JP5117797B2 - Perfluorocarbon gas purification method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、パーフルオロカーボンガスの精製方法および装置に関するものである。 The present invention relates to a purification method and apparatus for perfluorocarbon gas.
テトラフルオロメタン(CF4)、へキサフルオロエタン(C2F6)などの一般にパーフルオロカーボン(PFC)と称されるガスは、半導体または液晶製造における重要な材料である。 Gases commonly referred to as perfluorocarbon (PFC), such as tetrafluoromethane (CF 4 ), hexafluoroethane (C 2 F 6 ), are important materials in semiconductor or liquid crystal production.
しかしながら、これらのガスは、その地球温暖化係数が、CF4で5,700、C2F6で11,900であり、地球温暖化係数1の二酸化炭素(CO2)に比べて格段にその値が大きい。このことから、これらのガスを半導体または液晶製造の使用後においてそのまま大気に放出することは、地球温暖化に大きな悪影響を与えることとなる。一方、フロン類の削減に関する「京都議定書」(2005年2月16日発効)において、これらのガスの日本における削減率は、それぞれ1990年、1995年に対して6%とすることが決定された。 However, these gases have a global warming potential of 5,700 for CF 4 and 11,900 for C 2 F 6 , which is much higher than carbon dioxide (CO 2 ) with a global warming potential of 1. The value is large. For this reason, releasing these gases into the atmosphere as they are after the use of semiconductor or liquid crystal production has a great adverse effect on global warming. On the other hand, in the “Kyoto Protocol” on the reduction of chlorofluorocarbons (effective on February 16, 2005), the reduction rate of these gases in Japan was determined to be 6% compared to 1990 and 1995, respectively. .
これを受けて、エレクトロニクス産業界の自主削減目標として、「液晶業界では、2010年には2000年レベルまで、またIC業界では、2010年には1995年レベルの10%減」とすることが決められた。 As a result, the voluntary reduction target for the electronics industry was decided to be 10% reduction in the liquid crystal industry to the 2000 level in 2010 and in the IC industry to the 1995 level in 2010. It was.
これらのガスは半導体または液晶製造装置に供給されて半導体または液晶の製造に使用された後、1vol%未満の濃度(残りは殆んどN2であり、半導体または液晶製造装置内での反応によって生成した化学的に反応性の大きなハロゲン系ガスが混在している)で排出されてくる。この排出ガスは現在のところ、種々の原理の除害装置を用いて無害化処理が行われているのが一般的である。 After these gases are supplied to the semiconductor or liquid crystal manufacturing apparatus and used for the manufacture of the semiconductor or liquid crystal, the concentration is less than 1 vol% (the remainder is almost N 2 , and the reaction in the semiconductor or liquid crystal manufacturing apparatus causes The generated chemically reactive halogen-based gas is mixed). At present, this exhaust gas is generally detoxified using a detoxifying device of various principles.
ところが、例えば、一般的な無害化処理装置である大気圧プラズマ装置では、CF4の消費量が膨大であり、このためにその排出ガスの無害化処理の負荷が過大になってきている現状がある。 However, for example, in an atmospheric pressure plasma apparatus which is a general detoxification processing apparatus, the amount of consumption of CF 4 is enormous, and for this reason, the load of detoxification processing of the exhaust gas has become excessive. is there.
一方で、これらの排出ガスを回収する試みも行われている。回収されたこれらのガスは廃フロン処理施設で破壊処理されるか、これらのガスの製造プラントに戻されて精製され、再使用されている。さらには、不純分としてのハロゲン系ガス(例えば、HF、SiF4等)、酸素(O2)、水分(H2O)が1volppm未満となるまで除去され、回収・濃縮された濃度が80〜95vol%(残りはN2)とされたガスを、再使用可能な半導体または液晶製造装置に供給することが行なわれ始めてきた。 On the other hand, attempts have been made to recover these exhaust gases. These recovered gases are either destroyed at a waste CFC treatment facility or returned to the production plant of these gases for purification and reuse. Furthermore, the halogen-based gas (for example, HF, SiF 4 and the like), oxygen (O 2 ), and moisture (H 2 O) as impurities are removed until the concentration is less than 1 volppm, and the collected and concentrated concentration is 80 to 80%. It has begun to supply 95 vol% (the rest is N 2 ) gas to a reusable semiconductor or liquid crystal manufacturing apparatus.
回収の方法は種々の検討がなされているが、実用化のためには、ガスの精製が大きなポイントとなる。この点が克服できれば、半導体または液晶の製造工程で再便用することができ、地球温暖化防止の観点からも大きな貢献が期待され、さらに実質的に消費するこれらのガスの大幅な削減につながることから、経済的に大きな貢献を果たすことができる。
上述したような背景から、これまで半導体または液晶製造プロセスから排出されるパーフルオロカーボンガスや他の半導体製造用ガスであるSF6と、N2との混合ガスから、パーフルオロカーボンガスやSF6を高純度で得る方法について、検討されている。 From the background described above, perfluorocarbon gas or SF 6 is increased from a mixed gas of perfluorocarbon gas discharged from a semiconductor or liquid crystal manufacturing process or SF 6 which is another semiconductor manufacturing gas and N 2. The method of obtaining with purity has been studied.
上記特許文献1には、窒素(N2)中に六フッ化硫黄(SF6)を含む混合ガスからSF6を高純度、高回収率で回収することができ、排出されるN2にはSF6がほとんど含まれない状態にすることができるSF6の精製方法および装置が開示されている。しかしながら、上記特許文献1では、比較的分子量の大きいSF6を精製することに留まり、分子量の小さなCF4やC2F6等のパーフルオロカーボンガスを効果的に分離精製しうるものではない。
The
また、上記特許文献1には、第1の吸着手段として活性炭が用いられ、この活性炭は、SF6を選択的に吸着するものであり、N2を吸着するものではない。また、上記特許文献1の方法で精製されるSF6の純度は99.998%に留まり、再利用するのに十分な純度であるファイブナイン(99.999%)以上の高純度は達成されていない。さらに、上記特許文献1には、どの様な活性炭が用いられているかは、具体的に明示されていない。
The
また、上記特許文献2には、ゼオライト及び活性炭を使ったテトラフルオロメタン(CF4)の精製方法について記載されているが、これは、従来周知の製造方法にてCF4を製造した場合、エチレン化合物類、炭化水素化合物類、一酸化炭素および/または二酸化炭素などがCF4製造工程中の不純分として含まれるため、これら不純分をゼオライトや炭素質吸着剤などで除去し、CF4の純度を99.999%以上まで精製する方法であって、半導体製造プロセスで使用後のパーフルオロカーボンガスを再利用するために精製することを目的としたものではない。またこのような理由から、混合ガスからの吸着除去対象がN2ではなく、前述の不純分ガスであることから、パーフルオロカーボンガスが85%以上の原料ガスから効果的に高純度のパーフルオロカーボンガスを精製しうるものにはなっていない。
In addition,
このように、現在開示されているゼオライトの吸着を用いたパーフルオロカーボンガスの精製に関する方法では、精製できるガス種や原料ガスの組成が限られており、また、半導体または液晶製造プロセスで使用後のパーフルオロカーボンガスの再利用を目的とした不純分成分の除去精製に着眼したものも少ないと考えられる。 Thus, in the currently disclosed method relating to the purification of perfluorocarbon gas using adsorption of zeolite, the gas species that can be purified and the composition of the source gas are limited, and after use in the semiconductor or liquid crystal manufacturing process It is thought that few have focused on the removal and purification of impurity components for the purpose of reusing perfluorocarbon gas.
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、半導体または液晶製造プロセスで使用後のパーフルオロカーボンガスの再利用を可能とするパーフルオロカーボンガスの精製方法および装置の提供をその目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a purification method and apparatus for perfluorocarbon gas that enables reuse of the perfluorocarbon gas after use in a semiconductor or liquid crystal manufacturing process. .
すなわち、本発明のパーフルオロカーボンガスの精製方法は、分子量140以下のパーフルオロカーボンガスであるCF 4 およびC 2 F 6 に対して不純分として窒素ガスを含有する処理対象ガスから、上記不純分である窒素ガスをゼオライト4Aに吸着させることにより除去し、上記パーフルオロカーボンガスを分離精製することを要旨とする。
That is, the method for purifying perfluorocarbon gas according to the present invention is the above-mentioned impurity component from a gas to be treated containing nitrogen gas as an impurity component with respect to CF 4 and C 2 F 6 which are perfluorocarbon gases having a molecular weight of 140 or less. nitrogen gas was removed by adsorption on
また、本発明のパーフルオロカーボンガスの精製装置は、分子量140以下のパーフルオロカーボンガスであるCF 4 およびC 2 F 6 に対して不純分として窒素ガスを含有する処理対象ガスから、上記パーフルオロカーボンガスを分離精製する装置であって、吸着塔に上記不純分である窒素ガスを吸着して除去するためのゼオライト4Aが充填されていることを要旨とする。
Further, the purifier for perfluorocarbon gas of the present invention uses the above perfluorocarbon gas from a gas to be treated containing nitrogen gas as an impurity with respect to CF 4 and C 2 F 6 which are perfluorocarbon gases having a molecular weight of 140 or less. It is an apparatus for separation and purification, and is summarized in that an adsorption tower is packed with
本発明は、パーフルオロカーボンガスに対して不純分として窒素ガスを含有するガスを出発物質の処理対象ガスとし、上記処理対象ガスから不純分である窒素ガスをゼオライト4Aに吸着させることによりパーフルオロカーボンガスを分離精製した。このようにすることにより、不純分である窒素を効果的に吸着除去し、99.999%以上の高純度のパーフルオロカーボンガスを分離精製することが可能となった。これにより、例えば半導体または液晶製造プロセスなどから排出されたパーフルオロカーボンガスの高純度化による有効な再利用が可能となる。
分子量140以下のパーフルオロカーボンガスであるCF 4 およびC 2 F 6 に対して不純分として窒素ガスを含有する処理対象ガスは、不純分である窒素ガスをゼオライト4Aに吸着させて上記パーフルオロカーボンガスだけを高精度に分離精製することができる。
The present invention uses a gas containing nitrogen gas as an impure component relative to the perfluorocarbon gas as a treatment target gas of the starting material, and adsorbs the impure nitrogen gas from the treatment target gas onto the
The processing target gas containing nitrogen gas as an impure component with respect to CF 4 and C 2 F 6 which are perfluorocarbon gases having a molecular weight of 140 or less is the adsorbed nitrogen gas on
ゼオライト4Aに不純分である窒素ガスを吸着させることにより除去する吸着工程と、窒素ガスが吸着されたゼオライト4Aを減圧下において窒素ガスを脱着させる脱着工程とを行うことができる。An adsorption step for removing nitrogen gas, which is an impure component, is adsorbed on the
上記処理対象ガスは、パーフルオロカーボンガスの濃度が85容量%以上99容量%以下である場合には、半導体または液晶製造プロセスで使用後のパーフルオロカーボンガスを精製して多量の精製ガスを得ることができ、その再利用が可能となる。 When the concentration of the perfluorocarbon gas is 85 volume% or more and 99 volume% or less, the processing target gas may be used to purify the perfluorocarbon gas after use in a semiconductor or liquid crystal manufacturing process to obtain a large amount of purified gas. Can be reused.
