JPH02126014A - 有毒性ガスの燃焼処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、アルシン（ＡｓＨ２）、ホスフィン（ＰＨ３
）、ジボラン（８２ＨＧ　）、モノシラン（ＳｉＨ４）
等で代表される有毒性ガスを無害化するための燃焼方法
及び装置に関するものである。

〔従来技術及びその問題点〕

半導体製造工程からは、前記した如きガス状の有毒性物
質を含む有毒性排ガスが生成する。このような有毒性排
ガスは人体に対する毒性が極めて高いので、その排ガス
の大気への放出に際しては、それに含まれる有毒性物質
の完全除去が要求される。また排ガスの処理操作中にお
ける有毒ガスの漏洩も防止する必要がある。

排ガス中に含まれる有毒性物質を除去するための有効な
方法の１つとして、燃焼法が知られている（特開昭６２
−１３４４１４号、特開昭６２−１５２５１７号）、こ
の方法は、排ガス中の有毒性物質を燃焼条件で酸化分解
し、単体元素や酸化物の固体状物質に変換させて除去す
る方法である。

この固体状物質も有毒であるため完全に燃焼ガス中から
除去されなければならないが、生成される固体状物質は
、気相で生成されるためサブミクロンサイズの微粉末で
あることから、通常の数ミクロンサイズの微粉末に比し
燃焼ガス中のこの固体微粉末を燃焼ガスから完全除去す
るのに著しい困難が生じる。前記従来の方法においては
、生成した微粉末を排ガス中に同伴させて燃焼炉外へ導
き、炉外に設けた湿式除塵装置を用いて排ガスから除去
している。

即ち、燃焼炉と湿式除塵装置をそれぞれ用いる２工程で
有毒性ガスを処理するため、効率的でない上、装置設置
スペースが大きくなる。また、従来の湿式除塵装置にお
ける固体微粉末の除去率も高くない、さらに燃焼炉外で
固体微粉末を捕集するために、炉外に微粉末を導出しな
ければならない。しかし微粉末を完全に炉外へ導出させ
ることは困難であり、燃焼炉壁等の固体表面に付着する
こともある。このため、従来技術においては、燃焼炉の
排気口方向に比較的線速度の大きい空気流を強制的に形
成して炉壁への微粉末の付着の防止を提案している。し
かし、このような線速度の大きい空気流の形成は経済的
でないばかりか、これによっても炉壁への付着を完全防
止することは困難で、炉壁には依然として少量ながら微
粉末の付着が起る。そして、時間の経過とともにその付
着量は増加し、最終的には塊となって不規則的に炉壁か
ら落下し、装置の運転条件、特に圧力条件を変動させて
有毒性ガスの完全燃焼を妨げる結果となる。また、微粉
末の高温炉壁への付着は、炉壁腐食の原因ともなり好ま
しくない、さらに、アルシンやホスフィン等の火炎形成
がむつかしい有毒性ガスの燃焼では、微粉末の炉外への
排出効果を高めるために前記したように空気流の線速度
を増加させると、火炎の吹飛びが起りやすく、有毒性ガ
スが未燃焼又は未分解のまま炉外へ排出されるという危
険がある。

〔発明の課題〕

本発明は、従来技術に見られる前記問題を解決し、燃焼
により生成する有毒性の固体微粉末を効率的に高除去率
で除去し、さらに、炉壁への微粉末の付着を実質上完全
に防止し得る有毒性ガスの燃焼処理方法及び装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた
結果、本発明を完成するに到った。

即ち１本発明によれば、燃焼処理により固体微粉末を生
成する有毒性ガスを燃焼処理する方法において、該有毒
性ガスを、炉壁内面にその上端部から下端部へ流下する
水膜を形成した燃焼炉内において燃焼処理し、該燃焼処
理により生成した固体微粉末を該水膜に捕捉させて炉外
へ排出させることにより、燃焼反応による酸化分解に悪
影響を及ぼすことなく燃焼炉内において燃焼と除塵を一
工程で行うことを特徴とする効率的な有毒性ガスの燃焼
処理方法が提供される。さらに、本発明の方法を効果的
に実施するための装置が提供される。

