專利名稱：一種用于吸附分離氨氣的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種吸附分離氨氣的裝置，用于MOCVD尾氣中氨氣的分離或者從其它氣體混合物中分離出氨氣。
背景技術(shù)：
MOCVD (金屬有機物化學(xué)氣相沉積)是在氣相外延生長(VPE)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型氣相外延生長技術(shù)，是目前生長半導(dǎo)體材料尤其是制造光電子器件必不可少的一種技術(shù)。MOCVD是以III族、II族元素的有機化合物和V、VI族元素的氫化物等作為晶體生長源材料，以熱分解反應(yīng)方式在襯底上進行氣相外延，生長各種II1-V族、I1-VI族化合物半導(dǎo)體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料。通常MOCVD系統(tǒng)中的晶體生長都是在常壓或低壓(lO-lOOTorr)下通H2的冷壁石英(不銹鋼)反應(yīng)室中進行，襯底溫度為500-1200°C，用射頻感應(yīng)加熱石墨基座(襯底基片在石墨基座上方)，H2通過溫度可控的液態(tài)源，鼓泡攜帶金屬有機物到生長區(qū)。典型的GaN藍光半導(dǎo)體的基本生成方程式如下Ga (CH3) 3+NH3 = GaN+3CH4 ；因為MOCVD生長使用的MO源是易燃、易爆、毒性很大的物質(zhì)，并且要生長多組分、大面積、薄層和超薄層異質(zhì)材料。因此在反應(yīng)時氨氣必須大量過量以保證MO源能充分反應(yīng)。反應(yīng)氣體經(jīng)反應(yīng)室后大部分熱分解，但還有部分尚未完全分解，因此尾氣不能直接排放到大氣中，必須先進行處理。由于氨氣使用量大，排出氨氣也多，排出量約為使用量60 80%。而國標GB8978要求LED廠廢水氨氮含量必須降至50ppm(二級標準)甚至更低(一級標準15ppm)。MOCVD尾氣組成一般為極少量粉體(銦、鎵、鑰等的有機化合物)及大量的氨氣、氮氣、氫氣。目前常用的MOCVD尾氣處理方法主要有1、酸溶液吸收用硫酸水溶液吸收廢氣中的氨，為了提高氨的吸收效率，酸堿值多控制在pH = 3附近，廠內(nèi)需貯存足量的強酸。吸收氨后，產(chǎn)生的洗滌塔廢液偏酸，還須使用堿進行酸堿中和操作。中和操作后產(chǎn)生之污泥也須進行沉淀、增濃、脫水等過程，最終再委托廢棄物處理公司處理污泥。2、燃燒分解法以觸媒床加熱，將氨分解成氫氣與氮氣，并與空氣中之氧反應(yīng)，將氨燃燒成氮氣及水氣。廢氣含有粉塵，雖有經(jīng)過濾處理仍有阻塞觸媒床的顧慮。燃燒分解時，氧氣過量有機會產(chǎn)生氮氧化物(NOx);氧氣不足時，氨無法充分燃燒。為了避免產(chǎn)生環(huán)保部門更為敏感的氮氧化物以及考慮燃燒效率等問題，初始的設(shè)備費成本很高。上述兩種尾氣處理方法都是把尾氣進行排放后處理，如此不但造成了尾氣中一些可利用資源的浪費，而且后期尾氣處理后還會帶來新的環(huán)保問題，環(huán)保方面投入的經(jīng)濟成本也很高。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種能有效回收資源，且經(jīng)濟、環(huán)保地對氨氣進行吸附回收的裝置。為了達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是提供了 一種用于吸附分離氨氣的裝置，其特征在于包括塔體，在塔體的底部設(shè)有混合氣體進口及氨氣出口，在塔體的頂部設(shè)有氣體排放口，在塔體內(nèi)設(shè)有至少兩層上下布置的填料層，在相鄰兩個填料層之間布置有吸附床，由加熱系統(tǒng)對填料層進行解吸加熱并由冷卻系統(tǒng)對填料層進行吸附冷卻。優(yōu)選地，所述填料層的體積與容許填料層膨脹的膨脹空間之間的比值為1:1至I 6。優(yōu)選地，所述填料層的高度為5mm-30mm。優(yōu)選地，所述混合氣體進口及所述氨氣出口共用一個口。優(yōu)選地，所述加熱系統(tǒng)為內(nèi)盤管加熱結(jié)構(gòu)、外盤管加熱結(jié)構(gòu)、外表面電加熱結(jié)構(gòu)、外置水浴加熱結(jié)構(gòu)、或外置油浴加熱結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述冷卻系統(tǒng)為內(nèi)盤管冷卻結(jié)構(gòu)、外盤管冷卻結(jié)構(gòu)、或外冰水浴冷卻結(jié)構(gòu)。本實用新型通過吸附和解吸，可以將氨氣從氣體混合物中分離出來，并可以對其進行回收，因高純氨是相當昂貴的原材料，因此極大地能降低成本；通過回收后，氨氣不需要進行排放，因此能有效降低環(huán)境污染。

