JPH0624962B2 - 単結晶製造炉の排ガスより高純度アルゴンを回収する方法 - Google Patents
単結晶製造炉の排ガスより高純度アルゴンを回収する方法Info
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- JPH0624962B2 JPH0624962B2 JP60256354A JP25635485A JPH0624962B2 JP H0624962 B2 JPH0624962 B2 JP H0624962B2 JP 60256354 A JP60256354 A JP 60256354A JP 25635485 A JP25635485 A JP 25635485A JP H0624962 B2 JPH0624962 B2 JP H0624962B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B23/00—Noble gases; Compounds thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、単結晶製造炉の排ガスより高純度アルゴンを
回収する方法に関し、詳しくは、半導体の基板素材とし
て使用されるシリコン単結晶等の如き単結晶製造時に雰
囲気ガスとして用いられた後のアルゴンガスを主成分と
する排出ガスを回収し、該排出ガスを精製して高純度ア
ルゴンとして採取する方法である。
回収する方法に関し、詳しくは、半導体の基板素材とし
て使用されるシリコン単結晶等の如き単結晶製造時に雰
囲気ガスとして用いられた後のアルゴンガスを主成分と
する排出ガスを回収し、該排出ガスを精製して高純度ア
ルゴンとして採取する方法である。
アルゴンガスは不活性な性質を有していることから、溶
接用のシールドガスや、金属の熱処理のための雰囲気ガ
ス等各種産業分野で広く使用されて来ている。そして近
年半導体産業の著しい発展にともないその基板となるシ
リコン単結晶板の製造量の増加もめざましいものがあ
る。しかるにシリコン単結晶板の如き単結晶の製造にあ
たって高品質の単結晶を得るために不活性ガスであるア
ルゴンガスが雰囲気ガスとして使用されている。そして
このような単結晶の製造にあたって製造炉に供給された
高純度（９９．９９９容量％）のアルゴンガスは炉内雰
囲気ガスと使用した後に炉内より逐次炉外に排出され
る。この排出ガスは９９．９容量％のアルゴンを未だ含
有するアルゴンを主成分とするガスである。しかし炉で
の雰囲気ガスとして使用した結果、二酸化珪素，酸化珪
素，炭素等の粉塵が混入して同伴するばかりでなく不純
物として水素，酸素，一酸化炭素，二酸化炭素の外に窒
素，炭化水素，水分等多種類に及んだ成分が微量（約
０．１容量％）ではあるが混入していることが判明し
た。このようなことより排出される排出ガス９９．９容
量％のアルゴンを含有しているにもかかわらず、上記し
た如き不純物成分を含んでいて、これを有効利用するこ
となく大気に放出しているのが実情である。しかし高純
度アルゴンは極めて高価であり、従って前記した結晶製
造炉より排出されるアルゴンを主成分とする排ガスを回
収して不純物を除去して高純度のアルゴンとして精製し
再利用することが経済的効果の点で好ましく、その方法
の出現が望まれている。
接用のシールドガスや、金属の熱処理のための雰囲気ガ
ス等各種産業分野で広く使用されて来ている。そして近
年半導体産業の著しい発展にともないその基板となるシ
リコン単結晶板の製造量の増加もめざましいものがあ
る。しかるにシリコン単結晶板の如き単結晶の製造にあ
たって高品質の単結晶を得るために不活性ガスであるア
ルゴンガスが雰囲気ガスとして使用されている。そして
このような単結晶の製造にあたって製造炉に供給された
高純度（９９．９９９容量％）のアルゴンガスは炉内雰
囲気ガスと使用した後に炉内より逐次炉外に排出され
る。この排出ガスは９９．９容量％のアルゴンを未だ含
有するアルゴンを主成分とするガスである。しかし炉で
の雰囲気ガスとして使用した結果、二酸化珪素，酸化珪
素，炭素等の粉塵が混入して同伴するばかりでなく不純
物として水素，酸素，一酸化炭素，二酸化炭素の外に窒
素，炭化水素，水分等多種類に及んだ成分が微量（約
０．１容量％）ではあるが混入していることが判明し
た。このようなことより排出される排出ガス９９．９容
量％のアルゴンを含有しているにもかかわらず、上記し
た如き不純物成分を含んでいて、これを有効利用するこ
となく大気に放出しているのが実情である。しかし高純
度アルゴンは極めて高価であり、従って前記した結晶製
造炉より排出されるアルゴンを主成分とする排ガスを回
収して不純物を除去して高純度のアルゴンとして精製し
再利用することが経済的効果の点で好ましく、その方法
の出現が望まれている。
しかるに単結晶製造炉よりの排ガス中には微量ではある
が多種類にわたる不純物が含有していて、これらの不純
物を効率よく除去することが困難であり、その方法が種
々検討提案されているが、未だ充分満足し得る方法が出
現していないのが実情である。
が多種類にわたる不純物が含有していて、これらの不純
物を効率よく除去することが困難であり、その方法が種
々検討提案されているが、未だ充分満足し得る方法が出
現していないのが実情である。
本発明は上述の如き現状に鑑み発明されたもので、アル
ゴンを主成分として酸化珪素，二酸化珪素，炭素等の固
形粉塵を含みかつ水素，酸素，一酸化炭素，炭化水素，
窒素，水分等の多成分の不純物を含む単結晶製造炉より
の排ガスを回収して前記不純物を除去して精製して、効
率よくかつ再利用し得るような高純度なアルゴンを採取
することを目的としたものである。
ゴンを主成分として酸化珪素，二酸化珪素，炭素等の固
