施例〉
[0102]實(shí)施例1
[0103 ]基于活性碳，5重量％的鉑(Pt)催化劑與含有少量水的甲醇混合，將混合物涂布在活性碳上，然后，在80°C的干燥爐中加熱，以除去甲醇和水分，從而制備在其上負(fù)載有過(guò)渡金屬催化劑的碳載體(5重量％的？丨/0。
[0104]將在其上負(fù)載有過(guò)渡金屬催化劑的碳載體填充于催化反應(yīng)器中，然后，在溫度150°〇下，壓力3巴下活化I小時(shí)30分鐘，以完全除去活性碳的有機(jī)物質(zhì)和水分(H2O)。
[0105]在催化反應(yīng)器中，由通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)的多晶硅沉積工藝產(chǎn)生的廢氣被導(dǎo)入?；跉庀鄬游錾V(GC)峰面積，廢氣包含約99摩爾％的氫氣(H2)，約0.5摩爾％的氯化氫(HCl)，約0.03摩爾％三氯硅烷，以及約0.07摩爾%的四氯化硅。催化反應(yīng)器的運(yùn)行條件保持在溫度150°C，壓力20巴。
[0106]比較實(shí)施例1
[0107]除了在實(shí)施例1中在催化反應(yīng)塔中僅填充其上未負(fù)載有過(guò)渡金屬催化劑的活性碳之外，通過(guò)與實(shí)施例1相同的方法來(lái)凈化廢氣。其中，活化塔的吸附條件為:溫度20°C，壓力20巴。
[0108]〈實(shí)驗(yàn)實(shí)施例〉
[0109]通過(guò)反應(yīng)模擬評(píng)估催化反應(yīng)器的性能
[0110]實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1
[0111]使用如圖1所示的凈化裝置凈化廢氣。為了確認(rèn)其性能，該工藝是使用工藝模擬軟件ASPEN Plus來(lái)模擬。
[0112]催化反應(yīng)器3的反應(yīng)溫度和壓力分別設(shè)定在170°C和5barG，且導(dǎo)入催化反應(yīng)器3的流的組成被設(shè)定為由I摩爾％的氯化氫，2摩爾％的二氯硅烷，1摩爾％的三氯硅烷，7摩爾％的四氯化硅，和80摩爾％的氫氣組成。至于催化反應(yīng)器3，采用的是R-吉布斯(R-Gibbs)和R-斯多易(R-Stoic)模型。
[0113]作為在上述條件下的模擬結(jié)果，通過(guò)催化反應(yīng)器3的混合氣體5由I摩爾%的二氯硅烷，12摩爾%的三氯硅烷，7摩爾%的四氯化硅，和80摩爾%的氫氣組成，并且可以確認(rèn)，氯化氫和二氯硅烷在給定的反應(yīng)條件下反應(yīng)而被除去，并被轉(zhuǎn)化成更高的氯硅烷例如三氯娃燒等。
[0114]實(shí)驗(yàn)實(shí)施例2
[0115]使用如圖2所示的凈化裝置凈化廢氣。為了確認(rèn)其性能，該工藝使用工藝模擬軟件ASPEN Plus來(lái)模擬。
[0116]催化反應(yīng)器30的反應(yīng)溫度和壓力分別設(shè)定在170°C和5barG，且導(dǎo)入催化反應(yīng)器30的流的組成被設(shè)定為由I摩爾V0的氯化氫，2摩爾%的二氯硅烷，10摩爾%的三氯硅烷，7摩爾％的四氯化硅，和80摩爾％的氫氣組成。至于催化反應(yīng)器30，采用的是R-吉布斯(R-Gibbs)和R-斯多葛(R-Stoic)模型。
[0117]第一蒸饋塔60內(nèi)的凈化溫度設(shè)定在-5至-60°C，壓力設(shè)定為23barG。設(shè)定導(dǎo)入第一蒸餾塔60的混合氣體50流的組成與作為催化反應(yīng)器30的模擬結(jié)果所獲得的組成相同，其由I摩爾%的二氯硅烷，12摩爾%的三氯硅烷，7摩爾%的四氯化硅，和80摩爾%的氫氣組成。
[0118]作為模擬結(jié)果，從第一蒸餾塔60的頂部排出的流由0.01摩爾％的二氯硅烷，0.03摩爾%的三氯硅烷，0.001摩爾％的四氯化硅，和99.96摩爾%的氫氣組成，并且可以確認(rèn)，排出了高純度的氫氣流。
[0119]氯化氫的吸附效率評(píng)估
[0120]實(shí)驗(yàn)實(shí)施例3
[0121]在實(shí)施例1和比較實(shí)施例1中，比較通過(guò)碳載體之前與之后的氣體組成。
[0122]圖4是實(shí)施例1和比較實(shí)施例1中隨時(shí)間測(cè)量廢氣的組成的圖。在圖4中，氯硅烷和氯化氫化合物除氫氣的總和為100摩爾％，并且其以相對(duì)組成比(mol%)示出。
[0123]圖4(a)示出了比較實(shí)施例1中當(dāng)廢氣通過(guò)碳載體時(shí)，其組成隨時(shí)間的變化，圖4(b)示出了實(shí)施例1中當(dāng)廢氣通過(guò)負(fù)載有過(guò)渡金屬催化劑的碳載體時(shí)，其組成隨時(shí)間的變化。
[0124]如圖4(a)所示，氯化氫最后仍有約26摩爾％?？梢哉J(rèn)為在吸附開(kāi)始(5分鐘內(nèi))，大多數(shù)氯硅烷被吸附到碳載體，但隨著時(shí)間的推移，碳載體的物理吸附性降低，使得氯化氫不被吸附而通過(guò)，從而氯化氫的組成比是相對(duì)高的。
[0125]相反的，如圖4(b)所示，實(shí)施例1中采用負(fù)載有過(guò)渡金屬催化劑的碳載體，氯化氫的組成比為約21摩爾％，相較于比較實(shí)施例1有約5%的下降，且三氯硅烷(SiHCl3)是幾乎檢測(cè)不到，所以基本上是完全被除去。
