パーフルオロコンパウンドの分解処理装置及び分解処理方法
【課題】高濃度のＨＦを含有する高温ガスの冷却装置において、装置部材のＨＦ腐食を緩和するパーフルオロコンパウンドの分解処理装置及びそれを用いた処理方法を提供する。
【解決手段】被処理ガス中のパーフロオロコンパウンドを分解する分解装置と、前記パーフルオロコンパウンドを分解した後のガスを湿式方法により冷却する冷却装置と、前記パーフルオロコンパウンドを分解した後に生成するＨＦを含む酸性ガスを除去する酸性ガス除去装置と、を具備するパーフルオロコンパウンドの分解処理装置において、前記冷却装置において、ＨＦ中和剤を添加する。
【解決手段】被処理ガス中のパーフロオロコンパウンドを分解する分解装置と、前記パーフルオロコンパウンドを分解した後のガスを湿式方法により冷却する冷却装置と、前記パーフルオロコンパウンドを分解した後に生成するＨＦを含む酸性ガスを除去する酸性ガス除去装置と、を具備するパーフルオロコンパウンドの分解処理装置において、前記冷却装置において、ＨＦ中和剤を添加する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体，液晶製造工場から排出されるパーフルオロコンパウンド等のフッ素化合物を含む排ガスを分解処理するパーフルオロコンパウンドの分解処理装置及び分解処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体或いは液晶の製造プロセスでは、エッチング或いはクリーニングを行うにあたり、通常、フッ素化合物ガス、特にパーフルオロコンパウンド（Perfluorocoupound、以下ＰＦＣという）を用いる。ＰＦＣの一例を示すと、ＣＦ4，Ｃ2Ｆ6，Ｃ3Ｆ8，ＣＨＦ3，Ｃ4Ｆ8，ＳＦ6及びＮＦ3等がある。ＰＦＣは二酸化炭素（ＣＯ2）の数千倍から数万倍の赤外線吸収度を持つ地球温暖化ガスであり、２００５年２月に発行された京都議定書で全世界的に排出が制限された。エッチング或いはクリーニング工程では、導入したＰＦＣの一部しか使用されず、大部分は排ガスとして排出される。このように大気に排出されるＰＦＣは除去或いは分解してから排気されることが必要になる。
【０００３】
ＰＦＣの処理方法としては、触媒法，燃焼法，プラズマ法等が知られている。いずれのＰＦＣ分解方法においても、ＰＦＣ分解後にはＳＯｘ，ＮＯｘ及びＨＦ等の酸性ガスが生成する。これらの酸性ガスは排ガスを大気に放出する前に除去する必要がある。また、上記いずれの方法でも７００℃以上の高温でＰＦＣを分解している。そのため、ＰＦＣ分解後の排ガス温度も高く、大気放出前に冷却する必要がある。ＰＦＣ分解後の酸性ガス除去、及び排ガス冷却方法としては、特許文献１にあるように、一般的には湿式除去装置が用いられている。
【０００４】
特許文献１の方法では、酸性ガス除去及びガス冷却に多量の水を必要とするため、処理後に多量に廃液が生成する。そのため、廃液処理に多額のコストがかかると同時に環境汚染のリスクが高い。したがって、ゼロエミッションの観点から、ＰＦＣ分解装置からの廃液量を削減するニーズが高まっている。
【０００５】
５００℃以上の高温ガス廃熱方法として、水の蒸発潜熱のみを利用した方法とすることで冷却に必要な工業用水量及びガス冷却後に発生する排水量を大幅に低減することができる（特許文献２）。しかし、蒸発潜熱のみを利用した方法では、蒸発潜熱と顕熱を利用したスクラバータイプの冷却方法に比べて、ガスの冷却時間がかかり、そのため、装置中に５００℃以上の高温領域と１００℃以下の低温領域が混在する。
【０００６】
また、本発明で取り扱う、排ガス中にＨＦ等の酸性ガスが高濃度（１vol％以上）で混入するケースにおいては、冷却装置の部材に耐酸性が要求される。したがって、例えば減温塔のような蒸発潜熱のみを利用した冷却装置を酸性ガスが高濃度に含有したシステムに適用するためには、部材の選定が重要なファクターとなり、その部材に要求されるスペックとして、広い温度領域、特に水分凝縮が懸念される２００℃以下の低温領域で耐酸性を有することが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−７５７４３号公報
【特許文献２】特開平１１−３７４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、高濃度のＨＦを含有する高温ガスの冷却装置において、装置部材のＨＦ腐食を緩和するパーフルオロコンパウンドの分解処理装置及びそれを用いた処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明のパーフルオロコンパウンドの分解処理装置は、被処理ガス中のパーフロオロコンパウンドを分解する分解装置と、前記パーフルオロコンパウンドを分解した後のガスを湿式方法により冷却する冷却装置と、前記パーフルオロコンパウンドを分解した後に生成するＨＦを含む酸性ガスを除去する酸性ガス除去装置と、を具備するパーフルオロコンパウンドの分解処理装置において、前記冷却装置において、ＨＦ中和剤を添加することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のパーフルオロコンパウンドの分解処理方法は、被処理ガス中のパーフロオロコンパウンドを分解する分解工程と、前記パーフルオロコンパウンドを分解した後のガスを湿式方法により冷却する冷却工程と、前記パーフルオロコンパウンドを分解した後に生成するＨＦを含む酸性ガスを除去する酸性ガス除去工程と、を有するパーフルオロコンパウンドの分解処理方法において、前記冷却工程において、ＨＦ中和剤を添加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＰＦＣ分解後の排ガス中の酸性ガス濃度を低減でき、冷却装置のＨＦ腐食を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の処理方法の一例を示すシステムフロー図である。
【図２】本発明の処理装置の一例を示すシステム構成図である。
【図３】（試験例１）に使用した試験装置図である。
【図４】（試験例２）に使用した試験装置図である。
【図５】（試験例２）の試験結果である。
【図６】（試験例２）の試験結果である。
