專利名稱：制備電子工業(yè)用氮化物的氨氣尾氣處理裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于安全環(huán)保領(lǐng)域，涉及一種尾氣處理裝置及方法；尤其是涉及一種制備電子工業(yè)用氮化物的氨氣尾氣處理裝置及方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代微電子和光電子等工業(yè)的發(fā)展對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分解為氫氣和氮?dú)?，其·余的絕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讓土地酸化。根據(jù)硫酸銨的化學(xué)反應(yīng)，吸收I噸氨會產(chǎn)生3. 9噸硫酸銨。這樣，對硫酸銨的處理成了下一個(gè)難題，如果不對硫酸銨處理直接排放，那樣將會污染水源或大地，很多時(shí)候，硫酸銨對環(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遺留，而硫酸銨不能被植物徹底吸收。對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
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的第一個(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。本發(fā)明要解決的第二個(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，本發(fā)明采用如下的技術(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，吸附功能就會逐步減弱，這時(shí)需要進(jìn)行對其進(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(本發(fā)明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，吸附功能就會逐步減弱，這時(shí)需要進(jìn)行對其進(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(本發(fā)明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。為解決上述第二個(gè)技術(shù)問題，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，包括如下步驟I)將高氨含量尾氣通過換熱器升溫至300 400°C，然后進(jìn)入氨分解爐，在爐內(nèi)高氨含量尾氣進(jìn)一步被加熱升溫至400 500°C，在加熱升溫的同時(shí)，高氨含量尾氣與爐內(nèi)的氨分解催化劑接觸進(jìn)行氨分解，分解后的尾氣稱為低氨含量尾氣；2)將氨分解爐分解后的低氨含量尾氣經(jīng)過換熱器換熱，降溫至100 300°C ；3)將步驟2)換熱后的低氨含量尾氣經(jīng)過水冷器冷卻至室溫；4)將步驟3)冷卻后的低氨含量尾氣輸送到吸附器，經(jīng)過吸附再生通道，由吸附再生通道內(nèi)的分子篩進(jìn)行吸附；優(yōu)選地，分子篩選用5A分子篩；5)經(jīng)過吸附器后的低氨含量尾氣通過尾氣排放管排入大氣；6)吸附器再生，循環(huán)使用。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，吸附功能就會逐步減弱，這時(shí)需要對其進(jìn)行再生，再生需要兩個(gè)條件高溫和吹掃氣體。氨分解后，得到的低氨含量尾氣的溫度有一個(gè)較寬的范圍100 300C，原因在于尾氣成分(特別是氨含量)和尾氣流量并不固定，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。