形粉塵を含みかつ水素，酸素，一酸化炭素，炭化水素，
窒素，水分等の多成分の不純物を含む単結晶製造炉より
の排ガスを回収して前記不純物を除去して精製して、効
率よくかつ再利用し得るような高純度なアルゴンを採取
することを目的としたものである。
本発明は上記目的達成のため、アルゴンを主成分とし、
不純物として粉塵，油分，一酸化炭素，酸素，水素，窒
素等を含む単結晶製造炉からの排ガスを、まず粉塵等の
固形分及び油分を除去した後、該排ガス中の酸素の反応
に必要な化学量論量より過剰量の水素を添加して酸素を
触媒反応で水に転換し、次いで一酸化炭素及び水素を酸
化銅と反応させて二酸化炭素と水に転換せしめてから吸
着筒を通して前記転換した水，二酸化炭素及び不純物窒
素を除去して高純度アルゴンを回収すると共に、該高純
度アルゴンの一部を、前記吸着筒の再生用に使用した
後、酸素を添加し昇温状態で、前記一酸化炭素及び水素
と酸化銅との反応で生成した還元銅の酸化再生に使用す
ることを特徴とする単結晶製造炉の排ガスより高純度ア
ルゴンを回収する方法に関するものである。
不純物として粉塵，油分，一酸化炭素，酸素，水素，窒
素等を含む単結晶製造炉からの排ガスを、まず粉塵等の
固形分及び油分を除去した後、該排ガス中の酸素の反応
に必要な化学量論量より過剰量の水素を添加して酸素を
触媒反応で水に転換し、次いで一酸化炭素及び水素を酸
化銅と反応させて二酸化炭素と水に転換せしめてから吸
着筒を通して前記転換した水，二酸化炭素及び不純物窒
素を除去して高純度アルゴンを回収すると共に、該高純
度アルゴンの一部を、前記吸着筒の再生用に使用した
後、酸素を添加し昇温状態で、前記一酸化炭素及び水素
と酸化銅との反応で生成した還元銅の酸化再生に使用す
ることを特徴とする単結晶製造炉の排ガスより高純度ア
ルゴンを回収する方法に関するものである。
〔実施例〕 次に図面により本発明の一実施例の系統図を例示して本
発明の方法を説明する。図において１は単結晶製造炉、
２はガスホルダ、３は一酸化珪素，二酸化珪素，カーボ
ン等の粉塵を除去するためのベンチュリースクラバー、
４は圧縮機、５は活性炭が充填されていて油を吸着除去
するための油分除去筒、６は酸素を除去するためパラジ
ュウムあるいは白金を充填した触媒筒、７は水素と一酸
化炭素を反応せしめるため酸化銅が充填されている反応
筒で、反応工程と再生工程を切り替え操作し常時いづれ
か一方の筒が反応工程で他方の筒が再生工程にあるよう
に運転し得るように二筒７ａ，７ｂが設備されている。
８は二酸化炭素や水分を吸着除去するためゼオライトが
吸着剤として充填されている第１吸着筒で、少くとも二
筒８ａ，８ｂ以上一組として設備され、いずれかが吸着
工程とされその間他方が脱着再生工程とされるよう切替
操作される。又９は窒素成分を除去するためモルデナイ
ト型ゼオライトが吸着剤として充填されている第２吸着
筒で、前記炭酸ガス除去筒と同様二筒９ａ，９ｂ以上一
組として設備され、いずれか一方が吸着工程、他方が脱
着再生工程であるように逐次切替え操作される。そして
１０，１１，１２，１３，１４は加熱ヒータ、１５，１
６は冷却用熱交換器で、それぞれ冷凍機１５ａ，１６ａ
を付設している。なお１７は採取された高純度アルゴン
を貯蔵するためのタンクである。
発明の方法を説明する。図において１は単結晶製造炉、
２はガスホルダ、３は一酸化珪素，二酸化珪素，カーボ
ン等の粉塵を除去するためのベンチュリースクラバー、
４は圧縮機、５は活性炭が充填されていて油を吸着除去
するための油分除去筒、６は酸素を除去するためパラジ
ュウムあるいは白金を充填した触媒筒、７は水素と一酸
化炭素を反応せしめるため酸化銅が充填されている反応
筒で、反応工程と再生工程を切り替え操作し常時いづれ
か一方の筒が反応工程で他方の筒が再生工程にあるよう
に運転し得るように二筒７ａ，７ｂが設備されている。
８は二酸化炭素や水分を吸着除去するためゼオライトが
吸着剤として充填されている第１吸着筒で、少くとも二
筒８ａ，８ｂ以上一組として設備され、いずれかが吸着
工程とされその間他方が脱着再生工程とされるよう切替
操作される。又９は窒素成分を除去するためモルデナイ
ト型ゼオライトが吸着剤として充填されている第２吸着
筒で、前記炭酸ガス除去筒と同様二筒９ａ，９ｂ以上一
組として設備され、いずれか一方が吸着工程、他方が脱
着再生工程であるように逐次切替え操作される。そして
１０，１１，１２，１３，１４は加熱ヒータ、１５，１
６は冷却用熱交換器で、それぞれ冷凍機１５ａ，１６ａ
を付設している。なお１７は採取された高純度アルゴン
を貯蔵するためのタンクである。
次に上記装置類により本発明の単結晶製造炉よりの排ガ
スの精製回収方法について説明する。まず雰囲気ガスと
して使用される高純度アルゴンは、管２１より単結晶炉
１に送給されている。この間単結晶製造炉１より排ガス
が管２２より排出される。該排ガスはたとえばシリコン
の単結晶を製造する場合には二酸化珪素，一酸化珪素及
びカーボンの如き粉塵を同伴し、そしてその他に炉内で
の加熱により水素，酸素，窒素，一酸化炭素，二酸化炭
素，炭化水素，水分，油分等の不純物を小量ずつ含有す
るアルゴン９９．９％のガスとして導出されてガスホル
ダ２に貯えられる。このような排出ガスは管２３よりベ
ンチュリースクラバー３に導入されて排出ガス中に含ま
れる前記粉塵類が除去され管２４より導出される。つい
で圧縮機４で以後の工程での処理に必要な圧力を得るた
めゲージ圧４〜５kg／cm2に加圧されて管２５を経て活
性炭が充填されている油分除去筒５に導入される。活性
炭は特に油分を吸着し微量な量の油分を殆ど完全に除去
する。かくして油分及び粉塵が除去されたガスは４〜５
