KR19990014629A - Water-soluble waste gas treatment device and method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공정 설비에 의하여 반도체 공정 진행 후, 반도체 공정에 참여하지 못한 수용성 폐가스에 수용액을 샤워 방식으로 분사하여 수용성 폐가스를 처리하는 수용성 폐가스처리장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수용성 폐가스와의 접촉 면적이 크게 증가되도록 수용액을 분사시켜 수용성 폐가스를 수용액에 용해시키고, 수용성 폐가스가 수용액에 용해된 후 정제된 가스와 정제된 가스에 혼합된 수용액을 고온 환경 내부로 공급하여 수용액은 기화시키고, 기화된 수용액을 냉각시킨 후 배출시켜 수용성 폐가스의 처리 효율을 극대화시킨다.The present invention relates to a water-soluble waste gas treatment apparatus and a method for treating a water-soluble waste gas by spraying an aqueous solution to a water-soluble waste gas that did not participate in the semiconductor process after the semiconductor process by the process equipment, more specifically, a water-soluble waste gas The aqueous solution was sprayed to greatly increase the contact area with the water, and the water-soluble waste gas was dissolved in the aqueous solution.The water-soluble waste gas was dissolved in the aqueous solution, and then the purified gas and the aqueous solution mixed with the purified gas were supplied into a high-temperature environment to vaporize the aqueous solution. After cooling, the vaporized aqueous solution is discharged to maximize the treatment efficiency of the aqueous waste gas.
Description
본 발명은 폐가스 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수용성 화학가스를 이용하여 반도체 공정을 진행 후, 반도체 공정에 참여하지 못한 미반응 수용성 폐가스에 샤워방식으로 수용액을 수용성 폐가스를 분사하여 수용성 폐가스를 처리하는 수용성 폐가스처리장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a waste gas treatment apparatus, and more particularly, after a semiconductor process using a water-soluble chemical gas, water-soluble waste gas is sprayed into an unreacted water-soluble waste gas that has not participated in the semiconductor process by spraying an aqueous solution with a water-soluble waste gas. It relates to a water-soluble waste gas treatment apparatus for treating and a method thereof.
일반적으로, 반도체 소자를 제조하는 반도체 공정은 종류가 다양한 화학가스 및 화학물질을 재료로 사용하게 되는데, 대부분의 화학가스 및 화학물질은 생태계 및 인체에 심각한 영향을 초래하는 맹독성을 갖고 있다.In general, the semiconductor process for manufacturing a semiconductor device uses a variety of chemical gases and chemicals as a material, most of the chemical gases and chemicals have a high toxicity that causes serious effects on the ecosystem and human body.
더욱이 맹독성 화학가스 및 화학물질은 반도체 공정에 극소량만이 참여하고 대부분의 화학가스 및 화학물질은 미반응 상태로 배출됨으로 맹독성 미반응 화학가스 및 화학물질은 법적 기준을 만족시키는 무독성 화학가스 및 화학물질로 재처리된 후 대기로 배출되어야 한다.Moreover, very few toxic chemical gases and chemicals are involved in the semiconductor process and most chemical gases and chemicals are released in unreacted state. Therefore, toxic and unreacted chemical gases and chemicals are non-toxic chemical gases and chemicals that meet legal standards. It must be reprocessed and discharged to atmosphere.
일례로, 재처리 대상이 되는 화학가스를 처리의 측면에서 살펴보면, 수용액에 용해됨으로써 처리가 가능한 수용성 화학가스와 열이나 기타 다른 화학가스와 반응하여 처리되는 가연성 화학가스로 나뉘어진다.For example, when the chemical gas to be reprocessed is considered in terms of treatment, it is divided into a water-soluble chemical gas that can be dissolved in an aqueous solution and a combustible chemical gas that is treated by reacting with heat or other chemical gases.
수용성 화학가스를 사용하여 제조한 반도체 박막으로는 화학적으로 안정하며 습기 및 알칼리에 강한 성질을 갖음으로써 기타 물질(예를 들어 물, 알칼리성 화학가스 또는 알칼리성 화학물질)이 확산(diffusion)에 의하여 박막 내부로 침투되는 것을 방지함과 동시에 증착 온도가 낮은 특성을 갖는 플라즈마 니트라이드(plasma nitride) 질화막을 일례로 들 수 있다.Semiconductor thin films manufactured using water-soluble chemical gases are chemically stable and resistant to moisture and alkali, so that other materials (for example, water, alkaline chemical gases or alkaline chemicals) are diffused inside the thin film. An example is a plasma nitride nitride film having a low deposition temperature while preventing penetration into the film.