本発明で処理対象とする有毒性ガスは、燃焼処理により
固体微粉末を生成するものである。このような有毒性ガ
スの代表例としては、アルシン。

ホスフィン、ジボラン、セレン化水素、モノシラン、ク
ロロシラン、トリメチルガリウム、トリメチルインジウ
ム、トリメチルアルミニウム等の周期律表■族〜■族の
元素の化合物であり、常温で気体状態を示すものが挙げ
られる。このような有毒性ガスは、半導体製造工程や、
新素材製造工程光フアイバー製造工程等の反応工程から
生成される排ガス中に含まれる。このような排ガスにお
いて、有毒性ガス含有量は、容量％で、０．０１〜５０
％であり、残部は、その排ガスの種類に対応して、水素
ガスや、窒素、アルゴン等のガスからなる。なお、本明
細書でいう有毒性ガスとは、前記したガス状の有毒性物
質からなるガスの他、これを含む各種排ガスを意味する
ものである。

また、排ガス中に可燃成分が少なく火炎形成の不十分な
ときは、排ガスに、水素、メタン等の可燃性ガスを混合
してもよい。

前記のような有毒性ガスを燃焼処理すると、固体微粉末
を生成する。例えば、アルシンを燃焼処理すると、砒素
（Ａｓ）や砒素酸化物（Ａｓ、０．）、ホスフィンを燃
焼処理すると、燐（Ｐ）、リン酸化物（Ｐ２Ｏ５）、シ
ランを燃焼させると、硅素（Ｓｉ）　、硅素酸化物（Ｓ
ｉ、０、ＳｉＱ□）等の固体微粉末がそれぞれ生成する
０本発明においては、この燃焼処理により生成した固体
微粉末は、炉壁内面を流下する水膜によって捕捉される
。

本発明を実施する場合、燃焼バーナから、燃焼ガス排出
口へ向うように炉内ガスを流してもよい。

排出口へ向う炉内ガスの線速度は、１ｍ／秒以下、好ま
しくは０．０５ｍ／秒以下、さらに好ましくは０．０１
１１／秒以下にするのがよい。このような非常に遅い炉
内の線速度では、固体微粉末の炉内の滞留時間が長くな
り、固体微粉末は炉内壁水膜面と長く接触し、炉内壁水
膜によって効率よく炉内ガスから除去される。特に火炎
を下向きとした場合、炉内ガスと逆向きの火炎からの上
向きの熱対流によろ固体微粉末の混合流動化を促進し、
炉内壁水膜との接触を増長し、捕捉効率を高めることが
できる。

次に、本発明を図面によりさらに詳細に説明する。

第１図は、本発明の方法を実施するための燃焼装置の１
例についての説明断面図である。この図において、１は
中空筒体状の縦型燃焼炉本体を示し、その上端部及び下
端部はそれぞれ蓋体２及び底体によって封止されて、そ
れぞれ天井部２及び底部３を形成する。天井部２には、
燃焼ガスを排出するための排気管４が付設され、底部３
には有毒性ガス管９及び燃焼支燃ガス管１０からなる燃
焼バーナ５が付設されて、火炎が底部から上方へ向って
形成されるようになっている。

この装置の天井部２を形成する蓋体は、その周端部に筒
状の周壁部２′を有し、その下端において筒体ｌの外面
に接合し、この周壁２′の内面と筒体１の上端部の外面
との間に環状空間部６が形成され、堰構造が構成されて
いる。蓋体の周壁２′には導管７が連結され、この導管
を通して環状空間部６内に水を供給し、環状空間部６内
の水を溢流させ、炉の筒体１表面に水膜１１を形成し得
るようになっている。

筒体１の底部３には、導管８が連結されて、底部にたま
った水を外部へ抜出し得るようになっている。

第２図は、本発明の方法を実施するための他の燃焼装置
の説明断面図である。この図において。

第１図と同様に有毒性ガス管９及び支燃ガス管１０から
なるバーナ５は、火炎を下方に向けて形成し得るように
、炉本体を形成する筒体１の天井部２に配設され、また
筒体ｌの底部に開口部を設けて燃焼ガス排出口１３に形
成されている。火炎を下向きとした場合、火炎を集中化
でき、高温にて有毒性ガスを完全燃焼することが可能で
あり、また燃焼スペースもコンパクト化することができ
る。筒内上端部にはその周方向に向う噴射ノズルを配設
して給水装置を形成し、上端部から下端部へ向けて流下
する水膜１１を形成し得るようになっている。噴射ノズ
ルによる炉内周方向（接線方向）に向う噴射水の形成は
、例えば、ポンプによる圧縮水をノズルから噴射するこ
とによって行うことができる他、第２図に示すように、
導管１２からの圧縮ガスを導管７からの水と混合して、
この混合物を炉内へ噴射することによっても行うことが
できる。圧縮ガスとしては、通常、空気が用いられる。

