УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГАЗА Российский патент 2012 года по МПК B01J8/00 B01D47/00 

Настоящее обретение относится к устройству для обработки газа и находит конкретное применение для обработки газа, содержащего твердые частицы, такие как SiO₂, и кислотных газов, таких как HCl.

Процессы эпитаксиального осаждения все больше используются для быстродействующих полупроводниковых устройств, как для кремниевых, так и для сложных полупроводников. Эпитаксиальный слой представляет собой тщательно выращенную пленку кремниевого монокристалла. Для эпитаксиального осаждения используют кремниевый исходный газ, в типичном случае, силан или один из хлорсилановых составов, таких как трихлорсилан или дихлорсилан, в водородной атмосфере при высокой температуре, в типичном случае, приблизительно при 800-1100°С и в условиях вакуума. В процессы эпитаксиального осаждения часто добавляют малые количества бора, фосфора, мышьяка, германия или углерода, как требуется для изготовляемого устройства. Травильные газы, подаваемые в рабочую камеру, могут включать галоидные соединения, такие как HCl, HBr, BCl₃, Cl₂ и Br₂ и их комбинации. Хлористый водород (HCl) или другое галоидное соединение, такое как SF₆ или NF₃, может использоваться для очистки камеры между циклами процесса.

В таких процессах только малая пропорция газа, подаваемого в рабочую камеру, расходуется в пределах камеры, и, таким образом, высокое процентное соотношение газа, подаваемого в камеру, выпускается из камеры вместе с твердыми и газообразными побочными продуктами процесса, происходящего в пределах камеры. Технологическое оборудование, в типичном случае, содержит множество рабочих камер, каждая из которых может находиться на соответствующих различных этапах процессов осаждения, травления или очистки. Поэтому, в ходе обработки, поток отходов, сформированный комбинацией газов, выпускаемых из камер, может иметь различные составы.

Перед выпуском потока отходов в атмосферу, его обрабатывают для извлечения из него избранных газов и твердых частиц. Кислотные газы, такие как HF и HCl, обычно извлекаются из потока газа с использованием насадочного колонного скруббера, в котором кислотные газы извлекаются в раствор промывочной жидкостью, проходящей через скруббер. Силан является пирофорным, и, таким образом, перед тем, как поток отходов проходит через скруббер, общей практикой является проведение потока отходов через тепловую установку для сжигания отходов для осуществления реакции силана или другого пирофорного газа, присутствующего в потоке отходов, с воздухом. Любой из перфторированных составов, таких как NF₃, может также быть преобразован в HF в установке для сжигания отходов.

Когда силан сгорает, образуется большое количество частиц диоксида кремния (SiO₂). Хотя многие из этих частиц могут быть захвачены в суспензию чистящей жидкостью внутри насадочного колонного скруббера, отмечалось, что захват относительно меньших частиц (например, имеющих размер меньше 1 микрона) чистящей жидкостью относительно недостаточен. Ввиду этого, известно, например, из патента США №2005/01234 61 применение электрофильтра после скруббера для извлечения этих меньших частиц из потока отходов.

На фиг.10 показано известное устройство скруббера 10 и электрофильтра 12 для извлечения твердых частиц из потока газа. Первый отсек 14 скруббера 10 содержат насадочную колонну 16 с насадочным материалом, орошаемым чистящей жидкостью, обычно водой, которая поступает во впуск 18 для воды и распыляется на насадочную колонну 16. Сетчатая тарелка 20, удерживающая насадочную колонну 16, сливает чистящую жидкость из насадочной колонны 14 во второй отсек 22 скруббера 10. Дренажный элемент 24 сливает чистящую жидкость из второго отсека 22 для рециркуляции назад к впуску 18 для воды.

Впуск 26 для газа подает поток газа во второй отсек 22 скруббера 10. Газ проходит вверх, сквозь отверстия сетчатой тарелки 20 в первый отсек 14, в котором кислотные газы и большие твердые частицы, содержащиеся в потоке газа, передаются в чистящую жидкость, проходящую вниз по насадочному материалу. Чистящий газ выходит из скруббера 10 через выпуск 28 для газа, расположенный в верхней части первого отсека 14, и передается выпуском 30 для газа во впуск для газа электрофильтра 12.

Электростатический фильтр 12 содержит две электростатические камеры 34, 36, каждая из которых соединена ее нижним концом с промежуточной камерой 38, которая передает газ из нижнего конца одной электростатической камеры 34 к нижнему концу другой электростатической камеры 36. Каждая электростатическая камера 34, 36 содержит расположенный в центре внутренний электрод 40 и внешний электрод 42, который окружает внутренний электрод 40 и может представлять собой электропроводную стенку камеры 34, 36. Каждая электростатическая камера 34, 36 также имеет впуск 44 для воды, к которому подается поток воды для создания "завесы" из воды, текущей по внутренней поверхности внешнего электрода 42 и в промежуточную камеру 38. Дренажный элемент 46 сливает воду из промежуточного отсека 38 для рециркуляции назад, к впуску 44 для воды.

Впуск 30 для газа приспособлен для передачи газа в верхнюю часть электростатической камеры 34, и выпуск 48 для газа приспособлен для передачи газа наружу из верхней части электростатической камеры 36.

При использовании, высокое напряжение прилагается к каждому из внутренних электродов 40 для создания электростатически заряженного поля или короны между внутренним и внешним электродами 40, 42 каждой электростатической камеры 34, 36. Когда газ проходит сквозь корону, любые частицы, содержащиеся в газе, становятся электрически заряженными и притягиваются к внешнему электроду 42, где частицы попадают в водяную завесу и смываются в промежуточную камеру 38. Электростатическая камера 34, в которой газ проходит вниз через камеру 34 с водяной завесой, служит для извлечения твердых частиц из газа, в то время как электростатическая камера 36, в которой газ проходит вверх против течения воды, служит для извлечения более тонких твердых частиц и любых капель воды из газа.

