研究集成电路制造行业主要的挥发性有机物VOCs排放源及VOCs主要因素,并针对VOCs源头、历程控制与最后治理,提出切实有用的减排步伐建议, 为集成电路生产企业VOCs治理研究提供参考。
挥发性有机物(V o la tile O rganic C om pounds),指20时蒸汽压不小于10Pa 或101. 325K Pa标准大气压下,沸点不高260度的有机化合物或者现实生 产条件下具有以上响应挥发性的有机化合物(甲烷除外)的统称。大大都VOCs具有大气化学反应活性,其作为形成臭氧和PM2.5的要害前体物,也是灰霾和光 化学烟雾污染的主要泉源。
2016年12月20日,国务院宣布《“十三五”节能减排综合事情计划》,提出VOC s减排目的:天下挥发性有机物排放总量比2015年下降10%以上;繁 部将VOC纳入主要污染物总量控制规模,现在已出台VOC的系列标准、监测手艺规范、剖析要领等。
集成电路芯片生产历程中使用大宗的有机溶剂如洗濯剂、光刻胶、剥离液、稀释液等,从而爆发一定量的VOC废气,不但造成大气污染,还可能会导致 厂区情形异味,因此举行VOC 排放控制十分须要。
1 集成电路制造行业VOC主要排放源及因素研究
1.1 集成电路制造行业VOCs主要排放源
VOC 排放源主要集中在挥发性有机溶剂的使用、载运、贮存及废气治理历程。
载运历程包括有机溶剂的质料载入及废有机溶剂的载出历程,溶剂储罐与槽车之间的接口等处有机溶剂挥发。有机溶剂的贮存主要包括储罐贮存,化学 品桶装贮存及瓶装贮存。有机溶剂储罐的排气、贮存历程中的不密封或意外泄露也是VOCs的泉源。
集成电路行业的制程排气通常有四种类型:一样平常排气(GEX) ,酸性排气(SEX) ,碱性排气(AEX)及有机排气(VEX) 。无尘室使用有机溶剂后,通过有机排 气管路(VEX ) ,汇总至有机废气处置惩罚系统处置惩罚后排放至外界大气。有机排气是集成电路行业VOC 的主要排放源。
1 . 2集成电路行业VOCs主要因素
徐婕及裴蓓等人的研究显示,集成电路行业有机废气VOC 的主要因素为异丙醇和丙酮,此两项物质占比达VOCs主要因素80% -100 %,其中异丙醇占 比55%以上,丙酮占比5% -34% 。
我们对国4家大型集成电路制造企业的有机排气VOCs因素举行调研,发明这4家企业的VOCs亦以异丙醇和丙酮为主。
同时,企业A 对其厂区内的情形空气VOC举行监测的效果显示,异丙醇浓度居首位(占34% ) ,丙酮浓度居第二位(占18% ) 。
因此有针对性的镌汰异丙醇和丙酮的排放,对集成电路生产企业镌汰VOC s能起到最直接的效果。
2 芯片制造行业VOCs减排控制步伐
2 .1 原辅质料控制步伐
原辅质料控制方面,主要遵照替换或镌汰用量的原则,思量使用不含VOC的替换产品或低VOCs含量的产品来替换,或通过制程方面改善,有意识镌汰 VOC原辅料的使用,尤宜针对VOCs气体主要因素异丙醇及丙酮制订源头减量步伐。
集成电路制造行业异丙醇和丙酮主要用途是芯片及零部件的洗濯,异丙醇及丙酮化学特征极易挥发,这亦是其作为VOC s气体主要因素的缘故原由。异丙醇 源头减量步伐如:只管镌汰使用量,在制程条件允许的情形下,能用纯水替换洗濯的办法或操作,使用纯水替换,不可替换的,研究镌汰用量的计划。丙酮源 头减量步伐如:使用N M P ,O K 7 3 等挥发性较小的有机溶剂替换丙酮洗濯,或使用干冰替换丙酮洗濯等。
2.2 生产历程控制步伐
历程控制主要包括使用历程控制、贮存历程控制及运输历程控制。
2.2.1使用历程控制步伐
含VOC的原辅料使用历程中,应接纳废气网络步伐,提高废气网络效率,镌汰废气的无组织排放与逸散,并对网络后的废气举行处置惩罚后达标排放。爆发 VOCs的工艺,应当在密闭空间或者装备中举行,经废气经网络系统和处置惩罚设施后排放。如不可密闭,则应接纳局部气体网络处置惩罚步伐或其他有用污染控制步伐。
集成电路制造业无尘室含VOC的原辅料主要用于机台及一样平常的预防性保养(PM) 。
使用有机溶剂的机台,应接入有机排气系统(VEX ) ,系统最后设置VOC 废气处置惩罚系统,经处置惩罚后达标排放。为避免有机排气管路接错至其它类型废气系 统的情形泛起,可对全厂酸性、碱性、一样平常等其它类型排气筒进VOB监测摸底排查,对VOB监测效果较高的排气筒,从最后往前排查至机台端,查找出接错 的管路及机台,予以纠正。
