WO2017099278A1 - 고선택도의 중공사막 모듈을 포함하는 다단 기체분리공정을 이용한 불화가스 분리방법 - Google Patents

고선택도의 중공사막 모듈을 포함하는 다단 기체분리공정을 이용한 불화가스 분리방법 Download PDF

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WO2017099278A1
WO2017099278A1 PCT/KR2015/013563 KR2015013563W WO2017099278A1 WO 2017099278 A1 WO2017099278 A1 WO 2017099278A1 KR 2015013563 W KR2015013563 W KR 2015013563W WO 2017099278 A1 WO2017099278 A1 WO 2017099278A1
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gas
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hollow fiber
fiber membrane
membrane module
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하성용
고형철
임주환
조민재
문종철
정수정
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(주)에어레인
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    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
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    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a fluorine gas separation method using a multi-stage gas separation process including a high selectivity hollow fiber membrane module, more specifically, two or more steps comprising a hollow fiber membrane module having a high selectivity of nitrogen for fluorine gas
  • the present invention relates to a method for recovering and separating fluorinated gas with high efficiency using a multi-stage gas separation process.
  • Air Liquide of France installed a pilot scale recovery and reuse system for sulfur hexafluoride using a separator at a power IC manufacturing plant.
  • the gas generated in the process is 60% sulfur hexafluoride and 40% air.
  • the sulfur hexafluoride is selectively separated and recovered from a mixed gas containing sulfur hexafluoride by using any one gas separation membrane selected from polyimide membrane, carbon membrane or zeolite membrane.
  • any one gas separation membrane selected from polyimide membrane, carbon membrane or zeolite membrane.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-345545
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-140558
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-128034
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-103633
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to contain fluorinated gas using a two-stage multi-stage gas separation process including a hollow fiber membrane module having a high selectivity of nitrogen for fluorinated gas. It is to provide a method for recovering fluorinated gas from the mixed gas with high efficiency and separating it within 5% of the fluorine gas concentration of the feed.
  • the present invention for achieving the object as described above comprises the steps of: I) compressing the mixed gas containing the fluoride gas to supply to the first stage gas separation unit comprising a hollow fiber membrane module; II) separating the first concentrated gas and the first permeate gas in the first stage gas separation unit; And III) supplying the first concentrated gas to a second stage gas separation unit including a hollow fiber membrane module to separate the second concentrated gas into a second concentrated gas and a second permeate gas.
  • the mixed gas containing the fluorinated gas is N 2 in SF 6 , NF 3 , BF 3 , SiF 4 , CF 4 , C 2 F 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 10 or CHF 3 gas. Characterized in that the gas is mixed.
  • the mixed gas containing the fluorinated gas is characterized in that N 2 / SF 6 .
  • the hollow fiber membrane is characterized in that any one selected from the group consisting of polysulfone, polyimide, polyetherimide, polyamide, polyamideimide, polycarbonate and cellulose acetate.
  • the hollow fiber membrane is characterized in that the outer diameter 300 ⁇ 400 ⁇ m, the inner diameter 150 ⁇ 250 ⁇ m.
  • the hollow fiber membrane module is characterized in that the selectivity of N 2 / SF 6 50 ⁇ 150.
  • the total stage cut of the first stage gas separation unit and the second stage gas separation unit is 0.12 to 0.51.
  • the fluorine gas is recovered and fed from the mixed gas containing fluorine gas with high efficiency. It can be separated and discharged within 5% of the concentration, and by adjusting the stage cut of the multi-stage gas separation unit, the amount of gas discharged toward the permeate gas can be greatly increased.
  • FIG. 1 is a separation process diagram of a mixed gas containing fluoride gas using a two-stage gas separation process according to the present invention.
  • Figure 2 is a scanning electron microscope (SEM) image taken a cross section of the hollow fiber membrane according to the present invention.
  • Figure 3 is a graph showing the SF 6 recovery rate according to the stage cut of Experimental Examples 1 to 4.
