(57)【要約】【課題】      フッ素化合物を含有する排ガス中のフッ素のほとんどを排ガス処理ライン上でリサイクル可能な状態にて回収できるとともに、排水処理を一切必要としないフッ素化合物含有排ガスの処理方法を提供する。【解決手段】  フッ素化合物を含有する排ガスG1に水蒸気Vを混合して加熱分解しているので、加熱分解後にはフッ化水素などの酸性ガスGAと多量の水蒸気Vとを含む処理済ガスG2が生成される。そして、この処理済ガスG2を急冷すると、当該ガスG2中の水蒸気が凝結して水となり、この水に多量の酸性ガスGAが接触・反応して酸Aが生成される。このようにして生成された酸Aは、その濃度が極めて高いものであることから、これを回収することによってそのまま有価物として再利用することができる。【選択図】        図１
2005111433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素化合物を含有する排ガスを分解するとともに、分解の際に生じる酸性ガスを回収して除害するフッ素化合物含有排ガスの処理方法であって、
（ａ）排ガスに水蒸気を混合する水蒸気混合工程と、
（ｂ）前記水蒸気を混合した排ガスを加熱分解することにより酸性ガスを含む処理済ガスが生じる加熱分解工程と、
（ｃ）前記処理済ガスを急冷して水を凝結させるとともに、前記水と前記酸性ガスとを反応させることにより高濃度の酸を生成して前記酸性ガスを回収する冷却・回収工程とで構成されていることを特徴とするフッ素化合物含有排ガスの処理方法。
【請求項２】
前記水蒸気混合工程で用いる水蒸気を、前記加熱分解工程で生じる処理余熱を利用して生成することを特徴とする請求項１に記載のフッ素化合物含有排ガスの処理方法。
【請求項３】
内部に排ガスを加熱分解する排ガス分解処理室が形成された排ガス処理塔、
一端が前記排ガス処理塔に接続され、前記排ガス分解処理室内に排ガスを供給する流入配管、
一端が前記排ガス処理塔に接続され、前記排ガス分解処理室内で加熱分解された処理済ガスを排出する排出配管、
前記流入配管上に設けられ、流入配管を通流する排ガスに水蒸気を混合させる水蒸気混合器、
前記排ガス処理塔に取着され、前記排ガスを加熱分解した際に生じる処理余熱を利用して水蒸気を生成するとともにこれを前記水蒸気混合器へと供給する水蒸気生成手段、
前記排出配管上に設けられ、前記処理済ガスを急冷する凝縮装置、および
前記排出配管に取着され、前記処理済ガスを急冷して生成した高濃度の酸を回収する回収タンクを具備することを特徴とする排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素化合物を含有する排ガス、特に半導体，液晶等の電子デバイスの製造プロセスにおけるクリーニング，エッチング工程にて派生する排ガスの処理方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や液晶等の電子デバイスの製造プロセスでは、様々な態様のフッ素化合物が使用されているが、これらフッ素化合物の多くは人の健康や地球環境に多大な影響を与えることが知られている。このため、使用済みとなったフッ素化合物は、様々な方法で適正に除害処理された後、廃棄されている。
【０００３】
このような電子デバイスの製造プロセスで使用されるフッ素化合物のうち、液体で使用されるものとして希釈フッ酸が挙げられる。この希釈フッ酸はシリコンウエハの洗浄などに使用されるもので、従来、使用済みの希釈フッ酸の廃液は凝集沈殿による無害化処理を行い、その上澄み液を河川などに放流するとともに、汚泥を埋立処分していた。
【０００４】
しかし、近年、資源を有効に再利用・再資源化することによって環境への負荷を軽減する、いわゆる循環型社会の構築を目指すといった社会的要請から、電子デバイス製造業界においても様々なリサイクル技術の開発が行なわれており、この一つとして、希釈フッ酸の廃液を金属製品の再生洗浄液としてリサイクルする技術が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
