防止mocvd生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置及方法
防止mocvd生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，包括前置組件、預(yù)處理組件及氨氣吸收組件，氨氣吸收組件包括膜組件、氨水儲(chǔ)罐、換熱器一、循環(huán)泵一、吸收劑入口和吸收劑出口，所述膜組件設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口、進(jìn)水口及出水口，預(yù)處理組件包括氣液傳質(zhì)設(shè)備、堿性水罐、循環(huán)泵二及換熱器二。混合氣進(jìn)入氨氣回收膜組件之前先經(jīng)過(guò)氣液傳質(zhì)設(shè)備，以吸收與水或堿接觸生成堵塞膜組件的微溶于水或難溶于水物質(zhì)的氣體雜質(zhì)，再經(jīng)過(guò)換熱器換熱升溫變成未飽和的濕混合氣，以防止飽和或過(guò)飽和的濕混合氣在氨氣回收膜組件在氣側(cè)氣孔凝結(jié)造成膜透水，最后再經(jīng)過(guò)氨氣回收膜組件。本發(fā)明能有效避免膜組件堵塞，大大延長(zhǎng)了氨氣回收膜組件的使用壽命。
【專(zhuān)利說(shuō)明】防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氨氣處理領(lǐng)域，具體地說(shuō)是指一種防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氮?dú)饣厥漳そM件堵塞的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超純氨是太陽(yáng)能電池、LED發(fā)光二極管、半導(dǎo)體工業(yè)中重要的電子氣體。特別是在MOCVD設(shè)備上，氨同三甲基鎵作用在藍(lán)寶石上通過(guò)氣相生長(zhǎng)形成氮化鎵發(fā)光二極管即LED。目前，我國(guó)用于制造LED發(fā)光二極管MOCVD爐已達(dá)上千臺(tái)，每臺(tái)MOCVD每天使用超純氨40kg，幾乎全部需要排出。而國(guó)家排污標(biāo)準(zhǔn)是廢水中氨氮含量只能在25mg/L。目前，較為高效、節(jié)能、環(huán)保的氨氣回收工藝是采用膜法氨氣回收法，它可以節(jié)省大量人力和成本，回收效率高，且能將氨氣轉(zhuǎn)化為工業(yè)生產(chǎn)可用的氨水，解決了各企業(yè)在氨氣排放的一大難題，又可為企業(yè)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]但是，在MOCVD生產(chǎn)LED中，利用膜法氨氣處理回收時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間使用后膜組件容易堵塞。而造成其堵塞的原因如下:由于MOCVD工藝原因，制造過(guò)程中的廢氣除了大量的氮?dú)?、氫氣、氨氣，還有少量或微量其它氣體或成分:硅烷氣(甲硅烷或乙硅烷)、三甲基鎵、三甲基銦、三甲基鋁、三甲基鎂等。這些雜質(zhì)在有水相或堿性水相存在下發(fā)生如下列舉的反應(yīng):
SiH4 + 4H20 — Si02.2H20 + H2 ；
(CH3) 3Ga + 3H20 — Ga (OH) 3 + 3CH4 ；
(CH3) 2Mg + 2H20 — Mg (OH)2 + 2CH4 ；
(CH3) 3A1 + 3H20 — Al (OH) 3 + 3CH4 ；
(CH3) 3ln + 3H20 — In (OH) 3 + 3CH4 ；
反應(yīng)后的產(chǎn)物因微溶于水或難溶于水，容易造成膜組件的堵塞。為此，我們提供一種防止上述膜組件堵塞的裝置及方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供了一種防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氮?dú)饣厥漳そM件堵塞的裝置及方法，其目的在于克服現(xiàn)有MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氮?dú)饣厥漳そM件在長(zhǎng)時(shí)間使用后容易堵塞等缺點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，包括前置組件和氨氣吸收組件，所述氨氣吸收組件包括膜組件、氨水儲(chǔ)罐、換熱器一、循環(huán)泵一、吸收劑入口和吸收劑出口，所述膜組件設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口、進(jìn)水口及出水口，所述氨水儲(chǔ)罐、循環(huán)泵一及膜組件的進(jìn)水口依次相連，換熱器一設(shè)于氨水儲(chǔ)罐、循環(huán)泵一、膜組件間的任一管道上，該裝置還包括設(shè)于前置組件與氨氣吸收組件之間的預(yù)處理組件，所述預(yù)處理組件包括氣液傳質(zhì)設(shè)備、堿性水罐、循環(huán)泵二及換熱器二，所述氣液傳質(zhì)設(shè)備包括混合氣進(jìn)口、混合氣出口、堿性水進(jìn)口及堿性水出口，所述堿性水進(jìn)口、堿性水罐、循環(huán)泵二及堿性水出口順次連接，所述換熱器二內(nèi)流通有熱水或高溫蒸汽，混合氣進(jìn)口與前置組件連接，混合氣出口與所述換熱器二進(jìn)口連接，所述換熱器二出口與膜組件進(jìn)氣口連接。
