CDO一體化滌氣器的富氧CDA改進制造技術

一種用于改進一體化滌氣器的方法和系統，用于在一個控制分解氧化（ＣＤＯ）消除過程中提供最大氧含量，包括一個熱／濕一體化滌氣器（１１）和一個用于向氧氣分離設備（８）提供壓縮空氣的壓縮機（４），氧氣分離設備將空氣分離為富氮組分（９）和富氧組分（７）。該氧氣分離設備包括一個模件，如一個含有裝在吸附床（６８）中或涂在一種基材上的陶瓷材料的容器（６６）。本發明專利技術采用了一種只有氧氣能擴散的氧化物陶瓷材料。這種氧化物陶瓷吸附材料的組成是：其中存在大量氧空位。通過對膜施加電位差或壓力梯度，氧氣有選擇地擴散進入并且通過氧化物材料，將空氣分離為氧氣成分，氧氣成分導入一體化滌氣器。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

技術介紹
專利
本專利技術涉及廢氣流的熱/濕消除，并且特別涉及用于改善新滌氣器的性能和改進現有一體化滌氣器，以在一個可控的分解氧化消除過程中提供最大氧含量的方法和系統。相關技術的描述半導體制造過程中用到各種化學品，其中很多具有極低的人類容許極限值。這類物質包括銻、砷、硼、鍺、氮、磷、硅、硒及其它化學元素的氣態氫化物。較大的問題是從來自半導體制造過程的廢氣流中除去這些物質。盡管實際上美國所有的半導體制造裝置使用滌氣器或類似手段處理其廢氣，但該技術并不能除去所有的有害或不可接受的雜質。這個問題的一種解決辦法就是焚燒制造過程中的氣體以氧化有害物質，將它們轉化為毒害較少的形式。但常規的焚燒爐通常達不到完全燃燒，當處理的工藝物流主要由含不良雜質的不燃氣體組成時，這種問題就會復合化。傳統焚燒爐另外的限制是為使形成的混合物可燃并可完全燃燒，它們不能將足夠的燃料與不燃的工藝物流混合。從維持低操作成本方面考慮，混合不燃過程氣體的燃料氣體的選擇也很重要，并且如果能夠達到適當的燃燒特性，焚燒器的設計必須反映出燃料的這種選擇。對多數氣體來說，能夠達到較高的燃燒溫度將提高焚燒爐的分解效率。此外在焚燒爐的高溫段采用較高的氧氣濃度將允許使用較低數量的燃料混合物，并且會達到高性能必需的溫度。但是根據其工作期限和構造，用于現有設備中的許多焚燒爐和燃燒室并沒配有合適的管道系統用于提供另外的易燃燃料氣源。在這種情況下可有幾種選擇。用另外的管道來改造現有燃燒室以提供可控焚燒是選擇之一，但改造成本可能會成為限制其使用的手段。另一種選擇是可燃氣體與來自半導體制造過程的廢氣預混合。但是如果易燃混合物用焚燒爐火焰點燃，點火加速火焰回到管道中并因而隨之產生潛在的爆炸，這種預混合帶來潛在的危險。為防止回火增加火焰捕集器，但這樣的設備由于存在廢氣/易燃氣體混合物中的氧化物顆粒很易被堵塞。因此，提供改造現有熱反應器系統以能引入低成本易燃氣體的改進方法和系統是很有益的，其中在現有系統上進行安裝，這種改造不會因成本而受限制，并且在操作改造后的熱反應器系統時這種改進不引入另外潛在的爆炸。專利技術概述本專利技術涉及為半導體中廢氣的可控燃燒提供一種方法和系統，由此可以在熱/濕一體化消除系統的成本許可性改造的情況下，引入一種廉價燃料促進不燃混合物向易燃轉化。本專利技術的一方面涉及一種燃燒室，它提高了氧化廢氣流中幾乎所有可氧化的組分的能力。另一方面，本專利技術涉及通過使用已有的管道并使其適合為廢氣流的可控分解氧化引入氧氣。因此根據本專利技術的一方面，為消除氣體廢物提供了一種系統，包括具有至少一個與壓縮空氣源連通式連接的氣體入口的燃燒室；和位于其間的氧氣分離單元。本專利技術的另一實施方式涉及一種消除系統，用于對氣流中的氣態污染物進行氧化處理，所述的系統包括一個熱反應器和一個用于將氣流引入熱反應器的氣體導管，氣體導管包括至少一個與壓縮干燥空氣源連通式連接的二級入口；和一個位于熱反應器和壓縮干燥空氣源間的氧氣分離單元。優選的是為熱反應器提供一個用于引入氣流的入口，入口包括導管，該導管終止于反應器中該導管的一段，導管伸入一根限定了火焰形成區域的管中。導管另外包括至少一個二級入口用于引入諸如氮、氧和燃料的不同氣體。熱反應器中另外配有容納加熱元件的中央燃燒室。離開熱反應器的氣體通過一個冷卻該氣體的液體渦流器(liquid vortex)，然后通過一個用于收集和凝聚粒粒子填充床。還配有一個液體滌氣器以除去化學污染物。滌氣器例如可以包括至少兩個含有帶涂層填料的垂直分離的床層。