CN110975433A - 一种化学气相沉积尾气回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种化学气相沉积尾气回收装置，包括活性炭毡过滤器、一级冷却回收器和二级冷却回收器，活性炭毡过滤器的入口通过管道与化学气相沉积炉的排气口连通，活性炭毡过滤器的出口通过管道与一级冷却回收器的入口端相连通，一级冷却回收器的出口通过管道与二级冷却回收器的入口端相连通，二级冷却回收器的出口端与真空泵相连接。本发明可以有效清除化学气相沉积法制备碳化硅涂层或碳化硅纳米线等尾气中的粉尘颗粒，并回收尾气中的四氯化硅和三氯甲基硅烷，降低生产成本，减少对环境的污染的同时，延长了真空泵的使用寿命。

Description

一种化学气相沉积尾气回收装置
技术领域
本发明涉及一种尾气回收装置，特别涉及一种化学气相沉积尾气回收装置。
背景技术
为进一步提高C/SiC和C/C复合材料的抗氧化性能和力学性能，必须对其进行氧化防护。化学气相沉积(CVD)是一种快速、有效的致密涂层制备工艺，且SiC与C的界面化学稳定性高，热膨胀系数相差最小，制备CVD SiC涂层是C/SiC复合材料氧化防护时的首要选择。高温下，在C/SiC复合材料上进行SiC涂层有助于在材料表层氧化形成大量SiO2保护膜，能阻止氧向材料内部扩散，从而保护材料内部结构使其不被严重破坏，提高了复合材料的抗氧化性能和力学性能。
制备CVD SiC涂层过程中，常用的原料气体为三氯甲基硅烷，载气为氢气，保护气体为氩气。炉内沉积时，原料气体的利用率不足50％，尾气中四氯化碳、三氯甲基硅烷的含量比较高，而且价格也比较昂贵，回收再利用可以节约大量成本，并且减少对真空泵的损伤。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种化学气相沉积尾气回收装置，回收尾气中的四氯化硅和三氯甲基硅烷，提高原料利用率。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种化学气相沉积尾气回收装置，包括活性炭毡过滤器、一级冷却回收器和二级冷却回收器，活性炭毡过滤器的入口通过管道与化学气相沉积炉的排气口连通，活性炭毡过滤器的出口通过管道与一级冷却回收器的入口端相连通，一级冷却回收器的出口通过管道与二级冷却回收器的入口端相连通，二级冷却回收器的出口端与真空泵相连接；活性炭毡过滤器内设有第一活性炭毡过滤层，一级冷却回收器和二级冷却回收器均包括冷却系统、设置在冷却回收器内的第二活性炭毡过滤层和设置在第二活性炭毡过滤层下方的用于收集液化的四氯化硅和三氯甲基硅烷的收集器。
进一步的，在所述活性炭毡过滤器的入口与化学气相沉积炉之间设有第一压力计。
进一步的，在所述活性炭毡过滤器的出口与一级冷却回收器之间设有第二压力计和第一截止阀。
进一步的，在所述一级冷却回收器与二级冷却回收器之间设有第二截止阀。
进一步的，在所述二级冷却回收器与真空泵之间的管道上依次安装有第三压力计、伺服阀和第三截止阀。
进一步的，所述第一活性炭毡过滤层由上下两块第一多孔不锈钢板以及中间的活性炭毡构成，活性炭毡数目为10～20层。
进一步的，所述第二活性炭毡过滤层由上下两块第二多孔不锈钢板以及中间的活性炭毡构成，活性炭毡数目为5～10层。
进一步的，所述收集器为不锈钢桶。
本发明回收原理：在尾气成分中，除去固体颗粒外，只有四氯化硅和三氯甲基硅烷常温为液态，二者的沸点皆为60℃左右，所以对尾气进行冷却可使二者液化，而其他气分仍为气态，从而进行回收。活性炭毡过滤器通过活性炭毡过滤掉尾气中的固体颗粒，一级冷却回收器进行第一次回收，二级冷却回收器进行第二次回收，提高回收效率。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的化学气相沉积尾气回收装置，可以有效清除化学气相沉积法制备碳化硅涂层或碳化硅纳米线等尾气中的粉尘颗粒，并回收尾气中的四氯化硅和三氯甲基硅烷，降低生产成本，减少对环境的污染的同时，延长了真空泵的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明的实施方式的一种化学气相沉积尾气回收装置的示意图；
其中：1、化学气相沉积炉；2、第一压力计；3、活性炭毡过滤器；4、第二压力计；5、第一截止阀；6、一级冷却回收器；7、第二截止阀；8、二级冷却回收器；9、第三压力计；10、伺服阀；11、第三截止阀；12、真空泵；13、第一多孔不锈钢板；14、第一活性炭毡过滤层；15、冷却系统；16、不锈钢桶。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
实施方式一
如图1所示，该实施例的化学气相沉积炉1内径600mm，采用三氯甲基硅烷为原料气体、氢气为载气、氩气为保护气体进行沉积，三氯甲基硅烷流量为0.8L/min，氢气流量为8L/min,氩气流量为9L/min，沉积温度为1050℃，时间为10h，炉内压强为1000Pa。
