排氣系統概說 -...

排氣系統概說排氣系統概說

無塵室及廠務設施系統設計無塵室及廠務設施系統設計

製程環境污染的控制原則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

工業通風工業通風Industrial VentilationIndustrial 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)

工業通風工業通風Industrial VentilationIndustrial 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無塵室採行局部排氣以及整體換氣併用的手段氣併用的手段

換氣量計算換氣量計算

1. 依室內人數計算:

每小時換氣量 m3/hr = 人數 x 每個人每小時換氣量

例如勞委會的規定:

0.140.14以上以上>28.3>28.30.30.3以上以上14.2<

換氣量計算換氣量計算 (2)(2)2. 依室內容積計算:

每小時換氣量 = 室內容積 (m3) x 每小時換氣次數 (1/hr)

2020以上以上

12126620202020

會議室會議室

有害氣體塵埃發出的地方有害氣體塵埃發出的地方

塗裝室塗裝室

發電變電室發電變電室

事務室事務室一般建築一般建築

一般作業室一般作業室 66工廠工廠

換氣次數換氣次數場所種類場所種類

換氣量計算換氣量計算 (3)(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 (m3/min) =

•K 為安全係數，取3-10之間，依TLV值大小建議如下:

{1446 x 溶劑比重 x 106 x 蒸發率 (kg/sec) x K}(溶劑分子量 x TLV)

1010

5000

KK

TLV(ppmTLV(ppm))

換氣量計算換氣量計算(4)(4)對可燃液體而言，依據其蒸發量以及LEL計算之:

換氣量 (m3/min) CMM =

•其中B=1 當溫度不高於250oF; B=0.75, 當溫度高於250oFC=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%。

{1446 x 溶液比重 x 100 x 蒸發率 (kg/sec)}(分子量 x {LEL x C} x B)

依有機溶劑中毒預防規則計算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/m3;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 m3/min, 作為換氣量工程設計使用。

Material balance viewpoint:

Where Qm = source term (evaporation rate of toxic vapor)(mass/time)

Qv = ventilation rate (volume/time)k = nonideal mixing factor (=1 for ideal mixing)

CkQQdtdCV vm

Evaluation of Worker Exposure Evaluation of Worker Exposure to Toxic Vaporsto Toxic Vapors

At steady state, we get Cppm = Qm RT/(k Qv P M) x 106

Qm = M K A (Psat – P)/(RT)

* K = mass transfer coefficient(To estimate K roughly K = a D2/3 )

* D is the diffusion coefficient; a = proportional constant(For gases: D/Do = (M/Mo)1/2)Do a reference diffusion coefficient

or K = Ko (M/Mo)1/2; Ko is a reference mass transfer coefficient

其他注意事項其他注意事項

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

缺氧狀態的症兆缺氧狀態的症兆

40 sec40 sec就昏迷，抽慉，呼吸停止，死亡就昏迷，抽慉，呼吸停止，死亡4 %4 %

8 min 100%8 min 100%的生物都會死亡的生物都會死亡; 6 min; 6 min可以救回一半可以救回一半; 4; 4--5 5 mnmn 大部分都能救回大部分都能救回

6 6 ––8%8%昏睡感，嘔吐，昏迷，臉泛紅昏睡感，嘔吐，昏迷，臉泛紅8 8 –– 10%10%

CheyneCheyne--Stokes Stokes 呼吸呼吸(?)(?)，昏眩，，昏眩，poor poor judgementjudgement, , 嘴唇變藍嘴唇變藍

1010--12%12%呼吸深沈，脈搏加速，手腳不協調呼吸深沈，脈搏加速，手腳不協調

症症兆兆

1212--14%14%氧氣含量氧氣含量

利用電腦模擬計算換氣量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

所需風量 Q

濾材過濾面積 A

濾筒支數 N

氣布比 A/C

壓力損失 dP

風車馬力大小 HP

氣流亭模組單元設計的流程圖

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

輸送速度的範圍輸送速度的範圍

>1370>1370重或潮濕粉塵重或潮濕粉塵12201220--13701370重粉塵重粉塵762762--10701070乾粉塵乾粉塵610610--762762非常輕細粉塵非常輕細粉塵427427--610610燻煙燻煙fumefume305305--370370