一方、電子デバイスの製造プロセスで使用されるフッ素化合物のうち、ガス(気体)で使用されるものとしては、Ｃ2Ｆ6ＣＦ4およびＣＨＦ3ようなパーフルオロカーボン(以下、「ＰＦＣ」という。)やＮＦ3どが挙げられる。これらのガスは、ＣＶＤ(化学的気相成長法)工程におけるＣＶＤチャンバのクリーニングなどに使用されるもので、使用済みのガスは加熱分解など様々な処理方式の排ガス処理装置によって除害された後、大気中へと排出されている。
【０００６】
このような排ガス処理装置として、入口スクラバで有害排ガスに含まれる粉塵などを除去した後、電熱ヒータを備えた排ガス処理塔で当該排ガスを加熱分解し、分解したガスを湿式の出口スクラバで気液接触によって除害する排ガス処理装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
この排ガス処理装置を用いれば、排ガス中のフッ素化合物は、加熱分解によってフッ化水素(ＨＦ)となる。そして、フッ化水素が出口スクラバで水と気液接触することによってフッ酸となり、このフッ酸が排水中へと溶解することによって、排ガス中からフッ素化合物が除去される。
【０００８】
ここで、排ガス処理装置の出口スクラバにて排水中へと溶解する物質はフッ酸のみではなく、加熱分解した排ガス中に混在する塩化水素(ＨＣｌ)、臭化水素(ＨＢｒ)およびフッ化珪素(ＳｉＦ4)など他の酸性ガスもそれぞれ酸となって溶解している。しかしながら、排水中におけるこれら全ての酸はその濃度が低いため、そのままでは利用価値がない。このため、上述したような社会的要請から、これらの酸を再利用する場合には、多大なコストや時間ならびにエネルギーをかけて排水を濃縮して酸を抽出しなければならず、かえって環境に対して負荷を与えてしまうという問題があった。したがって、フッ素化合物を含む排ガスを除害した際に排水中へと溶解する酸は、別途排水処理を施して産業廃棄物として処分しているというのが現状である。
【０００９】
このように、ガスの状態で使用されるフッ素化合物は、簡単に回収してリサイクルすることができないという問題があった。
【特許文献１】特開２００２−１１５０８７号公報（第２−５頁）
【特許文献２】特開２００２−１８８８１０号公報（第３−６頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
それゆえに、本発明の主たる課題は、フッ素化合物を含有する排ガスを分解した際に生じる酸性ガスの殆どを排ガス処理ライン上でリサイクル可能な状態にて回収できるとともに、排水処理を一切必要としない高効率なフッ素化合物含有排ガスの処理方法とこの方法に用いる排ガス処理装置とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載した発明は、「フッ素化合物を含有する排ガス(G1)を分解するとともに、分解の際に生じる酸性ガス(GA)を回収して除害するフッ素化合物含有排ガス(G1)の処理方法であって、（ａ）排ガス(G1)に水蒸気(V)を混合する水蒸気混合工程と、（ｂ）水蒸気(V)を混合した排ガス(G1)を加熱分解することにより酸性ガス(GA)を含む処理済ガス(G2)が生じる加熱分解工程と、（ｃ）処理済ガス(G2)を急冷して水を凝結させるとともに、水と酸性ガス(GA)とを反応させることにより高濃度の酸(A)を生成して酸性ガス(GA)を回収する冷却・回収工程とで構成されている」ことを特徴とするフッ素化合物含有排ガス(G1)の処理方法である。
【００１２】
この発明では、フッ素化合物を含有する排ガス(G1)に水蒸気(V)を混合して加熱分解しているので、加熱分解後にはフッ化水素などの酸性ガス(GA)と多量の水蒸気(V)とを含む処理済ガス(G2)が生じる。そして、この処理済ガス(G2)を急冷すると、当該ガス(G2)中の水蒸気が凝結して水となり、この水に多量の酸性ガス(GA)が接触・反応して酸(A)が生成される。このようにして生成された酸(A)は、その濃度が極めて高いものであることから、これを回収することによってそのまま有価物として再利用することができる。
