ガス処理方法
【課題】分解剤の長寿命化を実現でき、フッ素含有化合物のガスを効率よく処理可能なガス処理方法を提供する。
【解決手段】酸化物系触媒としてのγ−Ａｌ２Ｏ３と固体アルカリ剤としてのＣａＯとの混合物からなる分解剤を充填した反応管３中に、酸素を含むキャリアガスと、処理対象となるフッ素含有化合物を含むガスとを、加熱しつつ通気させる。このようなガス処理方法によれば、分解剤の長寿命化を実現でき、フッ素含有化合物のガスを効率よく処理可能である。
【解決手段】酸化物系触媒としてのγ−Ａｌ２Ｏ３と固体アルカリ剤としてのＣａＯとの混合物からなる分解剤を充填した反応管３中に、酸素を含むキャリアガスと、処理対象となるフッ素含有化合物を含むガスとを、加熱しつつ通気させる。このようなガス処理方法によれば、分解剤の長寿命化を実現でき、フッ素含有化合物のガスを効率よく処理可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素含有化合物ガスを無害化処理するためのガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体分野では、エッチング剤、洗浄剤等として、ＰＦＣ（パーフルオロカーボン）等のフッ素含有化合物のガスがよく用いられる。これらのフッ素含有化合物のガスは一般に地球温暖化効果を有するものも多いことが分かってきているため、使用後の排ガスを適切な方法で無害化処理することが重要な課題となっている。
【０００３】
近年、固体のアルカリ剤に触媒を添加した分解剤により、従来よりも大幅に低温で、かつ水を用いない乾式処理で含ハロゲン化合物を分解できる技術が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０２０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のような技術では、分解剤である固体アルカリ剤の寿命があまり長くないため、分解剤を頻繁に交換しなければならず、処理効率が問題となっていた。
【０００６】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、分解剤の長寿命化を実現でき、フッ素含有化合物のガスを効率よく処理可能なガス処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための手段として、本発明は、フッ素含有化合物を含むガスを無害化処理するためのガス処理方法であって、固体酸性を示す酸化物系触媒または鉱物系触媒と、固体アルカリ剤とを含む分解剤を充填した反応容器中に、酸素を含むキャリアガスと前記フッ素含有化合物を含むガスとを加熱しつつ通気させることにより、前記フッ素含有化合物を分解する分解工程を含むものである。
【０００８】
ここで、処理対象となる「フッ素含有化合物」としては、例えばケイ素、炭素、窒素、硫黄、アルミニウム、およびリンのうち少なくとも１つとフッ素とを含む化合物を挙げることができ、より詳しくは、ＰＦＣ（パーフルオロカーボン）、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）等のフロン、あるいはＣＦ４（四フッ化炭素）、ＳＦ６（六フッ化硫黄）等を挙げることができる。
【０００９】
また、「酸素を含むキャリアガス」とは、例えば大気であってもよく、また、処理対象となるガスと反応しないガス（例えば窒素等の不活性ガス）に酸素を所望の割合で混合したものであってもよい。
【００１０】
「固体酸性を示す酸化物系触媒または鉱物系触媒」のうち酸化物系触媒の例としては、例えばＳｉＯ２，ＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，Ｌａ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｃｒ２Ｏ３，ＺｎＯ，Ｓｎ２Ｏ３，Ｖ２Ｏ５，ＷＯ３等の金属酸化物を挙げることができる。また、鉱物系触媒の例としては、ゼオライト系鉱物および粘土系鉱物を挙げることができる。これらの酸化物系触媒および鉱物系触媒は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用しても構わない。
また「固体アルカリ剤」としては、例えばアルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸化物が好ましく、より具体的には、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム、酸化リチウムを含むものを挙げることができる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いても構わない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、分解剤の長寿命化を実現でき、フッ素含有化合物のガスを効率よく処理可能なガス処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ガス処理装置の全体概略図
【図２】試験装置の全体外略図
【図３】アルミナ配合率が４０％、５０％および６０％の場合における、キャリアガス中の酸素濃度とＰＦＣ分解能力との関係を示すグラフ
【図４】キャリアガスとして窒素を使用した場合、および窒素と酸素との混合ガスを使用した場合における、アルミナ配合率とＰＦＣ分解能力との関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態を、図１を参照しつつ説明する。本実施形態では、半導体の製造工程で排出されるＰＦＣ１４（パーフルオロメタン）を含むガスを処理する場合を例にとり説明する。
【００１４】
まず、本実施形態のガス処理に使用されるガス処理装置１について説明する。ガス処理装置１の概略図を図１に示した。このガス処理装置１は、反応塔２を備えている。反応塔２は、円筒状に形成された反応管３（本願発明の反応容器に該当する）を縦置きに配したもので、その内部には粒状の分解剤が充填されている。分解剤としては、酸化物系触媒としてのγ−Ａｌ２Ｏ３と固体アルカリ剤としてのＣａＯとの混合物を使用できる。γ−Ａｌ２Ｏ３とＣａＯとの混合比率は、重量比でγ−Ａｌ２Ｏ３：ＣａＯ＝２０：８０〜８０：２０とすることが好ましく、さらに４０：６０〜７０：３０とすることがより好ましい。
【００１５】