  • FIG. 4 is a graph showing the throughput (supply flow rate) of the N 2 / SF 6 mixed gas according to the stage cut of Example and Experimental Example 3.
  • FIG. 4 is a graph showing the throughput (supply flow rate) of the N 2 / SF 6 mixed gas according to the stage cut of Example and Experimental Example 3.
  • the present invention comprises the steps of: I) compressing a mixed gas containing fluoride gas and supplying it to the first stage gas separation unit including a hollow fiber membrane module; II) separating the first concentrated gas and the first permeate gas in the first stage gas separation unit; And III) supplying the first concentrated gas to a second stage gas separation unit including a hollow fiber membrane module to separate the second concentrated gas into a second concentrated gas and a second permeate gas.
  • 1 shows a separation process diagram of a mixed gas containing fluoride gas using a two-stage gas separation process according to the present invention.
  • the fluorinated gas may be defined as a gas containing fluorine atoms, and is mainly used in semiconductor processing and discharged SF 6 , NF 3 , BF 3 , SiF 4 , CF 4 , C 2 F 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 10 or CHF 3 gas, etc.
  • sulfur hexafluoride (SF 6 ) may be exemplified.
  • N 2 (nitrogen) gas is included as the diluent gas in the fluorine gas and discharged in the form of a mixed gas
  • the mixed gas containing fluoride gas in step I) is SF 6 , NF 3 , BF 3.
  • N 2 gas may be mixed with SiF 4 , CF 4 , C 2 F 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 10, or CHF 3 gas.
  • the mixed gas containing the fluoride gas may be N 2 / SF 6 .
  • the gas separation is performed by the hollow fiber membrane module in the first stage gas separation unit and the second stage gas separation unit, and the material of the hollow fiber membrane is polysulfone, polyimide, polyetherimide, polyamide, polyamide, It may be any one selected from the group consisting of mid, polycarbonate and cellulose acetate.
  • the hollow fiber membrane has an outer diameter of 300 to 400 ⁇ m and an inner diameter of 150 to 250 ⁇ m to increase the selectivity of nitrogen to the fluorinated gas.
  • the hollow fiber membrane module is mounted so that the space between the gas supply side and the gas permeation side of the hollow fiber membrane is spaced in a container equipped with a gas supply opening, a permeable gas outlet, and a non-permeable gas outlet according to a conventional method.
  • the selectivity of N 2 / SF 6 is preferably 50 to 150. If the selectivity of N 2 / SF 6 is less than 50, it is difficult to maintain the concentration of the exhaust gas within 5% of the introduction gas, and it is difficult to obtain a recovery rate of 95% or more at a stage cut of 0.4 or more.
  • the hollow fiber membrane module having a selectivity greater than 150 of N 2 / SF 6 has a disadvantage in that it is difficult to manufacture in reality.
  • the stage cut means a ratio of each permeate gas flow rate to each flow rate supplied to the first and second stage gas separation units.
  • the total stage cut of the first stage gas separation unit and the second stage gas separation unit is preferably 0.12 to 0.51. If the total stage cut is less than 0.12, it is difficult to concentrate the concentration of residual fluorine gas because the amount of the exhaust gas is less than that of the introduced gas. There is a disadvantage that it is difficult to achieve the above.
  • the hollow fiber membrane was manufactured according to a conventional method using polysulfone, but the outer diameter of the hollow fiber membrane was adjusted to 400 ⁇ m, the inner diameter of 250 ⁇ m, and the effective membrane area was 1.24 m 2 , and the hollow fiber membrane module was 1.5 inch in diameter and length. Made of 12inch. It can be seen from the scanning electron microscope image of the hollow fiber membrane cross section of FIG. 2 that a uniform hollow fiber membrane without defects was produced. In addition, the selectivity of N 2 / SF 6 was measured by 51.31, 61.38, 81.55 by measuring the permeability of sulfur hexafluoride (SF 6 ) gas and nitrogen (N 2 ) gas at a supply pressure of 0.5 MPa using four types of hollow fiber membrane modules. And 108.44.
