KR20080067268A - Apparatus and method for processing gas - Google Patents

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KR20080067268A
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plasma
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temperature
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KR1020070036060A
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도시아키 가토
세이치 고토
히로시 이마무라
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칸켄 테크노 가부시키가이샤
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Abstract

A gas treatment apparatus is provided to prevent nitrogen oxides from generating additionally by using a plasma torch using nitrogen gas as an operating gas, and efficiently pyrolyze treatment target gases as compared with a conventional gas treatment apparatus, and a gas treatment method using the gas treatment apparatus is provided. A gas treatment apparatus(10) comprises a plasma pyrolyzer(12) which uses nitrogen gas as an operating gas(G) and includes a reactor(22) which surrounds atmospheric pressure plasma(P) and treatment target gas(F) that is supplied to the atmospheric pressure plasma, and in which the treatment target gas is pyrolyzed; and a cooling part(14) for cooling the exhaust gas to at least a temperature at which nitrogen oxides are not generated in a state that oxygen or water is not added to exhaust gas(R) comprising the treatment target gas and the operating gas exhausted from the plasma pyrolyzer after performing the pyrolysis. The cooling part includes a heat exchanger(72). The reactor has a double pipe structure comprising an outer pipe(46) and an inner pipe(48), the atmospheric pressure plasma is formed at an inner side of the inner pipe, a treatment target gas inlet(50) is formed on the outer pipe to introduce the treatment target gas into a space(S) between the outer pipe and the inner pipe, and a treatment target gas supply port is formed on the inner pipe to supply the treatment target gas passing through the space toward the atmospheric pressure plasma. Further, the treatment target gas is fluoride compound.

Description

가스 처리 장치 및 가스 처리 방법{Apparatus and method for processing gas}Apparatus and method for processing gas

도 1은 본 발명에 있어서의 일실시예의 가스 처리 장치를 도시하는 구성도. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The block diagram which shows the gas processing apparatus of one Embodiment in this invention.

도 2는 본 발명에 있어서의 일실시예의 전원 유닛을 도시하는 회로도. Fig. 2 is a circuit diagram showing a power supply unit of one embodiment in the present invention.

도 3은 본 발명에 있어서의 일실시예의 질량 유량 제어 수단을 도시하는 구성도. 3 is a block diagram showing a mass flow rate control means of one embodiment in the present invention.

도 4는 본 발명에 있어서의 일실시예의 플라즈마 분해기를 도시하는 구성도.Fig. 4 is a schematic diagram showing a plasma cracker of one embodiment in the present invention.

도 5는 도 4에 있어서의 V-V선 단면도. 5 is a cross-sectional view taken along the line V-V in FIG. 4.

도 6은 본 발명에 있어서의 일실시예의 열 교환기 본체를 도시하는 구성도(일부 단면도). 6 is a configuration diagram (partial cross-sectional view) showing the heat exchanger main body of one embodiment in the present invention.

도 7은 전력 제어 수단을 구비하는 실시예를 도시하는 도면. 7 shows an embodiment with power control means.

도 8은 본 발명에 있어서의 일실시예의 전력 제어 수단을 도시하는 구성도. Fig. 8 is a block diagram showing power control means in one embodiment in the present invention.

도 9는 종래의 플라즈마 분해기를 도시하는 도면. 9 shows a conventional plasma cracker.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

A : 분해 조제 C : 냉각수 A: dissolution aid C: cooling water

F : 처리 대상 가스 G : 작동 가스 F: Gas to be processed G: Working gas

L1 : 유량 설정 신호 L2 : 온도 검출 신호 L1: flow rate setting signal L2: temperature detection signal

P : 대기압 플라즈마 R : 배기 가스 P: atmospheric plasma R: exhaust gas

S : 공간 10 : 가스 처리 장치 S: space 10: gas treatment device

12 : 플라즈마 분해기 14 : 냉각부 12 plasma decomposer 14 cooling unit

16 : 플라즈마 토치 16a : 토치 보디 16: plasma torch 16a: torch body

16b : 애노드(전극) 16c : 캐소드(전극) 16b: anode (electrode) 16c: cathode (electrode)

16d : 플라즈마 발생실 16e : 플라즈마 분출 구멍 16d: plasma generating chamber 16e: plasma blowing hole

16f : 작동 가스 송급구 18 : 전원 유닛 16f: working gas supply port 18: power supply unit

20 : 작동 가스 송급 유닛 20a : 저장탱크 20: working gas supply unit 20a: storage tank

20b : 작동 가스 송급 배관 22 : 반응기 20b: working gas supply pipe 22: reactor

23 : 분해 조제 송급 유닛 24 : 후류 전원 23: disassembly preparation supply unit 24: wake power supply

26 : 정류기 28 : 직류 필터 26 rectifier 28 DC filter

30 : 인버터 32 : 변압기 30: inverter 32: transformer

34 : 정류기 36 : 직류 필터 34: rectifier 36: DC filter

38 : 질량 유량 제어 수단 40 : 유량 센서 38 mass flow control means 40 flow rate sensor

42 : 컨트롤 밸브 44 : 비교 제어회로 42: control valve 44: comparison control circuit

46 : 외관 48 : 내관 46: appearance 48: inner tube

50 : 처리 대상 가스 도입구 52 : 처리 대상 가스 송급구50: gas inlet to be treated 52: gas supply port to be treated

54 : 단부 56 : 내화벽 54: end 56: fireproof wall

58 : 온도 검출 수단 58a : 열전대 58: temperature detection means 58a: thermocouple

58b : 컨트롤러 60 : 노즐 58b: controller 60: nozzle

62 : 배관 64 : 유량계 62: piping 64: flow meter

66 : 유량 조정 밸브 68 : 스톱 밸브 66: flow control valve 68: stop valve

70 : 배기 가스 도입 덕트 72 : 열 교환기 70 exhaust gas introduction duct 72 heat exchanger

74 : 배기 가스 배출 덕트 76 : 내화재 74 exhaust gas exhaust duct 76 fireproof material

77 : 케이싱 78 : 전열관 77: casing 78: heat pipe

80 : 플레이트 82 : 냉각수 입구 구멍 80: plate 82: coolant inlet hole

84 : 냉각수 도입관 86 : 냉각수 출구 구멍 84: coolant inlet pipe 86: coolant outlet hole

88 : 냉각수 배출관 90 : 내화재 88: cooling water discharge pipe 90: fireproof material

92 : 전력 제어 수단 94 : 전류 검출기 92 power control means 94 current detector

96 : 전류 설정 수단 98 : 기준 전압 출력 수단 96: current setting means 98: reference voltage output means

100 : 비교 증폭기 100: comparison amplifier

[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 2000-334294호(도 2) [Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-334294 (Fig. 2)

본 발명은 인체에 유해한 가스, 지구 온난화 가스, 오존층 파괴 가스를 포함하는 가스, 특히 반도체나 액정 등의 제조 프로세스로부터 배출되는 가스를 분해 처리하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and a method for decomposing gas emitted from a manufacturing process such as a semiconductor or a liquid crystal, particularly a gas containing a gas harmful to the human body, a global warming gas, and an ozone layer depleting gas.

반도체나 액정 등의 제조 프로세스에서는 클리닝 가스나 에칭 가스 등으로서 여러가지 종류의 불소화합물의 가스가 사용되고 있다. 이러한 불소화합물은 「PFCs 등」으로 불리고 있고, 대표적인 것으로서, CF4, C2F6, C3F8, C4F8, C5F8 등의 퍼플루오로카본, CHF3 등의 하이드로플루오로카본 및 SF6이나 NF3 등의 무기(無機) 함유 불소화합물 등을 들 수 있다. In manufacturing processes, such as a semiconductor and a liquid crystal, various kinds of fluorine compound gas are used as a cleaning gas, an etching gas, etc. These fluorine compounds may referred to as "PFCs such as" Typical examples, CF 4, C 2 F 6 , C 3 F 8, hydro-fluoroalkyl such as C 4 F 8, C 5 F 8 , such as perfluorocarbon, CHF 3 of Roca, and the like, and the SF 6 or an inorganic (無機) containing fluorine compounds such as NF 3.

그리고, 반도체나 액정 등의 제조 프로세스에서 사용된 여러가지 종류의 PFCs 등은 캐리어 가스나 퍼지 가스 등으로서 사용된 N2나 Ar 또는 첨가 가스로서 사용된 O2, H2나 NH3, CH4 등과 함께 배기 가스로서 배출된다. In addition, various types of PFCs used in manufacturing processes such as semiconductors and liquid crystals, together with N 2 or Ar used as a carrier gas or purge gas, or O 2 , H 2 or NH 3 , CH 4 used as an additive gas, etc. It is discharged as exhaust gas.

여기에서, 상기 배기 가스에 있어서의 PFCs 등이 차지하는 비율은 N2나 Ar 등의 다른 가스와 비교하여 작지만, 이 PFCs 등은 지구온난화 계수(GWP)가 CO2와 비교하여 수천 내지 수만배로 대단히 크고, 대기 수명도 CO2와 비교하여 수천 내지 수만년으로 길기 때문에, 대기중으로 소량 배출한 경우에도, 그 영향은 아주 큰 것이 된다. 또, CF4이나 C2F6를 대표로 하는 퍼플루오로카본은 C-F 결합이 안정되기 때문에(결합 에너지가 130kcal/mol로 크고), 분해가 용이하지 않은 것이 알려져 있다. 이 때문에, 사용 완료가 된 PFCs 등을 배기 가스 중으로부터 제해(除害)하는 여러가지 기술의 개발이 행하여지고 있다. Here, the ratio of PFCs like in the exhaust gas occupies is small as compared to the other gases such as N 2 or Ar, the PFCs and the like global warming potential (GWP) several thousand to tens of thousands of times very large as compared to CO 2 Since the atmospheric life is also long, which is thousands to tens of thousands of years compared with CO 2 , even when a small amount is emitted into the atmosphere, the effect is very large. In addition, it is known that perfluorocarbons represented by CF 4 or C 2 F 6 are not easy to decompose because the CF bonds are stable (bond energy is 130 kcal / mol large). For this reason, the development of the various techniques which remove used PFCs etc. from exhaust gas is performed.

이러한 난분해성의 PFCs 등을 포함하는 가스(이하, 단순히 「처리 대상 가스」라고 함)를 열 분해함으로써 제해하는 기술로서, 도 9에 도시하는 바와 같이, 플라즈마 토치(1)의 전극(1a, 1b) 간에 작동 가스(G)를 송급하는 동시에, 전극(1a, 1b)간에 방전전압을 인가하여 반응기(2) 내에 대기압 플라즈마(P)를 분출시키고, 이 대기압 플라즈마(P)를 향해 처리 대상 가스(F)를 공급하여 처리 대상 가스(F)를 열 분해하는 플라즈마 분해기(3)가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). As a technique of thermally decomposing gas containing such hardly decomposable PFCs (hereinafter, simply referred to as "process gas"), as shown in FIG. 9, the electrodes 1a and 1b of the plasma torch 1 are illustrated. At the same time, the working gas G is supplied between the electrodes, and a discharge voltage is applied between the electrodes 1a and 1b to blow off the atmospheric pressure plasma P into the reactor 2, and the gas to be treated toward the atmospheric pressure plasma P ( The plasma cracker 3 which supplies F) and thermally decomposes the process object gas F is proposed (for example, refer patent document 1).

이 대기압 플라즈마(P)를 사용한 플라즈마 분해기(3)에서는, 작동 가스(G)로서 질소 가스를 사용함으로써, 대기압 플라즈마(P)의 온도가 대강 수천 내지 수만℃ 전후(이 경우, 대기압 플라즈마(P)의 분위기 온도도 수천℃가 된다)의 초고온이 되어, 처리 대상 가스, 특히 퍼플루오로카본 등의 난분해성의 처리 대상 가스(F)를 순식간에 열 분해하여 제해할 수 있다. In the plasma cracker 3 using the atmospheric pressure plasma P, by using nitrogen gas as the working gas G, the temperature of the atmospheric pressure plasma P is approximately thousands to tens of thousands of degrees Celsius (in this case, the atmospheric pressure plasma P). The temperature of the atmosphere also becomes thousands of degrees Celsius), and it is possible to thermally decompose and treat the gas to be treated, in particular, the gas to be treated (F) such as perfluorocarbons, in an instant.

그리고, 플라즈마 분해기(3)로부터 배출된 열 분해 후의 처리 대상 가스(F)와 작동 가스(G)를 포함하는 고온의 배기 가스(R)는 플라즈마 분해기(3)의 직후에 접속된 습식 스크러버(scrubber; 도시하지 않음)에 있어서 물의 분사를 받음으로써, 배기 가스(R) 중에 포함된 분진이 제거되는 동시에, 상기 물의 증발 잠열 등에 의한 배기 가스(R)의 냉각이 행하여지고 있다. Then, the hot exhaust gas R including the processing target gas F and the working gas G after the thermal decomposition discharged from the plasma cracker 3 is connected to a wet scrubber immediately after the plasma cracker 3. (Not shown), the dust contained in the exhaust gas R is removed by the injection of water, and the exhaust gas R is cooled by latent heat of evaporation of the water.

