專利名稱：具有對半導體制造中的廢氣流進行氧化處理用途的廢氣流處理系統(tǒng)的制作方法
背景技術：
發(fā)明領域本發(fā)明涉及一種處理工業(yè)廢物流的系統(tǒng)，所述廢物流如半導體制造業(yè)、光電處理技術等過程中產(chǎn)生的廢氣。所述系統(tǒng)可以包括氧化裝置、氣體滌氣裝置、顆粒固體凈化裝置及其他用于廢氣處理的操作裝置。根據(jù)本發(fā)明的改進措施，可以用臭氧或其他含氧試劑提高廢物處理系統(tǒng)除去可氧化物質(zhì)的效率，所述可氧化物質(zhì)如鹵化物、鹵代烴、NOx、氫化物、SOx、NF3、及其他有機和無機化合物。
在Delatech CDO中，熱處理系統(tǒng)包括一個電加熱管、該加熱管可任選地結(jié)合一種對廢氣流中特別難去除的化合物進行破壞的焰基(flame-based)可嵌入的Hydrogen Injection System(HIS)。在前面所述DAS Escape系統(tǒng)中，熱氧化器是焰基，使用氧氣作為氧化劑及甲烷或氫作為燃料。在TPU中，熱氧化器包括一種使用空氣或氧氣作為氧化劑及甲烷作為燃料的焰基表面燃燒裝置。
除了這些一體化的商購系統(tǒng)，還有各種商購的用于處理廢氣流的獨立的裝置操作系統(tǒng)，包括a)不加熱的物理吸附填充層干式滌氣器，b)不加熱的化學吸附填充層干式滌氣器，c)加熱的化學反應填充層干式滌氣器，d)加熱的催化反應填充層干式滌氣器，e)濕式滌氣器及f)焰基熱處理裝置。這些裝置操作工藝的每一種都與特定用途相適合，這取決于要進行處理的氣流的性質(zhì)。
總的來說，這些工藝中的每一種都是基于一整套用于特定廢物流組分的凈化裝置。當滿足如下條件時，這些裝置可以提供好的凈化效果，a)需要除去的廢物流的組分在凈化裝置通道中十分地相似，是單一地凈化技術便可除去的氣體，或b)當與特定凈化裝置不相符合的氣流組分物質(zhì)中的具體成分具有如下特征氣流成分物質(zhì)可以不需要凈化便被排出。
有時，前面所提到的單一裝置操作系統(tǒng)的終端使用者可以選擇結(jié)合兩種或兩種以上的不同處理裝置，從而對通過該系統(tǒng)的各種氣體的每一類別進行處理。雖然由于在第一種情況下最初的裝置制造廠能在單一的小型處理系統(tǒng)中結(jié)合不同的操作處理裝置，但是這樣一種組合裝置的操作相對于原始裝置制造廠來說明顯地不利于最終使用者。相反，最終使用者必須從根本上修改用于組合裝置和工藝的組成部件。
另外，這些結(jié)合了原始裝置制造廠的廢氣處理系統(tǒng)在某些應用中相對于單裝置操作系統(tǒng)具有一些優(yōu)點，典型地，這些一體化系統(tǒng)例如在進行氧化操作、驟冷操作和洗滌操作時會產(chǎn)生不同的缺陷，包括在各自段和氧化段的入口區(qū)域顆粒堵塞、在氧化段產(chǎn)生顆粒、在洗滌段酸性氣體洗滌不充分、對酸性氣體和顆粒物洗滌而大量消耗的水，及來自洗滌段的飽和排出氣的濃縮導致含水混合物與酸的收集和濃縮。
入口堵塞可能來自如下幾個原因a)氣體段的燃燒產(chǎn)物水蒸氣的反遷移會使水與進入的與水具有反應性的氣體如BCl3或WF6發(fā)生異相或同相水解反應；b)進入的熱反應性氣體的熱分解；及c)在系統(tǒng)過渡位置進入的氣體的濃縮。這些入口堵塞問題需要結(jié)合活塞裝置或其他固體凈化裝置以使入口不會積累固體，然而這些裝置不可避免地大大增加了系統(tǒng)的費用和勞動成本。在其它情況下，入口堵塞問題可能是系統(tǒng)固有的并需要定期地維護以保持入口不會出現(xiàn)固體的積累。然而這些維護需要關閉所述系統(tǒng)，從而降低了制造設備中產(chǎn)物的收率。
在工廠裝置中所存在的現(xiàn)場使用的一體化氣體廢物處理系統(tǒng)還有如下問題難以處理其自身濕式洗滌過程中產(chǎn)生的廢水。許多工廠不能處理含氟(F-)物質(zhì)的廢水，或更一般地處理來自廢氣處理系統(tǒng)本身的廢水中的含氟物質(zhì)。
當進入處理裝置的進料水質(zhì)差時，水滌氣器和一體化系統(tǒng)的驟冷部件也存在堵塞的問題，而這種水質(zhì)在在美國西南是典型存在的。在許多地方缺乏可以使用的水、高用水成本及對排出廢水的處理成本也是重要的問題。在有些時候，這些因素促使在處理裝置中使用高質(zhì)量的去離子水。而要有效地防止滌氣器和驟冷器堵塞，解決問題的辦法涉及與高質(zhì)量去離子水的高成本相聯(lián)系的高昂費用。
在洗滌操作中，在滌氣塔中對酸性氣體洗滌的低效可能是由于通過這些系統(tǒng)流體的低流速。處理這種小流速的滌氣塔的直徑相應是小的，當其與傳統(tǒng)的大直徑填料相結(jié)合時會導致填料件直徑接近塔徑，這是過高的并在滌氣塔內(nèi)產(chǎn)生大的壁效應。這種滌氣塔需要大的水流速度，這反過來會產(chǎn)生溝流、液泛、和騰涌，并有部分未處理的氣體通過洗滌系統(tǒng)。由于這些系統(tǒng)的低洗滌效率，通常會觀察到在這些系統(tǒng)的下游管道產(chǎn)生腐蝕，這是由于來自滌氣器的未處理的排放氣在這里濃縮。當來自廢物流的鹵化物氣體被處理時，來自滌氣塔的排放氣由于滌氣器的低洗滌效率而含有未洗脫的鹵素含量。未洗脫的鹵素含量在VLE露點條件濃縮形成形成高濃度酸層，及比期望的酸/水比混合物更高的酸含量。
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于處理工業(yè)廢氣的改進系統(tǒng)。
本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的一體化廢物處理系統(tǒng)，用水洗滌及氧化處理廢氣流。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于處理工業(yè)廢氣的改進系統(tǒng)，該系統(tǒng)減少了系統(tǒng)易受堵塞的可能性和固體的積累。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種采用水洗滌的廢氣處理系統(tǒng)，相對于現(xiàn)有的滌氣系統(tǒng)，其大大減少了洗滌操作中的用水量。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于處理廢氣的系統(tǒng)，如半導體制造和光電處理等過程中產(chǎn)生的廢氣，本發(fā)明解決了上面所討論的現(xiàn)有技術中的不足。
本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點從下面的描述中會得到更清楚的說明。
一方面，本發(fā)明涉及一種用于處理包含可氧化成分氣流的氣流處理系統(tǒng)，包括安裝一氧化裝置以接收氣流并使氣流處于氧化條件下以減少其中所含的可氧化成分；任選地，安裝一氧化前滌氣器以除去氣流中的可洗滌成分，并將處理后的氣流排放到氧化裝置；任選地，安裝一氧化后滌氣裝置以接收來自氧化裝置的氣流并從氣流除去可洗滌成分；及在該系統(tǒng)中設置一個提供含氧氣流的含氧氣源以提高對可氧化成分的去除量。
這種含氧的氣源可以是所述氣流本身，其中輸入氧化裝置的氣流含有一種含氧氣體(如臭氧)作為氣流中的一種成分。這種含氧成分的氣流可以來自操作過程的上游，如在半導體制造工藝中的等離子處理過程，其中臭氧與其他氧化性氣體物質(zhì)一起產(chǎn)生。所述系統(tǒng)的氧化劑裝置的氧化條件使所述氣流在本身所含氧化性氣體物質(zhì)的作用下發(fā)生氧化作用，任選地從外部添加含氧供應源，在本發(fā)明給出的應用中這是需要的或想要達到的。另一方面，供給所述處理系統(tǒng)的含氧氣體可以全部由外部氣源供應，這樣一種氧氣或臭氧發(fā)生器與所述氣體處理系統(tǒng)的氧化裝置相結(jié)合以供應氧源。
本發(fā)明的另一個方面涉及一種用于處理包含可氧化成分的氣流的氣體處理系統(tǒng)，其通過用含水洗滌介質(zhì)洗滌該氣流，其中含氧氣體(如臭氧)在含水洗滌介質(zhì)洗滌氣流之前被送入洗滌介質(zhì)。所述含水洗滌介質(zhì)例如包括其中加有臭氧的補給水和/或循環(huán)水，在接下來對氣流的洗滌操作中通過含有臭氧或其他含氧氣體的含水洗滌介質(zhì)的作用使所述氣流中的可氧化成分發(fā)生液相分解。根據(jù)本發(fā)明這種″oxically-enhanced″的液體洗滌可以用來預洗或后洗該氣流，并結(jié)合氧化劑處理裝置，或“oxically-enhanced”滌氣裝置單獨使用。
本發(fā)明的另一方面涉及一種用于處理包含可氧化成分的氣流的氣流處理系統(tǒng)，包括一個經(jīng)設置接收氣流并使氣流處于氧化條件下以減少其中所含的可氧化成分的氧化裝置；一個與氧化裝置相結(jié)合的臭氧源；及包括一個向氣流和臭氧提供能量的能量源的氧化裝置。
本發(fā)明的另一方面涉及一種用于處理包含可氧化成分的氣流的氣流處理系統(tǒng)，包括一個被設置接收氣流并使氣流處于氧化條件下以減少其中所含的可氧化成分的氧化裝置；在氧化裝置的上游設置一濕式滌氣器對進入氧化處理裝置之前的氣流進行洗滌處理，一個在氣流上游和/或向濕式滌氣器與氧化裝置的至少一個提供臭氧的臭氧源；及包括一個向氣流和臭氧提供能量的能量源的氧化裝置。
另一方面，本發(fā)明涉及一種用于處理包含可氧化成分的氣流的氣流處理系統(tǒng)，包括向氧化裝置中輸入氣流并使其中的氣流處于氧化條件下以減少所述氣流中所含的可氧化成分；任選地在氧化裝置的上游洗滌所述氣流以除去可洗滌成分；任選地在氧化裝置的下游洗滌所述氣流以除去可洗滌成分；及使所述氣流與含氧氣體相接觸以提高氣流中所含可氧化成分的減少量。
本發(fā)明的一方面涉及一種處理包含可氧化成分的氣流的方法，包括將所述氣流輸入氧化裝置并使氣流處于氧化條件下以減少其中所含的可氧化成分；向氧化裝置中輸入臭氧；及向氣流和臭氧提供能量。
另一方面，本發(fā)明涉及一種用于處理包含可氧化成分的氣流的方法，包括向氧化裝置中輸入氣流并使其中的氣流處于氧化條件下以減少所述氣流中所含的可氧化成分；任選地在氧化裝置的上游洗滌所述氣流以除去可洗滌成分；在氧化裝置中對所述氣流進行氧化處理之前在濕式滌氣裝置中對氣流進行濕式洗滌；在氣流上游和/或濕式滌氣器與氧化裝置中的至少一個位置處向所述氣流提供臭氧；及向氧化裝置中的氣流和臭氧提供能量。
另一方面，本發(fā)明涉及一種用于處理包含可氧化成分的氣體的方法，所述可氧化成分包括至少一種選自如下組的可氧化物質(zhì)含氯氟烴、全氟化碳及氮氧化物，所述方法包括向燃燒裝置中輸入氣體；向燃燒裝置中輸入臭氧；及向燃燒裝置中的氣體和臭氧提供能量以促進可氧化物質(zhì)與臭氧之間的反應，所述反應減少了該氣體中的可氧化物質(zhì)。
本發(fā)明的另一方面涉及一種氣流處理系統(tǒng)，其中氧化處理在下述的氧化操作條件下進行向所述氣流中加入超強的氧化劑以氧化所述氣流中的可氧化成分。術語“超強氧化劑”指對所述氣流中的可氧化物質(zhì)進行氧化處理的氧化去除量至少可以達到同等條件下使用臭氧對所述氣流進行處理可以達到的氧化去除量的氧化性物質(zhì)。因而，所述超強氧化劑包括臭氧、與含氧氣體相結(jié)合的氟、及其他氧化效果(根據(jù)對被處理的氣流中可氧化氣體成分的氧化去除效果)至少與氣體處理操作中的臭氧相當?shù)难趸瘎┓N類。
本發(fā)明的一個具體方面涉及處理含含氯氟烴的氣流，在存在含氧氣體的條件下使用氟作為氧化劑。
本發(fā)明的其他目的、特征和技術方案將從下面公開的內(nèi)容中得到更清楚的說明。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的廢氣處理系統(tǒng)的工藝流程圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的廢氣處理系統(tǒng)的工藝流程圖。
圖6顯示的是與圖9顯示的工藝流程圖類似的處理系統(tǒng)的工藝流程圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的變形。
圖7、8和9分別是根據(jù)本發(fā)明的其他實施方案的工藝流程圖。


圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的廢氣處理系統(tǒng)的工藝流程圖，其表明與前滌氣塔相聯(lián)系的氣/液接觸的入口構件。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一個廢氣處理系統(tǒng)的代表性示意圖，示意性地設于方框內(nèi)。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的廢氣處理系統(tǒng)的代表性示意圖，顯示了各種任選的輔助裝置特征。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案的防止入口構件堵塞的代表性示意圖。
圖14根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施方案的氣/液接觸構件的橫斷面正視圖。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的廢氣處理系統(tǒng)的代表性示意圖，使用包含臭氧的氧化劑介質(zhì)以減少所述氣流中的可氧化成分。
發(fā)明詳述及優(yōu)選的實施方案本發(fā)明的目的是提供一種改進的廢氣處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以用來處理來自多種工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣流。
本發(fā)明的一體化廢氣處理系統(tǒng)可以是不同的結(jié)構，例如在一個作為使用裝置的緊湊位置的單一室中包括下述系統(tǒng)組件的一些或全部。
(i)一個用于除去酸性氣體和顆粒的預處理裝置(如一個預滌氣器)；(ii)一個熱電氧化器或其他氧化器裝置；(iii)一個氧化器排出氣驟冷裝置；(iv)一個酸性氣體滌氣裝置；(v)氣體引流裝置，如一種主動能量流裝置(吹風機、鼓風機、泵等)或被動流動裝置(噴射器、放射器、吸氣噴嘴等)及(vi)相關控制裝置，該裝置例如可以包括排放氣溫度控制裝置(如熱量跟蹤前線管道、熱交換器，或其他能確保通過一體化系統(tǒng)流動的氣體具有適宜的熱量參數(shù)的裝置)、能量供應裝置(沖擊電壓保護、連續(xù)的能量供應(UPS)連接或?qū)Ｓ玫腢PS部件等)及其他工藝控制元件和零配件，用于控制或選擇性調(diào)整所述系統(tǒng)在操作過程中的操作條件(溫度、壓力、流速和組成)。
本發(fā)明的一體化廢氣處理系統(tǒng)可以使用預滌氣器、氧化器和滌氣器配件，并連接有防堵塞的入口構件以從上游處理裝置向所述系統(tǒng)中輸入流體流。
在一個實施方案中這種防堵塞入口構件包括第一和第二(相互之間一般為并行關系)垂直流動通道部件，特征在于在這種連續(xù)并行的關系中含有固體的流體流沿著一般為垂直的流動通道流動，流體從含固體的流體流的上游源向下游流體處理系統(tǒng)流動，所述下游液體處理系統(tǒng)設為從入口構件接收流體。