  • SF 6 sulfur hexafluoride
  • N 2 nitrogen
  • FIG. 3 shows the SF 6 recovery rate according to the stage cuts of Experimental Examples 1 to 4 as a graph, and the SF 6 recovery rate is about 95% when the stage cuts are about 0.1 to 0.5 from Tables 1 to 4 and FIG. 3.
  • the above results were shown, and the higher the selectivity of N 2 / SF 6, the higher the SF 6 recovery rate in the same stage cut.
  • the two-stage separation process was carried out using the hollow fiber membrane module (N 2 / SF 6 selectivity 81.55) according to Experimental Example 3, the detailed results of which are shown in Table 5.
  • FIG. 4 shows the throughput (feed gas flow rate) of the N 2 / SF 6 mixed gas according to the stage cut of Example and Experimental Example 3, and the first stage separation of the same selectivity from Table 5 and FIG.
  • the SF 6 recovery rate is slightly higher, and the stage cut is about 2 times the throughput at about 0.1, and the stage cut is about 4 times the throughput at about 0.5. Can be.
  • fluorine gas is recovered from the mixed gas containing fluorine gas with high efficiency and fluorination of feed.
  • the gas can be separated and discharged within 5% of the gas concentration, and the amount of gas discharged toward the permeate gas can be greatly increased by adjusting the stage cut of the multi-stage gas separation unit.

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Abstract

본 발명은 I) 불화가스를 함유하는 혼합기체를 압축하여 중공사막 모듈을 포함하는 제1단 기체분리부로 공급하는 단계; II) 상기 제1단 기체분리부에서 제1 농축기체 및 제1 투과기체로 분리하는 단계; 및 III) 상기 제1 농축기체를 중공사막 모듈을 포함하는 제2단 기체분리부로 공급하여 제2 농축기체 및 제2 투과기체로 분리하는 단계;를 포함하는 불화가스 회수방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 불화가스에 대한 질소의 선택도가 높은 중공사막 모듈을 포함하는 2단계 이상의 다단 기체분리공정을 이용하여 불화가스를 함유하는 혼합기체로부터 불화가스를 고효율로 회수 및 피드의 불화가스 농도 대비 5% 이내로 분리하여 배출할 수 있으며, 또한 다단 기체분리부의 스테이지 컷을 조절함으로써 투과기체 쪽으로 배출되는 가스의 양을 크게 높일 수 있다.

Description

고선택도의 중공사막 모듈을 포함하는 다단 기체분리공정을 이용한 불화가스 분리방법
본 발명은 고선택도의 중공사막 모듈을 포함하는 다단 기체분리공정을 이용한 불화가스 분리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불화가스에 대한 질소의 선택도가 높은 중공사막 모듈을 포함하는 2단계 이상의 다단 기체분리공정을 이용하여 불화가스를 고효율로 회수 및 분리하는 방법에 관한 것이다.
현재 미국은 교토의정서에서 탈퇴하였지만 지구 온난화 방지를 위한 연구 및 기술 개발을 위하여 2002년 2월에 에너지부(Department of Energy)의 주도로 여러 정부기관이 참여하는 미국기후변화 기술프로그램(U.S. Climate Change Technology Program)을 수립하여 불화가스의 배출저감 및 재사용에 관한 연구와 투자를 이끌어 왔다. 또한 미국 환경보호국은 산업계와 협조하여 육불화황(SF6)을 포함한 지구온난화 가스감축을 위한 자발적인 프로그램을 성공적으로 진행시켜 오고 있다. 최근 미국기후변화 기술프로그램은 극저온 포집(Cryogenic Capture)과 막분리(Membrane Separation) 기술이 육불화황의 회수와 재사용에 있어 전통적인 가압스윙흡착(Pressure Swing Adsorption) 기술에 비하여 효과적이라고 결론을 내린바 있다.
