專利名稱：用于清潔生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有毒氣體的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于清潔生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有毒氣體的裝置，利用該裝置，在反應室中進行熱分解，并且利用清洗裝置中的吸收劑對反應產(chǎn)物進行后續(xù)處理，以使可溶于水的反應產(chǎn)物發(fā)生化合，并洗提固體反應產(chǎn)物。
背景技術：
在制作半導體回路中會產(chǎn)生大量諸如此類的有毒氣體，由于它們具有毒性，所以不能對其不加處理就排放到環(huán)境中。這些有毒氣體舉例來說有HF、SiH2Cl2、SiCl4、NH3、C2F6，PH3、BCl3、NF3等等。
眾所周知的是，絕大多數(shù)這種來自于半導體制作過程中或來自于其它化學反應中的廢氣都可以通過氧化或者熱分解而變成無害的。在原理上，熱分解是由燃燒天然氣或氫氣與空氣以及氧氣所產(chǎn)生的火焰來實現(xiàn)的。除了有時需附加引入氧氣或空氣外，其他反應物的引入是沒有必要的。熱處理后的反應產(chǎn)物是完全無害的，它們要么是氣態(tài)形式，要么是固態(tài)形式，要么就是能溶于水中。諸如水蒸氣或CO2類的氣態(tài)反應產(chǎn)物不需要再次處理就能排放到環(huán)境中去。
對熱分解來講，已經(jīng)研發(fā)了一系列燃燒方法以及反應室，并在實際中得以應用。EP 0 346 803 B1中公開了一種用于清潔廢氣的裝置，它由一個反應室組成，在反應室底部設置有燃燒器，燃燒器通過可燃氣體如氫氣和氧氣以及空氣或天然氣進行燃燒的同時，導入需要清潔的廢氣。伴隨燃燒產(chǎn)生的反應產(chǎn)物不但含有固體，還含有可溶于水的反應產(chǎn)物。
為了能使反應產(chǎn)物徹底從廢氣中排除，把伴隨燃燒產(chǎn)生的反應物在燃燒之后直接通到吸收劑中，例如通到水中。此外，在燃燒器的上方設置噴射裝置，噴射裝置正對著反應產(chǎn)物的上升氣流噴射。噴射裝置的結構應不把噴出的吸收劑噴射到火焰里(EP 0 702 771 B1)，并且在燃燒器火焰的上方設置噴出保護裝置(錐形、半球形或與其類似的)，并在噴出保護裝置的上方設置如EP 0 346 803 B1的噴射裝置。
目的是，消除來自于燃燒廢氣中的可溶于水的反應產(chǎn)物以及洗提來自于反應室中的固態(tài)反應產(chǎn)物(例如來自于硅氫化合物反應產(chǎn)物的SiO2)。為達到此目的，在DE 196 00 873 A以及在WO 03/085321 A1中，反應室向上與噴出保護裝置相接，徑向與一圓柱形的壁相接，通過一外壁將整個裝置罩住。固態(tài)反應產(chǎn)物沿著外壁的內(nèi)側、也就是反應室的外部連同吸收劑一起向下被噴出，并被引入到設置在燃燒器下方的凈化裝置中。
這里具有缺點的是，燃燒必須在相應的高溫下進行，燃燒室的組成零件也會因此獲得高溫或者是溫度變換帶來的負荷，從而加快它們的損耗。另外一個缺點是，通過向上燃燒的火焰可以致使在燃燒器里面或在燃燒器外面積聚反應產(chǎn)物。結果就是效率不斷地降低并且需要經(jīng)常對其進行清潔。
最后一個缺點可以通過在燃燒室里靠上的位置設置燃燒噴嘴來解決，就像EP 0 803 042 B1中的那樣，讓火焰向下燃燒。通過這種方法能大大減少燃燒器固體反應產(chǎn)物的積聚，并且能明顯改善其耐久性。然而，反應室中高溫所帶來負荷的問題卻依然存在。結果就是需要更多地對其進行保養(yǎng)。
在其他的一些廢氣清理方法中，可以利用向上燃燒的火焰以及隨后的廢氣催化處理來進行(如EP 0 736 322 B1)。這種方法也明確的顯示出，無論如何都需要用吸收劑對其進行后續(xù)處理。

發(fā)明內(nèi)容
