KR102483131B1 - 실란화합물 처리시스템 및 처리방법 - Google Patents
실란화합물 처리시스템 및 처리방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 폐 실란화합물을 가수분해하여 재사용가능한 물질로 분리회수하는 새로운 방식의 실란화합물 처리시스템 및 이러한 처리시스템을 사용하여 실란화합물을 환경오염을 유발시키지 않고 재활용할 수 있는 새로운 실란화합물 처리방법을 제공하는 것으로서,
본 발명에 따른 처리시스템은 실란화합물이 가수분해되는 가수분해조(100); 상기 가수분해조(100) 후단에 연결되어 상기 실란화합물이 가수분해되어 생성되는 수소가 세정되어 회수되는 스크러버(300); 및 상기 가수분해조(100)의 하단에 연결되어 실란화합물이 가수분해되어 생성된 겔상의 가수분해산물을 여액에서 분리회수하는 고액분리조(400)를 포함하며, 상기 가수분해반응조(100)에는 상하로 연장된 회전축(122); 상기 회전축(122)의 외주면에 구비된 블레이드(124); 외부에 구비된 수증기발생수단과 연결되어 상기 회전축(122)의 길이방향을 따라 연장된 수증기유입로(123); 및 일단은 상기 수증기유입로(123)와 연결되고 타단은 상기 블레이드(124) 단부로 개방되도록 상기 블레이드(124) 내부에 형성된 수증기배출로(125);를 포함하는 교반기(120)가 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 처리시스템은 실란화합물이 가수분해되는 가수분해조(100); 상기 가수분해조(100) 후단에 연결되어 상기 실란화합물이 가수분해되어 생성되는 수소가 세정되어 회수되는 스크러버(300); 및 상기 가수분해조(100)의 하단에 연결되어 실란화합물이 가수분해되어 생성된 겔상의 가수분해산물을 여액에서 분리회수하는 고액분리조(400)를 포함하며, 상기 가수분해반응조(100)에는 상하로 연장된 회전축(122); 상기 회전축(122)의 외주면에 구비된 블레이드(124); 외부에 구비된 수증기발생수단과 연결되어 상기 회전축(122)의 길이방향을 따라 연장된 수증기유입로(123); 및 일단은 상기 수증기유입로(123)와 연결되고 타단은 상기 블레이드(124) 단부로 개방되도록 상기 블레이드(124) 내부에 형성된 수증기배출로(125);를 포함하는 교반기(120)가 구비된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 실란화합물 처리시스템 및 처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐 실란화합물을 재활용가능한 물질로 분리회수하는 새로운 구성의 실란화합물 처리시스템과 처리방법에 관한 것이다.
트리클로로실란이나 디클로로실란 등의 클로로실란은 실리콘 박막의 제조 등에 이용되는데, 이들 클로로실란의 제조시 부차적인 반응의 결과로서 헥사클로로디실란 등과 같은 다양한 클로로실란 화합물이 생성된다. 또한, 이러한 반도체제조공정 뿐만 아니라, 실란화합물을 제조하는 과정에서 목적하는 실란화합물 이외에 이종의 실란화합물이 부산물로 생성되기도 한다.
따라서 이러한 이유들로 인해 상당량의 폐 실란화합물이 발생되며, 폐 실란화합물은 대부분 소각처리되고 있다. 그러나 클로로실란 화합물의 소각처리에 상당한 열량이 소요되며, 특히, Cl 함량이 높은 실란인 경우에는 소각장 내에서의 처리도 상당히 까다롭다.
본 발명은 상기와 같은 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 폐 실란화합물을 가수분해하여 재활용가능한 물질로 분리회수하는 새로운 방식의 실란화합물 처리시스템 및 이러한 처리시스템을 사용하여 실란화합물을 환경오염을 유발시키지 않고 재활용할 수 있는 새로운 실란화합물 처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따르면, 실란화합물이 가수분해되는 가수분해조(100); 상기 가수분해조(100) 후단에 연결되어 상기 실란화합물이 가수분해되어 생성되는 수소가 세정되어 회수되는 스크러버(300); 및 상기 가수분해조(100)의 하단에 연결되어 실란화합물이 가수분해되어 생성된 겔상의 가수분해산물을 여액에서 분리회수하는 고액분리조(400)를 포함하며, 상기 가수분해조(100)에는 상하로 연장된 회전축(122); 상기 회전축(122)의 외주면에 구비된 블레이드(124); 외부에 구비된 수증기발생수단과 연결되어 상기 회전축(122)의 길이방향을 따라 연장된 수증기유입로(123); 및 일단은 상기 수증기유입로(123)와 연결되고 타단은 상기 블레이드(124) 단부로 개방되도록 상기 블레이드(124) 내부에 형성된 수증기배출로(125);를 포함하는 교반기(120)가 구비된 것을 특징으로 하는 실란화합물 처리시스템이 제공된다.
