氨水处理装置的制作方法

本实用新型涉及一种氨水处理装置，可用以处理废氨水，并产生氨气及水溶液，其中氨气可回收再利用，而水溶液则可符合环保法规的排放标准。

背景技术：

氨气是半导体制程中重要的材料，以发光二极管(LED)为例，纯氨是制造 LED的氮化镓晶体的重要材料，一般LED厂使用的纯氨虽为6N5(99.99995％) 以上的等级，但纯氨仍无法避免含有微量的有机物，例如丙酮、异丙醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯等。当LED厂以MOCVD制程在高温下(750～1050℃) 合成氮化镓时，有机物将会裂解为烷类、烯类、一氧化碳、二氧化碳、碳粒、烯酮等的衍生杂质。

在另一方面，每提供100公斤的纯氨进入LED制程，将会有80公斤的氨气被排出制程，而一般排出制程的氨气浓度约为10％～15％，并包括氢气、氮气、甲烷、微量气体(一氧化碳、二氧化碳、烯酮)及粒状物(碳粒及金属镓)，一般大都将这些排出的氨气视为废弃物而不再利用。排出的废氨气通常会被导入水中，并形成氨水排出。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种氨水处理装置，其可用以处理半导体制程中所产生的氨水，并产生氨气及水溶液，借此可将氨气回收再利用，而处理过程中所产生的水溶液则符合环保法规的排放标准，为此不仅可降低半导体制程的成本，亦可降低排放气体对环境所造成的污染。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

本实用新型提出了一种氨水处理装置，包括多个层迭设置的第一板槽，并在各个第一板槽之间形成一流动空间。此外第一板槽的上表面具有一容置槽，可用以容纳由液体输入端进入的氨水，其中容置槽内的氨水受热后，部分的水气及氨气会由氨水排出，此外排出的水气及氨气可进一步加热上方的第一板槽及氨水。

本实用新型提出了一种氨水处理装置，主要于一第一外壳体内设置多个层迭设置的第一板槽，并通过第一板槽将第一外壳体内的容置空间区隔成一流动空间。第一外壳体的上方设置至少一液体输入端及至少一气体输出端，而第一外壳体的下方则设置至少一液体输出端。由液体输入端进入的氨水会经由上方的第一板槽流到下方的第一板槽，而后再流到加热单元。随着氨水逐渐靠近加热单元，氨水的温度将会逐渐上升，使得氨水内的氨气排出，而最靠近加热单元的氨水的氨浓度很低，并符合环保法规的排放标准，可由液体输出端排出。

本实用新型提出了一种氨水处理装置，包括：多个第一板槽，以层迭的方式设置，该第一板槽包括一板体及至少一侧板，其中该板体包括一上表面及一下表面，而该侧板设置于该板体的该上表面，使得该侧板与该板体的该上表面之间形成至少一容置槽；一第一外壳体，包括多个壳板、至少一液体输入端、至少一液体输出端及至少一气体输出端，该多个壳板之间具有一容置空间，该层迭设置的第一板槽设置于该容置空间内，并将该容置空间区隔成为一流动空间，其中该液体输入端、该液体输出端及该气体输出端流体连通该流动空间；及一加热单元，位于层迭设置的该多个第一板槽的下方。

本实用新型提出了一种氨水处理装置，包括：多个板槽，以层迭的方式设置，该板槽包括一板体及至少一侧板，其中该板体包括一上表面及一下表面，而该侧板设置于该板体的该上表面，使得该侧板与该板体的该上表面之间形成至少一容置槽；一外壳体，包括多个壳板、至少一液体输入端、至少一液体输出端及至少一气体输出端，该多个壳板之间具有一容置空间，该层迭设置的板槽设置于该容置空间内，并将该容置空间区隔成为一流动空间，其中该液体输入端、该液体输出端及该气体输出端流体连通该流动空间，且该流体输入端的上方及下方皆设置该板槽；一加热单元，位于该流体输入端及层迭设置的该多个板槽的下方；及一冷却单元，位于该流体输入端及层迭设置的该多个板槽的上方。

