(57)【要約】【課題】  三フッ化窒素等のフッ素系ガスを安全に無害化処理する方法および無害化処理装置を提供する。【解決手段】  三フッ化窒素の無害化処理装置１は、(a) 三フッ化窒素との接触反応により、フッ化金属とハロゲンガスと窒素ガスとを生成しうるハロゲン化金属が充填されたセル12、およびこのセル12内を加熱するヒータ13を有する第１反応器11と、(b) 第１反応器11において生成されたハロゲンガスとの接触反応により、ハロゲン化金属と酸素とを生成しうる酸化金属が充填されたセル22、およびこのセル22内を加熱するヒータ23を有する第２反応器21と、(c) 被処理ガスを第１反応器11のセル12内に導入させる導入路31と、(d) 第１反応器11のセル12内を通過する間に生成されたハロゲンガスを第２反応器21のセル22内に導入させる連通路32と、(e) 第２反応器21のセル22内を通過する間に無害化処理された処理済みガスをセル22外に排出する排出路33とを備える。【選択図】    図１
2005052724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三フッ化窒素（ＮＦ3）を含有する被処理ガスをハロゲン化金属（ＭＸp）に接触反応させ、フッ化金属（ＭＦq）とハロゲンガス（Ｘ2）と窒素ガス（Ｎ2）とを生成させる第１反応（Ａ−Ｉ）；
ａＮＦ3 ＋ ｂＭＸp → ｃＭＦq＋ ｄＸ2 ＋ ｅＮ2  …（Ａ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、Ｘ：ハロゲン、ａ〜ｅ、ｐ、ｑ：自然数）
を行い、
続いて、前記第１反応において生成されたハロゲンガス（Ｘ2）を酸化金属（ＭrＯs）に接触反応させ、ハロゲン化金属（ＭＸp）と酸素（Ｏ2）とを生成させる第２反応（Ａ−II）；
ｆＭrＯs ＋ ｇＸ2 → ｈＭＸp ＋ ｉＯ2  …（Ａ−II）
（ただし、ｆ〜ｉ、ｐ、ｒ、ｓ：自然数）
を行うことにより、三フッ化窒素（ＮＦ3）を無害化することを特徴とする三フッ化窒素の無害化処理方法。
【請求項２】
前記第２反応（Ａ−II）において生成したハロゲン化金属（ＭＸp）を、前記第１反応（Ａ−Ｉ）に利用する請求項１に記載の三フッ化窒素の無害化処理方法。
【請求項３】
前記ハロゲン化金属（ＭＸp）として塩化カルシウムを用いるとともに、前記酸化金属（ＭrＯs）として酸化カルシウムを用いる請求項１または２に記載の三フッ化窒素の無害化処理方法。
【請求項４】
三フッ化窒素（ＮＦ3）を含有する被処理ガスをハロゲン化金属（ＭＸp）に接触反応させ、フッ化金属（ＭＦq）とハロゲンガス（Ｘ2）と窒素ガス（Ｎ2）とを生成させる第１反応（Ａ−Ｉ）；
ａＮＦ3 ＋ ｂＭＸp → ｃＭＦq ＋ ｄＸ2 ＋ ｅＮ2  …（Ａ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、Ｘ：ハロゲン、ａ〜ｅ、ｐ、ｑ：自然数）
を行い、
続いて、前記第１反応において生成されたハロゲンガス（Ｘ2）を酸化金属（ＭrＯs）および炭素（Ｃ）に接触反応させ、ハロゲン化金属（ＭＸp）と二酸化酸素（ＣＯ2）とを生成させる第２’反応（Ａ−II'）；
ｊＭrＯs ＋ ｋＸ2 ＋ ｌＣ → ｍＭＸp ＋ ｎＣＯ2  …（Ａ−II’）
（ただし、ｊ〜ｎ、ｐ、ｒ、ｓ：自然数）
を行うことにより、三フッ化窒素（ＮＦ3）を無害化することを特徴とする三フッ化窒素の無害化処理方法。
【請求項５】
前記第２’反応（Ａ−II’）において生成したハロゲン化金属（ＭＸp）を、前記第１反応（Ａ−Ｉ）に利用する請求項４に記載の三フッ化窒素の無害化処理方法。
【請求項６】
前記ハロゲン化金属（ＭＸp）として塩化カルシウムを用いるとともに、前記酸化金属（ＭrＯs）として酸化カルシウムを用いる請求項４または５に記載の三フッ化窒素の無害化処理方法。
【請求項７】
(a)  三フッ化窒素（ＮＦ3）との接触反応により、フッ化金属（ＭＦq）とハロゲンガス（Ｘ2）と窒素ガス（Ｎ2）とを生成しうるハロゲン化金属（ＭＸp）が充填されたセル(12）、およびこのセル(12)内を加熱するヒータ(13)を有する第１反応器(11)と、
(b)  前記第１反応器(11)において生成されたハロゲンガス（Ｘ2）との接触反応により、ハロゲン化金属（ＭＸp）と酸素（Ｏ2）とを生成しうる酸化金属（ＭrＯs）が充填されたセル(22）、およびこのセル(22）内を加熱するヒータ(23)を有する第２反応器(21)と、
(c)  三フッ化窒素（ＮＦ3）を含有する被処理ガスを前記第１反応器(11)のセル(12)内に導入する導入路(31)と、
(d)  前記第１反応器(11)のセル(12)内を通過する間に生成されたハロゲンガス（Ｘ2）を第２反応器(21)のセル(22)内に導入する連通路(32)と、
(e)  第２反応器(21)のセル(22)内を通過する間に無害化された処理済みガスをセル(22)外に排出する排出路(33)とを備えることを特徴とする三フッ化窒素の無害化処理装置。
【請求項８】
前記第２反応器(21)のセル(22)内で生成されたハロゲン化金属（ＭＸp）を前記第１反応器(11)のセル(12)の充填物として使用する請求項７に記載の三フッ化窒素の無害化処理装置。
【請求項９】
(a)  三フッ化窒素（ＮＦ3）との接触反応により、フッ化金属（ＭＦq）とハロゲンガス（Ｘ2）と窒素ガス（Ｎ2）とを生成しうるハロゲン化金属（ＭＸp）が充填されたセル(12）、およびこのセル(12)内を加熱するヒータ(13)を有する第１反応器(11)と、
(b)  前記第１反応器(11)において生成されたハロゲンガス（Ｘ2）との接触反応により、ハロゲン化金属（ＭＸp）と二酸化酸素（ＣＯ2）とを生成しうる酸化金属（ＭrＯs）および炭素（Ｃ）が充填されたセル(22)、およびこのセル(22)内を加熱するヒータ(23)を有する第２反応器(21)と、
(c)  三フッ化窒素（ＮＦ3）を含有する被処理ガスを前記第１反応器(11)のセル(12)内に導入する導入路(31)と、
(d)  前記第１反応器(11)のセル(12)内を通過する間に生成されたハロゲンガス（Ｘ2）を第２反応器(21）のセル(22)内に導入する連通路(32)と、
(e)  第２反応器(21)のセル(22)内を通過する間に無害化された処理済みガスをセル(22)外に排出する排出路(33)とを備えることを特徴とする三フッ化窒素の無害化処理装置。
【請求項１０】
前記第２反応器(21)のセル(22)内で生成されたハロゲン化金属（ＭＸp）を前記第１反応器(11)のセル(12)の充填物として使用する請求項９に記載の三フッ化窒素の無害化処理装置。
【請求項１１】
四フッ化メタン（ＣＦ4）を含有する被処理ガスを酸化金属（ＭpＯq）に接触反応させ、フッ化金属（ＭＦr）と二酸化炭素（ＣＯ2）とを生成させる第１反応（Ｂ−Ｉ）；
ａＣＦ4 ＋ ｂＭpＯq → ｃＭＦr ＋ ａＣＯ2  …（Ｂ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ〜ｃ、ｐ〜ｒ：自然数）
を行うことにより、四フッ化メタン（ＣＦ4）を無害化することを特徴とする四フッ化メタンの無害化処理方法。
【請求項１２】
前記第１反応（Ｂ−Ｉ）において生成された二酸化炭素（ＣＯ2）に、さらに酸化金属（ＭpＯq）を接触反応させて金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）を生成させる第２反応（Ｂ−II）；
ｄＣＯ2 ＋ ｅＭpＯq → ｆＭs（ＣＯ3）t  …（Ｂ−II）
（ただし、ｄ〜ｆ、ｓ、ｔ：自然数）
を行う請求項１１に記載の四フッ化メタンの無害化処理方法。
【請求項１３】
前記酸化金属（ＭpＯq）として、酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いる請求項１２または１３に記載の四フッ化メタンの無害化処理方法。
【請求項１４】
(a)  四フッ化メタン（ＣＦ4）との接触反応により、フッ化金属（ＭＦr）と二酸化炭素（ＣＯ2）とを生成させる酸化金属（ＭpＯq）が充填されたセル(53)、およびこのセル(53)内を加熱するヒータ(54)を有する反応器(52）と、
(b)  四フッ化メタン（ＣＦ4）を含有する被処理ガスを前記反応器(52)のセル(53)内に導入する導入路(51)と、
(c)  前記反応器(52)のセル(53)内を通過する間に無害化処理された処理済みガスをセル(53)外に排出する排出路(55)とを備えることを特徴とする四フッ化窒炭素の無害化処理装置。
【請求項１５】
フッ化炭素（ＣnＦ2n+2；ｎ＝２，３）を含有する被処理ガスを酸化金属（ＭpＯq）に接触反応させ、フッ化金属（ＭＦr）と金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）と一酸化炭素（ＣＯ）とを生成させる第１反応（Ｃ−Ｉ）；
ａＣnＦ2n+2 ＋ ｂ(n+2)ＭpＯq
→ ｃ(n+1)ＭＦr ＋ ｄＭs（ＣＯ3）t ＋ ｅ(n-1)ＣＯ  …（Ｃ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ〜ｅ、ｐ〜ｔ：自然数）
を行い、
続いて、前記第１反応（Ｃ−Ｉ）で生成された一酸化炭素（ＣＯ）に酸素（Ｏ2）を接触させて二酸化炭素（ＣＯ2）に変換する第２反応（Ｃ−II）；
２ＣＯ ＋ Ｏ2 → ２ＣＯ2  …（Ｃ−II）
を行うことによりフッ化炭素（ＣnＦ2n+2）を無害化するフッ化炭素の無害化処理方法。
【請求項１６】
前記第２反応（Ｃ−II）において生成された二酸化炭素（ＣＯ2）を、酸化金属（ＭpＯq）に接触反応させて金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）を生成させる第３反応（Ｃ−III）；
ｆＣＯ2 ＋ ｇＭpＯq → ｈＭs（ＣＯ3）t  …（Ｃ−III）
（ただし、ｆ〜ｈ：自然数）
を行う請求項１５に記載のフッ化炭素の無害化処理方法。
【請求項１７】
前記酸化金属（ＭpＯq）として、酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いる請求項１５または１６のいずれかに記載のフッ化炭素の無害化処理方法。
【請求項１８】
(a)  フッ化炭素（ＣnＦ2n+2；ｎ＝２，３）との接触反応により、フッ化金属（ＭＦr）と金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）と一酸化炭素（ＣＯ）とを生成させる酸化金属（ＭpＯq）が充填されたセル(63)、およびこのセル(63)内を加熱するヒータ(64)を有する反応器(62)と、
(b) フッ化炭素（ＣnＦ2n+2；ｎ＝２，３）を含有する被処理ガスを前記反応器(62)のセル(63)内に導入する導入路(61)と、
(c)  前記セル(63)内で生成された一酸化炭素（ＣＯ）を二酸化炭素（ＣＯ2）に変換する酸素（Ｏ2）を、前記セル(63)内に供給する酸素供給路（65）と、
(d)  前記反応器(65)のセル(63）内を通過する間に無害化された処理済みガスをセル(63)外に排出する排出路(66)とを備えることを特徴とするフッ化炭素の無害化処理装置。
【請求項１９】
フッ素ガス（Ｆ2）を含有する被処理ガスを酸化金属（ＭpＯq）に接触反応させ、フッ化金属（ＭＦr）と酸素（Ｏ2）とを生成させる反応（Ｄ−Ｉ）；
ａＦ2 ＋ ｂＭpＯq → ｃＭＦr ＋ ｄＯ2  …  （Ｄ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ〜ｄ、ｐ〜ｒ：自然数）
を行うことにより、フッ素ガス（Ｆ2）を無害化することを特徴とするフッ素ガスの無害化処理方法。
【請求項２０】
前記酸化金属（ＭpＯq）として、酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いる請求項１９に記載のフッ素ガスの無害化処理方法。
【請求項２１】
(a)  フッ素ガス（Ｆ2）との接触反応により、フッ化金属（ＭＦr）と酸素（Ｏ2）とを生成させる酸化金属（ＭpＯq）が充填されたセル(83)、およびこのセル(83)内を加熱するヒータ(84)を有する反応器(82)と、
(b)  フッ素(Ｆ2）を含有する被処理ガスを前記反応器(82)のセル(83)内に導入する導入路(81)と、
(c)  前記反応器(82)のセル(83)内を通過する間に無害化処理された処理済みガスをセル(83)外に排出する排出路(85)とを備えることを特徴とするフッ素ガスの無害化処理装置。
【請求項２２】
フッ化炭素（ＣnＦ2n+2；ｎ＝１，２，３）を含有する被処理ガスを塩化金属（ＭＣｌp）に接触反応させ、フッ化金属（ＭＦp）と炭素（Ｃ）と塩素ガス（Ｃｌ2）を生成させる第１反応（Ｅ−Ｉ）；
ａＣnＦ2n+2 ＋ ｂＭＣｌp
→  ｂＭＦp ＋ （ａ・ｎ）Ｃ ＋ （ｂ・ｐ／２）Ｃｌ2  …（Ｅ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ，ｂ，ｐ：自然数）
を行うことにより、フッ化炭素（ＣnＦ2n+2）を無害化することを特徴とするフッ化炭素の無害化処理方法。
【請求項２３】
前記第１反応（Ｅ−Ｉ）において生成された塩素ガス（Ｃｌ2）に、さらに酸化金属（ＭqＯr）に接触反応させ、塩化金属（ＭＣｌp）と酸素（Ｏ2）とを生成させる第２反応（Ｅ−II）；
ｃＭqＯr ＋ ｄＣｌ2 → ｅＭＣｌp ＋ ｆＯ2  …（Ｅ−II）
（ただし、Ｍ：金属、ｃ〜ｆ、ｐ〜ｒ：自然数）
を行う請求項２２に記載のフッ化炭素の無害化処理方法。
【請求項２４】
前記第１反応（Ｅ−Ｉ）において生成された塩素ガス（Ｃｌ2）に、さらに酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）に接触反応させ、塩化金属（ＭＣｌp）と二酸化酸素（ＣＯ2）とを生成させる第２’反応（Ｅ−II’）；
ｇＭqＯr ＋ ｈＣｌ2 ＋ ｉＣ → ｊＭＣｌp ＋ ｋＣＯ2  …（Ｅ−II’）
（ただし、Ｍ：金属、ｇ〜ｋ、ｐ〜ｒ：自然数）
を行う請求項２２に記載のフッ化炭素の無害化処理方法。
【請求項２５】
前記塩化金属（ＭＣｌp）として、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）を用いる請求項２２〜２４いずれかに記載のフッ化炭素の無害化処理方法。
【請求項２６】
前記第２反応（Ｅ−II）または第２’反応（Ｅ−II’）において生成した塩化金属（ＭＣｌp）を、前記第１反応（Ｅ−Ｉ）に利用する請求項２３〜２５のいずれかに記載のフッ化炭素の無害化処理方法。
【請求項２７】
(a)  フッ化炭素（ＣnＦ2n+2；ｎ＝１，２，３）との接触反応により、フッ化金属（ＭＦp）と炭素（Ｃ）と塩素ガス（Ｃｌ2）を生成させる塩化金属（ＭＣｌp）が充填されたセル(83)、およびこのセル(83)内を加熱するヒータ(84)を有する第１反応器(82）と、
(b)  フッ化炭素（ＣnＦ2n+2）を含有する被処理ガスを前記第１反応器(82)のセル(83)内に導入する導入路(81)と、
(c)  前記第１反応器(82)のセル(83)内を通過する間に無害化処理された一次処理済みガスをセル(83)外に排出する排出路(85)とを備えることを特徴とするフッ化炭素の無害化処理装置。
【請求項２８】
前記第１反応器(82)の後段に配置され、前記排出路(85)から排出される一次処理済みガスを導入し、該一次処理済みガスに含有される塩素ガス（Ｃｌ2）との接触反応により塩化金属（ＭＣｌp）と酸素（Ｏ2）とを生成させる酸化金属（ＭqＯr）が充填されたセル(87)、およびこのセル(87)内を加熱するヒータ(88)を有する第２反応器(86）と、
前記第２反応器(86)のセル(87)内を通過する間に処理された二次処理済みガスをセル(87)外に排出する排出路(85')とを備える請求項２７に記載のフッ化炭素の無害化処理装置。
【請求項２９】
前記第１反応器(82)の後段に配置され、前記排出路(85)から排出される一次処理済みガスを導入し、該一次処理済みガスに含有される塩素ガス（Ｃｌ2）との接触反応により塩化金属（ＭＣｌp）と二酸化炭素（ＣＯ2）とを生成させる酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）が充填されたセル(87)、およびこのセル(87)内を加熱するヒータ(88)を有する第２反応器(86）と、
前記第２反応器(86)のセル(87)内を通過する間に処理された二次処理済みガスをセル(87)外に排出する排出路(85')とを備える請求項２７に記載のフッ化炭素の無害化処理装置。
【請求項３０】
フッ素ガス（Ｆ2）を含有する被処理ガスを塩化金属（ＭＣｌp）に接触反応させ、フッ化金属（ＭＦp）と塩素ガス（Ｃｌ2）とを生成させる第１反応（Ｆ−１）；
ａＦ2  ＋  ｂＭＣｌp  →  ｂＭＦp ＋ （ｂ・ｐ／２）Ｃｌ2   …（Ｆ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ、ｂ、ｐ：自然数）
を行うことにより、フッ素ガス（Ｆ2）を無害化することを特徴とするフッ素ガスの無害化処理方法。
【請求項３１】
前記第１反応（Ｆ−Ｉ）において生成された塩素ガス（Ｃｌ2）に、さらに酸化金属（ＭqＯr）に接触反応させ、塩化金属（ＭＣｌp）と酸素（Ｏ2）とを生成させる第２反応（Ｆ−II）；
ｃＭqＯr ＋ ｄＣｌ2 → ｅＭＣｌp ＋ ｆＯ2  …（Ｆ−II）
（ただし、Ｍ：金属、ｃ〜ｆ、ｐ〜ｒ：自然数）
を行う請求項３０記載のフッ素ガスの無害化処理方法。
【請求項３２】
前記第１反応（Ｆ−Ｉ）において生成された塩素ガス（Ｃｌ2）に、さらに酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）に接触反応させ、塩化金属（ＭＣｌp）と二酸化酸素（ＣＯ2）とを生成させる第２’反応（Ｆ−II’）；
ｇＭqＯr ＋ ｈＣｌ2 ＋ ｉＣ → ｊＭＣｌp ＋ ｋＣＯ2  …（Ｆ−II’）
（ただし、Ｍ：金属、ｇ〜ｋ、ｐ〜ｒ：自然数）
を行う請求項３０に記載のフッ素ガスの無害化処理方法。
【請求項３３】
前記塩化金属（ＭＣｌp）として、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）を用いる請求項３０〜３２のいずれかに記載のフッ素ガスの無害化処理方法。
【請求項３４】
前記第２反応（Ｆ−II）または第２’反応（Ｆ−II’）において生成した塩化金属（ＭＣｌp）を、前記第１反応（Ｆ−Ｉ）に利用する請求項３１〜３３のいずれかに記載のフッ素ガスの無害化処理方法。
【請求項３５】
(a)  フッ素ガス（Ｆ2）との接触反応により、フッ化金属（ＭＦp）と塩素ガス（Ｃｌ2）を生成させる塩化金属（ＭＣｌp）が充填されたセル(83)、およびこのセル(83)内を加熱するヒータ(84)を有する第１反応器(82）と、
(b)  フッ素ガス（Ｆ2）を含有する被処理ガスを前記第１反応器(82)のセル(83)内に導入する導入路(81)と、
(c)  前記第１反応器(82)のセル(83)内を通過する間に無害化処理された一次処理済みガスをセル(83)外に排出する排出路(85)とを備えることを特徴とするフッ素ガスの無害化処理装置。
【請求項３６】
前記第１反応器(82)の後段に配置され、前記排出路(85)から排出される一次処理済みガスを導入し、該一次処理済みガスに含有される塩素ガス（Ｃｌ2）との接触反応により塩化金属（ＭＣｌp）と酸素（Ｏ2）とを生成させる酸化金属（ＭqＯr）が充填されたセル(87)、およびこのセル(87)内を加熱するヒータ(88)を有する第２反応器(86）と、
前記第２反応器(86)のセル(87)内を通過する間に処理された二次処理済みガスをセル(87)外に排出する排出路(85')とを備える請求項３５に記載のフッ素ガスの無害化処理装置。
【請求項３７】
前記第１反応器(82)の後段に配置され、前記排出路(85)から排出される一次処理済みガスを導入し、該一次処理済みガスに含有される塩素ガス（Ｃｌ2）との接触反応により塩化金属（ＭＣｌp）と二酸化炭素（ＣＯ2）とを生成させる酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）が充填されたセル(87)、およびこのセル(87)内を加熱するヒータ(88)を有する第２反応器(86）と、
前記第２反応器(86)のセル(87)内を通過する間に処理された二次処理済みガスをセル(87)外に排出する排出路(85')とを備える請求項３５に記載のフッ素ガスの無害化処理装置。
【請求項３８】
フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を含有する被処理ガスを塩化金属（ＭＣｌp）に接触反応させ、フッ化金属（ＭＦp）、水素ガス（Ｈ2）、塩素ガス（Ｃｌ2）および炭素（Ｃ）を生成させる第１反応（Ｇ−Ｉ）；
ａＣ2Ｈ2Ｆ4 ＋ ｂＭＣｌp
→ｂＭＦp＋２ａＣ＋ａＨ2＋（ｂ・ｐ／２）Ｃｌ2  …  （Ｇ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ、ｂ、ｐ：自然数）
を行うことにより、フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を無害化することを特徴とするフッ化炭化水素の無害化処理方法。
【請求項３９】
さらに、前記第１反応（Ｇ−Ｉ）において生成された塩素ガス（Ｃｌ2）を酸化金属（ＭqＯr）に接触反応させ、塩化金属（ＭＣｌp）と酸素（Ｏ2）とを生成させる第２反応（Ｇ−II）；
ｃＭqＯr ＋ ｄＣｌ2 → ｅＭＣｌp ＋ ｆＯ2  …（Ｇ−II）
（ただし、Ｍ：金属、ｃ〜ｆ、ｐ〜ｒ：自然数）
を行う請求項３８に記載のフッ化炭化水素の無害化処理方法。
【請求項４０】
さらに、前記第１反応（Ｇ−Ｉ）において生成された塩素ガス（Ｃｌ2）を酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）に接触反応させ、塩化金属（ＭＣｌp）と二酸化酸素（ＣＯ2）とを生成させる第２’反応（Ｇ−II’）；
ｇＭqＯr ＋ ｈＣｌ2 ＋ ｉＣ → ｊＭＣｌp ＋ ｋＣＯ2  …（Ｇ−II’）
（ただし、Ｍ：金属、ｇ〜ｋ、ｐ〜ｒ：自然数）
を行う請求項３８に記載のフッ化炭化水素の無害化処理方法。
【請求項４１】
前記塩化金属（ＭＣｌp）として、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）のうちのいずれかを用いる請求項３８〜４０のいずれかに記載のフッ化炭化水素の無害化処理方法。
