DE10148912A1

DE10148912A1 - Effluent air electrostatic wet separator for use in semiconductor manufacture comprises spray electrode exposed to oscillator and pulsed supply of compressed air

Info

Publication number: DE10148912A1
Application number: DE2001148912
Authority: DE
Inventors: Andreas Frenzel; Ralf Heidenreich; Manfred List; Tim Neuhaus; Lothar Ritter
Original assignee: Institut fuer Luft und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige GmbH
Current assignee: Institut fuer Luft und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige GmbH
Priority date: 2001-09-24
Filing date: 2001-09-24
Publication date: 2003-04-10

Abstract

A wet electrostatic filter has a tubular precipitation electrode (5) with a concentric spray electrode (13). The electrode is incorporated within a component (2) in the upper part of the separator and is surrounded by a compressed air supply tube (20). The electrode is secured in the lower part of the separator by an insulated weight resting on a sheet of perforated metal (14). The compressed air supply (17) and high voltage contact (18) form part of the component (2). Two tangential tubes (3) deliver washing fluid to the precipitation electrode (5) in the upper part. The precipitation electrode (5) is located within a tangential separator pipe (11.1) open at the base. The resulting annular gap translates to a droplet separator (12) via a tangential outlet (11.2). The lower part of the tangential separator has guide vanes (15). The upper part of the spray electrode (13) has a small component which sets up oscillations in the spray electrode under the influence of pulsating compressed air. The washing fluid is delivered by a pump (6). Liberated droplets are captured in a sump (12) and returned to the reservoir (9) which has an inlet (8), an outlet (7) and a pH sensor and regulator.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Naßabscheider zur Schadstoffabsorption und Abscheidung von Partikeln und Tröpfchen im Nanometer- und Feinstaubbereich, insbesondere in der Halbleiterfertigung. The invention relates to an electrostatic wet separator for pollutant absorption and Separation of particles and droplets in the nanometer and fine dust range, especially in semiconductor manufacturing.

Bekannte elektrostatische Naßabscheider besitzen eine Sprühelektrode, die sich in einer rohrförmigen Niederschlagselektrode befindet, durch die die zu reinigende Abluft geleitet wird. Dabei wird der an der Niederschlagselektrode abgelagerte Staub durch eine Flüssigkeit abgespült. Aufbauend auf diesem Grundprinzip gibt es eine Vielzahl von Vorschlägen zur speziellen Ausgestaltung derartiger Abscheider. So wird z. B. in DE 33 24 803 A1 ein Staubabscheidegerät beschrieben, beim dem in einer rohrförmigen Kammer eine Hochspannungsführende Elektrode angeordnet ist. Durch eine besondere Ausbildung der Elektrode wird erreicht, dass in einem ersten Abschnitt eine Stoßionisation erfolgt und im zweiten ein elektrostatisches Abscheidefeld ausreichender Feldstärke erzeugt wird. Nachteilig ist bei dieser Ausführung, dass keine spezielle Einrichtung zum Austragen des abgeschiedenen Staubes vorgesehen ist, so dass ein Einsatz für kontinuierliche Prozesse nicht vorteilhaft ist. Known electrostatic wet separators have a spray electrode, which is in a tubular precipitation electrode, through which the exhaust air to be cleaned is passed becomes. The dust deposited on the precipitation electrode becomes a liquid rinsed. Building on this basic principle, there are a number of proposals for special design of such separators. So z. B. in DE 33 24 803 A1 Dust separator described, in which in a tubular chamber High-voltage electrode is arranged. Through a special design of the electrode it is achieved that in a first section there is an impact ionization and in the second one electrostatic deposition field of sufficient field strength is generated. The disadvantage is this version that no special facility for discharging the deposited Dust is provided, so that use for continuous processes is not advantageous.

Aus DE 196 11 331 A1 ist eine elektrostatische Filteranordnung zum Abscheiden von Verunreinigung aus Gasen bekannt, bei der wendelförmige Sprühelektroden mit unterschiedlichen Querschnitt eingesetzt werden, um über die gesamte Länge des Abscheiders beeinflußbare Abscheidebedingungen zu schaffen. Eine solche Ausführung ist relativ aufwendig und die Schaffung optimaler Abscheidebedingungen erfordert ebenfalls einen hohen Aufwand. DE 196 11 331 A1 describes an electrostatic filter arrangement for separating Contamination from gases is known in the case of helical spray electrodes with different Cross-section are used to be influenced over the entire length of the separator To create separation conditions. Such an execution is relatively complex and Creating optimal separation conditions also requires a lot of effort.

