一、项目概况  

项目名称：无锡半导体制造企业废气处理系统工程  

处理风量：30000m³/h

项目地点：江苏无锡

废气来源：  

- 光刻/显影：光刻胶挥发产生异丙醇（IPA）、丙二醇甲醚醋酸酯（PGMEA）等VOCs。  

- 蚀刻/清洗：氢氟酸（HF）、氯气（Cl₂）、氨气（NH₃）等酸性及碱性气体。  

- 薄膜沉积：硅烷（SiH₄）、氟碳化合物（如CF₄、SF₆）等高危气体。  

- 封装测试：环氧树脂固化过程中释放的苯系物、有机胺类。 

- 产品清洗 ：异丙醇

废气特性：  

- 成分复杂：含VOCs（浓度50-1000 mg/m³）、酸性气体（HF≤50 ppm）、硅烷（爆炸极限2.5%-82%）及超细颗粒物（PM0.1）。  

- 排放波动大：间歇性高浓度排放（如设备启停阶段）与低浓度持续排放并存。  

- 高危性：硅烷遇空气自燃，HF强腐蚀性，部分VOCs易燃易爆。  

二、处理目标与法规依据  

1. 处理目标：  

   - 污染物去除率：VOCs≥99%，HF、Cl₂≥99.9%，硅烷（SiH₄）彻底分解。  

   - 排放限值：满足《电子工业污染物排放标准》（GB39731-2020）及地方标准（如上海市DB31/374-2006），非甲烷总烃（NMHC）≤20 mg/m³，HF≤0.1 mg/m³。  

2. 法规依据：  

   - 国家标准：GB39731-2020、GB16297-1996（大气污染物综合排放标准）。  

   - 地方要求：重点区域（如长三角）执行特别排放限值，NMHC≤10 mg/m³。  

   - 行业规范：SEMI S2/S8（半导体制造环境健康与安全标准），强调废气密闭收集与实时监测。  

三、处理技术方案设计  

1. 整体工艺路线    

废气产生点 → 分类集气系统 → 预处理单元 → 核心处理单元 → 深度净化单元 → 在线监测 → 达标排放  

2. 关键工艺详解  

（1）分类收集与预处理  

- 收集系统：  

  - 局部排风：在光刻机、蚀刻机等产污设备上方设置密闭集气罩，捕集效率≥95%。  

  - 管道网络：采用316L不锈钢材质，内壁经PTFE涂层处理，防止HF腐蚀。  

- 预处理单元：  

  - 硅烷安全处理：  

    - 局部燃烧塔：硅烷废气通过真空管道直接接入POU端燃烧装置，在1100-1200℃高温下分解为SiO₂和H₂O，配备防回火装置与泄爆片。  

    - 惰性气体稀释：未完全燃烧的硅烷通过氮气稀释至爆炸下限以下，再接入中央处理系统。  

  - 颗粒物与水分去除：  

    - 干式过滤：采用高效玻璃纤维过滤器，拦截≥1μm颗粒物。  

    - 冷凝回收：对高沸点VOCs（如PGMEA）进行深冷处理（-20℃），冷凝液回用于生产，减少后续处理负荷。  

  - 酸性气体中和：  

    - 两级碱洗塔：一级塔采用NaOH溶液（pH=12-13）去除HF，二级塔用Na₂S溶液（pH=8-9）处理Cl₂，液气比3-5 L/m³，填料为大比表面积陶瓷，接触时间延长30%。  

（2）核心处理工艺  

- 有机废气处理（VOCs）：  

  - 沸石转轮吸附浓缩：  

    - 浓缩倍数：15-20倍，将低浓度废气（50-200 mg/m³）浓缩至800-1000 mg/m³。  

    - 脱附再生：180℃热空气循环脱附，脱附风量为处理风量的1/15，降低能耗。  

  - 蓄热式热力氧化（RTO）：  

    - 焚烧温度：760-850℃，停留时间≥1.0秒，净化效率≥99%。  

    - 热能回收：陶瓷蓄热体回收率≥95%，余热用于预热新风或工艺加热。  

- 特殊气体处理：  

  - 氟碳化合物（PFCs）：采用等离子体催化氧化（PCO）技术，通过TiO₂/石墨烯复合催化剂降解，能耗降低30%。  

  - 氨气（NH₃）：通过硫酸喷淋塔中和，生成硫酸铵溶液，可作为化肥原料回收。  

（3）深度净化与达标排放  

- 活性炭纤维吸附：对残余VOCs（≤5 mg/m³）及微量HF进行精处理，吸附容量较传统活性炭提升20%-30%。  

- 高效过滤器：采用HEPA过滤PM0.1超细颗粒，效率≥99.97%。  

- 烟囱排放：高度≥25米，出口安装在线监测设备，实时传输数据至环保平台。  

四、实施效果与验证  

1. 处理效率与排放数据：  

   - VOCs：进口浓度300 mg/m³ → 出口≤5 mg/m³，去除率≥98.3%。  

   - HF：进口浓度10-50 ppm → 出口≤0.1 mg/m³，脱除率＞99%。  

   - 硅烷（SiH₄）：分解率100%，排放浓度未检出。  

   - 颗粒物：PM0.1≤1.2 mg/m³，符合全球半导体行业最严标准。  

2. 第三方检测报告：  

   - 由第三方省生态环境监测中心（CMA资质）出具，所有指标满足GB39731-2020及地方特殊要求。   

本项目酸性废气处理中使用了二级PP喷淋塔净化处理，整套方案为我公司的全流程设计，成功解决了芯片制造废气成分复杂、高危性强、排放波动大的治理难题，为半导体行业提供了可复制的标杆案例。废气治理将向“近零排放+资源循环”的更高目标迈进，助力企业实现环保合规与经济效益的双重提升。