TWI789176B - 可降低氮氧副產物濃度的尾氣處理設備 - Google Patents

可降低氮氧副產物濃度的尾氣處理設備 Download PDF

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Abstract

一種可降低氮氧副產物濃度的尾氣處理設備，適用於處理廢氣，且包含：廢氣輸氣管，輸送所述廢氣；雙氧水噴頭，設置於所述廢氣輸氣管上，且將雙氧水噴入所述廢氣輸氣管內，使所述雙氧水與所述廢氣混合；及加熱部，與所述廢氣輸氣管流體連通，且使所述廢氣進行熱裂解反應，以產生氮氧副產物，其中，所述雙氧水能夠促進所述氮氧副產物水溶，以降低所述氮氧副產物之濃度。

Description

可降低氮氧副產物濃度的尾氣處理設備
本發明是有關於一種尾氣處理設備，特別是指一種可降低氮氧副產物濃度的尾氣處理設備。
一氧化二氮(N 2O)及三氟化氮(NF 3)等氣體廣泛應用於半導體工業製程上，且同屬溫室氣體。以一氧化二氮為例，其所能造成的溫度效應效果大約是二氧化碳的296倍。因此，基於環境保護及地球永續發展的理念，有必要設法降低工業製造過程中所排放的一氧化二氮或三氟化氮等溫室氣體之濃度。
因此，如中華民國第I660116號專利案所示，其係揭示一種以甲烷處理一氧化二氮廢氣之尾氣處理設備，能夠高效能地降低該一氧化二氮(N 2O)廢氣的濃度。不過，習知尾氣處理設備即便能高效降低一氧化二氮廢氣的濃度，然而該習知尾氣處理設備卻無法進一步降低一氧化氮及二氧化氮等氮氧副產物NO X之濃度，故有必要進一步尋求解決方案。
因此，本發明的目的，即在提供一種可降低氮氧副產物濃度的尾氣處理設備。
於是，本發明可降低氮氧副產物濃度的尾氣處理設備，適用於處理廢氣，且包含：廢氣輸氣管，輸送所述廢氣；雙氧水噴頭，設置於所述廢氣輸氣管上，且將雙氧水噴入所述廢氣輸氣管內，使所述雙氧水與所述廢氣混合；及加熱部，與所述廢氣輸氣管流體連通，且使所述廢氣進行熱裂解反應，以產生氮氧副產物，其中，所述雙氧水能夠促進所述氮氧副產物水溶，以降低所述氮氧副產物之濃度。
本發明的功效在於：藉由該雙氧水噴頭噴出雙氧水與該廢氣混合，可利用雙氧水促進氮氧副產物水溶，以降低該氮氧副產物之濃度。
本發明可降低氮氧副產物濃度的尾氣處理設備，適用於處理廢氣，其中，該廢氣可以是例如為一氧化二氮(N 2O)或三氟化氮(NF 3)等…。本發明之主要技術特徵是在於，利用一雙氧水(H 2O 2水溶液)噴頭噴出雙氧水與該廢氣混合，使得雙氧水能夠促進該廢氣之氮氧副產物水溶，以降低該氮氧副產物之濃度。
參閱圖1、2，在以下本發明可降低氮氧副產物濃度的尾氣處理設備之一第一實施例中，是以該廢氣為一氧化二氮做舉例來進行說明，並且該雙氧水噴頭是二流體噴頭91。
在本第一實施例中，該可降低氮氧副產物濃度的尾氣處理設備包含一設有一入口檢測點71之入口部7、一前段水洗部2、一輸送該廢氣之廢氣輸氣管5、一提供雙氧水之雙氧水輸入管61、一提供高壓空氣之空氣輸入管62、該二流體噴頭91、一加熱部3、一後段水洗部4、一排氣部8，及一位於該前段水洗部2、該加熱部3及該後段水洗部4下方的水槽(圖未示)。
在本第一實施例中，該二流體噴頭91設置於該廢氣輸氣管5上，且包括一與該雙氧水輸入管61流體連通之導液件911，及一與該空氣輸入管911流體連通之導氣件912，其中，經由該導氣件912導入的高壓空氣可將經由該導液件911導入的雙氧水高壓霧化。
在本第一實施例中，該入口部7的進氣口連通至一前端製造設備(圖未示)，且用於使來自該前端製造設備的一氧化二氮廢氣進入本發明可降低氮氧副產物濃度的尾氣處理設備。
在本第一實施例中，該前段水洗部2的進氣口與該入口部7的出氣口相連通，且是利用濕式洗滌的方式，以清水沖洗去除該一氧化二氮廢氣中的粉塵、水溶性氣體等成分。接著，經過初步洗滌後的一氧化二氮廢氣離開該前段水洗部2並進入該廢氣輸氣管5。
然後，該一氧化二氮廢氣與該二流體噴頭91噴出的高壓霧化雙氧水混合後，流入該加熱部3。
該加熱部3與該廢氣輸氣管5流體連通，且使該廢氣進行熱裂解反應，以產生氮氧副產物。在本第一實施例中，該氮氧副產物為一氧化氮(NO)及二氧化氮(NO 2)。
