氩气尾气处理装置的制作方法

本公开涉及氩气尾气处理，尤其涉及氩气尾气处理装置。

背景技术：

1、直拉法是生产单晶硅的主要方法，全球70%~80%的单晶硅通过直拉法生产。最常用的直拉法生产单晶硅工艺是采用减压拉晶工艺。减压拉晶工艺需在硅单晶拉制过程中，连续等速地向单晶炉炉膛内通入高纯度氩气，同时真空泵不断地从炉膛向外抽送氩气，保持炉膛内真空度稳定在20托。减压拉晶的过程中，氩气携带单晶拉制过程中由于高温而产生的硅氧化物和杂质挥发物，并通过真空泵的抽送排放到大气。通过对排放的氩气尾气的分析，氩气尾气的杂质成分包括氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷等烷烃类气体。回收利用氩气尾气具有较为重大的现实意义。

2、一些氩气尾气回收纯化流程包括：（1）对来自单晶炉回收的氩气尾气进行机械杂质的处理；（2）通过高温催化使甲烷等烃类和一氧化碳同氧气反应生产水和二氧化碳，催化反应中保证氧气过量，其中杂质氧气不够则加入氧气；（3）冷却后在催化剂作用下使过量氧气同加入的氢气反应生成水，并保证反应氢气过量，处理后氩气中杂质成分为水、二氧化碳、氢气和氮气；（4）经过氩气常温吸附单元吸附水和二氧化碳，得到只含有氮气和氢气为杂质的粗氩气。上述氩气处理流程会在氩气尾气中引入新杂质气体氢气，小部分新杂质气体会残留在氩气尾气中，不利于高纯度氩气的回收。

3、同时，在上述步骤（2）反应装置的工作过程中，补入氧气的量会存在超量或不足的情况，从而导致从反应装置中出来的气体中会含有过量氧气或过量一氧化碳，由此处理装置后级会设置吸收装置，吸收装置中填充有的吸附剂能够与氧气或一氧化碳反应吸收氧气或一氧化碳，且吸收装置后级会设置氧气分析仪，以检测吸收装置吸收后的氧气含量且根据检测结果来调整对处理装置供氧气的供氧气阀的开度，从而调整补充氧气的量。然而，上述氧气输入量是在吸气装置吸气后才进行调整，氧气分析仪的检测存在滞后性，容易出现误差，影响对氧气或一氧化碳的去除效果。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本公开的目的在于提供氩气尾气处理装置，能够避免氧气输入情况反馈滞后的情况，有利于对处理过程中的氧气输入情况及时调整。

2、本公开提供的氩气尾气处理装置，包括：尾气输送单元，具有用于输出尾气的尾气输送出口；反应单元，具有反应进口和反应出口，所述反应进口与所述尾气输送出口连通，用于尾气中的杂质气体与氧气反应形成反应后气体；氧气输送单元，具有连接于所述尾气输送单元与所述反应单元之间管路的氧气输送出口，所述氧气输送单元可受控导通/断开在所述氧气输送出口的氧气输出；吸气单元，包括第一吸气器，具有第一吸气进口，所述第一吸气进口与所述反应出口连通，且内设有在还原态下吸附氧气且在氧化态下吸附反应后气体中具有还原性的杂质气体的第一吸气剂，且初始状态下，所述第一吸气剂处于氧化态或还原态；容量预测单元，设在所述第一吸气进口前级，用于根据所述第一吸气剂由氧化态转换至还原态的单次还原过程中或由还原态转换至氧化态的单次氧化过程中的装置运行时长、尾气和氧气的总通入流量、反应后气体中氧气含量和一氧化碳含量预测供通入所述第一吸气器的氧气容量和杂质气体容量；以及输氧控制单元，与所述容量预测单元和所述氧气输送单元连接，响应于所述氧气容量满足令第一吸气剂饱和/接近饱和的氧饱和条件，控制所述氧气输送单元断开；响应于所述杂质气体容量满足令第一吸气剂饱和/接近饱和的杂质气体饱和条件，控制所述氧气输送单元导通。