【請求項４２】
前記第２反応（Ｇ−II）または第２’反応（Ｇ−II’）において生成した塩化金属（ＭＣｌp）を、前記第１反応（Ｇ−Ｉ）に利用する請求項３９〜４１のいずれかに記載のフッ化炭化水素の無害化処理方法。
【請求項４３】
(a)  フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）との接触反応により、フッ化金属（ＭＦp）、炭素（Ｃ）、水素ガス（Ｈ2）および塩素ガス（Ｃｌ2）を生成させる塩化金属（ＭＣｌp）が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータ(91)を有する第１反応器(90）と、
(b)  フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を含有する被処理ガスを前記第１反応器(90)のセル内に導入する導入路(93)と、
(c)  前記第１反応器(90)のセル内を通過する間に無害化処理された一次処理済みガスをセル外に排出する排出路(94)とを備えることを特徴とするフッ化炭化水素の無害化処理装置。
【請求項４４】
前記第１反応器(90)の後段に配置され、前記排出路(94)から排出される一次処理済みガスを導入し、該一次処理済みガスに含有される塩素ガス（Ｃｌ2）との接触反応により塩化金属（ＭＣｌp）と酸素（Ｏ2）とを生成させる酸化金属（ＭqＯr）が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータを有する第２反応器と、
前記第２反応器のセル内を通過する間に処理された二次処理済みガスをセル外に排出する排出路とを備える請求項４３に記載のフッ化炭化水素の無害化処理装置。
【請求項４５】
前記第１反応器の後段に配置され、前記排出路から排出される一次処理済みガスを導入し、該一次処理済みガスに含有される塩素ガス（Ｃｌ2）との接触反応により塩化金属（ＭＣｌp）と二酸化炭素（ＣＯ2）とを生成させる酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータを有する第２’反応器と、
前記第２’反応器のセル内を通過する間に処理された二次処理済みガスをセル外に排出する排出路とを備える請求項４３に記載のフッ化炭化水素の無害化処理装置。
【請求項４６】
フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を含有する被処理ガスを酸化金属（ＭpＯq）に接触させ、フッ化金属（ＭＦr）、炭素（Ｃ）、水（Ｈ2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）を生成させる第１反応（Ｈ−Ｉ）；
ａＣ2Ｈ2Ｆ4＋ｂＭpＯq →ｃＭＦr＋ ｄＣ＋ｅＨ2Ｏ＋ｆＣＯ2  …  （Ｈ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ〜ｆ、ｐ〜ｒ：自然数）
を行うことにより無害化することを特徴とするフッ化炭化水素の無害化処理方法。
【請求項４７】
さらに、前記第１反応（Ｈ−Ｉ）において生成された二酸化炭素（ＣＯ2）を酸化金属（ＭqＯr）に接触反応させて金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）を生成させる第２反応（Ｈ−II）；
ｇＣＯ2 ＋ ｈＭpＯq → ｉＭs（ＣＯ3）t  …（Ｈ−II）
（ただし、ｇ〜ｉ、ｐ、ｑ、ｓ、ｔ：自然数）
を行う請求項４６に記載のフッ化炭化水素の無害化処理方法。
【請求項４８】
前記酸化金属（ＭpＯq）として、酸化カルシウム（ＣａＯ）または酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）を用いる請求項４６または４７に記載のフッ化炭化水素の無害化処理方法。
【請求項４９】
(a)  フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）との接触反応により、フッ化金属（ＭＦp）、炭素（Ｃ）、水（Ｈ2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）を生成させる酸化金属（ＭqＯr）が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータ(91)を有する反応器(90）と、
(b)  フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を含有する被処理ガスを前記反応器(90)のセル内に導入する導入路(93)と、
(c)  前記反応器(90)のセル内を通過する間に無害化処理された処理済みガスをセル外に排出する排出路(94)とを備えることを特徴とするフッ化炭化水素の無害化処理装置。
【請求項５０】
フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を含有する被処理ガスを炭化カルシウム（ＣａＣ2）に接触反応させ、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）、炭素（Ｃ）、水素ガス（Ｈ2）を生成させる反応（Ｊ−Ｉ）；
Ｃ2Ｈ2Ｆ4＋２ＣａＣ2→２ＣａＦ2＋６Ｃ＋Ｈ2  …  （Ｊ−Ｉ）
を行うことにより、フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を無害化することを特徴とするフッ化炭化水素の無害化処理方法。
【請求項５１】
(a)  フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）との接触反応により、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）、炭素（Ｃ）、水素ガス（Ｈ2）を生成させる炭化カルシウム（ＣａＣ2）が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータ(91)を有する反応器(90）と、
(b)  フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を含有する被処理ガスを前記反応器(90)のセル内に導入する導入路(93)と、
(c)  前記反応器(90)のセル内を通過する間に無害化処理された処理済みガスをセル外に排出する排出路(94)とを備えることを特徴とするフッ化炭化水素の無害化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、三フッ化窒素（ＮＦ3）、フッ化炭素（ＣnＦ2n+2；ｎ＝１，２，３）、フッ素（Ｆ2）、フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を含有する被処理ガス中のこれらの有毒ガスを分解して無害化するフッ素系ガスの無害化処理方法、およびこれらの方法を好適に実施しうるフッ素系ガスの無害化処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造において、ドライエッチングやＣＶＤ装置のクリーニング用のガスとして、エッチング特性が優れていることから三フッ化窒素、フッ化炭素、フッ素ガス等のフッ素系ガスが使用されている。昨今のコンピュータを中心とする情報関連機器の需要増大に伴って半導体生産量も飛躍的に上昇し、その製造プロセスにおけるフッ素系ガス使用量の増大により、未反応のフッ素系ガスを含有する廃ガスの排出量も増大している。
【０００３】
フッ素系ガスは、人体に対する毒性が強い上に極めて安定であって容易に分解しないため、フッ素系ガスを含有する廃ガスをそのまま大気中に放出することはできない。また、近年では、フッ素系ガスが地球の温暖化を促進させることも指摘されており、その処理方法が注目されている。
【０００４】
フッ素系ガスの処理方法として、従前は高温燃焼処理が採用されていたが、処理コストが高く運転管理に手間がかかる上に、有害な窒素酸化物やフッ化水素が副生するという問題があった。
【０００５】
そこで、本出願人は前記フッ素系ガスのうちの三フッ化窒素ガスの処理に関する技術を提案した（特許文献１）。
【０００６】
前記技術は、フッ化窒素を塩化カルシウム等のアルカリ土金属ハロゲン化物に接触反応させて塩化カルシウム等の無害なアルカリ土金属フッ化物に分解するというものである。この方法は、低温、常圧で反応するため、プロセス管理が容易でランニングコストが低く、連続処理も可能であるというメリットがある。また、ハロゲンガス以外の生成物は無害であり、しかもハロゲンガスはアルカリスクラバー等で容易に吸収除去できて系外へ排出されないため、安全性にも優れている。
【特許文献１】特開平１１−１２８６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、三フッ化窒素を無害化できる上に副生成物のハロゲンガスも容易に除去できると雖も、回収したハロゲンガスは廃棄する他なく、資源の有効利用という観点からさらなる改善が求められている。
【０００８】
さらに、フッ化炭素、フッ素ガス、フッ化炭化水素の処理については、高温燃焼以外の処理方法が開発されておらず、処理コストや安全性の面で有利な処理方法が希求されている。
【０００９】
この発明は、上述の技術背景に鑑み、三フッ化窒素、フッ化炭素、フッ素ガス、フッ化炭化水素を安全に処理できるとともに資源の有効利用という観点においても優れたフッ素系ガスの無害化処理方法およびその装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のフッ素系ガスの無害化処理方法は、各種フッ素系ガスを処理剤に接触させて無害物質に変換する反応を利用することによって、前記目的を達成することができる。また、この発明のフッ素系ガスの無害化処理装置は、前記無害化処理を連続的に行うための処理装置である。
【００１１】
本願発明においては、無害化処理されるフッ素系ガスの種類と主たる処理剤によって区分されている。即ち、請求項１〜１０にかかる発明は三フッ化窒素（ＮＦ3）をハロゲン化金属との接触反応によって処理する方法および処理装置であり、請求項１１〜１８にかかる発明は四フッ化メタン（ＣＦ4）およびフッ化炭素（ＣnＦ2n+2；ｎ＝２，３）を酸化金属との接触反応によって処理する方法および処理装置であり、請求項１９〜２１にかかる発明はフッ素ガス（Ｆ2）を酸化金属との接触反応によって処理する方法および処理装置であり、請求項２２〜２９にかかる発明はフッ化炭素（ＣnＦ2n+2；ｎ＝１，２，３）を塩化金属との接触反応によって処理する方法および処理装置、請求項３０〜３７にかかる発明はフッ素ガス（Ｆ2）を塩化金属との接触反応によって処理する方法および処理装置、請求項３８〜４５にかかる発明はフッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を塩化金属との接触反応によって処理する方法および処理装置、請求項４６〜４９にかかる発明はフッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を酸化金属との接触反応によって処理する方法および処理装置、請求項５０〜５１にかかる発明はフッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を炭化カルシウムとの接触反応によって処理する方法および処理装置である。
【００１２】
請求項１〜３において、第１の三フッ化窒素の無害化処理方法は、三フッ化窒素（ＮＦ3）を含有する被処理ガスをハロゲン化金属（ＭＸp）に接触反応させ、フッ化金属（ＭＦq）とハロゲンガス（Ｘ2）と窒素ガス（Ｎ2）とを生成させる第１反応（Ａ−Ｉ）；
ａＮＦ3 ＋ ｂＭＸp → ｃＭＦq＋ ｄＸ2 ＋ ｅＮ2  …（Ａ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、Ｘ：ハロゲン、ａ〜ｅ、ｐ、ｑ：自然数）
を行い、続いて、前記第１反応において生成されたハロゲンガス（Ｘ2）を酸化金属（ＭrＯs）に接触反応させ、ハロゲン化金属（ＭＸp）と酸素（Ｏ2）とを生成させる第２反応（Ａ−II）；
ｆＭrＯs ＋ ｇＸ2 → ｈＭＸp ＋ ｉＯ2  …（Ａ−II）
（ただし、ｆ〜ｉ、ｐ、ｒ、ｓ：自然数）
を行うことにより、三フッ化窒素（ＮＦ3）を無害化することを基本要旨とする。
【００１３】
また、この第１の三フッ化窒素の無害化処理方法において、前記第２反応（Ａ−II）において生成したハロゲン化金属（ＭＸp）を、前記第１反応（Ａ−Ｉ）に利用することが好ましく、あるいは前記ハロゲン化金属（ＭＸp）として塩化カルシウムを用いるとともに、前記酸化金属（ＭrＯs）として酸化カルシウムを用いることが好ましい。
【００１４】
請求項４〜６において、第２の三フッ化窒素の無害化処理方法は、三フッ化窒素（ＮＦ3）を含有する被処理ガスをハロゲン化金属（ＭＸp）に接触反応させ、フッ化金属（ＭＦq）とハロゲンガス（Ｘ2）と窒素ガス（Ｎ2）とを生成させる第１反応（Ａ−Ｉ）；
ａＮＦ3 ＋ ｂＭＸp → ｃＭＦq ＋ ｄＸ2 ＋ ｅＮ2  …（Ａ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、Ｘ：ハロゲン、ａ〜ｅ、ｐ、ｑ：自然数）
を行い、続いて、前記第１反応において生成されたハロゲンガス（Ｘ2）を酸化金属（ＭrＯs）および炭素（Ｃ）に接触反応させ、ハロゲン化金属（ＭＸp）と二酸化酸素（ＣＯ2）とを生成させる第２’反応（Ａ−II’）；
ｊＭrＯs ＋ ｋＸ2 ＋ ｌＣ → ｍＭＸp ＋ ｎＣＯ2  …（Ａ−II’）
（ただし、ｊ〜ｎ、ｐ、ｒ、ｓ：自然数）
を行うことにより、三フッ化窒素（ＮＦ3）を無害化することを基本要旨とする。
【００１５】
また、この第２の三フッ化窒素の無害化処理方法において、前記第２’反応（Ａ−II’）において生成したハロゲン化金属（ＭＸp）を、前記第１反応（Ａ−Ｉ）に利用すること、あるいは前記ハロゲン化金属（ＭＸp）が塩化カルシウムであるとともに、前記酸化金属（ＭrＯs）は酸化カルシウムであることが好ましい。
【００１６】
請求項７〜８において、第１の三フッ化窒素の無害化処理装置は、(a)  三フッ化窒素（ＮＦ3）との接触反応により、フッ化金属（ＭＦq）とハロゲンガス（Ｘ2）と窒素ガス（Ｎ2）とを生成しうるハロゲン化金属（ＭＸp）が充填されたセル(12）、およびこのセル(12)内を加熱するヒータ(13)を有する第１反応器(11)と、(b)  前記第１反応器(11)において生成されたハロゲンガス（Ｘ2）との接触反応により、ハロゲン化金属（ＭＸp）と酸素（Ｏ2）とを生成しうる酸化金属（ＭrＯs）が充填されたセル(22）、およびこのセル(22）内を加熱するヒータ(23)を有する第２反応器(21)と、(c)  三フッ化窒素（ＮＦ3）を含有する被処理ガスを前記第１反応器(11)のセル(12)内に導入する導入路(31)と、(d)  前記第１反応器(11)のセル(12)内を通過する間に生成されたハロゲンガス（Ｘ2）を第２反応器(21)のセル(22)内に導入する連通路(32)と、(e)  第２反応器(21)のセル(22)内を通過する間に無害化された処理済みガスをセル(22)外に排出する排出路(33)とを備えることを基本要旨とする。
【００１７】
また、前記三フッ化窒素の無害化処理装置において、前記第２反応器(21)のセル(22)内で生成されたハロゲン化金属（ＭＸp）が前記第１反応器(11)のセル(12)の充填物として使用されることが好ましい。
【００１８】
請求項９〜１０の第２の三フッ化窒素の無害化処理装置は、(a)  三フッ化窒素（ＮＦ3）との接触反応により、フッ化金属（ＭＦq）とハロゲンガス（Ｘ2）と窒素ガス（Ｎ2）とを生成しうるハロゲン化金属（ＭＸp）が充填されたセル(12）、およびこのセル(12)内を加熱するヒータ(13)を有する第１反応器(11)と、(b)  前記第１反応器(11)において生成されたハロゲンガス（Ｘ2）との接触反応により、ハロゲン化金属（ＭＸp）と二酸化酸素（ＣＯ2）とを生成しうる酸化金属（ＭrＯs）および炭素（Ｃ）が充填されたセル(22)、およびこのセル(22)内を加熱するヒータ(23)を有する第２反応器(21)と、(c)  三フッ化窒素（ＮＦ3）を含有する被処理ガスを前記第１反応器(11)のセル(12)内に導入する導入路(31)と、(d)  前記第１反応器(11)のセル(12)内を通過する間に生成されたハロゲンガス（Ｘ2）を第２反応器(21）のセル(22)内に導入する連通路(32)と、(e)  第２反応器(21)のセル(22)内を通過する間に無害化された処理済みガスをセル(22)外に排出する排出路(33)とを備えることを基本要旨とする。
【００１９】
前記三フッ化窒素の無害化処理装置において、前記第２反応器(21)のセル(22)内で生成されたハロゲン化金属（ＭＸp）が前記第１反応器(11)のセル(12)の充填物として使用されることが好ましい。
【００２０】
請求項１１〜１３において、四フッ化メタンの無害化処理方法は、四フッ化メタン（ＣＦ4）を含有する被処理ガスを酸化金属（ＭpＯq）に接触反応させ、フッ化金属（ＭＦr）と二酸化炭素（ＣＯ2）とを生成させる第１反応（Ｂ−Ｉ）；
ａＣＦ4 ＋ ｂＭpＯq → ｃＭＦr ＋ ａＣＯ2  …（Ｂ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ〜ｃ、ｐ〜ｒ：自然数）
を行うことにより、四フッ化メタン（ＣＦ4）を無害化することを基本要旨とする。
【００２１】
前記四フッ化メタンの無害化処理方法において、前記第１反応（Ｂ−Ｉ）において生成された二酸化炭素（ＣＯ2）に、さらに酸化金属（ＭpＯq）を接触反応させて金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）を生成させる第２反応（Ｂ−II）；
ｄＣＯ2 ＋ ｅＭpＯq → ｆＭs（ＣＯ3）t  …（Ｂ−II）
（ただし、ｄ〜ｆ、ｓ、ｔ：自然数）
を行うことが好ましい。また、前記酸化金属（ＭpＯq）として、酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いることが好ましい。
【００２２】
請求項１４において、四フッ化メタンの無害化処理装置は、(a)  四フッ化メタン（ＣＦ4）との接触反応により、フッ化金属（ＭＦr）と二酸化炭素（ＣＯ2）とを生成させる酸化金属（ＭpＯq）が充填されたセル(53)、およびこのセル(53)内を加熱するヒータ(54)を有する反応器(52）と、(b)  四フッ化メタン（ＣＦ4）を含有する被処理ガスを前記反応器(52)のセル(53)内に導入する導入路(51)と、(c)  前記反応器(52)のセル(53)内を通過する間に無害化処理された処理済みガスをセル(53)外に排出する排出路(55)とを備えることを要旨とする。
【００２３】
請求項１５〜１７のフッ化炭素の無害化処理方法は、フッ化炭素（ＣnＦ2n+2；ｎ＝２，３）を含有する被処理ガスを酸化金属（ＭpＯq）に接触反応させ、フッ化金属（ＭＦr）と金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）と一酸化炭素（ＣＯ）とを生成させる第１反応（Ｃ−Ｉ）；
ａＣnＦ2n+2 ＋ ｂ(n+2)ＭpＯq
→ ｃ(n+1)ＭＦr ＋ ｄＭs（ＣＯ3）t ＋ ｅ(n-1)ＣＯ  …（Ｃ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ〜ｅ、ｐ〜ｔ：自然数）
を行い、続いて、前記第１反応（Ｃ−Ｉ）で生成された一酸化炭素（ＣＯ）に酸素（Ｏ2）を接触させて二酸化炭素（ＣＯ2）に変換する第２反応（Ｃ−II）；
２ＣＯ ＋ Ｏ2 → ２ＣＯ2  …（Ｃ−II）
を行うことによりフッ化炭素（ＣnＦ2n+2）を無害化することを基本要旨とする。
【００２４】
前記フッ化炭素の無害化処理方法においては、前記第２反応（Ｃ−II）において生成された二酸化炭素（ＣＯ2）を、酸化金属（ＭpＯq）に接触反応させて金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）を生成させる第３反応（Ｃ−III）；
ｆＣＯ2 ＋ ｇＭpＯq → ｈＭs（ＣＯ3）t  …（Ｃ−III）
（ただし、ｆ〜ｈ：自然数）
を行うことが好ましい。また、前記酸化金属（ＭpＯq）として、酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いることが好ましい。
【００２５】
請求項１８において、フッ化炭素の無害化処理装置は、(a)  フッ化炭素（ＣnＦ2n+2；ｎ＝２，３）との接触反応により、フッ化金属（ＭＦr）と金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）と一酸化炭素（ＣＯ）とを生成させる酸化金属（ＭpＯq）が充填されたセル(63)、およびこのセル(63)内を加熱するヒータ(64)を有する反応器(62)と、(b) フッ化炭素（ＣnＦ2n+2；ｎ＝２，３）を含有する被処理ガスを前記反応器(62)のセル(63)内に導入する導入路(61)と、(c)  前記セル(63)内で生成された一酸化炭素（ＣＯ）を二酸化炭素（ＣＯ2）に変換する酸素（Ｏ2）を、前記セル(63)内に供給する酸素供給路（65）と、(d)  前記反応器(65)のセル(63）内を通過する間に無害化された処理済みガスをセル(63)外に排出する排出路(66)とを備えることを要旨とする。
【００２６】
請求項１９〜２０において、フッ素ガスの無害化処理方法は、フッ素ガス（Ｆ2）を含有する被処理ガスを酸化金属（ＭpＯq）に接触反応させ、フッ化金属（ＭＦr）と酸素（Ｏ2）とを生成させる反応（Ｄ−Ｉ）；
ａＦ2 ＋ ｂＭpＯq → ｃＭＦr ＋ ｄＯ2  …  （Ｄ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ〜ｄ、ｐ〜ｒ：自然数）
を行うことにより、フッ素ガス（Ｆ2）を無害化することを基本要旨とする。
【００２７】
前記フッ素ガスの無害化処理方法において、前記酸化金属（ＭpＯq）として、酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いることが好ましい。
【００２８】