前記第１図又は第２図のようにして、炉内壁面に水膜を
形成することができる。特に炉上端部に噴射水を炉内周
方向に旋回させて導入する時には、炉の傾きに大きく影
響されず、水膜を炉壁内面に容易に形成することができ
る。また、圧縮ガスを混入して流速を上げることにより
、噴射水に必要な水量が少なくてすむばかりか、天井部
に水膜を形成することができ、さらに、天井部にバーナ
を設けた場合、天井部を通じてバーナ外周表面にも水膜
を形成し得る利点がある。バーナ外周表面に水膜を形成
させることは、バーナ外周面やバーナ先端部に付着する
固体微粉末を捕捉除去することができ、固体微粉末によ
るバーナの腐食や閉塞を防止することができ好ましい、
さらに、第１図及び第２図の火炎の向きに拘らずバーナ
外周部に水冷ジャケットを配置してバーナ温度を低下さ
せ、バーナ外周面上に形成されろ水膜の蒸発を防止する
ことにより、より少ない水量でバーナ外局面に水膜を形
成させることができる。また、水膜形成の水及び後記す
る噴射用水は、循環使用することができる。循環使用す
る場合、気液分離しそのまま使用できる。酸化硅素等の
不溶性固体微粉末が含まれている場合には、沈降分離等
により分離除去した後、循環してもよいが、固体微粉末
はサブミクロンサイズであり、水中によく分散し、その
まま循環しても炉壁への付着等の問題は生じない。

本発明で用いる燃焼バーナとしては、拡散型バーナの使
用が好ましい、拡散型バーナでは、燃焼炉の先端におい
て有毒性ガスと支燃ガスとの混合が行われる。燃焼炉に
入る手前で有毒性ガスと支燃ガスとの混合を行う予混合
方式のバーナでは、その有毒性ガスが高反応性の場合、
その有毒性ガスと支燃ガスとがノズル内で反応し、固形
分を生成するため、ノズル閉塞の問題が生じるので好ま
しくない、この拡散型バーナの基本構造は、有毒性ガス
流通路と支燃ガス流路をそれぞれ独立して有するもので
あり、必要に応じ、可燃性ガス流路や不活性ガス流路を
有し、また外周部に水冷ジャケットを有する。支燃ガス
としては、空気又は酸素が用いられる。可燃性ガスとし
ては、水素、メタン等が用いられる。

有毒性ガス流路と支燃ガス流路との間に可燃性ガス流路
を介在させる時には、バーナ出口直後における有毒性ガ
スと支燃ガスとの拡散混合を防止し得るので、固体微粉
末のバーナ先端部への付着が防止される。即ち、この場
合には、バーナ先端部では、支燃ガスは可燃性ガスによ
り全て消費されて、有毒性ガスまで拡散しないので、バ
ーナ先端部での有毒性ガスと酸素等の支燃ガスとの反応
を確実に防止することができる。前記可燃性ガスに代え
て窒素ガス等の不活性ガスを使用することによっても、
バーナ先端部での有毒性ガスと支燃ガスとの拡散混合を
防止し得るが、この場合には。

バーナ先端部での有毒性ガスと酸素等の支燃性ガスとの
反応を完全には防止し得ないので、有毒性ガスが高温度
である場合や、長時間の燃焼処理を行う場合には、バー
ナ先端部への固体微粉末の付着を十分には防止すること
ができず、しかも燃焼効率が低下するという問題がある
。従って、バーナ先端部での有毒性ガスと支燃性ガスと
の混合を防止するには、燃焼条件に応じ、可燃性ガス又
は不活性ガスを適宜選択するのがよい。

第３図に拡散型バーナの説明断面図を示す。

第３図（ａ）は４重管構造のバーナの説明図である。

中心部に位置する第１導管２１は有毒性ガスノズルを形
成し、その外側に位置する第２導管２２は１次支燃ガス
ノズルを形成し、その外側に位置する第３導管２３は２
次支燃ガスノズルを形成し、その外側の第４導管２４は
その先端が封止され、冷却ジャケットを形成する。

