一种综合处理含氨硅烷废气的工艺及系统的制作方法

本发明涉及废气处理，特别涉及一种综合处理含氨硅烷废气的工艺及系统。

背景技术：

1、硅烷(sih4)和氨气(nh3)是太阳能光伏电池片生产过程中常用的气体，特别是在pecvd(等离子体增强化学气相沉积)工艺中，它们被用作等离子气源来沉积氮化硅减反射膜。这一层膜能够减少光线在电池片表面的反射，从而提高太阳能电池的光电转换效率。然而，这些气体在反应过程中会产生废气，需要进行妥善处理。

2、硅烷燃烧塔是光伏太阳能行业中常用设备，不锈钢硅烷燃烧塔的作用是处理pecvd尾气中的硅烷和氨气，它的工作原理是硅烷与输入的压缩空气和氮气接触而自燃或发生氧化反应，反应后生成大量的二氧化硅粉尘；氨气采用水吸收形成高氨氮废水，粉尘则由气流带至喷淋系统中并溶入水中。

3、硅烷的处理方法：①催化燃烧法处理硅烷使硅烷与空气中的氧气迅速反应，生成无害的二氧化硅和水蒸气，处理效率高。该方法能够将硅烷完全转化为无害物质，减少环境污染。与其他方法相比，催化燃烧装置占地面积相对较小，适用于空间有限的场所。然而硅烷易燃易爆，处理过程中需要严格控制温度和氧气浓度，以防止安全事故的发生。②吸附法处理硅烷操作简便，不需要复杂的设备和工艺。相对于催化燃烧法，吸附法的设备投资较少，适合小型企业使用。对于低浓度的硅烷废气，吸附法具有较高的处理效率。然而吸附剂在吸附一定量的硅烷后会饱和，需要进行再生处理。再生过程可能复杂且能耗较高。对于高浓度的硅烷废气，吸附法的处理效果可能受到限制，需要与其他方法结合使用。

4、氨气的处理方法：①喷淋吸收法能够利用喷淋液与氨气发生中和反应，生成无害的铵盐和水，处理效率高。喷淋塔结构简单，易于操作和维护。然而喷淋液在吸收氨气后会逐渐饱和，需要定期更换或处理，增加了运行成本。喷淋液吸收氨气后产生的废水需要进行处理，以避免二次污染。②吸附法利用吸附剂(如活性炭、硅胶、分子筛等)的高比表面积和良好吸附性能，能够有效吸附氨气，将氨气浓度降低到很低的水平。然而吸附剂需定期更换：吸附剂在使用过程中会逐渐饱和，需要定期更换，增加了运行成本。③膜分离法利用特殊的膜材料对氨气进行分离处理，能够实现氨气的高效去除。然而膜分离法的设备成本较高，增加了投资成本。膜材料在使用过程中会逐渐老化或堵塞，需要定期更换以维持处理效果。生物处理法利用微生物分解或转化氨气为无害物质，对环境友好。然而生物处理法对环境条件要求较高(如温度、ph值等)，处理效率可能受到一定影响。生物处理过程相对较长，需要足够的反应时间。

5、所以，现在有必要对现有技术进行改进，以提供更可靠的方案。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种综合处理含氨硅烷废气的工艺及系统。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：本发明的第一方面，提供一种综合处理含氨硅烷废气的工艺，包括以下步骤：

3、s1、含硅烷与氨气的混合废气输入到第一冷凝器中冷凝，进行硅烷与氨气的分离，氨气与废气中的水蒸气冷凝后形成氨水进入蒸氨塔，硅烷废气进入硅烷燃烧塔；

4、s2、氮气与压缩空气通入硅烷燃烧塔的燃烧室，硅烷燃烧，产生的废气经过除尘器后排出；

5、s3、第一冷凝器中排出的冷凝水进入换热室，与硅烷燃烧塔的燃烧室换热后被汽化形成水蒸气，水蒸气由下端进入蒸氨塔，冷凝器排出的氨水由上端进入蒸氨塔，与蒸氨塔内上升的水蒸气逆流接触，氨蒸汽与水蒸汽的混合物从蒸氨塔的塔顶排出，经过第二冷凝器冷凝后进入氨水储存罐，含氨氮废水从蒸氨塔的底部排出。

6、优选的是，控制硅烷燃烧塔内通入气体比例为硅烷废气：空气：氮气的体积比＝1：5-20：11-44。

7、本发明的第二方面，提供一种综合处理含氨硅烷废气的系统，其采用如上所述的工艺对含硅烷与氨气的混合废气进行处理，该系统包括：第一冷凝器、硅烷燃烧塔、除尘器、蒸氨塔、第二冷凝器以及氨水储存罐。