反応管３の周囲には上下一対の外部ヒータ４Ａ、４Ｂが配され、また、反応管３の内部には内部ヒータ５が配設されている。これらのヒータ４Ａ、４Ｂ、５によって、反応管３の内部を通過するガスを加熱できるようにされている。これらの反応管３およびヒータ４Ａ、４Ｂ、５は、内側に断熱材６を張ったケーシング７の内部に収容されている。
【００１６】
反応管３の上部の開口には、分解剤を反応管３の内部に供給する供給ホッパ８が接続されている。この供給ホッパ８の下部には、処理対象となるガスを反応管３の内部に供給するガス流入口９、およびキャリアガスを反応管３の内部に供給するキャリア流入口１０が設けられている。ガス流入口９は半導体製造設備における排ガス排出用の配管に接続されている。またキャリア流入口１０は配管を介して窒素および酸素のガスボンベ（図示せず）に接続されている。
【００１７】
反応管３の下部の開口には、反応管３から排出される分解剤を一時的に貯留する排出ホッパ１１が接続されている。この排出ホッパ１１の周囲には水冷ジャケット１２が設けられ、この水冷ジャケット１２の内部には冷却水循環装置１３によって冷却水が循環される。これにより、排出ホッパ１１の内部を冷却できるようになっている。
【００１８】
排出ホッパ１１の下端部は、コンベア装置１４の一端部に接続されており、排出ホッパ１１に貯留された分解剤がコンベア装置１４の内部に導かれるようになっている。コンベア装置１４としては、例えばスクリューコンベアを使用できる。
【００１９】
コンベア装置１４の他端部には、分解剤排出口１５が下方に向かって、ガス排出口１６が上方に向かってそれぞれ設けられている。分解剤排出口１５は貯留槽１７に、ガス排出口１６は集塵機１８を介して排気管１９に、それぞれ接続されている。
【００２０】
次に、このように構成されたガス処理装置１を使用したガス処理方法について説明する。
【００２１】
まず、コンベア装置１４を停止させた状態で、供給ホッパ８から分解剤を投入する。分解剤は、反応管３および供給ホッパ８が概ねいっぱいになるまで投入する。次に、外部ヒータ４Ａ、４Ｂおよび内部ヒータ５のスイッチを入れ、反応管３の内部を必要な分解温度にまで昇温させる。分解温度は、処理対象となるガスの種類にもよるが、通常６００℃〜９００℃程度とすることが好ましい。
【００２２】
次に、コンベア装置１４および冷却水循環装置１３を稼動させ、半導体の製造工程で排出されるＰＦＣ１４（パーフルオロメタン）を含むガス、およびキャリアガスである窒素と酸素との混合ガスをそれぞれガス流入口９、キャリア流入口１０から反応管３の内部に導入する。
【００２３】
反応管３の内部では、下記式（１）に示すようにＰＦＣ１４とＣａＯとが反応し、ＰＦＣ１４が分解・無害化される。このときγ−Ａｌ２Ｏ３は触媒としての役割を果たす。
【００２４】
ＣＦ４＋２ＣａＯ→２ＣａＦ２＋ＣＯ２・・・（１）
【００２５】
ここで、発明者らは、キャリアガスとして酸素を混合したものを使用することにより、分解剤の寿命を２倍以上向上可能であることを明らかにした。この理由は必ずしも明らかではないが、以下のように考えられる。
【００２６】
すなわち、従来、分解剤の寿命が短くなっていた原因は、下記式（２）のようにγ−Ａｌ２Ｏ３の一部がＰＦＣと反応してＡｌＦ３を生成し、触媒作用が低下することにあると考えられる。
【００２７】
３ＣＦ４＋２Ａｌ２Ｏ３→４ＡｌＦ３＋３ＣＯ２・・・（２）
【００２８】
キャリアガスに酸素を添加することにより、この酸素が生成したＡｌＦ３と反応してＡｌ２Ｏ３を再生成させるか、あるいは上記式（２）の反応が右方向へ進行することを平衡的に抑制することができ、これにより、分解剤の長寿命化を図ることができるものと考えられる。
【００２９】
なお、本実施形態では処理対象となるガスがＰＦＣ１４である場合を例にとり説明したが、例えばＰＦＣ１１６（パーフルオロエタン）、ＰＦＣ２１８（パーフルオロプロパン)、ＰＦＣ３１−１０（パーフルオロブタン）、ＰＦＣ５１−１４（パーフルオロヘキサン）、ＰＦＣｃ３１８（パーフルオロシクロブタン）、ＰＦＣ４１−１２（パーフルオロシクロペンタン）等の他のＰＦＣを処理対象とする場合でも、同様の作用効果が得られる。また、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）、ＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）等のフロン、あるいは四フッ化炭素、六フッ化硫黄等、他のハロゲン含有化合物を処理対象とする場合でも同様の作用効果が得られる。
【００３０】
反応管３内部で分解剤により分解処理された処理済ガスは、排出ホッパ１１の内部を通過する間に冷却され、次いでコンベア装置１４の内部を通過してガス排出口１６から集塵機１８に至る。そして集塵機１８で粉塵除去処理が行われた後、排気管１９から外部へ排出される。
【００３１】
また、反応管３の内部に充填された分解剤は、コンベア装置１４の駆動により、反応管３の下側の開口から排出される。そして、排出ホッパ１１の内部を通過する間に冷却され、次いでコンベア装置１４の内部を通過して分解剤排出口１５から貯留槽１７に至り、ここで貯留される。反応管３の上部の開口からは供給ホッパ８により新たな分解剤が補充される。このようにして、反応管３の内部では常時分解剤が流動し、使用済みの分解剤が下方から排出され、新たな分解剤が上方から供給される。
【００３２】
以上のように本実施形態によれば、酸化物系触媒としてのγ−Ａｌ２Ｏ３と固体アルカリ剤としてのＣａＯとの混合物からなる分解剤を充填した反応管３中に、酸素を含むキャリアガスと、処理対象となるフッ素含有化合物のガスとを、加熱しつつ通気させる。このようなガス処理方法によれば、分解剤の長寿命化を実現でき、フッ素含有化合物のガスを効率よく処理可能である。
【実施例】
【００３３】
１．試験方法
＜試験例１−１＞
図２に示す試験装置２０を使用した。この試験装置２０は、管状炉２２の内部にムライトにより形成された炉心管２２が設置され、炉心管２２の内部には分解剤が充填されている。炉心管２２の入り口側に配管を介して酸素、窒素およびＰＦＣ１４のボンベＢ１、Ｂ２、Ｂ３が接続されている。また炉心管２２の出口側には配管を介して吸収びん２３が接続され、この吸収びん２３の内部には水が貯留されている。
なお、管状炉としてはアドバンテック東洋（株）製 ＫＴ−１１５３Ｒ、炉心管としては日本化学陶業（株）製 ＨＢ−７（直径２４ｍｍ、長さ８００ｍｍ）を用いた。
【００３４】
