排ガス処理方法および排ガス処理装置
【課題】有害ガスを含有するプロセス排ガスを高い除去効率で、かつ、安価に無害化する排ガス処理方法および排ガス処理装置を提供する。
【解決手段】有害ガスを含有する排ガスを、燃料ガスを用いて加熱処理する工程と、加熱処理された排ガスを湿式スクラバー３内で処理液と反応させて処理する工程と、を有することを特徴とする排ガス処理方法を提供する。また、有害ガスを含有する排ガスを加熱処理可能に構成された燃焼式排ガス処理装置２と、前記燃焼式排ガス処理装置２によって加熱処理された排ガスを導入可能な湿式スクラバー３と、を備えることを特徴とする排ガス処理装置１を提供する。
【解決手段】有害ガスを含有する排ガスを、燃料ガスを用いて加熱処理する工程と、加熱処理された排ガスを湿式スクラバー３内で処理液と反応させて処理する工程と、を有することを特徴とする排ガス処理方法を提供する。また、有害ガスを含有する排ガスを加熱処理可能に構成された燃焼式排ガス処理装置２と、前記燃焼式排ガス処理装置２によって加熱処理された排ガスを導入可能な湿式スクラバー３と、を備えることを特徴とする排ガス処理装置１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス処理方法および排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体、ＬＥＤ，太陽電池等の製造工場における生産規模の拡大に伴い、それらの工場で用いられる原料ガス量も増大し、除害処理対象となる未分解で有害な排ガス（以下、「プロセス排ガス」ともいう。）量も増大している。
【０００３】
一般に、大流量のプロセス排ガスの処理方法としては、燃焼させることが有効な手段として知られており（燃焼式排ガス処理方法）、排ガス流量に応じて燃料ガスの量を増やしたり、Ｏ２を添加したりすることで、排ガスの処理に必要な熱量や火炎温度を確保している（特許文献１）。
【０００４】
このような燃焼式排ガス処理方法としては、炭化水素系燃料ガス（ＣＨ４、Ｃ３Ｈ８等）を支燃性ガス（Ｏ２や空気等）と予め混合し、火口に形成した火炎を用いて排ガスを加熱酸化分解して除害するという方法が知られている。
【０００５】
また、プロセス排ガスの処理方法としては、水洗除去し、電熱ヒーターで加熱分解する方法も提案されている（特許文献２）
他にもプロセス排ガス処理方法としては、乾式吸着方式、湿式スクラバー方式、触媒分解方式等も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２８０６２９号公報
【特許文献２】特許第３８６６４１２号公報
【特許文献３】特表２００８−５４０９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の燃焼式排ガス処理方法では、火口に形成した火炎を用いて排ガスを燃焼して処理するので、燃料ガスとして使用できる可燃性ガスが排ガス中に含まれる場合であっても、燃料ガスを排ガスと分離して火口に導入していた。
その結果、排ガス中の燃料ガスを十分に利用することができず、燃料ガスの無駄が生じるという不都合があった。
【０００８】
特に、ＮＨ３やＨ２を多量に使用するＭＯＣＶＤ装置等の半導体製造装置から排出される排出ガスは、その製造工程毎にガスの組成や流量が異なるが、従来の燃焼式排ガス処理方法では、一番燃焼が困難な排出ガス（ＮＨ３等）の流量と組成に合わせた燃焼条件で運転を行っていた。そのため、燃料ガスの無駄が顕著となっていた。
【０００９】
また、ＮＨ３の熱分解に必要な温度は７５０℃程度であり、この分解温度を確保するためには相応の熱量が必要である。したがって、排出ガス中のＮＨ３の流量が増加すると、その分大量の燃料ガスが必要となる。
その結果、燃焼式排ガス処理方法では、必要な熱量を確保するために燃焼式排ガス処理装置を大型化せざるを得なかった。
【００１０】
また、特許文献２に示したような方法では、プロセス排ガスを先に水洗することで、廃液や薬液を多量に消費してしまうという不都合があり、その結果、コストが嵩むという問題があった。
【００１１】
また、乾式吸着方式では、吸着剤の吸着量に限界があるという不都合があり、また、吸着剤の量も限られることから、吸着剤の交換に要する労力やコストが大きいという問題があった。加えて、廃棄する際の吸着剤の処理方法も課題となっている。
【００１２】
また、湿式スクラバー方式は、廃液タンクや薬液タンクの設置が必要であることから、設備が巨大化する上、目標とするガス濃度にまで除害することは容易ではないという不都合があった。加えて、廃液回収費用にかかるコストも大きいという問題もあった。
【００１３】
また、触媒分解方式では、ＮＯｘやＣＯ２が発生しないため、クリーンな除害方式と言えるが、電熱ヒーターで消費する電力量が大きいという不都合があった。加えて、触媒剤は、定期的に交換する必要があるので、コストが嵩むという問題もあった。
【００１４】
このような背景の下、有害ガスを含有するプロセス排ガスを高い除去効率で、かつ、安価に無害化する方法が要望されていたが、有効適切なものが提供されていないのが実情であった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、有害ガスを含有する排ガスを、燃料ガスを用いて加熱処理する工程と、加熱処理された排ガスを湿式スクラバー内で処理液と反応させて処理する工程と、を有することを特徴とする排ガス処理方法である。
【００１６】
また、請求項２に係る発明は、前記排ガスにＨ２が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法である。
【００１７】
また、請求項３に係る発明は、前記加熱処理する工程が、前記燃料ガスを用いて形成される点火用火炎を用いて、前記排ガスを加熱処理する工程であり、前記点火用火炎の熱量が、０．４ｋＷ以上６ｋＷ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排ガス処理方法。
【００１８】
また、請求項４に係る発明は、有害ガスを含有する排ガスを加熱処理可能に構成された燃焼式排ガス処理装置と、前記燃焼式排ガス処理装置によって加熱処理された排ガスを導入可能な湿式スクラバーと、を備えることを特徴とする排ガス処理装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、燃料ガスを用いて有害ガスを含有する排ガスを加熱処理した後に、湿式スクラバーで処理している。
この結果、後段に湿式スクラバーによる処理があることから、加熱処理する工程においては、有害ガスを完全に除去する必要がなくなり、燃料ガスの流量を過剰に供給する必要がなくなった。
また、湿式スクラバーには、既に加熱処理された排ガスが導入されるので、直接排ガスを湿式スクラバーに導入する場合と比較すると、有害ガスの含有量が少ないので、十分に目標とするガス濃度まで有害ガスを分解することができる。加えて、湿式スクラバーに導入される有害ガスの含有量が少ないので、薬液量や廃液量を低減させることができ、排ガス処理のコストを抑えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施形態の排ガス処理装置を示す概念図である。