【図７】（試験例２）の試験結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の処理方法の一例を示したシステムフローである。本システムはＰＦＣ分解工程，ガス冷却工程，酸性ガス除去工程から構成される。半導体或いは液晶の製造プロセスから排出されたＰＦＣを含む被処理ガスはＰＦＣ分解工程に送られてＰＦＣが分解除去される。ＰＦＣ分解後の排ガスはガス冷却工程に送られ５００℃以上の高温ガスが冷却される。その際、ガス冷却工程で噴霧する水中にＨＦ中和剤を添加する。最後に、排ガスは酸性ガス除去工程に送られ、冷却工程で除去されなかった酸性ガスが中和除去され、無害化された後、大気に排出される。
【実施例１】
【００１５】
図２は本発明の処理装置の一例を示したシステム構成図である。本システムは湿式除去装置２００，触媒式反応槽２１０，減温塔装置２２０，酸性ガス除去装置２３０，排気設備２４０及び中和剤供給工程２５０から構成される。ＰＦＣ含有ガスは、湿式除去装置２００に送られ、固形物やＳｉＦ4等のエッチング排ガス中の酸性ガスが除去される。湿式除去装置２００から排出されたガスは触媒式反応槽２１０に送られ、被処理ガス中のＰＦＣが分解除去される。その際、反応助剤として反応水３０，空気１１を供給する。ＰＦＣを分解すると、酸性ガスのＨＦ，ＳＯｘ及びＮＯｘが生成する。触媒式反応槽２１０通過後のガスは４００〜７００℃と高温である。次に触媒式反応槽２１０通過後のガスは減温塔装置２２０に送られ、そこで、約２００℃に冷却される。この際、減温塔装置２２０から噴霧されるスプレーは中和剤供給工程２５０から供給され、ＨＦ中和剤を含んだ水を噴霧する。減温塔装置２２０から排出されたガスは酸性ガス除去装置２３０に送られ、無害化された後排出される。
【００１６】
減温塔装置から噴霧するＨＦ中和剤としては、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物，炭酸塩及び酸化物やアンモニア及び尿素が使用できるが、水への溶解度が低い化合物ではガス中のＨＦを除去するだけの物質量を溶解することができず、また、溶解せずに噴霧されるとスプレーの目詰まり等を引き起こす可能性があるので、なるべく溶解度が高い化合物を選定するのが好ましい。
【００１７】
また、ＨＦ中和剤としては、ＨＦとの反応性が高い化合物が望ましい。下記にＨＦ中和剤としてＮａＯＨ，アンモニア，尿素を選定した場合のＨＦ中和反応を示し、それぞれの反応のギブスエネルギー（ΔＧ）を付記した。
【００１８】
ＮａＯＨ＋ＨＦ→ＮａＦ＋Ｈ2Ｏ ΔＧ＝−１９６kJ／mol （１）
ＮＨ3＋ＨＦ→ＮＨ4Ｆ ΔＧ＝−９５kJ／mol （２）
(ＮＨ2)2ＣＯ＋２ＨＦ＋Ｈ2Ｏ→２ＮＨ4Ｆ＋ＣＯ2 ΔＧ＝５kJ／mol （３）
【００１９】
ギブスエネルギーが負に大きいほど反応は進行し易いことを意味しており、ＨＦ中和剤としては上記アンモニアのようにΔＧ値が−５０kJ／molよりも小さい化合物が好ましい。
【００２０】
本実施例では減温塔装置２２０の後段に酸性ガス除去装置２３０を設置しているが、減温塔装置２２０内で噴霧するＨＦ中和剤によりガス中ＨＦ濃度が除去できれば、酸性ガス除去装置２３０は設置しなくてもよい。しかし、減温塔装置で完全にＨＦ除去ができなかったことを考え、酸性ガス除去装置を設置する方が安全サイドでの設計といえる。
【００２１】
本実施例では湿式除去装置として充填塔型除去装置を例示しているが、充填塔型以外の湿式処理装置として、スプレー型，棚段型気液接触装置，スクラバ等がある。いずれも気液の接触が十分であることが望ましい。また、装置の内径が小さいと、装置内のガス線速度が大きくなり、ガスに同伴するミスト量も多くなる。したがって、装置内のガス流速が１０ｍ／min以上１８ｍ／min以下となるように設計することが望ましい。また、湿式処理装置への流入水として、水道水或いは装置内の循環水を使用することができるが、循環水のみを使用すると、循環水に溶解した固形物や酸性成分がミストとして多く排出される可能性がある。したがって、充填塔やスプレー塔に設置する場合、最上段のノズルからは水道水を流入し、棚段，スクラバからの流入水には水道水も流入させ、流入水中の酸性成分、及び固形物の濃度を低くすることが望ましい。また、流入水としては、水道水，循環水以外に、アルカリ水溶液等を用いてもよい。
【００２２】
ＰＦＣは触媒上で加水分解される。下記に代表的なＰＦＣの分解反応を示す。
【００２３】
ＣＦ4＋２Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋４ＨＦ （４）
Ｃ2Ｆ6＋３Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋ＣＯ2＋６ＨＦ （５）
Ｃ4Ｆ8＋４Ｈ2Ｏ→４ＣＯ＋８ＨＦ （６）
ＣＨＦ3＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋３ＨＦ （７）
ＳＦ6＋３Ｈ2Ｏ→ＳＯ3＋６ＨＦ （８）
２ＮＦ3＋３Ｈ2Ｏ→ＮＯ＋ＮＯ2＋６ＨＦ （９）
【００２４】
式（５），（６），（７）の反応ではＣＯが生成するが、反応助剤として空気を供給することでＣＯ2となる。
【００２５】
ＰＦＣの分解に使用される触媒は、加水分解用あるいは酸化分解用の触媒であり、例えばＡｌとＺｎ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｃｏ，Ｚｒ，Ｃｅ，Ｓｉ，Ｗ，Ｐｔ，Ｐｄから選ばれた少なくとも１種を含む触媒である。触媒成分は酸化物，金属，複合酸化物等の形で含まれる。特にＡｌとＮｉ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｗ，Ｃｏ，Ｐｄから選ばれた少なくとも１種との触媒が高いＰＦＣ分解性能を持つので好ましい。
【００２６】
ＰＦＣは式（１）〜（６）に示したように加水分解によって処理される。供給する水量が少ないとＰＦＣの分解反応が進行せず、また、ＰＦＣ分解後の排ガス中から凝縮させる水分が少なくなるため、ガス冷却及び酸性ガス除去性能が低下する。また、供給水量が多い場合はＰＦＣ分解，凝縮水生成ともに好ましい状態となるが、水が多量に含まれるとガスが所定温度まで昇温できなくなる。したがって、ＰＦＣの加水分解に際して反応塔に添加される水蒸気の量は、加水分解に必要とされる理論水蒸気量の２〜５０倍、通常は３〜３０倍が好ましい。