請求項２１において、フッ素ガスの無害化処理装置は、(a)  フッ素ガス（Ｆ2）との接触反応により、フッ化金属（ＭＦr）と酸素（Ｏ2）とを生成させる酸化金属（ＭpＯq）が充填されたセル(83)、およびこのセル(83)内を加熱するヒータ(84)を有する反応器(82)と、(b)  フッ素(Ｆ2）を含有する被処理ガスを前記反応器(82)のセル(83)内に導入する導入路(81)と、(c)  前記反応器(82)のセル(83)内を通過する間に無害化処理された処理済みガスをセル(83)外に排出する排出路(85)とを備えることを要旨とする。
【００２９】
請求項２２〜２６において、フッ化炭素の無害化処理方法は、フッ化炭素（ＣnＦ2n+2；ｎ＝１，２，３）を含有する被処理ガスを塩化金属（ＭＣｌp）に接触反応させ、フッ化金属（ＭＦp）と炭素（Ｃ）と塩素ガス（Ｃｌ2）を生成させる第１反応（Ｅ−Ｉ）；
ａＣnＦ2n+2 ＋ ｂＭＣｌp
→  ｂＭＦp ＋ （ａ・ｎ）Ｃ ＋ （ｂ・ｐ／２）Ｃｌ2  …（Ｅ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ，ｂ，ｐ：自然数）
を行うことにより、フッ化炭素（ＣnＦ2n+2）を無害化することを基本要旨とする。
【００３０】
前記フッ化炭素の無害化処理方法において、前記第１反応（Ｅ−Ｉ）において生成された塩素ガス（Ｃｌ2）に、さらに酸化金属（ＭqＯr）に接触反応させ、塩化金属（ＭＣｌp）と酸素（Ｏ2）とを生成させる第２反応（Ｅ−II）；
ｃＭqＯr ＋ ｄＣｌ2 → ｅＭＣｌp ＋ ｆＯ2  …（Ｅ−II）
（ただし、Ｍ：金属、ｃ〜ｆ、ｐ〜ｒ：自然数）
を行うこと、あるいは前記第１反応（Ｅ−Ｉ）において生成された塩素ガス（Ｃｌ2）に、さらに酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）に接触反応させ、塩化金属（ＭＣｌp）と二酸化酸素（ＣＯ2）とを生成させる第２’反応（Ｅ−II’）；
ｇＭqＯr ＋ ｈＣｌ2 ＋ ｉＣ → ｊＭＣｌp ＋ ｋＣＯ2  …（Ｅ−II’）
（ただし、Ｍ：金属、ｇ〜ｋ、ｐ〜ｒ：自然数）
を行うことが好ましい。
【００３１】
また、前記塩化金属（ＭＣｌp）として、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）を用いることが好ましい。さらに、前記第２反応（Ｅ−II）または第２’反応（Ｅ−II’）において生成した塩化金属（ＭＣｌp）を、前記第１反応（Ｅ−Ｉ）に利用することが好ましい。
【００３２】
請求項２７〜２９において、フッ化炭素の無害化処理装置は、(a)  フッ化炭素（ＣnＦ2n+2；ｎ＝１，２，３）との接触反応により、フッ化金属（ＭＦp）と炭素（Ｃ）と塩素ガス（Ｃｌ2）を生成させる塩化金属（ＭＣｌp）が充填されたセル(83)、およびこのセル(83)内を加熱するヒータ(84)を有する第１反応器(82）と、(b)  フッ化炭素（ＣnＦ2n+2）を含有する被処理ガスを前記第１反応器(82)のセル(83)内に導入する導入路(81)と、(c)  前記第１反応器(82)のセル(83)内を通過する間に無害化処理された一次処理済みガスをセル(83)外に排出する排出路(85)とを備えることを基本要旨とする。
【００３３】
前記フッ化炭素の無害化処理装置において、前記第１反応器(82)の後段に配置され、前記排出路(85)から排出される一次処理済みガスを導入し、該一次処理済みガスに含有される塩素ガス（Ｃｌ2）との接触反応により塩化金属（ＭＣｌp）と酸素（Ｏ2）とを生成させる酸化金属（ＭqＯr）が充填されたセル(87)、およびこのセル(87)内を加熱するヒータ(88)を有する第２反応器(86）と、前記第２反応器(86)のセル(87)内を通過する間に処理された二次処理済みガスをセル(87)外に排出する排出路(85')とを備えることが好ましく、あるいは前記第１反応器(82)の後段に配置され、前記排出路(85)から排出される一次処理済みガスを導入し、該一次処理済みガスに含有される塩素ガス（Ｃｌ2）との接触反応により塩化金属（ＭＣｌp）と二酸化炭素（ＣＯ2）とを生成させる酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）が充填されたセル(87)、およびこのセル(87)内を加熱するヒータ(88)を有する第２反応器(86）と、前記第２反応器(86)のセル(87)内を通過する間に処理された二次処理済みガスをセル(87)外に排出する排出路(85')とを備えることが好ましい。
【００３４】
請求項３０〜３４において、フッ素ガスの無害化処理方法は、フッ素ガス（Ｆ2）を含有する被処理ガスを塩化金属（ＭＣｌp）に接触反応させ、フッ化金属（ＭＦp）と塩素ガス（Ｃｌ2）とを生成させる第１反応（Ｆ−１）；
ａＦ2  ＋  ｂＭＣｌp  →  ｂＭＦp ＋ （ｂ・ｐ／２）Ｃｌ2   …（Ｆ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ、ｂ、ｐ：自然数）
を行うことにより、フッ素ガス（Ｆ2）を無害化することを基本要旨とする。
【００３５】
前記フッ素ガスの無害化処理方法において、前記第１反応（Ｆ−Ｉ）において生成された塩素ガス（Ｃｌ2）に、さらに酸化金属（ＭqＯr）に接触反応させ、塩化金属（ＭＣｌp）と酸素（Ｏ2）とを生成させる第２反応（Ｆ−II）；
ｃＭqＯr ＋ ｄＣｌ2 → ｅＭＣｌp ＋ ｆＯ2  …（Ｆ−II）
（ただし、Ｍ：金属、ｃ〜ｆ、ｐ〜ｒ：自然数）
を行うこと、あるいは前記第１反応（Ｆ−Ｉ）において生成された塩素ガス（Ｃｌ2）に、さらに酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）に接触反応させ、塩化金属（ＭＣｌp）と二酸化酸素（ＣＯ2）とを生成させる第２’反応（Ｆ−II’）；
ｇＭqＯr ＋ ｈＣｌ2 ＋ ｉＣ → ｊＭＣｌp ＋ ｋＣＯ2  …（Ｆ−II’）
（ただし、Ｍ：金属、ｇ〜ｋ、ｐ〜ｒ：自然数）
を行うことが好ましい。
【００３６】
また、前記塩化金属（ＭＣｌp）として、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）を用いることが好ましい。さらに、前記第２反応（Ｆ−II）または第２’反応（Ｆ−II’）において生成した塩化金属（ＭＣｌp）を、前記第１反応（Ｆ−Ｉ）に利用することが好ましい。
【００３７】
請求項３５〜３７において、フッ素ガスの無害化処理装置は、(a)  フッ素ガス（Ｆ2）との接触反応により、フッ化金属（ＭＦp）と塩素ガス（Ｃｌ2）を生成させる塩化金属（ＭＣｌp）が充填されたセル(83)、およびこのセル(83)内を加熱するヒータ(84)を有する第１反応器(82）と、(b)  フッ素ガス（Ｆ2）を含有する被処理ガスを前記第１反応器(82)のセル(83)内に導入する導入路(81)と、(c)  前記第１反応器(82)のセル(83)内を通過する間に無害化処理された一次処理済みガスをセル(83)外に排出する排出路(85)とを備えることを基本要旨とする。
【００３８】
前記フッ素ガスの無害化処理装置において、前記第１反応器(82)の後段に配置され、前記排出路(85)から排出される一次処理済みガスを導入し、該一次処理済みガスに含有される塩素ガス（Ｃｌ2）との接触反応により塩化金属（ＭＣｌp）と酸素（Ｏ2）とを生成させる酸化金属（ＭqＯr）が充填されたセル(87)、およびこのセル(87)内を加熱するヒータ(88)を有する第２反応器(86）と、前記第２反応器(86)のセル(87)内を通過する間に処理された二次処理済みガスをセル(87)外に排出する排出路(85')とを備えること、あるいは前記第１反応器(82)の後段に配置され、前記排出路(85)から排出される一次処理済みガスを導入し、該一次処理済みガスに含有される塩素ガス（Ｃｌ2）との接触反応により塩化金属（ＭＣｌp）と二酸化炭素（ＣＯ2）とを生成させる酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）が充填されたセル(87)、およびこのセル(87)内を加熱するヒータ(88)を有する第２反応器(86）と、前記第２反応器(86)のセル(87)内を通過する間に処理された二次処理済みガスをセル(87)外に排出する排出路(85')とを備えることが好ましい。
【００３９】
請求項３８〜４２において、フッ化炭化水素の無害化処理方法は、フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を含有する被処理ガスを塩化金属（ＭＣｌp）に接触反応させ、フッ化金属（ＭＦp）、水素ガス（Ｈ2）、塩素ガス（Ｃｌ2）および炭素（Ｃ）を生成させる第１反応（Ｇ−Ｉ）；
ａＣ2Ｈ2Ｆ4 ＋ ｂＭＣｌp
→ｂＭＦp＋２ａＣ＋ａＨ2＋（ｂ・ｐ／２）Ｃｌ2  …  （Ｇ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ、ｂ、ｐ：自然数）
を行うことにより、フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を無害化することを基本要旨とする。
【００４０】
前記フッ化炭化水素の無害化処理方法において、前記第１反応（Ｇ−Ｉ）において生成された塩素ガス（Ｃｌ2）に、さらに酸化金属（ＭqＯr）に接触反応させ、塩化金属（ＭＣｌp）と酸素（Ｏ2）とを生成させる第２反応（Ｇ−II）；
ｃＭqＯr ＋ ｄＣｌ2 → ｅＭＣｌp ＋ ｆＯ2  …（Ｇ−II）
（ただし、Ｍ：金属、ｃ〜ｆ、ｐ〜ｒ：自然数）
を行うこと、あるいは前記第１反応（Ｇ−Ｉ）において生成された塩素ガス（Ｃｌ2）に、さらに酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）に接触反応させ、塩化金属（ＭＣｌp）と二酸化酸素（ＣＯ2）とを生成させる第２’反応（Ｇ−II’）；
ｇＭqＯr ＋ ｈＣｌ2 ＋ ｉＣ → ｊＭＣｌp ＋ ｋＣＯ2  …（Ｇ−II’）
（ただし、Ｍ：金属、ｇ〜ｋ、ｐ〜ｒ：自然数）
を行うことが好ましい。
【００４１】
また、前記塩化金属（ＭＣｌp）として、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）のうちのいずれかを用いることが好ましい。さらに、前記第２反応（Ｇ−II）または第２’反応（Ｇ−II’）において生成した塩化金属（ＭＣｌp）を、前記第１反応（Ｇ−Ｉ）に利用することが好ましい。
【００４２】
請求項４３〜４５において、フッ化炭化水素の無害化処理装置は、(a)  フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）との接触反応により、フッ化金属（ＭＦp）、炭素（Ｃ）、水素ガス（Ｈ2）および塩素ガス（Ｃｌ2）を生成させる塩化金属（ＭＣｌp）が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータ(91)を有する第１反応器(90）と、(b)  フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を含有する被処理ガスを前記第１反応器(90)のセル内に導入する導入路(93)と、(c)  前記第１反応器(90)のセル内を通過する間に無害化処理された一次処理済みガスをセル外に排出する排出路(94)とを備えることを基本要旨とする。
【００４３】
前記フッ化炭化水素の無害化処理装置において、前記第１反応器(90)の後段に配置され、前記排出路(94)から排出される一次処理済みガスを導入し、該一次処理済みガスに含有される塩素ガス（Ｃｌ2）との接触反応により塩化金属（ＭＣｌp）と酸素（Ｏ2）とを生成させる酸化金属（ＭqＯr）が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータを有する第２反応器と、前記第２反応器のセル内を通過する間に処理された二次処理済みガスをセル外に排出する排出路とを備えること、あるいは前記第１反応器(90)の後段に配置され、前記排出路(94)から排出される一次処理済みガスを導入し、該一次処理済みガスに含有される塩素ガス（Ｃｌ2）との接触反応により塩化金属（ＭＣｌp）と二酸化炭素（ＣＯ2）とを生成させる酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータを有する第２反応器と、前記第２反応器のセル内を通過する間に処理された二次処理済みガスをセル外に排出する排出路を備えることが好ましい。
【００４４】
請求項４６〜４８において、フッ化炭化水素の無害化処理方法は、フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を含有する被処理ガスを酸化金属（ＭpＯq）に接触させ、フッ化金属（ＭＦr）、炭素（Ｃ）、水（Ｈ2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）を生成させる第１反応（Ｈ−Ｉ）；
ａＣ2Ｈ2Ｆ4＋ｂＭpＯq →ｃＭＦr＋ ｄＣ＋ｅＨ2Ｏ＋ｆＣＯ2  …  （Ｈ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ〜ｆ、ｐ〜ｒ：自然数）
を行うことにより無害化することを基本要旨とする。
【００４５】
前記フッ化炭化水素の無害化処理方法において、さらに、前記第１反応（Ｈ−Ｉ）において生成された二酸化炭素（ＣＯ2）を酸化金属（ＭqＯr）に接触反応させて金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）を生成させる第２反応（Ｈ−II）；
ｇＣＯ2 ＋ ｈＭpＯq → ｉＭs（ＣＯ3）t  …（Ｈ−II）
（ただし、ｇ〜ｉ、ｐ、ｑ、ｓ、ｔ：自然数）
を行うことが好ましい。また、前記酸化金属（ＭpＯq）として、酸化カルシウム（ＣａＯ）または酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）を用いることが好ましい。
【００４６】
請求項４９において、フッ化炭化水素の無害化処理方法は、(a)  フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）との接触反応により、フッ化金属（ＭＦp）、炭素（Ｃ）、水（Ｈ2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）を生成させる酸化金属（ＭqＯr）が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータ(91)を有する反応器(90）と、(b)  フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を含有する被処理ガスを前記反応器(90)のセル内に導入する導入路(93)と、(c)  前記反応器(90)のセル内を通過する間に無害化処理された処理済みガスをセル外に排出する排出路(94)とを備えることを要旨とする
請求項５０において、フッ化炭化水素の無害化処理方法は、フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を含有する被処理ガスを炭化カルシウム（ＣａＣ2）に接触反応させ、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）、炭素（Ｃ）、水素ガス（Ｈ2）を生成させる反応（Ｊ−Ｉ）；
Ｃ2Ｈ2Ｆ4＋２ＣａＣ2→２ＣａＦ2＋６Ｃ＋Ｈ2  …  （Ｊ−Ｉ）
を行うことにより、フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を無害化することを要旨とする。
【００４７】
請求項５１において、フッ化炭化水素の無害化処理装置は、(a)  フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）との接触反応により、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）、炭素（Ｃ）、水素ガス（Ｈ2）を生成させる炭化カルシウム（ＣａＣ2）が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータ(91)を有する反応器(90）と、(b)  フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を含有する被処理ガスを前記反応器(90)のセル内に導入する導入路(93)と、(c)  前記反応器(90)のセル内を通過する間に無害化処理された処理済みガスをセル外に排出する排出路(94)とを備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００４８】
以上の次第で、この発明のフッ素系ガスの無害化処理方法およびこれらの無害化処理装置は、それぞれ次の効果を奏する。
【００４９】
この発明の第１の三フッ化窒素の無害化処理方法は、第１反応（Ａ−Ｉ）で三フッ化窒素をハロゲン化金属に接触させてフッ化金属に分解し、さらにこのとき副生する有害なハロゲンガスを、第２反応（Ａ−II）において酸化金属によりハロゲン化金属と酸素と変換するものであるから、極めて毒性の高い三フッ化窒素を有害な副生物を生成させることなく、完全に無害化処理することができる。
【００５０】
また、第２の三フッ化窒素の無害化処理方法は、第１の方法と同じ第１反応（Ａ−Ｉ）で生成されたハロゲンガスを、第２’反応（Ａ−II’）において酸化金属と炭素によりハロゲン化金属と炭酸とに変換するものであるから、第１の方法と同じく、極めて毒性の高い三フッ化窒素を有害な副生物を生成させることなく、完全に無害化処理することができる。しかも、第２’反応（Ａ−II’）は第２反応（Ａ−II）よりも低温で反応するため、処理コストが少なくて済む。
【００５１】
また、第１および第２のいずれの方法によっても生成されるハロゲン化金属は、第１反応における処理剤であるから、反応生成物を廃棄することなく再利用することができる。また、前記ハロゲン化金属として塩化カルシウムを用いるとともに、前記酸化金属として塩化カルシウムを用いることにより、反応制御を容易に行え、連続処理に有利である。
【００５２】
この発明の第１および第２の三フッ化窒素の無害化処理装置は、前記第１反応（Ａ−Ｉ）の処理剤であるハロゲン化金属が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータとを有する第１反応器と、第２反応（Ａ−II）の処理剤である酸化金属、または第２’反応（Ａ−II’）の処理剤である酸化金属および炭素が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータを有する第２反応器と、被処理ガスを前記第１反応器のセル内に導入する導入路と、前記第１反応器のセル内を通過する間に生成されたハロゲンガスを第２反応器のセル内に導入する連通路と、第２反応器のセル内を通過する間に無害化処理された被処理ガスをセル外に排出する排出路とを備えるものであるから、上述の三フッ化窒素の無害化処理方法を実施して、連続的に三フッ化窒素の無害化処理を行うことができる。
【００５３】
また、第２反応器において生成されたハロゲン化金属は、廃棄することなく第１反応器のセル充填物として再利用できる。
【００５４】
この発明の酸化金属による四フッ化メタンの無害化処理方法は、第１反応（Ｂ−Ｉ）で四フッ化メタンを酸化金属に接触反応させてフッ化金属と二酸化炭素に変換させるものであるから、極めて毒性の高い四フッ化メタンを無害化することができる。
【００５５】
前記第１反応（Ｂ−Ｉ）において生成された二酸化炭素は、酸化金属を接触させる第２反応（Ｂ−II）によって金属炭酸塩に変換することができ、さらに高度の無害化処理を行うことができる。また特に、前記酸化金属として、酸化カルシウムを用いることにより、第１反応（Ｂ−Ｉ）および第２反応（Ｂ−II）の反応制御を容易に行え、連続処理に有利である。
【００５６】
この発明の酸化金属による四フッ化メタンの無害化処理装置は、第１反応（Ｂ−Ｉ）の処理剤である酸化金属が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータを有する反応器と、被処理ガスを前記反応器のセル内に導入する導入路と、前記反応器のセル内を通過する間に無害化処理された処理済みガスをセル外に排出する排出路とを備えるものであるから、上述の四フッ化メタンの無害化処理方法を実施して、連続的に四フッ化メタンの無害化処理を行うことができる。
【００５７】
この発明のフッ化炭素の無害化処理方法は、第１反応（Ｃ−Ｉ）でフッ化炭素（六フッ化エタン、八フッ化プロパン）を酸化金属に接触反応させて、フッ化金属と金属炭酸塩と一酸化炭素とに変換し、副生した一酸化炭素を第２反応（Ｃ−II）で酸素に接触させて二酸化炭素に変換するものであるから、極めて毒性の高いフッ化炭素を無害化することができる。
【００５８】
前記第２反応（Ｃ−II）において生成された二酸化炭素は、酸化金属を接触させる第３反応（Ｃ−III）によって金属炭酸塩に変換することができ、さらに高度の無害化処理を行うことができる。また特に、前記酸化金属として、酸化カルシウムを用いることにより、第１反応（Ｃ−Ｉ）および第３反応（Ｃ−III）の反応制御を容易に行え、連続処理に有利である。
【００５９】
この発明の酸化金属によるフッ化炭素の無害化処理装置は、第１反応（Ｃ−Ｉ）の処理剤である酸化金属が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータを有する反応器と、被処理ガスを前記反応器のセル内に導入する導入路と、前記セル内に酸素を供給する酸素供給路と、前記反応器のセル内を通過する間に無害化された処理済みガスをセル外に排出する排出路とを備えるものであるから、上述のフッ化炭素の無害化処理方法を実施して、連続的にフッ化炭素の無害化処理を行うことができる。
【００６０】
この発明の酸化金属によるフッ素ガスの無害化処理方法は、反応（Ｄ−Ｉ）でフッ素ガスを酸化金属に接触反応させて、フッ化金属と酸素とに変換させるものであるから、極めて毒性の高いフッ素ガスを無害化することができる。
【００６１】
また、前記酸化金属として酸化カルシウムを用いることにより反応（Ｄ−Ｉ）の反応制御を容易に行え、連続処理に有利である。
【００６２】