또한, 상기 스크러버(300)는, 가스라인(20)이 하단부에 연결되어, 상기 가수분해반응조(100)에서 생성된 수소를 포함하는 가스가 내부로 유입되는 스크러버하우징(302); 상기 스크러버하우징(302) 내부에 구비되어 세정수를 분사하는 제1세정수분사노즐(320); 좌우 양측 단부는 상기 스크러버하우징(302)의 내측면에서 이격되어 좌우 양측으로 가스가 이동되는 가스통로(338)를 형성하며, 내부에는 세정수가 수용되는 제1트레이(330); 상기 가스통로(338) 상부를 커버하도록 상기 제1트레이(330) 상측에 위치되며 상기 제1트레이(330) 중앙부로 갈수록 하향으로 경사져서 하단부가 상기 제1트레이(330)에 수용된 세정수의 수위보다 낮은 높이를 가지는 제1경사부(342)와, 제1트레이(330)의 중앙부로 갈수록 상향으로 경사지도록 상기 제1경사부(342)의 하단에서 연장되는 제2경사부(344)로 이루어져서, 상기 제1트레이와(330) 사이에 가스가 이동되는 이동경로를 형성하며, 상기 제1, 2경사부(344) 위에 세정수가 수용되는 좌우 한 쌍의 제2트레이(340); 상기 좌우에 위치된 제2트레이(340) 사이에서 제2트레이(340) 보다 상측에 위치되며, 좌우 양측으로 갈수록 하향으로 경사진 형상으로 되어 좌우 양단부가 상기 제2트레이(340)에 수용된 세정수의 수위보다 낮은 높이를 가지며, 상기 제2트레이(340)의 사이에 가스가 이동되는 이동경로를 형성하는 제3트레이(350); 및 상기 제3트레이(350) 상측에 구비되어 세정수를 분사하는 제2세정수분사노즐(360);을 포함한다.
또한, 상기 제1트레이(320)는 중앙부로 갈수록 하향으로 경사진 제1경사부(322)와, 제1경사부(322)의 단부에서 중앙으로 갈수록 상향으로 경사진 제2경사부(324)가 연결되어 상기 제1, 2경사부(322, 324)가 연결된 부위가 세정수를 수용하는 수용공간을 형성하는 단위유닛이 좌우로 연결된 형태로 이루어져서 단면이 W형상을 가지며, 제1트레이(320)의 제1경사부(322)와 제2경사부(324)가 상기 제2트레이(340)의 제1경사부(342) 및 제2경사부(344)와 상하로 나란하게 배치된다.
또한, 상기 제2트레이(340)의 제1경사부(342) 및 제2경사부(344)는 합성수지보드(346)와, 금속망체로 이루어져서 기단부가 상기 합성수지보드(346) 내부로 매입되어 상기 제1, 3트레이(330, 350)와의 사이에 형성되는 가스유로를 가로지르도록 상기 제1, 3트레이(330,350)를 향해 상하로 돌출되는 충돌망체(347)로 이루어져서, 상기 제1, 2트레이(320,330) 및 제2, 3트레이(330,350) 사이에 형성되는 가스유로로 유입되는 가스가 상기 충돌망체(347)에 의해 충돌되어 미분화된다.
또한, 상기 충돌망체(347)는 금속망체를 ㄷ형태로 절곡하여 이루어져서, 상기 충돌망체(347)는 합성수지보드(346)에서 전후로 이격되게 돌출되는 제1, 2충돌부(348, 349)를 가진다.
한편 본 명세서에 개시된 기술에 관한 설명은 단지 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 개시된 기술에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
또한 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. “제1”, “제2” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소로 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어”있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어”있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 “~사이에”와 “~사이에” 또는 “~에 이웃하는”과 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다”또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이상과 같은 본 발명은 폐 실란화합물을 가수분해하여, 가수분해산물로 이산화규소, 실록산화합물, 실란 등의 규소화합물을 회수하고, 수소를 분리회수하는 것으로서, 본 발명을 이용하면 폐 실란화합물을 환경오염을 유발하지 않고 고품질의 원료물질화하여 재활용할 수 있다.