吸着剤が充填された吸着塔が複数直列的に連結されて複数段階の吸着を行い、上流側に配置された吸着塔において上記ゼオライト4Aで窒素ガスを吸着し、下流側に配置された吸着塔では活性炭を使用して窒素ガスを吸着する場合には、極めて効果的に窒素ガスを吸着して高純度のパーフルオロカーボンガスを得ることができる。
A plurality of adsorption towers filled with an adsorbent are connected in series to perform adsorption in a plurality of stages, adsorbing nitrogen gas with the
上記下流側の吸着塔には、ゼオライト4Aと活性炭の双方を使用して窒素ガスを吸着する場合には、極めて効果的に窒素ガスを吸着して高純度のパーフルオロカーボンガスを得ることができる。
When the downstream adsorption tower uses both
上記下流側の吸着塔には、ゼオライト4Aと活性炭が層状に積層されて充填されている場合には、極めて効果的に窒素ガスを吸着して高純度のパーフルオロカーボンガスを得ることができる。
When the
上記下流側の吸着塔には、ガス流に対して上流側にゼオライト4Aが充填され、下流側に活性炭が充填されている場合には、極めて効果的に窒素ガスを吸着して高純度のパーフルオロカーボンガスを得ることができる。
When the downstream adsorption tower is filled with
上記下流側の吸着塔には、ゼオライト4Aと活性炭が略半分ずつ充填されている場合には、極めて効果的に窒素ガスを吸着して高純度のパーフルオロカーボンガスを得ることができる。
When the
つぎに、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described.
本発明のパーフルオロカーボンガスの精製方法は、パーフルオロカーボンガスに対して不純分として窒素ガスを含有する処理対象ガスから、上記不純分である窒素ガスをゼオライト4Aに吸着させることにより、パーフルオロカーボンガスを分離精製する。
In the method for purifying perfluorocarbon gas of the present invention, the perfluorocarbon gas is adsorbed on
上記処理対象ガスは、パーフルオロカーボンガスに対して不純分として窒素ガスを含有する処理対象ガスであり、パーフルオロカーボンガスの濃度が85容量%以上99容量%以下のものが、ゼオライト4Aによって窒素ガスを吸着することによる分離精製に適しており、分離精製したパーフルオロカーボンガスを再利用するのに適しているため、好適に用いることができる。
The gas to be treated is a gas to be treated containing nitrogen gas as an impure component with respect to the perfluorocarbon gas, and the gas having a perfluorocarbon gas concentration of 85 vol% to 99 vol% is converted into nitrogen gas by
上記パーフルオロカーボンガスとしては、分子量140以下のもの、具体的にはCF4およびC2F6を好適に用いることができる。 As the perfluorocarbon gas, those having a molecular weight of 140 or less, specifically CF 4 and C 2 F 6 can be suitably used.
吸着剤が充填された吸着塔が複数直列的に連結されて複数段階の吸着を行い、上流側に配置された吸着塔において上記ゼオライト4Aで窒素ガスを吸着し、下流側に配置された吸着塔では活性炭もしくはゼオライト4Aと活性炭の双方を使用して窒素ガスを吸着するようにすることができる。
A plurality of adsorption towers filled with an adsorbent are connected in series to perform adsorption in a plurality of stages, adsorbing nitrogen gas with the
上記活性炭としては、好適には分子ふるい炭素あるいはカーボンモレキュラーシーブを用いることができ、例えば、熱硬化性フェノール樹脂粉末と、熱硬化性樹脂の溶液と、高分子バインダーとの均一混合物を粒状に成形し、非酸化性雰囲気または弱酸化性雰囲気下において500〜1100℃の温度で一次加熱処理し、さらに弱酸化性雰囲気下において150〜1000℃の温度で30〜240分二次加熱処理することにより得られたものを好適に用いることができる。 As the activated carbon, molecular sieve carbon or carbon molecular sieve can be preferably used. For example, a uniform mixture of a thermosetting phenol resin powder, a thermosetting resin solution, and a polymer binder is formed into a granular shape. By performing a primary heat treatment at a temperature of 500 to 1100 ° C. in a non-oxidizing atmosphere or a weakly oxidizing atmosphere, and further performing a secondary heat treatment at a temperature of 150 to 1000 ° C. for 30 to 240 minutes in a weakly oxidizing atmosphere. What was obtained can be used conveniently.
より詳しく説明すると、上記熱硬化性フェノール樹脂粉末としては、粒径1〜150μmのフェノール樹脂の球状一次粒子またはそれとその二次凝集物からなる熱硬化性フェノール樹脂微粉末が用いられる。好ましい球状一次粒子の粒径は2〜80μmの範囲である。また、上記熱硬化性フェノール樹脂粉末は、少なくとも全体の50重量%は100タイラーメッシュ篩を通過し得る大きさのものが用いられる。より好ましくは、全体の少なくとも90重量%は100タイラーメッシュ篩を通過しうる大きさである。 More specifically, as the thermosetting phenol resin powder, spherical primary particles of phenol resin having a particle diameter of 1 to 150 μm or thermosetting phenol resin fine powder composed of the secondary aggregate thereof is used. Preferred spherical primary particles have a particle size in the range of 2 to 80 μm. Moreover, the said thermosetting phenol resin powder used the thing of the magnitude | size which can pass a 100 Tyler mesh sieve at least 50 weight% of the whole. More preferably, at least 90% by weight of the total is sized to pass through a 100 Tyler mesh screen.
さらに、上記熱硬化性フェノール樹脂粉末は、適度にしかしながら可成りの割合でメチロール基を含有するものが用いられる。すなわち、KBr錠剤法による赤外線吸収スペクトルにおいて1600cm−1(ベンゼンに帰属する吸収ピーク)の吸収強度をD1600,900〜1015cm−1(メチロール基に帰属する吸収ピーク)の範囲の最も大きな吸収強度をD900〜1015,890cm−1(ベンゼン核の孤立の水素原子の吸収ピーク)の吸収強度をD890で表わした場合に、下記式(1)および(2)を満足するものが用いられる。ここで、D900〜1015/D1600の比の値は、好ましくは0.3〜7.0の範囲であり、より好ましくは0.4〜0.5の範囲である。
D900〜1015/D1600=0.2〜9.0…(1)
D890/D1600=0.09〜1.0…(2)
Further, as the thermosetting phenol resin powder, those containing a methylol group in a reasonable ratio are used. That is, in the infrared absorption spectrum by the KBr tablet method, the absorption intensity at 1600 cm −1 (absorption peak attributed to benzene) is the largest absorption intensity in the range of D 1600 , 900 to 1015 cm −1 (absorption peak attributed to methylol group). When the absorption intensity of D 900 to 1015 and 890 cm −1 (absorption peak of isolated hydrogen atom of benzene nucleus) is represented by D 890 , those satisfying the following formulas (1) and (2) are used. Here, the value of the ratio of D 900 to 1015 / D 1600 is preferably in the range of 0.3 to 7.0, and more preferably in the range of 0.4 to 0.5.
D 900 to 1015 / D 1600 = 0.2 to 9.0 (1)
D 890 / D 1600 = 0.09~1.0 ... (2)
さらに、上記熱硬化性フェノール樹脂粉末は、還流下でのメタノールに対する溶解度が50重量%以下となる熱硬化性フェノール樹脂微粉末を用いることができる。 Furthermore, as the thermosetting phenol resin powder, a thermosetting phenol resin fine powder having a solubility in methanol of 50% by weight or less under reflux can be used.
ここで、上記メタノール溶解度は、試料約100gを精秤し(その精秤重量Cとする)、100%のメタノール約500ml中において30分間還流下で加熱処理した後、ガラスフィルターで濾過し、さらにフィルター残試料をフィルター上で約100mlのメタノールで洗浄し、ついでフィルター残試料を100℃の温度で2時間乾燥し(その精秤重量をDとする)下記の式(3)で求められるものである。
メタノール溶解度(%)=(C−D)/C×100…(3)
Here, the methanol solubility is obtained by accurately weighing about 100 g of a sample (the weight of the weight is precisely C), heat-treating in about 500 ml of 100% methanol for 30 minutes under reflux, filtering through a glass filter, The filter residual sample is washed with about 100 ml of methanol on the filter, and then the filter residual sample is dried at a temperature of 100 ° C. for 2 hours (the weight of the precise balance is D). is there.
