一种LED外延片制备工艺废气回收装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及废气回收技术领域，具体涉及一种LED外延片制备工艺废气回收装置。回收装置具体包括：用于将废气收集的尾气吸收罐，进行杂质过滤获得第一过滤尾气的粉尘过滤器；用于将第一过滤尾气进行反应的设备包括依次连接的压缩机、加热器、回热器和反应器，冷却器和去除MO源获得第二过滤尾气过滤器；用于将第二过滤尾气进行处理的设备包括依次连接的换热器、一级冷凝气液分离器、冰机、二级冷凝气液分离器和氨水精馏装置；用于将除氨尾气进行水喷淋的喷淋塔和氢气PSA系统。该回收装置处理过程简单，且对废气中氨气、氢气以及三甲基镓(TMGa)进行了回收利用，避免了能源的浪费，减少了废气的排放，具有良好的环保性和经济性。

A waste gas recovery device for LED epitaxial wafer preparation process

【技术实现步骤摘要】
一种LED外延片制备工艺废气回收装置
本技术涉及废气回收
，具体涉及一种LED外延片制备工艺废气回收装置。
技术介绍
在LED外延片工艺生产过程中，大多采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)工艺，工艺温度为700～1100℃，将三甲基镓和氨气等原材料由不同管道导入MOCVD系统中，在专用设备反应室中分解成镓、氮等单质，沉积在蓝宝石衬底上生长氮化镓及其合金的薄膜单晶体，LED外延片生产过程主要的污染源是MOCVD系统排放的含氨废气。各组分的大致构成如下：成分体积分数H250％NH333％N210％TMGa4％CH4,THC3％现有对MOCVD系统排放的含氨废气主要是将尾气通入至纯水或者稀硫酸溶液中，将氨气进行吸收，并将吸收后的氨水通过加热方式，回收氨水中的氨气，而对不凝组分如氢气，氮气直接排放大气。上述处理过程虽然能够有效的除去尾气中的氨气，但是其对尾气中的三甲基镓(TMGa)未经处理进行排放，氢气直接排放造成了能源的浪费，回收的氨气含水量大，品质低。
技术实现思路
本技术提供一种LED外延片制备工艺废气回收装置，旨在解决现有技术处理LED外延片制备工艺尾气处理过程能源浪费、回收的氨水品质低的技术问题。本技术实施例提供一种LED外延片制备工艺废气回收装置，所述回收装置具体包括：>用于将LED外延片制备工艺废气进行尾气收集的尾气吸收罐，以及对尾气进行颗粒杂质过滤获得第一过滤尾气的粉尘过滤器；用于将所述第一过滤尾气进行增压并加热反应的设备包括依次连接的压缩机、加热器、回热器和反应器，以及用于冷却的冷却器和过滤去除尾气中MO源获得第二过滤尾气过滤器；用于将所述第二过滤尾气进行冷凝分离和精馏获得除氨尾气的设备包括依次连接的换热器、一级冷凝气液分离器、冰机、二级冷凝气液分离器，以及用于获得工业液氨的氨水精馏装置；以及用于将所述除氨尾气进行水喷淋的喷淋塔和获得高纯氢气的氢气PSA(PressureSwingAdsorption，变压吸附)系统；所述各处理设备之间通过管路连接，所述粉尘过滤器通过管路与压缩机相连，过滤器通过管路与换热器相连，所述二级冷凝气液分离器通过管路与换热器相连，并与喷淋塔相连。本技术实施例提供的LED外延片制备工艺废气回收装置通过高温高压反应将三甲基镓(TMGa)转化为氮化镓(GaN)进行回收，并利用冷凝法和低温精馏发分离废气中的氨气，并获得高纯液氨，同时通过变压吸附制氢技术获得高纯氢气，该回收装置工艺过程简单，且对废气中的氨气、氢气以及三甲基镓(TMGa)进行了回收利用，避免了能源的浪费，减少了废气的排放，具有良好的环保性和经济性。附图说明图1为本技术实施例提供的一种LED外延片制备工艺废气回收装置。具体实施方式为了更加清楚阐述本技术的
技术实现思路
，在此结合具体实施例予以详细说明，显然，所列举的实施例只是本技术方案的优选实施方案，本领域的技术人员可以根据所公开的
技术实现思路
显而易见地得出的其他技术方案仍属于本技术的保护范围。如图1所示，本实施例还提供了一种LED外延片制备工艺废气回收装置，其中图中的箭头表示物料的流动方向，该回收装置具体包括：在本技术实施例中，用于将LED外延片制备工艺废气进行尾气收集的尾气吸收罐1，以及对尾气进行过滤获得第一过滤尾气的粉尘过滤器2，其中尾气吸收罐1通过尾气回收管将各工艺设备产生的尾气进行收集，再将尾气经过气体管路通入粉尘过滤器中，经过粉尘过滤器2的过滤网将尾气中的粉尘进行过滤获得第一过滤尾气。在本技术实施例中，用于将所述第一过滤尾气进行增压并加热反应的设备包括依次连接的压缩机3、加热器4、回热器5和反应器6，以及用于冷却的冷却器7和过滤去除尾气中MO源获得第二过滤尾气过滤器8，将通过粉尘过滤器2的过滤获得的第一过滤气体通过气体管路将其通入至尾气压缩机3中获得增压气体，根据化学反应的具体条件，其增压值为1.5-2.5Mpa，并经该增压气体通入至加热器4中，加热温度优选为280-350℃，该加热器4可以是电加热器，也可以是燃烧腔，再通入回热器5，正流气和反应后的反流气进行换热，回收热能，随后进入反应器6在高温高压条件下进行化学反应，得到含有固体产物氮化镓的固气混合气体，将固气混合气体通入至冷却器7，经冷却后通入过滤器8，获得第二过滤尾气。