制备电子工业用氮化物的氨气尾气处理装置及方法制造方法及图纸

制备电子工业用氮化物的氨气尾气处理装置，包括氨气尾气输入管、换热器、氨分解炉、水冷器、第一吸附器和尾气排放管；所述换热器分为壳通道和管通道，所述壳通道和管通道互不连通；所述氨气尾气输入管与换热器的壳通道进口端连接相通，所述换热器的壳通道出口端通过第一管道与氨分解炉进口端连接相通，所述氨分解炉的出口端通过第二管道与换热器管通道进口端连接相通，所述换热器管通道出口端通过第三管道与水冷器进口端连接相通；本发明专利技术装置可以消除或者大大降低尾气中氨的含量，使尾气达到直接排放的要求，从而降低了能源的消耗，节约了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于安全环保领域，涉及一种尾气处理装置及方法；尤其是涉及一种。
技术介绍
现代微电子和光电子等工业的发展对氮化物特别是氮化硅(Si3N4)和氮化镓(GaN)提出了更高的质量要求。这些氮化物是制造太阳能电池和发光二极管(LED)的基础材料，为了制造高质量的氮化物，必须要使用高纯度的氨气(高纯氨)，这就导致了对高纯氨需求的激增。然而，在合成这些氮化物的过程中，只有非常少量的氨气转化为这些氮化物(数量级上的估计只有百分之一到万分之一)，以及少量氨气在高温下自动分解为氢气和氮气，其·余的绝大部分氨气都需作为尾气而排出，通常尾气中还包含较多的氢气、氮气以及微量的甲烷等，这些成分本身(除了氨气)都可以直接向大气排放，但是由于它们跟氨气混合在一起，使得尾气必须经过处理，把其中的氨气分离(比如吸收)后才能向大气排放，通常向大气排放的尾气中的氨含量要小于lppm。随着高纯氨使用量的增加，尾气中所含氨的总量也随之增加，对尾气进行脱氨处理的工作也变得越来越重要。目前，尾气脱氨处理主要采用吸收法，即让尾气经过酸的水溶液，吸收掉氨气后再排放。在三大酸中，由于硫酸的挥发性最低，加上硫酸的价格也较为低廉，吸收氨大多通常使用硫酸而不是盐酸或硝酸。硫酸吸收氨气后生成硫酸铵，这样阻止了氨向大气的污染。但是生成的硫酸铵用途不大，它虽然可以作为氮肥使用，但是长期使用硫酸铵会让土地酸化。根据硫酸铵的化学反应，吸收I吨氨会产生3. 9吨硫酸铵。这样，对硫酸铵的处理成了下一个难题，如果不对硫酸铵处理直接排放，那样将会污染水源或大地，很多时候，硫酸铵对环境的污染比氨更大也更难处理，原因在于氨作为氮肥可以被植物彻底吸收而不会遗留，而硫酸铵不能被植物彻底吸收。对含氨尾气处理的另一个方法是把氨分解为氢氮混合气(H2N2),然后再排放。其反应方程式如下2NH3 高温’低压’催化剂 > + 3//2，AH = 46 kJ/mo!,这是一个吸热反应，由于这个方法(分解法)可以比较彻底地解决尾气的问题，目前分解法越来越多地替代了吸收法。但是由于氨分解是一个吸热反应，为了使氨能够较为彻底地分解为氢气和氮气，氨分解反应需在高温(比如800°C)、低压(尾气的压强通常略大于一个大气压)和催化剂的条件下进行，这就意味着分解法需要消耗较多的能源，如何降低能源消耗成为分解法的一个需要认真考虑的问题
技术实现思路
本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种制备电子工业用氮化物的氨气尾气处理装置；通过该装置可以消除或者大大降低尾气中氨的含量，使尾气达到直接排放的要求，并且要尽可能降低能源的消耗，从而节约处理尾气的成本。本专利技术要解决的第二个技术问题是利用上述装置处理制备电子工业用氮化物的氨气尾气的方法。为解决上述第一个技术问题，本专利技术采用如下的技术方案 一种制备电子工业用氮化物的氨气尾气处理装置，包括氨气尾气输入管、换热器、氨分解炉、水冷器、第一吸附器和尾气排放管；所述换热器采用管壳式换热器，内含两个互不连通的两个通道壳通道和管通道；处理装置正常运行过程中，两个通道内的物质逆向流动进行换热；所述氨气尾气输入管与换热器的壳通道进口端连接相通，所述换热器的壳通道出口端通过第一管道与氨分解炉进口端连接相通，所述氨分解炉的出口端通过第二管道与换热器管通道进口端连接相通，所述换热器管通道出口端通过第三管道与水冷器进口端连接相通；所述第一吸附器内包括第一吸附再生通道，所述第一吸附再生通道内设有分子筛；所述水冷器的出口端通过第四管道与第一吸附再生通道进口端连接相通；所述第一吸附再生通道出口端通过第六管道连接尾气排放管。