在本第一實施例中，該加熱部3包括一反應爐31、一貫穿該反應爐31底壁的預熱管32，及數根設於該反應爐31內且圍繞該預熱管32的垂直加熱棒33，其中，用於助燃之機台清潔乾燥空氣(Clean Dry Air，CDA，圖未示)、該一氧化二氮廢氣及高壓霧化之雙氧水等反應物一起流入該預熱管32預熱，繼而進入該反應爐31內被該等加熱棒33加熱而進行熱裂解反應，以產生氮氧副產物一氧化氮及二氧化氮。其中，在本第一實施例中，高壓霧化之雙氧水能夠加速一氧化氮及二氧化氮之水溶速率，以大幅降低一氧化氮及二氧化氮之濃度。
在本第一實施例中，該後段水洗部4設置於該加熱部3下游處，並用於對加熱分解反應後的產物進行再一次水洗並使其降低溫度。
參閱圖1及以下表1，在本第一實施例中，該排氣部8設置於該後段水洗部4下游處，且設有一檢測一氧化氮及二氧化氮之濃度之出口檢測點81。如表1所述，在本第一實施例之3個項次實驗中，主要是以有無利用該二流體噴頭91將流量為0.5升/分鐘(LPM)之雙氧水(例如濃度50%之雙氧水)加入該廢氣輸氣管5來進行實驗數據比較。例如，由第1至第3項次實驗數據可知，有加入雙氧水時所檢測到的氮氧副產物之濃度遠低於無加入雙氧水時所檢測到的氮氧副產物之濃度。因此，由表1實驗數據可證明利用該二流體噴頭91將雙氧水噴入該廢氣輸氣管5中和廢氣混合，確實可以有效處理副產物NO X，以降低氮氧副產物之濃度。
表1：N 2O廢氣加入50%雙氧水之實驗數據
項次 條件 機台CDA流量LPM 加入50%雙氧水流量LPM N 2O流量LPM 副產物 NO濃度ppm 副產物 NO 2濃度ppm
1 無加入雙氧水 50 0 25 1117 168
有加入雙氧水 50 0.5 25 22 48
2 無加入雙氧水 50 0 50 1543 229
有加入雙氧水 50 0.5 50 22 48
3 無加入雙氧水 50 0 75 1726 276
有加入雙氧水 50 0.5 75 22 48
參閱圖3，本發明可降低氮氧副產物濃度的尾氣處理設備之一第二實施例與前述第一實施例的差異處是在於，在本第二實施例中，是以一般噴頭92來將雙氧水噴入該廢氣輸氣管5內和廢氣混合，同樣可有效處理副產物NO X，以降低氮氧副產物之濃度。其中，在本第二實施例中，該一般噴頭92可以是例如為一實心圓錐噴頭等…。
另外，需特別提出的是，雖然在上述第一實施例及第二實施例中，該加熱部3為電熱加熱反應器，但是，在該第一實施例之變化例以及該第二實施例之變化例中，該加熱部3也可為電漿反應器或者燃燒式反應器等其他類型的反應器。
綜上所述，本發明可降低氮氧副產物濃度的尾氣處理設備之優點與功效在於，藉由該雙氧水噴頭91或92噴出雙氧水與該廢氣混合，可利用雙氧水促進氮氧副產物水溶，以降低氮氧副產物之濃度， 故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
2:前段水洗部 3:加熱部 31:反應爐 32:預熱管 33:加熱棒 4:後段水洗部 5:廢氣輸氣管 61:雙氧水輸入管 62:空氣輸入管 7:入口部 8:排氣部 81:出口檢測點 91:二流體噴頭 911:導液件 912:導氣件 92:一般噴頭
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一設備配置圖，說明在本發明可降低氮氧副產物濃度的尾氣處理設備之一第一實施例中，是利用二流體噴頭之導氣件導入高壓空氣，並以導液件導入雙氧水，藉由該高壓空氣將雙氧水高壓霧化，以令高壓霧化之雙氧水能夠加速氮氧副產物之水溶速率，以大幅降低氮氧副產物之濃度； 圖2是一局部放大圖，說明該第一實施例中之該二流體噴頭；及 圖3是一設備配置圖，說明在本發明可降低氮氧副產物濃度的尾氣處理設備之一第二實施例中，是利用一般噴頭把來自雙氧水輸入管之雙氧水直接噴入廢氣輸氣管內。
2:前段水洗部
3:加熱部
31:反應爐
32:預熱管
33:加熱棒
4:後段水洗部
5:廢氣輸氣管
61:雙氧水輸入管
62:空氣輸入管
7:入口部
8:排氣部
81:出口檢測點
91:二流體噴頭

