[发明专利]一种LED-MOCVD制程尾气全温程变压吸附全组分回收再利用方法

摘要

本发明公开了一种LED‑MOCVD制程尾气全温程变压吸附全组分回收再利用方法，通过预处理、中温变压吸附浓缩、变温吸附净化、变压吸附(PSA)提氢、氢气纯化、冷凝及冷冻或氨气精馏、液氨汽化、变压吸附提氨及氨气纯化工序，将来自LED‑MOCVD制程的含氢及氨的废气，提纯至符合LED‑MOCVD制程所需的电子级氢气(纯度大于等于99.99999％v/v)及电子级氨气(纯度大于等于99.99999％v/v)标准，实现废气的资源再利用，其中，氢气收率大于等于75～86％，氨气收率大于等于70～85％。本发明解决了LED‑MOCVD制程常压或低压废气回收无法返回到LED‑MOCVD制程中加以使用的技术难题，为LED产业绿色与循环经济发展填补了空白。

主权项

1.一种LED‑MOCVD制程尾气全温程变压吸附全组分回收再利用方法，其特征在于，包括如下工序：(1)预处理，将来自MOCVD制备基于氮化镓外延片生长的发光二极管制程中的常压或低压废气作为原料气，经鼓风机送入包括除尘器、除颗粒过滤器、除油雾捕集器的预处理单元，在0.2～0.3MPa压力、20～120℃温度的操作条件下，先后脱除尘埃、颗粒、油雾；(2)中温变压吸附浓缩，将来自预处理工序的原料气，经压缩至0.6～4.0MPa，进入至少由4塔组成的多塔变压吸附浓缩工序，吸附塔的操作压力为0.6～4.0MPa，操作温度为20～120℃，至少一个吸附塔处于吸附步骤，其余吸附塔处于解吸再生步骤，所形成的非吸附相气体为中间气体；所形成的吸附相气体为富氨浓缩气体；中温变压吸附浓缩工序的吸附剂采用活性氧化铝、硅胶、活性炭、分子筛的一种或多种，解吸时采用抽真空再生；(3)变温吸附净化，来自中温变压吸附浓缩工序的中间气体，在操作温度10～90℃，操作压力0.4～3.5MPa下进行变温吸附，进一步净化干燥脱除杂质，形成含氮气及氢气的低沸点混合气体；(4)变压吸附提氢，来自变温吸附净化工序的低沸点混合气体，进入至少由4塔组成的多塔变压吸附提纯氢气工序，吸附塔的操作压力为0.4～3.5MPa，操作温度为10～90℃，至少一个吸附塔处于吸附步骤，其余吸附塔处于解吸再生步骤，所形成的非吸附相气体为超高纯氢气；变压吸附提氢工序的吸附剂采用活性氧化铝、硅胶、活性炭、分子筛的一种或多种，解吸时采用冲洗或冲洗加抽真空方式，解吸气直接排放或前往氮气回收工序；(5)氢气纯化，来自变压吸附提氢工序的超高纯氢气，在50～500℃的温度下，直接或通过减压阀减压至LED‑MOCVD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LED‑MOCVD制程中使用氢气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；(6)冷凝冷冻或冷凝冷冻液化或氨气精馏中任意一种工序冷凝冷冻：来自中温变压吸附浓缩工序的富氨浓缩气体，经过鼓风或加压进入由冷凝器、蒸发冷凝器及冷冻机组成的冷凝冷冻工序，形成氨浓度为98～99％的液氨；冷凝冷冻液化：来自中温变压吸附浓缩工序的富氨浓缩气体，经过鼓风或加压进入由冷凝器、蒸发冷凝器及冷冻机组成的冷凝冷冻工序，形成氨浓度为98～99％的液氨进入由液氨蒸发器、氨气缓冲罐组成的液氨汽化工序进行汽化，形成氨浓度为98～99％的氨气；从冷凝冷冻工序产生的不凝气体除氨后进入变温吸附净化工序；氨气精馏：来自中温变压吸附浓缩工序的富氨浓缩气体，经过鼓风或加压进入冷凝器形成液氨后再进入氨气精馏工序，从精馏塔顶流出的氨气，一部分返回到冷凝器中回流，同时从冷凝器中逸出不凝气体除氨后进入变温吸附净化工序；浓度大于等于99％的部分氨气直接再进入后续工序，其中，氨气精馏工序的操作温度为70～120℃，操作压力0.3～2.0MPa，精馏塔底流出沸点高于氨的杂质组分；(7)变压吸附提氨，来自冷凝冷冻液化或氨气精馏工序的氨气，进入由至少4个吸附塔组成的多塔变压吸附提纯氨气工序，吸附塔的操作压力为0.3～1.0MPa，操作温度为60～120℃，至少一个吸附塔处于吸附步骤，其余吸附塔处于解吸再生步骤，所形成的非吸附相气体为纯度大于等于99.995％的超纯氨气；采用抽真空加冲洗的解吸再生方式，形成的解吸气直接排入界区外废蒸汽处理系统进行处理；变压吸附提氨工序的吸附剂采用活性氧化铝、硅胶、活性炭、分子筛的一种或多种；(8)液相吸附，来自冷凝冷冻工序所形成氨浓度为98～99％的液氨进入液相吸附工序，在温度为‑40～40℃，常压至4.0MPa，从塔顶进入由两塔或三塔组成的变温变压吸附塔，在吸附温度‑40～40℃及吸附压力为常压至4.0MPa的条件下进行液相吸附，微量水分及其它吸附杂质组分作为吸附质，被装填在吸附塔中的吸附剂所吸附，氨作为不被吸附的非吸附相形成纯度为99.999％的液氨从吸附塔底流出，经过瓶装或罐装加压汽化形成超纯氨气；被吸附的微量水分及其它吸附杂质作为吸附相，经过热再生气体再生及常压或抽真空加冲洗解吸，从吸附塔顶排出；(9)氨气纯化，来自变压吸附提氨工序或液相吸附工序的超纯氨气，在60～500℃的温度下，直接或通过减压阀减压至LED‑MOCVD制程中使用氨气所需的压力，进入由金属吸气剂纯化器或负载金属氧化物活性组分吸附剂纯化器或吸附剂与金属吸气剂耦合的氨气纯化器组成的氨气纯化工序，在操作温度为60～500℃、操作压力为常压至LED‑MOCVD制程中使用氨气所需的压力条件下进行纯化，脱除痕量杂质，得到最终的电子级氨气产品。