一种等离子体废气处理装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种等离子体废气处理装置及方法，属于废气处理技术领域。等离子体废气处理装置包括热反应系统、进气系统、降温系统、多级净化洗涤系统、排气系统和液体循环系统，结构紧凑、安全可靠。等离子体废气处理方法为待处理废气由进气系统进入热反应系统中进行高温裂解反应，然后进入降温系统进行急冷和初步净化；再进入多级洗涤系统进行多次洗涤净化；最后在引风机的作用下经过脱水层由烟囱排出。废气经高温裂解、降温和初步净化、多级净化的步骤显著提高了净化速度，该方法可处理的废气包括全氟化物、易燃物、腐蚀与毒物等，净化彻底，安全可靠。

A plasma exhaust gas treatment device and method

The invention provides a plasma waste gas treatment device and method, which belongs to the technical field of waste gas treatment. The plasma waste gas treatment device includes thermal reaction system, intake system, cooling system, multi-stage purification and washing system, exhaust system and liquid circulation system, which is compact, safe and reliable. The method of plasma waste gas treatment is that the waste gas to be treated enters the thermal reaction system from the intake system for pyrolysis reaction at high temperature, then enters the cooling system for quenching and preliminary purification, then enters the multi-stage washing system for washing and purification for many times, and finally discharges by the chimney through the dewatering layer under the action of the induced draft fan. The process of high temperature pyrolysis, cooling down and initial purification and multi-stage purification has greatly improved the purification speed. The exhaust gas treated by this method includes perfluoride, flammable, corrosive and poisonous substances, etc. It is thoroughly purified, safe and reliable.

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体废气处理装置及方法
本专利技术涉及废气处理
，特别涉及一种等离子体废气处理装置及方法。
技术介绍
集成电路产业发展已上升为国家战略，关乎国防科技、国家安全等国计民生等方方面面。集成电路产业的高速增长，背后所隐藏的工业污染问题也日益受到重视。在集成电路制造过程中必须使用大量的易燃性、腐蚀性或高毒性的化学原料，在集成电路制造过程中化学原料的利用率均被设定在一个非常低的比例。如此，在集成电路制造过程中未完全反应的残余化学原料、反应副产物、原料槽中蒸发的有害蒸汽均由尾气收集系统排入风管中，大部分的尾气均直接输送至中央尾气处理系统(CentralScrubberSystems)加以处理；少数高危特殊气体经过局部尾气处理系统(LocalScrubberSystems)处理成较为稳定的成份，再输送至中央尾气处理系统做进一步的处理。集成电路制造产线主要分区为扩散、黄光、刻蚀和薄膜四大区，每个区的制造工艺特性与使用的原料、副产物与机台各不相同，尾气的性质也有明显的不同。黄光区主要是有机原料和副产物，尾气可直接输送至中央尾气处理系统加以处理。