本發(fā)明可以消除或者大大降低制備電子工業(yè)用氮化物的氨氣尾氣中氨的含量，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。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖I為本發(fā)明的一種具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的另一種具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明吸附器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I參見圖I所示，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100、換熱器200、氨分解爐300、水冷器400、第一吸附器500和尾氣排放管600 ；所述換熱器200分為殼通道和管通道，所述殼通道和管通道互不連通；處理裝置正常運(yùn)行過程中，兩個(gè)通道內(nèi)的物質(zhì)逆向流動進(jìn)行換熱；所述氨氣尾氣輸入管100與換熱器200的殼通道進(jìn)口端連接相通，所述換熱器200的殼通道出口端通過第一管道701與氨分解爐300進(jìn)口端連接相通，所述氨分解爐300的出口端通過第二管道702與換熱器200管通道進(jìn)口端連接相通，所述換熱器200管通道出口端通過第三管道703與水冷器400進(jìn)口端連接相通；所述換熱器200和氨分解爐300外壁上貼覆有絕熱保溫層(圖中未示出)；所述第一吸附器500內(nèi)包括第一吸附再生通道501，所述第一吸附再生通道501內(nèi)設(shè)有分子篩502 ；所述水冷器400的出口端通過第四管道704與第一吸附再生通道501進(jìn)口端連接相通；所述第一吸附再生通道501出口端通過第五管道705連接尾氣排放管600。所述所述第一吸附再生通道501的出口端還通過第六管道706外接再生氣管道1000 ;所述第一吸附再生通道501進(jìn)口端通過第七管道707與氨氣尾氣輸入管100連接相通；所述第三管道703上設(shè)有第一閥門901，所述第四管道704上設(shè)有第二閥門902，所述第五管道705上設(shè)有第三閥門903，所述第六管道706上設(shè)有第四閥門904，所述第七管道707上設(shè)有第五閥門；所述再生氣管道1000內(nèi)的再生氣(例如氮?dú)?輸送到第一吸附器500內(nèi)的第一吸附再生管道501，再通過第七管道707輸送到氨氣尾氣輸入管100，形成第一再生系統(tǒng)。所述第一吸附器500內(nèi)還包括第一加熱通道503 ;所述第一吸附再生通道501和第一加熱通道503互不連通；所述第三管道703通過第八管道708與第一加熱通道503進(jìn)口端連接相通；所述第一加熱通道503出口端通過第九管道709與水冷器400的進(jìn)口端連接相通；所述第九管道709上設(shè)有第六閥門906 ;第一吸附器500工作一段時(shí)間后，其內(nèi)的分子篩502吸附了較多的雜質(zhì)或氨之后，吸附功能就會逐步減弱，這時(shí)需要進(jìn)行對其進(jìn)行再生，再生需要兩個(gè)條件高溫和吹掃氣體；氨分解爐300內(nèi)的氨分解后，得到的低氨含量尾氣(本發(fā)明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；所述第八管道708上設(shè)電加熱器1001。為了保證有足夠的熱量用于第一吸附器500的再生，在低氨含量尾氣進(jìn)入第一吸附器500前添加一個(gè)可控溫的電加熱器1001，以保證第一吸附器500再生時(shí)低氨含量尾氣的溫度達(dá)到300°C左右；第三管道703內(nèi)的低氨含量尾氣通過第八管道708經(jīng)過電加熱器1001加熱后進(jìn)入第一吸附器的第一加熱通道503，再通過第九管道709輸送到水冷器400進(jìn)口端的第三管道703內(nèi)形成第一加熱系統(tǒng)。