Methanol solubility (%) = (C−D) / C × 100 (3)
上記式(3)で定義されるメタノール溶解度は、上記フェノール樹脂微粉末が架橋密度が適度にコントロールされ、かつメチロール基を可成り多量に含有しているという構造を有することによって発現する性質である。すなわち、架橋密度が低くメチノール基の含有量が大きい場合にはメタノール溶解度が高く、逆に架橋密度が高く、反応性メチロール基が減少するとメタノール溶解度は低くなる。上記メタノール溶解度は、好ましくは1〜40重量%であり、より好ましくは2〜35重量%である。 The methanol solubility defined by the above formula (3) is a property that is manifested when the phenol resin fine powder has a structure in which the crosslinking density is moderately controlled and contains a considerable amount of methylol groups. . That is, when the crosslink density is low and the content of methynol groups is large, the methanol solubility is high. Conversely, when the crosslink density is high and the reactive methylol groups are decreased, the methanol solubility is low. The methanol solubility is preferably 1 to 40% by weight, more preferably 2 to 35% by weight.
上記熱硬化性樹脂の溶液としては、フェノール樹脂もしくはメラミン樹脂の溶液を好適に用いることができる。 As the thermosetting resin solution, a phenol resin or melamine resin solution can be suitably used.
上記フェノール樹脂の溶液としては、例えば液状のレゾール樹脂またはノボラック樹脂があげられる。 Examples of the phenol resin solution include a liquid resol resin or a novolac resin.
上記レゾール樹脂は、フェノール類をアルデヒド類と塩基性触媒の存在下で反応させることにより得られる初期生成物であり、通常メチロール基に富む分子量約600以下の自己熱架橋性のフェノール樹脂である。通常メタノールやアセトンを溶媒として液状樹脂として使用されることが多いが、フェノール1モルに対し、1.5〜3.5モルのアルデヒド類をやや過剰のアルカリ触媒の存在下で反応させた初期縮合物を安定な水溶性の状態に保った水溶性レゾール樹脂としても使用される。レゾール樹脂の硬化を促進する硬化触媒としては、硫酸,塩酸等の無機酸,あるいはシュウ酸,酢酸,パラトルエンスルホン酸,マイレン酸,マロン酸等の有機酸類を使用することができる。 The resol resin is an initial product obtained by reacting phenols with aldehydes in the presence of a basic catalyst, and is usually a self-heat-crosslinking phenol resin rich in methylol groups and having a molecular weight of about 600 or less. Usually, it is often used as a liquid resin using methanol or acetone as a solvent, but initial condensation is performed by reacting 1.5 to 3.5 moles of aldehyde with 1 mole of phenol in the presence of a slight excess of an alkali catalyst. It is also used as a water-soluble resol resin that keeps the product in a stable water-soluble state. As a curing catalyst for accelerating the curing of the resole resin, inorganic acids such as sulfuric acid and hydrochloric acid, or organic acids such as oxalic acid, acetic acid, paratoluenesulfonic acid, maleic acid and malonic acid can be used.
上記ノボラック樹脂は、フェノール類とアルデヒド類をモル比が例えば1/0.7〜1/0.9となるようなフェノール過剰の状態において、例えばシュウ酸,ギ酸,塩酸等の酸触媒の存在下で、フェノールとホルマリンを反応させて得られる。メタノール,アセトン等の溶媒により液状樹脂として供給することができる。このノボラック樹脂は、例えばヘキサメチレンテトラミン(ヘキサミン)を加えて加熱反応させることにより硬化することができる。 The novolak resin is used in the presence of an acid catalyst such as oxalic acid, formic acid, hydrochloric acid, etc. in an excess of phenol such that the molar ratio of phenols to aldehydes is, for example, 1 / 0.7 to 1 / 0.9. And obtained by reacting phenol with formalin. It can be supplied as a liquid resin with a solvent such as methanol or acetone. This novolak resin can be cured by adding, for example, hexamethylenetetramine (hexamine) and causing a heat reaction.
上記メラミン樹脂は、メラミン−ホルムアルデヒドの初期縮合物であり、水溶性を有するので水溶液として使用できる。メラミン樹脂の硬化剤としては、例えば塩酸,硫酸等の無機酸やシュウ酸ジメチルエステルの様なカルボン酸エステル類,エチルアミン塩酸塩やトリエタノールアミン塩酸塩のようなアミン類の塩酸塩等を用いることができる。 The melamine resin is an initial condensate of melamine-formaldehyde, and can be used as an aqueous solution because it has water solubility. Examples of curing agents for melamine resins include inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, carboxylic acid esters such as dimethyl oxalate, and hydrochlorides of amines such as ethylamine hydrochloride and triethanolamine hydrochloride. Can do.
上記高分子バインダーとしては、ポリビニルアルコール又は、水溶性もしくは水膨潤性セルロース誘導体を用いることができる。 As the polymer binder, polyvinyl alcohol or water-soluble or water-swellable cellulose derivatives can be used.
上記ポリビニルアルコールとしては、重合度100〜5000.けん化度70%以上のものが好ましく使用される。カルボキシル基等で一部変性されたものも好適に用いられる。 As said polyvinyl alcohol, polymerization degree 100-5000. Those having a saponification degree of 70% or more are preferably used. Those partially modified with a carboxyl group or the like are also preferably used.
また、上記セルロース誘導体としては、例えばメチルセルロース,カルボキシメチルセルロース,ヒドロキシプロピルメチルセルロース等が好適に使用される。セルローズ誘導体は、メトキシ基(−OCH3),ヒドロキシプロポキシ基(−OC3H3OH)の導入量,重合度等により各種粘度のものとして用いることが出来る。 Moreover, as said cellulose derivative, methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxypropyl methylcellulose etc. are used suitably, for example. Cellulose derivatives can be used in various viscosities depending on the amount of methoxy group (—OCH 3 ), hydroxypropoxy group (—OC 3 H 3 OH) introduced, the degree of polymerization, and the like.
上記熱硬化性フェノール樹脂粉末、熱硬化性樹脂の溶液、高分子バインダーを、熱硬化性フェノール樹脂粉末100重量部に対して、熱硬化性樹脂の溶液5〜50重量部、高分子バインダーを1〜30重量部混合して均一混合物を得る。 The thermosetting phenol resin powder, the thermosetting resin solution, and the polymer binder are 5 to 50 parts by weight of the thermosetting resin solution and 1 polymer binder with respect to 100 parts by weight of the thermosetting phenol resin powder. -30 parts by weight are mixed to obtain a uniform mixture.
上記熱硬化性フェノール樹脂微粉末100重量部当りの熱硬化性樹脂の溶液の混合量は、7〜40重量部がより好ましく、さらに好ましいのは10〜30重量部である。また、高分子バインダーの混合量は、2〜20重量部が好ましく、さらに好ましいのは3〜15重量部である。 The mixing amount of the thermosetting resin solution per 100 parts by weight of the thermosetting phenol resin fine powder is more preferably 7 to 40 parts by weight, and still more preferably 10 to 30 parts by weight. Further, the mixing amount of the polymer binder is preferably 2 to 20 parts by weight, and more preferably 3 to 15 parts by weight.
熱硬化性フェノール樹脂粉末、熱硬化性樹脂の溶液、高分子バインダーをそのまま混合することもできるし、これら以外の例えば水を加え、水の存在下に充分に混合することもできる。水は、例えば3成分を混合する前に、高分子バインダーを水に溶解した形で添加することもできる。水の添加量は、均一混合物固形分を基準にして好ましくは5〜30重量%であり、より好ましくは8〜20重量%である。 The thermosetting phenol resin powder, the thermosetting resin solution, and the polymer binder can be mixed as they are, or other than these, for example, water can be added and sufficiently mixed in the presence of water. For example, water can be added in a form in which the polymer binder is dissolved in water before the three components are mixed. The amount of water added is preferably 5 to 30% by weight, more preferably 8 to 20% by weight, based on the solid content of the uniform mixture.
また、上記3成分の他に、例えば澱粉、その誘導体または変性体を、熱硬化性フェノール樹脂微粉末100重量部当り5〜50重量部、より好ましくは10〜40重量部を加えることもできる。 In addition to the above three components, for example, starch, a derivative or a modified product thereof can be added in an amount of 5 to 50 parts by weight, more preferably 10 to 40 parts by weight, per 100 parts by weight of the thermosetting phenol resin fine powder.
澱粉のような上記化合物としては、例えば馬鈴薯澱粉,とうもろこし澱粉の如き澱粉,酢酸澱粉,硫酸澱粉,燐酸澱粉の如きエステル化澱粉,ヒドロキシアルキル澱粉,カルボキシメチル澱粉の如きエーテル化澱粉,燐酸ジスターチ,グリセロールジスターチの如き架橋澱粉等の澱粉誘導体,あるいは酵素変性デキストリンの如き変性澱粉等を用いることができる。 Examples of the above-mentioned compounds such as starch include starch such as potato starch, corn starch, esterified starch such as starch acetate, sulfate starch and phosphate starch, etherified starch such as hydroxyalkyl starch and carboxymethyl starch, distarch phosphate, glycerol A starch derivative such as a cross-linked starch such as distarch, or a modified starch such as an enzyme-modified dextrin can be used.
澱粉等のこれらの成分は、気孔形成材として好適に作用するものであり、後述する非酸化性雰囲気下での炭化時の熱分解による気孔の生成に関与するものと考えられる。これらの成分は、粉体として水に分散させた状態で、あるいは温水でアルファー化処理等の熱処理をした状態で、使用することができる。 These components such as starch suitably act as a pore-forming material, and are considered to be involved in the generation of pores due to thermal decomposition during carbonization in a non-oxidizing atmosphere described later. These components can be used in a state of being dispersed in water as a powder, or in a state of being subjected to a heat treatment such as an alpha treatment with warm water.