【００１３】
また、フッ素化合物などを加熱分解することによって生じた酸性ガス(GA)は、上述したように、処理済ガス(G2)由来の水によってその殆どが回収され、処理済ガス(G2)中から除害されるようになる。このため、加熱分解工程の後に湿式スクラバなどを設けて被処理ガス(G2)中の酸性ガス(GA)を回収・除害する必要はない。このように、この発明の排ガス処理方法では、湿式スクラバが不要となる、つまり、排水処理を一切必要としない。
【００１４】
なお、加熱分解工程に導入される排ガス(G)は、水蒸気混合工程において水蒸気(V)と十分混合するようにしている。このため、何らかの原因により排ガス(G)中に空気(正確には酸素)が混入したとしても、排ガス(G)中の可燃性成分と混入した酸素との結合が水蒸気(V)によって阻害され、かつ水蒸気(V)による温度上昇抑制効果も加わって逆火発生を効果的に防止することもできる。
【００１５】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載のフッ素化合物含有排ガスの処理方法において、「水蒸気混合工程で用いる水蒸気を、加熱分解工程で生じる処理余熱を利用して生成する」ことを特徴とするものである。
【００１６】
この発明では、加熱分解工程で生じる処理余熱を利用して水蒸気(V)を生成するようにしているので、水蒸気混合工程で用いる十分な量の水蒸気(V)を生成できるとともに、別途ヒータ装置などを設置して水蒸気(V)を生成する場合に比較して省エネルギー化を推進することができる。
【００１７】
請求項３に記載した発明は、「内部に排ガス(G1)を加熱分解する排ガス分解処理室(26)が形成された排ガス処理塔(12)、一端が排ガス処理塔(12)に接続され、排ガス分解処理室(26)内に排ガス(G1)を供給する流入配管(14)、一端が排ガス処理塔(12)に接続され、排ガス分解処理室(26)内で加熱分解された処理済ガス(G2)を排出する排出配管(20)、流入配管(14)上に設けられ、流入配管(14)を通流する排ガス(G1)に水蒸気(V)を混合させる水蒸気混合器(16)、排ガス処理塔(12)に取着され、排ガス(G1)を加熱分解した際に生じる処理余熱を利用して水蒸気(V)を生成するとともにこれを水蒸気混合器(16)へと供給する水蒸気生成手段(18)、排出配管(20)上に設けられ、処理済ガス(G2)を急冷する凝縮装置(22)、および排出配管(20)に取着され、処理済ガス(GA)を急冷して生成した高濃度の酸(A)を回収する回収タンク(24)を具備する」ことを特徴とする排ガス処理装置(10)であり、これにより、上述した請求項１または請求項２に記載のフッ素化合物含有排ガスの処理方法を適正に運用できる排ガス処理装置(10)を提供することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、フッ素化合物含有排ガスに水蒸気を混合した後、該排ガスを加熱分解しているので、逆火現象を防止できるとともに、加熱分解後にはフッ化水素などの酸性ガスと多量の水蒸気を含む処理済ガスが生じる。そして、この処理済ガスを急冷すると、水が生成されるとともに、この水に多量の酸性ガスが接触・反応して酸が生成される。このようにして生成された酸はその濃度が極めて高いため、これを回収することによって当該酸を有価物としてそのまま再利用することができる。つまり、ガスとして使用されたフッ素化合物やその他の酸性物質を回収してリサイクルすることができる。
【００１９】
また、処理済ガス中の酸性ガスは、処理済ガス由来の水によってその殆どを回収できるので、加熱分解工程の後に湿式スクラバが不要となる。つまり、排水処理を一切必要としない。
【００２０】
さらに、排ガス処理装置での処理余熱を利用して水蒸気を生成するようにしているので、水蒸気混合工程に供給する十分な量の水蒸気を生成できるとともに、別途ヒータ装置などを設置して水蒸気を生成する場合に比較して省エネルギー化を推進することができる。
【００２１】