【図２】図２は、本実施形態の排ガス処理装置の燃焼式排ガス処理装置の燃焼部を拡大した斜視図である。
【図３】図３は、本実施形態の排ガス処理装置の燃焼式排ガス処理装置を示す概念図である。
【図４】図４は、点火用火炎の熱量とＮＨ３の分解率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態である排ガス処理方法および排ガス処理装置について、図面を参照して説明する。
【００２２】
＜排ガス処理装置＞
図１は、本発明の一実施形態である排ガス処理装置１の概略を示す図である。
図１に示すように、本実施形態の排ガス処理装置１は、燃焼式排ガス処理装置２と湿式スクラバー３とから概略構成されている。
【００２３】
燃焼式排ガス処理装置２は、半導体、ＬＥＤ、または窒化ガリウム半導体等を製造するＭＯＣＶＤ装置等の半導体製造装置４から排出されるプロセス排ガスを燃焼させて、除害処理する装置であり、半導体製造装置４と燃焼式排ガス処理装置２は、配管５を介して接続されている。
また、燃焼式排ガス処理装置２の噴出口６（図２参照）近傍は、燃焼部７となっており、燃焼部７の下流側は冷却部８となっている。
【００２４】
半導体製造装置４から排出されるプロセス排ガスは、配管５を通った後、噴出口６（火口）を介して燃焼式排ガス処理装置２内に供給されるように構成されており、噴出口６の下流側の燃焼部７において、プロセス排ガスの燃焼火炎Ｂが形成されるように構成されている。
具体的には、燃焼式排ガス処理装置２の燃焼部７は、図２に示すように、噴出口６近傍に支燃性ガス供給管９と、点火用バーナ１０とが形成されている。
【００２５】
支燃性ガス供給管９は、配管５の外周を囲うように形成されており、噴出口６と略同一平面上の位置に、複数の供給孔２１を有している。したがって、噴出口６に対向する側から見ると、支燃性ガス供給管９は、内側に配管５が配置された、所定幅を有するリング状に形成されており、当該所定幅のリング状の部分に、複数の供給孔２１が設けられた形状となっている。
【００２６】
支燃性ガス供給管９は、点火用火炎Ａによってプロセス排ガスを加熱酸化分解する際に必要とされる、支燃性ガスを供給する機構であり、図示略の支燃性ガス供給装置と配管２２を介して接続されており、供給孔２１を介して支燃性ガスを供給可能なように構成されている。
また、支燃性ガスとしては、例えば空気（乾燥空気）や酸素を用いることができる。
【００２７】
点火用バーナ１０は、噴出口６の下流側近傍に設けられており、噴出口６から供給されるプロセス排ガスを加熱酸化分解させるための点火用火炎Ａを形成させるためのバーナである。また、点火用バーナ１０は、図示略の点火用ガス供給装置と配管２３（図１参照）を介して接続することで、燃料ガスが供給可能なように構成されている。
なお、燃料ガスとしては、例えば炭化水素系燃料ガス（ＣＨ４、Ｃ３Ｈ８等）やＨ２を用いることができ、Ｈ２を用いたバーナについては、特表２００８−５４０９９０号公報に詳しく記載されている。
【００２８】
このように、支燃性ガス供給管９と、噴出口６と、点火用バーナ１０を別々に設けているので、支燃性ガスは、プロセス排ガス（および燃料ガス）と、別経路で燃焼部７に供給される。これにより、これらのガスが燃焼直前まで混合することがなく、逆火が起こる可能性が低くなり安全性が高まる。
【００２９】
なお、支燃性ガス供給管９や点火用バーナ１０の構造、配置位置等は、上記の形態に限定される必要はなく、噴出口６から供給されるプロセス排ガスを燃焼可能であれば、どのような構成でもよい。例えば、点火用バーナ１０を用いず、プロセス排ガスに予めＨ２を混合させ、触媒（例えばＰｄ）を用いてＨ２を着火させて、支燃性ガスを供給してプロセス排ガスを燃焼させる方式を採用しても構わない。
【００３０】
また、燃焼式排ガス処理装置２には、図３に示すように、燃焼部７において、プロセス排ガスを予備冷却するために、冷却空気等を導入するための冷却空気導入管２４が接続されている。この冷却空気導入管２４は、図示略の冷却空気供給装置と接続されることで冷却空気を供給可能なように構成されており、冷却空気導入管２４から供給される冷却空気によって、プロセス排ガスの燃焼火炎Ｂは、冷却される。
【００３１】
また、燃焼部７の下流側に位置する冷却部８には、燃焼によって高温になったプロセス排ガスを冷却するための冷却機構２５が形成されている。冷却機構２５は、図示略の冷却流体供給装置によって、配管２６（図１参照）を介して冷却流体が供給されるように構成されており、冷却機構２５から冷却流体を供給することで、プロセス排ガスを冷却する。冷却流体としては、例えば冷却空気や水などを用いることができる。
【００３２】
燃焼式排ガス処理装置２の出口２７には配管２８が設けられており、配管２８は、湿式スクラバー３と接続されている。すなわち、冷却されたプロセス排ガスは、配管２８を通って湿式スクラバー３に導入可能なように構成されている。
【００３３】
湿式スクラバー３は、燃焼式排ガス処理装置２において加熱酸化分解されなかった、プロセス排ガスに含有される有毒ガスを除去することを目的としている装置であり、主としてＮＨ３を除去する装置である。
【００３４】
具体的には、湿式スクラバー３は、図１に示すように、本体４１と本体４１の下部に形成された処理液（薬液）が貯蔵される循環槽４２とを有している。
本体４１は、上部に配管２８が接続されており、この配管２８を介してプロセス排ガスが本体４１内に導入されるように構成されている。
【００３５】
また、本体４１内には、上側に処理液を散布可能なノズル４３が設けられている。ノズル４３は、配管４４を介して循環槽４２と接続されており、配管４４に設けられたポンプ４５によって、循環槽４２内に貯蔵されている処理液が供給されるように構成されている。
【００３６】
また、本体４１の下側には、配管４６が設けられており、湿式スクラバー３内において処理液と反応した後のプロセス排ガスは、配管４６を介して、外部に放出される。
ここで循環槽４２に貯蔵される処理液としては、例えば硫酸を挙げることができる。
【００３７】
なお、プロセス排ガスを加熱処理する際に、ＮＯＸが副生することがある。そこで、ＮＯＸを除去するために、湿式スクラバー３に図示略のＮＯＸ除去塔を別途設けてもよい。
本実施形態の排ガス処理装置１は、以上のような構成をしている。
【００３８】
＜排ガス処理方法＞
次に、上記した排ガス処理装置１を用いたプロセス排ガスの処理方法について説明する。
本実施形態の排ガス処理方法は、概略すると、燃焼式排ガス処理装置２内において、プロセス排ガスを加熱処理する工程と、湿式スクラバー３内において、加熱処理されたプロセス排ガスを処理液と反応させて処理する工程と、から概略構成されている。
【００３９】
＜＜燃焼式排ガス処理装置内での工程＞＞
