排氣系統概說 無塵室及廠務設施系統設計
製程環境污染的控制原則 替代 substitution: 用焊接管代替 flanged pipes; 用毒性低的溶劑 ; 用水作為熱媒代替油等 減輕 attenuation: 降低溫度壓力, 例如使用觸媒, 減壓蒸餾等 隔離 isolation: 控制室與操作現場隔開, 危險性設備與化學品放在特別房間內等 減量 intensification: 改用小型反應器, 減少庫存等 包圍 enclosure: 將整個設備包起來, 用氣體輸送法輸送有害粉塵等 局部換氣 local ventilation: 控制有害物產生區的環境氣氛
製程環境污染的控制原則 7. 稀釋通風 dilution ventilation: 期望降低有害物濃度, 配合過濾系統除去有害物 8. 濕法 wet methods: 減少粉塵影響, 使用 water spray 等 9. 好的管理 good housekeeping: 設計清洗系統 ( 用水或蒸汽 ), 設計良好的排水系統, 可供緊急情況下使用 10. 個人保護 : 最後一道防線
工業通風 Industrial Ventilation 簡單的說就是整體換氣 (displacement ventilation) 與局部排氣 (local exhaust) 兩種工程, 其目的在於控制作業環境中的有害物或危險物的濃度, 使在限制數值之下 整體換氣 : 是以新鮮的空氣稀釋被污染的空氣, 希望改善室內的空氣品質 (indoor air quality)
工業通風 Industrial Ventilation 除污染物外, 也要考慮溫度及濕度, 而此即為電子工業無塵室排氣的設計概念 電子工業無塵室採行局部排氣以及整體換氣併用的手段
換氣量計算 1. 依室內人數計算 : 每小時換氣量 m 3 /hr = 人數 x 每個人每小時換氣量 例如勞委會的規定 : 工作場所每一勞工所佔 m 3 <5.7 5.7< <14.2 14.2< <28.3 >28.3 每一勞工所需新鮮空氣 m 3 /min 0.6 以上 0.4 以上 0.3 以上 0.14 以上
換氣量計算 (2) 2. 依室內容積計算 : 每小時換氣量 = 室內容積 (m 3 ) x 每小時換氣次數 (1/hr) 工廠 一般建築 場所種類 有害氣體塵埃發出的地方 換氣次數一般作業室 6 塗裝室 發電變電室 事務室 會議室 20 20 6 12 20 以上
換氣量計算 (3) 依據液體蒸發速率,TLV 值計算換氣量, 適用於毒性物質 : 換氣量 (m 3 /min) = {1446 x 溶劑比重 x 10 6 x 蒸發率 (kg/sec) x K} ( 溶劑分子量 x TLV) K 為安全係數, 取 3-10 之間, 依 TLV 值大小建議如下 : TLV(ppm) >50 0 500 400 300 200 100 <100 K 3 4 5 6 8 9 10
換氣量計算 (4) 對可燃液體而言, 依據其蒸發量以及 LEL 計算之 : 換氣量 (m 3 /min) CMM = {1446 x 溶液比重 x 100 x 蒸發率 (kg/sec)} ( 分子量 x {LEL x C} x B) 其中 B=1 當溫度不高於 250 o F; B=0.75, 當溫度高於 250 o F C=25% for 一般作業 ; C=1 0.5% for 特殊危害控制情況 LEL: lower explosive limit ( 燃燒或爆炸下限 ) 一般作業控制在該值的 25% 處, 特殊危害物質作業時, 則降低到 1 0.5%