Требуются две отдельные системы рециркуляции воды для подачи чистящей жидкости или воды и в скруббер 10, и в электрофильтр. Каждая из этих систем рециркуляции может также включать элемент обработки воды для извлечения кислотных компонентов из воды перед ее повторным использованием, и это может вызывать относительно более высокие затраты, связанные с работой устройства для обработки газа.

Настоящее обретение обеспечивает получение устройства для обработки газа, причем устройство содержит корпус, скрубберную секцию, расположенную внутри корпуса, причем корпус имеет впуск для газа для подачи газа в скрубберную секцию и электрофильтрующую секцию, расположенную в пределах корпуса, для приема газа из скрубберной секции, причем корпус имеет выпуск для газа для выпуска газа из электрофильтрующей секции и впуск для чистящей жидкости для подачи чистящей жидкости в электрофильтрующую секцию, причем скрубберная секция расположена в пределах корпуса для приема чистящей жидкости из электрофильтрующей секции, и корпус имеет выпуск для чистящей жидкости для слива чистящей жидкости из скрубберной секции.

Расположение скрубберной секции и электрофильтрующей секции в пределах общего корпуса может обеспечивать получение простого и рентабельного устройства для обработки газа для извлечения из него кислотных газов и твердых частиц. Эти две секции могут питаться от общего источника чистящей жидкости, из которого чистящая жидкость подается в электрофильтрующую секцию. Чистящая жидкость принимается скрубберной секцией из электрофильтрующей секции и сливается из скрубберной секции через выпуск для чистящей жидкости. Эта чистящая жидкость может рециркулировать назад к впуску для чистящей жидкости и, таким образом, может требоваться только один контур рециркуляции, в отличие от двух контуров рециркуляции, требуемых согласно вышеупомянутому предшествующему уровню техники.

Скрубберная секция, предпочтительно, расположена под электрофильтрующей секцией, таким образом, значительно снижая площадь устройства для обработки газа.

Это может также позволять сливать чистящую жидкость под действием силы тяжести из электрофильтрующей секции в скрубберную секцию без потребности применять жидкостный насос для перекачки чистящей жидкости из одной секции в другую.

Скрубберная секция и электрофильтрующая секция могут быть расположены в пределах общего компонента корпуса. В альтернативном варианте, эти секции могут быть расположены в пределах соответствующих компонентов корпуса, которые могут быть соединены друг с другом с использованием зажимов или другого соединительного средства. В обеих вышеупомянутых конфигурациях впуск для газа может быть расположен в пределах другого компонента корпуса, соединенного, предпочтительно, непосредственно снизу, с компонентом корпуса, в котором расположена скрубберная секция. Дренажное средство для слива чистящей жидкости из корпуса может принимать чистящую жидкость из этого компонента корпуса. Перфорированная пластина может удерживаться между компонентом корпуса, в котором расположена скрубберная секция, и компонентом корпуса, в котором расположено дренажное средство, для образования вышеупомянутого выпуска для чистящей жидкости для слива чистящей жидкости из скрубберной секции. Эта пластина может составлять единое целое с компонентом скрубберной секции корпуса. В альтернативном варианте, выпуск для чистящей жидкости может быть конфигурирован для слива чистящей жидкости из корпуса непосредственно из скрубберной секции.

Корпус является, предпочтительно, трубчатым, более предпочтительно, по существу цилиндрическим, и впуск для чистящей жидкости, предпочтительно, приспособлен для подачи чистящей жидкости тангенциально в электрофильтрующую секцию. Это может создавать "завесу" чистящей жидкости вокруг внутренней стенки внешнего электрода электрофильтрующей секции. Эта завеса служит для захвата частиц, притягиваемых к этой стенке электрическим полем, созданным электрофильтрующей секцией в ходе использования, и для предотвращения формирования отложений на внутренней стенке внешнего электрода.

Внешний электрод электрофильтрующей секции может быть выполнен в форме рукава, вставленного в электрофильтрующую секцию корпуса. В этом случае, корпус может быть, выполнен из пластмассы или другого неэлектропроводного материала. В альтернативном варианте, корпус (или, по меньшей мере, компонент корпуса, содержащий электрофильтрующую секцию) может быть сформирован из электропроводного материала, например, нержавеющей стали, позволяющей этой части корпуса выполнять функцию внешнего электрода электрофильтрующей секции.

Устройство, предпочтительно, содержит перегородку, разделяющую корпус на скрубберную секцию и электрофильтрующую секцию. Эта перегородка может быть по существу плоским элементом, который прикреплен к корпусу, и может быть зажат или может иначе удерживаться между двумя компонентами корпуса. В альтернативном варианте, перегородка может быть соединена с внешним электродом электрофильтрующей секции. В качестве другого альтернативного варианта, перегородка может быть соединена или может составлять единое целое с компонентом корпуса, в пределах которого расположена скрубберная секция, или с компонентом корпуса, в пределах которого расположена электрофильтрующая секция.

Когда электрофильтрующая секция расположена над секцией скрубберной секции, перегородка может быть по существу горизонтальной. Для цилиндрического корпуса, перегородка может быть по существу перпендикулярной оси корпуса.

Внешний трубопровод может использоваться для передачи газа из скрубберной секции в электрофильтрующую секцию, таким образом, позволяя передавать газ в обход перегородки из одной секции в другую. Однако такой трубопровод может быть подвержен засорению твердыми частицами, которые не были удалены из газа скрубберной секции. Таким образом, средство для передачи газа из скрубберной секции в электрофильтрующую секцию, предпочтительно сформировано в перегородке таким образом, что газ проходит сквозь перегородку из скрубберной секции в электрофильтрующую секцию, в результате чего внешний трубопровод не требуется. Кроме того, когда электрофильтрующая секция расположена над скрубберной секцией, существуют только относительно низкие потери проводимости, связанные с прохождением потока газа вверх сквозь перегородку в электрофильтрующую секцию.