まず、半導体製造装置４から排出されたプロセス排ガスを、配管５を介して噴出口６から燃焼式排ガス処理装置２内に供給する。このプロセス排ガスには、例えばＮＨ３等の除害対象成分や、Ｈ２等が含まれている。
【００４０】
次に、燃焼式排ガス処理装置２内に導入されたプロセス排ガスを、噴出口６の近傍に設けられた点火用バーナ１０に形成された点火用火炎Ａと、支燃性ガス供給管９の供給孔２１から供給される支燃性ガスを用いて燃焼させ、燃焼火炎Ｂを形成し、加熱処理する。これにより、プロセス排ガスに含有されている有害ガスが加熱酸化分解する。
【００４１】
この際、点火用バーナ１０に供給する燃料ガスとしては、例えば炭化水素系燃料ガスやＨ２を用いることができる。Ｈ２は炭素源を含まないので、プロセス排ガス処理に起因して発生するＣＯ２以外は、燃焼時にＣＯ２が発生しない。したがって、燃料としてＨ２を用いた場合、炭化水素系燃料ガスを用いるよりも環境負荷を低減させることができる。
【００４２】
なお、一般にＨ２は、他のプロセス排ガス（ＮＨ３等）と比較して燃焼速度が大きく、加えて、火炎を延伸させることが知られている。
したがって、プロセス排ガスにＨ２が含まれる場合は、そのＨ２と共に燃焼させると燃焼速度が小さいガスでも、より短時間で燃焼させることができる。加えて、加熱酸化分解するために必要な高温場を大きくすることができ、プロセス排ガスの燃焼を大きく促進させることができる。
【００４３】
また、点火用バーナ１０に形成する点火用火炎Ａの熱量は、０．４ｋＷ以上であることが好ましく、０．６ｋＷ以上であることが更に好ましく、０．９ｋＷ以上であることが最も好ましい。また、点火用火炎Ａの熱量は、６ｋＷ以下であることが好ましく、４ｋＷ以下であることが更に好ましく、３ｋＷ以下であることが最も好ましい。
【００４４】
詳しく説明すると、例えばＮＨ３に対してＨ２を１０倍量含む排ガスを点火用火炎で加熱酸化分解した際のＮＨ３の分解率は、図４に示すグラフのようになる。この図４から明らかなように、点火用火炎Ａの熱量は、０．４ｋＷ以上６ｋＷ以下の範囲（領域Ｍ）にあることが好ましいことが認められる。
点火用火炎Ａの熱量は、少なすぎると点火できず（領域Ｌ）、多すぎると燃焼するのに過剰な熱量（領域Ｎ）となってしまう。
【００４５】
なお、本実施形態の排ガス処理方法では、必ずしも、燃焼式排ガス処理装置２において、プロセス排ガスに含まれる有害ガスを全て除害する必要はなく、燃焼式排ガス処理装置２の出口２７でのＮＨ３の濃度が、許容濃度値（ＴＬＶ）以下に加熱分解されていなくても構わない。すなわち、燃料ガスによって形成される点火用火炎Ａの熱量では、十分にプロセス排ガスを加熱分解することができなくても構わない。
【００４６】
具体的に述べると、ＭＯＣＶＤ装置等の半導体製造装置４のプロセス排ガスは、その工程によって、プロセス排ガスに含まれるＨ２が少ないこともある。その場合は、ほぼ点火用火炎Ａによる熱量のみによってプロセス排ガスを燃焼させることになるため、十分にＮＨ３等を分解処理することができなくなる。
【００４７】
逆に、プロセス排ガスに含まれるＨ２が多い場合は、点火用火炎Ａだけでなく、Ｈ２を燃焼させて生じる熱量によって、プロセス排ガスを燃焼させることになるので、十分にＮＨ３等を分解処理することができる。
【００４８】
また、本実施形態の排ガス処理方法においては、冷却空気導入管２４から冷却空気を燃焼式排ガス処理装置２内に供給することで、燃焼部７において、一定程度プロセス排ガスを予備的に冷却する。
【００４９】
その後、燃焼したプロセス排ガスを、燃焼式排ガス処理装置２の下流側に位置する冷却部８において、冷却機構２５から供給される冷却流体によって冷却する。冷却流体としては、例えば冷却空気や水を用いることができ、両方を用いても構わない。
【００５０】
特に、冷却流体として水を用い、例えばスプレー水噴霧などによって、プロセス排ガスを冷却すれば、冷却空気を用いた場合と比較して、燃焼式排ガス処理装置２の後段で処理するガスの流量が減る。その結果、湿式スクラバー３や、後段に設置する図示略の排気ダクトのサイズを小さくすることができ、コストを抑制することができる。
【００５１】
このようにプロセス排ガスを、冷却空気等で予備冷却した後に、冷却流体で冷却することで、十分に温度を低下させることができ、後段の装置への負荷を低減することができる。
もっとも、プロセス排ガスの冷却方法は、上記態様に限定されるものではなく、プロセス排ガスの温度や、冷却機構２５の冷却能力等によっては、予備的に冷却することなく、冷却部８のみでプロセス排ガスを冷却しても構わない。
【００５２】
＜＜湿式スクラバーでの処理工程＞＞
燃焼式排ガス処理装置２において加熱処理した後は、プロセス排ガスを、出口２７を通して、配管２８を介して湿式スクラバー３に導入する。
そして、湿式スクラバー３内において、プロセス排ガスを、本体４１内の上側に設けられたノズル４３から散布される処理液と気液接触させ、反応させることで有害成分を除害する。
【００５３】
なお、ノズル４３は、配管４４と接続されており、配管４４に設けられたポンプ４５によって、湿式スクラバー３の本体４１の下部に設けられた循環槽４２内に貯蔵された処理液が供給されるように構成されている。これにより、ノズル４３から散布された処理液は、プロセス排ガスと接触した後に循環槽４２に一端貯蔵され、貯蔵された処理液は、ポンプ４５によって配管４４を介して、ノズル４３に供給されて循環することとなる。
なお、処理液としては、例えば硫酸を用いることが好ましい。
【００５４】
プロセス排ガスは、処理液と反応して、有害成分が除害され許容濃度以下になった後に、本体４１内の下側に設けられた配管４６を介して大気に放出される。
以上のようにして、プロセス排ガスを処理する。
【００５５】
本実施形態では、燃料ガスを用いて有害ガスを含有するプロセス排ガスを加熱処理した後に、湿式スクラバー３で処理している。すなわち、わずかな量の燃料ガスによる燃焼で前処理し、後段の湿式スクラバー３で残留した有害成分を処理している。
この結果、後段に湿式スクラバー３による処理があることから、燃焼式排ガス処理装置２での加熱処理においては、有害ガスを完全に除去する必要がなくなり、燃料ガスの流量を過剰に供給する必要がなくなった。
特に、プロセス排ガスにＨ２が含まれる場合、これを燃料ガスとして利用することができるが、従来はこれを利用することなく、燃料ガスだけで十分な熱量を与えるように設計してきたため、燃料ガスの無駄が生じていた。
本実施形態では、燃料ガスだけではプロセス排ガスの有害成分を除害するのに十分な熱量を与えないので、加熱処理する際に、プロセス排ガスに含まれるＨ２を燃料ガスの代替として十分に利用することができ、無駄がなくなった。
【００５６】
また、湿式スクラバー３には、既に加熱処理された排ガスが導入されるので、直接排ガスを湿式スクラバー３に導入する場合と比較すると、有害ガスの含有量が少ないので、十分に目標とするガス濃度まで有害ガスを分解することができる。
【００５７】
加えて、湿式スクラバー３に導入される有害ガスの含有量が少ないので、処理液量や廃液量を低減させることができ、排ガス処理のコストを抑えることもできる。更に、処理液量を減らすことができるので、従来と比較して湿式スクラバー３を小型化することもできる。