したがって、フッ素化合物を含有する排ガスを分解した際に生じる酸性ガスの殆どを排ガス処理ライン上でリサイクル可能な状態にて回収できるとともに、排水処理を一切必要としない高効率なフッ素化合物含有排ガスの処理方法とこの方法に用いる排ガス処理装置とを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を図示実施例に従って説明する。本発明における一実施例の排ガス処理装置(10)は、半導体製造装置(図示せず)などから排出されるフッ素化合物を含有する排ガス(G1)を加熱分解法によって分解するとともに、フッ素化合物などの有害成分を酸として回収・再利用するためのものであり、図１に示すように、大略、排ガス処理塔(12)、流入配管(14)、水蒸気混合器(16)、水蒸気生成手段(18)、排出配管(20)、凝縮装置(22)および回収タンク(24)などで構成されている。
【００２３】
排ガス処理塔(12)は、フッ素化合物を含有する排ガス(G1)を加熱分解して酸性ガス(GA)を含む処理済ガス(G2)を生成する『加熱分解工程』を実行するためのものであり、円筒状の本体(12a)と、この本体(12a)の内部に設けられた排ガス分解処理室(26)と、排ガス分解処理室(26)内に垂設された１或いは複数本の電熱ヒータ(28)とで構成されている。
【００２４】
電熱ヒータ(28)は、排ガス分解処理室(26)内を７００℃〜１３００℃程度の所定の温度に加熱して排ガス(G1)を加熱分解させるものであり、炭化珪素からなる中実あるいは中空の棒状の発熱体で形成されている。
【００２５】
流入配管(14)は、一端を排ガス処理塔(12)に接続し、他端を図示しない半導体製造装置などの排ガス(G1)の発生源に接続することによって、排ガス分解処理室(26)に排ガス(G1)を導入する配管である。
【００２６】
この流入配管(14)の途中には、排ガス(G1)中に混入している粉塵やミストなどを除去するため乾式のフィルター(30)が取付けられており、さらに、このフィルター(30)の下流側には水蒸気混合器(16)が取付けられている。
【００２７】
水蒸気混合器(16)は、上述したように流入配管(14)上の所定位置に設けられ、流入配管(14)を通流する排ガス(G1)と水蒸気(V)とを均一に混合する『水蒸気混合工程』を実行するためのものであり、内部に水蒸気充満領域(16a)が形成された円筒状の本体(16b)と、この水蒸気充満領域(16a)内に取着された螺旋板や邪魔板などからなる抵抗増加用中間部材(16c)とで構成されている。
【００２８】
水蒸気生成手段(18)は、排ガス処理塔(12)内で加熱分解した後に排出される高温の処理済ガス(G2)の熱[即ち処理余熱]を利用して水蒸気を生成するものであり、図２に示すように、排ガス処理塔(12)の処理済ガス出口(12b)に連接され、上下面が密閉された円筒形のタンク(32)と、外部からの水(W)をタンク(32)内に供給する水供給配管(34)と、タンク(32)の上下面を貫通するように取着された１或いは複数の熱交換筒(36)と、タンク(32)内にて発生した水蒸気(V)を水蒸気混合器(16)内[即ち水蒸気充満領域(16a)]に供給する水蒸気供給配管(38)と、タンク(32)で発生した水蒸気(V)の所定量を安定的に水蒸気供給配管(38)へ向けて押し出すために、例えば窒素ガスなどの不活性ガス(N)をタンク(32)内に供給する配管(40)と、タンク(32)内が処理余熱で加熱されるまでの初期時に水(W)を加熱するヒータ(42)とで構成されている。
【００２９】
熱交換筒(36)は、耐熱性と熱伝導性に優れた金属などからなる上下両端が開口した直管状の部材であり、略同心円上に配されてタンク(32)の上下面を貫通している。この熱交換筒(36)は、排ガス処理塔(12)で加熱分解された高温の処理済ガス(G2)を上端開口(36a)から取り込み、その外側面に接するタンク(32)内の水(W)と熱交させる、つまり、処理済ガス(G2)の高熱をタンク(W)内の水に伝えることによって、タンク(32)内に水蒸気(V)を生成させるものである。
【００３０】
