JP2003190744A

JP2003190744A - ハロゲン化合物ガスの分離回収装置および分離回収方法

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Publication number: JP2003190744A
Application number: JP2001393642A
Authority: JP
Inventors: Hirotsugu Kase; 洋次加瀬; Masao Kikuchi; 政夫菊地
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2003-07-08
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP4089223B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ハロゲン化合物ガスを含む混合ガ
スからハロゲン化合物ガスを高濃度且つ高回収率で分離
回収する装置および方法を提供することを目的とする。【解決手段】ポリマーを炭素化して得られた分
離膜からなる少なくとも一段目と二段目の分離膜モジュ
ールとを備えた混合ガスからハロゲン化合物ガスを分離
回収する装置において、一段目の分離膜モジュールのガ
ス供給口へハロゲン化合物ガスを含む混合ガスを供給
し、二段目以降のガス分離膜モジュールのガス供給口へ
前段のガス分離膜モジュールの透過ガスをそれぞれ供給
し、二段目以降のガス分離膜モジュールの非透過ガスを
一段目のガス分離膜モジュールのガス供給口へリサイク
ルさせ、一段目のガス分離膜モジュールの非透過ガス排
出口に接続された流量制御弁により一段目のガス分離膜
モジュールの非透過ガス流量を制御して、前記非透過ガ
スとしてハロゲン化合物ガスを高濃度且つ高回収率で分
離回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハロゲン化合物ガ
スを含む混合ガスから、ハロゲン化合物ガスを分離回収
する装置および方法に関し、特に、ハロゲン化合物ガス
を高濃度且つ高回収率で分離回収する装置および方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）ガ
ス、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）ガ
ス、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）ガス、パーフ
ルオロカーボン（ＰＦＣ）ガス、ＳＦ_６ガス、ＮＦ_３ガ
スなどのハロゲン化合物ガスは、その化学的特性を利用
して、冷媒、発泡剤、噴射剤、電気絶縁ガス、金属の精
錬工程用ガス、半導体製造工程のエッチング剤ガスや洗
浄用ガスとして広く用いられてきた。しかしながら、こ
れらハロゲン化合物ガスのうち、ＣＦＣやＨＣＦＣなど
はオゾン層破壊物質であることから、また、ＨＦＣやＰ
ＦＣやＳＦ_６などは非常に強力な温室効果を持った物質
であるために、１９８０年代後半以降、使用規制、使用
量削減、代替物質への転換などが順次進められてきた。

【０００３】しかしながら、いまだに満足できる代替物
質が発見されなくてハロゲン化合物ガスを使用し続けて
いる用途が残されている。例えば、ガス絶縁開閉装置、
ガス遮断器、ガス絶縁変圧器等のガス絶縁電気機器用の
電気絶縁ガスは満足できる代替ガスが見つかっていな
い。そのため、電力業界では、ハロゲン化合物ガスの使
用量を削減するために、ハロゲン化合物ガスの純ガスに
代えて、ＳＦ_６（六フッ化イオウ）ガス、フロンガス、
四塩化炭素ガスなどのハロゲン化合物ガスとＮ_２ガスな
どの希釈剤ガスとからなる混合ガスを電気絶縁ガスとし
て使用する試みがなされている。ＳＦ_６ガスは加圧によ
り優れた絶縁耐力を示し更にフロンガスや四塩化炭素ガ
スなどよりも液化温度が低いので低温でも使用できるな
どの特長を持つ。このため、ＳＦ_６ガスと希釈ガスとか
らなる混合ガスが代替の電気絶縁ガスとして大変有力で
ある。また、マグネシウム精錬業界では、ＳＦ_６ガスと
希釈ガスとからなる混合ガスを鋳型時のカバーガスとし
て用いている。また、半導体製造工程では、エッチング
剤ガスや洗浄用ガスとしてパーフルオロカーボン（ＰＦ
Ｃ）ガス、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）ガス、
ＳＦ_６ガス、ＮＦ_３ガスなどのハロゲン化合物ガスを用
いており、ハロゲン化合物ガスとＮ_２ガスなどの希釈剤
ガスとからなる混合ガスが排出されている。

【０００４】ＨＦＣやＰＦＣやＳＦ_６などのハロゲン化
合物ガスは、大気中に放出されると、化学的安定性が高
いので極めて長期間分解しないで大気中に存続する。従
って、ハロゲン化合物ガスが少量であっても大気中に放
出されると、それらは大気中に蓄積されて、地球環境へ
与える悪影響は極めて大きい。このため、ハロゲン化合
物ガスを大気中へ放出することは極力抑制されなければ
ならない。電力業界や半導体業界では、既に、ハロゲン
化合物ガスの使用量を削減し且つハロゲン化合物ガスの
排出を抑制するための具体的な目標が設定されており、
この目的達成にために種々の取り組みが進められてい
る。例えば、日本の電気事業連合会によるＳＦ_６ガスの
回収目標値は、２００５年において機器点検時９７体積
％、機器撤去時９９体積％である。また、再利用のガイ
ドラインでは、ＳＦ_６ガス濃度（純度）として、日本で
は９７体積％以上を要求しており、世界電力システム会
議（ＣＩＧＲＥ）２３．１０ＴＡＳＫＦＯＲＣＥ０
１，ＳＦ_６ＲＥＣＹＣＬＩＮＧＧＵＩＤＥ”Ｒｅ−
ｕｓｅｏｆＳＦ_６ｇａｓｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃ
ａｌｐｏｗｅｒｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｆｉ
ｎａｌｄｉｓｐｏｓａｌ”，１９９７では９８体積％
以上を要求している。この様な状況から、ハロゲン化合
物ガスを含む混合ガスからハロゲン化合物ガスを高濃度
（高純度）で、且つ、回収ロスを極力少なくして経済的
に分離回収する装置および方法が望まれている。また、
ハロゲン化合物ガスは高価格であるから、高純度で回収
して再使用することができれば極めて経済的である。

【０００５】ハロゲン化合物ガスと他のガスからなる混
合ガスからハロゲン化合物ガスを分離回収する方法とし
て、従来、加圧冷却法が検討されている。しかしなが
ら、加圧冷却法は、一般に高い圧力及び低い温度が必要
である。ハロゲン化合物ガスの回収ロスを減らして高回
収率で回収するためには、極めて高い圧力及び極めて低
い温度が必要になるために、現実的にはハロゲン化合物
ガスを高回収率で回収することは難しい。例えば、Ｈ．
Ｈａｍａら，”Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅ
ｍｓｏｆＳＦ_６／Ｎ_２ｍｉｘｔｕｒｅｓｔｏ
ｇａｓｉｎｓｕｌａｔｅｄｂｕｓ”，８ｔｈＩｎ
ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎ
ＧａｓｅｏｕｓＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，Ｖｉｒｇｉ
ｎｉａＢｅａｃｈ，Ｊｕｎｅ２２−I（１９９８）
には、ＳＦ_６ガスが７％以下の混合ガスでは３．５ＭＰ
ａ、−５０℃の高圧低温条件で液化するＳＦ_６は０％で
あり、ＳＦ_６ガスが１０％以下の混合ガスではＳＦ_６ガ
スの回収は事実上困難であることが開示されている。ま
た、ＳＦ_６ガスが５０％の混合ガスでも３．５ＭＰａ、
−１０℃でＳＦ_６の液化率（回収率）は５０％に満たな
いことが開示されている。ＳＦ_６ガスと希釈剤ガスとの
混合ガスからなる電気絶縁ガスから実際的な条件で加圧
冷却法によってＳＦ_６ガスを分離回収するときの回収率
は５０％程度である。即ち、ＳＦ_６ガスを回収ロスを少
なくし高回収率で分離回収することは困難である。