扩散、刻蚀和薄膜区使用或生产大量的易燃性、腐蚀性或高毒性的化学原料和副产物。腐蚀性，如HBr、HF、HCl等；毒性，如Cl2等；全氟化物，如CF4、C2F6、CHF3、NF3、SF6、C4F8、CxClyFz等。有些化合物分子结构十分稳定、对人体不会造成危害，但有些会对人体造成非常大的危害，必须进行严格处理。此部分的气体必须在工艺机台边上的局部尾气处理系统进行先期处理，再输送至中央尾气处理系统做进一步的处理。另外，包括特种气体存放柜、特种气体汇流处等紧急排气系统排放的尾气，也必须通过局部尾气处理系统进行先期处理，再输送至中央尾气处理系统做进一步的处理。集成电路制造工艺的局部尾气处理系统，常用方法有干式吸附法、湿洗法、电热湿洗法、燃烧湿洗法。干式吸附法采用吸附剂吸附，效率低；湿洗法只适用于易溶于水的气体；电热湿洗法温度只有800～1100℃，只能处理NF3此类不稳定的氟化物；燃烧湿洗法温度可达1600℃，可处理部分全氟化物，对于分子结构十分稳定的全氟化物处理能力有限，且燃烧湿洗法需要通入CH4、C3H8和O2等燃烧气体，燃烧后会生产温室效应气体CO2。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种结构紧凑，安全可靠的等离子体废气处理装置。本专利技术的另一个目的是提供一种废气处理方法，实现全氟化物、易燃物、腐蚀与毒物等的高效率去除。为实现本专利技术目的之一的技术方案是：一种等离子体废气处理装置，包括：热反应系统，所述热反应系统包括等离子体发生器和等离子体反应器，所述等离子体发生器产生的热等离子体射流进入等离子体反应器后对等离子体反应器内的废气进行净化处理；进气系统，所述进气系统安装在所述等离子体反应器的顶部，废气由进气系统进入所述等离子体反应器内；降温系统，所述降温系统包括立桶和降温塔，所述立桶的上端与等离子体反应器的出气口相连，所述立桶的下端与降温塔的进气口相连；所述降温塔对气体进行降温和洗涤处理；多级净化洗涤系统，所述多级净化洗涤系统包括连通管和涤气塔，所述连通管的进气口与所述降温塔出气口相连，所述连通管的出气口与所述涤气塔的进气口相连；所述涤气塔对气体进行净化、洗涤和脱水处理；排气系统，所述排气系统与所述涤气塔的顶部出气口相连，经多级净化洗涤后的气体由所述排气系统排出；液体循环系统，包括设置在所述降温系统和多级净化洗涤系统外围的管道系统和设置在所述降温系统和多级净化洗涤系统底端的贮液槽；所述管道系统为降温和洗涤提供喷淋液，所述贮液槽用来收集和储藏可循环使用的喷淋液。优选地，所述等离子体反应器包括由内到外依次设置的热解反应腔、密封腔和循环水冷却腔；热等离子体射流在所述热解反应腔内与废气进行高温裂解反应；所述密封腔的内壁为微孔板结构，所述密封腔的顶端设有进气装置，空气或氧气经进气装置进入所述密封腔后，在微孔板内表面形成气膜；所述循环水冷却腔内的循环水对等离子体反应器进行降温。更优选地，所述进气系统包括设置在所述密封腔顶端的进气法兰，进气管连通所述进气法兰与鼓风机，所述进气管上安装有阀门和流量计。优选地，所述热解反应腔底端与立桶顶端相连，所述热解反应腔顶端直径大于所述立桶底端直径。优选地，所述进气系统包括进气装置和多路进气管；所述进气装置设置在等离子体发生器与等离子体反应器之间；所述进气装置呈上下不完全对称的两圆锥台状，沿上圆锥台的周向设有多个旋风喷嘴，所述多个旋风喷嘴的上端与对应的进气管连通，所述多个旋风喷嘴的下端与所述热解反应腔连通；所述进气装置的中心处设有等离子体喷射孔，所述等离子体喷射孔上端与所述等离子体发生器连通，下端与所述热解反应腔连通。优选地，所述降温塔包括设置在内部的多个喷淋头和冷却板，所述喷淋头内喷洒出喷淋液对高温气体进行喷淋降温和净化，所述喷淋液喷洒方向与高温气体流动方向相反，所述冷却板使高温气体在所述降温塔内进行充分的气液传质；所述降温塔底部设有降温出水口，所述降温出水口与贮液槽相连。优选地，所述连通管内设有第一级喷淋组件；所述涤气塔内从下至上依次设有第一填料层、第二级喷淋组件、第二填料层、第三级喷淋组件和脱水层；所述喷淋组件包括多个喷淋头，所述喷淋头喷洒出喷淋液对气体进行喷淋降温和净化，所述喷淋液喷洒方向与高温气体流动方向相反，所述填料层使气体在所述降温塔内进行充分的气液传质。优选地，所述管道系统包括液体管道、液体循环泵和热交换器；降温系统外围的液体管道一的一端连接喷淋头，另一端经液体循环泵一和热交换器连接贮液槽；多级净化洗涤系统外围的液体管道二的一端连接第一喷淋组件和第二喷淋组件，另一端经循环泵二连接贮液槽。优选地，所述排气系统包括设置在涤气塔顶部的烟囱和设置在所述烟囱上方的引风机，经多级净化洗涤系统处理过的气体通过引风机由烟囱排出。