In DE 41 09 349 A1 wird ein Verfahren zur Abscheidung von Partikeln aus einem Rauchgasstrom und eine elektrostatische Niederschlagseinrichtung mit befeuchteten Wänden und Flüssigkeitsrückführung beschrieben. Hier wird eine Lösung mit hohem pH-Wert eingesetzt, die über ein Lösungsverteilwehr eingespeist wird und als Film kontinuierlich an der rohrförmigen Niederschlagseinrichtung nach unten fließt. Der pH-Wert der Lösung wird ständig überwacht und durch Zugabe von Lauge auf den gewünschten Wert eingestellt. Diese Ausführungsform ist speziell für die Abscheidung von Partikeln aus Fleischrauch geeignet und für die Abscheidung von Partikeln im Nanometer- und Feinstaubbereich für die Halbleiterindustrie nicht geeignet. DE 41 09 349 A1 describes a method for separating particles from a Flue gas flow and an electrostatic precipitation device with moistened walls and Liquid return described. Here a solution with a high pH is used, which is fed in via a solution distribution weir and is continuously shown on the film tubular precipitation device flows down. The pH of the solution is constantly changing monitored and adjusted to the desired value by adding lye. This Embodiment is particularly suitable for the separation of particles from meat smoke and for the separation of particles in the nanometer and fine dust range for the Semiconductor industry not suitable.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrostatischen Naßabscheider zu schaffen, der zur Abscheidung feinster Stäube und zur Schadstoffabsorption aus der Prozeßabluft, insbesondere der Halbleiterindustrie, einsetzbar ist und mit dem die anspruchsvollen Forderungen hinsichtlich der Emmissionswerte eingehalten werden. The object of the invention is to provide an electrostatic wet separator which for Separation of the finest dusts and for pollutant absorption from the process exhaust air, especially in the semiconductor industry, and with which the demanding requirements can be met with regard to the emission values.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. This object is achieved by the features of the patent claim. The subclaims contain advantageous embodiments of the invention.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des gesamten erfindungsgemäß gestalteten elektrostatischen Naßabscheiders. Über einen tangentialen Eintritt 3 wird die Waschflüssigkeit in die als Rohr ausgebildete Niederschlagselektrode 5 eingeleitet. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, werden zwei tangentiale Zuführungen 3 eingesetzt, um eine ausreichende Beaufschlagung der Niederschlagselektrode 5 mit Waschflüssigkeit zu gewährleisten. Im oberen Bereich der Niederschlagselektrode 5 befindet sich ein Überlauf 4. Innerhalb der Niederschlagselektrode 5 befindet sich die Sprühelektrode 13, die im oberen Bereich des Abscheiders befestigt ist. Im unteren Bereich der Niederschlagselektrode 5 wird die Sprühelektrode 13 durch eine Zentriereinrichtung 14 fixiert. Diese Zentriereinrichtung 14 besteht aus einem an der Sprühelektrode 13 befestigten isolierten Gewicht, das in einem Siebblech geführt wird. The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. Fig. 1 shows a schematic representation of the entire electrostatic wet separator designed according to the invention. The washing liquid is introduced into the precipitation electrode 5 , which is designed as a tube, via a tangential inlet 3 . As can be seen from FIG. 2, two tangential feeds 3 are used in order to ensure that the precipitation electrode 5 is adequately loaded with washing liquid. An overflow 4 is located in the upper region of the precipitation electrode 5 . Inside the precipitation electrode 5 is the spray electrode 13 , which is fastened in the upper area of the separator. The spray electrode 13 is fixed in the lower region of the precipitation electrode 5 by a centering device 14 . This centering device 14 consists of an insulated weight attached to the spray electrode 13 , which is guided in a sieve plate.

Wie der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 3 zu entnehmen ist, befindet sich im oberen Bereich des Abscheiders, innerhalb des Rohgaseintritts 21, das Bauteil 2 zur Befestigung der Sprühelektrode 13, das so ausgebildet ist, dass es zugleich als Halterung für ein Düsenrohr 20 dient, in dessen Inneren die Sprühelektrode 13 nach unten geführt wird. Über dieses Düsenrohr 20 wird die Sprühelektrode 13 mit Druckluftimpulsen zur Abreinigung von anhaftenden Staubteilchen beaufschlagt. Am Bauteil 2 befindet sich dementsprechend der Druckluftanschluss 17 für die Druckluftzuführung über das Impulsventil 1. Unterhalb der Sprühelektrodenaufhängung 19 ist an der Sprühelektrode 13 ein kleines Bauteil befestigt, durch das die Sprühelektrode 13 unter Einfluß des Druckluftimpulses in Schwingungen versetzt wird. Im Bauteil 2 ist außerdem der HV-Kontakt 18 angebracht. As can be seen from the enlarged representation according to FIG. 3, in the upper area of the separator, inside the raw gas inlet 21 , there is the component 2 for fastening the spray electrode 13 , which is designed such that it also serves as a holder for a nozzle tube 20 . inside of which the spray electrode 13 is guided downwards. Via this nozzle tube 20 , the spray electrode 13 is acted upon by compressed air pulses for cleaning off adhering dust particles. Accordingly, the compressed air connection 17 for the compressed air supply via the pulse valve 1 is located on the component 2 . Below the spray electrode suspension 19 , a small component is fastened to the spray electrode 13 , by means of which the spray electrode 13 is set in vibration under the influence of the compressed air pulse. In the component 2 , the HV contact 18 is also attached.

