacturing unit and supplied with a mixed gas including fluorinated gas generated in a semiconductor or LCD manufacturing process;
A separator for separating fluorine gas from the gas supply unit, a permeate port for discharging the fluorinated gas from which the fluorinated gas is separated from the separator, and a discharge port for discharging the fluorinated gas separated from the separator, A concentrator comprising one or more membrane modules for separating fluoride gas from the gas;
A decompression pump connected to the permeate port of the separator module, the depressurization pump providing a driving force through which the non-fluorinated gas is transmitted from the separator module; And
And a discharge flow rate controller connected to the discharge port of the separation membrane module and controlling the flow rate of the fluoride gas discharged from the separation membrane module,
The fluorinated gas recovery device
A permeation port through which the non-fluorinated gas that has permeated the separation membrane is discharged, and a permeate port through which the fluorinated gas recovered from the separation membrane is withdrawn, A recovery unit including one or more separation membrane modules for separating fluorinated gas from a mixed gas by having an outlet through which gas is discharged;
A decompression unit connected to the permeate port of the recovery unit and depressurizing the inside of the recovery unit; And
And a discharge flow rate control unit connected to the discharge port of the recovery unit and controlling a flow rate of the fluorinated gas discharged from the recovery unit,
Wherein the driving force for the injection of the mixed gas and the concentration and recovery of the fluorinated gas is generated only by the decompression pump and the decompression unit.
제 1 항에 있어서, 상기 불화가스 농축장치의 분리막은 중공사형 분리막(hollow fiber membrane)인것을 특징으로 하는 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치.
The apparatus of claim 1, wherein the separation membrane of the fluorinated gas concentration apparatus is a hollow fiber membrane.
제 2 항에 있어서, 상기 중공사형 분리막은 폴리설폰(polysulfone), 카본(carbon), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(polyester), 폴리에스터카보네이트(polyestercarbonate), 폴리에스터설폰(polyestersulfone), 폴리아미드(polyamide) 및 폴리페닐린(polyphenylene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 재질인 것을 특징으로 하는 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치.
The method as claimed in claim 2, wherein the hollow fiber separator is formed of a material selected from the group consisting of polysulfone, carbon, polyimide, polycarbonate, polyester, polyestercarbonate, wherein the fluorinated gas is one kind of material selected from the group consisting of polyestersulfone, polyamide, and polyphenylene.
제 1 항에 있어서, 상기 불화가스 회수장치의 분리막은 중공사형 분리막(hollow fiber membrane)인것을 특징으로 하는 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치.
The apparatus of claim 1, wherein the separation membrane of the fluorinated gas recovery device is a hollow fiber membrane.
제 4 항에 있어서, 상기 중공사형 분리막은 폴리설폰(polysulfone), 카본(carbon), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(polyester), 폴리에스터카보네이트(polyestercarbonate), 폴리에스터설폰(polyestersulfone), 폴리아미드(polyamide) 및 폴리페닐린(polyphenylene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 재질인 것을 특징으로 하는 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치.
[5] The method of claim 4, wherein the hollow-type separator is formed of a material selected from the group consisting of polysulfone, carbon, polyimide, polycarbonate, polyester, polyestercarbonate, wherein the fluorinated gas is one kind of material selected from the group consisting of polyestersulfone, polyamide, and polyphenylene.
제 1 항에 있어서, 상기 농축부 및 회수부는 하나 또는 그 이상의 분리막 모듈이 병렬연결되는 것을 특징으로 하는 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치.
The apparatus for concentrating and recovering fluorinated gas using a separation membrane according to claim 1, wherein the concentration unit and the recovery unit are connected in parallel with one or more separation membrane modules.
제 1 항에 있어서, 상기 농축부 및 회수부는 하나 또는 그 이상의 분리막 모듈이 직렬연결되는 것을 특징으로 하는 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치.
The apparatus for concentrating and recovering fluorinated gas using a separation membrane according to claim 1, wherein the concentration unit and the recovery unit are connected in series with one or more separation membrane modules.
삭제delete 제 1 항에 따른 불화가스 농축 및 회수장치를 이용하여 불화가스를 농축 및 회수하는 방법에 있어서,
불화가스를 포함하는 혼합가스를 불화가스 농축 장치로 공급하여 분리농축하는 단계(단계 1); 및
상기 단계 1에서 불화가스가 분리농축된 비불화가스로부터 잔류 불화가스를 불화가스 회수장치를 통해 회수하는 단계(단계 2);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수방법.
A method for concentrating and recovering fluorinated gas using the fluorinated gas concentration and recovery apparatus according to claim 1,
Supplying a mixed gas containing a fluorinated gas to the fluorinated gas concentration apparatus to separate and concentrate (step 1); And
Recovering the residual fluorinated gas from the non-fluorinated gas from which the fluorinated gas is separated and concentrated in the step 1 through the fluorinated gas recovery apparatus (step 2);
The method of any one of claims 1 to 5,
제 1 항에 있어서, 상기 불화가스는 육불화황(SF6) 또는 과불화탄소(perfluorocarbon, PFC)인 것을 특징으로 하는 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치.

The apparatus for concentrating and recovering fluorinated gas according to claim 1, wherein the fluorinated gas is sulfur hexafluoride (SF 6 ) or perfluorocarbon (PFC).