[0006]進(jìn)一步地，所述前置組件包括氨氣收集管道相連的風(fēng)機(jī)、過(guò)濾裝置、換熱器三，所述風(fēng)機(jī)、過(guò)濾裝置、換熱器三之間的連接順序任意組合。
[0007]進(jìn)一步地，所述氣液傳質(zhì)設(shè)備為噴淋填料塔或板式塔。
[0008]進(jìn)一步地，所述氨氣吸收組件至少二級(jí)，第一級(jí)膜組件的進(jìn)氣口與前置組件相連，每一級(jí)的膜組件的出氣口與下一級(jí)膜組件的進(jìn)氣口依次串聯(lián)，最后一級(jí)膜組件的出氣口直接排放，每一級(jí)的氨氣吸收組件的吸收劑入口與上一級(jí)的氨氣吸收組件的吸收劑出口通過(guò)吸收劑管道相連，最后一級(jí)的氨氣吸收組件的吸收劑入口與最后一級(jí)的氨水儲(chǔ)罐相連。
[0009]進(jìn)一步地，每一級(jí)氨氣吸收組件中吸收劑出口設(shè)于每一級(jí)氨氣吸收組件的膜組件、氨水儲(chǔ)罐、換熱器一、循環(huán)泵一中任一設(shè)備后的管道上。
[0010]進(jìn)一步地，每一級(jí)氨氣吸收組件中吸收劑入口設(shè)于氨水儲(chǔ)罐上或循環(huán)泵一、膜組件、換熱器一中任一設(shè)備后的管道上。
[0011]優(yōu)選地，所述的氨氣吸收組件為三級(jí)，且第二級(jí)膜組件出口設(shè)有一回流管道與氨水儲(chǔ)罐連接。
[0012]每一級(jí)氨氣吸收組件中的膜組件個(gè)數(shù)與下一級(jí)氨氣吸收組件的膜組件個(gè)數(shù)之比為任意比例。
[0013]本發(fā)明還包括防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的方法，采用防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，包括如下步驟:(I)氨氣收集管道中的混合氣體先經(jīng)前置組件處理以去除固體雜質(zhì)；(2)由前置組件出來(lái)的氣體進(jìn)入預(yù)處理組件，由氣液傳質(zhì)設(shè)備的吸收液吸收并變成濕混合氣體，再經(jīng)過(guò)換熱器二升溫變成未飽和的濕混合氣體；(3)未飽和的濕混合氣體依次進(jìn)入各級(jí)氨氣吸收組件中的膜組件中處理，吸收劑在各級(jí)氨氣吸收組件的膜組件中吸收氨氣，并最終由回流至本級(jí)氨水儲(chǔ)罐或流至上一級(jí)氨氣吸收組件，尾氣最終于最后一級(jí)氨氣吸收組件中的膜組件出氣口排放。
[0014]進(jìn)一步地，所述氣液傳質(zhì)設(shè)備的吸收液為堿性水。
[0015]由上述對(duì)本發(fā)明的描述可知，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明在前置組件及氨氣吸收組件之間增設(shè)了預(yù)處理組件，混合氣進(jìn)入氨氣回收膜組件之前先經(jīng)過(guò)氣液傳質(zhì)設(shè)備，以吸收與水或堿接觸生成堵塞膜組件的微溶于水或難溶于水物質(zhì)的氣體雜質(zhì)(如硅烷氣、三甲基鎵、三甲基銦等)，從氣液傳質(zhì)設(shè)備出來(lái)的濕混合氣(已去除氣體雜質(zhì))經(jīng)過(guò)換熱器換熱升溫變成未飽和的濕混合氣，以防止飽和或過(guò)飽和的濕混合氣在氨氣回收膜組件在氣側(cè)氣孔凝結(jié)造成膜透水，最后再經(jīng)過(guò)氨氣回收膜組件。本發(fā)明能有效避免膜組件堵塞，大大延長(zhǎng)了氨氣回收膜組件的使用壽命。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0017]下面參照【專(zhuān)利附圖】
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【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0018]實(shí)施例1