なお、ヒータ(42)は、電熱ヒータ(28)により排ガス処理塔(12)内の温度が７００℃〜１３００℃程度の所定温度に上昇するまでの期間(つまり初期時に)作動してタンク(32)内の水(W)を加熱するようになっている。
【００３１】
また、タンク(32)内には液面計(44)が取付けられており、タンク(32)内の水位が所定のレベルより低下して空焚きとならないようにバルブ(46)を操作して液面を制御している。
【００３２】
さらに、水蒸気生成手段(18)の処理済ガス出口(18a)側[本実施例ではタンク(32)の底面]には、上下面が密閉された円筒形の本体(48a)と、本体(48a)の上下面を貫通し、下方に向けてテーパー状に縮径することにより熱交換筒(36)を通過した処理済ガス(G2)を１カ所に集める処理済ガス通気路(48b)とを備え、本体(48a)の内部に冷却水を通流させることによってタンク(32)内部の水を冷却する冷却装置(48)が取付けられている。この冷却装置(48)では、タンク(32)に取着された温度計(50)が示すタンク(32)の水温に応じて本体(48a)内を通流する冷却水(CW)の量をコントロールするようにしており、これによりタンク(32)内にて生成する水蒸気(V)の量をコントロールしている。
【００３３】
排出配管(20)は、一端が冷却装置(48)の処理済ガス出口(48c)に接続され、略Ｊ字状に曲折された配管であり、排ガス分解処理室(26)で生成された処理済ガス(G2)を排ガス処理装置(10)の上方へ移送して大気中へと排出するためのものである。
【００３４】
この排出配管(20)の処理済ガス(G2)が上方に向かって流れている部分には凝縮装置(22)が取付けられており、この凝縮装置(22)よりも上流側で且つ排出配管(20)の最下部の位置には排出配管(20)が下方へ向けて分枝した枝配管(20a)が設けられている。そして、この枝配管(20a)の先端には回収タンク(24)が着脱可能に取付けられている。
【００３５】
凝縮装置(22)は、排出配管(20)の外面を覆う中空の本体(22a)を有し、この本体(22a)内に冷媒を循環させることによって、排出配管(20)内を通る処理済ガス(G2)を急速に冷却し、処理済ガス(G2)中の水蒸気(V)を凝結させるためのものである。排出配管(20)にこのような凝縮装置(22)を設けることによって、後で詳述するように、排出配管(20)内を通る処理済ガス(G2)中の水蒸気が凝結して水滴となり、この水滴と酸性ガス(GA)とが気液接触して高濃度の酸が生成される。なお、本実施例では凝縮装置(22)に用いる冷媒として、図示しないチラーなどの冷却装置で所定の温度に冷やした冷却水(CW)を用いるようにしているが、排出配管(20)内の処理済ガス(G2)を急冷できるものであれば、冷媒は如何なるものであってもよいし、また、凝縮装置(22)も上述したものに限定されるものではない。
【００３６】
回収タンク(24)は、少なくともその内面が塩化ビニル，ポリエチレン，不飽和ポリエステル樹脂およびフッ素樹脂などの耐蝕性を有する材料からなり、凝縮装置(22)によって生成した酸を集めて貯蔵するタンクである。
【００３７】
以上のように、凝縮装置(22)および回収タンク(24)は、処理済ガス(G2)を急冷して水を凝結させるとともに、この水と酸性ガス(GA)とを反応させて高濃度の酸を生成しこれを回収する『冷却・回収工程』を実行するものである。
【００３８】
そして、排出配管(20)の凝縮装置(22)よりも下流側には、消石灰(Ｃａ(ＯＨ)2や活性炭などで構成された吸着剤(52a)が充填され、処理済ガス(G2)中から有害な酸性ガス(GA)を完全に除害する乾式の除害装置(52)が必要に応じて接続されており、さらに、この除害装置(52)よりも下流側には処理済ガス(G2)を大気中へと放出する排気ファン(54)が取付けられている。
【００３９】
なお、本発明の排ガス処理装置(10)では、『冷却・回収工程』において処理済ガス(G2)中の酸性ガス(GA)の殆どが除害されているので、必要に応じて排出配管(20)に接続する除害装置(52)は小型のもので十分である。したがって、乾式の除害装置(52)として大型のものを設ける必要がなく、たとえ排ガス処理装置(10)に除害装置(52)を取付けたとしても排ガス処理装置(10)をコンパクトにすることができる。
