CN108854487A - 一种砷烷/磷烷废气处理装置及砷烷/磷烷废气处理方法 - Google Patents

一种砷烷/磷烷废气处理装置及砷烷/磷烷废气处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种砷烷/磷烷废气处理装置及砷烷/磷烷废气处理方法，属于废气处理技术领域。本发明的砷烷/磷烷处理装置，包括储液箱、设置于储液箱上并与储液箱连通的进样装置、净化塔、喷淋系统；进样装置包括两端开口的连接器，连接器的顶端设有进气口和进液口，连接器通过储液箱的上部空间与净化塔连通；喷淋系统包括与储液箱连通的循环泵、连通管道、第一喷头区、第二喷头区；净化塔的底部结构为带孔的档板；净化塔内设有第一隔板和第二隔板将净化塔分割为一级净化塔和二级净化塔；一级净化塔和二级净化塔内均装有填料；一级净化塔中的填料的上方设有第一喷头区；二级净化塔中填料的上方设有第二喷头区。本发明的处理装置对废气的处理效率高。

Description

一种砷烷/磷烷废气处理装置及砷烷/磷烷废气处理方法
技术领域
本发明涉及一种砷烷/磷烷废气处理装置及砷烷/磷烷废气处理方法，属于废气处理技术领域。
背景技术
砷烷、磷烷是对人体有剧毒的物质，医学毒理研究表明成人吸入250ppm的砷烷、磷烷气体便会迅速死亡，而暴露在30ppm的砷烷、磷烷中30分钟亦可致命。长期暴露在10ppm的砷烷、磷烷也可致命。暴露于0.5ppm的砷烷、磷烷后出现中毒症状。国家环保标准，环境中的砷烷、磷烷最高允许高度为5×10-8。
砷烷主要产生于半导体工业生产中厂炉管、离子植入制程、MOCVD制程的尾气中。而磷烷主要产生于乙炔生产、黄磷生产、饲料发酵等方面的尾气中。单独处理尾气中的砷烷或磷烷的方法很多。现有技术中常采用高锰酸钾溶液处理含砷烷/磷烷的废气，将高锰酸钾溶液自上而下喷淋与含砷烷/磷烷的废气在喷淋塔内接触吸收，采用高锰酸钾氧化法处理含砷废气，但是高锰酸钾与含砷废气进行氧化还原反应的时会产生锰的结晶物堵塞喷淋系统填料，造成设备停产。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种砷烷/磷烷废气处理装置，利用该装置处理废气中的砷烷/磷烷效率高达99％。
本发明的第二个目的在于提供一种砷烷/磷烷废气处理方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种砷烷/磷烷废气处理装置，包括储液箱、设置于所述储液箱上并与所述储液箱连通的进样装置、净化塔、喷淋系统；所述进样装置包括两端开口的连接器，所述连接器的顶端设有进气口和进液口，所述连接器通过所述储液箱的上部空间与所述净化塔连通；所述喷淋系统包括与所述储液箱连通的循环泵、连通管道、第一喷头区、第二喷头区；所述净化塔的底部结构为带孔的档板以实现所述净化塔与所述储液箱气液的流通；所述净化塔内设有第一隔板和第二隔板将所述净化塔分割为一级净化塔和二级净化塔；所述一级净化塔和二级净化塔内均装有填料；所述一级净化塔中的填料的上方设有所述第一喷头区；所述二级净化塔中填料的上方设有所述第二喷头区。
进一步的，上述连接器优选为锥形连接器。进一步优选为锥形连接瓶。
所述储液箱上安装有pH传感器、温度传感器和ORP(氧化还原电位)传感器。
所述档板上的孔的孔径小于所述填料的直径。所述孔既能实现气液的流通而不能使填料通过。
填料可以增大气液接触面积及分散气流，加大喷淋设备对废气的处理效率。
所述一级净化塔和二级净化塔串联连接。
所述连通管道上设有温度控制装置。由于温度会影响吸收液的pH，进而影响吸收液对废气的处理效果，本发明在吸收液流通的管道上设置温度控制器，用于控制吸收液的温度，保证吸收液作用于废气时具有好的净化效果。
所述第一隔板和所述第二隔板之间的空间形成气道供气体流通。
所述第一隔板与所述净化塔的顶端之间有空隙；所述第二隔板与所述净化塔的顶端接触。
所述第一隔板的下端由所述净化塔延伸至所述储液箱中的液面以下。
所述第一隔板将储液箱中吸收液的上部空间割成第一通道和第二通道；第一通道连通与一级净化塔相通，第二通道与二级净化塔相连通。