较佳地，相邻的该第一板槽之间具有一间隔空间。

较佳地，相邻的该第一板槽分别连接该第一外壳体的相面对的两个壳板，并于该第一板槽与该壳板之间形成一连通道，且该间隔空间及该连通道形成该流动空间。

较佳地，该侧板、该板体的上表面及该第一外壳体的该壳板形成该容置槽。

较佳地，该液体输入端为一氨水的输入口，该气体输出端为一氨气的输出口，而该液体输出端则为一水溶液的输出口。

较佳地，该液体输入端及该气体输出端靠近该第一外壳体的顶部，而该液体输出端则靠近该第一外壳体的底部。

较佳地，该板体的该上表面及该下表面分别具有多个凹陷部。

较佳地，该侧板与该板体的上表面的该凹陷部形成该容置槽。

较佳地，相邻的该第一板槽的该凹陷部之间具有一间隔空间，且该间隔空间的剖面为六边形、正六边形、四边形、多边形、圆形或圆弧形。

较佳地，本实用新型氨水处理装置还包括一氨气浓度提升装置，包括：多个第二板槽，以层迭的方式设置，该第二板槽包括一板体及至少一侧板，其中该侧板与该板体之间形成至少一容置槽；一第二外壳体，包括多个壳板、至少一气体输入端、至少一气体输出端及至少一液体输出端，该多个壳板之间具有一容置空间，该层迭设置的第二板槽设置于该容置空间内，并将该容置空间区隔成为一流动空间，其中该气体输入端、该气体输出端及该液体输出端流体连通该流动空间，其中该第二外壳体上的气体输入端连接该第一外壳体上的气体输出端；及一冷却单元，位于层迭设置的该多个第二板槽的上方。

较佳地，包括至少一输送泵及至少一管线，该液体输出端通过该输送泵连接该管线，其中该管线穿透该外壳体，且部分该管线位于该板槽的该容置槽内。

较佳地，该液体输入端下方的该加热单元及该板槽被定义为一加热区，而该液体输入端上方的该冷却单元及该板槽则被定义为一冷凝区。

本实用新型的优点是：

本实用新型氨水处理装置可用以处理半导体制程中所产生的氨水，并产生氨气及水溶液，借此可将氨气回收再利用，而处理过程中所产生的水溶液则符合环保法规的排放标准，为此不仅可降低半导体制程的成本，亦可降低排放气体对环境所造成的污染。

附图说明

图1是本实用新型氨水处理装置一实施例的构造示意图。

图2是本实用新型氨水处理装置的第一板槽一实施例的立体示意图。

图3是本实用新型氨水处理装置的第一板槽及壳体一实施例的立体示意图。

图4是本实用新型氨水处理装置的第一板槽另一实施例的立体示意图。

图5是本实用新型氨水处理装置的第一板槽及壳体另一实施例的立体示意图。

图6是本实用新型氨水处理装置另一实施例的构造示意图。

图7是本实用新型氨水处理装置再一实施例的构造示意图。

图8是本实用新型氨水处理装置的第一板槽另一实施例的剖面示意图。

图9是本实用新型氨水处理装置的第一板槽另一实施例的立体示意图。

图10是本实用新型氨水处理装置中层迭设置的第一板槽一实施例的剖面示意图。

图11是本实用新型氨水处理装置中层迭设置的第一板槽一实施例的立体示意图。

图12是本实用新型氨水处理装置的氨气浓度提升装置一实施例的构造示意图。

图13是本实用新型氨水处理装置又一实施例的构造示意图。

图14是本实用新型氨水处理装置再一实施例的构造示意图。

具体实施方式

请参阅图1，其为本实用新型氨水处理装置一实施例的构造示意图。如图所示，本实用新型所述的氨水处理装置10主要包括一第一外壳体11、多个第一板槽13及一加热单元17。

第一外壳体11包括多个壳板110，并于多个壳板110之间形成一容置空间 111，而多个第一板槽13则设置在第一外壳体11的容置空间111内。在本实用新型一实施例中，第一外壳体11可以是正方体或长方体，当然在实际应用时，第一外壳体11亦可以是其它不同形状的立体构造。