Как указано выше, скрубберная секция и электрофильтрующая секция могут находиться в общем компоненте корпуса, внутри которого расположена перегородка для разделения этого компонента корпуса на эти две секции. В альтернативном варианте, каждая секция может быть расположена внутри отдельного компонента корпуса, причем эти два компонента соединены друг с другом зажимом или другим соединительным средством. Средство для передачи газа из скрубберной секции в электрофильтрующую секцию может быть сформировано в смежных стенках этих двух компонентов, причем стенки образуют перегородку между скрубберной секцией и электрофильтрующей секцией. В другом альтернативном варианте, компонент корпуса, в котором размещена скрубберная секция, может иметь открытое окно или отверстие, которое закрыто стенкой или основой компонента корпуса, содержащего электрофильтрующую секцию, когда эти компоненты корпуса соединены друг с другом. В этом случае, вышеупомянутая стенка или основа может образовывать перегородку между двумя секциями и включать средство для передачи газа из скрубберной секции в электрофильтрующую секцию.

Внешний трубопровод может использоваться для передачи чистящей жидкости из электрофильтрующей секции в скрубберную секцию, таким образом, допуская передачу чистящей жидкости в обход перегородки из одной секции в другую. Однако предпочтительно, чтобы перегородка содержала средство для передачи чистящей жидкости от электрофильтрующей секции к скрубберной секции, таким образом обходясь без любого внешнего трубопровода для передачи жидкости или газа от одной секции к другой.

Средство для передачи чистящей жидкости от электрофильтрующей секции до скрубберной секции может содержать множество отверстий, сформированных на перегородке, и через которые чистящая жидкость стекает из электрофильтрующей секции в скрубберную секцию. Перегородку можно перфорировать отверстиями таким образом, что скрубберная секция орошается очищающей жидкостью, сливаемой от электрофильтрующей секции. Скрубберная секция может включать насадочный материал, так что обеспечение перфорированной перегородки между двумя секциями может обеспечить относительно ровное орошение материала в скрубберной секции.

Средство для передачи газа от скрубберной секции к электрофильтрующей секции предпочтительно содержит множество каналов для газа, сформированных в перегородке, через которые эти газовые каналы могут быть распределены среди вышеупомянутых отверстий, или расположены в специальной части перегородки. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, газовые каналы выполнены с возможностью подачи газа в электрофильтрующую секцию выше отверстий. Например, каждый канал для газа может содержать трубу или трубку, проходящую от перегородки в электрофильтрующую секцию. Это позволяет газу войти в электрофильтрующую секцию выше объема чистящей жидкости, которая может лежать на перегородке.

В случае, когда скрубберная секция имеет большую необходимость в чистящей жидкости, чем электрофильтрующая секция, то корпус может иметь дополнительный вход для чистящей жидкости для подачи чистящей жидкости к скрубберной секции, и который, может быть выполнен с возможностью распыления чистящей жидкости в скрубберную секцию.

Множество электрофильтрующих секций могут быть расположены в пределах корпуса для приема газа от скрубберной секции. Эти электрофильтрующие секции могут быть расположены последовательно или параллельно. Корпус может иметь единственную перегороду для отделения множества электрофильтрующих секций от скрубберной секции, или с множеством перегородок, каждая для отделения соответствующей электрофильтрующей секции от скрубберной секции. Каждая из этих перегородок может быть соединена с или объединена с внешним электродом ее секции электрофильтра. Электрофильтрующие секции могут также быть расположены концентрически в пределах фильтрующей камеры и содержать внутренний собирающий электрод и внешний собирательный электрод с соответствующим электродным узлом, расположенным коаксиально между облегченным устройством с большим объемом и без соответствующего увеличения размера устройства.

Предпочтительные признаки настоящего изобретения будут теперь описаны, только для примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - вид вертикального сечения первого варианта осуществления изобретения устройства для обработки газа;

фиг.2(а) - вид вертикального сечения второго варианта осуществления изобретения устройства для обработки газа, и фиг.2(b) - вид в плане перегородки устройства, показанного на фиг.2(а);

фиг.3(а) - вид вертикального сечения третьего варианта осуществления изобретения устройства для обработки газа, и фиг.3(b) - вид в плане перегородки устройства, показанного на фиг.3(а);

фиг.4(а) - вид вертикального сечения четвертого варианта осуществления изобретения устройства для обработки газа, и фиг.4(b) - вид в плане перегородки устройства, показанного на фиг.4(а);

фиг.5(а) - вид вертикального сечения пятого варианта осуществления изобретения устройства для обработки газа, и фиг.5(b) - вид в плане перегородки устройства, показанного на фиг.5(а);

фиг.6 - вид вертикального сечения шестого варианта осуществления изобретения устройства для обработки газа;

фиг.7(а) - вид вертикального сечения седьмого варианта осуществления изобретения устройства для обработки газа, и фиг.7(b) - вид в плане перегородки устройства, показанного на фиг.7(а);

фиг.8 - вид вертикального сечения восьмого варианта осуществления изобретения устройства для обработки газа;

фиг.9 - вид вертикального сечения девятого варианта осуществления изобретения устройства для обработки газа;

фиг.10 - вид вертикального сечения известного устройства для обработки газа; и

фиг.11 - вид вертикального сечения десятого варианта осуществления изобретения устройства для обработки потока газа.

На фиг.1 показано вертикальное сечение первого варианта осуществления изобретения устройства для обработки газа.