所述第二喷头区的上方设有除雾器，所述除雾器的上方设有与外界连通的排气口。循环液在经喷淋系统喷出后形成小液滴，大部分的小液滴会喷洒在填料上，但有一小部分小液滴会随着气流由排气口排出，除雾器可以收集这部分小液滴，不让循环液排出污染环境。
所述第一喷头区由三个以上的喷头组成。
所述第二喷头区由三个以上的喷头组成。
所述喷淋系统还包括设置于所述连通管道与所述进液口之间的支液管。
所述储液箱内装有吸收液。所述吸收液为次氯酸钠溶液。
所述吸收液的ORP值为600～1000。
所述吸收液的pH为7～9。
所述吸收液的温度为18～25℃。
所述储液箱上还安装有ORP调节装置和pH调节装置。当通过pH传感器、OPR传感器监测到储液箱中的吸收液的pH及ORP值超出一定范围时，通过pH调节装置加入磷酸或氢氧化钠调节pH使其满足条件，通过ORP调节装置加入次氯酸钠以使ORP值达到要求，以保证对废气中砷烷/磷烷的净化效果。
本发明的砷烷/磷烷废气处理装置，废气从进气口通入进样装置，同时通过循环泵将储液箱中的吸收液输送至进液口进入进样装置，废气和吸收液在进样装置中达到气液混合，砷烷/磷烷与吸收液发生氧化还原反应，废气得到初步的净化；储液箱中的吸收液通过循环泵进入到喷头，通过喷头雾化后喷洒至填料腔内；上述初步净化后的废气进入填料腔与填料表面的吸收液进一步发生氧化还原反应，废气得到进一步净化。
一种砷烷/磷烷废气处理方法，其特征在于，采用上述处理装置进行处理，包括以下步骤：
1)将储液箱中的吸收液输送至进样装置及第一喷头区、第二喷头区中，经第一喷头区和第二喷头区喷洒至净化塔中的填料表面；所述吸收液为次氯酸钠溶液；
2)砷烷/磷烷废气经进气口进入连接器中，与连接器中的吸收液反应进行一次净化；
3)经一次净化后的废气进入一级净化塔中与填料表面的吸收液反应进行二次净化；
4)经二次净化后的废气进入二级净化塔中进行再次净化，之后排出。
上述次氯酸钠溶液在室温下均可与磷烷或砷烷发生氧化还原反应，生成相应的磷的氧化物或砷的氧化物，该氧化物溶于水，不会产生沉淀物，也不会产生结晶物等堵塞喷淋系统，能够连续地对废气进行处理。
所述吸收液的ORP值为600～1000；所述吸收液的pH为7～9；所述吸收液的温度为18～25℃。
吸收液的ORP值、pH及温度均会影响吸收液对砷烷/磷烷的处理效果，上述通过严格控制吸收液的ORP值、pH及温度保证废气中砷烷/磷烷的处理效果，使净化后的废气能够直接排出符合国家标准。
本发明的砷烷/磷烷废气处理方法，采用本发明的砷烷/磷烷废气处理装置进行处理，具体为：废气从进气口通入进样装置，同时通过循环泵将储液箱中的吸收液输送至进液口进入进样装置，废气和吸收液在进样装置中达到气液混合，砷烷/磷烷与吸收液发生氧化还原反应，废气得到初步的净化；储液箱中的吸收液通过循环泵进入到第一喷头区和第二喷头区，通过第一喷头区/第二喷头区雾化后喷洒至一级净化塔和二级净化塔的填料表面；上述初步净化后的废气通过第一通道进入一级净化塔与填料表面的吸收液进一步发生氧化还原反应，废气得到二次净化；之后，二次净化后的废气通过第二通道进入二级净化塔，进行三次净化，净化后的气体经除雾器除雾后由排气口排出。
本发明的砷烷/磷烷废气处理装置结构简单，对温度、pH、ORP值实施严格的监测，达到吸收液与废气充分发生还原反应的最佳条件，保证废气的处理效率，使处理后的废气能够直接排出，符合国家标准的规定。
本发明的砷烷/磷烷废气处理方法，简单可行，相比于现有技术具有以下优势：
1)采用次氯酸钠作为吸收液，在与废气中的砷烷/磷烷发生氧化还原反应时不会产生沉淀物及颗粒物，无重金属锰，无锰的结晶物产生，避免锰的结晶物堵塞喷淋系统，造成设备停产，且影响设备使用寿命；
2)本发明处理装置中采用多功能进气口，既包括进气口又包括进液口，在进样装置中实现气液混合，提高废气的处理效率；
3)本发明的处理装置增设温度传感器，实时检测吸收液的温度，同时增加循环液温度控制装置，保证吸收液温度恒定，进而保证吸收液pH的稳定，最终保证废气的处理效率。
本发明的砷烷/磷烷废气处理方法，对废气进行多次净化，对砷烷/磷烷的净化效率达99％以上，具有较好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1中的砷烷/磷烷废气处理的结构示意图。
图中零部件名称及编号分别为：
