制備電子工業(yè)用氮化物的氨氣尾氣處理裝置及方法制造方法及圖紙

制備電子工業(yè)用氮化物的氨氣尾氣處理裝置，包括氨氣尾氣輸入管、換熱器、氨分解爐、水冷器、第一吸附器和尾氣排放管；所述換熱器分為殼通道和管通道，所述殼通道和管通道互不連通；所述氨氣尾氣輸入管與換熱器的殼通道進(jìn)口端連接相通，所述換熱器的殼通道出口端通過第一管道與氨分解爐進(jìn)口端連接相通，所述氨分解爐的出口端通過第二管道與換熱器管通道進(jìn)口端連接相通，所述換熱器管通道出口端通過第三管道與水冷器進(jìn)口端連接相通；本發(fā)明專利技術(shù)裝置可以消除或者大大降低尾氣中氨的含量，使尾氣達(dá)到直接排放的要求，從而降低了能源的消耗，節(jié)約了成本。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于安全環(huán)保領(lǐng)域，涉及一種尾氣處理裝置及方法；尤其是涉及一種。
技術(shù)介紹
現(xiàn)代微電子和光電子等工業(yè)的發(fā)展對(duì)氮化物特別是氮化硅(Si3N4)和氮化鎵(GaN)提出了更高的質(zhì)量要求。這些氮化物是制造太陽能電池和發(fā)光二極管(LED)的基礎(chǔ)材料，為了制造高質(zhì)量的氮化物，必須要使用高純度的氨氣(高純氨)，這就導(dǎo)致了對(duì)高純氨需求的激增。然而，在合成這些氮化物的過程中，只有非常少量的氨氣轉(zhuǎn)化為這些氮化物(數(shù)量級(jí)上的估計(jì)只有百分之一到萬分之一)，以及少量氨氣在高溫下自動(dòng)分解為氫氣和氮?dú)猓洹び嗟慕^大部分氨氣都需作為尾氣而排出，通常尾氣中還包含較多的氫氣、氮?dú)庖约拔⒘康募淄榈龋@些成分本身(除了氨氣)都可以直接向大氣排放，但是由于它們跟氨氣混合在一起，使得尾氣必須經(jīng)過處理，把其中的氨氣分離(比如吸收)后才能向大氣排放，通常向大氣排放的尾氣中的氨含量要小于lppm。隨著高純氨使用量的增加，尾氣中所含氨的總量也隨之增加，對(duì)尾氣進(jìn)行脫氨處理的工作也變得越來越重要。目前，尾氣脫氨處理主要采用吸收法，即讓尾氣經(jīng)過酸的水溶液，吸收掉氨氣后再排放。在三大酸中，由于硫酸的揮發(fā)性最低，加上硫酸的價(jià)格也較為低廉，吸收氨大多通常使用硫酸而不是鹽酸或硝酸。硫酸吸收氨氣后生成硫酸銨，這樣阻止了氨向大氣的污染。但是生成的硫酸銨用途不大，它雖然可以作為氮肥使用，但是長期使用硫酸銨會(huì)讓土地酸化。根據(jù)硫酸銨的化學(xué)反應(yīng)，吸收I噸氨會(huì)產(chǎn)生3. 9噸硫酸銨。這樣，對(duì)硫酸銨的處理成了下一個(gè)難題，如果不對(duì)硫酸銨處理直接排放，那樣將會(huì)污染水源或大地，很多時(shí)候，硫酸銨對(duì)環(huán)境的污染比氨更大也更難處理，原因在于氨作為氮肥可以被植物徹底吸收而不會(huì)遺留，而硫酸銨不能被植物徹底吸收。對(duì)含氨尾氣處理的另一個(gè)方法是把氨分解為氫氮混合氣(H2N2),然后再排放。其反應(yīng)方程式如下2NH3 高溫’低壓’催化劑 > + 3//2，AH = 46 kJ/mo!,這是一個(gè)吸熱反應(yīng)，由于這個(gè)方法(分解法)可以比較徹底地解決尾氣的問題，目前分解法越來越多地替代了吸收法。但是由于氨分解是一個(gè)吸熱反應(yīng)，為了使氨能夠較為徹底地分解為氫氣和氮?dú)猓狈纸夥磻?yīng)需在高溫(比如800°C)、低壓(尾氣的壓強(qiáng)通常略大于一個(gè)大氣壓)和催化劑的條件下進(jìn)行，這就意味著分解法需要消耗較多的能源，如何降低能源消耗成為分解法的一個(gè)需要認(rèn)真考慮的問題
