Mocvd尾氣處理系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種MOCVD尾氣處理系統(tǒng)及其處理方法，所述系統(tǒng)包括用于過濾尾氣中的粉塵過濾器，緩沖罐的進口端與過濾器出口端連接，用于穩(wěn)定進入后續(xù)裝置的尾氣的氣體總量；反應爐的進口端與緩沖罐的出口端連接，純化器的進口端與反應爐的出口端連接。反應后的尾氣進行過濾后依次進入到緩沖罐、反應床和純化器，經(jīng)過設置有催化劑的反應床將尾氣中的氨氣分解，再通過純化器對氣體中的氫氣進行進一步的純化，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：通過反應床內(nèi)對尾氣中的氨氣進行分解，尾氣中氨氣的轉化率可高達99%以上，最終形成氮氣和氫氣，進行二次利用、收集，尾氣處理效果好。
【專利說明】MOCVD尾氣處理系統(tǒng)及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對MOCVD工藝產(chǎn)生的尾氣的處理系統(tǒng)及其處理方法。
【背景技術】
[0002]MOCVD (金屬有機物化學氣相外延)法制備LED外延技術產(chǎn)生的尾氣危害較大，尾氣主要含有NH3、H2、Mo源等，需要進行處理才能排放。目前常用的方法一般有燃燒法、水吸收法及酸吸收法。
[0003]但燃燒法由于以觸媒床加熱分解氨成氫氣和氮氣。H2和NH3的燃點和燃燒濃度范圍差別較大，易出現(xiàn)燃燒不同步的情況。NH3在燃燒的時候的爆炸會引起壓力的頻繁變化，且較高的燃氣溫度會附帶產(chǎn)生酸性氣體，需另行處理。水吸收法是利用氨氣在水中的溶解性，通過水吸收法處理MOCVD尾氣。但水吸收法不能處理H2,且用該法處理的尾氣中仍有氨氣氣味，存在一定局限性。酸吸收法通常采用稀硫酸與NH3進行中和反應生成銨鹽水溶液，該方法效果較好，但中和需要耗費大量的酸，且處理銨鹽廢水的成本很高。鑒于應用于MOCVD工藝的氣體純度高，價格貴，采用以上處理方法，造成了尾氣中可利用氣體的浪費，同時還會帶來新的環(huán)保問題。
[0004]為此，中國專利申請?zhí)?01210244528.4提出了一種MOCVD尾氣回收方法，本申請采用堿土金屬氯化物的吸附床對氨氣進行吸附，冷凝為液氨后通過精餾塔進行精餾提純，但該種方法將未吸附的氫氣進行放空，造成了原料浪費；而采用精餾塔精餾處理，需多次提純才能得到目標成品，生產(chǎn)成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的解決上述技術問題，提出一種MOCVD尾氣處理系統(tǒng)及其方法。
[0006]本發(fā)明的目的，將通過以下技術方案得以實現(xiàn):
[0007]MOCVD尾氣處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0008]過濾器，所述過濾器內(nèi)設置有石英砂的濾芯，用于過濾尾氣中的粉塵；
[0009]緩沖罐，緩沖罐的進口端與過濾器出口端連接，用于穩(wěn)定進入后續(xù)裝置的尾氣的氣體總量；
[0010]反應爐，反應爐的進口端與緩沖罐的出口端連接，所述反應爐內(nèi)設置有金屬催化齊U，用于尾氣中的氨氣在反應爐中進行分解；
[0011]純化器，純化器的進口端與反應爐的出口端連接，所述純化器的進、出口端通過鈀膜進行隔離，用于氫氣的進一步純化。
[0012]優(yōu)選地，所述反應爐上設置有二次加熱裝置及氣體壓力控制裝置。
[0013]MOCVD尾氣處理方法，包括如下步驟:
[0014]步驟一、過濾粉塵，MOCVD產(chǎn)生的尾氣經(jīng)過過濾器將尾氣中的粉塵去除過濾；
[0015]步驟二、穩(wěn)定氣體通入總量，過濾粉塵后的尾氣通入緩沖罐；
[0016]步驟三、分解氨氣，緩沖罐出口端的尾氣進入到含有催化劑的反應爐進行反應，使氨氣分解為氫氣和氮氣，所述反應溫度為300°C _500°C,壓力保持為一個大氣壓；
[0017]步驟四、純化氫氣，經(jīng)過反應爐的氣體通入純化器進行氫氣的純化；
[0018]步驟五、氣體收集與排放，經(jīng)過純化器的氣體分為兩部分，一部分為氮氣，氮氣進行二次利用或者按國家標準《GB16297大氣污染物綜合排放標準》進行排放；另一部分為氫氣，氫氣進行收集進行二次利用。
[0019]優(yōu)選地，所述步驟三中反應爐內(nèi)的催化劑的活性組分主要為Ru、Rh、N1、T1、Mo、Fe、Ro以及金屬氮化物，載體為CNTs、MgO、Ti02、Al2O3、活性炭、多孔碳納米管，活性組分的質量百分含量為1_40%，粒徑l-50nm,載體尺寸2_500nm。
[0020]優(yōu)選地，所述過濾器為雙向閥控制，所述過濾器的第一出口端與緩沖罐連接，過濾器的另一出口端與常規(guī)尾氣處理裝置連接。
[0021]本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:通過反應床內(nèi)對尾氣中的氨氣進行分解，尾氣中氨氣的轉化率可高達99%以上，最終形成氮氣和氫氣，進行二次利用、收集，尾氣處理效果好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1:本發(fā)明的流程原理圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述:
