三氟化氮废气处理***及处理方法
技术领域
本发明涉及废气处理技术,尤其是一种三氟化氮废气处理***及处理方法。
背景技术
三氟化氮(NF3)在常温下是一种无色、无臭、性质稳定的气体,在微电子、半导体、光电子、光伏等行业都会用到,是使用频率比较多的气体之一。三氟化氮同时又是一种毒性物质,具有强氧化性,与还原剂能发生强烈反应,引起燃烧***,尤其是在管道输送过程中,更换钢瓶的时候是非常危险的。其危害性对操作人员带来了巨大的精神压力,因而极易由于人工操作的原因导致严重的安全问题,据统计由此造成的事故占到了总事故的18%。而且在国内还曾经出现过NF3在更换过程中排放的废气未能处理到符合环境保护的标准,而导致人员伤亡的案例。因此,三氟化氮废气处理既是生产安全的需要,也是环境保护的需要。
综上,安全、可靠、灵活、高效的生产环境一直为现场人员所追求,进而能够设置出一种安全可靠的三氟化氮气体供应及安全废气排放***是保障人员安全所必须的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三氟化氮废气处理***及处理方法,能够为现场操作人员提供一种安全、可靠、灵活、高效的生产环境,既能保障人员施工的安全,又能保障生产的连续性。
本发明提供的技术方案如下:
一种三氟化氮废气处理***,包括加热装置、吸附装置、进气管、出气管;
所述进气管包括用于输送待处理的三氟化氮气体的第一进气管和用于输送吹扫气体的第二进气管;
所述加热装置一端与所述吸附装置连通,另一端与所述第一进气管连通,且所述第一进气管的进口设有第一球阀;
所述吸附装置一端同时与所述加热装置和所述第二进气管连通,且在与所述第二进气管连通的管路上设有第一手动阀门;所述吸附装置的另一端与所述出气管连通,且所述出气管的出口设有第二球阀;
当所述第一进气管的进口设有所述第一球阀开启时,所述第一手动阀门关闭,待处理的三氟化氮气体进入所述加热装置,经加热后流入所述吸附装置,经吸附处理的气体从所述出气管输出;
当所述第一进气管的进口设有所述第一球阀关闭时,所述第一手动阀门开启时,用于吹扫气体进入所述吸附装置进行深度吹扫,吹扫出的气体从所述出气管输出。
本技术方案,通过加热装置和吸附装置的连通,同时又设置了第一进气管和第二进气管,待处理的三氟化氮气体从第一进气管进入加热装置进行加热处理后,再经吸附装置吸附,经过加热和吸附处理后的气体安全性较高;而第二进气管用于吹扫气体的进入,这样进入的吹扫气体可以对吸附装置做深度吹扫,防止操作人员更换吸附装置时残留的有害气体造成人员伤亡。
进一步地优选,所述第二进气管同时与所述第一进气管连通,且所述第一手动阀门同时控制所述第二进气管和所述第一进气管的连通状态。
本技术优选方案,通过第二进气管与第一进气管的连通,以及第一手动阀门的控制,使待处理的三氟化氮气体通入加热装置时,吹扫气体也可同时通入加热装置中,这样可以对待处理的三氟化氮气体稀释。
进一步地优选,所述第二进气管和所述吸附装置的管路上同时设有第二手动阀门;
设有所述第二手动阀门的管道上设有第三单向阀门;
当所述第一手动阀门开启,所述第二手动阀门关闭时,所述第二进气管与所述加热装置连通,吹扫气体依次流过所述加热装置和所述吸附装置;
和/或;
当所述第一手动阀门和第二手动阀门同时开启,所述第二进气管与所述吸附装置连通,吹扫气体依次流过所述第二手动阀门、所述第三单向阀门和所述吸附装置。
本技术优选方案,通过第一手动阀门的开启,以及第二阀门的关闭,当吹扫气体通入到加热装置中时,实现第一进气管得到冷却,防止管路上设置的阀门过热而造成损坏,提高阀门使用寿命。进而也可通过第一手动阀门和第二手动阀门同时开启,实现吹扫气体直接对吸附装置的深度吹扫。
进一步地优选,所述第一进气管的进气管路上进一步设有第一气动阀门,待处理的三氟化氮气体依次流过所述第一球阀、所述第一气动阀门;
和/或;
所述吸附装置与所述出气管之间的管路上设有第二气动阀门;
和/或;
所述吸附装置的进气口上设有第三球阀。
本技术优选方案,通过气体的压力控制第一气动阀门、第二气动阀门的开启和关闭,进而实现气体的通入和排出。进而又在吸附装置的进气口上设置第三球阀,这样可以有效合理地开启和关闭整个处理***,提高使用率,延长使用寿命。
进一步地优选,所述第一进气管与所述出气管之间设置连通管道,并在该所述连通管道上设置第三气动阀门,所述第三气动阀门用于控制所述第一进气管进入的待处理的三氟化氮气体,直接从所述出气管输出。