【００５８】
なお、一般的に、プロセス排ガス中にＨ２が含まれている場合には、プロセス排ガスが配管内で爆発する危険性がある。特に、プロセス排ガス中のＨ２含有量が４〜７５％の範囲にあるときは、爆発の危険性が高い。
従来の湿式スクラバーのみでプロセス排ガスを処理する場合には、湿式スクラバーを生産設備から離れた屋外エリアに設置するケースが多いので、生産設備から排ガス処理装置までの配管距離が長くなる。その長い排気配管にリーク等があり、外気が配管内部に混入すると、プロセス排ガス中にはＨ２が含まれているので、配管内での爆発の危険性が高まる。
【００５９】
これに対し、本実施形態では、Ｈ２ガスが４％以上含まれているプロセス排ガスが、燃焼式排ガス処理装置２に導入されると、プロセス排ガス中のＨ２は加熱酸化分解されるので、燃焼式排ガス処理装置２の出口２７での濃度は４％以下となる。特に、プロセス排ガス中のＨ２濃度が高く、７５％以上の場合であっても、加熱酸化分解されることで、燃焼式排ガス処理装置２の出口２７での濃度は４％以下となる。
したがって、燃焼式排ガス処理装置２の出口２７以降の配管内は、Ｈ２濃度が十分薄いため、Ｈ２に起因する爆発の危険性は少ない。
【００６０】
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、プロセス排ガスにＨ２を予め混入させた上で、燃焼式排ガス処理装置２に導入させて、点火用火炎Ａによって燃焼させても構わない。
また、複数のＭＯＣＶＤ装置等の半導体製造装置を用いる場合は、半導体製造装置毎に燃焼式排ガス処理装置を設けて、当該装置からのプロセス排ガスをそれぞれ加熱処理するようにし、その加熱処理されたプロセス排ガスを排気ダクトに集約させて１台の汎用の湿式スクラバーで処理するように設計してもよい。このように設計することでコストを抑制することができる。また、半導体製造装置台数に合わせて燃焼式排ガス処理装置や湿式スクラバーを自由に増やすことが可能になるので、量産工場に好適となる。
【００６１】
以下、実施例により、本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記実施例に何ら制限されるものではない。
【００６２】
（実施例１）
実施例１では、上記した実施形態と同様な方法で、プロセス排ガスを燃焼式排ガス処理装置で加熱処理した後に、湿式スクラバーで処理した場合の、ＣＯ２排出量と、ランニングコストについてシミュレーションを行った。なお、点火用バーナに供給する燃料ガスとしては、Ｈ２を用いた。
【００６３】
（実施例２）
実施例２では、実施例１とほぼ同様の条件のもと、点火用バーナに供給する燃料ガスをＨ２の代わりにＬＮＧを用いた場合について、ＣＯ２排出量とランニングコストについてシミュレーションを行った。
【００６４】
（実施例３）
実施例３では、プロセス排ガスに予めＨ２を混入させておき、そのＨ２を触媒（Ｐｄ）を介して着火させ、支燃性ガスを供給してプロセス排ガスを燃焼させて加熱処理を行い、その後、加熱処理されたプロセス排ガスを湿式スクラバーで処理した場合のＣＯ２排出量と、ランニングコストについてシミュレーションを行った。
【００６５】
（比較例１）
比較例１では、乾式吸着によって、プロセス排ガスを前処理した後に、一般的な燃焼式排ガス処理装置内で加熱処理した場合のＣＯ２排出量と、ランニングコストについてシミュレーションを行った。
【００６６】
（比較例２）
比較例２では、乾式吸着によって、プロセス排ガスを前処理した後に、一般的な触媒酸化式の処理を行った場合のＣＯ２排出量と、ランニングコストについてシミュレーションを行った。
【００６７】
実施例および比較例の結果を表１に示す。なお、比較例１によって放出されたＣＯ２排出量、ランニングコストを基準として、各実施例、比較例の値を表１に示した。
【００６８】
【表１】
【００６９】
表１から明らかなように、比較例１では、プロセス排ガス中に含まれるＨ２を燃料ガスの代替として考慮していないため、過剰に燃料ガスが消費されている。また、過剰に炭化水素系ガスを消費するため、ＣＯ２排出量も多い。更に、吸着剤の交換費用もかかるため、ランニングコストが高い。
【００７０】
また、比較例２では、電熱ヒーターにかかる消費電力が大きいことと、吸着剤や触媒剤の交換費用がかかることから、ランニングコストが高い。また、消費電力量が多いため、ＣＯ２排出量が大きくなっている。
【００７１】
これに対し、実施例１，２では、いずれもプロセス排ガスに含まれているＨ２を燃料ガスとして利用しており、点火用火炎に供給される燃料ガスが無駄に消費されることがなく、ランニングコストを低減させることができる。
また、Ｈ２は炭素源を含まないので、プロセス排ガス処理に起因して発生するＣＯ２以外は、燃焼時にＣＯ２が発生しない。したがって、燃料としてＨ２を用いた場合、ＣＯ２の排出量が少ない。ＬＮＧを用いた場合（実施例２）であっても、燃料ガスが過剰に消費されることがないので、ＣＯ２排出量を抑制することができる。
更に、プロセス排ガスを燃焼式排ガス処理装置内において加熱処理した後に、湿式スクラバーに導入しているので、湿式スクラバーにおいて処理するＮＨ３量が減少しており、少ない処理液（薬液）を用いるだけでよいことから、ランニングコストは従来よりも低減する。
【００７２】
また、実施例３では、炭化水素系燃料ガスを用いていないことから、ＣＯ２排出量は低減されている。もっとも、Ｈ２を多量に用いることから、実施例１、２と比較するとややランニングコストが高い。
【符号の説明】
【００７３】
１・・・排ガス処理装置、２・・・燃焼式排ガス処理装置、３・・・湿式スクラバー、４・・・半導体製造装置、５，２２，２３，２６，２８，４４，４６・・・配管、６・・・噴出口、７・・・燃焼部、８・・・冷却部、９・・・支燃性ガス供給管、１０・・・点火用バーナ、２１・・・供給孔、２４・・・冷却空気導入管、２５・・・冷却機構、２７・・・燃焼式排ガス処理装置の出口、４１・・・本体、４２・・・循環槽、４３・・・ノズル、４５・・・ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス処理方法および排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体、ＬＥＤ，太陽電池等の製造工場における生産規模の拡大に伴い、それらの工場で用いられる原料ガス量も増大し、除害処理対象となる未分解で有害な排ガス（以下、「プロセス排ガス」ともいう。）量も増大している。
【０００３】
一般に、大流量のプロセス排ガスの処理方法としては、燃焼させることが有効な手段として知られており（燃焼式排ガス処理方法）、排ガス流量に応じて燃料ガスの量を増やしたり、Ｏ２を添加したりすることで、排ガスの処理に必要な熱量や火炎温度を確保している（特許文献１）。
【０００４】
このような燃焼式排ガス処理方法としては、炭化水素系燃料ガス（ＣＨ４、Ｃ３Ｈ８等）を支燃性ガス（Ｏ２や空気等）と予め混合し、火口に形成した火炎を用いて排ガスを加熱酸化分解して除害するという方法が知られている。
