CN111097278A - 一种尾气处理装置及尾气处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种尾气处理装置及尾气处理系统，属于尾气处理技术领域。尾气处理装置包括进气管、循环管、排气管和尾气处理罐。进气管和循环管连接，尾气处理罐内装有反应液，尾气处理罐包括相互隔离的第一处理区和第二处理区，第一处理区和第二处理区均位于反应液液面以下；循环管的一端与第一处理区连通，另一端与第二处理区连通，反应液能够通过循环管从第二处理区回流至第一处理区，排气管连通于尾气处理罐的顶部。尾气处理系统包括沿尾气流动方向依次首尾相连的多个尾气处理装置，首端的进气管与尾气排放装置的尾气排放口连接，尾端的排气管与洗涤塔的进气口连接，提高了砷烷的吸收率，实现了对尾气的预处理，减轻了后续尾气处理压力。
Description
技术领域
本发明涉及尾气处理技术领域，尤其涉及一种尾气处理装置及尾气处理系统。
背景技术
砷烷是一种剧毒、可燃气体，与空气混合可形成可燃混合气。对于含有砷烷的尾气，需对尾气中的砷烷进行吸收，然后排放到大气中，以防止污染环境危害人体健康。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(Metal-organic ChemicalVapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀)制程的尾气中，以及砷烷气体生产过程中产生的尾气。
现有技术中通常直接将含砷烷尾气自下而上排入喷淋塔中，喷淋塔自上而下喷淋反应液以吸收砷烷，经处理后的尾气排放到外界大气中。此方法尾气与反应液接触传质阻力大，砷烷吸收率低，要达到预期的处理效果，设备投资和运行费用都比较高。
发明内容
本发明的目的在于提出一种尾气处理装置及尾气处理系统，能够提高砷烷的吸收率，实现对尾气的预处理，以减轻后续尾气处理压力。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种尾气处理装置，包括进气管、循环管、排气管和尾气处理罐，所述进气管用于通入尾气，所述进气管和所述循环管连接，所述尾气处理罐内装有反应液，所述尾气处理罐包括相互隔离的第一处理区和第二处理区，所述第一处理区和所述第二处理区均位于所述反应液液面以下，所述循环管的一端与所述第一处理区连通，另一端与所述第二处理区连通，所述反应液能够通过所述循环管从所述第二处理区回流至所述第一处理区，所述排气管连通于所述尾气处理罐的顶部。
作为一种尾气处理装置的优选技术方案，所述第一处理区和所述第二处理区内均设置有填料，所述循环管的两端均位于所述填料的下方，所述填料用于增加所述尾气与所述反应液的接触面积。
作为一种尾气处理装置的优选技术方案，所述尾气处理装置还包括设置在所述循环管上的射流器，所述进气管和所述射流器连接。
作为一种尾气处理装置的优选技术方案，所述尾气处理装置还包括设置在所述循环管上的换热器，所述换热器位于所述第二处理区和所述射流器之间。
作为一种尾气处理装置的优选技术方案，所述尾气处理装置还包括第一循环泵，所述第一循环泵设置在所述循环管上。
作为一种尾气处理装置的优选技术方案，所述尾气处理装置还包括液位测量组件，所述液位测量组件用于测量所述尾气处理罐内所述反应液的液位高度。
为达上述目的，本发明还提供了一种尾气处理系统，包括沿所述尾气流动方向依次首尾相连的多个如上所述的尾气处理装置，前一个所述尾气处理装置的排气管作为后一个所述尾气处理装置的进气管，首端的所述尾气处理装置的进气管与尾气排放装置的尾气排放口连接，尾端的所述尾气处理装置的排气管与洗涤塔的进气口连接。
作为一种尾气处理系统的优选技术方案，所述尾气处理系统还包括反应液补充组件，所述反应液补充组件与所述尾气处理罐连接，用于向所述尾气处理罐补充所述反应液。
作为一种尾气处理系统的优选技术方案，所述尾气处理系统还包括排液组件，所述排液组件与所述循环管连接，所述排液组件用于向外排放所述反应液。
作为一种尾气处理系统的优选技术方案，所述尾气处理系统还包括缓冲罐，所述缓冲罐连接于首端的所述尾气处理装置的所述进气管上，所述缓冲罐用于防止反应液回流到所述尾气排放装置内。