在本技术实施例中，用于将所述第二过滤尾气进行冷凝分离和精馏获得除氨尾气的设备包括依次连接的换热器9、一级冷凝气液分离器10、冰机11、二级冷凝气液分离器12，以及用于获得工业液氨的氨水精馏装置，将通过过滤器过滤获得的第二过滤气体通过气体管路通入换热器9中，换热器9中还包括反向流动的低温气体，经过换热器后部分氨气冷凝，获得第一气液混合物，将第一气液混合物通入至一级冷凝气液分离器10中，并从一级冷凝气液分离器10顶部通过管路将第一冷凝气体通入至冰机11中进行二次冷凝，冰机的温度优选为零下20-30℃，其中冰机11可以为氨冷机或者其他任意形式的冷源，获得第二气液混合物，并从二级冷凝气液分离器12顶部通过管路将第二冷凝气体即除氨尾气经过节流阀a13通入换热器中作为反流低温气体，并从一级冷凝气液分离器10和二级冷凝气液分离器12的底部获得冷凝液体通过液体管路将两股物料合并并通入精馏塔15中，并在合并后与精馏塔连接的管路上设置节流阀b14，经过初步精馏塔15精馏获得粗液氨和少量气体，该过程中低温制冷液来自冰机11，制冷液蒸发气又回到冰机11，该过程获得的气体通过气体管路与除氨尾气合并作为反流低温气体，将粗液氨继续通入蒸发罐16中进行蒸发，该蒸发罐的热源为压缩空气或电加热器，蒸发获得的高纯氨气从蒸发罐16的顶部通入冷凝器17进行冷凝获得工业液氨存储至液氨储罐18。在本技术实施例中，用于将所述除氨尾气进行水喷淋的喷淋塔19和获得高纯氢气的氢气PSA系统20。在本技术实施例中，将除氨尾气、精馏塔15顶部的气体通过换热器9经过换热后继续通入至喷淋塔19中，喷淋塔19顶部喷淋纯水，中部填充散堆填料。气体在喷淋塔中，残余的氨气被水吸收，喷淋塔可以设计成多段喷淋，底部获得氨含量为20％的氨水产品，可直接用于销售，顶部的气体通入氢气PSA系统20，该氢气PSA系统20具体包括分子筛脱水系统和变压吸附制氢装置，用于除去气体中的水分，并进行变压吸附，除去杂质气体，获得高纯氢气，其中杂质气体作为再生废气直接排放到空气中。以下，结合具体实施例，对本技术的方案即效果进行展开说明。实施例将LED外延片生产工艺中金属有机物化学气相沉积工艺(MOCVD)中的排放的废气通过尾气收集管路进行收集至尾气收集罐1中，将尾气通入至粉尘过滤器2中除去尾气中的颗粒粉尘等固体杂质获得第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LED外延片制备工艺废气回收装置，其特征在于，具体包括：/n用于将LED外延片制备工艺废气进行尾气收集的尾气吸收罐，以及对尾气进行固体杂质过滤获得第一过滤尾气的粉尘过滤器；/n用于将所述第一过滤尾气进行增压并加热反应的设备包括依次连接的压缩机、加热器、回热器和反应器，以及用于冷却的冷却器和过滤去除尾气中MO源获得第二过滤尾气过滤器；/n用于将所述第二过滤尾气进行冷凝分离和精馏获得除氨尾气的设备包括依次连接的换热器、一级冷凝气液分离器、冰机、二级冷凝气液分离器，以及用于获得工业液氨的氨水精馏装置；以及/n用于将所述除氨尾气进行水喷淋的喷淋塔和获得高纯氢气的氢气PSA系统；/n所述各处理设备之间通过管路连接，所述粉尘过滤器通过管路与压缩机相连，过滤器通过管路与换热器相连，所述二级冷凝气液分离器通过管路与换热器相连，并与喷淋塔相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种LED外延片制备工艺废气回收装置，其特征在于，具体包括：
用于将LED外延片制备工艺废气进行尾气收集的尾气吸收罐，以及对尾气进行固体杂质过滤获得第一过滤尾气的粉尘过滤器；
用于将所述第一过滤尾气进行增压并加热反应的设备包括依次连接的压缩机、加热器、回热器和反应器，以及用于冷却的冷却器和过滤去除尾气中MO源获得第二过滤尾气过滤器；
用于将所述第二过滤尾气进行冷凝分离和精馏获得除氨尾气的设备包括依次连接的换热器、一级冷凝气液分离器、冰机、二级冷凝气液分离器，以及用于获得工业液氨的氨水精馏装置；以及
用于将所述除氨尾气进行水喷淋的喷淋塔和获得高纯氢气的氢气PSA系统；
所述各处理设备之间通过管路连接，所述粉尘过滤器通过管路与压缩机相连，过滤器通过管路与换热器相连，所述二级冷凝气液分离器通过管路与换热器相连，并与喷淋塔相连。


2.根据权利要求1所述的废气回收装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王耀亮，王冶秋，
申请(专利权)人：上海跃绅能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31