【００２７】
ＰＦＣの加水分解温度は５００〜８５０℃が好ましい。ＰＦＣ濃度が高い場合には反応温度を高めにし、ＰＦＣ濃度が１％以下の場合には反応温度を低めにするのがよい。反応温度が８５０℃よりも高くなると触媒が劣化しやすくなり、反応塔材料も腐食しやすくなる。反対に反応温度が５００℃よりも低くなるとＰＦＣの分解率が低下する。
【００２８】
酸性ガス除去装置２３０としては一般的な湿式及び乾式除去装置を使用することができる。湿式の例としてはスプレー塔のほか、充填塔，スクラバ，棚段型気液接触装置がある。また、乾式の例として、酸性ガス中和剤による固定層，移動層，流動層型乾式除去装置がある。また、バグフィルタ方式もよい。酸性ガス除去剤としては、アルカリ金属，アルカリ土類金属の塩基性塩、例えば水酸化カルシウム，水酸化ナトリウム，水酸化カリウム，水酸化マグネシウム，炭酸水素ナトリウム，炭酸ナトリウム，炭酸カルシウム，酸化カルシウム、またはアンモニアや尿素等の塩基性物質が使用できる。
【００２９】
酸性ガス除去装置の後段に排気設備２４０を設置することが望ましい。多流量のＰＦＣを処理する際はできるだけ線速度を大きくすることが望ましいが、線速度を大きくするためにガス流量を増やすと装置内の圧力損失が大きくなる。排気設備としては一般的なエジェクタ、及びブロアが使用できるが、これ以外でも装置系内を負圧に保てるものであればどのような方法でもよい。
【００３０】
〔試験例１〕
本試験例は、ＰＦＣ分解排ガス中に中和剤を添加した場合のＨＦ除去効果について評価した結果である。ＰＦＣ分解排ガス中にＨＦ中和剤を添加することでガス中ＨＦ濃度を低減させ、その結果、部材の腐食を抑制できると考えた。
【００３１】
試験装置の概略図を図３に示す。本試験装置はガス供給ライン，中和剤供給ライン，反応管１００，反応水供給ライン，酸性ガス吸収槽１２０からなる。反応管内にＰＦＣ分解触媒１０４を設置する。供給ガスは反応管上部から供給され、電気炉１０１によって外側から加熱されて触媒層に流入する。供給ガスの組成は、Ｎ2：１２５０ml／min，Ａｉｒ：１２５ml／min，Ｃ2Ｆ4：１３ml／minとした。また、触媒上でのＣ2Ｆ6分解に必要な反応水はマイクロチューブポンプ１１０を介し、物質量比でＣ2Ｆ6の２５倍供給した。また、Ｃ2Ｆ6分解後に生成するＨＦを除去するために中和剤を添加した。中和剤はマイクロチューブポンプ１４０を介して、触媒層の下部に供給した。尚、中和剤としては、アンモニア，尿素及びＮａＯＨの水溶液を用いた。中和剤添加量は、Ｃ2Ｆ6分解によって生成するＨＦ量と同物質量とした。反応管の下部にガスサンプル装置１５０を設置し、テトラバックに排ガスを採取できるようにした。中和剤の添加効果はガスサンプル装置１５０から採取したガス中のＨＦ濃度により比較した。結果を表１に示す。中和剤添加無しの場合は、ガス中にＨＦが５.７vol％含まれていたが、中和剤を添加することでガス中ＨＦ濃度は低下し、序列は、添加無し＞尿素＞ＮＨ3＞ＮａＯＨとなった。したがって、中和剤添加によりガス中ＨＦ濃度が低下することが確認され、中和剤添加の有用性が確認できた。
【００３２】
【表１】
【００３３】
本試験例では、（１）〜（３）式における理論当量比を添加したにも関わらず、いずれの中和剤でも完全にＨＦを除去することはできなかった。この原因として、ＨＦ−中和剤の反応速度の影響、ＨＦ−中和剤の混合不十分の影響が考えられる。ＨＦ−中和剤の反応速度の影響評価として、式（１）〜（３）反応のギブスエネルギー（ΔＧ）値とＨＦ除去性能を比較すると、ＨＦ除去性能とΔＧ値の大きさには相関関係が確認され、ΔＧ値が小さい中和剤ほどＨＦ除去性能が高いことが判った。したがって、ＨＦ中和剤の選定指標としては、ＨＦとの反応におけるΔＧ値が小さいものほど好ましく、更に好ましくはΔＧ値が−５０kJ／mokよりも小さい化合物が望ましい。本実施例で挙げた３種中和剤以外の化合物でもΔＧ値が−５０kJ／molよりも小さい化合物であったら何でもよい。
【００３４】
また、本試験例で最もＨＦ除去性能が高かったＮａＯＨでも完全にＨＦを除去することができていないことから、ＨＦ−中和剤の混合状態を改善する必要があると考えられる。中和剤添加法を実際の減温塔に適用する場合には、例えば旋回流動方式によるガス対流拡散の促進や減温塔本体のベンチュリ構造化等を実践することで混合が促進され、反応率が向上すると考えられる。その他、ガスの混合を促進させる構造であれば適用できる。
【００３５】
〔試験例２〕
本試験例は、ＰＦＣ分解排ガス中に金属試験片を設置し、中和剤有無の２条件において３００ｈの連続試験を実施して金属の耐ＨＦ性を評価した結果である。
【００３６】
試験装置の概略図を図４に示す。本試験装置はガス供給ライン，反応管１００，反応水供給ライン，酸性ガス吸収槽１２０からなる。反応管内にＰＦＣ分解触媒１０４を設置する。ガス供給条件は試験例１と同様である。また、ＰＦＣ分解触媒１０４の下段に金属試験片１３０を５種設置した。尚、金属試験片は同種のものを３つ直列に設置し、腐食温度に傾斜をつけた。腐食温度としては、低温側から２００℃，４００℃，６００℃とした。また、本試験で用いた金属試験片種としては、Ｆｅ基合金のＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１０Ｓ及びＮｉ基合金であるインコネル６００（スペシャルメタル社製），インコロイ８００（スペシャルメタル社製），ハステロイＣ−２７６（ヘインズ社製）の５種とした。本試験に用いた金属試験片の組成を表２に示す。また、本試験例は中和剤有無２条件で実施し、中和剤有無による金属試験片の腐食挙動を評価した。上記条件で３００ｈの連続試験を実施し、金属試験片の重量を測定し、得られた重量から腐食厚を推算した。
【００３７】
【表２】
【００３８】
３００ｈ連続試験後の各試験片の重量変化を図４及び図５に示す。試験片種によっては、連続試験後の重量の方が初期重量よりも増加していたが、これは酸化皮膜等の形成によるものであると推測した。即ち、腐食による減肉は起こっていないと判断し、その場合の重量減少率は０.０％として表記した。試験前後の重量変化に関しては、インコネル６００，インコロイ８２５及びハステロイＣ−２７６は中和剤有無に関わらず２００〜６００℃の温度域において高い耐ＨＦ性を有し、重量減少率は０.０％であった。しかし、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１０Ｓでは、中和剤有無に関わらず温度が低くなると重量減少率は高くなることが判った。しかしながら、中和剤の添加効果で見ると、中和剤を添加した条件の方が重量減少率は低減されており、中和剤添加による腐食の抑制効果が認められた。
