[发明专利]一种半导体制程废氢气回收再利用的一体化方法及装置

摘要

本发明公开了一种半导体制程废氢气回收再利用的一体化方法及装置，一体化处理工序依次包括催化燃烧、喷雾洗涤、水气分离、吸附净化、变压吸附以及氢气纯化等工序，一体化处理装置包括催化燃烧器、喷雾洗涤器、水气分离器、鼓风机、第一吸附器、第二吸附器、吸附净化程控阀、增压机、集成式变压吸附器、变压吸附调节阀/程控阀、减压阀、氢气纯化器等结构。采用本发明所述的一种半导体制程废氢气回收再利用的一体化方法及装置，弥补了半导体制程废氢气无法回收的弱点，既能实现废氢气的回收，还可提纯至符合半导体制程所需的电子级氢气标准，且氢气收率高达80％，为半导体产业绿色与循环经济发展填补了空白。

主权项

1.一种半导体制程废氢气回收再利用的一体化方法，其特征在于，包括如下工序：(1)催化燃烧，将来自半导体制程中的化学气相沉积或掺杂或光刻直接排放的废氢气原料与从加热的燃料气喷嘴中喷射出的高温燃料气混合，在800～1200℃的高温下，进行催化燃烧反应，将原料气中的有毒易燃组分氧化成无害的组分，形成燃烧混合裂解气；(2)喷雾洗涤，来自催化燃烧工序的燃烧混合裂解气，经过喷雾洗涤单元进行洗涤，将燃烧混合裂解气中可溶于水的组分溶解，并将其中的固体颗粒冲刷至喷雾洗涤单元底部，与水溶液一起排放出去，经过喷雾洗涤后形成温度低于100℃的饱和混合气；(3)水气分离，来自喷雾洗涤的饱和混合气，进入水气分离器，水滴从上升的混合气中释出，被水气分离器中所装填的填料所吸附并形成大水滴而排出，释出水分的混合气为干混合气；(4)吸附净化，来自水气分离工序的干混合气，进入由两个串联的吸附器组成的吸附单元，吸附器中装填一种或多种吸附剂，进一步干燥脱水、脱除少量未被完全燃烧的有毒气体组分以及燃烧所形成的不溶于水的氮氧化合物，得到净化混合气；其中，第一吸附器为一次性物理吸附进行粗净化，脱除可溶于水的极性杂质及水；第二吸附器为化学吸附进行精净化，脱除不溶于水的非极性或极性弱的杂质组分；(5)变压吸附，来自吸附净化工序的净化混合气，经过增压至1.0～5.0MPa，进入变压吸附系统，将净化混合气中的杂质组分吸附，不被吸附的气体所形成的非吸附相气体为氢气纯度为99.999～99.9999％的超高纯氢气中间产品，变压吸附系统中装载的吸附剂采用活性氧化铝、硅胶、活性炭/负载活性组分活性炭、分子筛/负载活性组分分子筛的一种或多种，吸附剂再生时采用超高纯氢气中间产品进行冲洗或抽真空再生；冲洗气或抽空及逆放所形成的解吸气，根据气体组分，一部分或直接作为燃烧气进入催化燃烧工序，一部分或作为原料气返回到催化燃烧工序，一部分或直接排放；(6)氢气纯化，来自变压吸附工序的超高纯氢气中间产品，在50～500℃的温度下，直接或通过减压阀减压至半导体制程用氢所需的压力，进入由金属吸气剂或钯膜或钯膜‑金属吸气剂耦合的氢气纯化工序，在操作温度为50～500℃、操作压力为常压至半导体制程用氢所需的压力条件下进行纯化，脱除痕量杂质，得到最终的电子级氢气产品。