그렇지만, 상술과 같은 종래의 기술에서는 작동 가스로서 사용된 질소와 배기 가스중의 산소가 결합함으로써, 서멀 NOx라고 불리는 질소 산화물(NOx)이 발생한다. 특히, 플라즈마 분해기(3)로부터의 배기 가스(R)를 고온인채로 습식 스크러버에 통과시키면, 배기 가스(R)가 갖는 열에 의해, 배기 가스(R)에 분사된 물이 수소와 산소로 분리되고, 그리고 상기 산소가 작동 가스(G)인 질소와 반응하여 질소 산화물이 발생한다. 물론, 고온의 작동 가스(G)와 대기압 플라즈마(P)에 공급되기 전부터 처리 대상 가스(F)중에 포함되는 산소(물에 포함되는 산소도 동일)가 접촉하면, 전부 질소 산화물의 발생으로 이어져 버리지만, 상술과 같이 습식 스크러버를 통과시킴으로써 배기 가스(R) 중의 산소 농도가 급상승하여 질소 산화물의 발생량이 극히 많아진다고 하는 문제가 있었다. However, in the conventional technique as described above, nitrogen oxide (NOx) called thermal NOx is generated by combining nitrogen used as the working gas with oxygen in the exhaust gas. In particular, when the exhaust gas R from the plasma cracker 3 passes through the wet scrubber at a high temperature, the water injected into the exhaust gas R is separated into hydrogen and oxygen by the heat of the exhaust gas R. In addition, the oxygen reacts with nitrogen, which is the working gas G, to generate nitrogen oxides. Of course, when oxygen (the same oxygen contained in water) contained in the gas to be processed (F) contacts before being supplied to the high temperature working gas (G) and the atmospheric pressure plasma (P), all lead to the generation of nitrogen oxides. However, there was a problem that the oxygen concentration in the exhaust gas R rapidly increased by passing the wet scrubber as described above, resulting in an extremely high amount of nitrogen oxide generation.

이 때문에, 이러한 종래의 기술에서는, 후공정에서, 더욱 질소 산화물을 배기 가스(R) 중에서 제해해야만 하여, 대단히 효율이 나빴다. For this reason, in such a conventional technique, nitrogen oxide must be further removed in the exhaust gas R in a later step, and the efficiency is very bad.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 개발된 것이다. 그러므로 본 발명의 과제는 질소를 작동 가스로 하는 플라즈마 토치를 사용하여 질소 산화물을 부차적으로 발생시키지 않고, 더구나 종래 예와 비교하여 효율적으로 처리 대상 가스를 열 분해할 수 있는 가스 처리 장치를 제공하는 것이다. The present invention has been developed in view of the problems of the prior art. It is therefore an object of the present invention to provide a gas treatment apparatus capable of thermally decomposing a gas to be treated efficiently in comparison with the conventional example without using nitrogen plasma as a working gas to generate nitrogen oxide incidentally. .

과제를 해결하기 위한 수단Means to solve the problem

청구항 1에 기재한 발명은 「대기압 플라즈마(P) 및 대기압 플라즈마(P)를 향해 공급되는 처리 대상 가스(F)를 둘러싸고, 그 내부에서 처리 대상 가스(F)의 열 분해를 하는 반응기(22)를 갖고, 질소 가스를 작동 가스(G)로서 사용하는 플라즈마 분해기(12), 및 플라즈마 분해기(12)로부터 배출된 열 분해 후의 처리 대상 가스(F)와 작동 가스(G)를 포함하는 배기 가스(R)에 산소 또는 수분이 혼입되지 않은 상태로, 배기 가스(R)를 적어도 질소 산화물이 생성되지 않는 온도까지 냉각하는 냉각부(14)를 구비하는 가스 처리 장치(10)」에 관한 것이다. The invention described in claim 1 includes, "The reactor 22 which encloses the process target gas F supplied toward atmospheric pressure plasma P and atmospheric pressure plasma P, and thermally decomposes the process target gas F in the inside. And an exhaust gas including the target gas F and the working gas G after thermal decomposition discharged from the plasma cracker 12, and the plasma cracker 12 using nitrogen gas as the working gas G ( The gas processing apparatus 10 provided with the cooling part 14 which cools exhaust gas R to the temperature which nitrogen oxide is not produced at least in the state which oxygen or moisture is not mixed in R).

본 발명에서는 유해 가스나 가연 가스, 지구온난화 가스, 오존층 파괴 가스 등을 포함하는 처리 대상 가스(F)는 플라즈마 분해기(12)에 있어서 작동 가스(G(질소 가스))의 고온 플라즈마류에 의해 열 분해된다. 또한, 플라즈마 분해기(12)로부터 배출된 열 분해 후의 처리 대상 가스(F)와 작동 가스(G)를 포함하는 고온의 배기 가스(R)는 플라즈마 분해기(12)로부터 배출된 후 산소 또는 수분과 접촉하지 않고 냉각부(14)에 의해서 질소 산화물이 생성하지 않는 온도까지 냉각된다(또, 상기 「산소 또는 수분」에는 처리 대상 가스(F)가 플라즈마 분해기(12)에 공급되기 전에 있어서 처리 대상 가스(F) 자체에 포함되어 있던 산소 또는 수분, 또는 처리 대상 가스(F)가 대기압 플라즈마(P)에 부여될 때까지 처리 대상 가스(F)에 가해진 산소 또는 수분은 포함되지 않는다). 따라서, 온도가 높은 질소와 산소가 접촉하는 기회를 현저히 저감시킬 수 있어, 질소 산화물의 발생을 극소화할 수 있다. In the present invention, the gas to be treated F, which contains noxious gas, combustible gas, global warming gas, ozone layer depleting gas, and the like, is heated by the high temperature plasma flow of the working gas G (nitrogen gas) in the plasma cracker 12. Decompose In addition, the hot exhaust gas R including the processing target gas F and the working gas G after thermal decomposition discharged from the plasma cracker 12 comes into contact with oxygen or moisture after discharged from the plasma cracker 12. Instead, the cooling unit 14 is cooled to a temperature at which no nitrogen oxide is generated (in addition, in the " oxygen or moisture ", the treatment target gas F is supplied before the treatment target gas F is supplied to the plasma cracker 12. F) Oxygen or moisture contained in itself or oxygen or moisture applied to the gas to be treated F is not included until the gas to be treated is applied to the atmospheric pressure plasma P). Therefore, the opportunity of nitrogen-oxygen contact with high temperature can be reduced significantly, and generation | occurrence | production of nitrogen oxide can be minimized.

청구항 2에 기재한 발명은 청구항 1에 기재한 가스 처리 장치(10)에 있어서, 「냉각부(14)는, 열 교환기(72)를 구비하고 있다」는 것을 특징으로 한다. The invention described in claim 2 is characterized in that, in the gas processing device 10 according to claim 1, the "cooling unit 14 includes a heat exchanger 72".

또, 본 명세서에 있어서 「열 교환기」는 저온측 매체와 고온측 매체가 직접적으로 접촉하지 않는 형식의 열 교환기를 말한다. In addition, in this specification, a "heat exchanger" means the heat exchanger of the form which a low temperature side medium and a high temperature side medium do not directly contact.

청구항 3에 기재한 발명은 청구항 1 또는 2에 기재한 가스 처리 장치(10)에 있어서, 「반응기(22)는 외관(46) 및 내관(48)으로 구성된 2중관 구조를 갖고 있고, 대기압 플라즈마(P)는 내관(48)의 내측에 형성되고, 외관(46)에는 처리 대상 가스(F)를 외관(46)과 내관(48)의 사이의 공간(S)에 도입하는 처리 대상 가스 도입구(50)가 형성되어 있고, 내관(48)에는 공간(S)을 통류한 후의 처리 대상 가스(F)가 대기압 플라즈마(P)를 향해 불어들어오는 처리 대상 가스 송급구(52)가 형성되 어 있다」는 것을 특징으로 하는 것이다. According to the invention described in claim 3, in the gas processing device 10 according to claim 1 or 2, "the reactor 22 has a double tube structure composed of an external appearance 46 and an inner tube 48, and the atmospheric pressure plasma ( P is formed inside the inner tube 48, and the outer surface 46 has a gas to be processed to be introduced into the space S between the outer surface 46 and the inner tube 48. 50 is formed, and the inner pipe 48 is provided with a processing gas supply port 52 through which the processing gas F after flowing through the space S flows toward the atmospheric plasma P '. It is characterized by.

본 발명에서는 반응기(22)가 2중관 구성을 갖고 있는 동시에, 처리 대상 가스(F)는 외관(46)과 내관(48)의 사이의 공간(S)을 통류한 후, 대기압 플라즈마(P)에 송급된다. 이 때문에, 공간(S)을 통류하는 처리 대상 가스(F)에 내관(48)을 통해서 반응기(22) 내부의 열이 주어지게 되고, 대기압 플라즈마(P)에 송급하는 처리 대상 가스(F)를 예열할 수 있다. 또, 고온의 배기 가스(R)와 배기 가스(R)보다도 낮은 온도의 처리 대상 가스(F)의 사이에서 열 교환이 행하여지게 되고, 대기압 플라즈마(P)에 송급하는 처리 대상 가스(F)의 예열과 배기 가스(R)의 냉각을 동시에 실행할 수 있다. In the present invention, the reactor 22 has a double tube configuration, and the gas to be treated F flows through the space S between the exterior 46 and the inner tube 48, and then passes through the atmospheric pressure P. It is remitted. For this reason, the heat inside the reactor 22 is given to the process target gas F which flows through the space S via the inner pipe 48, and the process target gas F which supplies the atmospheric pressure plasma P is supplied to the process target gas F which flows through the space S. Can preheat. In addition, heat exchange is performed between the high-temperature exhaust gas R and the processing target gas F at a temperature lower than the exhaust gas R, so that the processing target gas F is supplied to the atmospheric pressure plasma P. Preheating and cooling of the exhaust gas R can be performed simultaneously.

청구항 4에 기재한 발명은 청구항 3에 기재한 가스 처리 장치(10)에 있어서, 「공간(S), 또는 처리 대상 가스 송급구(52)를 향해 적어도 수분, 수소 또는 암모니아 중 어느 하나를 공급하는 노즐(60)을 더욱 구비하고 있다」는 것을 특징으로 하는 것이다. According to the invention described in claim 4, in the gas processing device 10 according to claim 3, "at least one of water, hydrogen or ammonia is supplied to the space S or the gas supply port 52 to be treated. It is provided with the nozzle 60 further. "

본 발명에서는 외관(46)과 내관(48)의 사이의 공간(S), 또는 처리 대상 가스 송급구(52)에 분해 조제(A)인 수분, 수소 또는 암모니아 중 어느 하나를 공급하고 있다. 이 때문에, 수분을 공급하고 있는 경우, 처리 대상 가스(F)가 고온의 작동 가스(G)와 섞이기 전에 수분을 처리 대상 가스(F)에 혼합할 수 있기 때문에, 수분에 의한 처리 대상 가스(F)의 분해 반응을 처리 대상 가스(F)가 작동 가스(G)와 섞이기 전에 개시시킬 수 있어, 질소 산화물의 발생을 억제하면서, 처리 대상 가스(F)의 분해 효율을 높일 수 있다. In the present invention, any one of water, hydrogen, or ammonia, which is a decomposition aid (A), is supplied to the space S between the exterior 46 and the inner tube 48 or the gas supply port 52 to be treated. For this reason, when water is being supplied, the water can be mixed with the processing gas F before the processing gas F is mixed with the high temperature working gas G. The decomposition reaction of F) can be started before the process gas F mixes with the working gas G, and the decomposition efficiency of the process gas F can be improved, suppressing generation | occurrence | production of nitrogen oxide.

또한, 분해 조제(A)로서의 수소 또는 암모니아를 예열된 처리 대상 가스(F)에 대하여 공급하고 있는 경우, 질소 산화물이 발생하는 원인이 되는 산소를 반응기에 도입하게 되지 않아, 질소 산화물의 발생을 조장할 우려가 없고, 처리 대상 가스(F)의 분해 효율을 높일 수 있다. In addition, when hydrogen or ammonia as the decomposition aid (A) is supplied to the preheated treatment target gas (F), oxygen, which causes nitrogen oxides, is not introduced into the reactor, thereby promoting generation of nitrogen oxides. There is no possibility to do it, and the decomposition efficiency of the process object gas F can be improved.

청구항 5에 기재한 발명은 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재한 가스 처리 장치(10)에 있어서, 「반응기(22)에는 반응기(22) 내의 온도를 검출하는 온도 검출 수단(58)이 형성되어 있고, 플라즈마 분해기(12)에는 온도 검출 수단(58)이 검출한 온도 검출치에 따라서 대기압 플라즈마(P)에 송급하는 작동 가스(G)의 양을 제어하는 질량 유량 제어 수단(38)이 형성되어 있다」는 것을 특징으로 하는 것이다. According to the invention described in claim 5, in the gas treating apparatus 10 according to any one of claims 1 to 4, the temperature detecting means 58 for detecting the temperature in the reactor 22 is formed in the reactor 22. The plasma cracker 12 is provided with a mass flow rate control means 38 for controlling the amount of the working gas G supplied to the atmospheric pressure plasma P in accordance with the temperature detection value detected by the temperature detection means 58. It is characterized by.