【００３９】
インコネル６００とＳＵＳ３０４試験片の試験後の断面状態をＳＥＭで観察した結果、インコネル６００の試験片表面には母材上にＣｒ酸化物の皮膜が生成していることが確認されたが、ＳＵＳ３０４の表面には確認されず、材料内部への腐食が進行していることが確認された。インコネル６００以外のＮｉ基合金にも同様の皮膜生成が確認されたことから、Ｎｉ基合金の高い耐食性はＣｒ酸化物皮膜の生成によると推測された。したがって、金属試験片上へのＣｒ酸化物皮膜の生成により腐食は抑制できる知見を得た。
【００４０】
部材を加工する前に予め熱処理を施し、酸化クロム皮膜を形成させることが望ましい。皮膜形成方法の一例を示すと、例えばＡｒ気流中にＨ2Ｏ2を約３vol％添加し、この気流中に、８００℃で２４ｈ処理する方法がある。但し、上記以外の方法でも、酸化クロム皮膜を形成できる方法であれば適用できる。
【００４１】
Ｎｉ基合金上に形成される酸化クロム皮膜の厚さとして効果的な条件は、０.３μｍ以上である。材料中のＣｒ量が少ないと十分な厚さの皮膜を形成することができない。
【００４２】
次に、３００ｈ連続試験の結果から、１年間運転後の腐食厚を推定した。尚、推算条件は、温度は、最も腐食が進行していた２００℃、腐食は均一腐食で進行するとした。また、多くの材料における腐食量の経時変化の特徴として、腐食初期に比較的大きな速度で腐食が進行し、形成する皮膜によってしだいに、あるいはごく短時間に腐食速度が低下することが知られている。しかしながら、本実施例では、安全サイドの厳しい評価とするため、腐食速度は一定値のまま維持し、腐食量は時間に比例して増大するとして推算した。腐食厚の推算には下記（１０）式を用いた。
【００４３】
腐食厚（mm／year）＝試験片元厚（mm）×減肉重量（ｇ／year）
／試験片元重量（ｇ） （１０）
【００４４】
腐食厚推算結果を表３に示す。インコネル６００，インコロイ８２５，ハステロイＣ−２７６の腐食厚は中和剤有無に関わらず０.００mm／yearと推算された。しかしながら、ＳＵＳ３０４とＳＵＳ３１０Ｓは腐食厚が中和剤有条件においてもそれぞれ４.９７，２.４５mm／yearとなり、減温塔材料としては不適であると判断された。今回検討した５種の材料の腐食強度の違いについて、材料の組成から考察した。
【００４５】
【表３】
【００４６】
図７に各材料の腐食厚と材料中Ｃｒ／Ｎｉ比の関係を示す。ここで、Ｃｒ及びＮｉに着目した理由は、今回検討した５種材料の耐食性の傾向として、Ｎｉ基合金ほど耐食性が高く、また、耐食性に寄与しているのはＣｒ酸化物の皮膜生成であるという知見が得られたためである。図７から、各材料の腐食厚とＣｒ／Ｎｉ比には相関関係が認められ、Ｃｒ／Ｎｉ比が小さい材料ほど高い耐ＨＦ性を有すことが判った。
【００４７】
本試験例から次に示す指標を満たす材料が低温域における耐ＨＦ性材料として有効であることが判った。
【００４８】
ＨＦを含む腐食性ガスにさらされる部材において、２００〜６００℃の温度の前記腐食性ガスにさらされる部材がＣｒ１０〜２５ｗｔ％，Ｆｅ５〜４５ｗｔ％，Ｃ０.２〜１.０ｗｔ％，Ｍｎ０.２〜１.５ｗｔ％を含むＮｉ基合金が好ましく、更に前記Ｎｉ基合金中のＣｒ／Ｎｉ組成比が０.７以下となる部材から形成される材料が耐ＨＦ性材料として好ましい。
【００４９】
また、Ｃｒ／Ｎｉ比が０.７以下となる部材中のＮｉ含有量が３０ｗｔ％以上且つＣｒ含有量が１０〜２５ｗｔ％となるＮｉ基合金であることが望ましい。本試験例で使用した部材で判断すると、インコネル６００，インコロイ８００，ハステロイＣ−２７６が好ましいが、特に好ましいのはモリブデン及び炭素の含有量が少ないインコロイ８００である。また、本試験例で示した材料でも上記指標に合うものであれば使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明により、５００℃以上の高温域と２００℃以下の低温域が混在し、且つ、ＨＦ腐食環境下に晒される部材の耐食性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１００ 反応管
１０１ 電気炉
１０３ アルミナウール
１０５ ガラスウール
１１０ マイクロチューブポンプ
１２０ 酸性ガス吸収
１５０ ガスサンプル装置
２０１ スプレーノズル
２１３ ＰＦＣ分解触媒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体，液晶製造工場から排出されるパーフルオロコンパウンド等のフッ素化合物を含む排ガスを分解処理するパーフルオロコンパウンドの分解処理装置及び分解処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体或いは液晶の製造プロセスでは、エッチング或いはクリーニングを行うにあたり、通常、フッ素化合物ガス、特にパーフルオロコンパウンド（Perfluorocoupound、以下ＰＦＣという）を用いる。ＰＦＣの一例を示すと、ＣＦ4，Ｃ2Ｆ6，Ｃ3Ｆ8，ＣＨＦ3，Ｃ4Ｆ8，ＳＦ6及びＮＦ3等がある。ＰＦＣは二酸化炭素（ＣＯ2）の数千倍から数万倍の赤外線吸収度を持つ地球温暖化ガスであり、２００５年２月に発行された京都議定書で全世界的に排出が制限された。エッチング或いはクリーニング工程では、導入したＰＦＣの一部しか使用されず、大部分は排ガスとして排出される。このように大気に排出されるＰＦＣは除去或いは分解してから排気されることが必要になる。
【０００３】
ＰＦＣの処理方法としては、触媒法，燃焼法，プラズマ法等が知られている。いずれのＰＦＣ分解方法においても、ＰＦＣ分解後にはＳＯｘ，ＮＯｘ及びＨＦ等の酸性ガスが生成する。これらの酸性ガスは排ガスを大気に放出する前に除去する必要がある。また、上記いずれの方法でも７００℃以上の高温でＰＦＣを分解している。そのため、ＰＦＣ分解後の排ガス温度も高く、大気放出前に冷却する必要がある。ＰＦＣ分解後の酸性ガス除去、及び排ガス冷却方法としては、特許文献１にあるように、一般的には湿式除去装置が用いられている。