依有機溶劑中毒預防規則計算 溶劑種類 換氣量 CMM 第一種溶劑 作業時間一小時內消費量 (g/hr) x 0.3 第二種溶劑 作業時間一小時內消費量 (g/hr) x 0.04 第三種溶劑 作業時間一小時內消費量 (g/hr) x 0.01 * 適用於單純的有機溶劑或其混合物
計算範例 對象 : 乙酸異丙酯 - 基本數據 : TLV 250ppm; MW=102; 作業空間 : 9.3m x 9m x 3.3 m; 飽和蒸汽壓 = 47.5 mmhg ( 作業溫度下 ); LEL = 1.8%; 第二類有機溶劑 ; 蒸汽密度 = 3.52 kg/m 3 ; 比重 = 0.87 先估計蒸發速率, 得到 5.45 x 10-4 kg/sec 然後使用不同的方法, 估算換氣量 : 結果得到 TLV 法 = 142.8 CMM; LEL 法 = 3.73 CMM 室內容積法 = 138.1; 有機溶劑中毒預防規則 = 78.5 CMM 理論上應該選取最大的數值, 也就是 142 m 3 /min, 作為換氣量工程設計使用
Evaluation of Worker Exposure to Toxic Vapors Material balance viewpoint: V dc dt Q m kq Where Q m = source term (evaporation rate of toxic vapor) (mass/time) Q v = ventilation rate (volume/time) k = nonideal mixing factor (=1 for ideal mixing) v C
At steady state, we get C ppm = Q m RT/(k Q v P M) x 10 6 Q m = M K A (P sat P)/(RT) * K = mass transfer coefficient (To estimate K roughly K = a D 2/3 ) * D is the diffusion coefficient; a = proportional constant (For gases: D/D o = (M/Mo) 1/2 ) D o a reference diffusion coefficient or K = Ko (M/Mo) 1/2 ; Ko is a reference mass transfer coefficient
其他注意事項 排氣管內, 要避免有機蒸汽的累積, 避免引起火災 ( 方法之一為增設活性碳的設備, 但必須注意活性碳吸附床的保養維修 ) 科學園區的半導體廠, 曾經因為廢氣的排氣管中, 通入不相容的氣體, 最後導致火災 抽氣量大, 可能造成作業環境的溫度下降, 也許對製程並不好的效果 需要折中處理 ( 在製程, 環保, 安全中, 選擇最適化的作業條件 )
人的呼吸 進入大型儲槽維修 (or 類似情況 ), 其內的氧氣夠不夠? 基本資料 : 正常人的肺部體積 5 L, 每次約呼吸 500 ml, 其中僅 350 ml 與肺部交換, 呼吸速度約 30 L/min (I.e. 每秒一次 ), 肺部內氧氣濃度約 16%; 人類吸入 16% 氧的空氣, 就會發生不適應現象 ; 當氧氣濃度降到 11-12%, 就會昏迷,6% 呼吸停止 如果進入純氮容器內工作, 又未攜帶空氣鋼瓶, 吸幾口氣後就會昏迷? 多久會死亡? (Sol): V dy/dt = - m y (m = 30 L/min; V = 5 L; t =0, y = 0.16) 解之, 當 y = 11% 時,t = 6.9 sec 會昏迷當 y = 6%, t = 17.9 sec 會死亡