第３図（ｂ）は３重管構造のバーナの説明断面図である
。中心部に位置する第１導管２１は有毒性ガスノズルを
形成し、その外側に位置する第２導管２２は支燃ガスノ
ズルを形成し、その外側に位置する第３導管２３はその
先端が封止されて冷却ジャケットを形成する。

第３図（Ｃ）は、他の４重管構造のバーナの説明断面図
である。中心部に位置する第１導管２１は有毒性ガスノ
ズルを形成し、その外側に位置する第２導管２２′は可
燃性ガスノズルを形成し、その外側に位置する第３導管
２３は支燃ガスノズルを形成し、その外側に位置する第
４導管２４はその先端が封止されて冷却ジャケットを形
成する。

第３図（ｄ）はさらに他の４重管構造のバーナの説明断
面図である。中心部に位置する第１導管２１′は可燃性
ガスノズルを形成し、その外側に位置する導管２２′は
有毒性ガスノズルを形成し、その外側に位置する導管２
３′は可燃性ガスノズルを形成し、その外側に位置する
導管２４′は支燃ガスノズルを形成する。

第３図（ｅ）は、２重管の中心部に複数の導管を挿入し
た構造のバーナの説明図である。中心部の複数の導管２
１は有毒性ガスノズルを形成し、それを包囲する導管２
５は可燃性ガスノズル、その外側に位置する導管２２は
支燃性ガスノズルを形成する。

第３図（ｆ）は、先端部をしぼったバーナの説明図であ
る。導管２１は有毒性ガスノズル、導管２２は１次支燃
ガスノズル、導管２３は２次支燃ガスノズル、先端が封
止された導管２４は冷却ジャケットを形成する。このよ
うな先端部をしぼったバーナは火炎が集中し、着火及び
燃焼が安定し、燃焼効率がよい。

本発明の方法を実施するための他の装置例の説明断面図
を第４図に示す、この装置は、第２図に示した装置の変
形例を示し、その筒体ｌの下部壁にスプレーノズル３０
が配設されている。このスプレーノズル３０は、炉内に
水滴を噴射し、燃焼ガスに衝突させて、燃焼ガスを急冷
するとともに、炉内壁水膜を併せて燃焼ガス中の固体微
粉末を除去するために設けられたものである。即ち、燃
焼ガスを急冷することにより、ガス中の水蒸気が、固体
微粉末を核として凝縮して水滴化し、固体微粉末を水滴
中に取込み除去するものであり、また、固体微粉末と噴
射水滴とが衝突すること蚤こより、固体微粉末が水滴中
に取込まれ除去される。この水滴噴射は炉内壁水膜と共
に、炉内における固体微粉末の除去を高効率で行うこと
ができる。

水滴噴射は、スプレーノズル３０の代りに第５図に示し
たように、ガス排出口にベンチュリースクラバー３８を
配置して行ってもよい。ベンチュリースクラバーは、ス
トロ−３０より圧力水を噴射し。

微細水滴と燃焼ガス中の固体微粉末が衝突し、固体微粉
末は水滴中に捕集され、上記スプレーノズルと同様に燃
焼ガス中から除去される。

また、炉内上部の炉壁の一部は、外方へ突出する凹部壁
３１に形成され、これにパイロットバーナ３２が点火プ
ラグ３３とともに配設されている。点火プラグ３３の外
周面は絶縁碍子から構成され、その碍子面と凹部壁面と
の間の距離ａ及びその碍子面とパイロットバーナの外面
との間の距ｆｉｂは例えば約数１の間隔で設置されてい
る０点火プラグの先端放電部は、図面に示すようにカギ
型にするのが好ましい。このようにしてパイロットバー
ナ及び点火プラグを配設する時には、パイロットバーす
及び点火プラグが水膜によって連絡するするのが回避さ
れ、点火プラグとパイロットバーナとの間の短絡や点火
プラグ以外の個所における火花発生が防止される。しか
も、パイロットバーナ及び点火プラグ上には、その上方
の水膜が形成された炉壁面から液滴が落下し、パイロッ
トバーナ及び点火プラグの各表面を濡らし、パイロット
バーナ及び点火プラグへの固体微粉末の付着が防止され
る。パイロットバーナの先端部や点火プラグの先端部に
固体微粉末が付着すると、パイロットバーナの点火が困
難になる等の不都合が生じるが、前記のようにしてパイ
ロットバーナを配設することによってこのような不都合
の発生は防止され、確実な点火を得ることができる。ま
た、点火プラグ３３の絶縁碍子部分に、例えば空気等の
ガスを導入するようにして、絶縁碍子部を乾燥させるよ
うにしてもよい。パイロットバーナ用の可燃性ガスとし
ては、水素ガスが好ましく使用される。水素ガスの使用
は、メタンやエタン等の可燃性ガスの使用に比べ、炉内
の燃焼範囲（混合比、線速度）が広がり、パイロットバ
ーナを小型化することが可能で、しかも炉内ガス線速を
速めても火炎の吹飛びが起らないという利点がある。