本实施例化学气相沉积尾气回收装置包括活性炭毡过滤器3、一级冷却回收器6、二级冷却回收器8，活性炭毡过滤器3的入口通过管道与化学气相沉积炉1的排气口联通，活性炭毡过滤器3的出口通过管道与一级冷却回收器6的入口端相连通，一级冷却回收器6的出口通过管道与二级冷却回收器8的入口端相连通，二级冷却回收器8的出口端与真空泵12相连接。
在活性炭毡过滤器3的入口与化学气相沉积炉1的炉体之间有第一压力计2，在活性炭毡过滤器3的出口与一级冷却回收器6之间有第二压力计4、第一截止阀5，在一级冷却回收器6与二级冷却回收器8之间有第二截止阀7，在二级冷却回收器8与真空泵12之间的管道上依次安装有第三压力计9、伺服阀10和第三截止阀11。
所述的活性炭毡过滤器3包括罐体、罐盖和第一活性炭毡过滤层14，第一活性炭毡过滤层14由上下两块第一多孔不锈钢板13以及中间的活性炭毡构成，活性炭毡数目为10层。第一多孔不锈钢板13用于作为活性炭毡的固定骨架，钢板上的孔供尾气通过，尾气中的粉尘颗粒被截留在活性炭毡上。
所述的一级冷却回收器6、二级冷却回收器8包括罐体、罐盖、第二活性炭毡过滤层、冷却系统15和不锈钢桶16。第二活性炭毡过滤层由上下两块第二多孔不锈钢板以及中间的活性炭毡构成，活性炭毡数目为6层。冷却系统15设置于冷却回收器外壁，冷却系统温度控制为0℃左右(温度控制在-10～20摄氏度范围即可)。
不锈钢桶16置于冷却回收器底部、第二活性炭毡过滤层下方，外径小于冷却回收器内径4cm(小于回收器内径3～8厘米即可)。不锈钢桶用来收集液化的四氯化硅和三氯甲基硅烷。一级冷却回收器6和二级冷却回收器8的不锈钢桶16中的液体可以再次作为CVD的原料气体或作其他用途。
实施方式二
如图1所示，该实施例的化学气相沉积炉1内径800mm，采用三氯甲基硅烷为原料气体、氢气为载气、氩气为保护气体进行沉积，三氯甲基硅烷流量为1.2L/min，氢气流量为12L/min,氩气流量为12L/min，沉积温度为1200℃，时间为10h，炉内压强为1500Pa。
本实施例化学气相沉积尾气回收装置包括活性炭毡过滤器3、一级冷却回收器6、二级冷却回收器8，活性炭毡过滤器3的入口通过管道与化学气相沉积炉1的排气口联通，活性炭毡过滤器3的出口通过管道与一级冷却回收器6的入口端相连通，一级冷却回收器6的出口通过管道与二级冷却回收器8的入口端相连通，二级冷却回收器8的出口端与真空泵12相连接。
在活性炭毡过滤器3的入口与化学气相沉积炉1的炉体之间有第一压力计2，在活性炭毡过滤器3的出口与一级冷却回收器6之间有第二压力计4、第一截止阀5，在一级冷却回收器6与二级冷却回收器8之间有第二截止阀7，在二级冷却回收器8与真空泵12之间的管道上依次安装有第三压力计9、伺服阀10和第三截止阀11。
所述的活性炭毡过滤器3包括罐体、罐盖和第一活性炭毡过滤层14，第一活性炭毡过滤层14由上下两块第一多孔不锈钢板13以及中间的活性炭毡构成，活性炭毡数目为20层。
所述的一级冷却回收器6、二级冷却回收器8包括罐体、罐盖、第二活性炭毡过滤层、冷却系统15和不锈钢桶16，第二活性炭毡过滤层由上下两块第二多孔不锈钢板以及中间的活性炭毡构成，活性炭毡数目为10层，冷却系统温度控制为-5℃左右，不锈钢桶16置于冷却回收器底部，外径小于冷却回收器内径3cm。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种化学气相沉积尾气回收装置，其特征在于，包括活性炭毡过滤器、一级冷却回收器和二级冷却回收器，活性炭毡过滤器的入口通过管道与化学气相沉积炉的排气口连通，活性炭毡过滤器的出口通过管道与一级冷却回收器的入口端相连通，一级冷却回收器的出口通过管道与二级冷却回收器的入口端相连通，二级冷却回收器的出口端与真空泵相连接；活性炭毡过滤器内设有第一活性炭毡过滤层，一级冷却回收器和二级冷却回收器均包括冷却系统、设置在冷却回收器内的第二活性炭毡过滤层和设置在第二活性炭毡过滤层下方的用于收集液化的四氯化硅和三氯甲基硅烷的收集器。
2.根据权利要求1所述的化学气相沉积尾气回收装置，其特征在于，在所述活性炭毡过滤器的入口与化学气相沉积炉之间设有第一压力计。
3.根据权利要求2所述的化学气相沉积尾气回收装置，其特征在于，在所述活性炭毡过滤器的出口与一级冷却回收器之间设有第二压力计和第一截止阀。
4.根据权利要求3所述的化学气相沉积尾气回收装置，其特征在于，在所述一级冷却回收器与二级冷却回收器之间设有第二截止阀。
5.根据权利要求4所述的化学气相沉积尾气回收装置，其特征在于，在所述二级冷却回收器与真空泵之间的管道上依次安装有第三压力计、伺服阀和第三截止阀。
6.根据权利要求1所述的化学气相沉积尾气回收装置，其特征在于，所述第一活性炭毡过滤层由上下两块第一多孔不锈钢板以及中间的活性炭毡构成，活性炭毡数目为10～20层。
7.根据权利要求1或6所述的化学气相沉积尾气回收装置，其特征在于，所述第二活性炭毡过滤层由上下两块第二多孔不锈钢板以及中间的活性炭毡构成，活性炭毡数目为5～10层。
8.根据权利要求1所述的化学气相沉积尾气回收装置，其特征在于，所述收集器为不锈钢桶。
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