壓縮機與熱反應器連通式連接，以向位于壓縮機下游和熱反應器上游的氧氣分離設備提供壓縮空氣源。壓縮機用來幫助對向氧氣分離單元輸送的氣流加壓，或者在低于大氣壓的富氧系統中，壓縮機用來提高氧氣分離單元下游處富氧氣流的壓力。本專利技術的氧氣分離單元可以由任何一種設備組成，這種設備可以選擇性地將進氣混合物中的一種主要氣體成分與其他主要成分分離。例如可以配備和操作單膜或多膜設備以達到空氣中氣體成分的分離。通常以模塊形式制造這種膜設備，每個都有一定的半滲透膜面積進行滲透。該過程中可以使用的目前可得的半滲透膜材料包括聚砜、醋酸纖維素、聚酰亞胺、聚酰胺、硅橡膠、聚苯醚、聚碳酸酯、四溴雙酚A-聚碳酸酯、以上聚合物的鹵代物、陶瓷材料等。在本申請中，以模塊形式使用了四溴雙酚A-聚碳酸酯形成的中空纖維從壓縮空氣中分離氧氣，但也可使用象四溴雙酚-六氟-聚碳酸酯這樣的材料。或者，將對氧有高選擇性的陶瓷材料使用于氧氣分離設備以有效地從含氧進氣混合物中吸附分離氧氣，以形成極高的氣體產品純度。陶瓷材料在分離模塊中被用作過濾材料或帶涂層的基底(substrate)，例如用作為氧吸附劑的陶瓷材料將至少一部分膜或纖維表面涂覆。陶瓷材料可以包括以下至少一種物質，如式A4O8的氧化物螢石氧離子導體；式A2B2O7的燒綠石材料；式Bi2O3(A2O6)的材料；穩定態的d-Bi2O3Bi24Pb5Ca3O44；Bi14V2O11；式ABO3的鈣鈦礦材料；式A2B2O5的氧化物鈣鐵鋁石(oxide Brown Millerite)電解質；式ABO3ABO2.5的混合型鈣鐵鋁石電解質；A4O6ABO2.5組成物；混合的超導(ABO3AO)電解質；冰晶石(A3BO3)電解質；鈮鐵礦(AB2O6)電解質；及相應的摻雜材料，其中A和B為金屬元素，獨立選自由下列元素組成的組鑭、鋁、鍶、鈦、鈣、鋯、鐵、鋇、銦、釓、釔、銅、鈰、釷、鉍、鈷、鎳、鎂、錳、釩、鉻、鈮、鉭、硼、鉿、釹、鋱、鐿、鉺、銩、镥、釤、鉛、錫、鐒及鐠。本專利技術的另一方面涉及形成有陶瓷涂層的纖維的方法，其中的陶瓷是一種含有至少一種金屬的金屬氧化物陶瓷材料，它在高溫下具有“高吸附能力”，其中該方法包括以下步驟(a)硝酸與乙二醇反應生成羥基乙酸；(b)加熱羥基乙酸形成草酸根離子；(c)草酸根離子與至少一種金屬反應生成一種含有相應金屬草酸鹽的溶膠凝膠；(d)將溶膠凝膠沉積在纖維基底上；和(e)煅燒纖維基底上的溶膠凝膠，形成相應的陶瓷涂層和還陶瓷涂層的纖維。其中用到的術語“高吸附能力”是指陶瓷材料在溫度800℃與氧氣接觸時，每摩爾陶瓷材料至少具有40毫摩爾氧氣的儲氧能力。其中用到的術語“高溫”指溫度范圍為500℃～1000℃。當這里的金屬氧化物陶瓷以符號形式表示而無化學計量的下標時(例如LaCaCoMO)，可以理解這種材料中各種元素成分是相互之間以適當的化學計量比存在。另一方面，本專利技術涉及產生富氧空氣的一種方法，隨后將其引入一個一體化的滌氣器系統中，這個滌氣器系統包括一個消除半導體制造過程產生的氣體廢物的燃燒室。該方法包括下列步驟提供一種能將空氣分離成至少一種氮氣成分和一種氧氣成分和氧氮分離系統；將壓縮空氣引入氧氮分離系統的入口；從氧氮分離系統中抽出氮氣成分；從氧氮分離系統中抽出氧氣成分；和將氧氣成分引入燃燒室與要消除的氣體廢物混合。本專利技術的另一方面還涉及改進氣體廢物消除系統以在其中引入富氧或富氮氣源的方法，該方法包括提供一個與消除室連通式連接的氧和/或氮富集設備；將壓縮干燥空氣引入氧和/或氮富集設備，其中將壓縮干燥空氣分離成富氧和富氮氣體成分；和將富氧或富氮氣體成分導入消除室。根據下面的公開和附后的權利要求書，本專利技術的其它方面、特征和實施方本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一個用于消除氣流污染物的消除系統，包括：一個燃燒室，其中至少有一個將氣流導入燃燒室的導管，這根導管與一個壓縮空氣源連通式連接；和一個位于其間的氧氣分離單元，用以向燃燒室提供富氧的氣源。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：別雷達G費利波，基思卡爾魯普，羅伯特韋爾默朗，丹尼爾O克拉克，
申請(專利權)人：高級技術材料公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]