kg／cm2のゲージ圧を保持して管２６を介して加熱ヒー
タ１０で約１２０℃に加熱され管２７に導出し、管２８
より水素が添加されて管２９より触媒筒６に導入され
る。触媒筒６にはパラジュウムあるいは白金の如き触媒
が充填されていて、該筒６に導入された前記水素を添加
した処理ガスは、前記約１２０℃の温度下で触媒によっ
て、該処理ガス中の酸素分と水素との反応が促進されて
水を生成して酸素分が除去される。なおこの場合前記処
理ガス中に添加する水素量は、前記触媒筒６に導入され
る処理ガス中の酸素分量を検知して、この酸素量の反応
に必要な化学量論量より過剰な量を添加することによっ
て前記処理ガス中の不純物である酸素分は効果的に除去
される。このようにして粉塵，油分及び酸素分を除去さ
れた処理ガスは、触媒筒６より管３０に導出し、加熱ヒ
ータ１１で更に約３２０℃の温度に加熱されて、管３１
より少くとも２筒一組で弁３２ａ，３２ｂ，弁３３ａ，
３３ｂ及び弁３４ａ，３４ｂ，弁３５ａ，３５ｂの操作
で、逐次反応・再生を切換使用される酸化銅を充填して
なる反応筒７ａ，７ｂのいずれか一つの筒に導入され
る。そしてたとえば反応筒７ａが反応工程にあって、反
応筒７ｂが再生工程にある場合（弁３２ａ，弁３３ａ，
弁３４ａ，３５ｂが開、弁３２ｂ，弁３３ｂ，弁３４
ａ，弁３５ａが閉）、前記約３２０℃の加熱された処理
ガスは反応筒７ａに導入され、該筒７ａで処理ガス中に
含まれる水素と一酸化炭素とが上記温度下で充填されて
いる酸化銅と反応して水と二酸化炭素に転換される。
スの精製回収方法について説明する。まず雰囲気ガスと
して使用される高純度アルゴンは、管２１より単結晶炉
１に送給されている。この間単結晶製造炉１より排ガス
が管２２より排出される。該排ガスはたとえばシリコン
の単結晶を製造する場合には二酸化珪素，一酸化珪素及
びカーボンの如き粉塵を同伴し、そしてその他に炉内で
の加熱により水素，酸素，窒素，一酸化炭素，二酸化炭
素，炭化水素，水分，油分等の不純物を小量ずつ含有す
るアルゴン９９．９％のガスとして導出されてガスホル
ダ２に貯えられる。このような排出ガスは管２３よりベ
ンチュリースクラバー３に導入されて排出ガス中に含ま
れる前記粉塵類が除去され管２４より導出される。つい
で圧縮機４で以後の工程での処理に必要な圧力を得るた
めゲージ圧４〜５kg／cm2に加圧されて管２５を経て活
性炭が充填されている油分除去筒５に導入される。活性
炭は特に油分を吸着し微量な量の油分を殆ど完全に除去
する。かくして油分及び粉塵が除去されたガスは４〜５
kg／cm2のゲージ圧を保持して管２６を介して加熱ヒー
タ１０で約１２０℃に加熱され管２７に導出し、管２８
より水素が添加されて管２９より触媒筒６に導入され
る。触媒筒６にはパラジュウムあるいは白金の如き触媒
が充填されていて、該筒６に導入された前記水素を添加
した処理ガスは、前記約１２０℃の温度下で触媒によっ
て、該処理ガス中の酸素分と水素との反応が促進されて
水を生成して酸素分が除去される。なおこの場合前記処
理ガス中に添加する水素量は、前記触媒筒６に導入され
る処理ガス中の酸素分量を検知して、この酸素量の反応
に必要な化学量論量より過剰な量を添加することによっ
て前記処理ガス中の不純物である酸素分は効果的に除去
される。このようにして粉塵，油分及び酸素分を除去さ
れた処理ガスは、触媒筒６より管３０に導出し、加熱ヒ
ータ１１で更に約３２０℃の温度に加熱されて、管３１
より少くとも２筒一組で弁３２ａ，３２ｂ，弁３３ａ，
３３ｂ及び弁３４ａ，３４ｂ，弁３５ａ，３５ｂの操作
で、逐次反応・再生を切換使用される酸化銅を充填して
なる反応筒７ａ，７ｂのいずれか一つの筒に導入され
る。そしてたとえば反応筒７ａが反応工程にあって、反
応筒７ｂが再生工程にある場合（弁３２ａ，弁３３ａ，
弁３４ａ，３５ｂが開、弁３２ｂ，弁３３ｂ，弁３４
ａ，弁３５ａが閉）、前記約３２０℃の加熱された処理
ガスは反応筒７ａに導入され、該筒７ａで処理ガス中に
含まれる水素と一酸化炭素とが上記温度下で充填されて
いる酸化銅と反応して水と二酸化炭素に転換される。
かくして反応筒７ａより管３６で導出する処理ガスはア
ルゴンを主成分として水，二酸化炭素及び窒素が含有す
ることとなる。そして該処理ガスは次いで、冷凍機１５
ａを付設してなる冷却用熱交換器１５に導き約１５℃に
冷却し管３７を介して第１吸着塔８に導入する。該第１
級着筒８はゼオライトが吸着剤として充填されていて、
弁３８ａ，３８ｂ，弁３９ａ，３９ｂ，弁４０ａ，４０
ｂ，弁４１ａ，４１ｂを付設してこれらの操作によって
吸着・再生の各工程を逐次切換えて使用する二筒８ａ，
８ｂを一組として設備されている。そしてたとえば第１
吸着筒８ａが吸着工程にあって、吸着筒８ｂが再生工程
にあるとすると（弁３８ａ，弁３９ａ，弁４０ｂ，弁４
１ｂが開、弁３８ｂ，弁３９ｂ，弁４０ａ，弁４１ａが
閉）、前記アルゴンを主成分とする約１５℃の処理ガス
は第１吸着筒８の吸着筒８ａに導入され、該筒８ａで前
記処理ガス中の水分，二酸化炭素が吸着除去され、管４
２よりアルゴンを主成分とし少量の窒素を含んだ処理ガ
スとして導出される。この処理ガスは続いて冷凍機１６
ａを付設した冷却用熱交換器１６を経て約−５０℃に冷
却され、管４３を介して第２吸着筒９に導入する。第２
吸着筒９にはモルデナイト型ゼオライトが充填されてい
て、付設されている弁４４ａ，４４ｂ，弁４５ａ，４５
ｂ，弁４６ａ，４６ｂ，弁４７ａ，４７ｂを操作して吸
着・再生の工程を逐次切換えて使用する二筒一組の吸着
筒９ａ，９ｂよりなり、一方の吸着筒９ａが吸着工程に
ある時は他方の吸着筒９ｂは再生工程とされて使用され
る（弁４４ａ，弁４５ａ，弁４６ｂ，弁４７ｂが開、弁
４４ｂ，弁４５ｂ，弁４６ａ，弁４７ａが閉）。この時