【０００４】
特許文献１の方法では、酸性ガス除去及びガス冷却に多量の水を必要とするため、処理後に多量に廃液が生成する。そのため、廃液処理に多額のコストがかかると同時に環境汚染のリスクが高い。したがって、ゼロエミッションの観点から、ＰＦＣ分解装置からの廃液量を削減するニーズが高まっている。
【０００５】
５００℃以上の高温ガス廃熱方法として、水の蒸発潜熱のみを利用した方法とすることで冷却に必要な工業用水量及びガス冷却後に発生する排水量を大幅に低減することができる（特許文献２）。しかし、蒸発潜熱のみを利用した方法では、蒸発潜熱と顕熱を利用したスクラバータイプの冷却方法に比べて、ガスの冷却時間がかかり、そのため、装置中に５００℃以上の高温領域と１００℃以下の低温領域が混在する。
【０００６】
また、本発明で取り扱う、排ガス中にＨＦ等の酸性ガスが高濃度（１vol％以上）で混入するケースにおいては、冷却装置の部材に耐酸性が要求される。したがって、例えば減温塔のような蒸発潜熱のみを利用した冷却装置を酸性ガスが高濃度に含有したシステムに適用するためには、部材の選定が重要なファクターとなり、その部材に要求されるスペックとして、広い温度領域、特に水分凝縮が懸念される２００℃以下の低温領域で耐酸性を有することが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−７５７４３号公報
【特許文献２】特開平１１−３７４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、高濃度のＨＦを含有する高温ガスの冷却装置において、装置部材のＨＦ腐食を緩和するパーフルオロコンパウンドの分解処理装置及びそれを用いた処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明のパーフルオロコンパウンドの分解処理装置は、被処理ガス中のパーフロオロコンパウンドを分解する分解装置と、前記パーフルオロコンパウンドを分解した後のガスを湿式方法により冷却する冷却装置と、前記パーフルオロコンパウンドを分解した後に生成するＨＦを含む酸性ガスを除去する酸性ガス除去装置と、を具備するパーフルオロコンパウンドの分解処理装置において、前記冷却装置において、ＨＦ中和剤を添加することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のパーフルオロコンパウンドの分解処理方法は、被処理ガス中のパーフロオロコンパウンドを分解する分解工程と、前記パーフルオロコンパウンドを分解した後のガスを湿式方法により冷却する冷却工程と、前記パーフルオロコンパウンドを分解した後に生成するＨＦを含む酸性ガスを除去する酸性ガス除去工程と、を有するパーフルオロコンパウンドの分解処理方法において、前記冷却工程において、ＨＦ中和剤を添加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＰＦＣ分解後の排ガス中の酸性ガス濃度を低減でき、冷却装置のＨＦ腐食を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の処理方法の一例を示すシステムフロー図である。
【図２】本発明の処理装置の一例を示すシステム構成図である。
【図３】（試験例１）に使用した試験装置図である。
【図４】（試験例２）に使用した試験装置図である。
【図５】（試験例２）の試験結果である。
【図６】（試験例２）の試験結果である。
【図７】（試験例２）の試験結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の処理方法の一例を示したシステムフローである。本システムはＰＦＣ分解工程，ガス冷却工程，酸性ガス除去工程から構成される。半導体或いは液晶の製造プロセスから排出されたＰＦＣを含む被処理ガスはＰＦＣ分解工程に送られてＰＦＣが分解除去される。ＰＦＣ分解後の排ガスはガス冷却工程に送られ５００℃以上の高温ガスが冷却される。その際、ガス冷却工程で噴霧する水中にＨＦ中和剤を添加する。最後に、排ガスは酸性ガス除去工程に送られ、冷却工程で除去されなかった酸性ガスが中和除去され、無害化された後、大気に排出される。
【実施例１】
【００１５】
図２は本発明の処理装置の一例を示したシステム構成図である。本システムは湿式除去装置２００，触媒式反応槽２１０，減温塔装置２２０，酸性ガス除去装置２３０，排気設備２４０及び中和剤供給工程２５０から構成される。ＰＦＣ含有ガスは、湿式除去装置２００に送られ、固形物やＳｉＦ4等のエッチング排ガス中の酸性ガスが除去される。湿式除去装置２００から排出されたガスは触媒式反応槽２１０に送られ、被処理ガス中のＰＦＣが分解除去される。その際、反応助剤として反応水３０，空気１１を供給する。ＰＦＣを分解すると、酸性ガスのＨＦ，ＳＯｘ及びＮＯｘが生成する。触媒式反応槽２１０通過後のガスは４００〜７００℃と高温である。次に触媒式反応槽２１０通過後のガスは減温塔装置２２０に送られ、そこで、約２００℃に冷却される。この際、減温塔装置２２０から噴霧されるスプレーは中和剤供給工程２５０から供給され、ＨＦ中和剤を含んだ水を噴霧する。減温塔装置２２０から排出されたガスは酸性ガス除去装置２３０に送られ、無害化された後排出される。
【００１６】
減温塔装置から噴霧するＨＦ中和剤としては、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物，炭酸塩及び酸化物やアンモニア及び尿素が使用できるが、水への溶解度が低い化合物ではガス中のＨＦを除去するだけの物質量を溶解することができず、また、溶解せずに噴霧されるとスプレーの目詰まり等を引き起こす可能性があるので、なるべく溶解度が高い化合物を選定するのが好ましい。
【００１７】
また、ＨＦ中和剤としては、ＨＦとの反応性が高い化合物が望ましい。下記にＨＦ中和剤としてＮａＯＨ，アンモニア，尿素を選定した場合のＨＦ中和反応を示し、それぞれの反応のギブスエネルギー（ΔＧ）を付記した。
【００１８】
ＮａＯＨ＋ＨＦ→ＮａＦ＋Ｈ2Ｏ ΔＧ＝−１９６kJ／mol （１）
ＮＨ3＋ＨＦ→ＮＨ4Ｆ ΔＧ＝−９５kJ／mol （２）
(ＮＨ2)2ＣＯ＋２ＨＦ＋Ｈ2Ｏ→２ＮＨ4Ｆ＋ＣＯ2 ΔＧ＝５kJ／mol （３）
【００１９】