さらに、第４図の装置においては、上部壁に開口部を形
成し、この開口部をシールドガラス３５で封止するとと
もに、その後部に紫外線検知装置を付設する。この紫外
線検知装置は、紫外線検知管３６とこれを支持する支持
管３７とから構成される。

この紫外線検知装置は、パイロットバーナの火炎に対向
する壁面に配設され、その火炎の有無を検知するもので
ある。これにより有毒性ガスが燃焼炉外の漏洩するのを
防止すると共に、安定した燃焼を確実にし、有毒性ガス
の未燃焼のまま排出するのを防止することができる。ま
たシールドガラスは水膜で洗浄され、固体微粉末の付着
が防止され、火炎の検知を確実に行うことができる。

次に、第４図に示した装置を用いて本発明を実施する場
合の具体例について説明する。

先ず、パイロットバーナ３２において水素ガスを空気で
燃焼させて水素炎を形成するとともに、スプレーノズル
３０から水滴を炉内に噴射し、さらに、導管１２がら空
気及び導管７から水を圧入し、空気／水混合物を炉内の
周方向（接線方向）に噴射し、炉壁面に水膜１１を形成
する。この場合、水の噴射方向を上方に幾分傾けること
により、炉の天井部に水膜を形成することができ、また
、この天井部の水膜を通じてバーナの外周面にも水膜１
１’を形成することができる。

次に、拡散型バーナ５の先端封止の第４導管２４に水を
装入して水冷ジャケットを形成し、第３導管２３に２次
酸素、第２導管２２に１次酸素及び第１導管２１に有毒
性ガスを導入し、これらのガスをバーナ先端から噴出さ
せ、パイロットバーナの水素炎で着火し、燃焼させる。

このようにして有毒性ガスを燃焼処理することにより、
固体微粉末が生成されるが、この固体微粉末は、炉壁に
形成された水膜に捕捉吸収されるとともに、スプレーノ
ズル３０から噴射される水滴によっても捕捉吸収される
。そして、固体微粉末を捕捉吸収した水は、炉底部の開
口部から排出管１３を通って炉外へ燃焼ガスとともに排
出される。

本発明を実施する場合、支燃ガスとして高濃度酸素ガス
を用いるのが有利である。支燃ガスとして空気を用いる
燃焼法では、空気が入手容易であるという利点はあるも
のの、本来完全酸化物であればＡｓ２Ｏ，、Ｐ、０９、
ＳｉＯ□等の高次酸化物が生成するはずのものが２部分
酸化物や熱分解物、例えば、Ａ　ｓ　ｔｌ　、の燃焼処
理ではＡｓ２Ｏ３やＡｓ、　ＰＨ，の燃焼処理ではＰ２
Ｏ，やＰ、ＳｉＨ４の燃焼処理ではＳｉや自然発火性の
ＳｉＯ等の部分酸化物や熱分解物が生成し、固体微粉末
に含まれるという問題がある。そして、これらのものは
、水に不溶性であったり、溶解度が低かったりするため
、湿式除去することが困難となる。またＳｉＯのように
自然発火性のものは危険を伴うため、取扱いが困難であ
るという問題を含む。これに対し、支燃ガスとして高濃
度酸素を用いる時には、有毒性ガスの燃焼により生成さ
れる微粉末は高次酸化物（ｐ、ＯＳ、　Ａｓ、Ｏｓ、Ｓ
ｉｎ、等）となり、水溶性に富むものあるいは取扱が容
易なものとなる。そして、このような微粉末は、炉壁内
面の水膜や、炉内に存在する水滴によって効率よく捕捉
吸収される。