【０００５】
また、プロセス排ガスの処理方法としては、水洗除去し、電熱ヒーターで加熱分解する方法も提案されている（特許文献２）
他にもプロセス排ガス処理方法としては、乾式吸着方式、湿式スクラバー方式、触媒分解方式等も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２８０６２９号公報
【特許文献２】特許第３８６６４１２号公報
【特許文献３】特表２００８−５４０９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の燃焼式排ガス処理方法では、火口に形成した火炎を用いて排ガスを燃焼して処理するので、燃料ガスとして使用できる可燃性ガスが排ガス中に含まれる場合であっても、燃料ガスを排ガスと分離して火口に導入していた。
その結果、排ガス中の燃料ガスを十分に利用することができず、燃料ガスの無駄が生じるという不都合があった。
【０００８】
特に、ＮＨ３やＨ２を多量に使用するＭＯＣＶＤ装置等の半導体製造装置から排出される排出ガスは、その製造工程毎にガスの組成や流量が異なるが、従来の燃焼式排ガス処理方法では、一番燃焼が困難な排出ガス（ＮＨ３等）の流量と組成に合わせた燃焼条件で運転を行っていた。そのため、燃料ガスの無駄が顕著となっていた。
【０００９】
また、ＮＨ３の熱分解に必要な温度は７５０℃程度であり、この分解温度を確保するためには相応の熱量が必要である。したがって、排出ガス中のＮＨ３の流量が増加すると、その分大量の燃料ガスが必要となる。
その結果、燃焼式排ガス処理方法では、必要な熱量を確保するために燃焼式排ガス処理装置を大型化せざるを得なかった。
【００１０】
また、特許文献２に示したような方法では、プロセス排ガスを先に水洗することで、廃液や薬液を多量に消費してしまうという不都合があり、その結果、コストが嵩むという問題があった。
【００１１】
また、乾式吸着方式では、吸着剤の吸着量に限界があるという不都合があり、また、吸着剤の量も限られることから、吸着剤の交換に要する労力やコストが大きいという問題があった。加えて、廃棄する際の吸着剤の処理方法も課題となっている。
【００１２】
また、湿式スクラバー方式は、廃液タンクや薬液タンクの設置が必要であることから、設備が巨大化する上、目標とするガス濃度にまで除害することは容易ではないという不都合があった。加えて、廃液回収費用にかかるコストも大きいという問題もあった。
【００１３】
また、触媒分解方式では、ＮＯｘやＣＯ２が発生しないため、クリーンな除害方式と言えるが、電熱ヒーターで消費する電力量が大きいという不都合があった。加えて、触媒剤は、定期的に交換する必要があるので、コストが嵩むという問題もあった。
【００１４】
このような背景の下、有害ガスを含有するプロセス排ガスを高い除去効率で、かつ、安価に無害化する方法が要望されていたが、有効適切なものが提供されていないのが実情であった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、有害ガスを含有する排ガスを、燃料ガスを用いて加熱処理する工程と、加熱処理された排ガスを湿式スクラバー内で処理液と反応させて処理する工程と、を有することを特徴とする排ガス処理方法である。
【００１６】
また、請求項２に係る発明は、前記排ガスにＨ２が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法である。
【００１７】
また、請求項３に係る発明は、前記加熱処理する工程が、前記燃料ガスを用いて形成される点火用火炎を用いて、前記排ガスを加熱処理する工程であり、前記点火用火炎の熱量が、０．４ｋＷ以上６ｋＷ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排ガス処理方法。
【００１８】
また、請求項４に係る発明は、有害ガスを含有する排ガスを加熱処理可能に構成された燃焼式排ガス処理装置と、前記燃焼式排ガス処理装置によって加熱処理された排ガスを導入可能な湿式スクラバーと、を備えることを特徴とする排ガス処理装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、燃料ガスを用いて有害ガスを含有する排ガスを加熱処理した後に、湿式スクラバーで処理している。
この結果、後段に湿式スクラバーによる処理があることから、加熱処理する工程においては、有害ガスを完全に除去する必要がなくなり、燃料ガスの流量を過剰に供給する必要がなくなった。
また、湿式スクラバーには、既に加熱処理された排ガスが導入されるので、直接排ガスを湿式スクラバーに導入する場合と比較すると、有害ガスの含有量が少ないので、十分に目標とするガス濃度まで有害ガスを分解することができる。加えて、湿式スクラバーに導入される有害ガスの含有量が少ないので、薬液量や廃液量を低減させることができ、排ガス処理のコストを抑えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施形態の排ガス処理装置を示す概念図である。
【図２】図２は、本実施形態の排ガス処理装置の燃焼式排ガス処理装置の燃焼部を拡大した斜視図である。
【図３】図３は、本実施形態の排ガス処理装置の燃焼式排ガス処理装置を示す概念図である。
【図４】図４は、点火用火炎の熱量とＮＨ３の分解率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態である排ガス処理方法および排ガス処理装置について、図面を参照して説明する。
【００２２】
＜排ガス処理装置＞
図１は、本発明の一実施形態である排ガス処理装置１の概略を示す図である。
図１に示すように、本実施形態の排ガス処理装置１は、燃焼式排ガス処理装置２と湿式スクラバー３とから概略構成されている。
【００２３】
燃焼式排ガス処理装置２は、半導体、ＬＥＤ、または窒化ガリウム半導体等を製造するＭＯＣＶＤ装置等の半導体製造装置４から排出されるプロセス排ガスを燃焼させて、除害処理する装置であり、半導体製造装置４と燃焼式排ガス処理装置２は、配管５を介して接続されている。
また、燃焼式排ガス処理装置２の噴出口６（図２参照）近傍は、燃焼部７となっており、燃焼部７の下流側は冷却部８となっている。
【００２４】
半導体製造装置４から排出されるプロセス排ガスは、配管５を通った後、噴出口６（火口）を介して燃焼式排ガス処理装置２内に供給されるように構成されており、噴出口６の下流側の燃焼部７において、プロセス排ガスの燃焼火炎Ｂが形成されるように構成されている。
具体的には、燃焼式排ガス処理装置２の燃焼部７は、図２に示すように、噴出口６近傍に支燃性ガス供給管９と、点火用バーナ１０とが形成されている。
【００２５】
支燃性ガス供給管９は、配管５の外周を囲うように形成されており、噴出口６と略同一平面上の位置に、複数の供給孔２１を有している。したがって、噴出口６に対向する側から見ると、支燃性ガス供給管９は、内側に配管５が配置された、所定幅を有するリング状に形成されており、当該所定幅のリング状の部分に、複数の供給孔２１が設けられた形状となっている。