出于以上原因，本發(fā)明的任務是，公開一種用于清潔生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有毒氣體的裝置，其能夠在較高氣體吞吐量的情況下達到最高效率的清潔，同時實現(xiàn)對反應室的非常有效的冷卻。
本發(fā)明的這一任務通過下述內(nèi)容得以解決，反應室由外壁和內(nèi)壁組成，其中內(nèi)壁以預定的角度漏斗狀向下逐漸變窄；在反應室上設置將其向上封閉且用于有毒氣體熱處理的裝置；反應室向下逐漸變窄的內(nèi)壁在內(nèi)側上具有均勻向下流動的水膜，其中反應室的內(nèi)壁在外部被水套所覆蓋；并且在變窄的內(nèi)壁的下端設置有廢氣排出口以及用于水循環(huán)的接口。
在本發(fā)明的第一個實施例中，用于有毒廢氣熱處理的裝置是具有向下燃燒的火焰的燃燒器，該火焰向下燃燒進入反應室中。
燃燒器在此優(yōu)選為外混合型燃燒器，它含有至少一條用于待處理的有毒廢氣的中央供給線。
為了達到盡可能高的被處理有毒廢氣的吞吐量，提供多條供給線，其中用于可燃氣體的噴嘴以及用于空氣或者氧氣的噴嘴圍繞用于有毒廢氣的中央供給線。
在本發(fā)明的第二個實施例中，用于對有毒廢氣進行熱處理的裝置是電加熱室，其中提供多條供給線用于要進行熱處理的有毒廢氣。
為了室的有效加熱，提供多條相互平行設置且被插入室中的加熱棒，使得室容積至少在要處理的有毒廢氣的通流區(qū)域中能夠被均勻加熱。
在該發(fā)明的進一步實施中，外壁和內(nèi)壁在底部利用圓形底盤這樣彼此連接，使得內(nèi)壁與外壁之間的中間空間可基本上完全被水注滿，其中內(nèi)壁的上邊緣構成為用于在此中間空間中的水的流出口，并且該中間空間與供水線相連。
供水線設置有用于向中間空間輸送的水的調(diào)節(jié)裝置或者節(jié)流裝置。
在本發(fā)明的另外一個實施例中，將內(nèi)壁的廢氣排出口與設置在反應室旁邊的、其內(nèi)注有填充材料的清洗柱相連，從而實現(xiàn)有毒廢氣的有效的后續(xù)處理，并特別是能從反應室廢氣中除去可溶于水的成分。
進一步，在廢氣排出口與清洗柱之間設置冷卻裝置，該冷卻裝置用于從內(nèi)室排出的經(jīng)熱處理的廢氣，它至少由用于水的噴嘴所組成。
這至少一個噴嘴的噴射流優(yōu)選地正對著氣體流動方向。
在本發(fā)明的另外一個實施例中，供水線由中間空間中的立管組成，其中立管具有在中間空間底盤上方的排水口。
為了產(chǎn)生盈余，另外提供了兩個反應室，它們的排出口分別可與清洗柱以及水循環(huán)耦合。
最后，每個反應室的水循環(huán)的接口與水箱耦合，水箱與用于固體反應產(chǎn)物的過濾裝置以及用于填充中間空間的水泵相連。


下面利用實施例對本發(fā)明進一步地闡述。在對應的圖中圖1設置有燃燒器的反應室的示意性截面圖；圖2圖1中的零件A的放大圖；
圖3根據(jù)圖1的帶有供水線的打開的反應室的示意性部分截面圖；圖4帶有電加熱反應室的反應室的示意性截面圖；和圖5用來清潔生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有毒氣體的裝置的示意圖，其帶有兩個耦合的反應室以及所屬的清洗柱，該清洗柱用于對經(jīng)熱處理的有毒廢氣進行后續(xù)處理。
具體實施例方式
圖1展現(xiàn)了用于清潔生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的有毒氣體的裝置的示意性截面圖，該裝置擁有反應室1，它由外壁2與內(nèi)壁3組成。內(nèi)壁3以預定的角度漏斗狀向下逐漸變窄。
均勻的水膜4順著反應室1向下逐漸變窄的內(nèi)壁3的內(nèi)側向下流動。在圖1中通過一條虛線來表示水膜。為了實現(xiàn)這一點，水套位于反應室內(nèi)壁3與外壁2之間的中間空間5里，水被按照給定量持續(xù)地供給入該中間空間，從而讓被供給的水高于內(nèi)壁3的上邊緣6，并且在內(nèi)壁3的內(nèi)側上形成水膜。