また、支燃ガスとして高濃度酸素ガスを用いる時には、
火炎の吹飛びを防止し、有毒性ガスを実質的に完全に燃
焼除去し得るという利点がある上、燃焼ガス中の窒素量
を減少させ、炉内に導入される支燃ガス、通風ガス等を
合せた全非可燃性ガス麓を、同じく炉内に導入される有
毒性ガス量１容量部当り、４容量部以下、好ましくは１
．５容量部以下に保持することが可能となり、燃焼炉か
ら排出される排ガス量を著しく減少させることができる
という利点がある。燃焼炉排ガス量が減少すると。

それに同伴される微粉末絶対量が減少し、最終工程にお
けるＭＩ：ガスからの除塵にフィルターを用いる場合、
除塵フィルターの寿命が延びる等工業的に極めて有利と
なる。

前記高濃度酸素ガスとしては、酸素濃度６０ｖｏｌ１以
上、好ましくは１００％のものが用いられる。なお、前
記全非可燃性ガス量との関連で言う有毒性ガス量は、排
ガスとして排出される有毒性ガス自体の他、その燃焼性
を高めるために、水素やメタン等の可燃性ガスを混合し
た混合ガスの址を意味する。

また、前記非可燃性ガスとは、燃焼炉に供給される排ガ
ス及びバーナー閉塞防止のためのカーテン用の可燃性ガ
ス、及びパイロットバーナ用の可燃性ガス以外のガスを
いい、即ち、支燃ガスに含まれる酸素及び窒素、燃焼炉
の通気に用いられる空気、バーナ閉塞防止のために用い
るカーテン用窒素、炉内に水を噴射する際に用いる空気
等が包含される。

本発明では、有毒性ガスの燃焼処理により生成した固体
微粉末の殆んど全てを炉壁内面に形成した水膜において
捕捉することができ、これに加えて、スプレーノズルか
らの水滴噴射を行うことにより、炉内における固体微粉
末捕捉率をさらに高めることができる。また、前記した
ように、本発明では、炉内を水膜用及びスプレー、ベン
チュリースクラバー用の水は、循環使用することができ
るので工業上非常に有利である。

〔発明の効果〕

本発明は、有毒性ガスの燃焼とその燃焼にょって生じる
有毒性固体微粉末の捕捉除去を燃焼炉内で行い、燃焼と
除塵を一体化したものであり、有毒性ガスの燃焼処理に
よって生成される固体微粉末は、炉内表面に形成された
水膜によって極めて高除去率で捕捉吸収されるため、燃
焼ガスとともに炉外へ導出される固体微粉末量は著しく
少ない。

従って１本発明では、燃焼ガスとともに炉外へ排出され
た固体微粉末の除去は非常に簡単になり、小型のフィル
ターにより容易に除去することができる。

また、炉壁への水膜の形成は、炉壁の冷却及び腐食防止
の点でも非常に有利である。

さらに、炉内の燃焼は安定して行われ、有毒性ガスの処
理として安全性を確保することができる。

〔実施例〕 次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例１ 第４図に示した装置を用い、有毒性ガスの燃焼処理を行
った。この場合、有毒性ガスとしては、ホスフィン（円
１．）０．８容量２、アルシン（ＡＢＯ３）０．４容量
％及び残部水素ガスからなるガスを用いた。

第４図に示した装置において、導管７からの水と導管１
２からの空気との混合物を炉最上部から円周方向に噴射
して、炉壁に流下水膜を形成するとともに、パイロット
バーナ３２で水素を燃焼させて水素炎を形成し、そして
、スプレーノズル３０から水を噴出させて、炉内に水滴
を分散させた。また、炉底から回収した水は、固体微粉
末を沈降分離した後これを前記導管７に循環し、再使用
した。

次に、前記有毒性ガスを燃焼処理するために、バーナの
導管２２を通して１次酸素（１００％　Ｏ，）、導管２
３を通して２次酸素（１００％０２）をそれぞれ炉内に
導入するとともに、導管２１を通して前記有毒性ガスを
炉内に導入して燃焼させた。また、先端封止の導管２４
には水を装入して水冷ジャケットを形成した。