所述第一吸附器500內(nèi)設(shè)有若干列管，該列管作為第一加熱通道503 ;所述列管外 的第一吸附器500內(nèi)的空間形成第一吸附再生通道501。用低氨含量尾氣通過列管給分子篩502加熱，以充分的利用低氨含量尾氣的余熱，減少能源消耗；所述第一吸附器500外壁上貼覆絕熱保溫隔離層504，以減少能耗。參見圖I所示，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，包括如下步驟I)氨分解將高氨含量尾氣通過氨氣尾氣輸入管100輸送到換熱器200，經(jīng)過換熱器200的殼通道換熱后升溫至300 400°C ;然后輸入到氨分解爐300中，在氨分解爐300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；其中的絕大部分氨氣會被分解為H2N2，溫度越高，氨就會分解的越徹底，高氨含量尾氣經(jīng)過氨分解爐后，氨含量介于千分之五到千分之一之間，本發(fā)明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大約100 300°C ;換熱器200和氨分解爐300具有良好的絕熱保溫層，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人員的可能的意外燙傷；這兒需要指出的是為了讓氨分解的更為徹底，還可以讓氨分解爐300升至更高溫度(比如800 900°C)，這時(shí)氨含量可以降至萬分之三，但這樣做是沒有必要的，原因有三個(gè)首先，更高的溫度意味著需要消耗更多的能源，其次，更高的溫度也會降低氨分解爐的壽命，最后，在后述的步驟中，可以通過吸附器500中的分子篩502直接讓尾氣提純到直接排放的要求，而萬分之三的氨含量還是太高依然不能直接排放；綜合起來，室溫的高氨含量尾氣經(jīng)過換熱器200和氨分解爐300后得到100 300°C左右的低氨含量尾氣；低氨含量尾氣還不能直接排放，為了防止其中少量的氨氣排放大氣而帶來的污染，需要對低氨含量尾氣做進(jìn)一步的處理，去掉其中的氨氣組分直到達(dá)到排放的要求后才能排放，通常使用分子篩吸附的方法；2)吸附開啟第一閥門901、第二閥門902和第三閥門903，關(guān)閉第四閥門904、第五閥門905、第六閥門906，將步驟I)得到的100 300°C低氨含量尾氣經(jīng)過水冷器冷凝至常溫，然后輸送到第一吸附再生通道501內(nèi)，利用第一吸附再生通道501內(nèi)分子篩502的吸附特性，對低氨含量尾氣進(jìn)行脫氨吸附。為了充分利用分子篩的吸附雜質(zhì)的能力，要把低氨含量尾氣先通過水冷器400冷卻至室溫(因?yàn)榉肿雍Y在室溫時(shí)比高溫時(shí)具有更強(qiáng)的吸附雜質(zhì)的能力)；然后再讓低氨含量尾氣通過分子篩502來吸取其中的氨氣。所述第一吸附再生通道501內(nèi)填充的分子篩502是5A分子篩，因?yàn)樗鼘Π本哂凶詈玫奈焦δ?；?jīng)過分子篩502的吸附，尾氣中的氨含量可以小于lppm，達(dá)到直接排放的要求；3)第一吸附器再生第一吸附器500工作一段時(shí)間后，其內(nèi)的分子篩502吸附了較多的雜質(zhì)或氨之后，吸附功能就會逐步減弱，這時(shí)需要進(jìn)行對其進(jìn)行再生，再生需要兩個(gè)條件高溫和吹掃氣體；氨分解后，得到的低氨含量尾氣的溫度有一個(gè)較寬的范圍100 300°C，原因在于高氨含量尾氣中成分(特別是氨氣含量)并不固定，這個(gè)溫度跟分子篩的再生溫度(約250 350°C)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， 關(guān)閉第一閥門901、第二閥門902和第三閥門903，開啟第四閥門904和第五閥門905，再生氣氮?dú)馔ㄟ^再生氣管道1000、第六管道706進(jìn)入第一吸附器吸附再生通道501，再生氣氮?dú)鈱Φ谝晃狡魑皆偕ǖ?01內(nèi)的分子篩502進(jìn)行吹掃再生，吹掃氣通過第七管道707輸送到氨氣尾氣輸入管100 ；開啟第六閥門906，第三管道703內(nèi)的低溫含量尾氣輸送到第一吸附器的第一加熱通道503內(nèi)，以保證第一吸附再生通道501內(nèi)的分子篩再生溫度；加熱后的低溫含量尾氣輸送到水冷器前端進(jìn)入吸附過程。