固体アルカリ剤としては、水酸化カルシウム（上田石灰製造製 特号水酸化カルシウム）と水を練り合わせ、電気炉（共和高熱工業(株)製 高温昇温小型タンカルスーパー炉 Ｃ−１）に投入して室温から９００℃まで昇温時間１時間で昇温し、その後９００℃で１時間保持して焼成し、冷却後、粉砕して粒径１〜２ｍｍに調整した活性ＣａＯを使用した。また酸化物系触媒としては、日産化学工業（株）製アルミナゾル２００を電気炉（西宮電気炉製作所製）に投入して室温から昇温速度１℃／ｍｉｎで５００℃まで昇温し、その後５００℃で５時間保持して焼成し、冷却した後、粉砕して粒径１〜２ｍｍ調整したγ−Ａｌ２Ｏ３を使用した。この活性ＣａＯとγ−Ａｌ２Ｏ３を５０：５０（ｗｔ％）で混合し、分解剤とした。
【００３５】
上記のように調製した分解剤約６０ｇを炉心管２２の内部に充填した。次に、管状炉２２の中心温度を８００℃まで上昇させ、当該温度で一定に保持した。キャリアガスとしては窒素と酸素とを９０：１０（ｖｏｌ％）で混合したものを用い、このキャリアガスに反応ガスであるＰＦＣ１４を濃度が１．５ｖｏｌ％となるように混合して流量５００ｍＬ／ｍｉｎで炉心管２２内にフローさせ、分解処理を行った。
【００３６】
炉心管２２から排出される処理済みガスを吸収びん２３内の水に通気させた後、ＦＴ−ＩＲ（堀場製作所製 ＦＧ−１１０Ａ）で残存ＰＦＣ１４の濃度を測定した。また、炉心管２２から排出されるガスの一部を吸収びん２３よりも上流側でテドラーパック２４に捕集し、ＰＦＣ分解の副生成物として処理済みガス中に含まれるＨＦの濃度を、ガス検知管を用いて測定した。ガス検知管としては、ガステック製 フッ化水素用＃１７を用いた。
【００３７】
＜試験例１−２＞
キャリアガスとして、窒素と酸素とを８０：２０（ｖｏｌ％）で混合したものを用いた。その他は試験例１−１と同様にして試験を行った。
【００３８】
＜試験例１−３＞
キャリアガスとして、窒素と酸素とを７０：３０（ｖｏｌ％）で混合したものを用いた。その他は試験例１−１と同様にして試験を行った。
【００３９】
＜試験例２−１＞
分解剤として、活性ＣａＯとγ−Ａｌ２Ｏ３を４０：６０（ｗｔ％）で混合したものを用いた。また、キャリアガスとして、窒素と酸素とを８０：２０（ｖｏｌ％）で混合したものを用いた。その他は試験例１−１と同様にして試験を行った。
【００４０】
＜試験例２−２＞
キャリアガスとして、窒素と酸素とを７０：３０（ｖｏｌ％）で混合したものを用いた。その他は試験例２−１と同様にして試験を行った。
【００４１】
＜試験例３−１＞
分解剤として、活性ＣａＯとγ−Ａｌ２Ｏ３を６０：４０（ｗｔ％）で混合したものを用いた。また、キャリアガスとして、窒素と酸素を９０：１０（ｖｏｌ％）で混合したものを用いた。その他は試験例１−１と同様にして試験を行った。
【００４２】
＜試験例３−２＞
キャリアガスとして、窒素と酸素とを８０：２０（ｖｏｌ％）で混合したものを用いた。その他は試験例３−１と同様にして試験を行った。
【００４３】
＜試験例４＞
キャリアガスとして大気を用いた。その他は試験例１−１と同様にして試験を行った。
【００４４】
＜試験例５−１＞
キャリアガスとして窒素を用いた。その他は試験例１−１と同様にして試験を行った。
【００４５】
＜試験例５−２＞
キャリアガスとして窒素を用いた。また活性ＣａＯとγ−Ａｌ２Ｏ３を４０：６０（ｗｔ％）で混合した。その他は試験例１−１と同様にして試験を行った。
【００４６】
＜試験例５−３＞
キャリアガスとして窒素を用いた。また活性ＣａＯとγ−Ａｌ２Ｏ３を３０：７０（ｗｔ％）で混合した。その他は、試験例１−１と同様にして、試験を行った。
【００４７】
＜試験例５−４＞
キャリアガスとして窒素を用いた。また活性ＣａＯとγ−Ａｌ２Ｏ３を２０：８０（ｗｔ％）で混合した。その他は、試験例１−１と同様にして、試験を行った。
【００４８】
２．結果
以下のi)、ii)のうちいずれか一方が検出された時点で分解剤が破過点に達したと判定し、ＰＦＣ１４のフロー開始から分解剤が破過点に達するまでの時間を破過時間とした。
i)ＦＴ−ＩＲで測定された残存ＰＦＣ１４の濃度が９５ｖｏｌ％以上
ii)テドラーパック２４に捕集された処理済みガス中に含まれるＨＦの濃度が５ｐｐｍ以上
【００４９】
表１には、各試験例における、分解剤のアルミナ配合率（分解剤の全体重量に対するγ−Ａｌ２Ｏ３重量の比率；ｗｔ％）、分解温度、使用したキャリアガスの種類および流量、キャリアガスとして窒素と酸素との混合気体を使用した場合の混合濃度（窒素と酸素との合計流量に対する酸素流量の比率；ｖｏｌ％）、ＰＦＣガスの流量および濃度（キャリアガスとＰＦＣ１４との合計流量に対するＰＦＣ１４流量の比率；ｖｏｌ％）、ＰＦＣガスの炉心管２２内での滞留時間、炉心管２２内に充填された分解剤の重量をそれぞれ示した。
【００５０】
表２には、各試験例における、破過時間、ＰＦＣ１４処理量、分解剤のＰＦＣ分解能力、およびＣａＦ２転化率を示した。なお、ＰＦＣ１４処理量とは、ＰＦＣ１４のフロー開始から分解剤が破過点に達するまでのＰＦＣ１４の総流量、およびそれをモル量に換算したものである。また、分解剤のＰＦＣ分解能力は、ＰＦＣ１４処理量（単位：Ｌ）を、炉心管２２に充填された分解剤の重量（単位：ｋｇ）で除して算出した。また、ＣａＦ２転化率は下記式（３）により算出した。
【００５１】
ＣａＦ２転化率＝(((ＰＦＣ処理量(ml)/1000)/22.4)×2)/((分解剤重量(g)×((100-アルミナ配合率)/100))/56)×100・・・（３）
なお、式中２２．４は標準状態における気体１ｍｏｌの体積、５６はＣａＯの分子量である。
【００５２】
【表１】
【００５３】
【表２】
【００５４】
図３には、アルミナ配合率が４０％、５０％および６０％の場合における、キャリアガス中の酸素濃度とＰＦＣ分解能力との関係を示すグラフを示した。
また、図４には、キャリアガスとして窒素を使用した場合、および窒素と酸素との混合ガスを使用した場合における、アルミナ配合率とＰＦＣ分解能力との関係を示すグラフを示した。なお、図４において、アルミナ配合率と理論ＰＦＣ１４処理量との関係を併せて示した。理論ＰＦＣ１４処理量とは、分解剤に含まれるＣａＯが全てＰＦＣ１４と反応したと仮定した場合の、分解剤１ｋｇあたりのＰＦＣ１４の処理容量（単位：Ｌ−ＰＦＣ／ｋｇ−分解剤）である。
【００５５】
３．考察
１）キャリアガスへの酸素の混合比率の違いによるＰＦＣ分解能力の違いについての考察
表１、表２および図３から分かるように、アルミナ配合率５０％および６０％の場合に、キャリアガスとして窒素を単独で使用した場合と比較して、酸素を１０％、２０％、または３０％混合した場合の方が、ＰＦＣ分解能力が向上するという結果が得られた。