또한, 종래 폐 실란화합물을 소각하는 경우에 발생되는 탄소배출을 줄일 수있다는 점에서도 환경친화적이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 시스템의 개략도
도 2는 상기 실시예에서 사용된 가수분해조의 단면도
도 3은 도 2의 A부분 확대단면도
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 스크러버의 단면도
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 스크러버의 단면도
도 6은 상기 실시예의 제2트레이 확대단면도
도 7은 본 발명의 제4실시예의 제2트레이 확대단면도
도 2는 상기 실시예에서 사용된 가수분해조의 단면도
도 3은 도 2의 A부분 확대단면도
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 스크러버의 단면도
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 스크러버의 단면도
도 6은 상기 실시예의 제2트레이 확대단면도
도 7은 본 발명의 제4실시예의 제2트레이 확대단면도
이하에서, 본 발명을 각 실시예에 따라 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 개략도이며, 도 2와 도 3은 본 실시예에 따른 가수분해조의 단면도와 요부단면도이다. 본 발명은 가수분해조(100), 스크러버(300) 및 고액분리조(400)를 포함하여 이루어진다.
상기 가수분해조(100)는 피처리물인 실란화합물이 가수분해되는 공간을 제공한다. 공지된 바와 같이, 실란화합물은 가수분해되면 가수분해산물로 이산화규소, 실록산화합물, 실란 등의 규소화합물이 생성되고, 수소가 발생되며, 피처리물로 클로로실란 화합물이 사용된 경우에는 염화수소도 발생된다.
헥사클로로디실록산(Hexachloro disiloxane)의 가수분해를 예로 들면 다음과 같다.
Cl6OSi2 + 11H2O → 6SiO2 + 6HCl + 8H2
상기 가수분해조(100)의 상측에는 피처리물이 투입되는 투입구(102)가 형성되고, 하측에는 그 하단부에는 가수분해산물이 배출되는 배출구(103)가 형성된다. 그리고 가수분해조(100)에는 가수분해시 가수분해조(100) 내부를 불활성 분위기로 만들기 위한 질소가 투입되는 질소가스투입구(104)와, 가수분해반응으로 생성된 수소, 염화가스가 외부로 배출되는 가스배출구(105)와, 반응종료 후에 가수분해산물을 배출구(103)로 배출시키고 가수분해조(100)를 세척하기 위한 세척수가 공급되는 세척수공급구(106)가 형성된다. 또, 가수분해조(100)의 둘레부에는 온수자켓(107) 등의 가열수단이 구비된다.
전술한 바와 같이, 실란화합물이 가수분해되어 생성되는 가수분해산물은 겔상으로 가수분해조(100)에 침강되고, 생성된 수소는 상기 가스배출구(105)를 통해 가스분해조(100) 후단에 연결된 가스세정조(200)로 배출된다. 가수분해에 의해 생성된 염화수소는 물에 용해되어 가수분해조(100)에서 염산으로 존재하는데, 염화수소의 용해도가 포화에 이른 경우에는 염화가스가 기체상태로 존재되어 수소와 함께 상기 가스배출구(105)를 통해 가스세정조(200)로 배출된다.
한편, 이러한 가수분해조(100)에는 교반기(120)가 구비된다. 이 교반기(120)는 상하로 연장되는 회전축(122)과 회전축(122)의 둘레부에 구비된 블레이드 (124)들로 이루어지는데, 회전축(122) 내부에는 외부에 구비된 수증기공급수단과 연결된 수증기유입로(123)가 형성되고, 상기 블레이드(124)에는 회전축(122)에 형성된 수증기유입로(123)와 연통되어 블레이드(124) 단부로 개방되는 수증기배출로(125)가 형성된다. 따라서 이러한 교반기(130)를 통해 가수분해조(100)에 수증기가 유입된다. 물론, 가수분해조(100)에 직접적으로 수증기가 유입되도록 가수분해조(100)의 상단에 별도의 수증기유입구(108)가 추가로 형성될 수도 있다.
이와 같이 교반기(120)에 수증기유입로(123) 및 수증기배출로(125)가 형성되면 피처리물, 즉, 실란화합물이 교반기(120)에 의해 교반되면서 교반기(120)에서 분사되는 수증기가 실란화합물에 고르게 전달되어 실란화합물이 가수분해하기 좋은 환경이 조성되므로 가수분해효율이 향상된다.