프랑스의 에어 리퀴드사는 2003년에 파워(power) IC 제조공장에 분리막을 이용한 육불화황의 회수 및 재사용 시스템을 파일롯 스케일로 설치하였는데, 공정에서 발생되는 가스는 60%의 육불화황과 40%의 공기로 구성된 가스로 압축한 후, 두 개의 분리막 시스템에 투입하여 처리한 결과 89%의 육불화황 회수율과 99% 이상의 순도를 나타냈다.
이러한 육불화황과 같은 불화가스를 분리하기 위한 종래기술로서 폴리이미드막, 탄소막 또는 제올라이트 막 중에서 선택된 어느 하나의 기체분리막을 이용하여 육뷸화황을 함유하는 혼합기체로부터 육불화황을 선택적으로 분리 및 회수하는 방법이 알려져 있으나, 기체분리막을 투과하는 가스 중에 육불화황이 혼입되어 육불화황의 회수 손실이 발생하므로 육불화황을 고효율로 분리 및 회수하는 것이 어려운 문제점이 있다(특허문헌 1, 2).
또한, 다단의 기체분리막을 이용하는 방법도 공지되어 있으나, 제1단의 기체분리막의 투과 기체로서 희석제 가스에 동반하여 불화가스가 유출되므로 역시 회수 손실이 발생하는 단점이 있어 육불화황 가스를 고농도 및 고효율로 분리 회수하는 것이 곤란하다(특허문헌 3, 4).
따라서 본 발명에서는 불화가스에 대한 질소의 선택도가 높은 중공사막 모듈을 포함하는 2단계 이상의 다단 기체분리공정을 이용하면 다양한 선택도에 따라 불화가스를 고효율로 회수 및 분리할 수 있음에 착안하여 본 발명을 완성하였다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
특허문헌 1. 일본공개특허 평11-345545호
특허문헌 2. 일본공개특허 제2000-140558호
특허문헌 3. 일본공개특허 평10-128034호
특허문헌 4. 일본공개특허 평9-103633호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 불화가스에 대한 질소의 선택도가 높은 중공사막 모듈을 포함하는 2단계 이상의 다단 기체분리공정을 이용하여 불화가스를 함유하는 혼합기체로부터 불화가스를 고효율로 회수 및 피드의 불화가스 농도 대비 5% 이내로 분리하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 I) 불화가스를 함유하는 혼합기체를 압축하여 중공사막 모듈을 포함하는 제1단 기체분리부로 공급하는 단계; II) 상기 제1단 기체분리부에서 제1 농축기체 및 제1 투과기체로 분리하는 단계; 및 III) 상기 제1 농축기체를 중공사막 모듈을 포함하는 제2단 기체분리부로 공급하여 제2 농축기체 및 제2 투과기체로 분리하는 단계;를 포함하는 불화가스 회수방법을 제공한다.
상기 불화가스를 함유하는 혼합기체는 SF6, NF3, BF3, SiF4, CF4, C2F4, C2F6, C3F8, C4F10 또는 CHF3 가스에 N2 가스가 혼합된 것을 특징으로 한다.
상기 불화가스를 함유하는 혼합기체는 N2/SF6인 것을 특징으로 한다.
상기 중공사막의 소재는 폴리술폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리카보네이트 및 셀룰로오스 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.
상기 중공사막은 외경 300~400㎛, 내경 150~250㎛인 것을 특징으로 한다.
상기 중공사막 모듈은 N2/SF6의 선택도가 50~150인 것을 특징으로 한다.
상기 제1단 기체분리부 및 제2단 기체분리부의 총 스테이지 컷은 0.12~0.51인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 불화가스에 대한 질소의 선택도가 높은 중공사막 모듈을 포함하는 2단계 이상의 다단 기체분리공정을 이용하여 불화가스를 함유하는 혼합기체로부터 불화가스를 고효율로 회수 및 피드의 불화가스 농도 대비 5% 이내로 분리하여 배출할 수 있으며, 또한 다단 기체분리부의 스테이지 컷을 조절함으로써 투과기체 쪽으로 배출되는 가스의 양을 크게 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 2단 기체분리공정을 이용한 불화가스를 함유하는 혼합기체의 분리공정도.