[0024]本發(fā)明揭示了一種MOCVD尾氣處理系統(tǒng)及尾氣處理方法，所述系統(tǒng)包括用于過濾尾氣中粉塵的過濾器，通過過濾器內(nèi)設有的石英砂濾芯對通入的尾氣進行過濾。所述過濾器出口端與緩沖罐的進口端連接，以保證進入后續(xù)裝置內(nèi)尾氣的氣體總量穩(wěn)定。所述緩沖罐的出口端與反應爐的進口端連接，所述反應爐內(nèi)設置有金屬催化劑，用于尾氣中的氨氣在反應爐中進行分解；催化劑的活性組分主要為Ru、Rh、N1、T1、Mo、Fe、Ro以及金屬氮化物，載體為CNTs、Mg0、Ti02、Al203、活性炭、多孔碳納米管等。活性組分的質量百分含量為1-40%，粒徑l-50nm,載體尺寸2_500nm。
[0025]所述反應爐上還設置有二次加熱裝置，及氣體壓力控制裝置。所述二次加熱裝置包括在爐體上包覆的工業(yè)電加熱毯，包含加熱層、保溫層及溫控和保險元件。
[0026]所述反應爐的出口端與純化器的進口端連接，所述純化器的進、出口端通過鈀膜進行隔離，用于氫氣的進一步純化。
[0027]采用上述系統(tǒng)對MOCVD尾氣的處理方法，包括如下步驟:
[0028]步驟一、過濾粉塵，MOCVD產(chǎn)生的尾氣經(jīng)過過濾器將尾氣中的粉塵去除過濾；所述過濾器為雙向閥控制，所述過濾器的第一出口端與緩沖罐連接，過濾器的另一出口端與常規(guī)尾氣處理裝置連接。
[0029]步驟二、穩(wěn)定氣體通入總量，過濾粉塵后的尾氣通入緩沖罐；由于尾氣的量不定，故當緩沖罐充滿時，可以通過雙向閥進行旁路的打開，將多余的尾氣通入到長隊的尾氣處理裝置中，進行酸堿中和后排空。
[0030]步驟三、分解氨氣，緩沖罐出口端的尾氣進入到含有催化劑的反應爐進行反應，使氨氣分解為氫氣和氮氣，所述反應溫度為300°C -500°C,壓力保持為一個大氣壓。[0031]步驟四、純化氫氣，經(jīng)過反應爐的氣體通入純化器進行氫氣的純化。在400攝氏度左右的條件下，鈀銀合金的晶格大小正好僅能允許一個氫原子擴散過去。通過純化器，氣體的露點可降至_60°C以下，殘余氨可降至3PPM以下。保證了氨氣殘余量少，能達到空排要求。
[0032]步驟五、氣體收集與排放，經(jīng)過純化器的氣體分為兩部分，一部分為氮氣，氮氣進行二次利用或者按國家標準《GB16297大氣污染物綜合排放標準》進行排放；另一部分為氫氣，氫氣進行收集進行二次利用。
[0033]氨分解的反應方程式為:
[0034]
【權利要求】
1.MOCVD尾氣處理系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括 過濾器，所述過濾器內(nèi)設置有石英砂的濾芯，用于過濾尾氣中的粉塵； 緩沖罐，緩沖罐的進口端與過濾器出口端連接，用于穩(wěn)定進入后續(xù)裝置的尾氣的氣體總量； 反應爐，反應爐的進口端與緩沖罐的出口端連接，所述反應爐內(nèi)設置有金屬催化劑，用于尾氣中的氨氣在反應爐中進行分解； 純化器，純化器的進口端與反應爐的出口端連接，所述純化器的進、出口端通過鈀膜進行隔離，用于氫氣的進一步純化。
2.如權利要求1所述的MOCVD尾氣處理系統(tǒng)，其特征在于:所述反應爐上設置有二次加熱裝置及氣體壓力控制裝置。
3.MOCVD尾氣處理方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一、過濾粉塵，MOCVD產(chǎn)生的尾氣經(jīng)過過濾器將尾氣中的粉塵去除過濾； 步驟二、穩(wěn)定氣體通入總量，過濾粉塵后的尾氣通入緩沖罐； 步驟三、分解氨氣，緩沖罐出口端的尾氣進入到含有催化劑的反應爐進行反應，使氨氣分解為氫氣和氮氣，所述反應溫度為300°C -500°C，壓力保持為一個大氣壓； 步驟四、純化氫氣，經(jīng)過反應爐的氣體通入純化器進行氫氣的純化； 步驟五、氣體收集與排放，經(jīng)過純化器的氣體分為兩部分，一部分為氮氣，氮氣進行二次利用或者按國家標準《GB16297大氣污染物綜合排放標準》進行排放；另一部分為氫氣，氫氣進行收集進行二次利用。
4.如權利要求3所述的MOCVD尾氣處理方法，其特征在于:催化劑的活性組分主要為Ru、Rh、N1、T1、Mo、Fe、Ro以及金屬氮化物，載體為CNTs、MgO、Ti02、Al2O3、活性炭、多孔碳納米管，活性組分的質量百分含量為1_40%，粒徑l-50nm，載體尺寸2_500nm。
5.如權利要求3所述的MOCVD尾氣處理方法，其特征在于:所述過濾器為雙向閥控制，所述過濾器的第一出口端與緩沖罐連接，過濾器的另一出口端與常規(guī)尾氣處理裝置連接。
【文檔編號】B01D53/75GK103846001SQ201410062339
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年2月24日 優(yōu)先權日:2014年2月24日
【發(fā)明者】宋景鋒, 傅華, 王輝, 蔡金, 王懷兵 申請人:蘇州新納晶光電有限公司