缺氧狀態的症兆 氧氣含量 12-14% 14% 10-12% 12% 8 10% 6 8% 4 % 症 兆 呼吸深沈, 脈搏加速, 手腳不協調 Cheyne-Stokes 呼吸 (?),, 昏眩,poor, judgement, 嘴唇變藍 昏睡感, 嘔吐, 昏迷, 臉泛紅 8 min 100% 的生物都會死亡 ; 6 min 可以救回一半 ; 4-54 mn 大部分都能救回 40 sec 就昏迷, 抽慉, 呼吸停止, 死亡
利用電腦模擬計算換氣量 以上諸公式, 明顯的僅為依據經驗得到, 所以不會太精確 若能利用我們對流體力學的知識, 模擬作業環境內的流場, 物質分佈, 乃至於溫度, 濕度分佈都可以得到, 如此將更有助於精確的設計換氣量, 不至於過大或不足 工研院經驗 : 可用於噴漆作業, 造漆作業, 或噴砂作業等所需要的氣流亭設計
氣流亭內工作區空間大小 氣流亭內工作區開口面速度 氣流亭模組單元設計的流程圖 所需風量 Q 濾材過濾面積 A 氣布比 A/C 濾筒支數 N 壓力損失 dp 風車馬力大小 HP
污染物隨著這氣流穿過右下方百葉槽縫進入過濾區, 而被濾除 氣流亭的概念
局部排氣 其設計步驟包括 : a. 氣罩設計 : 如上吸, 下吸, 側吸, 吹吸等不同的方式, 在最恰當高度, 以最經濟風量捕集有害物質 b. 管路設計 : 計算各段的風管壓損, 及壓力平衡 c. 尾氣處理設計 : 適合排氣成分的處理設備, 例如集塵, 濕式洗滌塔, 活性碳塔等 d. 風車 : 計算排氣量以及系統的靜壓損
輸送速度的範圍 有害物 蒸氣, 氣體, 煙燻煙 fume 非常輕細粉塵 乾粉塵重粉塵 重或潮濕粉塵 輸送風速 (m/min) 305-370 370 427-610 610-762 762-1070 1220-1370 1370 >1370
9m 活性碳 吹吸式局部排氣設計示意圖 使用理由 : 該廢水槽區, 污染源面積廣, 且風車換氣量有限, 因此改為吹吸式, 可以不必大幅增加換氣量, 節省一些成本
實驗室則多使用抽風櫃, 以控制作業場所有害物或危險物的濃度 圖片取自 Labsafety series
普通的抽風櫃, 內部氣體流量與速度分佈, 會受開關的大小影響
可採取 by-pass 設計 理想狀況是所有的危險物及有害物都會被立即帶走, 處理後排放 不宜有 eddy current, 將可能造成殘留有害物在氣櫃內
外裝式氣罩應用實例 左為側吸式 ( 顯影液蒸汽 ) 右為上吸式 ( 電銲燻煙 )
包圍式氣罩應用實例 ( 生物氣膠 )
包圍式氣罩應用實例 ( 排氣櫃及層流作業台 )
典型的氣罩應用錯誤案例 ( 錯把外裝式氣罩當作包圍式氣罩 )
常用排氣機 離心式排氣機 ( 污染氣體之排氣迴路 )
排氣道出口設計基本觀念
排氣道出口設計基本觀念
典型的排氣道出口設計錯誤案例
排氣道出口設計正確例與錯誤例之比對
電子工業排氣系統主要特徵 半導體業 : 化學品種類多, 但總量不大 平面顯示業 : 化學品種類較少, 但總量大 實例說明 - TFT-LCD 產業排氣 - DRAM 產業排氣
處理設備功能分類 Acid / Alkaline exhaust scrubber Stripper exhaust scrubber Flammable exhaust scrubber CWH exhaust scrubber VOC exhaust treatme nt unit 型式 水平式 水平式 水平式 水平式 沸石轉輪 污染物種類及其濃度 1.HNO 3 (50ppm) 2.HCl (50ppm) 3.H 2 SO 4 (30mg/Nm 3 ) 4.HF (33 ppm) 5.Cl 2 (1 ppm) stripper (10 ppm) 1.SiH 4 (1ppm) 2.PH 3 (4 ppm) 1.HNO 3 (5ppm) 1. HCl (5 ppm) 3.H 2 SO 4 (30mg/Nm 3 ) 4.HF (33 ppm) 150ppmv (90% IPA, 10% Acetate) 污染物去除效率 99% >99% 99% 99% >95%