도 2는 본 발명에 따른 중공사막의 단면을 촬영한 주사전자현미경(SEM) 이미지.
도 3은 실험예 1 내지 4의 스테이지 컷에 따른 SF6 회수율을 나타낸 그래프.
도 4는 실시예 및 실험예 3의 스테이지 컷에 따른 N2/SF6 혼합기체의 처리량(공급유량)을 나타낸 그래프.
이하에서는 본 발명에 따른 고선택도의 중공사막 모듈을 포함하는 다단 기체분리공정을 이용한 불화가스 분리방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 I) 불화가스를 함유하는 혼합기체를 압축하여 중공사막 모듈을 포함하는 제1단 기체분리부로 공급하는 단계; II) 상기 제1단 기체분리부에서 제1 농축기체 및 제1 투과기체로 분리하는 단계; 및 III) 상기 제1 농축기체를 중공사막 모듈을 포함하는 제2단 기체분리부로 공급하여 제2 농축기체 및 제2 투과기체로 분리하는 단계;를 포함하는 불화가스 회수방법을 제공한다. 도 1에 본 발명에 따른 2단 기체분리공정을 이용한 불화가스를 함유하는 혼합기체의 분리공정도를 나타내었다.
본 발명에서 불화가스라고 하는 것은 불소원자를 포함하는 기체로 정의할 수 있고, 주로 반도체 공정에 사용되고 배출되는 SF6, NF3, BF3, SiF4, CF4, C2F4, C2F6, C3F8, C4F10 또는 CHF3 가스 등을 말하며 그 중에서도 육불화황(SF6)을 그 대표적인 예로 들 수 있다. 또한, 이러한 반도체 공정에서는 상기 불화가스에 희석제 가스로서 N2(질소) 가스를 포함하여 혼합기체 형태로 배출되므로, 상기 I) 단계에서 불화가스를 함유하는 혼합기체는 SF6, NF3, BF3, SiF4, CF4, C2F4, C2F6, C3F8, C4F10 또는 CHF3 가스에 N2 가스가 혼합된 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 불화가스를 함유하는 혼합기체는 N2/SF6인 것일 수 있다.
또한, 상기 제1단 기체분리부 및 제2단 기체분리부에서는 중공사막 모듈에 의하여 기체분리가 수행되는바, 상기 중공사막의 소재는 폴리술폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리카보네이트 및 셀룰로오스 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것일 수 있다.
아울러 상기 중공사막은 외경 300~400㎛, 내경 150~250㎛인 것이 불화가스에 대한 질소의 선택도를 높일 수 있어 바람직하다.
상기 중공사막 모듈은 통상의 방법에 따라 기체 선택투과성의 상기 중공사막을 기체공급구, 투과기체 배출구, 비투과기체 배출구가 구비된 용기 내에 중공사막의 기체공급 측과 기체투과 측의 공간이 이격되도록 장착한 것으로서, 특히 상기 중공사막 모듈을 제1단 기체분리부 및 제2단 기체분리부에 채용하는 경우에 N2/SF6의 선택도는 50~150인 것이 바람직하다. N2/SF6의 선택도가 50 미만이면 배출가스의 농도를 도입 가스 대비 5% 이내로 유지하기가 어렵고, 또한 스테이지 컷 0.4 이상에서 95% 이상의 회수율을 얻기가 어렵다. 아울러 N2/SF6의 선택도가 150을 초과하는 중공사막 모듈은 현실적으로 제조하기 어려운 단점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 다단 기체분리공정에서 스테이지 컷(stage cut)이라는 것은 제1단 기체분리부 및 제2단 기체분리부에 공급되는 각 유량대비 각 투과기체 유량의 비율을 의미하는 것으로서, 상기 제1단 기체분리부 및 제2단 기체분리부의 총 스테이지 컷은 0.12~0.51인 것이 바람직하다. 상기 총 스테이지 컷이 0.12 미만이면 도입가스 대비 배출가스의 양이 적어 잔류 불화가스의 농도를 농축하기 어렵고, 그 총 스테이지 컷이 0.51을 초과하면, 잔류 불화가스의 농도를 농축하기 쉬운 반면 회수율 95% 이상을 달성하기 어렵다는 단점이 있다.