【０００６】特開平１１−３４５５４５号公報では、加
圧冷却法に替わる効率的なＳＦ_６ガスの分離回収方法と
して、ポリイミド膜、炭素膜、ゼオライト膜のいずれか
のガス分離膜を使用する方法が提案されている。この方
法では、ＳＦ_６ガスはガス分離膜の非透過ガスとして分
離回収される。しかしながら、ＳＦ_６ガスは混合ガス中
の他のガス（例えばＮ_２ガス）より透過速度が小さいけ
れども全くガス分離膜を透過しないわけではない。他の
ガス（例えばＮ_２ガス）に同伴して相対的に少量ではあ
るがＳＦ_６ガスもガス分離膜を透過して透過ガス中に混
入する。透過ガス中のＳＦ_６ガスによって回収ロスが生
じる。この回収ロスは非透過ガスのＳＦ _６ガスの純度を
高くしようとすればするほど大きくなる。このため、Ｓ
Ｆ_６ガスを高濃度（高純度）且つ高回収率で分離回収す
ることは困難である。また、特開２０００−１８５２１
２号公報には、非対称性ポリイミド膜を炭素化して得ら
れた非対称性炭素化膜を用いて、パーフルオロ化合物ガ
スを含む混合ガスからパーフルオロ化合物ガスを分離回
収する方法および装置が開示されているが、ハロゲン化
合物ガスの回収ロスを少なくし且つ再利用できるような
高純度で回収するための具体的なプロセスや装置につい
ては言及されていない。

【０００７】特開平１０−１２８０３４号公報には、ガ
ス分離膜を利用して希釈ガスとフルオロケミカルとを含
有する混合ガスからフルオロケミカルガスを分離回収す
る方法が開示されており、ここには、第一のガス分離膜
の非透過ガスを第二のガス分離膜に導き、第二のガス分
離膜の非透過ガスとしてフルオロケミカルガスを分離回
収する方法が提案されている。特開平１０−２９８１１
８号公報には、カーボン篩膜を含むガス分離膜を用いて
ガス混合物からペルフルオロ化合物ガスを分離回収する
方法および装置を開示されており、ここでも、第一のガ
ス分離膜の非透過ガスを第二のガス分離膜に導き、第二
のガス分離膜の非透過ガスとしてフルオロケミカルガス
を分離回収する方法が提案されている。ここで開示され
た多段のガス分離膜を用いる方法は、混合ガス中のフル
オロケミカルガス又はペルフルオロ化合物ガスをより高
純度で回収するには好適である。しかし、この場合も、
第一のガス分離膜の透過ガスとして希釈剤ガスに同伴し
てフルオロケミカルガス又はペルフルオロ化合物ガスが
流出するので回収ロスが生じるという問題があった。例
えば、ＳＦ_６ガスと希釈剤ガスとを含む混合ガスからな
る電気絶縁ガス中には通常３〜６０体積％の比較的高濃
度のＳＦ_６ガスが含まれている。この電気絶縁ガス中の
ＳＦ_６ガスを、これらの方法によって分離回収しようと
すると、無視できない量のＳＦ_６ガスが第一のガス分離
膜の透過ガスに同伴して排出されるために、ＳＦ_６ガス
を高濃度（高純度）且つ高回収率で分離回収することは
困難であった。

【０００８】ハロゲン化合物を含む混合ガスからハロゲ
ン化合物ガスを分離回収するためにガス分離膜を用いる
方法は、加圧冷却法よりも優れた方法である。しかし、
前述の様な状況に鑑みて、ハロゲン化合物ガスの回収ロ
スを十分少なくし且つ再利用ができる程度に分離回収し
たガスの純度を高くすることができる改良された装置及
び方法が求められていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ガス絶縁電
気機器や半導体製造装置などで使用されるハロゲン化合
物ガスを含む混合ガスから、地球環境に有害なハロゲン
化合物ガスを、高純度且つ高回収率で分離回収するため
の装置およびその方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ポ
リマーを炭素化して得られた分離膜からなる少なくとも
一段目と二段目の分離膜モジュールとを備え、一段目の
分離膜モジュールのガス供給口はハロゲン化合物ガスを
含む混合ガス源に接続され且つ非透過ガス排出口はガス
流量制御弁を介してガス回収容器に接続され、二段目の
分離膜モジュールのガス供給口は一段目の分離膜モジュ
ールの透過ガス排出口に接続され且つ非透過ガス排出口
はハロゲン化合物ガスを含む混合ガス源に接続されて構
成されたことを特徴とするハロゲン化合物ガスを分離回
収する装置に関する。また、一段目の分離膜モジュール
の非透過ガス排出口がガス濃度検出器とガス流量制御弁
とを介してガス回収容器に接続されたこと、また、ガス
濃度検出器とガス流量制御弁とが制御装置によって結合
されており、ガス濃度検出器の測定値によってガス流量
制御弁が制御されて非透過ガス排出口から回収されるガ
ス流量を調整するように構成されたことを特徴とする前
記の装置に関する。また、加熱手段によって分離膜モジ
ュールを４０℃〜２００℃のいずれかの温度に一定に保
持するように構成されたこと、三段目以降の分離膜モジ
ュールを備え、三段目以降の各分離膜モジュールのガス
供給口は前段の分離膜モジュールの透過ガス排出口に接
続され且つ非透過ガス排出口はハロゲン化合物ガスを含
む混合ガス源に接続されて構成されたことに関する。

【００１１】また、分離膜モジュールが非対称ポリイミ
ド中空糸膜を部分炭素化して得られる中空糸分離膜から
なることを特徴とする前記の装置に関する。また、ハロ
ゲン化合物ガスと希釈剤ガスとを含む混合ガスからなる
電気絶縁ガスからハロゲン化合物ガスを分離回収するこ
と、ハロゲン化合物ガスがＳＦ_６ガスであること、ハロ
ゲン化合物ガスの濃度が３〜６０体積％であることに関
する。

【００１２】更に、ポリマーを炭素化して得られた分離
膜からなる少なくとも一段目と二段目の分離膜モジュー
ルとを備えたハロゲン化合物ガスを含む混合ガスからハ
ロゲン化合物ガスを分離回収する装置において、一段目
の分離膜モジュールのガス供給口へハロゲン化合物ガス
を含む混合ガスを供給し、二段目以降のガス分離膜モジ
ュールのガス供給口へ前段のガス分離膜モジュールの透
過ガスをそれぞれ供給し、二段目以降のガス分離膜モジ
ュールの非透過ガスを一段目のガス分離膜モジュールの
ガス供給口へリサイクルさせ、一段目のガス分離膜モジ
ュールの非透過ガス排出口に接続された流量制御弁で一
段目のガス分離膜モジュールの非透過ガスのガス流量を
制御することによって、前記非透過ガスとしてハロゲン
化合物ガスを所定の濃度で分離回収することを特徴とす
るハロゲン化合物ガスを分離回収する方法に関する。ま
た、一段目のガス分離膜モジュールの非透過ガス排出口
にガス濃度検出器とガス流量制御弁を接続し、前記非透
過ガス排出口から排出される非透過ガスのハロゲン化合
物のガス濃度をガス濃度検出器で測定し、前記ガス濃度
検出器の測定値によって前記非透過ガスの流量を前記流
量制御弁で制御して、前記ハロゲン化合物ガスを所定の
濃度で分離回収することに関するまた、加熱手段によっ
てガス分離膜モジュールを４０℃〜２００℃の温度範囲
のいずれかの温度に一定に保持することに関する。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明において、ハロゲン化合物
ガスとは、ＣＣｌＦ_３ガス、ＣＣｌＦ_２ＣＦ _３ガス、Ｃ
Ｃｌ_２Ｆ_２ガスなどのクロロフルオロカーボン（ＣＦ
Ｃ）ガス、ＣＨＣｌＦ_２ガス、ＣＨＣｌＦＣＦ_３ガス、
ＣＨ_３ＣＣｌＦ_３ガスなどのハイドロクロロフルオロカ
ーボン（ＨＣＦＣ）ガス、ＣＨＦ_３ガス、ＣＨＦ_２ＣＦ
_３ガスなどのハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）ガ
ス、及び、ＣＦ_４ガス、Ｃ_２Ｆ_６ガスなどのパーフルオ
ロカーボン（ＰＦＣ）ガスやＳＦ_６ガスやＮＦ_３ガスな
どのパーフルオロ化合物ガス、および、それらの混合物
である。特に、電気絶縁ガスや半導体工程用ガスなどと
して現在も使用されており、化学的安定性によって大気
中に蓄積されて地球温暖化効果が極めて大きいために少
量であっても大気中への放出が極力抑制されるべきハイ
ドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）ガス、及び、パーフル
オロカーボン（ＰＦＣ）ガスやＳＦ_６ガスやＮＦ_３ガス
などのパーフルオロ化合物ガス、および、それらの混合
物である。本発明において、代表的なハロゲン化合物ガ
スは、限定するものではないが、ＳＦ_６ガス、ＮＦ_３ガ
ス、ＢＦ_３ガス、ＳｉＦ_４ガス、ＣＦ_４ガス、Ｃ_２Ｆ_６
ガス、Ｃ_３Ｆ_８ガス、Ｃ_４Ｆ_１０ガス、Ｃ_２Ｆ_４ガス、
Ｃ_３Ｆ_６ガス、ＣＨＦ_３ガス、ＣＨ_３Ｆガス、Ｃ_２ＨＦ
_５ガスなどである。本発明において、希釈ガスは、特に
限定されないが、窒素ガス、炭酸ガス、ヘリウムガス、
アルゴンガス、水素ガス、空気など、および、それらの
混合物である。本発明において、混合ガスは少なくとも
ハロゲン化合物ガスと希釈剤ガスの各々１種類以上を含
んだものである。