所述第一流動通道部件是入口構件的一個上部部件并包括一個內(nèi)部氣體可透過的壁，所述壁由多孔金屬或多孔陶瓷或其他適合的構件材料組成，所述流動通道部件包圍了流動通道的第一上部部件。所述氣體可透過的內(nèi)壁具有一個包圍流動通道的上部部件的內(nèi)表面。
所述氣體可透過的壁被一個與氣體可透過的內(nèi)壁間隔一定距離的外壁完整地包圍。所述外壁不是多孔的，但是裝配有一個低壓氣體流通口。通過這種設置，在各自內(nèi)部氣體可透過的壁與外部包圍的壁之間形成了一個環(huán)形空腔。
低壓氣體流通口又與低壓氣體氣源流動相連，從而使這種氣體以預定的低速(如通過適宜的閥及控制裝置)進入內(nèi)部空間，以使低壓氣體接下來從內(nèi)部空腔向流動通道流動?？梢栽诘谝涣鲃油ǖ蓝蔚耐獗谌芜x地安裝一個高壓氣體流通口，所述高壓氣體流通口可以與高壓氣體氣源相連通以向內(nèi)部空腔中間歇地注入該氣體，這種高壓氣體的流動用于凈化內(nèi)部氣體可透過的壁上沉積的顆粒物(在第一流動通道段連接所述流動通道)。所述高壓氣體同樣可以通過適宜的閥和控制裝置來控制流體在目標壓力下流動。
第二流動通道段與第一流動通道段連續(xù)地連接，從而使包含固體顆粒的流體從第一流動通道段向下流入第二流動通道段。所述第二流動通道包括一個其中具有液體噴射口的外壁，所述第二流動通道可以連接一個液體源，如水或其他可處理的液體。所述外壁與第一流動通道段相連，如通過可移動的法蘭將第一通道段和第二通道段的各自外壁連接在一起。所述第二流動通道包括一個與所述外壁間隔一定距離的內(nèi)部溢流壁，從而在二者之間形成了一個環(huán)形空腔，所述內(nèi)部溢流壁向上延伸但是在第一流動通道段的內(nèi)部氣體可透過的壁上一點停止，在第一和第二流動通道段的各自內(nèi)壁形成了一個空隙，也就是所說的堰。當液體流入位于第二流動通道段的外壁與第一流動通道內(nèi)壁之間的環(huán)形空腔，流入的流體溢出所述堰并向下流至第二流動通道段的內(nèi)壁的內(nèi)表面。這種向下流到內(nèi)壁的液體的流動用于清洗壁上任何固體顆粒，并抑制所述內(nèi)壁的內(nèi)壁表面上的固體沉積或形成。
第一和第二流動通道段的法蘭連接可以包括一個快速卸下的夾緊配件，從而容易地卸下所述入口構件各自的第一和第二流動通道段。
此外，所述入口構件的第一流動通道段可以與一個最上端入口構件——快速卸下入口段相連，所述最上端入口構件同樣可以容易地卸下以清洗和維修。
另一方面，本發(fā)明涉及一個包括預滌氣器的廢氣處理系統(tǒng)，所述預滌氣器用于從廢氣中除去酸性氣體和顆粒物，一個用于對廢氣流中的可氧化成分進行氧化處理的氧化器，接下來是一個用于對氧化處理后的廢氣流進行洗滌的水滌氣器。在這種預洗滌/氧化/洗滌系統(tǒng)中，可以使用一種氣/液接觸構件，當一種熱的、含有腐蝕性成分及顆粒含量很高的氣流(如由氧化器排放)進入這種氣/液接觸構件時，該結(jié)構可以防止固體沉積、堵塞和腐蝕。這種氣/液接觸構件包括一個第一垂直延伸的入口流動通道部件，圍成了其中的第一氣流流動通路，這種入口流動通道部件具有一個上部入口用于向氣流通道中輸入氣流，及一個下部出口端用于排放其中的氣流并接下來使所述氣流在入口流動通道部件內(nèi)流動通過氣體流動通道；一個圍繞所述第一流動通道部件并與之間隔一定距離的第二流動通道部件，從而在它們之間形成一個環(huán)形空腔，此第二流動通道部件向下延伸到第一流動通道部件的下部出口端以下的下部出口端，這種第二流動通道部件具有一個位于第一流動通道部件的下部出口端的上面的上部液體可透過部件，及一個下部液體不能透過的部件，即第二流動通道部件的氣流通路；外接第二流動通道部件圍繞的外壁部件，于是在它們之間形成了一個內(nèi)部環(huán)形空腔；及一個位于這種外壁部件中的液流入口部件，所述液流入口部件用來向外壁部件與第二流動通道部件之間的環(huán)形空腔輸入液體；因而輸入的液體通過外壁部件上的液流入口部件進入封閉的內(nèi)部環(huán)形空腔并通過第二流動通道部件的上部液體可透過部件滲漏流動，接下來向下流到第二流動通道部件的液體不能透過部件的內(nèi)部表面，從而在第二流動通道部件上液體不能透過部件的內(nèi)部表面上形成一層向下流動的液膜，以防止固體顆粒的沉積和積聚，及通過第一流動通道部件流動的氣流在下部出口排出，并通過第二流動通道部件的流動通道流動，及接下來從氣/液接觸構件排出。
通過這種結(jié)構方式，可防止所述氣流在所述結(jié)構的下部與壁直接接觸，其中所述氣流流動通道與所述第二流動通道部件的內(nèi)壁相連。來自第二流動通道部件的“漏液堰”上部部件的下落水膜可以防止固體顆粒在第二流動通道部件的內(nèi)壁表面上積聚。在內(nèi)壁表面上運動的液流會帶走與水膜相接觸的氣流中的顆粒物，所述液流向下流動從所述氣/液接觸構件排出。此外，可防止氣流中的腐蝕性物質(zhì)與所述壁面接觸，在接觸結(jié)構的下部，所述壁面被下落的水膜所保護。
第二流動通道部件的上部液體可透過部件是適宜的多孔構件，所述構件可以包括一種多孔的燒結(jié)金屬壁或一種多孔的陶瓷壁，孔徑例如可以在約0.5-約30微米的范圍內(nèi)，或者具有更大的孔徑。
本發(fā)明的另一方面涉及一種用于處理廢氣流的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一個預滌氣裝置、一個氧化器/驟冷裝置及一個滌氣裝置，其中預滌氣裝置使用一個逆流氣/液接觸塔，其中水從塔的上部向下流動并與在塔的下部流入的氣體相接觸，其中廢氣流通過一個包括第一管狀通道的入口構件輸入，所述管狀構件一般水平地放置并與具有保護氣體入口以導入保護氣體的外部外接管道部件同心設置。該內(nèi)部管道部件接收在外部管道部件內(nèi)部停留的廢氣。該外部管道部件一般水平地延伸到預滌氣塔的下部，在預滌氣塔的下部的外部管道部件具有斜開口端。通過這樣設置外部管道部件的斜開口端以使得最大長度的圓周部件的直徑超過外部管道部件的最短圓周長度，從而使從內(nèi)部管道部件排放的氣流進入外部管道部件的內(nèi)部空腔，并從外部管道部件的斜開口端排放進入預滌氣塔的下部。通過將外部管道部件的最大長度的圓周部件設置在外部管道部件的最小長度圓周部件的上面，這樣設置管道部件可防止預滌氣塔中下落的液體進入這種管道部件。此外，這種斜開口端設置使得導入預滌氣塔的氣體流在進入塔的入口處與下落的液體的接觸更加充分。
本發(fā)明的其他方面可以包括下述特征的不同情況1、在一個單一室結(jié)構中安裝總體上為一體化的廢氣處理系統(tǒng)，包括一非堵塞入口、預滌氣器、氧化器、濕/干接觸裝置、驟冷器、后滌氣器及能量裝置。
2、使用用于吸附氟化氫的預處理子系統(tǒng)，這種預處理子系統(tǒng)本身用作顆粒預凈化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用來除去顆粒物前體，而不是企圖除去在氧化處理過程中產(chǎn)生的粉末狀顆粒。
3、安裝一個狹縫/孔噴射型或多孔型連接的濕/干接觸裝置，所述接觸裝置可以減少水的用量并勿需對系統(tǒng)進行水準測量。
4、安裝一個在殼側(cè)使用輻射通量(radiative flux)作為工作“流體”的管殼式換熱器型氧化器。
5、在水滌氣器(后面將結(jié)合其他特征對其做出更詳細的說明)中安裝一個過冷部件以產(chǎn)生非凝結(jié)或微凝結(jié)并提高對熱電性酸性氣體和顆料的洗滌率；此外，一個用于液體排放的噴嘴可以用來向所述處理系統(tǒng)的排放管道提供“無形”的廢氣處理系統(tǒng)，或者需要的話這種排放裝置可用來增加上游處理裝置(如半導體制造裝置)的回流。
6、在滌氣塔中使用除霧篩作為填料件。這種填料篩在小直徑的滌氣塔中能極大地減少壁效應。滌氣塔內(nèi)傳質(zhì)部件和傳熱部件可以與使用標準商購的不規(guī)則填料的滌氣塔的性能相媲美或比之更優(yōu)，含除霧篩的滌氣塔具有相對較低的壓降。滌氣塔頂部的空腔可以被靈活地設計以使滌氣塔成為一個優(yōu)良的顆粒收集器；不規(guī)則填料是不易彎曲的，并且不會使設于滌氣塔的除霧篩扭曲。
7、在氧化器中插入熱交換改進裝置以調(diào)整廢氣處理系統(tǒng)，從而在所述系統(tǒng)的全部操作過程中根據(jù)需要變換熱通量。
8、飽和的H2O/廢氣流從廢氣處理系統(tǒng)的氧化裝置的驟冷器循環(huán)至氧化裝置的入口，從而提供一種低成本的氫源以氧化全氟化碳(PFCs)。
9、向預滌氣器中加入化學試劑以改變待洗滌物質(zhì)的性質(zhì)。描述的一個實施例是加入NH3至六氟化鎢廢物流中以形成鎢酸銨，從而提高了所述物質(zhì)在洗滌操作中的去除率。
10、在氧化步驟中使用蒸發(fā)管反應器構造用于氧化器裝置以消除反應劑/產(chǎn)物的壁積聚效應。
11、為了縮小驟冷裝置的尺寸，或者在驟冷裝置中替代使用其他小液滴的霧化裝置(如超聲噴嘴或壓電噴嘴)，可以在驟冷裝置中使用雙流體霧化噴嘴以接收來自氧化器裝置的廢物流。
12、將本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)與特定的半導體制造裝置一體化。
13、使用廢氣輸入(入口)裝置以避免堵塞，例如使用下面將要做出詳細說明的防堵塞的入口構件。
14、在氧化器裝置中可以靈活使用電基或焰基氧化(甲烷、丙烷、氫、丁烷)，和/或利用空氣或氧氣。
15、使用濕式滌氣器或干式滌氣器作為預滌氣器或后滌氣裝置。
16、使用流化床熱氧化器裝置。
17、在廢氣處理系統(tǒng)中使用non-PFC-destructive PFC-recycle/recovery裝置。
18、安裝一種使用了插入件的防堵塞氧化器裝置以破壞氣流層狀邊界層。
本發(fā)明涉及一種對來自上游操作裝置中產(chǎn)生的同樣廢物流進行氧化處理，其中進行氧化和洗滌操作以減少廢氣流中的有害物質(zhì)和其他不需要的物質(zhì)。
具體地來說，廢氣流處理系統(tǒng)可以包括氧化和滌氣裝置操作，其中所述系統(tǒng)的建造和設置可以減少氣流中固體顆粒的影響，所述固體顆粒例如來自上游操作的第一種情況，或在廢氣處理系統(tǒng)處就地產(chǎn)生，如作為廢氣流的氧化處理的結(jié)果，導致了顆粒反應產(chǎn)物。
本發(fā)明涉及廢氣處理系統(tǒng)，其中使用了氣/液接觸構件，以最小化流體水力流動的副作用，及最小化顆料固體的積累和消除固體顆粒在系統(tǒng)中的積累而引起的堵塞現(xiàn)象。
另一方面，本發(fā)明提供一種堪與市場上其他的一體化熱處理系統(tǒng)相媲美或較之更優(yōu)良的一體化熱處理系統(tǒng)。這種氧化處理系統(tǒng)將始端-終端熱處理與廢氣狀況結(jié)合在一起，對于終端使用者來說其成本是低廉的。
本發(fā)明的一體化廢氣處理系統(tǒng)使用了電基熱氧化處理裝置。雖然下面本發(fā)明將主要描述使用了電熱處理裝置的廢氣處理系統(tǒng)，但是應該認識到本發(fā)明的處理系統(tǒng)同樣可以替代使用其他的熱處理器部件，如焰基處理裝置、流化床處理裝置和等離子處理裝置等。
通過提供一種建立在模塊平臺之上的彈性操作裝置，本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)可以適用于各種廢氣流，如半導體生產(chǎn)裝置的廢氣流，該系統(tǒng)還可以與其他的處理裝置結(jié)合在一起使用而不會產(chǎn)生不利的影響。
本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)在各種不同的實施方案中相對于現(xiàn)有技術具有顯著的優(yōu)點，包括在廢氣處理裝置內(nèi)及相連的流動管道和通道處可防止堵塞，提高了氣/液接觸構件的抗蝕力，在需要維修之前可延長生產(chǎn)階段的操作時間，當需要洗滌修理時降低了水的耗量，優(yōu)良的洗滌效率，可洗滌的廢物物質(zhì)的去除率大于99.99％(重量)，及將鹵化物物質(zhì)含量(如HCI，Cl2和HF)降至TLV水平以下，將有害物質(zhì)的氧化分解并降至TLV水平以下，在氧化器裝置的下游的操作管道上去除腐蝕性的濃縮物，在廢氣處理系統(tǒng)中對處理系統(tǒng)的構成部件進行靈活裝配，及能夠處理來自上游處理設施的不同的廢氣源。
關于本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)的氧化器裝置，所述氧化器可以使用電力對廢氣物質(zhì)進行電熱氧化，或者所述氧化器可以使用燃料如氫和甲烷。如果該系統(tǒng)被設在氧化處理系統(tǒng)中分解全氟化碳，該系統(tǒng)可以被設置為使用水蒸氣作為H+自由基源以進行全氟化碳的分解反應。這種氧化處理系統(tǒng)的氧化劑介質(zhì)可以包括空氣、氧氣、臭氧或其他含氧的氣體。在對來自氧化器的熱廢氣流進行驟冷操作時，為了達到洗滌的目的，水可以和氣體接觸，其接觸方式是通過霧化噴嘴分散所噴液體來進行的，或者其他適宜的分散裝置，這種裝置可以最小化液滴尺寸并使廢氣處理系統(tǒng)中水的用量最小化。在處理來自氧化器的含有大量二氧化硅顆粒的物流時，可以使用腐蝕性溶液作為驟冷介質(zhì)以有效去除二氧化硅顆粒。
相對于現(xiàn)有技術的廢氣處理系統(tǒng)，本發(fā)明的系統(tǒng)具有以以下幾個方面的優(yōu)點防堵塞、抗蝕、降低水的用量、處理系統(tǒng)內(nèi)的廢氣處理裝置可以按緊湊和有效的方式靈活地設置。
本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)的預處理裝置可以用來在廢物流進行熱氧化室之前處于低溫下除去其中的顆粒和酸性氣體，因而減少了下游裝置的工作量。
相對于現(xiàn)有技術為了防止堵塞而增加了特別的防堵塞機構，本發(fā)明的系統(tǒng)基本只需依靠內(nèi)部流動的流體動力便可防止所述系統(tǒng)第一種堵塞情形出現(xiàn)。
本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)可以設置在一個緊湊的并具有合適的小覆蓋面積的單一室，以致于在操作設施中所述室所需要的房屋面積最小化。
當本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)使用氧化裝置對廢氣流中的物質(zhì)進行氧化時，該氧化劑介質(zhì)可以是潔凈干燥的空氣、氧氣、臭氧、富含氧的空氣或任何其他具有適宜特征的含氧氣體。這種含氧的氣體可以從含氧氣體的外部氣源加至被處理的廢氣中，或者廢氣流本身包含的來自上游處理過程的含氧氣體作為氧化劑成分。例如，在使用所述等離子處理裝置的半導體產(chǎn)物的制造過程中，存在于廢氣流中的臭氧可來自上游的等離子室，在這里產(chǎn)生包括臭氧的含氧物質(zhì)。在這種情況下，廢氣流中存在的臭氧在氧化條件下與所述氣流中的其他成分相接觸，例如通過與如CO和有機物這樣的物質(zhì)發(fā)生氣相和/或液相氧化反應以將其除去。
