KR20050017420A

KR20050017420A - 폐가스 건·습식처리장치

Info

Publication number: KR20050017420A
Application number: KR1020030055133A
Authority: KR
Inventors: 이화석
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2005-02-22

Abstract

폐가스건습식처리장치는 폐가스를 산화시키는 폐가스건식처리유닛과, 폐가스건식처리유닛을 통해 건식 처리된 폐가스를 용매에 혼합시켜 수용액화시킴과 동시에 부유파우더를 포집하는 폐가스복합처리유닛과, 폐가스복합처리유닛으로부터 처리된 폐가스를 배기시키는 배기덕트와, 연결배관을 통하여 상기 폐가스복합처리유닛 및 상기 배기덕트 사이에 연결되어 폐가스복합처리유닛으로부터 유출된 폐가스의 집진 및 집수를 수행하는 집진집수유닛 및 연결배관의 내부에 파우더가 축적되는 것을 방지하는 파우더축적방지유닛을 포함한다.

Description

폐가스 건·습식처리장치{BURN-WET TYPE SCRUBBER}

본 발명은 폐가스 건·습식처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 습식처리부 및 가연배기부를 연결하는 연결관 측에 파우더가 응집되는 것을 해소시키도록 하는 폐가스 건·습식처리장치에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하기 위하여 다양한 종류의 제조설비와 제조공정이 필요하며, 반도체 소자를 제조하기 위한 공정 중 CVD(Chemical Vapor Deposition), 플라즈마에칭, 에피택시증착, 스퍼터링 공정 등에서는 공정 특성상 염소 보론트리클로라이드, 암모니아, 불산 등 각종 유독성, 부식성, 인화성 가스를 사용하는 것이 일반적이다.

따라서, 반도체 소자의 제조공정에 사용된 유독성 가스들을 아무런 순화과정 없이 대기 중으로 방출 할 경우 대기를 오염시킴으로써 인체 및 생태계에 심각한 영향을 미치므로 종래의 반도체 소자의 제조라인에서는 일정한 장소에 폐가스 처리장치를 설치하고, 이 폐가스 처리장치를 이용하여 반도체 소자의 제조공정에서 발생된 유독성 가스들을 일정기준 이상으로 순화시켜 대기로 배출하고 있다.

이와 같이 폐가스를 처리하는 장치로는 전체적으로 보아 건식폐가스 처리유닛과 습식 폐가스 처리유닛이 있으며, 최근에는 이 두 가지 형태를 접목시킨 건·습식 처리유닛이 개발되어 사용되고 있다.

그 구성을 살펴보면 폐가스 건식 처리 유닛으로 유입된 가연성 폐가스, 수용성 폐가스 중 가연성 폐가스는 가연성 폐가스가 산화되기에 적합한 고온 환경을 갖는 폐가스 건식 처리유닛에 의하여 산화되어 파우더로 상 변환된 후 파우더는 파우더 제거유닛에 의하여 1차적으로 제거된다.

이때, 파우더 제거 유닛에 의하여 제거되지 않은 파우더와 고온에서도 산화되지 않는 수용성 폐가스는 필터 부재가 가득 채워진 상태로 용매가 분사되는 폐가스 복합 처리 유닛으로 유입되어 용매에 의하여 용해되어 수용액이 된다.

수용액은 수용액이 모이는 드레인탱크로 배수되고, 파우더 제거유닛에서 미처 제거되지 않은 파우더는 필터부재에 의하여 2차적으로 제거된 상태로 진공압이 형성된 메인덕트로 배기된다.

그러나, 종래 건습식 폐가스 처리장치 중 폐가스의 흐름이 유발되도록 진공압이 형성된 메인덕트와 연통된 폐가스 복합 처리유닛으로부터 수용성 폐가스를 처리하기 위하여 분사된 용매가 메인덕트에 형성된 진공압에 의하여 역류되어 메인덕트로 빨려 올가가 메인덕트 및 메인덕트와 연통된 후속 설비를 심하게 부식시키는 문제점이 있다.

이를 해소시키기 위한 구성으로 국내실용신안공보(공개번호 실1999-0022332, 고안의 명칭: 집진집수유닛이 설치된 건습식 폐가스 처리유닛)가 개시된 바 있다.