また、今回の試験では、アルミナ配合率を４０％とし、キャリアガスとして窒素を単独で使用した試験を行っていない。しかし、図４に示すように、キャリアガスとして窒素を単独で使用し、アルミナ配合率を５０％〜８０％の範囲で変動させた場合におけるＰＦＣ分解能力をグラフ上でプロットすると、データがほぼ一次直線上に乗っており、アルミナ配合率が増大するにつれてＰＦＣ分解能力が僅かずつ増大していることが分かる。このことより、アルミナ配合率を４０％とし、キャリアガスとして窒素を単独で使用した場合のＰＦＣ分解能力は、アルミナ配合率を５０％とし、キャリアガスとして窒素を単独で使用した場合のそれよりも僅かに低い程度と予測できる。したがって、アルミナ配合率４０％の場合にも、キャリアガスとして窒素を単独で使用した場合と比較して、酸素を１０％または２０％混合した場合の方が、ＰＦＣ分解能力が向上すると考えてよい。
このように、キャリアガスに酸素を混合することによってＰＦＣ分解能力が向上するという結果は、当業者にとって全く意外なことであった。従来、半導体プロセスでは、シリコンの酸化を防止するために酸素を遮断することが常識であり、そのプロセスからの排ガスを処理するにあたっても、キャリアガスに酸素を混合するということは容易に着想しうるところではないからである。
【００５６】
また、全体として、アルミナ配合率が少なくなるほど、酸素濃度の増大に対して早い段階でＰＦＣ処理量が飽和する一方、ＰＦＣ処理の飽和量が小さくなる傾向が見られた。
すなわち、アルミナ配合率４０％の場合、酸素濃度を２０％としてもＰＦＣ処理量は酸素濃度が１０％の場合と比較して僅かに増大するだけであり、酸素濃度を３０％に増やしても同様であると考えられる。したがって、酸素濃度２０％で、ＰＦＣ処理量はほぼ飽和状態に達していると推察される。
アルミナ配合率が５０％の場合、酸素濃度を１０％とすると、酸素を添加しない場合と比較してＰＦＣ処理量が大きく増大している。酸素濃度を２０％とした場合、ＰＦＣ処理量は酸素濃度１０％の場合と比べて増大しているが、その伸びは酸素濃度を０％から１０％に増やした場合と比較して緩やかである。さらに酸素濃度を３０％とした場合、ＰＦＣ処理量の増大は酸素濃度２０％の場合と比べて僅かとなっており、ほぼ飽和状態に達していると推察される。
アルミナ配合率が６０％の場合、酸素濃度を０％から３０％まで増大させるに従い、ＰＦＣ処理量も増大しており、酸素濃度３０％でも飽和状態に達していないものと推察される。
図４には、キャリアガスとして窒素と酸素との混合ガスを使用した場合において、アルミナ配合率を４０％、５０％、６０％とした場合の、ＰＦＣ処理の飽和量をプロットした。すなわち、アルミナ配合率４０％の場合には酸素濃度２０％の場合のＰＦＣ処理量（試験例１−３）、アルミナ配合率５０％の場合には酸素濃度３０％の場合のＰＦＣ処理量（試験例２−２）をプロットした。アルミナ配合率６０％の場合には、酸素濃度３０％でもＰＦＣ処理量が飽和量に達しているか不明であるため、試験を実施した範囲でのＰＣＦ処理量の最大値（酸素濃度３０％の場合：試験例３−２）をプロットした。データはほぼ右上がりの一次直線上に乗っており、アルミナ配合率が増大するほど、ＰＦＣ処理の飽和量が大きくなっていた。
【００５７】
さらに、キャリアガスとして大気を使用した場合についても検討した。キャリアガスとして大気を使用した試験例４と、大気とほぼ同じ比率で窒素と酸素とを混合し、その他の条件を同様とした試験例２−１とを比較すると、窒素と酸素との混合ガスを使用した場合の方がＰＦＣ分解能力が高いという結果が得られている。この理由は必ずしも明らかではないが、以下のように考えられる。すなわち、大気中には、二酸化炭素が３８０ｐｐｍ程度含まれているため、大気をキャリアガスとして使用した場合には、分解剤中のＣａＯが含まれる二酸化炭素と反応して消費されてしまう。これにより、ＰＦＣ分解能力が若干低下すると考えられる。したがって、キャリアガスとして、窒素等の不活性ガスと酸素とを混合し、他に分解剤中の成分と反応する成分を含まないものを使用することで、このようなＰＦＣ分解能力の低下を抑制できるものと考えられる。
【００５８】
２）分解剤の混合比率の違いによるＰＦＣ分解能力の違いについての考察
表１、表２および図４から分かるように、キャリアガスとして窒素を単独で使用した場合、キャリアガスとして窒素に酸素を混合した場合のいずれにおいても、アルミナ配合率を上げるにつれて分解剤のＰＦＣ分解能力が向上した。キャリアガスとして窒素を単独で使用した場合にはアルミナ配合率８０％とした場合に、キャリアガスとして窒素と酸素との混合ガスを使用した場合にはアルミナ配合率７０％とした場合に、ほぼ理論ＰＦＣ１４処理量に近いＰＦＣ１４処理量を達成することができた。
【００５９】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、反応管３の内部で常時分解剤が流動し、使用済みの分解剤が下方から排出され、新たな分解剤が上方から供給されるようにされていたが、分解剤が反応管３の内部で常時流動するようにされている必要は必ずしもなく、反応管３の内部に充填された分解剤を所定時間毎に入れ替えるようにされていても構わない。また、反応管として、分解剤を充填したカートリッジを用い、所定時間ごとに、このカートリッジごと分解剤を交換するようにしても構わない。
（２）上記実施形態では、反応管３の内部を加熱するためのヒータとして、上下一対の外部ヒータ４Ａ、４Ｂと内部ヒータ５とが配されていたが、ヒータの構成は上記実施形態の限りではなく、例えば外部ヒータのみを使用する構成であっても構わない。
【符号の説明】
【００６０】
３...反応管（反応容器）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素含有化合物ガスを無害化処理するためのガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体分野では、エッチング剤、洗浄剤等として、ＰＦＣ（パーフルオロカーボン）等のフッ素含有化合物のガスがよく用いられる。これらのフッ素含有化合物のガスは一般に地球温暖化効果を有するものも多いことが分かってきているため、使用後の排ガスを適切な方法で無害化処理することが重要な課題となっている。
【０００３】