이 플라즈마 니트라이드 질화막은 화학식 1에 설명되는 바와 같이 실랜(SiH4) 가스에 암모니아(NH3)를 혼합한 후, 약 200∼400℃의 고온 환경에서 반응시킴으로써 형성되고, 부산물로 물에 대하여 용해도가 매우 낮고(약 2.1%) 고온 환경에서 자연 연소되는 수소(H2)가 다량 형성된다.This plasma nitride nitride film is formed by mixing ammonia (NH 3 ) with a silane (SiH 4 ) gas and then reacting it in a high-temperature environment at about 200 to 400 ° C. as described in Formula 1, and by-product solubility in water. Is very low (about 2.1%) and large amounts of naturally occurring hydrogen (H 2 ) are formed in high temperature environments.
이때, 플라즈마 니트라이드 질화막에 사용되는 암모니아 가스(NH3)는 독성이 있고 물, 알콜, 벤젠, 아세톤에 녹으며 특히, 물에 대하여 용해도가 89.9% 정도로 매우 높은 성질이 있다.At this time, the ammonia gas (NH 3 ) used in the plasma nitride nitride film is toxic and is soluble in water, alcohol, benzene and acetone, and in particular, has a very high solubility in water of about 89.9%.
이와 같은 성질을 갖는 암모니아 가스는 독성이 강하기 때문에 반도체 박막 제조 공정중 미반응 상태의 암모니아 가스는 대기중에 무단 방출할 수 없고 반드시 법적 기준을 만족시키도록 재처리되어야 한다.Since ammonia gas having such a property is highly toxic, unreacted ammonia gas during the semiconductor thin film manufacturing process cannot be released into the air without any unauthorized release and must be reprocessed to meet legal standards.
또한, 화학적기상증착(Chemical Vapor Deposition)에서 클리닝 가스로 사용되는 하이드로겐 클로라이드(Hydrogel ChLoride;HCL) 가스의 경우 또한 물에 대해 큰 용해도(82.31g/100g)를 갖음과 동시에 매우 자극적인 유해 가스 또한 대기중에 무단 방출될 수 없고 반드시 법적 기준을 만족시키도록 재처리되어야 한다.Hydrogen Chloride (HCL) gas, which is used as a cleaning gas in Chemical Vapor Deposition, also has a high solubility in water (82.31 g / 100 g) and a very irritating harmful gas. It cannot be released into the atmosphere and must be reprocessed to meet legal standards.
종래 암모니아 가스, 하이드로겐 클로라이드 가스와 같이 수용성 화학가스를 처리하는 폐가스처리 방법으로는, 수용액이 가득찬 상태로 복수개의 격실이 형성된 수용액 챔버에 미반응 상태의 암모니아 가스 또는 하이드로겐 클로라이드와 같은 수용성 폐가스를 공급하여 수용액에 의하여 수용성 폐가스 용해되도록 한다.In the conventional waste gas treatment method for treating a water-soluble chemical gas such as ammonia gas, hydrogen chloride gas, a water-soluble waste gas such as ammonia gas or hydrogen chloride in an unreacted state in an aqueous solution chamber in which a plurality of compartments are formed while the aqueous solution is full It is supplied to dissolve the aqueous waste gas by the aqueous solution.
그러나, 종래 수용성 폐가스 처리장치는 물에 잘 용해되는 수용성 폐가스를 단순히 수용액속에 공급하여 암모니아 가스와 수용액이 충분히 처리될 시간적 여유가 없을 뿐더러 암모니아 가스와 수용액의 접촉 면적이 작아 암모니아가 완전하게 수용액화되지 않은 상태에서 배기되는 등 폐가스 처리 효율이 저하되는 문제점이 있다.However, the conventional water-soluble waste gas treatment device simply supplies a water-soluble waste gas that is well soluble in water into the aqueous solution, so there is no time for sufficient treatment of the ammonia gas and the aqueous solution. There is a problem that the waste gas treatment efficiency is lowered, such as being exhausted in an unattended state.
다른 문제점으로는 수용성 폐가스가 용해된 수용액과 정제된 가스가 함께 메인 덕트를 통하여 배출됨으로써 메인 덕트를 심하게 부식시키는 문제가 있다.Another problem is that the aqueous solution in which the water-soluble waste gas is dissolved and the purified gas are discharged through the main duct to severely corrode the main duct.
또다른 문제점으로는 종래 폐가스 처리장치에 의해서는 공정 설비에서의 배기 압력을 조절할 수 없어 공정 불량을 유발시키는 문제점이 있다.Another problem is that the conventional waste gas treatment apparatus cannot control the exhaust pressure in the process equipment, causing a process defect.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 충분히 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 수용성 폐가스와 수용액의 접촉 면적 및 반응 시간을 증대시킴에 있다.Therefore, the present invention sufficiently takes into account such a conventional problem, and an object of the present invention is to increase the contact area and reaction time of the aqueous waste gas and the aqueous solution.