Устройство содержит трубчатый, предпочтительно, по существу цилиндрический корпус 100, имеющий впуск 102 для газа, расположенный вблизи одного конца корпуса 100, для приема обрабатываемого газа, и выпуск 104 для газа, расположенный на другом конце корпуса 100, для выпуска обработанного газа из корпуса 100. Корпус 100 также содержит впуск 106 для чистящей жидкости для приема чистящей жидкости, например воды, и дренажный элемент 108, от которого чистящая жидкость сливается из корпуса 100 для обработки и возвращения к впуску 106 для чистящей жидкости. Как показано на фиг.1, впуск 106 для чистящей жидкости, предпочтительно, расположен смежно с выпуском 104 для газа на верхнем (как показано) конце корпуса 100, при этом элемент 108 дренажа расположен на нижнем (как показано) конце корпуса 100.

В этом первом варианте осуществления изобретения корпус 100 содержит первый компонент 110 и второй компонент 112, соединенный с первым компонентом 110, например, с использованием зажимов, расположенных на фланцах 114, 116 этих компонентов 110, 112. Каждый из этих компонентов 110, 112 может быть сформирован из пластмассы или другого неэлектропроводного материала. Крышка 117 корпуса 100, в которой сформирован выпуск 104 для газа, прикреплена к фланцу 115 открытого верхнего конца первого компонента 110 корпуса 100.

Первый компонент 110 содержит скрубберную секцию 118 и электрофильтрующую секцию 120 для обработки газа, проходящего через корпус 100. Эти секции 118, 120 расположены в пределах первого компонента 110 корпуса 100 таким образом, что газ проходит через скрубберную секцию 118 перед прохождением через электрофильтрующую секцию 120. В зависимости от геометрии корпуса 100, электрофильтрующая секция 120 может быть расположена сбоку или под углом относительно скрубберной секции 118 с применением соответствующего газового трубопровода, или корпус 100 может быть конфигурирован для передачи газа из одной секции в другую. Однако, как описано более подробно ниже, электрофильтрующая секция 120, предпочтительно, расположена над скрубберной секцей 118.

Скрубберная секция 118 содержит насадочную колонну 122 насадочного материала. Насадочный материал удерживается сетчатой тарелкой 124, имеющей множество отверстий 126 и соединенной с первым компонентом 110 корпуса 100 или составляющей единое целое с ним.

Электрофильтрующая секция 120 содержит расположенный в центре внутренний электрод 128, установленный в электроизолирующем держателе 130, отступающем вниз от крышки 117, таким образом, что внутренний электрод 128 проходит в электрофильтрующую секцию 120. Внутренний электрод 128 окружен внешним электродом 132, который в этом варианте осуществления изобретения имеет форму электропроводного рукава. Верхний открытый конец внешнего электрода 132 приварен к фланцу или манжете, которая расположена в пазе, выполненном во фланце 115 первого компонента корпуса 100, таким образом, что внешний электрод 132 проходит вниз от фланца 115 в корпус 100.

При использовании, внешняя поверхность 132 поддерживается в состоянии заземления (0 В). Вывод 134 соединяет внутренний электрод 128 с источником питания (не показан) для приложения электрического потенциала в диапазоне от 20 до 50 кВ, предпочтительно, в диапазоне от 40 до 50 кВ, между электродами 128, 132. Впуск 106 для чистящей жидкости приспособлен для подачи чистящей жидкости тангенциально к верхней части внешнего, электрода 132 для создания завесы или "водоворота" чистящей жидкости по внутренней стенке внешнего электрода 132.

Перегородка 136 расположена в пределах корпуса 100 для разделения корпуса 100 на скрубберную секцию 118 и электрофильтрующую секцию 120. В этом варианте осуществления изобретения перегородка 136 выполнена как по существу плоская пластина, приваренная или иначе соединенная с открытым нижним (как показано) концом внешнего электрода 132.

В этом первом варианте осуществления обретения, и газ, и чистящая жидкость проходят из одной секции в другую секцию сквозь перегородку 136. Другими словами, газ проходит сквозь перегородку 136 из скрубберной секции 118 в электрофильтрующую секцию 120, и чистящая жидкость проходит сквозь перегородку 136 из электрофильтрующей секции 120 в скрубберную секцию 118. Перегородка снабжена множеством отверстий 138, сквозь которые чистящая жидкость стекает из электрофильтрующей секции 120 в скрубберную секцию 118. Эти отверстия 138 могут быть расположены множеством концентрических круговых групп, проходящих вокруг продольной оси корпуса 100 таким образом, что насадочный материал насадочной колонны относительно равномерно орошается чистящей жидкостью, сливаемой из электрофильтрующей секции 120. Следовательно, с скрубберной секцией 118, расположенной непосредственно под электрофильтрующей секцией 120, нет необходимости в применении какого-либо другого внутреннего или внешнего трубопровода для передачи чистящей жидкости из одной секции в другую.

Каждое из отверстий 126 сетчатой тарелки 124 образует выпуск для чистящей жидкости для слива чистящей жидкости из скрубберной секции 118 во второй компонент 112 корпуса 100, из которого чистящая жидкость сливается элементом 108 дренажа.

Перегородка 136 содержит один или более каналов для газа, через которые газ передается из скрубберной секции 120 в электрофильтрующую секцию 118. В зависимости от расхода, с которым чистящая жидкость сливается сквозь перегородку 136 в электрофильтрующую секцию 120, некоторый объем чистящей жидкости может формироваться на верхней поверхности перегородки 136. Ввиду этого, каждый канал для газа, предпочтительно, выполнен в форме трубы 140, проходящей от перегородки 136 в электрофильтрующую секцию 120 выше максимального уровня объема чистящей жидкости, формирующегося на перегородке 136. Это может позволять передавать газ в электрофильтрующую секцию 120 без захвата в него чрезмерных количеств чистящей жидкости.