第一外壳体11包括至少一液体输入端151、至少一液体输出端153及至少一气体输出端155，其中，液体输入端151、液体输出端153及气体输出端155 皆流体连通第一外壳体11内的容置空间111。在本实用新型一实施例中，液体输入端151及气体输出端155靠近第一外壳体11的顶部，而液体输出端153 则靠近第一外壳体11的底部。在本实用新型一实施例中，液体输入端151及气体输出端155的设置高度高于液体输出端153，另外，气体输出端155的设置高度则高于液体输入端151。

多个第一板槽13以层迭的方式设置，并于相邻的第一板槽13之间形成一间隔空间113，例如位于上方的第一板槽13的下表面134与其下方的第一板槽 13的上表面132之间存在间隔空间113。此外，各个第一板槽13包括一板体 131及一侧板133，其中，板体131包括一上表面132及一下表面134，而侧板 133则设置在板体131的上表面132，并在侧板133及板体131的上表面132 之间形成一容置槽135。

在本实用新型一实施例中，第一板槽13的侧板133可设置在板体131的周围，如图2所示，板体131为长方形，并于板体131的四个边皆设置侧板133，以在板体131与侧板133之间形成容置槽135。图3中虚线构造为第一外壳体11，在将第一板槽13设置在第一外壳体11内部时，可使得相邻的第一板槽13 的一端分别连接第一外壳体11不同的壳板110或相面对的两个壳板110。例如，若最下方的第一板槽13的一端连接第一外壳体11的右壳板112，则与最下方的第一板槽13相邻的另一第一板槽13的一端则连接第一外壳体11的左壳板 114，而上方的其他第一板槽13同样以交错方式分别连接第一外壳体11相面对的两个壳板110上，如此第一板槽13的一端与第一外壳体11的壳板110之间将会形成一连通道115，如图3所示。

在本实用新型另一实施例中，第一板槽13的侧板133可设置在板体131 的至少一侧边，如图4所示，板体131为长方形，并于板体131的一个边上设置侧板133。图5中虚线构造为第一外壳体11，其中，第一板槽13连接在第一外壳体11的壳板110的内表面后，板体131、侧板133及第一外壳体11的壳板110之间将会形成容置槽135，如图5所示。

间隔空间113会与连通道115流体连接，并形成一流体连接液体输入端 151、液体输出端153及气体输出端155的流动空间117。具体而言，本实用新型将层迭设置的第一板槽13设置于第一外壳体11的容置空间11内，并将容置空间11区隔成为流动空间117，其中，液体输入端151、液体输出端153及气体输出端155流体连通流动空间117。

由第一外壳体11上方的液体输入端151进入的液体会先累积在最上方的第一板槽13的容置槽135内，当累积的液体高度超过侧板131的高度时，液体将会由上方第一板槽13的容置槽135溢流至下方第一板槽13的容置槽135，液体最后会流到第一外壳体11的底部。

加热单元17设置在层迭设置的第一板槽13的下方，例如，加热单元17 可设置在第一外壳体11的底部。加热单元17用以提高第一板槽13、容置空间 111内部的气体及液体的温度。例如，提高各个容置槽135内的液体的温度。

在本实用新型一实施例中，液体输入端151为一氨水121的输入口，液体输出端153为一水溶液123的输出口，而气体输出端155则为一氨气125的输出口。在实际应用时，可将氨水121由液体输入端151输入第一外壳体11内，氨水121在进入第一外壳体11后，将会依序累积在各个第一板槽13的容置槽 135内，而后经由层迭的各个第一板槽13溢流到第一外壳体11的底部。

由于加热单元17的作用，第一外壳体11内的第一板槽13的温度会高于外界的温度。进入的氨水121在接触第一板槽13后，氨水121的温度将会上升，使得氨水121中部分的水气及氨气125释出，以增加氨的气化量。此外，当容置槽135内氨水121的高度超过侧板131的高度时，氨水121将会由上方第一板槽13的容置槽135溢流至下方第一板槽13的容置槽135，并以下方第一板槽13加热氨水121，使得氨水121中部分的水气及氨气125被排出。