處理設備功能分類 Acid exhaust scrubber Alkaline exhaust scrubber VOC exhaust ( 濃縮轉輪 +RTO) 污染物種類及其濃度 1.HNO 3 (24ppm) 2.HCl (6ppm) 3.H 2 SO 4 (6 ppm) 4.HF (10ppm) 5.CL 2 (3 ppm) 6.F - (5 ppm) 7.NO3 - (100ppm) 8. CL - (500 ppm) NH 3 (1500 ppm) 300 ppm as CH 4 污染物去除效率 95% 95% 95%
排氣分類 在半導體生產環境中, 不同的設備機台會產生不盡相同的化學性廢氣, 雖然部份設備機台本身有前廢氣處理設備, 仍然不能避免處理設備失效之問題 晶片生產製程中也使用了大量的易燃溶劑與化學品, 因此必須將它們做有效的分類與處理, 以避免在管路中因二度化學反應產生危險, 並降低廢氣排放及符合環境法規要求, 因此廢氣排放處理系統在此就扮演著很重要的角色
半導體業廢氣來源分類
製程排氣之工安危害 分析半導體產業之災害, 發現通風排氣系統 ( 包含 Fume Exhaust HVAC Gas Cabinet Local Scrubber) 為災害發生之主要原因 由於半導體製造技術愈趨複雜化以及產能提升的壓力及製程更新過於快速, 所潛在的人員危害與財產損失也愈來愈複雜 除了財務投資上的風險外, 其意外損失的風險, 更是被美國 Factory Mutual System (FMS) 列為 高風險 的行業 主要是因為它在製程中使用高毒性 腐蝕性及易燃性氣體, 及液體外亦使用大量可燃性塑材, 增加火災的重要因素
製程排氣之工安危害 美國 Factory Mutual (FM) 針對 1986 年至 1996 年十年來災害統計, 表示 FM 保險公司理賠之無塵室災害有記錄者共 260 件, 其中通風排氣系統災害佔 80% 以上 ; 而機台災害則以 Wet Bench 一項次數最高
製程排氣之工安危害 不同的設備機台會產生不盡相同的化學性廢氣, 雖然部份設備機台本身有前廢氣處理設備, 仍然不能避免處理設備失效之問題 另外晶片生產製程中也使用了大量的易燃溶劑與化學品, 因此必須將它們做有效的分類與處理, 以避免在管路中因二度化學反應產生危險, 並降低廢氣排放及符合環境法規要求, 因此廢氣排放處理系統在此就扮演著很重要的角色
製程排氣安全管理 半導體製程排氣管路主要排氣管路內廢氣來源包括表一資料 各排氣管路內需特別注意各類化學物質相容之問題, 管路內特殊氣體的種類可分為腐蝕性 毒性 易燃性 氧化性 惰性等
製程排氣安全管理 一般常用的半導體氣體分類包括 : 腐蝕性 / 毒性 :HCl: BF3 WF6 HBr SiH2Cl2 NH3 PH3 Cl2 BCl3 等 ; 易燃性 :H2: CH4 SiH4 PH3 AsH3 SiH2Cl2 B2H6 CH2F2 CH3F CO 等 ; 氧化性 :O2: Cl2 N2O NF3 等 ; 惰性 :N2: CF4 C2F6 C4F8 SF6 CO2 Ne Kr He 等其中很多氣體是具有二項以上的特性, 其各種氣體之詳細特性資料, 可參考物質安全資料表 (MSDS)
氣狀污染物主要防治方法 吸收 (absorption): : 藉由液體與氣體接觸, 使氣體中的某些成分移入液體而產生分離效果, 又因吸附劑之不同, 分成溼式洗滌及乾式洗滌 吸附 (adsorption): : 利用固體本身作用力, 將流體中某些物質吸著並集中於固體表面上之一種程序 冷凝 (condensation): : 將氣體或蒸氣轉換成液體