前記窒素を含むアルゴンよりなる処理ガスは吸着筒９ａ
に導入され、該筒９ａに充填されているモルデナイト型
ゼオライトによって前記処理ガス中の窒素が吸着され
る。しかも前記処理ガスが約−５０℃に冷却して導入さ
れているのでモルデナイト型ゼオライトに窒素が極めて
効果的に吸着される。
ルゴンを主成分として水，二酸化炭素及び窒素が含有す
ることとなる。そして該処理ガスは次いで、冷凍機１５
ａを付設してなる冷却用熱交換器１５に導き約１５℃に
冷却し管３７を介して第１吸着塔８に導入する。該第１
級着筒８はゼオライトが吸着剤として充填されていて、
弁３８ａ，３８ｂ，弁３９ａ，３９ｂ，弁４０ａ，４０
ｂ，弁４１ａ，４１ｂを付設してこれらの操作によって
吸着・再生の各工程を逐次切換えて使用する二筒８ａ，
８ｂを一組として設備されている。そしてたとえば第１
吸着筒８ａが吸着工程にあって、吸着筒８ｂが再生工程
にあるとすると（弁３８ａ，弁３９ａ，弁４０ｂ，弁４
１ｂが開、弁３８ｂ，弁３９ｂ，弁４０ａ，弁４１ａが
閉）、前記アルゴンを主成分とする約１５℃の処理ガス
は第１吸着筒８の吸着筒８ａに導入され、該筒８ａで前
記処理ガス中の水分，二酸化炭素が吸着除去され、管４
２よりアルゴンを主成分とし少量の窒素を含んだ処理ガ
スとして導出される。この処理ガスは続いて冷凍機１６
ａを付設した冷却用熱交換器１６を経て約−５０℃に冷
却され、管４３を介して第２吸着筒９に導入する。第２
吸着筒９にはモルデナイト型ゼオライトが充填されてい
て、付設されている弁４４ａ，４４ｂ，弁４５ａ，４５
ｂ，弁４６ａ，４６ｂ，弁４７ａ，４７ｂを操作して吸
着・再生の工程を逐次切換えて使用する二筒一組の吸着
筒９ａ，９ｂよりなり、一方の吸着筒９ａが吸着工程に
ある時は他方の吸着筒９ｂは再生工程とされて使用され
る（弁４４ａ，弁４５ａ，弁４６ｂ，弁４７ｂが開、弁
４４ｂ，弁４５ｂ，弁４６ａ，弁４７ａが閉）。この時
前記窒素を含むアルゴンよりなる処理ガスは吸着筒９ａ
に導入され、該筒９ａに充填されているモルデナイト型
ゼオライトによって前記処理ガス中の窒素が吸着され
る。しかも前記処理ガスが約−５０℃に冷却して導入さ
れているのでモルデナイト型ゼオライトに窒素が極めて
効果的に吸着される。
このようにして窒素分を効果的に吸着されて除去された
結果管４８より極めて高純度のアルゴンガスが導出し採
取される。そしてこの一部は管４９によって分岐され
て、後述する反応筒７、第１吸着筒８、第２吸着筒９の
再生に使用されるが、大部分は管５０より貯蔵タンク１
７に送られて貯えられる。そして適宜管５１より導出
し、フィルタ５２を経て管５３より、前記単結晶炉１に
アルゴンガスを供給する管２１に送入されて再使用され
る。
結果管４８より極めて高純度のアルゴンガスが導出し採
取される。そしてこの一部は管４９によって分岐され
て、後述する反応筒７、第１吸着筒８、第２吸着筒９の
再生に使用されるが、大部分は管５０より貯蔵タンク１
７に送られて貯えられる。そして適宜管５１より導出
し、フィルタ５２を経て管５３より、前記単結晶炉１に
アルゴンガスを供給する管２１に送入されて再使用され
る。
一方前記した少くとも二筒一組として反応又は吸着・再
生の工程を切換えて使用される反応筒７、第１吸着筒８
及び第２吸着筒９の再生にあたっては、前記第２吸着筒
９の吸着筒９ａより管４８を経て導出された高純度アル
ゴンガスが管４９で一部分岐されて以下の如き工程を経
て使用される。
生の工程を切換えて使用される反応筒７、第１吸着筒８
及び第２吸着筒９の再生にあたっては、前記第２吸着筒
９の吸着筒９ａより管４８を経て導出された高純度アル
ゴンガスが管４９で一部分岐されて以下の如き工程を経
て使用される。
即ち管４９で分岐された一部の高純度アルゴンは、管５
４を経て三方弁５５に達し、まづ管５６に流入するよう
三方弁５５を操作し、管５６より加熱ヒータ１４を経て
約７０℃に加温されて管５７より前記した第２吸着筒９
のたとえば再生工程にある吸着筒９ｂに吸着工程時とは
ガスの流れが反対方向に流れる（向流）ように導入し、
該筒９ｂが吸着工程で約−５０℃に保持されていた温度
を昇温せしめながら該筒９ｂを流れ管路５８に導出し、
この間吸着筒９ｂ内に充填されているモルデナイト型ゼ
オライトの吸着剤に吸着されていた窒素分を脱着して同
伴し管５８から管６２へ排出される。なおこの時管５８
にブロワー５９を連結して吸着筒９ｂ内のガスを吸引
し、管５８のガスの一部を管６０より前記管５４へと循
環せしめることにより再生に使用する有効なアルゴンガ
スの量を低減して節約し得る。
４を経て三方弁５５に達し、まづ管５６に流入するよう
三方弁５５を操作し、管５６より加熱ヒータ１４を経て
約７０℃に加温されて管５７より前記した第２吸着筒９
のたとえば再生工程にある吸着筒９ｂに吸着工程時とは
ガスの流れが反対方向に流れる（向流）ように導入し、
該筒９ｂが吸着工程で約−５０℃に保持されていた温度
を昇温せしめながら該筒９ｂを流れ管路５８に導出し、
この間吸着筒９ｂ内に充填されているモルデナイト型ゼ
オライトの吸着剤に吸着されていた窒素分を脱着して同
伴し管５８から管６２へ排出される。なおこの時管５８
にブロワー５９を連結して吸着筒９ｂ内のガスを吸引
し、管５８のガスの一部を管６０より前記管５４へと循
環せしめることにより再生に使用する有効なアルゴンガ
スの量を低減して節約し得る。
このようにして約７０℃の温度のアルゴンガスを再生工
程にある吸着筒９ｂに流通せしめている間、吸着筒９ｂ
内で吸着されていた窒素分は逐次排出されると共に温度
も逐次上昇し遂には供給されるパージ用アルゴンガスと
ほぼ同じ温度７０℃に達する。この時点で吸着筒９ｂ内
の吸着剤に吸着されていた窒素分はほとんど脱着され