优选地，所述换热器和氨分解炉外壁上贴覆有绝热保温层。这一方面减少了能耗，另一方面也避免了高温炉壁和管壁对人员的可能的意外烫伤。优选地，所述第六管道通过第十一管道外接再生气管道；所述第一吸附再生通道进口端通过第十三管道与氨气尾气输入管连接相通；所述第三管道上设有第一阀门；所述第六管道上设有第二阀门；所述第十一管道上设有第三阀门；所述第十三管道上设有第四阀门。所述再生气管道内的再生气(例如氮气)输送到第一吸附器内的第一吸附再生管道，再通过第十三管道输送到氨气尾气输入管，形成第一再生系统。优选地，所述第一吸附器内还包括第一加热通道；所述第一吸附再生通道和第一加热通道互不连通；所述第三管道通过第八管道与第一加热通道进口端连接相通；所述第一加热通道出口端通过第九管道与水冷器的进口端连接相通；所述第九管道上设有第五阀门。因此，所述第八管道、第一吸附器内的第一加热通道、第九管道形成第一加热系统。第一吸附器工作一段时间后，其内的分子筛吸附了较多的杂质或氨之后，吸附功能就会逐步减弱，这时需要进行对其进行再生，再生需要两个条件高温和吹扫气体；氨分解炉内的氨分解后，得到的低氨含量尾气(本专利技术将氨分解炉分解前的尾气定义为“高氨含量尾气”，将氨分解炉分解后的尾气定义为“低氨含量尾气”)的温度在100 300°C之间；其原因在于尾气中成分(特别是氨含量)并不固定，这个温度跟分子筛的再生温度(约250 350C)有重叠，也就是说，低氨含量尾气带有的余热可以用于(至少部分用于)分子筛的再生。优选地，所述第八管道上设电加热器。为了保证有足够的热量用于吸附器的再生，可以在低氨含量尾气进入吸附器前添加一个可控温的电加热器，在吸附器再生时保证低氨含量尾气的温度达到300°C左右。第三管道内的低氨含量尾气通过第八管道经过电加热器加热后进入吸附器第一加热通道，再通过第九管道输送到水冷器进口端的第三管道内形成第一加热系统。优选地，所述第一吸附器内设有若干列管，该列管作为第一加热通道；所述列管外的第一吸附器内的空间形成第一吸附再生通道。用低氨含量尾气通过列管给分子筛加热，以充分的利用低氨含量尾气的余热，减少能源消耗。优选地，所述第一吸附器外壁上贴覆绝热保温隔离层，以减少能耗。进一步改进的技术方案，所述氨气尾气处理装置还包括第二吸附器，所述第二吸附器内包括第二吸附再生通 道；所述第二吸附再生通道内设有分子筛；所述水冷器的出口端通过第五管道与第二吸附再生通道进口端连接相通；所述第五管道上设有第六阀门；所述第二吸附再生通道出口端通过第七管道连接尾气排放管；所述第七管道上设有第七阀门。该装置包含两个吸附器时，由于吸附器内的分子筛工作一段时间后需要再生，使得再生和吸附可轮流交替工作，这意味着本装置能够连续处理含氨尾气。优选地，所述第七管道通过第十二管道外接再生气管道，所述第十二管道上设第八阀门；所述第二吸附再生通道的进口端通过第十四管道与氨气尾气输入管连接相通；所述第十四管道上设有第九阀门。所述再生气管道、第十二管道、第二吸附器内的第二吸附再生通道和第十四管道形成第二再生系统。优选地，所述第二吸附器内还包括第二加热通道；所述第二吸附再生通道和第二加热通道互不连通；所述第三管道通过第八管道和第十五管道与第二加热通道进口端连接相通；所述第二加热通道出口端通过第十管道与水冷器的进口端连接相通；所述第十管道上设有第十阀门。因此，所述第八管道、第十五管道、第二吸附器内的第二加热通道、第十管道形成第二加热系统。第二吸附器工作一段时间后，其内的分子筛吸附了较多的杂质或氨之后，吸附功能就会逐步减弱，这时需要进行对其进行再生，再生需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备电子工业用氮化物的氨气尾气处理装置，其特征在于：包括氨气尾气输入管、换热器、氨分解炉、水冷器、第一吸附器和尾气排放管；所述换热器分为壳通道和管通道，所述壳通道和管通道互不连通；所述氨气尾气输入管与换热器的壳通道进口端连接相通，所述换热器的壳通道出口端通过第一管道与氨分解炉进口端连接相通，所述氨分解炉的出口端通过第二管道与换热器管通道进口端连接相通，所述换热器管通道出口端通过第三管道与水冷器进口端连接相通；所述第一吸附器内包括第一吸附再生通道，所述第一吸附再生通道内设有分子筛；所述水冷器的出口端通过第四管道与第一吸附再生通道进口端连接相通；所述第一吸附再生通道出口端通过第六管道连接尾气排放管。