그 구성을 살펴보면, 가연성 폐가스 및 수용성 폐가스로 구성된 폐가스 중 상기 가연성 폐가스를 산화시켜 파우더를 형성시키는 폐가스 건식 처리 유닛, 폐가스 건식 처리유닛에 피착된 파우더를 긁은 후 물과 혼합시켜 물-고체 혼합물을 형성시킴으로써 폐가스 건식 처리유닛으로부터 파우더를 제거하는 파우더제거유닛, 혼합물을 산화된 가연성 폐가스 및 수용성 폐가스로부터 분리시켜 혼합물은 드레인탱크에 수거되도록 하는 분리유닛, 수용성 폐가스를 용매에 혼합시켜 수용액화시킴과 동시에 파우더 제거유닛에서 제거되지 않은 파우더를 포집하는 폐가스 복합처리유닛, 폐가스 복합 처리 유닛으로부터 처리된 폐가스를 진공압으로 배개시키는 메인덕트, 메인덕트와 폐가스 복합 처리 유닛의 사이에 설치되어 메인덕트의 진공압에 의하여 폐가스 복합처리유닛으로부터 유출된 용매 및 파우더에 원심력을 가하여 집수 및 집진을 수행하는 집진집수유닛로 구성된다.

상술한 구성에 의하여 메인덕트의 진공압에 의하여 폐가스 복합 처리 유닛에서 처리된 폐가스가 배기될 때, 처리된 폐가스와 함께 폐가스 복합처리유닛의 수용액, 용매 또는 미세 파우더가 함께 메인덕트로 빈번하게 유출되어 오염되는 경우가 발생하므로 이를 방지하기 위하여 폐가스 복합처리 유닛의 단부에는 연결배관의 일측단부가 연통되고, 연결배관의 타측 단부에는 집진집수유닛이 설치된다.

그러나, 이와 같은 구성에 있어서, 상기 연결배관에 파우더가 축적되어 막힘에 따라 환경 안전사고가 우려되고, 정비시간이 많이 걸림과 아울러 설비 정지 로스가 증가하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 본 발명의 목적은 복합처리유닛 및 집진집수유닛을 연결하는 연결배관에 파우더가 축적되는 문제점을 해소시키는 폐가스 건습식처리장치를 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폐가스를 산화시키는 폐가스건식처리유닛과, 상기 폐가스건식처리유닛을 통해 건식 처리된 폐가스를 용매에 혼합시켜 수용액화시킴과 동시에 부유파우더를 포집하는 폐가스복합처리유닛과, 상기 폐가스복합처리유닛으로부터 처리된 폐가스를 배기시키는 배기덕트와, 연결배관을 통하여 상기 폐가스복합처리유닛 및 상기 배기덕트 사이에 연결되어 상기 폐가스복합처리유닛으로부터 유출된 폐가스의 집진 및 집수를 수행하는 집진집수유닛 및 상기 연결배관의 내부에 파우더가 축적되는 것을 방지하는 파우더축적방지유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 건습식 처리장치를 제공하는 데 있다.

상기 파우더축적방지유닛은 용매공급라인을 통해 공급된 용매를 상기 연결배관의 내부로 분사하되, 상기 집진집수유닛이 설치된 측으로 분사하는 파우더제거용노즐로 함이 바람직하다.

상기 파우더제거용노즐은 상기 폐가스복합처리유닛과 연결된 연결배관의 단부측에 설치하며, 이때, 상기 용매공급라인은 상기 폐가스복합처리유닛의 상측 내부로 삽입되도록 설치하여 그 삽입된 용매공급라인으로부터 상기 연결배관이 설치된 측으로 분기된 분기라인의 단부에 상기 파우더제거용노즐을 설치하고, 상기 용매공급라인의 단부에 폐가스용해용노즐이 추가로 설치함이 바람직하다.

또한, 상기 파우더제거용노즐은 상기 집진집수유닛과 연결된 연결배관의 단부측에 설치하며, 이때, 상기 용매공급라인은 상기 폐가스복합처리유닛의 상측 내부로 삽입되어 설치하며, 그 용매공급라인의 일측으로부터 분기되어 상기 연결배관을 통과여 상기 집진집수유닛이 연결된 부분에 이르는 길이를 갖도록 분기라인을 추가로 구성하며, 상기 분기라인의 단부에 상기 파우더제거용노즐을 설치하고, 상기 용매공급라인의 단부에 폐가스용해용노즐이 추가로 설치함이 바람직하다.

이하, 첨부된 도 1 및 도 2를 참조로 하여 본 발명의 일 실시 예에 의한 폐가스건·습식처리장치의 구성 및 작용에 대해서 좀더 자세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 의한 폐가스 건습식처리장치(100)는 크게 폐가스유입매니폴더(110), 폐가스건식처리유닛(120), 파우더제거유닛(130), 분리유닛(140), 폐가스복합처리유닛(150), 드레인유닛(160) 및 파우더축적방지유닛(170), 배기덕트(180), 집진집수유닛(190), 연결배관(200)으로 구성된다.