3、根据本公开提供的一些实施例，所述容量预测单元包括：反应后检测组件，设在所述反应出口和所述第一吸气进口之间，用于检测反应后气体的氧气含量和一氧化碳含量；计时器，用于计算所述第一吸气剂由氧化态转换至还原态的单次还原过程中及由还原态转换至氧化态的单次氧化过程中的装置运行时长，且所述计时器配置成在所述初始状态下开始计时、响应于所述氧气输送单元的连通重新开始计时及响应于所述氧气输送单元的断开重新开始计时；氧气流量检测器，设在所述氧气输送单元，用于检测氧气的通入流量；尾气流量检测器，设在所述尾气输送单元，用于检测尾气的通入流量；以及处理器，与所述反应后检测组件、所述计时器、所述尾气流量检测器和所述氧气流量检测器相连，以根据所述反应后检测组件、所述计时器、所述尾气流量检测器和所述氧气流量检测器的检测结果预测出供通入所述第一吸气器的氧气容量和杂质气体容量。

4、根据本公开提供的一些实施例，所述吸气单元还包括：第二吸气器，具有第二吸气进口，所述第二吸气进口与所述第一吸气器的第一吸气出口连通，且内设有在还原态下吸附氧气且在氧化态下吸附一氧化碳的第二吸气剂，且初始状态下，所述第二吸气剂一部分处于氧化态，其它部分处于还原态。

5、根据本公开提供的一些实施例，所述吸气单元还包括：第二检测组件，设在所述第二吸气器后级，用于检测二次吸气后气体中的氧气含量和一氧化碳含量。

6、根据本公开提供的一些实施例，还包括：冷却单元，连通在所述吸气单元后级；吸附单元，包括：吸附器，设有能吸附二氧化碳和水的吸附剂，且连通在所述冷却单元后级。

7、根据本公开提供的一些实施例，还包括：加热单元，设在所述反应单元或所述反应单元前级，以加热氧气和尾气的混合气体；回热单元，具有第一回热进口、第一回热出口、第二回热进口和第二回热出口，所述第一回热进口连通于所述尾气输送出口和所述氧气输送出口，所述第一回热出口与所述反应进口连通，且所述第一回热进口和所述第一回热出口之间形成第一通道，所述第二回热进口连通在所述吸气单元后级，所述第二回热出口连通在所述冷却单元前级，且所述第二回热进口和所述第二回热出口之间形成第二通道，所述第二通道与所述第一通道可相互换热地配合。

8、根据本公开提供的一些实施例，所述冷却单元包括：水冷器，具有第一冷却进口和第一冷却出口，所述第一冷却进口连通在所述吸气单元后级；氟利昂制冷器，具有第二冷却进口和第二冷却出口，所述第二冷却进口与所述第一冷却出口连通，所述第二冷却出口与所述吸附单元连通。

9、根据本公开提供的一些实施例，所述加热单元设在所述反应单元前级；所述氩气尾气处理装置还包括：温度检测件，设在所述加热单元和所述反应单元之间，以检测气体是否加热至反应所需温度。

10、根据本公开提供的一些实施例，所述第一吸气器为多个，多个所述第一吸气器相互独立地并联。

11、根据本公开提供的一些实施例，所述容量包括体积量或质量；和/或所述氧气输送单元包括：氧气输送管路，具有所述氧气输送出口；以及控制阀，设在所述氧气输送管路。

12、有益效果：

13、（1）本公开的氩气尾气处理装置，能够避免氧气输入情况反馈滞后的情况，有利于对处理过程中的氧气输入情况及时调整。

14、（2）本公开的氩气尾气处理装置，回热单元能够节约制冷负担和加热负担，有利于充分节约能量。

15、（3）本公开的氩气尾气处理装置，吸气单元包括第二吸附器，能充分保证吸气单元对过量氧气和一氧化碳的吸收效果。

16、（4）本公开的氩气尾气处理装置，冷却单元的冷却成本低，且冷却效果好。

17、（5）本公开的氩气尾气处理装置，吸收水份前先进行冷却，有利于提高对水份的吸收效果。