[发明专利]SiC合成炉气体收集系统及气体收集方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体收集系统和气体收集方法，特别是一种SiC合成炉气体收集系统及气体收集方法。

背景技术

在生产SiC的同时，伴生大量的副产品——以CO为主要成分的气体，以下简称SiC炉气。该气体具有产量大(生产1吨SiC产CO气体约1.4吨)、纯度高(CO含量可达96％)、气量稳定(随冶炼时间变化较小)等特点。由于认知水平、技术状况和投资障碍等多种因素所限，工业生产中将其作为废气燃烧掉，以CO₂等温室气体形态排入大气。显然，燃烧排放该气体既要付出较大的环境代价，同时也浪费了可资利用的易得能源。研究表明，经简单净化工艺处理，便能用来生产甲醇、醋酸等几乎所有的基础有机化学产品；即使不做任何处理，亦可用作工业或者民用燃料。比如用来发电，可使SiC生产能耗降低20％-25％。按全国目前SiC产能粗略估算，回收利用可新增100多亿元的新增效益。而且能够使SiC企业的生产环境得到较大改善，社会效益不可估量。

世界范围内有关SiC合成炉气体回收利用的报道并不多见。德国ESK公司曾最早报道过SiC炉气的收集利用技术。他们采用一种高分子PE材料做成气体收集包，将露天冶炼的大型炉罩住进行气体收集。用粉状材料堆压密封，收集气体用于发电。据报道可节电20％左右。继德国之后，日本制造了一种自带动力的钢制罩体收集SiC炉气。其特点在于装置自带动力，便于在发生喷炉后及时打开排气口，防止烧坏收集装置。该装置占地面积大，制造费用高，使用时污染较大。国内相关研究报道甚少。90年代初期，有关企业发布了“SiC合成炉炉气回收”的招商信息，未曾得到市场回应。倪长贺于1998年和2005年申请了“冶炼碳化硅的炉气回收装置”专利(专利号：98114279.6)和“生产碳化硅时的气体收集装置”(专利申请号：200510046410.0)，两项专利内容比较接近，在合成炉上方及四周设置一封闭的炉罩进行气体收集，但具体使用安装较困难。

众多已知技术中，无论是钢制罩体还是PE密封包技术最终未能在SiC工业生产中定型和推广应用。日本技术虽然认识了传统冶炼SiC工艺喷炸炉发生的必然性，采取自带动力及时打开收集装置试图避免烧坏收集装置。该收集系统占地面积大，制造费用高，使用不方便。但由于喷炉发生的随意性，使得预防和消除其危害的各种方法毫无规律可循，难以奏效，所以未见实际使用的成功报道。

冶炼碳化硅的传统方法是Acheson法，已经使用了近百年而且现在仍在使用。该方法的最大缺点是温度场的非均匀性导致经常发生喷炉炸炉事故，使得自上世纪以来，世界范围内所有的碳化硅合成炉气体收集技术的实施受到根本性限制，几乎无一能够实现产业化和持续发展。中国是全球最大的SiC生产大国。截至目前，没有一项成熟技术和相应装备应用于SiC炉气收集的。可见，无论是德国、日本还是国内，虽经多年努力，但均未使SiC冶炼产生的气体收集技术得到推广和持续应用，皆归因于此。

王晓刚发明了“冶炼碳化硅的多炉芯炉及其生产碳化硅的方法”专利技术(专利号：ZL01132774.X)，成功地解决了Acheson法喷炉难题。该专利在国内技术转化先后建成SiC生产线12条。至今运行，取得了良好的经济和社会效益。其技术的核心在于，采用多炉芯炉冶炼SiC，通过多热源温度场之间的叠加，降低合成炉内的温度梯度，增加温度场均匀性，从而改善了炉内气态物质压力分布的均匀性，避免局部压力过高穿透料层发生喷炉事故。该技术的成功运用，使得SiC炉气收集技术的实施成为现实。

现有技术需要解决气体安全、有效的回收和收集装置安装困难的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种占用空间小，对生产场地要求较低，安全可靠，可有效回收CO的SiC合成炉气体收集系统及气体收集方法。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种SiC合成炉气体收集系统，所述气体收集系统包括放置在SiC合成炉之上的用于气体收集的收集装置，设置在SiC合成炉两端的用于移动收集装置的离合行走机构，设置在收集装置上的检测分析装置和均衡泄压装置，设置在SiC合成炉炉体四周与收集装置接触形成封闭空间的密封连接装置，密封连接装置和/或收集装置上设置有气体出口。

本发明所述收集装置包括收集罩壳，设置在SiC合成炉两侧的轨道，设置在罩壳两侧下端可在轨道上行驶的车轮，设置在车轮内侧或外侧的与收集罩壳封闭连接的密封裙。该密封裙为柔性复合物或刚性金属材料，密封裙和密封水槽相对应可以设置在车轮内侧或车轮外侧。