KR19990072340A

KR19990072340A - 배기가스처리설비및그처리방법

Info

Publication number: KR19990072340A
Application number: KR1019990003185A
Authority: KR
Inventors: 노자와시게요시; 이바라키요시히로; 후쿠오카무네유끼
Original assignee: 쉬에르 피에르; 레르 리뀌드, 소시에떼 아노님 뿌르 레뛰드 에 렉스쁠로와따시옹 데 프로세데 죠르쥬 끌로드
Priority date: 1998-02-03
Filing date: 1999-02-01
Publication date: 1999-09-27
Also published as: JPH11218318A; IL128313A; EP0933120A1; SG73609A1; IL128313A0; TW457115B

Abstract

본 발명은 배기 가스 중의 불소 화합물 가스를 이것이 분해 처리되도록 효과적으로 연소시킬 수 있는 배기 가스 처리 설비를 제공한다. 본 발명에 따르면, 한 종류 이상의 불소 화합물 가스와 한 종류 이상의 캐리어 가스를 함유하는 배기 가스를 처리하기 위한 배기 가스 처리 설비는 배기 가스 중의 불소 화합물 가스의 농도를 증대시키기 위한 농축 장치와, 산소 풍부화 공기를 생성하기 위한 산소 풍부화 공기 생성 장치와, 그리고 상기 농축 장치에 의해 불소 화합물 가스의 농도가 증대된 배기 가스를 수용하기 위한 연소 장치를 포함한다. 배기 가스 중의 불소 화합물 가스는 이것이 분해 처리되도록 산소 풍부화 공기 생성 장치에 의해 생성된 산소 풍부화 공기를 사용하여 연소된다. 불소 화합물 가스의 농도를 증대시킴으로써, 연소 장치의 연소/분해 효율이 상당히 향상된다.

Description

배기 가스 처리 설비 및 그 처리 방법 {EXHAUST GAS TREATMENT INSTALLATION}

본 발명은 반도체 제조 장치 등으로부터 배출되는 배기 가스에 함유된 퍼플루오르카본, CHF₃, SF₆, NF₃등을 분해 처리하기 위한 배기 가스 처리 설비 및 그 처리 방법에 관한 것이다.

근래에는, 반도체 장치의 집적도(集積度)가 향상됨에 따라, 반도체 제조 방법의 CVD 공정, 에칭(etching) 공정 또는 챔버 세정 공정에 있어서, 예를 들어 CF₄, C₂F₆, C₃F₈및 C₄F₁₀등의 퍼플루오르카본과, CHF₃, SF₆및 NF₃와 같은 불소 화합물 가스를 사용하는 것이 일반화 되었다. 전술한 불소 화합물 가스는 질소 가스 등과 함께 반도체 제조 장치 내에 주입되어, 에칭 또는 다른 공정에 사용된 후에 배출되지만, 그 배기 가스에는 미반응 불소 화합물 가스가 극소량 함유되어 있다. 종래에는, 이러한 미반응 불소 화합물 가스를 그대로 대기 중으로 배출했다. 그러나, 현재에는 적어도 전술한 불소 화합물 가스가 오존 층의 파괴에 관련이 있는 것으로 믿어지므로, 지구 온난화 방지의 견지에서 이러한 불소 화합물 가스를 회수 또는 분해 처리하는 것이 요구되고 있다.

배기 가스 중의 불소 화합물 가스를 회수하여 재사용할 수 있도록, 불소 화합물 가스를 농축시켜 회수하기 위한 수단이 제안되었다(일본 특허 공개 평9-103,633호 참조). 또한, 불소 화합물 가스를 연소에 의해 분해 처리하기 위한 수단도 제안되었다(일본 특허 공개 평9-108,532호 참조). 전술한 바와 같은 일본 특허 공개 평9-103,633호에 개시된 회수 수단 및 일본 특허 공개 평9-108,532호에 개시된 연소 분해 수단에 의해 소정의 결과를 달성하긴 하였다.

그러나, 통상 배기 가스 처리 설비에는 복수 개의 배기 가스 공급원이 있으며, 또한 에칭 또는 챔버 세정 등이 무작위로 수행될 수 있기 때문에, 배기 가스의 성분비와 유량이 크게 변동된다.