储液箱1 喷淋系统2 进样装置3
净化塔4 pH传感器11 ORP传感器12
温度传感器13 pH调节装置14 ORP调节装置15
循环泵21 连通管道22 第一喷头区23
第二喷头区24 支液管25 锥形连接器31
进气口32 进液口33 挡板41
第一隔板42 第二隔板43 一级净化塔44
二级净化塔45 气道46 填料47
除雾器48 排气口49 温度控制装置5
第一通道6 第二通道7
具体实施方式
现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
请参阅图1，本发明实施例提供了一种砷烷/磷烷废气处理装置，包括储液箱1、喷淋系统2、进样装置3和净化塔4。
上述储液箱1上安装有pH传感器11、氧化还原电位(ORP)传感器12、温度传感器13以对储液箱1中的吸收液进行实时监测；储液箱1的一侧安装有pH调节装置14和ORP调节装置15。
上述储液箱1的上方设有与储液箱1相连通的进样装置3，进样装置3包括锥形连接器31，锥形连接器31具有两端开口的结构，锥形连接器31的小端设置有进气口32、进液口33(进液口33位于锥形连接器31上小端开口的一侧)；锥形连接器31下端开口的直径大于上端开口的直径，下端开口使锥形连接器31直接与储液箱1连通。
上述喷淋系统2包括与储液箱1相连通的循环泵21、连通管道22、第一喷头区23(第一喷头区23由三个喷头组成)、第二喷头区24(第二喷头区24由三个喷头组成)，还包括设于连通管道22与进液口33之间的支液管25；储液箱1中的吸收液经循环泵21、连通管道22、输送至第一喷头区23及第二喷头区24；经支液管25输送至进液口33。连通管道22上设有温度控制装置5对吸收液的温度进行监测。
上述储液箱1的上方还设有与储液箱1连通的净化塔4，净化塔4的底部结构为带孔的挡板41以实现储液箱1与净化塔4之间气液的流通；带孔的挡板41上的孔径小于填料的直径。净化塔4内设有第一隔板42和第二隔板43，第一隔板42与第二隔板43之间的空间形成气道46；第一隔板42与净化塔4的一侧侧壁之间围成的腔体形成一级净化塔44，一级净化塔44内装有填料47，填料47的上方设有第一喷头区23，第一喷头区23与连通管道22连通设置；第一隔板42与净化塔4的顶部之间留有空间供气体通过。第二隔板43与净化塔4的另一侧壁之间围成的腔体形成二级净化塔45，第二隔板43与净化塔4的顶端接触；二级净化塔45内装有填料47，所述填料47的上方设有与连通通道22相连通的第二喷头区24，第二喷头区24的上方设有除雾器48，除雾器48的上方设有与外界连通的排气口49。循环液在经喷淋系统喷出后形成小液滴，大部分的小液滴会喷洒在填料47上，但有一小部分小液滴会随着气流由排气口排出，除雾器48可以收集这部分小液滴，不让循环液排出污染环境。填料47采用多筋球状填料，散堆在一起，具有空隙率大，比表面积大的特点；除雾器内部是由一个个收水填料组成。
上述第一隔板42的下端延伸至储液箱1中的吸收液液面下，将储液箱1中吸收液的上部空间割成第一通道6和第二通道7；第一通道连通6与一级净化塔44相通，第二通道7与二级净化塔45相连通。
上述砷烷/磷烷废气处理装置，储液箱1中的吸收液为次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液的ORP值为600～1000，pH为7～9，温度为18～25℃。通过ORP值的监控对次氯酸钠溶液的浓度进行监控。
由于吸收液的温度、pH及ORP值对砷烷/磷烷的处理效果有较大的影响，通过储液箱1上安装的pH传感器11、ORP传感器12、温度传感器13对吸收液的温度、pH及ORP值进行实时监测，若pH及ORP值不满足一定的条件，则通过储液箱1一侧的pH调节装置14加入磷酸或氢氧化钠使pH达到要求，通过ORP调节装置15加入次氯酸钠使ORP值达到要求；若温度不满足一定条件，由温度控制装置5调节吸收液的温度达到要求，保证吸收液对砷烷/磷烷的处理效率。