この発明の酸化金属によるフッ素ガスの無害化処理装置は、反応（Ｄ−Ｉ）の処理剤である酸化金属が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータを有する反応器と、被処理ガスを前記反応器のセル内に導入する導入路と、前記反応器のセル内を通過する間に無害化処理された処理済みガスをセル外に排出する排出路とを備えるものであるから、上述のフッ素ガスの無害化処理方法を実施して、連続的にフッ素ガスの無害化処理を行うことができる。
【００６３】
この発明の塩化金属によるフッ化炭素の無害化処理方法は、第１反応（Ｅ−Ｉ）でフッ化炭素を塩化金属に接触反応させて、フッ化金属と炭素と塩素ガスに変換するものであるから、極めて毒性の高いフッ化炭素を無害化することができる。
【００６４】
また、副生した塩素ガスは、第２反応（Ｅ−II）または第２’反応（Ｅ−II'）によって塩化金属と酸素または二酸化炭素に変換することができ、さらなる無害化を図ることができる。また、これらの反応で生成される塩化金属は、第１反応における処理剤として再利用することができる。また、前記塩化金属として塩化アルミニウムを用いる場合は、反応性が高く処理効率が良い。
【００６５】
この発明の塩化金属によるフッ化炭素の無害化処理方法は、前記第１反応（Ｅ−Ｉ）の処理剤である塩化金属が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータとを有する第１反応器と、第１反応器のセル内を通過する間に無害化処理された一次被処理済みガスをセル外に排出する排出路とを備えるものであるから、上述のフッ化炭素の無害化処理方法を実施して、連続的にフッ化炭素の処理を行うことができる。
【００６６】
また、前記第１反応器の後段に、第２反応（Ｅ−II）または第２’反応（Ｅ−II'）を実施する第２反応器が設置されている場合は、フッ化炭素をフッ化金属に変換する一次処理後に、副生する塩素ガスを無害化する二次処理を連続して行うことができる。
【００６７】
この発明の塩化金属によるフッ素ガスの無害化処理方法は、第１反応（Ｆ−Ｉ）でフッ素ガスを塩化金属に接触反応させて、フッ化金属と塩素ガスに変換するものであるから、極めて毒性の高いフッ化炭素を無害化することができる。
【００６８】
また、副生した塩素ガスは、第２反応（Ｆ−II）または第２’反応（Ｆ−II'）によって塩化金属と酸素または二酸化炭素に変換することができ、さらなる無害化を図ることができる。また、これらの反応で生成される塩化金属は、第１反応における処理剤として再利用することができる。また、前記塩化金属として塩化アルミニウムを用いる場合は、反応性が高く処理効率が良い。
【００６９】
この発明の塩化金属によるフッ素ガスの無害化処理方法は、前記第１反応（Ｆ−Ｉ）の処理剤である塩化金属が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータとを有する第１反応器と、第１反応器のセル内を通過する間に無害化処理された一次被処理済みガスをセル外に排出する排出路とを備えるものであるから、上述のフッ素ガスの無害化処理方法を実施して、連続的にフッ素ガスの処理を行うことができる。
【００７０】
また、前記第１反応器の後段に、第２反応（Ｆ−II）または第２’反応（Ｆ−II'）を実施する第２反応器が設置されている場合は、フッ素ガスをフッ化金属に変換する一次処理後に、副生する塩素ガスを無害化する二次処理を連続して行うことができる。
【００７１】
この発明の塩化金属によるフッ化炭化水素の無害化処理方法は、第１反応（Ｇ−Ｉ）でフッ化炭化水素を塩化金属に接触反応させて、フッ化金属と炭素と水素ガスと塩素ガスに変換するものであるから、極めて毒性の高いフッ化炭化水素を無害化することができる。
【００７２】
また、副生した塩素ガスは、第２反応（Ｇ−II）または第２’反応（Ｇ−II'）によって塩化金属と酸素または二酸化炭素に変換することができ、さらなる無害化を図ることができる。また、これらの反応で生成される塩化金属は、第１反応における処理剤として再利用することができる。また、前記塩化金属として塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムのいずれかを用いる場合は、反応性が高く処理効率が良い。
【００７３】
この発明の塩化金属によるフッ化炭化水素の無害化処理方法は、前記第１反応（Ｇ−Ｉ）の処理剤である塩化金属が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータとを有する第１反応器と、第１反応器のセル内を通過する間に無害化処理された一次被処理済みガスをセル外に排出する排出路とを備えるものであるから、上述のフッ化炭化水素の無害化処理方法を実施して、連続的にフッ化炭化水素の処理を行うことができる。
【００７４】
また、前記第１反応器の後段に、第２反応（Ｇ−II）または第２’反応（Ｇ−II'）を実施する第２反応器が設置されている場合は、フッ化炭化水素をフッ化金属に変換する一次処理後に、副生する塩素ガスを無害化する二次処理を連続して行うことができる。
【００７５】
この発明の酸化金属によるフッ化炭化水素の無害化処理方法は、第１反応（Ｈ−Ｉ）でフッ化炭化水素を酸化金属に接触反応させて、フッ化金属と炭素と水、二酸化炭素に変換するものであるから、極めて毒性の高いフッ化炭化水素を無害化することができる。
【００７６】
また、副生した二酸化炭素は、第２反応（Ｈ−II）によって金属炭酸塩に変換することができ、さらなる無害化を図ることができる。また、前記酸化金属として酸化カルシウムまたは酸化ストロンチウムを用いる場合は、反応性が高く処理効率が良い。
【００７７】
この発明の酸化金属によるフッ化炭化水素の無害化処理方法は、前記第１反応（Ｈ−Ｉ）の処理剤である酸化金属が充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータとを有する第１反応器と、第１反応器のセル内を通過する間に無害化処理された一次被処理済みガスをセル外に排出する排出路とを備えるものであるから、上述のフッ化炭化水素の無害化処理方法を実施して、連続的にフッ化炭化水素の処理を行うことができる。
【００７８】
この発明の炭化カルシウムによるフッ化炭化水素の無害化処理方法は、反応（Ｊ−Ｉ）でフッ化炭化水素を炭化カルシウムに接触反応させて、フッ化カルシウムと炭素と水素ガスに変換するものであるから、極めて毒性の高いフッ化炭化水素を無害化することができる。
【００７９】
この発明の炭化カルシウムによるフッ化炭化水素の無害化処理方法は、前記反応（Ｊ−Ｉ）の処理剤である炭化カルシウムが充填されたセル、およびこのセル内を加熱するヒータとを有する第１反応器と、第１反応器のセル内を通過する間に無害化処理された被処理済みガスをセル外に排出する排出路とを備えるものであるから、上述のフッ化炭化水素の無害化処理方法を実施して、連続的にフッ化炭化水素の処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８０】
以下に、この発明の三フッ化窒素の無害化処理方法、四フッ化メタンを含むフッ化炭素（ＣnＦ2n+2；ｎ＝１，２、３）の無害化処理方法、フッ素ガスの無害化処理方法、フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）の無害化処理方法、およびこれらの無害化処理装置について詳述する。
〔Ｉ〕  ２つの三フッ化窒素の無害化処理方法
この発明の第１の三フッ化窒素の無害化処理方法は、三フッ化窒素を分解して無害化する第１反応と、さらに再利用可能な反応生成物に変換する第２反応の２段階の反応を利用するものである。２段階の反応はいずれも接触反応であるから、固形状の処理剤にガスを接触させるだけで三フッ化窒素を連続的に処理することができる。
【００８１】
第１反応は、下記（Ａ−Ｉ）式に示すように、三フッ化窒素（ＮＦ3）をハロゲン化金属（ＭＸp）に接触させて三フッ化窒素を分解し、フッ化金属（ＭＦq）とハロゲンガス（Ｘ2）と窒素ガス（Ｎ2）とを生成させる反応である。
【００８２】
ａＮＦ3＋  ｂＭＸp  →  ｃＭＦq  ＋  ｄＸ2  ＋  ｅＮ2  …（Ａ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、Ｘ：ハロゲン、ａ〜ｅ、ｐ、ｑ：自然数）
（Ａ−Ｉ）式において、処理剤として使用するハロゲン化金属（ＭＸp）は、それ自体が無害な化合物であり、三フッ化窒素との反応性が高いため、気体の三フッ化窒素をハロゲン化金属に接触させるだけで前記反応が起こる。そして、この反応により生成されるフッ化金属（ＭＦq）および窒素ガス（Ｎ2）は安定で無害である。また、ハロゲンガス（Ｘ2）は有害であるが、後述の第２反応において容易に無害化される。
【００８３】
前記ハロゲン化金属（ＭＸp）において、金属（Ｍ）としてＡｌ、Ｃａ、Ｍｇのいずれかを推奨でき、ハロゲン（Ｘ）としてＣｌまたはＢｒを推奨できる。さらに、ハロゲン化金属（ＭＸp）として、塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムの３種の塩化物を推奨でき、これらのなかでも後述の理由により塩化カルシウムを最も推奨できる。
【００８４】
前記一般式（Ａ−Ｉ）は、前記３種の塩化物を用いた場合、それぞれ次の（Ａ−Ｉａ）（Ａ−Ｉｂ）（Ａ−Ｉｃ）式となり、各反応および反応生成物について詳述する。
【００８５】
２ＮＦ3 ＋ ２ＡｌＣｌ3 → ２ＡｌＦ3 ＋ ３Ｃｌ2 ＋ Ｎ2 …（Ａ−Ｉａ）
２ＮＦ3 ＋ ３ＣａＣｌ2 → ３ＣａＦ2 ＋ ３Ｃｌ2 ＋ Ｎ2 …（Ａ−Ｉｂ）
２ＮＦ3 ＋ ３ＭｇＣｌ2 → ３ＭｇＦ2 ＋ ３Ｃｌ2 ＋ Ｎ2 …（Ａ−Ｉｃ）
（Ｉａ）式に示す三フッ化窒素（ＮＦ3）と塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約８０℃という低温で反応を開始し、好適反応温度は９０〜１００℃である。この反応は低温で進行するため三フッ化窒素の低温処理が可能である反面、爆発的な反応であるため、反応生成物のフッ化アルミニウム（ＡｌＦ3）が飛び散りやすく、処理温度によってはフッ化アルミニウムが処理装置内部に付着して連続処理を妨げるおそれがある。一方、通常の半導体製造過程で生成される廃ガス中の三フッ化窒素濃度は１０％程度あるいはそれ以下の低濃度であり、三フッ化窒素を完全に反応させるための温度設定は、上述の爆発的な反応性と処理する三フッ化窒素濃度との両者を勘案する必要があり、１００〜１２０℃が好ましい。また、副生する窒素ガス（Ｎ2）はもとより無害であるからそのまま大気中に放出することができ、塩素ガス（Ｃｌ2）は、有害であるが後述の第２反応により無害化できる。
【００８６】
（Ａ−Ｉｂ）式に示す三フッ化窒素（ＮＦ3）と塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）との反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）において２００℃以上で開始し、好適反応温度は２００〜２３０℃である。ただし、上述したように、通常の半導体製造過程で生成される廃ガス中の三フッ化窒素濃度を勘案すると、短時間で連続的に三フッ化窒素を処理するためには、反応温度を高めに設定することが好ましい。具体的には、三フッ化窒素濃度が１％の廃ガスで３００℃以上、１０％の廃ガスで２７０℃以上で確実に分解処理することができる。つまり、様々な濃度の三フッ化窒素を１６０〜５００℃の範囲で確実に分解処理することができる。また、反応生成物であるフッ化カルシウム（ＣａＦ2）はホタル石と呼ばれる安定かつ無害な物質であって、固形化した状態で生成する。また、副生する窒素ガス（Ｎ2）は無害であり、塩素ガス（Ｃｌ2）は後述の第２反応により無害化できる。
【００８７】
また、（Ａ−Ｉｃ）式に示す三フッ化窒素（ＮＦ3）と塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）との反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）において２００℃以上で反応を開始し、好適反応温度は２００〜２３０℃である。また、前述の塩化カルシウムの場合と同様に、低濃度の三フッ化窒素を確実に分解処理するために、反応温度を高めに設定することが好ましい。反応生成物であるフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）は、フッ化カルシウムと同様に無害で安定な物質であって、固形化した状態で生成する。また、副生物する窒素ガス（Ｎ2）は無害であり、塩素ガス（Ｃｌ2）は後述の第２反応により無害化できる。
【００８８】
また、（Ａ−Ｉａ）（Ａ−Ｉｂ）（Ａ−Ｉｃ）式のうち、（Ａ−Ｉｂ）（Ａ−Ｉｃ）式は、（Ａ−Ｉａ）式よりも高温で反応するため処理のエネルギーコストのみを比較すると不利であるが、穏やかに反応するため反応制御を行いやすく、連続処理作業や処理装置の保守等が容易である点で有利である。特に、（Ａ−Ｉｂ）式の塩化カルシウムによる処理がこれらの点で有利である。
【００８９】
第２反応は、下記（Ａ−II）に示すように、上述の第１反応で生成されたハロゲンガス（Ｘ2）を酸化金属（ＭrＯs）に接触させて、ハロゲン化金属（ＭＸp）と酸素（Ｏ2）とを生成させる反応である。
【００９０】
ｆＭrＯs  ＋  ｇＸ2  →  ｈＭＸp  ＋  ｉＯ2  …（Ａ−II）
（ただし、ｆ〜ｉ、ｐ、ｒ、ｓ：自然数）
（Ａ−II）式において、処理剤として用いる酸化金属（ＭrＯs）はそれ自体が無害な化合物であり、第１反応（Ａ−Ｉ）で生成された気体のハロゲンガス（Ｘ2）を酸化金属（ＭrＯs）に接触させるだけで前記反応が起こる。ハロゲン化金属（ＭＸp）は固形状で生成し、無害である。このとき、副生するのは酸素（Ｏ2）であるから、そのまま大気中に放出することができる。
【００９１】
さらに、生成したハロゲン化金属（ＭＸp）は上述の第１反応の処理剤であるから、第１反応において再利用することができる。
【００９２】
前記第１反応において処理剤として推奨される塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）および塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）を用い、生成した塩素ガス（Ｃｌ2）を各金属に対応する酸化金属（ＭrＯs）で処理する場合の反応式（Ａ−IIａ）（Ａ−IIｂ）（Ａ−IIｃ）を示す。
【００９３】
２Ａｌ2Ｏ3  ＋  ６Ｃｌ2  →  ４ＡｌＣｌ3＋  ３Ｏ2  …（Ａ−IIａ）
２ＣａＯ  ＋  ２Ｃｌ2  →  ２ＣａＣｌ2  ＋  Ｏ2  …（Ａ−IIｂ）
２ＭｇＯ  ＋  ２Ｃｌ2  →  ２ＭｇＣｌ2  ＋  Ｏ2  …（Ａ−IIｃ）
（Ａ−IIａ）式に示す酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）と塩素ガス（Ｃｌ2）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約４５０℃で反応を開始し、好適反応温度は５００〜５５０℃である。
【００９４】
（Ａ−IIｂ）式に示す酸化カルシウム（ＣａＯ）と塩素ガス（Ｃｌ2）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約５５０℃で反応を開始し、好適反応温度は５５０〜６００℃である。
【００９５】
（Ａ−IIｃ）式に示す酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と塩素ガス（Ｃｌ2）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約６５０℃で反応を開始し、好適反応温度は６５０〜７００℃である。
【００９６】
これらの反応（Ａ−IIａ）（Ａ−IIｂ）（Ａ−IIｃ）において、生成する塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムは無害であり、上述の第１反応（Ａ−Ｉａ）（Ａ−Ｉｂ）（Ａ−Ｉｃ）の処理剤として再利用できる。また、副生する酸素（Ｏ2）は問題なく大気中に放出することができる。また、これらの反応のうちでも、反応制御を行いやすい点で酸化カルシウム（ＣａＯ）用いる処理（Ａ−IIｂ）を推奨できる。
【００９７】
以上の第１反応（Ａ−Ｉ）および第２反応（Ａ−II）を続いて行うことにより、三フッ化窒素は全て無害物質に変換されて、気体状の生成物は大気中に放出でき、固形物は次回の処理に再利用できる。
【００９８】
この発明の第２の三フッ化窒素の無害化処理方法は、先の方法と同様に２段階の反応で三フッ化窒素を無害化処理するものであり、後段の反応のみが先の方法と異なる。
【００９９】
前段の第１反応は、先に説明した反応と同一であるから、説明を省略する。
【０１００】
後段の第２’反応について、一般式（Ａ−II’）を示して詳述する。
【０１０１】
ｊＭrＯs  ＋  ｋＸ2  ＋  ｌＣ→  ｍＭＸp  ＋  ｎＣＯ2  …（Ａ−II’）
（ただし、ｊ〜ｎ、ｐ、ｒ、ｓ：自然数）
この反応においては、処理剤として用いる酸化金属（ＭrＯs）および炭素（Ｃ）はそれ自体が無害な化合物であり、第１反応（Ａ−Ｉ）で生成された気体のハロゲンガス（Ｘ2）をこれらに接触させるだけで前記反応が起こる。ハロゲン化金属（ＭoＸp）は固形状で生成し、無害である。このとき、副生するのは二酸化炭素（ＣＯ2）であるから、そのまま大気中に放出することができる。
【０１０２】
さらに、生成したハロゲン化金属（ＭＸp）は上述の第１反応の処理剤であるから、第１反応において再利用することができる。
【０１０３】
前記第１反応において処理剤として推奨される塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3 ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）および塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）を用い、生成した塩素ガス（Ｃｌ2）を各金属に対応する酸化金属（ＭrＯs）で処理する場合の反応式（Ａ−II'ａ）（Ａ−II'ｂ）（Ａ−II'ｃ）を示す。
【０１０４】
２Ａｌ2Ｏ3 ＋ ６Ｃｌ2 ＋ ３Ｃ → ４ＡｌＣｌ3 ＋ ３ＣＯ2  …（Ａ−II’ａ）
２ＣａＯ ＋ ２Ｃｌ2 ＋ Ｃ → ２ＣａＣｌ2 ＋ ＣＯ2  …（Ａ−II'ｂ）
２ＭｇＯ ＋ ２Ｃｌ2 ＋ Ｃ → ２ＭｇＣｌ2 ＋ ＣＯ2  …（Ａ−II'ｃ）
ここで、第２反応および第２’反応に関し、理論的な反応熱（ΔＨ）および平衡定数（Ｋ）を示す。
【０１０５】
【表１】
2005052724.tif 000003
【０１０６】
【表２】
2005052724.tif 000004
【０１０７】
【表３】
2005052724.tif 000005
【０１０８】
これらの表に示すように、処理剤に炭素（Ｃ）を加えた第２’反応（Ａ−II’）では、酸化金属（ＭrＯs）を単独で用いる第２反応よりも低い温度で反応が起こる。そのため、第２’反応（Ａ−II’）は第２反応（Ａ−II）より低温で処理できるというメリットがある。
【０１０９】
具体的には、（Ａ−II'）式に示す酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約４００℃で反応を開始し、好適反応温度は４００〜５００℃である。
【０１１０】
（Ａ−II'ｂ）式に示す酸化カルシウム（ＣａＯ）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約５００℃で反応を開始し、好適反応温度は５００〜６００℃である。
【０１１１】
（Ａ−II'ｃ）式に示す酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約６００℃で反応を開始し、好適反応温度は６００〜６５０℃である。
【０１１２】
これらの反応（Ａ−II'ａ）（Ａ−II'ｂ）（Ａ−II'ｃ）において、生成した塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムは無害であり、上述の第１反応（Ａ−Ｉａ）（Ａ−Ｉｂ）（Ａ−Ｉｃ）の処理剤として再利用できる。また、副生する二酸化炭素（ＣＯ2）は問題なく大気中に放出することができる。
【０１１３】
以上の第１反応（Ａ−Ｉ）および第２’反応（Ａ−II’）を続いて行うことにより、三フッ化窒素は全て無害物質に変換されて、気体状の生成物は大気中に放出でき、固形物は次回の処理に再利用できる。
【０１１４】
なお、前記第２’反応（Ａ−II’）で副生する二酸化炭素は、後述の四フッ化メタン等の無害化処理と同様に、酸化カルシウムまたは酸化マグネシウムに接触させることによって容易に固形状の炭酸塩に変換することができる。この処理を付加することにより、さらに高度の無害化処理が可能である。
〔II〕  ２つの三フッ化窒素の無害化処理装置
図１に示すのは、この発明の三フッ化窒素無害化処理方法を実施するための三フッ化窒素無害化処理装置(1)の一例である。
【０１１５】
この発明の三フッ化窒素無害化処理方法は、固体の処理剤と気体との接触反応によるものであり、しかも第１反応の生成物であるハロゲンガスを第２反応または第２’反応の原料として用いるものであるから、前記三フッ化窒素無害化処理装置(1)は、被処理ガスを、前記第１反応（Ａ−Ｉ）を行う第１反応器(11)に連続的に供給し、連続的に生成されるハロゲンガスを前記第２反応（Ａ−II）または前記第２’反応（Ａ−II’）を行う第２反応器（21）に導入して処理した上で、処理済みガスを排出する構成となっている。
【０１１６】
即ち、この発明の第１の三フッ化窒素無害化処理装置は、第１反応の処理剤であるハロゲン化金属（ＭＸp）が充填されたセル(12)、およびこのセル(12)内を加熱するヒータ(13)を有する第１反応器(11)と、第２反応の処理剤である酸化金属（ＭrＯs）が充填されたセル(22)、およびこのセル(22)内を加熱するヒータ(23)を有する第２反応器(21)と、被処理ガスを前記第１反応器(11)のセル(12)内に導入する導入路(31)と、前記第１反応器(11)のセル(12)内を通過する間に生成されたハロゲンガス（Ｘ2）を第２反応器(21)のセル(22)内に導入する連通路（32）と、第２反応器(21)のセル(22)内を通過する間に無害化処理された処理済みガスをセル(22)外に排出する排出路(33)とを備える。