【００４０】
また、排ガス処理装置(10)には上述の構成の他にも配線系や計器類が接続されており、これらが１つのコンパクトなキャビネット内に収納されている。
【００４１】
そして、排ガス処理塔(12)を除く他の部分には、排ガス(G1)に含まれる、或いは、当該排ガス(G1)の分解によって生じる酸性ガス(GA)などの腐食性成分による腐蝕から各部を守るため、塩化ビニル，ポリエチレン，不飽和ポリエステル樹脂およびフッ素樹脂などによる耐蝕性のライニングやコーティングが施されている。
【００４２】
次に、本発明の排ガス処理装置(10)の作用について説明する。半導体製造装置などの排ガス発生源と流入配管(14)とを接続し、排ガス処理装置(10)の電源をオンにすると、電熱ヒータ(28)による排ガス処理塔(12)内の加熱が開始されるとともに、水蒸気生成手段(18)では、排ガス処理塔(12)内が十分高温になるまでの間(即ち初期時に)、ヒータ(42)によりタンク(32)内の水(W)が加熱され、この加熱によって発生した水蒸気(V)が水蒸気混合器(16)の本体(16b)内に供給される。これにより、水蒸気混合器(16)の内部空間は、水蒸気充満領域(16a)として水蒸気(V)で満たされるようになる。
【００４３】
なお、電熱ヒータ(28)によって排ガス処理塔(12)内の温度が上昇して排ガス(G1)の加熱分解が可能な稼働状態になれば、ヒータ(42)が断電され、排ガス処理装置(10)に供給された排ガス(G1)の加熱分解処理の余熱によりタンク(32)内の水(W)が加熱され、それに伴って発生した水蒸気(V)が水蒸気混合器(16)内の供給される。
【００４４】
排ガス処理塔(12)内の温度が十分に上昇して排ガス(G1)の加熱分解が可能な稼働状態になると、排気ファン(54)が作動して排ガス(G1)が排ガス処理装置(10)へと導入される。すると、排ガス処理装置(10)に導入された排ガス(G1)は、まずフィルター(30)で粉塵やミストが除去された後、水蒸気混合器(16)内の水蒸気充満領域(16a)に導入され、水蒸気(V)と混合される。つまり、『水蒸気混合工程』が実行される。この水蒸気充満領域(16a)には抵抗増加用中間部材(16c)が取着されているので、水蒸気充満領域(16a)に導入された排ガス(G1)と水蒸気(V)とが十分に時間をかけて分子レベルで均一に混合するようになる。このため、例え排ガス(G1)中に何らかの原因によって酸素が混入したとしても酸素と可燃性成分との急激な酸化結合が妨げられ、爆発的燃焼現象を引き起こすことがない。換言すれば、このような状態になり、排ガス処理塔(12)と水蒸気混合器(16)の出口との間で逆火現象が発生したとしても、この火炎は水蒸気混合器(16)内で消し止められ、水蒸気混合器(16)の入口側に達することはない。
【００４５】
続いて、水蒸気混合器(16)にて水蒸気(V)と混合された排ガス(G1)は、排ガス処理塔(12)へと導入される。すると、排ガス処理塔(12)内の排ガス分解処理室(26)で『加熱分解工程』が実行される。この排ガス分解処理室(26)は、電熱ヒータ(28)によって７００〜１３００℃程度の所定の高温に保たれているので、排ガス(G1)は、排ガス分解処理室(26)内で加熱分解され、酸性ガス(GA)と多量の水蒸気(V)を含む高温の処理済ガス(G2)へと変化する。具体的には、排ガス(G1)中のフッ素化合物が分解して多量のフッ素が発生するとともに、このフッ素が排ガス(G1)中の水素や水蒸気(V)と即座に反応して酸性のフッ化水素(ＨＦ)ガスが生成される。なお、排ガス分解処理室(26)では、必要に応じて酸素を含む外気を導入するようにしてもよい。排ガス分解処理室(26)内に外気(特に酸素)を導入することによって排ガス(G1)を確実に加熱分解することができるからである。
【００４６】