近年、固体のアルカリ剤に触媒を添加した分解剤により、従来よりも大幅に低温で、かつ水を用いない乾式処理で含ハロゲン化合物を分解できる技術が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０２０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のような技術では、分解剤である固体アルカリ剤の寿命があまり長くないため、分解剤を頻繁に交換しなければならず、処理効率が問題となっていた。
【０００６】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、分解剤の長寿命化を実現でき、フッ素含有化合物のガスを効率よく処理可能なガス処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための手段として、本発明は、フッ素含有化合物を含むガスを無害化処理するためのガス処理方法であって、固体酸性を示す酸化物系触媒または鉱物系触媒と、固体アルカリ剤とを含む分解剤を充填した反応容器中に、酸素を含むキャリアガスと前記フッ素含有化合物を含むガスとを加熱しつつ通気させることにより、前記フッ素含有化合物を分解する分解工程を含むものである。
【０００８】
ここで、処理対象となる「フッ素含有化合物」としては、例えばケイ素、炭素、窒素、硫黄、アルミニウム、およびリンのうち少なくとも１つとフッ素とを含む化合物を挙げることができ、より詳しくは、ＰＦＣ（パーフルオロカーボン）、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）等のフロン、あるいはＣＦ４（四フッ化炭素）、ＳＦ６（六フッ化硫黄）等を挙げることができる。
【０００９】
また、「酸素を含むキャリアガス」とは、例えば大気であってもよく、また、処理対象となるガスと反応しないガス（例えば窒素等の不活性ガス）に酸素を所望の割合で混合したものであってもよい。
【００１０】
「固体酸性を示す酸化物系触媒または鉱物系触媒」のうち酸化物系触媒の例としては、例えばＳｉＯ２，ＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，Ｌａ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｃｒ２Ｏ３，ＺｎＯ，Ｓｎ２Ｏ３，Ｖ２Ｏ５，ＷＯ３等の金属酸化物を挙げることができる。また、鉱物系触媒の例としては、ゼオライト系鉱物および粘土系鉱物を挙げることができる。これらの酸化物系触媒および鉱物系触媒は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用しても構わない。
また「固体アルカリ剤」としては、例えばアルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸化物が好ましく、より具体的には、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム、酸化リチウムを含むものを挙げることができる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いても構わない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、分解剤の長寿命化を実現でき、フッ素含有化合物のガスを効率よく処理可能なガス処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ガス処理装置の全体概略図
【図２】試験装置の全体外略図
【図３】アルミナ配合率が４０％、５０％および６０％の場合における、キャリアガス中の酸素濃度とＰＦＣ分解能力との関係を示すグラフ
【図４】キャリアガスとして窒素を使用した場合、および窒素と酸素との混合ガスを使用した場合における、アルミナ配合率とＰＦＣ分解能力との関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態を、図１を参照しつつ説明する。本実施形態では、半導体の製造工程で排出されるＰＦＣ１４（パーフルオロメタン）を含むガスを処理する場合を例にとり説明する。
【００１４】
まず、本実施形態のガス処理に使用されるガス処理装置１について説明する。ガス処理装置１の概略図を図１に示した。このガス処理装置１は、反応塔２を備えている。反応塔２は、円筒状に形成された反応管３（本願発明の反応容器に該当する）を縦置きに配したもので、その内部には粒状の分解剤が充填されている。分解剤としては、酸化物系触媒としてのγ−Ａｌ２Ｏ３と固体アルカリ剤としてのＣａＯとの混合物を使用できる。γ−Ａｌ２Ｏ３とＣａＯとの混合比率は、重量比でγ−Ａｌ２Ｏ３：ＣａＯ＝２０：８０〜８０：２０とすることが好ましく、さらに４０：６０〜７０：３０とすることがより好ましい。
【００１５】
反応管３の周囲には上下一対の外部ヒータ４Ａ、４Ｂが配され、また、反応管３の内部には内部ヒータ５が配設されている。これらのヒータ４Ａ、４Ｂ、５によって、反応管３の内部を通過するガスを加熱できるようにされている。これらの反応管３およびヒータ４Ａ、４Ｂ、５は、内側に断熱材６を張ったケーシング７の内部に収容されている。
【００１６】
反応管３の上部の開口には、分解剤を反応管３の内部に供給する供給ホッパ８が接続されている。この供給ホッパ８の下部には、処理対象となるガスを反応管３の内部に供給するガス流入口９、およびキャリアガスを反応管３の内部に供給するキャリア流入口１０が設けられている。ガス流入口９は半導体製造設備における排ガス排出用の配管に接続されている。またキャリア流入口１０は配管を介して窒素および酸素のガスボンベ（図示せず）に接続されている。
【００１７】
反応管３の下部の開口には、反応管３から排出される分解剤を一時的に貯留する排出ホッパ１１が接続されている。この排出ホッパ１１の周囲には水冷ジャケット１２が設けられ、この水冷ジャケット１２の内部には冷却水循環装置１３によって冷却水が循環される。これにより、排出ホッパ１１の内部を冷却できるようになっている。
【００１８】
排出ホッパ１１の下端部は、コンベア装置１４の一端部に接続されており、排出ホッパ１１に貯留された分解剤がコンベア装置１４の内部に導かれるようになっている。コンベア装置１４としては、例えばスクリューコンベアを使用できる。
【００１９】
コンベア装置１４の他端部には、分解剤排出口１５が下方に向かって、ガス排出口１６が上方に向かってそれぞれ設けられている。分解剤排出口１５は貯留槽１７に、ガス排出口１６は集塵機１８を介して排気管１９に、それぞれ接続されている。
【００２０】
次に、このように構成されたガス処理装置１を使用したガス処理方法について説明する。
【００２１】