【００２６】
支燃性ガス供給管９は、点火用火炎Ａによってプロセス排ガスを加熱酸化分解する際に必要とされる、支燃性ガスを供給する機構であり、図示略の支燃性ガス供給装置と配管２２を介して接続されており、供給孔２１を介して支燃性ガスを供給可能なように構成されている。
また、支燃性ガスとしては、例えば空気（乾燥空気）や酸素を用いることができる。
【００２７】
点火用バーナ１０は、噴出口６の下流側近傍に設けられており、噴出口６から供給されるプロセス排ガスを加熱酸化分解させるための点火用火炎Ａを形成させるためのバーナである。また、点火用バーナ１０は、図示略の点火用ガス供給装置と配管２３（図１参照）を介して接続することで、燃料ガスが供給可能なように構成されている。
なお、燃料ガスとしては、例えば炭化水素系燃料ガス（ＣＨ４、Ｃ３Ｈ８等）やＨ２を用いることができ、Ｈ２を用いたバーナについては、特表２００８−５４０９９０号公報に詳しく記載されている。
【００２８】
このように、支燃性ガス供給管９と、噴出口６と、点火用バーナ１０を別々に設けているので、支燃性ガスは、プロセス排ガス（および燃料ガス）と、別経路で燃焼部７に供給される。これにより、これらのガスが燃焼直前まで混合することがなく、逆火が起こる可能性が低くなり安全性が高まる。
【００２９】
なお、支燃性ガス供給管９や点火用バーナ１０の構造、配置位置等は、上記の形態に限定される必要はなく、噴出口６から供給されるプロセス排ガスを燃焼可能であれば、どのような構成でもよい。例えば、点火用バーナ１０を用いず、プロセス排ガスに予めＨ２を混合させ、触媒（例えばＰｄ）を用いてＨ２を着火させて、支燃性ガスを供給してプロセス排ガスを燃焼させる方式を採用しても構わない。
【００３０】
また、燃焼式排ガス処理装置２には、図３に示すように、燃焼部７において、プロセス排ガスを予備冷却するために、冷却空気等を導入するための冷却空気導入管２４が接続されている。この冷却空気導入管２４は、図示略の冷却空気供給装置と接続されることで冷却空気を供給可能なように構成されており、冷却空気導入管２４から供給される冷却空気によって、プロセス排ガスの燃焼火炎Ｂは、冷却される。
【００３１】
また、燃焼部７の下流側に位置する冷却部８には、燃焼によって高温になったプロセス排ガスを冷却するための冷却機構２５が形成されている。冷却機構２５は、図示略の冷却流体供給装置によって、配管２６（図１参照）を介して冷却流体が供給されるように構成されており、冷却機構２５から冷却流体を供給することで、プロセス排ガスを冷却する。冷却流体としては、例えば冷却空気や水などを用いることができる。
【００３２】
燃焼式排ガス処理装置２の出口２７には配管２８が設けられており、配管２８は、湿式スクラバー３と接続されている。すなわち、冷却されたプロセス排ガスは、配管２８を通って湿式スクラバー３に導入可能なように構成されている。
【００３３】
湿式スクラバー３は、燃焼式排ガス処理装置２において加熱酸化分解されなかった、プロセス排ガスに含有される有毒ガスを除去することを目的としている装置であり、主としてＮＨ３を除去する装置である。
【００３４】
具体的には、湿式スクラバー３は、図１に示すように、本体４１と本体４１の下部に形成された処理液（薬液）が貯蔵される循環槽４２とを有している。
本体４１は、上部に配管２８が接続されており、この配管２８を介してプロセス排ガスが本体４１内に導入されるように構成されている。
【００３５】
また、本体４１内には、上側に処理液を散布可能なノズル４３が設けられている。ノズル４３は、配管４４を介して循環槽４２と接続されており、配管４４に設けられたポンプ４５によって、循環槽４２内に貯蔵されている処理液が供給されるように構成されている。
【００３６】
また、本体４１の下側には、配管４６が設けられており、湿式スクラバー３内において処理液と反応した後のプロセス排ガスは、配管４６を介して、外部に放出される。
ここで循環槽４２に貯蔵される処理液としては、例えば硫酸を挙げることができる。
【００３７】
なお、プロセス排ガスを加熱処理する際に、ＮＯＸが副生することがある。そこで、ＮＯＸを除去するために、湿式スクラバー３に図示略のＮＯＸ除去塔を別途設けてもよい。
本実施形態の排ガス処理装置１は、以上のような構成をしている。
【００３８】
＜排ガス処理方法＞
次に、上記した排ガス処理装置１を用いたプロセス排ガスの処理方法について説明する。
本実施形態の排ガス処理方法は、概略すると、燃焼式排ガス処理装置２内において、プロセス排ガスを加熱処理する工程と、湿式スクラバー３内において、加熱処理されたプロセス排ガスを処理液と反応させて処理する工程と、から概略構成されている。
【００３９】
＜＜燃焼式排ガス処理装置内での工程＞＞
まず、半導体製造装置４から排出されたプロセス排ガスを、配管５を介して噴出口６から燃焼式排ガス処理装置２内に供給する。このプロセス排ガスには、例えばＮＨ３等の除害対象成分や、Ｈ２等が含まれている。
【００４０】
次に、燃焼式排ガス処理装置２内に導入されたプロセス排ガスを、噴出口６の近傍に設けられた点火用バーナ１０に形成された点火用火炎Ａと、支燃性ガス供給管９の供給孔２１から供給される支燃性ガスを用いて燃焼させ、燃焼火炎Ｂを形成し、加熱処理する。これにより、プロセス排ガスに含有されている有害ガスが加熱酸化分解する。
【００４１】
この際、点火用バーナ１０に供給する燃料ガスとしては、例えば炭化水素系燃料ガスやＨ２を用いることができる。Ｈ２は炭素源を含まないので、プロセス排ガス処理に起因して発生するＣＯ２以外は、燃焼時にＣＯ２が発生しない。したがって、燃料としてＨ２を用いた場合、炭化水素系燃料ガスを用いるよりも環境負荷を低減させることができる。
【００４２】
なお、一般にＨ２は、他のプロセス排ガス（ＮＨ３等）と比較して燃焼速度が大きく、加えて、火炎を延伸させることが知られている。
したがって、プロセス排ガスにＨ２が含まれる場合は、そのＨ２と共に燃焼させると燃焼速度が小さいガスでも、より短時間で燃焼させることができる。加えて、加熱酸化分解するために必要な高温場を大きくすることができ、プロセス排ガスの燃焼を大きく促進させることができる。
【００４３】
また、点火用バーナ１０に形成する点火用火炎Ａの熱量は、０．４ｋＷ以上であることが好ましく、０．６ｋＷ以上であることが更に好ましく、０．９ｋＷ以上であることが最も好ましい。また、点火用火炎Ａの熱量は、６ｋＷ以下であることが好ましく、４ｋＷ以下であることが更に好ましく、３ｋＷ以下であることが最も好ましい。
【００４４】
詳しく説明すると、例えばＮＨ３に対してＨ２を１０倍量含む排ガスを点火用火炎で加熱酸化分解した際のＮＨ３の分解率は、図４に示すグラフのようになる。この図４から明らかなように、点火用火炎Ａの熱量は、０．４ｋＷ以上６ｋＷ以下の範囲（領域Ｍ）にあることが好ましいことが認められる。
点火用火炎Ａの熱量は、少なすぎると点火できず（領域Ｌ）、多すぎると燃焼するのに過剰な熱量（領域Ｎ）となってしまう。