為了保證有足夠的熱量用于第一吸附器吸附再生通道501內(nèi)分子篩502的再生，在低氨含量尾氣進(jìn)入第一加熱通道503前開啟電加熱器1001，以保證分子篩502再生時(shí)低氨含量尾氣的溫度達(dá)到300°C左右?？梢钥吹剑?dāng)吸附器處在不同的工作狀態(tài)(吸附和再生)，通過分子篩502的氣流方向是相反的，另外，再生時(shí)氣體流量通常遠(yuǎn)小于工作時(shí)的氣體流量?？傊?，本發(fā)明裝置充分考慮了如何降低尾氣處理溫度，以及在處理過程中余熱的充分利用，使尾氣處理更加節(jié)能。實(shí)施例2重復(fù)實(shí)施例1，其不同之處在于，本發(fā)明氨氣尾氣處理裝置還包括第二吸附器800，所述第二吸附器800內(nèi)包括第二吸附再生通道801 ;所述第二吸附再生通道801內(nèi)設(shè)有分子篩802 ;所述水冷器400的出口端通過第十管道710與第二吸附再生通道801進(jìn)口端連接相通；所述第十管道710上設(shè)有第七閥門907 ;所述第二吸附再生通道801出口端通過第十一管道711連接尾氣排放管600 ;所述第十一管道711上設(shè)有第八閥門908。該裝置包含兩個(gè)吸附器500、800，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。所述第二吸附再生通道801的出口端還通過第十二管道712外接再生氣管道1000，所述第十二管道712上設(shè)第九閥門909 ;所述第二吸附再生通道801的進(jìn)口端通過第十三管道713與氨氣尾氣輸入管100連接相通；所述第十三管道713上設(shè)有第十閥門910。所述再生氣管道1000、第十二管道712、第二吸附器內(nèi)的第二吸附再生通道801和第十三管道713形成第二再生系統(tǒng)。所述第二吸附器800內(nèi)還包括第二加熱通道803 ;所述第二吸附再生通道801和第二加熱通道803互不連通；所述第三管道通703過第八管道708和第十四管道714與第二加熱通道803進(jìn)口端連接相通；所述第二加熱通道803出口端通過第十五管道715與水冷器400的進(jìn)口端連接相通；所述第十五管道715上設(shè)有第十一閥門911。因此，所述第八管道708、電加熱器1001、第十四管道714、第二吸附器內(nèi)的第二加熱通道803、第十五管道715形成第二加熱系統(tǒng)。第二吸附器800工作一段時(shí)間后，其內(nèi)的分子篩803吸附了較多的雜質(zhì)或氨之后，吸附功能就會逐步減弱，這時(shí)需要進(jìn)行對其進(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的溫度在100 300°C之間；所述第二吸附器800內(nèi)設(shè)有若干列管，該列管作為第二加熱通道803 ;所述列管外的第二吸附器800內(nèi)的空間形成第二吸附再生通道801。用低氨含量尾氣通過列管給分子篩802加熱，以充分的利用低氨含量尾氣的余熱，減少能源消耗；所述第二吸附器800外壁上貼覆絕熱保溫隔離層804，以減少能耗。·參見圖2所示，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，包括如下步驟I)氨分解將高氨含量尾氣通過氨氣尾氣輸入管100輸送到換熱器200，經(jīng)過換熱器200的殼通道換熱后升溫至300 400°C ;然后輸入到氨分解爐300中，在氨分解爐300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，氨含量介于千分之五到千分之一之間，本發(fā)明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大約100 300°C ;換熱器200和氨分解爐300具有良好的絕熱保溫層；2)第一吸附器吸附和第二吸附器的再生本實(shí)施例中，第一吸附器500和第二吸附器800輪流吸附，輪流再生，使得本發(fā)明裝置可長期持續(xù)工作；具體步驟如下開啟第一閥門901、第二閥門902和第三閥門903，關(guān)閉第四閥門904、第五閥門905、第六閥門906 ;開啟第九閥門909、第十閥門910和第4^一閥門911，關(guān)閉第七閥門907、第八閥門908 ；此時(shí)第一吸附器500處于吸附狀態(tài)，將步驟I)得到的100 300°C低氨含量尾氣經(jīng)過水冷器冷凝至常溫，然后輸送到第一吸附再生通道501內(nèi)，利用第一吸附再生通道501內(nèi)分子篩502的吸附特性，對低氨含量尾氣進(jìn)行脫氨吸附；所述第一吸附再生通道501內(nèi)填充的分子篩502是5A分子篩，因?yàn)樗鼘Π本哂凶詈玫奈焦δ?；?jīng)過分子篩502的吸附，尾氣中的氨含量小于lppm，達(dá)到直接排放的要求；吸附后的尾氣經(jīng)第五管道705和尾氣排放管600排入大氣中；此時(shí)第二吸附器處于再生狀態(tài)，再生氣氮?dú)馔ㄟ^再生氣管道1000、第十二管道712進(jìn)入第二吸附器吸附再生通道801，再生氣氮?dú)鈱Φ诙狡魑皆偕ǖ?01內(nèi)的分子篩802進(jìn)行吹掃再生，吹掃氣通過第十三管道713輸送到氨氣尾氣輸入管100 ；為了保證有足夠的熱量用于第二吸附器吸附再生通道801內(nèi)分子篩802的再生，在低氨含量尾氣經(jīng)過第八管道708和第十四管道714進(jìn)入第二加熱通道803前開啟電加熱器1001，以保證分子篩802再生時(shí)低氨含量尾氣的溫度達(dá)到300°C左右。3)第一吸附器再生和第二吸附器的吸附；關(guān)閉第二閥門902和第三閥門903，開啟第四閥門904、第五閥門905、第六閥門906 ;關(guān)閉第九閥門909、第十閥門910和第4^一閥門911，開啟第一閥門701、第七閥門907、第八閥門908 ；此 時(shí)第二吸附器800處于吸附狀態(tài)，將步驟I)得到的100 300°C低氨含量尾氣經(jīng)過水冷器冷凝至常溫，然后輸送到第二吸附再生通道801內(nèi)，利用第二吸附再生通道801內(nèi)分子篩802的吸附特性，對低氨含量尾氣進(jìn)行脫氨吸附；所述第二吸附再生通道801內(nèi)填充的分子篩802是5A分子篩，因?yàn)樗鼘Π本哂凶詈玫奈焦δ埽唤?jīng)過分子篩802的吸附，尾氣中的氨含量小于lppm，達(dá)到直接排放的要求；吸附后的尾氣經(jīng)第十一管道711和尾氣排放管600排入大氣中；此時(shí)第一吸附器處于再生狀態(tài)，再生氣氮?dú)馔ㄟ^再生氣管道1000、第六管道706進(jìn)入第一吸附器吸附再生通道501，再生氣氮?dú)鈱Φ谝晃狡魑皆偕ǖ?01內(nèi)的分子篩502進(jìn)行吹掃再生，吹掃氣通過第七管道707輸送到氨氣尾氣輸入管100 ；為了保證有足夠的熱量用于第一吸附器吸附再生通道501內(nèi)分子篩502的再生，在低氨含量尾氣經(jīng)過第八管道708進(jìn)入第一加熱通道503前開啟電加熱器1001，以保證分子篩502再生時(shí)低氨含量尾氣的溫度達(dá)到300°C左右。本文中所采用的描述方位的詞語“上”、“下”、“左”、“右”等均是為了說明的方便基于附圖中圖面所示的方位而言的，在實(shí)際裝置中這些方位可能由于裝置的擺放方式而有所不同。顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
權(quán)利要求