氣狀污染物主要防治方法 燃燒 (combustion) / 焚化 (combustion): : 一種利用燃燒方式來去除可燃污染物的程序 焚化技術 : 焚化處理可概分為以下幾種 : - 直接焚化法系統 : 不經濃縮之前處理的焚化設備 - 觸媒焚化爐 : 利用氧化觸媒在低溫下操作之焚化設備 - 回復式焚化爐 : 通常在 760 ~ 950 o C 下操作, 利用熱交換器預熱, 大約回收 65% 的熱 - 再生式焚化爐 : 利用二至數床的蓄熱介質, 將燃燒氣體的能量轉傳給欲處理之 VOCs,, 利用切換的方式來轉換 VOCs 欲進入的床
氣狀污染物主要防治方法 生物濾床技術 : 利用微生物將有機物質分解為二氧化碳及水或無害鹽類, 同時利用污染物之碳源為能量來維持微生物之活 性
廢氣排放處理系統分類 廢氣排放處理系統 (Air Abatement System, 簡稱 AAS),, 其排氣管路可區分為 General Exhaust System (GEX) Acid Exhaust System (SEX) Ammonia Exhaust System (AEX) VOC Exhaust System (VEX)
一般排氣 (GEX) 生產過程機台本身會產生熱源 particle 與無害氣體, 但考慮無塵室空調與過濾裝置負荷, 及生產環境溫度的舒適性, 因此將此廢氣以一般風車抽取排放至大氣環境, 不需做任何處理
酸排氣 (SEX) 在晶片生產過程中, 製程設備會使用大量的化學品, 其大都涵蓋大量酸性與少量鹼性等腐蝕性化質 如果未將此類化學性廢氣加以處理而排放, 則勢必會嚴重衝擊我們的環境 SEX 設備主要是一濕式洗滌塔 (Scrubber),, 利用鹼性 (NaOH) 循環水沖洗製程排放的酸性廢氣, 並藉由酸鹼中和原理將排氣中性化而不具腐蝕性, 而排氣的化學物質經沖洗沉降並定量排放至廢水處理場做進一步處理
鹼排氣 (AEX) AEX 最主要是處理製程設備所產生的 Ammonia 處理設備本身主要也是一濕式洗滌塔 (Scrubber), 利用酸性 (H2SO4) 循還水沖洗製程排放中所含有的 Ammonia 廢氣, 廢氣中的化學物質 NH3 經沖洗而溶於循還水中, 廢氣再進入 SEX 處理, 其洗滌塔廢水定量排放至廢水處理場做進一步處理 Ammonia 的廢氣不直接進入 SEX 處理, 乃是 Ammonia (NH3) 的廢氣與 SEX 內的氯與氟根離子 (CL-,, F-) F 產生反應, 生成白色的氯化氨或氟化氨 (NH4CL, NH4F) 粉塵結晶, 會造成管路阻塞, 環境污染與煙囪排放不透光率不符環保法規要求
有機排氣 (VEX) Volatile organic compounds (VOCs( VOCs) 其特徵和酸鹼不同, 且較難處理 若未處理直接排至大氣環境, 會有污染空氣, 造成空氣品質下降之風險 一般來說 VEX 處理系統主要分為三大部份 :(1): 吸附作用 (2) 脫附機構 (3) 後處理方式 ( 如焚化 )
洗滌塔 目前對於無機酸鹼性氣體之處理方法主要以吸收法為主, 其主要是藉由氣液兩相接觸之氣體吸收程序, 將氣體中之溶質吸收輸送至液體內部 常見之吸收洗滌裝置有 : 噴淋塔 ( spary column ) 板式吸收塔 ( plate absorption tower ) 及填充塔 ( packed tower ) 等, 所用之裝置, 必須能使氣體與液體充分接觸, 以提高吸收效率, 其中又以填充塔為各種氣體吸收洗滌塔中最被廣泛使用