본 발명의 다른 목적은 수용성 폐가스의 처리 효율을 증대시킴과 동시에 수용액이 정제된 가스와 함께 메인 덕트로 배기되지 않토록 함에 있다.Another object of the present invention is to increase the treatment efficiency of the water-soluble waste gas and to prevent the aqueous solution from being exhausted into the main duct together with the purified gas.
본 발명의 또다른 목적은 공정 설비 내부의 압력이 일정하게 유지되면서 폐가스가 처리 가능토록 함에 있다.Another object of the present invention is to allow the waste gas to be treated while maintaining a constant pressure inside the process equipment.
본 발명의 다른 목적들은 본 발명의 상세한 설명에서 보다 명확해질 것이다.Other objects of the present invention will become more apparent from the detailed description of the invention.
도 1은 본 발명에 의한 수용성 폐가스처리장치를 도시한 개념도.1 is a conceptual diagram showing a water-soluble waste gas treatment apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 수용성 폐가스처리장치의 부분 절개 사시도.2 is a partial cutaway perspective view of the water-soluble waste gas treatment apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 수용액 기화 유닛의 부분 분해 사시도.3 is a partially exploded perspective view of the aqueous solution vaporization unit according to the present invention.
도 4는 도 2의 A-A 단면도.4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 5는 도 2의 B-B 단면도.5 is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG.
이와 같은 본 발명의 목적을 구현하기 위한 수용성 폐가스 처리장치는 수용성 폐가스에 수용액을 샤워 방식으로 분사하여 상기 수용성 폐가스를 정제 가스로 변환시키는 수용액 분사노즐이 적어도 1 개 이상 형성된 수용성 폐가스 처리 챔버와, 수용액을 수거하여 저장, 외부로 배출시키는 드레인 유닛과, 정제 가스가 배기되도록 수용성 폐가스 처리 챔버에 연통되어 수용액을 기화시키는 수용액 기화 유닛과, 수용액 기화 유닛으로부터 기화된 수용액을 냉각시키는 냉각 유닛 및 공정 설비 내부의 압력을 일정하게 유지시키는 블로워를 포함한다.The water-soluble waste gas treatment apparatus for realizing the object of the present invention comprises a water-soluble waste gas treatment chamber having at least one aqueous solution injection nozzle for converting the water-soluble waste gas into purified gas by spraying an aqueous solution to the water-soluble waste gas in a shower method, and an aqueous solution. A drain unit for collecting, storing, and discharging the waste to outside, an aqueous solution vaporization unit communicating with the aqueous waste gas treatment chamber to evacuate the purified gas, and an aqueous solution vaporizing solution, and a cooling unit and cooling process for cooling the aqueous solution vaporized from the aqueous solution vaporization unit. And a blower to keep the pressure constant.
이하, 본 발명에 의한 수용성 폐가스 처리장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같으며, 바람직한 일실시예로 플라즈마 니트라이드 질화막 형성중 발생한 폐가스를 처리하는 수용성 폐가스 처리장치를 예를 들어 설명하기로 한다.Hereinafter, the water-soluble waste gas treating apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. As an example, a water-soluble waste gas treating apparatus for treating waste gas generated during plasma nitride nitride film formation will be described as an example. Shall be.
먼저, 수용성 폐가스 처리장치(500)는 첨부된 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 수용성 폐가스 처리 유닛(100), 수용성 폐가스 처리 유닛(100)에서 폐가스를 처리하기 위하여 분사된 수용액이 수거되는 드레인 유닛(200), 수용성 폐가스 처리 유닛(100)에서 처리된 정제 가스와 수용액이 혼합된 상태로 배기되는 것을 방지하는 수용액 기화 유닛(300) 및 수용액 기화 유닛(300)에서 발생한 수증기를 응축시켜 정제된 가스만이 배기되도록 하는 냉각 유닛(400)으로 구성된다.First, the water-soluble waste gas treatment device 500 is a drain in which the aqueous solution injected to treat the waste gas from the water-soluble waste gas treatment unit 100 and the water-soluble waste gas treatment unit 100 is collected as shown in FIGS. 1 to 4. The condensed water vapor generated in the aqueous solution vaporization unit 300 and the aqueous solution vaporization unit 300 to prevent the unit 200, the exhaust gas treated in the water-soluble waste gas treatment unit 100 and the aqueous solution is mixed and purified It consists of a cooling unit 400 which allows only gas to be exhausted.