本技术优选方案,通过在连通管道上设置的第三气动阀门,避免加热装置和吸附装置出现故障时,停止整个***继续运行,而是在***故障时将进入的待处理的三氟化氮气体直接从出气管中排出,进而防止过多的未处理过的三氟化氮气体输出。
进一步地优选,所述第二进气管的出口设置的所述第一手动阀门依次连通设置过流量侦测器、第一单向阀门,吹扫气体依次流过所述流量侦测器、所述第一单向阀门;且所述第一手动阀门与所述过流量侦测器之间的管路上设置第一压力传感器,所述第一传感器用于监测吹扫气体的压力;
所述第二进气管和所述第一进气管之间的管路上依次设置第四气动阀门、第二单向阀门,吹扫气体依次流过所述第四气动阀门、所述第二单向阀门;且所述第二单向阀门与所述加热装置之间的管道上设置第二压力传感器,所述第二压力传感器用于检测待处理的三氟化氮气体的压力;
本技术方案,设置的流量侦测器可以对第二进气管中进入的吹扫气体流量做进一步的监控,防止流量过大导致吹扫气体压力大于待处理的三氟化氮气体的压力,而无法正常对待处理的三氟化氮气体进行处理。具体地通过第一压力传感器对第二进气管中进入的吹扫气体压力做监控,同时通过第二压力传感器对第一进气管中进入的待处理的三氟化氮气体的压力做监控,最终实现对吹扫气体流量的控制,防止吹扫气体进入过多造成压力过大,而影响待处理的三氟化氮气体的流入,保障处理的连续性。
进一步地优选,进一步包括,PLC控制***,所述加热装置、所述吸附装置、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述过流量侦测器的信号通过网络线向所述PLC控制***传输。
本技术方案,通过PLC控制实现对整个***的运行状况,同时也可指定操作人员做具体的操作,安全、可靠,且操作简单方便。
本发明进一步地提供了一种利用三氟化氮废气处理***的三氟化氮废气处理方法,包括如下:
待处理的三氟化氮气体通入时,加热装置预热到400~500度时,待处理的三氟化氮气体通入到加热装置中,进行高温分解反应,分解反应产生的气体从加热装置输入到吸附装置中,进行吸附反应,经吸附处理的气体从出气管输出;
对三氟化氮废气处理***吹扫时,停止往加热装置中通入待处理的三氟化氮气体,同时,第一手动阀门开启,吹扫气体通入到吸附装置中,进行对吸附装置进行吹扫,吹扫出的气体从出气管中输出。
进一步地优选,待处理的三氟化氮气体通入时,第一手动阀门开启,第一进气管与第二进气管连通,并对待处理的三氟化氮气体进行稀释后,吹扫气体同时通入加热装置中,与待处理的三氟化氮气体混合,再从加热装置流入吸附装置,进行吸附反应;
和/或;
在所述对吸附装置进行吹扫的同时,吹扫气体通入到加热装置中,从加热装置输出后再次进入吸附装置,对加热装置和吸附装置依次进行吹扫,吹扫出的气体从出气管中输出。
进一步地优选,待处理的三氟化氮气体通入时,当PLC控制***检测到加热装置和吸附装置故障时,第一进气管与出气管连通,待处理的三氟化氮气体直接从出气管输出。
本发明由于采用了上述技术方案,从而具有以下优点:本发明通过加热装置和吸附装置的连通,实现对待处理的三氟化氮气体同时进行加热和吸附处理,处理效果更佳;同时第一进气管和第二进气管的连通,使本***不仅能够实现对待处理的三氟化氮气体处理的同时,又可以对整个处理***的管路做吹扫,提高工作环境的安全性。进而待处理的三氟化氮气体通入加热装置时,吹扫气体也通入可加热装置中,这样可以对待处理的三氟化氮进行稀释,且能对第一进气管上的阀门进行冷却,防止由于预热导致管道上设置的阀门过热而造成损坏;本发明进一步地,通过第二手动阀门的控制,使第二进气管与吸附装置直接连通,实现对吸附装置的深度吹扫,有效地为操作人员提供了一个安全、可靠的生产环境。另外,本发明结构简单,且通过PLC控制***控制,操作方便。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明:
图1是本发明三氟化氮废气处理***的一种实施例的结构示意图;
图2是本发明三氟化氮废气处理方法流程图;
附图标号说明:
第一进气管H;第二进气管B;出气管A;
加热装置100;吸附装置200;连通管道300;
第一球阀11;第二球阀12;第三球阀13;
第一手动阀门21;第二手动阀门22;
第一气动阀门31;第二气动阀门32;第三气动阀门33;第四气动阀门34;
第一单向阀门41;第二单向阀门42;第三单向阀门43;
第一压力传感器51;第二压力传感器52;
流量侦测器61。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