При использовании, газ входит в корпус 100 через впуск 102 для газа и проходит вверх (как показано) сквозь отверстия 126 сетчатой тарелки 124 в скрубберную секцию 118. Газ проходит вверх через скрубберную секцию 118 против потока чистящей жидкости, орошающей насадочный материал от перегородки 136. В пределах скрубберной секции 118 кислотные газы, такие как HF или HCl, и относительно большие твердые частицы переносятся в чистящую жидкость. Чистящий газ выходит из скрубберной секции 118 по трубам 140 и поступает в электрофильтрующую секцию 120. Газ проходит вверх между внутренним и внешним электродами 128, 132 снова против потока чистящей жидкости, проходя по внутренней стенки внешнего электрода 132. Разность потенциалов между электродами 128, 132 проводит корону, которая заряжает любые твердые частицы, остающиеся в газе, и эти заряженные частицы притягиваются к внешнему электроду, где они захватываются завесой чистящей жидкости, сформированной на внутренней стенке внешнего, электрода 132. Кроме того, любые капли чистящей жидкости, захватываемые чистящим газом, входящим в электрофильтрующую секцию, захватываются завесой чистящей жидкости. Таким образом, обработанный поток газа затем выпускается из корпуса 100 сквозь выпуск 104 для газа.

Чистящая жидкость, несущая и твердые частицы, и кислотные компоненты (когда они присутствуют в газе, входящем в корпус 100) сливаются из скрубберной секции 118 во второй компонент 112 корпуса 100 сквозь отверстия 126 в сетчатой тарелке 124. Чистящая жидкость сливается из этого компонента 112 дренажным элементом 108 и передается в устройство обработки (не показано), которое, предпочтительно, расположено вблизи корпуса 100, для удаления кислотных компонентов и твердых. частиц из чистящей жидкости. Например, могут использоваться один или более фильтров для извлечения частиц из чистящей жидкости, и может использоваться ионообменное устройство для извлечения кислотных компонентов из чистящей жидкости. Таким образом, обработанная чистящая жидкость возвращается к впуску 106 для чистящей жидкости для повторного использования.

По сравнению с устройством, показанным на фиг.10, площадь основания устройства, показанного на фиг.1, значительно меньше, и требуется только одна система рециркуляции жидкости.. Кроме того, держатель 130 внутреннего электрода 128 расположен в значительно более чистой окружающей среде, чем держатель 40 электрода электростатической камеры 34, и, таким образом, на держателе 130 по существу не будет какого-либо отложения частиц.

На фиг.2(а) показан второй вариант осуществления изобретения устройства для обработки газа. Этот второй вариант осуществления изобретения подобен первому варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.1, и, таким образом, использовались такие же ссылочные позиции для обозначения признаков второго варианта осуществления изобретения, которые аналогичны таковым в первом варианте осуществления изобретения, и которые не будут описаны далее в связи с этим вторым вариантом осуществления изобретения.

Второй вариант осуществления изобретения отличается от первого варианта осуществления изобретения тем, что первый компонент 110 первого варианта осуществления изобретения заменен компонентом 210 скрубберной секции и компонентом 212 электрофильтрующей секции 120. Компонент 210 скрубберной секции содержит скрубберную секцию 118 корпуса 100, и компонент 212 электрофильтрующей секции содержит электрофильтрующую секцию 120 корпуса. Компонент 210 скрубберной секции имеет фланцевую основу 214 (как показано), которая соединена с фланцевым верхним концом компонента 112 и фланцевым верхним концом 216, который соединен с фланцевым нижним концом 218 компонента 212 электрофильтрующей секции.

Крышка 117 прикреплена к фланцу 215 открытого верхнего конца компонента 212 электрофильтрующей секции. Как в первом варианте осуществления изобретения, верхний открытый конец внешнего электрода 132 приварен к фланцу или манжете, которая расположена в пазе, выполненном во фланце 215 компонента 212 электрофильтрующей секции 212 корпуса 100, таким образом, что внешний электрод 132 спускается вниз от фланца 215 в корпус 100.

Второй вариант осуществления изобретения также отличается от первого варианта осуществления изобретения тем, что перегородка 136 заменена перегородкой 236, зажатой или иначе удерживаемой между компонентами 210, 212 секции корпуса 100. Перегородка 236 может быть сформирована из пластмассового материала. Как показано на фиг.2(а) и 2(b), подобно перегородке 136 первого варианта осуществления изобретения, перегородка 236 содержит множество отверстий 238, через которые чистящая жидкость стекает из электрофильтрующей секции 120 в скрубберную секцию 118. Эти отверстия 238 расположены во множестве концентрических круговых групп (три в этом варианте осуществления изобретения), проходящих вокруг продольной оси корпуса 100 таким образом, что насадочный материал насадочной колонны относительно равномерно орошается чистящей жидкостью, сливаемой из электрофильтрующей секции 120. Перегородка также содержит множество труб 240, проходящих от перегородки 236 в электрофильтрующую секцию 120 выше максимального уровня для чистящей жидкости, формирующегося на перегородке 236. Эти трубы 240 могут также быть расположены во множестве концентрических круговых групп (два в этом варианте осуществления изобретения), проходящих вокруг продольной оси корпуса 100. Как показано на фиг.2(b), отверстие 238 может быть расположено между смежными трубками 240 в круговой группе.

На фиг.3-7 показаны, соответственно, третий-седьмой варианты конструкции устройства для обработки потока газа. Каждый из этих вариантов конструкции основан на втором варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.2(а), и, таким образом, такие же ссылочные позиции использовались для указания признаков этих вариантов конструкции, которые аналогичны таковым во втором варианте осуществления изобретения и которые не будут описаны дополнительно.