폐가스건식처리유닛(120)은 폐가스를 공급받아 폐가스를 산화시켜 화학적으로 안정하면서도 매우 미세한 고체 알갱이 형태를 갖는 파우더로 상 변환하는 역할을 한다. 이와 같은 역할을 하는 폐가스건식처리유닛(120)의 내부에는 폐가스 건식처리유닛(120)에 피착된 파우더를 제거하는 파우더제거유닛이 설치되며, 파우더제거유닛은 폐가스건식처리유닛(120)에 의하여 폐가스가 파우더로 상 변환되면서 폐가스건식처리유닛(120)의 내벽에 피착되는 파우더를 제거함과 동시에 내벽으로부터 제거된 파우더 및 내벽에 피착되지 않은 부유파우더에 액체, 예를 들어 물을 혼합하여 파우더가 묽은 페이스트(PASTE)상태가 되도록 한다.

이처럼 파우더에 액체를 가하여 페이스트 상태를 만드는 것은 폐가스건식처리유닛(120)에서 형성된 고체-액체 혼합물인 파우더 페이스트, 미반응 수용성 폐가스류, 파우더가 포함되어 있는 폐가스로부터 파우더를 폐가스와 파우더를 갖는 독특한 상(STATE)의 성질을 이용하여 선별 분리함과 동시에 파우더 덩어리가 배관을 빈번하게 막는 것을 방지하기 위함이다.

이들 폐가스와 파우더를 각각 분리하기 위하여 파우더 제거유닛에는 분리유닛(140)이 연결되는 데, 분리유닛(140)에 의하여 고체-액체 혼합물인 파우더 페이스트는 중력 방향으로 이동되어 드레인유닛(160)으로 유입되도록 하고, 나머지 미 반응 폐가스 및 파우더가 섞여 있는 수용성 폐가스는 폐가스복합처리유닛(150)으로 분리 유입된다.

분리유닛(140)의 타측 단부에는 파우더페이스트와 폐가스-파우더 혼합기 중 폐가스-파우더 혼합기가 유입되도록 폐가스복합처리유닛(150)이 설치되고, 분리유닛(140)의 하단부에는 파우더 페이스트가 유입되는 배관(141)이 연결되며 배관(141)은 드레인유닛(160)에 결합된다.

폐가스복합처리유닛(150)은 다단의 원통형 통체(151)로 이루어지며, 그 하단부에는 상기 분리유닛(140)의 단부가 연결된다. 상기 통체(151)의 내부에는 폐가스 건식처리유닛(120)에서 생성되어 파우더제거유닛에서 제거되지 않고 폐가스복합처리유닛(150)으로 수용성 폐가스와 함께 유입된 파우더를 다시 한번 제거하기 위하여 파티클 흡착 제거용 필터부재(153)가 충진되어 있다.

상기 폐가스복합처리유닛(150) 및 집진집수유닛(190)은 연결배관(200)을 통해 연결되어 있다. 이와 같이 연결배관(200)을 채용함은 폐가스복합처리유닛(150)에서 처리된 폐가스가 배기 될 때, 처리된 폐가스와 함께 폐가스복합처리유닛(150)의 수용액, 용매 또는 미세 파우더가 함께 배기덕트(180)로 빈번하게 유출되어 배기덕트(18)가 오염되는 경우가 발생하므로 이를 방지하기 위하여 폐가스복합처리유닛(150)의 단부에는 연결배관(200)의 일측 단부가 연통되고, 연결배관(200)의 타측단부에는 집진집수유닛(190)이 설치된다.

이와 같은 구성에 있어서, 상기 연결배관(200)의 내부에 파우더가 축적되어 막히는 현상을 방지하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 상기 폐가스복합처리유닛(150)의 내부에는 파우더축적방지유닛(170)이 설치된다. 상기 파우더축적방지유닛(170)은 상기 폐가스복합처리유닛(150)의 상측 내부로 관통되도록 설치되어 수용성용매를 공급하는 용매공급라인(171)상에 연결되어 상기 연결배관(200)측으로 용매를 고압으로 분사시켜 상기 연결배관(200)의 내부에 쌓인 파우더를 제거하는 파우더제거용노즐(173)로 구성된다. 여기서 상기 파우더제거용노즐(173)의 설치위치는 도 2에 도시된 바와 같이 폐가스복합처리유닛(150)의 상측 내부로 삽입된 용매공급라인(171)의 측부로 분기된 분기라인(171a)상에 연결되어 상기 폐가스복합처리유닛(150)과 연결된 연결배관(200)의 단부측에 설치할 수 있다. 그와 같은 경우 상기 연결배관(200) 내부 전체에 걸쳐 용매를 분사시킴으로써 연결배관(200)에 누적되는 파우더를 효과적으로 제거할 수 있다. 이때 그 분사 동작은 소정의 주기를 두고 간헐적으로 실시할 수 있다. 이와 같이 폐가스복합처리유닛(150)과 연결된 연결배관(200)의 단부측에 설치할 경우 배관구조를 간단하게 하는 이점이 있다.