輸送風速輸送風速(m/min)(m/min)蒸氣，氣體，煙蒸氣，氣體，煙

有害物有害物

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。

9m活性碳

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Labsafetyseries

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

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電子工業排氣系統主要特徵

半導體業半導體業 : : 化學品種類多，但總量不大化學品種類多，但總量不大平面顯示業平面顯示業 : : 化學品種類較少，但總量大化學品種類較少，但總量大實例說明實例說明

-- TFTTFT--LCDLCD產業排氣產業排氣-- DRAMDRAM產業排氣產業排氣

>95%99%99%>99%99%污染物去除效率

150ppmv（90% IPA ，10% Acetate)

1.HNO3 (5ppm)

1. HCl(5 ppm)3.H2SO4(30mg/Nm3)4.HF(33 ppm)

1.SiH4 (1ppm)

2.PH3(4 ppm)

stripper(10 ppm)

1.HNO3(50ppm)

2.HCl(50ppm)3.H2SO4(30mg/Nm3)4.HF(33 ppm)5.Cl2(1 ppm)

污染物種類及其濃度

沸石轉輪水平式水平式水平式水平式型式

VOC exhaust treatment unit

CWHexhaust scrubber

Flammableexhaustscrubber

Stripper exhaust scrubber

Acid / Alkaline exhaust scrubber

處理設備功能分類

95%95%95%污染物去除效率

300 ppm as CH4NH3(1500 ppm)1.HNO3 (24ppm)2.HCl (6ppm)3.H2SO4(6 ppm)4.HF(10ppm)5.CL2(3 ppm)

6.F- (5 ppm)7.NO3- (100ppm)8. CL-(500 ppm)

污染物種類

及其濃度

VOC exhaust (濃縮轉輪+RTO)

Alkaline exhaust scrubber

Acid exhaust scrubber處理設備功能分類

排氣分類排氣分類

在半導體生產環境中，不同的設備機台會產生不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前廢氣處理設備，仍然不能避免處理設備失效之問題。問題。

晶片生產製程中也使用了大量的易燃溶劑與化學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，氣排放及符合環境法規要求，因此廢氣排放處理因此廢氣排放處理

系統在此就扮演著很重要的角色。系統在此就扮演著很重要的角色。

半導體業廢氣來源分類半導體業廢氣來源分類

製程排氣之工安危害製程排氣之工安危害

分析半導體產業之災害，發現通風排氣系統分析半導體產業之災害，發現通風排氣系統((包含包含Fume ExhaustFume Exhaust、、HVACHVAC、、Gas CabinetGas Cabinet、、Local Scrubber)Local Scrubber)為災害發生之主要原因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，更是被美國失的風險，更是被美國Factory Mutual System (FMS)Factory Mutual System (FMS)列列為「高風險」的行業。主要是因為它在製程中使用高為「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。燃性塑材，增加火災的重要因素。


美國美國Factory Mutual (FM)Factory Mutual (FM)針對針對19861986年至年至19961996年年十年來災害統計，表示十年來災害統計，表示FMFM保險公司理賠之保險公司理賠之無塵室災害有記錄者共無塵室災害有記錄者共260260件，其中通風排件，其中通風排氣系統災害佔氣系統災害佔80%80%以上；而機台災害則以以上；而機台災害則以Wet BenchWet Bench一項次數最高一項次數最高


不同的設備機台會產生不盡相同的化學性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化學反應產生危險，並降低廢氣排放及符合環境法規要求，合環境法規要求，因此廢氣排放處理系統因此廢氣排放處理系統在此就扮演著很重要的角色。在此就扮演著很重要的角色。

製程排氣安全管理製程排氣安全管理

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、易燃殊氣體的種類可分為腐蝕性、毒性、易燃性、氧化性、惰性等性、氧化性、惰性等。。

