一种硅烷尾气处理系统的制作方法

专利检索2022-05-10  161



1.本实用新型涉及尾气处理技术领域,特别涉及一种硅烷尾气处理系统。


背景技术:

2.硅烷是半导体微电子工艺中常用的特种气体,随着一系列半导体新技术的出现,硅烷用量急剧增加,同时也带来了硅烷尾气处理的问题。由于硅烷在空气中易燃具有一定的危险性和产生污染性物质,使用硅烷生产后需要对尾气进行处理,以去除尾气中的硅烷,提高硅烷尾气的安全性和环保性。
3.现有的硅烷尾气处理系统中,使用压缩空气与硅烷混合燃烧,使用压缩空气需要空压机,且需要储存压缩空气的储气罐,能耗高,且当压缩空气不足时出现硅烷燃烧不充分的情况。本领域人员希望有一种硅烷尾气处理系统,可以减少能耗,提高硅烷燃烧的充分性。


技术实现要素:

4.本实用新型的主要目的是提出一种硅烷尾气处理系统,旨在解决现有技术中采用压缩空气与硅烷混合燃烧产生的能耗高、硅烷燃烧不充分的技术问题。
5.为实现上述目的,本实用新型提出一种硅烷尾气处理系统,包括:
6.燃烧水洗器,其包括水洗塔,所述水洗塔内设有水洗腔,所述水洗塔上设有尾气进入管和空气进入口,所述尾气进入管和所述空气进入口均与所述水洗腔连通,所述尾气进入管的出气口设于所述水洗腔的下侧,所述空气进入口的出气口设于所述尾气进入管的出气口的上侧,所述空气进入口上设有可向所述水洗腔内送风的鼓风机,所述水洗腔的上侧设有朝向下侧的第一喷淋头,所述水洗塔的上侧设有与所述水洗腔连通的第一排气口;
7.除尘组件,其具有第二进气口和尾气排放口,所述第二进气口与所述第一排气口连通,所述除尘组件用于对经过所述燃烧水洗器处理的尾气进行除尘处理。
8.硅烷尾气通过尾气进入管进入到水洗塔的水洗腔内,水洗腔内装有水洗液,尾气进入管的出气口在水洗液的液面下,硅烷尾气从液面下排出上浮至水洗液液面上;空气进入口设在水洗液液面的上侧,鼓风机向水洗腔内股入大量的空气,硅烷尾气上浮到水洗液液面上后与空气相遇并充分燃烧产生二氧化硅粉尘,一部分粉尘被液面捕获,一部分粉尘在往上飘的过程中被位于上侧的第一喷淋头喷洒的水洗液吸附而下沉,剩下的粉尘从上侧的第一排气口排到除尘组件内做进一步的除尘,最后经过处理的尾气通过尾气排放口排放。本技术采用鼓风机,能持续地向水洗腔内股入大量的空气,可使硅烷燃烧更加充分,且采用鼓风机鼓风代替压缩机提供压缩气体,避免压缩空气不足,可减少能耗和设备成本;另外,硅烷在水洗液表面燃烧,部分二氧化硅粉尘在水洗液表面捕获,其余二氧化硅从水洗腔的下侧到上侧经过水洗液的吸附也提高粉尘的吸附量,减少尾气的含尘量;水洗液在吸附粉尘的同时也可降低燃烧后尾气的温度,保护整个尾气处理系统。
9.优选地,所述尾气进入管上设有单向阀和阻火器,所述单向阀的通气方向为从水
洗塔的外侧向所述水洗塔的内侧的方向。尾气进入管的进气口侧为生产工艺系统,单向阀可避免硅烷尾气倒流到生产工艺系统,阻火器可防止硅烷燃烧的火焰通过尾气进入管进入生产工艺系统内造成危险,提高安全性。
10.优选地,所述单向阀的数量为两个,两个所述单向阀分别设于所述阻火器的两侧。设置两个单向阀可起到双重保护作用,
11.优选地,所述尾气进入管的出气口设有尾气分布器。尾气分布器可把硅烷尾气分散成多个气束,可提高硅烷和空气的混合度,使硅烷燃烧更加充分。
12.优选地,所述燃烧水洗器还包括第一循环水泵,所述第一循环水泵的进水口与所述水洗腔的下侧连通,所述第一循环水泵的出水口与所述第一喷淋头连通。第一循环水泵把水洗腔下侧的水洗液输送到第一喷淋头喷洒,使水洗液可循环利用。
13.优选地,所述水洗塔上设有第一补水管,所述第一补水管与所述水洗腔连通,所述第一补水管上设有第一补水阀。由于在喷洒过程中部分水洗液会随尾气排出而损耗,当水洗腔下侧的水洗液液面低于一定高度时,可打开第一补水阀,水洗液通过第一补水管补充进水洗腔内,可使水洗液的液面保持在一定的高度以上。
14.优选地,所述除尘组件包括旋风除尘器、除尘喷淋塔和排风风机,所述旋风除尘器具有所述第二进气口和第二排气口,所述除尘喷淋塔具有第三进气口和第三排气口,所述排风风机具有排风进气口和所述尾气排放口,所述第二排气口与所述第三进气口连通,所述第三排气口与所述排风进气口连通。
15.经过燃烧水洗器燃烧和水洗的尾气依次经过旋风除尘器、除尘喷淋塔和排风风机;旋风除尘器可使气流作旋转运动,借助于离心力将二氧化硅粉尘从气流中分离,然后尾气在进入到除尘喷淋塔内喷淋水洗,进一步除尘;最后尾气从排风风机排出,排风风机抽风,排风风机可为水洗塔、旋风除尘器和除尘喷淋塔内的气体提供排出的动力。
16.优选地,所述除尘喷淋塔的数量为两个,两个所述除尘喷淋塔串联设置。设置两个除尘喷淋塔可进一步提高除尘效果。
17.优选地,所述水洗塔和所述旋风除尘器的下侧均设有排渣阀。水洗塔和旋风除尘器除尘后粉尘堆积在下侧,通过排渣阀可清理沉积的粉尘,方便清理。
18.优选地,所述除尘喷淋塔内设有第二喷淋头,所述除尘喷淋塔内还设有填料层,所述第二喷淋头设于所述填料层的上侧,所述第三进气口设于所述填料层的下侧。第二喷淋头喷洒喷淋液,喷淋液吸附尾气中的粉尘,向上的尾气和向下的吸附有粉尘的喷淋液穿过填料层,填料层可对粉尘颗粒进行吸附,对尾气进一步地除尘。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
20.图1为本实用新型的结构示意图;
21.图2为本实用新型的燃烧水洗器的结构示意图。
22.附图中:1