る。次いで加熱と循環を停止しパージのみを行った後、
前記三方弁５５を操作して、アルゴンガスの流れを管５
６より管６１に切り換え冷却用熱交換器１６へと流通せ
しめる。そして該熱交換器１６でアルゴンガスを約−５
０℃に冷却して管５７を介して脱着した後の吸着筒９ｂ
に送給し該筒９ｂ内の温度を吸着運転温度である約−５
０℃迄冷却する。このようにして第２吸着筒９の再生が
行なわれる。
程にある吸着筒９ｂに流通せしめている間、吸着筒９ｂ
内で吸着されていた窒素分は逐次排出されると共に温度
も逐次上昇し遂には供給されるパージ用アルゴンガスと
ほぼ同じ温度７０℃に達する。この時点で吸着筒９ｂ内
の吸着剤に吸着されていた窒素分はほとんど脱着され
る。次いで加熱と循環を停止しパージのみを行った後、
前記三方弁５５を操作して、アルゴンガスの流れを管５
６より管６１に切り換え冷却用熱交換器１６へと流通せ
しめる。そして該熱交換器１６でアルゴンガスを約−５
０℃に冷却して管５７を介して脱着した後の吸着筒９ｂ
に送給し該筒９ｂ内の温度を吸着運転温度である約−５
０℃迄冷却する。このようにして第２吸着筒９の再生が
行なわれる。
次に第１吸着筒８の再生は、前記第２吸着筒９の再生工
程における脱着及び予冷に使用されて管５８より導出さ
れたアルゴンガスを、管６２に流入せしめ三方弁６３で
まず管６４に導びき、加熱ヒータ１３を経て約２５０℃
に昇温せしめ管６５を介して、たとえば前記再生工程に
ある吸着筒８ｂに流入せしめる。そして該筒８ｂに充填
されているゼオライト吸着剤に吸着されている水分，二
酸化炭素を脱着しこれを同伴して管６６より導出され
る。この時該筒８ｂに導入するアルゴンパージガスを約
２５０℃の温度にして供給するので極めて効率よく水
分，二酸化炭素を脱着することが出来る。
程における脱着及び予冷に使用されて管５８より導出さ
れたアルゴンガスを、管６２に流入せしめ三方弁６３で
まず管６４に導びき、加熱ヒータ１３を経て約２５０℃
に昇温せしめ管６５を介して、たとえば前記再生工程に
ある吸着筒８ｂに流入せしめる。そして該筒８ｂに充填
されているゼオライト吸着剤に吸着されている水分，二
酸化炭素を脱着しこれを同伴して管６６より導出され
る。この時該筒８ｂに導入するアルゴンパージガスを約
２５０℃の温度にして供給するので極めて効率よく水
分，二酸化炭素を脱着することが出来る。
このようにして吸着筒８ｂ内の水分，二酸化炭素の脱着
が終了したら三方弁６３を操作してアルゴンガスを管６
７に流通するように切り換える。そして管６７に流れる
アルゴンガスは、冷却用熱交換器１５で約１５℃に冷却
し管６５を経て吸着筒８ｂに導入され、該筒８ｂを冷却
して管６６に導出される。この間吸着筒８ｂに充填され
ているゼオライト吸着剤を次工程での吸着工程での運転
温度約１５℃迄冷却する。そして前記第１吸着筒８の再
生工程にある吸着筒８ｂに流通せしめられて管６６に排
出されるアルゴンガスは、前記した如く第２吸着筒９で
窒素、第１吸着筒８で水分及び二酸化炭素を脱着してこ
れらを同伴しているが、該アルゴンガスは更に加熱ヒー
タ１２を経て約２８０℃に加温されて管６８に至り、該
管６８で管６９より酸素を添加して反応筒７の再生に使
用される。即ちたとえば前記した如く再生工程にある反
応筒７ｂに約２８０℃に加温されて酸素を添加されたア
ルゴンガスが導入され、その結果該筒７ｂに充填されて
いて前工程の反応工程で水素と一酸化炭素を反応せしめ
て水と二酸化炭素を生成せしめるため作用した結果形成
された還元銅を前記温度下で添加した酸素によって酸化
銅に転換する。このようにして反応筒の再生に使用した
アルゴンガスは管７０より導出されて外気に放散する。
が終了したら三方弁６３を操作してアルゴンガスを管６
７に流通するように切り換える。そして管６７に流れる
アルゴンガスは、冷却用熱交換器１５で約１５℃に冷却
し管６５を経て吸着筒８ｂに導入され、該筒８ｂを冷却
して管６６に導出される。この間吸着筒８ｂに充填され
ているゼオライト吸着剤を次工程での吸着工程での運転
温度約１５℃迄冷却する。そして前記第１吸着筒８の再
生工程にある吸着筒８ｂに流通せしめられて管６６に排
出されるアルゴンガスは、前記した如く第２吸着筒９で
窒素、第１吸着筒８で水分及び二酸化炭素を脱着してこ
れらを同伴しているが、該アルゴンガスは更に加熱ヒー
タ１２を経て約２８０℃に加温されて管６８に至り、該
管６８で管６９より酸素を添加して反応筒７の再生に使
用される。即ちたとえば前記した如く再生工程にある反
応筒７ｂに約２８０℃に加温されて酸素を添加されたア
ルゴンガスが導入され、その結果該筒７ｂに充填されて
いて前工程の反応工程で水素と一酸化炭素を反応せしめ
て水と二酸化炭素を生成せしめるため作用した結果形成
された還元銅を前記温度下で添加した酸素によって酸化
銅に転換する。このようにして反応筒の再生に使用した
アルゴンガスは管７０より導出されて外気に放散する。
本発明は以上のようにして単結晶製造炉での雰囲気ガス
として使用される高価なアルゴンガスを有効に利用し得
るものであるが、更にかかる方法を持続して連続運転を
可能とするものである。そしてもし単結晶製造炉での雰
囲気ガスとしてのアルゴンガスの使用が変動する場合、
たとえば雰囲気ガスであるアルゴン使用量が増加した時
には処理する系内での圧縮機４の容量に合せて管２２よ
り弁７１を介して処理排ガス余剰分を放出し、又使用量
が減少した場合は前記精製アルゴンガスをタンク１７に
送給する管５０より一部の精製アルゴンガスを管７２、
弁７３で分岐して前記処理系統の管２２に合流せしめて
処理ガスを所定量に調整する。このようにすると圧縮機
４の容量に合せて常にその容量の処理ガスが送給される
のでより安定した運転が保持し得る。
として使用される高価なアルゴンガスを有効に利用し得