【００４５】
なお、本実施形態の排ガス処理方法では、必ずしも、燃焼式排ガス処理装置２において、プロセス排ガスに含まれる有害ガスを全て除害する必要はなく、燃焼式排ガス処理装置２の出口２７でのＮＨ３の濃度が、許容濃度値（ＴＬＶ）以下に加熱分解されていなくても構わない。すなわち、燃料ガスによって形成される点火用火炎Ａの熱量では、十分にプロセス排ガスを加熱分解することができなくても構わない。
【００４６】
具体的に述べると、ＭＯＣＶＤ装置等の半導体製造装置４のプロセス排ガスは、その工程によって、プロセス排ガスに含まれるＨ２が少ないこともある。その場合は、ほぼ点火用火炎Ａによる熱量のみによってプロセス排ガスを燃焼させることになるため、十分にＮＨ３等を分解処理することができなくなる。
【００４７】
逆に、プロセス排ガスに含まれるＨ２が多い場合は、点火用火炎Ａだけでなく、Ｈ２を燃焼させて生じる熱量によって、プロセス排ガスを燃焼させることになるので、十分にＮＨ３等を分解処理することができる。
【００４８】
また、本実施形態の排ガス処理方法においては、冷却空気導入管２４から冷却空気を燃焼式排ガス処理装置２内に供給することで、燃焼部７において、一定程度プロセス排ガスを予備的に冷却する。
【００４９】
その後、燃焼したプロセス排ガスを、燃焼式排ガス処理装置２の下流側に位置する冷却部８において、冷却機構２５から供給される冷却流体によって冷却する。冷却流体としては、例えば冷却空気や水を用いることができ、両方を用いても構わない。
【００５０】
特に、冷却流体として水を用い、例えばスプレー水噴霧などによって、プロセス排ガスを冷却すれば、冷却空気を用いた場合と比較して、燃焼式排ガス処理装置２の後段で処理するガスの流量が減る。その結果、湿式スクラバー３や、後段に設置する図示略の排気ダクトのサイズを小さくすることができ、コストを抑制することができる。
【００５１】
このようにプロセス排ガスを、冷却空気等で予備冷却した後に、冷却流体で冷却することで、十分に温度を低下させることができ、後段の装置への負荷を低減することができる。
もっとも、プロセス排ガスの冷却方法は、上記態様に限定されるものではなく、プロセス排ガスの温度や、冷却機構２５の冷却能力等によっては、予備的に冷却することなく、冷却部８のみでプロセス排ガスを冷却しても構わない。
【００５２】
＜＜湿式スクラバーでの処理工程＞＞
燃焼式排ガス処理装置２において加熱処理した後は、プロセス排ガスを、出口２７を通して、配管２８を介して湿式スクラバー３に導入する。
そして、湿式スクラバー３内において、プロセス排ガスを、本体４１内の上側に設けられたノズル４３から散布される処理液と気液接触させ、反応させることで有害成分を除害する。
【００５３】
なお、ノズル４３は、配管４４と接続されており、配管４４に設けられたポンプ４５によって、湿式スクラバー３の本体４１の下部に設けられた循環槽４２内に貯蔵された処理液が供給されるように構成されている。これにより、ノズル４３から散布された処理液は、プロセス排ガスと接触した後に循環槽４２に一端貯蔵され、貯蔵された処理液は、ポンプ４５によって配管４４を介して、ノズル４３に供給されて循環することとなる。
なお、処理液としては、例えば硫酸を用いることが好ましい。
【００５４】
プロセス排ガスは、処理液と反応して、有害成分が除害され許容濃度以下になった後に、本体４１内の下側に設けられた配管４６を介して大気に放出される。
以上のようにして、プロセス排ガスを処理する。
【００５５】
本実施形態では、燃料ガスを用いて有害ガスを含有するプロセス排ガスを加熱処理した後に、湿式スクラバー３で処理している。すなわち、わずかな量の燃料ガスによる燃焼で前処理し、後段の湿式スクラバー３で残留した有害成分を処理している。
この結果、後段に湿式スクラバー３による処理があることから、燃焼式排ガス処理装置２での加熱処理においては、有害ガスを完全に除去する必要がなくなり、燃料ガスの流量を過剰に供給する必要がなくなった。
特に、プロセス排ガスにＨ２が含まれる場合、これを燃料ガスとして利用することができるが、従来はこれを利用することなく、燃料ガスだけで十分な熱量を与えるように設計してきたため、燃料ガスの無駄が生じていた。
本実施形態では、燃料ガスだけではプロセス排ガスの有害成分を除害するのに十分な熱量を与えないので、加熱処理する際に、プロセス排ガスに含まれるＨ２を燃料ガスの代替として十分に利用することができ、無駄がなくなった。
【００５６】
また、湿式スクラバー３には、既に加熱処理された排ガスが導入されるので、直接排ガスを湿式スクラバー３に導入する場合と比較すると、有害ガスの含有量が少ないので、十分に目標とするガス濃度まで有害ガスを分解することができる。
【００５７】
加えて、湿式スクラバー３に導入される有害ガスの含有量が少ないので、処理液量や廃液量を低減させることができ、排ガス処理のコストを抑えることもできる。更に、処理液量を減らすことができるので、従来と比較して湿式スクラバー３を小型化することもできる。
【００５８】
なお、一般的に、プロセス排ガス中にＨ２が含まれている場合には、プロセス排ガスが配管内で爆発する危険性がある。特に、プロセス排ガス中のＨ２含有量が４〜７５％の範囲にあるときは、爆発の危険性が高い。
従来の湿式スクラバーのみでプロセス排ガスを処理する場合には、湿式スクラバーを生産設備から離れた屋外エリアに設置するケースが多いので、生産設備から排ガス処理装置までの配管距離が長くなる。その長い排気配管にリーク等があり、外気が配管内部に混入すると、プロセス排ガス中にはＨ２が含まれているので、配管内での爆発の危険性が高まる。
【００５９】
これに対し、本実施形態では、Ｈ２ガスが４％以上含まれているプロセス排ガスが、燃焼式排ガス処理装置２に導入されると、プロセス排ガス中のＨ２は加熱酸化分解されるので、燃焼式排ガス処理装置２の出口２７での濃度は４％以下となる。特に、プロセス排ガス中のＨ２濃度が高く、７５％以上の場合であっても、加熱酸化分解されることで、燃焼式排ガス処理装置２の出口２７での濃度は４％以下となる。
したがって、燃焼式排ガス処理装置２の出口２７以降の配管内は、Ｈ２濃度が十分薄いため、Ｈ２に起因する爆発の危険性は少ない。
【００６０】
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、プロセス排ガスにＨ２を予め混入させた上で、燃焼式排ガス処理装置２に導入させて、点火用火炎Ａによって燃焼させても構わない。
また、複数のＭＯＣＶＤ装置等の半導体製造装置を用いる場合は、半導体製造装置毎に燃焼式排ガス処理装置を設けて、当該装置からのプロセス排ガスをそれぞれ加熱処理するようにし、その加熱処理されたプロセス排ガスを排気ダクトに集約させて１台の汎用の湿式スクラバーで処理するように設計してもよい。このように設計することでコストを抑制することができる。また、半導体製造装置台数に合わせて燃焼式排ガス処理装置や湿式スクラバーを自由に増やすことが可能になるので、量産工場に好適となる。
【００６１】