특히, 실란화합물이 겔상이나 고체상인 경우에는 가수분해가 진행됨에 따라 실란화합물의 표면에 가수분해물이 형성되면 실란화합물의 가수분해속도가 현저하게 저하되는데, 교반기(120)에서 수증기가 분사되면 실란화합물이 교반되면서 벌키한 실란화합물 사이로 수증기가 원활하게 공급되므로 가수분해속도가 저하되는 것이 방지된다.
바람직하게는 이러한 가수분해조(100)의 내부면에는 탄화규소피막이 처리된다. 탄화규소피막은 화학적 분해에 대해서 극히 높은 내성을 가지므로, 가수분해에 의해 염화수소가 생성되어 강산성의 환경이 조성되는 가수분해과정에서 가수분해조(100)를 부식으로부터 보호한다.
한편, 상기 가스세정수조(200) 후단에는 수소를 회수하기 위한 스크러버(300)가 구비되는데, 본 실시예에서는 가수분해조(100)에 가스세정수조(200)가 연결되고, 이 가스세정수조(200)에 스크러버(300)가 연결된 것으로 예시되었다.
상기 가스세정수조(200)는 상기 가스배출구(105)에 연결된 가스라인(10)을 통해 가수분해조(100)와 연결된다. 따라서 가스배관(10)으로 유입되는 가스는 가스세정수조(200)의 수중으로 유입되어 가스에 함유된 수용성 가스, 즉, 염화수소나 기타 불순물이 제거된다.
그리고 가스세정수조(200)에서 1차 세정처리된 가스가 스크러버(300)로 유입된다. 이러한 스크러버(300)와 가스세정수조(200)는 가스라인(20)에 의해 연결되는데, 가스라인(20)의 일단은 가스세정수조(200)의 상단에 연결되고, 타단은 스크러버(300)의 하측에 형성된 가스유입구에 연결된다. 스크러버(300)의 상측에는 세정수분사노즐(310)이 구비되며, 스크러버(300)로 유입되는 가스는 세정수분사노즐(310)에서 분사되는 세정수와 접촉되어 수소에 혼합된 염화수소 및 불순물이 추가적으로 제거되어 순도가 높은 수소가 스크러버(300) 외부로 배출되어 회수된다. 본 실시예예서는 스크러버(300)가 2단으로 병렬배치된 것으로 예시되었으나, 스크러버(300)의 개수는 임의로 조절될 수 있음은 당연하다.
한편, 스크러버(300)에서 처리된 가스에는 가수분해반응 초기에 유입된 질소가 포함되어 있을 수 있으므로 바람직하게는 스크러버(300)의 후단에는 질소분리막이 구비된 질소분리수단이 구비된다. 따라서 스크러버(300)에서 배출된 가스는 상기 질소분리수단을 통과해 질소가 추가로 제거된다. 이와 같은 처리과정을 거쳐서 고순도의 수소가 회수된다.
한편, 상기 고액분리조(400)는 가수분해조(100)의 배출구(103)와 연결되어 가수분해조(100)의 배출구(103)에서 배출되는 겔상의 가수분해산물과 염산용액이 함께 유입된다. 이러한 고액분리조(400)에는 마이크로필터(410)가 경사지게 설치되어 가수분해산물(400)은 여액, 즉, 염산용액과 분리된다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 작동을 살펴보면 다음과 같다.
가수분해조(100)에 피처리물, 즉, 실란화합물을 투입하고 질소가스투입구(104)를 개방하여 질소를 주입하여 가스분해조(100) 내부를 질소로 치환함으로써 가수분해조(100)를 불활성가스 분위기로 만든다.
이어서 가수분해조(100)에 수증기를 투입하여 가수분해를 유도한다. 바람직하게는 가수분해조(100)의 내부온도를 20~30℃의 온도 범위로 가온하여 반응시킨다.
가수분해조(100)에 수증기가 투입되면 실란화합물이 가수분해되어 이산화규소, 실록산화합물 등의 가수분해산물이 생성되고 수소, 염화수소가 발생된다. 전술한 바와 같이, 교반기(120)의 회전축(122)과 블레이드(124)에 수증기유입로(123)와 수증기배출로(125)가 형성되기 때문에, 실란화합물이 교반기(120)에 의해 교반되면서 실란화합물에 수증기와 원활하게 공급되므로 실란화합물의 가수분해속도가 저하되지 않고 가수분해가 효과적으로 이루어진다. 필요에 따라 상기 수증기유입구(108)를 개방하여 가수분해조(100)에 추가로 수증기를 투입할 수도 있다.