參照?qǐng)D1，防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，包括與氨氣收集管道相連的前置組件、預(yù)處理組件及一級(jí)氨氣吸收組件，前置組件包括依次相連的風(fēng)機(jī)1、過(guò)濾裝置2、換熱器三3。預(yù)處理組件包括板式塔4、堿性水罐5、循環(huán)泵二 6及換熱器二 7，板式塔4包括混合氣進(jìn)口 41、混合氣出口 42、堿性水進(jìn)口 43及堿性水出口 44，堿性水進(jìn)口 43、堿性水罐5、循環(huán)泵二 6及堿性水出口 44順次連接，混合氣進(jìn)口 41與換熱器三3的出口連接，混合氣出口與換熱器二 7進(jìn)口連接，換熱器二 7下部一端熱水進(jìn)，另一端熱水出。一級(jí)氨氣吸收組件包括膜組件8、氨水儲(chǔ)罐9、換熱器一 10、循環(huán)泵一 11，氨水儲(chǔ)罐9上設(shè)有一吸收劑入口 91，膜組件8設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口、進(jìn)水口及出水口，換熱器二 7出口與膜組件8進(jìn)氣口連接。氨水儲(chǔ)罐9、循環(huán)泵一 11及膜組件8的進(jìn)水口依次相連，換熱器一 10設(shè)于循環(huán)泵一 11和膜組件8之間的管道上。
[0019]實(shí)施例2
參照?qǐng)D2，本實(shí)施例與實(shí)施例1的最主要區(qū)別在于:本實(shí)施例采用的是三級(jí)氨氣吸收組件。三級(jí)氨氣吸收組件中第一級(jí)氨氣吸收組件、第二級(jí)氨氣吸收組件中的膜元件為并聯(lián)的兩組膜元件組成，每一級(jí)的氨氣吸收組件包括膜組件、氨水儲(chǔ)罐、換熱器一、循環(huán)泵一，膜組件包括進(jìn)氣口、出氣口、出水口、進(jìn)水口，氨水儲(chǔ)罐、循環(huán)泵一、換熱器一進(jìn)水口依次相連，且第一級(jí)膜組件12的進(jìn)氣口與換熱器一 15相連，第一級(jí)膜組件12的出氣口與第二級(jí)膜組件13的進(jìn)氣口依次串聯(lián)、第二級(jí)膜組件13的出氣口與第三級(jí)膜組件14的進(jìn)氣口串聯(lián)，第一級(jí)氨水儲(chǔ)罐16與第二級(jí)膜組件13出水口、第二級(jí)氨水儲(chǔ)罐17與第三級(jí)膜組件14的出水口相連，第三級(jí)膜組件14的出氣口直接排放，第三級(jí)氨水儲(chǔ)罐18連接有一吸收劑入口 19 ；第一級(jí)膜組件12出水口通過(guò)第一回流管道20與第一級(jí)氨水儲(chǔ)罐16相連，第二級(jí)膜元件13出水口通過(guò)第二回流管道21與第二級(jí)氨水儲(chǔ)罐17連接，使吸收劑回流至內(nèi)部循環(huán)使用。
[0020]根據(jù)需要，氨氣吸收組件可以設(shè)置為二級(jí)、四級(jí)或更多級(jí)，如設(shè)置為四級(jí)；且第二級(jí)膜元件出口、第三級(jí)膜元件出口設(shè)有一回流管道與氨水儲(chǔ)罐連接，使吸收劑回流至內(nèi)部循環(huán)使用?；虻诙?jí)膜元件出口設(shè)有一回流管道與氨水儲(chǔ)罐連接，使吸收劑回流至內(nèi)部循環(huán)使用。
[0021]需要說(shuō)明的是，板式塔還可以為其它氣液傳質(zhì)設(shè)備，如噴淋填料塔。
[0022]需要說(shuō)明的是，換熱器二 7下部還可以是一端水蒸汽進(jìn)，另一端冷凝水出。
[0023]需要說(shuō)明的是，吸收劑出口設(shè)于一級(jí)氨氣吸收組件的膜組件、氨水儲(chǔ)罐、換熱器一、循環(huán)泵一中任一設(shè)備后的管道上；吸收劑入口設(shè)于氨水儲(chǔ)罐上或循環(huán)泵一、膜組件、換熱器一中任一設(shè)備后的管道上；每一級(jí)氨氣吸收組件中的膜組件個(gè)數(shù)與下一級(jí)氨氣吸收組件的膜組件個(gè)數(shù)之比為任意比例。
[0024]需要說(shuō)明的是，前置組件中風(fēng)機(jī)、過(guò)濾裝置、換熱器三間的連接順序根據(jù)需要可以任意組合，并不限于圖1和圖2中的順序。
[0025]需要說(shuō)明的是，根據(jù)需要換熱器一也可以設(shè)于氨水儲(chǔ)罐、循環(huán)泵一、膜組件間的任一管道上，并不限于圖1和圖2中的順序。
[0026]采用本發(fā)明防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置的方法，包括如下步驟:(1)氨氣收集管道中的混合氣體先經(jīng)前置組件處理以去除固體雜質(zhì)；(2)由前置組件出來(lái)的氣體進(jìn)入預(yù)處理組件，由氣液傳質(zhì)設(shè)備的吸收液吸收并變成濕混合氣體，再經(jīng)過(guò)換熱器二升溫變成未飽和的濕混合氣體；(3)未飽和的濕混合氣體依次進(jìn)入各級(jí)氨氣吸收組件中的膜組件中處理，吸收劑在各級(jí)氨氣吸收組件的膜組件中吸收氨氣，并最終由回流至本級(jí)氨水儲(chǔ)罐或流至上一級(jí)氨氣吸收組件，尾氣最終于最后一級(jí)氨氣吸收組件中的膜組件出氣口排放。
[0027]上述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。
【權(quán)利要求】