대기압 플라즈마(P)는 작동 가스(G)의 송급량을 변경함으로써 그 출력(구체적으로는 분출량이나 온도)을 조절하는 것이 가능하다. 그래서, 본 발명에서는 반응기(22) 내의 온도를 검출하는 온도 검출 수단(58)이 설치되어 있는 동시에, 온도 검출 수단(58)에 의한 온도 검출치에 따라서 대기압 플라즈마(P)에 송급하는 작동 가스(G)의 양을 증감시키는 질량 유량 제어 수단(38)이 형성되어 있기 때문에, 반응기(22) 내의 온도가 소정의 값이 되도록 대기압 플라즈마(P)의 출력을 제어할 수 있다. 즉, 반응기(22) 내의 온도가 소정치보다 높아지면 작동 가스(G)의 송급량을 줄여 대기압 플라즈마(P)의 출력을 저하시키고, 반대로, 반응기(22) 내의 온도가 소정치보다 낮아지면 작동 가스(G)의 송급량을 늘려 대기압 플라즈마(P)의 출력을 상승시킬 수 있다. Atmospheric pressure plasma P can adjust the output (specifically, ejection amount and temperature) by changing the supply amount of working gas G. FIG. Therefore, in the present invention, the temperature detection means 58 for detecting the temperature in the reactor 22 is provided and the working gas supplied to the atmospheric pressure plasma P in accordance with the temperature detection value by the temperature detection means 58 ( Since the mass flow rate control means 38 which increases or decreases the amount of G) is formed, the output of the atmospheric pressure plasma P can be controlled so that the temperature in the reactor 22 becomes a predetermined value. That is, when the temperature in the reactor 22 is higher than the predetermined value, the supply amount of the working gas G is reduced to lower the output of the atmospheric pressure plasma P. On the contrary, when the temperature in the reactor 22 is lower than the predetermined value, the operation The supply amount of the gas G can be increased to increase the output of the atmospheric pressure plasma P.

이 때문에, 예를 들면, 반응기(22) 내의 온도가 난분해성의 퍼플루오로카본을 용이하게 열 분해할 수 있는 소정의 온도(대강 1300℃ 이상의 온도)가 되도록 설정하면, 온도 검출 수단(58)으로 검출된 반응기(22) 내의 온도에 따라서 질량 유량 제어 수단(38)이 작동하여 대기압 플라즈마(P)에 송급되는 작동 가스(G)의 양이 증감되어, 대기압 플라즈마(P)의 출력이 조절된다. 이 결과, 반응기(22) 내의 온도는 항상 설정 온도로 유지되고, 처리 대상 가스(F)를 반응기(22) 내에서 확실하게 제해할 수 있다. 또한, 반응기(22)는 대기압 플라즈마(P)의 출력이 극대화되었을 때에 생기는 초고온의 열에 정상적으로 노출되지 않기 때문에, 이들의 부재가 초고온의 열에 의해서 손상되는 것을 극력 지연시킬 수 있다. For this reason, for example, if the temperature in the reactor 22 is set to be a predetermined temperature (approximately 1,300 ° C. or more) capable of easily thermally decomposing the hardly decomposable perfluorocarbon, the temperature detecting means 58 The mass flow rate control means 38 is operated in accordance with the temperature in the reactor 22 detected by the operation, and the amount of the working gas G supplied to the atmospheric pressure plasma P is increased or decreased, so that the output of the atmospheric pressure plasma P is adjusted. . As a result, the temperature in the reactor 22 is always maintained at the set temperature, and the gas to be treated F can be reliably removed in the reactor 22. In addition, since the reactor 22 is not normally exposed to the ultra-high temperature heat generated when the output of the atmospheric pressure plasma P is maximized, the member 22 can be delayed as much as possible by the extremely high-temperature heat.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태Best Mode for Carrying Out the Invention

이하, 본 발명을 도시 실시예에 따라서 설명한다. 도 1은 본 실시예에 따른 가스 처리 장치(10)의 개요를 도시한 구성도이다. 이 도면이 도시하는 바와 같이, 본 실시예의 가스 처리 장치(10)는 대략 플라즈마 분해기(12)와 냉각부(14)로 구성되어 있다. Hereinafter, the present invention will be described according to the illustrated embodiment. 1 is a configuration diagram showing an outline of a gas processing apparatus 10 according to the present embodiment. As this figure shows, the gas processing apparatus 10 of this embodiment is comprised substantially from the plasma cracker 12 and the cooling part 14. As shown in FIG.

플라즈마 분해기(12)는 고온의 대기압 플라즈마를 사용하여 처리 대상 가스(F)를 열 분해하는 것으로, 플라즈마 토치(16), 전원 유닛(18), 작동 가스 송급 유닛(20), 반응기(22) 및 분해 조제 송급 유닛(23) 등으로 구성되어 있다. The plasma cracker 12 thermally decomposes the gas to be treated F using a high-temperature atmospheric pressure plasma, and includes a plasma torch 16, a power supply unit 18, a working gas supply unit 20, a reactor 22, and the like. It is comprised from the decomposition preparation supply unit 23, etc.

플라즈마 토치(16)는 고온의 대기압 플라즈마(P)를 생성하는 것으로, 황동 등의 금속재료로 이루어져 상하 양면이 개구된 원통형의 토치 보디(16a)를 갖는다. 이 토치 보디(16a)의 선단에는 애노드(16b)가 연설되어 있고, 그 내부에는 막대형 의 캐소드(16c)가 취착되어 있다. The plasma torch 16 generates a high-temperature atmospheric plasma P, and has a cylindrical torch body 16a made of a metal material such as brass and having both upper and lower sides opened. An anode 16b is spoken at the tip of the torch body 16a, and a rod-shaped cathode 16c is mounted therein.

애노드(16b)는 동 또는 텅스텐 등의 높은 도전성을 갖는 고융점 금속으로 구성되고, 내부에 플라즈마 발생실(16d)이 오목 설치된 원통형의 노즐이다. 이 애노드(16b)의 하측면 중심부에는 플라즈마 발생실(16d) 내에서 생성한 대기압 플라즈마(P)를 분출시키는 플라즈마 분출 구멍(16e)이 관통 형성되어 있고, 애노드(16b) 측면의 상부에는 작동 가스 송급구(16f)가 형성되어 있다. The anode 16b is a cylindrical nozzle composed of a high melting point metal having a high conductivity such as copper or tungsten and provided with a concave plasma generating chamber 16d therein. In the center of the lower side of the anode 16b, a plasma ejection hole 16e through which the atmospheric pressure plasma P generated in the plasma generating chamber 16d is ejected is formed, and a working gas is provided on the upper side of the anode 16b. A feeding port 16f is formed.

캐소드(16c)는 동(銅) 등의 높은 도전성을 갖는 고융점 금속으로 이루어지는 본체부와, 토륨 또는 란탄을 혼입시킨 텅스텐으로 이루어져 선단을 향해 그 외경이 방추형으로 직경 확대된 선단부로 구성된 막대형의 부재이다. 이 캐소드(16c)의 선단부분은 애노드(16b) 내에 오목 설치된 플라즈마 발생실(16d)에 배치되어 있다. The cathode 16c is composed of a main body portion made of a high melting point metal having a high conductivity such as copper, and a tip portion made up of tungsten incorporating thorium or lanthanum and whose outer diameter is fusiform toward the tip and has a diameter enlarged. It is absent. The tip end of the cathode 16c is disposed in the plasma generating chamber 16d recessed in the anode 16b.

또, 애노드(16b)와 캐소드(16c)의 사이에는 토치 보디(16a)를 통해서 이들의 사이에서 통전(단락)하지 않도록 4플루오르화에틸렌수지나 세라믹 등의 절연재료(도시하지 않음)가 개장(介裝)되어 있다. 또한, 애노드(16b) 및 캐소드(16c)의 내부에는 냉각수 통류로(도시하지 않음)가 형성되어, 이들의 부재를 냉각하도록 하고 있다. In addition, an insulating material (not shown) such as ethylene tetrafluoride resin or ceramic is replaced between the anode 16b and the cathode 16c so as not to be energized (shorted) through the torch body 16a.介 裝) is. In addition, cooling water flow passages (not shown) are formed inside the anode 16b and the cathode 16c to cool these members.

그리고, 이상과 같이 구성된 애노드(16b) 및 캐소드(16c)에는 소정의 방전전압을 인가하여 애노드(16b)와 캐소드(16c)의 사이에 아크를 생기(生起)하는 전원 유닛(18)이 접속되어 있다. Then, the power supply unit 18 which generates an arc between the anode 16b and the cathode 16c by applying a predetermined discharge voltage is connected to the anode 16b and the cathode 16c constituted as described above. have.

전원 유닛(18)은 상술한 애노드(16b) 및 캐소드(16c)에 소정의 방전 전압을 인가하여 플라즈마 아크를 생기시키는 것으로, 구체적으로는 도 2에 도시하는 바와 같이, 교류 전원(24)을 정류기(26)로 전파 정류하고, 평활 리액터(28a) 및 평활 콘덴서(28b)로 구성된 직류 필터(28)로 평활하여 직류화한 후, 이 직류를 IGBT, 트랜지스터 등의 스위칭소자로 고주파 스위칭시키는 인버터(30)에 의해 고주파 교류로 변환하고, 이 고주파 교류를 변압기(32)로 소정의 전압으로 변압 후, 다시 정류기(34)로 정류하고, 평활 리액터(36a) 및 평활 콘덴서(36b)로 구성된 직류 필터(36)로 평활하여 직류를 공급하는, 소위 스위칭방식의 직류 전원장치가 적절하다. The power supply unit 18 generates a plasma arc by applying a predetermined discharge voltage to the above-described anode 16b and the cathode 16c. Specifically, as shown in FIG. An inverter for full-wave rectification and smoothing the direct current with a direct current filter 28 composed of the smoothing reactor 28a and the smoothing condenser 28b, and then switching the direct current with a switching element such as an IGBT or a transistor. 30) converts into high frequency alternating current, converts the high frequency alternating current into a predetermined voltage with a transformer 32, rectifies the rectifier 34 again, and includes a direct current filter composed of a smoothing reactor 36a and a smoothing capacitor 36b. A so-called switching type DC power supply that smoothes and supplies a direct current at (36) is suitable.

작동 가스 송급 유닛(20; 도 1 참조)은 애노드(16b)의 플라즈마 발생실(16d) 내에 작동 가스(G)로서 사용되는 질소 가스를 송급하는 것으로, 작동 가스(G)를 저장하는 저장탱크(20a)와, 이 저장탱크(20a)와 애노드(16b)에 형성된 작동 가스 송급구(16f)를 연통하는 작동 가스 송급 배관(20b)을 갖는다. The working gas supply unit 20 (refer to FIG. 1) supplies nitrogen gas used as the working gas G into the plasma generating chamber 16d of the anode 16b to store the working gas G. 20a and the working gas supply pipe 20b which communicates the working gas supply port 16f formed in this storage tank 20a and the anode 16b.

그런데, 본 실시예의 플라즈마 분해기(12)에는 작동 가스 송급 배관(20b)에 질량 유량 제어 수단(38)이 설치되어 있다. 이 질량 유량 제어 수단(38)은 작동 가스 송급 배관(20b)을 통해서 플라즈마 발생실(16d) 내에 송급하는 작동 가스(G)의 양을 제어하는 것이다. 구체적으로는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 센서 관로(도시하지 않음) 내를 흐르는 작동 가스(G)의 질량 유량을 측정하고, 그 측정치를 유량 신호로서 출력하는 유량 센서(40)와, 작동 가스 송급 배관(20b) 내의 작동 가스(G)의 통류량을 제어하는 전자 밸브로 구성된 컨트롤 밸브(42)와, 유량 센서(40)의 유량 신호와 후술하는 온도 검출 수단(58)의 출력하는 유량 설정 신호(L1)를 비교하여, 양자가 같아지도록 컨트롤 밸브(42)에 대하여 제어 전류를 출력하는 비교 제어 회로(44)를 구비한다. By the way, in the plasma cracker 12 of this embodiment, the mass flow control means 38 is provided in the working gas supply pipe 20b. The mass flow rate control means 38 controls the amount of the working gas G supplied into the plasma generation chamber 16d via the working gas supply pipe 20b. Specifically, as shown in FIG. 3, the flow sensor 40 which measures the mass flow rate of the working gas G which flows in a sensor pipeline (not shown), and outputs the measured value as a flow rate signal, and operates The flow rate which the control valve 42 which consists of an solenoid valve which controls the flow amount of the working gas G in the gas supply piping 20b, the flow signal of the flow sensor 40, and the temperature detection means 58 mentioned later A comparison control circuit 44 is provided which compares the set signal L1 and outputs a control current to the control valve 42 so that both are the same.

반응기(22)는 외관(46) 및 내관(48)을 구비한 2중관으로 구성된 본체(22a)를 갖는다(도 4 참조). 이 본체(22a)를 구성하는 외관(46) 및 내관(48)은 SUS304나 하스텔로이(등록상표) 등의 내식성을 갖는 금속재료로 형성된 직관형의 부재이고, 이들의 길이 방향 양단부를 서로 연결함으로써 외관(46)과 내관(48) 사이에 소정의 공간(S)이 형성되어 있다. 또, 본체(22a)를 구성하는 재료는 내관(48)의 내면과 공간(S)의 사이의 열전도성을 고려한 경우, 상술한 바와 같이 금속재료가 적절하지만, 예를 들면, 처리 대상 가스(F)의 부식성이 극히 강하여, 내식성의 금속재료도 부식되는 경우에는, 본체(22a)를 캐스터블이나 세라믹 등의 재료로 구성하도록 하여도 좋다. 즉, 본체(22a)를 구성하는 재료는 금속재료에 한정되는 것은 아니다. The reactor 22 has a main body 22a composed of a double tube with an outer tube 46 and an inner tube 48 (see FIG. 4). The outer body 46 and inner tube 48 constituting the main body 22a are straight tubular members formed of a metal material having corrosion resistance such as SUS304 or Hastelloy®, and by connecting both ends in the longitudinal direction thereof to each other. A predetermined space S is formed between the exterior 46 and the inner tube 48. In addition, when the material which comprises the main body 22a considers the thermal conductivity between the inner surface of the inner tube 48 and the space S, as mentioned above, although the metal material is suitable, for example, the process target gas F ), When the corrosion resistance of the metal is extremely strong and the corrosion-resistant metal material is also corroded, the main body 22a may be made of a material such as castable or ceramic. That is, the material which comprises the main body 22a is not limited to a metal material.

