一、节能减排实例三

半导体集成电路制造和光伏厂使用大量特气，其中有硅烷、磷烷、硼烷、砷烷、锗烷和硒化氢等，这些气体都是剧毒、易燃、易爆，而且纯度一般较高。回收再利用这些气体是厂家的一项开源节能的重要内容。日本大阳日酸公司于2011年公开了膜分离提取和回收这些烷类气体的专利。

图5.21为碳素膜模型图，图5.22为膜分离的运转方法。

图5.21碳素膜模型图

2-碳素模组；2a-中空纤维碳素膜；3-气体进口；3a-阀门；4-透过气体出口；4a-阀门；5-未透过气体出口；5a-阀门;6-密闭容器;7-树脂壁；8-吹扫气体进口；8a-阀门；9-流量计；11-第一空间；12-第二空间；13-第三空间

图5.22膜分离的运转方法

1(1A,1B,1C)－碳素膜模型(分离膜模型);2-碳素模组(分离膜组);2a-中空纤维碳素膜；3-气体进口；3a-阀门；4-透过气体出口；4a-阀门；5-未透过气体出口；5a-阀门；6-密闭容器;7-树脂壁；8-吹扫气体进口；8a-阀门；9-流量计；11-第一空间；12-第二空间；13-第三空间；14a,14b,14c-压力计；15-背压阀

膜分离技术对于纯度不高的二元气体的分离，其最大的特点是节能，与变压吸附、精馏比较尤为明显。

该专利基于氢、氦的分子直径与烷类气体直径相比差很多而设计，效果很好。在合适温度、压力条件下，分离效果见表5.5。

表5.5膜分离H₂-SiH₄系统结果

*管道总面积＝1114cm²。vol％为体积分数

二、节能减排实例四

英国James 2009年公开了光伏厂对大量的烷类(硅烷、磷烷和硼烷)废气进行回收综合利用的专利。一般烷类气的浓度含量为1％～2％。图5.23为烷类(硅烷、磷烷和硼烷)废气回收流程。

图5.23烷类(硅烷、磷烷和硼烷)废气回收流程

110-废气进口；120-热交换器(0～50℃, 1～2bar) ; 130-吸附塔(-170～-150℃) ;131-填充床(吸附烷类气体，内装Pall环填料);132-分配器；133-集液池(Sump); 134-泵；135-冷却装置；150-清洗塔;153-烷类气回收罐;160-泵；180-氢气出口

方法利用低温时(-170～-150℃)丙烷作为溶剂的吸附剂，丙烷是非极性分子，能溶解硅烷，同时有低的蒸气压，这时硅烷99.9％被丙烷吸附。同样也可以用丙烷吸附磷烷和硼烷等其他烷类气。吸附剂丙烷可以循环使用。