보다 구체적으로, 수용성 폐가스 처리 유닛(100)은 양단이 개구된 짧은 원통 형상으로 하나 또는 복수개가 직렬 방식으로 연통된 유닛 몸체(10), 유닛 몸체(10)에 적어도 1 개 이상이 관통 형성된 노즐 포트(20), 노즐 포트(20)에 삽입되어 암모니아 가스에 수용액을 미립화시켜 분사시킴으로써 암모니아 가스와 수용액의 접촉 면적을 증대시키는 수용액 분사 노즐(30)로 구성된다.More specifically, the water-soluble waste gas treatment unit 100 has a short cylindrical shape having both ends opened, and at least one nozzle port penetrating through the unit body 10 and the unit body 10 in which one or more are connected in series. And an aqueous solution injection nozzle 30 inserted into the nozzle port 20 to increase the contact area between the ammonia gas and the aqueous solution by atomizing and spraying the aqueous solution into the ammonia gas.
한편, 유닛 몸체(10)의 상단부에는 공정 설비로부터 수용성 폐가스가 유닛 몸체(10) 내부로 공급되도록 함과 동시에 공정 설비 내부 압력이 일정하게 유지되도록 하기 위한 블로워(40)가 설치되며, 유닛 몸체(10)의 하단부에는 수용액 분사 노즐(30)로부터 분사된 수용액이 배출되도록 메인 배관(50)이 설치된다.On the other hand, the upper end of the unit body 10 is provided with a blower 40 for supplying the water-soluble waste gas from the process equipment into the unit body 10 and at the same time maintaining the pressure inside the process equipment, the unit body ( The main pipe 50 is installed at the lower end of the 10 so that the aqueous solution injected from the aqueous solution injection nozzle 30 is discharged.
이때, 메인 배관(50)의 단부에는 드레인 유닛(200)이 밀봉 설치되어 수용액 분사 노즐(30)로부터 분사된 수용액이 수거된다.At this time, the drain unit 200 is sealed at the end of the main pipe 50 so that the aqueous solution sprayed from the aqueous solution spray nozzle 30 is collected.
드레인 유닛(200)은 육면체 통체 형상인 드레인 탱크(210)와, 드레인 탱크(210) 내부의 수용액 수위를 감지하여 드레인 탱크(210) 내부의 수용액이 배출되도록 하는 수위 감지 센서(215,225), 수용액을 배출시키는 펌프 유닛(230)로 구성된다.The drain unit 200 detects the level of the aqueous solution inside the drain tank 210, the drain tank 210 having a hexahedral cylindrical shape, and the water level detection sensors 215 and 225 to discharge the aqueous solution inside the drain tank 210. It consists of a pump unit 230 for discharging.
보다 구체적으로, 수위 감지 센서는 드레인 탱크(10)의 측벽에 설치되는 불활성가스 레벨 센서(215)와 정전 용량 센서(225)로 구성된다.More specifically, the level sensor is composed of an inert gas level sensor 215 and the capacitance sensor 225 installed on the side wall of the drain tank 10.
물론, 불활성가스 레벨 센서(215)와 정전 용량 센서(225)중 어느 하나만 사용되어도 무방하지만 본 발명에서는 어느 하나의 고장에 대비하여 복수개의 수위 감지 센서를 사용하기로 한다.Of course, any one of the inert gas level sensor 215 and the capacitive sensor 225 may be used, but in the present invention, a plurality of water level sensing sensors will be used in preparation for any one failure.
특히, 불활성가스 레벨 센서(215)는 불활성가스 공급부(미도시)와 연통되어 불활성가스가 공급되는 불활성가스 공급관(215a)과 불활성가스 공급관(215a) 내부의 압력을 변화를 감지하는 압력측정장치(215b)로 구성된다.In particular, the inert gas level sensor 215 is in communication with an inert gas supply unit (not shown) is a pressure measuring device for detecting a change in the pressure in the inert gas supply pipe 215a and the inert gas supply pipe 215a to which the inert gas is supplied ( 215b).
작동 원리로, 불활성가스 공급관(215a)에서 소정 압력으로 불활성가스가 공급되는 도중 수용액 분사 노즐(30)에서 분사되는 수용액에 의하여 수위가 상승하여 불활성가스 공급관(215a)의 단부가 수용액에 잠기게 되면 당연히 불활성가스 공급관(215a) 내부에는 압력 변화가 발생하고, 이를 압력 측정장치(215b)가 감지하여 현재 드레인 탱크(210) 내부의 수위를 판단한다.As a working principle, the water level is increased by the aqueous solution injected from the aqueous solution injection nozzle 30 while the inert gas is supplied at a predetermined pressure from the inert gas supply pipe 215a so that the end of the inert gas supply pipe 215a is immersed in the aqueous solution. Naturally, a pressure change occurs in the inert gas supply pipe 215a, and the pressure measuring device 215b senses the current level of the water in the drain tank 210.