るものであるが、更にかかる方法を持続して連続運転を
可能とするものである。そしてもし単結晶製造炉での雰
囲気ガスとしてのアルゴンガスの使用が変動する場合、
たとえば雰囲気ガスであるアルゴン使用量が増加した時
には処理する系内での圧縮機４の容量に合せて管２２よ
り弁７１を介して処理排ガス余剰分を放出し、又使用量
が減少した場合は前記精製アルゴンガスをタンク１７に
送給する管５０より一部の精製アルゴンガスを管７２、
弁７３で分岐して前記処理系統の管２２に合流せしめて
処理ガスを所定量に調整する。このようにすると圧縮機
４の容量に合せて常にその容量の処理ガスが送給される
のでより安定した運転が保持し得る。
次に上記方法を使用した場合の実験例について説明す
る。
る。
ガスホルダ２より排出されるアルゴン９９．９容量％，
粉塵１５０mg/Nm3，油分（Ｈ，Ｃ）１０ppm ，酸素１０
ppm ，水素２０ppm ，一酸化炭素５０ppm ，二酸化炭素
１０ppm ，窒素５０ppm ，水分（露点−１６℃）を組成
とする流量１５０ Nm3/hr，圧力２０mmAq，温度２５℃
の処理ガスは、ベンチュリースクラバー３にて粉塵を除
去され、流量１４５ Nm3/hr ，圧力−１５００mmAq，温
度２５℃にて管２４に導出され、圧縮機４にて圧力４kg
/cm2G に加圧され、流量１４２ Nm3/hr にて油分除去
筒５にて油分が除去され、次いで加熱ヒータ１０にて１
２０℃に加温され、管２８より水素を添加されてガス組
成分の水素が２５０ppm となって触媒筒６に導入され、
該筒６で処理ガス中の酸素と水素が反応して水を生成
し、酸素が除去されて、酸素０．２ppm 以下、水素１５
０ppm となって管３０に導出され、次いで加熱ヒータ１
１で３２０℃に加温されて圧力３．８kg /cm2G で反応
筒７に導入され、ここで水素と一酸化炭素が酸化銅と反
応して水と二酸化炭素に転換され、アルゴン９９．９容
量％，水素０．５ppm 以下，一酸化炭素１ppm 以下，二
酸化炭素６０ppm ，窒素５０ppm ，水分（露点−１１
℃）となって管３６より導出して冷却用熱交換器１５で
１５℃に冷却されて管３７より圧力３．５kg /cm2G で
第１吸着筒８に導入され、ここでガス組成の水分と二酸
化炭素が吸着除去されてアルゴン９９．９９容量％，二
酸化炭素１ppm 以下、水分（露点−６０℃）となって管
４２に導出され、冷却用熱交換器１６にて−５０℃に冷
却され、管４３より圧力３．３kg /cm2G で第２吸着筒
９に導入され、ここで含まれていた約５０ppm の窒素が
吸着除去され、アルゴン９９．９９９容量％以上，酸素
０．２ppm 以下，水素０．５ppm 以下，一酸化炭素１pp
m 以下，二酸化炭素１ppm 以下，窒素０．１ppm 以下，
水分（露点−７５℃以下）の高純度アルゴンガスが１４
２ Nm3/hr 採取された。そして、その一部４２ Nm3/hr
を管４９で分岐して再生用ガスとして使用し、１００ N
m3/hr をタンク１７に貯え逐次単結晶製造炉１へと再使
用し得た。
粉塵１５０mg/Nm3，油分（Ｈ，Ｃ）１０ppm ，酸素１０
ppm ，水素２０ppm ，一酸化炭素５０ppm ，二酸化炭素
１０ppm ，窒素５０ppm ，水分（露点−１６℃）を組成
とする流量１５０ Nm3/hr，圧力２０mmAq，温度２５℃
の処理ガスは、ベンチュリースクラバー３にて粉塵を除
去され、流量１４５ Nm3/hr ，圧力−１５００mmAq，温
度２５℃にて管２４に導出され、圧縮機４にて圧力４kg
/cm2G に加圧され、流量１４２ Nm3/hr にて油分除去
筒５にて油分が除去され、次いで加熱ヒータ１０にて１
２０℃に加温され、管２８より水素を添加されてガス組
成分の水素が２５０ppm となって触媒筒６に導入され、
該筒６で処理ガス中の酸素と水素が反応して水を生成
し、酸素が除去されて、酸素０．２ppm 以下、水素１５
０ppm となって管３０に導出され、次いで加熱ヒータ１
１で３２０℃に加温されて圧力３．８kg /cm2G で反応
筒７に導入され、ここで水素と一酸化炭素が酸化銅と反
応して水と二酸化炭素に転換され、アルゴン９９．９容
量％，水素０．５ppm 以下，一酸化炭素１ppm 以下，二
酸化炭素６０ppm ，窒素５０ppm ，水分（露点−１１
℃）となって管３６より導出して冷却用熱交換器１５で
１５℃に冷却されて管３７より圧力３．５kg /cm2G で
第１吸着筒８に導入され、ここでガス組成の水分と二酸
化炭素が吸着除去されてアルゴン９９．９９容量％，二
酸化炭素１ppm 以下、水分（露点−６０℃）となって管
４２に導出され、冷却用熱交換器１６にて−５０℃に冷
却され、管４３より圧力３．３kg /cm2G で第２吸着筒
９に導入され、ここで含まれていた約５０ppm の窒素が
吸着除去され、アルゴン９９．９９９容量％以上，酸素
０．２ppm 以下，水素０．５ppm 以下，一酸化炭素１pp
m 以下，二酸化炭素１ppm 以下，窒素０．１ppm 以下，
水分（露点−７５℃以下）の高純度アルゴンガスが１４
２ Nm3/hr 採取された。そして、その一部４２ Nm3/hr
を管４９で分岐して再生用ガスとして使用し、１００ N
m3/hr をタンク１７に貯え逐次単結晶製造炉１へと再使
用し得た。
本発明方法は、以上のように、粉塵，油分，一酸化炭
素，酸素，水素，窒素等の不純物を含むアルゴンガス
を、まず粉塵等の固形分及び油分を除去した後、該排ガ
ス中の酸素の反応に必要な化学量論量より過剰量の水素
を添加して酸素を触媒反応で水に転換し、次いで一酸化
炭素及び水素を酸化銅と反応させて二酸化炭素と水に転
換せしめてから吸着筒を通して前記転換した水，二酸化
炭素及び不純物窒素を除去して高純度アルゴンを回収す