本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)可以作為產(chǎn)生廢氣的單個上游生產(chǎn)裝置的處理裝置，或者是存在大量的廢氣源時的處理裝置，在這里廢氣流組成被濃縮為一個整體物流并被送到本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)，以減少所述氣流中的有害成分或其他不想要的成分，從而最后得到不含這種成分的排出物。
在有些時候，由于操作的是不同的產(chǎn)生廢氣的工藝過程，而使廢氣流的組成隨著時間的變化而變化，因而需要實施一種隨著時間的變化而變化的工藝模式。例如，在半導體制造中，在鎢化學汽相沉積(CVD)的過程中，在沉積步驟中會產(chǎn)生硅烷排出物，在接下來對這種CVD的操作中，該CVD反應器被清洗，產(chǎn)生了NF3氣態(tài)成分的產(chǎn)物。由于來自CVD步驟的硅烷會與來自CVD清洗步驟的NF3會劇烈地反應，為了進行單一處理，所述氣態(tài)成分不能被混合，因而在廢氣處理系統(tǒng)中需要執(zhí)行各自的操作。
在本發(fā)明的一般實際應用中，該廢氣處理系統(tǒng)可以在廢氣流氧化處理裝置的上游使用一種預處理裝置，在該預處理裝置中所述廢氣與水相接觸以進行一個預洗滌步驟。因而這種預處理裝置會涉及洗滌用水，或者另一方面，所述預處理裝置可能使用化學中和性混合物與廢氣流相接觸，及來自氧化裝置的廢氣流被水或化學中和性混合物洗滌。因此，本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)在滌氣裝置的操作中可以作用任何適宜的洗滌介質(zhì)，只要該洗滌介質(zhì)對具體被處理的氣流是適合的。另一方面，可在干洗操作條件下進行洗滌操作而非濕洗操作條件。就此來說，許多種氣體干式洗滌劑可容易地在市場上購得，在本發(fā)明的廣泛應用范圍內(nèi)及本領域的技術領域內(nèi)可以使用所購得的氣體干式洗滌劑。本發(fā)明實際應用的滌氣裝置可以是任何適宜的類型，其構造能使得在其操作過程中的固體堵塞問題最小化。
因而本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)可以在結(jié)構及處理裝置構成上做出不同的選擇。這種處理裝置構成可以包括一種不同型號氧化器，如熱氧化器、催化氧化器、火焰氧化器、蒸發(fā)氧化器，或者其他用于對廢氣流成分中所含的可氧化成分進行氧化處理的裝置。
本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)還包括一個預處理裝置，象前面已經(jīng)指出的，來自上游裝置的廢氣流在這里與一種含水介質(zhì)或化學中和性成分相接觸，或者另一方面與一種干洗劑組合物接觸，使廢氣流在進行接下來的氧化和洗滌處理之前先降低其所含的部分成分。所述氧化裝置被制造和安裝以排放熱廢氣至與主滌氣裝置相連的驟冷區(qū)域，象下面將要更具體描述的，因而來自氧化器裝置的廢氣溫度可以被明顯地降低，以有效地進行下面的處理。該裝置可以使用一種能量流體裝置，或者是一種能量裝置，如泵、鼓風機、壓縮器、透平機等，或者一種被動能量驅(qū)動器，如噴射器、吸氣器等。
本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)還使用不同的與用于洗滌的含水介質(zhì)相適應的中和處理過程，用于除去其中的酸性成分，或者是為了達到一預期的PH值，從而使來自廢氣處理系統(tǒng)的水排放出去。
作為另一個變形，本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)在處理廢氣流的過程中還包括一個用于水道/煙流(flume/plume)控制的靜電沉淀器。
本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)的結(jié)構和組成的不同方面將在下面描述。
氧化器裝置可以裝配適宜的溫度控制和熱量跟蹤裝置，以用于控制該氧化器裝置的操作。
在該氣流進行氧化裝置之前可以裝置置所述廢氣預處理裝置以除去盡可能多的酸性氣體和顆粒，因而減少了下游裝置所承擔的任務量。象已經(jīng)指出的，這種預處理裝置可以包括一個濕式滌氣裝置或一個干式滌氣裝置，或者包括濕式和干式滌氣裝置構件的濕式和干式滌氣裝置的結(jié)合。可供潛在使用的濕式洗滌系統(tǒng)包括濕式旋風分離器、濕式填料塔及濕式噴淋塔。該濕式塔既可以并流操作也可以逆流操作。
例如，廢氣處理系統(tǒng)的預處理裝置可以包括一個使用氮氣加速霧化噴嘴的濕式噴淋塔，從而所述所述塔的上部導入霧化的洗滌水。如果期望加入化學添加劑，可以使用如下裝置混合化學添加劑，如具有合適的化學試劑貯槽和測量儀的在線液態(tài)基靜態(tài)混合機。通過氮氣促進水的霧化有利于使廢氣處理系統(tǒng)中水的用量最小化，及防止廢氣成分與氧化裝置上游的空氣的反應。從所述濕式處理裝置排出的液體可以被排至普通的貯液槽，所述貯液槽也可以被設計為所述洗滌/驟冷塔的一個整體部件，這將在下面作出更詳細地說明。作為一種變形，可以用噴霧進料文丘里噴嘴進行的操作代替濕式噴霧預處理步驟，以有效吸收酸性氣體并去除顆粒。
因而，本發(fā)明在氧化裝置的上游裝配一種濕式滌氣裝置對廢氣成分進行洗滌可以控制氧化裝置中顆粒的形成，所述成分在氧化裝置所處的條件下會成為顆粒形成劑。
上面所提到的氧化裝置可以被建造為任何適宜的結(jié)構。例如，所述氧化裝置可以由一個使用環(huán)形蛤殼式電輻射加熱器的電熱氧化器組成，其中在所述加熱器表面與加熱管道之間具有大的空隙。
在一個具體的實施方案中，所述氧化裝置可以包括一個單列垂直加熱管，其中廢氣通過一個分配器輸入，并且該廢氣被氮氣層覆蓋以抑制反應直到該廢氣實際處于所述氧化室內(nèi)。一旦處于該氧化室內(nèi)，空氣或其他氧化劑介質(zhì)被噴入并與被覆蓋的廢氣流以同軸的方向流動。該廢氣流入裝置被期望構造為接近模擬等能量層流，以防止再循環(huán)、旋流、滯流及其他反常流動形態(tài)，該反常流動形態(tài)會促使顆粒在氧化裝置的操作過程中積累。
在所述氧化裝置中的加熱管可以通過適宜的熱控裝置有選擇地控制，以獲得期望的操作溫度狀況。雖然為了使氧化裝置內(nèi)的可氧化成分燃燒或分解溫度的最低條件是有限度的，然而過高的溫度會促使顆粒在管壁面結(jié)塊和積累。因此，該加熱管道氧化裝置可以使用傳熱量高的管道插入件來防止顆粒在管側(cè)壁面結(jié)塊，這是基于促進通過該氧化裝置流動的廢氣流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鳡顟B(tài)。
另一方面，所述氧化裝置可以包括一組換熱管道以適應較高的氣流速度，因而抑制了顆粒在所述管道的壁面上積累。在這種熱交換管組中，可以使用傳熱增強插入件，結(jié)構設置如上所述與氧化裝置的單個垂加熱管道結(jié)構相連。
作為一個變形，該氧化裝置可以包括多層能適應高氣流速度和長停留時間的螺旋管，通過使氣流通路呈連續(xù)的螺旋形使所述氣流中的顆粒的湍流積累最大化。這種結(jié)構可以使顆粒尺寸增加以使所述氣流中的固體在隨后的凈化操作中可被容易地除去。
所述氧化裝置的構成材料包括任何合適的組成材料，同時考慮到被處理廢氣的具體化學組成。適宜的材料包括耐高溫氧化并對HF和HCl具有優(yōu)良抗蝕性的合金。所述氧化裝置的操作條件可以處于還原條件下，以避免全氟化碳成分的分解，任何能抵抗這種還原條件的適宜的合金可被用作構成材料。就此來說，本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)可用來回收廢氣流中的全氟化碳成分，以用于再循環(huán)或其他處理過程中。
作為另一個變形，該氧化裝置可以配置一種電火式加熱器以將空氣或其他氧化劑介質(zhì)加熱到高溫并與廢氣流相混合。這種結(jié)構在某種程度上能使廢氣流與氧化劑介質(zhì)混合，以促進廢氣流中可氧化成分的自燃，這可以增加氧化裝置的總氧化效率。
作為另一個變形，所述氧化裝置可以被設置為一個蒸發(fā)式氧化裝置。
該氧化裝置產(chǎn)生一種高溫氧化廢氣流。然后使所述熱氣流經(jīng)過驟冷或冷卻來降低其溫度以進行隨后的操作，及從廢氣處理系統(tǒng)最后排放出來。
因而該廢氣處理系統(tǒng)還包括一個位于氧化裝置下游的驟冷裝置。該驟冷裝置例如包括帶有空氣加速的水霧化噴嘴，使水或其他驟冷介質(zhì)與來自氧化裝置的熱廢氣相接觸。在驟冷段裝配一種溢流堰接觸構件以提供一種具有明顯邊界的熱/冷接觸面。所述驟冷裝置可以由適宜的合金(如耐露點腐蝕的合金)構成。該合金的實例包括A16XN、Carpenter 20，HaC-22和HaB合金。期望設置這種驟冷裝置以使廢氣處理系統(tǒng)的其他處理裝置上副熱效應最小化。
另一方面，該驟冷裝置可包括一個多管式并流下落酸膜吸收塔，所述塔帶有能影響傳熱的殼側(cè)冷凍水供應。
該氧化裝置和驟冷裝置可以按單一的垂直方向并行設置以提供均勻的線性氣流通道，這可以使反常流動和顆粒積聚最小化。
作為另一個變形，該驟冷裝置可以被建造為一個噴霧式進料文丘里裝置以進行驟冷和顆粒凈化操作。
本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)可以在氧化裝置的下游使用使用一種滌氣器。該滌氣器可以包括一個單個的垂直填料塔，在填料塔的頂部帶有一個液體噴射總管，內(nèi)部具有除霧襯料或其他除霧構件。該滌氣器的進料可以是被冷凍的或處于適宜溫度的液態(tài)水進料，該進料水與從氧化裝置排放的廢氣相適應，并任選地在該滌氣器的上游進行驟冷或預冷。因而該滌氣器可以結(jié)合一個緊靠滌氣塔的冷卻器，該冷卻器可以預冷卻洗滌水或其他含水洗滌介質(zhì)。作為使用除霧襯料或類似的結(jié)構部件以最小化或消除殘霧(小水滴)的替代方式，本發(fā)明的滌氣裝置實際上可被設置為使水的能量最小化或基本上消除這種霧狀成分，其是通過使該氣流與較大的水滴“knock-down”噴嘴相接觸以除去該氣流中的霧狀成分。
當該廢氣流來自半導體制造池時，在洗滌步驟中使用冷水是所期望的，將廢氣流冷卻到室溫以下，從而把水蒸氣的量降低到通常的環(huán)境濕度以下，如在半導體制造過程的環(huán)境條件下。使用冷凍水的另一個作用是通過引發(fā)熱電效應從而在填料塔內(nèi)提高對酸性氣體和顆粒物的吸收效果。
滌氣裝置的另一種變形結(jié)構是包括吸收塔的的殼側(cè)帶有冷凍水進料的下落膜酸式吸收塔。對于這種滌氣裝置，來自預處理裝置驟冷器和滌氣裝置的液體可以被排到滌氣塔底部的普通貯槽。通過這種方式，來自廢氣處理系統(tǒng)的使用過的液流被濃縮，這種貯槽也可被設置為依靠重力來進行進料操作。
另一方面，來自廢氣處理系統(tǒng)的各處理單元的洗滌液和其他液流可以通過合適的泵送裝置從該系統(tǒng)中壓出或排出，所述泵送裝置如離心泵、蠕動泵、氣動泵、水力排放器，或其他合適的液體能量驅(qū)動裝置。
在一種填料塔滌氣器中可以使用除霧器。象廢氣處理系統(tǒng)中其他部件一樣，該滌氣塔可以由任何適宜的材料構成，如金屬合金、或具有涂層的結(jié)構型鋼或其他金屬，在對流體流進行處理的過程中所具有的涂層對腐蝕性物質(zhì)具有相應的耐蝕性特征。
本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)既可以由使用過的液流進行回流的結(jié)構組成，也可不使用這一結(jié)構。象已經(jīng)提到的，該滌氣器可以包括一個干式滌氣器，在有些情況下也可以用干式滌氣器盒式裝置代替滌氣裝置和驟冷裝置。該滌氣器可以被裝配一種任選的化學預處理裝置，以允許向滌氣裝置中噴射加入濕式或干式化學。
可以使用一種噴射器來驅(qū)動廢氣流通過廢氣處理系統(tǒng)流動。這種噴射器的構成優(yōu)選地是耐腐蝕的和防堵塞的，使用潔凈、干燥的空氣或其他噴射流體，帶有一個調(diào)整閥來控制壓力，將入口氣流的壓力控制在一個期望值以送往廢氣處理系統(tǒng)。當在處理系統(tǒng)中使用時，該噴射器還可以用來向來自水滌氣器的被水蒸氣飽和的廢氣流中加入加熱的干燥空氣。通過加入這種加熱的干燥空氣可以將廢氣流的相對濕度降至環(huán)境飽和狀態(tài)之下。該噴射器還可以使用空氣、氮氣或其他適宜的噴射介質(zhì)。
該噴射器還可以配備適宜的過濾艙，對噴射器排放的物質(zhì)進行過濾，從而捕獲這種排放氣中所含的小顆粒。
本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)可以用來處理來自上游處理裝置的各種廢氣流。例如，在廢氣處理系統(tǒng)處理的廢氣流可以包括來自半導體制造工廠的鎢CVD工具的廢氣流，其中晶片經(jīng)過處理使鎢沉積在其上面，接下來對工具進行洗滌以從室壁上、支座部件和工具組合體的電極上除去過量的鎢沉積物。
應該理解到在半導體制造設備的操作過程中會產(chǎn)生各種化學排放物，本發(fā)明廢氣處理系統(tǒng)的結(jié)構、裝配和操作可以在大的范圍內(nèi)變化，對上游處理裝置的操作過程和構件中排放的廢氣進行處理。
現(xiàn)在參照附圖對本發(fā)明作出說明，圖1-3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的氣流處理系統(tǒng)的工藝流程圖的連續(xù)段，圖3中顯示的虛線是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的廢氣處理系統(tǒng)的工藝流程圖的變形。
在下面的描述中，為簡單計，閥、檢測儀表和輔助控制設備已經(jīng)被不同程度地省略了，從而只討論本發(fā)明的顯著特征，為此目的在附圖中已經(jīng)提供了起說明作用的示意圖。對本領域技術人員來說，應該理解到閥、管道、檢測儀表及控制裝置可以在本發(fā)明的實際應用中根據(jù)需要加入到系統(tǒng)中。
流程圖的圖1部分的特征在于含有熱交換通道14的冷卻水換熱器12，冷卻水通過該換熱器從管道16輸入并從管道18排出。
其中管道16上連接有包含閥26的排放管24。管道16和18可以被適宜地隔開以使冷卻器的效率最大化。管道30中的水通過冷卻器12流動，通到總管32，在總管32水被分為兩部分，一部分在管道34中如圖所示通過該系統(tǒng)流動，另一部分通過管道36到達噴嘴38并流入到氣流預處理塔40。
廢氣在管道62中流入并到達預處理塔40。管道62在其長度上與熱量跟蹤管道64相隔離，及具有絕緣的熱量跟蹤特征的支管66通到圖2所示的下一段流程圖。
管道42是一個用于處理系統(tǒng)的氧化劑氣體進料，管道44是一個潔凈干燥的空氣管道，管道46是所氮氣供應管道，如圖所示也可通過氮氣進料管道的支管47將氮氣送入管道36內(nèi)將流至預處理塔40的水中。所述氧化劑氣體進料管道42可以與一種適宜的氧化劑氣體源(圖中未示出)相連，如氧氣、臭氧、空氣、富含氧氣的空氣、單態(tài)氧或其他氧化劑氣體。
所述廢氣流在管道62中被導入所述塔的入口段50，如果需要的話也可從支管48加入氮氣而加大氣體流量。該廢氣流在塔40內(nèi)被預處理以在管道60中產(chǎn)生一種底物，所述管道60通往圖3所示的流程圖部件。在所述塔的上端52產(chǎn)生一種塔頂餾份，該餾份通過管道68被送至圖2所示的反應器90。一部分塔頂餾份可以通過管道56再循環(huán)至所述塔，此外回流也可通過管道58進行(如圖所示)。