製程排氣安全管理製程排氣安全管理

一般常用的半導體氣體分類包括：一般常用的半導體氣體分類包括：●● 腐蝕性腐蝕性 / / 毒性：毒性：HClHCl 、、BF3BF3、、 WF6WF6、、HBrHBr、、SiH2Cl2SiH2Cl2、、NH3NH3、、 PH3PH3、、Cl2Cl2、、 BCl3BCl3……等；等；●● 易燃性：易燃性：H2H2、、 CH4CH4、、 SiH4SiH4、、PH3PH3、、AsH3AsH3、、SiH2Cl2SiH2Cl2、、 B2H6B2H6、、 CH2F2CH2F2、、CH3FCH3F、、COCO……等；等；●● 氧化性：氧化性：O2O2、、Cl2Cl2、、 N2ON2O、、NF3NF3……等；等；●● 惰性：惰性：N2N2、、CF4CF4、、C2F6C2F6、、C4F8C4F8、、SF6SF6、、CO2CO2、、NeNe、、Kr Kr 、、HeHe……等等其中很多氣體是具有二項以上的特性，其各種氣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體之詳細特性資料，可參考物質安全資料表(MSDS)(MSDS)。。

氣狀污染物主要防治方法氣狀污染物主要防治方法

吸收吸收(absorption)(absorption)：藉由液體與氣體接觸，：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，分成溼式洗滌效果，又因吸附劑之不同，分成溼式洗滌及乾式洗滌及乾式洗滌

吸附吸附(adsorption)(adsorption)：利用固體本身作用力，：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將流體中某些物質吸著並集中於固體表面上之一種程序上之一種程序

冷凝冷凝(condensation)(condensation)：將氣體或蒸氣轉換成：將氣體或蒸氣轉換成液體液體


燃燒燃燒(combustion) / (combustion) / 焚化焚化(combustion)(combustion)：一種利用燃：一種利用燃燒方式來去除可燃污染物的程序。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：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觸媒焚化爐：利用氧化觸媒在低溫下操作之焚化設備設備

--回復式焚化爐：通常在回復式焚化爐：通常在760 ~ 950760 ~ 950oCC下操作，利用下操作，利用熱交換器預熱，大約回收熱交換器預熱，大約回收65%65%的熱的熱--再生式焚化爐：利用二至數床的蓄熱介質，將燃再生式焚化爐：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燒氣體的能量轉傳給欲處理之VOCsVOCs，利用切換的，利用切換的方式來轉換方式來轉換VOCsVOCs欲進入的床。欲進入的床。


生物濾床技術：利用微生物將有機物質分生物濾床技術：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污染物之碳源為能量來維持微生物之活

性性。。

廢氣排放處理系統分類廢氣排放處理系統分類

廢氣排放處理系統廢氣排放處理系統(Air Abatement System(Air Abatement System，，簡稱簡稱AAS)AAS)，其排氣管路可區分為，其排氣管路可區分為

General Exhaust System (GEX)General Exhaust System (GEX) Acid Exhaust System (SEX)Acid Exhaust System (SEX) Ammonia Exhaust System (AEX)Ammonia Exhaust System (AEX) VOC Exhaust System (VEX)VOC Exhaust System (VEX)。。

一般排氣一般排氣(GEX)(GEX)

生產過程機台本身會產生熱源、生產過程機台本身會產生熱源、particleparticle與無與無害氣體，但考慮無塵室空調與過濾裝置負害氣體，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，不廢氣以一般風車抽取排放至大氣環境，不需做任何處理需做任何處理

酸排氣酸排氣(SEX)(SEX)

在晶片生產過程中，製程設備會使用大量的化學在晶片生產過程中，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，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。則勢必會嚴重衝擊我們的環境。SEXSEX設備主要是一濕式洗滌塔設備主要是一濕式洗滌塔(Scrubber)(Scrubber)，利用鹼，利用鹼性性((NaOHNaOH))循環水沖洗製程排放的酸性廢氣，並藉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理場做進一步處理