가수분해가 진행됨에 따라 생성되는 가수분해산물은 겔상으로 가수분해조(100)에 침강되고, 수소를 포함하는 가스는 상기 가스배출구(105)를 통해 배출되어 가스세정수조(200)로 유입된다.
가스배출구(105)로 배출된 가스는 가스세정수조(200) 및 스크러버(300)를 거치면서 염화수소를 비롯한 이물질이 제거되면서 수소의 순도가 높아진다. 스크러버(300)를 거쳐서 회수되는 수소는 전술한 바와 같이, 필요에 따라 질소분리수단으로 추가적으로 처리한 후 압축저장된다. 이와 같이 회수된 수소는 증기터빈발전기의 원료를 비롯하여 다양한 용도로 사용된다.
한편, 가수분해가 종료되어 가스가 가스배출구(105)를 통해 완전히 배출된 후에는 가스분해조(100)의 배출구(103)를 개방시켜 가수분해조(100)에 침강된 겔상의 가수분해산물과 염산용액을 고액분리조(400)로 배출시킨다. 이때 가수분해조(100)의 세척수공급구(106)를 통해 가수분해조(100)로 세척수를 투입하는데, 세척수가 투입되면 세척수의 투입력에 의해 가수분해산물이 원활하게 배출된다.
고액분리조(400)로 배출된 가수분해산물과 염산용액은 고액분리조(400)의 마이크로필터(410)에 의해 탈수되어 염산용액이 분리된다. 분리된 가수분해산물을 세척 후에 분무건조시켜서 고체상으로 만들어서 회수하는데, 가수분해산물을 종류별로 분리하고자 하는 경우에는 세척 후에 별도의 필터를 사용하여 가수분해산물을 종류별로 분리한 후 건조시켜서 회수할 수도 있다. 회수된 가수분해산물은 다양한 용도로 재활용되며, 이산화규소가 회수된 경우에는 산화칼슘, 염화칼륨, 산화칼륨 등의 원료로 재활용한다. 그리고 고액분리조에서 분리된 염산용액은 폐기처리될 수도 있으나, 바람직하게는 염화제2철의 원료로 재사용한다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 폐 실란화합물을 가수분해하여, 가수분해산물로 이산화규소, 실록산, 실란 등의 규소화합물을 회수하고, 수소를 분리회수하여 재활용할 수 있는 것으로, 본 발명을 이용하면 실란화합물을 환경오염을 유발시키지 않고 유용하게 재활용할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예를 설명하되, 전술한 실시예와 동일한 구성 및 효과에 대해서는 설명을 생략한다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 스크러버를 보인 단면도이다. 본 실시예에서 스크러버(300)가 스크러버하우징(302) 내에 복수개의 세정수분사노즐과 세정수가 수용되는 트레이가 구비된다.
상기 스크러버하우징(302)은 가스라인(20)을 통해 가스세정수조(200)와 연결되는데, 가스라인(20)은 일단은 가스세정수조(200)의 상단에 연결되고, 타단은 스크러버하우징(302)의 하측 부위에 연결된다.
이러란 스크러버하우징(302) 내부에는 제1세정수분사노즐(320)이 구비되어, 가스라인(200)을 통해 스크러버하우징(302) 내부로 유입되는 가스에 세정수가 분사된다.
그리고 상기 제1세정수분사노즐(320)의 상측에는 제1트레이(330)가 구비되는데, 제1트레이(330)는 좌우 양측 단부가 스크러버하우징(302)의 내측면에서 이격되어 제1트레이(330) 양측에는 가스가 이동되는 가스통로(338)가 형성된다. 이러한 제1트레이(330)는 세정수가 수용가능한 형태로 되어 외부에서 공급되는 세정수가 수용되거나 또는 후술하는 바와 같이, 제2세정수분사노즐(360)에서 분사되는 세정수가 수용된다.
상기 제2트레이(340)는 좌우 한 쌍의 구비되어, 상기 가스통로(338)를 커버하도록 제1트레이(330) 좌우 상측에 구비되는데, 제1트레이(330)의 중앙부로 갈수록 하향으로 경사져서 가스통로(338)를 커버하는 제1경사부(342)와, 제1경사부(342)의 하단부에서 연장되어 제1트레이(330)의 중앙부로 갈수록 상향으로 경사진 제2경사부(344)로 이루어져서 단면이 V형상을 가진다. 이러한 제2트레이(340)가 단면이 V형상으로 되어 제1, 2경사부(342,344)의 연결부위가 함몰되므로 제2트레이(340)에도 세정수가 수용되는데, 이러한 제2트레이(340)에는 외부에서 공급되는 세정수가 수용되거나 후술하는 바와 같이, 제2세정수분사노즐(360)에서 분사되는 세정수가 수용된다.