在圖2中，系統(tǒng)116包括在其上端由管道46接收氮氣的氧化反應器90，管道42中的氧化劑氣體(如氧氣、臭氧等)與任選地來自支管108的潔凈干燥的空氣相結(jié)合，其中管108的空氣來自管道44，含氧的氧化劑氣體通過管道110被送到所述反應器的上部。
管道34中的水在總管94被分成通往圖3所示部分系統(tǒng)120的支管96，及另一支管98，其中液體流被加入來自管道44的支管97的潔凈干燥空氣并被送至氧化反應器90的噴嘴102。剩余的潔凈干燥空氣經(jīng)過管道112流往本發(fā)明處理系統(tǒng)的圖3段。
在該氧化反應器的反應釜的中間位置還設置有一個入口92以將來自管道100的水送入反應器。該反應器的特征在于有一個反應器加熱器88，包括一個與能量管80的支管82和84相連的換熱通道86，所述加熱器88通過該熱交換通道促使反應器被電阻加熱，從而使得通過管道68流入氧化反應器的廢氣流進行熱氧化反應。該氧化反應器還可以配備一個將反應器的上部和下部連接在一起的循環(huán)管道106(如圖所示)。來自反應器的廢物流通過管道104流至該處理系統(tǒng)的圖3段。
圖3包括所述處理系統(tǒng)的部分120并包括滌氣器124，在所述滌氣器124的內(nèi)部室用經(jīng)過管道96流至噴嘴126的水洗滌。所述廢氣流通過管道104被送至滌氣器。位于滌氣器底部的管道132與通過管道60輸入的預處理系統(tǒng)相連，將廢物從所述系統(tǒng)排出，并被通至廢水處理系統(tǒng)或其他對這種液體進行的最終使用處理。
經(jīng)過洗滌的塔頂餾出物通過管道130到達噴射器144，并通過管道122向所述噴射器提供潔凈干燥的空氣以產(chǎn)生所述處理系統(tǒng)的排出物，該排出物經(jīng)過管道146流至排氣裝置150(如圖所示)。通過由管道66加入的分流煙氣可以加大廢物流量，如上所述管道66可以是熱量跟蹤的和絕緣的(heat-traced and insulated)。
圖3中的虛線顯示的是另一種變化后的方案，其中泵136被用來使底部管道132中的液體通過泵的入口管138循環(huán)流至液體排放管134，管134中的循環(huán)液與來自管道96的洗滌液混合在一起，通過其中循環(huán)液的處理可提高洗滌操作的效率。處理過的液體然后通過包含閥142的管道140從所述系統(tǒng)排出。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的廢氣處理系統(tǒng)的示意流程圖。在該系統(tǒng)中，分別由管道160、162、164和166導入的廢氣流在管道184中混合在一起形成混合的廢氣流，該廢氣流然后被送到包括與管道178相連的熱交換通道180的換熱器182，從而使混合后的物流發(fā)生熱交換。經(jīng)過熱交換的廢氣流然后經(jīng)過管道212被送至廢氣預處理系統(tǒng)210。另一方面，如果需要的話所述廢氣流的全部或部分可通過與所述處理系統(tǒng)的旁路管道186到達排出口256。
冷卻水換熱器174通過管道168接收冷卻水，并通過管道172回收冷卻水并排出。管道170中的水通過冷卻器后與由主氮氣進料管216的支管222輸入的氮氣在管道224中混合，混合后的物流在預處理塔210中通過噴嘴226噴灑。其他添加的氮氣可以通過管道220由主氮氣進料管道216輸入預處理塔210。
潔凈干燥的空氣由管道176輸入所述系統(tǒng)，其中一部分空氣在上部通過管道240輸入到反應器198，在上部由管道216加入氮氣。通過管道230所述反應器接收來自預處理塔210的塔頂餾出物。能量管道218向反應器198的電阻加熱器200提供能量(如圖所示)。
位于包含氧化反應器198的罐的上端的驟冷部件由入口208接收來自管道202的水，水與潔凈干燥空氣的混合物通過管道204被送往所述罐的驟冷部件的噴嘴206。所述罐的驟冷部件與滌氣器194相連。在所述滌氣器的上端由噴嘴196接收來自管道192的水。
所述滌氣器的塔頂餾出氣體通過管道250到達位于管道250上的噴射器252。所述噴射器由管道259接收來自管道240的潔凈干燥的空氣。噴射后的氣流經(jīng)過管道254流出并與來自管道186的支路氣流混合，混合后的廢氣流經(jīng)過管道258排至所述處理系統(tǒng)的排出裝置256。
來自廢氣預處理塔210的塔底餾出物與來自滌氣器194的管道236的底部餾出物在管道238中混合，混合后的餾出物被通至廢液排放裝置或其他處理裝置。
圖5本發(fā)明的另一個廢氣處理系統(tǒng)的示意流程圖。該廢氣流通過管道312被送至預處理塔308，一起加入的還有管道310中的氮氣與通過噴嘴306加入管道302的水?？梢杂脕砉艿?04中的循環(huán)液增加噴嘴306的水流量。
預處理塔的塔頂餾出物經(jīng)過管道314被送往氧化反應器334，其還接收通過管道330加入的氧氣或其他氧化劑氣體(如臭氧)及管道328中的氮氣。包括反應器334的罐被裝配了電阻加熱器332，及冷卻水通過管道324被輸入容器333的下部驟冷部件。水或空氣/水混合物通過管道320上的噴嘴322噴入所述容器333的驟冷部件，如果需要的話可以通過管道318加入循環(huán)液。
該滌氣器336通過管道356排放洗滌后的氣體，同時通過管道344流動的洗滌水與通過管道341由泵342泵送的來自容器338化學處理液340相混合，混合后的洗滌液在管道346中流動并與來自管道348的循環(huán)液相混合以通過噴嘴350向滌氣器336中提供洗滌介質(zhì)。滌氣器的底部排出物通過管道304流至廢水熱交換器352，并與管道354中的冷卻水進行熱交換。
圖6是一個與圖9所示流程圖類似的處理系統(tǒng)的流程示意圖，顯示的是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案改變的技術方案。在圖6的實施方案中，滌氣器400由管道402從滌氣器頂部排放洗滌后的塔頂餾出物，由管道404排出塔底餾出物。部分塔底溜出物液體成分可以通過管道408再循環(huán)使用，在換熱器414中與管道410中的冷卻水進行熱交換，與包括管道430中的水一起作為補給的洗滌液，以及通過主管410的管道412和418流動的冷卻水在換熱器416進行熱交換。容器420中的化學處理液422通過泵426由管道424泵送至管道428中并與來自管道430的洗滌液相混合，從而加大了所得到的洗滌液體量，所述洗滌液通過管道406被送至滌氣器400的噴嘴。
圖7、8和9是根據(jù)本發(fā)明的另外的實施方案的流程示意圖。
在圖7中，煙氣由管道442被送入預處理塔438，同時被送入塔438的還有經(jīng)由管道440的水或水/氮氣混合物，在預處理塔中煙氣與來自管道446的液體相接觸，所產(chǎn)生的塔頂餾出物通過管道443到達氧化反應器450。該反應器通過管道454接收氧氣或其他氧化劑氣體(如臭氧)并通過管道452接收氮氣。含反應器450的容器的底部是一個通過管道448接收循環(huán)驟冷液的驟冷段，還有通過噴嘴460輸入的管道458中的空氣和輸入管道456中的水。
滌氣器464的設置象上面所描述的，并接收管道478中的來自循環(huán)管道472中的洗滌液，如圖所示該洗滌液來自預處理塔底部管道468和滌氣器底部并在管道470中相結(jié)合的成分。管道472中的循環(huán)液可以通過換熱器472中的冷卻水進行熱交換。
通過管道494加入化學液可以加大管道478中的洗滌液體量。基于此目的的化學液由通過管道482流入混合室4809和通過管道484流入混合室480的干燥化學試劑組成。另一方面，或者是可選擇添加的，容器486中的液體化學制劑可以通過管道488由泵490送至管道492，在管道492中該液體化學制劑被導入此管道的水稀釋。采用這種方式，圖7所示的系統(tǒng)適宜于在洗滌液中加入濕式或干式化學試劑，在本發(fā)明的處理系統(tǒng)給定的最終用途中這是需要的或是期望達到的。
在圖8中，該廢氣流通過管道498被輸入至預處理塔500，同時加入的還有通過管道496的水或水/氮氣混合物。這種流體的一部分可以通過管道504轉(zhuǎn)向，與來自管道506中的循環(huán)液結(jié)合后被送至預處理容器的噴嘴。
在預處理塔500中，該廢氣流與液體相接觸，所產(chǎn)生的塔頂成分通過管道502被送至反應器510。所述反應器通過管道516接收氧氣或其他氧化劑氣體(如臭氧)及通過管道518接收氮氣。包含反應器450的容器的下部組件是一個接收管道508中的循環(huán)驟冷液及管道512和514中的水的驟冷段。
滌氣器520的設置方式已如上所述，所接收的洗滌液來自管道540中，并已經(jīng)在熱交換器538中與管道530中的冷卻水進行了熱交換的水。該滌氣器的底部餾出物在管道524中與來自管道526的預處理塔的底部餾出物相結(jié)合，結(jié)合后的物流通過管道529被送至廢液處理裝置或其他處理裝置，同時使一部分結(jié)合的底部液體在管道506中循環(huán)。滌氣器的塔頂排放氣經(jīng)過管道522從該滌氣器中排出。
在圖9中，該廢氣流通過管道546被送至預處理塔542，同時送入的還有經(jīng)過管道544的水或水/氮氣混合物，在這里廢氣流與來自管道548的液體相接觸，所產(chǎn)生塔頂餾出物通過管道550被送至反應器560。該反應器通過管道562接收氧氣或其他氧化劑氣體(如臭氧)并通過管道564接收氮氣。包含反應器560的下部組件是一個通過管道558接收循環(huán)驟冷液的驟冷部件，同時還接收管道556中的空氣與管道554中的水，所述空氣和水結(jié)合在一起導入設置在反應器內(nèi)部的噴嘴。
滌氣器556的設置已如上所述，由管道582接收來自循環(huán)管道560的洗滌液，如圖所示該循環(huán)液來自管道558，其中在管道552中的預處理塔的底部餾出物與滌氣器底部成分結(jié)合在一起。
管道568中的部分冷卻水被分流至管道570并通至熱交換器580而與由管道572流入的水進行熱交換。在泵578的作用下貯槽574中的化學添加劑在管道576中流動以加大管道572中的洗滌水量，接下來與來自管道560的循環(huán)液相混合，與管道582中的化學品/水溶液混合后導入滌氣器556的上部噴嘴。從而對廢氣流進行洗滌并使洗滌后的塔頂餾出物經(jīng)過管道562排出。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案廢氣處理系統(tǒng)代表性示意圖，使用了一個預處理裝置，一個氧化裝置，一個滌氣器，其中所述滌氣器與氧化裝置通過驟冷室被結(jié)合在一起。
上游處理裝置602在管道604中排出廢氣流并進入廢氣處理系統(tǒng)的入口606。入口606與具有開口排出口610的內(nèi)部管道狀部件608氣流相連。管道狀部件608與外部的管道狀部件618同軸設置，在兩者之間形成了一個內(nèi)部環(huán)形空室612。外部管道部件618被裝配了一個具有管狀延伸部622的氣體入口部件620，來自供應容器624的氣體由管道626流至管狀延伸部622，接下來通過位于內(nèi)部和外部管道部件之間的環(huán)形室612流動，從而使由所述內(nèi)部管道部件的開口排放端610排出的廢氣流被由氣體供應裝置624供應的氣體包圍。
為了調(diào)節(jié)氣體供應源624的氣體流向，管道626可以包含一流動控制閥或其他流動控制裝置以使用預定流速的氣體流向管狀延伸部622。
入口構件的外部管件618具有斜開口排放端630，通過這種設置使得外部圓形部件618的最大圓周長度在這種管狀部件的最小圓周長度之上。采用這種方式，最大長度的圓周部件作為“橫罩”結(jié)構可容許廢氣流流速的增加，并使廢氣流被來自氣體供應源624的保護性氣體屏蔽，使這種被保護的廢氣流不致于與下落的液體632在預處理塔634中過早接觸。
預處理塔634的設置方式如圖所示，下部具有一個廢液貯槽636并通過管道638將洗滌液從所述塔中排出。該塔被設置有一個上部件640，在該部件中通過噴嘴642輸入來自管道644的預洗滌液，所述液體來自液體源646及管道648與管道644相連。管道648可以含有適宜的流動控制閥或其他裝置來調(diào)整流向塔634的預洗滌液的流速。因而，來自上游處理裝置602的廢氣流通過入口構件被輸入所述塔634的下部組件650，并與噴嘴642噴出的預洗滌液632逆流接觸。廢氣流經(jīng)過預洗滌之后可除去所含有的顆粒物和酸性氣體成分。預洗滌后的廢氣然后流過塔634的上端，通過除霧襯板652除去夾帶的水分，除霧后的廢氣混合物然后通過管道654流至入口裝置666，在這里管道654與較大的同心管668同心設置，管668與增壓裝置670相連，增壓裝置670通過管道674接收由氣源672供入的保護性氣體。外部管道668又被接收氧化劑介質(zhì)的增壓裝置676包圍，所述氧化劑介質(zhì)如空氣、臭氧、氧氣、富含氧的空氣或其他含氧氣體，氧化劑介質(zhì)來自氧化劑介質(zhì)供應源678，通過管道680將供應源678與增壓裝置676相連。所述管道674和680可以包含流動控制閥或其他流動控制裝置，用于調(diào)整各種氣體的流速。通過這種入口構件666，廢氣流由管道654進入并被來自供應源672的氮氣或其他惰性氣體保護，及并流地導入氧化裝置682，其中來自增壓裝置676的氧化劑是源于供應源678。
該氧化裝置682可以是一個多區(qū)域反應室，氣流通道684其中設有氣流通路686并被加熱器688包圍。所述加熱器688可以是一種電熱裝置，或者任何其他適宜的加熱裝置，因而在氣流通路686中的氣體被加熱至適宜的溫度以使該氣流中的可氧化成分發(fā)生氧化反應。
氧化后的廢氣流然后通過管道684到達滲漏堰氣/液接觸構件690，下面將做出更詳細的說明。該滲漏堰氣/液接觸構件通過液體進料管道694接收來自液體供應源692的液體。該滲漏堰氣/液接觸構件用于保護接近驟冷室696的管道684的底部管壁，從而使管道684的內(nèi)部管壁與氧化裝置682中處理后的廢氣中產(chǎn)生的熱的、腐蝕性的產(chǎn)物相隔離。同時，該滲漏堰氣/液接觸構件在接觸構件690的下面在管道684的內(nèi)壁表面上形成一層下落的水膜，從而夾帶走顆粒并防止管道684的內(nèi)壁表面上積累并腐蝕內(nèi)壁表面。
在驟冷室696中，驟冷空氣通過管道700由冷空氣供應源698輸送至驟冷室，同時還有冷凍水通過管道704由水供應源702到達混合室706，所得到的空氣/水流通過噴嘴708被排放至驟冷室696中，從而對廢氣流進行驟冷。
驟冷后的廢氣然后流入滌氣裝置710，從下部構件712通過填料層716和除霧襯板718到達上部構件714，所產(chǎn)生的處理后的廢氣流從滌氣裝置的頂部管道720在噴射器722的作用下噴出，最后通過排放管724由廢氣處理系統(tǒng)排出。
滌氣裝置710具有一個噴嘴726，通過進料管道728由供應槽730供入洗滌介質(zhì)。所述洗滌介質(zhì)可以是水或其他水介質(zhì)，任選地包括化學助劑以用于提高該滌氣裝置的洗滌效率。