1.防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，包括前置組件和氨氣吸收組件，所述氨氣吸收組件包括膜組件、氨水儲(chǔ)罐、換熱器一、循環(huán)泵一、吸收劑入口和吸收劑出口，所述膜組件設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口、進(jìn)水口及出水口，所述氨水儲(chǔ)罐、循環(huán)泵一及膜組件的進(jìn)水口依次相連，換熱器一設(shè)于氨水儲(chǔ)罐、循環(huán)泵一、膜組件間的任一管道上，其特征在于:該裝置還包括設(shè)于前置組件與氨氣吸收組件之間的預(yù)處理組件，所述預(yù)處理組件包括氣液傳質(zhì)設(shè)備、堿性水罐、循環(huán)泵二及換熱器二，所述氣液傳質(zhì)設(shè)備包括混合氣進(jìn)口、混合氣出口、堿性水進(jìn)口及堿性水出口，所述堿性水進(jìn)口、堿性水罐、循環(huán)泵二及堿性水出口順次連接，所述換熱器二內(nèi)流通有熱水或高溫蒸汽，混合氣進(jìn)口與前置組件連接，混合氣出口與所述換熱器二進(jìn)口連接，所述換熱器二出口與膜組件進(jìn)氣口連接。
2.如權(quán)利要求1所述的防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，其特征在于:所述前置組件包括氨氣收集管道相連的風(fēng)機(jī)、過(guò)濾裝置、換熱器三，所述風(fēng)機(jī)、過(guò)濾裝置、換熱器三之間的連接順序任意組合。
3.如權(quán)利要求1所述的防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，其特征在于:所述氣液傳質(zhì)設(shè)備為噴淋填料塔或板式塔。
4.如權(quán)利要求1所述的防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，其特征在于:所述氨氣吸收組件至少二級(jí)，第一級(jí)膜組件的進(jìn)氣口與前置組件相連，每一級(jí)的膜組件的出氣口與下一級(jí)膜組件的進(jìn)氣口依次串聯(lián)，最后一級(jí)膜組件的出氣口直接排放，每一級(jí)的氨氣吸收組件的吸收劑入口與上一級(jí)的氨氣吸收組件的吸收劑出口通過(guò)吸收劑管道相連，最后一級(jí)的氨氣吸收組件的吸收劑入口與最后一級(jí)的氨水儲(chǔ)罐相連。
5.如權(quán)利要求4所述的防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，其特征在于:每一級(jí)氨氣吸收組件中吸收劑出口設(shè)于每一級(jí)氨氣吸收組件的膜組件、氨水儲(chǔ)罐、換熱器一、循環(huán)泵一中任一設(shè)備后的管道上。
6.如權(quán)利要求4所述的防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，其特征在于:每一級(jí)氨氣吸收組件中吸收劑入口設(shè)于氨水儲(chǔ)罐上或循環(huán)泵一、膜組件、換熱器一中任一設(shè)備后的管道上。
7.如權(quán)利要求4所述的防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，其特征在于:所述的氨氣吸收組件為三級(jí)，且第二級(jí)膜組件出口設(shè)有一回流管道與氨水儲(chǔ)罐連接。
8.如權(quán)利要求4所述的防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，其特征在于:每一級(jí)氨氣吸收組件中的膜組件個(gè)數(shù)與下一級(jí)氨氣吸收組件的膜組件個(gè)數(shù)之比為任意比例。
9.防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的方法，其特征在于:采用權(quán)利要求1-8任意所述的防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置,還包括如下步驟:(I)氨氣收集管道中的混合氣體先經(jīng)前置組件處理以去除固體雜質(zhì)；(2)由前置組件出來(lái)的氣體進(jìn)入預(yù)處理組件，由氣液傳質(zhì)設(shè)備的吸收液吸收并變成濕混合氣體，再經(jīng)過(guò)換熱器二升溫變成未飽和的濕混合氣體；(3)未飽和的濕混合氣體依次進(jìn)入各級(jí)氨氣吸收組件中的膜組件中處理，吸收劑在各級(jí)氨氣吸收組件的膜組件中吸收氨氣，并最終由回流至本級(jí)氨水儲(chǔ)罐或流至上一級(jí)氨氣吸收組件，尾氣最終于最后一級(jí)氨氣吸收組件中的膜組件出氣口排放。
10.如權(quán)利要求9所述的防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的方法，其特征在于: 所述氣液傳質(zhì)設(shè)備的吸收液為堿性水。
【文檔編號(hào)】B01D53/18GK103463939SQ201310429498