Claims (3)

  1. 一種可降低氮氧副產物濃度的尾氣處理設備，適用於處理廢氣，且包含：廢氣輸氣管，輸送所述廢氣；雙氧水輸入管，提供雙氧水；空氣輸入管，提供高壓空氣；雙氧水噴頭，設置於所述廢氣輸氣管上，且將所述雙氧水噴入所述廢氣輸氣管內，使所述雙氧水與所述廢氣混合，其中，所述雙氧水噴頭為二流體噴頭，所述二流體噴頭包括與所述雙氧水輸入管流體連通之導液件，及與所述空氣輸入管流體連通之導氣件；及加熱部，與所述廢氣輸氣管流體連通，且使所述廢氣進行熱裂解反應，以產生氮氧副產物，其中，所述雙氧水能夠促進所述氮氧副產物水溶，以降低所述氮氧副產物之濃度，其中，經由所述導氣件導入的所述高壓空氣可將經由所述導液件導入的所述雙氧水高壓霧化，以令高壓霧化之雙氧水能夠加速所述氮氧副產物之水溶速率，以大幅降低所述氮氧副產物之濃度。
  2. 如請求項1所述的可降低氮氧副產物濃度的尾氣處理設備，還包含設置於所述加熱部下游處的後段水洗部，及設置於所述後段水洗部下游處的排氣部，其中，所述氮氧副產物為一氧化氮及二氧化氮，所述排氣部設有檢測所述氮氧副產物之濃度之出口檢測點，其中，有將所述雙氧水加入至所述廢氣輸氣管時於所述出口檢測點所檢測到的一 氧化氮及二氧化氮之濃度，低於無加入所述雙氧水時於所述出口檢測點所檢測到的一氧化氮及二氧化氮之濃度。
  3. 如請求項1所述的可降低氮氧副產物濃度的尾氣處理設備，其中，所述加熱部為電熱加熱反應器、電漿反應器，或燃燒式反應器。
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