また、上記活性炭の製造にあたっては、その特性を失なわない範囲で、作業性の向上のため、例えばエチレングリコール,ポリオキシエチレンアルキルエーテル,ポリオキシエチレン脂肪酸エステル,ポリカルボン酸アンモニウム塩等の界面活性剤,液状熱硬化性樹脂の硬化剤,ポリビニルアルコールの架橋剤,押出造粒用の可塑剤,ヤシガラ微粉末,コール微粉末,タール,ピッチあるいはその他の合成樹脂等を少量加えることができる。 In addition, in the production of the activated carbon, surface activity such as ethylene glycol, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, polycarboxylic acid ammonium salt, etc. is used to improve workability without losing its characteristics. A small amount of an agent, a curing agent for a liquid thermosetting resin, a crosslinking agent for polyvinyl alcohol, a plasticizer for extrusion granulation, a fine powder of coconut shell, a fine powder of coal, tar, pitch or other synthetic resins can be added.
上記熱硬化性フェノール樹脂粉末、熱硬化性樹脂の溶液、高分子バインダーの均一混合物の準備には、上述した原料物質を、例えばリボンミキサー,V型ミキサー,コーンミキサー,ニーダー等で混合することにより行なうことができる。 For preparing the homogeneous mixture of the thermosetting phenol resin powder, the thermosetting resin solution, and the polymer binder, the above-described raw materials are mixed by, for example, a ribbon mixer, a V-type mixer, a cone mixer, a kneader, or the like. Can be done.
例えば、これらの混合機の中で、所定量の熱硬化性フェノール樹脂微粉末に、必要に応じて澱粉等を加えて乾式混合したのち、所定量の熱硬化性樹脂の溶液および予め温水に溶解して準備したポリビニルアルコールの如き高分子バインダーを加えて十分に混合することによって実施できる。 For example, in these mixers, starch is added to a predetermined amount of thermosetting phenol resin fine powder, if necessary, and dry mixed, and then dissolved in a predetermined amount of thermosetting resin solution and pre-warm water It can be carried out by adding a polymer binder such as polyvinyl alcohol prepared in this manner and mixing well.
上記のようにして得られた均一混合物は、ついで粒状物に成形される。粒状物への成形は、例えば単軸あるいは、二軸の湿式押出造粒機,バスケット・リューザーの如き竪型造粒機,半乾式でのディスクペレッター等により行うことができる。 The homogeneous mixture obtained as described above is then formed into granules. The granulation can be performed, for example, with a single-screw or twin-screw wet granulator, a vertical granulator such as a basket-reuser, or a semi-dry disk pelleter.
特に湿式の押出造粒剤機により造粒した粒状体は、粒子の強度が大きく、炭化後の活性炭の分離能も大きいので好ましい。粒状物の形状は、例えば円柱状あるいは球状である。この造粒により得られる粒状体の大きさは、特に限定するものではないが、例えば円柱では、直径0.5〜5mm、長さ1〜10mm程度、球状の場合には直径0.5〜10mm程度が好ましい。 In particular, a granulate granulated by a wet extrusion granulator is preferable because it has a high particle strength and a high ability to separate activated carbon after carbonization. The shape of the granular material is, for example, a columnar shape or a spherical shape. The size of the granule obtained by this granulation is not particularly limited. For example, in the case of a cylinder, the diameter is 0.5 to 5 mm, the length is about 1 to 10 mm, and in the case of a sphere, the diameter is 0.5 to 10 mm. The degree is preferred.
このようにして得られた粒状の成形体を、非酸化性雰囲気または弱酸化性雰囲気下において500〜1100℃の温度で一次加熱処理する。 The granular molded body thus obtained is subjected to primary heat treatment at a temperature of 500 to 1100 ° C. in a non-oxidizing atmosphere or a weakly oxidizing atmosphere.
上記非酸化性雰囲気は、例えばH2,Ar,He,N2等の不活性ガス雰囲気として得ることができる。また、弱酸化性雰囲気は、微量の酸化性ガスを含んだ雰囲気で、例えば、不活性ガスと微量の酸素、二酸化炭素、一酸化炭素、水蒸気またはこれらの混合物などの酸化性ガスを混合した雰囲気として得ることが出来る。この混合比率は特に限定しないが、非酸化性雰囲気の同一条件で加熱処理した場合の残炭率に対して、95%以上の残炭率になるように酸化性ガス量を決めるのが好ましい。残炭率が95%以上であれば、パーフルオロカーボンガスを高純度に分離精製するのに適した細孔が形成されやすい。残炭率とは、加熱処理前の重量に対する加熱処理後の重量の割合を示す。 The non-oxidizing atmosphere can be obtained as an inert gas atmosphere such as H 2 , Ar, He, N 2 or the like. The weakly oxidizing atmosphere is an atmosphere containing a small amount of oxidizing gas, for example, an atmosphere in which an inert gas and an oxidizing gas such as a small amount of oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide, water vapor, or a mixture thereof are mixed. Can be obtained as The mixing ratio is not particularly limited, but it is preferable to determine the amount of oxidizing gas so that the residual coal rate is 95% or more with respect to the residual coal rate when the heat treatment is performed under the same conditions in a non-oxidizing atmosphere. When the residual carbon ratio is 95% or more, pores suitable for separating and purifying perfluorocarbon gas with high purity are easily formed. The residual carbon ratio indicates the ratio of the weight after the heat treatment to the weight before the heat treatment.
上記一次加熱処理は、500〜1100℃の温度範囲で行なわれるが、上記加熱処理温度が500℃未満では、比表面積が小さく、充分な吸着容量がなくしかも吸着選択性の低い活性炭しか得られない傾向が大きく、反対に1100℃を超えると、得られた活性炭の細孔が収縮して結局比表面積、細孔容積が減少し、吸着容量が低い活性炭しか得られない傾向が大きくなる。 The primary heat treatment is performed in a temperature range of 500 to 1100 ° C. When the heat treatment temperature is lower than 500 ° C., only activated carbon having a small specific surface area, a sufficient adsorption capacity and low adsorption selectivity can be obtained. On the other hand, when the temperature exceeds 1100 ° C., the pores of the obtained activated carbon contract, eventually reducing the specific surface area and pore volume, and the tendency to obtain only activated carbon having a low adsorption capacity increases.
上記一次加熱処理の加熱温度は600〜1000℃がより好ましく、さらに好ましいのは650〜950℃である。また、上記加熱温度に到達するまでの昇温速度は、好ましくは5〜300℃/hrであり、より好ましくは10〜180℃/hrであり、さらに好ましくは15〜120℃/hrである。 As for the heating temperature of the said primary heat processing, 600-1000 degreeC is more preferable, and 650-950 degreeC is still more preferable. Moreover, the temperature increase rate until it reaches the said heating temperature becomes like this. Preferably it is 5-300 degreeC / hr, More preferably, it is 10-180 degreeC / hr, More preferably, it is 15-120 degreeC / hr.
ついで、上記一次加熱処理された粒状の成形体を、さらに弱酸化性雰囲気下において150〜1000℃の温度で30〜240分二次加熱処理する。 Next, the granular heat-treated body is further subjected to secondary heat treatment at a temperature of 150 to 1000 ° C. for 30 to 240 minutes in a weakly oxidizing atmosphere.
弱酸化性雰囲気は、上述したように、微量の酸化性ガスを含んだ雰囲気で、例えば、不活性ガスと微量の酸素、二酸化炭素、一酸化炭素、水蒸気またはこれらの混合物などの酸化性ガスを混合した雰囲気として得ることが出来る。この混合比率は特に限定しないが、非酸化性雰囲気の同一条件で加熱処理した場合の残炭率に対して、95%以上の残炭率になるように酸化性ガス量を決めるのが好ましい。残炭率が95%以上であれば、パーフルオロカーボンガスを高純度に分離精製するのに適した細孔が形成されやすい。残炭率とは、加熱処理前の重量に対する加熱処理後の重量の割合を示す。 As described above, the weak oxidizing atmosphere is an atmosphere containing a small amount of oxidizing gas. For example, an inert gas and a small amount of oxidizing gas such as oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide, water vapor, or a mixture thereof can be used. It can be obtained as a mixed atmosphere. The mixing ratio is not particularly limited, but it is preferable to determine the amount of oxidizing gas so that the residual coal rate is 95% or more with respect to the residual coal rate when the heat treatment is performed under the same conditions in a non-oxidizing atmosphere. When the residual carbon ratio is 95% or more, pores suitable for separating and purifying perfluorocarbon gas with high purity are easily formed. The residual carbon ratio indicates the ratio of the weight after the heat treatment to the weight before the heat treatment.
上記二次加熱処理は、150〜1000℃の温度範囲で行なわれる。上記加熱処理温度が150℃未満では、細孔が十分に拡大せずに十分な窒素ガスの吸着速度や脱着速度を得ることができず、反対に1000℃を超えると、細孔が拡大しすぎて精製対象とするパーフルオロカーボンガスまで吸着してしまい、高精度の分離精製ができなくなるからである。 The secondary heat treatment is performed in a temperature range of 150 to 1000 ° C. If the heat treatment temperature is less than 150 ° C, the pores do not expand sufficiently, and a sufficient adsorption rate and desorption rate of nitrogen gas cannot be obtained. Conversely, if the temperature exceeds 1000 ° C, the pores expand too much. This is because the perfluorocarbon gas to be purified is adsorbed and high-precision separation and purification cannot be performed.