驟冷室有一個底部貯液部750用于收集其中的驟冷液和洗滌液，并通過排放管752排至池754中，所述池754還接收來自預處理裝置管道638中的底部液體成分。所述來自廢物處理系統(tǒng)的處理裝置的“底部液體成分”可以在池754中進行處理，如通過向處理池756中加入適宜的酸或堿試劑，在池756上有基于各自用途的開口758、760和762，因而可加入一種或多種化學處理試劑，接下來最后處理過的液體可以通過管道764從該系統(tǒng)排出。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的代表性示意圖，如圖所示各組成部件設置在室800內(nèi)。
圖11的廢氣處理系統(tǒng)的特點在于具有一個用于接收管道804中的廢氣流進料的廢氣流入口管802，通過進料管804將廢氣流從上游處理裝置806(如半導體制造設備)送至廢氣處理系統(tǒng)。入口管道802與一個包含圓筒壁812的氣體封圈構件810相連，在圓筒壁上具有入口構件814以經(jīng)過管道818接收來自貯槽816的氣體。壁812設有內(nèi)部氣體滲透壁820，一個內(nèi)部環(huán)形室822，由貯槽816流入的氣體流過氣體滲透壁820并包圍由入口管802流入的廢氣流。該廢氣流然后通過預處理裝置826的第一段向下流動。預處理裝置的第一段824裝配一個與進料管830相連的噴嘴828，該進料管又可以與一個適宜的空氣或水源相連(圖中未示出)。采用這種方式，向下流動的廢氣流與空氣/水噴霧相接觸，從而對氣體進行預處理以減少其酸度，及從由噴嘴828流入的水合相的廢氣流中帶走顆粒。所得到的液體然后被收集在預處理裝置的下部U形部件832并通過管道834流至貯液槽836，其通過總管842與滌氣裝置的貯槽840(下面將做出更詳細地說明)相連。
廢氣流接下來與預處理裝置的第一段噴出的空氣/水接觸，然后通過該裝置的第二段844向下流動，在第二段該廢氣流與通過噴嘴846向下噴灑的水逆流接觸，所述噴嘴通過管道848與一種適宜的液體源相連，如水或其他洗滌介質(zhì)(圖中未示出)。預處理后的廢氣流從預處理裝置826通過管道850到達熱氧化裝置852，該熱氧化裝置包括廢氣流動管道854，通過內(nèi)部空腔856流動的廢氣流被加熱至足夠高的溫度以氧化和分解所述氣流中的可氧化成分。氧化后的廢氣流然后從熱氧化裝置852被排至滲漏堰氣/液接觸構件860，下面將做出詳細說明，廢氣流然后通過管道862流至滌氣塔870，所述管道862包括一個裝配了用于導入冷卻介質(zhì)(如水或一種空氣/水噴霧)的進料部件864的驟冷室。該滌氣塔具有一個包括底部貯槽874的下部構件872，該構件用來將累積的液體通過排放管876排至貯液槽840，液體可以通過總管842及相關的排放管被排出。滌氣塔870的上部裝配有一個洗滌介質(zhì)噴嘴878，該噴嘴通過管道880與一種適宜的洗滌介質(zhì)源相連(圖中未示出)，所述洗滌介質(zhì)還包括水或其他含水介質(zhì)或洗滌介質(zhì)。在滌氣塔內(nèi)噴嘴878的上部適宜安裝一除霧器或其他液體霧沫分離裝置(圖中未示出)，用于降低洗滌后氣體中的水分含量或液體含量。洗滌后的氣體升至滌氣塔的上端890并通過管道894由塔頂管道892排出，所述管道894位于廢氣處理系統(tǒng)800的外部。
通過圖11所示的設置方式，廢氣流在熱氧化裝置的上游經(jīng)過兩步洗滌，接下來對由熱氧化裝置排出的廢氣流進行下游洗滌。
所述熱氧化裝置可以是任何適宜的型號，只要其可提高處理廢氣流的溫度，如2000°F或更高。
通過將氧化裝置、預處理(即氧化前處理裝置)滌氣裝置及氧化后滌氣裝置設置在一個單獨的一體盒中，從而只需要小的占地面積，可以將該廢氣處理系統(tǒng)方便地放置在半導體生產(chǎn)設備(fab)，或其他適宜于用本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)處理的處理裝置。
象上面所提到的，本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)的滌氣裝置可以被其他濕式或干式滌氣器取代，或其他用于除去顆粒和酸性成分及其他可從廢氣流中溶解的成分或可洗滌除去的成分的處理裝置取代。
圖12是一個用于處理來自上游裝置901的廢氣處理系統(tǒng)的代表性示意圖，廢氣通過管道907到達室903并在處理裝置905中進行處理以除去酸性成分或固體顆粒物。在處理裝置905中處理后的氣流通過管道911流至氧化處理裝置913，在該氧化處理裝置中在氧化條件下對廢氣流進行凈化操作以除去氣流中所含的有害的或不良可氧化成分。氧化后的廢氣然后通過管道915流至滌氣裝置917中進行洗滌處理，所得到的最終洗滌氣流在運動流體驅(qū)動器921的作用下通過管道919從廢氣處理系統(tǒng)中排出。象上面所提到的，所述運動流體驅(qū)動器可以是一種能量裝置如風機、泵、透平機、壓縮機等或一種被動裝置如噴射器、抽吸器等。
圖12的廢氣處理系統(tǒng)還可以包括一個驟冷裝置923，用于吸收廢氣流被氧化處理之后的潛熱，及將氧化處理后排出物冷卻至一適宜的溫度從而在滌氣裝置917中可進行有效地洗滌。
為了除去氟化氫成分，所述凈化酸性成分和顆粒物的裝置905還可以包括一個用于吸收氟化氫的預處理系統(tǒng)。
所述廢氣處理系統(tǒng)的各個處理裝置的入口還可以使用濕式或干式接觸構件，如一種狹縫/孔噴射型或多孔型接觸件，以最小化廢氣處理系統(tǒng)中各個處理步驟水的用量。
所述氧化處理裝置913可以包括一種作為氧化裝置的管殼式換熱器，該換熱器可以使用任何適宜的加熱裝置或方法。例如，在換熱器的殼側(cè)可以使用輻射熱量將廢氣加熱至適宜的溫度以氧化廢氣中的可氧化成分。
所述氧化后滌氣裝置917可以與熱交換裝置相連來冷卻氣體以限制濃縮并提高洗滌操作的效率。在廢氣處理系統(tǒng)中進行的洗滌操作可以在使用了除霧篩的滌氣塔中進行，所述除霧篩用于除去洗滌后的廢氣流中夾帶的水分。在所述塔的塔頂空間可以設置一空腔以用于提高從廢氣流中除去固體顆粒的比率。
作為本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)的另一個變形，該系統(tǒng)可以使用烴回收裝置927來回收含氯氟烴。全氟化碳等。這種氯/氟化碳回收裝置(CRU)可以由下述美國專利申請公開的方案設置和使用1、申請?zhí)?8/395162 of Glenn M.Tom，et al.，遞交于1995年2月7日for“METHOD AND APPARATUS FOR CONCENTRATION ANDRECOVERY OF HALOCARBONS FROM EFFLUENT GAS STREAMS”及2、申請?zhí)?8/474517 Of Glenn M.Tom，et al.，遞交于1995年6月7日for“PROCESS REMOVING AND RECOVERING HALOCARBONSFROM EFFLUENT PROCESS STREAMS”，其內(nèi)容在這里完整地引作參考。在處理裝置905中對所述氣流進行了洗滌或其他氧化前處理之后，其排出的廢氣可以由管道911經(jīng)管道925被送至鹵代烴回收裝置927。所回收的鹵代烴然后經(jīng)過管道929從CRU裝置927排出，如果需要的話可以再循環(huán)或另作他用。作為另一種替代方式，所述鹵代烴可以從廢氣流的氧化處理裝置的下游回收。
已經(jīng)指出所述氧化處理裝置913可以包括一個換熱器，這種換熱器可以在傳熱通道上使用傳熱率提高的插入件，更詳細的內(nèi)容被描述在美國專利申請08/602,134中，遞交于1996年2月15日，in the namesof Mark R.Holst，et al.，for″POINT-OF-USE CATALYTIC OXIDATIONAPPARATS AND METHOD OF TREATMENT OF VOC-CONTAININGGAS STREAMS，″其內(nèi)容在這里完整地引作參考。
作為圖12所示的廢氣處理系統(tǒng)流程圖的一個變形，如果想要分解全氟化碳而不是進行回收，來自驟冷裝置923的飽和的水/廢物流可通過管道931再循環(huán)至氧化裝置913的入口，從而為全氟化碳的氧化提供較低成本的氫源。
該氧化前裝置905可以包括一個預滌氣器，可以向該滌氣器中加入化學試劑以改變待洗滌物質(zhì)的性質(zhì)，如向鎢六氟化物排出物中加入氨以產(chǎn)生鎢酸銨。鎢酸銨具有優(yōu)良的溶解特性以適于洗滌除去。
所述氧化裝置913可以包括一個輸送管反應器以避免在該步驟中反應劑/固體產(chǎn)物在反應器內(nèi)壁上積累。
所述驟冷裝置923可以使用具有多流體入口的除霧噴嘴，例如分別輸入水和空氣或其他氣體，從而減小驟冷裝置的大小。另一方面，這種驟冷裝置可以包括除霧裝置如超聲噴嘴、噴霧器或壓電噴嘴以實現(xiàn)驟冷操作。
所述氧化裝置913可以使用電熱氧化，或其他通過焰基氧化及任何其他適宜的氧化裝置和方法能達到的氧化。所述焰基氧化裝置可以使用任何適宜的燃料，如甲烷、丙烷、氫、丁烷等，及在氧化裝置中使用的氧化性介質(zhì)一般可以包括空氣、臭氧、氧氣或富含氧的空氣或任何其他含氧的介質(zhì)。所述氧化裝置還可以包括一個流化床熱氧化裝置，所述氧化裝置在這種處理步驟所采用的廣泛的范圍內(nèi)。
象上面所提到的，氧化前處理裝置905與氧化后處理裝置917可以包括任何適宜類型的滌氣器，濕式、干式滌氣器及任何其他適宜的氧化前和氧化后處理裝置。
因而可以看出本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)適宜于采用許多種不同的處理組成構件，并且這種處理裝置可以緊湊地放置在一個單一室或工作間內(nèi)以用在處理工藝(如半導體制造廠)中。
一般地，本發(fā)明的處理系統(tǒng)重視使用氣/液和氣/氣接觸構件用于將廢氣流與周圍層或氣體或液體保護層相“隱蔽(shrouding)“。例如這種廢氣流的屏蔽可以用來保護氣流通道包含的壁，在缺乏這種氣流屏蔽保護的情況下固體會積累和沉積，及在保護性液膜存在的條件下帶走所述氣流中有害成分的顆粒物和可溶解物。
因此，下面將描述說明型接觸構件，代表了這種改進的技術方案的具有結(jié)構和特征。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的一個起說明作用的實施方案的防止入口構件堵塞的代表性示意圖，該入口構件可以用在本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)中。
圖13所示的防堵塞入口構件與廢氣處理系統(tǒng)的處理管道相連，這種入口構件還與一種氣體源相連。該入口構件上游的處理系統(tǒng)管道可以適宜地采用傳統(tǒng)熱量跟蹤方式，向所述管道的氣流中加入足夠的動能以防止氣流中的成分濃縮或沉淀(subliming)。應該理解到本發(fā)明的處理系統(tǒng)中的任何管道、通道、流動通道或與流體接觸的結(jié)構可以被熱量跟蹤，為此目的，或另一方面提高了該處理系統(tǒng)的性能。
圖13所示的入口構件1060包括一個含入口法蘭1016的入口段1007。該入口法蘭與上部環(huán)形段1008的法蘭1018相匹配，所述環(huán)形段1008的上部止于法蘭1018。該入口段可以與一個上游含固體流制造設備1090相連，如半導體制造裝置。
環(huán)形段1008包括一個內(nèi)部多孔的壁1006，該多孔壁特征在于具有適宜的氣體可透過的開孔率，及一個外壁1009，在所述外壁與內(nèi)壁之間形成一個環(huán)形空腔1020。該多孔內(nèi)壁1006的內(nèi)壁表面因而與流動通道1066的上部環(huán)形段1008相連。該外部實壁1009的上端和下端被內(nèi)壁1006包圍，通過終端壁1040和1042包圍所述環(huán)形內(nèi)部空腔。該外壁1009裝配一個與低壓氣體進料管道1024相連的低壓氣體入口部件1022。該低壓氣體進料管道1024的外端與低壓氣體源1004相連。在低壓氣體進料管道1024上裝配一個止回閥1014以向環(huán)形空室1020中供應低壓流體流。所述進料管道1024還可以裝配其他的流動控制裝置(圖中未示出)以在該系統(tǒng)的操作中有選擇地將來自氣源1004的低壓氣體按預定流速送入環(huán)形空室1020。
所述上部環(huán)形段1008還裝配一個與高壓氣體進料管道1052相連的高壓氣體噴射部件1050，所述管道1052又與高壓氣體供應源1005相連。如圖所示氣體進料管道上設置有一個流動控制閥1051，該流動控制閥還可以與流動控制裝置(圖中未示出)相連以根據(jù)預定的結(jié)果操作該流動控制閥1051。
上部環(huán)形段1008的底部終止于一個法蘭1026，該法蘭1026與低部環(huán)形段1030的法蘭1028相連。在法蘭1026和1028之間通過密封件密封，如圖13所示的O形環(huán)1010。
底部環(huán)形段1030包括一個在法蘭1028的上端終止的外壁1012。該外壁的底端通過端壁1044與內(nèi)部堰壁相連，從而在外壁1012與內(nèi)部堰壁1011之間形成一個環(huán)形室1032。如圖所示內(nèi)部堰壁1011垂直地向上延伸并終止在上端1046，上端1046與上部環(huán)形段1008的內(nèi)部多孔壁1006間隔一段距離，從而在兩者之間形成一個空隙1036，即底部環(huán)形段1030的溢流堰。
在底部，底部環(huán)形段1030可以適宜地與水滌氣器1013的室相連。該水滌氣器可以按照傳統(tǒng)的方式設置以用于洗滌減少該處理氣流中的顆粒和可溶解成分。另一方面，從入口端到排放端入口構件1060可以與任何其他對通過入口構件的氣流進行處理或操作的處理裝置相連。
因而，通過入口構件1060可以提供一個氣流通道1066，廢氣通過該通道按圖13箭頭1001指示的方向到達圖13所示箭頭1002指示的排入端。
在操作中，含固體顆粒的氣體從上游氣源通過適宜的連接管道被輸入，所述氣源如半導體制備裝置(圖中未示出)，如上面所說的該連接管道可以是熱量跟蹤的以在入口構件中防止氣流成分產(chǎn)生有害的沉淀或濃縮。該氣流按箭頭1001指示的流動方向進入入口構件1060，通過入口段1007流動并進入上部環(huán)形段1008。低壓氣體(如氮氣或其他氣體)從氣源1004通過連接于開口1022的低壓氣體進料管道1024流動并進入環(huán)形空室1020。流入的低壓氣流通過氣體可透過壁1006從環(huán)形空室1020進入內(nèi)部氣體通道1066。當來自氣體進料管道1024的低壓氣體流入環(huán)形空室1020并通過氣體可透過的壁1006時，含顆粒的氣體因而通過內(nèi)部氣體流動通道1066流動并進入水滌氣器1013。
采用這種方式，環(huán)形內(nèi)部空室被來自氣源1004的低壓氣體加壓。所述壓力能確保低壓氣體低速的、穩(wěn)定的通過多孔壁流至內(nèi)部氣體流動通道1066。氣體通過氣體可透過壁的低速、穩(wěn)定的流動能保持氣流中的顆粒通過內(nèi)部氣體流動通道1066離開該入口構件的內(nèi)壁表面。此外，任何與內(nèi)部流動通道1066的氣流一起存在的氣體同樣的遠離該入口構件的內(nèi)壁。
如果需要的話，低壓氣體進料管道可以被熱量跟蹤。如果通過入口構件的流動氣流含有冷凝或升華并沉積在入口構件的壁面上的物質(zhì)，這種熱量跟蹤是需要的。