한편, 이러한 제2트레이(340)의 제1경사부(342) 하단은 제1트레이(330)에 수용된 세정수의 수위보다 높이가 낮게 형성된다. 따라서 제1, 2트레이(330,340) 사이는 가스가 제1트레이(330)에 수용된 세정수로 강제유입되는 가스유로가 형성된다.
그리고 제3트레이(350)는 제2트레이(340)의 제2경사부(344)와 중첩되도록 제2트레이(340) 상측에 위치되는데, 제3트레이(350)는 좌우 양측단부가 외측으로 갈수록 하향되게 경사진 형상으로 되어 단면이 ∧형상을 가진다. 이러한 제3트레이(350)의 좌우 양단은 제2트레이(340)에 수용된 세정수의 수위보다 높이가 낮게 형성되며, 따라서 제2트레이(340)와 제3트레이(350) 사이에 가스가 제2트레이(340)에 수용된 세정수로 강제유입되는 가스유로가 형성된다.
바람직하게는 제1트레이(330)는 도시된 바와 같이, 중앙으로 갈수록 하향으로 경사진 제1경사부(332)와 제1경사부(332)의 하단에서 연결되어 중앙으로 갈수록 상향으로 경사진 제2경사부(334)로 이루어져서, 제1, 2경사부(332,334)의 연결부위가 하향으로 오목하여 세정수를 수용하는 수용공간을 형성하는 단위유닛이 좌우로 연결되어 단면이 W형상을 가진다.
이와 같이 제1트레이(330)가 W형상을 가지면, 제1트레이(330)의 제1경사부(322)와 제2경사부(324)가 제2트레이(340)의 제1경사부(324) 및 제2경사부(344)와 상하로 나란하게 배치되며, 이에 따라 제1, 2트레이(330,340) 사이에 형성되는 가스유로가 상대적으로 좀 더 긴 경로를 가지게 되어 가스가 체류되는 시간이 길어지므로 한층 더 향상된 가스 세정효과를 기대할 수 있다.
그리고 제3트레이(350) 상측에 제2세정수분사노즐(360)이 구비된다. 따라서 제1, 2, 3트레이(320,340,350)에 의해 형성되는 유로를 통과한 가스가 최종적으로 제2세정수분사노즐(360)에서 분사되는 세정수와 접촉되어 추가적으로 세정된 후에 외부로 배출된다.
이상과 같은 구성을 가지는 스크러버(300)로 유입되는 가스는 먼저 제1세정수분사노즐(320)에서 분사되는 세정수와 접촉되어 수용성 가스 및 이물질이 제거되고, 상기 가스통로(338)로 이동되어 제1, 2트레이(330,340) 사이로 유입되어 제1트레이(330)에 수용된 세정수로 유입된 후, 제2, 3트레이(340,350) 사이로 유입되어 제2트레이(340)에 수용된 세정수로 유입되어 수용성 가스 및 이물질이 제거된 다음, 제2세정수분사노즐(360)에서 분사되는 세정수와 재차 접촉되어 최종적으로 세정처리된다.
한편, 제2세정수분사노즐(360)에서 분사되는 세정수는 제2트레이(340)로 낙하되고, 이에 따라 제2트레이(340)에 수용된 세정수는 오버플로우되어 제1트레이(330)로 떨어지고, 제1트레이(330)에 수용된 세정수 역시 오버플로우되어 아래로 떨어진다. 가스를 좀 더 효과적으로 세정하기 위해 제1, 2트레이(330,340)에는 외부에서 주기적으로 세정수가 공급되도록 제어된다.
이와 같이 본 실시예에서는 스크러버(300)로 유입되는 수소를 포함하는 가스가 다단의 트레이 사이에 형성되는 경로를 거치면서 효과적으로 정제되어 스크러버를 통해 고순도의 수소를 회수할 수 있다. 따라서 스크러버(300)를 복수개 병렬로 설치하지 하거나 별도의 가스정제수조를 설치하지 않고도 고순도의 고품질 수소를 회수할 수 있으므로 전체적인 시스템을 콤팩트하게 구성할 수 있다.
도 5와 도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 스크러버를 보인 단면도이다. 본 실시예에서 상기 제2트레이(340)에 충돌망체(347)가 추가로 형성된다.