ギブスエネルギーが負に大きいほど反応は進行し易いことを意味しており、ＨＦ中和剤としては上記アンモニアのようにΔＧ値が−５０kJ／molよりも小さい化合物が好ましい。
【００２０】
本実施例では減温塔装置２２０の後段に酸性ガス除去装置２３０を設置しているが、減温塔装置２２０内で噴霧するＨＦ中和剤によりガス中ＨＦ濃度が除去できれば、酸性ガス除去装置２３０は設置しなくてもよい。しかし、減温塔装置で完全にＨＦ除去ができなかったことを考え、酸性ガス除去装置を設置する方が安全サイドでの設計といえる。
【００２１】
本実施例では湿式除去装置として充填塔型除去装置を例示しているが、充填塔型以外の湿式処理装置として、スプレー型，棚段型気液接触装置，スクラバ等がある。いずれも気液の接触が十分であることが望ましい。また、装置の内径が小さいと、装置内のガス線速度が大きくなり、ガスに同伴するミスト量も多くなる。したがって、装置内のガス流速が１０ｍ／min以上１８ｍ／min以下となるように設計することが望ましい。また、湿式処理装置への流入水として、水道水或いは装置内の循環水を使用することができるが、循環水のみを使用すると、循環水に溶解した固形物や酸性成分がミストとして多く排出される可能性がある。したがって、充填塔やスプレー塔に設置する場合、最上段のノズルからは水道水を流入し、棚段，スクラバからの流入水には水道水も流入させ、流入水中の酸性成分、及び固形物の濃度を低くすることが望ましい。また、流入水としては、水道水，循環水以外に、アルカリ水溶液等を用いてもよい。
【００２２】
ＰＦＣは触媒上で加水分解される。下記に代表的なＰＦＣの分解反応を示す。
【００２３】
ＣＦ4＋２Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋４ＨＦ （４）
Ｃ2Ｆ6＋３Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋ＣＯ2＋６ＨＦ （５）
Ｃ4Ｆ8＋４Ｈ2Ｏ→４ＣＯ＋８ＨＦ （６）
ＣＨＦ3＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋３ＨＦ （７）
ＳＦ6＋３Ｈ2Ｏ→ＳＯ3＋６ＨＦ （８）
２ＮＦ3＋３Ｈ2Ｏ→ＮＯ＋ＮＯ2＋６ＨＦ （９）
【００２４】
式（５），（６），（７）の反応ではＣＯが生成するが、反応助剤として空気を供給することでＣＯ2となる。
【００２５】
ＰＦＣの分解に使用される触媒は、加水分解用あるいは酸化分解用の触媒であり、例えばＡｌとＺｎ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｃｏ，Ｚｒ，Ｃｅ，Ｓｉ，Ｗ，Ｐｔ，Ｐｄから選ばれた少なくとも１種を含む触媒である。触媒成分は酸化物，金属，複合酸化物等の形で含まれる。特にＡｌとＮｉ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｗ，Ｃｏ，Ｐｄから選ばれた少なくとも１種との触媒が高いＰＦＣ分解性能を持つので好ましい。
【００２６】
ＰＦＣは式（１）〜（６）に示したように加水分解によって処理される。供給する水量が少ないとＰＦＣの分解反応が進行せず、また、ＰＦＣ分解後の排ガス中から凝縮させる水分が少なくなるため、ガス冷却及び酸性ガス除去性能が低下する。また、供給水量が多い場合はＰＦＣ分解，凝縮水生成ともに好ましい状態となるが、水が多量に含まれるとガスが所定温度まで昇温できなくなる。したがって、ＰＦＣの加水分解に際して反応塔に添加される水蒸気の量は、加水分解に必要とされる理論水蒸気量の２〜５０倍、通常は３〜３０倍が好ましい。
【００２７】
ＰＦＣの加水分解温度は５００〜８５０℃が好ましい。ＰＦＣ濃度が高い場合には反応温度を高めにし、ＰＦＣ濃度が１％以下の場合には反応温度を低めにするのがよい。反応温度が８５０℃よりも高くなると触媒が劣化しやすくなり、反応塔材料も腐食しやすくなる。反対に反応温度が５００℃よりも低くなるとＰＦＣの分解率が低下する。
【００２８】
酸性ガス除去装置２３０としては一般的な湿式及び乾式除去装置を使用することができる。湿式の例としてはスプレー塔のほか、充填塔，スクラバ，棚段型気液接触装置がある。また、乾式の例として、酸性ガス中和剤による固定層，移動層，流動層型乾式除去装置がある。また、バグフィルタ方式もよい。酸性ガス除去剤としては、アルカリ金属，アルカリ土類金属の塩基性塩、例えば水酸化カルシウム，水酸化ナトリウム，水酸化カリウム，水酸化マグネシウム，炭酸水素ナトリウム，炭酸ナトリウム，炭酸カルシウム，酸化カルシウム、またはアンモニアや尿素等の塩基性物質が使用できる。
【００２９】
酸性ガス除去装置の後段に排気設備２４０を設置することが望ましい。多流量のＰＦＣを処理する際はできるだけ線速度を大きくすることが望ましいが、線速度を大きくするためにガス流量を増やすと装置内の圧力損失が大きくなる。排気設備としては一般的なエジェクタ、及びブロアが使用できるが、これ以外でも装置系内を負圧に保てるものであればどのような方法でもよい。
【００３０】
〔試験例１〕
本試験例は、ＰＦＣ分解排ガス中に中和剤を添加した場合のＨＦ除去効果について評価した結果である。ＰＦＣ分解排ガス中にＨＦ中和剤を添加することでガス中ＨＦ濃度を低減させ、その結果、部材の腐食を抑制できると考えた。
【００３１】
試験装置の概略図を図３に示す。本試験装置はガス供給ライン，中和剤供給ライン，反応管１００，反応水供給ライン，酸性ガス吸収槽１２０からなる。反応管内にＰＦＣ分解触媒１０４を設置する。供給ガスは反応管上部から供給され、電気炉１０１によって外側から加熱されて触媒層に流入する。供給ガスの組成は、Ｎ2：１２５０ml／min，Ａｉｒ：１２５ml／min，Ｃ2Ｆ4：１３ml／minとした。また、触媒上でのＣ2Ｆ6分解に必要な反応水はマイクロチューブポンプ１１０を介し、物質量比でＣ2Ｆ6の２５倍供給した。また、Ｃ2Ｆ6分解後に生成するＨＦを除去するために中和剤を添加した。中和剤はマイクロチューブポンプ１４０を介して、触媒層の下部に供給した。尚、中和剤としては、アンモニア，尿素及びＮａＯＨの水溶液を用いた。中和剤添加量は、Ｃ2Ｆ6分解によって生成するＨＦ量と同物質量とした。反応管の下部にガスサンプル装置１５０を設置し、テトラバックに排ガスを採取できるようにした。中和剤の添加効果はガスサンプル装置１５０から採取したガス中のＨＦ濃度により比較した。結果を表１に示す。中和剤添加無しの場合は、ガス中にＨＦが５.７vol％含まれていたが、中和剤を添加することでガス中ＨＦ濃度は低下し、序列は、添加無し＞尿素＞ＮＨ3＞ＮａＯＨとなった。したがって、中和剤添加によりガス中ＨＦ濃度が低下することが確認され、中和剤添加の有用性が確認できた。