まず、コンベア装置１４を停止させた状態で、供給ホッパ８から分解剤を投入する。分解剤は、反応管３および供給ホッパ８が概ねいっぱいになるまで投入する。次に、外部ヒータ４Ａ、４Ｂおよび内部ヒータ５のスイッチを入れ、反応管３の内部を必要な分解温度にまで昇温させる。分解温度は、処理対象となるガスの種類にもよるが、通常６００℃〜９００℃程度とすることが好ましい。
【００２２】
次に、コンベア装置１４および冷却水循環装置１３を稼動させ、半導体の製造工程で排出されるＰＦＣ１４（パーフルオロメタン）を含むガス、およびキャリアガスである窒素と酸素との混合ガスをそれぞれガス流入口９、キャリア流入口１０から反応管３の内部に導入する。
【００２３】
反応管３の内部では、下記式（１）に示すようにＰＦＣ１４とＣａＯとが反応し、ＰＦＣ１４が分解・無害化される。このときγ−Ａｌ２Ｏ３は触媒としての役割を果たす。
【００２４】
ＣＦ４＋２ＣａＯ→２ＣａＦ２＋ＣＯ２・・・（１）
【００２５】
ここで、発明者らは、キャリアガスとして酸素を混合したものを使用することにより、分解剤の寿命を２倍以上向上可能であることを明らかにした。この理由は必ずしも明らかではないが、以下のように考えられる。
【００２６】
すなわち、従来、分解剤の寿命が短くなっていた原因は、下記式（２）のようにγ−Ａｌ２Ｏ３の一部がＰＦＣと反応してＡｌＦ３を生成し、触媒作用が低下することにあると考えられる。
【００２７】
３ＣＦ４＋２Ａｌ２Ｏ３→４ＡｌＦ３＋３ＣＯ２・・・（２）
【００２８】
キャリアガスに酸素を添加することにより、この酸素が生成したＡｌＦ３と反応してＡｌ２Ｏ３を再生成させるか、あるいは上記式（２）の反応が右方向へ進行することを平衡的に抑制することができ、これにより、分解剤の長寿命化を図ることができるものと考えられる。
【００２９】
なお、本実施形態では処理対象となるガスがＰＦＣ１４である場合を例にとり説明したが、例えばＰＦＣ１１６（パーフルオロエタン）、ＰＦＣ２１８（パーフルオロプロパン)、ＰＦＣ３１−１０（パーフルオロブタン）、ＰＦＣ５１−１４（パーフルオロヘキサン）、ＰＦＣｃ３１８（パーフルオロシクロブタン）、ＰＦＣ４１−１２（パーフルオロシクロペンタン）等の他のＰＦＣを処理対象とする場合でも、同様の作用効果が得られる。また、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）、ＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）等のフロン、あるいは四フッ化炭素、六フッ化硫黄等、他のハロゲン含有化合物を処理対象とする場合でも同様の作用効果が得られる。
【００３０】
反応管３内部で分解剤により分解処理された処理済ガスは、排出ホッパ１１の内部を通過する間に冷却され、次いでコンベア装置１４の内部を通過してガス排出口１６から集塵機１８に至る。そして集塵機１８で粉塵除去処理が行われた後、排気管１９から外部へ排出される。
【００３１】
また、反応管３の内部に充填された分解剤は、コンベア装置１４の駆動により、反応管３の下側の開口から排出される。そして、排出ホッパ１１の内部を通過する間に冷却され、次いでコンベア装置１４の内部を通過して分解剤排出口１５から貯留槽１７に至り、ここで貯留される。反応管３の上部の開口からは供給ホッパ８により新たな分解剤が補充される。このようにして、反応管３の内部では常時分解剤が流動し、使用済みの分解剤が下方から排出され、新たな分解剤が上方から供給される。
【００３２】
以上のように本実施形態によれば、酸化物系触媒としてのγ−Ａｌ２Ｏ３と固体アルカリ剤としてのＣａＯとの混合物からなる分解剤を充填した反応管３中に、酸素を含むキャリアガスと、処理対象となるフッ素含有化合物のガスとを、加熱しつつ通気させる。このようなガス処理方法によれば、分解剤の長寿命化を実現でき、フッ素含有化合物のガスを効率よく処理可能である。
【実施例】
【００３３】
１．試験方法
＜試験例１−１＞
図２に示す試験装置２０を使用した。この試験装置２０は、管状炉２２の内部にムライトにより形成された炉心管２２が設置され、炉心管２２の内部には分解剤が充填されている。炉心管２２の入り口側に配管を介して酸素、窒素およびＰＦＣ１４のボンベＢ１、Ｂ２、Ｂ３が接続されている。また炉心管２２の出口側には配管を介して吸収びん２３が接続され、この吸収びん２３の内部には水が貯留されている。
なお、管状炉としてはアドバンテック東洋（株）製 ＫＴ−１１５３Ｒ、炉心管としては日本化学陶業（株）製 ＨＢ−７（直径２４ｍｍ、長さ８００ｍｍ）を用いた。
【００３４】
固体アルカリ剤としては、水酸化カルシウム（上田石灰製造製 特号水酸化カルシウム）と水を練り合わせ、電気炉（共和高熱工業(株)製 高温昇温小型タンカルスーパー炉 Ｃ−１）に投入して室温から９００℃まで昇温時間１時間で昇温し、その後９００℃で１時間保持して焼成し、冷却後、粉砕して粒径１〜２ｍｍに調整した活性ＣａＯを使用した。また酸化物系触媒としては、日産化学工業（株）製アルミナゾル２００を電気炉（西宮電気炉製作所製）に投入して室温から昇温速度１℃／ｍｉｎで５００℃まで昇温し、その後５００℃で５時間保持して焼成し、冷却した後、粉砕して粒径１〜２ｍｍ調整したγ−Ａｌ２Ｏ３を使用した。この活性ＣａＯとγ−Ａｌ２Ｏ３を５０：５０（ｗｔ％）で混合し、分解剤とした。
【００３５】
上記のように調製した分解剤約６０ｇを炉心管２２の内部に充填した。次に、管状炉２２の中心温度を８００℃まで上昇させ、当該温度で一定に保持した。キャリアガスとしては窒素と酸素とを９０：１０（ｖｏｌ％）で混合したものを用い、このキャリアガスに反応ガスであるＰＦＣ１４を濃度が１．５ｖｏｌ％となるように混合して流量５００ｍＬ／ｍｉｎで炉心管２２内にフローさせ、分解処理を行った。
【００３６】
炉心管２２から排出される処理済みガスを吸収びん２３内の水に通気させた後、ＦＴ−ＩＲ（堀場製作所製 ＦＧ−１１０Ａ）で残存ＰＦＣ１４の濃度を測定した。また、炉心管２２から排出されるガスの一部を吸収びん２３よりも上流側でテドラーパック２４に捕集し、ＰＦＣ分解の副生成物として処理済みガス中に含まれるＨＦの濃度を、ガス検知管を用いて測定した。ガス検知管としては、ガステック製 フッ化水素用＃１７を用いた。
【００３７】
＜試験例１−２＞
キャリアガスとして、窒素と酸素とを８０：２０（ｖｏｌ％）で混合したものを用いた。その他は試験例１−１と同様にして試験を行った。
【００３８】
＜試験例１−３＞