이때, 불활성가스 레벨 센서(215)의 불활성가스 공급관(215a)은 수위별로 높낮이 다르게 복수개를 설치하여 이들 신호의 조합으로 드레인 탱크(210) 내부의 수위는 감지되어 수용액의 수위가 일정 레벨 이상일 경우 펌프 유닛(230)이 작동하여 수용액은 후처리 공정으로 배출된다.At this time, the inert gas supply pipe (215a) of the inert gas level sensor 215 is installed in a plurality of different heights by the level, the water level inside the drain tank 210 is detected by the combination of these signals when the water level of the aqueous solution is above a certain level pump The unit 230 is operated so that the aqueous solution is discharged to the aftertreatment process.
만일, 드레인 탱크(210) 내부에 설치된 수위감지센서(215,225)가 모두 고장을 일으켰을 경우, 수용액의 수위가 일정 레벨 이상이 되더라도 펌프 유닛(230)이 작동하지 않음으로 수용액은 드레인 탱크(210)로부터 메인 배관(50)을 통하여 역류된다. 이와 같이 메인 배관(50)을 통하여 역류되는 수용액을 한번 더 감지하기 위하여 메인 배관(50)의 소정 위치에는 215와 동일한 구성을 갖는 수위감지센서(60)가 하나 더 설치된다.If the water level detection sensors 215 and 225 installed in the drain tank 210 both fail, the pump unit 230 does not operate even if the level of the aqueous solution is above a certain level, so that the aqueous solution is discharged from the drain tank 210. It flows back through the main pipe 50. Thus, in order to detect the aqueous solution flowing back through the main pipe 50 once more, the water level detecting sensor 60 having the same configuration as 215 is installed at a predetermined position of the main pipe 50.
한편, 유닛 몸체(10)에서 분사된 수용액에 의하여 수용성 폐가스는 용해된 후 메인 배관(50)을 따라 앞서 언급한 드레인 유닛(200)으로 배출되지만, 정제된 가스는 드레인 유닛(200)으로 배출될 수 없음으로 메인 배관(50)에는 정제 가스가 배기되도록 정제 가스 배기관(70)이 연통된다.Meanwhile, the water-soluble waste gas is dissolved by the aqueous solution injected from the unit body 10 and then discharged to the aforementioned drain unit 200 along the main pipe 50, but the purified gas is discharged to the drain unit 200. The purification gas exhaust pipe 70 communicates with the main pipe 50 so that the purification gas is exhausted.
이 정제 가스 배기관(70)의 단부에는 정제된 가스를 강제로 배기시킴과 동시에 공정 설비의 내부 압력을 미세하게 조절하기 위해서 또하나의 블로워(80)가 설치된다.Another blower 80 is installed at the end of the purified gas exhaust pipe 70 to forcibly exhaust the purified gas and to finely adjust the internal pressure of the process equipment.
이때, 앞서 수용성 폐가스 처리 유닛(100)에 설치된 블로워(40) 및 정제 가스 배기관(70)에 설치된 또하나의 블로워(80)는 둘중 어느 하나만이 설치되거나 모두가 설치될 수 있다.At this time, the blower 40 previously installed in the water-soluble waste gas treatment unit 100 and another blower 80 installed in the refinery gas exhaust pipe 70 may be installed in any one or both.
만일 수용성 폐가스 처리 유닛(100), 정제 가스 배기관(70)의 전체 길이가 충분히 짧아 압력 수두 손실이 충분히 작을 경우 도면번호 80번 블로워만을 사용하면 충분하고, 수용성 폐가스 처리 유닛(100) 및 정제 가스 배기관(70)의 전체 길이가 너무 길어 압력 수두 손실이 클 경우 도면번호 80, 40 블로워를 모두 가동한다.If the total length of the water soluble waste gas treatment unit 100 and the refinery gas exhaust pipe 70 is sufficiently short, and the pressure head loss is sufficiently small, only the blower No. 80 is sufficient, and the water soluble waste gas treatment unit 100 and the refinery gas exhaust pipe are sufficient. If the total length of (70) is too long and the pressure head loss is large, operate both reference numerals 80 and 40 blowers.