洗滌塔 濕式洗滌塔可處理廢氣中之粒狀物, 同時亦可去除廢氣中所含的氣態污染物, 而對某些氣態污染物而言, 可以生產或回收有用之化學物質, 且對於污染物的突增負荷, 可調整水量, 繼續維持高效率操作 其噴出洗滌液之反應
舉例說明 洗滌塔
臥式填充洗滌塔架構
立式填充洗 滌塔
各式洗滌塔之比較
各式洗滌塔之比較
各式洗滌塔之比較
偏流 負載點與泛溢點 當流體只順著部份路徑通過填料而無法分布於整個填充床稱為偏流 當氣流流量增加到某程度時, 下降液體受到氣流的阻礙稱為負載點 若氣流大到某個程度以上, 流動之阻力更大, 在極端的情況下液體將無法向下流動而由塔頂溢出稱為氾溢點 吸收操作必需要在氾溢點以下才可
設計洗滌塔時亦須考慮部份 尺寸 : 為使氣體速度均勻一致, 並在可能發生迴流之處設置分調節板 噴嘴的選擇 : 一般洗滌液為循環使用, 故高壓噴嘴式的洗滌塔對於所使用的液體要求最嚴格
噴嘴之選用
洗滌塔操作常見問題及對策
洗滌塔操作常見問題及對策
設計洗滌塔時亦須考慮部份 液體處理設備 : 為防止洗滌液造成環境污染問題, 因此, 經常循環使用洗滌液以減少廢水量, 但也因此增加了污染物的濃度, 另外, 選擇不同的洗滌液可同時處理不同的氣體 由於洗滌廢液具有腐蝕性, 故亦需使用防蝕性材質
揮發性有機氣體處理 電子工業 VOC 來源主要來自光阻液, 去光阻液及顯影液 主要為丙酮, 異丙酮, 甲苯, 二甲苯以及含氯之有機物 高沸點或有惡臭, 或高溫下不穩定一般採取焚化為原則
電子工業常見 VOC 廢氣成份
各種 VOC 之特性分類
各種 VOC 之處理方式適用範圍
活性碳吸附 吸附平衡及破壞時間 吸附熱 物理吸附或化學吸附 吸附持有量 吸附填料裝置的保安設計
焚化處理 當採用後處理成本高且有二次公害或有惡臭之問題, 一般採用直接焚燒方式徹底破壞 濃度不高時需補充燃料不甚經濟, 宜採用濃縮後再直接燃燒
VOCs Exhaust Treatment 沸石轉輪處理系統 : 一次風車 2-6 R/Hr 吸附區 二次風車 有機廢氣 180-200 o C 脫附區 冷卻區 脫附風車 OXIDIZER
沸石轉輪 VOC 處理設備
沸石轉輪 VOC 與活性碳並用之流程
VOCs Exhaust Treatment 顆粒活性碳處理系統 : Clean Air 冷卻水 condenser 有機廢氣 Solvent Collection N2 Carry Gas Air 顆粒活性碳 Beaded Carbon Absorbent
污染物去除機制 流體化床濃縮 含 VOC 排氣經流體化床式吸附塔 ( 內含活性碳粒 GBAC, 過去曾為吳宇化工專利, 目前已過專利期限 ) GBAC 於脫附塔中以電熱方式 (400 ) 脫附 VOC, 脫附後之 VOC 以冷凝方式濃縮為廢液委外處理 沸石轉輪濃縮焚化 含 VOC 排氣經沸石轉輪後 ( 內含高疏水性的無機性沸石材料 ), 處理後之乾淨氣體排出, 污染物備吸附於沸石上 以高溫氣體 (180 ) 脫附 VOC, 脫附後之 VOC 以直燃式焚化爐焚化
污染物去除效率 流體化床濃縮 90 %以上 由國內過去的實績來看, 本系統處理效率較不穩定, 但現在經過增設 SSR 後, 不穩定性已獲得改善 沸石轉輪濃縮焚化 90 %以上
污染物 濃度 流體化床濃縮 VOC 濃度範圍較廣, 數十 PPM 至 1000PPM 均可適用 沸石轉輪濃縮焚化 VOC 濃度宜小於 400PPM 因受限於焚化爐的經濟性與安全性設計, 濃度過高時會導致系統 shut down 尤其需注意污染物尖峰值出現時的情況