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】王俊川 申請(qǐng)人:廈門(mén)市威士邦膜科技有限公司
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，包括前置組件、預(yù)處理組件及氨氣吸收組件，氨氣吸收組件包括膜組件、氨水儲(chǔ)罐、換熱器一、循環(huán)泵一、吸收劑入口和吸收劑出口，所述膜組件設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口、進(jìn)水口及出水口，預(yù)處理組件包括氣液傳質(zhì)設(shè)備、堿性水罐、循環(huán)泵二及換熱器二。混合氣進(jìn)入氨氣回收膜組件之前先經(jīng)過(guò)氣液傳質(zhì)設(shè)備，以吸收與水或堿接觸生成堵塞膜組件的微溶于水或難溶于水物質(zhì)的氣體雜質(zhì)，再經(jīng)過(guò)換熱器換熱升溫變成未飽和的濕混合氣，以防止飽和或過(guò)飽和的濕混合氣在氨氣回收膜組件在氣側(cè)氣孔凝結(jié)造成膜透水，最后再經(jīng)過(guò)氨氣回收膜組件。本發(fā)明能有效避免膜組件堵塞，大大延長(zhǎng)了氨氣回收膜組件的使用壽命。
【專(zhuān)利說(shuō)明】防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氨氣處理領(lǐng)域，具體地說(shuō)是指一種防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氮?dú)饣厥漳そM件堵塞的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超純氨是太陽(yáng)能電池、LED發(fā)光二極管、半導(dǎo)體工業(yè)中重要的電子氣體。特別是在MOCVD設(shè)備上，氨同三甲基鎵作用在藍(lán)寶石上通過(guò)氣相生長(zhǎng)形成氮化鎵發(fā)光二極管即LED。目前，我國(guó)用于制造LED發(fā)光二極管MOCVD爐已達(dá)上千臺(tái)，每臺(tái)MOCVD每天使用超純氨40kg，幾乎全部需要排出。而國(guó)家排污標(biāo)準(zhǔn)是廢水中氨氮含量只能在25mg/L。目前，較為高效、節(jié)能、環(huán)保的氨氣回收工藝是采用膜法氨氣回收法，它可以節(jié)省大量人力和成本，回收效率高，且能將氨氣轉(zhuǎn)化為工業(yè)生產(chǎn)可用的氨水，解決了各企業(yè)在氨氣排放的一大難題，又可為企業(yè)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]但是，在MOCVD生產(chǎn)LED中，利用膜法氨氣處理回收時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間使用后膜組件容易堵塞。而造成其堵塞的原因如下:由于MOCVD工藝原因，制造過(guò)程中的廢氣除了大量的氮?dú)?、氫氣、氨氣，還有少量或微量其它氣體或成分:硅烷氣(甲硅烷或乙硅烷)、三甲基鎵、三甲基銦、三甲基鋁、三甲基鎂等。這些雜質(zhì)在有水相或堿性水相存在下發(fā)生如下列舉的反應(yīng):
SiH4 + 4H20 — Si02.2H20 + H2 ；
(CH3) 3Ga + 3H20 — Ga (OH) 3 + 3CH4 ；
(CH3) 2Mg + 2H20 — Mg (OH)2 + 2CH4 ；
(CH3) 3A1 + 3H20 — Al (OH) 3 + 3CH4 ；
(CH3) 3ln + 3H20 — In (OH) 3 + 3CH4 ；
反應(yīng)后的產(chǎn)物因微溶于水或難溶于水，容易造成膜組件的堵塞。為此，我們提供一種防止上述膜組件堵塞的裝置及方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供了一種防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氮?dú)饣厥漳そM件堵塞的裝置及方法，其目的在于克服現(xiàn)有MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氮?dú)饣厥漳そM件在長(zhǎng)時(shí)間使用后容易堵塞等缺點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，包括前置組件和氨氣吸收組件，所述氨氣吸收組件包括膜組件、氨水儲(chǔ)罐、換熱器一、循環(huán)泵一、吸收劑入口和吸收劑出口，所述膜組件設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口、進(jìn)水口及出水口，所述氨水儲(chǔ)罐、循環(huán)泵一及膜組件的進(jìn)水口依次相連，換熱器一設(shè)于氨水儲(chǔ)罐、循環(huán)泵一、膜組件間的任一管道上，該裝置還包括設(shè)于前置組件與氨氣吸收組件之間的預(yù)處理組件，所述預(yù)處理組件包括氣液傳質(zhì)設(shè)備、堿性水罐、循環(huán)泵二及換熱器二，所述氣液傳質(zhì)設(shè)備包括混合氣進(jìn)口、混合氣出口、堿性水進(jìn)口及堿性水出口，所述堿性水進(jìn)口、堿性水罐、循環(huán)泵二及堿性水出口順次連接，所述換熱器二內(nèi)流通有熱水或高溫蒸汽，混合氣進(jìn)口與前置組件連接，混合氣出口與所述換熱器二進(jìn)口連接，所述換熱器二出口與膜組件進(jìn)氣口連接。