또한, 외관(46)의 하부(즉 플라즈마 토치(16)로부터 가장 이격된 말단부)에는 반도체 제조 장치 등으로부터 배출되는 처리 대상 가스(F)를 공간(S)에 도입하기 위한 처리 대상 가스 도입구(50)가 관통 형성되어 있고, 내관(48)의 상부(즉 플라즈마 토치(16)에 가장 근접한 말단부)에는 공간(S) 내에 도입한 처리 대상 가스(F)를 대기압 플라즈마(P)를 향해 소용돌이형으로 불어들어오는 복수의 처리 대상 가스 송급구(52)가 관통 형성되어 있다(도 5 참조). 이 때문에, 처리 대상 가스(F)는 외관(46)과 내관(48)의 사이의 공간(S)을 아래로부터 위(즉 대기압 플라즈마(P)의 하류측으로부터 상류측)를 향해 통류한 후, 대기압 플라즈마(P)에 송급되게 된다. In the lower portion of the exterior 46 (that is, the distal end portion most spaced apart from the plasma torch 16), a processing target gas inlet for introducing the processing target gas F discharged from the semiconductor manufacturing apparatus or the like into the space S ( 50 is penetrated, and at the upper portion of the inner tube 48 (ie, the distal end closest to the plasma torch 16), the gas to be treated F introduced into the space S is vortexed toward the atmospheric plasma P. A plurality of processing gas supply ports 52 blown in to the through are formed (see FIG. 5). For this reason, after the process object gas F flows through the space S between the external appearance 46 and the inner pipe | tube 48 from below from above (that is, from the downstream side of atmospheric pressure plasma P to an upstream side), It is supplied to atmospheric pressure plasma (P).

그리고, 본체(22a)에는 내부에 분출시킨 대기압 플라즈마(P)의 하류측 선단 에 대응하는 위치에 단부(54)가 형성되어 있고, 단부(54)보다 상측의 대기압 플라즈마(P)에 대면하는 부분(L)에서의 외관(46) 및 내관(48)의 직경이 확대되는 동시에, 상기 직경 확대부분(L)에서의 내관(48)의 내면에는 캐스터블로 이루어지는 직경 확대부분(L)에서의 내관(48)의 내부 직경과 대략 동등한 외부 직경을 갖는 원통형의 내화벽(56)이 교환 가능하게 끼워져 있다. In the main body 22a, an end portion 54 is formed at a position corresponding to the downstream end of the atmospheric pressure plasma P ejected therein, and the portion facing the atmospheric pressure plasma P above the end portion 54a. At the same time as the diameters of the outer tube 46 and the inner tube 48 at (L), the inner tube at the diameter-expanded portion L made of castable is formed on the inner surface of the inner tube 48 at the diameter-expanded portion L. A cylindrical fireproof wall 56 having an outer diameter approximately equal to the inner diameter of 48 is fitted interchangeably.

이 반응기(22)는 상단이 플라즈마 토치(16)의 대기압 플라즈마(P) 분출측에 연결되어 있고, 하단에 형성된 개구(22b)가 반응기(22) 내에서 분해 처리된 처리 대상 가스(F)와 작동 가스(G)를 포함하는 배기 가스(R)의 배출단으로 되어 있다. The reactor 22 has an upper end connected to the atmospheric pressure plasma P ejecting side of the plasma torch 16, and an opening 22b formed at the lower end thereof with the processing target gas F decomposed in the reactor 22; A discharge end of the exhaust gas R containing the working gas G is provided.

또한, 대기압 플라즈마(P) 및 처리 대상 가스(F)를 둘러싸는 이 반응기(22)에서는, 그 내부 공간에, 고온의 대기압 플라즈마(P)에 의해서 따뜻해진 고온영역이 형성되게 된다. 그리고, 본 실시예에서는, 이 반응기(22)에, 반응기(22) 내의 온도를 검출하는 온도 검출 수단(58)이 장착되어 있다. In this reactor 22 surrounding the atmospheric plasma P and the processing target gas F, a high temperature region warmed by the high temperature atmospheric plasma P is formed in the inner space thereof. In this embodiment, the reactor 22 is equipped with temperature detecting means 58 for detecting the temperature in the reactor 22.

온도 검출 수단(58)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 반응기(22)의 내표면측과 외표면측을 연통하도록 하여 장착되고, 반응기(22)의 내면과 대기압 플라즈마(P)의 틈(즉 상술한 고온영역)의 온도를 검출하는 1 또는 복수의 열전대(58a)와, 열전대(58a) 및 질량 유량 제어 수단(38)에 대하여 전기적으로 접속되어, 열전대(58a)로부터 입력되는 온도 검출 신호(L2)가 미리 설정하는 설정 온도와 일치하도록 질량 유량 제어 수단(38)에 소정의 신호(본 실시예의 경우는 「유량 설정 신호(L1)」)를 출력하는 컨트롤러(58b)로 구성되어 있다. As shown in FIG. 1, the temperature detecting means 58 is mounted so as to communicate with the inner surface side and the outer surface side of the reactor 22, and the gap between the inner surface of the reactor 22 and the atmospheric pressure plasma P ( That is, the temperature detection signal input from the thermocouple 58a electrically connected to one or more thermocouples 58a for detecting the temperature of the above-mentioned high temperature region, and to the thermocouple 58a and the mass flow rate control means 38. It is comprised by the controller 58b which outputs a predetermined signal ("flow rate setting signal L1" in this embodiment) to the mass flow control means 38 so that L2 may match with the preset temperature set in advance.

분해 조제 송급 유닛(23)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 수분, 수소 및 암 모니아 등과 같은 처리 대상 가스(F)의 분해 조제(A)를 반응기(22)에 송급하기 위한 유닛이고, 외관(46)의 내면에 장착되어 공간(S)에 개구하는 SUS304 등의 금속으로 형성된 노즐(60)과, 노즐(60)에 분해 조제(A)를 유도하는 배관(62)과, 배관(62)에 장착된 유량계(64)와, 노즐(60)과 유량계(64)의 사이의 배관에 장착된 유량 조정 밸브(66) 및 스톱 밸브(68)로 구성되어 있다. 이것에 의해, 분해 조제(A)를 배관(62)으로 유도하고, 스톱 밸브(68)를 전체 개방으로 한 후, 유량계(64)를 보면서 유량 조정 밸브(66)를 조작함으로써, 소정의 유량의 분해 조제(A)를 공간(S)에 송급할 수 있다. The decomposition aid supply unit 23 is a unit for supplying the decomposition aid A of the gas to be treated F, such as water, hydrogen, ammonia, etc., to the reactor 22, as shown in FIG. A nozzle 60 formed of a metal such as SUS304 that is attached to the inner surface of the exterior 46 and opens in the space S, a pipe 62 that guides the decomposition aid A to the nozzle 60, and a pipe 62 The flowmeter 64 is equipped with a flow rate adjustment valve 66 and a stop valve 68 attached to the pipe between the nozzle 60 and the flowmeter 64. Thereby, after guide | inducing the decomposition aid A to the piping 62, making the stop valve 68 fully open, operating the flow regulating valve 66 while watching the flowmeter 64, The decomposition aid A can be supplied to the space S.

냉각부(14)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 반응기(22)의 개구(22b)로부터 배출된 고온의 배기 가스(R)를 받아 들여, 배기 가스(R)가 갖는 열을 빼앗아, 배기 가스(R)를 적어도 질소 산화물이 생성되지 않는 온도까지 냉각하는 것으로, 본 실시예에서는 배기 가스 도입 덕트(70)와, 열 교환기(72)와, 배기 가스 배출 덕트(74)로 대략 구성되어 있다. As shown in FIG. 1, the cooling unit 14 receives the high temperature exhaust gas R discharged from the opening 22b of the reactor 22, takes heat from the exhaust gas R, and exhausts it. The gas R is cooled at least to a temperature at which no nitrogen oxide is generated. In this embodiment, the gas R is roughly composed of an exhaust gas introduction duct 70, a heat exchanger 72, and an exhaust gas discharge duct 74. .

배기 가스 도입 덕트(70)는, 일단이 반응기(22)의 개구(22b)에 접속되고, 타단이 열 교환기(72)에 접속된 덕트이고, 내면은 내화재(76)로 라이닝(lining)되어 있다. 물론, 내화재(76)는 내화재와 단열재의 적층재이어도 좋다. 또한, 내화재 등의 재질은 배기 가스(R)의 성질에 따라서 내열성이나 내마모성이 우수한 재질이 선택된다. The exhaust gas introduction duct 70 is a duct whose one end is connected to the opening 22b of the reactor 22, the other end is connected to the heat exchanger 72, and the inner surface is lining with the refractory material 76. . Of course, the fireproof material 76 may be a laminated material of a fireproof material and a heat insulating material. In addition, the material, such as a fireproof material, selects the material excellent in heat resistance and abrasion resistance according to the property of exhaust gas R.

열 교환기(72)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 대략 직방체형의 케이싱(77)과, 케이싱(77)이 갖는 1의 면(도 6중의 좌측면)에 형성된 복수의 개구(O)와 상기 면에 대향하는 다른 면(도 6중의 우측면)에 형성된 개구(O)를 연통하도록 하여 케이싱(77)의 내부에 장착된 복수의 전열관(78)과, 전열관(78)에 직교하는 방향에 케이싱(77)의 내측을 가로막는 복수의 플레이트(80)와, 케이싱(77; 본 실시예에서는 도 6중의 상측면)에 형성된 냉각수(C)를 케이싱(77)의 내부에 도입하기 위한 냉각수 입구 구멍(82)에 접속된 냉각수 도입관(84)과, 냉각수(C)를 케이싱(77)의 내부로부터 배출하기 위한 냉각수 출구 구멍(86)에 접속된 냉각수 배출관(88)을 갖고 있다. As shown in FIG. 6, the heat exchanger 72 includes a substantially rectangular parallelepiped casing 77, a plurality of openings O formed on one surface (left side in FIG. 6) of the casing 77, and Casing in a direction orthogonal to the plurality of heat transfer tubes 78 mounted inside the casing 77 so as to communicate the opening O formed in the other surface (right side in FIG. 6) opposite to the surface. Cooling water inlet hole for introducing the plurality of plates 80 that block the inside of the 77 and the cooling water C formed in the casing 77 (the upper surface in FIG. 6 in this embodiment) into the casing 77 ( The cooling water introduction pipe 84 connected to 82 and the cooling water discharge pipe 88 connected to the cooling water outlet hole 86 for discharging the cooling water C from the inside of the casing 77 are provided.

또한, 복수의 플레이트(80)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 일단이 케이싱(77) 내부의 상측면과 접속되고, 타단이 케이싱(77) 내부의 하측면으로부터 이격된 상태로 장착되어 있는 것으로, 일단이 케이싱(77) 내부의 상측면으로부터 이격되고, 타단이 케이싱(77) 내부의 하측면에 접속된 상태로 장착되어 있는 것이 교대로 배치되어 있다. In addition, as shown in FIG. 6, one end of the plurality of plates 80 is connected to an upper surface of the inside of the casing 77 and the other end is mounted in a state spaced apart from the lower surface of the inside of the casing 77. The one end is spaced apart from the upper surface inside the casing 77 and the other end is alternately mounted in a state connected to the lower surface inside the casing 77.

또, 본 실시예에서는 내부식성을 고려하여 전열관(78)에 하스텔로이(등록상표)를 사용하고 있지만, 배기 가스(R)의 성질에 따른 내부식성 및 내열성을 갖는 재질이면, 다른 재질을 사용하여도 좋다. 또한, 열 교환기(72)의 능력은 소정의 배기 가스(R)를 질소 산화물 생성 온도 하한인 500℃ 정도보다도 낮은 온도까지 냉각할 수 있으면 좋다. 그 때, 배기 가스(R)의 온도를 될 수 있는 한 짧은 시간으로 냉각(즉, 급냉)할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. In addition, in the present embodiment, Hastelloy (registered trademark) is used for the heat transfer tube 78 in consideration of corrosion resistance, but if it is a material having corrosion resistance and heat resistance according to the properties of the exhaust gas R, another material may be used. Also good. Moreover, the capability of the heat exchanger 72 should just be able to cool predetermined | prescribed exhaust gas R to temperature lower than about 500 degreeC which is a nitrogen oxide production temperature minimum. At that time, it is preferable to allow the temperature of the exhaust gas R to be cooled (ie, quenched) for as short a time as possible.

배기 가스 배출 덕트(74)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 일단이 열 교환기(72)에 접속되고, 타단이 도시하지 않는 다른 배기 가스 처리 장치 등에 접속된 덕트이다. 또, 본 실시예에서는, 배기 가스 배출 덕트(74)의 내면은 내화재(90)로 라이닝되어 있지만, 내화재 등의 재질은 열 교환기(72)로부터 배출된 배기 가스(R)의 온도 설정이나 배기 가스(R)의 성질에 따라서 내열성이나 내마모성이 우수한 재질이 선택된다. 또, 배기 가스(R)의 온도가 충분히 낮은 경우는 내화재(90)에 의한 라이닝을 생략할 수도 있다. As shown in FIG. 1, the exhaust gas discharge duct 74 is a duct connected at one end to the heat exchanger 72 and connected to another exhaust gas processing device or the like, the other end of which is not shown. In this embodiment, the inner surface of the exhaust gas discharge duct 74 is lined with the refractory material 90, but the material such as the refractory material is the temperature setting of the exhaust gas R discharged from the heat exchanger 72 and the exhaust gas. The material excellent in heat resistance and abrasion resistance is selected according to the property of (R). In addition, when the temperature of exhaust gas R is low enough, lining by the refractory material 90 can also be abbreviate | omitted.