그러나, 메인 배관(50)을 통하여 정제된 가스가 정제 가스 배기관(70)으로 유입될 때, 블로워(80)에 의한 배기 압력의 세기가 클 경우, 정제 가스 배기관(70)에는 정제 가스와 수용액이 함께 유입될 수 있고, 정제 가스 배기관(70)으로 유입된 수용액은 메인 덕트(미도시)로 유입되어 메인 덕트의 부식을 유발시킨다.However, when the purified gas flows into the refinery gas exhaust pipe 70 through the main pipe 50, when the intensity of the exhaust pressure by the blower 80 is large, the refinery gas and the aqueous solution are contained in the refinery gas exhaust pipe 70. It can be introduced together, the aqueous solution introduced into the purification gas exhaust pipe 70 is introduced into the main duct (not shown) to cause corrosion of the main duct.
이처럼, 정제 가스 배기관(70)을 따라서 수용액이 유입되어 메인 덕트에 부식이 발생되는 것을 방지하기 위해서 정제 가스 배기관(70)에는 선택적으로 수용액 기화 유닛(300)이 설치되고, 수용액 기화 유닛(300)에는 냉각 유닛(400)이 설치된다.As such, in order to prevent the aqueous solution from flowing along the purification gas exhaust pipe 70 and causing corrosion in the main duct, the purification gas exhaust pipe 70 is optionally provided with an aqueous solution vaporization unit 300, and the aqueous solution vaporization unit 300. The cooling unit 400 is installed.
첨부된 도 3을 참조하면, 수용액 기화 유닛(300)은 전체적으로 보아 인너 튜브(315,325), 히터(330), 아웃터 튜브(340)로 구성된다.Referring to FIG. 3, the aqueous solution vaporization unit 300 is generally composed of an inner tube 315 and 325, a heater 330, and an outer tube 340.
히터(330)는 원통 형상으로 히터(330)의 내부에는 인너 튜브(315,325)가 삽입되는데, 인너 튜브(315,325)는 조립/분해를 용이하게 하기 위하여 제 1 인너 튜브(315), 제 2 인너 튜브(325)로 구성되며, 제 1 인너 튜브(315) 및 제 2 인너 튜브(325)에는 플랜지(315a,325a)가 형성된다.The heater 330 has a cylindrical shape, and inner tubes 315 and 325 are inserted into the heater 330. The inner tubes 315 and 325 have a first inner tube 315 and a second inner tube to facilitate assembly / disassembly. 325, flanges 315a and 325a are formed in the first inner tube 315 and the second inner tube 325.
제 1, 제 2 인너 튜브(315,325)가 히터(330)에 삽입되고, 히터(330)가 원통 형상의 아웃터 튜브(340)에 삽입된 후, 제 1, 제 2 인너 튜브(315,325)의 플랜지(315a,325a)는 아웃터 튜브(340)의 양단부에 결합되고, 아웃터 튜브(340)의 외주면에는 히터(330)로부터 발생한 열이 아웃터 튜브(340)를 통하여 외부로 배출되는 것을 방지하기 위해서 냉각수 코일(345)이 감싸여진다.After the first and second inner tubes 315 and 325 are inserted into the heater 330, and the heater 330 is inserted into the cylindrical outer tube 340, the flanges of the first and second inner tubes 315 and 325 ( 315a and 325a are coupled to both ends of the outer tube 340, and the outer circumferential surface of the outer tube 340 has a coolant coil (3) to prevent heat generated from the heater 330 from being discharged to the outside through the outer tube 340. 345 is wrapped.
바람직하게, 제 2 인너 튜브(325)의 하단부에는 망사 형태의 서포트(미도시)가 설치되고, 제 2 인너 튜브(325)의 내부에는 제 2 인너 튜브(325)로 흡입된 수용액을 기화시킬 때, 수용액과 접촉 면적을 증가시키는 알갱이 형태의 열 매개체(327)가 다수 삽입되는 것이 바람직하다.Preferably, the lower end of the second inner tube 325 is provided with a mesh-like support (not shown), and when the aqueous solution sucked into the second inner tube 325 is vaporized inside the second inner tube 325. It is preferable that a large number of granules of thermal medium 327 are inserted to increase the contact area with the aqueous solution.
한편, 제 1 인너 튜브(315)의 플랜지(315a)에는 냉각 유닛(400)이 설치되고, 제 2 인너 튜브(325)의 플랜지(325a)에는 정제 가스 배기관(70)이 연통된다.On the other hand, the cooling unit 400 is installed in the flange 315a of the first inner tube 315, and the refinery gas exhaust pipe 70 communicates with the flange 325a of the second inner tube 325.
냉각 유닛(400)은 기화된 액체를 냉각시키는 역할을 한다.The cooling unit 400 serves to cool the vaporized liquid.