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種制備電子工業(yè)用氮化物的氨氣尾氣處理裝置；通過該裝置可以消除或者大大降低尾氣中氨的含量，使尾氣達(dá)到直接排放的要求，并且要盡可能降低能源的消耗，從而節(jié)約處理尾氣的成本。本專利技術(shù)要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是利用上述裝置處理制備電子工業(yè)用氮化物的氨氣尾氣的方法。為解決上述第一個(gè)技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用如下的技術(shù)方案 一種制備電子工業(yè)用氮化物的氨氣尾氣處理裝置，包括氨氣尾氣輸入管、換熱器、氨分解爐、水冷器、第一吸附器和尾氣排放管；所述換熱器采用管殼式換熱器，內(nèi)含兩個(gè)互不連通的兩個(gè)通道殼通道和管通道；處理裝置正常運(yùn)行過程中，兩個(gè)通道內(nèi)的物質(zhì)逆向流動(dòng)進(jìn)行換熱；所述氨氣尾氣輸入管與換熱器的殼通道進(jìn)口端連接相通，所述換熱器的殼通道出口端通過第一管道與氨分解爐進(jìn)口端連接相通，所述氨分解爐的出口端通過第二管道與換熱器管通道進(jìn)口端連接相通，所述換熱器管通道出口端通過第三管道與水冷器進(jìn)口端連接相通；所述第一吸附器內(nèi)包括第一吸附再生通道，所述第一吸附再生通道內(nèi)設(shè)有分子篩；所述水冷器的出口端通過第四管道與第一吸附再生通道進(jìn)口端連接相通；所述第一吸附再生通道出口端通過第六管道連接尾氣排放管。優(yōu)選地，所述換熱器和氨分解爐外壁上貼覆有絕熱保溫層。這一方面減少了能耗，另一方面也避免了高溫爐壁和管壁對(duì)人員的可能的意外燙傷。優(yōu)選地，所述第六管道通過第十一管道外接再生氣管道；所述第一吸附再生通道進(jìn)口端通過第十三管道與氨氣尾氣輸入管連接相通；所述第三管道上設(shè)有第一閥門；所述第六管道上設(shè)有第二閥門；所述第十一管道上設(shè)有第三閥門；所述第十三管道上設(shè)有第四閥門。所述再生氣管道內(nèi)的再生氣(例如氮?dú)?輸送到第一吸附器內(nèi)的第一吸附再生管道，再通過第十三管道輸送到氨氣尾氣輸入管，形成第一再生系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述第一吸附器內(nèi)還包括第一加熱通道；所述第一吸附再生通道和第一加熱通道互不連通；所述第三管道通過第八管道與第一加熱通道進(jìn)口端連接相通；所述第一加熱通道出口端通過第九管道與水冷器的進(jìn)口端連接相通；所述第九管道上設(shè)有第五閥門。因此，所述第八管道、第一吸附器內(nèi)的第一加熱通道、第九管道形成第一加熱系統(tǒng)。第一吸附器工作一段時(shí)間后，其內(nèi)的分子篩吸附了較多的雜質(zhì)或氨之后，吸附功能就會(huì)逐步減弱，這時(shí)需要進(jìn)行對(duì)其進(jìn)行再生，再生需要兩個(gè)條件高溫和吹掃氣體；氨分解爐內(nèi)的氨分解后，得到的低氨含量尾氣(本專利技術(shù)將氨分解爐分解前的尾氣定義為“高氨含量尾氣”，將氨分解爐分解后的尾氣定義為“低氨含量尾氣”)的溫度在100 300°C之間；其原因在于尾氣中成分(特別是氨含量)并不固定，這個(gè)溫度跟分子篩的再生溫度(約250 350C)有重疊，也就是說，低氨含量尾氣帶有的余熱可以用于(至少部分用于)分子篩的再生。優(yōu)選地，所述第八管道上設(shè)電加熱器。為了保證有足夠的熱量用于吸附器的再生，可以在低氨含量尾氣進(jìn)入吸附器前添加一個(gè)可控溫的電加熱器，在吸附器再生時(shí)保證低氨含量尾氣的溫度達(dá)到300°C左右。第三管道內(nèi)的低氨含量尾氣通過第八管道經(jīng)過電加熱器加熱后進(jìn)入吸附器第一加熱通道，再通過第九管道輸送到水冷器進(jìn)口端的第三管道內(nèi)形成第一加熱系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述第一吸附器內(nèi)設(shè)有若干列管，該列管作為第一加熱通道；所述列管外的第一吸附器內(nèi)的空間形成第一吸附再生通道。用低氨含量尾氣通過列管給分子篩加熱，以充分的利用低氨含量尾氣的余熱，減少能源消耗。