鹼排氣鹼排氣(AEX)(AEX) AEXAEX最主要是處理製程設備所產生的最主要是處理製程設備所產生的Ammonia Ammonia 。。處理設備本身主要也是一濕式洗滌塔處理設備本身主要也是一濕式洗滌塔(Scrubber)(Scrubber)，，利用酸性利用酸性(H2SO4)(H2SO4)循還水沖洗製程排放中所含有的循還水沖洗製程排放中所含有的AmmoniaAmmonia廢氣，廢氣中的化學物質廢氣，廢氣中的化學物質NH3NH3經沖洗而經沖洗而溶於循還水中，廢氣再進入溶於循還水中，廢氣再進入SEXSEX處理，其洗滌塔處理，其洗滌塔廢水定量排放至廢水處理場做進一步處理。廢水定量排放至廢水處理場做進一步處理。

Ammonia Ammonia 的廢氣不直接進入的廢氣不直接進入SEXSEX處理，乃是處理，乃是Ammonia (NH3)Ammonia (NH3)的廢氣與的廢氣與SEXSEX內的氯與氟根離子內的氯與氟根離子(CL(CL--, F, F--) ) 產生反應，生成白色的氯化氨或氟化氨產生反應，生成白色的氯化氨或氟化氨(NH4CL, NH4F)(NH4CL, NH4F)粉塵結晶，會造成管路阻塞，環粉塵結晶，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境污染與煙囪排放不透光率不符環保法規要求

有機排氣有機排氣(VEX)(VEX)

Volatile organic compounds (Volatile organic compounds (VOCsVOCs))其特徵和其特徵和酸鹼不同，且較難處理。若未處理直接排酸鹼不同，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。一般來說質下降之風險。一般來說VEXVEX處理系統主處理系統主要分為三大部份：要分為三大部份：(1) (1) 吸附作用吸附作用 (2) (2) 脫附機構脫附機構(3) (3) 後處理方式後處理方式((如焚化如焚化))。。

洗滌塔洗滌塔

目前對於無機酸鹼性氣體之處理方法主要以吸收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（常見之吸收洗滌裝置有：噴淋塔（ sparysparycolumn column ）、板式吸收塔（）、板式吸收塔（ plate absorption tower plate absorption tower ））及填充塔（及填充塔（ packed tower packed tower ）等，所用之裝置，必）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，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其中又以填充塔為各種氣體吸收洗滌塔中最被廣泛使用。泛使用。

洗滌塔洗滌塔

濕式洗滌塔可處理廢氣中之粒狀物，同時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。荷，可調整水量，繼續維持高效率操作。其噴出洗滌液之反應其噴出洗滌液之反應

洗滌塔洗滌塔

舉例說明舉例說明

臥式填充洗滌塔架構臥式填充洗滌塔架構

立式填充洗立式填充洗滌塔滌塔

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。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高壓噴嘴式的洗滌塔對於所使用的液體要求最嚴格。求最嚴格。

噴嘴之選用噴嘴之選用

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，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。故亦需使用防蝕性材質。

揮發性有機氣體處理揮發性有機氣體處理

電子工業電子工業VOCVOC來源主要來自光阻液，去光來源主要來自光阻液，去光阻液及顯影液阻液及顯影液

主要為丙酮，異丙酮，甲苯，二甲苯以及主要為丙酮，異丙酮，甲苯，二甲苯以及含氯之有機物含氯之有機物

高沸點或有惡臭，或高溫下不穩定一般採高沸點或有惡臭，或高溫下不穩定一般採取焚化為原則取焚化為原則

電子工業常見電子工業常見VOCVOC廢氣成份廢氣成份

各種各種VOCVOC之特性分類之特性分類

各種各種VOCVOC之處理方式適用範圍之處理方式適用範圍

活性碳吸附活性碳吸附

吸附平衡及破壞時間吸附平衡及破壞時間

吸附熱吸附熱

物理吸附或化學吸附物理吸附或化學吸附

吸附持有量吸附持有量

吸附填料裝置的保安設計吸附填料裝置的保安設計

焚化處理焚化處理

當採用後處理成本高且有二次公害或有惡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臭之問題，一般採用直接焚燒方式徹底破壞壞

濃度不高時需補充燃料不甚經濟，宜採用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濃縮後再直接燃燒

沸石轉輪處理系統沸石轉輪處理系統 ::