【技术特征摘要】
1.制备电子工业用氮化物的氨气尾气处理装置，其特征在于包括氨气尾气输入管、换热器、氨分解炉、水冷器、第一吸附器和尾气排放管； 所述换热器分为壳通道和管通道，所述壳通道和管通道互不连通； 所述氨气尾气输入管与换热器的壳通道进口端连接相通，所述换热器的壳通道出口端通过第一管道与氨分解炉进口端连接相通，所述氨分解炉的出口端通过第二管道与换热器管通道进口端连接相通，所述换热器管通道出口端通过第三管道与水冷器进口端连接相通； 所述第一吸附器内包括第一吸附再生通道，所述第一吸附再生通道内设有分子筛； 所述水冷器的出口端通过第四管道与第一吸附再生通道进口端连接相通； 所述第一吸附再生通道出口端通过第六管道连接尾气排放管。2.根据权利要求I所述的氨气尾气处理装置，其特征在于优选地，所述第六管道通过第十一管道外接再生气管道；所述第一吸附再生通道进口端通过第十三管道与氨气尾气输入管连接相通；所述第三管道上设有第一阀门；所述第六管道上设有第二阀门；所述第十一管道上设有第三阀门；所述第十三管道上设有第四阀门。3.根据权利要求2所述的氨气尾气处理装置，其特征在于优选地，所述第一吸附器内还包括第一加热通道；所述第一吸附再生通道和第一加热通道互不连通；所述第三管道通过第八管道与第一加热通道进口端连接相通；所述第一加热通道出口端通过第九管道与水冷器的进口端连接相通；所述第九管道上设有第五阀门。4.根据权利要求3所述的氨气尾气处理装置，其特征在于优选地，所述第八管道上设电加热器。5.根据权利要求I 4中任一所述的氨气尾气处理装置，其特征在于优选地，所述第一吸附器内设有若干列管，该列管作为第一加热通道；所述列管外的第一吸附器内的空间形成第一吸附再生通道。6.根据权利要求I 4中任一所述的氨气尾气处理装置，其特征在于优选地，所述第一吸附器外壁上贴覆绝热保温隔离层。7.根据权利要求I 4中任一所述的氨气尾气处理装置，其特征在于优选地，所述换热器和氨分解炉外壁上贴覆有绝热保温层。8.根据权利要求I 4中任一所述的所述的氨气尾气处理装置，其特征在于所述氨气尾气处理装置还包括第二吸附器，所述第二吸附器内包括第二吸附再生通道；所述第二吸附再生通道内设有分子筛；所述水冷器的出口端通过第五管道与第二吸附再生通道进口端连接相通；所述第五管道上设有第六阀门；所述第二吸附再生通道出口端通过第七管道连接尾气排放管；所述第七管道上设有第七阀门。9.根据权利要求8所述的所述的氨气尾气处理装置，其特征在于优选地，所述第七管道通过第十二管道外接再生气管道，所述第十二管道上设第八阀门；所述第二吸附再生通道的进口端通过第十四管道与氨气尾气输入管连接相通；所述第十四管道上设有第九阀门。10.根据权利要求9所述的所述的氨气尾气处理装置，其特征在于优选地，所述第二吸附器内还包括第二加热通道；所述第二吸附再生通道和第二加热通道互不连通；所述第三管道通过第八管道和第十五管道与第二加热通道进口端连接相通；所述第二加热通道出口端通过第十管道与水冷器的进口端连接相通；所述第十管道上设有第十阀门。11.如权利要求4所述装置处理制备电子工业用氮化物的氨气尾气的方法，其特征在于，包括如下步骤 1)氨分解 将高氨含量尾气通过氨气尾气输入管输送到换热器，经过换热器的壳通道换热后升温至300 400°C;然后输入到氨分解炉中,在氨分解炉中进一步加热升温至400 500°C,在加热升温的同时，尾气与炉内的氨分解催化剂接触；高氨含量尾气经过氨分解炉后称之为低氨含量尾气，低氨含量尾气通过换热器200管通道换热后降温至100 300°C ； 2)吸附 开启第一阀门、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍坚仁，鲍坚斌，
申请(专利权)人：湖南高安新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：