따라서, 종래 기술의 회수 수단으로는 재사용이 가능할 정도까지 불소 화합물 가스를 농축시켜 회수하기가 곤란하였다. 또한, 배기 가스 중의 불소 화합물 가스의 함량이 매우 적기 때문에, 종래 기술로는 불소 화합물 가스를 효율적으로 연소시켜 분해 처리하기도 곤란하였다.

전술한 문제점들을 고려하여, 본 발명의 목적은 배기 가스 중에 함유된 불소 화합물 가스를 효율적으로 연소시켜 분해 처리할 수 있는 배기 가스 처리 설비를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 배기 가스 처리 설비의 일 실시예를 도시한 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 배기 가스 처리 설비에 적당한 연소 장치의 구성을 도시한 개략도,

도 3은 배기 가스 중의 CF₄가스의 농도와 분해율과의 관계를 도시한 그래프.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10a, 10b, 10c : CVD 장치(배기 가스 공급원)

12 : 전처리 장치

14 : 농축 장치

16 : 연소 장치

18 : 배기 송풍기

20 : 습식 스크러버

22 : 질소 가스 제조 장치(산소 풍부화 공기 생성 장치)

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 한 종류 이상의 불소 화합물 가스와 한 종류 이상의 캐리어 가스(carrier gas)를 함유한 배기 가스를 처리하는 배기 가스 처리 설비를 제공하며, 이 배기 가스 처리 설비는 배기 가스 중의 불소 화합물 가스의 농도를 증대시키는 농축 장치와, 이와 같이 농축 장치에 의해 불소 화합물 가스의 농도가 증대된 배기 가스를 수용해서 공기로 배기 가스의 불소 화합물 가스를 연소시켜 분해 처리하는 연소 장치를 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 불소 화합물 가스는 CF₄, C₂F₆, C₃F₈및 C₄F₁₀등의 퍼플루오르카본과, CHF₃, SF₆, NF₃또는 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 가스를 포함한다.

배기 가스 중의 불소 화합물 가스의 농도가 낮은 경우, 즉 배기 가스 중에 다량의 캐리어 가스(들)가 함유된 경우, 연소 장치 내의 열 에너지의 대부분이 캐리어 가스에 의해 흡수되며, 그 결과 불소 화합물 가스의 분해 효율이 저하된다. 그러나, 본 발명에 따르면, 배기 가스를 연소 장치에 주입하기 전에 미리 불소 화합물 가스의 농도를 증대시키므로, 불소 화합물 가스를 보다 높은 효율로 연소시켜 분해 처리할 수 있다.

여러 가지 유형의 농축 장치가 사용될 수 있지만, 배기 가스 중의 캐리어 가스를 제거하는 막 분리기(membrance separator)를 사용하는 것이 바람직하다. 막 분리기를 사용하는 것이 불소 화합물 가스의 농도 증대에 가장 효과적인 것으로 알려져 있다.

본 발명에 따른 배기 가스 처리 설비는 바람직하게, 연소 장치 내로 주입되는 공기로서 사용되는 산소 풍부화 공기를 생성하는 산소 풍부화 공기 생성 장치(oxygen-enriched air producer)를 추가로 포함한다.

연소 장치는 처리 드럼과; 이 처리 드럼의 일단에 고정되어, 연소용 공기로서의 산소 풍부화 공기를 처리 드럼의 내부에 주입하는 연소용 공기 유입관과; 연소용 공기 유입관의 내측에 배치되어, 처리 드럼의 내부에 연료 가스를 주입하는 연료 가스 유입관과; 연료 가스 유입관의 내측에 배치되어, 처리 드럼의 내부에 배기 가스를 주입하는 배기 가스 유입관과; 연소용 공기 유입관의 공기 유출측 단부로부터 처리 드럼의 타단 부근까지 연장되는 화염관과; 처리 드럼의 측벽과 화염관 사이 공간에 냉각용 공기를 주입하는 냉각용 공기 유입 수단; 그리고 처리 드럼의 타단에 설치되어, 처리된 배기 가스를 배출하는 유출 노즐을 포함한다. 연소 장치에서 연료 가스와 산소가 풍부한 연소용 공기의 혼합 가스를 점화하면, 화염관을 통해 화염이 번져, 고열 상태가 유지될 수 있다. 따라서, 불소 화합물 가스의 연소 분해 처리가 효율적으로 수행된다.