以下、実施例により、本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記実施例に何ら制限されるものではない。
【００６２】
（実施例１）
実施例１では、上記した実施形態と同様な方法で、プロセス排ガスを燃焼式排ガス処理装置で加熱処理した後に、湿式スクラバーで処理した場合の、ＣＯ２排出量と、ランニングコストについてシミュレーションを行った。なお、点火用バーナに供給する燃料ガスとしては、Ｈ２を用いた。
【００６３】
（実施例２）
実施例２では、実施例１とほぼ同様の条件のもと、点火用バーナに供給する燃料ガスをＨ２の代わりにＬＮＧを用いた場合について、ＣＯ２排出量とランニングコストについてシミュレーションを行った。
【００６４】
（実施例３）
実施例３では、プロセス排ガスに予めＨ２を混入させておき、そのＨ２を触媒（Ｐｄ）を介して着火させ、支燃性ガスを供給してプロセス排ガスを燃焼させて加熱処理を行い、その後、加熱処理されたプロセス排ガスを湿式スクラバーで処理した場合のＣＯ２排出量と、ランニングコストについてシミュレーションを行った。
【００６５】
（比較例１）
比較例１では、乾式吸着によって、プロセス排ガスを前処理した後に、一般的な燃焼式排ガス処理装置内で加熱処理した場合のＣＯ２排出量と、ランニングコストについてシミュレーションを行った。
【００６６】
（比較例２）
比較例２では、乾式吸着によって、プロセス排ガスを前処理した後に、一般的な触媒酸化式の処理を行った場合のＣＯ２排出量と、ランニングコストについてシミュレーションを行った。
【００６７】
実施例および比較例の結果を表１に示す。なお、比較例１によって放出されたＣＯ２排出量、ランニングコストを基準として、各実施例、比較例の値を表１に示した。
【００６８】
【表１】
【００６９】
表１から明らかなように、比較例１では、プロセス排ガス中に含まれるＨ２を燃料ガスの代替として考慮していないため、過剰に燃料ガスが消費されている。また、過剰に炭化水素系ガスを消費するため、ＣＯ２排出量も多い。更に、吸着剤の交換費用もかかるため、ランニングコストが高い。
【００７０】
また、比較例２では、電熱ヒーターにかかる消費電力が大きいことと、吸着剤や触媒剤の交換費用がかかることから、ランニングコストが高い。また、消費電力量が多いため、ＣＯ２排出量が大きくなっている。
【００７１】
これに対し、実施例１，２では、いずれもプロセス排ガスに含まれているＨ２を燃料ガスとして利用しており、点火用火炎に供給される燃料ガスが無駄に消費されることがなく、ランニングコストを低減させることができる。
また、Ｈ２は炭素源を含まないので、プロセス排ガス処理に起因して発生するＣＯ２以外は、燃焼時にＣＯ２が発生しない。したがって、燃料としてＨ２を用いた場合、ＣＯ２の排出量が少ない。ＬＮＧを用いた場合（実施例２）であっても、燃料ガスが過剰に消費されることがないので、ＣＯ２排出量を抑制することができる。
更に、プロセス排ガスを燃焼式排ガス処理装置内において加熱処理した後に、湿式スクラバーに導入しているので、湿式スクラバーにおいて処理するＮＨ３量が減少しており、少ない処理液（薬液）を用いるだけでよいことから、ランニングコストは従来よりも低減する。
【００７２】
また、実施例３では、炭化水素系燃料ガスを用いていないことから、ＣＯ２排出量は低減されている。もっとも、Ｈ２を多量に用いることから、実施例１、２と比較するとややランニングコストが高い。
【符号の説明】
【００７３】
１・・・排ガス処理装置、２・・・燃焼式排ガス処理装置、３・・・湿式スクラバー、４・・・半導体製造装置、５，２２，２３，２６，２８，４４，４６・・・配管、６・・・噴出口、７・・・燃焼部、８・・・冷却部、９・・・支燃性ガス供給管、１０・・・点火用バーナ、２１・・・供給孔、２４・・・冷却空気導入管、２５・・・冷却機構、２７・・・燃焼式排ガス処理装置の出口、４１・・・本体、４２・・・循環槽、４３・・・ノズル、４５・・・ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害ガスを含有する排ガスを、燃料ガスを用いて加熱処理する工程と、
加熱処理された排ガスを湿式スクラバー内で処理液と反応させて処理する工程と、
を有することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項２】
前記排ガスにＨ２が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法。
【請求項３】
前記加熱処理する工程が、前記燃料ガスを用いて形成される点火用火炎を用いて、前記排ガスを加熱処理する工程であり、
前記点火用火炎の熱量が、０．４ｋＷ以上６ｋＷ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排ガス処理方法。
【請求項４】
有害ガスを含有する排ガスを加熱処理可能に構成された燃焼式排ガス処理装置と、
前記燃焼式排ガス処理装置によって加熱処理された排ガスを導入可能な湿式スクラバーと、
を備えることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１】
有害ガスを含有する排ガスを、燃料ガスを用いて加熱処理する工程と、
加熱処理された排ガスを湿式スクラバー内で処理液と反応させて処理する工程と、
を有することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項２】
前記排ガスにＨ２が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法。
【請求項３】
前記加熱処理する工程が、前記燃料ガスを用いて形成される点火用火炎を用いて、前記排ガスを加熱処理する工程であり、
前記点火用火炎の熱量が、０．４ｋＷ以上６ｋＷ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排ガス処理方法。
【請求項４】
有害ガスを含有する排ガスを加熱処理可能に構成された燃焼式排ガス処理装置と、
前記燃焼式排ガス処理装置によって加熱処理された排ガスを導入可能な湿式スクラバーと、
を備えることを特徴とする排ガス処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−６３３８４（Ｐ２０１３−６３３８４Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０３０３３（Ｐ２０１１−２０３０３３）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００２３１２３５）大陽日酸株式会社 (642)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００２３１２３５）大陽日酸株式会社 (642)
【Ｆターム（参考）】
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