ると共に、該高純度アルゴンの一部を、前記吸着筒の再
生用に使用した後、酸素を添加し昇温状態で、前記一酸
化炭素及び水素と酸化銅との反応で生成した還元銅の酸
化再生に使用するので、不純物である酸素は、その反応
に必要な化学量論量より過剰に添加された水素により極
めて微量に迄除去され、しかも、この過剰な水素は後工
程で一酸化炭素と共に効果的に除去され、さらにこれら
の工程で生成した水や二酸化炭素、及び窒素は吸着工程
で除去される。
素，酸素，水素，窒素等の不純物を含むアルゴンガス
を、まず粉塵等の固形分及び油分を除去した後、該排ガ
ス中の酸素の反応に必要な化学量論量より過剰量の水素
を添加して酸素を触媒反応で水に転換し、次いで一酸化
炭素及び水素を酸化銅と反応させて二酸化炭素と水に転
換せしめてから吸着筒を通して前記転換した水，二酸化
炭素及び不純物窒素を除去して高純度アルゴンを回収す
ると共に、該高純度アルゴンの一部を、前記吸着筒の再
生用に使用した後、酸素を添加し昇温状態で、前記一酸
化炭素及び水素と酸化銅との反応で生成した還元銅の酸
化再生に使用するので、不純物である酸素は、その反応
に必要な化学量論量より過剰に添加された水素により極
めて微量に迄除去され、しかも、この過剰な水素は後工
程で一酸化炭素と共に効果的に除去され、さらにこれら
の工程で生成した水や二酸化炭素、及び窒素は吸着工程
で除去される。
また、吸着筒の再生や還元銅の酸化銅への再生を、回収
した高純度アルゴンの一部で両工程を直列的に行うか
ら、再生工程を少量のガスで経済的に行うことができ
る。
した高純度アルゴンの一部で両工程を直列的に行うか
ら、再生工程を少量のガスで経済的に行うことができ
る。
したがって、高純度アルゴンの回収や装置の再生工程が
極めて簡略化し、上記不純物を著しく微量に迄除去する
ことができ、微量な不純物を多種類含んで排出される単
結晶製造炉よりの排ガスから高価なアルゴンガスを極め
て高純度に精製し再使用が可能となる。
極めて簡略化し、上記不純物を著しく微量に迄除去する
ことができ、微量な不純物を多種類含んで排出される単
結晶製造炉よりの排ガスから高価なアルゴンガスを極め
て高純度に精製し再使用が可能となる。
図は本発明方法の一実施例を説明する系統図である。 １……単結晶製造炉、２……ガスホルダ、３……ベンチ
ュリースクラバー、４……圧縮機、５……油分除去筒、
６……触媒筒、７……反応筒、８……第１吸着筒、９…
…第２吸着筒、１０乃至１４……加熱ヒータ、１５，１
６……冷却用熱交換器、１７……タンク
ュリースクラバー、４……圧縮機、５……油分除去筒、
６……触媒筒、７……反応筒、８……第１吸着筒、９…
…第２吸着筒、１０乃至１４……加熱ヒータ、１５，１
６……冷却用熱交換器、１７……タンク
Claims (1)
- 【請求項１】アルゴンを主成分とし、不純物として粉
塵，油分，一酸化炭素，酸素，水素，窒素等を含む単結
晶製造炉からの排ガスを、まず粉塵等の固形分及び油分
を除去した後、該排ガス中の酸素の反応に必要な化学量
論量より過剰量の水素を添加して酸素を触媒反応で水に
転換し、次いで一酸化炭素及び水素を酸化銅と反応させ
て二酸化炭素と水に転換せしめてから吸着筒を通して前
記転換した水，二酸化炭素及び不純物窒素を除去して高
純度アルゴンを回収すると共に、該高純度アルゴンの一
部を、前記吸着筒の再生用に使用した後、酸素を添加し
昇温状態で、前記一酸化炭素及び水素と酸化銅との反応
で生成した還元銅の酸化再生に使用することを特徴とす
る単結晶製造炉の排ガスより高純度アルゴンを回収する
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60256354A JPH0624962B2 (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 単結晶製造炉の排ガスより高純度アルゴンを回収する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60256354A JPH0624962B2 (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 単結晶製造炉の排ガスより高純度アルゴンを回収する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62119104A JPS62119104A (ja) | 1987-05-30 |
| JPH0624962B2 true JPH0624962B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=17291517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60256354A Expired - Lifetime JPH0624962B2 (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 単結晶製造炉の排ガスより高純度アルゴンを回収する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0624962B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013237021A (ja) * | 2012-05-16 | 2013-11-28 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | 排ガス処理装置 |