水洗塔、11

水洗腔、12

尾气进入管、13

空气进入口、14

第一喷淋头、
15

第一排气口、16

尾气分布器、17

排渣阀、2

鼓风机、31

单向阀、32

阻火器、41

第一循环水泵、42

第一补水管、43

第一补水阀、5

旋风除尘器、51

第二进气口、52

第二排气口、6

除尘喷淋塔、61

第三进气口、62

第三排气口、63

第二喷淋头、64

填料层、65

第二循环水泵、66

第二补水阀、7

排风风机、71

尾气排放口、72

排风进气口。
23.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
25.需要说明,若本实用新型实施例中有涉及方向性指示,则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
26.另外,若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本实用新型要求的保护范围之内。
27.如图1和图2所示,一种硅烷尾气处理系统,包括燃烧水洗器和除尘组件。
28.燃烧水洗器包括水洗塔1,所述水洗塔1内设有水洗腔11,所述水洗塔1上设有尾气进入管12和空气进入口13,所述尾气进入管12和所述空气进入口13均与所述水洗腔11连通,所述尾气进入管12的出气口设于所述水洗腔11的下侧,所述空气进入口13的出气口设于所述尾气进入管12的出气口的上侧,所述空气进入口13上设有可向所述水洗腔11内送风的鼓风机2,所述水洗腔11的上侧设有朝向下侧的第一喷淋头14,所述水洗塔1的上侧设有与所述水洗腔11连通的第一排气口15。
29.具体地,水洗塔1可为不锈钢、碳钢、搪瓷等材质。水洗液可以是高锰酸钾溶液进而可以处理含砷烷或磷烷的硅烷尾气;也可以是碱液,进而可以处理含酸性气体的硅烷尾气。所述燃烧水洗器还包括第一循环水泵41,所述第一循环水泵41的进水口与所述水洗腔11的下侧连通,第一循环水泵41的进水口上设有过滤网,过滤网对进入第一循环水泵41的进水口的水洗液进行过滤,所述第一循环水泵41的出水口与所述第一喷淋头14连通。第一循环水泵41把水洗腔11下侧的水洗液输送到第一喷淋头14喷洒,使水洗液可循环利用。
30.除尘组件具有第二进气口51和尾气排放口71,所述第二进气口51与所述第一排气口15连通,所述除尘组件用于对经过所述燃烧水洗器处理的尾气进行除尘处理。
31.硅烷尾气通过尾气进入管12进入到水洗塔1的水洗腔11内,水洗腔11内装有水洗液,尾气进入管12的出气口在水洗液的液面下,硅烷尾气从液面下排出上浮至水洗液液面上;空气进入口13设在水洗液液面的上侧,鼓风机2向水洗腔11内股入大量的空气,硅烷尾气上浮到水洗液液面上后与空气相遇并充分燃烧产生二氧化硅粉尘,一部分粉尘被液面捕
获,一部分粉尘在往上飘的过程中被位于上侧的第一喷淋头14喷洒的水洗液吸附而下沉,剩下的粉尘从上侧的第一排气口15排到除尘组件内做进一步的除尘,最后经过处理的尾气通过尾气排放口71排放。本技术采用鼓风机2,能持续地向水洗腔11内股入大量的空气,可使硅烷燃烧更加充分,且采用鼓风机2鼓风代替压缩机提供压缩气体,避免压缩空气不足,可减少能耗和设备成本;另外,硅烷在水洗液表面燃烧,部分二氧化硅粉尘在水洗液表面捕获,其余二氧化硅从水洗腔11的下侧到上侧经过水洗液的吸附也提高粉尘的吸附量,减少尾气的含尘量;水洗液在吸附粉尘的同时也可降低燃烧后尾气的温度,保护整个尾气处理系统。
32.在一些具体实施例中,所述尾气进入管12上设有单向阀31和阻火器32,所述单向阀31的通气方向为从水洗塔1的外侧向所述水洗塔1的内侧的方向。尾气进入管12的进气口侧为生产工艺系统,单向阀31可避免硅烷尾气倒流到生产工艺系统,阻火器32可熄灭火焰,防止硅烷燃烧的火焰通过尾气进入管12进入生产工艺系统内造成危险,提高安全性。