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果在于：
本发明提供了一种尾气处理装置，该尾气处理装置包括进气管、循环管、排气管和尾气处理罐。其中，进气管和循环管连接，尾气处理罐内装有反应液，尾气处理罐包括相互隔离的第一处理区和第二处理区，第一处理区和第二处理区均位于反应液液面以下；循环管的一端与第一处理区连通，另一端与第二处理区连通，反应液能够通过循环管从第二处理区回流至第一处理区，排气管连通于尾气处理罐的顶部。进气管中的尾气与循环管中的反应液混合后流入第一处理区，与反应液反应后的尾气从排气管排出，反应液在第一处理区、第二处理区和循环管中循环流动。尾气处理装置提高了砷烷的吸收率，实现对尾气的预处理，能够减轻后续尾气处理压力。
本发明还提供了一种尾气处理系统，该尾气处理系统包括沿尾气流动方向依次首尾相连的多个上述的尾气处理装置，前一个尾气处理装置的排气管作为后一个尾气处理装置的进气管，首端的尾气处理装置的进气管与尾气排放装置的尾气排放口连接，尾端的尾气处理装置的排气管与洗涤塔的进气口连接。通过设置多个尾气处理装置，尾气处理系统实现对尾气的多次处理达到排放标准，或作为预处理，以减轻后续尾气的处理压力。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的尾气处理装置的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的尾气处理系统的结构示意图。
附图标记：
1、进气管；2、循环管；3、排气管；
4、尾气处理罐；41、第一处理区；42、第二处理区；43、填料；
5、液位测量组件；6、浓度测量组件；7、PH测量组件；8、射流器；9、第一循环泵；10、换热器；
100、反应液补充组件；1001、药液罐；1002、碱液罐；1003、第二循环泵；
200、排液组件；2001、流量测量组件；
300、缓冲罐。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
如图1所示，本实施例提供了一种尾气处理装置，该尾气处理装置包括进气管1、循环管2、排气管3和尾气处理罐4。其中，进气管1用于通入尾气，进气管1和循环管2连接，尾气处理罐4内装有反应液，尾气处理罐4包括相互隔离的第一处理区41和第二处理区42，第一处理区41和第二处理区42均位于反应液液面以下。循环管2的一端与第一处理区41连通，另一端与第二处理区42连通，反应液能够通过循环管2从第二处理区42回流至第一处理区41，排气管3连通于尾气处理罐4的顶部。
具体地，尾气处理罐4中反应液液面以下设置有一挡板，该挡板的一侧为第一处理区41，另一侧为第二处理区42，第一处理区41中的反应液仅能从挡板的上方流动至第二处理区42中。
尾气从进气管1进入循环管2中，与循环管2中循环流动的反应液混合进入尾气处理罐4中，尾气中的砷烷与反应液产生化学反应被吸收，处理后的尾气从反应液中溢出经排气管3排出；反应液在第一处理区41、第二处理区42和循环管2中循环流动。通过将尾气处理罐4分为第一处理区41和第二处理区42，反应液在尾气处理罐4中的流程增长，延长尾气与反应液的接触时间，增加接触面积，使得尾气与反应液充分反应，从而提高尾气中砷烷的吸收率，实现了对尾气的预处理，从而减轻后续尾气的处理压力。优选地，在本实施例中，第一处理区41大于第二处理区42，以进一步提高尾气与反应液的接触时间。
可选地，第一处理区41和第二处理区42内均设置有填料43，循环管2的两端均连通于填料43的下方，以使含有尾气的反应液在填料43中分散，增加了尾气与反应液的接触面积。填料43一般选用惰性固体物料，在本实施例中，填料43优选为球形、阶梯形等高效散堆填料。填料43的设置使得尾气与反应液强烈混合，增强尾气中的砷烷与反应液的反应程度，从而提高砷烷的吸收率。
优选地，循环管2的一端伸入填料43和尾气处理罐4底部之间，并且伸入部分的管段上开设多个分布孔。分布孔能够将循环管2中的尾气与反应液的混合物均匀的分散于第一处理区41的下方，提高尾气中砷烷的吸收率。