이하 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
(중공사막 모듈 제작 및 단일 기체 투과도 테스트)
폴리술폰을 소재로 하여 통상의 방법에 따라 중공사막을 제조하되, 중공사막의 외경은 400㎛, 내경은 250㎛, 유효 막면적은 1.24m2로 조절하였으며, 중공사막 모듈은 직경 1.5inch, 길이 12inch로 제작하였다. 도 2의 중공사막 단면을 촬영한 주사전자현미경 이미지로부터 결함 없는 균일한 중공사막이 제조되었음을 확인할 수 있다. 아울러 네 종류의 중공사막 모듈을 이용하여 공급압력 0.5Mpa에서 육불화황(SF6) 가스 및 질소(N2) 가스 각각의 투과도를 측정함으로써 N2/SF6의 선택도가 51.31, 61.38, 81.55 및 108.44임을 확인하였다.
(실험예 1 내지 4)
상기 N2/SF6의 선택도가 각각 51.31, 61.38, 81.55 및 108.44인 네 종류의 중공사막 모듈을 이용하여 N2 : SF6=50 : 50인 혼합기체를 대상으로 1단 분리공정을 수행하였으며, 그 상세한 실험결과를 표 1 내지 4에 각각 나타내었다.
표 1
Figure PCTKR2015013563-appb-T000001
표 2
Figure PCTKR2015013563-appb-T000002
표 3
Figure PCTKR2015013563-appb-T000003
표 4
Figure PCTKR2015013563-appb-T000004
또한, 도 3에는 상기 실험예 1 내지 4의 스테이지 컷에 따른 SF6 회수율을 그래프로 나타내었는바, 상기 표 1 내지 4 및 도 3으로부터 스테이지 컷이 약 0.1~0.5에서는 SF6 회수율이 약 95% 이상의 결과를 보였으며, N2/SF6의 선택도가 높을수록 동일한 스테이지 컷에서 더 높은 SF6 회수율을 나타냄을 확인할 수 있다.
(실시예)
상기 실험예 3에 따른 중공사막 모듈(N2/SF6의 선택도 81.55)을 이용하여 2단 분리공정을 수행하였으며, 그 상세한 수행결과를 표 5에 나타내었다.
표 5
Figure PCTKR2015013563-appb-T000005
또한, 도 4에는 상기 실시예 및 실험예 3의 스테이지 컷에 따른 N2/SF6 혼합기체의 처리량(공급기체 유량)을 나타내었는바, 상기 표 5 및 도 4로부터 동일한 선택도의 1단 분리공정과 비교하여 2단 분리공정이 SF6 회수율이 조금 더 높은 것을 확인할 수 있고, 스테이지 컷이 약 0.1에서의 처리량은 약 2배, 스테이지 컷이 약 0.5에서는 처리량이 약 4배로 현저하게 높아진 것을 확인할 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면, 불화가스에 대한 질소의 선택도가 높은 중공사막 모듈을 포함하는 2단계 이상의 다단 기체분리공정을 이용하여 불화가스를 함유하는 혼합기체로부터 불화가스를 고효율로 회수 및 피드의 불화가스 농도 대비 5% 이내로 분리하여 배출할 수 있으며, 또한 다단 기체분리부의 스테이지 컷을 조절함으로써 투과기체 쪽으로 배출되는 가스의 양을 크게 높일 수 있다.