또한, 본 발명은 농축 장치와 연소 장치 사이에, 농축 장치로부터의 배기 가스에 산소 풍부화 공기를 혼합하는 혼합 수단을 설치하는 것을 특징으로 한다. 이러한 혼합 수단 설치로 인해, 화염이 배기 가스 전체에 번지게 된다.

다른 실시예에 있어서, 질소 가스 제조 장치로부터의 산소 풍부화 공기가 연소 챔버에 사용된다. 반도체 제조 공장 등에는 공기를 원료로 하는 질소 가스 제조 장치가 제공되는 것이 일반적이다. 공기를 원료로 하여 질소 가스가 발생되는 경우, 특히 공기로부터 질소를 분리하여 얻은 결과, 산소 풍부화 공기가 생성된다. 종래에는 이 산소 풍부화 공기가 대기로 배출되었지만, 본 발명에서는, 질소 가스 제조 장치가 산소 풍부화 공기 공급원으로서 사용되므로, 질소 가스 제조 장치로부터의 산소 풍부화 공기가 배기 가스 연소용 공기로서 유효하게 사용될 수 있다.

또 다른 실시예에 있어서, 퍼플루오르카본을 함유한 배기 가스의 분해 처리 방법이 제공된다. 이 방법은 특히 막 분리에 의해 배기 가스 중의 퍼플루오르카본을 농축하는 단계와, 연소 장치 내에서 배기 가스를 분해 처리하는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예가 도면을 참조하여 보다 잘 이해될 것이다.

도 1에는 본 발명에 따른 배기 가스 처리 설비의 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 반도체 제조 공장의 일부를 구성하는 복수 개의 CVD 장치(10a, 10b, 10c)가 도시되어 있는데, 이 CVD 장치는 배기 가스 공급원이다. 배기 가스 공급원이 CVD 장치로만 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 에칭 장치이나 액체 결정 등의 제조 장치 등이 고려될 수도 있다. 후술한 바와 같이, 배기 가스는 CVD 공정에 사용되는 CF₄가스 및 질소 가스(캐리어 가스)를 포함하며, 먼지나 부산물로서의 실리콘 화합물 등의 불순물을 함유한다.

도시한 실시예의 배기 가스 처리 설비는 직렬로 배치된, 전처리 장치(12)와, 농축 장치(14)와, 연소 장치(16)와, 배기 가스 송풍기(18) 및 습식 스크러버(scrubber;20)를 포함한다. 이 배기 가스 처리 설비는 산소 풍부화 공기를 사용하므로, 산소 풍부화 공기 생성 장치로서, CVD 장치(10a, 10b, 10c)에 고순도 질소 가스를 공급하는 반도체 제조 공장의 현장에 설치된 질소 가스 제조 장치(22)를 사용한다.

전처리 장치(12)의 가스 유입구에는 각각의 CVD 장치(10a, 10b 10c)의 배기구가 접속된다. 배기 송풍기(18)가 작동되면, 복수 개의 CVD 장치(10a, 10b, 10c)로부터의 배기 가스가 전처리 장치(12)로 주입되며, 그 후 일렬의 배기 가스 처리 설비에 의해 처리된다. 이 전처리 장치(12)는 농축 장치(14)의 기능을 손상시킬 수도 있는 배기 가스 중의 불순물을 제거하는 역할을 하며, 불순물의 종류에 따라, 필터와, 습식 스크러버나 건식 스크러버 또는 이들의 조합체를 포함한다. 물론, 불순물이 농축 장치(14)의 기능을 손상시키지 않으며 농축 장치(14)에 의해 제거될 수 있다면, 전처리 장치(12)가 꼭 필요한 것은 아니다.

그 후, 전처리 장치(12)에 의해 불순물이 제거된 배기 가스는 농축 장치(14)에 주입된다. 농축 장치(14)는 배기 가스로부터 질소 가스(캐리어 가스)를 제거하여 CF₄가스의 농도를 증대시키는 역할을 한다. 농축 장치(14)로서 여러 가지 유형의 모든 농축 장치가 응용 가능하긴 하지만, 보다 높은 농축 효율, 저비용 및 신뢰성의 관점에서 막 분리형 농축 장치가 바람직하다. 특히, 프랑스의 에어 리뀌드(Air Liquide)에 의해 제조된 농축 장치(일본 특허 공개 평103,633/1997호 참조)가 효과적인데, 그 이유는 이 농축 장치는 그 안에 주입된 배기 가스의 CF₄가스 함량이 3000 내지 30000ppm인 경우, CF₄가스를 15 내지 99％의 농도까지 농축시킬 수 있기 때문이다. 또한, 이러한 농축 장치(14)에 의해 분리된 질소 가스는 해롭지 않으므로 대기로 배출될 수 있다.