続いて、排ガス分解処理室(26)で生成した高温の処理済ガス(G2)は、水蒸気生成手段(18)の熱交換筒(36)ならびに冷却装置(48)の処理済ガス通気路(48b)を通過して排出配管(20)に導入される。この際、処理済ガス(G2)は、熱交換筒(36)において、タンク(32)内の水(W)と熱交して、タンク(32)内に水蒸気(V)を発生させるとともに、処理済ガス(G2)自身は５０℃〜１００℃程度まで冷却される。ここで、この処理済ガス(G2)には、水蒸気混合器(16)を通過する際、多量の水蒸気(V)が与えられている。このため、熱交換筒(36)を通過して熱交した処理済ガス(G2)中の水蒸気(V)は、その一部が凝結して微細な水滴となり、この微細な水滴と処理済ガス(G2)中の酸性ガス(主にフッ化水素)(GA)とが気液接触して酸(主にフッ酸)(A)のミストを生成する。ここで生成した酸(A)のミストは、処理済ガス(G2)とともに排出配管(20)内を移動することになるが、その一部は集合して雫となり、排出配管(20)内を流下して回収タンク(24)に貯められる。
【００４７】
そして、排出配管(20)へと導入された処理済ガス(G2)は、凝縮装置(22)を通過する際に急冷されて多量の水を生じるとともに、この水と酸性ガス(GA)とが反応して高濃度の酸(A)を生成する。つまり『冷却・回収工程』が実行される。この工程を詳述すると、処理済ガス(G2)は、凝縮装置(22)によって冷却された排出配管(20)内を通過する際に急冷され、その温度が５℃〜室温(約２５℃前後)程度にまで低下する。すると、水蒸気混合器(16)にて混合された処理済ガス(G2)中の水蒸気(V)は、その殆どが凝結して微細な水滴になるとともに、(熱交換筒(36)での反応と同様に)この微細な水滴と処理済ガス(G2)中の酸性ガス(GA)とが大きな接触面積にて気液接触して酸(A)のミストを生成する。これにより、処理済ガス(G2)中の有害な酸性ガス(GA)の殆どが多量の生成した微細な水滴と接触して酸(A)のミストになる。つまり、処理済ガス(G2)中の有害成分が除害される。そして、この酸(A)のミストが熱交換筒(36)にて生成されたものも含めて徐々に集まって雫となり、この雫が排出配管(20)内に溜まりある程度の大きさになると排出配管(20)内を流下するようになる。排出配管(20)内を流下する酸(A)はやがて枝配管(20a)に達し、ここから回収タンク(24)へと流下して回収・貯蔵される。ここで、回収タンク(24)に回収される酸(主にフッ酸)(A)はその濃度が概ね３０〜５０％程度と極めて高く、そのまま有価物として利用することができる。
【００４８】
以上のような工程を経ることによって、処理済ガス(GA)中の有害な酸性ガス(GA)の殆どは、酸(A)として回収できるが、微量の酸性ガス(GA)が残った処理済ガス(G2)は続く除害装置(52)へと与えられ、ここで酸性ガス(GA)が消石灰などからなる吸着剤(52a)に吸着され、処理済ガス(G2)が完全に除害される。なお、酸性ガス(GA)がフッ化水素であり、また、吸着剤が消石灰である場合には、これらが反応することによって蛍石(ＣａＦ2)が生成される。この蛍石はフッ素の原料としてリサイクルすることができる。したがって、この排ガス処理装置(10)では、処理済ガス(G2)中の酸性物質、特にガスとして使用されたフッ化水素を完全に回収してリサイクルすることが可能である。
【００４９】
そして、完全に除害された処理済ガス(G2)は、排気ファン(54)によって大気中へと排出される。
【００５０】
この実施例によれば、フッ素化合物を含有する排ガス(G1)に水蒸気(V)を混合して加熱分解しているので、加熱分解後にはフッ化水素などの酸性ガス(GA)と多量の水蒸気(V)とを含む処理済ガス(G2)が生成される。そして、この処理済ガス(G2)を急冷すると、当該ガス(G2)中の水蒸気が凝結して水となり、この水に多量の酸性ガス(GA)が接触・反応して酸(A)が生成される。このようにして生成された酸(A)は、その濃度が極めて高いものであることから、これを回収することによってそのまま有価物として再利用することができる。
【００５１】