냉각 유닛(400)을 첨부된 도 4, 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 냉각 유닛(400)은 외관이 원통 형상으로 양단부에 관통공이 형성되고 관통공에 플랜지(410a,410b)가 형성된 형상이다.Referring to the cooling unit 400 in more detail with reference to FIGS. 4 and 5, the cooling unit 400 has a cylindrical shape in which through holes are formed at both ends and flanges 410 a and 410 b are formed in the through holes. Shape.
이와 같이 형성된 냉각 유닛(410)의 일측 단부로부터 소정 거리 이격된 곳에는 냉각 유닛(410)의 내주면에 아크 용접된 제 1 플레이트(420)가 형성되고, 제 1 플레이트(420)에는 복수개의 관통공이 형성된다.The first plate 420 arc-welded to the inner circumferential surface of the cooling unit 410 is formed at a spaced distance from one end of the cooling unit 410 formed as described above, and the plurality of through holes are formed in the first plate 420. Is formed.
관통공에는 증기 파이프(430)의 일측 단부가 용접 등의 방법에 의하여 결합되며, 증기 파이프(430)의 타측 단부에는 증기 파이프(430)와 연통되도록 관통공이 형성된 제 2 플레이트(440)가 냉각 유닛(400)의 내주면을 따라 아크 용접되고, 제 2 플레이트(440)와 증기 파이프(430)의 타측 단부 또한 아크 용접된다.One end of the steam pipe 430 is coupled to the through hole by welding or the like, and a second plate 440 having a through hole formed therein so as to communicate with the steam pipe 430 is connected to the other end of the steam pipe 430. Arc welding is performed along the inner circumferential surface of 400, and the other end of the second plate 440 and the steam pipe 430 is also arc welded.
이때, 증기 파이프(430)의 배열은 냉각 유닛(400)의 중심을 기준으로 약 36°간격을 갖음과 동시에 직경이 점차 감소하는 동심원 형상으로 원형 배열되는 것이 바람직하다.At this time, the arrangement of the steam pipe 430 is preferably arranged in a circular concentric shape having a diameter of about 36 ° with respect to the center of the cooling unit 400 and gradually decreases in diameter.
이와 같이 형성된 냉각 유닛(400)의 제 1, 제 2 플레이트(420,440)의 사이에 해당하는 냉각 유닛(400) 외주면에는 2 개의 관통공 바람직하게는 3 개의 관통공이 형성되며, 각각의 관통공에는 파이프(450a,450b,450c)가 아크 용접 등의 방법에 의하여 결합된다.Two through holes, preferably three through holes, are formed on the outer circumferential surface of the cooling unit 400 corresponding to the first and second plates 420 and 440 of the cooling unit 400 thus formed, and each through hole is provided with a pipe. The 450a, 450b, and 450c are joined by a method such as arc welding.
이 파이프(450a,450b,450c)중 하측에 위치한 파이프(450c)는 제 1, 제 2 플레이트(420,440)의 사이에 형성된 증기 파이프(430)를 냉각시키기 위한 냉각수를 냉각 유닛(400) 내부로 공급하는 역할을 하고, 파이프(450)중 상측에 위치한 파이프(450a,450b)는 냉각 유닛(400) 내부로 유입된 냉각수가 오버플로우 되어 순환되도록 하는 역할을 한다.The pipe 450c located below the pipes 450a, 450b, and 450c supplies cooling water to the cooling unit 400 to cool the steam pipe 430 formed between the first and second plates 420 and 440. The pipes 450a and 450b positioned on the upper side of the pipes 450 may serve to circulate the coolant that overflows into the cooling unit 400.
이와 같은 구성을 갖는 냉각 유닛(400)의 상부 플랜지(410a)에는 냉각 유닛(400)을 통과한 기체가 배출되도록 블로워(80)가 설치되고, 블로워(80)에는 다시 메인 덕트(미도시)가 연통된다.A blower 80 is installed on the upper flange 410a of the cooling unit 400 having such a configuration so that the gas passing through the cooling unit 400 is discharged, and the blower 80 again has a main duct (not shown). Communicating.
여기서 중요한 것은 앞서 수용성 폐가스 처리 유닛에 설치된 블로워(40) 또는 냉각 유닛(400)에 설치된 블로워(80)의 유량 조절에 의하여 공정 설비 내부의 압력이 일정하게 유지된다는 것이다.What is important here is that the pressure inside the process equipment is kept constant by adjusting the flow rate of the blower 40 installed in the water-soluble waste gas treatment unit or the blower 80 installed in the cooling unit 400.