Die Niederschlagselektrode 5 befindet sich in einem Tangentialseparatorrohr 11.1. Dadurch wird erreicht, dass der aus der Niederschlagselektrode 5 austretende gereinigte Gasstrom umgelenkt wird und im Ringspalt des Tangentialseparatorrohres 11.1 nach oben strömt. Über Leitbleche 15 erhält der Gasstrom einen Drall, wodurch die beabsichtigte Tropfenabscheidung begünstigt wird. Im oberen Bereich wird der gereinigte Gasstrom über einen Tarigentialauslass 11.2, einen weiteren Tropfenabscheider 12 und einem Abluftventilator 10 abgeleitet. Die Waschflüssigkeit wird im unteren Bereich über den Waschflüssigkeitsablauf 16 zurück zum Vorlagebehälter 9 geleitet. In den Vorlagebehälter 9 wird auch die im Tropfenabscheider 12 abgeschiedene Flüssigkeit geleitet. Außerdem sind an dem Vorlagebehälter 9 Leitungen für die Waschflüssigkeitsausschleusung 7 und dem Waschflüssigkeitszulauf 8 angeschlossen. Über die Vorlaufleitung für die Waschflüssigkeit und eine Kreislaufpumpe 6 wird die Waschflüssigkeit zu den tangentialen Eintritt 3 gefördert. Über eine hier nicht dargestellte Einrichtungen erfolgt die Kontrolle des pH-Wertes der Flüssigkeit im Vorlagebehälter 9 und über eine Dosiereinrichtung wird der gewünschte pH-Wert eingestellt. The precipitation electrode 5 is located in a tangential separator tube 11.1 . It is thereby achieved that the cleaned gas stream emerging from the precipitation electrode 5 is deflected and flows upwards in the annular gap of the tangential separator tube 11.1 . The gas stream receives a swirl via guide plates 15 , which favors the intended droplet separation. In the upper area, the cleaned gas flow is discharged via a tarigential outlet 11.2 , another droplet separator 12 and an exhaust air fan 10 . The washing liquid is conducted in the lower region back to the reservoir 9 via the washing liquid outlet 16 . The liquid separated in the droplet separator 12 is also passed into the storage container 9 . In addition, lines for the washing liquid discharge 7 and the washing liquid inlet 8 are connected to the storage container 9 . The washing liquid is conveyed to the tangential inlet 3 via the feed line for the washing liquid and a circulation pump 6 . The pH of the liquid in the reservoir 9 is checked by means of devices not shown here, and the desired pH is set by means of a metering device.

Claims

1. Electrostatic wet separator, consisting of a liquid-loaded tubular precipitation electrode ( 5 ) and a concentrically arranged spray electrode ( 13 ), characterized in that
the spray electrode ( 13 ) is fastened in a component ( 2 ) in the upper area of the separator and is surrounded by a nozzle tube ( 20 ) which can be pressurized with compressed air and in the lower area by a centering device ( 14 ) consisting of an insulated weight guided in a sieve plate, is fixed;
the compressed air connection ( 17 ) and the HV contact ( 18 ) are arranged on the component ( 2 );
two tangential inlets ( 3 ) for the washing liquid are attached to the precipitation electrode ( 5 ) in the upper region;
the precipitation electrode ( 5 ) is located in a tangential separator tube ( 11.1 ) which is open at the bottom and through which the annular gap thus formed opens into a droplet separator ( 12 ) via a tangential outlet ( 11.2 ) located in the upper area;
the annular gap in the lower area between the precipitation electrode ( 5 ) and the tangential separator tube ( 11.1 ) is equipped with baffles ( 15 ).

2. Electrostatic separator according to claim 1, characterized in that a small component is attached in the upper region of the spray electrode ( 13 ), which causes the spray electrode ( 13 ) to vibrate under the influence of the compressed air pulse.

3. Electrostatic separator according to claim 1, characterized in that the washing liquid is circulated via a circulation pump ( 6 ), the liquid from the precipitation electrode ( 5 ) and in the annular gap between the precipitation electrode ( 5 ) and the tangential separator tube ( 11.1 ) and the liquid separated in the droplet separator ( 12 ) is returned to a storage container ( 9 ) and the storage container ( 9 ) also has connections for a washing liquid inlet ( 8 ) and the washing liquid discharge ( 7 ).

4. Electrostatic separator according to claim 1 and 3, characterized in that the storage container ( 9 ) has a device for determining the pH value and a metering device for adjusting the pH value.