次に、具体的操作条件を示す。

〔燃焼条件〕

（１）有毒性ガス（導管２１） 流　量：１２ＮＱ／分 緩速度：　５ｍ／秒 （２）１次酸素（導管２２） 流　量：　４ＮＱ／分 線速度：０．９６ｍ／秒 （３）２次酸素（導管２３） 流　量：１ＯＮＱ／分 線速度：　１　、５ａ＋／秒 〔水膜形成条件〕 （１）水量（導管７）ニアＱ／分 （２）空気量（導管１２）：５ＮＱ／分〔水滴形成条件
〕 （１）噴水量（スプレーノズル３０）　：　１１Ｑ／分
〔炉内ガス条件〕 （１）炉内供給非可燃性ガス量：　１９ＮＱ／分（２）
非可燃性ガス／有毒性ガス容積比：１．５８（３）上方
から下方への炉内ガス１線速度：０．５８ｃｍ／秒 訃・・ＳＴＰ、燃焼後の水蒸気を除いた残存ガスベース 〔パイロットバーナ操作条件〕 （１）水素ガス 流　量：２．５Ｎｆｌ／分 線速度：　２０ｍ／秒 前記のようにして有毒性ガスを燃焼処理した結果、炉底
部から排出される燃焼ガス中にはホスフィン及びアルシ
ンは全く検出されなかった。また、燃焼ガス中に含まれ
る固体微粉末（Ｐ２Ｏ５及びＡｓ２Ｏ，）を測定し、こ
の測定量と全有毒性ガス処理量に基づく固体微粉末生成
量とから、炉内における固体微粉末除去率を算出した結
果、Ｐ２Ｏ，の除去率９６．５％及びＡｓ、０．の除去
率９６．２％の成績が得られる。

また、前記燃焼処理試験終了後（試験開始１００時間後
）、バーナー先端部及び炉内壁面への固体微粉末の付着
の有無を調べたところ、固体微粉末の付着は全く認めら
れなかった。

実施例２ 実施例１において、有毒性ガスとしてモノシラン（Ｓｉ
ｔ（、）３容量２と水素ガス９７容量％との混合物を用
いるとともに、スプレーノズル３０の代りに第５図のベ
ンチュリースクラバー３８を用いて、燃焼排ガス中に水
を噴射させ、さらに有毒性ガスの燃焼処理を、バーナの
導管２２から水素ガス及び導管２３がら空気を噴出させ
て行った以外は同様にして行った。次に、この場合の具
体的操作条件について示す。

〔燃焼条件〕

（１）有毒性ガス（導管２１） 流　量：１ＯＮＱ／分 線速度＝４ｍ７秒 （２）水素ガス（導管２２） 流　址：５ＮＱ／分 線速度：４．８ｎ＋／秒 （３）空気（導管２３） 流　速：３７ＮＱ／分 線　速：　４　、８ｍ／分 〔水膜形成条件〕 （１）水量（導管７）：Ｉｎ２分 （２）空気量（導管１２）：５ＮＱ／分〔水滴形成条件
〕 給水量（炉底出口部）：１５Ｑ／分 〔炉内ガス条件〕 （１）炉内供給非可燃性ガス量：４２ＮＱ／分（２）非
可燃性ガス／有毒性ガス容積比：４．２（３）上方から
下方への炉内ガスの線速度：　１　、８ｃｍ／秒 前記のようにして有毒性ガスを燃焼処理した結果、炉底
部から排出される燃焼ガス中のモノシラン量は０．５Ｐ
Ｐ＋ｓ以下であり、炉内における固体微粉末（Ｓｉｎ２
）除去率は９０．１％であった。

実施例３ 実施例１において、有毒性ガスとしてホスフィン（ＰＩ
（、）３容量２と水素ガス９７％容量％との混合物を用
い、下記の操作条件を用い、それ以外は同様にして実験
を行った。

〔燃焼条件〕

（１）有毒性ガス（導管２１） 流　量：２１ＮＱ／分 線速度：８．７５ｍ／秒 （２）１次酸素（導管２２） 流　量：４Ｎｆｌ／分 線速度：０．９１ｍ／秒 （３）２次酸素（導管２３） 流　量：１ＯＮｆｆ／分 線　速：　１　、５ｍ／分 〔炉内ガス条件〕 （１）炉内供給非紙燃性ガス量：１９Ｎｆｌ／分（２）
非可燃性ガス／有毒性排ガス容積比＝０．９（３）炉内
ガス線速度：０．４０ｃｍ／秒前記のようにして燃焼処
理した結果、炉底部から排出される燃焼排ガス中のホス
フィンは全く検出されず、燃焼排ガス中のＰ２Ｏ５Ａ度
詣定より求めたＰ、０．除去率は９９．０％であった。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の方法を実施するための装置
の説明断面図であり、第１図は炉底部に燃焼バーナを配
置した例、第２図は炉天井部に燃焼バーナを配置した例
を示す。 第３図（ａ）〜（ｆ）は燃焼バーナの先端部の説明断面
図である。 第４図は第２図の変形例を示す。 第５図は第４図に示したスプレーノズルに代えてベンチ
ュリースクラバーを用いた変形例を示す。 ｌ・・・炉本体、２・・・炉天井部、３・・・炉底部、
４・・・燃焼ガス排出管、５・・・燃焼バーナ、１１・
・・水膜、３０・・・スプレーノズル、３２・・・パイ
ロットバーナ、３３・・・点火プラグ、３６・・・紫外
線検知管、３５・・・シールドガラス、３８・・・ベン
チュリースクラバー 出願人代理人　弁理士　池　浦　敏　明（ほか１名） 第 図 ム 第３図（２） （ｄ） （ｅ）