CF₄가스가 농축된 배기 가스(이후에 "농축 배기 가스"로 칭함)는 산소 풍부화 공기 생성 장치로서 사용되는 질소 가스 제조 장치(22)로부터의 산소 풍부화 공기와 도 1의 지점(24)에서 혼합된다. 전술한 바와 같이 질소 가스 제조 장치(22)는 통상 반도체 제조 공장에 설치되어 있는 것으로, 공기로부터 고순도 질소 가스를 발생시킬 때 산소 풍부화 공기를 부산물로서 생성한다. 질소 가스 제조 장치(22)로부터의 산소 풍부화 공기의 산소 농도는 약 25％ 이상인 것이 바람직하다.

농축 배기 가스는 산소 풍부화 공기와 혼합된 후, 연소 장치(16) 내로 주입된다. 여러 종류의 모든 연소 장치가 응용 가능한 연소 장치(16)로서 고려되긴 하지만, 공통 양수인의 일본 특허 공개 평9-108,532호에 개시된 바와 같은 연소 장치가 바람직하며 도시한 실시예에 사용되고 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 연소 장치(16)는 원통형 처리 드럼(26)을 포함하며, 이 처리 드럼(26)은 수직 방향으로 배치되는데, 특히 드럼의 축선이 수직 방향을 향하도록 배치된다. 처리 드럼(26)의 상판(28)에는 안쪽으로부터 순서대로 동축으로 배치된, 배기 가스 유입관(30), 연료 가스 유입관(32) 및 연소용 공기 유입관(34)이 고정되며, 배기 가스 유입관(30)의 내부 공간과, 배기 가스 유입관(30)과 연료 가스 유입관(32) 사이의 환형 공간 및 연료 가스 유입관(32)과 연소용 공기 유입관(34) 사이의 환형 공간은 각각 배기 가스 유입로(36)와, 연료 가스 유입로(38) 및 연소용 공기 유입로(40)로서 기능한다. 이들 유입관(30, 32, 34)은 처리 드럼(26)의 상판(28)을 통과하여 처리 드럼(26)의 내측 상부의 예정된 위치까지 연장된다. 또한, 화염관(42)이 연소용 공기 유입관(34)의 하단에 접속되며, 화염관(42)의 하단은 처리 드럼(26)의 바닥판(44) 부근까지 연장된다.

농축 장치(14)로부터의 농축 배기 가스는 배기 가스 유입관(30)의 상단으로부터 그 내부로 이송된다. 연료 가스 유입관(32)의 상부에는 메탄 가스, 천연 가스, 도시 가스, 프로판 가스, 수소 가스, 부탄 가스 또는 이들의 혼합물과 같은 연료 가스용 공급원(46)이 접속된다. 또한, 연소용 공기로서의 산소 풍부화 공기가 연료 가스 유입관의 상부로부터 연소용 공기 유입관(34) 내로 이송되며, 이 연소용 공기 유입관에는 전술한 질소 가스 제조 장치(22)의 산소 풍부화 공기 운반 출구가 접속된다.

냉각용 공기 공급원(48)이 처리 드럼(26)의 상판(28)의 외주부에 제공된 냉각용 공기 유입구(50)에 접속된다. 이 냉각용 공기는 대기중의 통상의 공기이다. 유출 노즐(52)이 처리 드럼(26)의 바닥판(44)의 중앙부에 형성된다. 또한, 도시하지는 않았지만, 점화 플러그와 같은 점화 수단이 연료 가스 유입로(38)의 유출부에 제공된다.