為此，外壁2和內(nèi)壁3在底部利用圓形底盤7相互連接，從而讓內(nèi)壁3和外壁2之間的中間空間5能夠基本完全被水注滿，內(nèi)壁3的上邊緣6作為中間空間5中的水的溢出口(圖2)。水通過立管8被引入到中間空間5中，該立管的排水口9位于底板7的上方(圖3)。立管8與水循環(huán)10相連，水循環(huán)在圖4有所展示。在立管8的供水線中，可以設置用于要供給的水的調(diào)節(jié)裝置，在最簡單的情況中，該調(diào)節(jié)裝置由用于要供給的水的節(jié)流裝置組成。
廢氣排出口11和接口12位于變窄的內(nèi)壁3的下端，廢氣排出口穿過底板7，接口在水箱13中終止。
在反應室1上設置有用于密封燃燒室1的外罩14，通過常用的快速閉合可以讓外罩14與外壁2的上邊緣密封相連。外罩14同時還用于容納燃燒器15的指向反應器1內(nèi)的噴嘴16，由此可以產(chǎn)生在反應室1內(nèi)向下燃燒的火焰。
為了處理有毒氣體，燃燒器15應優(yōu)選為帶有用于要處理的有毒廢氣的中央供應線的外混合型燃燒器。要處理的廢氣的供給通過多個在圖1中示意性所示的供應管道17進行。燃燒器15配備有用于可燃氣體(如氫氣或是天然氣)的噴嘴以及用于空氣或者氧氣的噴嘴。相應的可燃氣體供應線在圖1中示意性示出。為了清潔燃燒器開口，在反應室1的內(nèi)部是可從外部操作的、帶有撇渣器20的清潔裝置19。
利用中間空間5中的水套能整體上實現(xiàn)反應室1的加強冷卻，從而所有的元件，例如內(nèi)壁3和外壁2都幾乎沒有熱負荷。此外，內(nèi)壁3內(nèi)側上的水膜4還用于強烈衰減火焰的輻射熱。同時水膜阻礙在內(nèi)壁3內(nèi)側上以及在用于水箱13的接口12里以及部分還在廢氣排出口11中的沉淀物堆積。此外，為了點燃燃燒器火焰，在外罩14中還有引燃器21。
代替燃燒器15，還可以在反應室1上使用電加熱室21，其帶有多個用于要熱處理的有毒廢氣的供應線22(圖4)。在室21中有多個彼此平行設置且伸入室中的加熱棒23，其借助隔離的通道24被固定在室21的覆蓋板25中。
為了利用吸收劑對反應產(chǎn)物進行后續(xù)處理，以將可溶于水的反應產(chǎn)物化合并洗提固體反應產(chǎn)物，清洗柱26位于反應室1旁。為此，內(nèi)壁3的廢氣排出口11與清洗柱26相連(圖5)。
在清洗柱26中有填充材料27以及多個噴嘴28，吸收劑從它們中被噴出。
為了冷卻離開反應室1的廢氣，在廢氣排出口11和清洗柱26之間設置有冷卻裝置，該裝置為至少一個噴嘴34的形式，它的噴射流正對著氣體流動方向。
為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的裝置的期望盈余，還可以提供兩個反應室1，1′，它們的排出口11分別與清洗柱26以及水箱13是可以連接的(圖5)。節(jié)流閥29，30設置在導管內(nèi)。
用于各個反應室1，1′的水循環(huán)的接口12與水箱13相連，水箱與用于固體反應產(chǎn)物的過濾裝置31以及用于填充中間空間5的泵32耦合。此外，通過水管連接33可以填充水箱13。
附圖標記1 反應室2 外壁3 內(nèi)壁4 水膜5 中間空間6 邊緣7 底盤8 立管9 排水口10水循環(huán)11廢氣排出口12水箱接口13水箱14外罩15燃燒器16噴嘴17有毒廢氣的供應線18可燃氣體的供應線19清潔裝置20撇渣器21室22有毒廢氣的供應線23加熱棒24通道25覆蓋板26清洗柱27填充材料28噴嘴29節(jié)流閥
30節(jié)流閥31過濾裝置32泵33水管連接34噴嘴
權利要求
1.用于清潔生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有毒氣體的裝置，清潔是通過在反應室中的熱分解以及利用清洗裝置中的吸收劑對反應產(chǎn)物的后續(xù)處理而進行的，以化合可溶于水的反應產(chǎn)物并洗提固體反應產(chǎn)物，其特征在于，反應室(1)由外壁(2)和內(nèi)壁(3)組成，其中內(nèi)壁(3)以預定的角度漏斗狀向下逐漸變窄；在反應室(1)上設置將其向上封閉且用于熱處理有毒氣體的裝置；反應室(1)的向下逐漸變窄的內(nèi)壁(3)在內(nèi)側上具有均勻向下流動的水膜(4)，其中反應室(1)的內(nèi)壁在外部被水套所覆蓋；并且在變窄的內(nèi)壁(3)的下端設置有廢氣排出口(11)以及用于水循環(huán)的接口(12)。