随着氨水121溢流到下方的第一板槽13，氨水121将会越接近加热单元 17，使得氨水121的温度随着流到下方的第一板槽13逐渐增加，而氨水121 内的氨气125则会进一步排出。氨水121最后会溢流到第一外壳体11底部，并与加热单元17接触，此时氨水121的温度最高，而氨水121内大部分的氨气125会被排出，使得氨水121形成一水溶液123，其中，水溶液123可由下方的液体输出端153输出。

由氨水121中排出的氨气125会沿着流动空间117朝气体输出口155的方向流动，最后由气体输出口155排出。另外，下方的第一板槽13的容置槽135 内的氨水121温度较高，使得排出的氨气125及水气的温度较上方的容置槽135 内的氨水121高。因此，氨气125及水气由下方容置槽135的氨水121排出并与上方的第一板槽13接触，借此将气体的热能传给上方的第一板槽13，并可加热上方第一板槽13的氨水121。

另外，下方的第一板槽13产生的气体，如氨气及水气，在将热能传给上方的第一板槽13的过程中，部分的氨气及水气将会冷凝在上方的第一板槽13 的下表面134，并重新分配气相的成分，以增加氨气的比例。

在本实用新型实施例中，越靠近加热单元17的空间、第一板槽13及容置槽135内的氨水121的温度越高，而越远离加热单元17的空间、第一板槽13 及容置槽135内的氨水121的温度则较低。

氨水121的温度会随着接近加热单元17而逐渐增加，并使得氨水121的含氨量逐渐降低。具体来说，当氨水121输送至最下方，并与加热单元17接触时，氨水121内大部分的氨会因为温度上升而析出，并产生符合环保法规排放标准的水溶液123。

在本实用新型一实施例中，加热单元17的温度可介于摄氏50度至150度之间，而由气体输出端155排出的氨气125的质量浓度则约为25％。具体来说，当质量浓度为6％的氨水121在经过8层第一板槽13之后，氨水121的质量浓度可降至0.05％。当然以上的数据仅为本实用新型的一实施例，并非本实用新型保护范围的限制。

具体来说，氨水处理装置10输出的水溶液123中的氨浓度，会随着加热单元17的温度及第一板槽13的数量与面积而改变，使用者可依据需求调整。因此，加热单元17的温度及第一板槽13的数量与面积并非本实用新型保护范围的限制。

此外，加热单元17可以是一般常见的电加热器、瓦斯加热器或者是热循环系统，例如，加热单元17可包括至少一输入端171及至少一输出端173，其中，热流体(热油)由输入端171进入加热单元17，并由输出端173输出。

在本实用新型另一实施例中，如图6所示，氨水处理装置10亦可包括一热交换器14，其中，热交换器14设置在第一外壳体11的外部。液体输入端 151连接至少一输入管线152，而液体输出端153则连接至少一输出管线154，输入管线152及输出管线154连接热交换器14。具体来说，输入管线152及输出管线154在热交换器14内相互靠近或接触，使得输出管线154内的水溶液 123加热(预热)输入管线152内的氨水121，以提高氨水121的温度及降低水溶液123的温度。

请参阅图7，其为本实用新型氨水处理装置又一实施例的构造示意图。如图所示，本实用新型所述的氨水处理装置20主要包括一第一外壳体21、多个第一板槽23及一加热单元27，本实用新型实施例的剖面方向与图1实施例的剖面方向垂直。

在本实用新型实施例中，如图8及图9所示，第一板槽23包括一板体231 及至少一侧板233，其中，板体231包括一上表面232及一下表面234，并于上表面232及下表面234上形成多个凹陷部237。具体来说，可以将平板弯折或加压成型，以在板体231上形成多个凹陷部237。板体231的上表面232的凹陷部237的一端或两端可设置侧板233，使得侧板233与板体231上表面232 的凹陷部237形成一容置槽235。