上記二次加熱処理は、例えば、加熱する際の弱酸化性雰囲気として酸素と窒素の混合ガスなどを用いた雰囲気の場合は150〜600℃の範囲が好ましく、弱酸化性雰囲気として二酸化炭素を含む雰囲気の場合は800〜1000℃の温度範囲が好ましい。昇温速度は特に限定しないが、昇温は不活性ガス中で行い、加熱温度に昇温後、弱酸化性雰囲気に切り替えるのが望ましい。 In the secondary heat treatment, for example, in the case of an atmosphere using a mixed gas of oxygen and nitrogen or the like as a weak oxidizing atmosphere when heating, a range of 150 to 600 ° C. is preferable, and carbon dioxide is included as the weak oxidizing atmosphere. In the case of an atmosphere, a temperature range of 800 to 1000 ° C. is preferable. The rate of temperature rise is not particularly limited, but it is desirable to raise the temperature in an inert gas and to switch to a weak oxidizing atmosphere after raising the temperature to the heating temperature.
このようにして得られた活性炭は、窒素の吸着速度が、吸着開始からの吸着時間が吸着平衡時までの全吸着時間に対して0.2%経過したときの吸着量が平衡時の全吸着量の10%以上である。上記吸着速度は、さらに、吸着開始からの吸着時間が全吸着時間に対して0.8%経過したときの吸着量が平衡時の全吸着量の40%以上であるのが好ましい。上記吸着速度は、さらに、吸着開始からの吸着時間が全吸着時間に対して1.6%経過したときの吸着量が平衡時の全吸着量の60%以上であるのが好ましい。 The activated carbon thus obtained has a nitrogen adsorption rate of 0.2% when the adsorption time from the start of adsorption to the total adsorption time until the adsorption equilibrium is reached. 10% or more of the amount. Further, the adsorption rate is preferably such that the amount of adsorption when the adsorption time from the start of adsorption is 0.8% of the total adsorption time is 40% or more of the total amount of adsorption at equilibrium. Further, the adsorption rate is preferably such that the adsorption amount after 1.6% of the total adsorption time from the start of adsorption is 60% or more of the total adsorption amount at equilibrium.
図1は、本発明のパーフルオロカーボンガスの精製装置の一例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an example of a purifier for perfluorocarbon gas according to the present invention.
この装置は、吸着塔10A、10B、10C、10Dに上記不純分である窒素ガスを吸着する吸着剤として上述した活性炭が充填され、パーフルオロカーボンガスに対して不純分として窒素ガスを含有する処理対象ガスからパーフルオロカーボンガスを分離精製する装置である。 This apparatus is filled with the above-mentioned activated carbon as an adsorbent for adsorbing nitrogen gas, which is an impure component, in the adsorption towers 10A, 10B, 10C, 10D, and contains nitrogen gas as an impure component with respect to perfluorocarbon gas. This is an apparatus for separating and purifying perfluorocarbon gas from gas.
この装置は、4つの吸着塔10A、10B、10C、10Dを備えた圧力スイング式の精製装置である。各吸着塔10A、10B、10C、10Dにおいて、後述する(1)吸着工程、(2)第1均圧工程、(3)排気工程、(4)脱着工程、(5)パージ工程、(6)第2均圧工程、(7)復圧工程を繰り返す。この際、各吸着塔10A、10B、10C、10D間で各工程をずらせて行なうことにより、連続的に精製ガスを得られるようになっている。
This apparatus is a pressure swing type purification apparatus including four
各吸着塔10A、10B、10C、10Dは、それぞれ処理対象ガスを導入する導入路12と連通し、導入路12からの処理対象ガスの導入状態を開閉する導入弁1A、1B、1C、1Dが設けられている。また、各吸着塔10A、10B、10C、10Dは、それぞれ精製処理を終えた製品ガスを導出する導出路13と連通し、導出路13への製品ガスの導出状態を開閉する導出弁6A、6B、6C、6Dが設けられている。
Each of the adsorption towers 10A, 10B, 10C, and 10D communicates with the
各吸着塔10A、10B、10C、10Dは、真空ポンプ11により各吸着塔10A、10B、10C、10D内を真空排気して吸着剤に吸着された窒素ガスを脱着するための真空排気路18と連通し、真空排気路18との連通状態を開閉する真空排気弁3A,3B,3C,3Dを備えている。
Each of the adsorption towers 10A, 10B, 10C, and 10D has a
各吸着塔10A、10B、10C、10Dには、吸着工程終了後に、真空ポンプ11による真空排気工程が終了した他の吸着塔10A、10B、10C、10Dとの間を連通させて、吸着工程後の吸着塔10A、10B、10C、10D内に残存したパーフルオロカーボンガスを真空排気工程後の他の吸着塔10A、10B、10C、10Dに回収する均圧工程を行なうための均圧路16A,16B,16C,16Dが設けられている。各均圧路16A,16B,16C,16Dには、それぞれ連通状態を開閉する均圧弁7A,7B,7C,7Dが設けられている。
The adsorption towers 10A, 10B, 10C, and 10D are communicated with the
この例では、第1吸着塔10Aの塔頂部と第3吸着塔10Cの塔底部とが均圧路16Aおよび均圧弁7Aにより連通されて均圧工程をしうるようになっている。同様に、第2吸着塔10Bの塔頂部と第4吸着塔10Dの塔底部とが均圧路16Bおよび均圧弁7Bにより、第3吸着塔10Cの塔頂部と第1吸着塔10Aの塔底部とが均圧路16Cおよび均圧弁7Cにより、第4吸着塔10Dの塔頂部と第2吸着塔10Bの塔底部とが均圧路16Dおよび均圧弁7Dにより、それぞれ連通可能になっている。
In this example, the tower top part of the
各吸着塔10A、10B、10C、10Dは、上記均圧工程後の各吸着塔10A、10B、10C、10D内に残存したガスを排出するための排出路17と連通し、排出路17との連通状態を開閉する排出弁2A,2B,2C,2Dが設けられている。
Each
各吸着塔10A、10B、10C、10Dは、導出路13から製品ガスを塔頂部に導入するパージ工程を行なうためのパージ路15と連通し、パージ路15との連通状態を開閉するパージ弁4A,4B,4C,4Dを備えている。また、各吸着塔10A、10B、10C、10Dは、均圧工程後に導出路13から製品ガスを塔頂部に導入して復圧する復圧工程を行なうための復圧路14と連通し、復圧路14との連通状態を開閉する復圧弁5A,5B,5C,5Dを備えている。導出路13には第1開閉弁8、復圧路14には第2開閉弁9が設けられている。
Each of the adsorption towers 10A, 10B, 10C, and 10D communicates with a
つぎに、(1)吸着工程、(2)第1均圧工程、(3)排気工程、(4)脱着工程、(5)パージ工程、(6)第2均圧工程、(7)復圧工程についてそれぞれ説明する。 Next, (1) adsorption step, (2) first pressure equalization step, (3) exhaust step, (4) desorption step, (5) purge step, (6) second pressure equalization step, (7) return pressure Each step will be described.
図2に示すように、この装置では、上述した7工程を第1〜第8ステップの8段階で実行し、各吸着塔10A、10B、10C、10D間で工程をずらせながら連続的に製品ガスを得られるようになっている。 As shown in FIG. 2, in this apparatus, the seven processes described above are executed in eight stages of the first to eighth steps, and the product gas is continuously generated while shifting the processes between the adsorption towers 10A, 10B, 10C, and 10D. Can be obtained.
すなわち、第1ステップでは、第1吸着塔10Aで(1)吸着工程を、第2吸着塔10Bで(6)第2均圧工程を、第3吸着塔10Cで(4)脱着工程を、第4吸着塔10Dで(2)第1均圧工程を行なう。
第2ステップでは、第1吸着塔10Aで(1)吸着工程を、第2吸着塔10Bで(7)復圧工程を、第3吸着塔10Cで(5)パージ工程を、第4吸着塔10Dで(3)排気工程を行なう。
第3ステップでは、第1吸着塔10Aで(2)第1均圧工程を、第2吸着塔10Bで(1)吸着工程を、第3吸着塔10Cで(6)第2均圧工程を、第4吸着塔10Dで(4)脱着工程を行なう。
第4ステップでは、第1吸着塔10Aで(3)排気工程を、第2吸着塔10Bで(1)吸着工程を、第3吸着塔10Cで(7)復圧工程を、第4吸着塔10Dで(5)パージ工程を行なう。
第5ステップでは、第1吸着塔10Aで(4)脱着工程を、第2吸着塔10Bで(2)第1均圧工程を、第3吸着塔10Cで(1)吸着工程を、第4吸着塔10Dで(6)第2均圧工程を行なう。
第6ステップでは、第1吸着塔10Aで(5)パージ工程を、第2吸着塔10Bで(3)排気工程を、第3吸着塔10Cで(1)吸着工程を、第4吸着塔10Dで(7)復圧工程を行なう。
第7ステップでは、第1吸着塔10Aで(6)第2均圧工程を、第2吸着塔10Bで(4)脱着工程を、第3吸着塔10Cで(2)第1均圧工程を、第4吸着塔10Dで(1)吸着工程を行なう。
第8ステップでは、第1吸着塔10Aで(7)復圧工程を、第2吸着塔10Bで(5)パージ工程を、第3吸着塔10Cで(3)排気工程を、第4吸着塔10Dで(1)吸着工程を行なう。
That is, in the first step, (1) the adsorption process is performed in the
In the second step, the
In the third step, (2) the first pressure equalization step is performed in the
In the fourth step, the
In the fifth step, (4) desorption process is performed in the
In the sixth step, (5) purge process is performed in the
In the seventh step, (6) the second pressure equalization process is performed in the
In the eighth step, the
図3〜図10において、上記第1〜第8のステップを説明する。なお、以下の説明では、各工程を主として第1吸着塔10Aに着目した説明を行ない、第2〜第4吸着塔10B,10C,10Dで行なわれる同様の工程の説明は省略する。
The first to eighth steps will be described with reference to FIGS. In the following description, each process is described mainly focusing on the
図3は、第1ステップを示す。 FIG. 3 shows the first step.
