[發明專利]用于處理PFCs的物理和化學協同凈化系統及方法

無效

• 申請號: 200910010345.4
• 申請日: 2009-02-09
• 公開（公告）號: CN101502757A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 孫冰;解宏端;朱小梅
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/70;B01D53/78;B01J19/12
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司
• 代理人: 李 猛

技術領域

本發明涉及一種廢氣的物理和化學協同凈化設備，尤其涉及一種用于處理PFCs的物理和化學協同凈化設備。同時，本發明還涉及廢氣的物理和化學協同凈化方法，尤其涉及一種用于處理PFCs的物理和化學協同凈化方法。

背景技術

隨著現代工業的蓬勃發展，溫室氣體排放量與日俱增。在眾多溫室氣體中，全氟碳化物(簡稱PFCs)因其具有低毒、化學性質穩定等特點，自二十世紀三十年代被廣泛應用于工業生產，尤其是半導體制造業。然而，PFCs在大氣中具有較長的存在年限和強烈的紅外吸收能力，生產過程中未能完全利用的高濃度PFCs直接排放到大氣中將引起強烈的溫室效應，使全球平均溫度上升，海平面升高，氣候異常，影響人類生產和活動。因此，1987年的《蒙特利爾公約》制定了破壞臭氧層的化學物質控制措施。1997年12月，在日本京都召開的《聯合國氣候變化框架公約》締約方第三次會議通過了旨在限制發達國家溫室氣體排放量以抑制全球變暖的《京都議定書》，PFCs被列為需要嚴格控制的溫室氣體，截至2005年8月13日，全球已有142個國家和地區簽署該議定書，其中包括30個工業化國家，批準國家的人口數量占全世界總人口的80％。中國已于1998年5月簽署并于2002年8月核準了該議定書，成為第37個簽約國。控制PFCs的排放在過去的三十年間在全球范圍內引起強烈的關注，近幾年來，隨著我國半導體工業的快速發展，PFCs排放量逐年增加。國內相關資料顯示，我國在PFCs削減技術研究方面尚未起步，這將制約我國半導體工業以及與PFCs排放相關工業的可持續發展，開展削減PFCs排放的相關工作符合我國的環境保護和經濟發展戰略。

目前對于削減PFCs排放主要有四個途徑：1)選擇可以替代PFC_S的新的化學物質；2)生產工藝優化；3)對PFC_S循環再利用；4)對排放的PFCs氣體進行末端治理。雖然前三個措施更加符合清潔生產的原則，但是因為產生PFCs工業的工藝現狀和經濟成本等條件制約，末端治理脫除PFCs氣體成為目前比較行之有效的方法。

對于PFC_s氣體的末端治理去除，國外目前有很多工藝，包括燃燒方法，熱催化氧化方法，等離子體分解方法等。燃燒工藝是向燃燒爐內加入天然氣或氫氣作為燃料，可以去除90％以上的C₂F₆，NF₃和SF₆，但是對于CF₄的去除卻很少，其主要是因為CF₄生質更穩定，不易被去除。燃料的加入使處理成本增加，另外對于副產物，例如HF的收集處理也存在困難，而且燃燒會產生NO_X和燃料不完全燃燒產物，這些物質會形成二次污染。熱催化氧化工藝將熱分解和催化分解有效的結合，可以有效的分解PFCs，產生的NO_X比較少，但是對反應設備要求很高，且存在催化劑失效，定期需要更換催化劑，運行成本高等諸多問題。等離子體方法處理PFCs需要的設備體積小，運行費用相對較低，產生的NO_X少。其中，微波等離子體與介質阻擋放電、直流電弧、射頻等離子體相比，具有能量利用率高，無電極污染，電子密度高，等離子體分布均勻等優點，是進行化學合成與分解，材料表面改性，有害氣體降解脫除的理想工藝，但該方法仍然存在耗能較大的缺點。

近年來催化劑與等離子體聯合應用去除有害氣體成為研究的熱點。國外許多學者通過在等離子體反應室中添加固體催化劑，通過等離子體激發催化劑的催化活性，產生等離子體與催化對污染物質的聯合去除作用。目前研究的較多的是介質阻擋放電產生的等離子體或表面波等離子體與催化劑的聯合作用，而微波等離子體與催化劑協同處理有害氣體，尤其是對全氟碳化物的處理未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于處理PFCs的物理和化學協同凈化設備及方法，其目的在于在較低能耗的情況下，有效去除全氟化碳氣體，尤其是穩定性很強的CF₄。