如图1所示，尾气处理装置还包括设置在循环管2上的射流器8，进气管1和射流器8连接。射流器8包括喷嘴、吸入室和扩压管，吸入室包括相互连通的混合室和导气管，导气管与进气管1连接，扩压管与循环管2连通，反应液经过喷嘴后高速喷出，高速反应液经过混合室时，混合室会形成真空，由导气管将进气管1中的尾气导入，尾气进入混合室后，与反应液剧烈混合，形成气液混合物，最终由扩压管排出。射流器8依靠自身特殊的结构和流体的运动，分散尾气和反应液，彼此混合提高反应液与尾气的接触面积，提高砷烷的吸收率。
可选地，尾气处理装置还包括第一循环泵9，第一循环泵9设置在循环管2上。在尾气处理装置处理尾气前，打开第一循环泵9使反应液在循环管2和尾气处理罐4之间建立循环，当射流器8建立真空后，再通入尾气进行处理。防止尾气处理装置中的气体溢散至上游的尾气排放装置中造成污染，并且射流器8建立的真空环境能够更加顺利的将尾气吸入进气管1中，使尾气处理顺利的进行。
由于第一循环泵9对反应液做功，以及尾气中的砷烷与反应液的化学反应为放热反应，导致反应液的温度上升，如果反应液的温度过高，不利于尾气与反应液的混合，并且温度过高会导致反应速率降低，不利于化学反应的进行。因此，尾气处理装置还包括设置在循环管2上的换热器10，换热器10位于第二处理区42和射流器8之间。换热器10可以调节循环管2中反应液的温度，以提高尾气与反应液的混合度，从而提高砷烷与反应液的反应速率，提高砷烷的吸收率。在本实施例中，反应液的温度维持在室温。
优选地，尾气处理装置还包括液位测量组件5，液位测量组件5用于测量尾气处理罐4内反应液的液位高度。液位测量组件5用于监测液面高度，保证操作人员能够实时观测到反应液的液面高度，确保当液面高度降至设定值时，操作人员能够及时补充反应液，保证尾气处理顺利的进行。优选地，在本实施例中，液位高于填料43约10cm～20cm。液位测量组件5优选为压差式液位计，压差式液位计连接于尾气处理罐4上。
优选地，尾气处理装置还包括浓度测量组件6和PH测量组件7。浓度测量组件6和PH测量组件7分别用于监测反应液的浓度和PH。浓度测量组件6一端伸入反应液液面以下，另一端伸出尾气处理罐4外，以便操作人员能够实时监测反应液浓度。PH测量组件7一端伸入反应液液面以下，另一端伸出尾气处理罐4外，以便操作人员能够实时监测反应液的PH值。具体地，PH值一般维持在9～12。优选地，在本实施例中，浓度测量组件6为浓度探头，PH测量组件7为PH探头。
如图2所示，本实施例还提供了一种尾气处理系统，该尾气处理系统包括沿尾气流动方向依次首尾相连的多个上述尾气处理装置，前一个尾气处理装置的排气管3作为后一个尾气处理装置的进气管1，首端的尾气处理装置的进气管1与尾气排放装置的尾气排放口连接，尾端的尾气处理装置的排气管3与洗涤塔的进气口连接。
尾气从尾气排放口排出后被射流器8吸入循环管2中，通过循环管2进入首个尾气处理罐4，经过处理的尾气从反应液液面溢出，通过排气管3进入下一个尾气处理装置的进气管1中，尾气依次经过多个尾气处理装置，实现对尾气的多次处理，提高预处理的处理效果，进一步减轻后续尾气处理压力，提高砷烷的吸收率。尾气处理系统中尾气处理装置的数目根据排放尾气中砷烷的浓度设置，经过尾气处理系统处理后的尾气可以达到排放标准，或再经过后续喷淋塔的喷淋洗涤，最终排放到环境中，符合环保要求。优选地，在本实施例中，尾气处理系统包括沿尾气流动方向依次首尾相连的两个尾气处理装置。
可选地，尾气处理系统还包括反应液补充组件100，反应液补充组件100与尾气处理罐4连接，用于向尾气处理罐4补充反应液。具体地，反应液补充组件100包括药液罐1001和碱液罐1002，药液罐1001和碱液罐1002分别通过管路与尾气处理罐4连接，管路上设置有第二循环泵1003。药液罐1001中装有浓度为1％～10％的次氯酸钠溶液，碱液罐1002中装有浓度为1％～40％的氢氧化钠溶液。当液位测量组件5监测到液位低于预设值时，操作人员可将药液罐1001中的药液添加至尾气处理罐4中；当浓度测量组件6检测到反应液的浓度低于预设值时，可将药液罐1001中的药液及碱液罐1002中的碱液添加至尾气处理罐4中使反应液的浓度达到预设值；当PH测量组件7监测到反应液的PH值低于预设值时，可将碱液罐1002中的碱液添加至尾气处理罐4中使反应液的PH值回到预设范围内。