(1)吸着工程
第1ステップでは、第1吸着塔10Aにおいて(1)吸着工程が行なわれる。(1)吸着工程では、導入弁1A、導出弁6Aおよび第1開閉弁8が開弁され、処理対象ガスを吸着圧力(例えば0.55MPaG)で第1吸着塔10Aの塔底部に導入し、吸着圧力に維持した塔内で、塔内に充填された吸着剤に接触させる。この(1)吸着工程では、パーフルオロカーボンガスに対して不純分として窒素ガスが80〜99vol%混入された処理対象ガスから、窒素ガスを吸着剤に吸着させて精製し、精製された製品ガスを塔頂部から取り出して導出路13から導出する。
(1) Adsorption process In the first step, (1) the adsorption process is performed in the first adsorption tower 10A. (1) In the adsorption step, the
この第1ステップでは、第1吸着塔10Aで(1)吸着工程が行なわれると同時に、第2吸着塔10Bでは後述する(6)第2均圧工程が、第3吸着塔10Cでは後述する(4)脱着工程が、第4吸着塔10Dでは後述する(2)第1均圧工程が行なわれている。
In this first step, (1) the adsorption step is performed in the
図4は、第2ステップを示す。 FIG. 4 shows the second step.
第2ステップは、第1吸着塔10Aでは第1ステップに引き続き(1)吸着工程が行なわれる。(1)吸着工程が終了すると、導入弁1Aおよび導出弁6Aを閉じ、第2ステップを終了する。
In the second step, (1) the adsorption step is performed in the
第2ステップでは、第1吸着塔10Aで(1)吸着工程が行なわれると同時に、第2吸着塔10Bでは後述する(7)復圧工程が、第3吸着塔10Cでは後述する(5)パージ工程が、第4吸着塔10Dでは後述する(3)排気工程が行なわれている。
In the second step, (1) the adsorption step is performed in the
図5は、第3ステップを示す。 FIG. 5 shows the third step.
(2)第1均圧工程
第3ステップでは、第1吸着塔10Aでは、(1)吸着工程が終了し、(2)第1均圧工程が行なわれる。(2)第1均圧工程では、均圧弁7Aを開弁して均圧路16Aを介して第1吸着塔10Aの塔頂部と第3吸着塔10Cの塔底部を連通させて均圧状態にする。この(2)第1均圧工程により、(1)吸着工程が終了した加圧状態の第1吸着塔10Aから、後述する(5)パージ工程が終了して減圧状態の第3吸着塔10Cに対し、塔内に残留しているパーフルオロカーボンガスを移動させて回収する。この(2)第1均圧工程により、第1吸着塔10Aの塔内圧力は、例えば0.55MPaGから0.15MPaGまで降下する。(2)第1均圧工程が終了すると、均圧弁7Aを閉じて第3ステップを終了する。
(2) First pressure equalization step In the third step, in the
第3ステップでは、第1吸着塔10Aで(2)第1均圧工程が行なわれると同時に、第2吸着塔10Bでは上述した(1)吸着工程が、第3吸着塔10Cでは後述する(6)第2均圧工程が、第4吸着塔10Dでは後述する(4)脱着工程が行なわれている。
In the third step, (2) the first pressure equalization process is performed in the
図6は、第4ステップを示す。 FIG. 6 shows the fourth step.
(3)排気工程
第4ステップでは、第1吸着塔10Aでは、(2)第1均圧工程が終了し、(3)排気工程が行なわれる。(3)排気工程では、排気弁2Aを開弁し、(2)第1均圧工程が終了して依然加圧状態の第1吸着塔10Aから、パーフルオロカーボンガスを排出して塔内圧力を大気圧(0MPaG)に戻す。(3)排気工程で排出されたパーフルオロカーボンガスは、例えば、図示しない除害装置により除害して放出することができる。(3)排気工程が終了すると、排気弁2Aを閉じて第4ステップを終了する。
(3) Exhaust process In the fourth step, in the
第4ステップでは、第1吸着塔10Aで(3)排気工程が行なわれると同時に、第2吸着塔10Bでは上述した(1)吸着工程が、第3吸着塔10Cでは後述する(7)復圧工程が、第4吸着塔10Dでは後述する(5)パージ工程が行なわれている。
In the fourth step, (3) the exhaust process is performed in the
図7は、第5ステップを示す。 FIG. 7 shows the fifth step.
(4)脱着工程
第5ステップでは、第1吸着塔10Aでは、(3)排気工程が終了し、(4)脱着工程が行なわれる。(4)脱着工程では、真空排気弁3Aを開弁し、真空ポンプ11により塔内を減圧して塔内の吸着剤に吸着された窒素ガスを脱着させる。(4)脱着工程での塔内圧力は、例えば−0.095MPaG程度に設定される。
(4) Desorption process In the fifth step, in the
第5ステップでは、第1吸着塔10Aで(4)脱着工程が行なわれると同時に、第2吸着塔10Bでは上述した(2)第1均圧工程が、第3吸着塔10Cでは上述した(1)吸着工程が、第4吸着塔10Dでは後述する(6)第2均圧工程が行なわれている。
In the fifth step, (4) the desorption process is performed in the
図8は、第6ステップを示す。 FIG. 8 shows the sixth step.
(5)パージ工程
第6ステップでは、第1吸着塔10Aでは、(4)脱着工程が終了し、(5)パージ工程が行なわれる。(5)パージ工程では、(4)脱着工程に引き続き真空排気弁3Aを開弁した状態で塔内の減圧を続けるととともに、パージ弁4Aを開弁し、導出路13を流れる製品ガスの一部をパージ路15を通して第1吸着塔10Aの塔頂部から導入し、吸着剤に吸着された窒素ガスを脱着させると同時に、第1吸着塔10A内の洗浄を行なう。(5)パージ工程での塔内圧力は、例えば(4)脱着工程と同レベルの−0.095MPaG程度に維持される。このとき、真空排気路18から排出されるパーフルオロカーボンガスは、例えば、図示しない除害装置により除害して放出することができる。(5)パージ工程が終了すると、真空排気弁3Aおよびパージ弁4Aを閉じ、第6ステップを終了する。
(5) Purge Step In the sixth step, (4) the desorption step is completed and (5) the purge step is performed in the first adsorption tower 10A. (5) In the purge step, (4) The pressure reduction in the tower is continued with the
第6ステップでは、第1吸着塔10Aで(5)パージ工程が行なわれると同時に、第2吸着塔10Bでは上述した(3)排気工程が、第3吸着塔10Cでは上述した(1)吸着工程が、第4吸着塔10Dでは後述する(7)復圧工程が行なわれている。
In the sixth step, the (5) purge process is performed in the
図9は、第7ステップを示す。 FIG. 9 shows the seventh step.
(6)第2均圧工程
第7ステップでは、第1吸着塔10Aでは、(5)パージ工程が終了し、(6)第2均圧工程が行なわれる。(6)第2均圧工程では、第3吸着塔10Cの均圧弁7Cを開弁して均圧路16Cを介して第3吸着塔10Cの塔頂部と第1吸着塔10Aの塔底部を連通させて均圧状態にする。この(6)第2均圧工程により、(5)パージ工程が終了して減圧状態の第1吸着塔10Aに対し、(1)吸着工程が終了した加圧状態の第3吸着塔10Cから塔内に残留しているパーフルオロカーボンガスを移動させて回収する。この(6)第2均圧工程により、第1吸着塔10Aの塔内圧力は、例えば−0.095MPaGから0.15MPaGまで上昇する。(6)第2均圧工程が終了すると、均圧弁7Cを閉じて第7ステップを終了する。
(6) Second pressure equalization step In the seventh step, in the
第7ステップでは、第1吸着塔10Aで(6)第2均圧工程を行なうと同時に、第2吸着塔10Bでは上述した(4)脱着工程が、第3吸着塔10Cでは上述した(2)第1均圧工程が、第4吸着塔10Dでは上述した(1)吸着工程が行なわれている。
In the seventh step, (6) the second pressure equalization process is performed in the
図10は、第8ステップを示す。 FIG. 10 shows the eighth step.
(7)復圧工程
第8ステップでは、第1吸着塔10Aでは、(6)第2均圧工程が終了し、(7)復圧工程が行なわれる。(7)復圧工程では、復圧弁5Aを開弁し、導出路13を流れる製品ガスを復圧路14を通して第1吸着塔10Aの塔頂部から供給し、塔内の圧力を吸着圧力(例えば0.55MPaG)まで上昇させる。(7)復圧工程が終了すると復圧弁5Aを閉じて第8ステップを終了する。
(7) Pressure recovery step In the eighth step, in the
第8ステップでは、第1吸着塔10Aで上述した(7)復圧工程が行なわれていると同時に、第2吸着塔10Bでは上述した(5)パージ工程が、第3吸着塔10Cでは上述した(3)排気工程が、第4吸着塔10Dでは上述した(1)吸着工程が行なわれている。
In the eighth step, the (7) return pressure step described above is performed in the
第8ステップが終了すると再び第1ステップに戻り、第1ステップ〜第8ステップを繰り返す。これにより、第1〜第4吸着塔10A,10B,10C,10Dにおいて、それぞれ(1)吸着工程、(2)第1均圧工程、(3)排気工程、(4)脱着工程、(5)パージ工程、(6)第2均圧工程、(7)復圧工程が繰り返し行なわれる。
When the eighth step ends, the process returns to the first step again, and the first to eighth steps are repeated. Thereby, in 1st-
そして、必要に応じて、上述した複数(この例では4つ)の吸着塔10A〜10Dを並列的に使用した吸着装置を、複数段階直列的に連結して複数段階の吸着を行なってパーフルオロカーボンガスの分離生成を行なうことができる。 If necessary, the adsorption apparatus using the plurality of (four in this example) adsorption towers 10A to 10D described above in parallel is connected in a plurality of stages to perform the adsorption in a plurality of stages to perform perfluorocarbon. Gas separation and generation can be performed.