为实现本专利技术另一目的的技术方案是：一种等离子体废气处理方法，包括如下步骤：(1)用热等离子体射流在热解反应腔内对废气进行高温裂解净化处理；(2)在降温塔内对经高温裂解净化后的气体进行急冷和初步洗涤；(3)在涤气塔内对经初步洗涤后的气体进行多次洗涤，去除废气中的微粒与可溶性气体；(4)将经多次洗涤后的气体进行脱水，再由排气系统排出。本专利技术提供的等离子体废气处理装置，多路进气管均匀布置在等离子体反应腔的上端，等离子体发生器通过进气装置布置在等离子体反应腔的顶端，等离子体反应腔的底部连接在立桶上，立桶的底部有降温塔，降温塔与连通管相通，将气体引入涤气塔。先后经降温塔急冷降温、第一级喷淋、第二级喷淋和第三级喷淋，可有效降温气体及净化气体。降温喷淋和第一级、第二级喷淋的水由独立的贮液槽通过循环泵提供，第三级喷淋的水从外部接入城市用水。等离子体反应腔的外部分布有循环水冷却腔以降低设备本身的温度，使之恒温工作。等离子体反应腔的倒锥形斗壁内还设有一层微孔板，两者之间形成密封腔，通过鼓风机泵入新鲜空气/氧气，形成“气膜”结构，可对设备表面起到防尘、防腐和自洁的功效。进气装置为两不完全对称的圆锥台状，上圆锥台沿周向均布有一组旋风喷嘴，中心处有一等离子体喷射通孔，可以使得工业废气与等离子体火炬直接接触，瞬间裂解，提高反应效率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体废气处理装置，其特征在于，包括：热反应系统，所述热反应系统包括等离子体发生器和等离子体反应器，所述等离子体发生器产生的热等离子体射流进入等离子体反应器后对等离子体反应器内的废气进行净化处理；进气系统，所述进气系统安装在所述等离子体反应器的顶部，废气由进气系统进入所述等离子体反应器内；降温系统，所述降温系统包括立桶和降温塔，所述立桶的上端与等离子体反应器的出气口相连，所述立桶的下端与降温塔的进气口相连；所述降温塔对气体进行降温和洗涤处理；多级净化洗涤系统，所述多级净化洗涤系统包括连通管和涤气塔，所述连通管的进气口与所述降温塔出气口相连，所述连通管的出气口与所述涤气塔的进气口相连；所述涤气塔对气体进行净化、洗涤和脱水处理；排气系统，所述排气系统与所述涤气塔的顶部出气口相连，经多级净化洗涤后的气体由所述排气系统排出；液体循环系统，包括设置在所述降温系统和多级净化洗涤系统外围的管道系统和设置在所述降温系统和多级净化洗涤系统底端的贮液槽；所述管道系统为降温和洗涤提供喷淋液，所述贮液槽用来收集和储藏可循环使用的喷淋液。

【技术特征摘要】
1.一种等离子体废气处理装置，其特征在于，包括：热反应系统，所述热反应系统包括等离子体发生器和等离子体反应器，所述等离子体发生器产生的热等离子体射流进入等离子体反应器后对等离子体反应器内的废气进行净化处理；进气系统，所述进气系统安装在所述等离子体反应器的顶部，废气由进气系统进入所述等离子体反应器内；降温系统，所述降温系统包括立桶和降温塔，所述立桶的上端与等离子体反应器的出气口相连，所述立桶的下端与降温塔的进气口相连；所述降温塔对气体进行降温和洗涤处理；多级净化洗涤系统，所述多级净化洗涤系统包括连通管和涤气塔，所述连通管的进气口与所述降温塔出气口相连，所述连通管的出气口与所述涤气塔的进气口相连；所述涤气塔对气体进行净化、洗涤和脱水处理；排气系统，所述排气系统与所述涤气塔的顶部出气口相连，经多级净化洗涤后的气体由所述排气系统排出；液体循环系统，包括设置在所述降温系统和多级净化洗涤系统外围的管道系统和设置在所述降温系统和多级净化洗涤系统底端的贮液槽；所述管道系统为降温和洗涤提供喷淋液，所述贮液槽用来收集和储藏可循环使用的喷淋液。2.根据权利要求1所述等离子体废气处理装置，其特征在于，所述等离子体反应器包括由内到外依次设置的热解反应腔、密封腔和循环水冷却腔；热等离子体射流在所述热解反应腔内与废气进行高温裂解反应；所述密封腔的内壁为微孔板结构，所述密封腔的顶端设有进气装置，空气或氧气经进气装置进入所述密封腔后，在微孔板内表面形成气膜；所述循环水冷却腔内的循环水对等离子体反应器进行降温。3.根据权利要求2所述等离子体废气处理装置，其特征在于，所述进气系统包括设置在所述密封腔顶端的进气法兰，进气管连通所述进气法兰与鼓风机，所述进气管上安装有阀门和流量计。4.根据权利要求1所述等离子体废气处理装置，其特征在于，所述热解反应腔底端与立桶顶端相连，所述热解反应腔顶端直径大于所述立桶底端直径。5.根据权利要求1所述等离子体废气处理装置，其特征在于，所述进气系统包括进气装置和多路进气管；所述进气装置设置在等离子体发生器与等...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑煜，蒋连琼，吴雄辉，何浩，吴瑶，刘志杰，段吉安，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43