【００１４】本発明におけるハロゲン化合物ガスと希釈
剤ガスとを含む混合ガスは、例えば、ガス絶縁開閉装
置、ガス遮断機、ガス絶縁変圧器等のガス絶縁電気機器
内に密封されて使用される電気絶縁ガスである。電気絶
縁ガスは、代表的にはＳＦ_６ガスとＮ_２ガスからなる混
合ガスであり、特に、ＳＦ_６ガス３〜６０体積％とＮ_２
ガス９７〜４０体積％との混合ガスである。また、本発
明におけるハロゲン化合物ガスと希釈剤ガスとを含む混
合ガスは、例えば、半導体製造装置から排出されたエッ
チング剤ガスや洗浄用ガスである。この場合は、それぞ
れの製造装置によって異なるが、ＳＦ_６ガス、ＮＦ_３ガ
ス、ＣＦ_４ガス、Ｃ_２Ｆ_６ガス、Ｃ_３Ｈ_８ガス、ＣＨＦ
_３ガスなどの１種又は２種以上のハロゲン化合物ガスと
Ｎ_２などの希釈剤ガスとの混合ガスであり、ハロゲン化
合物ガスの濃度は通常数体積％以下である。

【００１５】本発明で用いられる分離膜モジュールは、
ポリマーを炭素化して得られたガス分離膜を、ガス供給
口、透過ガス排出口、非透過ガス排出口を備えた容器内
にガス分離膜のガス供給側とガス透過側の空間が隔絶す
るようにして装着されたものである。このガス分離膜
は、平膜などでもよいが、厚みが薄く径が小さい中空糸
膜が、装置が小型化でき高膜面積になるので分離効率が
よく経済的であるので好適である。前記中空糸膜の膜厚
は１０〜５００μｍで外径は５０〜２０００μｍのもの
を好適に挙げることができる。また、ガス分離膜は、均
質性でもよく、複合膜や非対称膜などの不均一性でもよ
い。

【００１６】ポリマーを炭素化して得られるガス分離膜
は、米国特許第４６８５９４０号公報に示されたよう
な、セルロースなどによって形成された膜を８００〜９
５０°の高温で長時間熱分解して得られる炭素膜または
それらにＣＶＤ又はプラズマ処理又は酸化処理を施した
実質的に炭素のみで構成された炭素膜であってもよい
し、特開平２−７４６１５号公報に示されたような、ポ
リアクリロニトリルと６００℃以下の低温で分解する成
分と溶剤とを混合した物を紡糸して中空糸とし、それを
好ましくは６００〜１２００℃の温度で分解成分を分解
逃散して得られた実質的に炭素のみからなる炭素繊維系
多孔質中空糸膜であってもよい。あるいは、特開平４−
１１９３３号公報、特開平４−１９３３３４号公報、特
開平５−２２０３６０号公報、特開２０００−３４２９
４４号公報などで開示された非対称芳香族ポリイミド中
空糸膜を、低温又は／及び短時間の熱処理によって部分
炭素化して得られる非対称構造を有する中空糸分離膜で
あってもよい。

【００１７】ポリマーを炭素化して得られたガス分離膜
は、ハロゲン化合物ガスとＮ_２ガスなどの希釈ガスとの
分離性能が高く、ハロゲン化合物ガスに対して耐久性が
優れ、十分な耐熱性がある。従って、ポリマーを炭素化
して得られたガス分離膜からなる分離膜モジュールを用
いることによって、一段目の分離膜モジュールの非透過
ガスとしてハロゲン化合物ガスを所定の高濃度（高純
度）で分離回収することができる。また、分離温度を高
温にして更に分離効率を高めることもできるし、ハロゲ
ン化合物による劣化や高温による劣化を受けにくいので
長期間に亘って安定した分離をおこなうことができる。
特に、非対称芳香族ポリイミド中空糸膜を部分炭素化し
て得られる非対称構造を有する中空糸分離膜は、その前
駆体の非対称芳香族ポリイミド中空糸膜が容易に製造で
きるのみならず、比較的低温で短時間の加熱によって部
分的な炭素化をおこなうのであるから、製造の容易さ及
び経済性において極めて好適なものである。しかも、こ
の中空糸膜は、分離性能が極めて高く、比較的小径にす
ることが容易であり、且つ、工業的なモジュール化に必
要な機械的強度を保持しているので、この中空糸膜を用
いれば、分離性能が高く且つ大きな有効膜面積を持っ
た、極めて高効率でハロゲン化合物ガスを分離回収する
ことが可能な分離膜モジュールを容易に形成できる。こ
のため、本発明において、非対称ポリイミド中空糸膜を
部分炭素化して得られる中空糸分離膜からなる分離膜モ
ジュールは特に好適に用いられる。

【００１８】本発明のガス分離膜モジュールが中空糸膜
によって構成される場合には、通常中空糸膜の多数本
（例えば、数百本から数十万本）を集束して中空糸束と
し、その中空糸束の少なくとも一方の端部をエポキシ樹
脂のような硬化性樹脂やポリアミド樹脂のような熱可塑
性樹脂などで前記端部において中空糸膜が開口状態とな
るように固着して中空糸分離膜エレメントを構成し、更
に、単数個又は複数個の前記中空糸エレメントを、少な
くともガス供給口、透過ガス排出口、及び、非透過ガス
排出口を有する容器内に、中空糸の内側へ通じる空間と
中空糸の外側へ通じる空間が隔絶するように装着されて
構成されている。容器はステンレスなどの金属材料、プ
ラスチック材料、繊維強化プラスチック材料などの複合
材料で製造される。

【００１９】本発明のガス分離膜モジュールの形態は特
に限定はなく通常用いられているものでよい。中空糸束
の配糸形態は、平行配列でも交叉配列でも織物状でも構
わない。また、中空糸束は略中心部に芯管を備えていて
もよく、中空糸束の外周部にフィルムが巻き付けられて
いても構わない。また、本発明のガス分離膜モジュール
は中空フィードタイプでもシェルフィードタイプでもよ
い。

【００２０】本発明のハロゲン化合物ガスを分離回収す
る装置は、少なくとも二段からなるガス分離膜モジュー
ルを備える。一段目のガス分離膜モジュールのガス供給
口はハロゲン化合物ガスを含む混合ガス源に接続され且
つ非透過ガス排出口はガス流量制御弁を介してガス回収
容器に接続され且つガス供給口はハロゲン化合物ガスを
含む混合ガス源に接続されて構成されている。また、二
段目のガス分離膜モジュールのガス供給口は一段目のガ
ス分離膜モジュールの透過ガス排出口に接続され且つ非
透過ガス排出口はハロゲン化合物ガスを含む混合ガス源
に接続されて構成されている。