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼処理により固体微粉末を生成する有毒性ガス
   を燃焼処理する方法において、該有毒性ガスを、炉壁内
   面にその上端部から下端部へ流下する水膜を形成した燃
   焼炉内において燃焼処理し、該燃焼処理により生成した
   固体微粉末を該流下水膜に捕捉させ、炉外へ排出させる
   ことを特徴とする有毒性ガスの燃焼処理方法。
2. （２）燃焼炉内において、燃焼ガス排出口ヘ向う炉内ガ
   スの線速度が１ｍ／秒以下である請求項１の方法。
3. （３）燃焼ガスを水滴と接触させて急冷するとともに、
   燃焼ガス中の固体微粉末を該水滴に捕捉させる請求項１
   又は２の方法。
4. （４）燃焼処理により固体微粉末を生成する有毒性ガス
   を、天井部に下向きに拡散型でバーナを有し、炉壁内面
   にその上端部から下端部へ流下する水膜を形成した燃焼
   炉内において、支燃ガスを用いて燃焼処理する方法にお
   いて、該支燃ガスとして６０ｖｏｌ％以上の酸素濃度を
   有する酸素ガスを用い、かつ該炉内に導入される全非可
   燃性ガス量を、該有毒性ガス導入量１容量部当り、４容
   量部以下に保持して該有毒性ガスを燃焼処理し、生成し
   た燃焼ガスを該流下水膜と接触させ、該燃焼ガスに含ま
   れる固体微粉末を該流下水膜に捕捉させて炉外へ排出さ
   せることを特徴とする有毒性ガスの燃焼処理方法。
5. （５）該燃焼炉下部に水滴を噴射する請求項４の方法。
6. （６）該酸素ガスが濃度１００％の酸素ガスである請求
   項４又は５の方法。
7. （７）縦型燃焼炉において、底部に上向きの拡散型燃焼
   バーナ及び天井部に燃焼ガス排出口を備え、かつ最上部
   に炉壁内面を流下する水膜形成用の給水装置を備えたこ
   とを特徴とする有毒性ガス燃焼処理装置。
8. （８）縦型燃焼炉において、天井部に下向きの拡散型バ
   ーナ及び底部に燃焼ガス排出口を備え、かつ上端部に炉
   壁内面に水膜形成用の水供給装置を設けたことを特徴と
   する有毒性ガス燃焼処理装置。
9. （９）該給水装置が水又は水とガスとの混合物を炉内周
   方向に噴射する噴射ノズルからなる請求項７又は８の装
   置。
10. （１０）該燃焼炉の下部又は燃焼ガス排出口部に噴水用
    のスプレーノズルを備えた請求項７〜９のいずれかの装
    置。
11. （１１）該拡散型バーナを、中心部に位置する有毒性ガ
    スノズルと、該有毒性ガスノズルの外側に位置する可燃
    性ガスノズルと、該可燃性ガスノズルの外側に位置する
    支燃性ガスノズルとから構成し、バーナ出口直後におけ
    る有毒性ガスと支燃ガスとの混合を防止した請求項７〜
    １０のいずれかの装置。
12. （１２）該バーナの外周部に水冷ジャケット部を有する
    請求項７〜１１のいずれかの装置。
13. （１３）炉壁の一部を外方に突出する凹部壁に形成し、
    該凹部壁にパイロットバーナと点火プラグを配置した請
    求項７〜１２のいずれかの装置。
14. （１４）炉壁の一部に開口部を形成するとともに、該開
    口部をシールドガラスで封止し、該シールドガラスの外
    側に紫外線検出装置を配置した請求項７〜１３のいずれ
    かの装置。