キャリアガスとして、窒素と酸素とを７０：３０（ｖｏｌ％）で混合したものを用いた。その他は試験例１−１と同様にして試験を行った。
【００３９】
＜試験例２−１＞
分解剤として、活性ＣａＯとγ−Ａｌ２Ｏ３を４０：６０（ｗｔ％）で混合したものを用いた。また、キャリアガスとして、窒素と酸素とを８０：２０（ｖｏｌ％）で混合したものを用いた。その他は試験例１−１と同様にして試験を行った。
【００４０】
＜試験例２−２＞
キャリアガスとして、窒素と酸素とを７０：３０（ｖｏｌ％）で混合したものを用いた。その他は試験例２−１と同様にして試験を行った。
【００４１】
＜試験例３−１＞
分解剤として、活性ＣａＯとγ−Ａｌ２Ｏ３を６０：４０（ｗｔ％）で混合したものを用いた。また、キャリアガスとして、窒素と酸素を９０：１０（ｖｏｌ％）で混合したものを用いた。その他は試験例１−１と同様にして試験を行った。
【００４２】
＜試験例３−２＞
キャリアガスとして、窒素と酸素とを８０：２０（ｖｏｌ％）で混合したものを用いた。その他は試験例３−１と同様にして試験を行った。
【００４３】
＜試験例４＞
キャリアガスとして大気を用いた。その他は試験例１−１と同様にして試験を行った。
【００４４】
＜試験例５−１＞
キャリアガスとして窒素を用いた。その他は試験例１−１と同様にして試験を行った。
【００４５】
＜試験例５−２＞
キャリアガスとして窒素を用いた。また活性ＣａＯとγ−Ａｌ２Ｏ３を４０：６０（ｗｔ％）で混合した。その他は試験例１−１と同様にして試験を行った。
【００４６】
＜試験例５−３＞
キャリアガスとして窒素を用いた。また活性ＣａＯとγ−Ａｌ２Ｏ３を３０：７０（ｗｔ％）で混合した。その他は、試験例１−１と同様にして、試験を行った。
【００４７】
＜試験例５−４＞
キャリアガスとして窒素を用いた。また活性ＣａＯとγ−Ａｌ２Ｏ３を２０：８０（ｗｔ％）で混合した。その他は、試験例１−１と同様にして、試験を行った。
【００４８】
２．結果
以下のi)、ii)のうちいずれか一方が検出された時点で分解剤が破過点に達したと判定し、ＰＦＣ１４のフロー開始から分解剤が破過点に達するまでの時間を破過時間とした。
i)ＦＴ−ＩＲで測定された残存ＰＦＣ１４の濃度が９５ｖｏｌ％以上
ii)テドラーパック２４に捕集された処理済みガス中に含まれるＨＦの濃度が５ｐｐｍ以上
【００４９】
表１には、各試験例における、分解剤のアルミナ配合率（分解剤の全体重量に対するγ−Ａｌ２Ｏ３重量の比率；ｗｔ％）、分解温度、使用したキャリアガスの種類および流量、キャリアガスとして窒素と酸素との混合気体を使用した場合の混合濃度（窒素と酸素との合計流量に対する酸素流量の比率；ｖｏｌ％）、ＰＦＣガスの流量および濃度（キャリアガスとＰＦＣ１４との合計流量に対するＰＦＣ１４流量の比率；ｖｏｌ％）、ＰＦＣガスの炉心管２２内での滞留時間、炉心管２２内に充填された分解剤の重量をそれぞれ示した。
【００５０】
表２には、各試験例における、破過時間、ＰＦＣ１４処理量、分解剤のＰＦＣ分解能力、およびＣａＦ２転化率を示した。なお、ＰＦＣ１４処理量とは、ＰＦＣ１４のフロー開始から分解剤が破過点に達するまでのＰＦＣ１４の総流量、およびそれをモル量に換算したものである。また、分解剤のＰＦＣ分解能力は、ＰＦＣ１４処理量（単位：Ｌ）を、炉心管２２に充填された分解剤の重量（単位：ｋｇ）で除して算出した。また、ＣａＦ２転化率は下記式（３）により算出した。
【００５１】
ＣａＦ２転化率＝(((ＰＦＣ処理量(ml)/1000)/22.4)×2)/((分解剤重量(g)×((100-アルミナ配合率)/100))/56)×100・・・（３）
なお、式中２２．４は標準状態における気体１ｍｏｌの体積、５６はＣａＯの分子量である。
【００５２】
【表１】
【００５３】
【表２】
【００５４】
図３には、アルミナ配合率が４０％、５０％および６０％の場合における、キャリアガス中の酸素濃度とＰＦＣ分解能力との関係を示すグラフを示した。
また、図４には、キャリアガスとして窒素を使用した場合、および窒素と酸素との混合ガスを使用した場合における、アルミナ配合率とＰＦＣ分解能力との関係を示すグラフを示した。なお、図４において、アルミナ配合率と理論ＰＦＣ１４処理量との関係を併せて示した。理論ＰＦＣ１４処理量とは、分解剤に含まれるＣａＯが全てＰＦＣ１４と反応したと仮定した場合の、分解剤１ｋｇあたりのＰＦＣ１４の処理容量（単位：Ｌ−ＰＦＣ／ｋｇ−分解剤）である。
【００５５】
３．考察
１）キャリアガスへの酸素の混合比率の違いによるＰＦＣ分解能力の違いについての考察
表１、表２および図３から分かるように、アルミナ配合率５０％および６０％の場合に、キャリアガスとして窒素を単独で使用した場合と比較して、酸素を１０％、２０％、または３０％混合した場合の方が、ＰＦＣ分解能力が向上するという結果が得られた。
また、今回の試験では、アルミナ配合率を４０％とし、キャリアガスとして窒素を単独で使用した試験を行っていない。しかし、図４に示すように、キャリアガスとして窒素を単独で使用し、アルミナ配合率を５０％〜８０％の範囲で変動させた場合におけるＰＦＣ分解能力をグラフ上でプロットすると、データがほぼ一次直線上に乗っており、アルミナ配合率が増大するにつれてＰＦＣ分解能力が僅かずつ増大していることが分かる。このことより、アルミナ配合率を４０％とし、キャリアガスとして窒素を単独で使用した場合のＰＦＣ分解能力は、アルミナ配合率を５０％とし、キャリアガスとして窒素を単独で使用した場合のそれよりも僅かに低い程度と予測できる。したがって、アルミナ配合率４０％の場合にも、キャリアガスとして窒素を単独で使用した場合と比較して、酸素を１０％または２０％混合した場合の方が、ＰＦＣ分解能力が向上すると考えてよい。
このように、キャリアガスに酸素を混合することによってＰＦＣ分解能力が向上するという結果は、当業者にとって全く意外なことであった。従来、半導体プロセスでは、シリコンの酸化を防止するために酸素を遮断することが常識であり、そのプロセスからの排ガスを処理するにあたっても、キャリアガスに酸素を混合するということは容易に着想しうるところではないからである。
【００５６】
また、全体として、アルミナ配合率が少なくなるほど、酸素濃度の増大に対して早い段階でＰＦＣ処理量が飽和する一方、ＰＦＣ処理の飽和量が小さくなる傾向が見られた。
すなわち、アルミナ配合率４０％の場合、酸素濃度を２０％としてもＰＦＣ処理量は酸素濃度が１０％の場合と比較して僅かに増大するだけであり、酸素濃度を３０％に増やしても同様であると考えられる。したがって、酸素濃度２０％で、ＰＦＣ処理量はほぼ飽和状態に達していると推察される。