【００３２】
【表１】
【００３３】
本試験例では、（１）〜（３）式における理論当量比を添加したにも関わらず、いずれの中和剤でも完全にＨＦを除去することはできなかった。この原因として、ＨＦ−中和剤の反応速度の影響、ＨＦ−中和剤の混合不十分の影響が考えられる。ＨＦ−中和剤の反応速度の影響評価として、式（１）〜（３）反応のギブスエネルギー（ΔＧ）値とＨＦ除去性能を比較すると、ＨＦ除去性能とΔＧ値の大きさには相関関係が確認され、ΔＧ値が小さい中和剤ほどＨＦ除去性能が高いことが判った。したがって、ＨＦ中和剤の選定指標としては、ＨＦとの反応におけるΔＧ値が小さいものほど好ましく、更に好ましくはΔＧ値が−５０kJ／mokよりも小さい化合物が望ましい。本実施例で挙げた３種中和剤以外の化合物でもΔＧ値が−５０kJ／molよりも小さい化合物であったら何でもよい。
【００３４】
また、本試験例で最もＨＦ除去性能が高かったＮａＯＨでも完全にＨＦを除去することができていないことから、ＨＦ−中和剤の混合状態を改善する必要があると考えられる。中和剤添加法を実際の減温塔に適用する場合には、例えば旋回流動方式によるガス対流拡散の促進や減温塔本体のベンチュリ構造化等を実践することで混合が促進され、反応率が向上すると考えられる。その他、ガスの混合を促進させる構造であれば適用できる。
【００３５】
〔試験例２〕
本試験例は、ＰＦＣ分解排ガス中に金属試験片を設置し、中和剤有無の２条件において３００ｈの連続試験を実施して金属の耐ＨＦ性を評価した結果である。
【００３６】
試験装置の概略図を図４に示す。本試験装置はガス供給ライン，反応管１００，反応水供給ライン，酸性ガス吸収槽１２０からなる。反応管内にＰＦＣ分解触媒１０４を設置する。ガス供給条件は試験例１と同様である。また、ＰＦＣ分解触媒１０４の下段に金属試験片１３０を５種設置した。尚、金属試験片は同種のものを３つ直列に設置し、腐食温度に傾斜をつけた。腐食温度としては、低温側から２００℃，４００℃，６００℃とした。また、本試験で用いた金属試験片種としては、Ｆｅ基合金のＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１０Ｓ及びＮｉ基合金であるインコネル６００（スペシャルメタル社製），インコロイ８００（スペシャルメタル社製），ハステロイＣ−２７６（ヘインズ社製）の５種とした。本試験に用いた金属試験片の組成を表２に示す。また、本試験例は中和剤有無２条件で実施し、中和剤有無による金属試験片の腐食挙動を評価した。上記条件で３００ｈの連続試験を実施し、金属試験片の重量を測定し、得られた重量から腐食厚を推算した。
【００３７】
【表２】
【００３８】
３００ｈ連続試験後の各試験片の重量変化を図４及び図５に示す。試験片種によっては、連続試験後の重量の方が初期重量よりも増加していたが、これは酸化皮膜等の形成によるものであると推測した。即ち、腐食による減肉は起こっていないと判断し、その場合の重量減少率は０.０％として表記した。試験前後の重量変化に関しては、インコネル６００，インコロイ８２５及びハステロイＣ−２７６は中和剤有無に関わらず２００〜６００℃の温度域において高い耐ＨＦ性を有し、重量減少率は０.０％であった。しかし、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１０Ｓでは、中和剤有無に関わらず温度が低くなると重量減少率は高くなることが判った。しかしながら、中和剤の添加効果で見ると、中和剤を添加した条件の方が重量減少率は低減されており、中和剤添加による腐食の抑制効果が認められた。
【００３９】
インコネル６００とＳＵＳ３０４試験片の試験後の断面状態をＳＥＭで観察した結果、インコネル６００の試験片表面には母材上にＣｒ酸化物の皮膜が生成していることが確認されたが、ＳＵＳ３０４の表面には確認されず、材料内部への腐食が進行していることが確認された。インコネル６００以外のＮｉ基合金にも同様の皮膜生成が確認されたことから、Ｎｉ基合金の高い耐食性はＣｒ酸化物皮膜の生成によると推測された。したがって、金属試験片上へのＣｒ酸化物皮膜の生成により腐食は抑制できる知見を得た。
【００４０】
部材を加工する前に予め熱処理を施し、酸化クロム皮膜を形成させることが望ましい。皮膜形成方法の一例を示すと、例えばＡｒ気流中にＨ2Ｏ2を約３vol％添加し、この気流中に、８００℃で２４ｈ処理する方法がある。但し、上記以外の方法でも、酸化クロム皮膜を形成できる方法であれば適用できる。
【００４１】
Ｎｉ基合金上に形成される酸化クロム皮膜の厚さとして効果的な条件は、０.３μｍ以上である。材料中のＣｒ量が少ないと十分な厚さの皮膜を形成することができない。
【００４２】
次に、３００ｈ連続試験の結果から、１年間運転後の腐食厚を推定した。尚、推算条件は、温度は、最も腐食が進行していた２００℃、腐食は均一腐食で進行するとした。また、多くの材料における腐食量の経時変化の特徴として、腐食初期に比較的大きな速度で腐食が進行し、形成する皮膜によってしだいに、あるいはごく短時間に腐食速度が低下することが知られている。しかしながら、本実施例では、安全サイドの厳しい評価とするため、腐食速度は一定値のまま維持し、腐食量は時間に比例して増大するとして推算した。腐食厚の推算には下記（１０）式を用いた。
【００４３】
腐食厚（mm／year）＝試験片元厚（mm）×減肉重量（ｇ／year）
／試験片元重量（ｇ） （１０）
【００４４】
腐食厚推算結果を表３に示す。インコネル６００，インコロイ８２５，ハステロイＣ−２７６の腐食厚は中和剤有無に関わらず０.００mm／yearと推算された。しかしながら、ＳＵＳ３０４とＳＵＳ３１０Ｓは腐食厚が中和剤有条件においてもそれぞれ４.９７，２.４５mm／yearとなり、減温塔材料としては不適であると判断された。今回検討した５種の材料の腐食強度の違いについて、材料の組成から考察した。
【００４５】
【表３】
【００４６】