この場合、上述したように、上流側に配置された吸着塔において上記ゼオライト4Aで窒素ガスを吸着し、下流側に配置された吸着塔では活性炭もしくはゼオライト4Aと活性炭の双方を使用して窒素ガスを吸着するようにすることができる。
In this case, as described above, the nitrogen gas is adsorbed by the
下流側の吸着塔でゼオライト4Aと活性炭の双方を使用して窒素ガスを吸着する場合、上記下流側の吸着塔には、ゼオライト4Aと活性炭を層状に積層して充填することができる。また、この場合、上記下流側の吸着塔には、ガス流に対して上流側にゼオライト4Aを充填し、下流側に活性炭を充填することができる。また、この場合、上記下流側の吸着塔には、ゼオライト4Aと活性炭を略半分ずつ充填することができる。
When the downstream adsorption tower uses both
つぎに、実施例について説明する。 Next, examples will be described.
合成ゼオライト(4A)を用いてN2、CF4、C2F6の吸着試験を行った。吸着温度を一定に保ちながら吸着圧力を変化させたときの、活性炭単位重量あたりのガス吸着量を測定し、吸着等温線を得た。その結果を図11および表1に示す。この結果からわかるとおり、N2の吸着現象は確認されるが、CF4、C2F6の吸着現象は殆ど見られない。
つぎに、下記のようにして活性炭を製造した。 Next, activated carbon was produced as follows.
まず、フェノール樹脂粉末(エア・ウォーター株式会社製、ベルパールR800)100重量部に対し、メラミン樹脂水溶液を固形分で8重量部、重合度1700、けん化度99%のポリビニルアルコールを温水で20重量%の水溶液となるように溶解したポリビニルアルコール水溶液20重量部、馬鈴薯澱粉2重量部、界面活性剤(花王株式会社製、ペレックスNB−L)0.7重量部計量した。 First, with respect to 100 parts by weight of phenol resin powder (Air Pearl Co., Ltd., Bell Pearl R800), 8 parts by weight of a melamine resin aqueous solution in a solid content, polyvinyl alcohol having a polymerization degree of 1700 and a saponification degree of 99% with warm water is 20% by weight. 20 parts by weight of an aqueous polyvinyl alcohol solution dissolved in an aqueous solution, 2 parts by weight of potato starch, and 0.7 parts by weight of a surfactant (Perex NB-L, manufactured by Kao Corporation) were weighed.
ついで、上記原料の内メラミン樹脂水溶液、ポリビニルアルコール水溶液、馬鈴薯澱粉、界面活性剤を5分間混合し、その混合物にフェノール樹脂粉末を加え更に10分間混合した。 Next, the melamine resin aqueous solution, polyvinyl alcohol aqueous solution, potato starch and surfactant were mixed for 5 minutes, and the phenol resin powder was added to the mixture and mixed for another 10 minutes.
つぎに、この混合組成物を2軸押出し造粒機(不二パウダル株式会社製、ペレッタダブルEXDF−100型)で押出し、1.3φ×1〜3mmの円柱状ペレットを得た。 Next, this mixed composition was extruded with a biaxial extrusion granulator (Fuji Paudal Co., Ltd., Pelletta Double EXDF-100 type) to obtain 1.3φ × 1-3 mm cylindrical pellets.
得られたペレットは窒素気流下において115℃で4時間かけて充分に乾燥した後、有効径750mmφ×4250mmLのロータリーキルンに入れ、一次加熱処理として、窒素気流下の非酸化性雰囲気において、650℃まで昇温し、該温度で3時間保持した後、窒素気流下で炉冷し、炭化ペレットを得た。 The obtained pellets were sufficiently dried at 115 ° C. under a nitrogen stream for 4 hours, then placed in a rotary kiln having an effective diameter of 750 mmφ × 4250 mm L, and as a primary heat treatment, up to 650 ° C. in a non-oxidizing atmosphere under a nitrogen stream. The temperature was raised and held at that temperature for 3 hours, and then cooled in a furnace under a nitrogen stream to obtain carbonized pellets.
更に得られた炭化ペレットを静置式の炉に入れ、二次加熱処理として、窒素気流下において、300℃まで昇温し、窒素中に酸素を10%になるようにした弱酸化性雰囲気で1時間保持した後、窒素気流下で炉冷して活性炭を得た。 Further, the obtained carbonized pellets were put into a stationary furnace, and as a secondary heat treatment, the temperature was raised to 300 ° C. in a nitrogen stream, and a weak oxidizing atmosphere in which oxygen was 10% in nitrogen was 1 After holding for a period of time, the furnace was cooled in a nitrogen stream to obtain activated carbon.
上記のようにして得られた活性炭について、容量法によって窒素ガスの吸着量の経時変化を測定した。測定装置としてBELSORP−HP(日本ベル社製)を使用した。基準容量Vsは92.95ml、活性炭の死容量Vdは27.3382ml、活性炭の重量Wは2.176gであった。また、装置の初期設定圧力を4000Torr(533.288kPa)すなわち実測での初期導入圧力Piを4144.11Torr(552.501kPa)とし、測定開始から2500秒経過した時点を平衡とし、平衡圧力Peは2941.68Torr(392.191kPa)、平衡吸着量は17.36Nml/gであった。測定温度は25℃であった。 The activated carbon obtained as described above was measured for change with time in the amount of nitrogen gas adsorbed by the volumetric method. BELSORP-HP (manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.) was used as a measuring device. The reference volume Vs was 92.95 ml, the dead volume Vd of the activated carbon was 27.3382 ml, and the weight W of the activated carbon was 2.176 g. In addition, the initial set pressure of the apparatus is 4000 Torr (533.288 kPa), that is, the actually introduced initial pressure Pi is 4144.11 Torr (552.501 kPa), the equilibrium is obtained when 2500 seconds have elapsed from the start of measurement, and the equilibrium pressure Pe is 2941. .68 Torr (392.191 kPa), the equilibrium adsorption amount was 17.36 Nml / g. The measurement temperature was 25 ° C.
この場合、所定の吸着時間が経過した1点目の吸着量V1は、下記の式により求められる。ここで、P°は測定温度における窒素の飽和蒸気圧、Tは絶対温度である。
V1=〔{Pi1Vs−Pe1(Vs+Vd)}×273.15〕/P°WT
In this case, the first adsorption amount V 1 after a predetermined adsorption time has elapsed is obtained by the following equation. Here, P ° is the saturated vapor pressure of nitrogen at the measurement temperature, and T is the absolute temperature.
V 1 = [{Pi 1 Vs−Pe 1 (Vs + Vd)} × 273.15] / P ° WT
また、1点目の吸着時間からさらに所定の吸着時間が経過した2点目の吸着量V2−1は、下記の式により求められる。
ΔV2−1=〔{(Pi2Vs+Pe1Vd)−Pe2(Vs+Vd)}×273.15〕/P°WT
Further, the second amount of adsorption V 2-1 after a predetermined adsorption time has elapsed from the first point of adsorption time is obtained by the following equation.
ΔV 2-1 = [{(Pi 2 Vs + Pe 1 Vd) −Pe 2 (Vs + Vd)} × 273.15] / P ° WT
上記2点目の吸着量V2は、1点目の吸着量V1に吸着の増加量ΔV2−1を加算した値である。 The second adsorption amount V 2 is a value obtained by adding the adsorption increase amount ΔV 2-1 to the first adsorption amount V 1 .
そして、吸着開始からの吸着時間が吸着平衡時までの全吸着時間が2500秒のとき、平衡時の全吸着量に対する各経過時間での吸着量の100分率を吸着率(%)として算出した結果を下記の表2に示す。このように、5秒経過時の吸着率は11.58%、20秒経過時の吸着率は44.61%、40秒経過時の吸着率は68.73%であった。
すなわち、窒素の吸着速度は、窒素の吸着速度が、吸着開始からの吸着時間が吸着平衡時までの全吸着時間に対して0.2%経過したときの吸着量が平衡時の全吸着量の10%以上である。上記吸着速度は、さらに、吸着開始からの吸着時間が全吸着時間に対して0.8%経過したときの吸着量が平衡時の全吸着量の40%以上であるのが好ましい。上記吸着速度は、さらに、吸着開始からの吸着時間が全吸着時間に対して1.6%経過したときの吸着量が平衡時の全吸着量の60%以上であるのが好ましいことがわかる。 That is, the adsorption rate of nitrogen is such that the adsorption amount when the adsorption rate of nitrogen is 0.2% of the adsorption time from the start of adsorption until the adsorption equilibrium is equal to the total adsorption amount at equilibrium. 10% or more. Further, the adsorption rate is preferably such that the amount of adsorption when the adsorption time from the start of adsorption is 0.8% of the total adsorption time is 40% or more of the total amount of adsorption at equilibrium. It can be seen that the adsorption rate is preferably 60% or more of the total adsorption amount at equilibrium when the adsorption time from the start of adsorption is 1.6% of the total adsorption time.