[0006]進(jìn)一步地，所述前置組件包括氨氣收集管道相連的風(fēng)機(jī)、過(guò)濾裝置、換熱器三，所述風(fēng)機(jī)、過(guò)濾裝置、換熱器三之間的連接順序任意組合。
[0007]進(jìn)一步地，所述氣液傳質(zhì)設(shè)備為噴淋填料塔或板式塔。
[0008]進(jìn)一步地，所述氨氣吸收組件至少二級(jí)，第一級(jí)膜組件的進(jìn)氣口與前置組件相連，每一級(jí)的膜組件的出氣口與下一級(jí)膜組件的進(jìn)氣口依次串聯(lián)，最后一級(jí)膜組件的出氣口直接排放，每一級(jí)的氨氣吸收組件的吸收劑入口與上一級(jí)的氨氣吸收組件的吸收劑出口通過(guò)吸收劑管道相連，最后一級(jí)的氨氣吸收組件的吸收劑入口與最后一級(jí)的氨水儲(chǔ)罐相連。
[0009]進(jìn)一步地，每一級(jí)氨氣吸收組件中吸收劑出口設(shè)于每一級(jí)氨氣吸收組件的膜組件、氨水儲(chǔ)罐、換熱器一、循環(huán)泵一中任一設(shè)備后的管道上。
[0010]進(jìn)一步地，每一級(jí)氨氣吸收組件中吸收劑入口設(shè)于氨水儲(chǔ)罐上或循環(huán)泵一、膜組件、換熱器一中任一設(shè)備后的管道上。
[0011]優(yōu)選地，所述的氨氣吸收組件為三級(jí)，且第二級(jí)膜組件出口設(shè)有一回流管道與氨水儲(chǔ)罐連接。
[0012]每一級(jí)氨氣吸收組件中的膜組件個(gè)數(shù)與下一級(jí)氨氣吸收組件的膜組件個(gè)數(shù)之比為任意比例。
[0013]本發(fā)明還包括防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的方法，采用防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，包括如下步驟:(I)氨氣收集管道中的混合氣體先經(jīng)前置組件處理以去除固體雜質(zhì)；(2)由前置組件出來(lái)的氣體進(jìn)入預(yù)處理組件，由氣液傳質(zhì)設(shè)備的吸收液吸收并變成濕混合氣體，再經(jīng)過(guò)換熱器二升溫變成未飽和的濕混合氣體；(3)未飽和的濕混合氣體依次進(jìn)入各級(jí)氨氣吸收組件中的膜組件中處理，吸收劑在各級(jí)氨氣吸收組件的膜組件中吸收氨氣，并最終由回流至本級(jí)氨水儲(chǔ)罐或流至上一級(jí)氨氣吸收組件，尾氣最終于最后一級(jí)氨氣吸收組件中的膜組件出氣口排放。
[0014]進(jìn)一步地，所述氣液傳質(zhì)設(shè)備的吸收液為堿性水。
[0015]由上述對(duì)本發(fā)明的描述可知，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明在前置組件及氨氣吸收組件之間增設(shè)了預(yù)處理組件，混合氣進(jìn)入氨氣回收膜組件之前先經(jīng)過(guò)氣液傳質(zhì)設(shè)備，以吸收與水或堿接觸生成堵塞膜組件的微溶于水或難溶于水物質(zhì)的氣體雜質(zhì)(如硅烷氣、三甲基鎵、三甲基銦等)，從氣液傳質(zhì)設(shè)備出來(lái)的濕混合氣(已去除氣體雜質(zhì))經(jīng)過(guò)換熱器換熱升溫變成未飽和的濕混合氣，以防止飽和或過(guò)飽和的濕混合氣在氨氣回收膜組件在氣側(cè)氣孔凝結(jié)造成膜透水，最后再經(jīng)過(guò)氨氣回收膜組件。本發(fā)明能有效避免膜組件堵塞，大大延長(zhǎng)了氨氣回收膜組件的使用壽命。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0017]下面參照【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0018]實(shí)施例1
參照?qǐng)D1，防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，包括與氨氣收集管道相連的前置組件、預(yù)處理組件及一級(jí)氨氣吸收組件，前置組件包括依次相連的風(fēng)機(jī)1、過(guò)濾裝置2、換熱器三3。預(yù)處理組件包括板式塔4、堿性水罐5、循環(huán)泵二 6及換熱器二 7，板式塔4包括混合氣進(jìn)口 41、混合氣出口 42、堿性水進(jìn)口 43及堿性水出口 44，堿性水進(jìn)口 43、堿性水罐5、循環(huán)泵二 6及堿性水出口 44順次連接，混合氣進(jìn)口 41與換熱器三3的出口連接，混合氣出口與換熱器二 7進(jìn)口連接，換熱器二 7下部一端熱水進(jìn)，另一端熱水出。一級(jí)氨氣吸收組件包括膜組件8、氨水儲(chǔ)罐9、換熱器一 10、循環(huán)泵一 11，氨水儲(chǔ)罐9上設(shè)有一吸收劑入口 91，膜組件8設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口、進(jìn)水口及出水口，換熱器二 7出口與膜組件8進(jìn)氣口連接。氨水儲(chǔ)罐9、循環(huán)泵一 11及膜組件8的進(jìn)水口依次相連，換熱器一 10設(shè)于循環(huán)泵一 11和膜組件8之間的管道上。