상기 제2트레이(340)를 이루는 제1, 2경사부(342,344)는 합성수지보드(346)에 충돌망체(347)가 돌출되어 이루어지는데, 상기 충돌망체(347)는 제1, 2경사부(342,344)의 길이방향을 따라 연장되어 제1, 3트레이(230,350)를 향해 상하로 돌출된다. 이러한 충돌망체(347)는 금속망체로 이루어져서, 합성수지보드(346)의 성형시 기단부가 인서트되어 합성수지보드(346)와 일체로 성형된다.
이러한 돌출망체(347)는 제2, 3트레이(340,350)를 향해 상하로 돌출되어 제1, 2트레이(320,330)와 제2, 3트레이(330,340) 사이에 형성되는 가스경로를 가로지르게 된다. 따라서 제1, 2트레이(320,330)와 제2, 3트레이(330,340) 사이로 유입되는 가스는 상기 충돌망체(347)에 부딪혀서 미분화되어 세정수와 접촉면적이 넓어지므로 가스의 세정효과가 상승된다.
특히, 바람직하게는 도시된 바와 같이, 충돌망체(347)는 금속망체를 ㄷ형태로 절곡하여 이루어져서, 충돌망체(347)는 합성수지보드(346)에서 전후로 이격되게 돌출되는 제1, 2충돌부(348, 349)를 가진다. 이와 같이 충돌망체(347)가 제1, 2충돌부(348, 349)를 가지면, 하나의 충돌망체(347)에 의해 2개의 충돌부가 형성되므로 충돌망체(347)를 많이 형성시키지 않아도 가스의 미분화효과가 향상된다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 제2트레이(340)의 제1, 2경사부(342,344)를 보인 것으로서, 본 실시예에서는 상기 충돌망체(347)의 제1, 2충돌부(348, 349) 중에서 제2충돌부(349)가 제1충돌부(348)에 대해 경사지게 형성된다. 제2충돌부(349)가 제1충돌부(348)에 대해 경사지게 형성됨에 따라 제2충돌부(349)는 합성수지보드(346)에 대해 경사지게 형성된다.
이와 같이 제2충돌부(349)가 제1충돌부(348)에 대해 경사지게 형성되면, 도시된 바와 같이, 제2충돌부(349)에서는 금속망체의 망눈이 가스의 유입방향에 대해 경사지게 배치되므로 제2충돌부(349)의 망눈 크기(b)가 제1충돌부(348)의 망눈 크기(a)보다 작게 형성된 것과 같은 효과를 얻게 된다. 따라서 제1, 2충돌부(348,349)에 부딪혀서 미분화되는 효과가 향상되며, 따라서 가스의 정화효율도 향상되므로 고순의 수소를 손쉽게 회수할 수 있다.
본 실시예에서는 제2충돌부(349)만 합성수지보드(346)에 대해 경사지게 형성된 것으로 예시되었으나, 경우에 따라서는 제1, 2충돌부(348, 349)가 모두 합성수지보드(346)에 대해 경사지게 형성될 수도 있는데, 제1, 2충돌부(348, 349)가 모두 경사지게 형성될 수도 있다.
10, 20. 가스라인 100. 가수분해조
102. 투입구 103. 배출구
104. 질소가스투입구 105. 가스배출구
106. 세척수공급구 107. 온수자켓
120. 교반기 122. 회전축
123. 수증기유입로 124. 블레이드
125. 수증기배출로 200. 가스세정수조
300. 스크러버 302. 스크러버하우징
310. 세정수분사노즐 320. 제1세정수분사노즐
330. 제1트레이 332, 342. 제1경사부
334, 344. 제2경사부 338. 가스통로
340. 제2트레이 346. 합성수지보드
347. 충돌망체 348. 제1충돌부
349. 제2충돌부 350. 제3트레이
360. 제2세정수분사노즐
102. 투입구 103. 배출구
104. 질소가스투입구 105. 가스배출구
106. 세척수공급구 107. 온수자켓
120. 교반기 122. 회전축
123. 수증기유입로 124. 블레이드
125. 수증기배출로 200. 가스세정수조
300. 스크러버 302. 스크러버하우징
310. 세정수분사노즐 320. 제1세정수분사노즐
330. 제1트레이 332, 342. 제1경사부
334, 344. 제2경사부 338. 가스통로
340. 제2트레이 346. 합성수지보드
347. 충돌망체 348. 제1충돌부
349. 제2충돌부 350. 제3트레이
360. 제2세정수분사노즐
Claims (7)
- 내부온도가 20~30℃이고, 내부면은 탄화규소피막이 처리된 실란화합물이 가수분해되는 가수분해조(100);
상기 가스분해조(100)의 후단에 연결되어 가수분해된 실란화합물을 통해 생성된 수소가 세정되는 가스세정조(200);
상기 가스세정조(200)의 후단에 연결되어 가스세정조(200)에서 1차 세정처리된 가스가 회수되어 2차 세정되는 스크러버(300);
상기 스크러버(300) 후단에 연결된 질소분리막; 및
상기 가수분해조(100)의 배출구(103)와 연결되어 가수분해조(100)에 침강된 겔상의 가수분해산물과 염산용액을 회수하는 고액분리조(400)를 포함하되,
상기 스크러버(300)는,
가스라인(20)이 하단부에 연결되어, 상기 가수분해반응조(100)에서 생성된 수소를 포함하는 가스가 내부로 유입되는 스크러버하우징(302);
상기 스크러버하우징(302) 내부에 구비되어 세정수를 분사하는 제1세정수분사노즐(320);
