【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于cvd工艺制备碳化硅尾气中主要原料回收处理的领域，具体涉及一种cvd炉制碳化硅尾气中主要原料（四氯化硅，三氯氢硅和甲基三氯硅烷等）的回收处理装置。
技术介绍
1、碳化硅化合物半导体属于第三种半导体，有别于第一种半导体材料：硅、锗，第二种半导体材料：砷化镓、磷化铟。它以耐高温，宽禁带等材料优势广泛应用于集成电路行业。
2、碳化硅的生产工艺分别为：ald、pvd、cvd等。
3、cvd工艺因为主要原料的不同，主要有三种不同工艺
4、1、四氯化硅反应温度通常在1200~1800℃之间，在某些方法中，如溶剂热技术，由于四氯化硅的过量使用，可以产生较大的自生压力，有利于在低温条件下得到结晶性碳化硅；反应可以在真空或特定的保护气体（如惰性气体）下进行，以避免不期望的副反应。
5、使用四氯化硅方法制备碳化硅可以通过多种不同的途径实现，包括：
6、气体法：使用四氯化硅和碳氢化物（如甲苯）反应，通过气相反应生成碳化硅；
7、溶剂热技术：在高压反应釜内，以过量的四氯化硅和碳化钙（电石）为原料，在较低的温度（如180℃）下合成碳化硅纳米片；
8、直接合成：在某些方法中，可以使用高纯度金属硅粉和高纯度碳粉（石墨粉）在真空或保护气氛下加热至一定温度（如1150~1250℃）直接反应生成碳化硅。
9、这些方法具有不同的反应条件和特点，可以根据具体的应用需求选择适合的制备方法。
10、2、三氯氢硅反应通常在高温下进行，温度范围在800
11、基本的反应式可能涉及三氯氢硅与碳源（如c）的反应，生成碳化硅和其他副产物。例如，可能的反应式为：
12、hsicl3+c=sic + hcl+其他副产物
13、3、将甲基三氯硅烷、有机气体和惰性气体通过气体输送系统送入热壁反应器中；在高温环境下，甲基三氯硅烷分解生成游离碳，并与有机气体反应生成碳化硅，反应产物在反应器内沉积成膜；通过控制反应温度、气体流量和反应时间等参数，可以控制碳化硅薄膜的生成速率、厚度和性质。
14、以上三种反应为了加速生成碳化硅都会让主要原材料过量，一方面反应炉内壁及支架会有部分吸收，同时也会让过量的没有参与反应的主要原料气体从尾气中排出（此时没有冷却的排出尾气在1000℃以上）。
15、这三种工艺中的尾气混合气体通常通过加碱的方式中和反应，使废气处理达标排放。这种方式碱耗大，形成的固体中和产物易堵塞，固废（固体废弃物）处理量大。即不经济，也不环保。
16、反应炉外排尾气→混风箱→1级碱洗喷淋→2级填料吸收塔→3级填料吸收塔→4级填料吸收塔→30m高空排放；
17、这三种工艺中的主要原材料四氯化硅（sicl4）三氯氢硅（sihcl3）甲基三氯硅烷（ch3sicl3）均极易发生水解，水解反应分别为：
18、四氯化硅水解（sicl4+3h2o === h2sio3↓+4hcl）反应生成h2sio3沉淀物和hcl气体
19、hcl + naoh → nacl + h2o；
20、三氯氢硅水解（sihcl3+ 3h2o → h4sio4↓ + 3hcl）反应生成h4sio4沉淀物和hcl气体
21、hcl + naoh → nacl + h2o；
22、甲基三氯硅烷水解（2 (ch3)3sicl + h2o = o(ch3)6si2o + 2hcl）应生成ch3si(oh)3沉淀物和hcl气体
23、hcl + naoh → nacl + h2o；
24、现有工艺会造成大量的危废排放和碱消耗，因此急需一种可以降低环保负荷，降低环保成本，使经济效益得以体现的装置。
技术实现思路
1、本专利技术主要目的是：一种cvd工艺制备碳化硅的尾气中主要原料回收处理，主要为四氯化硅，三氯氢硅和甲基三氯硅烷等的回收处理。一方面减少中和使用的碱液，减少90%以上的固体沉积物（危废）的排放，防止固体沉积物对喷淋系统的堵塞而减少停工检修时间，降低环保负荷，降低环保成本；另一方面分别回收利用四氯化硅，三氯氢硅和甲基三氯硅烷等主要原材料，产生经济效益。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的第一方面，提供了一种cvd炉尾气中主要原料回收处理装置，包括：风冷机、水冷机、气液分离器、风机和其他组份废气处理装置；装置通过不同气体之间的沸点不同进行分离回收。
3、风冷机因在高温情况下具有能耗低的特性，因此在水冷机前设置风冷机，进行初步降温的同时有效降低设备的整体功耗（在需要余热回收时可不使用风冷机）。