이와 같이, 냉각부(14)는 플라즈마 분해기(12)로부터 배출된 배기 가스(R)에 산소 또는 수분이 접촉하지 않고, 질소 산화물이 생성되지 않는 온도까지 배기 가스(R)를 냉각할 수 있도록 되어 있다(또, 상기 「산소 또는 수분」에는 처리 대상 가스(F)가 플라즈마 분해기(12)에 공급되기 전에 있어서 처리 대상 가스(F) 자체에 포함되어 있는 산소 또는 수분, 또는 처리 대상 가스(F)가 대기압 플라즈마(P)에 주어질 때까지 처리 대상 가스(F)에 가해진 산소 또는 수분은 포함되지 않는다. 예를 들면, 노즐(60)로부터 처리 대상 가스(F)에 첨가되는 수분은 상기 「산소 또는 수분」에는 포함되지 않는다).In this way, the cooling unit 14 is capable of cooling the exhaust gas R to a temperature at which oxygen or moisture does not contact the exhaust gas R discharged from the plasma cracker 12 and no nitrogen oxide is generated. (In addition, in the said "oxygen or moisture", oxygen or moisture contained in the processing target gas F itself or the processing target gas F before the processing target gas F is supplied to the plasma cracker 12. Oxygen or moisture added to the gas to be treated until the gas is given to the atmospheric pressure plasma P is not included, for example, the water added to the gas to be treated F from the nozzle 60 is referred to as “oxygen or water. Moisture ").

다음에, 본 실시예에 관한 가스 처리 장치(10)를 사용하여 처리 대상 가스(F)를 제해할 때는, 우선, 도시하지 않은 플라즈마 분해기(12)의 전원을 온으로 하여, 컨트롤러(58b)의 설정 온도를 처리 대상 가스(F)가 용이하게 열 분해하는 소정의 온도로 설정한 온도 검출 수단(58)을 작동시키는 동시에, 질량 유량 제어 수단(38)을 작동시켜 플라즈마 발생실(16d) 내에 작동 가스(G)를 송급한다. 또한, 열 교환기(72)에 대한 냉각수(C)의 공급을 개시한다. Next, when removing the gas to be processed F using the gas processing apparatus 10 according to the present embodiment, first, the power of the plasma cracker 12 (not shown) is turned on, so that the controller 58b is turned on. While operating the temperature detection means 58 which set the set temperature to the predetermined temperature which the process target gas F thermally decomposes, the mass flow control means 38 is operated, and it operates in the plasma generation chamber 16d. The gas G is supplied. In addition, the supply of the cooling water C to the heat exchanger 72 is started.

계속해서, 전원 유닛(18)을 작동시키는 동시에, 플라즈마 분해기(12)의 대기 압 플라즈마 점화 스위치(도시하지 않음)를 온으로 하여 플라즈마 토치(16)의 전극(16b, 16c) 간에 전압을 인가하여, 플라즈마 분출 구멍(16e)으로부터 대기압 플라즈마(P)를 분출시킨다. Subsequently, while operating the power supply unit 18, the atmospheric pressure plasma ignition switch (not shown) of the plasma cracker 12 is turned on to apply a voltage between the electrodes 16b and 16c of the plasma torch 16. Atmospheric pressure plasma P is ejected from the plasma ejection hole 16e.

여기에서, 대기압 플라즈마(P) 분출 직후와 같이, 열전대(58a)에서 계측되는 반응기(22) 내의 온도가 설정 온도보다도 낮은 경우, 온도 검출 수단(58)의 컨트롤러(58b)로부터 질량 유량 제어 수단(38)의 비교 제어회로(44)에 대하여 작동 가스(G)의 송급량을 늘리도록 소정의 유량 설정 신호(L1)가 주어진다. 그러면, 비교 제어회로(44)에 있어서 이 유량 설정 신호(L1)와 유량 센서(40)의 유량 신호가 비교되고, 이 비교 제어회로(44)로부터 컨트롤 밸브(42)에 대하여 양자가 같아지도록(구체적으로는, 작동 가스(G)의 송급량을 늘리도록) 소정의 제어 전류가 주어진다. 이 결과, 컨트롤 밸브(42)가 개방 조작되어 플라즈마 발생실(16d) 내로의 작동 가스(G)의 송급량이 증가되고, 대기압 플라즈마(P)의 출력이 상승하여, 반응기(22) 안이 급속하게 승온되게 된다. Here, when the temperature in the reactor 22 measured by the thermocouple 58a is lower than the set temperature, such as immediately after the atmospheric pressure plasma P is ejected, the mass flow rate control means (from the controller 58b of the temperature detection means 58) A predetermined flow rate setting signal L1 is given to the comparison control circuit 44 of 38 to increase the supply amount of the working gas G. Then, in the comparison control circuit 44, the flow rate setting signal L1 and the flow rate signal of the flow rate sensor 40 are compared, and the comparison control circuit 44 makes the same with respect to the control valve 42 ( Specifically, a predetermined control current is given to increase the supply amount of the working gas G). As a result, the control valve 42 is opened and the supply amount of the working gas G into the plasma generating chamber 16d is increased, and the output of the atmospheric pressure plasma P rises, so that the inside of the reactor 22 rapidly. It will be elevated.

계속해서, 온도 검출 수단(58)으로 검출되는 반응기(22) 내의 온도가 소정의 설정 온도에 도달하면, 대기압 플라즈마(P)를 둘러싸도록 소용돌이형으로 처리 대상 가스(F)가 공급된다. 또한, 동시에 분해 조제(A)가 노즐(60)로부터 공간(S)에 공급되어, 처리 대상 가스(F)의 분해가 개시된다. Subsequently, when the temperature in the reactor 22 detected by the temperature detecting unit 58 reaches a predetermined set temperature, the processing target gas F is supplied in a vortex form so as to surround the atmospheric pressure plasma P. At the same time, the decomposition aid A is supplied from the nozzle 60 to the space S, and the decomposition of the processing target gas F is started.

내관(48)의 내측에서 분해된 처리 대상 가스(F)와 작동 가스(G)를 포함하는 배기 가스(R)는 반응기(22)의 개구(22b)로부터 배출된 후, 냉각부(14)의 배기 가스 도입 덕트(70)를 통류하여, 열 교환기(72)의 측면에 형성된 개구(O)로부터 전열 관(78)의 내부에 도입된다. 그리고, 배기 가스(R)가 전열관(78)의 내부를 통과할 때, 배기 가스(R)가 갖는 열이 전열관(78)을 통해서 냉각수(C)에 주어진다. 이 때, 냉각수 입구 구멍(82)으로부터 도입된 냉각수(C)는 플레이트(80)에 의해 가로막힌 케이싱(77)의 내부를 사행하여 통류한 후에 냉각수 출구 구멍(86)으로부터 배출된다. 따라서, 본 실시예의 열 교환기(72)에 의하면, 냉각수(C)가 전열관(78)과 접촉하는 기회가 증대하기 때문에, 배기 가스(R)를 효율적으로 냉각할 수 있다. The exhaust gas R including the processing target gas F and the working gas G decomposed inside the inner tube 48 is discharged from the opening 22b of the reactor 22, and then the cooling unit 14 The exhaust gas introduction duct 70 flows through and is introduced into the heat transfer tube 78 from the opening O formed in the side surface of the heat exchanger 72. And when exhaust gas R passes inside the heat exchanger tube 78, the heat which exhaust gas R has is given to cooling water C through the heat exchanger tube 78. As shown in FIG. At this time, the cooling water C introduced from the cooling water inlet hole 82 meanders through the inside of the casing 77 blocked by the plate 80, and then flows out of the cooling water outlet hole 86. Therefore, according to the heat exchanger 72 of this embodiment, since the opportunity which the cooling water C comes into contact with the heat exchanger tube 78 increases, exhaust gas R can be cooled efficiently.

이렇게 하여, 배기 가스(R)는 적어도 질소 산화물이 생성되지 않는 온도까지 냉각된 후, 열 교환기(72)로부터 배출되어, 배기 가스 배출 덕트(74)를 통하여 도시하지 않은 다른 배기 가스 처리 장치 등에 주어진다. In this way, the exhaust gas R is cooled to at least a temperature at which no nitrogen oxide is produced, and then discharged from the heat exchanger 72 and given to the other exhaust gas treating apparatus and the like not shown through the exhaust gas discharge duct 74. .

따라서, 플라즈마 분해기(12)로부터 배출된 처리 대상 가스(F)와 작동 가스(G)를 포함하는 고온의 배기 가스(R)는 플라즈마 분해기(12)로부터 배출된 후, 산소 및 수분과 접촉하지 않고 냉각부(14)에 있어서 질소 산화물이 생성하지 않는 온도까지 냉각된다. 따라서, 온도가 높은 질소와 산소가 결합할 기회가 없어, 질소 산화물을 부차적으로 발생시키지 않고 처리 대상 가스(F)를 열 분해할 수 있다. Therefore, the high temperature exhaust gas R including the processing target gas F and the working gas G discharged from the plasma cracker 12 is discharged from the plasma cracker 12 and is not in contact with oxygen and moisture. In the cooling part 14, it cools to the temperature which nitrogen oxide does not produce | generate. Therefore, there is no opportunity to combine nitrogen and oxygen with a high temperature, and it is possible to thermally decompose the gas to be treated F without generating nitrogen oxide incidentally.

또한, 본 실시예에 의하면, 반응기(22)가 2중관으로 구성되는 동시에, 외관(46)의 하부에 처리 대상 가스 도입구(50)가 형성되고, 내관(48)의 상부에 처리 대상 가스 송급구(52)가 형성되어 있기 때문에, 처리 대상 가스(F)는 외관(46)과 내관(48)의 사이의 공간(S)을 아래로부터 위를 향해 통류한 후, 대기압 플라즈마(P)에 송급된다. 이 때, 공간(S)을 통류하는 처리 대상 가스(F)에 내관(48)을 통해서 반응기(22) 내부의 열이 주어지게 되어, 대기압 플라즈마(P)에 송급하는 처리 대상 가스(F)가 예열된다. 구체적으로는, 반응기(22) 내의 설정 온도를 1100℃ 내지 1300℃의 범위의 소정 온도로 한 경우, 공간(S)을 통과하여 처리 대상 가스 송급구(52)로부터 대기압 플라즈마(P)를 향해 송급되는 처리 대상 가스(F)의 온도를 대강 800 내지 1000℃ 정도까지 승온시킬 수 있다. 또, 처리 대상 가스 도입구(50)와, 처리 대상 가스 송급구(52)의 위치관계는 처리 대상 가스(F)가 공간(S)을 통류하여 충분히 예열되는 것이 가능하면, 본 실시예의 형태에 한정되지 않고, 다른 형태이어도 좋다. In addition, according to the present embodiment, the reactor 22 is constituted by a double tube, and a gas inlet for treatment 50 is formed in the lower portion of the outer tube 46, and the gas for treatment gas is disposed in the upper portion of the inner tube 48. Since the air supply port 52 is formed, the process object gas F flows through the space S between the exterior 46 and the inner pipe 48 from the bottom upwards, and supplies it to atmospheric pressure plasma P. do. At this time, heat inside the reactor 22 is given to the processing target gas F through the space S via the inner tube 48, and the processing target gas F supplied to the atmospheric pressure plasma P is Preheated. Specifically, when the set temperature in the reactor 22 is set to a predetermined temperature in the range of 1100 ° C to 1300 ° C, the gas is supplied through the space S toward the atmospheric pressure plasma P from the gas supply port 52 to be treated. The temperature of the to-be-processed gas F can be heated up to about 800-1000 degreeC. In addition, the positional relationship between the process target gas introduction port 50 and the process target gas supply port 52 is in the form of the present embodiment as long as the process target gas F can be sufficiently preheated through the space S. It is not limited, It may be another form.

또한, 반응기(22) 내면의 대기압 플라즈마(P)에 대면하는 위치에 캐스터블로 이루어지는 내화벽(56)이 형성되어 있기 때문에, 대기압 플라즈마(P)에 의한 반응기(22)의 열 열화를 방지하여 반응기(22)의 내구성을 향상시킬 수 있는 동시에, 반응기(22)의 내화벽(56)보다도 하류측에서는 고온의 배기 가스(R)와 저온의 처리 대상 가스(F)의 사이에서 충분히 열 교환할 수 있다. 또한, 반응기(22)에 단부(54)를 형성함으로써, 외관(46)과 내관(48)의 사이의 공간(S)을 통류하는 처리 대상 가스(F)의 흐름에 난류(亂流)를 생기게 하여, 공간(S)에서의 체류시간을 길게 할 수 있기 때문에, 대기압 플라즈마(P)에 송급하는 처리 대상 가스(F)를 더욱 효과적으로 예열할 수 있다. 또, 내화벽(56)이 교환 가능하게 장착되어 있기 때문에, 대기압 플라즈마(P)의 열로 내화벽(56)이 열 열화되었다고 해도, 이 부분만을 교환하면 되어, 관리시의 정지시간을 단축하여 가스 처리 장치(10)의 가동률을 향상시킬 수 있다. In addition, since the fireproof wall 56 made of castable is formed at a position facing the atmospheric pressure plasma P on the inner surface of the reactor 22, the reactor 22 is prevented from being deteriorated by the atmospheric pressure plasma P. While durability of (22) can be improved, it is possible to sufficiently heat exchange between the high-temperature exhaust gas R and the low-temperature processing target gas F on the downstream side of the fireproof wall 56 of the reactor 22. . In addition, by forming the end portion 54 in the reactor 22, turbulence is generated in the flow of the gas to be processed F passing through the space S between the outer surface 46 and the inner tube 48. Therefore, since the residence time in the space S can be lengthened, the processing target gas F supplied to the atmospheric pressure plasma P can be preheated more effectively. Moreover, since the fireproof wall 56 is replaceably attached, even if the fireproof wall 56 is thermally deteriorated by the heat of atmospheric pressure plasma P, only this part needs to be replaced, and the downtime in management can be shortened and gas The operation rate of the processing apparatus 10 can be improved.