同時，來自高壓氣源1005的高壓氣體可以定期地通過高壓氣體進料管道1052并經(jīng)過高壓氣體噴射部件1050到達環(huán)形內(nèi)室1020。為了實現(xiàn)這一目的，管道1052上可以設置幾個控制閥(圖中未示出)以實現(xiàn)間歇導入高壓氣體。采用這種方式，高壓氣體可以以特定的或預定的時間間隔噴入環(huán)形內(nèi)室，從而帶走任何可能在氣體可透過壁1006的內(nèi)壁表面上積累的顆粒。對于本領域技術人員來說，間歇式輸入高壓氣體的持續(xù)時間和時序可以被容易地決定而不需要繁雜的實驗，從而可以得到壁沖洗效應以防止固體在氣體可透過的壁面上積累。如果需要的話，當入口構件與用于半導體裝置的水滌氣器相連時，在所述裝置分批循環(huán)的過程中這種高壓的注入會受至干擾，為了消除該裝置排放部件的壓力波動可以有選擇地與所述裝置控制系統(tǒng)結(jié)合一種控制裝置。基于此目的，一種控制閥(如電磁閥)可以適宜地與該裝置系統(tǒng)的控制裝置相連。
在圖示的入口構件的實施方案中，法蘭1026和1028可以被夾在一起，從而使上部環(huán)形段1008與下部環(huán)形段1030可以容易地被拆開。基于此目的，可以使用一種快速分拆夾。法蘭1026與1028之間的密封墊1010例如可以由一種耐蝕的、耐高溫的彈性材料組成。另外，彈性材料作為一種熱絕緣體以減少入口構件的上部環(huán)形管段與下部環(huán)形管段之間的熱量傳導，這一特征在本發(fā)明的實施方案中在熱量跟蹤方面是尤其重要的。
入口構件的上部環(huán)形段的氣體可透過壁1006可以由適宜的材料組成，如耐蝕性的Hastelloy 276鋼。上部環(huán)形段的外壁1009可以是薄壁的不銹鋼管。
入口構件的下部環(huán)形段1030可以由任何適宜的材料組成，如聚氯乙烯塑料。水通過管道1050從水源1003被輸入外壁1012與內(nèi)壁1011之間的環(huán)形內(nèi)室1032。優(yōu)選地，水被以一定角度(tangentially)流入，使水在環(huán)形內(nèi)室1032中以一定的角度運動，從而使水螺旋形地越過堰壁1011的頂端1046并下落到入口構件的內(nèi)部流動通道1066的堰壁的內(nèi)壁表面。這種沿著堰壁1011的內(nèi)壁表面向下流動的水被用于沖洗任何顆粒物，一起經(jīng)過流動通道1066到達入口構件下面的水滌氣器1014。
通過在滌氣裝置的上游處理裝置和下游滌氣裝置之間取壓測量可以容易地測量通過入口構件的壓降?？梢杂靡粋€photohelic儀器監(jiān)測該壓降及將該壓降讀數(shù)送至適宜的監(jiān)測和控制裝置以控制滌氣器入口的堵塞。
通過使用本發(fā)明系統(tǒng)的入口構件，在水滌氣器和從半導體操作裝置的排放氣流裝置之間形成一個接觸界面，該接觸界面在普通的操作過程中反復地堵塞。該入口構件配備一個帶有兩個輔助處理流的接觸界面，即一個穩(wěn)定低流速的凈化流和一個高壓脈沖流。該低流速凈化流產(chǎn)生了一種惰性氣體(如氮氣)的凈通量，該惰性氣體流離開上部環(huán)形段的內(nèi)壁并向著中間流動通道1066的中心線流動。高壓氣流提供了一種可防止固體堵塞的自凈化能力。該高壓氣流被用來消除任何顆粒積累在入口構件上部環(huán)形段的中間流動通道1066的內(nèi)部表面上。
氣體、帶走的顆粒及先前沉積的顆粒然后直接進入入口構件下部環(huán)形段的內(nèi)壁面的溢流，向下沖進水滌氣器下游的入口構件。以這種方式在上部環(huán)形段的氣體可透過壁與入口構件的下部環(huán)形段的堰壁之間形成一個直接接觸面，從而提供了一種高效的入口構件，所述結(jié)構在操作過程中可有效地使固體顆粒的沉積最小化。
這種入口構件有許多優(yōu)點。在用于半導體制造裝置和對來自半導體制造裝置產(chǎn)生的廢氣進行處理的水洗滌處理系統(tǒng)中，來自半導體裝置的排放氣從裝置排放部件到水滌氣器入口構件的水界面可以被連續(xù)地加熱。其通過傳導熱量至管道中入口管道的熱量跟蹤可以被用來加熱管道，通過對流可傳熱至流動氣流。通過低壓氣體流動管道的熱量跟蹤處理氣可以一直被加熱直到入口構件的下部環(huán)形段的溢流壁，在低壓氣體能動管道低壓氣體流至上部環(huán)形段，及通過高壓氣體流動管道的熱量跟蹤將脈沖的高壓氣體送到入口構件的上部環(huán)形段的內(nèi)部環(huán)形室。這種加熱氣體的流動將使通過中間流動通道流動的處理氣保持在一定溫度，該溫度由任何會形成顆粒的氣體的蒸氣壓決定，該氣流在上游處理裝置與入口構件之間流動，如果不保持一定溫度顆粒會冷凝或升華并沉積在入口構件的壁面上。
上面所指示的入口構件的另一個優(yōu)點是這種結(jié)構可以被容易地拆卸。如果入口構件在操作中堵塞，只需要移走將法蘭固定在一起的夾子或其他將入口構件的法蘭相互之間固定在一起的部件，這種構件就可以被容易地取出。因而通過移走將不同法蘭保持在一起的的夾子及分開各自的氣體進料管道，上部環(huán)形段便可以被更換。
這種入口構件的另一個優(yōu)點是其自身的自洗滌作用。通過在入口構件的上部環(huán)形段的內(nèi)部環(huán)形空室輸入脈沖的高壓氣流，從上游處理裝置向入口構件流動的氣流中夾帶的顆粒或在入口構件通過化學反應形成的顆?？梢詮娜肟跇嫾臍怏w可透過的壁上容易地清除。然后從入口構件的上部環(huán)形室的內(nèi)壁表面上分離的顆粒直接到達所述堰壁的溢流部位，在這里這種顆粒固體被沖洗到下游滌氣器。高壓氣體壓力脈沖的壓力、持續(xù)時間和周期可以被容易地設定以適應常用系統(tǒng)的顆粒濃度條件和這種固體的特征。這種脈沖的高壓氣體輸入的效果將依賴于顆粒固體的特征。因而這種入口構件在本質(zhì)上是自凈化的，不需要使用現(xiàn)有流體處理系統(tǒng)的技術中所謂自凈化裝置的刮板裝置或柱塞裝置。
入口構件上部環(huán)形段的多孔壁面部件的材料特性取決于從上游處理裝置進行的處理氣。如果該氣流包括酸性氣體成分，這種氣體將在水滌氣器中被吸收并將存在于再循環(huán)至入口構件的下部環(huán)形段的堰壁溢流的水中。某些堰壁溢流水將有可能濺在入口構件的多孔內(nèi)壁上。在這種情況下的多孔壁期望選擇耐蝕性的材料建造。為此目的一種優(yōu)選的金屬材料是Hastelloy 276鋼，這種材料在低溫水合酸條件下顯示了優(yōu)良的耐腐蝕性能。
上面所提到的入口構件的另一個優(yōu)點是當該入口構件用于水滌氣器的上游時(象這里所描述的)，該入口構件使來自水滌氣器頂部的水蒸氣的回流量最小化。通過對這種優(yōu)點的解釋，應該理解到在一些半導體裝置的排放氣流中存在的顆粒或者作為來自處理裝置的夾帶的顆粒，或者在氣流流動通道內(nèi)作為化學反應的反應劑。
顆粒積累的原因是來自入口構件下游的水滌氣器出現(xiàn)水蒸氣回流。從滌氣器中釋放的水蒸氣從滌氣器入口向著處理裝置反遷移而與氣流的普通流向相反。
這種水蒸氣的反遷移所涉及的一個機理是氣-氣相互擴散。避免水蒸氣反遷移的源由的僅僅可行的方法是在水洗滌入口增加一個擴散邊界層。這種水蒸氣反遷移的另一個機理是所謂的Richardson環(huán)形效應。所有的干式泵在流動的氣流中會產(chǎn)生一定幅度的壓力波動。這些壓力波動會產(chǎn)生逆流的傳輸機制而使得泵送的氣體與通常氣體的流向相反。這種現(xiàn)象是邊界層環(huán)形效應的一個結(jié)果。因為這種效應，這種逆流遷移速度在距離壁面不遠的距離處是最大的。上面所描述的入口構件使Richardson環(huán)形效應最小化或能夠消除。由于低壓氣體在入口構件的上部環(huán)形段的多孔壁的內(nèi)部表面上穩(wěn)定的流出，在上部環(huán)形段的內(nèi)壁表面上的靜止邊界層不會擴大。從氣體可透過的壁面上流動的氣體會有一個凈流量，該凈流量將處理氣流“推”離與入口構件的中間流動通道相連的壁，避免存在一個靜止的邊界層條件，因而避免了Richardson環(huán)形效應。因此，如果在流動的液體中的化學反應形成了顆粒，沒有可供這樣形成的顆粒附聚的壁。相反地顆粒將與氣流一起流至水滌氣器。對于夾帶的顆粒是同樣適用的。一旦該顆粒到達入口構件的頂端，因為沒有可收集它們的壁所以它們將被夾帶在氣流中。
通過抵消產(chǎn)生Richardson環(huán)形效應的條件，入口構件上部環(huán)形段的多孔壁作為一個有效的阻隔層來防止水蒸氣反遷移至處理系統(tǒng)的排放管道。由于上面所提到的相互擴散機制，任何反遷移將十分慢。由于本發(fā)明的入口構件使得滌氣器入口和出口管道不會堵塞，這種因素將極大地延長滌氣器的操作時間。
雖然本發(fā)明的入口構件的上部環(huán)形段的多孔壁部件已經(jīng)在這里描述可以由金屬材料構成，應該理解到這種氣體可透過的壁可以由任何適宜的材料構成。例如，多孔壁可以由多孔的陶瓷材料構成，所述陶瓷材料可以抵抗腐蝕性氣氛、急劇變化的溫度及輸入壓力，這些操作條件在本發(fā)明的入口構件的使用中是經(jīng)常存在的。
圖14根據(jù)本發(fā)明的另一個起說明作用的實施方案的氣/液接觸面結(jié)構的橫斷面正視圖。
氣/液接觸構件1110包括垂直延伸的被圓筒形延展壁1114包圍的第一入口流動通道部件1112。在入口流動通道部件1112的內(nèi)部圓筒形壁1114包圍一個封閉的流動通道1118。在圓筒形壁1114的上端裝配了一個向外延伸的法蘭1116，該法蘭用來將氣/液接觸構件與相關的工藝流動管道、通道和檢測儀表等相連。因而在第一入口流動通道部件1112的上端有一個入口1120，在其底端具有一個相應的出口1122，從而在開口的入口端與出口端之間形成了一個包括流動通道1118的內(nèi)部流動通道，來自上游處理裝置1158的氣體可以通過該流動通道流動，如圖14中所示管道1160。
上游處理裝置1158例如可以包括一個半導體制造裝置及相關的廢氣處理系統(tǒng)。這種廢氣處理系統(tǒng)還可以包括一個用于對該廢氣中的可氧化成分進行氧化的氧化器。適宜的氧化器可以選用不同的類型，如由催化氧化裝置、熱氧化裝置和電熱氧化器等組成。
當上游處理裝置1158包括氣體產(chǎn)生裝置及用于半導體制造過程的氣體處理裝置，流入第一入口流動通道部件1112的入口1120的氣流可以處于高溫中，還可以含有基本濃度的固體顆粒，如形成次微米的顆粒。
接觸結(jié)構1110還可以包括一個包圍第一流動通道部件1112的第二流動通道部件1124且相互間隔一定距離，如圖所示，從而在它們之間形成了一個環(huán)形室1130。第二流動通道部件1124向下延伸至處于第一流動通道部件1112的底端之下的更低端1168，從而第一流動通道部件敞開出口1122與第二流動通道部件1124敞開的更低端1168垂直地間隔一段距離。
第二流動通道部件1124包括一個上部可透過液體的部件1126，該部件升至第一流動通道部件的底端限定出口1122以上，其余是從液體可透過的部件1126向下延伸的液體不可透過的部件1128，如圖所示。液體可透過的上部部件1126與下部液體可透過的部件1128可以由任何適宜的方式組成，如將上部多孔的圓筒段1126與初始分離的底端實體圓筒段1128相連，所述部件之間的連接方式可以是銅焊、錫焊、焊接、機械緊固裝置，或任何其他采用適宜的連接裝置和方法的合適的裝置。另一方面，第二流動通道部件1124可以由單一的圓管狀部件組成，其上部的加工方法是采用加工后液體可透過的加工方法，如水射流加工、蝕刻、燒結(jié)、微電機加工或任何其他適宜的加工技術，只要該技術能使得該管道部件的上端產(chǎn)生多孔或滲透性特征。優(yōu)選地，第二流動通道部件由初始分離的上部部件和下部部件組成，該上部部件和下部部件被連在一起，其中上部部件由多孔的燒結(jié)金屬基體或多孔的陶瓷材料組成，其中孔隙度足以允許液體從其中通過，下面將對此做出更詳細地說明。
所述氣/液接觸構件1110還包括一個內(nèi)部包圍著第二流動通道部件的外壁部件1134，從而在他們之間形成了一個內(nèi)部環(huán)形室1170。外壁部件1134包括一個圓筒形側(cè)壁1136、一個頂壁1138及一個底壁1140，它們共同地圍成內(nèi)部環(huán)形室1170。側(cè)壁1136裝配了一個液體輸入部件1142。該輸入部件可以設置為任何適宜的形式，但是在實施方案中顯示的是由管狀的水平延伸件1144。另一方面，該部件也可簡單的為一個孔板或在側(cè)壁上開孔，或其他液體入口構件，只要液體可由外部的液體供應源輸入內(nèi)部環(huán)形室1170。
在圖14的實施方案中，液體入口構件1142結(jié)合了一個含有流動控制閥1148的液體輸入管道1146。液體入口管道1146與液體供應貯槽1150相連。
管道1146上的液體流動控制閥1148可以結(jié)合適宜的控制器/計時器裝置，包括一個中央處理器(CPU)、微處理器、流動控制臺和/或輔助的監(jiān)測和控制裝置，用于從貯槽1150提供預定的或選擇的液體流通過管道1146送至液體入口部件1142。這樣輸入的液體充滿了內(nèi)部空室1170，及這種液體可以采用任何適宜的操作條件輸入。
為了處理如來自半導體制造裝置的載有顆粒的熱廢氣流，內(nèi)部室1170中的液體可以是水或其他水介質(zhì)。
關于第二流動通道部件1124的上部液體可透過部件1126的可透過液體的特征，來自內(nèi)部環(huán)形室1170的液體透過第二流動通道部件的上部1126并在該上部部件的內(nèi)壁面1132以液滴1154的形式出現(xiàn)。出現(xiàn)的液滴在重力的作用下下落并與其他的液滴相結(jié)合，聚集后的液滴在第二流動通道部件的下部液體不可透過的部件的內(nèi)部壁面1172上形成下降的液體膜1156。由第二流動通道部件的底部開口端1168排出的液膜中的液體可以被直接送至適宜的收集和處理裝置(圖中未示出)，如在下游處理裝置1164中共處理，同時加入處理裝置1164的還有在管道1162中流動的氣流，該氣流來自第二流動通道部件的氣流通道1152，下游處理裝置1164可以是水滌氣器、反應室或其他處理裝置或處理區(qū)載，其中在管道1162中流動的來自通道1152的氣流經(jīng)過進一步處理操作，從管道1166上的下游處理裝置排出最后的排放氣。
這樣設置的氣/液接觸構件1110還在第一和第二流動通道部件之間形成了一個環(huán)形室1130，第一流動通道部件1112向下延伸至第二流動通道部件的液體可透過的上部部件1126的下面，從而使通過液體可透過的上部部件滲出的液體聚集并形成下降的液膜1156。通過這種結(jié)構，從流動通道1118流至流動通道1152的氣體遇到第二流動通道部件的下部部件的壁面1172，該壁面被覆蓋了一層保護性液膜1156。因此，從第一流動通道部件的下部開口端1122排放氣體中的任何腐蝕性物質(zhì)將會被內(nèi)壁表面“緩沖”，從而使第二流動通道部件的內(nèi)壁表面的腐蝕作用和副反應影響最小化。
另外，通過向位于第二流動通道部件和外壁部件1134之間的內(nèi)部環(huán)形室1170輸入液體，提供了一種液體貯槽“襯套”結(jié)構。因而液體被供至第二流動通道部件的多孔的上部段并從中滲出，向下“滲漏”的液體在第二流動通道部件的內(nèi)壁表面上形成保護性液膜。