33.进一步地,所述单向阀31的数量为两个,两个所述单向阀31分别设于所述阻火器32的两侧。设置两个单向阀31可起到双重保护作用,
34.在一些具体实施例中,所述尾气进入管12的出气口设有尾气分布器16。尾气分布器16可把硅烷尾气分散成多个气束,可提高硅烷和空气的混合度,使硅烷燃烧更加充分。
35.进一步地,所述水洗塔1上设有第一补水管42,所述第一补水管42与所述水洗腔11连通,所述第一补水管42上设有第一补水阀43。由于在喷洒过程中部分水洗液会随尾气排出而损耗,当水洗腔11下侧的水洗液液面低于一定高度时,可打开第一补水阀43,水洗液通过第一补水管42补充进水洗腔11内,可使水洗液的液面保持在一定的高度以上。第一补水阀43为自动补水阀,水洗塔1内可设置液位传感器,当液位低于某一高度时自动补充水洗液。
36.在一些具体实施例中,所述除尘组件包括旋风除尘器5、除尘喷淋塔6和排风风机7,所述旋风除尘器5具有所述第二进气口51和第二排气口52,所述除尘喷淋塔6具有第三进气口61和第三排气口62,所述排风风机7具有排风进气口72和所述尾气排放口71,所述第二排气口52与所述第三进气口61连通,所述第三排气口62与所述排风进气口72连通。
37.经过燃烧水洗器燃烧和水洗的尾气依次经过旋风除尘器5、除尘喷淋塔6和排风风机7;旋风除尘器5可使气流作旋转运动,借助于离心力将二氧化硅粉尘从气流中分离,然后尾气在进入到除尘喷淋塔6内喷淋水洗,进一步除尘;最后尾气从排风风机7排出,排风风机7抽风,排风风机7可为水洗塔1、旋风除尘器5和除尘喷淋塔6内的气体提供排出的动力。除尘喷淋塔6为pp材质,节约系统建设成本。鼓风机2的浮动送风量可为3000

6000m3/h,排风风机7的风量大于鼓风机2的风量的20

50%。
38.进一步地,所述除尘喷淋塔6的数量为两个,两个所述除尘喷淋塔6串联设置。设置两个除尘喷淋塔6进行两级除尘,可进一步提高除尘效果。
39.在一些具体实施例中,所述水洗塔1和所述旋风除尘器5的下侧均设有排渣阀17。水洗塔1和旋风除尘器5除尘后粉尘堆积在下侧,通过排渣阀17可清理沉积的粉尘,方便清理。
40.进一步地,所述除尘喷淋塔6内设有第二喷淋头63,所述除尘喷淋塔6内还设有填料层64,所述第二喷淋头63设于所述填料层64的上侧,所述第三进气口61设于所述填料层
64的下侧。填料层64可采用聚丙烯,第二喷淋头63喷洒喷淋液,喷淋液吸附尾气中的粉尘,向上的尾气和向下的吸附有粉尘的喷淋液穿过填料层64,填料层64可对粉尘颗粒进行吸附,对尾气进一步地除尘。除尘喷淋塔6上设置第二循环水泵65连接到第二喷淋头63,除尘喷淋塔6上还可设置第二补水阀66,对除尘喷淋塔6内补充喷淋液。第二喷淋头63和填料层64为一个喷淋除尘单元,每个除尘喷淋塔6设置上下两个喷淋除尘单元,可进一步提高除尘效果。
41.在实际试验中,发明人采用本硅烷尾气处理系统,对不同浓度的硅烷和纯硅烷进行试验,调节控制硅烷的质量流量在一定的值,通过正常运行的系统后,再进行末端的粉尘颗粒测试,测试结果如下表:
[0042][0043]
由表中数据可知,二氧化硅粉尘含量远低于国家标准的80mg/m3,说明本硅烷尾气处理系统对硅烷燃烧和燃烧后粉尘处理效果良好,系统运行稳定。
[0044]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是在本实用新型的发明构思下,利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
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