本行业某些类型的机台,同时使用几种差别类型的化学品,机台的排气类型未便于直接判断的,可单独对此机台端的排气举行因素检测,以确定其排气 类型。下图例中某机台,SCI槽使用氨水,接碱性排气% A E X ) ,R D 2 槽使用有机溶剂,接有机排气% V E X ) ,这2 个槽的排气类型可以明确确定。F R 槽使用水洗濯沾有氨水的芯片,按通例应接A E X ,思量到右边R D 2槽的有机溶剂挥发气体可能会有部分走漏至F R 槽,故对FR槽的排气因素实验监测后发 现,VOC 浓度远大于氨气,故FR槽排气应接至V E X。
除了机台使用VOC 溶剂,本行业使用溶剂的另一个途径为机台预防性保养(P M ) ,在保养历程中使用异丙醇擦拭机台及其零部件,此历程中会有异丙醇 挥发。为镌汰P M 历程的异丙醇排放,除了上文叙述的源头减量步伐,必需使用异丙醇举行P M 的场合,在条件允许的情形下,可设置作业小情形,用罩子 将PM区域隔离,罩内单独设置抽排风系统,并接至VEX管路,通过VOC 废气处置惩罚系统处置惩罚后排放。
关于废水处置惩罚系统爆发的VOC,若废水系统洞开液面上方的VOC 检测浓度大于规则标准,应密闭废水液面,并排气至VOC废气网络系统。
实验室使用含VOC的化学品举行实验,应在透风柜(橱)中举行,废气应排至VOC废气网络系统。
2.2.2贮存历程的控制步伐
本行业有机溶剂的贮存容器主要有储罐、桶装及瓶装。有机溶剂储罐灌顶应装置密闭排气系统至VOC 废气处置惩罚装置,储罐底部地面设置走漏报警装置。 贮存桶装及瓶装有机溶剂的的房间,应装置密闭排气系统至VOC 废气处置惩罚装置,用完的有机溶剂废空桶及空瓶应坚持盖子盖细密封。另外,沾有有机溶剂的 废抹布等有机溶剂废物,应用塑料袋装好并扎紧袋口。
2.2.3运输历程的控制步伐
使用槽车运输的有机溶剂,槽车和储罐之间有机溶剂转移历程中应设置废气网络系统至VOC 废气处置惩罚装置。转移历程中,槽车管路里的残液可装置回液 管回流至储罐。储罐贮存的有机溶剂需通过密闭管路运送至生产机台。瓶装的有机溶剂从客栈运往无尘室的途中,需要防走漏的特制运输小车,小车内有固 定瓶子的装置,避免瓶子之间相互碰撞。无尘室暂时存放有机溶剂瓶的化学品柜,应装置排气系统至VOC 废气处置惩罚装置,柜中存放的化学品用量不大于2 4 小时的用量。
2.3 最后治理减排步伐
由于集成电路制造行业VOC废气大风量、低浓度的特点,以沸石质料为载体的吸附浓缩法处置惩罚VOC 废气(沸石转轮)在业界获得了较多的应用。鉴于沸石 转轮法处置惩罚VOC 废气的手艺已很是成熟且有大宗的文献叙述,故本文不再对沸石转轮系统举行详细先容,仅针对怎样在沸石转轮系统一样平常运行历程中有用的 提高处置惩罚效率,镌汰VOC的排放提出几点建议。
关于运行的沸石转轮系统,应该按期对泵、风机、阀门、管路讨论等易爆发走漏的装备与管线组件,制订走漏检测与修复(L D A R )妄想,按期检测、及 时修复,避免或镌汰系统VOC 废气走漏征象。
沸石转轮系统燃烧炉的温度对处置惩罚效率有较大影响,温度设置过低,处置惩罚效率不睬想;温度设置过高,增添用能及系统火灾等危害。凭证陈玉峰等人的研 究,焚化炉温度的控制规模为700?730度较为理想,在包管处置惩罚效率的同时,可实现能耗控制。
沸石转轮系统每年均需举行一再例行保养,保养历程中系统处于;刺,不可处置惩罚VOC废气。为包管在沸石转轮系统;Q蚬收贤;贝,VOC 废气能被有用处置惩罚,应当设置备用处置惩罚系统。备用处置惩罚系统可选用另一套沸石转轮系统,也可选用活性炭吸附备用系统;钚蕴课较低秤敕惺窒低潮 较,优点是装置运行本钱低,弱点是会爆发固体废物废活性炭,且活性炭使用周期短。主系统与备用系统之间切换时,应特殊注重控制压力波动,避免影响机台。
3 结语
集成电路制造行业VOC污染防治应遵照源头和历程控制与最后治理相连系的综合防治原则。在生产历程中接纳清洁生产手艺,严酷控制含VOC 原辅料在 生产和储运历程中的VOC 排放,起劲使用不含VOC的替换产品或低VOC含量的产品。通过开展VOC摸底视察,制订VOC治理制度等文件,增强VOC监测和 治理等步伐,实现VOC在集成电路生产中的全历程减排。
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