【０１１７】
また、この発明の第２の三フッ化窒素無害化処理装置は、第２反応器(21)において第２’反応(Ａ−II’）を行うものであり、第２反応器(21)のセル(22)内充填物は酸化金属（ＭrＯs）および炭素（Ｃ）であり、前記排出路(33)からは反応生成物である二酸化酸素ガス（ＣＯ2）が排出される。
【０１１８】
前記第１反応器(11)および第２反応器(21)において、セル(12)(22)内に被処理ガスまたはハロゲンガスを流通させて接触反応を起こさせるものであるから、セル(12)(22)内は、固形状の処理剤が気体の流通を妨げず、かつ十分な接触反応が起こさせて未反応ガスが系外に排出されないようにする必要がある。このため、処理剤の粒径は３〜１０mmが好ましい。粒径が３mm未満では処理剤が密に充填されるために気体の流通が悪くなって連続処理効率が低下する。また粒径が１０mmを超えると、処理剤の総表面積が小さくなって十分な接触反応が行われず、未反応の三フッ化窒素やハロゲンガスが排出されるおそれがある。
【０１１９】
また、各反応器(11)(21)における反応はいずれも常温よりも高温であるから、ヒータ(13)(23)によりセル(12)(22)内を加熱する必要がある。加熱温度は処理剤の種類により異なり、上述した反応好適温度に従う。前記ヒータ(13)(23)は、セル(12)(22)内を前記温度に安定して加熱しうるものであれば、その種類や形態は問わない。
【０１２０】
また、この発明の２つの三フッ化窒素の無害化処理装置においては、前記第２反応器(21)のセル(22)内で生成されたハロゲン化金属（ＭＸp）を、前記第１反応器(11)のセル(12)の充填物として使用することができる。
【０１２１】
なお、前記三フッ化窒素除去装置(1)を円滑に稼働するための周辺装置として、被処理ガスを第１反応器(11)に導入する前に、ガス中の水分除去を行う乾燥器、反応好適温度に予備加熱する加熱器、処理済みガス中の三フッ化窒素濃度を監視する検知器等を適宜付加して使用することが好ましい。
〔III〕  四フッ化メタンの無害化処理方法（酸化金属との反応による）
この発明の四フッ化メタンの無害化処理方法は、四フッ化メタン（ＣＦ4）を分解して無害化する第１反応を行い、要すればさらに第１反応で副生した二酸化炭素（ＣＯ2）を固形物に変換する第２反応により高度の無害化を行うものである。これらの反応はいずれも接触反応であるから、固形状の処理剤にガスを接触させるだけで四フッ化メタン（ＣＦ4）を連続的に処理することができる。
【０１２２】
第１反応は、下記（Ｂ−Ｉ）式に示すように、四フッ化メタン（ＣＦ4）を固形状の酸化金属（ＭpＯq）に接触させて分解し、フッ化金属（ＭＦr）と二酸化炭素（ＣＯ2）とを生成させる反応である。
【０１２３】
ａＣＦ4 ＋ ｂＭpＯq → ｃＭＦr ＋ ａＣＯ2  …（Ｂ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ〜ｃ、ｐ、ｑ、ｒ：自然数）
（Ｂ−Ｉ）式において、処理剤として使用する酸化金属（ＭpＯq）は、それ自体が無害な化合物であり、四フッ化メタン（ＣＦ4）との反応性が高いため、気体の四フッ化メタンを接触させるだけで前記反応が起こる。そして、この反応により生成されるフッ化金属（ＭＦr）は安定で無害である。また、副生する二酸化炭素（ＣＯ2）は無害でありそのまま大気中に放出することができるが、後述の第２反応においてさらに高度な無害化処理を行うことが可能である。
【０１２４】
前記酸化金属（ＭpＯq）は、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のいずれかを推奨でき、これらを用いたときの反応式は、それぞれ次の（Ｂ−Ｉａ）（Ｂ−Ｉｂ）（Ｂ−Ｉｃ）式となる。
【０１２５】
３ＣＦ4 ＋ ２Ａｌ2Ｏ3 → ４ＡｌＦ3 ＋ ３ＣＯ2  …（Ｂ−Ｉａ）
ＣＦ4 ＋ ２ＣａＯ → ２ＣａＦ2 ＋ ＣＯ2  …（Ｂ−Ｉｂ）
ＣＦ4 ＋ ２ＭｇＯ → ２ＭｇＦ2 ＋ ＣＯ2  …（Ｂ−Ｉｃ）
（Ｂ−Ｉａ）式に示す四フッ化メタン（ＣＦ4）と酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約４５０℃で反応を開始し、好適反応温度は４５０〜５５０℃である。
【０１２６】
（Ｂ−Ｉｂ）式に示す四フッ化メタン（ＣＦ4）と酸化カルシウム（ＣａＯ）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約５００℃で反応を開始し、好適反応温度は５００〜６００℃である。
【０１２７】
（Ｂ−Ｉｃ）式に示す四フッ化メタン（ＣＦ4）と酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約５５０℃で反応を開始し、好適反応温度は５５０〜６５０℃である。
【０１２８】
（Ｂ−Ｉａ）（Ｂ−Ｉｂ）（Ｂ−Ｉｃ）式において生成されるフッ化アルミニウム（ＡｌＦ3）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）およびフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）は、上述の三フッ化窒素の無害化処理方法で説明したように、安定かつ無害の物質である。また、副生する二酸化炭素は無害であるが、二酸化炭素排出量の増大が地球温暖化の一因となっていることを考慮すると、後述の第２反応（Ｂ−II）によって二酸化炭素を炭酸塩に変換する高度の無害化処理を行うことが好ましい。
【０１２９】
また、四フッ化メタン（ＣＦ4）は上述の（Ｂ−Ｉａ）（Ｂ−Ｉｂ）（Ｂ−Ｉｃ）式のいずれによっても無害化処理が可能であるが、特に反応制御が容易で連続処理作業や処理装置の保守が容易ある点で、酸化カルシウム（ＣａＯ2）による処理を推奨できる。
【０１３０】
第２反応は、下記（Ｂ−II）式に示すように、上述の第１反応（Ｂ−Ｉ）において副生したを二酸化炭素（ＣＯ2）を酸化金属（ＭpＯq）に接触させて金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）に変換する反応である。
【０１３１】
ｄＣＯ2 ＋ ｅＭpＯq → ｆＭs（ＣＯ3）t  …（Ｂ−II）
（ただし、ｄ〜ｆ、ｓ、ｔ：自然数）
（Ｂ−II）式において、処理剤として使用する酸化金属（ＭpＯq）は、第１反応（Ｂ−Ｉ）と同一の処理剤であり、二酸化炭素との接触により炭酸塩を生成する。前記酸化金属（ＭpＯq）は、酸化カルシウム（ＣａＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のいずれかを推奨でき、特に反応制御が容易である点で酸化カルシウムを推奨できる。前記一般式（Ｂ−Ｉ）は、それぞれ次の（Ｂ−IIｂ）（Ｂ−IIｃ）式となる。なお、（Ｂ−Ｉａ）で使用した酸化アルミニウムは二酸化炭素とは反応しない。
【０１３２】
ＣＯ2 ＋ ＣａＯ → ＣａＣＯ3…（Ｂ−IIｂ）
ＣＯ2 ＋ ＭｇＯ → ＭｇＣＯ3…（Ｂ−IIｃ）
（Ｂ−IIｂ）式に示す二酸化炭素（ＣＯ2）と酸化カルシウム（ＣａＯ）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約４００℃で反応を開始し、好適反応温度は４００〜６００℃である。
【０１３３】
（Ｂ−IIｃ）式に示す二酸化炭素と酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約５００℃で反応を開始し、好適反応温度は５００〜６００℃である。
【０１３４】
（Ｂ−IIｂ）（Ｂ−IIｃ）において生成される炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）および炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ3）はいずれも安定で無害な化合物である。しかも、第１反応で副生した二酸化炭素を固形物に変換できるので、回収も容易である。また、第１反応（Ｂ−Ｉ）および第２反応（Ｂ−II）はいずれも酸化金属（ＭpＯq）との接触反応であるため、第２反応（Ｂ−II）を起こす酸化カルシウム（ＣａＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を用いればこれらの反応を一つのセル内で並行して進行させることができる。
〔IV〕  四フッ化メタンの無害化処理装置（酸化金属との反応による）
図２に示すのは、この発明の四フッ化メタン無害化処理方法を実施するための四フッ化メタン無害化処理装置(2)の一例である。
【０１３５】
前記四フッ化メタン無害化処理装置(2)は、第１反応の処理剤である酸化金属（ＭpＯq）が充填されたセル(53)、およびこのセル(53)内を加熱するヒータ(54)を有する反応器(52)と、四フッ化メタン（ＣＦ4）を含む被処理ガスを前記反応器(52)のセル(53)内に導入する導入路(51)と、前記反応器(52)のセル(53)内を通過する間に無害化処理された処理済みガスをセル(53)外に排出する排出路(55)とを備える。
【０１３６】
前記処理装置(2)において、被処理ガスを導入路(51)から連続的にセル(53)に導入すると、セル(53)内では上述の第１反応（Ｂ−Ｉ）によって四フッ化メタン（ＣＦ4）がフッ化金属（ＭＦr）に変換され、副生する二酸化炭素（ＣＯ2）は排出路(55)から排出される。なお、前記セル(53)内の処理剤である酸化金属（ＭpＯq）は第２反応（Ｂ−II）の処理剤でもあるから、前記セル(53)内では、副生する二酸化炭素が金属炭酸塩に変換される第２反応が並行して進行している。このため、被処理ガスと処理剤との接触時間を十分にとって、第２反応までを完了させるようにすれば、１つのセルで２段階の反応を行って高度の無害化処理を実施することができる。このとき、排出路(55)からは、被処理ガス中に含まれていた四フッ化メタン以外のガスやキャリアガスのみが排出される。もちろん、前記反応器の後段に酸化金属を充填したセルを追加装備して、第２反応を完了させても良い。
【０１３７】
また、前記セル(53)に充填する処理剤の粒径、セル(53)を加熱するヒータ(54)、前記四フッ化メタン無害化処理装置(2)を円滑に稼働するための各種周辺装置は、三フッ化窒素無害化処理装置(1)に準ずる。
〔Ｖ〕  フッ化炭素の無害化処理方法（酸化金属との反応による）
この発明のフッ化炭素（ＣnＦ2n+2）の無害化処理方法は、ｎ＝２の六フッ化エタン（Ｃ2Ｆ6）およびｎ＝３の八フッ化プロパン（Ｃ3Ｆ8）を対象とし、これらのフッ化炭素（ＣnＦ2n+2）を分解する第１反応を行い、次いで第１反応で副生した一酸化炭素（ＣＯ）を二酸化炭素（ＣＯ2）に変換して無害化する第２反応を行い、要すればさらに第２反応で生成した二酸化炭素を固形物に変換する第３反応により高度の無害化を行うものである。これらの反応はいずれも接触反応であるから、固形状の処理剤にガスを接触させるか、あるいは反応系内に処理用ガスを吹き込むだけでフッ化炭素（ＣnＦ2n+2）を連続的に無害化処理することができる。
【０１３８】
第１反応は、下記（Ｃ−Ｉ）式に示すように、フッ化炭素（ＣnＦ2n+2）を固形状の酸化金属（ＭpＯq）に接触させて分解し、フッ化金属（ＭＦr）と金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）と一酸化炭素（ＣＯ）とを生成させる反応である。
【０１３９】
ａＣnＦ2n+2 ＋ ｂ(n+2)ＭpＯq
→ ｃ(n+1)ＭＦr ＋ ｄＭs（ＣＯ3）t ＋ ｅ(n-1)ＣＯ  …（Ｃ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ〜ｅ、ｐ〜ｔ：自然数）
（Ｃ−Ｉ）式において、処理剤として使用する酸化金属（ＭpＯq）は、それ自体が無害な化合物であり、フッ化炭素（ＣnＦ2n+2）との反応性が高いため、気体のフッ化炭素を接触させるだけで前記反応が起こる。そして、この反応により生成されるフッ化金属（ＭＦr）および金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）は安定で無害である。また、副生する一酸化炭素（ＣＯ）は、後述の第２反応において容易に無害化できる。
【０１４０】
前記酸化金属（ＭpＯq）は、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のいずれかを推奨でき、これらを用いたときの反応式は、それぞれ次の（Ｃ−Ｉａ）（Ｃ−Ｉａ’）（Ｃ−Ｉｂ）（Ｃ−Ｉｂ’）（Ｃ−Ｉｃ）（Ｃ−Ｉｃ’）式となる。
３Ｃ2Ｆ6＋４Ａｌ2Ｏ3→６ＡｌＦ3 ＋Ａｌ2（ＣＯ3）3＋３ＣＯ…（Ｃ−Ｉａ）
３Ｃ3Ｆ8＋５Ａｌ2Ｏ3→８ＡｌＦ3 ＋Ａｌ2（ＣＯ3）3＋６ＣＯ…（Ｃ−Ｉａ’）
Ｃ2Ｆ6＋４ＣａＯ→３ＣａＦ2 ＋ ＣａＣＯ3＋ ＣＯ  …（Ｃ−Ｉｂ）
Ｃ3Ｆ8＋５ＣａＯ→４ＣａＦ2 ＋ ＣａＣＯ3＋ ２ＣＯ  …（Ｃ−Ｉｂ’）
Ｃ2Ｆ6＋４ＭｇＯ→３ＭｇＦ2 ＋ ＭｇＣＯ3＋ ＣＯ  …（Ｃ−Ｉｃ）
Ｃ3Ｆ8＋５ＭｇＯ→４ＭｇＦ2 ＋ ＭｇＣＯ3＋ ２ＣＯ  …（Ｃ−Ｉｃ’）
（Ｃ−Ｉａ）式に示す六フッ化エタン（Ｃ2Ｆ6）と酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約５００℃で反応を開始し、好適反応温度は５００〜６００℃である。また、（Ｃ−Ｉｂ’）式に示す八フッ化プロパン（Ｃ3Ｆ8）と酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約４５０℃で反応を開始し、好適反応温度は４５０〜５５０℃である。
【０１４１】
（Ｃ−Ｉｂ）式に示す六フッ化エタン（Ｃ2Ｆ6）と酸化カルシウム（ＣａＯ）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約５００℃で反応を開始し、好適反応温度は５００〜６００℃である。また、（Ｃ−Ｉｂ’）式に示す八フッ化プロパン（Ｃ3Ｆ8）と酸化カルシウム（ＣａＯ）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約５００℃で反応を開始し、好適反応温度は５００〜６００℃である。
【０１４２】
（Ｃ−Ｉｃ）式に示す六フッ化エタン（Ｃ2Ｆ6）と酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約５５０℃で反応を開始し、好適反応温度は５５０〜６５０℃である。また、（Ｃ−Ｉｃ’）式に示す八フッ化プロパン（Ｃ3Ｆ8）と酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約５００℃で反応を開始し、好適反応温度は５５０〜６００℃である。
【０１４３】
（Ｃ−Ｉａ）（Ｃ−Ｉａ’）（Ｃ−Ｉｂ）（Ｃ−Ｉｂ’）（Ｃ−Ｉｃ）（Ｃ−Ｉｃ’）式において生成されるフッ化アルミニウム（ＡｌＦ3）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）およびフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）は、上述の三フッ化窒素の無害化処理方法で説明したように無害物質であり、炭酸アルミニウム（Ａｌ2（ＣＯ3）3）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）および炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ3）もまた無害物質である。また、これらの反応で副生する一酸化炭素は、（Ｃ−II）に示す酸素との反応で容易に無害化できる。
【０１４４】
２ＣＯ ＋ Ｏ2 → ２ＣＯ2   …  （Ｃ−II）
上記反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）、常温で即時に反応を開始する。
【０１４５】
さらに要すれば、（Ｃ−II）式において生成された二酸化炭素（ＣＯ2）は、第３反応（Ｃ−III）によって酸化金属（ＭpＯq）に接触させて金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）に変換する高度の無害化処理を行うことが好ましい。一般式（Ｃ−III）、ならびに酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いる（Ｃ−IIIｂ）および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を用いる（Ｃ−IIIｃ）は、（Ｂ−II）、（Ｂ−IIｂ）（Ｂ−IIｃ）と同一反応であるから説明を省略する。
〔VI〕  フッ化炭素の無害化処理装置（酸化金属との反応による）
図３に示すのは、この発明のフッ化炭素（ＣnＦ2n+2；ｎ＝２，３）の無害化処理方法を実施するためのフッ化炭素無害化処理装置(3)の一例である。
【０１４６】
前記フッ化炭素無害化処理装置(3)は、第１反応の処理剤である酸化金属（ＭpＯq）が充填されたセル(63)、およびこのセル(63)内を加熱するヒータ(64)を有する反応器(62)と、フッ化炭素（ＣnＦ2n+2）を含む被処理ガスを前記反応器(62)のセル(63)内に導入する導入路(61)と、前記セル(63)内に酸素（Ｏ2）を供給する酸素供給路（65）と、前記反応器(62)のセル(63）内を通過する間に無害化された処理済みガスをセル(63)外に排出する排出路(66)とを備える。
【０１４７】
前記処理装置(3)において、被処理ガスを導入路(61)から連続的にセル(63)に導入すると、前記セル(63)では上述の第１反応（Ｃ−Ｉ）によりフッ化炭素がフッ化金属（ＭＦr）と金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）と一酸化炭素（ＣＯ）とに変換されるとともに、酸素供給路(65)からセル(63)内に供給された酸素により第２反応（Ｃ−II）が起こって一酸化炭素（ＣＯ）が二酸化炭素（ＣＯ2）に変換される。なお、前記セル(63)内の処理剤である酸化金属（ＭpＯq）は第３反応（Ｃ−III）の処理剤でもあるから、前記セル(63)内では、生成された二酸化炭素が金属炭酸塩に変換される第３反応が並行して進行している。このため、被処理ガスと処理剤との接触時間を十分にとって、第３反応までを完了させるようにすれば、１つのセルで３段階の反応を行って高度の無害化処理を実施することができる。このとき、排出路(66)からは、被処理ガス中に含まれていたフッ化炭素以外のガスやキャリアガスのみが排出される。もちろん、前記反応器(62)の後段に酸化金属を充填したセルを追加装備して、第３反応を完了させても良い。
【０１４８】
また、前記セル(63)に充填する処理剤の粒径、セル(63)を加熱するヒータ(64)、前記フッ化炭素無害化処理装置(3)を円滑に稼働するための各種周辺装置は、三フッ化窒素無害化処理装置(1)に準ずる。
〔VII〕  フッ素ガスの無害化処理方法（酸化金属との反応による）
この発明のフッ素ガス（Ｆ2）の無害化処理方法は、下記（Ｄ−Ｉ）式に示すように、酸化金属（ＭpＯq）にフッ素ガス（Ｆ2）を接触させて無害化を行うものである。
【０１４９】
ａＦ2 ＋ ｂＭpＯq → ｃＭＦr ＋ ｄＯ2  …  （Ｄ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ〜ｄ、ｐ〜ｒ：自然数）
（Ｄ−Ｉ）式において、処理剤として使用する酸化金属（ＭpＯq）は、それ自体が無害な化合物であり、フッ素ガス（Ｆ2）との反応性が高いため、フッ素ガスを接触させるだけで前記反応が起こる。そして、この反応により生成されるフッ化金属（ＭＦr）は安定で無害である。また、副生する酸素（Ｏ2）は無害でありそのまま大気中に放出することができる。
【０１５０】
前記酸化金属（ＭpＯq）は、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のいずれかを推奨でき、特に反応制御が容易である点で酸化カルシウムを推奨できる。これらを用いたときの反応式は、それぞれ次の（Ｄ−Ｉａ）（Ｄ−Ｉｂ）（Ｄ−Ｉｃ）式となる。
【０１５１】
３Ｆ2 ＋ ２Ａｌ2Ｏ3 → ２ＡｌＦ3 ＋ ３Ｏ2  …  （Ｄ−Ｉａ）
２Ｆ2 ＋ ２ＣａＯ → ２ＣａＦ2 ＋ Ｏ2  …  （Ｄ−Ｉｂ）
２Ｆ2 ＋ ２ＭｇＯ → ２ＭｇＦ2 ＋ Ｏ2  …  （Ｄ−Ｉｃ）
（Ｄ−Ｉａ）式に示すフッ素ガス（Ｆ2）と酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約３００℃で反応を開始し、好適反応温度は３００〜４００℃である。
【０１５２】
（Ｄ−Ｉｂ）式に示すフッ素ガス（Ｆ2）と酸化カルシウム（ＣａＯ）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約５００℃で反応を開始し、好適反応温度は５００〜６００℃である。
【０１５３】
（Ｄ−Ｉｃ）式に示すフッ素ガス（Ｆ2）と酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約５５０℃で反応を開始し、好適反応温度は５５０〜６５０℃である。
【０１５４】
（Ｄ−Ｉａ）（Ｄ−Ｉｂ）（Ｄ−Ｉｃ）式において生成されるフッ化アルミニウム（ＡｌＦ3）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）およびフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）は、上述の三フッ化窒素の無害化処理方法で説明したように無害物質である。また、副生する酸素はもとより無害であるからそのまま大気中に放出することができる。
〔VIII〕  フッ素ガスの無害化処理装置（酸化金属との反応による）
図４に示すのは、この発明のフッ素ガス（Ｆ2）の無害化処理方法を実施するためのフッ素ガス無害化処理装置(4)の一例である。
【０１５５】
前記フッ素ガス無害化処理装置(4)は、処理剤である酸化金属（ＭpＯq）が充填されたセル(73)、およびこのセル(73)内を加熱するヒータ(74)を有する反応器(72)とフッ素ガス（Ｆ2）、被処理ガスを前記反応器(72)のセル(73)内に導入する導入路(71)と、前記反応器(72)のセル(73）内を通過する間に無害化処理された処理済みガスをセル(73)外に排出する排出路(75)とを備える。