为使图面简洁,各图中的只示意性地表示出了与本实用性信息相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。另外,为方便理解,在本文中指出的“进气”、“出气”、均在图1中用箭头表示。
在本发明的一个实施例中,参看图1,一种三氟化氮废气处理***,该***包括加热装置100、吸附装置200、进气管、出气管A;其中,进气管包括用于输送待处理的三氟化氮气体的第一进气管H和用于输送吹扫气体的第二进气管B;而加热装置100一端与吸附装置200连通,另一端与第一进气管H连通,且第一进气管H的进口设有第一球阀11;同时,吸附装置200一端同时与加热装置100和第二进气管B连通,且在与第二进气管B连通的管路上设有第一手动阀门21,而吸附装置200的另一端与出气管A连通,且在出气管A的出口设有第二球阀12。应说明的是,第一进气管H用于通入待处理的三氟化氮气体为三氟化氮气体也可以为混有三氟化氮的气体,而第二进气管B用于通入的吹扫气体为氮气,进而可以通过气体的压力来控制阀门开启和关系,进而实现气体的通入和排出,提高整个处理***的使用效率。
当第一球阀11开启时,而第一手动阀门关闭,这样待处理的三氟化氮气体从第一进气管H进入加热装置100,三氟化氮气体经加热装置100加热后流入吸附装置200中,同时经过加热和吸附处理后的气体从出气管A排出。
当第一球阀11关闭时,而吸附装置200与第二进气管B连通的管路上设有的第一手动阀门21开启,这样从第二进气管B进入的氮气可以对吸附装置200进行深度吹扫。可以有效地为操作人员提供一个安全、可靠的工作环境,防止操作人员在更换吸附装置200时,管路中残留的三氟化氮气体造成人员伤亡。应说明的是,本专利中的加热装置100需在高温的情况下进行,因而加热装置100优选耐高温、可加热的加热罐;而吸附装置200,优选内部装有吸附剂的吸附罐200,加热罐和吸附罐均采用3mm冷轧钢板覆以聚酯粉的抗腐蚀制成的箱体来存放特殊气体钢瓶,这样不仅方便吹扫和清洗更换,且提高整个***的使用寿命。
在本发明的一个实施例中,第二进气管B与吸附装置200连通的同时,也与第一进气管H连通,且由设置的第一手动阀门21控制第一进气管H和第二进气管B连通状态。这样可以使三氟化氮气体通入加热装置200时,氮气也可同时通入加热装置200中,实现对三氟化氮气体稀释。而在第二进气管B与吸附装置200的管路上进一步地设有第二手动阀门22,通过第二手动阀门22实现第二进气管B与吸附装置200的连通。但当第一手动阀门21开启,第二手动阀门22关闭时,第二进气管B是与加热装置100连通,氮气依次流过加热装置100和吸附装置200,而第二进气管B与吸附装置200是不连通的,因此,氮气无法从第二进气管B通入后直接输入到吸附装置中。这样氮气只通入到加热装置200中时,能够进一步地实现对第一进气管H的冷却,有效防止管路上设置的阀门过热而造成损坏,提高阀门的使用寿命。
由于在第二手动阀门22的管道上设有第三单向阀门43,氮气依次流过第二手动阀门22、第三单向阀门43。而第二手动阀门22主要是在对吸附装置200做更换时,且在停止三氟化氮气体进入的情况下,可以通过第二手动阀门22的开启,实现第二进气管B进入的氮气对吸附装置200的进行深度吹扫,即使第三单向阀门43同时也与加热装置100连接,但由于只有氮气的通入,氮气同时也通入加热装置100后,再流入到吸附装置200中,这样可以对整个处理***进行吹扫,且对吸附装置200做了进一步的深度吹扫,进而为工作者提供一个更加安全、可靠的工作环境。
在本发明的一个实施例中,由于第一进气管H主要用于三氟化氮气体的进入,而进入的气体需经过加热装置100进行加热反应,因而在第一进气管H的的进气管路上进一步地设有第一气动阀门31,同时在吸附装置200与出气管B之间的管道上设有第二气动阀32。这样通过第一气动阀门31有效控制气体的进入,使在气体量不足的情况下,整个***可停止运行,而只有当气体量达到足够能够打开第一气动阀31压力时,整个***才可继续运行。进而通入的三氟化氮气体经过加热和吸附后达到足够的量时,才能打开第二气动阀门32能够将处理后安全、无害的气体从出气口B排出;反之气体不会从出气口B排出,这样有效合理地运用整个***,提高使用效率,且延长使用寿命。应说明的是,本专利中将压力设定在0.4~0.63Mpa,当达到预定的压力值第一气动阀门32才实现开启。