多个第一板槽23以层迭方式设置，如图10及图11，当两个第一板槽23 重迭时，两个相邻的第一板槽23的凹陷部237之间可形成至少一间隔空间213。此外，两个相邻的第一板槽23的两端不重迭，并在第一板槽23的一端与第一外壳体21之间形成一连通道215，使得间隔空间213及连通道215流体连接形成一流动空间217，例如，两个第一板槽23上设置有侧板233的侧边不重迭。

在本实用新型上述实施例中，两个相邻的第一板槽23的凹陷部237所形成的间隔空间213的剖面为六边形或正六边形，使得间隔空间213形成一六边形或正六边形的柱状体。在不同实施例中，两个第一板槽23所形成的间隔空间213的剖面亦可为其他几何形状，例如圆形、椭圆形、圆弧形、半圆型、四边形、菱形等。

在本实用新型实施例中，在两个相邻的第一板槽23中，位于上方的第一板槽23的下表面234接触下方的第一板槽23的上表面232，但在实际应用时，相邻的第一板槽23并不一定要相接触，亦可使得位于上方的第一板槽23的下表面234与位于下方的第一板槽23的上表面232之间存在一间隔。

在本实用新型另一实施例中，氨水处理装置10亦可包括一氨气浓度提升装置30，如图1及图12所示。氨气浓度提升装置30主要包括一第二外壳体 31、多个第二板槽33及一冷却单元37。多个第二板槽33则设置在第二外壳体 31内，并于第二外壳体31内形成一流动空间117。氨气浓度提升装置30中的第二板槽33包括一板体331及一侧板333，并通过板体331及侧板333形成一容置槽335，基本上第二板槽33的构造与设置方式与氨水处理装置10的第一板槽13相近，在此便不再重复说明。冷却单元37设置在层迭设置的第二板槽 33的上方，并用以降低第二板槽33、流动空间117内部的气体及液体的温度。

第二外壳体31包括至少一气体输入端351、至少一气体输出端353及至少一液体输出端355，其中，气体输入端351、气体输出端353及液体输出端355 皆流体连通第二外壳体31内的流动空间117。此外，第二外壳体31通过气体输入端351连接第一外壳体11的气体输出端155，使得氨气125由气体输出端 155输送至气体输入端351。

由于冷却单元37的作用，第二外壳体31内的第二板槽33的温度会低于外界的温度。氨气125在接触第二板槽33后，氨气125内的水气会因为温度下降而凝结在第二板槽33的下表面，借此去除氨气中的水气，以提高氨气125 的浓度，并产生一高浓度氨气321。此外，凝结的水溶液323会因为重力的作用而流到下方第二板槽33的容置槽335内，使得第二板槽33的容置槽335内的水溶液323慢慢增加，并溢流至下方的第二板槽33及第二外壳体31的底部。高浓度氨气321则可由第二外壳体31上方的气体输出端353输出，而水溶液 323则由第二外壳体31下方的液体输出端355输出。

具体来说，由第一外壳体11的气体输出端155输出的氨气125的浓度并不高，如上所述氨气125的质量浓度可能约为25％。因此，可将由第一外壳体 11的气体输出端155输出的氨气125导入氨气浓度提升装置30，以进一步提高氨气的浓度，例如，由氨气浓度提升装置30的气体输出端321输出质量浓度99％的高浓度氨气321，经过浓度提升后的氨气则可以再次利用。

在本实用新型一实施例中，如图13所示，亦可将氨气浓度提升装置30整合在氨水处理装置10/40内，并将图1的第一外壳体11及图12的第二外壳体31整合为一外壳体41，例如，氨气浓度提升装置30以层迭方式设置在氨水处理装置10/40内。氨水处理装置40主要包括一外壳体41、多个板槽43、一加热单元17及一冷却单元37。

本实用新型实施例的外壳体41的构造与第一外壳体11及第二外壳体31 相似，而板槽43的构造则与第一板槽13及第二板槽33相似，其中，板槽43 包括一板体431及至少一侧板433，侧板433位于板体431的上表面，并于板体431与侧板433之间形成一容置槽435。此外，板槽43在外壳体41内的设置及排列方式亦与图1及图12相近，在此便不再重复说明。