8、优选的是，所述第一冷凝器为单管程列管式冷凝器，含硅烷与氨气的混合废气进入该单管程列管式冷凝器的管程，冷凝水进入该单管程列管式冷凝器的壳层，氨气与废气中的水蒸气冷凝后形成氨水，氨水从管程的下端流出经氨水输送管进入蒸氨塔，硅烷废气从管程的上部排出，经硅烷废气输送管由底部进入硅烷燃烧塔。

9、优选的是，硅烷燃烧塔包括塔体、设置在所述塔体内的下方的燃烧室、处于所述燃烧室上方的换热室、设置在所述塔体内且与所述换热室顶部连通的布水管以及与所述换热室底部连通的蒸汽输送管，所述蒸汽输送管连通至所述蒸氨塔；燃烧室和换热室之间通过导热隔板分隔；

10、所述硅烷废气输送管连通至所述燃烧室的底部，所述燃烧室的下方侧部设置有用以输送氮气与压缩空气的进气管，所述燃烧室的上方侧部连接有排气管，所述排气管的末端连通至所述除尘器。

11、优选的是，蒸氨塔的上部和下部分别连接有浓氨排放管和稀氨排放管，所述浓氨排放管依次连接所述第二冷凝器和氨水储存罐；

12、第一冷凝器中排出的硅烷废气经硅烷废气输送管进入硅烷燃烧塔的燃烧室，与经进气管进入的氮气与压缩空气在燃烧室内混合并燃烧，燃烧室中的废气经排气管输送至除尘器，除尘后外排；

13、第一冷凝器中排出的冷凝水经布水管进入换热室，与硅烷燃烧塔换热后被汽化形成水蒸气，水蒸气经蒸汽输送管由下端进入蒸氨塔，冷凝器排出的氨水经氨水输送管由上端进入蒸氨塔，与蒸氨塔内上升的水蒸气逆流接触，氨蒸汽与水蒸汽的混合物从蒸氨塔的塔顶排出，由浓氨排放管输送至第二冷凝器冷凝，然后进入氨水储存罐，含氨氮废水从蒸氨塔的底部经稀氨排放管排出。

14、优选的是，所述蒸氨塔的下部设置有均匀布气装置，所述均匀布气装置包括圆锥状进气盒、连通设置在所述圆锥状进气上的圆盘状布气盒、与圆锥状进气盒底部的垂直进气口连通的垂直布气管以及与圆盘状布气盒侧部的水平进气口连通的水平布气管；

15、所述垂直布气管和水平布气管与所述蒸汽输送管的末端并联连接。

16、优选的是，所述圆锥状进气盒的内部形成有与所述垂直布气管连通的圆锥状进气腔；

17、所述圆盘状布气盒的内部外周开设有与所述水平布气管连通的环形布气腔，所述环形布气腔的上部连通设置有若干外布气孔；

18、所述外布气孔为锥形孔，所述外布气孔的直径由下至上逐渐增大；

19、从水平截面观察，所述水平布气管与环形布气腔的外周相切。

20、优选的是，所述圆盘状布气盒上处于环形布气腔的内周阵列设置有若干内布气孔，所述内布气孔沿垂直方向贯通所述圆盘状布气盒，所述内布气孔的底部与所述圆锥状进气腔连通。

21、优选的是，所述圆盘状布气盒的上表面由中心向外周开设有若干导液槽，若干导液槽呈放射状布置，且错开所述外布气孔和内布气孔；

22、由所述圆盘状布气盒的中心向外周方向，所述导液槽的宽度逐渐增大、深度逐渐增大。

23、本发明的有益效果是：

24、本发明提供了一种综合处理含氨硅烷废气的工艺及系统，本发明能够同时处理硅烷和氨气两种废气，避免了传统技术中需要分别处理两种废气的繁琐过程，提高了处理效率；

25、本发明通过设置第一冷凝器进行高效冷凝，确保了氨气等挥发性物质的有效回收，降低了资源浪费；

26、本发明通过设置硅烷燃烧塔，硅烷废气中的可燃成分能够充分燃烧，转化为无害的二氧化硅粉尘，确保了硅烷废气的高效处理；蒸氨塔可以使液体和气体能够充分接触，从而增加传热和传质效果，提高蒸发效率；

27、本发明通过设置通过蒸氨塔的处理，可以回收高浓度的氨水等副产品，处理过程中产生的粉尘和废液均得到了有效处理，避免了二次污染的产生；

28、本发明通过设置均匀布气装置，通过形成具有旋转上升流的水蒸气，能够促进蒸氨塔中水蒸气与含氨氮废水之间的均匀接触，并能使得塔底的废水中氨含量降低，塔顶的浓氨副产品中氨含量升高，提高蒸氨塔的处理效果；

29、本发明的系统结构紧凑、操作简便，能够降低能耗和人力成本；同时，热量回收的设计使得部分热量能够回收利用，进一步降低了运行成本。