在本发明的一个实施例中,由于经过加热装置100加热后的气体需进一步地通入吸附装置200中进行吸附处理。所以优选地在加热装置100与吸附装置200之间的管道上设有第三球阀13,且第三球阀13设置在靠近吸附装置200的进气口上,这样通过第三球阀13不仅能够有效地调节和控制从加热装置100流入吸附装置200中的气体流量,也可调节和控制从第二进气管B中通入的氮气流量,更优的是提高吸附装置200的使用效率,延长吸附剂的使用寿命。
在本发明的一个实施例中,具体地,在第一进气管H与出气管A之间设置连通管道300,并在该连通管道300上设置第三气动阀门33,第三气动阀门33主要用于控制从第一进气管H进入的三氟化氮气体,能够直接从出气管B中输出。应说明的是,第三气动阀门33的设置,主要是避免加热装置100和吸附装置200出现故障时,可在停止运行整个***的情况下,同时将已通入的三氟化氮气体直接从出气管B中排出,有效地防止过多的三氟化氮气体经过出现故障的加热装置100和吸附装置200后,在未得到及时处理的情况下,直接从出气管B输出,进而造成环境的严重污染。
本发明的一个实施例中,再次参看图1,在第二进气管B的出气口设置的第一手动阀门21依次连通设置过流量侦测器61、第一单向阀门41,且在第一手动阀门21与流量侦测器61之间设置一用于监测氮气压力的第一压力传感器51。而在第二进气管B和第一进气管H之间的管路上依次设置第四气动阀门34、第二单向阀门42,以及用于监测三氟化氮气体压力的第二压力传感器52。应说明的是,设置的流量侦测器61可以对第二进气管B中进入的氮气流量做进一步的监控,防止流量过大导致进入的氮气压力大于三氟化氮气体压力,从而三氟化氮气体却无法正常流入,进而保障对三氟化氮气体处理的连续性。
本发明的一个实施例中,由于加热装置100、吸附装置200、第一压力传感器51、第二压力传感器52和过流量侦测器61的信号通过网络线向PLC传输数字量信号,并由PLC控制整个***。所以单独设置一个PLC控制***,通过PLC控制实现对整个处理***的运行状况,以及对加热装置100温度的监控、同时对进气管H、B的气体压力做监控,提高整个处理***的使用效率,处理效果较佳。更优的是,也可指定操作人员做具体的操作,安全、可靠,且操作简单方便,避免造成不必要的人员伤亡。
参看图1、图2,采用本发明的一个实施例中三氟化氮废气处理***进行三氟化氮废气处理的方法,包括如下:
待处理的三氟化氮气体通入时,加热装置预热到400~500度时,通过PLC***监测,当达到预定的温度后,第一气动阀门31开启,三氟化氮的气体通入到加热装置100中,进行高温分解处理,处理后的气体从加热装置100输入到吸附装置200中,进一步地进行吸附处理,经吸附处理的气体从出气管A输出,完成对三氟化氮气体的分解和吸附处理;
三氟化氮废气处理***吹扫时,停止往加热装置100中通入待处理的三氟化氮气体,同时,第一手动阀门21开启,氮气通入到吸附装置200中,进行对吸附装置200进行吹扫,吹扫出的气体从出气管中输出,实现对吸附装置200的吹扫。
而在待处理的三氟化氮气体通入时,第一手动阀门21开启,第一进气管与第二进气管连通,并对待处理的三氟化氮气体进行稀释后,氮气同时通入加热装置,与待处理的三氟化氮气体混合,再从加热装置流入吸附装置,进行吸附反应,最终将反应后的气体从出气管A中输出。进而可在对吸附装置200进行吹扫的同时,氮气通入到加热装置100中,从加热装置100输出后再次进入吸附装置200,这样对加热装置100和吸附装置200依次进行了吹扫,吹扫出的气体从出气管A中输出。
作为一个具体的处理方法,在本发明中,通过PLC控制***可以对***的运行状况做进一步的检测,具体地在待处理的三氟化氮的气体通入时,待处理的三氟化氮气体通入到加热装置100中,当PLC控制***检测到加热装置100和/或吸附装置200故障时,第一进气管H与出气管A连通,待处理的三氟化氮气体直接从出气管A输出;同时,氮气通入到加热装置100中,对加热装置100和吸附装置200进行深度吹扫,吹扫出的气体从出气管A中输出,再对经吹扫后的加热装置100和吸附装置200进行检查。也可直接通入到吸附装置200中,对吸附装置200进行深度吹扫,吹扫出的气体从出气管A中输出,进而可以对经吹扫后的加热装置100和吸附装置200进行检查和更换,只需实现对***管路中余留的三氟化氮气体的吹扫即可,均属于本专利保护的范围。
应当说明的是,上述的处理步骤可根据实际操作需要做合理的调整。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。