電子半導體廢氣治理需結合其工藝復雜、廢氣成分多樣(含酸性/堿性氣體、有機溶劑、特種氣體等)及高安全性要求的特點,采用分類收集、分級處理、深度凈化的組合工藝,并嚴格遵循環保法規。以下是具體技術路徑與管理策略:
一、廢氣特性與治理難點
成分復雜性
酸性氣體:HF、HCl、Cl?(來自蝕刻、清洗工藝)。
堿性氣體:NH?(來自CVD沉積、擴散工藝)。
有機廢氣:PGMEA、IPA(光刻膠溶劑)。
特種氣體:SiH?(硅烷)、PH?(磷化氫)、NF?(三氟化氮,強溫室氣體)。
治理難點
高毒性/腐蝕性:如Cl?、SiH?泄漏可能引發爆炸或中毒。
低濃度大風量:部分工藝廢氣濃度低(<100 mg/m³),但總量大。
法規嚴格:需滿足《電子工業污染物排放標準》(GB 39726-2020)及地方特排限值。
二、源頭控制與分類收集
工藝優化
替代高危氣體(如用NF?替代CF?減少溫室效應)。
密閉化操作(如手套箱、局部排風罩)減少無組織排放。
廢氣分類
酸性/堿性廢氣:單獨管道收集,避免中和反應放熱。
有機廢氣:與無機廢氣隔離,防止爆炸風險。
易燃易爆氣體(如SiH?、H?):專用防爆管道,設置緊急切斷閥。
三、預處理階段
顆粒物去除
高效過濾器(HEPA濾網):去除0.3μm以上顆粒,保護后續設備。
濕式洗滌塔:同步去除水溶性氣體(如NH?)和顆粒物。
溫度/濕度控制
冷凝器:降低廢氣溫度,防止高溫引發反應。
除霧器:去除水分,避免腐蝕管道。
四、核心處理技術組合
方案1:酸性/堿性廢氣處理
工藝流程:
堿液噴淋塔(處理HCl、Cl?)→酸液噴淋塔(處理NH?)→除霧器
關鍵設計:
噴淋液循環使用,定期檢測pH值并補充藥劑。
塔內填料選擇耐腐蝕材料(如PP、PTFE)。
方案2:含氟廢氣處理
工藝流程:
石灰乳噴淋塔(Ca(OH)?吸收HF)→干式吸附床(活性氧化鋁吸附殘留F?)
優勢:石灰乳成本低,吸附床可深度凈化至0.1mg/m³以下。
方案3:有機廢氣處理
適用場景:低濃度(<500mg/m³)、大風量廢氣。
工藝流程:
沸石轉輪吸附→脫附濃縮→蓄熱式熱氧化(RTO)
注意:RTO需防硅烷燃燒產物(SiO?)堵塞蓄熱體,需定期高壓空氣反吹。
方案4:特種氣體處理
SiH?/PH?:
安全燃燒爐(850℃以上徹底氧化)→堿液噴淋(吸收SO?、PO??)。
NF?:
高溫分解爐(>1200℃)→堿液吸收(生成NaNO?/NaNO?)。
五、深度凈化與安全措施
應急處理
設置活性炭吸附箱作為安全網,應對濃度波動或設備故障。
防爆設計
管道安裝阻火器、泄爆片,設備接地防靜電。
有機廢氣處理系統設置氮氣保護裝置。
副產物資源化
噴淋廢液經中和、沉淀后委外處理,或回收有用成分(如氟化鈣)。
六、監測與運維管理
在線監測系統(CEMS)
實時監測HF、HCl、非甲烷總烴等指標,數據聯網至環保部門。
定期檢測
每季度委托第三方檢測特征污染物(如NF?、SiH?)。
設備維護
噴淋塔每月清理結垢,RTO蓄熱體每年清灰,催化劑每2年再生。
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