【００２１】好ましくは、本発明のハロゲン化合物ガス
を分離回収する装置は、一段目のガス分離膜モジュール
の非透過ガス排出口がガス濃度検出器とガス流量制御弁
とを介してガス回収容器に接続されている。更に好まし
くは、前記のガス濃度検出器とガス流量制御弁とが制御
装置によって結合されており、ガス濃度検出装置の測定
値によってガス流量制御弁が制御されて一段目のガス分
離膜モジュールの非透過ガス排出口から回収されるガス
量を調整するように構成されている。

【００２２】本発明の装置の一実施形態を図１に示す。
図１は本発明の装置の構成を示す図である。図１を参照
して、本発明について更に詳しく説明する。図１におい
て、１１はハロゲン化合物ガスを含む混合ガス源であ
り、ガス絶縁開閉装置、ガス遮断機、ガス絶縁変圧器等
のガス絶縁電気機器や半導体製造装置でもよく、それら
の装置からハロゲン化合物ガスを含む混合ガスを取り出
して貯蔵した貯蔵タンクでもよい。ハロゲン化合物ガス
を含む混合ガス源１１の混合ガスは導管を通じて本発明
の装置内に導入される。図１には記載されていないが必
要に応じて真空装置や送風機によってガス源１１の混合
ガスを装置内に導入してもよい。導入された混合ガスは
コンプレッサー１２によって加圧される。１３はバッフ
ァタンク、１４は圧力調整弁である。これらによって混
合ガスが一定の圧力に制御されて一段目のガス分離膜モ
ジュール１５のガス供給口へ供給される。混合ガスは一
段目のガス分離膜モジュール１５内を流れる間に、混合
ガス中の希釈剤ガス（例えば、Ｎ_２ガス）が選択的にガ
ス分離膜を透過する。混合ガス中のハロゲン化合物ガス
（例えば、ＳＦ_６ガス）は、一部がガス分離膜を透過す
るが、希釈剤ガスよりも透過速度が小さいので濃縮され
て非透過ガス排出口から回収される。前記非透過ガス排
出口は、ガス濃度検出器１７とガス流量制御弁１６とを
介してガス回収容器１８に接続されている。ガス濃度検
出器１７は濃縮されて非透過ガス排出口から回収される
ハロゲン化合物ガスの濃度を測定する。また、ガス流量
制御弁１６は非透過ガス排出口から回収されるガス量を
制御する。ガス流量制御弁１６を絞って非透過ガス排出
口から回収されるガス量を少なくするとガス分離膜を透
過する透過ガス（希釈剤ガスと比較的少量のハロゲン化
合物ガス）の量がより多くなるので非透過ガス排出口か
ら回収されるハロゲン化合物ガスの濃度を高くすること
ができる。逆にガス流量制御弁１６を開いて非透過ガス
排出口から回収されるガス量を多くすると、ガス分離膜
を透過する希釈剤ガスの量が減り非透過ガス中に残留す
る希釈剤ガス量が比較的多量になって、非透過ガス排出
口から回収されるハロゲン化合物ガスの濃度が低下す
る。

【００２３】一段目の分離膜モジュールの非透過ガス排
出口から回収されるハロゲン化合物ガスの濃度は所定の
高濃度（高純度）に調整することができるので、ハロゲ
ン化合物ガスとして再利用することが容易である。ま
た、高濃度化すると液化が容易になるので、回収された
ハロゲン化合物ガスは加圧冷却によって容易に液化して
もよい。ガス回収容器１８がハロゲン化合物ガスを液化
して貯蔵するように構成されていると、ガス状態で貯蔵
するときに比較して極めて小型にすることができるので
好適である。また、加圧冷却によって液化して貯蔵する
と、液化したハロゲン化合物が更に高純度になるので貯
蔵後の再利用に特に好適である。

【００２４】一方、一段目のガス分離膜モジュール１５
の透過ガスは、濃縮された希釈剤ガスとより低濃度にな
ったハロゲン化合物ガスとを含んでいる。一段目のガス
分離膜モジュール１５の透過ガス排出口は、コンプレッ
サー１９を介して、二段目のガス分離膜モジュール２２
のガス供給口と通じている。前記一段目のガス分離膜モ
ジュール１５の透過ガスはコンプレッサー１９によって
加圧されて二段目のガス分離膜モジュール２２のガス供
給口へ供給される。２０はコンプレッサー１９をバイパ
スする導管の流量を制御する制御弁であり、２１はバフ
ァタンクである。これらによって、二段目のガス分離膜
モジュール２２へ供給されるガスの圧力や流量を調整す
ることができる。二段目のガス分離膜モジュール２２の
非透過ガス排出口は制御弁２３と逆止弁２４を介して混
合ガス源１１へリサイクルされるように構成されてい
る。また、二段目のガス分離膜モジュール２２の透過ガ
ス排出口は回収タンク２５に接続されている。

【００２５】本発明の装置に供給された混合ガスは、一
段目のガス分離膜モジュール１５の非透過ガス排出口に
接続された流量制御弁１６のガス流量の制御によって、
所定の高純度のハロゲン化合物ガスとして分離回収する
ことが可能である。一段目のガス分離膜モジュール１５
の透過ガス排出口からは、濃縮された希釈剤ガスと希釈
剤ガスに同伴してガス分離膜を透過したハロゲン化合物
ガスの混合ガスが排出される。特に、一段目のガス分離
膜モジュール１５の非透過ガスとして高純度のハロゲン
化合物ガスを分離回収するために、前記流量制御弁１６
を絞ってガス流量をより小さくした時には、一段目のガ
ス分離膜モジュール１５の透過側へ希釈剤ガスに同伴し
て透過するハロゲン化合物ガスはより多量になる。も
し、この透過ガスを大気中へ排出すると、ハロゲン化合
物ガスの回収率を高くすることはできないし、地球環境
に対して悪影響を与える。本発明の装置では、一段目の
ガス分離膜モジュール１５の透過ガスは二段目のガス分
離膜モジュール２２に供給され、二段目のガス分離膜モ
ジュール２２によって更に希釈剤ガスとハロゲン化合物
ガスとが分離されるので、二段目の分離膜モジュール２
２の透過ガス中のハロゲン化合物ガスの含有量を著しく
減少させ、より高濃度の希釈剤ガスを回収できる。更
に、二段目のガス分離膜モジュール２２の非透過ガス中
にはハロゲン化合物ガスが残留しているが、この非透過
ガスは混合ガス源１１へリサイクルされ、再び一段目の
ガス分離膜モジュールへ供給されるために回収ロスとは
ならず、ハロゲン化合物ガスの回収率を高くすることが
可能である。

【００２６】尚、水蒸気はハロゲン化合物ガスや希釈剤
ガスに比べて遥かにガス分離膜を透過し易い。従って、
本発明において、ハロゲン化合物を含む混合ガスが水蒸
気を含んでいても、水蒸気は希釈剤ガスと共にガス分離
膜を透過するので、回収されるハロゲン化合物ガスは乾
燥したものであり、電気絶縁ガスや半導体製造工程用の
ガスとして再利用するのに好適である。

【００２７】本発明の装置において、更に好ましくは、
ガス濃度検出装置１７とガス流量制御弁１６とが制御装
置２６によって結合されており、ガス濃度検出装置１７
の測定値によってガス流量制御弁１６が制御されて非透
過ガス排出口から回収されるガス量を調整するように構
成されている。より具体的には、一段目のガス分離膜モ
ジュール１５の非透過ガスとして回収されるハロゲン化
合物ガスの濃度をガス濃度検出装置１７で測定し、測定
値が予め設定された所定のガス濃度以下になった時には
制御装置２６の制御によってガス流量制御弁１６が絞ら
れて一段目のガス分離膜モジュール１５の非透過ガス排
出口から回収されるガス量を少なくして回収されるハロ
ゲン化合物ガス濃度を所定のガス濃度（より高濃度）に
自動的に制御する。また、ガス濃度検出装置１７の測定
値が予め設定された所定のガス濃度以上になった時には
制御装置２６の制御によってガス流量制御弁１６が開か
れて一段目のガス分離膜モジュール１５の非透過ガス排
出口から回収されるガス量を多くして回収されるハロゲ
ン化合物ガス濃度を所定のガス濃度（より低濃度）に自
動的に制御する。このような自動的な制御によって、予
め設定された所定の高濃度のハロゲン化合物ガスを効率
的に分離回収することができる。