4、待初次降温结束进入水冷机进行二次降温，温度降低至低于气体沸点使气体液化，调整至低于各气体的沸点5℃到10℃以下，使得混合气体达到分离回收的效果，进行首次回收（必要时可上冷冻机降温）。
5、在水冷机后设置气液分离器，气液分离器将部分水冷机中未能回收的液态水雾状主要原材料和其他组份不凝气体分离，进一步收集主要原材料。
6、风机将剩余其他组份气体引入废气处理装置。
7、废气处理装置将剩余未能成功回收的气体进行统一处理，使其达到可排放标准，然后排放。
8、本专利技术的第二方面，提供了一种cvd炉尾气中主要原料回收处理的方法，用于cvd炉尾气中主要原料回收处理装置，包括以下步骤：
9、步骤1：将混合气体收集，选用惰性材质的管道，以免其他杂质溶出混入；
10、步骤2：用风冷、水冷、冷冻等方式控制cvd炉内混合气体温度到各主要原材料沸点温度的5℃到20℃以下（1、四氯化硅回收控制温度为48℃左右，2、三氯氢硅回收控制温度为22℃左右，3甲基三氯硅烷回收控制温度为67℃左右）；
11、步骤3：被冷却液化的原料自流至低位收集罐，收集罐用超纯氮气保护，以免与空气接触，保证回收物不被污染；
12、步骤4：残留气体进入气液分离器，使残留的水雾状的化学品分离，进一步收集达到95%以上，收集到的气液分离得到的原料自流至低位收集罐；
13、步骤5：通过风机将剩余其他组份气体引入废气处理装置，处理达标后排放。
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1.一种CVD工艺制碳化硅尾气中主要原料回收处理装置，其特征在于，包括：
2.所述装置主要有风冷机，水冷机，气液分离器，风机和其他组分废气处理装置组成（必要时可增加冷冻机）。
3.根据权利要求1所述的一种CVD工艺制碳化硅尾气中主要原料回收处理装置，其特征在于装置可将不同CVD工艺制碳化硅尾气中的主要原材料：四氯化硅，三氯氢硅和甲基三氯硅烷等的药剂进行分别回收。
4.根据权利要求2所述的一种CVD工艺制碳化硅尾气中主要原料回收处理装置，其特征在于装置利用气体之间不同的沸点进行降温，从而达到不同物质之间的分离回收。
5.根据权利要求1所述的一种CVD工艺制碳化硅尾气中主要原料回收处理装置，其特征在于气体进去风冷装置时，将气体温度进行初步降温，并有效降低整体装置能耗（在需要余热回收时可不使用风冷机）。
6.根据权利要求1所述的一种CVD工艺制碳化硅尾气中主要原料回收处理装置，其特征在于水冷装置可将气体温度大幅降低，使气体达到液态，并进行回收。
7.根据权利要求1所述的一种CVD工艺制碳化硅尾气中主要原料回收处理装
8.根据权利要求5所述的一种CVD工艺制碳化硅尾气中主要原料回收处理装置，其特征在于水冷机降温过程中会有部分物料变成雾状，导致无法回收，利用气液分离器将部分雾状主要原材料与气态原料分离，进一步回收主要原材料。
9.根据权利要求1所述的一种CVD工艺制碳化硅尾气中主要原料回收处理装置，其特征在于风机连通废气处理装置，将装置中少量的残留气体引入其他组份废气处理装置。
10.根据权利要求1所述的一种CVD工艺制碳化硅尾气中主要原料回收处理装置，其特征在于废气处理装置将未能回收的气体进行处理，达标后排放。
...【技术特征摘要】
1.一种cvd工艺制碳化硅尾气中主要原料回收处理装置，其特征在于，包括：
2.所述装置主要有风冷机，水冷机，气液分离器，风机和其他组分废气处理装置组成（必要时可增加冷冻机）。
3.根据权利要求1所述的一种cvd工艺制碳化硅尾气中主要原料回收处理装置，其特征在于装置可将不同cvd工艺制碳化硅尾气中的主要原材料：四氯化硅，三氯氢硅和甲基三氯硅烷等的药剂进行分别回收。
4.根据权利要求2所述的一种cvd工艺制碳化硅尾气中主要原料回收处理装置，其特征在于装置利用气体之间不同的沸点进行降温，从而达到不同物质之间的分离回收。
5.根据权利要求1所述的一种cvd工艺制碳化硅尾气中主要原料回收处理装置，其特征在于气体进去风冷装置时，将气体温度进行初步降温，并有效降低整体装置能耗（在需要余热回收时可不使用风冷机）。
6.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：周健，陆剑锋，姚越，金子凡，顾佳磊，张萌萌，
申请(专利权)人：集芯华微半导体材料上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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