優(yōu)選地，所述第一吸附器外壁上貼覆絕熱保溫隔離層，以減少能耗。進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述氨氣尾氣處理裝置還包括第二吸附器，所述第二吸附器內(nèi)包括第二吸附再生通 道；所述第二吸附再生通道內(nèi)設(shè)有分子篩；所述水冷器的出口端通過第五管道與第二吸附再生通道進(jìn)口端連接相通；所述第五管道上設(shè)有第六閥門；所述第二吸附再生通道出口端通過第七管道連接尾氣排放管；所述第七管道上設(shè)有第七閥門。該裝置包含兩個(gè)吸附器時(shí)，由于吸附器內(nèi)的分子篩工作一段時(shí)間后需要再生，使得再生和吸附可輪流交替工作，這意味著本裝置能夠連續(xù)處理含氨尾氣。優(yōu)選地，所述第七管道通過第十二管道外接再生氣管道，所述第十二管道上設(shè)第八閥門；所述第二吸附再生通道的進(jìn)口端通過第十四管道與氨氣尾氣輸入管連接相通；所述第十四管道上設(shè)有第九閥門。所述再生氣管道、第十二管道、第二吸附器內(nèi)的第二吸附再生通道和第十四管道形成第二再生系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述第二吸附器內(nèi)還包括第二加熱通道；所述第二吸附再生通道和第二加熱通道互不連通；所述第三管道通過第八管道和第十五管道與第二加熱通道進(jìn)口端連接相通；所述第二加熱通道出口端通過第十管道與水冷器的進(jìn)口端連接相通；所述第十管道上設(shè)有第十閥門。因此，所述第八管道、第十五管道、第二吸附器內(nèi)的第二加熱通道、第十管道形成第二加熱系統(tǒng)。第二吸附器工作一段時(shí)間后，其內(nèi)的分子篩吸附了較多的雜質(zhì)或氨之后，吸附功能就會(huì)逐步減弱，這時(shí)需要進(jìn)行對(duì)其進(jìn)行再生，再生需要本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
制備電子工業(yè)用氮化物的氨氣尾氣處理裝置，其特征在于：包括氨氣尾氣輸入管、換熱器、氨分解爐、水冷器、第一吸附器和尾氣排放管；所述換熱器分為殼通道和管通道，所述殼通道和管通道互不連通；所述氨氣尾氣輸入管與換熱器的殼通道進(jìn)口端連接相通，所述換熱器的殼通道出口端通過第一管道與氨分解爐進(jìn)口端連接相通，所述氨分解爐的出口端通過第二管道與換熱器管通道進(jìn)口端連接相通，所述換熱器管通道出口端通過第三管道與水冷器進(jìn)口端連接相通；所述第一吸附器內(nèi)包括第一吸附再生通道，所述第一吸附再生通道內(nèi)設(shè)有分子篩；所述水冷器的出口端通過第四管道與第一吸附再生通道進(jìn)口端連接相通；所述第一吸附再生通道出口端通過第六管道連接尾氣排放管。

【技術(shù)特征摘要】
1.制備電子工業(yè)用氮化物的氨氣尾氣處理裝置，其特征在于包括氨氣尾氣輸入管、換熱器、氨分解爐、水冷器、第一吸附器和尾氣排放管； 所述換熱器分為殼通道和管通道，所述殼通道和管通道互不連通； 所述氨氣尾氣輸入管與換熱器的殼通道進(jìn)口端連接相通，所述換熱器的殼通道出口端通過第一管道與氨分解爐進(jìn)口端連接相通，所述氨分解爐的出口端通過第二管道與換熱器管通道進(jìn)口端連接相通，所述換熱器管通道出口端通過第三管道與水冷器進(jìn)口端連接相通； 所述第一吸附器內(nèi)包括第一吸附再生通道，所述第一吸附再生通道內(nèi)設(shè)有分子篩； 所述水冷器的出口端通過第四管道與第一吸附再生通道進(jìn)口端連接相通； 所述第一吸附再生通道出口端通過第六管道連接尾氣排放管。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氨氣尾氣處理裝置，其特征在于優(yōu)選地，所述第六管道通過第十一管道外接再生氣管道；所述第一吸附再生通道進(jìn)口端通過第十三管道與氨氣尾氣輸入管連接相通；所述第三管道上設(shè)有第一閥門；所述第六管道上設(shè)有第二閥門；所述第十一管道上設(shè)有第三閥門；所述第十三管道上設(shè)有第四閥門。