【００２８】本発明において、ガス濃度検出装置は、ハ
ロゲン化合物ガスの濃度を検出することができれば特に
限定するものではないが、その測定値によって一段目の
ガス分離膜モジュールの非透過ガス排出口から回収され
るガス量を制御することが目的であるから、測定に長時
間を要しないで迅速に測定値が判明するものが好まし
く、測定値が電気的な信号に変換可能なものが好適であ
る。この様な検出器として音伝達速度差を利用したガス
濃度検出器や熱伝導度の変化を利用したガス濃度検出器
を挙げることができる。また、制御装置は、通常の電気
信号による制御装置で構わないが、設定値は一つの値で
設定されるものでも、上限と下限の二つの値で設定でき
るものでも構わない。また、ガス流量制御弁は電気信号
によって弁の開閉が制御できる通常のガス流量制御弁で
構わない。

【００２９】本発明の装置の別の一実施形態を図２に示
す。図２は本発明の装置の構成を示す図である。図２の
実施形態では、二段目のガス分離膜モジュール２２の透
過ガス排出口はコンプレッサー２７を介して三段目のガ
ス分離膜モジュール３０のガス供給口に接続されてい
る。２８はコンプレッサー２７をバイパスする導管の流
量を制御する制御弁であり、２９はバファタンクであ
る。二段目のガス分離膜モジュール２２の透過ガスは、
これらのコンプレッサー２７、制御弁２８、バッファタ
ンク２９、及び、三段目のガス分離膜モジュール３０の
非透過ガス排出口に接続している制御弁３１などによっ
て圧力及び流量が調節されて、三段目のガス分離膜モジ
ュール３０へ導入される。また、三段目のガス分離膜モ
ジュール３０の非透過ガス排出口は制御弁３１、逆止弁
２４を介して混合ガス源にリサイクルされるように構成
されている。図２の実施形態では、二段目のガス分離膜
モジュール２２から排出される透過ガス中のハロゲン化
合物ガス濃度が回収ロスとして又は地球環境上の観点か
ら許容できない程度の濃度で残存している場合でも、前
記透過ガスは更に三段目のガス分離膜モジュール３０へ
導入されることによって更に希釈剤ガスとハロゲン化合
物ガスとが分離されて、三段目のガス分離膜モジュール
３０の透過ガスとしてハロゲン化合物ガスの含有量が更
により少ないより高濃度の希釈剤ガスを回収する。ま
た、三段目のガス分離膜モジュール３０の非透過ガス中
にはハロゲン化合物ガスが残留しているが、この非透過
ガスは混合ガス源１１へリサイクルされ、再び一段目の
ガス分離膜モジュールへ供給されるために回収ロスとは
ならず、ハロゲン化合物ガスの回収率を高くすることが
可能である。

【００３０】本発明の装置において、三段目のガス分離
膜モジュールと同様の構成を持ったガス分離膜モジュー
ルを更に追加することができる。そして、最終段のガス
分離膜モジュールの透過ガス中のハロゲン化合物ガス量
が、回収ロスとして又は地球環境上の観点から許容でき
る程度以下になるようにすることができる。

【００３１】本発明において、ガス分離膜モジュールを
４０℃〜２００℃の温度範囲のいずれかの温度に一定に
保持されてガス分離がおこなわれることが望ましい。ガ
ス分離性能は温度の影響を受ける。一定の温度に保持さ
れないで、例えばガス分離膜モジュールが外気温度の影
響を受ける場合は、温度変化に従って頻繁にガス流量制
御弁を制御する必要が生じ、所定の濃度（純度）且つ回
収率でハロゲン化合物ガスを分離回収することが難しく
なる。特に、本発明の目的とする高濃度且つ高回収率で
ハロゲン化合物ガスを分離回収する場合には、ガス分離
膜モジュールを一定の温度に保持することが重要であ
る。また、ガス分離膜においては、通常高温のほうがガ
ス透過速度が大きくなるので、より高温で分離すること
が好適である。更に、分離膜モジュールを長期間使用し
たとき、ハロゲン化合物ガスが分離膜に吸着するために
分離性能を低下させることがある。ハロゲン化合物ガス
が分離膜に吸着することは、分離膜モジュールの温度を
高く保つことによって抑制できる。このような場合に
は、保持される温度は４０℃以上、好ましくは８０℃以
上、更に１１０℃以上である。一方、より高温にする
と、中空糸膜以外の分離膜モジュールの部品も耐熱性が
必要になるし、経済性も低くなるから２００℃以下、好
ましくは１８０℃以下、更に１５０℃以下が好適であ
る。本発明の装置のガス分離膜モジュールには温度調節
機能を持った加熱手段が備えられる。加熱手段は、例え
ば、温度センサーとヒーターとそれらを制御する制御装
置からなる。

【００３２】本発明の装置において、最終段のガス分離
膜モジュールの透過ガス排出口から排出する透過ガス
は、濃縮された希釈ガスを主成分とするものであり、回
収ロスとして又は地球環境上の観点から許容できる程度
以下のハロゲン化合物ガスしか含有されないようにする
ことが可能であるので、そのまま外気へ排出してもよ
い。また、排出前に吸着剤による処理などをおこなった
後で排出してもよい。更に、一旦回収タンクへ貯蔵した
あとで適切な処理をおこなうことができる。

【００３３】本発明の装置においては、必要に応じて、
ダストフィルター、オイルセパレーター、ミストセパレ
ーター、スクラバー、温度計、圧力計、吸着剤処理装
置、濃度計、減圧弁、流量制御弁、加熱装置、冷却装
置、加圧装置、減圧装置、タンクなどを備えて構成され
る。ハロゲン化合物ガスを含む混合ガス中に微量の不純
物（例えば、使用中にハロゲン化合物ガスが劣化したガ
ス）を含む場合には、一段目の分離膜モジュールへ供給
する前に吸着剤処理装置やスクラバーによって除去する
ように構成してもよい。混合ガス中のハロゲン化合物ガ
スの濃度が極めて低い場合には、一段目の分離膜モジュ
ールへ供給する前に１体積％程度好ましくは３体積％程
度になるまで予備濃縮をおこなってもよい。また、ハロ
ゲン化合物ガスを含む混合ガスを所定の温度に加熱又は
冷却したあとで一段目の分離膜モジュールへ供給するよ
うに構成してもよい。

【００３４】本発明のハロゲン化合物ガスを分離回収す
る方法は、少なくとも一段目の分離膜モジュールと二段
目の分離膜モジュールとを備えたハロゲン化合物ガスを
分離回収する装置において、一段目の分離膜モジュール
のガス供給口へハロゲン化合物ガスを含む混合ガスを供
給し、二段目以降の分離膜モジュールのガス供給口へ前
段のガス分離膜モジュールの透過ガスをそれぞれ供給
し、二段目以降の分離膜モジュールの非透過ガスを一段
目の分離膜モジュールのガス供給口へリサイクルさせ、
一段目のガス分離膜モジュールの非透過ガス排出口に接
続された流量制御弁によって一段目のガス分離膜モジュ
ールの非透過ガスの流量を制御して、前記非透過ガスと
してハロゲン化合物ガスを所定の濃度で分離回収するこ
とを特徴とする。この方法によれば、回収するハロゲン
化合物ガスの濃度を任意に調整することが可能である。
また、回収ロスとなるハロゲン化合物ガスは、最終段目
の分離膜モジュールの透過ガス排出口から排出される主
に希釈剤ガスからなるガス中に含まれるハロゲン化合物
ガスのみであり、回収ロスを極めて低くおさえることが
可能である。即ち、この方法によって、ハロゲン化合物
ガスを高濃度（高純度）且つ高回収率で分離回収するこ
とが可能である。