농축 배기 가스가 배기 가스 유입관(30)에 이송되며, 동시에 연료 가스와 연소용 산소 풍부화 공기가 각각 예정된 유량으로 제공되고, 또한 점화 수단이 전술한 구성의 연료 가스와 연소용 공기의 혼합물을 연소시키도록 작동되는 경우, 그 화염이 배기 가스 유입관(30)의 하단으로부터 배출된 농축 배기 가스와 접촉하게 되어, 농축 배기 가스 중의 CF₄가스의 분해 처리가 영향을 받게 된다. 이러한 화염은 화염관(42)이 설치되어 있음으로 인해 처리 드럼(26)의 바닥판(44) 부근까지 연장된다. 또한, 연소용 공기가 산소 풍부화 공기로, 이 산소 풍부화 공기가 농축 배기 가스 내로 사전에 혼합되기 때문에, 화염은 농축 배기 가스의 외측 주변부 뿐만 아니라 그 중심부까지 번진다. 그 결과, 농축 배기 가스와 화염의 접촉 효과가 증대되어, 안정적인 CF₄가스 조차도 분해 처리될 수 있게 된다. CF₄가스의 연소 분해 처리시, 또한 연료 가스와 공기 중에 함유된 산소와 수소로부터 이산화탄소(CO₂)와 불소화수소(HF)가 생성된다.

냉각용 공기 공급원(48)으로부터, 다량의 냉각용 공기가 처리 드럼(26)과 화염관(42) 사이의 환형 공간 내로 주입되어, 화염관(42)의 하단으로부터 분해 처리 후 배출되는 처리된 배기 가스와 처리 드럼(26)의 하부에서 혼합된다. 따라서, 화염관(42)의 고온을 갖는 배기 가스의 냉각이 수행되며, 또한 배기 가스가 다량의 공기와 혼합됨에 따라 배기 가스 희석이 영향을 받는다.

유출 노즐(52)로부터, 연소 장치(16) 내에서 처리된 가스가 제거되어 배기 송풍기(18)(도 1)에 의해 습식 스크러버(20) 내로 이송된다. CF₄가스의 연소 분해 처리에 의해 생성된 HF 가스는 해로운 것으로 습식 스크러버(20)에 의해 제거되므로, 대기로 최종 배출되는 배기 가스는 청정하다.

본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 전술되긴 하였지만, 본 발명은 전술한 실시예로만 제한되는 것은 아니다.

전술한 실시예에 있어서는, 예를 들어 거의 CF₄가스와 질소 가스로만 이루어진 가스가 배기 가스로서 사용되었다. 그러나, 본 발명에서 처리될 배기 가스의 경우 예를 들어, 오존 층을 파괴시킬 수도 있는 C₂F_6,C₃F₈및C₄F_10,CHF₃, SF₆및 NF₃와 같은 퍼플루오르카본으로 된 적어도 하나의 및/또는 다른 불소 화합물 가스를 함유한 가스를 처리할 필요가 있다.

전술한 실시예에서는 질소 가스 제조 장치(22)가 산소 풍부화 공기 생성 장치로서 사용되었지만, 처리 설비에만 사용되기 위한 산소 풍부화 공기 생성 장치가 제공될 수도 있다.

또한, 연소 분해 처리에는, 산소 풍부화 공기가 연소 장치(16)에 주압되기 전에 농축 배기 가스 내로 사전에 혼합된 다음 이 혼합물이 연소 장치로 주입되는 것이 보다 효과적이긴 하지만, 산소 풍부화 공기의 공급 지점이 일부 다른 지점으로 제한된 경우에도 충분한 효과가 달성될 수 있다.

도 3은 실제로 질소 가스에 대한 CF₄가스의 농도가 CF₄가스의 연소 분해 효율에 미친 영향을 증명하기 위한 실험을 수행하여 얻은 결과를 도시한 그래프이다. 이 실험에서, 주입하는 가스의 유량은 30slm으로 일정하게 하였으며, 질소 가스와 CF₄가스의 유량은 변화시켰다. 연소 장치로는 도 2에 도시한 구조를 갖는 것을 사용하였다. 산소 농도가 28％인 산소 풍부화 공기를 연소 장치 이전에는 440slm의 유량으로 공급하였으며 연소 장치 내로는 750slm의 유량으로 공급하였다. 연소 장치용 연료 가스로서 프로판 가스를 사용하였다.

도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, CF₄가스의 농도가 증가되면, 특히 이 농도가 약 10％를 초과하면, CF₄가스의 분해율이 90％ 이상까지 증가된다. 반면에, CF₄가스의 농도가 10％ 미만으로 떨어지면 이 분해율은 급속하게 감소된다. 이러한 결과로부터, 배기 가스가 연소 장치 내로 주입되기 전에 CF₄가스를 보다 높은 예정된 농도로 농축시킴으로써 연소 분해 효율이 현저하게 향상됨을 알 수 있다. 이러한 결과는 전술한 바와 같은 다른 불소 화합물 가스를 고려할 때에도 달성된다.