本实施例的砷烷/磷烷废气处理方法，具体为：废气从进气口32通入锥形连接器31，同时通过循环泵21将储液箱1中的次氯酸钠吸收液通过连通管道22、支液管25输送至进液口33进入锥形连接器31，废气和吸收液从锥形连接器31的小端进大端出，液体变分散，使气液接触面变大，实现气液更好的混合，废气中的砷烷/磷烷与吸收液发生氧化还原反应，废气得到初步的净化；储液箱1中的吸收液通过循环泵21、连通通道22进入到第一喷头区23和第二喷头区24，雾化后喷洒至一级净化塔44和二级净化塔45；由于第一隔板42的存在，上述初步净化后的废气只能通过第一通道6进入一级净化塔44与填料47表面的吸收液进一步发生氧化还原反应，废气得到二次净化；之后，二次净化后的废气通过气道46及第二通道7进入二级净化塔45内，与填料47表面的吸收液反应，进行三次净化，净化后的气体经除雾器48除雾后由排气口49排出，排出的气体符合国家的排放标准。
上述次氯酸钠吸收液的ORP值为600～1000，pH为7～9，温度为18～25℃。
由于吸收液的温度、pH及ORP值对砷烷/磷烷的处理效果有较大的影响，本实施例的储液箱上安装有pH传感器11、ORP传感器12、温度传感器13对吸收液的温度、pH及ORP值进行实时监测，若pH及ORP值不满足一定的条件，则通过储液箱1一侧的pH调节装置14加入磷酸或氢氧化钠使pH达到要求，通过ORP调节装置15加入次氯酸钠使ORP值达到要求；若温度不满足一定条件，由温度控制装置5调节吸收液的温度达到要求，保证吸收液对砷烷/磷烷的处理效率。
采用本实施例的装置及方法对砷烷/磷烷废气进行处理，处理效率达99％以上，且不会产生结晶物、沉淀物等堵塞喷淋系统，能够连续的处理废气。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种砷烷/磷烷废气处理装置，其特征在于，包括储液箱、设置于所述储液箱上并与所述储液箱连通的进样装置、净化塔、喷淋系统；所述进样装置包括两端开口的连接器，所述连接器的顶端设有进气口和进液口，所述连接器通过所述储液箱的上部空间与所述净化塔连通；所述喷淋系统包括与所述储液箱连通的循环泵、连通管道、第一喷头区、第二喷头区；所述净化塔的底部结构为带孔的档板以实现所述净化塔与所述储液箱气液的流通；所述净化塔内设有第一隔板和第二隔板将所述净化塔分割为一级净化塔和二级净化塔；所述一级净化塔和二级净化塔内均装有填料；所述一级净化塔中的填料的上方设有所述第一喷头区；所述二级净化塔中填料的上方设有所述第二喷头区。
2.根据权利要求1所述的砷烷/磷烷废气处理装置，其特征在于，所述储液箱上安装有pH传感器、温度传感器和ORP传感器。
3.根据权利要求1所述的砷烷/磷烷废气处理装置，其特征在于，所述连通管道上设有温度控制装置。
4.根据权利要求1所述的砷烷/磷烷废气处理装置，其特征在于，所述第一隔板和所述第二隔板之间的空间形成气道供气体流通。
5.根据权利要求1所述的砷烷/磷烷废气处理装置，其特征在于，所述第一隔板与所述净化塔的顶端之间有空隙；所述第二隔板与所述净化塔的顶端接触。
6.根据权利要求1所述的砷烷/磷烷废气处理装置，其特征在于，所述第一隔板的下端由所述净化塔延伸至所述储液箱中的液面以下。
7.根据权利要求1所述的砷烷/磷烷废气处理装置，其特征在于，所述第二喷头区的上方设有除雾器，所述除雾器的上方设有与外界连通的排口。
8.根据权利要求1所述的砷烷/磷烷废气处理装置，其特征在于，所述喷淋系统还包括设置于所述连通管道与所述进液口之间的支液管。
9.一种砷烷/磷烷废气处理方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的处理装置进行处理，包括以下步骤：
1)将储液箱中的吸收液输送至进样装置及第一喷头区、第二喷头区中，经第一喷头区和第二喷头区喷洒至净化塔中的填料表面；所述吸收液为次氯酸钠溶液；
2)砷烷/磷烷废气经进气口进入连接器中，与连接器中的吸收液反应进行一次净化；
3)经一次净化后的废气进入一级净化塔中与填料表面的吸收液反应进行二次净化；
4)经二次净化后的废气进入二级净化塔中进行再次净化，之后排出。
10.根据权利要求9所述的砷烷/磷烷废气处理方法，其特征在于，所述吸收液的ORP值为600～1000；所述吸收液的pH为7～9；所述吸收液的温度为18～25℃。
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