【００３５】更に好ましくは、本発明のハロゲン化合物
ガスを分離回収する方法は、一段目のガス分離膜モジュ
ールの非透過ガス排出口にガス濃度検出器とガス流量制
御弁を接続し、前記非透過ガス排出口から排出されるハ
ロゲン化合物ガスのガス濃度をガス濃度検出器で測定
し、前記ガス濃度検出器の測定値によって前記非透過ガ
スの流量を流量制御弁で制御して、前記特定のガス成分
を所定のガス濃度で分離回収することを特徴とする。こ
の方法によれば、回収するハロゲン化合物ガスの濃度を
予め設定した任意の濃度に調整することが容易であり、
特に再利用が可能な程度以上の高濃度（高純度）で分離
回収することが容易である。

【００３６】本発明において、一段目の分離膜モジュー
ルの非透過ガスとして回収されるハロゲン化合物ガス
は、再利用することを考慮すると、９０体積％以上特に
９５体積％以上更に９８体積％以上であることが好適で
ある。また、回収ロスは、地球環境への悪影響を与えな
い程度まで小さくする必要があるから、１０体積％以下
特に３体積％以下更に１体積％以下が好適である。

【００３７】本発明において、ハロゲン化合物ガスの回
収ロス、回収率は、次式のようにして求めたものであ
る。

【数１】

【００３８】

【実施例】次に、実施例を示し本発明を説明する。尚、
本発明は実施例に限定されるものではない。

【００３９】（参考例１）〔ポリイミド溶液の調整〕ポリイミド原料の酸成分とし
て、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸
二無水物４０ミリモル、２，２’−ビス（３，４−ジカ
ルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物４
５ミリモル、ピロメリット酸二無水物１５ミリモル、ジ
アミン成分としてジメチル−３，７−ジアミノジベンゾ
チオフェン−５，５−ジオキシド５０ミリモル、２，
２’，５，５’−テトラクロロベンジジン５０ミリモル
とを、パラクロロフェノール２４３ｇとともに、攪拌機
と窒素ガス導入管が付設されたセパラブルフラスコに入
れて、窒素ガス雰囲気下で反応液を攪拌しながら温度１
８０℃で３３時間重合させて、芳香族ポリイミド濃度が
２０重量％である芳香族ポリイミド溶液を調整した。こ
のポリイミド溶液は、１００℃の回転粘度が２７００ポ
イズであった。〔非対称中空糸膜の製造〕前記ポリイミド溶液を中空糸
紡糸用ノズル（円形開口部の外径：８００μｍ、円形開
口部スリット幅：１００μｍ、芯部開口部の外径：３０
０μｍ）を備えた紡糸装置に仕込み、窒素ガスを前記紡
糸用ノズルの芯部開口部から吐出させながら、前記ポリ
イミド溶液を前記紡糸用ノズルから中空糸状に吐出させ
た。その中空糸状体を窒素雰囲気中を通した後、８０重
量％のエタノール水溶液からなる温度０℃の一次凝固液
に浸漬し、更に、案内ロールを備えた二次凝固液中で案
内ロール間を往復させて中空糸状体の凝固を完了させ
て、芳香族ポリイミド中空糸膜をボビンに巻き取った。
この中空糸膜をエタノールで十分に洗浄後、イソオクタ
ンで溶媒置換し、１００℃に加熱してイソオクタンを蒸
発乾燥させ、更に、２７０℃で３０分間熱処理をおこな
た。外径約２４０μｍ、内径約１６０μｍの芳香族ポリ
イミドからなる非対称中空糸膜を得た。〔部分炭素化膜の製造〕前記芳香族ポリイミド非対称中
空糸膜を、空気雰囲気中、無緊張下、４００℃で３０分
間予備加熱して熱安定化した。この中空糸膜を、石英ガ
ラス管中を６００℃に調整し窒素雰囲気に保たれた電気
管状炉内を滞留時間が４分間になるように通過させて、
外径約２００μｍ、内径約１４０μｍの部分炭素化され
た非対称中空糸膜を得た。

【００４０】（参考例２）〔ポリイミド溶液の調整〕参
考例１と同じポリイミド原料を、パラクロロフェノール
３３１ｇとともに、参考例１と同様にして温度１８０℃
で１６時間重合させて、芳香族ポリイミド濃度が１６重
量％である芳香族ポリイミド溶液を調整した。このポリ
イミド溶液は、１００℃の回転粘度が１５００ポイズで
あった。〔非対称中空糸膜の製造〕前記ポリイミド溶液
を中空糸紡糸用ノズル（円形開口部の外径：１０００μ
ｍ、円形開口部スリット幅：２００μｍ、芯部開口部の
外径：４００μｍ）を備えた紡糸装置に仕込み、凝固液
として７０重量％エタノール水溶液を用いること以外は
参考例１と同様にして外径約３６０μｍ、内径約２７０
μｍの芳香族ポリイミドからなる非対称中空糸膜を得
た。〔部分炭素化膜の製造〕前記芳香族ポリイミド非対
称中空糸膜を、空気雰囲気中、無緊張下、４００℃で３
０分間予備加熱して熱安定化した。この中空糸膜を、石
英ガラス管中を６００℃に調整し窒素雰囲気に保たれた
電気管状炉内を滞留時間４分間になるように通過させ
て、外径約３２０μｍ、内径約２４０μｍの部分炭素化
された非対称中空糸膜を得た。

【００４１】（実施例１）図１に示した装置と同様な装
置において以下のとおり実施した。一段目の分離膜モジ
ュール１５及び二段目の分離膜モジュール２２は、参考
例１で製造した外径約２００μｍ、内径約１４０μｍの
多数本の中空糸膜からなり、この中空糸膜を集束して中
空糸束を形成し、その両端をエポキシ系樹脂で固着し、
ガス供給口、透過ガス排出口、非透過ガス排出口を備え
る容器内に内蔵して製造された。また、前記分離膜モジ
ュール１５、２２の有効膜面積はそれぞれ２.２ｍ^２及
び０．６５ｍ^２であった。

【００４２】ハロゲン化合物ガスを含む混合ガス源１１
として、ＣＦ_４ガス１０体積％、Ｎ _２ガス９０体積％か
らなる混合ガスをガス圧０．２５ＭＰａ（絶対圧、以下
同様）で封入した内容積が２０５リットルのタンクを用
いた。この混合ガスをコンプレッサー１２で昇圧し減圧
弁１４を介して０．９ＭＰａの圧力で、一段目の分離膜
モジュール１５のガス供給口へ導いた。分離膜モジュー
ル１５に導かれた混合ガスのうち中空糸分離膜を透過し
なかったガスは前記分離膜モジュール１５の非透過ガス
排出口から流出しガス流量制御弁１６とガス濃度検出器
１７とを経由して回収タンク１８に導入されるように接
続されており、ガス濃度検出器１７で測定したＣＦ_４ガ
ス濃度が９９体積％になるよう制御装置２６を介してガ
ス流量制御弁１６により流量を自動調整した。分離膜モ
ジュール１５の透過ガスは透過ガス排出口から流出しコ
ンプレッサー１９によって０．５ＭＰａに調整され二段
目の分離膜モジュール２２のガス供給口へ導かれた。二
段目の分離膜モジュール２２の非透過ガスは非透過ガス
排出口から流出し制御弁２３及び逆止弁２４を介してタ
ンク１１に戻され、二段目の分離膜モジュール２２の透
過ガスは透過ガス排出口から回収タンク２５へ導かれて
回収された。尚、分離膜モジュール１５、２２は、それ
ぞれリボンヒーターを外周に巻かれ、温度１００℃に保
持された。また、回収タンク１８、２５は予め真空ポン
プで内部の気体を取り除いたあとで用いられた。

【００４３】この様な条件で４０分間運転した後に一段
目の分離膜モジュール１５の非透過ガス排出口から回収
タンク１８に回収されたガスは３９リットルであり、そ
のＣＦ_４ガス濃度は９９体積％であった。また、二段目
の分離膜モジュールの透過ガス排出口から回収タンク２
５へ導かれ回収されたガスは３９１リットルであり、そ
のＣＦ_４ガスの濃度は０．１体積％以下であった。この
結果、ＣＦ_４ガスの回収ロスは１．０％以下であり、Ｃ
Ｆ_４ガスの回収率は９９体積％以上であった。