또한, 고온의 배기 가스(R)와 저온의 처리 대상 가스(F)의 사이에서 열 교환 이 행하여지기 때문에, 대기압 플라즈마(P)에 송급하는 처리 대상 가스(F)의 예열과 배기 가스(R)의 냉각을 동시에 실행할 수 있다. 이 때문에, 후단의 냉각부(14)가 담당하는 배기 가스(R)의 냉각 부담을 저감하는 것도 가능해진다. In addition, since heat exchange is performed between the high-temperature exhaust gas R and the low-temperature processing target gas F, the preheating and the exhaust gas R of the processing target gas F supplied to the atmospheric pressure plasma P are carried out. Cooling can be performed simultaneously. For this reason, it becomes possible to reduce the cooling burden of the exhaust gas R which the cooling part 14 of a rear | end stage bears.

또한, 이와 같이 예열된 처리 대상 가스(F)가 처리 대상 가스 송급구(52)로부터 내관(48)의 내측에 도입되기 전에, 노즐(60)로부터 공급된 분해 조제(A)가 처리 대상 가스(F)에 첨가된다. 즉, 수분을 분해 조제(A)로서 첨가하면 이하와 같은 반응이 생긴다. In addition, before the pre-heated treatment gas F is introduced into the inner tube 48 from the treatment gas supply port 52, the decomposition aid A supplied from the nozzle 60 is treated with the treatment gas ( Is added to F). That is, when water is added as the decomposition aid (A), the following reactions occur.

[화학식 1] [Formula 1]

CF4+2H2O→CO2+4HF CF 4 + 2H 2 O → CO 2 + 4HF

[화학식 2] [Formula 2]

SF6+3H2O→SO3+6HF SF 6 + 3H 2 O → SO 3 + 6HF

여기에서, 외관(46)과 내관(48)의 사이의 공간(S), 또는 처리 대상 가스 송급구(52)에 분해 조제(A)인 수분을 공급하고 있기 때문에, 처리 대상 가스(F)가 고온의 작동 가스(G)와 섞이기 전에 수분을 처리 대상 가스(F)에 혼합할 수 있다. 이것에 의해, 수분에 의한 처리 대상 가스(F)의 분해 반응을 처리 대상 가스(F)가 작동 가스(G)와 섞이기 전에 개시시킬 수 있고, 질소 산화물의 발생을 억제하면서, 처리 대상 가스(F)의 분해 효율을 높일 수 있다. Here, the water to be treated as decomposition aid (A) is supplied to the space S between the external appearance 46 and the inner tube 48 or the gas supply port 52 to be treated. The moisture may be mixed with the gas to be treated (F) before mixing with the hot working gas (G). Thereby, the decomposition reaction of the processing object gas F by moisture can be started before the processing object gas F mixes with the working gas G, and the process object gas ( The decomposition efficiency of F) can be improved.

즉, 처리 대상 가스(F)는 외관(46)과 내관(48)의 사이의 공간(S)을 통류함으로써 반응기(22) 내부의 열을 받아 예열된다. 이 예열된 처리 대상 가스(F)에 대하 여 분해 조제(A)로서의 수분을 첨가하면, [화학식 1]이나 [화학식 2]에 나타낸 분해 반응은 수분이 첨가되는 것과 거의 동시에 생긴다. 이 때문에, 처리 대상 가스(F)가 작동 가스(G)와 섞일 때, 수분에 포함되어 있는 산소는 이미 처리 대상 가스(F)에 포함되는 탄소나 유황과 반응하여 화학적으로 안정된 CO2나 SO3가 되어 있고, 작동 가스(G)에 포함되는 고온의 질소와 산소가 반응하여 질소 산화물이 발생하는 것을 억제할 수 있다. That is, the gas to be treated F is preheated by receiving heat inside the reactor 22 by passing through the space S between the outer surface 46 and the inner tube 48. When water as the decomposition aid (A) is added to this preheated treatment target gas (F), the decomposition reaction shown in [Formula 1] or [Formula 2] occurs almost simultaneously with the addition of the water. For this reason, when the gas to be treated F is mixed with the working gas G, oxygen contained in moisture reacts with carbon or sulfur already contained in the gas to be treated F 2 and CO 2 or SO 3 to be chemically stable. It is possible to suppress generation of nitrogen oxides by reacting high temperature nitrogen and oxygen contained in the working gas G.

한편, 수소 및 암모니아를 분해 조제(A)로서 공급하면 이하와 같은 반응이 생긴다. On the other hand, when hydrogen and ammonia are supplied as the decomposition aid (A), the following reactions occur.

[화학식 3] [Formula 3]

CF4+4H2→CH4+4HF CF 4 + 4H 2 → CH 4 + 4HF

[화학식 4] [Formula 4]

SF6+4H2→H2S+6HF SF 6 + 4H 2 → H 2 S + 6HF

[화학식 5] [Formula 5]

3CF4+8NH3→3CH4+4N2+12HF 3CF 4 + 8NH 3 → 3CH 4 + 4N 2 + 12HF

[화학식 6] [Formula 6]

3SF6+8NH3→3H2S+4N2+18HF 3SF 6 + 8NH 3 → 3H 2 S + 4N 2 + 18HF

즉, 예열된 처리 대상 가스(F)에 대하여 분해 조제(A)로서의 수소 또는 암모니아를 첨가하면, 처리 대상 가스(F)가 예열되어 있지 않은 경우와 비교하여 [화학 식 3] 내지 [화학식 6]에 나타낸 분해 반응이 발생하기 쉽다. 또한, 수소 또는 암모니아를 첨가하여도 질소 산화물이 발생하는 원인이 되는 산소를 반응기에 도입하게 되지 않아, 질소 산화물의 발생을 조장할 우려가 없고, 처리 대상 가스(F)의 분해 효율을 높일 수 있다. That is, when hydrogen or ammonia as the decomposition aid (A) is added to the preheated treatment target gas (F), compared with the case where the treatment target gas (F) is not preheated, [Formula 3] to [Formula 6] The decomposition reaction shown in is likely to occur. In addition, even if hydrogen or ammonia is added, oxygen, which causes nitrogen oxides, is not introduced into the reactor, and there is no fear of encouraging generation of nitrogen oxides, and the decomposition efficiency of the gas to be treated can be improved. .

또한, 본 실시예에서, 노즐(60)은 SUS304 등의 금속으로 형성되어 있다. 이것에 의해, 분해 조제(A)로서 물을 사용하는 경우에 있어서 노즐(60)에 송급된 물은 노즐(60)의 내부를 통류할 때에 노즐(60)의 외측을 흐르는 예열된 처리 대상 가스(F)로부터의 열을 받아, 노즐(60)로부터 배출될 때에는 기화하여 수증기로 되어 있다. 따라서, 분해 조제(A)로서의 물을 기화하기 위한 특별한 장치를 형성할 필요가 없다. 또한, 예를 들면, 0.5L/min의 CF4를 처리하는 경우에 첨가해야 할 물의 양은 0.8g/min(수증기이면 1L/min) 정도이고, 물의 기화에 요하는 열량은 800 내지 1000℃ 정도까지 예열된 처리 대상 가스(F)가 갖는 열량과 비교하여 미량이기 때문에, 물의 기화에 처리 대상 가스(F)가 갖는 열을 사용하여도 문제는 생기지 않는다. In this embodiment, the nozzle 60 is made of metal such as SUS304. As a result, in the case of using water as the decomposition aid A, the water supplied to the nozzle 60 passes through the inside of the nozzle 60, and the preheated treatment target gas flowing through the outside of the nozzle 60 ( When it receives the heat from F) and discharges it from the nozzle 60, it vaporizes and becomes water vapor. Therefore, it is not necessary to form a special apparatus for vaporizing water as the decomposition aid (A). For example, in the case of treating 0.5 L / min of CF 4 , the amount of water to be added is about 0.8 g / min (1 L / min for steam), and the amount of heat required for vaporization of water is about 800 to 1000 ° C. Since it is a very small amount compared with the heat amount which the preheated process gas F has, the problem does not arise even if heat which the process gas F uses for vaporization of water is used.

또한, 단순히 처리 대상 가스(F)를 예열하는 것만으로도 저온 분해성의 처리 대상 가스(F)는 분해되어 버리기 때문에, 퍼플루오로카본과 같은 난분해성의 처리 대상 가스(F)에 대하여 효율적으로 열 에너지를 줄 수 있다. 따라서, 대기압 플라즈마(P)의 출력을 저감하여 반응기(22) 내의 온도를 1100℃ 내지 1300℃의 범위로 설정한 경우에도, 난분해성의 처리 대상 가스(F)를 충분히 분해할 수 있는 동시에, 대유량의 처리 대상 가스(F)를 처리하는 것도 가능해진다. 또한, 이와 같이 대기압 플라즈마(P)의 출력을 저감함으로써, 플라즈마 토치(16)나 반응기(22)의 열 열화에 의한 손상을 지연시킬 수 있다. In addition, since the low-temperature decomposable gas F decomposes simply by preheating the gas F, the heat-decomposable gas F is effectively decomposed to the heat-decomposable gas F such as perfluorocarbons. You can give energy. Therefore, even when the output of atmospheric pressure plasma P is reduced and the temperature in the reactor 22 is set in the range of 1100 ° C to 1300 ° C, the gas for decomposable gas F can be sufficiently decomposed, and It is also possible to process the flow target gas F. In addition, by reducing the output of the atmospheric pressure plasma P in this manner, damage due to thermal deterioration of the plasma torch 16 and the reactor 22 can be delayed.

또, 본 실시예의 플라즈마 분해기(12)에서는 반응기(22) 내의 온도를 검출하는 동시에, 이 온도 검출치에 따라서 플라즈마 토치(16)에 송급하는 작동 가스(G)의 양을 증감시켜, 반응기(22) 내의 온도가 소정의 값이 되도록 대기압 플라즈마(P)의 출력을 제어하고 있다. 즉, 반응기(22) 내의 온도가 소정치보다 높아지면 작동 가스(G)의 송급량을 줄여 대기압 플라즈마(P)의 출력을 저하시키고, 반대로, 반응기(22) 내의 온도가 소정치보다 낮아지면 작동 가스(G)의 송급량을 늘려 대기압 플라즈마(P)의 출력을 상승시키도록 하고 있다. In addition, in the plasma cracker 12 of the present embodiment, the temperature in the reactor 22 is detected, and the amount of the working gas G supplied to the plasma torch 16 is increased or decreased in accordance with the detected temperature, and the reactor 22 The output of the atmospheric pressure plasma P is controlled so that the temperature in the top) becomes a predetermined value. That is, when the temperature in the reactor 22 is higher than the predetermined value, the supply amount of the working gas G is reduced to lower the output of the atmospheric pressure plasma P. On the contrary, when the temperature in the reactor 22 is lower than the predetermined value, the operation The supply amount of the gas G is increased to increase the output of the atmospheric pressure plasma P.

이 때문에, 반응기(22) 내의 온도가 상술과 같이 난분해성의 퍼플루오로카본을 용이하게 열 분해할 수 있는 소정의 온도(대강 1300℃ 이상이고 또한 반응기(22)에 데미지를 주지 않는 온도)가 되도록 설정하면, 온도 검출 수단(58)으로 검출된 반응기(22) 내의 온도에 따라서 질량 유량 제어 수단(38)이 작동하여 작동 가스(G)의 송급량이 증감되어, 대기압 플라즈마(P)의 출력이 조절된다. 이 결과, 반응기(22) 내의 온도는 항상 설정 온도로 유지되어, 난분해성의 퍼플루오로카본을 포함하는 모든 종류의 PFCs 등을 반응기(22) 내에서 확실히 제해할 수 있다. 또한, 플라즈마 토치(16)나 반응기(22)는 대기압 플라즈마(P)의 출력이 극대화하였을 때에 생기는 초고온의 열에 정상적으로 노출되지 않기 때문에, 이들의 부재가 초고온의 열에 의해서 손상되는 것을 극력 지연시킬 수 있다. For this reason, the predetermined temperature (temperature which is about 1300 degreeC or more and does not damage the reactor 22) which can easily thermally decompose the hardly decomposable perfluorocarbon as mentioned above is If so set, the mass flow rate control means 38 operates in accordance with the temperature in the reactor 22 detected by the temperature detecting means 58 to increase and decrease the supply amount of the working gas G, thereby outputting the atmospheric pressure plasma P. This is regulated. As a result, the temperature in the reactor 22 is always maintained at the set temperature, so that all kinds of PFCs and the like containing hardly decomposable perfluorocarbon can be reliably eliminated in the reactor 22. In addition, since the plasma torch 16 and the reactor 22 are not normally exposed to the ultra-high temperature heat generated when the output of the atmospheric pressure plasma P is maximized, the members of the plasma torch 16 and the reactor 22 can be delayed as much as possible. .