圖1為本實用新型提供的一種用于吸附分離氨氣的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。如圖1所示，本實用新型提供了一種用于吸附分離氨氣的裝置，包括由不銹鋼材料制成的塔體1，不銹鋼材質(zhì)能耐壓和耐溫，是很好的設(shè)備材料。在塔體I的底部設(shè)有混合氣體進口及氨氣出口，在本實施例中，混合氣體進口及氨氣出口共用一個口。在塔體I的頂部設(shè)有氣體排放口。在塔體I內(nèi)由上至下設(shè)有三層填料層2，在相鄰兩個填料層2之間布置有吸附床3。填料層2內(nèi)填充有吸附劑，在每層填料層2內(nèi)設(shè)有內(nèi)置盤管4，所有填料層2內(nèi)的內(nèi)置盤管4級聯(lián)。由于吸附劑在吸附氨氣時需要維持在特定的吸附溫度，因吸附過程會放出熱量，所以當需要分離混合氣體中的氨氣時，向內(nèi)置盤管4內(nèi)通入冷媒，從而構(gòu)成冷卻系統(tǒng)，由冷媒帶走吸附劑放出的熱量，使得吸附劑一直保持在吸附溫度下對混合氣體中的氨氣進行吸附，而不吸附混合氣體中的其他氣體，從而達到分離氨氣的目的。由于吸附劑在解吸氨氣時需要維持在特定的解吸溫度，因解吸過程會吸收熱量，所以當需要解吸出單獨的氨氣時，向內(nèi)置盤管4內(nèi)通入熱媒，從而構(gòu)成加熱系統(tǒng)，對吸附劑進行加熱，使得吸附劑一種保持在解吸溫度下解吸出單獨的氨氣，從而能達到對氨氣回收的目的。因吸附劑吸附氨氣后，吸附劑本身會有一定的膨脹，膨脹空間的大小會影響到吸附劑的吸附和解吸效果，同時還會對吸附劑是否結(jié)塊產(chǎn)生影響，所以，將填料層2的體積與容許填料層2膨脹的膨脹空間之間的比值控制在1:1至1: 6?？紤]到吸附效率以及吸附層的阻力，如果填料層2高度太高，填料之間過于緊密，會影響到吸附效果和增加吸附阻力，因此，每層填料層2的高度控制在5mm-30mm之間。已知本實用新型提供的用于吸附分離氨氣的裝置的進氣組分如下氨氣(80slpm)、氫氣(220slpm)、氮氣(200slpm)，吸附床采用不銹鋼制造，吸附劑采用常見的氯化鈣，根據(jù)工藝要求，設(shè)定填料層2的層數(shù)為三層，每層填料層2安裝高度在8-lOmm左右，設(shè)定填料層2本身的體積與填料層2能膨脹的空間比值在1: 4-1 5，由冷機為內(nèi)置盤管4提供冷媒，控制吸附溫度在0-20度左右，吸附塔解吸時的加熱同樣通過內(nèi)盤管3來完成，由熱機提供熱媒，控制加熱溫度控制在90-110度左右，將氨氣從吸附劑中解吸出來，通過對收集的氨氣進行重量計算，可算得整個吸附裝置的氨氣回收率能達到98%以上。
權(quán)利要求1.一種用于吸附分離氨氣的裝置，其特征在于包括塔體(1)，在塔體(1)的底部設(shè)有混合氣體進口及氨氣出口，在塔體(I)的頂部設(shè)有氣體排放口，在塔體(1)內(nèi)設(shè)有至少兩層上下布置的填料層(2)，在相鄰兩個填料層(2)之間布置有吸附床(3)，由加熱系統(tǒng)對填料層(2)進行解吸加熱并由冷卻系統(tǒng)對填料層(2)進行吸附冷卻。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于吸附分離氨氣的裝置，其特征在于所述填料層(2)的體積與容許填料層(2)膨脹的膨脹空間之間的比值為1:1至1: 6。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于吸附分離氨氣的裝置，其特征在于所述填料層(2)的高度為5mm-30mm。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于吸附分離氨氣的裝置，其特征在于所述混合氣體進口及所述氨氣出口共用一個口。
5.如權(quán)利要求1所述的一種用于吸附分離氨氣的裝置，其特征在于所述加熱系統(tǒng)為內(nèi)盤管加熱結(jié)構(gòu)、外盤管加熱結(jié)構(gòu)、外表面電加熱結(jié)構(gòu)、外置水浴加熱結(jié)構(gòu)、或外置油浴加熱結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種用于吸附分離氨氣的裝置，其特征在于所述冷卻系統(tǒng)為內(nèi)盤管冷卻結(jié)構(gòu)、外盤管冷卻結(jié)構(gòu)、或外冰水浴冷卻結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型涉及一種用于吸附分離氨氣的裝置，其特征在于包括塔體，在塔體的底部設(shè)有混合氣體進口及氨氣出口，在塔體的頂部設(shè)有氣體排放口，在塔體內(nèi)設(shè)有至少兩層上下布置的填料層，在相鄰兩個填料層之間布置有吸附床，由加熱系統(tǒng)對填料層進行解吸加熱并由冷卻系統(tǒng)對填料層進行吸附冷卻。本實用新型通過吸附和解吸，可以將氨氣從氣體混合物中分離出來，并可以對其進行回收，因高純氨是相當昂貴的原材料，因此極大地能降低成本；通過回收后，氨氣不需要進行排放，因此能有效降低環(huán)境污染。
文檔編號B01D53/04GK202893150SQ20122053534
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者湯劍波, 李東升, 宋常征, 柳珉敏, 張敏 申請人:上海正帆科技有限公司, 合肥正帆電子材料有限公司