また、酸性ガス(GA)は、凝縮装置(22)を通過する際に処理済ガス(G2)中に生じる水によってその殆どを回収できるので、加熱分解工程の後に湿式スクラバが不要となる。つまり、排水処理を一切必要としない。したがって、環境への負荷を与えることなく経済的に有害排ガスを処理することができる。
【００５２】
そして、排ガス処理装置(10)での処理余熱を利用して水蒸気混合器(16)に供給する水蒸気(V)を生成するようにしているので、水蒸気混合工程にて使用する十分な量の水蒸気を生成できるとともに、別途ヒータ装置などを設置して水蒸気を生成する場合に比較して省エネルギー化を推進することができる。
【００５３】
なお、上述の実施例では、酸性ガス(GA)としてフッ化水素を中心に述べたが、排ガス(G1)および処理済ガス(G2)中には、塩化水素、臭化水素およびフッ化珪素など他の酸性ガス(GA)が混在している場合もある。このような場合であっても、これらの酸性ガス(GA)は、凝縮装置(22)を通過する際にその殆どが高濃度の酸(A)となって回収されるため、これらの酸(A)もリサイクルすることができる。
【００５４】
また、熱交換筒(36)を水蒸気生成手段(18)のみに設ける例を示したが、図３に示すように、熱交換筒(36)が冷却装置(48)を貫通するように延設してもよい。このように熱交換筒(36)を延設することで、冷却装置(48)において、タンク(32)内にて生成する水蒸気(V)の量をコントロールできるとともに、凝縮装置(22)に達する前の処理済ガス(G2)温度をより低くすることができる。このため、凝縮装置(22)における酸(A)の生成・回収をより効率的に行なうことができる。
【００５５】
さらに、上述の実施例では、図１に示すように、凝縮装置(22)を排出配管(20)の処理済ガス(G2)が上方へ向けて移送される部分に設ける場合を示したが、処理済ガス(G2)を急冷して酸(A)を生成し、この酸(A)を回収タンク(24)に回収できるのであれば、凝縮装置(22)の設置場所は特に限定されるものではなく、例えば、図１における排出配管(20)の最上流部に設けるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明にかかるフッ素化合物含有排ガスの処理方法ならびに処理装置は、フッ素化合物を含有する排ガスを分解した際に生じる酸性ガスのほとんどを排ガス処理ライン上でリサイクル可能な状態にて回収できるので、電子デバイスの製造プロセスのみならず、例えば、化学工場や家電リサイクル工場などフッ素化合物を含有する排ガスが排出される、あらゆる製造工程で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明における一実施例の排ガス処理装置を示す構成図である。
【図２】本発明における一実施例の排ガス処理装置の要部を示す断面図である。
【図３】本発明における他の実施例の排ガス処理装置の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
(10)・・・排ガス処理装置
(12)・・・排ガス処理塔
(14)・・・流入配管
(16)・・・水蒸気混合器
(18)・・・水蒸気生成手段
(20)・・・排出配管
(22)・・・凝縮装置
(24)・・・回収タンク
(26)・・・排ガス分解処理室
(28)・・・電熱ヒータ
(30)・・・フィルター
(32)・・・タンク
(36)・・・熱交換筒
(38)・・・水蒸気供給配管
(42)・・・ヒータ
(44)・・・液面計
(48)・・・冷却装置
(50)・・・温度計
(52)・・・除害装置
(54)・・・排気ファン
(G1)・・・排ガス
(G2)・・・処理済ガス
(GA)・・・酸性ガス
(A)・・・酸
【図１】
2005111433.tif 000003
【図２】
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【図３】
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