Обратившись сначала к фиг.3(а) и 3(b), отметим, что в третьем варианте выполнения устройства для обработки газа перегородка 236, соответствующая второму варианту осуществления изобретения, заменена перегородкой 336, имеющей единственную расположенную в центре трубу 340 для передачи газа из скрубберной секции 118 в электрофильтрующую секцию 120. Четыре концентрические группы отверстий 338 расположены в перегородке 336 вокруг трубы 340 для передачи чистящей жидкости из электрофильтрующей секции 120 в скрубберную секцию 118.

На фиг.4(а) и 4(b) показан четвертый вариант выполнения устройства для обработки газа. В этом четвертом варианте осуществления изобретения перегородка 236 второго варианта осуществления изобретения заменена перегородкой 436, имеющей пять концентрических групп отверстий 438 для передачи чистящей жидкости из электрофильтрующей секции 120 в скрубберную секцию 118, и подобное центральное отверстие 439. Для передачи газа из скрубберной секции 118 в электрофильтрующую секцию 120 компонент 210 скрубберной секции 118 снабжен множеством выпусков 440 для газа вблизи верхнего (как показано) его конца, и компонент 212 электрофильтрующей секции снабжен множеством впусков 442 для газа вблизи (как показано) его конца. Внешний трубопровод (не показан), соединяющий выпуски 440 для газа с впусками 442 для газа, передает чистящий газ из одной секции в другую.

На фиг.5(а) и 5(b) показан пятый вариант выполнения устройства для обработки газа. В этом пятом варианте перегородка 236 из второго варианта осуществления изобретения заменена перегородкой 536, имеющей множество труб 540, проходящих от перегородки 536 в электрофильтрующую секцию 120 выше максимального уровня чистящей жидкости, которая будет осаждаться на перегородке 536 в ходе использования. Для обеспечения передачи чистящей жидкости из электрофильтрующей секции 120 в скрубберную секцию 118, компонент 212 электрофильтрующей секции 120 снабжен выпуском 542 для чистящей жидкости, расположенным вблизи (как показано) его конца и ниже верхних концов труб 540. Компонент 210 скрубберной секции снабжен впуском 544 для чистящей жидкости вблизи верхнего (как показано) его конца. Внешний трубопровод (не показан), соединяющий выпуск 542 для чистящей жидкости с впуском 544 для чистящей жидкости, передает чистящую жидкость из одной секции в другую. Жидкостный насос может применяться в этом трубопроводе для накачивания чистящей жидкости из электрофильтрующей секции 120 и для создания достаточного давления в накачиваемой чистящей жидкости для распыления чистящей жидкости из сопла 546 впуска 544 для чистящей жидкости на насадочный материал скрубберной секции 118.

На фиг.6 показан шестой вариант осуществления изобретения устройства для обработки газа. В этом шестом варианте осуществления изобретения компонент электрофильтрующей секции 212 из корпуса 100 заменен электропроводным компонентом 612 электрофильтрующей секции, имеющим фланцевый нижний конец 618 (как показано), соединенный с фланцевым открытым концом 216 компонента 210 скрубберной секции корпуса 100. Это позволяет компоненту 612 электрофильтрующей секции корпуса 100 действовать в качестве внешнего электрода электрофильтрующей секции 120, таким образом, исключая необходимость применения электропроводного рукава 132, окружающего внутренний электрод 128.

На фиг.7(а) и 7(b) показан седьмой вариант осуществления изобретения устройства для обработки газа. В этом седьмом варианте осуществления изобретения компонент 212 электрофильтрующей секции заменен компонентом 712 электрофильтрующей секции, содержащим множество (в этом примере три) электрофильтрующих секций 720, приспособленных для приема газа из скрубберной секции 118. Компонент 712 имеет фланцевый нижний конец 718 (как показано), соединенный с фланцевым верхним концом 216 (как показано) компонента 210 скрубберной секции корпуса 100, и фланцевый верхний конец 716, соединенный с фланцевым нижним концом 730 закрывающего компонента 732 корпуса 100, который заменяет крышку 117 второго варианта осуществления изобретения. Закрывающий компонент 732 содержит выпуск 704 для газа для выпуска газа из электрофильтрующих секций 720. Газовый коллектор 734, сформированный в закрывающем компоненте 732, передает газ из электрофильтрующих секций 720 в выпуск 704 для газа. Закрывающий компонент 732 также содержит впуск 706 для чистящей жидкости для подачи чистящей жидкости в каждую электрофильтрующую секцию 720.

Электрофильтрующие секции 720 расположены рядом друг с другом параллельно для приема газа из скрубберной секции 118. Каждая электрофильтрующая секция 720 содержит внутренний электрод 128, удерживаемый в держателе 130, расположенном в закрывающем компоненте 732, и внешний электрод 132, проходящий вокруг внутреннего электрода 128. Верхний открытый конец внешнего электрода 132 приварен к фланцу или манжете, которая расположена в пазе, выполненном во фланце 716 компонента 712 электрофильтрующей секции корпуса 100 таким образом, что каждый внешний электрод 132 отступает вниз от фланца 716 в корпус 100.

Перегородка 236 второго варианта осуществления изобретения заменена перегородкой 736, содержащей множество отверстий 738, через которые чистящая жидкость стекает из электрофильтрующих секций 720 в скрубберную секцию 118. Эти отверстия 238 расположены множеством концентрических круговых групп (пятью в этом варианте осуществления, изобретения), проходящих вокруг продольной оси корпуса 100 таким образом, что насадочный материал насадочной колонны относительно равномерно орошается чистящей жидкостью, сливаемой из электрофильтрующих секций 720. Перегородка также содержит множество труб 740, по одной для каждой электрофильтрующей секции 720, и каждая проходит от перегородки 736 в соответствующую электрофильтрующую секцию 720 для передачи чистящего газа параллельно в электрофильтрующие секции 720. Каждая труба 740 является по существу концентрической относительно внешнего электрода 132 его электрофильтрующей секции 720.