吸附材質的清理或再生 流體化床濃縮 系統雖有脫附機制 ( 脫附溫度約為 400 ), 受限於 GBAC 具部份高沸點有積物殘存 (NMP MEA DMSO PGMEA) 設置 SSR 高溫再生 GBAC ( 再生溫度約為 700 ~ 800 ), 以確保去除效率, 由廠務人員視需要而開啟 SSR ( 當污染物去除效率無法達到預期效果時 ) 再生過程不需停機, 惟每年約有 10 %的 GBAC 損耗 沸石轉輪濃縮焚化 系統雖有脫附機制 ( 脫附溫度約為 180 ), 受限於沸石具部份高沸點有積物殘存 (NMP MEA DMSO PGMEA) 有三種去除方式 : 設置噴嘴水洗停機時間 :12 hr( 清理效果較差 ) 拆卸清洗 ; 停機時間 :48 hr 高溫脫附 (250~300 ) 不需停機
工安意外 流體化床濃縮 由於國內實績較少, 目前並無工安意外的紀錄 沸石轉輪濃縮焚化 出現較多的工安意外事件, 發生多次的火災事件 主要為沸石轉輪主體 脫附管線之燃燒, 焚化爐與熱交換器之異常
二次污染 流體化床濃縮 濃縮之有機廢液需處理, 若委外處理廠商處置不當將引起環保糾紛 沸石轉輪濃縮焚化 水洗沸石之有機廢水處理較高的 NO X 濃度排放 廠務人員例行維修工作 廢液運出廠外作業 風車皮帶更換 GBAC 的添加 風車皮帶更換 轉輪皮帶更換 脫附管線更換 焚化爐 熱交換器的清沸石轉輪的拆卸清洗
流體化床濃縮 操作費用 電力 1st Fan Air Blower N2 Blower Cooling water pump Chiller Desorber heater SSR 沸石轉輪濃縮焚化 電力 1st Fan 2nd Fan Combustion Fan Desorption Fan 燃料 NG / LPG / Diesel N2 Consumption G-BAC consumption Waste Treatment
流體化床濃縮 沸石轉輪濃縮焚化 案例 澤宇科技國內實績 : 南亞科技二期 中華映管二期 廣輝電子二期 技術來源 : 美國 EC&C 公司, 應用於半導體業 Intel(10 套 ), Hitachi, 與 Komag,Lucent 等 澤宇科技曾經委託尚達工程施工, 而澤宇科技表示現在已有自己之工廠, 可以執行製造及安裝工程 華懋科技 ( 國內實績 51 套 ) 力技環保 ( 國內實績 5 套 ) 台灣友絡 ( 國內實績 2 套 ) 超尊科技 ( 國內實績 7 套 ) 倍昕工程 ( 國內實績 4 套 ) 本法普遍應用於國內半導體與光電工業, 諸如台積電 聯電 華邦 友達 世界先進 奇美光電 茂德 矽統等 華懋科技國內實績 : 統寶光電一期技術來源 : 日本吳宇化工集團, 應用於該集團旗下之化工廠 吳宇化工於 1997 年起於美國 intel 建造流體化床濃縮系統, 施工工作係委由美國 EC&C 公司執行 設備統包廠商多購置日本或美國之沸石濃縮轉輪, 配合國內之直燃式焚化爐廠商製作
VOC 處理採用流體化床方式
VOCs Exhaust Treatment 操作狀況實例蒐集
TFT
TFT
TFT
VOCs 處理單元總檢討 法令對效率之要求 > 90% 轉輪 : 流體化 : 安全與可靠度 FMEA, PHA, SEMI S-93S 吸附 x 脫附 x 焚化吸附 x 脫附 x 冷凝 操作成本 轉輪 : 流體化 : 廢氣濃度 : 電力 + 燃料 + 其他電力 + 廢液處理 + 其他濃度越高燃料越省, 轉輪操作廢越低
VOCs 處理單元總檢討 ( 續 ) 初設成本 : 相互競爭, 差距小 轉輪 / 流體化 燃料取得便利性 轉輪 / 流體化 操作便利性 轉輪 / 流體化
製程排氣設計安全基準 排氣管 (Fume exhaust) 本來是用來將危害性物質排除, 但也可能將著火設備的熱及火焰吸入 如果排風管內有一些可燃性液體 ( 如光阻真空泵油 ) 或矽甲烷粉末, 在高熱被吸入超過閃火點, 就會成為燃料而有助燃效果