이와 같이 설치된 본 발명에 의한 수용성 폐가스 처리장치에 의한 수용성 폐가스 처리방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The water-soluble waste gas treatment method by the water-soluble waste gas treatment apparatus according to the present invention installed as described above will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 공정 설비로부터 발생한 수용성 폐가스, 예를 들어 플라즈마 니트라이드 질화막을 형성하는 PE CVD 설비에서 실랜 가스와 미반응된 암모니아 가스가 PE CVD 설비로부터 배출되어 수용성 폐가스처리장치의 블로워(40,80)를 통하여 유닛 몸체(10)로 공급되거나 CVD 설비로부터 하이드로겐 클로라이드 가스가 수용성 폐가스처리장치의 블로워(40,80)을 통하여 유닛 몸체(10)로 공급되면, 유닛 몸체(10)의 수용액 분사 노즐(30)에서 분사되고 있는 수용액에 의하여 수용성 폐가스는 수용액과 화학반응을 일으켜 폐가스 수용액이 되고, 폐가스 수용액은 메인 배관(50)을 통하여 드레인 유닛(200)으로 유입된다.First, silane gas and unreacted ammonia gas are discharged from the PE CVD plant in a PE CVD plant that forms a water-soluble waste gas generated from the process plant, for example, a plasma nitride nitride film, to blow the blowers 40 and 80 of the water-soluble waste gas treating apparatus. When the hydrogen chloride gas is supplied to the unit body 10 through the CVD facility or to the unit body 10 through the blowers 40 and 80 of the water-soluble waste gas treatment system, the aqueous solution spray nozzle 30 of the unit body 10 is supplied. Aqueous waste gas is chemically reacted with the aqueous solution by the aqueous solution sprayed from) to form a waste gas aqueous solution, and the waste gas aqueous solution flows into the drain unit 200 through the main pipe 50.
이때, 드레인 유닛(200)의 드레인 탱크(210)로 공급된 폐가스 수용액의 수위를 감지하여 폐가스 수용액의 수위가 지정 수위를 넘었을 경우, 펌프 유닛(230)이 구동되어 드레인 탱크(230) 내부의 수용액을 배출시킨다.At this time, when the water level of the waste gas aqueous solution is supplied to the drain tank 210 of the drain unit 200 and the level of the waste gas aqueous solution exceeds a predetermined level, the pump unit 230 is driven to the inside of the drain tank 230. Drain the aqueous solution.
한편, 폐가스 수용액이 메인 배관(50)을 통하여 드레인 탱크(210)로 유입될 때, 폐가스 수용액과 혼합된 정제 가스 및 폐가스 수용액중 일부는 메인 배관(50)에 형성된 정제 가스 배기관(70)을 통하여 배출되는데, 정제 가스에 섞인 폐가스 수용액은 수용액 기화 유닛(300)을 통과하면서 고온에 의하여 과열증기 상태가 된다.On the other hand, when the waste gas aqueous solution flows into the drain tank 210 through the main pipe 50, some of the purified gas and waste gas aqueous solution mixed with the waste gas aqueous solution through the purified gas exhaust pipe 70 formed in the main pipe 50 Although discharged, the waste gas aqueous solution mixed with the purified gas passes through the aqueous solution vaporization unit 300 to become a superheated vapor state due to the high temperature.
이와 같이 과열증기 상태가 된 폐가스 수용액은 수용액 기화 유닛(300)에 연통된 냉각 유닛(400)으로 이송되어 소정 온도로 냉각된 후 상태에서 메인 덕트를 통하여 외부로 배출된다.The waste gas aqueous solution in the superheated steam state is transferred to the cooling unit 400 connected to the aqueous solution vaporization unit 300 and cooled to a predetermined temperature, and then discharged to the outside through the main duct.
이상에서 상세하게 살펴본 바와 같이 수용성 폐가스와의 접촉 면적이 크게 증가되도록 수용액을 분사시켜 수용성 폐가스를 수용액에 용해시키고, 수용성 폐가스가 수용액에 용해된 후 정제된 가스와 정제된 가스에 혼합된 수용액을 고온 환경 내부로 공급하여 수용액은 기화시키고, 기화된 수용액을 냉각시킨 후 배출시켜 수용성 폐가스의 처리 효율을 극대화시킨다.As described in detail above, the aqueous solution is sprayed to dissolve the aqueous waste gas in the aqueous solution so that the contact area with the aqueous waste gas is greatly increased, and the aqueous solution mixed with the purified gas and the purified gas is dissolved at high temperature. By supplying into the environment, the aqueous solution is vaporized, and the vaporized aqueous solution is cooled and then discharged to maximize the treatment efficiency of the aqueous waste gas.
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