아래의 표는 도 1에 도시한 바와 같이 구성된 배기 가스 처리 설비를 사용하여, 배기 가스 중의 각각의 불소 화합물 가스의 농도 변화를 컴퓨터를 통한 모의 실험에 의해 얻은 결과를 나타낸 것이다. 측정 지점(A, B, C)은 각각 도 1의 도면 부호(A, B, C)의 위치이다. 배기 가스 중의 캐리어 가스로는 질소 가스 만을 사용하였다. 또한, 배기 가스를 측정 지점(C)에서 다량의 냉각용 공기에 의해 희석하였으므로, 아래의 표는 냉각용 공기를 제외하였을 때 얻은 결과를 나타낸 것이다.

배기 가스 중의 불소 화합물	농도(ppm),측정 지점 A	농도(ppm),측정 지점 B	농도(ppm),측정 지점 A	지점C에서의 블소 화합물 대 지점B에서의 불소 화합물의 배합
CF₄CF₄	5008000	2.599.0	0.4<5.0	20％5％ 미만
C₂F₆C₂F₆	300030000	15.099.0	0.3<2.0	2％2％ 미만
SF₆SF₆	5008000	2.599.0	0.1<2.0	4％2％ 미만
NF₃NF₃	5005000	1.275.0	<0.01<0.75	1％ 미만1％ 미만
CHF₃CHF₃	5008000	2.599.0	<0.02<1.0	1％ 미만1％ 미만

종래 기술에서는 각각의 불소 화합물 가스를 측정 지점(A)에 있는 상태에서 바로 배출하였지만, 상기 표로부터, 배기 가스를 본 발명에 따른 배기 가스 처리 설비를 통과하게 함으로써 불소 화합물 가스의 배출량을 5％ 아래로 억제할 수 있음을 알 수 있으며, 이것은 지구 온난화를 방지하기 위해 1997년 열린 키요코 회의(Keoko Conference)에서의 일본 목표(Japanese objective)를 포함하는, 많은 환경적인 목표를 만족함을 보여준다.

산소 풍부화 공기 대신에 통상의 공기를 사용하는 다른 실험에 따르면, CF₄이외의 불소 화합물 가스에 있어서 95％ 이상의 분해 효율이 얻어짐을 알 수 있다. 이것은 연소 분해 효율이 배기 가스의 농도에 의해 향상됨을 나타낸다.

본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이, 간단한 설비 구조를 사용하여 예를 들어, 반도체 제조 장치로부터 배출되는 배기 가스 중의 CF₄가스와 다른 퍼플루오르카본과 같은 불소 화합물 가스를 효과적으로 연소시켜 분해 처리할 수 있다. 따라서, 본 발명은 오존 층 파괴 위험과 지구 온난화를 방지하는데 상당히 기여한다.

당업자라면 본 발명의 정신을 벗어나지 않고서도 다양한 변형, 대체, 생략 등을 이룰 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 영역은 본 발명의 동등물을 포함하는 아래의 특허청구범의에 의해서만 제한되도록 의도된다.

본 발명에 의해, 반도체 제조 장치 등으로부터 배출되는 배기 가스 중의 CF₄등의 불소 화합물을 효율적으로 연소시켜 분해할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명은 오존 층 파괴 위험을 방지하며 지구 온난화 방지에 크게 기여한다.

Claims

한 종류 이상의 불소 화합물 가스와 한 종류 이상의 캐리어 가스를 함유하는 배기 가스를 처리하기 위한 배기 가스 처리 설비로서,

배기 가스 중의 불소 화합물 가스의 농도를 증대시키기 위한 농축 장치와;

상기 농축 장치에 의해 불소 화합물 가스의 농도가 증대되어 있는 배기 가스를 수용하며, 공기를 사용하여 이러한 배기 가스 중의 불소 화합물 가스를 연소시켜 분해 처리하는 연소 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비.
제1항에 있어서, 상기 농축 장치는 배기 가스 중의 캐리어 가스를 막 분리(membrance separation)를 통해 제거함으로써 불소 화합물 가스의 농도를 증대시키는 막 분리 방식의 농축 장치인 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비.
제1항에 있어서, 상기 공기는 산소 풍부화 공기(oxygen-enriched air)인 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비.
제2항에 있어서, 상기 공기는 산소 풍부화 공기인 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비.
제4항에 있어서, 산소 풍부화 공기를 생성하는 산소 풍부화 공기 생성 장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비.
제3항에 있어서, 산소 풍부화 공기를 생성하는 산소 풍부화 공기 생성 장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비.
제3항에 있어서, 상기 캐리어 가스가 공기를 원료로 하는 질소 가스 제조 장치에 의해 제조된 질소 가스를 함유하는 경우, 상기 질소 가스 제조 장치를 산소 풍부화 공기 생성 장치로도 사용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비.
제3항에 있어서, 상기 연소 장치는