製程排氣設計安全基準 排風管材質本身就是可助燃材料, 因此縱使沒有以上可燃物, 當溫度超過其燃點時, 就會造成管路斷裂而使煙四處蔓延 排氣系統設計應對於不相容性氣體分類, 如無法完全區分, 可依下列加以分類 (a) 酸氣 (Acid);(b) (b) 鹼氣 (Alkaline);(c) (c) 揮發性有機類溶劑 ( 即 VOC);(d) 毒性 (Toxic);(e) (e) 易燃性 (Flammable) 可燃性 ( Combustible) 自燃性 (pyrophoric) 及氧化性 (oxidizer) 氣 ;(f); 氨 (NH3);(g) (g) 氮氧化物 (NOx);(h) 臭氧 (O3)
製程排氣設計安全基準 不相容之製程排氣系統其風管 / 風扇系統是必須分離且其材質選用必須與氣體相容 供應商應提供排氣管材質物理與化學性質文件 應計算最大產量時各類製程排氣系統之排氣量, 再依排氣量選用適當排氣管尺寸
製程排氣設計安全基準 排氣系統尺寸及佈置 (Layout) 選用應使輸送速度設計應滿足 ACGIH 最小風速要求, 無法滿足時應有替代或保護措施 排氣系統之應設計及測試應考量在例行操作及保養及其他控制系統失效下情況, 其設計理論參考 ACGIH 工業通風,OSHA, 規章,29CFR, 1910,SEMIS6 通風所述
製程排氣設計安全基準 排氣煙囪位置應遠離冷凍空調進氣口 應計算煙霧 (smoke) 擴散範圍以明確彼此安全距離, 其計算方法可參考 ACGIH & ASHRAE Handbook 排氣設計密度如果不是在標準狀態應加入修正因子 ( 溫度 壓力 高度 ) 緊急電源應能提供 50% 正常運轉之電力
製程排氣設計安全基準 排氣管應有預留量測點, 其位置應滿足環保法規要求並參考 ACGIH 建議 排氣應避免正負壓干擾產生逆流或管內危險性氣體累積聚集產生火苗 排氣管應使用 FM 認証合格材質或不燃性材質 若排氣管不是 FM 認証合格材質, 則必須按裝灑水頭在 6 寸以上排氣管上, 而 6 寸以下支管則應更換成合格的材質 在排氣管穿過防火牆時, 穿過部份應有防火泥或其他防火阻隔, 以保持防火區隔的完整性
製程排氣設計安全基準 防火閘門不應裝設在製程排氣系統 應量測排氣流量, 且當排氣失效降低至一定的設定點以下發出警報, 火災偵測與警報系統不應以連鎖來自動關掉局部排氣動力 排風機供應商應提供以 CNS 標準或同等級標準以上認證之性能曲線並避免性能曲線上不穩定區域 排氣系統應至少有一台備用排風機 (redundant fan) 並連接緊急備用電源
製程排氣系統管路材質 不鏽鋼 (Stainless steel) 當管路空氣會有可預見的高溫時, 則可使用不鏽鋼 SUS#304 若是會受到酸的侵蝕可能則可使用 SUS#316 或 SUS#304 等級的不鏽鋼材質
製程排氣系統管路材質 塑膠材質 (Plastic Material) PVC:PVC 對許多化學物質有良好的阻抗性, 但當某些有機溶劑溢流時會對此材質造成腐蝕 它在約 60 o C 時會軟化但不會立即燃燒, 然而其燃燒之產物為氫氯酸會對電氣設備及人產生傷害, 可用玻璃纖維強化聚酯樹酯當其外層以改善其強度及抗熱性, 但這樣做並不會改善其火焰防阻性 PP:PP 在熱阻性方面比 PVC 略好, 但它仍然會燃燒且燃燒時會滴落 它對許多溶劑有阻抗性
製程排氣系統管路材質 玻璃纖維強化塑膠 (Fiberglass Reinforced Plastics,FRP) FM approved coated Stainless steel 為一外層為不銹鋼, 內部用耐酸鹼材質加工覆蓋, 可以達到防腐及防火的雙重效果, 目前已是新建廠房或工程使用的管材