上記のようにして得られた活性炭を使用してN2、CF4、C2F6の吸着試験を行い、上記同様の吸着等温線を得た。その結果を図12および表3に示す。この結果からわかるとおり、N2の吸着現象は確認されるが、パーフルオロカーボンガスの吸着量は0.1Nl/kg未満であり、CF4、C2F6の吸着現象は殆ど見られない。
つぎに、比較例として、合成ゼオライト(5A)を用いて上記同様の吸着等温線を得た。その結果を図13および表4に示す。この結果からわかるとおり、ゼオライト5Aではここに示したこれらのガスをいずれも吸着するため、例えば圧力スイング吸着法によってこれらのガスからN2を選択的に除去することが困難であることがわかる。
つぎに、上記ゼオライト4Aを用い、図1に示す分離精製装置において、N2を不純分として含むパーフルオロカーボンガスとの混合ガスである処理対象ガス(CF4+N2)から圧力スイング吸着法にてパーフルオロカーボンガスの分離精製を行なった。
Next, in the separation and purification apparatus shown in FIG. 1 using the
ここで、上述した4塔式の分離精製装置に処理対象ガスを供給し、1サイクルを終了させることを1段処理とし、1段処理後、2段処理後の精製ガスの組成を測定した。 Here, the gas to be treated was supplied to the above-described four-column separation / purification apparatus, and the completion of one cycle was regarded as one-stage treatment, and the composition of the purified gas after the first-stage treatment and the second-stage treatment was measured.
実施例1は、1段目、2段目ともに吸着塔にゼオライト4Aを充填して精製したものである。実施例1の圧力スイング式分離精製装置の運転条件を下記の表5に示す。
実施例2は、1段目の吸着塔にゼオライト4Aを充填し、2段目の吸着塔には上記のようにして製造した活性炭とゼオライト4Aの双方を充填して精製したものである。2段目すなわち下流側の吸着塔の充填状態は図14(A)に示すものであり、ガスの流れに対して上流側すなわち塔下部側にゼオライト4Aを、下流側すなわち塔上部側に活性炭を概ね半分ずつ層状に積層して充填している。実施例2の圧力スイング式分離精製装置の運転条件を下記の表6に示す。
実験例3は、1段目の吸着塔にゼオライト4Aを充填し、2段目の吸着塔には上記実施例のようにして製造した活性炭を充填して精製したものである。2段目すなわち下流側の吸着塔の充填状態は図14(B)に示すとおりである。実験例3の圧力スイング式分離精製装置の運転条件を下記の表7に示す。
実験例4は、1段目の吸着塔にゼオライト4Aを充填し、2段目の吸着塔には上記実施例のようにして製造した活性炭を充填して精製したものである。2段目すなわち下流側の吸着塔の充填状態は図14(A)に示すものであり、ガスの流れに対して上流側すなわち塔下部側の約3分の1にゼオライト4Aを、下流側すなわち塔上部側の約3分の2に活性炭を層状に積層して充填している。実験例4の圧力スイング式分離精製装置の運転条件を下記の表8に示す。
上記実施例1,2および実験例3,4の運転条件において、CF4+N2を原料ガスとして分離精製したときの1段処理後、2段処理後それぞれの精製ガスの組成を測定した。実施例1,2の結果を下記の表9に、実験例3,4の結果を下記の表10に示す。
以上のように、前記合成ゼオライト4Aを用いた圧力スイング吸着法を用いることによって、N2を含むCF4混合ガスから、CF4を高純度に精製することが可能となった。したがって、半導体または液晶製造プロセスなどから排出されたパーフルオロカーボンガスの高純度化による有効な再利用が可能であることがわかる。
Above as in, by using a pressure swing adsorption method using the
以上のように、本実施形態では、パーフルオロカーボンガスに対して不純分として窒素ガスを含有するガスを出発物質の処理対象ガスとし、上記処理対象ガスから不純分である窒素ガスをゼオライト4Aに吸着させることによりパーフルオロカーボンガスを分離精製した。このようにすることにより、不純分である窒素を効果的に吸着除去し、99.999%以上の高純度のパーフルオロカーボンガスを分離精製することが可能となった。これにより、例えば半導体または液晶製造プロセスなどから排出されたパーフルオロカーボンガスの高純度化による有効な再利用が可能となる。
As described above, in the present embodiment, a gas containing nitrogen gas as an impure component with respect to the perfluorocarbon gas is used as a treatment target gas of the starting material, and the impure nitrogen gas is adsorbed on the
上記パーフルオロカーボンガスが、分子量140以下のものである場合には、不純分である窒素ガスをゼオライト4Aに吸着させてパーフルオロカーボンガスだけを高精度に分離精製することができる。
When the perfluorocarbon gas has a molecular weight of 140 or less, nitrogen gas, which is an impurity, can be adsorbed on the
上記処理対象ガスは、パーフルオロカーボンガスの濃度が85容量%以上99容量%以下である場合には、半導体または液晶製造プロセスで使用後のパーフルオロカーボンガスを精製して多量の精製ガスを得ることができ、その再利用が可能となる。 When the concentration of the perfluorocarbon gas is 85 volume% or more and 99 volume% or less, the processing target gas may be used to purify the perfluorocarbon gas after use in a semiconductor or liquid crystal manufacturing process to obtain a large amount of purified gas. Can be reused.
吸着剤が充填された吸着塔が複数直列的に連結されて複数段階の吸着を行い、上流側に配置された吸着塔において上記ゼオライト4Aで窒素ガスを吸着し、下流側に配置された吸着塔ではゼオライト4Aと活性炭の双方を使用して窒素ガスを吸着する場合には、極めて効果的に窒素ガスを吸着して高純度のパーフルオロカーボンガスを得ることができる。
A plurality of adsorption towers filled with an adsorbent are connected in series to perform adsorption in a plurality of stages, adsorbing nitrogen gas with the
上記下流側の吸着塔には、ゼオライト4Aと活性炭が層状に積層されて充填されている場合には、極めて効果的に窒素ガスを吸着して高純度のパーフルオロカーボンガスを得ることができる。
When the
上記下流側の吸着塔には、ガス流に対して上流側にゼオライト4Aが充填され、下流側に活性炭が充填されている場合には、極めて効果的に窒素ガスを吸着して高純度のパーフルオロカーボンガスを得ることができる。
When the downstream adsorption tower is filled with
上記下流側の吸着塔には、ゼオライト4Aと活性炭が略半分ずつ充填されている場合には、極めて効果的に窒素ガスを吸着して高純度のパーフルオロカーボンガスを得ることができる。
When the
本発明において、上記活性炭は、熱硬化性フェノール樹脂粉末と、熱硬化性樹脂の溶液と、高分子バインダーとの均一混合物を粒状に成形し、非酸化性雰囲気または弱酸化性雰囲気下において500〜1100℃の温度で一次加熱処理し、さらに弱酸化性雰囲気下において150〜1000℃の温度で30〜240分二次加熱処理することにより得られたものである場合には、二次加熱処理によって細孔径が適度に大きくなると考えられ、十分な窒素の吸着速度が得られ、処理対象ガスを活性炭に接触させたときに窒素が十分吸着されずにスルーしてしまい十分な純度で分離精製できなかったり、あるいは吸着された窒素の脱着が遅すぎて活性炭の再生工程を含めた全体の工程で時間がかかりすぎたりする問題が解消される。また、パーフルオロカーボンガスを吸着してしまうことも防止できる。このため、パーフルオロカーボンガスを短時間で効率よく高純度に分離精製できるようになる。 In the present invention, the activated carbon is formed into a granular mixture of a thermosetting phenol resin powder, a thermosetting resin solution, and a polymer binder in a granular form, and is 500 to 500 in a non-oxidizing atmosphere or a weak oxidizing atmosphere. When the primary heat treatment is performed at a temperature of 1100 ° C. and the secondary heat treatment is performed at a temperature of 150 to 1000 ° C. for 30 to 240 minutes in a weakly oxidizing atmosphere, the secondary heat treatment is performed. Pore diameter is considered to be reasonably large, sufficient nitrogen adsorption rate is obtained, and when the gas to be treated is brought into contact with activated carbon, nitrogen is not sufficiently adsorbed and cannot be separated and purified with sufficient purity Or the problem that the desorption of the adsorbed nitrogen is too slow and it takes too much time in the entire process including the regeneration process of the activated carbon is solved. Moreover, adsorption of perfluorocarbon gas can also be prevented. For this reason, perfluorocarbon gas can be separated and purified with high purity efficiently in a short time.
本発明において、上記活性炭は、初期導入圧力が552.501kPaのときの窒素の吸着速度が、吸着開始からの吸着時間が吸着平衡時までの全吸着時間に対して0.2%経過したときの吸着量が平衡時の全吸着量の10%以上である場合には、処理対象ガスを活性炭に接触させたときに窒素が十分吸着されずにスルーしてしまい十分な純度で分離精製できなかったり、あるいは吸着された窒素の脱着が遅すぎて活性炭の再生工程を含めた全体の工程で時間がかかりすぎたりする問題が解消され、パーフルオロカーボンガスを短時間で効率よく高純度に分離精製できるようになる。 In the present invention, the activated carbon has an adsorption rate of nitrogen when the initial introduction pressure is 552.501 kPa when the adsorption time from the start of adsorption is 0.2% with respect to the total adsorption time until the adsorption equilibrium time. When the adsorption amount is 10% or more of the total adsorption amount at equilibrium, when the gas to be treated is brought into contact with the activated carbon, nitrogen is not sufficiently adsorbed and cannot be separated and purified with sufficient purity. Or, the problem that the desorption of the adsorbed nitrogen is too slow and it takes too much time in the entire process including the regeneration process of activated carbon can be solved, and the perfluorocarbon gas can be separated and purified with high purity efficiently in a short time. become.
1A,1B,1C,1D:導入弁
2A,2B,2C,2D:排出弁
3A,3B,3C,3D:真空排気弁
4A,4B,4C,4D:パージ弁
5A,5B,5C,5D:復圧弁
6A,6B,6C,6D:導出弁
7A,7B,7C,7D:均圧弁
8:第1開閉弁
9:第2開閉弁
10A,10B,10C,10D:吸着塔
11:真空ポンプ
12:導入路
13:導出路
14:復圧路
15:パージ路
16A,16B,16C,16D:均圧路
17:排出路
18:真空排気路
1A, 1B, 1C, 1D:
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