アルミナ配合率が５０％の場合、酸素濃度を１０％とすると、酸素を添加しない場合と比較してＰＦＣ処理量が大きく増大している。酸素濃度を２０％とした場合、ＰＦＣ処理量は酸素濃度１０％の場合と比べて増大しているが、その伸びは酸素濃度を０％から１０％に増やした場合と比較して緩やかである。さらに酸素濃度を３０％とした場合、ＰＦＣ処理量の増大は酸素濃度２０％の場合と比べて僅かとなっており、ほぼ飽和状態に達していると推察される。
アルミナ配合率が６０％の場合、酸素濃度を０％から３０％まで増大させるに従い、ＰＦＣ処理量も増大しており、酸素濃度３０％でも飽和状態に達していないものと推察される。
図４には、キャリアガスとして窒素と酸素との混合ガスを使用した場合において、アルミナ配合率を４０％、５０％、６０％とした場合の、ＰＦＣ処理の飽和量をプロットした。すなわち、アルミナ配合率４０％の場合には酸素濃度２０％の場合のＰＦＣ処理量（試験例１−３）、アルミナ配合率５０％の場合には酸素濃度３０％の場合のＰＦＣ処理量（試験例２−２）をプロットした。アルミナ配合率６０％の場合には、酸素濃度３０％でもＰＦＣ処理量が飽和量に達しているか不明であるため、試験を実施した範囲でのＰＣＦ処理量の最大値（酸素濃度３０％の場合：試験例３−２）をプロットした。データはほぼ右上がりの一次直線上に乗っており、アルミナ配合率が増大するほど、ＰＦＣ処理の飽和量が大きくなっていた。
【００５７】
さらに、キャリアガスとして大気を使用した場合についても検討した。キャリアガスとして大気を使用した試験例４と、大気とほぼ同じ比率で窒素と酸素とを混合し、その他の条件を同様とした試験例２−１とを比較すると、窒素と酸素との混合ガスを使用した場合の方がＰＦＣ分解能力が高いという結果が得られている。この理由は必ずしも明らかではないが、以下のように考えられる。すなわち、大気中には、二酸化炭素が３８０ｐｐｍ程度含まれているため、大気をキャリアガスとして使用した場合には、分解剤中のＣａＯが含まれる二酸化炭素と反応して消費されてしまう。これにより、ＰＦＣ分解能力が若干低下すると考えられる。したがって、キャリアガスとして、窒素等の不活性ガスと酸素とを混合し、他に分解剤中の成分と反応する成分を含まないものを使用することで、このようなＰＦＣ分解能力の低下を抑制できるものと考えられる。
【００５８】
２）分解剤の混合比率の違いによるＰＦＣ分解能力の違いについての考察
表１、表２および図４から分かるように、キャリアガスとして窒素を単独で使用した場合、キャリアガスとして窒素に酸素を混合した場合のいずれにおいても、アルミナ配合率を上げるにつれて分解剤のＰＦＣ分解能力が向上した。キャリアガスとして窒素を単独で使用した場合にはアルミナ配合率８０％とした場合に、キャリアガスとして窒素と酸素との混合ガスを使用した場合にはアルミナ配合率７０％とした場合に、ほぼ理論ＰＦＣ１４処理量に近いＰＦＣ１４処理量を達成することができた。
【００５９】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、反応管３の内部で常時分解剤が流動し、使用済みの分解剤が下方から排出され、新たな分解剤が上方から供給されるようにされていたが、分解剤が反応管３の内部で常時流動するようにされている必要は必ずしもなく、反応管３の内部に充填された分解剤を所定時間毎に入れ替えるようにされていても構わない。また、反応管として、分解剤を充填したカートリッジを用い、所定時間ごとに、このカートリッジごと分解剤を交換するようにしても構わない。
（２）上記実施形態では、反応管３の内部を加熱するためのヒータとして、上下一対の外部ヒータ４Ａ、４Ｂと内部ヒータ５とが配されていたが、ヒータの構成は上記実施形態の限りではなく、例えば外部ヒータのみを使用する構成であっても構わない。
【符号の説明】
【００６０】
３...反応管（反応容器）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素含有化合物を含むガスを無害化処理するためのガス処理方法であって、
固体酸性を示す酸化物系触媒または鉱物系触媒と、固体アルカリ剤とを含む分解剤を充填した反応容器中に、酸素を含むキャリアガスと前記フッ素含有化合物を含むガスとを加熱しつつ通気させることにより、前記フッ素含有化合物を分解する分解工程を含む、ガス処理方法。
【請求項２】
前記フッ素含有化合物がフロンである、請求項１に記載のガス処理方法。
【請求項３】
前記フッ素含有化合物がパーフルオロカーボンである、請求項２に記載のガス処理方法。
【請求項４】
前記固体アルカリ剤が酸化カルシウムである、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガス処理方法。
【請求項５】
前記酸化物系触媒として酸化アルミニウムを使用する、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のガス処理方法。
【請求項１】
フッ素含有化合物を含むガスを無害化処理するためのガス処理方法であって、
固体酸性を示す酸化物系触媒または鉱物系触媒と、固体アルカリ剤とを含む分解剤を充填した反応容器中に、酸素を含むキャリアガスと前記フッ素含有化合物を含むガスとを加熱しつつ通気させることにより、前記フッ素含有化合物を分解する分解工程を含む、ガス処理方法。
【請求項２】
前記フッ素含有化合物がフロンである、請求項１に記載のガス処理方法。
【請求項３】
前記フッ素含有化合物がパーフルオロカーボンである、請求項２に記載のガス処理方法。
【請求項４】
前記固体アルカリ剤が酸化カルシウムである、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガス処理方法。
【請求項５】
前記酸化物系触媒として酸化アルミニウムを使用する、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のガス処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−５５８３６（Ｐ２０１２−５５８３６Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０２２３８（Ｐ２０１０−２０２２３８）
【出願日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
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