該下降的液膜在第二流動通道部件的內(nèi)部表面1172上還會從氣流中帶走任何顆粒物，如果缺少這種液膜則顆?？赡軙练e并聚集在第二流動通道部件的內(nèi)壁表面上。
因此，下降的液膜對第二流動通道部件的內(nèi)壁表面起保護性的作用，并將固體顆粒和任何其他氣相成分帶走的介質(zhì)，否則它們會在流動通道部件的內(nèi)壁表面上積累而產(chǎn)生有害影響。
圖14所示的結(jié)構的另一個優(yōu)點是相對于安裝如液體溢流堰這樣的結(jié)構，使用液體可透過的上部部件1126可使液體的用量最小化，在溢流堰結(jié)構中來自內(nèi)部環(huán)形室1170的液體將僅僅溢流至壁1126的上端并在壁面上以膜狀向下流動，通過第二流動通道部件全部長度的內(nèi)部表面。而本發(fā)明通過滲漏堰結(jié)構操作所需的液體可以被維持在很低的含量。
作為實施如圖14所示的氣/液接觸構件的描述性實施例，這種結(jié)構可以設置在熱氧化器裝置的下游，該熱氧化器對來自半導體制造裝置的廢氣進行處理，從而由管道1160的氣流在進入接觸結(jié)構1110時可以是在高溫下并載有顆粒，如二氧化硅、金屬顆粒等，如次微米尺寸的顆粒甚或是更大的固體。在這種實施方案中，第二流動通道部件的上部部件1126可以由厚度約為1/16th英寸的燒結(jié)金屬組成，平均每個孔徑約為2微米。第一流動通道部件1112的長度可以約為48英寸，直徑約為2.5英寸。相應的第二流動通道部件1124長度約為13.5英寸，直徑約為4.5英寸，外壁部件1134的垂直長度約為5.5英寸，其直徑約為6英寸。
在該系統(tǒng)中，水可以被作為來自貯槽1150的液體介質(zhì)，不輸入內(nèi)部環(huán)形室1170以使得這種液體滲漏至第二流動通道部件的上部液體可透過部件1126的內(nèi)壁面1132。在該系統(tǒng)中水的用量約為0.1-0.3加侖/分鐘。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的廢氣處理系統(tǒng)1200的代表性示意圖，使用包含臭氧的氧化性介質(zhì)以減少所述氣流中的可氧化成分。
系統(tǒng)1200從處理裝置1210接收廢氣流。所述廢氣流包括可氧化的氣體成分，所述可氧化的氣體成分包括一種或多種可氧化的氣體物質(zhì)。所述可氧化的氣體物質(zhì)包括氫化物(如胂、磷化氫、硅烷和鍺烷等)、有機物(氯化物、氟化物、醇等)及無機物(氯化物、NF3、NOx、CO、SOx等)，但是并不限于此。本發(fā)明尤其適用于處理和凈化含鹵代烴的廢氣流，如氯化物、氟化物、含氯氟烴，及全氟化合物，如全氟化碳。所述廢氣流可以來自處理裝置1210(如半導體制造設備)，所述處理裝置例如包括化學汽相沉積反應器、光刻裝置、離子注入裝置、蝕刻室、化學機械拋光室、等離子裝置(如等離子輔助裝置、等離子蝕刻裝置或任何其他可產(chǎn)生或使用等離子的裝置)等。用于處理半導體裝置結(jié)構上的半導體晶片基材及構成部件。
來自處理裝置1210的廢氣流通過管道1212流至滌氣裝置1214，在這里廢氣流與洗滌介質(zhì)相接觸，例如一種含水洗滌介質(zhì)(如水)通過與適宜的洗滌介質(zhì)源(圖中未示出)相連的洗滌介質(zhì)進料管道1216被輸入滌氣裝置。在本發(fā)明的實施方案中所述滌氣裝置是任選的一種廢氣處理系統(tǒng)，在凈化系統(tǒng)中對廢氣流進行氧化處理之前所述滌氣裝置可用于凈化廢氣流中的酸性氣體或顆粒物。所述滌氣裝置可以是濕式滌氣裝置、干式滌氣裝置(其中廢氣流與一種凈化劑或化學吸附材料接觸)或一種熱式滌氣裝置。
所述洗滌介質(zhì)與廢氣流接觸之后從滌氣裝置1214通過管道1218被排出。另一方面或另外的，水介質(zhì)可以被再循環(huán)(如在管道1219中)至洗滌介質(zhì)的進料管道1216。
所述廢氣流在管道1236中流至氧化裝置1238，所述氧化裝置可以是不同的類型，如熱式氧化器、電熱氧化器、催化氧化器、焰基氧化器、流化床氧化器、蒸發(fā)式氧化器，或其他可以對廢氣流組成中的可氧化成分進行氧化作用的處理裝置。例如，所述氧化裝置可以與前述的換熱器建造和設置并與本發(fā)明的其他組成部件相結(jié)合，其中所述換熱器由一系列傳熱插入件組成，該插入件用來改變廢氣流的熱量用于氧化廢氣流中可氧化成分。另一方面所述氧化裝置還可以被設置為溫度為約300℃-900℃或更高的焰基熱氧化裝置(即燃燒盒型裝置)，溫度如高至約1200℃可氧化除去廢氣流中的可氧化成分。
氧化裝置中廢氣流的可氧化成分的氧化作用可以在一種氧化性氣氛中進行，通過由管道1240向所述裝置中輸入氧化劑介質(zhì)，和/或通過管道1208在廢氣流輸入氧化裝置1238的輸入口的上游被輸入至廢氣流。通過有選擇地調(diào)整三通閥1206，所述氧化劑保持可以通過管道1240和1208中的一個或兩個流入至氧化裝置1238。
所述氧化劑介質(zhì)可以是任何適宜的類型，如空氣、氧氣、富含氧的空氣、原子氧、過氧化物、OH根自由基等，但是優(yōu)選的氧化劑介質(zhì)包括臭氧。
為了使用臭氧作為氧化劑介質(zhì)，所述廢氣流處理系統(tǒng)可以被設置為如圖15所示的樣式，將氧或含氧的氣體通過管道1222(從適宜的含同樣氣體的氣體源，圖中未示出)流入至臭氧發(fā)生器1220以制備含臭氧的氧化劑介質(zhì)。優(yōu)選地，通過管道1222流至臭氧發(fā)生器1220的氧化劑介質(zhì)源氣體是氧氣，及從臭氧發(fā)生器1220通過管道1240排放的氧化劑介質(zhì)是臭氣和氧氣的混合物。在管道1240和/或1208中氧化劑介質(zhì)的流動可以被流質(zhì)控制器1242或其他流動控制元件控制。
在氧化裝置中通過向廢氣流中加入氧化劑介質(zhì)所發(fā)生的氧化反應程度可以通過下述方式被提高射頻能量、放電、電子回旋加速器諧振源(ECR)、微波能量等，以在氧化裝置中產(chǎn)生廢氣流中可氧化物質(zhì)和氧化劑介質(zhì)的等離子體。另一方面，所述熱式氧化器可以是燃燒式氧化裝置，向該裝置中加入氫或其他燃料(例如甲烷)以在氧化劑介質(zhì)存在的條件下發(fā)生燃燒反應。另外，所述氧化裝置可以是電熱式氧化裝置，或任何其他可以被構造和設置為適宜提高對廢氣流中的可氧化物質(zhì)進行氧化作用的裝置。
所述氧化劑介質(zhì)在氧化裝置1220中與廢氣流接觸之后在管道1244由所述氧化裝置排出，排出的氧化劑介質(zhì)根據(jù)所需要的和所期望的具體應用可以被回收、處理或其他處理，或者被再循環(huán)使用。其中可氧化成分減少的廢氣流通過管道1246從氧化裝置排出并流至后續(xù)處理裝置1248，所述后續(xù)處理裝置1248可以是任何適宜的對廢氣流進行處理的裝置，但是優(yōu)選的包括一種濕式滌氣裝置。
在對廢氣流進行濕式洗滌時，該廢氣流在后續(xù)處理裝置1248中與洗滌介質(zhì)相接觸，如一種含水洗滌介質(zhì)(如水)，通過管道1262由適宜的洗滌介質(zhì)源(圖中未示出)被輸至后續(xù)處理裝置1248。后續(xù)處理裝置1248中的濕式洗滌用于從廢氣流中除去任何可洗滌成分，包括在氧化裝置1238中產(chǎn)生的可洗滌成分，還有在氧化裝置之前滌氣裝置1214中未被除去的殘余的可氧化成分。洗滌介質(zhì)使用后可以從后續(xù)處理裝置中由管道1264排出，和/或如圖所示洗滌介質(zhì)可以通過管道1261再循環(huán)并在后續(xù)處理裝置1248中再使用。
經(jīng)過后續(xù)處理的廢氣最后通過管道1270從后續(xù)處理裝置1248中排出并送至可以接受的環(huán)境或其他處理設施。
根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方案，臭氧發(fā)生器1220制備的含臭氧的氧化劑介質(zhì)任選地流向滌氣裝置1214和1248中的一個或兩個。例如，在裝置1214和1218都采用濕式洗滌的情況下，含臭氧的氧化劑介質(zhì)通過管道1228以一定的速度(該速度通過其中安裝的流質(zhì)控制器1226測定)并由管道1234直接流至滌氣裝置1214，及通過支管1202由管道1212被送至廢氣流，和/或通過管道1232被送至洗滌介質(zhì)后再流至該滌氣裝置，和/或通過支管1221進入洗滌介質(zhì)再循環(huán)管道1219，這取決于多位閥1230所處的操作位置。同時，含臭氧的氧化劑介質(zhì)可以在管道1250中以一定的流速(流速由流質(zhì)控制器1252控制)直接通過管道1256流至滌氣裝置1248，通過支管1203進入管道1246中的廢氣流，通過管道1262進入流入該滌氣裝置的洗滌介質(zhì)，和/或通過支管1263進入洗滌介質(zhì)再循環(huán)管道1261，這取決于多位閥1254所處的操作位置。
對本領域技術人員來說不需要經(jīng)過多的試驗，應該理解到圖15所示的示意圖中的各種工藝管道可以適宜的連接閥、總管、接頭等，可通過合適的閥、閥執(zhí)行器/控制器、流質(zhì)控制器、和/或其他流量控制器、管道、泵、風機、測量儀器等。就此來說，應該理解到圖15所示的系統(tǒng)可以使用自動控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括過程監(jiān)視器、傳感器、檢測器、測量儀器、微處理器，和/或其他自動處理部件，從而使得該系統(tǒng)可以對在該系統(tǒng)中處理的廢氣流的預期的廢氣去除率進行遠程控制或自動控制。
應該理解到圖15所示類型的廢氣處理系統(tǒng)的結(jié)構還可以做出其它改變，設置方式不同于圖中所示。例如，在一種特別的處理系統(tǒng)中所描述的滌氣裝置1218和1248中的一個或兩個可以被省去，或被其他的處理裝置取代，其中只有氧化裝置1238接收含臭氧的氧化劑介質(zhì)。同樣地，所述系統(tǒng)可以被設置為從裝置或臭氧源中提供臭氧而不是如圖所示由臭氧發(fā)生器提供臭氧。
因而圖15所示類型的氣流處理系統(tǒng)的一個裝置方案包含一種氣流處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)包括一個氧化裝置，所述氧化裝置被用來接收所述氣流并施加氧化性條件于該氣流以減少其中的可氧化成分，一個臭氧源與所述氧化裝置相結(jié)合，所述氧化裝置還包括一個能量源以提供能量給所述氣流和臭氧。所述能量源包括引發(fā)燃燒的部件，比如點火裝置，例如燃燒室、火爐、電子放電裝置、火花發(fā)生器、等離子發(fā)生器和離子發(fā)生器等。
根據(jù)本發(fā)明向所述滌氣器中加入含臭氧的氧化劑介質(zhì)會提高廢氣流中的可氧化成分在該滌氣器中的清除率。另外，當含臭氧的氣體流入氧化裝置1238的上游滌氣器時，該氧化裝置提高凈化廢氣流中可氧化成分的性能顯著提高。
雖然上面所描述的具體把臭氧作為氧化劑介質(zhì)的成分，然而也可使用其他含氧物質(zhì)，但是基于臭氧的活性其是優(yōu)選的。臭氧是強氧化劑，在氧的活性相對較低及不夠有效地凈化所述廢氣流中的可氧化成分的條件下，臭氧會與廢氣流中的許多可氧化物質(zhì)發(fā)生反應。相對于采用水解和加熱方法而無法從污染氣流中除去某種物質(zhì)，本發(fā)明提高對相對穩(wěn)定物質(zhì)的去除率在本領域是一個顯著的進步。
由市場上購得的不同類型的臭氧發(fā)生器可用于本發(fā)明中。
如圖15所示，含臭氧的氧化劑介質(zhì)可以被直接流入所述滌氣器中或者在將洗滌介質(zhì)輸入滌氣器的上游將其輸入洗滌介質(zhì)中，另一方面，可以在靠近廢氣流流入滌氣裝置位置的上游將含臭氧的洗滌劑介質(zhì)輸入廢氣流中。在滌氣裝置的上游將氧化劑介質(zhì)加入廢氣流的優(yōu)點是有利于氣相反應，所述氣相反應包含臭氧(或其他氧化性物質(zhì))與廢氣流中的可氧化成分的直接氧化反應。相應地，向含水洗滌液中加入含臭氧的氧化劑介質(zhì)的優(yōu)點是促進與水相關的自由基和中間物質(zhì)(如OH、HO2等)的產(chǎn)生，上述物質(zhì)能提高濕式洗滌機理的分解效率。
在本發(fā)明另一個實施方案中，圖15所示的一種系統(tǒng)可以被用來處理來自上游氣源的氣流，在上游氣源中臭氧或其他含氧氣體已經(jīng)存在于待處理的氣流中。例如當上游處理裝置是使用等離子處理裝置(如等離子輔助CVD裝置、用于對沉積物的處理室進行凈化的等離子凈化裝置、等離子蝕刻裝置等)的半導體制備裝置時就會適用這種情況，其中產(chǎn)生的臭氧和其他氧基物質(zhì)(單態(tài)氧等)并最終被送至處理裝置的廢氣中。
在這種情況下，當臭氧或其他含氧氣體物質(zhì)存在于被送至下游廢氣處理系統(tǒng)進行處理的廢氣流中，當該廢氣流被送至廢氣處理系統(tǒng)的氧化裝置并暴露在有利于對廢氣流中的可氧化成分(如CO和有機物)進行氧化操作的條件下時，該臭氧或其他含氧氣體物質(zhì)將有助于廢氣流中可氧化成分的分解。
此外，在上述上游處理裝置包括一種等離子裝置的情況下，其中全氟化碳(如C2F6和CF4)存在于廢氣流中，所述廢氣流可能含有來自上游裝置——等離子室的氟。當所述廢氣流達到氧化條件，發(fā)現(xiàn)廢氣流中的全氟化碳的分解率出奇的高。雖然我們不想對于這種觀察到的對全氟化碳意外高的去除率依據(jù)任何理論或推測，但是可以確定的是氟對分解全氟化碳有作用，以致于來自全氟化碳化合物的含碳分子的一部分與存在于氧化性環(huán)境中的氧相結(jié)合。
因此，本發(fā)明的一個方面涉及在氧化條件下加入超強氧化劑(如臭氧)氣流進行廢氣處理，氟與臭氧或其他含氧氣體等相結(jié)合以氧化所述氣流中的可氧化成分。這種方法例如可以用來處理含含氯氟烴的氣流，在存在含氧氣體(如氧化性物質(zhì))的條件下使用氟氣。
雖然上面舉例描述的是含臭氧的氧化劑介質(zhì)單獨使用，但是應該理解到本發(fā)明的方法適宜與其他處理方法和技術相結(jié)合，例如并聯(lián)或串聯(lián)紫外線照射廢氣流，使用氧化作用催化劑進一步提高對廢氣流中可氧化物質(zhì)的氧化能力，及加入其他化學試劑至廢氣流、洗滌介質(zhì)和/或氧化劑介質(zhì)(如過氧化氫、氯氣、芬頓試劑(Fenton′s reagent)等)。此外，應該理解到用在廢氣處理系統(tǒng)中的臭氧來自于在上游處理裝置的臭氧源，如半導體制造設施，更詳細的內(nèi)容記載于歐洲專利申請no 0861 683 A2中，其內(nèi)容在這里完整地引作參考。
這種廢氣處理系統(tǒng)在酸性、堿性及中性條件下都可以有效地除去廢氣流中的可氧化成物質(zhì)，但是當使用臭氧作為氧化劑介質(zhì)中的主氧化劑時，臭氧在酸性條件下的活性長于其在堿性條件下的活性壽命。