На фиг.8 показан восьмой вариант выполнения устройства для обработки газа. Этот восьмой вариант осуществления изобретения подобен седьмому варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.7(а), и, таким образом, использованы аналогичные ссылочные позиции для обозначения признаков восьмого варианта осуществления изобретения, которые аналогичны таковым в седьмом варианте осуществления изобретения и которые не будут описаны дополнительно в связи с этим восьмым вариантом осуществления изобретения.

В этом восьмом варианте осуществления изобретения компонент 210 скрубберной секции и компонент 712 электрофильтрующей секции корпуса 100 заменены первым компонентом 110 корпуса 100 первого варианта осуществления изобретения, показанного на фиг.1. Перегородка 736 седьмого варианта осуществления изобретения заменена множеством электропроводных перегородок 836, по одной для каждой электрофильтрующей секции 720, и каждая приварена или иначе присоединена к открытому нижнему (как показано) концу внешнего электрода 132 его электрофильтрующей секции 720. Каждая перегородка 836 содержит круговую группу отверстий 838, через которые чистящая жидкость стекает из электрофильтрующей секции 720 в скрубберную секцию 118. Перегородка 836 также содержит трубу 840, проходящую от перегородки 836 в электрофильтрующую секцию 720, для передачи чистящего газа в электрофильтрующую секцию 720. Труба 840 является по существу концентрической относительно внешнего электрода 132 из электрофильтрующей секции 720.

На фиг.9 показан девятый вариант выполнения устройства для обработки газа. Этот девятый вариант осуществления изобретения подобен первому варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.1, и, таким образом, использовались одинаковые ссылочные позиции для обозначения признаков девятого варианта осуществления изобретения, которые аналогичны таковым в первом варианте осуществления изобретения и которые не будут описаны дополнительно в связи с этим девятым вариантом осуществления изобретения.

Девятый вариант осуществления изобретения отличается от первого варианта осуществления изобретения тем, что перегородка 136 первого варианта осуществления изобретения удалена таким образом, что газ проходит свободно из скрубберной секции 118 в электрофильтрующую секцию 120, и таким образом, что чистящая жидкость проходит свободно из электрофильтрующей секции 120 в скрубберную секцию 118. Поскольку это может приводить к относительно неравномерному орошению насадочного материала 122 насадочной колонны, когда более внешний насадочный материал орошается намного больше, чем более внутренний насадочный материал, в корпусе 100 применен дополнительная впуск 902 для чистящей жидкости для подачи дополнительной чистящей жидкости, по меньшей мере, к центральной части скрубберной секции 118. Как показано на фиг.9, может применяться форсунка 904 для распыления дополнительной чистящей жидкости на насадочный материал 122 насадочной колонны.

Наконец, на фиг.11 показан десятый вариант выполнения устройства для обработки потока газа. Этот вариант осуществления изобретения основан на втором варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.2(а), и, таким. образом, использовались такие же ссылочные позиции для обозначения признаков этого варианта осуществления изобретения, которые аналогичны таковым во втором варианте осуществления изобретения, и которые не будут описаны дополнительно.

В этом десятом варианте осуществления изобретения компонент 212 электрофильтрующей секции отличается от компонента во втором варианте осуществления изобретения тем, что он содержит расположенный в центре внутренний накопительный электрод 1132 и внешний накопительный электрод 132 с электродным узлом 1128 высокого напряжения, установленным коаксиально между внутренним и внешним накопительными электродами 1132, 132.

Внешний накопительный электрод 132, как и во втором варианте осуществления изобретения, приварен к фланцу или манжете, которая расположена в пазе, выполненном во фланце 215 компонента 212 электрофильтрующей секции корпуса 100.

Внутренний накопительный электрод 1132 представляет собой по существу цилиндрическую металлическую трубу, приваренную к манжете, расположенной в пазу, выполненном в крышке 117, таким образом, что внутренний накопительный электрод проходит в электрофильтр 120. Внутренний накопительный электрод 1132 имеет впуск 1106 для воды для приема чистящей жидкости.

Электродный узел 1128 высокого напряжения установлен в электроизолирующих держателях (не показаны), отступающих вниз от крышки 117 таким образом, что электродный узел 1128 высокого напряжения проходит в электрофильтрующую секцию 120 коаксиально между внутренним и внешним накопительными электродами 1132, 132; коаксиально окружен внешним накопительным электродом 132 и коаксиально окружен внутренним накопительным электродом 1132. Электродный узел 1128, предпочтительно, имеет кольцевую форму, окружая внутренний накопительный электрод 1132 вокруг его оси, но может также быть, например, гексагональным или пятиугольным.

При использовании внешний и внутренний накопительные электроды 132, 1132 поддерживаются в состоянии заземления (0 В). Электродный узел 1128 высокого напряжения соединен с источником питания (не показан) для приложения электрического потенциала, например, 20-50 кВ между электродным узлом 1128 высокого напряжения и внутренним и внешним накопительными электродами 1132, 132. Впуск 106 для чистящей жидкости приспособлен для подачи чистящей жидкости тангенциально к верхней части внешнего накопительного электрода 132 для создания завесы или "водоворота" чистящей жидкости по внутренней стенке внешнего электрода 132. Впуск 1106 для чистящей жидкости приспособлен для подачи чистящей жидкости к верхней части. внутреннего накопительного электрода 1132 для создания завесы чистящей жидкости по внешней стенке внешнего электрода 1132.

Десятый вариант осуществления изобретения или позволяет получать более высокую емкость электрофильтрующей секции 120, не увеличивая напряжения возбуждения электрофильтрующей секции 120 до непрактичных величин, или допускает эффективную чистку в горизонтально меньшей электрофильтрующей секции 120.