2.按照權利要求1所述的裝置，其中，用于熱處理有毒廢氣的裝置是具有向下燃燒的火焰的燃燒器(15)，該火焰向下燃燒進入反應室(1)中。
3.按照權利要求2所述的裝置，其中，燃燒器(15)為外混合型燃燒器，其帶有至少一條用于待處理的有毒廢氣的中央供給線(17)。
4.按照權利要求3所述的裝置，其中，提供多條用于待處理的有毒廢氣的供給線(17)，其中用于可燃氣體的噴嘴以及用于空氣或者氧氣的噴嘴圍繞所述中央供給線(17)。
5.按照權利要求1所述的裝置，其中，用于熱處理有毒廢氣的裝置是電加熱室(21)，其中提供多條用于要熱處理的有毒廢氣的供給線(17)。
6.按照權利要求5所述的裝置，其中，室(21)可通過多個彼此平行設置且插入室(21)中的加熱棒(23)加熱。
7.按照前述權利要求之一所述的裝置，其中，外壁和內(nèi)壁(2，3)在底部利用圓形底盤(7)這樣彼此連接，使得內(nèi)壁(3)與外壁(2)之間的中間空間(5)可基本上完全被水注滿，其中內(nèi)壁(3)的上邊緣(6)構成為在此中間空間(5)中的水的流出口，并且該中間空間(5)與供水線相連。
8.按照權利要求7所述的裝置，其中，供水線設置有對于向中間空間(5)供給的水的調(diào)節(jié)裝置。
9.按照權利要求7所述的裝置，其中，供水線設置有對于要供給的水的節(jié)流裝置。
10.按照權利要求1至9之一所述的裝置，其中，廢氣排出口(11)與設置在反應室(1)旁邊的清洗柱(26)相連。
11.按照權利要求10所述的裝置，其中，在廢氣排出口(11)與清洗柱(26)之間設置用于從內(nèi)室(3)排出的經(jīng)熱處理的廢氣的冷卻裝置。
12.按照權利要求11所述的裝置，其中，冷卻裝置由至少一個用于水的噴嘴(34)組成。
13.按照權利要求12所述的裝置，其中，所述至少一個噴嘴(34)的噴射流正對著氣體流動方向。
14.按照權利要求1至13之一所述的裝置，其中，用于中間空間(5)的供水線由立管(8)組成，其具有在底盤(7)上方的排水口(9)。
15.按照權利要求1至14之一所述的裝置，其中，提供兩個反應室(1，1’)，它們的排出口(11)分別可與清洗柱(26)以及水循環(huán)(10)耦合。
16.按照權利要求1至15之一所述的裝置，其中，用于每個反應室(1，1’)的水循環(huán)的接口(12)與水箱(13)連接，水箱與用于固體反應產(chǎn)物的過濾裝置(31)以及用于填充中間空間(5)的泵(32)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于清潔生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有毒氣體的裝置，利用該裝置，在反應室中進行熱分解，并利用清洗裝置中的吸收劑對反應產(chǎn)物進行后續(xù)處理，以使可溶于水的反應產(chǎn)物發(fā)生化合，并洗提固體反應產(chǎn)物。通過本發(fā)明，要實現(xiàn)在較大氣體吞吐量情況下最高效率的清潔，并同時使反應室得以有效地冷卻。這樣實現(xiàn)該目標，即，反應室(1)由外壁(2)和內(nèi)壁(3)組成，其中內(nèi)壁(3)以預定的角度漏斗狀向下逐漸變窄；在反應室(1)上設置將其向上封閉且用于有毒氣體熱處理的裝置；反應室(1)向下逐漸變窄的內(nèi)壁(3)在內(nèi)側上具有均勻向下流動的水膜(4)，其中反應室(1)的內(nèi)壁在外部被水套所覆蓋；并且在變窄的內(nèi)壁(3)的下端設置有廢氣排出口(11)以及用于水循環(huán)的接口(12)。
文檔編號B01D53/78GK101031349SQ200580032862
公開日2007年9月5日 申請日期2005年9月22日 優(yōu)先權日2004年9月28日
發(fā)明者羅伯特·邁克爾·阿通 申請人:森特羅瑟清潔方案商業(yè)有限兩合公司