図７に各材料の腐食厚と材料中Ｃｒ／Ｎｉ比の関係を示す。ここで、Ｃｒ及びＮｉに着目した理由は、今回検討した５種材料の耐食性の傾向として、Ｎｉ基合金ほど耐食性が高く、また、耐食性に寄与しているのはＣｒ酸化物の皮膜生成であるという知見が得られたためである。図７から、各材料の腐食厚とＣｒ／Ｎｉ比には相関関係が認められ、Ｃｒ／Ｎｉ比が小さい材料ほど高い耐ＨＦ性を有すことが判った。
【００４７】
本試験例から次に示す指標を満たす材料が低温域における耐ＨＦ性材料として有効であることが判った。
【００４８】
ＨＦを含む腐食性ガスにさらされる部材において、２００〜６００℃の温度の前記腐食性ガスにさらされる部材がＣｒ１０〜２５ｗｔ％，Ｆｅ５〜４５ｗｔ％，Ｃ０.２〜１.０ｗｔ％，Ｍｎ０.２〜１.５ｗｔ％を含むＮｉ基合金が好ましく、更に前記Ｎｉ基合金中のＣｒ／Ｎｉ組成比が０.７以下となる部材から形成される材料が耐ＨＦ性材料として好ましい。
【００４９】
また、Ｃｒ／Ｎｉ比が０.７以下となる部材中のＮｉ含有量が３０ｗｔ％以上且つＣｒ含有量が１０〜２５ｗｔ％となるＮｉ基合金であることが望ましい。本試験例で使用した部材で判断すると、インコネル６００，インコロイ８００，ハステロイＣ−２７６が好ましいが、特に好ましいのはモリブデン及び炭素の含有量が少ないインコロイ８００である。また、本試験例で示した材料でも上記指標に合うものであれば使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明により、５００℃以上の高温域と２００℃以下の低温域が混在し、且つ、ＨＦ腐食環境下に晒される部材の耐食性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１００ 反応管
１０１ 電気炉
１０３ アルミナウール
１０５ ガラスウール
１１０ マイクロチューブポンプ
１２０ 酸性ガス吸収
１５０ ガスサンプル装置
２０１ スプレーノズル
２１３ ＰＦＣ分解触媒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理ガス中のパーフロオロコンパウンドを分解する分解装置と、
前記パーフルオロコンパウンドを分解した後のガスを湿式方法により冷却する冷却装置と、
前記パーフルオロコンパウンドを分解した後に生成するＨＦを含む酸性ガスを除去する酸性ガス除去装置と、
を具備するパーフルオロコンパウンドの分解処理装置において、
前記冷却装置において、ＨＦ中和剤を添加することを特徴とするパーフルオロコンパウンドの分解処理装置。
【請求項２】
前記冷却装置は、水の蒸発潜熱を利用したガス減温塔であることを特徴とする請求項１に記載のパーフルオロコンパウンドの分解処理装置。
【請求項３】
前記ＨＦ中和剤が、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物，炭酸塩及び酸化物，アンモニア，尿素のいずれか一つ以上を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のパーフルオロコンパウンド分解処理装置。
【請求項４】
前記分解装置が、触媒法によるパーフルオロコンパウンド分解装置であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のパーフルオロコンパウンドの分解処理装置。
【請求項５】
被処理ガス中のパーフロオロコンパウンドを分解する分解工程と、
前記パーフルオロコンパウンドを分解した後のガスを湿式方法により冷却する冷却工程と、
前記パーフルオロコンパウンドを分解した後に生成するＨＦを含む酸性ガスを除去する酸性ガス除去工程と、
を有するパーフルオロコンパウンドの分解処理方法において、
前記冷却工程において、ＨＦ中和剤を添加することを特徴とするパーフルオロコンパウンドの分解処理方法。
【請求項１】
被処理ガス中のパーフロオロコンパウンドを分解する分解装置と、
前記パーフルオロコンパウンドを分解した後のガスを湿式方法により冷却する冷却装置と、
前記パーフルオロコンパウンドを分解した後に生成するＨＦを含む酸性ガスを除去する酸性ガス除去装置と、
を具備するパーフルオロコンパウンドの分解処理装置において、
前記冷却装置において、ＨＦ中和剤を添加することを特徴とするパーフルオロコンパウンドの分解処理装置。
【請求項２】
前記冷却装置は、水の蒸発潜熱を利用したガス減温塔であることを特徴とする請求項１に記載のパーフルオロコンパウンドの分解処理装置。
【請求項３】
前記ＨＦ中和剤が、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物，炭酸塩及び酸化物，アンモニア，尿素のいずれか一つ以上を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のパーフルオロコンパウンド分解処理装置。
【請求項４】
前記分解装置が、触媒法によるパーフルオロコンパウンド分解装置であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のパーフルオロコンパウンドの分解処理装置。
【請求項５】
被処理ガス中のパーフロオロコンパウンドを分解する分解工程と、
前記パーフルオロコンパウンドを分解した後のガスを湿式方法により冷却する冷却工程と、
前記パーフルオロコンパウンドを分解した後に生成するＨＦを含む酸性ガスを除去する酸性ガス除去工程と、
を有するパーフルオロコンパウンドの分解処理方法において、
前記冷却工程において、ＨＦ中和剤を添加することを特徴とするパーフルオロコンパウンドの分解処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１７９２４９（Ｐ２０１０−１７９２４９Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５４９７（Ｐ２００９−２５４９７）
【出願日】平成２１年２月６日（２００９．２．６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月６日（２００９．２．６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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