[0019]實(shí)施例2
參照?qǐng)D2，本實(shí)施例與實(shí)施例1的最主要區(qū)別在于:本實(shí)施例采用的是三級(jí)氨氣吸收組件。三級(jí)氨氣吸收組件中第一級(jí)氨氣吸收組件、第二級(jí)氨氣吸收組件中的膜元件為并聯(lián)的兩組膜元件組成，每一級(jí)的氨氣吸收組件包括膜組件、氨水儲(chǔ)罐、換熱器一、循環(huán)泵一，膜組件包括進(jìn)氣口、出氣口、出水口、進(jìn)水口，氨水儲(chǔ)罐、循環(huán)泵一、換熱器一進(jìn)水口依次相連，且第一級(jí)膜組件12的進(jìn)氣口與換熱器一 15相連，第一級(jí)膜組件12的出氣口與第二級(jí)膜組件13的進(jìn)氣口依次串聯(lián)、第二級(jí)膜組件13的出氣口與第三級(jí)膜組件14的進(jìn)氣口串聯(lián)，第一級(jí)氨水儲(chǔ)罐16與第二級(jí)膜組件13出水口、第二級(jí)氨水儲(chǔ)罐17與第三級(jí)膜組件14的出水口相連，第三級(jí)膜組件14的出氣口直接排放，第三級(jí)氨水儲(chǔ)罐18連接有一吸收劑入口 19 ；第一級(jí)膜組件12出水口通過(guò)第一回流管道20與第一級(jí)氨水儲(chǔ)罐16相連，第二級(jí)膜元件13出水口通過(guò)第二回流管道21與第二級(jí)氨水儲(chǔ)罐17連接，使吸收劑回流至內(nèi)部循環(huán)使用。
[0020]根據(jù)需要，氨氣吸收組件可以設(shè)置為二級(jí)、四級(jí)或更多級(jí)，如設(shè)置為四級(jí)；且第二級(jí)膜元件出口、第三級(jí)膜元件出口設(shè)有一回流管道與氨水儲(chǔ)罐連接，使吸收劑回流至內(nèi)部循環(huán)使用?；虻诙?jí)膜元件出口設(shè)有一回流管道與氨水儲(chǔ)罐連接，使吸收劑回流至內(nèi)部循環(huán)使用。
[0021]需要說(shuō)明的是，板式塔還可以為其它氣液傳質(zhì)設(shè)備，如噴淋填料塔。
[0022]需要說(shuō)明的是，換熱器二 7下部還可以是一端水蒸汽進(jìn)，另一端冷凝水出。
[0023]需要說(shuō)明的是，吸收劑出口設(shè)于一級(jí)氨氣吸收組件的膜組件、氨水儲(chǔ)罐、換熱器一、循環(huán)泵一中任一設(shè)備后的管道上；吸收劑入口設(shè)于氨水儲(chǔ)罐上或循環(huán)泵一、膜組件、換熱器一中任一設(shè)備后的管道上；每一級(jí)氨氣吸收組件中的膜組件個(gè)數(shù)與下一級(jí)氨氣吸收組件的膜組件個(gè)數(shù)之比為任意比例。
[0024]需要說(shuō)明的是，前置組件中風(fēng)機(jī)、過(guò)濾裝置、換熱器三間的連接順序根據(jù)需要可以任意組合，并不限于圖1和圖2中的順序。
[0025]需要說(shuō)明的是，根據(jù)需要換熱器一也可以設(shè)于氨水儲(chǔ)罐、循環(huán)泵一、膜組件間的任一管道上，并不限于圖1和圖2中的順序。
[0026]采用本發(fā)明防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置的方法，包括如下步驟:(1)氨氣收集管道中的混合氣體先經(jīng)前置組件處理以去除固體雜質(zhì)；(2)由前置組件出來(lái)的氣體進(jìn)入預(yù)處理組件，由氣液傳質(zhì)設(shè)備的吸收液吸收并變成濕混合氣體，再經(jīng)過(guò)換熱器二升溫變成未飽和的濕混合氣體；(3)未飽和的濕混合氣體依次進(jìn)入各級(jí)氨氣吸收組件中的膜組件中處理，吸收劑在各級(jí)氨氣吸收組件的膜組件中吸收氨氣，并最終由回流至本級(jí)氨水儲(chǔ)罐或流至上一級(jí)氨氣吸收組件，尾氣最終于最后一級(jí)氨氣吸收組件中的膜組件出氣口排放。
[0027]上述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。
【權(quán)利要求】