【００４４】（実施例２）実施例１と同じ装置において
以下のとおり実施した。ハロゲン化合物ガスを含む混合
ガス源１１として、ＮＦ_３ガス１０体積％、Ｎ _２ガス９
０体積％からなる混合ガスをガス圧０．２５ＭＰａで封
入した内容積が２０５リットルのタンクを用いた。この
混合ガスをコンプレッサー１２で昇圧し減圧弁１４を介
して０．５ＭＰａの圧力で、一段目の分離膜モジュール
１５のガス供給口へ導いた。分離膜モジュール１５に導
かれた混合ガスのうち中空糸分離膜を透過しなかったガ
スは前記分離膜モジュール１５の非透過ガス排出口から
流出しガス流量制御弁１６とガス濃度検出器１７とを経
由して回収タンク１８に導入されるように接続されてお
り、ガス濃度検出器１７で測定したＮＦ_３ガス濃度が９
９体積％になるよう制御装置２６を介してガス流量制御
弁１６により流量を自動調整した。分離膜モジュール１
５の透過ガスは透過ガス排出口から流出しコンプレッサ
ー１９によって０．６ＭＰａに調整され二段目の分離膜
モジュール２２のガス供給口へ導かれた。二段目の分離
膜モジュール２２の非透過ガスは非透過ガス排出口から
流出し制御弁２３及び逆止弁２４を介してタンク１１に
戻され、二段目の分離膜モジュール２２の透過ガスは透
過ガス排出口から回収タンク２５へ導かれて回収され
た。尚、分離膜モジュール１５、２２は、それぞれリボ
ンヒーターを外周に巻かれ、温度５０℃に保持された。
また、回収タンク１８、２５は予め真空ポンプで内部の
気体を取り除いたあとで用いられた。

【００４５】この様な条件で４０分間運転した後に一段
目の分離膜モジュール１５の非透過ガス排出口から回収
タンク１８に回収されたガスは３４リットルであり、そ
のＮＦ_３ガス濃度は９９体積％であった。また、二段目
の分離膜モジュールの透過ガス排出口から回収タンク２
５へ導かれ回収されたガスは２８９リットルであり、そ
のＮＦ_３ガスの濃度は０．２体積％以下であった。この
結果、ＮＦ_３ガスの回収ロスは１．７％であり、ＮＦ_３
ガスの回収率は９８．３体積％であった。

【００４６】（実施例３）図１に示した装置と同様な装
置において以下のとおり実施した。一段目の分離膜モジ
ュール１５及び二段目の分離膜モジュール２２は、参考
例２で製造した外径約３２０μｍ、内径約２４０μｍの
多数本の中空糸からなり、実施例１と同様にして製造さ
れた。また、前記分離膜モジュール１５、２２の有効膜
面積はそれぞれ２．２ｍ^２及び０．６５ｍ^２であった。

【００４７】ハロゲン化合物ガスを含む混合ガス源１１
として、ＳＦ_６ガス１０体積％、Ｎ _２ガス９０体積％か
らなる混合ガスをガス圧０．２５ＭＰａで封入した内容
積が２０５リットルのタンクを用いた。この混合ガスを
コンプレッサー１２で昇圧し減圧弁１４を介して０．８
ＭＰａの圧力で、一段目の分離膜モジュール１５のガス
供給口へ導いた。分離膜モジュール１５に導かれた混合
ガスのうち中空糸分離膜を透過しなかったガスは前記分
離膜モジュール１５の非透過ガス排出口から流出しガス
流量制御弁１６とガス濃度検出器１７とを経由して回収
タンク１８に導入されるように接続されており、ガス濃
度検出器１７で測定したＳＦ_６ガス濃度が９９体積％に
なるよう制御装置２６を介してガス流量制御弁１６によ
り流量を自動調整した。分離膜モジュール１５の透過ガ
スは透過ガス排出口から流出しコンプレッサー１９によ
って０．４ＭＰａに調整され二段目の分離膜モジュール
２２のガス供給口へ導かれた。二段目の分離膜モジュー
ル２２の非透過ガスは非透過ガス排出口から流出し制御
弁２３及び逆止弁２４を介してタンク１１に戻され、二
段目の分離膜モジュール２２の透過ガスは透過ガス排出
口から回収タンク２５へ導かれて回収された。尚、分離
膜モジュール１５、２２は、それぞれリボンヒーターを
外周に巻かれ、温度１００℃に保持された。また、回収
タンク１８、２５は予め真空ポンプで内部の気体を取り
除いたあとで用いられた。

【００４８】この様な条件で４０分間運転した後に一段
目の分離膜モジュール１５の非透過ガス排出口から回収
タンク１８に回収されたガスは２２リットルであり、そ
のＳＦ_６ガス濃度は９９体積％であった。また、二段目
の分離膜モジュールの透過ガス排出口から回収タンク２
５へ導かれ回収されたガスは２１５リットルであり、そ
のＳＦ_６ガスの濃度は０．１体積％以下であった。この
結果、ＳＦ_６ガスの回収ロスは１．０％以下であり、Ｓ
Ｆ_６ガスの回収率は９９．０体積％以上であった。

【００４９】（実施例４）実施例３と同じ装置において
以下のとおり実施した。ハロゲン化合物ガスを含む混合
ガス源１１として、Ｃ_２Ｆ_６ガス１０体積％、Ｎ_２ガス
９０体積％からなる混合ガスをガス圧０．２５ＭＰａで
封入した内容積が２０５リットルのタンクを用いた。こ
の混合ガスをコンプレッサー１２で昇圧し減圧弁１４を
介して０．８ＭＰａの圧力で、一段目の分離膜モジュー
ル１５のガス供給口へ導いた。分離膜モジュール１５に
導かれた混合ガスのうち中空糸分離膜を透過しなかった
ガスは前記分離膜モジュール１５の非透過ガス排出口か
ら流出しガス流量制御弁１６とガス濃度検出器１７とを
経由して回収タンク１８に導入されるように接続されて
おり、ガス濃度検出器１７で測定したＣ_２Ｆ_６ガス濃度
が９９体積％になるよう制御装置２６を介してガス流量
制御弁１６により流量を自動調整した。分離膜モジュー
ル１５の透過ガスは透過ガス排出口から流出しコンプレ
ッサー１９によって０．４ＭＰａに調整され二段目の分
離膜モジュール２２のガス供給口へ導かれた。二段目の
分離膜モジュール２２の非透過ガスは非透過ガス排出口
から流出し制御弁２３及び逆止弁２４を介してタンク１
１に戻され、二段目の分離膜モジュール２２の透過ガス
は透過ガス排出口から回収タンク２５へ導かれて回収さ
れた。尚、分離膜モジュール１５、２２は、それぞれリ
ボンヒーターを外周に巻かれ、温度１２０℃に保持され
た。また、回収タンク１８、２５は予め真空ポンプで内
部の気体を取り除いたあとで用いられた。

【００５０】この様な条件で３５分間運転した後に一段
目の分離膜モジュール１５の非透過ガス排出口から回収
タンク１８に回収されたガスは４４リットルであり、そ
のＣ _２Ｆ_６ガス濃度は９９体積％であった。また、二段
目の分離膜モジュールの透過ガス排出口から回収タンク
２５へ導かれ回収されたガスは４０２リットルであり、
そのＣ_２Ｆ_６ガスの濃度は０．１体積％以下であった。
この結果、Ｃ_２Ｆ_６ガスの回収ロスは１．０％以下であ
り、ＳＦ_６ガスの回収率は９９．０体積％以上であっ
た。

【００５１】以下に参考例３〜５を示す。これらの参考
例は、実施例と同一の装置において、二段目の分離膜モ
ジュールを用いることなく、一段目の分離膜モジュール
のみで、非透過ガスとしてハロゲン化合物ガスを９９体
積％で分離回収したものである。その時の回収ロスは実
施例に比較すれば大変大きくなり、１０体積％以上であ
った。