Таким образом, устройство для обработки газа содержит корпус, содержащий скрубберную секцию и электрофильтрующую секцию, расположенную над секцией скрубберной секции. Перегородка может быть расположена в пределах корпуса для отделения электрофильтрующей секции от скрубберной секции. Корпус имеет впуск для газа для подачи газа в скрубберную секцию, выпуск для газа для выпуска газа из электрофильтрующей секции, впуск для чистящей жидкости для подачи чистящей жидкости в электрофильтрующую секцию и выпуск для чистящей жидкости для слива чистящей жидкости из скрубберной секции. В одном варианте осуществления изобретения перегородка содержит набор каналов для газа для передачи газа из скрубберной секции в электрофильтрующую секцию и набор отверстий, через которые чистящая жидкость стекает из электрофильтрующей секции в скрубберную секцию.

Изобретение относится к устройству для обработки газа, содержащего твердые частицы и кислотные газы. Устройство содержит корпус, в котором расположены скрубберная секция и электрофильтрующая секция над скрубберной секцией. Перегородка может быть расположена в пределах корпуса для отделения электрофильтрующей секции от скрубберной секции. Корпус имеет впуск для подачи газа в скрубберную секцию, выпуск для газа из электрофильтрующей секции, впуск для чистящей жидкости для ее подачи в электрофильтрующую секцию и выпуск для слива чистящей жидкости из скрубберной секции. Перегородка может, содержать набор отверстий, через которые чистящая жидкость стекает из электрофильтрующей секции в скрубберную секцию, и набор каналов для передачи газа из скрубберной секции в электрофильтрующую секцию. Использование изобретения обеспечивает более качественную обработку газа, содержащего твердые частицы и кислотные газы. 26 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство для обработки газа, содержащего частицы и кислотные газы, причем устройство содержит корпус, скрубберную секцию, расположенную в пределах корпуса, причем корпус имеет впуск для подачи газа в скрубберную секцию и электрофильтрующую секцию, расположенную в пределах корпуса, для приема газа из скрубберной секции, причем корпус имеет выпуск для выпуска газа из электрофильтрующей секции и впуск для подачи чистящей жидкости в электрофильтрующую секцию, отличающееся тем, что указанная скрубберная секция представляет собой насадочную колонную скрубберную секцию, расположенную под электрофильтрующей секцией в пределах корпуса, для приема чистящей жидкости из электрофильтрующей секции, причем корпус имеет выпуск для слива чистящей жидкости из скрубберной секции.

2. Устройство по п.1, в котором корпус содержит множество соединенных компонентов, и в котором скрубберная секция и электрофильтрующая секция расположены в пределах общего компонента корпуса.

3. Устройство по п.1, в котором корпус содержит множество соединенных компонентов, и в котором скрубберная секция и электрофильтрующая секция расположены в пределах соответствующих компонентов корпуса.

4. Устройство по п.2 или 3, в котором компонент корпуса, в пределах которого расположена электрофильтрующая секция, содержит по меньшей мере часть электрода электрофильтрующей секции.

5. Устройство по п.1, в котором корпус является трубчатым, предпочтительно, по существу, цилиндрическим.

6. Устройство по п.5, в котором впуск для чистящей жидкости выполнен с возможностью подачи чистящей жидкости тангенциально в электрофильтрующую секцию.

7. Устройство по п.1, которое содержит перегородку, разделяющую корпус на скрубберную секцию и электрофильтрующую секцию.

8. Устройство по п.7, в котором перегородка соединена с электродом электрофильтрующей секции.

9. Устройство по п.7, в котором корпус содержит множество компонентов, и перегородка удерживается между двумя компонентами корпуса.

10. Устройство по п.7, которое содержит средство для передачи газа из скрубберной секции в обход перегородки в электрофильтрующую секцию.

11. Устройство по п.7, в котором перегородка содержит средство для передачи газа из скрубберной секции в электрофильтрующую секцию.

12. Устройство по п.11, в котором средство для передачи газа из скрубберной секции в электрофильтрующую секцию содержит один или более каналов для газа, сформированных на перегородке.

13. Устройство по п.7, которое содержит средство для передачи чистящей жидкости из электрофильтрующей секции в обход перегородки в скрубберную секцию.

14. Устройство по п.7, в котором перегородка содержит средство для передачи чистящей жидкости из электрофильтрующей секции в скрубберную секцию.

15. Устройство по п.14, в котором средство для передачи чистящей жидкости из электрофильтрующей секции в скрубберную секцию содержит множество отверстий, сформированных в перегородке.

16. Устройство по п.15, в котором отверстия распределены по перегородке.

17. Устройство по п.15, в котором указанные один или более каналов для газа выполнены с возможностью подачи газа в электрофильтрующую секцию над отверстиями.

18. Устройство по п.12, в котором канал для газа или каждый канал для газа содержит трубу, проходящую от перегородки в электрофильтрующую секцию.

19. Устройство по п.7, в котором перегородка является, по существу, плоской.

20. Устройство по п.1, в котором скрубберная секция содержит насадочный материал.

21. Устройство по п.1, в котором корпус содержит дополнительный впуск для подачи чистящей жидкости в скрубберную секцию.

22. Устройство по п.21, в котором дополнительный впуск для подачи чистящей жидкости выполнен с возможностью распыления чистящей жидкости в скрубберную секцию.

23. Устройство по п.1, которое содержит множество электрофильтрующих секций, расположенных в корпусе, для приема газа из скрубберной секции.

24. Устройство по п.23, в котором электрофильтрующие секции выполнены с возможностью приема газа параллельно из скрубберной секции.

25. Устройство по п.23, в котором корпус содержит множество перегородок для разделения корпуса на множество электрофильтрующих секций.

26. Устройство по п.25, в котором каждая из множества перегородок содержит по меньшей мере часть электрода ее соответствующей электрофильтрующей секции.

27. Устройство по п.1, которое содержит множество соосных электрофильтрующих секций.