또, 상술한 실시예에서는 냉각부(14)에 있어서 열 교환기(72)를 사용하는 예를 기재하였지만, 냉각부(14)는 배기 가스(R)에 산소 또는 수분이 혼입되지 않은 상태로, 배기 가스(R)를 적어도 질소 산화물이 생성되지 않는 온도까지 냉각할 수 있는 것이면, 예를 들면, 긴 덕트의 내측에 배기 가스(R)를 통류시켜, 상기 덕트의 외측을 수냉하는 다른 방법에 의한 것이어도 좋다. 또한, 냉각부(14)에 있어서의 저온측 매체에는 상술한 실시예와 같이 물을 사용하여도 좋고(수냉), 기체(공냉)이나 기름(유냉)을 사용하여도 좋다. In addition, in the above-described embodiment, an example in which the heat exchanger 72 is used in the cooling unit 14 is described, but the cooling unit 14 is exhausted in a state in which oxygen or moisture is not mixed in the exhaust gas R. As long as the gas R can be cooled to at least a temperature at which no nitrogen oxide is produced, for example, the exhaust gas R may flow through the inside of the elongated duct, and another method of water cooling the outside of the duct may be performed. You can do it. As the low-temperature medium in the cooling unit 14, water may be used (water cooling), gas (air cooling), or oil (oil cooling) as in the above-described embodiment.

또한, 상술한 실시예에서는 반응기(22)의 소정 위치에 단부(54)를 형성하고, 단부(54)보다 위쪽에 내화벽(56)을 형성하는 경우를 개시하였지만, 이러한 단부(54)를 형성하지 않고 반응기(22)의 본체(22a)를 스트레이트의 관으로 하고, 그 내주면 전체면 또는 위쪽측에만 내화벽(56)을 형성하도록 하여도 좋다. 단, 반응기(22)의 내주면 전체면에 내화벽(56)을 형성한 경우에는 공간(S)을 지나는 처리 대상 가스(F)의 예열 효과는 저하되게 된다. In addition, in the above-described embodiment, the case where the end portion 54 is formed at a predetermined position of the reactor 22 and the fire wall 56 is formed above the end portion 54 is disclosed, but such an end portion 54 is formed. Alternatively, the main body 22a of the reactor 22 may be a straight tube, and the fireproof walls 56 may be formed only on the entire inner surface or the upper side of the inner circumferential surface thereof. However, when the fireproof wall 56 is formed in the whole inner peripheral surface of the reactor 22, the preheating effect of the process object gas F which passes through space S will fall.

또한, 상술한 실시예에서는 반응기(22)로서 2중관으로 구성되어 있는 것을 개시하였지만, 반응기(22)를 3중관 이상의 다중관으로 하고(도시하지 않음), 관벽을 통해서 직경 방향에서 서로 인접하는 밀폐공간을 통류하는 처리 대상 가스(F)끼리가 향류(向流)하고, 또한 반응기(22) 내에 분출시킨 대기압 플라즈마(P)의 분출 방향과 반응기(22) 내부에 가장 가까운 밀폐공간을 통류하는 처리 대상 가스(F)의 통류 방향이 향류하도록 하여도 좋다. 즉, 반응기(22)의 내부에 가장 가까운 2중관부분에 있어서 대기압 플라즈마(P)의 분출 방향과 상기 2중관부분의 밀폐공간을 통 류하는 처리 대상 가스(F)의 통류 방향이 향류하도록 하고 있으면, 그 외측을 통류하는 처리 대상 가스(F)의 유로는 어떠한 것이어도 좋다. 또, 상술한 바와 같이, 3중관 이상의 다중관을 사용하면, 반응기(22)의 관벽을 통해서 외부로 방산되는 열을 더욱 효과적으로 처리 대상 가스(F)의 예열에 이용할 수 있다. In addition, although the above-mentioned embodiment discloses that the reactor 22 is constituted by a double tube, the reactor 22 is a triple tube or more (not shown), and a seal adjacent to each other in the radial direction through the tube wall is provided. Treatments which flow through the space are flowed through each other and flow through the sealed space closest to the ejecting direction of the atmospheric pressure plasma P ejected into the reactor 22 and inside the reactor 22. The flow direction of the target gas F may be directed. That is, if the direction of blowing of atmospheric pressure plasma P and the flow direction of the gas to be processed F flowing through the closed space of the double pipe portion are directed in the double pipe portion closest to the inside of the reactor 22. The flow path of the gas to be processed F passing through the outside thereof may be any. In addition, as described above, by using the multi-pipe or more of the multi-pipe, the heat dissipated to the outside through the pipe wall of the reactor 22 can be more effectively used for preheating the gas to be treated.

또한, 상술한 실시예에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 플라즈마 토치(16)와 반응기(22)를 상하에 배치하여 대기압 플라즈마(P)를 수직 방향에 분출시키는 경우를 도시하였지만, 플라즈마 토치(16)와 반응기(22)를 수평 방향에 배치하는 동시에, 대기압 플라즈마(P)를 수평 방향에 분출시키도록 하여도 좋다. In addition, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 1, the plasma torch 16 and the reactor 22 are disposed above and below to eject the atmospheric pressure plasma P in the vertical direction. 16) and the reactor 22 may be arranged in the horizontal direction, and the atmospheric pressure plasma P may be ejected in the horizontal direction.

또한, 본 실시예에서는 대기압 플라즈마(P)를 발생시키는 장치로서, 직류 아크방전을 이용하는 것을 사용하고 있지만, 대기압 플라즈마(P)를 발생시킬 수 있는 것이면, 이것에 한정되지 않고, 마이크로파 플라즈마 등의 열 플라즈마를 사용할 수 있다. In addition, although the apparatus which produces | generates atmospheric pressure plasma P uses the direct current arc discharge in this Example, if the atmospheric pressure plasma P can be generated, it is not limited to this, and heat, such as a microwave plasma, Plasma can be used.

또한, 대기압 플라즈마(P)에 의한 분해시에 환원 분위기가 되도록 처리 대상 가스(F)를 조정하여 둠으로써, 산소와 질소의 반응이 억제되기 때문에 질소 산화물의 발생을 더욱 억제할 수 있다. Further, by adjusting the gas to be treated to be in a reducing atmosphere at the time of decomposition by atmospheric pressure plasma P, the reaction between oxygen and nitrogen is suppressed, so that the generation of nitrogen oxides can be further suppressed.

또한, 처리 대상 가스(F)에 물과 반응하는 가스가 포함되어 있지 않은 경우, 노즐(60)로부터 첨가된 물은 그대로 작동 가스(G)와 접촉하여 질소 산화물의 발생원인이 될 수 있다. 그래서, 처리 대상 가스(F)에 물과 반응하는 가스가 포함되어 있는지의 여부를 검지하도록 하여 상기 가스가 포함되어 있지 않을 때는 스톱 밸브(68)를 닫아 물의 첨가를 정지하고, 상기 가스가 포함되어 있을 때는 스톱 밸 브(68)를 열어 물을 첨가하는 제어를 하면 좋다. In addition, when the gas to be treated F does not contain a gas that reacts with water, the water added from the nozzle 60 may be in contact with the working gas G as it is and may cause generation of nitrogen oxides. Therefore, it is made to detect whether or not the gas to be reacted with water is contained in the gas to be treated, and when the gas is not contained, the stop valve 68 is closed to stop the addition of water and the gas is contained. If there is, it is good to control the addition of water by opening the stop valve (68).

또한, 질량 유량 제어 수단(38)의 비교 제어회로(44)에 주는 유량 설정 신호(L1)로서, 온도 검출 수단(58)이 출력하는 가변의 신호로 바꾸어 작동 가스(G)의 송급량을 일정하게 하는 소정의 신호를 주는 동시에, 도 7에 도시하는 바와 같이, 새롭게 전원 유닛(18)이 출력하는 전력을 제어하는 전력 제어 수단(92)을 형성하고, 이 전력 제어 수단(92)에 온도 검출 수단(58)이 출력하는 신호를 전류전환 신호로서 부여하도록 하여도 좋다. In addition, as the flow rate setting signal L1 to the comparison control circuit 44 of the mass flow rate control means 38, the supply amount of the working gas G is changed to a variable signal output by the temperature detection means 58. As shown in FIG. 7, power control means 92 is newly formed to control the power output from the power supply unit 18, and temperature detection is performed on the power control means 92. The signal output from the means 58 may be provided as a current switching signal.

전력 제어 수단(92)은 전원 유닛(18)이 출력하는 전력을 가변시키기 위한 것으로, 전류 검출기(94)와 전류 설정 수단(96)을 갖는다. The power control means 92 is for varying the power output from the power supply unit 18 and includes a current detector 94 and a current setting means 96.

전류 검출기(94)는 커런트 트랜스(CT) 등으로 구성되어, 전원 유닛(18)의 출력 전류를 검출하여 상기 검출 전류치에 대응한 소정의 전압을 출력하는 것이다. The current detector 94 is composed of a current transformer CT or the like to detect an output current of the power supply unit 18 and output a predetermined voltage corresponding to the detected current value.

전류 설정 수단(96)은, 도 8에 도시하는 바와 같이, 가변식 기준 전압 출력 수단(98; 본 실시예의 경우는 볼륨) 및 비교 증폭기(100)로 구성되어 있고, 전류 검출기(94)가 출력하는 전압과 기준 전압 출력 수단(98)이 출력하는 기준전압을 비교 증폭기(100)로 비교·증폭하여, 전원 유닛(18)의 인버터(30)를 향해 소정의 전류 설정 신호를 출력하고, 이것에 의해 인버터(30)를 가변 조작하는 것이다. 여기에서, 기준 전압 출력 수단(98)은 배선을 통해서 온도 검출 수단(58)으로부터 주어지는 전류전환 신호에 의해서 자동적으로 바뀌도록 되어 있다. 또한, 기준 전압 출력 수단(98)으로서 볼륨을 사용한 경우에는 전류 설정 수단(96)에 의한 인버터(30)의 가변 조작이 기계적인 제어가 되지만, 기준 전압 출력 수단(98)으로서 온도 검 출 수단(58)으로부터 주어지는 전류전환 신호에 기초하여 소정의 아날로그 전압을 출력하는 D/A 모듈(도시하지 않음)을 사용하여, 전류 설정 수단(96)에 의한 인버터(30)의 가변 조작을 리니어의 연속 제어로 하도록 하여도 좋다. As shown in Fig. 8, the current setting means 96 is composed of a variable reference voltage output means 98 (volume in this embodiment) and a comparison amplifier 100, and the current detector 94 is outputted. The voltage to be compared with the reference voltage output from the reference voltage output means 98 is compared and amplified by the comparison amplifier 100, and a predetermined current setting signal is output to the inverter 30 of the power supply unit 18. The inverter 30 is operated by variable operation. Here, the reference voltage output means 98 is automatically changed by the current switching signal given from the temperature detection means 58 via the wiring. In addition, when the volume is used as the reference voltage output means 98, the variable operation of the inverter 30 by the current setting means 96 becomes mechanical control, but the temperature detection means (as the reference voltage output means 98) Continuous control of the linear operation of the inverter 30 by the current setting means 96 is performed by using a D / A module (not shown) that outputs a predetermined analog voltage based on the current switching signal given from 58). You may make it into.

또한, 반응기(22) 내의 온도를 검출하는 온도 검출 수단(58)을 설치하고, 작동 가스 송급 유닛(20)에는 온도 검출 수단(58)이 검출한 온도 검출치에 근거하여 플라즈마 발생실(16d) 내에 송급하는 작동 가스(G)의 양을 제어하는 질량 유량 제어 수단(38)을 형성하는 동시에, 전원 유닛(18)에는 온도 검출 수단(58)이 검출한 온도 검출치에 근거하여 플라즈마 토치(16)의 전극(16b, 16c)에 공급하는 전력량을 제어하는 전력 제어 수단(92)을 설치하도록 하여도 좋다. Moreover, the temperature detection means 58 which detects the temperature in the reactor 22 is provided, and the working gas supply unit 20 is equipped with the plasma generation chamber 16d based on the temperature detection value which the temperature detection means 58 detected. The mass flow rate control means 38 which controls the quantity of the working gas G supplied in the inside is provided, and the power supply unit 18 has a plasma torch 16 based on the temperature detection value detected by the temperature detection means 58. The power control means 92 may be provided to control the amount of power supplied to the electrodes 16b and 16c.

또한, 본 장치는 플루오르화화합물 등의 가스를 분해하고, 분해 후의 배기를 냉각하여 배출하기 위한 장치이기 때문에, 배출 가스는 제해할 필요가 있다. 배출되는 가스는 주로 HF, CO2, SO3, N2 등이기 때문에, 주된 유해 가스의 HF, SO3는 산성 가스의 흡착제나 물 스크러버 등으로 흡수 제거가 가능하다. 본 발명에 관계되는 가스 처리 장치의 후단에 습식 스크러버를 사용하여도, 본 발명에 관계되는 가스 처리 장치(10)로부터 배출되는 배기 가스(R)의 온도는 충분히 저하되어 있고, 질소의 활성이 내려가 있기 때문에 질소 산화물은 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명에 관계되는 가스 처리 장치의 후단에서 이와 같은 흡수 제해를 하기 위한 장치의 종류에 제약은 없다. 또, 상기 습식 스크러버로 사용하는 물로서, 상기 실시예의 열 교환기(72)로부터 배출된 온도가 높은 냉각수(C)를 사용하는 것이 적절하다. 온도가 높은 물은 분자운동이 활발하고, 이 물을 배기 가스(R)에 분무함으로써, 배기 가스(R)의 세정 효율을 향상시킬 수 있기 때문이다. Moreover, since this apparatus is a apparatus for decomposing gas, such as a fluorinated compound, and cooling and discharging exhaust after decomposition, it is necessary to remove exhaust gas. Since the gas discharged is mainly HF, CO 2 , SO 3 , N 2, etc., the main harmful gases HF and SO 3 can be absorbed and removed by an acid gas adsorbent, water scrubber or the like. Even if a wet scrubber is used at the rear end of the gas processing device according to the present invention, the temperature of the exhaust gas R discharged from the gas processing device 10 according to the present invention is sufficiently lowered, and the activity of nitrogen is lowered. Nitrogen oxides do not occur. Therefore, there is no restriction | limiting in the kind of apparatus for performing such absorption removal in the rear end of the gas processing apparatus which concerns on this invention. Moreover, it is suitable to use cooling water C with high temperature discharged | emitted from the heat exchanger 72 of the said embodiment as water used for the said wet scrubber. This is because water having a high temperature is vigorous in molecular motion, and by spraying the water onto the exhaust gas R, the cleaning efficiency of the exhaust gas R can be improved.