[0126]圖5是實(shí)施例1和比較實(shí)施例1中通過(guò)GC測(cè)定隨著時(shí)間廢氣中氯化氫的相對(duì)含量的圖。
[0127]如圖5所示，在實(shí)施例1中，通過(guò)負(fù)載有過(guò)渡金屬催化劑的碳載體，氯化氫的量相對(duì)于不使用過(guò)渡金屬催化劑的比較實(shí)施例1降低約25%或更多。
[0128]【附圖標(biāo)記】
[0129]10，100，200:凈化裝置
[0130]3，30，103:催化反應(yīng)器
[0131]4，40，104:碳載體
[0132]6，129:蒸餾塔
[0133]60:第一蒸餾塔
[0134]90:第二蒸餾塔
[0135]116:分離罐
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種廢氣凈化方法，其包含: 制備碳載體，其上負(fù)載過(guò)渡金屬催化劑；以及 將含有氯化氫(HC1)、氫氣(H2)及氯硅烷化合物的廢氣通過(guò)所述碳載體，以去除氯化氫。2.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化方法，其中所述過(guò)渡金屬是選自鉑、鈀、釕、鎳、銥、銠及其化合物中的至少一種。3.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化方法，其中所述碳載體選自活性碳、碳納米管、碳納米帶、碳納米線(xiàn)、多孔碳、碳粉及碳黑。4.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化方法，其中，基于所述碳載體的總重量，以0.0l至20重量％的含量負(fù)載所述過(guò)渡金屬催化劑。5.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化方法，其中所述廢氣是通過(guò)化學(xué)氣相沉積進(jìn)行多晶硅的沉積工藝后排出的氣體。6.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化方法，其中，基于全部廢氣，所述廢氣包含50摩爾％或更多的氫氣。7.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化方法，其中所述氯硅烷化合物包括二氯硅烷(SiH2Cl2)、三氯硅烷(SiHCl3)和四氯化硅(SiCl4)。8.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化方法，其中，與通過(guò)所述碳載體之前的廢氣相比較，基于摩爾數(shù)，在已通過(guò)所述碳載體的廢氣中的氯化氫的含量降低80%或更多。9.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化方法，其中將所述廢氣通過(guò)負(fù)載有過(guò)渡金屬催化劑的碳載體的步驟在20至500°C和I至30巴的壓力的條件下進(jìn)行。10.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化方法，其中，當(dāng)所述廢氣通過(guò)負(fù)載有過(guò)渡金屬催化劑的碳載體時(shí)，氯化氫被轉(zhuǎn)化為三氯硅烷和四氯化硅。11.如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化方法，還包含從已通過(guò)所述碳載體的廢氣中分離氫氣和氯硅烷化合物。12.如權(quán)利要求11所述的廢氣凈化方法，其中所述從已通過(guò)碳載體的廢氣中分離氫氣和氯硅烷化合物的步驟是通過(guò)分離膜方法、蒸餾方法、氣液分離方法或其組合來(lái)進(jìn)行。13.一種用于廢氣凈化的裝置，其包含: 催化反應(yīng)器，其包含負(fù)載有過(guò)渡金屬催化劑的碳載體，并通過(guò)含有氯化氫(HCl)、氫氣(H2)及氯硅烷化合物的廢氣，以去除氯化氫；以及 分離器，用以將氫氣及氯硅烷化合物從已通過(guò)所述催化反應(yīng)器的廢氣中分離出來(lái)。14.如權(quán)利要求13所述的用于廢氣凈化的裝置，其中所述分離器包括選自蒸餾裝置、分離膜裝置及氣液分離裝置中的至少一種。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種廢氣凈化方法及用于該方法的裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于廢氣凈化的方法及用于該方法的裝置，所述方法從通過(guò)化學(xué)氣相沉積進(jìn)行多晶硅沉積工藝后排放的廢氣中去除氯化氫，并且可以分離高純度的氫氣。
【IPC分類(lèi)】B01D53/74, B01D53/86, B01D53/68
【公開(kāi)號(hào)】CN105473210
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480045699
【發(fā)明人】金吉浩, 李元翼, 安貴龍, 金寶經(jīng)
【申請(qǐng)人】韓化石油化學(xué)株式會(huì)社
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2014年8月12日
【公告號(hào)】DE112014003934T5, US20160166986, WO2015030394A1