처리 드럼과;

처리 드럼의 일단에 고정되어, 연소용 공기로서의 산소 풍부화 공기를 처리 드럼의 내부에 주입하는 연소용 공기 유입관과;

연소용 공기 유입관의 내측에 배치되어, 처리 드럼의 내부에 연료 가스를 주입하는 연료 가스 유입관과;

연료 가스 유입관의 내측에 배치되어, 처리 드럼의 내부에 배기 가스를 주입하는 배기 가스 유입관과;

연소용 공기 유입관의 공기 유출측 단부로부터 처리 드럼의 타단 부근까지 연장되는 화염관과;

처리 드럼의 측벽과 화염관 사이 공간에 냉각용 공기를 주입하는 냉각용 공기 유입 수단; 그리고

처리 드럼의 타단에 설치되어, 처리된 배기 가스를 배출하는 유출 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비.
제4항에 있어서, 상기 연소 장치는

처리 드럼과;

처리 드럼의 일단에 고정되어, 연소용 공기로서의 산소 풍부화 공기를 처리 드럼의 내부에 주입하는 연소용 공기 유입관과;

연소용 공기 유입관의 내측에 배치되어, 처리 드럼의 내부에 연료 가스를 주입하는 연료 가스 유입관과;

연료 가스 유입관의 내측에 배치되어, 처리 드럼의 내부에 배기 가스를 주입하는 배기 가스 유입관과;

연소용 공기 유입관의 공기 유출측 단부로부터 처리 드럼의 타단 부근까지 연장되는 화염관과;

처리 드럼의 측벽과 화염관 사이 공간에 냉각용 공기를 주입하는 냉각용 공기 유입 수단; 그리고

처리 드럼의 타단에 설치되어, 처리된 배기 가스를 배출하는 유출 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비.
제3항에 있어서, 농축 장치로부터의 배기 가스에 산소 풍부화 공기를 혼합하기 위한 수단이 농축 장치와 연소 장치 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비.
제4항에 있어서, 농축 장치로부터의 배기 가스에 산소 풍부화 공기를 혼합하기 위한 수단이 농축 장치와 연소 장치 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비.
제8항에 있어서, 농축 장치로부터의 배기 가스에 산소 풍부화 공기를 혼합하기 위한 수단이 농축 장치와 연소 장치 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비.
제9항에 있어서, 농축 장치로부터의 배기 가스에 산소 풍부화 공기를 혼합하기 위한 수단이 농축 장치와 연소 장치 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비.
제1항에 있어서, 상기 한 종류 이상의 불소 화합물 가스는 퍼플루오르카본, CHF₃, SF₆, NF₃및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비.
제2항에 있어서, 상기 한 종류 이상의 불소 화합물 가스는 퍼플루오르카본, CHF₃, SF₆, NF₃및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 설비.
한 종류 이상의 불소 화합물 가스를 함유하는 배기 가스를 처리하기 위한 방법으로,

배기 가스 중의 한 종류 이상의 불소 화합물 가스의 농도를 증대시키는 단계와,

공기를 사용하여 배기 가스 중의 불소 화합물 가스를 연소시켜 분해 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 방법.
제16항에 있어서, 상기 한 종류 이상의 불소 화합물 가스의 농도를 막 분리기를 사용하여 증대시키는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 방법.
제16항에 있어서, 상기 공기는 산소 풍부화 공기인 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 방법.
제16항에 있어서, 상기 공기는 산소 풍부화 공기이며, 산소 풍부화 공기를 한 종류 이상의 불소 화합물 가스를 연소시켜 분해 처리하기 전에 농축 배기 가스와 혼합하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 방법.
제17항에 있어서, 상기 공기는 산소 풍부화 공기이며, 산소 풍부화 공기를 한 종류 이상의 불소 화합물 가스를 연소시켜 분해 처리하기 전에 농축 배기 가스와 혼합하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 방법.