[发明专利]用于从废气流中除去至少一种氢硫属元素化合物的方法和设备

说明书

本发明的主题是用于从输入气流中除去至少一种在标准条件下为气态的氢硫属元素化合物(hydrogen chalcogen compound)的方法和设备。本发明的优选使用领域为用于净化晶片和/或半导体生产如太阳能电池生产中的废气或产物气体。

在生产晶片，尤其是在生产太阳能模块时，通常将产物气体如例如硫化氢(H₂S)或硒化氢(H₂Se)用作向晶片底物提供施主离子的产物气体。这样的生产产地的废气包含必须除去的有毒化合物如例如硫化氢或硒化氢。通常，包含硫化氢和/或硒化氢的废气以添加有氧化剂如过氧化氢(H₂O₂)和/或次氯酸钠(NaOCl)的苛性碱溶液如例如氢氧化钠(NaOH)处理。这些氧化剂通过将Na₂S转化为硫酸钠(Na₂SO₄)来转化硫化氢与氢氧化钠(NaOH)反应的一种产物(例如硫化钠(Na₂S))。

这意味着为了从生产工厂的废气中除去这些氢硫属元素化合物必需要使用并储存若干化学品，如例如氢氧化钠、过氧化氢和/或次氯酸钠。化合物特别是氧化剂如过氧化氢必须在考虑到例如氧的形成和罐的可能腐蚀方面的受控的条件下储存。此外，必须监管若干化合物的原料。而且由库存及由此产生的费用增加。

基于这一点，本发明的目的在于至少部分解决现有技术的问题，特别是在使用较少种类化学药品方面。

这些目的通过具有独立权利要求所述特征的方法和设备来实现。相应的从属权利要求涉及方法和设备的改进。

用于净化半导体元件制造过程的废气或工艺气体的方法，其中所述废气或工艺气体包含至少一种氢硫属元素化合物，所述氢硫属元素化合物包含以下至少一种：

a)硫(S)；

b)硒(Se)；

c)碲(Te)；以及

d)钋(Po)，

其中通过以下步骤在湿式洗涤器中从工艺气体中除去所述氢硫属元素化合物：

-将工艺气体导入至少一种碱的水溶液；

-将该至少一种碱供给至水溶液，以及

-从水溶液中提取输出废气流。

根据本发明控制所供给碱的量使得溶液的pH值大于12。

如果在本文中使用术语标准条件，则应该理解标准条件是标准环境温度和压力如例如298,15K(Kelvin)的温度和1bar的压力。应该理解硫属元素是元素周期表中周期表第16族(以前为VIA族)的元素。硫属元素及其族具体地由元素氧、硫、硒、碲、钋和unuhexium组成。术语“氢硫属元素化合物”这样具体地理解：其包括硫化氢、硒化氢和/或碲化氢。氢硫属元素化合物特别是硫属元素化物。标准条件下为气态的氢硫属元素化合物特别是除了水以外的所有氢硫属元素化物。

根据本发明的方法特别是在所谓的湿式洗涤器中进行。具体地，通过用洗涤液喷淋输入废气流、通过迫使气体穿过洗涤液池或通过其它接触方法将输入废气流与作为洗涤液的包含碱的水溶液接触。优选迫使输入废气流穿过水溶液池。

例如，氢硫属元素化合物硫化氢(H₂S)的化学反应如下：

H₂S+NaOH→NaHS+H₂O          (2.1)

NaHS+NaOH→Na₂S+H₂O  pH＞11 (2.2)

pH值大于11时化学反应遵循方程式(2.1)和(2.2)，而pH值小于11时反应遵循方程式(1.1)和(1.2)。各其它氢硫属元素化合物的反应类似。当根据本发明控制水溶液的pH值时发现如果pH值大于12则反应(2.1)被充分抑制。因此可以不添加其它化合物如氧化剂以抑制反应(2.1)的逆反应。这意味着仅使用一种为碱如氢氧化钠的化合物可以从输入废气流中完全除去氢硫属元素化合物。完全除去氢硫属元素化合物理解为从输入废气流中除去超过99wt.-％(重量-％)氢硫属元素化合物，特别是超过99.9wt.-％或甚至超过99.99wt.-％。不需要保持库存并控制其它化学品如氧化剂的库存。当使用该方法时使从输入废气流中除去氢硫属元素化合物的过程变容易并降低费用。

根据本发明的方法特别有利于除去具有一种上述元素的氢化合物。具体地，以非常高的除去程度来除去硫化氢和硒化氢，所述硫化氢和硒化氢是在半导体工业中通常用作工艺气体的硫和硒的氢硫属元素化合物。

根据本发明方法的改进，水溶液不含碳酸盐。