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、第二閥門和第三閥門，關(guān)閉第四閥門、第五閥門、第六閥門，將步驟I)得到的100 300°C低氨含量尾氣經(jīng)過水冷器冷凝至常溫，然后輸送到第一吸附再生通道內(nèi)，利用第一吸附再生通道內(nèi)分子篩的吸附特性，對低氨含量尾氣進(jìn)行脫氨吸附；優(yōu)選地，所述第一吸附再生通道內(nèi)填充的分子篩是5A分子篩； 3)第一吸附器再生 關(guān)閉第一閥門、第二閥門和第三閥門，開啟第四閥門和第五閥門，再生氣氮?dú)馔ㄟ^再生氣管道、第六管道進(jìn)入第一吸附器吸附再生通道，再生氣對第一吸附器吸附再生通道內(nèi)的分子篩進(jìn)行吹掃再生，吹掃氣通過第七管道輸送到氨氣尾氣輸入管； 開啟第六閥門，第三管道內(nèi)的低溫含量尾氣輸送到第一吸附器的第一加熱通道內(nèi)，然后低溫含量尾氣輸送到水冷器前端進(jìn)入吸附過程； 在低氨含量尾氣進(jìn)入第一加熱通道前開啟電加熱器，保證分子篩再生時(shí)低氨含量尾氣的溫度達(dá)到300°C。
12.如權(quán)利要求10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，氨含量介于千分之五到千分之一之間，本發(fā)明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大約100 300°C ;換熱器和氨分解爐具有良好的絕熱保溫層； 2)第一吸附器吸附和第二吸附器的再生 第一吸附器和第二吸附器輪流吸附，輪流再生，長期持續(xù)工作；具體步驟如下 開啟第一閥門、第二閥門和第三閥門，關(guān)閉第四閥門、第五閥門、第六閥門；開啟第九閥門、第十閥門和第十一閥門，關(guān)閉第七閥門、第八閥門； 此時(shí)第一吸附器處于吸附狀態(tài)，將步驟I)得到的100 300°C低氨含量尾氣經(jīng)過水冷器冷凝至常溫，然后輸送到第一吸附再生通道內(nèi)，利用第一吸附再生通道內(nèi)分子篩的吸附特性，對低氨含量尾氣進(jìn)行脫氨吸附；優(yōu)選地，所述第一吸附再生通道內(nèi)填充的分子篩是5A分子篩；吸附后的尾氣經(jīng)第五管道和尾氣排放管排入大氣中； 此時(shí)第二吸附器處于再生狀態(tài)，再生氣氮?dú)馔ㄟ^再生氣管道、第十二管道進(jìn)入第二吸附器吸附再生通道，再生氣氮?dú)鈱Φ诙狡魑皆偕ǖ纼?nèi)的分子篩進(jìn)行吹掃再生，吹掃氣通過第十三管道輸送到氨氣尾氣輸入管； 為了保證有足夠的熱量用于第二吸附器吸附再生通道內(nèi)分子篩的再生，在低氨含量尾氣經(jīng)過第八管道和第十四管道進(jìn)入第二加熱通道前開啟電加熱器，以保證分子篩再生時(shí)低氨含量尾氣的溫度達(dá)到300°C左右。
3)第一吸附器再生和第二吸附器的吸附； 關(guān)閉第二閥門和第三閥門，開啟第四閥門、第五閥門、第六閥門；關(guān)閉第九閥門、第十閥門和第十一閥門，開啟第一閥門、第七閥門、第八閥門； 此時(shí)第二吸附器處于吸附狀態(tài)，將步驟I)得到的100 300°C低氨含量尾氣經(jīng)過水冷器冷凝至常溫，然后輸送到第二吸附再生通道內(nèi)，利用第二吸附再生通道內(nèi)分子篩的吸附特性，對低氨含量尾氣進(jìn)行脫氨吸附；所述第二吸附再生通道內(nèi)填充的分子篩是5A分子篩；吸附后的尾氣經(jīng)第十一管道和尾氣排放管排入大氣中； 此時(shí)第一吸附器處于再生狀態(tài)，再生氣氮?dú)馔ㄟ^再生氣管道、第六管道進(jìn)入第一吸附器吸附再生通道，再生氣氮?dú)鈱Φ谝晃狡魑皆偕ǖ纼?nèi)的分子篩進(jìn)行吹掃再生，吹掃氣通過第七管道輸送到氨氣尾氣輸入管； 為了保證有足夠的熱量用于第一吸附器吸附再生通道內(nèi)分子篩的再生，在低氨含量尾氣經(jīng)過第八管道進(jìn)入第一加熱通道前開啟電加熱器，以保證分子篩502再生時(shí)低氨含量尾氣的溫度達(dá)到300°C左右。
全文摘要
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。
文檔編號B01D53/86GK102908894SQ20121044762
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者鮑堅(jiān)仁, 鮑堅(jiān)斌 申請人:湖南高安新材料有限公司