VOCs Exhaust TreatmentVOCs Exhaust Treatment

有機廢氣有機廢氣

OXIDIZEROXIDIZER

冷卻區脫附區

吸附區

2 - 6 R/Hr

一次風車一次風車二次風車二次風車

180-200o C

脫附風車脫附風車

沸石轉輪沸石轉輪VOCVOC處理設備處理設備

沸石轉輪沸石轉輪VOCVOC與活性碳並用之流程與活性碳並用之流程

VOCs Exhaust TreatmentVOCs Exhaust Treatment

Clean Air顆粒活性碳處理系統 :

顆粒活性碳Beaded Carbon Absorbent

有機廢氣

condenser

Solvent Collection

N2 Carry Gas

Air

冷卻水

污染物去除機制

•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。

•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。

沸石轉輪濃縮焚化沸石轉輪濃縮焚化流體化床濃縮流體化床濃縮

污染物去除效率

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。

90﹪以上


污染物濃度

•VOC濃度範圍較廣，數十PPM至1000PPM均可適用。

•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

•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。

• 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 •由於國內實績較少，目前並無工安意外的紀錄。

•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。

水洗沸石之有機廢水處理較高的NOX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


操作費用 •電力•1st Fan•Air Blower•N2 Blower•Cooling water pump•Chiller•Desorber heater•SSR

•N2 Consumption•G-BAC consumption•Waste Treatment•

•電力•1st Fan•2nd Fan•Combustion Fan•Desorption Fan

•燃料•NG / LPG / Diesel



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：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。

◎ 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。

※ 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。

VOCVOC處理採用流體化床方式處理採用流體化床方式

VOCs Exhaust TreatmentVOCs Exhaust Treatment操作狀況實例操作狀況實例蒐集蒐集

VOCs VOCs 處理單元總檢討處理單元總檢討

法令對效率之要求法令對效率之要求 > 90%> 90% 轉輪轉輪 : : 吸附吸附 x x 脫附脫附 x x 焚化焚化流體化流體化 :: 吸附吸附 x x 脫附脫附 x x 冷凝冷凝

安全與可靠度安全與可靠度 FMEA , PHA, SEMI SFMEA , PHA, SEMI S--9393

操作成本操作成本轉輪轉輪 : : 電力電力 + + 燃料燃料 + + 其他其他流體化流體化 :: 電力電力 + + 廢液處理廢液處理 + + 其他其他廢氣濃度廢氣濃度 :: 濃度越高燃料越省濃度越高燃料越省,,轉輪操作廢越低轉輪操作廢越低

VOCs VOCs 處理單元總檢討處理單元總檢討((續續))

初設成本初設成本 : : 相互競爭相互競爭 , , 差距小差距小轉輪轉輪 //流體化流體化

燃料取得便利性燃料取得便利性

轉輪轉輪 //流體化流體化

操作便利性操作便利性

轉輪轉輪 //流體化流體化

製程排氣設計安全基準製程排氣設計安全基準

排氣管排氣管(Fume exhaust)(Fume exhaust)本來是用來將危害性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焰吸入。如果排風管內有一些可燃性液體((如光阻真空泵油如光阻真空泵油))或矽甲烷粉末，在高熱被或矽甲烷粉末，在高熱被吸入超過閃火點，就會成為燃料而有助燃吸入超過閃火點，就會成為燃料而有助燃效果。效果。


排風管材質本身就是可助燃材料，因此縱使沒有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。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，可依下列加以分類完全區分，可依下列加以分類(a)(a)酸氣酸氣(Acid)(Acid)；；(b)(b)鹼鹼氣氣(Alkaline)(Alkaline)；；(c)(c)揮發性有機類溶劑揮發性有機類溶劑((即即VOC)VOC)；；(d)(d)毒毒性性(Toxic)(Toxic)；；(e)(e)易燃性易燃性(Flammable)(Flammable)、可燃性、可燃性( Combustible)( Combustible)、自燃性、自燃性((pyrophoricpyrophoric))及氧化性及氧化性(oxidizer)(oxidizer)氣；氣；(f)(f)氨氨(NH3)(NH3)；；(g)(g)氮氧化物氮氧化物((NOxNOx))；；(h)(h)臭氧臭氧(O3)(O3)。。