Claims (7)

  1. I) 불화가스를 함유하는 혼합기체를 압축하여 중공사막 모듈을 포함하는 제1단 기체분리부로 공급하는 단계;
    II) 상기 제1단 기체분리부에서 제1 농축기체 및 제1 투과기체로 분리하는 단계; 및
    III) 상기 제1 농축기체를 중공사막 모듈을 포함하는 제2단 기체분리부로 공급하여 제2 농축기체 및 제2 투과기체로 분리하는 단계;를 포함하는 불화가스 회수방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 불화가스를 함유하는 혼합기체는 SF6, NF3, BF3, SiF4, CF4, C2F4, C2F6, C3F8, C4F10 또는 CHF3 가스에 N2 가스가 혼합된 것을 특징으로 하는 불화가스 회수방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 불화가스를 함유하는 혼합기체는 N2/SF6인 것을 특징으로 하는 불화가스 회수방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중공사막의 소재는 폴리술폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리카보네이트 및 셀룰로오스 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 하는 불화가스 회수방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중공사막은 외경 300~400㎛, 내경 150~250㎛인 것을 특징으로 하는 불화가스 회수방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 중공사막 모듈은 N2/SF6의 선택도가 50~150인 것을 특징으로 하는 불화가스 회수방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1단 기체분리부 및 제2단 기체분리부의 총 스테이지 컷은 0.12~0.51인 것을 특징으로 하는 불화가스 회수방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108211794A (zh) * 2017-12-28 2018-06-29 德蓝水技术股份有限公司 一种高选择性中空纤维脱盐膜及其制备方法
CN114395127A (zh) * 2021-12-29 2022-04-26 山东华夏神舟新材料有限公司 用于含氟气体分离的聚酰亚胺树脂及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0754487A1 (en) * 1995-07-17 1997-01-22 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and system for separation and recovery of perfluorocompound gases
EP0853970A2 (en) * 1997-01-16 1998-07-22 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude An improved process and system for separation and recovery of perfluorocompound gases
KR101395092B1 (ko) * 2012-07-23 2014-05-27 한국화학연구원 불화가스 분리 및 회수장치, 및 이를 이용한 불화가스 분리 및 회수방법
KR101420767B1 (ko) * 2012-09-14 2014-07-17 한국화학연구원 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치, 및 이를 이용한 불화가스 농축 및 회수방법
KR20150026707A (ko) * 2013-08-30 2015-03-11 주식회사 코캣 저농도 sf6 가스 회수장치 및 회수방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0754487A1 (en) * 1995-07-17 1997-01-22 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and system for separation and recovery of perfluorocompound gases
EP0853970A2 (en) * 1997-01-16 1998-07-22 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude An improved process and system for separation and recovery of perfluorocompound gases
KR101395092B1 (ko) * 2012-07-23 2014-05-27 한국화학연구원 불화가스 분리 및 회수장치, 및 이를 이용한 불화가스 분리 및 회수방법
KR101420767B1 (ko) * 2012-09-14 2014-07-17 한국화학연구원 분리막을 이용한 불화가스 농축 및 회수장치, 및 이를 이용한 불화가스 농축 및 회수방법
KR20150026707A (ko) * 2013-08-30 2015-03-11 주식회사 코캣 저농도 sf6 가스 회수장치 및 회수방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108211794A (zh) * 2017-12-28 2018-06-29 德蓝水技术股份有限公司 一种高选择性中空纤维脱盐膜及其制备方法
CN108211794B (zh) * 2017-12-28 2021-11-19 德蓝水技术股份有限公司 一种高选择性中空纤维脱盐膜及其制备方法
CN114395127A (zh) * 2021-12-29 2022-04-26 山东华夏神舟新材料有限公司 用于含氟气体分离的聚酰亚胺树脂及其制备方法
CN114395127B (zh) * 2021-12-29 2023-08-22 山东华夏神舟新材料有限公司 用于含氟气体分离的聚酰亚胺树脂及其制备方法

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