可选地，尾气处理系统还包括排液组件200，排液组件200与循环管2连接，排液组件200用于向外排放反应液。具体地，排液组件200包括排液总管、多个排液支管和多个流量测量组件2001，流量测量组件2001与排液支管一一对应并设置在排液支管上，排液支管一端与尾气处理装置的循环管2连接，另一端延伸与排液总管连接，排液总管与含砷废水系统连接。当反应液循环一段时间以后，因反应液与砷烷反应浓度下降而产物浓度增加，为了维持反应液和产物浓度在一定的范围内，需要对尾气处理罐4中的反应液有一定的排放，以保证尾气处理能持续有效进行。优选地，在本实施例中，流量测量组件2001选择为流量计。
可选地，尾气处理系统还包括缓冲罐300，缓冲罐300连接于首端的尾气处理装置的进气管1上，缓冲罐300用于防止反应液回流到尾气排放装置内。当尾气处理系统出现故障或断电导致系统停止工作，由于进气管1为负压的状态，反应液会由于压差而产生倒吸现象，通过设置缓冲罐300可以储存倒吸回流的反应液，防止反应液流入尾气排放装置。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种尾气处理装置，其特征在于，包括进气管(1)、循环管(2)、排气管(3)和尾气处理罐(4)，所述进气管(1)用于通入尾气，所述进气管(1)和所述循环管(2)连接，所述尾气处理罐(4)内装有反应液，所述尾气处理罐(4)包括相互隔离的第一处理区(41)和第二处理区(42)，所述第一处理区(41)和所述第二处理区(42)均位于所述反应液液面以下，所述循环管(2)的一端与所述第一处理区(41)连通，另一端与所述第二处理区(42)连通，所述反应液能够通过所述循环管(2)从所述第二处理区(42)回流至所述第一处理区(41)，所述排气管(3)连通于所述尾气处理罐(4)的顶部。
2.如权利要求1所述的尾气处理装置，其特征在于，所述第一处理区(41)和所述第二处理区(42)内均设置有填料(43)，所述循环管(2)的两端均位于所述填料(43)的下方，所述填料(43)用于增加所述尾气与所述反应液的接触面积。
3.如权利要求1所述的尾气处理装置，其特征在于，所述尾气处理装置还包括设置在所述循环管(2)上的射流器(8)，所述进气管(1)和所述射流器(8)连接。
4.如权利要求3所述的尾气处理装置，其特征在于，所述尾气处理装置还包括设置在所述循环管(2)上的换热器(10)，所述换热器(10)位于所述第二处理区(42)和所述射流器(8)之间。
5.如权利要求1所述的尾气处理装置，其特征在于，所述尾气处理装置还包括第一循环泵(9)，所述第一循环泵(9)设置在所述循环管(2)上。
6.如权利要求1所述的尾气处理装置，其特征在于，所述尾气处理装置还包括液位测量组件(5)，所述液位测量组件(5)用于测量所述尾气处理罐(4)内所述反应液的液位高度。
7.一种尾气处理系统，其特征在于，包括沿所述尾气流动方向依次首尾相连的多个如权利要求1～6任一项所述尾气处理装置，前一个所述尾气处理装置的排气管(3)作为后一个所述尾气处理装置的进气管(1)，首端的所述尾气处理装置的进气管(1)与尾气排放装置的尾气排放口连接，尾端的所述尾气处理装置的排气管(3)与洗涤塔的进气口连接。
8.如权利要求7所述的尾气处理系统，其特征在于，所述尾气处理系统还包括反应液补充组件(100)，所述反应液补充组件(100)与所述尾气处理罐(4)连接，用于向所述尾气处理罐(4)补充所述反应液。
9.如权利要求7所述的尾气处理系统，其特征在于，所述尾气处理系统还包括排液组件(200)，所述排液组件(200)与所述循环管(2)连接，所述排液组件(200)用于向外排放所述反应液。
10.如权利要求7所述的尾气处理系统，其特征在于，所述尾气处理系统还包括缓冲罐(300)，所述缓冲罐(300)连接于首端的所述尾气处理装置的所述进气管(1)上，所述缓冲罐(300)用于防止所述反应液回流至所述尾气排放装置内。
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