또, 본 장치는, 플루오르화화합물 이외에도, 열 분해할 수 있는 가스이면, 어떠한 가스의 처리에도 사용할 수 있다. In addition to the fluorinated compound, the apparatus can be used for the treatment of any gas as long as it is a gas that can be thermally decomposed.

실시예Example

본 실시예에 관한 가스 처리 장치(10)를 사용하여 처리 대상 가스(F)의 열 분해를 하였다. 가스 처리 장치(10)의 운전 조건으로서, 온도 검출 수단(58)의 컨트롤러(58b)에서의 온도 설정치는 1200℃로 하였다. 또한, 플라즈마의 직류전압은 100V 정도이고 직류 전류를 60A로 일정으로 하였다. 이 결과, 작동 가스(G)로서의 질소 가스의 유량은 거의 20L(리터)/min 정도가 되었다. 또한, 열 교환기(72)로의 냉각수(C)는 20℃인 것을 10L/min으로 유통하여, 냉각을 계속하였다. 덧붙여서 말하면, 열 교환기(72)로부터 배출된 배기 가스(R)의 온도는 50℃이었다. The gas decomposition apparatus 10 was thermally decomposed using the gas processing apparatus 10 according to the present embodiment. As operating conditions of the gas processing apparatus 10, the temperature set value in the controller 58b of the temperature detection means 58 was 1200 degreeC. In addition, the DC voltage of the plasma was about 100V and the DC current was set to 60A. As a result, the flow rate of the nitrogen gas as the working gas G became about 20 L (liter) / min. In addition, the cooling water C to the heat exchanger 72 distributed what was 20 degreeC by 10 L / min, and continued cooling. Incidentally, the temperature of the exhaust gas R discharged from the heat exchanger 72 was 50 ° C.

이러한 조건하에서 80L/min의 질소에 100cc/min의 CF4를 포함하는 처리 대상 가스(F)를 처리하기 위해서, 4가지의 방법으로 분해처리를 하였다. Under these conditions, in order to treat the gas to be treated (F) containing 100 cc / min of CF 4 in 80 L / min of nitrogen, decomposition treatment was carried out by four methods.

우선, 분해 조제(A)를 첨가하지 않고 처리 대상 가스(F)의 처리를 하였다. 이 때, CF4의 분해율은 90%이고 열 교환기(72)의 출구에서의 질소 산화물의 농도는 NO, NO2 모두 검지 한계인 1ppm 미만이었다. First, the process target gas F was added, without adding a decomposition aid (A). At this time, the decomposition rate of CF 4 was 90%, and the concentration of nitrogen oxides at the outlet of the heat exchanger 72 was less than 1 ppm, which was the detection limit of both NO and NO 2 .

다음에, 분해 조제(A)로서 수소 가스 3L/min을 노즐(60)로부터 처리 대상 가스(F)에 첨가하였다. 수소 가스의 유량은 유량계(64)로 확인하면서, 유량 조정 밸 브(66)를 조작하여 행하였다. 이 때, CF4의 분해율은 99%이고 열 교환기(72)의 출구에서의 질소 산화물의 농도는 NO, NO2 모두 검지 한계인 1ppm 미만이었다. Next, 3 L / min of hydrogen gas was added to the process target gas F from the nozzle 60 as a decomposition aid (A). The flow rate of the hydrogen gas was performed by operating the flow regulating valve 66 while confirming with the flowmeter 64. At this time, the decomposition rate of CF 4 was 99%, and the concentrations of nitrogen oxides at the outlet of the heat exchanger 72 were less than 1 ppm, which was the detection limit of both NO and NO 2 .

또한, 분해 조제(A)로서 암모니아 가스 2L/min을 노즐(60)로부터 처리 대상 가스(F)에 첨가하였다. 그 때의 CF4의 분해율은 99%, 열 교환기(72)의 출구에서의 질소 산화물의 농도는 NO, NO2 모두 검지 한계의 1ppm 미만이었다. Moreover, 2 L / min of ammonia gas was added to the process target gas F from the nozzle 60 as a decomposition aid (A). At that time, the decomposition rate of CF 4 was 99%, and the concentrations of nitrogen oxides at the outlet of the heat exchanger 72 were less than 1 ppm of the detection limit for both NO and NO 2 .

또, 물을 노즐(60)로부터 0.2g/min 공급하였다. 이 때, CF4의 분해율은 99%이고 열 교환기(72)의 출구에서의 질소 산화물의 농도는 NO가 20ppm, NO2가 1ppm 이었다. Moreover, 0.2 g / min was supplied from the nozzle 60 with water. At this time, the decomposition rate of CF 4 was 99%, and the concentration of nitrogen oxide at the outlet of the heat exchanger 72 was 20 ppm of NO and 1 ppm of NO 2 .

종래의 기술(플라즈마 분해기(3)의 직후에 습식 스크러버를 접속하는 경우)에서는 수천 ppm의 질소 산화물이 발생하였기 때문에, 본 발명에 관계되는 가스 처리 장치(10)에 의하면, 질소 산화물의 발생을 극히 적게 할 수 있는 것을 알 수 있다. In the conventional technique (when the wet scrubber is connected immediately after the plasma decomposer 3), thousands of ppm of nitrogen oxides are generated, and according to the gas processing apparatus 10 according to the present invention, generation of nitrogen oxides is extremely limited. You can see that you can do less.

청구항 1에 관계되는 것에 의하면, 작동 가스와 열 분해 후의 처리 대상 가스를 포함하는 고온의 배기 가스는 플라즈마 분해기로부터 배출된 후, 냉각부에서 산소 또는 수분과 접촉하지 않는 상태로 질소 산화물이 생성되지 않는 온도로 냉각되기 때문에, 온도가 높은 질소와 산소가 접촉할 기회를 현저히 저감시킬 수 있어, 질소 산화물의 발생을 극소화할 수 있다. According to claim 1, the high-temperature exhaust gas containing the working gas and the gas to be treated after thermal decomposition is discharged from the plasma cracker, and nitrogen oxide is not generated in a state in which the cooling unit does not come into contact with oxygen or moisture. Since it cools to a temperature, the chance of contacting nitrogen with high temperature oxygen and oxygen can be significantly reduced, and generation of nitrogen oxides can be minimized.

또한, 청구항 3에 관계되는 발명에 의하면, 반응기가 2중관으로 구성되어, 배기 가스(R)와 처리 대상 가스(F)의 사이에서 열 교환이 행하여지기 때문에, 대기압 플라즈마에 송급하는 처리 대상 가스를 충분히 예열하는 것이 가능하고, 동시에 열 분해 후의 고온의 배기 가스를 냉각할 수 있다. 따라서, 대기압 플라즈마의 출력을 저감할 수 있는 동시에, 대유량의 처리 대상 가스를 확실히 또한 효율적으로 열 분해하여 제해할 수 있고, 그리고 열 분해 후의 배기 가스의 냉각부에서의 냉각 부담을 저감할 수 있다. Further, according to the invention according to claim 3, since the reactor is composed of a double tube and heat exchange is performed between the exhaust gas R and the processing target gas F, the processing target gas supplied to the atmospheric pressure plasma is supplied. It is possible to preheat sufficiently, and to cool the high temperature exhaust gas after thermal decomposition at the same time. Therefore, the output of atmospheric pressure plasma can be reduced, and the gas to be treated can be thermally decomposed and removed reliably and efficiently, and the cooling burden at the cooling section of the exhaust gas after thermal decomposition can be reduced. .

또, 청구항 4에 관계되는 발명에 의하면, 질소 산화물의 발생을 억제하면서 처리 대상 가스의 분해를 촉진할 수 있다. Moreover, according to invention which concerns on Claim 4, decomposition | disassembly of a process object gas can be promoted, suppressing generation | occurrence | production of nitrogen oxide.

그리고, 청구항 5에 관계되는 발명에 의하면, 처리 대상 가스를 확실히 분해하여 제해할 수 있는 동시에, 장기간 안정되게 연속 운전할 수 있다. According to the invention according to claim 5, it is possible to reliably decompose and remove the gas to be treated, and to operate continuously stably for a long time.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 질소 산화물의 발생을 극히 작게 하면서, 처리 대상 가스를 분해할 수 있는 가스 처리 장치를 제공할 수 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to provide a gas processing apparatus capable of decomposing the gas to be treated while minimizing the generation of nitrogen oxides.

Claims (7)

대기압 플라즈마 및 상기 대기압 플라즈마를 향해 공급되는 처리 대상 가스를 둘러싸고, 그 내부에서 상기 처리 대상 가스의 열 분해를 하는 반응기를 가지며, 질소 가스를 작동 가스로서 사용하는 플라즈마 분해기, 및 A plasma cracker having an atmospheric pressure plasma and a reactor surrounding the treatment target gas supplied toward the atmospheric pressure plasma, and having a reactor for thermal decomposition of the treatment target gas therein, and using nitrogen gas as a working gas; and 상기 플라즈마 분해기로부터 배출된 열 분해 후의 상기 처리 대상 가스와 상기 작동 가스를 포함하는 배기 가스에 산소 또는 수분이 혼입되지 않은 상태로, 상기 배기 가스를 적어도 질소 산화물이 생성되지 않는 온도까지 냉각하는 냉각부를 포함하는 가스 처리 장치. A cooling unit for cooling the exhaust gas to a temperature at which nitrogen oxides are not generated at least in a state in which oxygen or moisture is not mixed in the exhaust gas including the processing target gas and the working gas after thermal decomposition discharged from the plasma cracker. Gas processing device comprising. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각부는 열 교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 장치. The gas treating apparatus of claim 1, wherein the cooling unit comprises a heat exchanger. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 반응기는 외관 및 내관으로 구성된 2중관 구조를 가지며, The reactor of claim 1 or 2, wherein the reactor has a double tube structure consisting of an outer tube and an inner tube. 상기 대기압 플라즈마는 상기 내관의 내측에 형성되고, The atmospheric plasma is formed inside the inner tube, 상기 외관에는 상기 처리 대상 가스를 상기 외관과 상기 내관 사이의 공간에 도입하는 처리 대상 가스 도입구가 형성되고, The external appearance is provided with a processing target gas inlet for introducing the processing target gas into the space between the external appearance and the inner tube, 상기 내관에는 상기 공간을 통류한 후의 상기 처리 대상 가스를 상기 대기압 플라즈마를 향해 불어들이는 처리 대상 가스 송급구가 형성되는 것을 특징으로 하 는 가스 처리 장치. And a processing gas supply port for blowing the processing gas after flowing through the space toward the atmospheric pressure plasma in the inner tube. 제 3 항에 있어서, 상기 공간, 또는 상기 처리 대상 가스 송급구를 향해 적어도 수분, 수소 또는 암모니아 중 어느 하나를 공급하는 노즐을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 장치. The gas processing device according to claim 3, further comprising a nozzle for supplying at least one of water, hydrogen, or ammonia toward the space or the gas supply port to be treated. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응기에는 상기 반응기 내의 온도를 검출하는 온도 검출 수단이 설치되고, The said reactor is provided with the temperature detection means which detects the temperature in the said reactor, 상기 플라즈마 분해기에는 상기 온도 검출 수단이 검출한 온도 검출치에 따라서 상기 대기압 플라즈마에 송급하는 상기 작동 가스의 양을 제어하는 질량 유량 제어 수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 장치. And said plasma cracker is provided with mass flow rate control means for controlling the amount of said working gas supplied to said atmospheric pressure plasma in accordance with the temperature detected value detected by said temperature detection means. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 대상 가스는 플루오르화화합물인 것을 특징으로 하는 가스 처리 장치. The gas treating apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the gas to be treated is a fluorinated compound. 질소 가스를 작동 가스로서 사용하는 대기압 플라즈마에 처리 대상 가스를 공급하여 상기 처리 대상 가스를 열 분해하고, Supplying a treatment target gas to an atmospheric pressure plasma using nitrogen gas as a working gas to thermally decompose the treatment target gas; 열 분해된 상기 처리 대상 가스와 상기 작동 가스를 포함하는 배기 가스에 산소 및 수분이 혼입되지 않은 상태로, 상기 배기 가스를 적어도 질소 산화물이 생성되지 않는 온도까지 냉각하는 가스 처리 방법. And a gas treatment method for cooling the exhaust gas to a temperature at which nitrogen oxide is not generated at least in a state in which oxygen and moisture are not mixed in the exhaust gas including the thermally decomposed treatment target gas and the working gas.
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