| US8945293B2 (en) | 2009-08-06 | 2015-02-03 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Silicon oxide removal apparatus and facility for recycling inert gas for use in silicon single crystal manufacturing apparatus |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2761917B2 (ja) * | 1989-04-15 | 1998-06-04 | 日本酸素株式会社 | アルゴンの回収方法 |
| US5106399A (en) * | 1991-02-25 | 1992-04-21 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Argon purification system |
| JP4733960B2 (ja) * | 2004-10-18 | 2011-07-27 | 大陽日酸株式会社 | 熱スイング吸着方式による不純物含有アルゴンガスの精製方法および精製装置 |
| US7862645B2 (en) | 2008-02-01 | 2011-01-04 | Air Products And Chemicals, Inc. | Removal of gaseous contaminants from argon |
| GB2477322B (en) * | 2010-02-01 | 2015-10-21 | Gas Recovery & Recycle Ltd | Inert gas recovery system |
| TWI476038B (zh) * | 2010-02-10 | 2015-03-11 | Sumitomo Seika Chemicals | 氬氣之純化方法及純化裝置 |
| JP5403685B2 (ja) * | 2010-02-25 | 2014-01-29 | 住友精化株式会社 | アルゴンガスの精製方法および精製装置 |
| TWI478761B (zh) * | 2010-02-25 | 2015-04-01 | Sumitomo Seika Chemicals | 氬氣之純化方法及純化裝置 |
| JP5748272B2 (ja) * | 2010-07-07 | 2015-07-15 | 住友精化株式会社 | ヘリウムガスの精製方法および精製装置 |
| JP6304089B2 (ja) | 2015-03-24 | 2018-04-04 | 信越半導体株式会社 | アルゴンガスの精製方法及びアルゴンガスの回収精製装置 |
| CN116236899B (zh) * | 2023-03-31 | 2025-10-24 | 大连科利德光电子材料有限公司 | 稀有气体中反应性杂质的去除方法 |
| CN121103506B (zh) * | 2025-11-13 | 2026-01-30 | 上海跃绅能源科技有限公司 | 基于多台制粉炉的氩气回收制粉控制方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS548190A (en) * | 1977-06-21 | 1979-01-22 | Nippon Oxygen Co Ltd | Process for purifying inert gas |
| JPS59120222A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-11 | Ibiden Co Ltd | 非酸化性ガスの精製方法 |
| JPS60204608A (ja) * | 1984-03-30 | 1985-10-16 | Hitachi Ltd | アルゴンの回収方法およびその装置 |
-
1985
- 1985-11-15 JP JP60256354A patent/JPH0624962B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8945293B2 (en) | 2009-08-06 | 2015-02-03 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Silicon oxide removal apparatus and facility for recycling inert gas for use in silicon single crystal manufacturing apparatus |
| DE112010003190B4 (de) | 2009-08-06 | 2022-07-21 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Siliziumoxidentfernungsvorrichtung und Anlage zum Rückgewinnen von Edelgas, um es ineiner Siliziumeinkristall-Herstellungsvorrichtung zu verwenden |
| JP2013237021A (ja) * | 2012-05-16 | 2013-11-28 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | 排ガス処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62119104A (ja) | 1987-05-30 |
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