本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)可以有效地除去氣流中的多種組成物質(zhì)，例如包括含氯氟烴及全氟化碳，包括CF4，C2F6，HF，NF3，CCl4，以及一般的氫化物和鹵化物及NOx和SOx等。這種廢氣成分一般地出現(xiàn)在由半導體制造設施所產(chǎn)生的廢氣中，是其中裝置進行下述操作的結(jié)果，如化學汽相沉積、離子注入、活性離子蝕刻、光刻術、化學機械拋光、擴散/遷移/摻雜操作等。基于此目的本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)可以作為對來自全部處理裝置的混合廢氣進行處理的大規(guī)模處理系統(tǒng)，或者所述系統(tǒng)作為一個緊湊的、現(xiàn)場使用的處理裝置，與現(xiàn)場裝置或全部裝置的裝置組合相結(jié)合。
雖然上面已經(jīng)參照氣流對本發(fā)明作了描述，但是應該理解到被處理第氣流可以間歇地、不連續(xù)地流動，或分批地、半分批地或以不同的速度流動，所有的這些變形都應該落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
雖然已經(jīng)參照描述性的實施方案對本發(fā)明作了說明，但是應該理解到其他變形、修改及其他實施方案同樣落在本發(fā)明的主題和保護范圍之內(nèi)，因而在本發(fā)明所要保護的發(fā)明主題和范圍之內(nèi)本發(fā)明相應地廣意地包括所述變形、修改和其他實施方案。
權利要求
1.一種用于處理包含可氧化成分的氣流的氣流處理系統(tǒng)，包括安裝一氧化裝置以接收氣流并使氣流處于氧化條件下以減少其中所含的可氧化成分；任選地安裝一氧化前滌氣器以除去氣流中的可洗滌成分并將處理后的氣流排放到氧化裝置；任選地一氧化后滌氣裝置以接收來自氧化裝置的氣流并從氣流除去可洗滌成分；設置一個提供含氧氣流的含氧氣源，以促進對該系統(tǒng)中氣流的可氧化成分的去除。
2.根據(jù)權利要求1的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體包括至少一種選自如下組的氧化劑氧氣、臭氧、空氣、富含氧的空氣、原子氧、OH根離子及過氧化物。
3.根據(jù)權利要求1的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧的氣體包括臭氧。
4.根據(jù)權利要求1的氣流處理系統(tǒng)，包括一個氧化前滌氣裝置。
5.根據(jù)權利要求1的氣流處理系統(tǒng)，包括一個氧化后滌氣裝置。
6.根據(jù)權利要求1的氣流處理系統(tǒng)，包括一個氧化前滌氣裝置和一個氧化后滌氣裝置。
7.根據(jù)權利要求1的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體流至氧化裝置。
8.根據(jù)權利要求7的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體包括臭氧。
9.根據(jù)權利要求1的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體流至氧化裝置上游的氣流中。
10.根據(jù)權利要求9的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體包括臭氧。
11.根據(jù)權利要求1的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體直接流至所述氧化裝置，也可直接進入氧化裝置上游的氣流中。
12.根據(jù)權利要求11的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體包括臭氧。
13.根據(jù)權利要求3的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體流入氧化前滌氣裝置。
14.根據(jù)權利要求13的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體包括臭氧。
15.根據(jù)權利要求3的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體流入氧化前滌氣裝置上游的氣流中。
16.根據(jù)權利要求15的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體包括臭氧。
17.根據(jù)權利要求3的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體直接流至所述氧化前滌氣裝置，也可直接進入氧化前滌氣裝置上游的氣流中。
18.根據(jù)權利要求17的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體包括臭氧。
19.根據(jù)權利要求4的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體流入氧化后滌氣裝置。
20.根據(jù)權利要求19的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體包括臭氧。
21.根據(jù)權利要求4的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體流入氧化后滌氣裝置上游的氣流中。
22.根據(jù)權利要求21的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體包括臭氧。
23.根據(jù)權利要求4的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體直接流入氧化后滌氣裝置，也可流入氧化后滌氣裝置上游的氣流中。
24.根據(jù)權利要求23的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體包括臭氧。
25.根據(jù)權利要求1的氣流處理系統(tǒng)，其中所述氣流包括一種半導體制造設備產(chǎn)生的廢氣流。
26.根據(jù)權利要求1的氣流處理系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)與半導體制造裝置相結(jié)合以接收其產(chǎn)生的廢氣。
27.根據(jù)權利要求1的氣流處理系統(tǒng)，其中所述氣流中的可氧化成分包括一種鹵素化合物。
28.根據(jù)權利要求27的氣流處理系統(tǒng)，其中所述鹵素化合物的鹵素組分選自氯和氟。
29.根據(jù)權利要求27的氣流處理系統(tǒng)，其中所述鹵素化合物包括至少一種選自由含氯氟烴和全氟化碳組成的組。
30.根據(jù)權利要求1的氣流處理系統(tǒng)，其中所述氣流中的可氧化成分包括至少一種選自氣態(tài)氫化物、氣態(tài)鹵化物、CO、氣態(tài)氮氧化物和氣態(tài)硫氧化物的氣態(tài)物質(zhì)。
31.根據(jù)權利要求1的氣流處理系統(tǒng)，其中所述氣流中的可氧化成分包括至少一種選自含氯氟烴、全氟化碳、氮全氟化合物、CO、氮氧化物和硫氧化物的氣態(tài)物質(zhì)。
32.根據(jù)權利要求1的氣流處理系統(tǒng)，其中所述氧化裝置包括一種選自熱氧化器、電熱氧化器、催化氧化器、焰基氧化器、流化床式熱氧化器、等離子氧化器和蒸發(fā)氧化器的氧化器。
33.根據(jù)權利要求1的氣流處理系統(tǒng)，包括一種滌氣裝置，其中所述氣流與洗滌介質(zhì)相接觸，其中安裝含氧氣體源以將含氧氣體輸入到在滌氣裝置使用之前的洗滌介質(zhì)中。
34.根據(jù)權利要求33的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體是臭氧。
35.根據(jù)權利要求33的氣流處理系統(tǒng)，其中含氧氣體是氧氣。
36.一種通過使用含水洗滌介質(zhì)對包含可氧化成分的氣流進行洗滌處理的氣體處理系統(tǒng)，其中在用含水洗滌介質(zhì)對所述氣流進行洗滌之前將含氧氣體輸入洗滌介質(zhì)中。
37.根據(jù)權利要求36的氣體處理系統(tǒng)，其中所述含水洗滌介質(zhì)包括其中加有含氧氣體的補給水和/或循環(huán)水，在接下來用包含含氧氣體的含水洗滌介質(zhì)對所述氣流進行洗滌的過程中使所述氣流中的可氧化成分發(fā)生液相分解。
38.根據(jù)權利要求37的氣體處理系統(tǒng)，其中含氧氣體是臭氧。
39.根據(jù)權利要求37的氣體處理系統(tǒng)，其中含氧氣體是氧氣。
40.一種氣流處理系統(tǒng)，其中氧化處理在氧化條件下進行，包括向所述氣流中加入超強氧化劑以氧化所述氣流中的可氧化成分。
41.根據(jù)權利要求40的氣流處理系統(tǒng)，其中超強氧化劑包括至少一種選自(i)臭氧和(ii)與含氧氣體相結(jié)合的氟的成分。
42.根據(jù)權利要求40的氣流處理系統(tǒng)，其中超強氧化劑包括氟。
43.一種用于對包含可氧化成分的氣流進行處理的氣流處理系統(tǒng)，包括安裝一氧化裝置以接收氣流并使氣流處于氧化條件下以減少其中所含的可氧化成分；在氧化裝置中對所述氣流進行氧化處理之前先在氧化裝置上游的濕式滌氣器對所述氣流進行洗滌處理；一個在氣流上游和/或向濕式滌氣器與氧化裝置的至少一個提供臭氧的臭氧源；及所述氧化裝置包括一個向氣流和臭氧提供能量的能源裝置。
44.根據(jù)權利要求43的氣流處理系統(tǒng)，其中一種含水洗滌介質(zhì)源與濕式滌氣器相連。
45.根據(jù)權利要求43的氣流處理系統(tǒng)，其中在含水洗滌介質(zhì)輸入所述濕式滌氣器的上游臭氧源提供臭氧給含水洗滌介質(zhì)。
46.一種用于處理包含可氧化成分的氣流的方法，包括輸入氣流至氧化裝置并使氣流處于氧化條件下以減少所述氣流中所含的可氧化成分；任選地，在氧化裝置的上游洗滌所述氣流以除去可洗滌成分；任選地，在氧化裝置的下游洗滌所述氣流以除去可洗滌成分；用含氧氣體與所述氣流接觸以提高對氣流中可氧化成分的去除。
47.根據(jù)權利要求47的方法，其中含氧氣體包括至少一種選自如下組的氧化劑氧氣、臭氧、空氣、富含氧的空氣、原子氧、OH根離子及過氧化物。
48.根據(jù)權利要求46的方法，其中含氧的氣體包括臭氧。
49.根據(jù)權利要求46的方法，包括在氧化裝置上游洗滌所述氣流以除去其中的可氧化成分。
50.根據(jù)權利要求46的方法，包括在氧化裝置下游洗滌所述氣流以除去其中的可洗滌成分。
51.根據(jù)權利要求46的方法，包括在氧化裝置上游洗滌所述氣流以除去其中的可洗滌成分，及包括在氧化裝置下游洗滌所述氣流以除去其中的可洗滌成分。
52.根據(jù)權利要求46的方法，其中含氧氣體流至氧化裝置。
53.根據(jù)權利要求52的方法，其中含氧氣體包括臭氧。
54.根據(jù)權利要求46的方法，其中含氧氣體流至氧化裝置上游的氣流中。
55.根據(jù)權利要求54的方法，其中含氧氣體包括臭氧。
56.根據(jù)權利要求46的方法，其中含氧氣體直接流至所述氧化裝置，也可直接進入氧化裝置上游的氣流中。
57.根據(jù)權利要求56的方法，其中含氧氣體包括臭氧。
58.根據(jù)權利要求49的方法，其中洗滌操作在滌氣裝置中進行及含氧氣體流入氧化前滌氣裝置。
59.根據(jù)權利要求58的方法，其中含氧氣體包括臭氧。
60.根據(jù)權利要求49的方法，其中洗滌操作在滌氣裝置中進行及含氧氣體流入滌氣裝置上游的氣流中。
61.根據(jù)權利要求60的方法，其中含氧氣體包括臭氧。
62.根據(jù)權利要求49的方法，其中洗滌操作在滌氣裝置中進行及含氧氣體直接流至所述滌氣裝置，也可直接進入滌氣裝置上游的氣流中。
63.根據(jù)權利要求62的方法，其中含氧氣體包括臭氧。
64.根據(jù)權利要求50的方法，其中洗滌操作在滌氣裝置中進行及含氧氣體流入滌氣裝置。
65.根據(jù)權利要求64的方法，其中含氧氣體包括臭氧。
66.根據(jù)權利要求50的方法，其中洗滌操作在滌氣裝置中進行及含氧氣體流入滌氣裝置上游的氣流中。
67.根據(jù)權利要求66的方法，其中含氧氣體包括臭氧。
68.根據(jù)權利要求50的方法，其中洗滌操作在滌氣裝置中進行及含氧氣體直接流入滌氣裝置，也可流入滌氣裝置上游的氣流中。
69.根據(jù)權利要求68的方法，其中含氧氣體包括臭氧。
70.根據(jù)權利要求46的方法，其中所述氣流包括一種半導體制造設備產(chǎn)生的廢氣流。
71.根據(jù)權利要求46的方法，其中所述方法與半導體制造設備相結(jié)合以接收其產(chǎn)生的廢氣。
72.根據(jù)權利要求46的方法，其中所述氣流中的可氧化成分包括一種鹵素化合物。
73.根據(jù)權利要求72的方法，其中所述鹵素化合物的鹵素組分選自氯和氟。
74.根據(jù)權利要求72的方法，其中所述鹵素化合物包括至少一種選自含氯氟烴和全氟化碳。
75.根據(jù)權利要求46的方法，其中所述氣流中的可氧化成分包括至少一種選自氣態(tài)氫化物、氣態(tài)鹵化物、CO、氣態(tài)氮氧化物和氣態(tài)硫氧化物的氣態(tài)物質(zhì)。
76.根據(jù)權利要求46的方法，其中所述氣流中的可氧化成分包括至少一種選自含氯氟烴、全氟化碳、氮全氟化合物、CO、氮氧化物和硫氧化物的氣態(tài)物質(zhì)。
77.根據(jù)權利要求46的方法，其中所述氧化裝置包括一種選自由熱氧化器、電熱氧化器、催化氧化器、焰基氧化器、流化床式熱氧化器、等離子氧化器和蒸發(fā)氧化器的氧化器。
78.根據(jù)權利要求46的方法，其中所述氧化裝置包括燃燒室、還包括將燃料輸入燃燒室中。
79.根據(jù)權利要求46的方法，還包括導入能量至氧化裝置中。
80.一種對包含可氧化成分的氣流進行處理的方法，包括輸入氣流至氧化裝置并使所述氣流處于氧化條件下以減少其中所含的可氧化成分；在氧化裝置中對所述氣流進行氧化處理之前先在氧化裝置上游的濕式滌氣器對所述氣流進行洗滌處理；在氣流上游和/或向濕式滌氣器與氧化裝置的至少一個提供臭氧；及提供能量給氧化裝置中的氣流和臭氧。
81.根據(jù)權利要求80的方法，其中一種含水洗滌介質(zhì)源與濕式滌氣器相連。
82.根據(jù)權利要求81的方法，其中在含水洗滌介質(zhì)輸入所述濕式滌氣器的上游臭氧源提供臭氧給含水洗滌介質(zhì)。
83.根據(jù)權利要求81的方法，其中所述含水洗滌介質(zhì)是水。
84.一種處理含鹵烴的氣流以減少其中鹵烴含量的方法，包括在存在含氧氣體的條件下將所述氣流與氟相接觸以產(chǎn)生鹵代烴含量減少的氣流。
85.根據(jù)權利要求84的方法，其中所述鹵烴包括至少一種含氯氟烴。
86.根據(jù)權利要求84的方法，其中所述鹵烴包括至少一種全氟化碳。
全文摘要
一種用于處理廢氣的廢氣處理系統(tǒng),如來自半導體制造設備(1210)的廢氣。所述廢氣流處理系統(tǒng)包括一個向其中加入含氧氣體(如臭氧(1220))的氧化裝置(1238),還輸入能量(如熱能、射頻、電、微波等)以促進氧化所述氣流中的可氧化成分,如鹵化合物(如含氯氟烴、全氟化碳)、CO、NF
文檔編號B01D53/14GK1359310SQ00809838
公開日2002年7月17日 申請日期2000年5月3日 優(yōu)先權日1999年5月7日
發(fā)明者喬斯·I·阿爾諾 申請人:高級技術材料公司