한편, 상기 용매공급라인(171)의 단부에는 폐가스용해용노즐(174)이 추가로 구성되어 폐가스복합처리유닛(150)의 내부 상측에서 용매를 분사하도록 한다.

또한, 상기 통체(151)의 측부에는 복수개의 포트(155)가 추가로 구성되고 그 포트를 통하여 복수개의 용매공급라인(175)이 추가로 구성되고 그 단부에 폐가스용해용노즐(177)이 추가로 설치된다.

상기 집진집수유닛(190)은 그 상측은 원통형으로 이루어지며 아래로 갈수록 직경이 좁아지는 고깔형상으로 구성되며 그 하단이 개구된 몸체(191)로 이루어진다. 이때, 상기 몸체(191)의 상단은 상기 배기덕트(180)와 연결된다.

상기 집진집수유닛(190)의 동작원리를 간략히 설명한다. 일단 처리된 폐가스, 수용액의 일부분, 미세 파우더의 일부분이 몸체(191)의 내부 접선 방향으로 유입되면, 이들은 상기 몸체(191)의 내측면을 따라 제일 먼저 피착된 후 중력 방향으로 몸체(191)의 내부면을 따라 흘러 내려간다. 미세 파우더들은 원심력에 의하여 몸체(191)의 내부면에 피착되면서 수용액과 혼합되고, 처리된 폐가스는 몸체의 상단부에 설치된 배기덕트(180)를 통하여 배기된다.

도 3은 상기 파우더제거용노즐(173)이 집진집수유닛(190)과 연결된 연결배관(200)의 타단부에 설치된 예를 도시한 도면이다. 이때에는 상기 용매공급라인(171)으로부터 분기된 분기라인(171c)의 길이를 상기 집진집수유닛(190)과 연결된 부분까지 신장된 길이를 갖도록 제작하여 그 단부에 파우더제거용노즐(173)을 설치함으로써 가능하다.

다음은 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 일실시 예에 의한 폐가스 건습식처리 장치의 동작원리 및 처리방법에 대해서 설명한다.

먼저, 반도체제조설비(미도시)로부터 폐가스가 토출되어 폐가스유입매니폴더(110)로 유입되면 폐가스유입매니폴더(110)에서는 폐가스를 산화시키기 위하여 공기, 폐가스와 공기가 혼합됨과 동시에 급격한 산화,즉 폭발이 발생하는 것을 방지하기 위하여 폐가스, 공기 이외에 불활성가스가 추가로 공급된다.

폐가스유입매니폴더(110)로부터 폐가스-공기-불활성가스가 혼합된 혼합기는 고온 환경인 폐가스 건식 처리 유닛(100)으로 유입되면서 점차 가열되다 일정 온도에 도달하여 폐가스의 산화 조건이 형성되면, 폐가스와 공기는 화학반응하여 미립자 형태의 파우더가 생성되고, 생성된 파우더는 폐가스건식처리유닛(120)의 내측면에 고체 덩어리 형태로 피착된다.

이처럼 폐가스건식처리유닛(120)의 내부에 피착된 파우더는 도시되지 않은 파우더제거유닛에 의하여 제거됨과 동시에 액체분사장치에 의하여 분사된 물과 혼합되면서 묽은 파우더 페이스트가 형성된다.

이후 묽은 파우더페이스트는 폐가스건식 처리윤닛(120)에서 반응하지 않거나 미처 반응되지 않은 미반응폐가스, 미세 파우더와 혼합된 상태로 분리유닛(140)으로 유입되고 상기 분리유닛(140)에 의하여 고체-액체 혼합물인 파우더 페이스트는 중력 방향으로 이동되어 드레인유닛(160)으로 유입되고, 나머지 미반응 폐가스 및 부유 파우더가 섞여 있는 수용성 폐가스는 폐가스복합처리유닛(150)으로 분리 유입된다.

상기 폐가스복합처리유닛(150)으로 유입된 미반응 폐가스 및 부유 파우더는 폐가스용해용노즐(174,177)을 통해 분사되는 용매에 의하여 용해되어 수용 액화된다. 한편 필터부재(153)는 상기 수용성폐가스와 함께 유입된 파우더를 다시 한번 제거한다.