【０１５６】
前記処理装置(4)において、フッ素ガスを含有する被処理ガスを導入路(71)から連続的にセル(73)に導入すると、セル(73)内では上述の反応（Ｄ−Ｉ）によってフッ素ガスがフッ化金属（ＭＦr）に変換されて無害化され、副生する酸素（Ｏ2）は排出路(75)から排出される。
【０１５７】
また、前記セル(73)に充填する処理剤の粒径、セル(73)を加熱するヒータ(74)、前記フッ素ガス無害化処理装置(4)を円滑に稼働するための各種周辺装置は、三フッ化窒素無害化処理装置(1)に準ずる。
〔IX〕  フッ化炭素の無害化処理方法（塩化金属との反応による）
上述した酸化金属によるフッ化炭素（ＣnＦ2n+2：ｎ＝１，２，３）の処理では、副生物の相違によりｎ＝１の四フッ化メタンと、ｎ＝２，３の六フッ化プロパンおよび八フッ化エタンとを区分して取り扱ったが、塩化金属による処理では反応生成物が共通であるため、これらを一括して取り扱う。
【０１５８】
この発明のフッ化炭素（ＣnＦ2n+2）の無害化処理方法は、フッ化炭素（ＣnＦ2n+2）を分解する第１反応を行って無害化し、要すれば第１反応で副生した塩素ガス（Ｃｌ2）を固形物の塩化金属に変換する第２反応または第２’反応により高度の無害化を行うものである。これらの反応はいずれも接触反応であるから、固形状の処理剤にガスを接触させるか、あるいは反応系内に処理用ガスを吹き込むだけでフッ化炭素（ＣnＦ2n+2）を連続的に無害化処理することができる。
【０１５９】
第１反応は、下記（Ｅ−Ｉ）式に示すように、フッ化炭素（ＣnＦ2n+2）を固形状の塩化金属（ＭＣｌp）に接触させて分解し、フッ化金属（ＭＦp）と炭素（Ｃ）と塩素ガス（Ｃｌ2）とを生成させる反応である。
【０１６０】
ａＣnＦ2n+2 ＋ ｂＭＣｌp
→  ｂＭＦp ＋ （ａ・ｎ）Ｃ ＋ （ｂ・ｐ／２）Ｃｌ2  …（Ｅ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ，ｂ，ｐ：自然数）
（Ｅ−Ｉ）式において、処理剤として使用する塩化金属（ＭＣｌp）は、それ自体が無害な化合物であり、フッ化炭素（ＣnＦ2n+2）との反応性が高いため、気体のフッ化炭素を接触させるだけで前記反応が起こる。そして、この反応により生成されるフッ化金属（ＭＦp）および炭素（Ｃ）は安定で無害である。また、副生する塩素ガス（Ｃｌ2）は、アルカリスラクラバーに吸収させる等の簡易な公知手段で除去できる他、後述の第２反応または第２’反応に基づいて容易に無害化できる。
【０１６１】
前記塩化金属（ＭＣｌp）としては、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ2）、塩化ジルコニウム（ＺｒＣｌ4）等を例示でき、これらのうち、塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムを用いたときの反応式は、それぞれ次の（Ｅ−Ｉａ）（Ｅ−Ｉａ’）（Ｅ−Ｉａ''）（Ｅ−Ｉｂ）（Ｅ−Ｉｂ’）（Ｅ−Ｉｂ''）（Ｅ−Ｉｃ）（Ｅ−Ｉｃ’）（Ｅ−Ｉｃ''）式となる。また、上述の塩化金属のうち、反応性が高く短時間で確実に処理できる塩化アルミニウムを推奨できる。
３ＣＦ4 ＋ ４ＡｌＣｌ3 →  ４ＡｌＦ3 ＋ ３Ｃ＋ ６Ｃｌ2  …（Ｅ−Ｉａ）
Ｃ2Ｆ6 ＋ ２ＡｌＣｌ3 →  ２ＡｌＦ3 ＋ ２Ｃ＋ ３Ｃｌ2  …（Ｅ−Ｉａ’）
３Ｃ3Ｆ8＋ ８ＡｌＣｌ3 →  ８ＡｌＦ3 ＋ ９Ｃ＋ 12Ｃｌ2  …（Ｅ−Ｉａ''）
ＣＦ4 ＋ ２ＣａＣｌ2 →  ２ＣａＦ2 ＋ Ｃ＋ ２Ｃｌ2  …（Ｅ−Ｉｂ）
Ｃ2Ｆ6 ＋ ３ＣａＣｌ2 →  ３ＣａＦ2 ＋ ２Ｃ＋ ３Ｃｌ2  …（Ｅ−Ｉｂ’）
Ｃ3Ｆ8＋ ４ＣａＣｌ2 →  ４ＣａＦ2 ＋ ３Ｃ＋ ４Ｃｌ2  …（Ｅ−Ｉｂ''）
ＣＦ4 ＋ ２ＭｇＣｌ2 →  ２ＭｇＦ2 ＋ Ｃ＋ ２Ｃｌ2  …（Ｅ−Ｉｃ）
Ｃ2Ｆ6 ＋ ３ＭｇＣｌ2 →  ３ＭｇＦ2 ＋ ２Ｃ＋ ３Ｃｌ2  …（Ｅ−Ｉｃ’）
Ｃ3Ｆ8＋ ４ＭｇＣｌ2 →  ４ＭｇＦ2 ＋ ３Ｃ＋ ４Ｃｌ2  …（Ｅ−Ｉｃ''）
これらの反応によって生成されるフッ化アルミニウム（ＡｌＦ3）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）およびフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）は、上述の三フッ化窒素の無害化処理方法で説明したように無害物質であり、炭素（Ｃ）も無害物質である。また、これらの反応で副生する塩素ガス（Ｃｌ2）は、アルカリスラクラバーに吸収させる等の簡易な公知手段で反応系から除去し、固定することができる。また要すれば、（Ｅ−II）に示す酸化金属（ＭqＯr）との第２反応、あるいは（Ｅ−II’）に示す酸化金属（ＭqＯr）と炭素（Ｃ）との第２’反応に基づいて容易に二次処理することができる。
【０１６２】
ｃＭqＯr ＋ ｄＣｌ2 → ｅＭＣｌp ＋ ｆＯ2  …（Ｅ−II）
（ただし、Ｍ：金属、ｃ〜ｆ、ｐ〜ｒ：自然数）
ｇＭqＯr ＋ ｈＣｌ2 ＋ ｉＣ → ｊＭＣｌp ＋ ｋＣＯ2  …（Ｅ−II’）
（ただし、Ｍ：金属、ｇ〜ｋ、ｐ〜ｒ：自然数）
なお、これらの反応は、三フッ化窒素の無害化処理方法に適用した（Ａ−II）（Ａ−II’）式と共通であって、反応条件もこれに準ずる。また、生成する塩化金属（ＭＣｌp）は、第１反応（Ｅ−Ｉ）の処理剤として再利用することができる。
【０１６３】
さらに要すれば、（Ｅ−II’）生成された二酸化炭素（ＣＯ2）は、上述の酸化金属によるフッ化炭素の処理方法における第３反応（Ｃ−III）に基づいて金属炭酸塩に変換することもできる。
〔Ｘ〕  フッ化炭素の無害化処理装置（塩化金属との反応による）
図５に示すのは、この発明のフッ化炭素（ＣnＦ2n+2；ｎ＝１、２，３）の無害化処理方法を実施するためのフッ化炭素無害化処理装置(5)の一例である。
【０１６４】
前記フッ化炭素無害化処理装置(5)は、第１反応の処理剤である塩化金属（Ｃｌp）が充填されたセル(83)、およびこのセル(83)内を加熱するヒータ(84)を有する第１反応器(82)と、フッ化炭素（ＣnＦ2n+2）を含む被処理ガスを前記第１反応器(82)のセル(83)内に導入する導入路(81)と、前記第１反応器(82)のセル(83）内を通過する間に無害化処理された一次処理済みガスをセル(83)外に排出する排出路(85)とを備える。
【０１６５】
前記処理装置(5)において、被処理ガスを導入路(81)から連続的にセル(83)に導入すると、前記セル(63)では上述の第１反応（Ｅ−Ｉ）によりフッ化炭素がフッ化金属（ＭＦp）と炭素（Ｃ）と塩素ガス（Ｃｌ2）とに変換されて無害化される。これらの生成物のうち、固形状のフッ化金属（ＭＦp）および炭素（Ｃ）はセル(83)内に残留し、気体の塩素ガス（Ｃｌ2）は一次処理済みガスとして排出路(85)から排出される。
【０１６６】
要すればさらに、排出された一次処理済みガスは、図示例のように前記排出路(85)上に第２反応（Ｅ−II）または第２’反応（Ｅ−II'）を行う第２反応器(86)を設置して二次処理することができる。これらの反応により、一次処理済みガスに含有される塩素ガス（Ｃｌ2）が塩化金属（ＭＣｌp）に変換されて高度に無害化される。第２反応器(86)は、前記第１反応器(82)と同様に、前記排出路(85)から排出される一次処理済みガスを導入し、処理剤である酸化金属（ＭqＯr）、あるいは酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）を充填したセル(87)、セル(87)を加熱するヒータ(88)を有し、セル(87)で処理された二次処理済みガスは排出路(85')からセル(87)外へ排出される。
【０１６７】
また、前記セル(83)(87)に充填する処理剤の粒径、セル(83)(87)を加熱するヒータ(84)(88)、前記フッ化炭素無害化処理装置(5)を円滑に稼働するための各種周辺装置は、三フッ化窒素無害化処理装置(1)に準ずる。
〔XI〕  フッ素ガスの無害化処理方法（塩化金属との反応による）
この発明のフッ素ガス（Ｆ2）の無害化処理方法は、フッ素ガス（Ｆ2）を固定する第１反応を行って無害化し、要すれば第１反応で副生した塩素ガス（Ｃｌ2）を固形物の塩化金属に変換する第２反応または第２’反応により高度の無害化を行うものである。これらの反応はいずれも接触反応であるから、固形状の処理剤にガスを接触させるか、あるいは反応系内に処理用ガスを吹き込むだけでフッ素ガス（Ｆ2）を連続的に無害化処理することができる。
【０１６８】
第１反応は、下記（Ｆ−Ｉ）式に示すように、フッ素ガス（Ｆ2）を固形状の塩化金属（ＭＣｌp）に接触させて無害化を行うものである。
【０１６９】
ａＦ2  ＋  ｂＭＣｌp  →  ｂＭＦp ＋ （ｂ・ｐ／２）Ｃｌ2   …（Ｆ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ、ｂ、ｐ：自然数）
（Ｆ−Ｉ）式において、処理剤として使用する塩化金属（ＭＣｌp）は、それ自体が無害な化合物であり、フッ素ガス（Ｆ2）との反応性が高いため、フッ素ガスを接触させるだけで前記反応が起こる。そして、この反応により生成されるフッ化金属（ＭＦp）は安定で無害である。また、副生する塩素ガス（Ｃｌ2）は、アルカリスラクラバーに吸収させる等の簡易な公知手段で除去できる他、後述の第２反応または第２’反応に基づいて容易に無害化できる。
【０１７０】
前記塩化金属（ＭＣｌp）としては、上述のフッ化炭素の処理と同様に、塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化第二鉄、塩化亜鉛、塩化ジルコニウム等を例示でき、特に塩化アルミニウムを推奨できる。これらのうち、塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムを用いたときの反応式は、それぞれ次の（Ｆ−Ｉａ）（Ｆ−Ｉｂ）（Ｆ−Ｉｃ）式となる。
【０１７１】
３Ｆ2  ＋  ２ＡｌＣｌ3  →  ＡｌＦ3 ＋  ３Ｃｌ2   …（Ｆ−Ｉａ）
Ｆ2  ＋  ＣａＣｌ2  →  ＣａＦ2 ＋  Ｃｌ2   …（Ｆ−Ｉｂ）
Ｆ2  ＋  ＣａＣｌ2  →  ＣａＦ2 ＋  Ｃｌ2   …（Ｆ−Ｉｃ）
これらの反応によって生成されるフッ化アルミニウム（ＡｌＦ3）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）およびフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）は、上述の三フッ化窒素の無害化処理方法で説明したように無害物質であり、炭素（Ｃ）も無害物質である。また、これらの反応で副生する塩素ガス（Ｃｌ2）は、アルカリスラクラバーに吸収させる等の簡易な公知手段で反応系から除去し、固定することができる。また要すれば、（Ｆ−II）に示す酸化金属（ＭqＯr）との第２反応、あるいは（Ｆ−II’）に示す酸化金属（ＭqＯr）と炭素（Ｃ）との第２’反応に基づいて容易に二次処理することができる。
【０１７２】
ｃＭqＯr ＋ ｄＣｌ2 → ｅＭＣｌp ＋ ｆＯ2  …（Ｆ−II）
（ただし、Ｍ：金属、ｃ〜ｆ、ｐ〜ｒ：自然数）
ｇＭqＯr ＋ ｈＣｌ2 ＋ ｉＣ → ｊＭＣｌp ＋ ｋＣＯ2  …（Ｆ−II’）
（ただし、Ｍ：金属、ｇ〜ｋ、ｐ〜ｒ：自然数）
なお、これらの反応は、三フッ化窒素の無害化処理方法に適用した（Ａ−II）（Ａ−II’）式と共通であって、反応条件もこれに準ずる。また、生成する塩化金属（ＭＣｌp）は、第１反応（Ｆ−Ｉ）の処理剤として再利用することができる。
【０１７３】
さらに要すれば、（Ｆ−II’）生成された二酸化炭素（ＣＯ2）は、上述の酸化金属によるフッ化炭素の処理方法における第３反応（Ｃ−III）に基づいて金属炭酸塩に変換することもできる。
〔XII〕  フッ素ガスの無害化処理装置（塩化金属との反応による）
図５に示すのは、この発明のフッ素ガス（Ｆ2）の無害化処理方法を実施するためのフッ素ガスの無害化処理装置(6)の一例である。
【０１７４】
なお、本処理装置(6)は、上述のフッ化炭素の無害化処理装置(5)とは、セル内に充填する処理剤が共通し反応生成物の一部が共通するため、共通の符号を用いて説明する。
【０１７５】
前記フッ素ガス無害化処理装置(6)は、第１反応の処理剤である塩化金属（ＭＣｌp）が充填されたセル(83)、およびこのセル(83)内を加熱するヒータ(84)を有する第１反応器(82)と、フッ素ガス（Ｆ2）を含む被処理ガスを前記第１反応器(82)のセル(83)内に導入する導入路(81)と、前記第１反応器(82)のセル(83）内を通過する間に無害化処理された一次処理済みガスをセル(83)外に排出する排出路(85)とを備える。
【０１７６】
前記処理装置(6)において、被処理ガスを導入路(81)から連続的にセル(83)に導入すると、前記セル(63)では上述の第１反応（Ｆ−Ｉ）によりフッ素ガス（Ｆ2）がフッ化金属（ＭＦp）と塩素ガス（Ｃｌ2）とに変換されて無害化される。これらの生成物のうち、固形状のフッ化金属（ＭＦp）はセル(83)内に残留し、気体の塩素ガス（Ｃｌ2）は一次処理済みガスとして排出路(85)から排出される。
【０１７７】
要すればさらに、排出された一次処理済みガスは、図示例のように前記排出路(85)上に第２反応（Ｅ−II）または第２’反応（Ｅ−II'）を行う第２反応器(86)を設置して二次処理することができる。これらの反応により、一次処理済みガスに含有される塩素ガス（Ｃｌ2）が金属塩化物（ＭＣｌp）に変換されて高度に無害化される。第２反応器(86)は、前記第１反応器(82)と同様に、前記排出路(85)から排出される一次処理済みガスを導入し、処理剤である酸化金属（ＭqＯr）、あるいは酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）を充填したセル(87)、セル(87)を加熱するヒータ(88)を有し、セル(87)で処理された二次処理済みガスは排出路(85')からセル(87)外へ排出される。
【０１７８】
また、前記セル(83)(87)に充填する処理剤の粒径、セル(83)(87)を加熱するヒータ(84)(88)、前記フッ素ガス無害化処理装置(6)を円滑に稼働するための各種周辺装置は、三フッ化窒素無害化処理装置(1)に準ずる。
〔XIII〕  フッ化炭化水素の無害化処理方法（塩化金属との反応による）
フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）は例えば代替フロンＲ−１３４ａガスとして知られている。この発明のフッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）の無害化処理方法は、これを分解する第１反応を行って無害化し、要すればさらに第１反応で副生した塩素ガス（Ｃｌ2）を固形物の塩化金属に変換する第２反応または第２’反応により高度の無害化を行うものである。これらの反応はいずれも接触反応であるから、固形状の処理剤にガスを接触させるか、あるいは反応系内に処理用ガスを吹き込むだけでフッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を連続的に無害化処理することができる。
【０１７９】
第１反応は、下記（Ｇ−Ｉ）式に示すように、フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を固形状の塩化金属（ＭＣｌp）に接触させて分解し、フッ化金属（ＭＦp）と炭素（Ｃ）と水素ガス（Ｈ2）と塩素ガス（Ｃｌ2）とを生成させる反応である。
【０１８０】
ａＣ2Ｈ2Ｆ4 ＋ ｂＭＣｌp
→ｂＭＦp＋２ａＣ＋ａＨ2＋（ｂ・ｐ／２）Ｃｌ2  …  （Ｇ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ、ｂ、ｐ：自然数）
（Ｇ−Ｉ）式において、処理剤として使用する塩化金属（ＭＣｌp）は、それ自体が無害な化合物であり、フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）との反応性が高いため、気体のフッ化炭化水素を接触させるだけで前記反応が起こる。そして、この反応により生成されるフッ化金属（ＭＦp）および炭素（Ｃ）は安定で無害である。また、副生する塩素ガス（Ｃｌ2）は、アルカリスラクラバーに吸収させる等の簡易な公知手段で除去できる他、後述の第２反応または第２’反応において容易に無害化できる。
【０１８１】
前記塩化金属（ＭＣｌp）は、上述のフッ化炭素の処理と同様に、塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化第二鉄、塩化亜鉛、塩化ジルコニウム等を例示でき、特に塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムを推奨できる。塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムを用いたときの反応式は、それぞれ次の（Ｇ−Ｉａ）（Ｇ−Ｉｂ）（Ｇ−Ｉｃ）式となる。
３Ｃ2Ｈ2Ｆ4＋４ＡｌＣｌ3→４ＡｌＦ3＋６Ｃ＋３Ｈ2＋６Ｃｌ2 …（Ｇ−Ｉａ）
Ｃ2Ｈ2Ｆ4＋２ＣａＣｌ2→２ＣａＦ2＋２Ｃ＋Ｈ2＋２Ｃｌ2  …（Ｇ−Ｉｂ）
Ｃ2Ｈ2Ｆ4＋２ＭｇＣｌ2→２ＭｇＦ2＋２Ｃ＋Ｈ2＋２Ｃｌ2  …（Ｇ−Ｉｃ）
これらの常圧（約１０１ＫＰａ）における反応開始温度と好適反応温度は次のとおりである。
【０１８２】
（Ｇ−Ｉａ）式に示す塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）は極めて反応性が高く低温で反応を開始し、好適反応温度は３００〜５００℃である。（Ｇ−Ｉｂ）式に示す塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）および（Ｇ−Ｉｃ）式に示す塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）の反応は、いずれも約１４５℃で反応を開始し、好適反応温度は４００〜６００℃である。また、いずれの処理剤も反応率は高く、反応時間（接触時間）、反応温度等の条件を適正に設定によりフッ化炭化水素をほぼ１００％無害化することができる。
【０１８３】
これらの反応によって生成されるフッ化アルミニウム（ＡｌＦ3）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）およびフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）は、上述の三フッ化窒素の無害化処理方法で説明したように無害物質であり、炭素（Ｃ）も無害物質である。また、これらの反応で副生する塩素ガス（Ｃｌ2）は、（Ｇ−II）に示す酸化金属（ＭqＯr）との第２反応、あるいは（Ｇ−II’）に示す酸化金属（ＭqＯr）と炭素（Ｃ）との第２’反応に基づいて容易に無害化できる。
【０１８４】
ｃＭqＯr ＋ ｄＣｌ2 → ｅＭＣｌp ＋ ｆＯ2  …（Ｇ−II）
（ただし、ｃ〜ｆ、ｐ〜ｒ：自然数）
ｇＭqＯr ＋ ｈＣｌ2 ＋ ｉＣ → ｊＭＣｌp ＋ ｋＣＯ2  …（Ｇ−II’）
（ただし、ｇ〜ｋ、ｐ〜ｒ：自然数）
なお、これらの反応は、塩化金属によるフッ化炭素の無害化処理方法に適用した（Ｅ−II）（Ｅ−II’）式と共通であって、反応条件もこれに準ずる。また、生成する塩化金属（ＭＣｌp）は、第１反応（Ｇ−Ｉ）の処理剤として再利用することができる。
【０１８５】
さらに要すれば、（Ｇ−II’）生成された二酸化炭素（ＣＯ2）は、上述の酸化金属によるフッ化炭素の処理方法における第３反応（Ｃ−III）に基づいて金属炭酸塩に変換することもできる。
〔XIV〕  フッ化炭化水素の無害化処理装置（塩化金属との反応による）
図６に示すのは、この発明のフッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）の無害化処理方法を実施するためのフッ化炭化水素の無害化処理装置(7)の一例である。
【０１８６】
前記処理装置(7)は、第１反応の処理剤である塩化金属（ＭＣｌp）が充填されるセル(図示省略)を有する反応器(90)、セル内を加熱するヒータ(91)、フッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を含む被処理ガスを前記反応器(90)のセル内に導入する導入路(93)と、前記反応器(90)のセル内を通過する間に無害化された一次処理済みガスを系外に排出する排出路(94)とを備える。また、図６中、(92)はフッ化炭化水素が貯蔵されたボンベ、(95)はキャリアガスとして用いられる窒素ガスが貯蔵されたボンベ、(96)はセル内を脱気する真空ポンプ、(97)は圧力計、(98)は熱伝対温度計、(99)はサーモスタット、(100)(101)(102)は開閉弁である。前記反応器(90)は本発明請求項４３の第１反応器に対応するものである。
【０１８７】
前記処理装置(7)において、被処理ガスを導入路(93)から連続的に反応器(90)のセル内に導入すると、上述の第１反応（Ｇ−Ｉ）によりフッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）がフッ化金属（ＭＦp）、炭素（Ｃ）、水素ガス（Ｈ2）、塩素ガス（Ｃｌ2）に変換されて無害化される。これらの生成物のうち、固形状のフッ化金属（ＭＦp）および炭素（Ｃ）はセル内に残留し、気体の塩素ガス（Ｃｌ2）および水素ガス（Ｈ2）は一次処理済みガスとして排出路(94)から排出される。
【０１８８】
要すればさらに、排出された一次処理済みガスは、含有される塩素ガスが反応式（Ｇ−II）に基づく酸化金属（ＭqＯr）によって処理され、あるいは反応式（Ｇ−II'）に基づく酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）によって処理されて、塩化金属と酸素、あるいは塩化金属と炭酸ガスに変換される。反応式（Ｇ−II）（Ｇ−II'）に基づく処理は、排出路(94)の後段に、上述のフッ化炭素の無害化処理方法のおよび処理装置(5)に準じて、上記処理剤を充填した第２反応器または第２’反応器を接続して二次処理し、これらの反応器から二次処理済みガスを排出する排出路を設けることによって行うことができる。