1.防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，包括前置組件和氨氣吸收組件，所述氨氣吸收組件包括膜組件、氨水儲(chǔ)罐、換熱器一、循環(huán)泵一、吸收劑入口和吸收劑出口，所述膜組件設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口、進(jìn)水口及出水口，所述氨水儲(chǔ)罐、循環(huán)泵一及膜組件的進(jìn)水口依次相連，換熱器一設(shè)于氨水儲(chǔ)罐、循環(huán)泵一、膜組件間的任一管道上，其特征在于:該裝置還包括設(shè)于前置組件與氨氣吸收組件之間的預(yù)處理組件，所述預(yù)處理組件包括氣液傳質(zhì)設(shè)備、堿性水罐、循環(huán)泵二及換熱器二，所述氣液傳質(zhì)設(shè)備包括混合氣進(jìn)口、混合氣出口、堿性水進(jìn)口及堿性水出口，所述堿性水進(jìn)口、堿性水罐、循環(huán)泵二及堿性水出口順次連接，所述換熱器二內(nèi)流通有熱水或高溫蒸汽，混合氣進(jìn)口與前置組件連接，混合氣出口與所述換熱器二進(jìn)口連接，所述換熱器二出口與膜組件進(jìn)氣口連接。
2.如權(quán)利要求1所述的防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，其特征在于:所述前置組件包括氨氣收集管道相連的風(fēng)機(jī)、過(guò)濾裝置、換熱器三，所述風(fēng)機(jī)、過(guò)濾裝置、換熱器三之間的連接順序任意組合。
3.如權(quán)利要求1所述的防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，其特征在于:所述氣液傳質(zhì)設(shè)備為噴淋填料塔或板式塔。
4.如權(quán)利要求1所述的防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，其特征在于:所述氨氣吸收組件至少二級(jí)，第一級(jí)膜組件的進(jìn)氣口與前置組件相連，每一級(jí)的膜組件的出氣口與下一級(jí)膜組件的進(jìn)氣口依次串聯(lián)，最后一級(jí)膜組件的出氣口直接排放，每一級(jí)的氨氣吸收組件的吸收劑入口與上一級(jí)的氨氣吸收組件的吸收劑出口通過(guò)吸收劑管道相連，最后一級(jí)的氨氣吸收組件的吸收劑入口與最后一級(jí)的氨水儲(chǔ)罐相連。
5.如權(quán)利要求4所述的防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，其特征在于:每一級(jí)氨氣吸收組件中吸收劑出口設(shè)于每一級(jí)氨氣吸收組件的膜組件、氨水儲(chǔ)罐、換熱器一、循環(huán)泵一中任一設(shè)備后的管道上。
6.如權(quán)利要求4所述的防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，其特征在于:每一級(jí)氨氣吸收組件中吸收劑入口設(shè)于氨水儲(chǔ)罐上或循環(huán)泵一、膜組件、換熱器一中任一設(shè)備后的管道上。
7.如權(quán)利要求4所述的防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，其特征在于:所述的氨氣吸收組件為三級(jí)，且第二級(jí)膜組件出口設(shè)有一回流管道與氨水儲(chǔ)罐連接。
8.如權(quán)利要求4所述的防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置，其特征在于:每一級(jí)氨氣吸收組件中的膜組件個(gè)數(shù)與下一級(jí)氨氣吸收組件的膜組件個(gè)數(shù)之比為任意比例。
9.防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的方法，其特征在于:采用權(quán)利要求1-8任意所述的防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的裝置,還包括如下步驟:(I)氨氣收集管道中的混合氣體先經(jīng)前置組件處理以去除固體雜質(zhì)；(2)由前置組件出來(lái)的氣體進(jìn)入預(yù)處理組件，由氣液傳質(zhì)設(shè)備的吸收液吸收并變成濕混合氣體，再經(jīng)過(guò)換熱器二升溫變成未飽和的濕混合氣體；(3)未飽和的濕混合氣體依次進(jìn)入各級(jí)氨氣吸收組件中的膜組件中處理，吸收劑在各級(jí)氨氣吸收組件的膜組件中吸收氨氣，并最終由回流至本級(jí)氨水儲(chǔ)罐或流至上一級(jí)氨氣吸收組件，尾氣最終于最后一級(jí)氨氣吸收組件中的膜組件出氣口排放。
10.如權(quán)利要求9所述的防止MOCVD生產(chǎn)氮化鎵的氨氣回收膜組件堵塞的方法，其特征在于: 所述氣液傳質(zhì)設(shè)備的吸收液為堿性水。
【文檔編號(hào)】B01D53/18GK103463939SQ201310429498
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】王俊川 申請(qǐng)人:廈門(mén)市威士邦膜科技有限公司
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