상기 제1세정수분사노즐(320)의 상측에 위치하고 가스통로(338)가 형성되어 내부로 세정수가 수용되는 제1트레이(330);
상기 가스통로(338) 상부를 커버하도록 상기 제1트레이(330) 상측에 위치하고, 상기 제1트레이(330) 중앙부로 갈수록 하향으로 경사져서 하단부가 상기 제1트레이(330)에 수용된 세정수의 수위보다 낮은 높이를 가지는 제1경사부(342)와, 제1트레이(330)의 중앙부로 갈수록 상향으로 경사지도록 상기 제1경사부(342)의 하단에서 연장되는 제2경사부(344)로 이루어져서 단면이 V형상을 가지며, 상기 제1트레이와(330) 사이에 가스가 이동되는 이동경로를 형성하며, 상기 제1, 2경사부(344) 위에 세정수가 수용되는 좌우 한 쌍의 제2트레이(340);
상기 좌우에 위치된 제2트레이(340) 사이에서 제2트레이(340) 보다 상측에 위치되며, 좌우 양측으로 갈수록 하향으로 경사진 형상으로 되어 좌우 양단부가 상기 제2트레이(340)에 수용된 세정수의 수위보다 낮은 높이를 가지며, 상기 제2트레이(340)의 사이에 가스가 이동되는 이동경로를 형성하는 제3트레이(350);를 포함하되,
상기 제1, 2트레이(320,330)와 제2, 3트레이(330,340) 사이에 돌출 형성된 충돌망체(347)가 위치하고,
상기 충돌망체(347)는 ㄷ형태 또는 ∧형태로 형성되어 제1충돌부(348)와 제2충돌부(349)를 가지는 것을 특징으로 하는 실란화합물 처리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 가수분해조(100)에는,
상하로 연장된 회전축(122);
상기 회전축(122)의 외주면에 구비된 블레이드(124);
외부에 구비된 수증기발생수단과 연결되어 상기 회전축(122)의 길이방향을 따라 연장된 수증기유입로(123); 및
일단은 상기 수증기유입로(123)와 연결되고 타단은 상기 블레이드(124) 단부로 개방되도록 상기 블레이드(124) 내부에 형성된 수증기배출로(125);를 포함하는 교반기(120)가 구비된 것을 특징으로 하는 실란화합물 처리시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 충돌망체(347)는 합성수지보드(346)에 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 실란화합물 처리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 고액분리조(400)는 마이크로필터(410)가 경사지게 설치된 것을 특징으로 하는 실란화합물 처리시스템.
- 제1항 또는 제4항 중 어느 한 항에 기재된 실란화합물 처리시스템 중의 어느 하나를 사용하여 이루어지며,
실란화합물을 가수분해하여 수소 및 규소화합물을 회수하는 것을 특징으로 하는 실란화합물 처리방법. - 삭제
- 삭제
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220079459A KR102483131B1 (ko) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | 실란화합물 처리시스템 및 처리방법 |
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| KR1020220079459A KR102483131B1 (ko) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | 실란화합물 처리시스템 및 처리방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102483131B1 true KR102483131B1 (ko) | 2022-12-29 |
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ID=84539484
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020220079459A KR102483131B1 (ko) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | 실란화합물 처리시스템 및 처리방법 |
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| KR (1) | KR102483131B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116907953A (zh) * | 2023-09-11 | 2023-10-20 | 是高(北京)智能科技有限公司 | 一种氯硅烷化学分析前处理系统 |
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2022
- 2022-06-29 KR KR1020220079459A patent/KR102483131B1/ko active IP Right Grant
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