在本实用新型实施例中，主要将加热单元17设置在层迭设置的板槽43下方，并将冷却单元37设置在层迭设置的板槽43上方。液体输入端451连接外壳体41的中间位置，其中，液体输入端451上方及下方的外壳体41内皆设置板槽43，例如，多个层迭的板槽43。液体输出端453设置在外壳体41和/或液体输入端451的下方，例如，液体输出端453位于最下方的板槽43与加热单元17之间或下方。气体输出端455设置在外壳体41和/或液体输入端451 的上方，例如，气体输出端455位于最上方的板槽43与冷却单元37之间或上方。

下方的加热单元17用以加热位于液体输入端451下方的板槽43，而上方的冷却单元37则用以冷却液体输入端451上方的板槽43。例如，液体输入端 451下方的加热单元17及板槽43可被定义为加热区42，而液体输入端451上方的冷却单元37及板槽43则可定义为冷凝区44，其中，加热区42的功能如图1所述，而冷凝区44的功能如图12所述。由液体输入端451进入的氨水121 会溢流到下方的板槽43及加热单元17，并受热产生水溶液123及氨气125，其中，水溶液123会往外壳体41的下方流，并由液体输出端453流出外壳体 41，而氨气125则会往外壳体41的上方移动。

氨气125往外壳体41的上方移动时将会被冷却单元37冷却，使得氨气125 的温度降低。氨气125中的水气会凝结在板槽43的下表面，借此去除氨气中的水气，以提高氨气125的浓度，并产生一高浓度氨气321，其中，高浓度氨气321可由外壳体41上方的气体输出端455输出。

在本实用新型另一实施例中，如图14所示，氨水处理装置40亦可包括至少一输送泵48及至少一管线49，其中，液体输出端453通过输送泵48连接管线49。管线49在靠近液体输出端453及液体输入端451的位置穿透外壳体41，并在外壳体41内部形成一循环管线。外壳体41内的部分管线49位于板槽43 的容置槽435内，例如，管线49位于加热区42的板槽43的容置槽435内，亦可延伸到冷凝区44内的部分板槽43。管线49会与容置槽435内的水溶液 123接触，并以管线49内的水溶液协助加热单元17加热水溶液123，借此进一步提高加热的效率及降低能量的损耗。

一般而言，通常会使用泡罩塔或壳管式热交换器处理废氨水，以泡罩塔为例，在以泡罩塔加热氨水并使得一部分的氨水气化后，泡罩塔的每一板都会有 3-7％的雾滴会传递或延伸至上一板，其中雾滴的含氨浓度与氨水相近。当雾滴夹带水气上一板时，将会增加上一板的水气，并降低上一板的含氨浓度。相较于泡罩塔而言，壳管式热交换器则可以避免氨水气化的过程中所产生的雾滴。

壳管式热交换器虽然可以减少产生的雾滴，但仍存在构造复杂、制作成本较高及加热效率较差等的问题。为此本实用新型进一步提出氨水处理装置 10/40的构造，其中，氨水被加热单元17和/或最下方的板槽13/43加热后虽然有可能会产生雾滴。但由于上方的板槽13/43的温度较低，因此雾滴传送到上方的板槽13/43时，会被上方板槽13/43的容置槽135/435内的氨水121吸收，而不会有雾滴传递或延伸到上一层的问题。

由于下方的板槽13/43的容置槽135/435内的氨水121温度较高，因此下方容置槽135/435排出的氨气125及水气的温度较上方的容置槽135/435内的氨水121高，可用以加热上方板槽13/43，并可提高加热的效率。在以下方容置槽135/435排出的氨气125及水气加热上方容置槽135/435时，氨气125及水气的温度会降低，其中较高比例的水气会凝结在板槽13/43的下表面，同样可减少雾滴，并使得氨气125的浓度提高，例如有5％的水气液化时，约可提高3％氨气的浓度。因此，本实用新型氨水处理装置10/40相较于泡罩塔而言，可有效减少雾滴及提高氨气的浓度，而相较于壳管式热交换器而言，则具有构造简单、制作成本低廉及加热效率高等优点。

以上所述是本实用新型较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。