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氨氣尾氣處理裝置，其特征在于優(yōu)選地，所述第一吸附器內(nèi)還包括第一加熱通道；所述第一吸附再生通道和第一加熱通道互不連通；所述第三管道通過第八管道與第一加熱通道進(jìn)口端連接相通；所述第一加熱通道出口端通過第九管道與水冷器的進(jìn)口端連接相通；所述第九管道上設(shè)有第五閥門。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氨氣尾氣處理裝置，其特征在于優(yōu)選地，所述第八管道上設(shè)電加熱器。5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一所述的氨氣尾氣處理裝置，其特征在于優(yōu)選地，所述第一吸附器內(nèi)設(shè)有若干列管，該列管作為第一加熱通道；所述列管外的第一吸附器內(nèi)的空間形成第一吸附再生通道。6.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一所述的氨氣尾氣處理裝置，其特征在于優(yōu)選地，所述第一吸附器外壁上貼覆絕熱保溫隔離層。7.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一所述的氨氣尾氣處理裝置，其特征在于優(yōu)選地，所述換熱器和氨分解爐外壁上貼覆有絕熱保溫層。8.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一所述的所述的氨氣尾氣處理裝置，其特征在于所述氨氣尾氣處理裝置還包括第二吸附器，所述第二吸附器內(nèi)包括第二吸附再生通道；所述第二吸附再生通道內(nèi)設(shè)有分子篩；所述水冷器的出口端通過第五管道與第二吸附再生通道進(jìn)口端連接相通；所述第五管道上設(shè)有第六閥門；所述第二吸附再生通道出口端通過第七管道連接尾氣排放管；所述第七管道上設(shè)有第七閥門。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的所述的氨氣尾氣處理裝置，其特征在于優(yōu)選地，所述第七管道通過第十二管道外接再生氣管道，所述第十二管道上設(shè)第八閥門；所述第二吸附再生通道的進(jìn)口端通過第十四管道與氨氣尾氣輸入管連接相通；所述第十四管道上設(shè)有第九閥門。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的所述的氨氣尾氣處理裝置，其特征在于優(yōu)選地，所述第二吸附器內(nèi)還包括第二加熱通道；所述第二吸附再生通道和第二加熱通道互不連通；所述第三管道通過第八管道和第十五管道與第二加熱通道進(jìn)口端連接相通；所述第二加熱通道出口端通過第十管道與水冷器的進(jìn)口端連接相通；所述第十管道上設(shè)有第十閥門。11.如權(quán)利要求4所述裝置處理制備電子工業(yè)用氮化物的氨氣尾氣的方法，其特征在于，包括如下步驟 1)氨分解 將高氨含量尾氣通過氨氣尾氣輸入管輸送到換熱器，經(jīng)過換熱器的殼通道換熱后升溫至300 400°C;然后輸入到氨分解爐中,在氨分解爐中進(jìn)一步加熱升溫至400 500°C,在加熱升溫的同時(shí)，尾氣與爐內(nèi)的氨分解催化劑接觸；高氨含量尾氣經(jīng)過氨分解爐后稱之為低氨含量尾氣，低氨含量尾氣通過換熱器200管通道換熱后降溫至100 300°C ； 2)吸附 開啟第一閥門、第...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鮑堅(jiān)仁，鮑堅(jiān)斌，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：湖南高安新材料有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：