不相容之製程排氣系統其風管不相容之製程排氣系統其風管 / / 風扇系統風扇系統是必須分離且其材質選用必須與氣體相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系統之排氣量，再依排氣量選用適當排氣管尺寸。氣管尺寸。


排氣系統尺寸及佈置排氣系統尺寸及佈置(Layout)(Layout)選用應使輸送選用應使輸送速度設計應滿足速度設計應滿足ACGIHACGIH最小風速要求，無最小風速要求，無法滿足時應有替代或保護措施。排氣系統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，其設計理論及其他控制系統失效下情況，其設計理論參考參考ACGIHACGIH工業通風，工業通風，OSHAOSHA規章，規章，29CFR 29CFR 19101910，，SEMIS6SEMIS6通風所述。通風所述。


排氣煙囪位置應遠離冷凍空調進氣口。應排氣煙囪位置應遠離冷凍空調進氣口。應計算煙霧計算煙霧(smoke)(smoke)擴散範圍以明確彼此安全擴散範圍以明確彼此安全距離，其計算方法可參考距離，其計算方法可參考ACGIH & ACGIH & ASHRAE HandbookASHRAE Handbook。排氣設計密度如果不。排氣設計密度如果不是在標準狀態應加入修正因子是在標準狀態應加入修正因子((溫度、壓溫度、壓力、高度力、高度))。。

緊急電源應能提供緊急電源應能提供50%50%正常運轉之電力。正常運轉之電力。


排氣管應有預留量測點，其位置應滿足環保法規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要求並參考ACGIHACGIH建議。建議。

排氣應避免正負壓干擾產生逆流或管內危險性氣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。體累積聚集產生火苗。

排氣管應使用排氣管應使用FMFM認証合格材質或不燃性材質。認証合格材質或不燃性材質。若排氣管不是若排氣管不是FMFM認証合格材質，則必須按裝灑水認証合格材質，則必須按裝灑水頭在頭在66寸以上排氣管上，而寸以上排氣管上，而66寸以下支管則應更換寸以下支管則應更換成合格的材質。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。其他防火阻隔，以保持防火區隔的完整性。


防火閘門不應裝設在製程排氣系統。應量測排氣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。關掉局部排氣動力。

排風機供應商應提供以排風機供應商應提供以CNSCNS標準或同等級標準以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上認證之性能曲線並避免性能曲線上不穩定區域。域。

排氣系統應至少有一台備用排風機排氣系統應至少有一台備用排風機(redundant fan) (redundant fan) 並連接緊急備用電源。並連接緊急備用電源。

製程排氣系統管路材質製程排氣系統管路材質

不鏽鋼不鏽鋼(Stainless steel)(Stainless steel)當管路空氣會有可預見的高溫時，則可使當管路空氣會有可預見的高溫時，則可使用不鏽鋼用不鏽鋼SUS#304SUS#304。若是會受到酸的侵蝕可。若是會受到酸的侵蝕可能則可使用能則可使用SUS#316SUS#316或或SUS#304SUS#304等級的不鏽等級的不鏽鋼材質。鋼材質。


塑膠材質塑膠材質(Plastic Material)(Plastic Material)●● PVCPVC：：PVCPVC對許多化學物質有良好的阻抗性，但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。它當某些有機溶劑溢流時會對此材質造成腐蝕。它在約在約6060ooCC時會軟化但不會立即燃燒，然而其燃燒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。及抗熱性，但這樣做並不會改善其火焰防阻性。

●● PPPP：：PPPP在熱阻性方面比在熱阻性方面比PVCPVC略好，但它仍然會略好，但它仍然會燃燒且燃燒時會滴落。它對許多溶劑有阻抗性。燃燒且燃燒時會滴落。它對許多溶劑有阻抗性。


●● 玻璃纖維強化塑膠玻璃纖維強化塑膠(Fiberglass Reinforced (Fiberglass Reinforced PlasticsPlastics，，FRP)FRP)FM approved coated Stainless steelFM approved coated Stainless steel為一外層為不銹鋼，內部用耐酸鹼材質加為一外層為不銹鋼，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果，目前已是新建廠房或工程使用的管材。材。

排氣系統概說 -...

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