【０１８９】
また、前記セルに充填する処理剤の粒径、セルを加熱するヒータ(91)は三フッ化窒素無害化処理装置(1)に準ずる。さらに、反応器(90)に導入する被処理ガスの乾燥器や予備加熱器、処理済みガス中の未反応ガス濃度を監視する検出器等の各種周辺装置を追加しても良く、これらの詳細は三フッ化窒素無害化処理装置(1)に準ずる。
〔XV〕  フッ化炭化水素の無害化処理方法（酸化金属との反応による）
この発明のフッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）の無害化処理方法は、下記（Ｈ−Ｉ）式に示すように、酸化金属（ＭpＯq）にフッ化炭化水素ガス（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を接触させて無害化を行うものである。
【０１９０】
ａＣ2Ｈ2Ｆ4＋ｂＭpＯq →ｃＭＦr＋ ｄＣ＋ｅＨ2Ｏ＋ｆＣＯ2  …  （Ｈ−Ｉ）
（ただし、Ｍ：金属、ａ〜ｆ、ｐ〜ｒ：自然数）
（Ｈ−Ｉ）式において、処理剤として使用する酸化金属（ＭpＯq）は、それ自体が無害な化合物であり、フッ化炭化水素ガス（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）との反応性が高いため、フッ素ガスを接触させるだけで前記反応が起こる。そして、この反応により生成されるフッ化金属（ＭＦr）は安定で無害である。また、副生する炭素（Ｃ）、水（Ｈ2Ｏ）、炭酸ガス（ＣＯ2）はいずれも無害である。また、副生する二酸化炭素は無害であるが、二酸化炭素排出量の増大が地球温暖化の一因となっていることを考慮すると、後述の第２反応（Ｈ−II）によって二酸化炭素を炭酸塩に変換する高度の無害化処理を行うことが好ましい。なお、（Ｈ−II）式は上述したフッ化炭素の無害化処理における（Ｂ−II）式と同一反応である。
【０１９１】
前記酸化金属（ＭpＯq）は、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）を例示でき、特に反応性が良好で反応制御が容易である点でＳｒＯおよびＣａＯを推奨できる。これらを用いたときの反応式は、それぞれ次の（Ｈ−Ｉａ）（Ｈ−Ｉｂ）（Ｈ−Ｉｃ）（Ｈ−Ｉｄ）（Ｈ−Ｉｅ）式となる。
【０１９２】
６Ｃ2H2Ｆ4＋４Ａｌ2Ｏ3
→８ＡｌＦ3＋９Ｃ＋６Ｈ2Ｏ＋３ＣＯ2…（Ｈ−Ｉａ）
２Ｃ2Ｈ2Ｆ4＋４ＣａＯ→４ＣａＦ2＋３Ｃ＋２Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2…（Ｈ−Ｉｂ）
２Ｃ2Ｈ2Ｆ4＋４ＭｇＯ→４ＭｇＦ2＋３Ｃ＋２Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2…（Ｈ−Ｉｃ）
２Ｃ2Ｈ2Ｆ4＋４ＳｒＯ→４ＳｒＦ2＋３Ｃ＋２Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2…（Ｈ−Ｉｄ）
２Ｃ2Ｈ2Ｆ4＋４ＢａＯ→４ＢａＦ2＋３Ｃ＋２Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2…（Ｈ−Ｉｅ）
これらの反応のうち、（Ｈ−Ｉｂ）式によるＣａＯの反応は、常圧（約１０１ＫＰａ）で約１３７℃で反応を開始し、好適反応温度は５００〜６００℃であるまた、（Ｈ−Ｉｄ）式によるＳｒＯの好適反応温度は４５０〜５５０℃である。また、いずれの処理剤も反応率は高く、反応時間（接触時間）、反応温度等の条件を適正に設定することによりフッ化炭化水素をほぼ１００％させて無害化することができ、かつ腐食性ガスの副生もない。
〔XVI〕フッ化炭化水素の無害化処理装置（酸化金属による）
図６に示すのは、この発明のフッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）の無害化処理方法を実施するためのフッ化炭化水素の無害化処理装置(8)の一例である。
【０１９３】
前記処理装置(8)は、第１反応（Ｈ−Ｉ）の処理剤である酸化金属（ＭqＯr）が充填されるセル(図示省略)を有する反応器(90)であり、前記塩化金属による処理装置(7)と同じくヒータ(91)、導入路(93)、排出路(94)を備える。また、図６中、フッ化炭化水素が貯蔵されたボンベ(92)、窒素ガスが貯蔵されたボンベ(95)、真空ポンプ(96)、圧力計(97)、熱伝対温度計(98)、サーモスタット(99)、開閉弁(100)(101)(102)も前記処理装置(7)に準じる。
【０１９４】
前記処理装置(8)において、被処理ガスを導入路(93)から連続的に反応器(90)のセル内に導入すると、上述の第１反応（Ｈ−Ｉ）によりフッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）がフッ化金属（ＭＦr）、炭素（Ｃ）、水（Ｈ2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）に変換されて無害化される。これらの生成物のうち、固形状のフッ化金属（ＭＦp）および炭素（Ｃ）はセル内に残留し、二酸化炭素（ＣＯ2）はさらに酸化金属（ＭpＯq）に接触して第２反応（Ｈ−II）により（Ｍs（ＣＯ3）t）に変換されてセル内に残留する。また、水は一部はセル内に残留し、一部は水蒸気として被処理ガス中の他のガス（キャリアガス等）とともに処理済みガスとして排出路(94)から排出される。
【０１９５】
また、前記セルに充填する処理剤の粒径、セルを加熱するヒータ(91)は三フッ化窒素無害化処理装置(1)に準ずる。さらに、反応器(90)に導入する被処理ガスの乾燥器や予備加熱器、処理済みガス中の未反応ガス濃度を監視する検出器等の各種周辺装置を追加しても良く、これらの詳細は三フッ化窒素無害化処理装置(1)に準ずる。
〔XVII〕  フッ化炭化水素の無害化処理方法（炭化カルシウムとの反応による）
この発明のフッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）の無害化処理方法は、下記（Ｊ−Ｉ）式に示すように、炭化カルシウム（ＣａＣ2）にフッ化炭化水素ガス（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）を接触させることにより無害化を行うものである。
【０１９６】
Ｃ2Ｈ2Ｆ4＋２ＣａＣ2→２ＣａＦ2＋６Ｃ＋Ｈ2  …  （Ｊ−Ｉ）
（Ｊ−Ｉ）式において、処理剤として使用する炭化カルシウム（ＣａＣ2）は、それ自体が無害な化合物であり、フッ化炭化水素ガス（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）との反応性が高いため、フッ化炭化水素ガスを接触させるだけで前記反応が起こる。そして、この反応により生成されるフッ化カルシウム（ＣａＦ2）は安定で無害である。また、副生する炭素（Ｃ）、水素ガス（Ｈ2）はいずれも無害である。
【０１９７】
上記反応の好適反応温度は４００〜６００℃である。
〔XVIII〕フッ化炭化水素の無害化処理装置（炭化カルシウムによる）
図６に示すのは、この発明のフッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）の無害化処理方法を実施するためのフッ化炭化水素の無害化処理装置(9)の一例である。
【０１９８】
前記処理装置(9)は、第１反応（Ｊ−Ｉ）の処理剤である炭化カルシウム（ＣａＣ2）が充填されるセル(図示省略)を有する反応器(90)であり、前記塩化金属による処理装置(7)と同じくヒータ(91)、導入路(93)、排出路(94)を備える。また、図６中、フッ化炭化水素が貯蔵されたボンベ(92)、窒素ガスが貯蔵されたボンベ(95)、真空ポンプ(96)、圧力計(97)、熱伝対温度計(98)、サーモスタット(99)、開閉弁(100)(101)(102)も前記処理装置(7)に準じる。
【０１９９】
前記処理装置(9)において、被処理ガスを導入路(93)から連続的に反応器(90)のセル内に導入すると、上述の反応（Ｊ−Ｉ）によりフッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）がフッ化カルシウム（ＣａＦ2）、炭素（Ｃ）、水素ガス（Ｈ2）に変換されて無害化される。これらの生成物のうち、固形状のフッ化カルシウム（ＣａＦ2）および炭素（Ｃ）はセル内に残留し、水素ガス（Ｈ2）は被処理ガス中の他のガス（キャリアガス等）とともに処理済みガスとして排出路(94)から排出される。
【０２００】
また、前記セルに充填する処理剤の粒径、セルを加熱するヒータ(91)は三フッ化窒素無害化処理装置(1)に準ずる。さらに、反応器(90)に導入する被処理ガスの乾燥器や予備加熱器、処理済みガス中の未反応ガス濃度を監視する検出器等の各種周辺装置を追加しても良く、これらの詳細は三フッ化窒素無害化処理装置(1)に準ずる。
【実施例】
【０２０１】
三フッ化窒素、四フッ化メタン、フッ化炭素およびフッ素ガスのフッ素系ガス無害化処理方法およびその処理装置の具体的実施例について、図１〜図５を参照しつつ説明する。
【０２０２】
図１〜図５に示す各処理装置(1)(2)(3)(4)(5)(6)の装置構成を示すブロック図において、共通部分をまとめて説明する。
【０２０３】
各反応器(11)(11')(21)(52)(62)(72)(82)(86)は、上部および底部にガス通路(31)(15)、(15)(33)、(51)(55)、(61)(66)、(71)(75)、(81)(85)、(85)(85')に連結される開口部を有する円筒状のセル(12)(12’）(22)(53)(63)(73)(83)(87)、およびこれらのセル(12)(12')(22)(53)(63)(73)(83)(87)の内部を所定温度に加熱するヒータ(13)(13')(23)(54)(64)(74)(84)(88)を有する。前記セル(12)(12')(22)(53)(63)(73)(83)(87)内には固形状の各種処理剤が充填されるが、これらの開口部はフィルター装着によりガスを流通性を確保しつつ内部充填物が脱落しないようになされている。
【０２０４】
また、(31)(51)(61)(71)(81)は被処理ガスを反応器(11)(52)(62)(72)(82)のセル(12)(53)(63)(73)(83)内に導入するための導入路であり、これらの導入路(31)(51)(61)(71)(81)上において、各フッ素系ガスを含有する被処理ガスと該被処理ガスを装置内に流通させるためのキャリアガスとを混合する気体混合器(41)、反応器(11)(11')(52)(62)(72)(82)(86)における反応効率の向上を図るために混合気体に含有する水分を除去する乾燥器(42)、反応器(11)(11')(52)(62)(72)(82)(86)における反応を促進するために被処理ガスを反応好適温度に加熱するための予備加熱器(43)が設けられている。一方、(33)(55)(66)(75)(85)は前記反応器(21)(52)(62)(72)において処理された処理済みガスを排出させる排出路であり、これらの排出路(33)(55)(66)(75)(85)上には処理済みガス中のフッ素系ガスの濃度を検知する検知器(44)(59)(69)(79)が設けられている。また、図５に示す処理装置(5)(6)(7)においては、前記排出路(85)上に第２反応器(86)が設けられ、排出路(85)は実質的に第２反応器(86)のセル(87)への連通路となされ、排出路(85)の後段部分(85')から処理済みガスが排出される。(89)は、排出路(85)の後段部分(85')上に設けられた検知器である。
【０２０５】
また、各処理装置(1)(2)(3)(4)(5)(6)は、キャリアガスとして窒素ガスが用いて系内の空気を置換し、各反応は非酸化雰囲気で行われるようになされている。また、三フッ化窒素の検出器(44)として日本酸素株式会社製のNitrogen Trifluoride Leak Detector MODEL NF-1を用い、四フッ化メタン、フッ化炭素、フッ素ガスおよびフッ化炭化水素の検知器(59)(69)(79)(89)として、キャピラリーガスクロマトグラフ（島津製作所製、型式１７Ａ）を用いた。
〔三フッ化窒素の無害化処理方法および処理装置〕
図１に示す三フッ化窒素無害化処理装置(1)おいて、第１反応（Ａ−１）を行う第１反応器は、同一構成の２台の反応器(11)(11')が連絡路(15)によって直列に連結されることにより構成され、セル(12)(12')内には第１反応（Ａ−Ｉ）の処理剤であるハロゲン化金属（ＭＸp）が充填されている。この実施例のように、２台あるいはそれ以上の複数の反応器を連結することにより、三フッ化窒素（ＮＦ3）のハロゲン化金属（ＭＸp）への接触機会を増やして、第１反応（Ａ−Ｉ）を確実に行わせることができる。確実な第１反応（Ａ−Ｉ）はセル(12)容量の拡大によっても行えるが、本実施例のように複数の反応器の連結使用は装置構成の組換えが容易にできるという利点があり、被処理ガス中の三フッ化窒素濃度や処理量に変化があった場合、組み入れる反応器数の増減により過不足なく反応を行わせることができる。また、個々のユニットを小型化できるため、消耗品であるセル充填物の交換作業や装置の保守点検が容易である点でも有利である。
【０２０６】
第２反応器(21)のセル(22)内には、第２反応（Ａ−II）の処理剤である酸化金属（ＭrＯs）、または第２’反応（Ａ−II’）の処理剤である酸化金属（ＭrＯs）および炭素（Ｃ）が充填されている。なお、第２反応器(21)についても上述の第１反応器(11)(11')と同様に複数ユニットを連結しても良い。
【０２０７】
そして、後段の第１反応器(11')と第２反応器(21)とは連通路(32)を介して連結されており、第１反応器(11')において処理された被処理ガスは第２反応器(21)に導入される。従って、被処理ガスは、導入路(31)、第１反応器(11)(11')、連通路(32)、第２反応器(21)、排出路(33)の順路をたどり、この間に無害化処理がなされる。
【０２０８】
なお、本図では、第１および第２反応器(11)(11')(21)において、被処理ガスを上部から導入して底部から排出させるダウンフロー方式を採用しているが、本発明は反応器内の流通方式を限定するものではない。その他の流通方式として、底部から導入して上部から排出させるアップフロー方式、あるいは処理済みガスを反応器内でセル内流通方向とは逆方向に導く方式等を例示できる。
【０２０９】
前記三フッ化窒素無害化処理装置(1)における無害化処理は、次のように行われる。即ち、２台の第１反応器(11)(11')はそれぞれのヒータ(13)(13')により、セル(12)(12')内は反応式（Ａ−Ｉ）に基づくハロゲン化金属（ＭＸp）に応じた反応好適温度に調整されているとともに、第２反応器(21)のセル(22)内もヒータ(23)により反応式（Ａ−II）に基づく酸化金属（ＭrＯs）または反応式（Ａ−II’）に基づく酸化金属（ＭrＯs）および炭素（Ｃ）に応じた反応好適温度に調整されている。そして、導入路(31)より供給される三フッ化窒素を含有する被処理ガスは、気体混合器(41)においてキャリアガスと混合され、乾燥器(42)において水分除去され、さらに予備加熱器(43)において第１反応（Ａ−Ｉ）に適した温度に加熱されて、２台の第１反応器(11)(11')に順次導入される。第１反応器(11)(11')において、三フッ化窒素はセル(12)(12')内を通過する間に、（Ａ−Ｉ）式で表される反応を起こして、フッ化金属（ＭＦq）、ハロゲンガス（Ｘ2）および窒素ガス（Ｎ2）が生成される。これらの生成物のうち、固形状のフッ化金属（ＭＦq）はセル(12)(12')内にとどまり、気体のハロゲンガス（Ｘ2）と窒素ガス（Ｎ2）は、連通路(32)を通って第２反応器(21)のセル(22)内に導入される。そして、第２反応器(21)のセル(22')内を通過する間に、ハロゲンガス（Ｘ2）が（Ａ−II）式または（Ａ−II’）式に基づく反応を起こし、一方窒素ガス（Ｎ2）は反応に関与することなく通過する。そして、（Ａ−II）式に基づく第２反応の場合は、ハロゲン化金属（ＭＸp）と酸素（Ｏ2）とが生成され、（Ａ−II’）式に基づく場合はハロゲン化金属（ＭＸp）と二酸化炭素（ＣＯ2）が生成される。そして、固形状のハロゲン化金属（ＭＸp）はセル(22)内にとどまり、気体状の酸素（Ｏ2）または二酸化炭素（ＣＯ2）、さらに第１反応器(11)(11')内で生成され、またはキャリアガスとして使用した窒素ガス（Ｎ2）は排出路(33)から排出される。これらの混合処理済みガスは、検知器(44)において三フッ化窒素濃度を測定し、未反応物が基準値以下であることを確認した上で大気中に放出される。また、第２反応器(21)において生成されたハロゲン化金属（ＭＸp）は、第１反応器(11)(11')のセル(12)(12')内充填物として再利用することができる。
【０２１０】
上述の三フッ化窒素無害化処理装置(1)により、異なる処理剤を用いて処理試験を行った。
【０２１１】
各処理試験において、第１反応器(11)(11)のセル(12)(12')は内径１０ｃｍ×長さ４０ｃｍ、第２反応器(21)のセル(22)は内径８ｃｍ×長さ３０ｃｍのもの共通してを使用し、前記セル(12)(12')(22)内に充填する処理剤の種類、平均粒径および充填量は表４に示すとおりである。
【０２１２】
そして、セル(12)(12')(22)内を表４に示す温度に調整し、表４に示す三フッ化窒素 濃度の被処理ガスを所定の流量で装置(1)内に導入して連続的処理した。その結果、第２反応器(22)から排出される処理済みガス中の三フッ化窒素濃度は、表４に示す濃度となった。
【０２１３】
【表４】
2005052724.tif 000006
【０２１４】
前記被処理ガス中の三フッ化窒素濃度は、半導体製造プロセスにおいて排出される廃ガス中の三フッ化窒素濃度に準じた濃度である。また、米国連邦当局公布（１９７４年３９巻）によれば、三フッ化窒素のＴ．Ｗ．Ａ．値（１日８時間、１週４０時間労働作業環境許容濃度）は１０ｐｐｍである。これらのことから、この発明の方法および装置により、半導体製造プロセスにおいて発生する廃ガス中の三フッ化窒素を許容限度内の濃度にまで分解できることを確認できた。
【０２１５】
さらに、前記条件下での本装置の処理能力を、前記許容濃度以下に連続処理することができた時間として表し、表４に併せて示す。
〔四フッ化メタンの無害化処理方法および処理装置（酸化金属との反応による）〕
図２に示す四フッ化メタン無害化処理装置(2)において、反応器(52)のセル(53)内には、第１反応（Ｂ−Ｉ）および第２反応（Ｂ−II）の共通の処理剤である酸化金属（ＭpＯq）が充填され、被処理ガスが前記反応器(52)を通過する間に無害化処理がなされる。
【０２１６】
具体的には、前記四フッ化メタン無害化処理装置(2)における無害化処理は、次のように行われる。即ち、反応器(52)は、ヒータ(54)によってセル(53)内が反応式（Ｂ−Ｉ）（Ｂ−II）に基づく酸化金属（ＭpＯq）に応じた反応好適温度に調整されており、導入路(51)より供給される四フッ化メタンを含有する被処理ガスは、気体混合器(41)においてキャリアガスと混合され、乾燥器(42)において水分除去され、さらに予備加熱器(43)において反応式（Ｂ−Ｉ）（Ｂ−II）に適した温度に加熱されて、反応器(52)に導入される。反応器(52)において、四フッ化メタンはセル(53)内を通過する間に、（Ｂ−Ｉ）式で表される反応を起こしてフッ化金属（ＭＦr）および二酸化炭素（ＣＯ2）が生成されるとともに、生成された二酸化炭素は（Ｂ−Ｉ）式で表される反応を起こして金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）に変換される。前記セル(53)内で２つの反応が並行して進行する。これらの生成物はいずれも固形であってセル(53)内にとどまり、未反応の被処理ガス、未反応の二酸化炭素およびキャリアガスは排出路(55)から排出される。これらの混合処理済みガスは、検知器(59)において四フッ化メタン濃度を測定し、未反応物が基準値以下であることを確認した上で大気中に放出される。
【０２１７】
上述の四フッ化メタン無害化処理装置(2)において、反応器(52)のセル(53)内に充填する処理剤として酸化カルシウムおよび酸化マグネシウムを用いて処理試験を行った。前記セル(53)は内径２０ｃｍ×長さ６０ｃｍのものを用い、処理剤の平均粒径と充填量は表５に示すとおりである。
【０２１８】
そして、セル(53)内を表５に示す温度に調整し、表５に示す四フッ化メタン濃度の被処理ガスを所定の流量で装置(2)内に導入して連続的処理した。その結果、反応器(52)から排出される処理済みガス中の四フッ化メタン濃度は、表５に示す濃度となった。
【０２１９】
【表５】
2005052724.tif 000007
【０２２０】
前記被処理ガス中の四フッ化メタン濃度は、半導体製造プロセスにおいて排出される廃ガス中の四フッ化メタン濃度に準じた濃度である。また、四フッ化メタンの排出許容濃度は１０ｐｐｍであることから、この発明の方法および装置により、半導体製造プロセスにおいて発生する廃ガス中の四フッ化メタンを許容限度内の濃度にまで分解できることを確認できた。
〔フッ化炭素の無害化処理方法および処理装置（酸化金属との反応による）〕
図３に示すフッ化炭素（ＣnＦ2n+2：ｎ＝２，３）無害化処理装置(3)において、反応器(62)のセル(63)内には、第１反応（Ｃ−Ｉ）および第３反応（Ｃ−III）の共通の処理剤である酸化金属（ＭpＯq）が充填されている。また、前記セル(63)内には酸素供給路(65)を介して酸素が供給される。被処理ガスが前記反応器(62)を通過する間に一連の無害化処理がなされる。
【０２２１】