KR1020120102197A 2012-09-14 2012-09-14 Appratus for enriching and recovering fluorinated gas using membrane, and the method for enriching and recoverying of fluorinated gas thereby KR101420767B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120102197A KR101420767B1 (en) 2012-09-14 2012-09-14 Appratus for enriching and recovering fluorinated gas using membrane, and the method for enriching and recoverying of fluorinated gas thereby

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120102197A KR101420767B1 (en) 2012-09-14 2012-09-14 Appratus for enriching and recovering fluorinated gas using membrane, and the method for enriching and recoverying of fluorinated gas thereby

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140035665A KR20140035665A (en) 2014-03-24
KR101420767B1 true KR101420767B1 (en) 2014-07-17

Family

ID=50645443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120102197A KR101420767B1 (en) 2012-09-14 2012-09-14 Appratus for enriching and recovering fluorinated gas using membrane, and the method for enriching and recoverying of fluorinated gas thereby

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101420767B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017099278A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-15 (주)에어레인 Method for separating fluoride gas by using multistage gas separation process including hollow fiber membrane module having high selectivity
JP2021159913A (en) * 2020-03-30 2021-10-11 エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドAir Products And Chemicals Incorporated Membrane process and system for high recovery of non-permeating gas

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170079234A (en) 2015-12-30 2017-07-10 상명대학교산학협력단 Polymer electrolyte membrane containing nitrate for SF6 separation

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10298118A (en) * 1997-01-16 1998-11-10 L'air Liquide Improved method for separation and recovery of gaseous perfluoro compound and apparatus therefor
JP2002331219A (en) * 2001-01-25 2002-11-19 Ube Ind Ltd Apparatus and method for separating and recovering halogen compound gas
JP2005154203A (en) * 2003-11-26 2005-06-16 Daikin Ind Ltd Method for refining carbonyl difluoride
JP3727552B2 (en) * 2001-05-31 2005-12-14 財団法人地球環境産業技術研究機構 Perfluoro compound gas separation and recovery equipment

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10298118A (en) * 1997-01-16 1998-11-10 L'air Liquide Improved method for separation and recovery of gaseous perfluoro compound and apparatus therefor
JP2002331219A (en) * 2001-01-25 2002-11-19 Ube Ind Ltd Apparatus and method for separating and recovering halogen compound gas
JP3727552B2 (en) * 2001-05-31 2005-12-14 財団法人地球環境産業技術研究機構 Perfluoro compound gas separation and recovery equipment
JP2005154203A (en) * 2003-11-26 2005-06-16 Daikin Ind Ltd Method for refining carbonyl difluoride

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017099278A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-15 (주)에어레인 Method for separating fluoride gas by using multistage gas separation process including hollow fiber membrane module having high selectivity
JP2021159913A (en) * 2020-03-30 2021-10-11 エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドAir Products And Chemicals Incorporated Membrane process and system for high recovery of non-permeating gas
JP7218392B2 (en) 2020-03-30 2023-02-06 エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッド Membrane processes and systems for high recovery of non-permeating gases

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140035665A (en) 2014-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3152389B2 (en) Separation and recovery method of fluorochemical by membrane
US7964020B2 (en) Gas separation process using membranes with permeate sweep to remove CO2 from combustion gases
US8153091B2 (en) Xenon retrieval system and retrieval device
EP2700615B1 (en) Dual Stream System and Method for Producing Carbon Dioxide
KR101388266B1 (en) Method and apparatus for separating blast furnace gas
KR101886900B1 (en) Method and system for methane separation and purification from a biogas
JP4212106B2 (en) Gas separation device and gas separation method
KR101505920B1 (en) Apparatus and method for recovery of sulfur hexafluoride
CN109310945B (en) Purge-based membrane separation process for removing carbon dioxide from exhaust gases generated from multiple combustion sources
KR101420767B1 (en) Appratus for enriching and recovering fluorinated gas using membrane, and the method for enriching and recoverying of fluorinated gas thereby
Lee et al. Separation of greenhouse gases (SF6, CF4 and CO2) in an industrial flue gas using pilot-scale membrane
WO2019178350A1 (en) Energy efficient membrane-based process for co2 capture
KR101275772B1 (en) Membrane module and a fluorinated gas concentrator comprising the same
Baker et al. Gas separation process using membranes with permeate sweep to remove CO2 from combustion gases
KR101420082B1 (en) Appratus for separating and enriching fluorinated gas, and the method for separating and enriching of fluorinated gas thereby
KR101395092B1 (en) Appratus for separating and recovering fluorinated gas, and the method for separating and recovering of fluorinated gas thereby
KR101275774B1 (en) Appratus for enriching fluorinated gas, and the method for enrichment of fluorinated gas thereby
KR101658448B1 (en) Multi-step hybrid apparatus for removal of acidic gas and moisture from natural gas and the method therewith
KR101986776B1 (en) Method for purification of biogas using adsorption-membrane combined process
US6032484A (en) Recovery of perfluorinated compounds from the exhaust of semiconductor fabs with recycle of vacuum pump diluent
KR101526879B1 (en) Apparatus and method for recovery of retentate
KR101540585B1 (en) Apparatus and method for recovery of retentate
RU2768147C1 (en) Method for removing carbon dioxide and hydrogen sulfide from methane-containing gas mixtures
JP2000239007A (en) Method and apparatus for recovering and cleaning nitrous oxide included in waste gas
KR101576803B1 (en) Apparatus and method for recovery of retentate using gas separation membrane

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170703

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180627

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190711

Year of fee payment: 6