【００５２】（参考例３）実施例１と同じ装置におい
て、一段目の分離膜モジュール１５の透過ガス排出口を
直接回収タンク２５に接続した。この装置を用いて、二
段目の分離膜モジュールを用いることなく、一段目の分
離膜モジュールのみで、実施例１と同じ混合ガスを同じ
分離条件で分離し、非透過ガスを回収タンク１８へ、透
過ガスを回収タンク２５へ回収した。このような条件で
４０分間運転した後で、回収タンク１８に回収されたガ
スは３９リットルであり、そのＣＦ_４ガス濃度は９９体
積％であったが、回収タンク２５に回収したガスは４０
１リットルであり、そのＣＦ_４ガス濃度は１．３体積％
であった。この結果、ＣＦ_４ガスの回収ロスは１２体積
％であり、ＣＦ_４ガスの回収率は８８体積％であった。

【００５３】（参考例４）実施例２と同じ装置におい
て、一段目の分離膜モジュール１５の透過ガス排出口を
直接回収タンク２５に接続した。この装置を用いて、二
段目の分離膜モジュールを用いることなく、一段目の分
離膜モジュールのみで、実施例２と同じ混合ガスを同じ
分離条件で分離し、非透過ガスを回収タンク１８へ、透
過ガスを回収タンク２５へ回収した。このような条件で
４０分間運転した後で、回収タンク１８に回収されたガ
スは２４リットルであり、そのＮＦ_３ガス濃度は９９体
積％であったが、回収タンク２５に回収したガスは３７
６リットルであり、そのＮＦ_３ガス濃度は４．２体積％
であった。この結果、ＮＦ_３ガスの回収ロスは４０体積
％であり、ＮＦ_３ガスの回収率は６０体積％であった。

【００５４】（参考例５）実施例３と同じ装置におい
て、一段目の分離膜モジュール１５の透過ガス排出口を
直接回収タンク２５に接続した。この装置を用いて、二
段目の分離膜モジュールを用いることなく、一段目の分
離膜モジュールのみで、実施例３と同じ混合ガスを同じ
分離条件で分離し、非透過ガスを回収タンク１８へ、透
過ガスを回収タンク２５へ回収した。このような条件で
４０分間運転した後で、回収タンク１８に回収されたガ
スは２２リットルであり、そのＳＦ_６ガス濃度は９９体
積％であったが、回収タンク２５に回収したガスは２１
８リットルであり、そのＳＦ_６ガス濃度は１．２体積％
であった。この結果、ＳＦ_６ガスの回収ロスは１１体積
％であり、ＳＦ_６ガスの回収率は８９体積％であった。

【００５５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したようなものであ
るから、以下のような効果を奏する。即ち、本発明の装
置又は方法によって、ハロゲン化合物ガスを含む混合ガ
スから、ハロゲン化合物ガスを高濃度（高純度）且つ高
回収率で分離回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一実施形態の構成を示す図であ
る。

【図２】本発明の装置の別の一実施形態の構成を示す図
である。

【符号の説明】

１０：本発明の装置を構成する部分（範囲）１１：ハロゲン化合物ガスを含む混合ガス源１２、１９、２７：加圧装置（コンプレッサー）１３、２１、２９：バッファタンク１４：圧力調整弁１５：一段目のガス分離膜モジュール１６、２０、２３、２８、３１：ガス流量制御弁１７：ガス濃度検出器１８：ガス回収容器２２：二段目のガス分離膜モジュール２４；逆止弁２５：回収タンク２６：制御装置３０：三段目のガス分離膜モジュール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０１Ｂ 21/083 Ｃ０１Ｂ 21/083 Ｆターム(参考） 4D006 GA41 HA02 JA02A KA02 KA52 KA53 KA55 KA56 KA71 KB12 KB14 KB30 KE04Q KE14P KE16Q MA01 MA06 MA31 MC05X MC58 PB20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリマーを炭素化して得られた分離膜から
なる少なくとも一段目と二段目の分離膜モジュールとを
備え、一段目の分離膜モジュールのガス供給口はハロゲ
ン化合物ガスを含む混合ガス源に接続され且つ非透過ガ
ス排出口はガス流量制御弁を介してガス回収容器に接続
され、二段目の分離膜モジュールのガス供給口は一段目
の分離膜モジュールの透過ガス排出口に接続され且つ非
透過ガス排出口は前記ハロゲン化合物ガスを含む混合ガ
ス源に接続されて構成されたことを特徴とするハロゲン
化合物ガスを分離回収する装置。
【請求項２】一段目の分離膜モジュールの非透過ガス排
出口がガス濃度検出器とガス流量制御弁とを介してガス
回収容器に接続されて構成されたことを特徴とする請求
項１に記載のハロゲン化合物ガスを分離回収する装置。
【請求項３】ガス濃度検出器とガス流量制御弁とが制御
装置によって結合されており、ガス濃度検出器の測定値
によってガス流量制御弁が制御されて非透過ガス排出口
から回収されるガス流量を調整するように構成されたこ
とを特徴とする前記請求項２に記載のハロゲン化合物ガ
スを分離回収する装置。
【請求項４】加熱手段によって分離膜モジュールを４０
℃〜２００℃の温度範囲のいずれかの温度に一定に保持
するように構成されたことを特徴とする前記請求項１〜
３のいずれかに記載のハロゲン化合物ガスを分離回収す
る装置。
【請求項５】三段目以降の分離膜モジュールを備え、三
段目以降の各分離膜モジュールのガス供給口は前段の分
離膜モジュールの透過ガス排出口に接続され且つ非透過
ガス排出口はハロゲン化合物ガスを含む混合ガス源に接
続されて構成されたことを特徴とする前記請求項１〜４
のいずれかに記載のハロゲン化合物ガスを分離回収する
装置。
【請求項６】分離膜モジュールが非対称ポリイミド中空
糸膜を部分炭素化して得られる中空糸分離膜からなるこ
とを特徴とする前記請求項１〜５のいずれかに記載のハ
ロゲン化合物ガスを分離回収する装置。
【請求項７】ハロゲン化合物ガスと希釈剤ガスとを含む
混合ガスからなる電気絶縁ガスからハロゲン化合物ガス
を分離回収することを特徴とする前記請求項１〜６のい
ずれかに記載のハロゲン化合物ガスを分離回収する装
置。
【請求項８】ハロゲン化合物ガスがＳＦ_６ガスであるこ
とを特徴とする前記請求項１〜６のいずれかに記載のハ
ロゲン化合物ガスを分離回収する装置。
【請求項９】ハロゲン化合物ガスの濃度が３〜６０体積
％であることを特徴とする前記請求項１〜６のいずれか
に記載のハロゲン化合物ガスを分離回収する装置。
【請求項１０】ポリマーを炭素化して得られた分離膜か
らなる少なくとも一段目と二段目の分離膜モジュールと
を備えたハロゲン化合物ガスを含む混合ガスからハロゲ
ン化合物ガスを分離回収する装置において、一段目の分
離膜モジュールのガス供給口へハロゲン化合物ガスを含
む混合ガスを供給し、二段目以降のガス分離膜モジュー
ルのガス供給口へ前段のガス分離膜モジュールの透過ガ
スを供給し、二段目以降のガス分離膜モジュールの非透
過ガスを一段目のガス分離膜モジュールのガス供給口へ
リサイクルさせ、一段目のガス分離膜モジュールの非透
過ガス排出口に接続された流量制御弁で一段目のガス分
離膜モジュールの非透過ガスのガス流量を制御すること
によって、前記非透過ガスとしてハロゲン化合物ガスを
所定の濃度で分離回収することを特徴とするハロゲン化
合物ガスを分離回収する方法。
【請求項１１】一段目のガス分離膜モジュールの非透過
ガス排出口にガス濃度検出器とガス流量制御弁を接続
し、前記非透過ガス排出口から排出される非透過ガスの
ハロゲン化合物のガス濃度をガス濃度検出器で測定し、
前記ガス濃度検出器の測定値によって前記非透過ガスの
流量を前記流量制御弁で制御して、前記ハロゲン化合物
ガスを所定の濃度で分離回収することを特徴とする前記
請求項１０に記載のハロゲン化合物ガスを分離回収する
方法。
【請求項１２】加熱手段によってガス分離膜モジュール
を４０℃〜２００℃の温度範囲のいずれかの温度に一定
に保持することを特徴とする前記請求項１０〜１１のい
ずれかに記載のハロゲン化合物ガスを分離回収する方
法。