다음, 상기 폐가스복합처리유닛(150)을 통해 처리된 폐가스는 연결배관(200)을 통하여 집진집수유닛(190)의 몸체(191)의 내부 접선 방향으로 유입된다. 그후 상기 몸체(91)의 내측면을 따라서 회전하면서 원심력을 받게 된다. 이때. 수용액-미세파우더-수용액의 순서대로 즉, 무거운 물체에는 더큰 원심력이 작용하여 입자 형태의 수용액은 몸체(191)의 내부면에 제일 먼저 피착된 후 중력 방향으로 흘러 내려가고, 처리된 폐가스만이 배기덕트(180)을 통하여 배기된다.

이와 같은 처리 과정에 있어서, 상기 연결배관(200)측으로 파우더가 축적되어 막는 현상이 발생한다. 이를 본 발명에 의한 파우더축적방지유닛(170)이 해소시킨다.

그에 대해서 상세히 설명하면, 파우더제거용분사노즐(173)을 통해 용매가 고압으로 분사된다. 따라서, 연결배관(200) 내부에 쌓여 있던 파우더가 씻겨져 나가 집진집수유닛(190)측으로 흘러 내려간다. 이때, 상기 파우더제거용분사노즐(173)은 지속적으 동작되지 않고 소정의 주기를 두고 동작됨으로써 연결배관(200) 내부를 주기적으로 클리닝한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 연결배관을 비롯하여 집진집수유닛 연결부분 측에 파우더가 축적되는 것을 해소시켜 안전사고 발생을 미연에 방지하고, 정비시간을 단축함과 아울러 막힘 현상 발생률 축소에 따른 폐가스 처리 수율을 높이는 이점이 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 폐가스 건·습식처리장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 상기 도 1의 A표시부를 확대해서 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 폐가스 건습식처리장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 폐가스건습식처리장치 110 : 폐가스유입매니폴더

120 : 폐가스건식처리유닛 140 : 분리유닛

150 : 폐가스복합처리유닛 160 : 드레인유닛

170 : 파우더축적방지유닛 171 : 용매공급라인

171a,171b : 분기라인 180 : 배기덕트

190 : 집진집수유닛 200 : 연결배관

Claims

폐가스를 산화시키는 폐가스건식처리유닛;

상기 폐가스건식처리유닛을 통해 건식 처리된 폐가스를 용매에 혼합시켜 수용액화시킴과 동시에 부유파우더를 포집하는 폐가스복합처리유닛;

상기 폐가스복합처리유닛으로부터 처리된 폐가스를 배기시키는 배기덕트;

연결배관을 통하여 상기 폐가스복합처리유닛 및 상기 배기덕트 사이에 연결되어 상기 폐가스복합처리유닛으로부터 유출된 폐가스의 집진 및 집수를 수행하는 집진집수유닛 및;

상기 연결배관의 내부에 파우더가 축적되는 것을 방지하는 파우더축적방지유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 건습식 처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 파우더축적방지유닛은 용매공급라인을 통해 공급된 용매를 상기 연결배관의 내부로 분사하되, 상기 집진집수유닛이 설치된 측으로 분사하는 파우더제거용노즐인 것을 특징으로 하는 폐가스 건습식 처리장치.
제 2항에 있어서,

상기 파우더제거용노즐은 상기 폐가스복합처리유닛과 연결된 연결배관의 단부측에 설치된 것을 특징으로 하는 폐가스 건습식 처리장치.
제 2항에 있어서,

상기 파우더제거용노즐은 상기 집진집수유닛과 연결된 연결배관의 단부측에 설치된 것을 특징으로 하는 폐가스 건습식 처리장치.
제 3항에 있어서,

상기 용매공급라인은 상기 폐가스복합처리유닛의 상측 내부로 삽입되어 설치되며, 그 삽입된 용매공급라인으로부터 상기 연결배관이 설치된 측으로 분기된 분기라인의 단부에 상기 파우더제거용노즐이 설치되고, 상기 용매공급라인의 단부에는 폐가스용해용노즐이 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 폐가스 건습식 처리장치.
제 4항에 있어서,

상기 용매공급라인은 상기 폐가스복합처리유닛의 상측 내부로 삽입되어 설치되며, 그 용매공급라인의 일측으로부터 분기되어 상기 연결배관을 통과여 상기 집진집수유닛이 연결된 부분에 이르는 길이를 갖도록 분기라인이 추가로 구성되며, 상기 분기라인의 단부에 상기 파우더제거용노즐이 설치되며, 상기 용매공급라인의 단부에 폐가스용해용노즐이 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 폐가스 건습식 처리장치.