具体的には、前記フッ化炭素無害化処理装置(3)における無害化処理は、次のように行われる。即ち、反応器(62)は、ヒータ(64)によってセル(63)内が反応式（Ｃ−Ｉ）（Ｃ−III）に基づく酸化金属（ＭpＯq）とフッ化炭素（ＣnＦ2n+2）とに応じた反応好適温度に調整されており、導入路(61)より供給されるフッ化炭素を含有する被処理ガスは、気体混合器(41)においてキャリアガスと混合され、乾燥器(42)において水分除去され、さらに予備加熱器(43)において反応式（Ｃ−Ｉ）（Ｃ−III）に適した温度に加熱されて、反応器(62)に導入される。また、酸素供給路(65)から供給された酸素によってセル(63)内は酸化雰囲気となっている。反応器(62)において、フッ化炭素はセル(63)内を通過する間に、（Ｃ−Ｉ）式で表される反応を起こしてフッ化金属（ＭＦr）、金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）および一酸化炭素（ＣＯ）が生成されるとともに、生成された一酸化炭素は（Ｃ−Ｉ）式で表される反応を起こして速やかに二酸化炭素に変換され、さらにこの二酸化炭素は（Ｃ−ＩII）式で表される反応によって金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）に変換される。これらの一連の反応により最終的に生成されるフッ化金属（ＭＦr）、金属炭酸塩（Ｍs（ＣＯ3）t）はいずれも固形であってセル(63)内にとどまり、キャリアガスのみが排出路(66)から排出される。これらの処理済みガスは、検知器(69)においてフッ化炭素濃度を測定し、未反応物が基準値以下であることを確認した上で大気中に放出される。
【０２２２】
上述のフッ化炭素無害化処理装置(3)において、反応器(62)のセル(63)内に充填する処理剤として酸化カルシウムおよび酸化マグネシウムを用いて、六フッ化エタンおよび八フッ化プロパンの処理試験を行った。前記セル(63)は内径２０ｃｍ×長さ６０ｃｍのものを用い、処理剤の平均粒径と充填量は表６および表７に示すとおりである。また、前記セル(63)内には表６および表７に示す流量の酸素を連続的に供給するものとした。
【０２２３】
そして、セル(63)内を表６（六フッ化エタン）および表７（八フッ化プロパン）に示す温度に調整し、これらの表に示す濃度の被処理ガスを所定の流量で装置(3)内に導入して連続的処理した。その結果、反応器(62)から排出される処理済みガス中の六フッ化エタン濃度および八フッ化プロパン濃度は表６および表７に示す濃度となった。
【０２２４】
【表６】
2005052724.tif 000008
【０２２５】
【表７】
2005052724.tif 000009
【０２２６】
前記被処理ガス中の六フッ化エタン濃度および八フッ化プロパン濃度は、半導体製造プロセスにおいて排出される廃ガス中のこれらの濃度に準じた濃度である。また、六フッ化エタンおよび八フッ化プロパンの排出許容濃度は１０ｐｐｍであることから、この発明の方法および装置により、半導体製造プロセスにおいて発生する廃ガス中の六フッ化エタンおよび八フッ化プロパンを許容限度内の濃度にまで分解できることを確認できた。
【０２２７】
さらに、前記条件下での本装置の処理能力を、前記許容濃度以下に連続処理することができた時間として表し、表６および表７に併せて示す。
〔フッ素ガス無害化処理方法および処理装置（酸化金属との反応による）〕
図４に示すフッ素ガス無害化処理装置(4)において、反応器(72)のセル(73)内には、反応式（Ｄ−Ｉ）に基づく処理剤である酸化金属（ＭpＯq）が充填され、被処理ガスが前記反応器(72)を通過する間に無害化処理がなされる。
【０２２８】
具体的には、前記フッ素ガス無害化処理装置(4)における無害化処理は、次のように行われる。即ち、反応器(72)は、ヒータ(74)によってセル(72)内が反応式（Ｄ−Ｉ）に基づく酸化金属（ＭpＯq）に応じた反応好適温度に調整されており、導入路(71)より供給されるフッ素ガスを含有する被処理ガスは、気体混合器(41)においてキャリアガスと混合され、乾燥器(42)において水分除去され、さらに予備加熱器(43)において反応式（Ｄ−Ｉ）に適した温度に加熱されて、反応器(72)に導入される。反応器(72)において、フッ素ガスはセル(73)内を通過する間に、（Ｄ−Ｉ）式で表される反応を起こしてフッ化金属（ＭＦr）および酸素（Ｏ2）が生成される。これらの生成物のうち、フッ化金属（ＭＦr）は固形であってセル(73)内にとどまり、気体の酸素はキャリアガスともに排出路(75)から排出される。これらの混合処理済みガスは、検知器(69)においてフッ素ガス濃度を測定し、未反応物が基準値以下であることを確認した上で大気中に放出される。
【０２２９】
上述のフッ素ガス無害化処理装置(4)において、反応器(72)のセル(73)内に充填する処理剤として酸化アルミニウム、酸化カルシウムおよび酸化マグネシウムを用いて処理試験を行った。前記セル(73)は内径２０ｃｍ×長さ６０ｃｍのものを用い、処理剤の平均粒径と充填量は表８に示すとおりである。
【０２３０】
そして、セル(73)内を表８に示す温度に調整し、表８に示すフッ素ガス濃度の被処理ガスを所定の流量で装置(4)内に導入して連続的処理した。その結果、反応器(72)から排出される処理済みガス中のフッ素ガス濃度は、表８に示す濃度となった。
【０２３１】
【表８】
2005052724.tif 000010
【０２３２】
前記被処理ガス中のフッ素ガス濃度は、半導体製造プロセスにおいて排出される廃ガス中のフッ素ガス濃度に準じた濃度である。また、フッ素ガスの排出許容濃度は５ｐｐｍであることから、この発明の方法および装置により、半導体製造プロセスにおいて発生する廃ガス中のフッ素ガスを許容限度内の濃度にまで分解できることを確認できた。
〔フッ化炭素の無害化処理方法および処理装置（塩化金属との反応による）〕
図５に示すフッ化炭素（ＣnＦ2n+2：ｎ＝１、２，３）無害化処理装置(5)において、第１反応器(82)のセル(83)内には、第１反応（Ｅ−Ｉ）の処理剤である塩化金属（ＭＣｌp）が充填され、第２反応器(86)のセル(87)には、第２反応（Ｅ−II）の処理剤である酸化金属（ＭqＯr）または第２’反応（Ｅ−II'）の処理剤である酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）が充填され、被処理ガスがこれらの反応器(82)(86)を通過する間に無害化処理がなされる。
【０２３３】
具体的には、前記フッ化炭素無害化処理装置(5)における無害化処理は、次のように行われる。即ち、第１反応器(82)は、ヒータ(84)によってセル(83)内が反応式（Ｅ−Ｉ）に基づく塩化金属（ＭＣｌp）に応じた反応好適温度に調整されており、第２反応器(86)は、ヒータ(88)によってセル(87)内が反応式（Ｅ−II）に基づく酸化金属（ＭqＯr）または反応式（Ｅ−II'）に基づく酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）に応じた反応好適温度に調整されている。
【０２３４】
前記導入路(81)より供給されるフッ化炭素（ＣnＦ2n+2）を含有する被処理ガスは、気体混合器(41)においてキャリアガスと混合され、乾燥器(42)において水分除去され、さらに予備加熱器(43)において反応式（Ｅ−Ｉ）に適した温度に加熱されて、第１反応器(82)に導入される。第１反応器(82)において、フッ化炭素（ＣnＦ2n+2）はセル(83)内を通過する間に、（Ｅ−Ｉ）式で表される反応を起こしてフッ化金属（ＭＦp）、炭素（Ｃ）および塩素ガス（Ｃｌ2）が生成される。これらの生成物のうち、固形状のフッ化金属（ＭＦp）および炭素（Ｃ）はセル(83)内に残留し、気体の塩素ガス（Ｃｌ2）はキャリアガスととも一次処理済みガスとして排出路(85)から排出され、第２反応器(86)のセル(87)に導入される。一次処理済みガスに含有される塩素ガス（Ｃｌ2）はセル(87)内を通過する間に（Ｅ−II）式または（Ｅ−II'）式に基づく反応を起こし、キャリアガスは反応に関与することなく通過する。そして、（Ｅ−II）式に基づく第２反応の場合は、塩化金属（ＭＣｌp）と酸素（Ｏ2）とが生成され、（Ｅ−II’）式に基づく場合は塩化金属（ＭＣｌp）と二酸化炭素（ＣＯ2）が生成される。そして、固形状の塩化金属（ＭＣｌp）はセル(87)内にとどまり、気体状の酸素（Ｏ2）または二酸化炭素（ＣＯ2）は二次処理済みガスとして排出路(85)の後段部分(85')から排出される。前記二次処理済みガスは、検知器(89)においてフッ化炭素濃度を測定し、未反応物が基準値以下であることを確認した上で大気中に放出される。また、第２反応器(86)において生成された塩化金属（ＭＣｌp）は、第１反応器(82)のセル(83)内充填物として再利用することができる。
【０２３５】
上述のフッ化炭素無害化処理装置(5)において、第１反応器(82)では内径２０ｃｍ×長さ６０ｃｍのセル(83)を用い、第２反応器(86)では内径２０ｃｍ×長さ６０ｃｍのセル(87)を用い、表９に示すＡ〜Ｆの６種の組み合わせで処理剤を充填した。そして、各セル(83)(87)内を加熱し、５％の四フッ化メタン（ＣＦ4）を含む被処理ガスを１８０ｌ／ｈの流量で装置(5)内に導入して連続的処理した。その結果、第２反応器(86)から排出される二次処理済みガス中の四フッ化メタンはいずれも１０ｐｐｍ未満であり、許容限度以下に無害化処理できることを確認した。
【０２３６】
【表９】
2005052724.tif 000011
【０２３７】
また、５％の六フッ化エタン（Ｃ2Ｆ6）を含む被処理ガス、５％の八フッ化プロパン（Ｃ3Ｆ8）を含有する被処理ガスついても、同条件で連続処理したところ、いずれも二次処理済みガス中の濃度を１０ｐｐｍ未満までに無害化することができた。
〔フッ素ガスの無害化処理方法および処理装置（塩化金属との反応による）〕
図５に示すフッ素ガス（Ｆ2）無害化処理装置(6)において、第１反応器(82)のセル(83)内には、第１反応（Ｆ−Ｉ）の処理剤である塩化金属（ＭＣｌp）が充填され、第２反応器(86)のセル(87)には、第２反応（Ｆ−II）の処理剤である酸化金属（ＭqＯr）または第２’反応（Ｆ−II'）の処理剤である酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）が充填され、被処理ガスがこれらの反応器(82)(86)を通過する間に無害化処理がなされる。
【０２３８】
具体的には、前記フッ素ガス無害化処理装置(6)における無害化処理は、次のように行われる。即ち、第１反応器(82)は、ヒータ(84)によってセル(83)内が反応式（Ｆ−Ｉ）に基づく塩化金属（ＭＣｌp）に応じた反応好適温度に調整されており、第２反応器(86)は、ヒータ(88)によってセル(87)内が反応式（Ｆ−II）に基づく酸化金属（ＭqＯr）または反応式（Ｆ−II'）に基づく酸化金属（ＭqＯr）および炭素（Ｃ）に応じた反応好適温度に調整されている。
【０２３９】
前記導入路(81)より供給されるフッ素ガスを含有する被処理ガスは、気体混合器(41)においてキャリアガスと混合され、乾燥器(42)において水分除去され、さらに予備加熱器(43)において反応式（Ｆ−Ｉ）に適した温度に加熱されて、第１反応器(82)に導入される。第１反応器(82)において、フッ素ガスはセル(83)内を通過する間に、（Ｆ−Ｉ）式で表される反応を起こしてフッ化金属（ＭＦp）および塩素ガス（Ｃｌ2）が生成される。これらの生成物のうち、固形状のフッ化金属（ＭＦp）はセル(83)内に残留し、気体の塩素ガス（Ｃｌ2）はキャリアガスととも一次処理済みガスとして排出路(85)から排出され、第２反応器(86)のセル(87)に導入される。一次処理済みガスに含有される塩素ガスはセル(87)内を通過する間に（Ｆ−II）式または（Ｆ−II'）式に基づく反応を起こし、キャリアガスは反応に関与することなく通過する。そして、（Ｅ−II）式に基づく第２反応の場合は、塩化金属（ＭＣｌp）と酸素（Ｏ2）とが生成され、（Ｆ−II’）式に基づく場合は塩化金属（ＭＣｌp）と二酸化炭素（ＣＯ2）が生成される。そして、固形状の塩化金属（ＭＣｌp）はセル(87)内にとどまり、気体状の酸素（Ｏ2）または二酸化炭素（ＣＯ2）は二次処理済みガスとして排出路(85)の後段部分(85')から排出される。前記二次処理済みガスは、検知器(89)においてフッ素ガス濃度を測定し、未反応物が基準値以下であることを確認した上で大気中に放出される。また、第２反応器(86)において生成された塩化金属（ＭＣｌp）は、第１反応器(82)のセル(83)内充填物として再利用することができる。
【０２４０】
上述のフッ素ガス無害化処理装置(6)において、第１反応器(82)では内径２０ｃｍ×長さ６０ｃｍのセル(83)を用い、第２反応器(86)では内径２０ｃｍ×長さ６０ｃｍのセル(87)を用い、表９に示すＡ〜Ｆの６種の組み合わせで処理剤を充填した。そして、各セル(83)(87)内を加熱し、５％のフッ素ガス（Ｆ2）を含む被処理ガスを１８０ｌ／ｈの流量で装置(6)内に導入して連続的処理した。その結果、第２反応器(86)から排出される二次処理済みガス中のフッ素ガス濃度は、いずれも５ｐｐｍ未満であり、許容限度以下に無害化処理できることを確認した。
【０２４１】
次に、フッ化炭化水素ガスの無害化処理方法およびその処理装置の具体的実施例について、図面を参照しつつ説明する。
【０２４２】
図６に示す各処理装置(7)(8)(9)の装置構成を示すブロック図において、反応器(90)は処理剤が充填されるセル（図示省略）を有し、該セル内はヒータ(91)によって加熱され、かつ熱伝対温度計(98)およびサーモスタット(99)によって所定温度に保持される。ボンベ(92)(95)に貯蔵されたフッ化炭化水素および窒素ガスは開閉弁(100)(101)の開閉切り替えによって導入路(93)を介してセル内に導入されて無害化処理される。また、処理済みガスは排出路(94)から排出される。
【０２４３】
フッ化炭化水素ガスの無害化処理に際しては、前記セル内に処理剤を充填後、ボンベ(95)内の窒素ガスをセル内に導入して系内を洗浄し、さらに真空ポンプ(96)で脱気し、非酸化雰囲気で反応させるものとした。
〔フッ化炭化水素の無害化処理方法および処理装置（塩化金属との反応による）〕
図６に示すフッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）の無害化処理装置(7)において、反応器(90)のセルとして内部容積６０ｃｍ3のものを用い、第１反応（Ｇ−Ｉ）の処理剤である塩化金属を充填し、ヒーター(91)で所定温度に加熱した塩化金属に図外の予熱器によって塩化金属と同温度に加熱したフッ化炭化水素ガスを所定時間接触させることによりフッ化金属に変換する無害化処理を行った。
【０２４４】
処理は、塩化金属としてＡｌＣｌ3を用いて５００℃に加熱し、化学量論的な固気導入比率が２（固体が気体に対して過剰量充填されている）となるようにフッ化炭化水素をセル内に導入し、３０分間反応させた。
【０２４５】
処理後、反応生成物と未反応塩化金属が混在したセル内物質に対し、Ｘ線回折装置（日本電子株式会社製、ＪＤＸ−３５３０Ｓ）により定性分析を行い、反応生成物であるＡｌＦ3の存在を確かめた。さらに、エネルギー分散型蛍光Ｘ線解析装置（日本電子株式会社製、ＪＥＤ−２１１０）により元素分析を行い、下記式に基づいて塩化金属側からの反応率を求めた。
【０２４６】
反応率（％）＝ＣF／（ＣF＋ＣCl）×１００
ＣF  ：反応後のセル内物質に含まれるフッ素の原子量パーセント
ＣCl ：反応後のセル内物質に含まれる塩素の原子量パーセント
そしてさらに、得られた塩化金属側の反応率に基づいてフッ化炭化水素側の反応率に換算したところ、ほぼ１００％の反応率であり、フッ化炭化水素は無害化された。
【０２４７】
また、ＣａＣｌ2、ＭｇＣｌ2による処理を行ったところ、ＡｌＣｌ3とほぼ同等の反応率であった。
【０２４８】
また、上述の反応において複製する塩素ガスは、排出路(94)の後段に（Ｇ−II）の処理剤である酸化金属または（Ｇ−II’）反応の処理剤である酸化金属および炭素を充填した反応器を増設し、塩素ガスをこれらの処理剤に接触させることによって高度の無害化処理を行うことができる。
〔フッ化炭化水素の無害化処理方法および処理装置（酸化金属との反応による）〕
図６に示すフッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）の無害化処理装置(8)において、反応器(90)のセルとして内部容積が６０ｃｍ3のものを用い、第１反応（Ｈ−Ｉ）の処理剤である酸化金属を充填し、ヒーター(91)で所定温度に加熱した酸化金属に図外の予熱器によって酸化金属と同温度に加熱したフッ化炭化水素ガスを所定時間接触させることにより、無害化処理を行った。
【０２４９】
処理は、酸化金属としてＳｒＯを用い、それぞれを５５０℃に加熱し、化学量論的な固気導入比率が２（固体が気体に対して過剰量充填されている）となるようにフッ化炭化水素をセル内に導入し、１０分間反応させた。
【０２５０】
処理後、反応生成物と未反応酸化金属が混在したセル内物質に対し、Ｘ線回折装置（日本電子株式会社製、ＪＤＸ−３５３０Ｓ）により定性分析を行い、反応生成物であるＳｒＦ2の存在を確かめた。さらに、エネルギー分散型蛍光Ｘ線解析装置（日本電子株式会社製、ＪＥＤ−２１１０）により元素分析を行い、下記式に基づいて酸化金属側からの反応率を求めた。
【０２５１】
反応率（％）＝ＣF／（ＣF＋ＣSr）×１００
ＣF  ：反応後のセル内物質に含まれるフッ素の原子量パーセント
ＣSr ：反応後のセル内物質に含まれるストロンチウムの原子量パーセント
そしてさらに、得られた酸化金属側の反応率に基づいてフッ化炭化水素側の反応率に換算したところ、ほぼ１００％の反応率であり、フッ化炭化水素は無害化された。
【０２５２】
また、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯによる処理を行ったところ、ＳｒＯとほぼ同等の反応率であった。
〔フッ化炭化水素の無害化処理方法および処理装置（炭化カルシウムとの反応による）〕
図６に示すフッ化炭化水素（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）の無害化処理装置(9)において、反応器(90)のセルとして内部容積が６０ｃｍ3のものを用い、反応（Ｊ−Ｉ）の処理剤である炭化カルシウムを充填し、ヒーター(91)で所定温度に加熱した炭化カルシウムに図外の予熱器によって炭化カルシウムと同温度に加熱したフッ化炭化水素ガスを所定時間接触させることによりフッ化金属に変換する無害化処理を行った。
【０２５３】
処理は、炭化カルシウムを５５０℃に加熱し、化学量論的な固気導入比率が２（固体が気体に対して過剰量充填されている）となるようにフッ化炭化水素をセル内に導入し、１０分間反応させた。
【０２５４】
処理後、反応生成物と未反応炭化カルシウムが混在したセル内物質に対し、Ｘ線回折装置（日本電子株式会社製、ＪＤＸ−３５３０Ｓ）により定性分析を行い、反応生成物であるＣａＦ2の存在を確かめた。さらに、エネルギー分散型蛍光Ｘ線解析装置（日本電子株式会社製、ＪＥＤ−２１１０）により元素分析を行い、下記式に基づいて炭化カルシウム側からの反応率を求めた。
【０２５５】
反応率（％）＝ＣF／（２ＣCa）×１００
ＣF  ：反応後のセル内物質に含まれるフッ素の原子量パーセント
ＣCa ：反応後のセル内物質に含まれる酸素の原子量パーセント
そしてさらに、得られた炭化カルシウム側の反応率に基づいてフッ化炭化水素側の反応率に換算したところ、ほぼ１００％の反応率であり、フッ化炭化水素は無害化された。
【０２５６】
なお、上述の四フッ化メタン、フッ化炭素、フッ素ガス、フッ化炭化水素の各無害化処理装置(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)は、１反応につき１台の反応器で無害化処理する装置構成を例示したが、この発明は１台の反応器に限定されるものではない。三フッ化窒素の無害化処理装置(1)と同様に、複数の反応器を適宜連結した装置構成も本発明に含まれる。
【０２５７】
また、フッ化炭素、フッ素ガス、フッ化炭化水素の無害化処理では、処理剤として酸化金属および塩化金属をそれぞれ単独で用いる実施例を示したが、これらを１つのセル内の混在させて併用することも、各処理剤を充填したセルを連結して併用することもできる。さらに、被処理ガス中に２種以上のフッ素系ガスが混在している場合も本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０２５８】
【図１】この発明の三フッ化窒素の無害化処理装置および周辺装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】この発明の四フッ化メタンの無害化処理装置および周辺装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】この発明のフッ化炭素の無害化処理装置および周辺装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】この発明のフッ素ガスの無害化処理装置および周辺装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】この発明のフッ化炭素の無害化処理装置およびフッ素ガスの無害化処理装置、ならびに周辺装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】この発明のフッ化炭化水素の無害化処理装置および周辺装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０２５９】
１…三フッ化窒素無害化処理装置
２…四フッ化メタン無害化処理装置
３…フッ化炭素無害化処理装置
４…フッ素ガス無害化処理装置
５…フッ化炭素無害化処理装置
６…フッ素ガス無害化処理装置
７、８，９…フッ化炭化水素無害化処理装置
11,11’,82…第１反応器
21,86…第２反応器
52,62,72…反応器
12,12',22,53,63,73,83,87…セル
13,13',23,54,64,74,84,88,91…ヒータ
31,51,61,71,81,93…導入路
32…連通路
33,55,66,75,85,85',94…排出路
65…酸素供給路
90…第１反応器（反応器）
【図１】
2005052724.tif 000012
【図２】
2005052724.tif 000013
【図３】
2005052724.tif 000014
【図４】
2005052724.tif 000015
【図５】
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【図６】
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